JP5048093B2 - 基板の回路パターン欠陥検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の回路パターン欠陥検査方法に関する。

最近、電子産業の発達につれて電子部品の高機能化に対する要求が急増している。よって、基板製造の際、電気的特性の検査法も高精度化、高速化、低費用化が要求されている。一方、高信頼性の高速測定に対する要求は高いが、その測定方法に対する効果的な方法が不在であるため、現在は接触式プローブ方式に進んでいる。

図１は、従来技術による接触式ピンプローブ方式の回路パターン欠陥検査装置の断面図である。以下、図１に基づいて従来の回路パターン欠陥検査装置及び検査方法を説明する。

従来の回路パターン欠陥検査装置は、二つのピンプローブ（Ｐｉｎ Ｐｒｏｂｅ）１１、１２、電圧源１３、及び電流計１４を含む。

第１ピンプローブ１１は、基板１５の検査対象回路パターン１６に接触するように設置され、電圧源１３から受けた電圧を検査対象回路パターン１６に入力する。よって、第１ピンプローブ１１の円錐部は、検査対象回路パターン１６と連結され、円錐部の反対側では、電圧源１３と導線を介して連結される。

第２ピンプローブ１２は、検査対象回路パターン１６との電気的連結状態を検査しようとする連結回路パターン１７に接触するように設置される。よって、第２ピンプローブ１２の円錐部は、連結回路パターン１７と連結され、円錐部の反対側には、第２ピンプローブ１２の導線が連結される。

電流計１４は、閉回路に流れる電流を測定する部材で、第１ピンプローブ１１及び第２ピンプローブ１２と連結される導線に直列で設置される。

従来の回路パターン欠陥検査方法は、次の通りである。

検査対象回路パターン１６と連結回路パターン１７が正常に連結された場合、電圧源１３から順番に第１ピンプローブ１１、検査対象回路パターン１６、連結回路パターン１７、第２ピンプローブ１２に電流が流れることになる。前記電流を電流計１４で測定し、オームの法則である以下の式１に代入することで、全抵抗値を測定することができる。

理論的には、検査対象回路パターン１６と連結回路パターン１７が正常に連結された場合、抵抗値が０にならなければならないが、導線及びピンプローブ１１、１２そのものの抵抗が存在するので、抵抗値が０にならなくて、相対的に小さな抵抗値になる。

反対に、検査対象回路パターン１６と連結回路パターン１７が正常に連結されない場合、閉回路に電流が流れなくなるので、抵抗値は無限大になる。

したがって、前記抵抗値を比較して、回路パターンの欠陥有無を検査することができる。

しかし、前記のように、検査対象回路パターン１６と連結回路パターン１７に共に接触式ピンプローブ１１、１２を使用する場合、回路パターンが正常に連結されない場合にも、前記ピンプローブ１１、１２の接触圧力によって、回路パターンが正常に連結されたように測定可能である。すなわち、誤測定が生じる場合が多くなる問題点があった。

また、すべての単位回路パターンにピンプローブ１１、１２を接触するため、測定時間が増加する問題点があった。

したがって、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、検査対象回路パターンに非接触式でレーザーを照射し、連結回路パターンに非接触式でプローブビームを照射することで、誤測定の可能性を減少させる基板の回路パターン欠陥検査方法を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、検査対象回路パターンに非接触式でレーザーを照射し、連結回路パターンに非接触式でプローブビームを照射することで、測定時間を節減する基板の回路パターン欠陥検査方法を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の一面によれば、（Ａ）基板の検査対象回路パターンに非接触式でレーザーを照射するためのレーザー照射部を準備する段階；（Ｂ）前記検査対象回路パターンと電気的に連結される連結回路パターンに非接触式でプローブビームを照射するためのプローブビーム照射部を準備する段階；（Ｃ）前記検査対象回路パターンに前記レーザー照射部から前記レーザーを照射する段階；及び（Ｄ）前記連結回路パターンに前記プローブビーム照射部から前記プローブビームを照射して前記プローブビームの回折有無及び回折角度を測定する段階を含み、前記基板の前記検査対象回路パターンと前記連結回路パターンが、ビアを介して連結される、基板の回路パターン欠陥検査方法が提供される。

前記方法は、（Ｅ）前記プローブビームの回折有無及び回折角度によって前記基板の回路パターン欠陥有無を判別する段階をさらに含むことが好ましい。

前記レーザーは、表面音響波発生用レーザーであってもよい。

前記基板は、プリント基板または半導体ウェハーであってもよい。

前記（Ｃ）段階で、前記レーザーを前記検査対象回路パターンに照射すれば、前記検査対象回路パターンに表面音響波が生じ、前記表面音響波が前記基板の内層に伝達されることが好ましい。

前記レーザー照射部を多数備え、前記基板の前記検査対象回路パターンの一地点に前記レーザーを集中させて照射することが好ましい。

前記レーザー照射部から照射される前記レーザーは、フェムト秒レーザーであってもよい。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は、通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。

本発明による基板の回路パターン欠陥検査方法は、検査対象回路パターンに非接触式でレーザー照射部からレーザーを照射し、連結回路パターンに非接触式でプローブビーム照射部からプローブビームを照射して、回路パターンの欠陥有無を測定することにより、ピンプローブの接触圧力による誤測定の可能性（電極浮き上がり防止現象）が減少する利点がある。

また、本発明によれば、検査対象回路パターンに非接触式でレーザーを照射し、連結回路パターンに非接触式でプローブビームを照射することで、回路パターンの欠陥有無を測定するので、単位連結回路パターンにピンプローブを接触させる必要がなくて測定時間が節減される利点がある。

更に、本発明によれば、ピンプローブを使用しないので、消耗品の費用を節減する利点がある。

そして、本発明によれば、多数のレーザーを集中して照射することにより、高出力のレーザーが得られる利点がある。

また、本発明によれば、繰り返し検査の際、すべての回路パターンに対して同じ条件で検査することができるので、繰り返し再現性及び測定信頼度を向上させる利点がある。

従来技術によるピンプローブを利用する回路パターン欠陥検査装置の断面図である。 本発明の好適な第１実施例による、検査回路連結回路パターンが正常に連結された場合を説明する図である。 本発明の好適な第１実施例による、検査回路連結回路パターンが連結されない場合を説明する図である。 本発明の好適な第２実施例による、検査回路連結回路パターンが正常に連結された場合を説明する図である。 本発明の好適な第２実施例による、検査回路連結回路パターンが連結されない場合を説明する図である。

本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明及び好適な実施例から一層明らかに理解可能であろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるにあたり、同じ構成要素がたとえ他の図面に図示されていても、できるだけ同じ符号を付けることにする。また、ここに使用される用語は、ある構成要素を他の構成要素と区別するためにだけ使用されるものである。また、本発明の説明において、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にあいまいにすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

以下、添付図面に基づいて、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図２は、本発明の好適な第１実施例による検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が正常に連結された場合を説明する図、図３は、本発明の好適な第１実施例による検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結されない場合を説明する図である。以下、これら図を参照して本発明による基板の回路パターン欠陥検査方法について説明する。

まず、基板の検査対象回路パターン１０６に非接触式でレーザー１０３を照射するためのレーザー照射部１０１を準備する。

この際、レーザー照射部１０１から発生するレーザー１０３は、例えばフェムト秒レーザー（ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｌａｓｅｒ）またはＮｄ：ＹＡＧレーザーのような高出力レーザーを用いることが好ましい。ここで、フェムト秒レーザーは、およそ数フェムト秒以上のパルス幅を持ち、増幅する場合、テラワット程度の瞬間出力を出すことができる高出力レーザーである。Ｎｄ：ＹＡＧレーザーは、フラッシュランプ（ｆｌａｓｈ ｌａｍｐ）またはレーザーダイオードから作られ、Ｑ−スイッチモードで２０メガワットの出力を出し、１０ナノ秒のパルス幅を持つ高出力レーザーである。このように、高出力レーザー１０３を使用する理由は、以下に説明するように、検査対象回路パターン１０６に表面音響波を発生させ、これを測定するのに高出力レーザー１０３が好ましいからである。

ついで、検査対象回路パターン１０６との電気的連結状態を検査しようとする連結回路パターン１０７に非接触式でプローブビーム１０４を照射するためのプローブビーム照射部１０２を準備する。

この際、プローブビーム照射部１０２は、連結回路パターン１０７に対して、対角線方向に配置して、以下に説明する十分な入射角が形成されるようにする。

ここで、プローブビーム照射部１０２から発生するプローブビーム１０４は、レーザー照射部１０１から発生するレーザー１０３より相対的に長いパルス幅を持つ。例えば、数百ナノ秒程度のパルス幅を持つ。

一方、前記のようにレーザー照射部１０１とプローブビーム照射部１０２がそれぞれ基板１０５の検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７に非接触式で設置されるので、接触圧力による誤測定の場合は発生しない。

ついで、検査対象回路パターン１０６上にレーザー照射部１０１からレーザー１０３を照射する。

この際、検査対象回路パターン１０６に高出力レーザー１０３が照射されると、検査対象回路パターン１０６の表面に表面音響波（ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅｓ）が生成される。これから、レーザー１０３が検査対象回路パターン１０６に到逹するにつれて、レーザー１０３の光学エネルギーが検査対象回路パターン１０６の表面の光音響エネルギーに変換されたことが分かる。また、レーザー１０３の光学エネルギーは、励起状態の検査対象回路パターン１０６上の表面音響波の定在波（Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ）を発生させ、これは、一種の格子効果を引き起こして回折現象を発生させ、屈折率を変化させる。ここで、高出力のレーザー１０３は、検査対象回路パターン１０６に十分な表面音響波を発生させることができ、表面音響波の強度が充分に大きくなければプローブビーム１０４による正確な測定をなすことができない。

一方、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結された場合には、検査対象回路パターン１０６上に形成された表面音響波が連結回路パターン１０７まで伝達するが、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結されない場合には、表面音響波が連結回路パターン１０７まで伝達されない。また、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結されない場合にも、表面音響波が絶縁層を通過して連結回路パターン１０７まで伝達されることができる。このような場合であっても、伝達する量は、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結された場合に比べては相対的に少ない。

ついで、連結回路パターン１０７に、プローブビーム照射部１０２から発生するプローブビーム１０４を照射し、プローブビーム１０４の回折有無及び回折角度を測定する。

プローブビーム１０４は、連結回路パターン１０７に照射されて反射または回折のような現象を引き起こすことになり、プローブビームの回折変位と角度は、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７の連結状態を検出するのに利用される。

この際、図２に示すように、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結された場合、表面音響波が連結回路パターン１０７まで伝達され、よって、入射したプローブビーム１０４は、連結回路パターン１０７上の表面音響波によって回折される。すなわち、プローブビーム１０４の入射角と回折角が異なるように形成される。また、回折が発生する場合にも、プローブビーム１０４の一部は反射することができる。

一方、図３に示すように、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結されない場合、表面音響波が連結回路パターン１０７に伝達されなく、よって入射したプローブビーム１０４は連結回路パターン１０７上で反射される。すなわち、プローブビーム１０４の入射角と反射角が等しく形成される。また、検査対象回路パターン１０６上に形成された表面音響波が基板１０５の絶縁層を介して連結回路パターン１０７に少し伝達されると言っても、伝達された表面音響波の波動の大きさや振幅が検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結された場合と違うため、回折角度に差が生ずる。

一方、プローブビーム照射部１０１は、プローブビーム１０４が反射されるか回折されるように、十分な入射角を形成することができる所に位置しなければならない。

ついで、プローブビーム１０４の回折有無及び回折角度によって、基板の回路パターン欠陥有無を判別する。

この際、一定基板１０５に対してプローブビーム１０４が照射されて回折される場合は、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７は正常に連結されたものであり、プローブビーム１０４が回折されないか、あるいは検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が正常に連結されたときの回折角度と違う場合、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７は、連結されていないと判断することができる。

また、反射されるか回折されるプローブビーム１０４は、追加して設置される光学検出部（図示せず）によって測定され、測定した情報をコンピューター（図示せず）に入力することにより、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７間の連結状態を導出することができる。

基板１０５は、本実施例による基板の回路パターン欠陥検査方法の被検査物に相当するもので、絶縁層及び回路パターンで構成され、プリント基板と半導体ウェハーを含む。

一方、基板の検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７がビア１０８を介して連結される場合、本実施例による基板の回路パターン欠陥検査方法を用いることがもっと好ましい。一般に、ビア１０８が形成された場合、ピンプローブの接触圧力による誤測定がもっと頻繁に発生するからである。したがって、本発明による基板の回路パターン欠陥検査方法を利用する場合、上部には、レーザー照射部１０１を非接触式で、下部には、プローブビーム照射部１０２を非接触式で利用するので、電極浮き上がり防止現象または誤測定のような接触式による問題を解決することができる。

図４は、本発明の好適な第２実施例による、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が正常に連結された場合を説明する図、図５は、本発明の好適な第２実施例による、検査対象回路パターン１０６と連結回路パターン１０７が連結されない場合を説明する図である。以下、これら図を参照して本発明による基板の回路パターン欠陥検査方法について説明する。ここで、同一または対応の構成要素は、同じ参照符号で示し、第１実施例と重複する説明は省略する。

本実施例では、レーザー照射部１０１を多数備え、各レーザー照射部１０１から放射されるレーザー１０３を集中して検査対象回路パターン１０６の一地点上に照射する。一つの高出力レーザー１０３で検査対象回路パターン１０６上に表面音響波を生成させることができ、多数のレーザー照射部１０１を利用してレーザー１０３を照射する場合は非常に高い出力を得ることができる。したがって、検査対象回路パターン１０６上に形成される表面音響波の強度を高めることができ、結果的に、連結回路パターン１０７に伝達される表面音響波の強度を高めることができる。したがって、基板の回路パターン欠陥検査において、より正確な測定が可能である。また、レーザー照射部１０１の装備は、高価であるため、二つのレーザー照射部１０１を利用して高出力レーザー１０３を得ることがより好ましい。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのもので、本発明による基板の回路パターン欠陥検査方法は、これに限定されず、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を持った者によって多様な変形及び改良が可能であろう。本発明の単純な変形ないし変更は、いずれも本発明の範疇内に属するもので、本発明の具体的な保護範囲は、特許請求範囲によって明らかに決まるであろう。

本発明は、回路パターン欠陥の検査に適用可能である。

１０１ レーザー照射部
１０２ プローブビーム照射部
１０３ レーザー
１０４ プローブビーム
１０５ 基板
１０６ 検査対象回路パターン
１０７ 連結回路パターン
１０８ ビア

Claims (7)

1. （Ａ）基板の検査対象回路パターンに非接触式でレーザーを照射するためのレーザー照射部を準備する段階；
   （Ｂ）前記検査対象回路パターンと電気的に連結される連結回路パターンに非接触式でプローブビームを照射するためのプローブビーム照射部を準備する段階；
   （Ｃ）前記検査対象回路パターンに前記レーザー照射部から前記レーザーを照射する段階；及び
   （Ｄ）前記連結回路パターンに前記プローブビーム照射部から前記プローブビームを照射して前記プローブビームの回折有無及び回折角度を測定する段階；
   を含み、
   前記基板の前記検査対象回路パターンと前記連結回路パターンが、ビアを介して連結されることを特徴とする基板の回路パターン欠陥検査方法。
2. （Ｅ）前記プローブビームの回折有無及び回折角度によって前記基板の回路パターン欠陥有無を判別する段階；
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。
3. 前記レーザーが、表面音響波発生用レーザーであることを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。
4. 前記基板が、プリント基板または半導体ウェハーであることを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。
5. 前記（Ｃ）段階で、前記レーザーを前記検査対象回路パターンに照射すれば、前記検査対象回路パターンに表面音響波が生じ、前記表面音響波が前記基板の内層に伝達されることを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。
6. 前記レーザー照射部を多数備え、前記基板の前記検査対象回路パターンの一地点に前記レーザーを集中させて照射することを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。
7. 前記レーザー照射部から照射される前記レーザーが、フェムト秒レーザーであることを特徴とする請求項１に記載の基板の回路パターン欠陥検査方法。

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