(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１〜１００Ｐａの範囲内の低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料において絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定個所に付与された電位を測定する電位測定方法であって、
前記被検査試料の絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定の個所に対して書込用電子ビームをパルス化して照射することにより、該電子ビームが前記試料室内の分子に衝突して該分子を電離させて生じた正イオンを前記被検査試料の絶縁物上に降り注いで該絶縁物上に後方散乱電子によって蓄積されていた負の電荷を中和しながら前記配線パターンに負の電位を付与する書込みステップと、
該書込みステップで負の電位が付与された配線パターンの所定の個所に対して呼込用電子ビームをパルス化して照射することにより、前記配線パターンの所定の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記配線パターンの所定の個所における電位を算出する呼込みステップとを有することを特徴とした電位測定方法。
【請求項２】
低真空に保つ制御手段により０．１〜１００Ｐａの範囲内の低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料において絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定個所に付与された電位を測定する電位測定装置であって、
前記被検査試料の絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定の個所に対して書込用電子ビームをパルス化して照射することにより、該電子ビームが前記試料室内の分子に衝突して該分子を電離させて生じた正イオンを前記被検査試料の絶縁物上に降り注いで該絶縁物上に後方散乱電子によって蓄積されていた負の電荷を中和しながら前記配線パターンに負の電位を付与する書込み手段と、
該書込み手段で負の電位が付与された配線パターンの所定の個所に対して呼込用電子ビームをパルス化して照射することにより、前記配線パターンの所定の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記配線パターンの所定の個所における電位を算出する呼込み手段とを備えたことを特徴とした電位測定装置。
【請求項３】
０．１〜１００Ｐａの範囲内の低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料において絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの導通に基づいて断線欠陥または短絡欠陥を検査する導通検査方法であって、
前記被検査試料の絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定の個所に対して書込用電子ビームをパルス化して照射することにより、該電子ビームが前記試料室内の分子に衝突して該分子を電離させて生じた正イオンを前記被検査試料の絶縁物上に降り注いで該絶縁物上に後方散乱電子によって蓄積されていた負の電荷を中和しながら前記配線パターンに負の電位を付与する書込みステップと、
該書込みステップで負の電位が付与された配線パターンの所定の個所に対して呼込用電子ビームをパルス化して照射することにより、前記配線パターンの所定の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査する呼込みステップとを有することを特徴とした導通検査方法。
【請求項４】
低真空に保つ制御手段により０．１〜１００Ｐａの範囲内の低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料において絶縁物で絶縁されて形成された配線パターンの導通に基づいて断線欠陥または短絡欠陥を検査する導通検査装置であって、
前記被検査試料の絶縁物で絶縁して形成された配線パターンの所定の個所に対して書込用電子ビームをパルス化して照射することにより、該電子ビームが前記試料室内の分子に衝突して該分子を電離させて生じた正イオンを前記被検査試料の絶縁物上に降り注いで該絶縁物上に後方散乱電子によって蓄積されていた負の電荷を中和しながら前記配線パターンに負の電位を付与する書込み手段と、
該書込み手段で負の電位が付与された配線パターンの所定の個所に対して呼込用電子ビームをパルス化して照射することにより、前記配線パターンの所定の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査する呼込み手段とを備えたことを特徴とした導通検査装置。
【請求項５】
前記呼込み手段における前記検出手段を、２次電子を加速して入射させるための、放電の起きない電圧である３００Ｖ程度以下の正の電位を印加する手段を備えた２次電子を分光して検出する分光検出手段で構成したことを特徴とする請求項４記載の導通検査装置。
【請求項６】
前記書込み手段における前記書込用電子ビームの加速電圧を、配線に対する負の電位の印加効率の高い８〜３０ｋＶ程度とし、前記呼込み手段における前記呼込用電子ビームの加速電圧を、２次電子の発生効率の高い１〜６ｋＶ程度とすることを特徴とする請求項４または５記載の導通検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板等の被検査試料を対象とする電位測定方法およびその装置並びに導通検査方法およびその装置に係わり、特に、セラミック基板やプリント配線板等の回路基板を対象とし、該回路基板に殆どが埋設されて一部がパッド等により露出する配線パターンの断線、短絡を非接触で検査する電位測定方法およびその装置並びに導通検査方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック基板やプリント配線板等の回路基板において殆どが埋設されて一部がパッド等により露出する配線パターンについての導通検査は、金属プローブでパッドに当たり、配線パターンの断線、短絡を検出する方法が一般的である。金属プローブをパッドに接触させるため、傷が発生するなどの問題があり、非接触で検査する技術が望まれていた。
電子ビームを使用して非接触で導通検査する技術として、例えば、特公昭６２−３９９４２号公報、特公昭６３−２１３４２号公報、特開昭５９−７９１６７号公報、特開昭６１−１７０６６９号公報、および特開平６−８２５０７号公報がある。
【０００３】
特公昭６２−３９９４２号公報、および特公昭６３−２１３４２号公報には、全面照射電子ビームと走査電子ビームを使用した導通検査技術が開示されている。基板の一方の面の全体に電子ビームを照射して、その一端が露出している配線を帯電させて後、配線の端部であるパッドを順番に走査電子ビームで照射し、パッドから発生する２次電子を検出し、その２次電子信号から配線の短絡を検査する方法である。
特開昭５９−７９１６７号公報には、エネルギーの異なる２本の電子ビームを使用した導通検査技術が開示されている。高加速電子ビームを書込用の電子ビームとして配線の一端であるパットを照射して配線を帯電させた後、低加速電子ビームを呼出用の電子ビームとして配線の他端であるパッドを照射し、発生する２次電子量から導通を検査する方法である。
【０００４】
特開昭６１−１７０６６９号公報には、一本の電子ビームを書込用のビームおよび呼出用のビームとして使用した導通検査技術が開示されている。配線の一端であるパットを電子ビームである時間の間照射して配線を帯電させた後、配線の他端であるパッドを短時間電子ビームを照射して、発生する２次電子量から導通を検査する方法である。
特開平６−８２５０７号公報には、電子ビームを書込用のビームとして使用し、イオンビームを呼出用のビームとして使用する導通検査技術が開示されている。イオンビームも使用する理由は、回路基板のチャージアップを防止するためである。回路基板のような絶縁物に荷電粒子ビームを照射すると、電荷が絶縁物に蓄積され、回路基板の絶縁物がチャージアップする。これを防止するために、電子ビームとイオンビームを組み合わせて照射して、蓄積電荷の中和を行う。
なお、特公昭６２−３９９４２号公報、特公昭６３−２１３４２号公報、特開昭５９−７９１６７号公報、および特開昭６１−１７０６６９号公報には、回路基板のチャージアップの問題について記述していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
荷電粒子ビームによる導通検査技術を実用化するためには、回路基板のチャージアップを防止することが重要な課題となる。電子ビームを回路基板における配線パターンの一端であるパッドに照射すると、入射した電子の一部はパッドに吸収され、また一部は反射電子として後方に散乱することになる。パッドに吸収された電子は配線パターンに負の電位を与え、書込用の電子ビームとして作用する。一方、後方に散乱した反射電子は、試料室の内壁に衝突し、再び内壁で反射した電子が回路基板に降り注ぐことになる。この反射電子のため、電子ビームをパッドにねらって照射しても、検査中回路基板の絶縁物にも電子が降り注ぎ、次第に、回路基板における絶縁物がチャージアップすることになる。従って、回路基板のチャージアップは避けられない現象である。
しかしながら、特公昭６２−３９９４２号、特公昭６３−２１３４２号、特開昭５９−７９１６７号、特開昭６１−１７０６６９号には、回路基板の絶縁物に対するチャージアップ現象についての記述がない。従って、検査中、回路基板がチャージアップして、安定に検査できなくなる。また、特開平６−８２５０７号では、電子ビームとイオンビームを使用することで、蓄積電荷の中和を行っているが、電子ビーム以外にイオンビームも使用するため、装置が複雑かつ高価となる課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、電子ビーム等の１種類の荷電粒子ビームを用いて被検査試料上の電位を測定する際、簡素な構成でチャージアップを低減して安定した電位測定を実現できるようにした電位測定方法およびその装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、電子ビーム等の１種類の荷電粒子ビームを用いて被検査試料に対して配線パターンの導通検査を行う際、簡素な構成でチャージアップを低減して安定した検査を行うことができる導通検査方法およびその装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いて被検査試料に形成された配線パターンに対して付与された負の電位の影響を確実にとらえて断線欠陥と短絡欠陥とを高信頼度で検査できるようにした導通検査方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被検査試料へのチャージアップを中和できるように低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料上の所望の個所に照射手段により荷電粒子ビームを照射し、該被検査試料上の所望の個所から生じる２次電子を分光検出手段により分光して検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記所望の個所における電位を算出することを特徴とした電位測定方法である。
また本発明は、低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料上の所望の個所に照射手段により荷電粒子ビームを照射し、該照射された荷電粒子ビームと衝突する前記試料室内の分子を電離させて生じた正イオンまたは電子を降り注いで被検査試料の絶縁物上へのチャージアップを中和し、該被検査試料上の所望の個所から生じる２次電子を分光検出手段により分光して検出し、該検出される２次電子に応じた信号から前記所望の個所における電位を算出することを特徴とした電位測定方法である。
また本発明は、被検査試料へのチャージアップを中和できるように低真空度に保って前記被検査試料が設置される試料室と、該試料室内に設置された被検査試料上の所望の個所に荷電粒子ビームを照射する照射手段と、前記被検査試料上の所望の個所から生じる２次電子を分光して検出する分光検出手段と、該分光検出手段で検出される２次電子に応じた信号から前記所望の個所における電位を算出する電位算出手段とを備えたことを特徴とした電位測定装置である。
【０００８】
また本発明は、被検査試料へのチャージアップを中和できるように低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料に形成された所望の配線パターンに対して照射手段により書込用のパルス状荷電粒子ビームを照射して電位を付与し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対して照射手段により呼出用のパルス状荷電粒子ビームを照射して所望の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とした導通検査方法である。
また本発明は、低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料に形成された所望の配線パターンに対して照射手段により書込用のパルス状荷電粒子ビームを照射して電位を付与し、該照射された書込用のパルス状荷電粒子ビームと衝突する前記試料室内の分子を電離させて生じた正イオンまたは電子を降り注いで被検査試料の絶縁物上へのチャージアップを中和し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対して照射手段により呼出用のパルス状荷電粒子ビームを照射して所望の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とした導通検査方法である。
また本発明は、被検査試料に形成された配線パターンの所望の個所に照射手段により呼出用の荷電粒子ビームを照射して該照射個所からの２次電子を検出手段により検出してその２次電子に応じた信号（Ｉ０）を得、その後前記被検査試料に形成された配線パターンに対して照射手段により書込用の荷電粒子ビームを照射して配線パターンに電位を付与し、その後前記配線パターンの所望の個所に照射手段により呼出用の荷電粒子ビームを照射して該照射個所からの２次電子を検出手段により検出してその２次電子に応じた信号（Ｉｂ）を得、該得られた信号（Ｉｂ）と前記得られた信号（Ｉ０）とを比較して本来の配線パターンの接続関係から前記付与された電位の影響を受けるか否かに応じて導通を判定して断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とする導通検査方法である。
【０００９】
また本発明は、前記導通検査方法において、前記２次電子を検出手段により分光して検出するようにしたことを特徴とする。
また本発明は、被検査試料へのチャージアップを中和できるように低真空度に保って前記被検査試料が設置される試料室と、該試料室内に設置された被検査試料に形成された所望の配線パターンに対して書込用のパルス状荷電粒子ビームを照射して電位を付与し、更に前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対して呼出用のパルス状荷電粒子ビームを照射する照射手段と、該照射手段によって呼出用のパルス状荷電粒子ビームを照射した被検査試料上の所望の個所から生じる２次電子を検出する検出手段と、該検出手段で検出される２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査する検査手段とを備えたことを特徴とした導通検査装置である。
また本発明は、低真空度に保たれた試料室内に設置された被検査試料に形成された所望の配線パターンに対して照射手段によりパルス状荷電粒子ビームを照射して電位を付与し、該照射されたパルス状荷電粒子ビームと衝突する前記試料室内の分子を電離させて生じた正イオンまたは電子を降り注いで被検査試料の絶縁物上へのチャージアップを中和し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対して照射手段によりパルス状荷電粒子ビームを照射して所望の個所から生じる２次電子を検出手段により検出し、該検出される２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とした導通検査方法である。
【００１０】
また本発明は、被検査試料へのチャージアップを中和できるように低真空度に保って前記被検査試料が設置される試料室と、該試料室内に設置された被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対してパルス状荷電粒子ビームを照射する照射手段と、該照射手段によってパルス状荷電粒子ビームを照射した被検査試料上の所望の個所から生じる２次電子を検出する検出手段と、該検出手段で検出される２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査する検査手段とを備えたことを特徴とした導通検査装置である。
また本発明は、被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対して加速電圧８〜３０ｋＶ程度の高加速荷電粒子ビームを照射して電位を付加し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける別の所望の個所に対して加速電圧１〜６ｋＶ程度の低加速荷電粒子ビームを照射して別の所望の個所から生じる２次電子を検出し、該検出２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とする導通検査方法である。
【００１１】
また本発明は、被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望のパッドに対して、該パッドの径よりも小さい径の荷電粒子ビームを照射して電位を付加し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける別の所望のパッドに対して該パッドの径よりも小さい径の荷電粒子ビームを照射して該パッドから生じる２次電子を検出し、該検出２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とする導通検査方法である。
また本発明は、被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける所望の個所に対してビーム電流０．１〜１００μＡ程度の荷電粒子ビームを照射して電位を付加し、前記被検査試料に形成された所望の配線パターンにおける別の所望の個所に対してビーム電流０．１〜１００μＡ程度の荷電粒子ビームを照射して別の所望の個所から生じる２次電子を検出し、該検出２次電子に応じた信号から配線パターンの導通に基づく電位の変化を調べて断線欠陥または短絡欠陥を検査することを特徴とする導通検査方法である。
また本発明は、試料室の低真空度が０．１Ｐａ〜１００Ｐａの範囲であることを特徴とする。
【００１２】
以上説明したように、前記構成によれば、電子ビーム等の１種類の荷電粒子ビームを用いて被検査試料上の電位を測定する際、簡素な構成でチャージアップを低減して安定した電位測定を実現することができる。
また前記構成によれば、電子ビーム等の１種類の荷電粒子ビームを用いて被検査試料に対して配線パターンの導通検査を行う際、簡素な構成でチャージアップを低減して安定した検査を行うことができる。
また前記構成によれば、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いて被検査試料に形成された配線パターンに対して付与された負の電位の影響を確実にとらえて断線欠陥と短絡欠陥とを高信頼度で検査することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電位測定方法およびその装置並びに導通検査方法およびその装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の説明では、荷電粒子ビームとして、負の荷電である電子ビームを採り上げているが、正の荷電であるイオンビームについても、同様に適用して実施することが可能である。
まず、本発明の原理を図１、図２および図３を用いて説明する。図１には、導通検査を行うための回路基板等の被検査試料１を示す部分斜視図である。回路基板等の被検査試料１は、表面に設けられたパッド３ａとパッド３ｂとは本来配線パターン２ａによって接続され、表面に設けられたパッド３ｃとパッド３ｄとは本来配線パターン２ｂによって接続されるところ、配線パターン２ａと配線パターン２ｂとは短絡欠陥５ａによって短絡されている。また、回路基板等の被検査試料１は、表面に設けられたパッド３ｅとパッド３ｆとは本来接続されるところ断線欠陥６ａによって断線されている。
【００１４】
このような回路基板等の被検査試料１に対して、本発明に係る導通検査は次のように行われる。図２は、本発明に係る電位測定装置並びに導通検査装置の概略構成を示す図である。１１は、真空度が０．１〜１００Ｐａ程度の低真空に保たれた試料室で、内部には、回路基板等の被検査試料１が設置される。１２は電子光学カラムで、回路基板等の被検査試料１上に形成されたパッド部３に対して２次電子の放出率の高い低加速電圧（１〜６ｋＶ程度）による呼出し用電子ビームと配線パターンに対する負の印加効率の高い高加速電圧（８〜３０ｋＶ程度）による書込み用電子ビームとを照射するものである。１３は２次電子検出器で、電子光学カラム１２によって２次電子の放出率の高い低加速電圧による呼出し用電子ビームをパッド部３に照射した際、パッド部３から発生する２次電子を検出するものである。
そこで、まず電子光学カラム１２によって呼出用電子ビームを例えばパッド３ｂに照射し、このパッド３ｂから発生する２次電子を２次電子検出器１３によって検出して信号Ｉ０を得ることができる。次に電子光学カラム１２によって書込用電子ビームを例えばパッド３ｄに一定時間照射すると、配線パターン２ｂと配線パターン２ａとは短絡欠陥５ａによって短絡している状態であるので、配線パターン２ｂはもとより配線パターン２ａも負の電位に印加されることになる。次に、電子光学カラム１２によって呼出用電子ビームを負の電位が印加されたパッド３ｂに照射すると、このパッド３ｂから発生する２次電子が増加して２次電子検出器１３によって検出される信号もＩｂに増加することになる。従って、最初に呼出用電子ビームを照射してパッド３ｂから検出される２次電子検出信号Ｉ０と書込用電子ビームを例えばパッド３ｄに照射した後の呼出用電子ビームを照射してパッド３ｂから検出される２次電子検出信号Ｉｂとを比較してＩｂがＩ０より大きくなっているとパッド３ｄとパッド３ｂとが導通していることになり、本来は設計上は導通していないはずであることから設計情報に基いて短絡欠陥５ｄがあることを検査することができる。
【００１５】
また、電子光学カラム１２によって呼出用電子ビームを例えばパッド３ｆに照射し、このパッド３ｆから発生する２次電子を２次電子検出器１３によって検出して信号Ｉ０を得ることができる。次に電子光学カラム１２によって書込み用電子ビームを例えばパッド３ｅに一定時間照射すると、配線パターン２ｃには断線欠陥６ａがあることから、パッド３ｆには負の電位が印加されないことになる。次に、電子光学カラム１２によって呼出用電子ビームを負の電位が印加されないパッド３ｆに照射すると、このパッド３ｆから発生する２次電子には殆ど変化が見られず、２次電子検出器１３によって検出される信号もＩｂも殆ど変化しないことになる。従って、最初に呼出用電子ビームを照射してパッド３ｆから検出される２次電子検出信号Ｉ０と書込用電子ビームを例えばパッド３ｅに照射した後の呼出用電子ビームを照射してパッド３ｆから検出される２次電子検出信号Ｉｂとを比較してＩｂがＩ０と殆ど変化がないとパッド３ｆとパッド３ｅとが断線していることになり、本来は設計上は導通しているはずであることから設計情報に基いて断線欠陥６ａがあることを検査することができる。
【００１６】
以上は、書込用の電子ビームを照射して負の電位を配線パターンに付与する場合について説明したが、書込用のイオンビームを照射して正の電位を配線パターンに付与しても、同様な導通検査を実現することができる。即ち、１種類の荷電粒子ビーム（電子ビームとイオンビームとのどちらか）を照射することによって、導通検査を実現することができる。
ところで、試料室１２は、真空度が０．１〜１００Ｐａ程度の低真空に保たれているため、回路基板等の被検査試料１上の絶縁物に蓄積された電荷を中和してチャージアップを防止して配線パターンを通してパッドに印加された負の電位または正の電位に応じて発生する２次電子を２次電子検出器１３で検出して正確で、且つ安定した導通検査を実現することにある。
即ち、図３に示す如く、試料室１２内の低真空の雰囲気中では、電子の平均自由行程が短くなり、空気の分子１０３と衝突が起こる。気体の圧力が０．１Ｐａ以下の高真空では、電子の平均自由行程は数十ｃｍ以上となり、分子との衝突がほとんど生じないが、１００Ｐａでは平均自由行程が１ｍｍ以下となる。電子と衝突した分子は、電離され、イオン１０４が生じる。電子光学カラム１２の先端から回路基板等の被検査試料１との間の距離は５ｃｍ〜１０ｃｍ程度であることからして、試料室１２の真空度を低真空（０．１〜１００Ｐａ程度）にして電子光学カラム１２から電子ビーム１０１を照射すると、電子ビーム１０１がパッド３に到達する前に空気の分子と衝突する電子が現れることになる。衝突した電子はおよそ１０ｅＶのエネルギーを失うが、進行方向はほとんど変わらず、パッド３に到達する。一方、気体分子１０３は電離され、正イオン１０４が生ずる。この時、電子ビーム１０１の照射による後方散乱電子１０２により回路基板等の被検査試料１の絶縁物４上に電荷が蓄積されていると、正イオン１０４が、絶縁物４上に蓄積された負の電位に引かれて絶縁物４上に降り注いで蓄積されていた電荷が中和されて被検査試料１のチャージアップが防止されることになる。
【００１７】
被検査試料１のチャージアップの防止の点から、真空度は低い方が望ましいが、真空度が低くなると試料室１１内の空気分子が増えるため、２次電子検出器１３で検出される２次電子にノイズが増加することになる。真空度と被検査試料へのチャージアップ量およびノイズとの関係を図４に示す。チャージアップ量とノイズとのバランスがとれた真空度１０Ｐａの前後が最適である。
また、図１３に示す如く、イオン光学カラム１１０から荷電粒子ビームの一つであるイオンビーム１１１を回路基板等の被検査試料１のパッド３に照射すると、後方散乱イオン１１２により被検査試料１の絶縁物４には正の電位がチャージアップされることになる。試料室１１が低真空雰囲気であるため、イオンが空気の分子１０３と衝突して空気の分子がｅ￣（電子）と空気イオンとに電離される。このとき生じた電子が被検査試料１上に降り注いでチャージアップが中和されることになる。ただし、イオンは電子に比べて大きさが大きいので、平均自由行程が短くなる。よって、試料室内の真空度として、電子ビーム１０１のときには１０Ｐａ程度が最適であるが、イオンビーム１１１ではそれより高い真空度（１Ｐａ程度とかそれ以下）が最適となる。またイオン光学カラム１１０は、電子光学カラム１２に設置された電子源２１の代わりにイオン源を設置することによって構成することができる。
以上の原理に基づき、回路基板等の被検査試料１を、低真空中、即ち、０．１〜１００Ｐａ、望むらくは１０Ｐａオーダ（電子ビームの場合）の圧力雰囲気に保持することで、チャージアップのない荷電粒子ビームによる導通検査を実現することができる。
【００１８】
図５は、本発明に係る導通検査装置の具体的な第１の実施の形態を示す構成図である。即ち、電子ビームを照射する電子光学カラム１１は３本ある。このうち２本は、配線に負の電位を印加する書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃを照射する電子光学カラム１２ｂ、１２ｃであり、それぞれ、回路基板等の被検査試料１の表面用と裏面用とである。他の１本は、配線が負の電位になっているが否かを検出する呼出用電子ビーム１０１ａを照射する電子光学カラム１２ａである。各カラム１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、電子を発生する電子銃２１、パルスビーム制御回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃによって制御され、電子ビームをパルス化するため電子ビームをｏｎ，ｏｆｆするブランキング電極２２ａとスリット（アパーチヤ）２２ｂとからなるブランキング機構２２、電子ビームを照射するパッド３の大きさより少し小さなビーム径に収束する電子レンズ２３、ランダムスキャン回路３５ａ、３５ｂ、３５ｃによって制御され、パッド３に電子ビームを偏向させて照射するための偏向系（例えば偏向コイル）２４から構成される。
【００１９】
回路基板等の被検査試料１は、ワークホルダ３４上に載置されて保持される。被検査試料１が設置される試料室１１は、油回転ポンプ２７で真空排気されて低真空雰囲気に保持される。試料室１１には、真空計２８が取り付けられ、試料室内に真空度をモニターする。真空度制御回路２９は、真空計２８で測定した真空度とあらかじめ設定した真空度を比較し、ニードルバルブ３０の開閉を制御して、試料室内の真空度を０．１〜１００Ｐａの範囲の任意の設定値に保たれる。
【００２０】
従って、配線パターンに負の電位を付与するために電子光学カラム１２ｂ、１２ｃから電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃを照射したとしても、電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃがパッド３に到達する前に空気の分子と衝突する電子が現れ、衝突した電子はおよそ１０ｅＶのエネルギーを失うが、進行方向はほとんど変わらず、パッド３に到達し、一方気体分子１０３は電離され、正イオン１０４が生ずることになる。この時、電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃの照射による後方散乱電子１０２により回路基板等の被検査試料１の絶縁物４上に電荷が蓄積されていくとしても、正イオン１０４が、絶縁物４上に蓄積された負の電位に引かれて絶縁物４上に降り注いで蓄積されていた電荷が中和されて被検査試料１のチャージアップが防止されることになる。その結果、呼込用カラム１２ａから呼込用電子ビーム１０１ａをあるパッド３に照射した際、そのパッド３に付与された電位に応じて発生した２次電子１０３ａを正確に分光器を介して検出器３３で検出することができる。３７は検出器３３で検出された２次電子に応じた信号を、例えばディジタル信号に変換する等の信号処理を行う信号処理回路で、バス３９に接続される。真空度制御回路２９はバス３９に接続され、真空度制御回路２９には設定される試料室１１内の真空度等がバス３９を介して入力される。ランダムスキャン回路３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、バス３９に接続されて、ＣＰＵ３８の制御の基に、所望のパッドに、呼出用電子ビーム１０１ａ、書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃが照射されるように偏向系２４に対する偏向制御信号の送受信を行う。パルスビーム制御回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃも、バス３９に接続されて、ＣＰＵ３８の制御の基に、所望のパッドに、呼出用電子ビーム１０１ａ、書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃが照射されるようにパルスゲート（ブランキング機構）２２を制御する制御信号の送受信を行う。４５はディスプレイ等の表示手段で、検出器３３で検出されて信号処理回路３７から得られる２次電子による信号や、真空計２８で測定されて真空度制御回路２９から得られる試料室１１内の真空度や、回路基板等の被検査試料１における設計情報から得られパッド３の位置情報および本来配線パターンによって接続されているパッドの接続関係の情報等や、ＣＰＵ３８で処理判定された短絡欠陥５ａおよび断線欠陥６ａ等の情報を表示して出力することができる。４６はキーボード、マウス、記録媒体等で構成される入力手段で、試料室１１内の真空度や、書込用電子源や呼込用電子源における加速電圧や、電子レンズ２３による電子ビーム１０１の集束スポット径や、回路基板等の被検査試料１における設計情報等について入力するものである。回路基板等の被検査試料１における設計情報等については、ＣＡＤシステムからネットワークを介してバス３９に入力しても良い。４７は記憶装置で、検出器３３で検出されて信号処理回路３７から得られる２次電子による信号や、真空計２８で測定されて真空度制御回路２９から得られる試料室１１内の真空度や、回路基板等の被検査試料１における設計情報から得られパッド３の位置情報および本来配線パターンによって接続されているパッドの接続関係の情報等や、ＣＰＵ３８で処理判定された短絡欠陥５ａおよび断線欠陥６ａ等の情報を記憶するものである。ＣＰＵ３８は、ワークホルダ３４に位置決めして載置される回路基板等の被検査試料１における設計情報から、所望のパッドに、呼出用電子ビーム１０１ａ、書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃを照射するように偏向系２４に対する偏向制御指令信号を作成してランダムスキャン回路３５ａ、３５ｂ、３５ｃに提供し、パルスビーム制御指令信号を作成してパルスビーム制御回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃに提供し、検出器３３で検出されて信号処理回路３７から得られる２次電子による信号に基いて判定処理プログラムにより短絡欠陥５ａおよび断線欠陥６ａ等について判定処理を行うものである。
【００２１】
電子源（電子銃）２１としては、一般的な熱電子放出形、あるいは電界放出形を使用する。熱電子放出形は、原理は同じであるが、チップ材料として幾つかあり、代表的なものとしてタングステン（Ｗ）とランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）がある。また、電解放出形としては、Ｃｏｌｄ  ＦＥ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）タイプとＴｈｅｒｍａｌ  ＦＥ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）タイプ（熱電界放出形）とに細分類することができる。電界放出形の場合、熱電子放出形に比べより高真空が求められるので、カラムに対してイオンポンプ等の高真空用の真空ポンプ（図示していない）を接続することが必要となる。電子源（電子銃）２１に印加される加速電圧Ｖａは、書込用Ｖａｗとしては配線に対する負の電位の印加効率の高い高加速電圧（８〜３０ｋＶ程度）が良く、読出用Ｖａｃとしては２次電子の放出率の高い低加速電圧がよい。電子ビーム１０１を被検査試料１に照射するとき、加速電圧Ｖａが高いほど吸収される電子の割合が増えるため、書込用Ｖａｗには高加速電圧であるほど印加効率がよいが、高加速電圧であるほど熱の発生が増大する上、装置の取りまとめの容易性を考慮して、２０ｋＶ程度が最も良い。読出用Ｖａｃには、配線に負電位を印加させたくなく、２次電子の発生効率の高い１〜６ｋＶ程度（最も好ましいのは２ｋＶ程度）の加速電圧がよい。
【００２２】
連続ビームをパルスビームにするパルスゲート（ブランキング機構）２２は、図５に示したパルスビーム制御回路３６によって制御される平行平板型偏向器（ブランキング電極）２２ａとスリット２２ｂを組み合わせた横型パルスゲートに限らず、縦型パルスゲートでも可能である。パルスゲートは、軸方向（縦方向）に磁界または電界を作用させる縦型と、直角方向（横方向）に電界または磁界を作用させる横型とがある。図６は、横型パルスゲートを原理を示す図であり、（ａ）はその構成を示し、（ｂ）はスリット面での偏向量とパルス幅との関係を示す。パルスビーム制御回路３６によって偏向器２２ａに、例えばＶ１ｓｉｎωｔなる電圧が印加され、スリット２２ｂからτなるパルス化された電子ビームが照射されることになる。図７は、縦型パルスゲートの原理を示す図で、（ａ）（ｂ）の各々に概略構成を示す。図７（ａ）に示す縦型パルスゲートは、陰極６１と陽極６２との間にパルス電圧を印加することによってパルスビーム６４ａを出力するものである。また図７（ｂ）に示す縦型パルスゲートは、陰極６１と陽極６２との間に負の大きな電源６７を接続し、陰極６１と制御電極６３との間に正の小さな電源６５を接続し、制御電極６３にコンデンサ６６を介して陰極６１との間にパルス電圧を印加してパルスビーム６４ｂを出力するものである。横型パルスゲートだけで、ピコ秒（１０￣１２ｓ）を発生することも可能である。以上説明したように、パルスゲートによって電子ビームの照射をパルス化することで、回路基板等の被検査試料１のパッド３に印加する負の電位を制御することができるばかりではなく、不必要に回路基板等の被検査試料１に電子ビームを照射しないので、汚染やチャージアップを防止することができる。
【００２３】
電子レンズ２３は、電磁レンズに限らず、静電レンズを使用することも可能である。パッド３の表面は微少な凹凸が存在するため、照射するビームを細く絞りすぎると表面凹凸による形状効果による影響があらわれ、正確な検査が難しくなるため、ビーム径はある程度大きい方が望ましい。さらに、ビーム径を大きくした方がビーム電流を多くでき、コンタミネーションを少なくできる利点もある。パッド３の大きさは回路基板１によってもちろん異なるので、検査する各種回路基板の最小のパッドよりも、少し小さいビーム径とする。例えば、電子源２１に輝度の低い熱電子放出形のＷフィラメントを使用すると、電子源径ｄ＝３０μｍ、輝度Ｂ＝５×１０４Ａ／ｃｍ２ｓｒ程度である。ｓｒはステラジアンと称する立体角の単位である。仮に、ビーム径２０μｍの電子ビーム１０１をパッド３に照射することを考えると、照射角（１点に収束する電子線の円錐形の光路の半頂角）αを１０￣３ｒａｄ以下にしても、１０μＡ以上の電流が得られる。照射角を小さくすると焦点深度が深くなる。ビーム径が２０μｍと大きいため、α＜１０￣３ｒａｄでは焦点深度が１０ｍｍ以上になる。このため、特に自動焦点の必要はない。また、像面の湾曲を補正するためにダイナミックフォーカスをかけることがあるが、焦点深度が十分に深ければ必要がない。もちろん、偏向範囲が広ければ、ダイナミックフォーカスは必要である。一枚のレンズで上記の性能は十分達成できるが、調整等の便宜を考え、２枚以上の組み合わせでレンズ系を構成することも考えられる。
【００２４】
電子ビーム１０１を回路基板１上の任意のパッド３に照射するために、偏向系２４が必要である。特に偏向系２４としては、大角に偏向する必要があるため、磁界偏向方式が有利であり、かつ、電子レンズ２３の後に偏向コイルを入れる１段偏向が有利である。ビーム静定時間は、駆動回路にも依存するが、１ｍｓ以下にすることができる。電子ビームをＡ点からＢ点に偏向するとき、偏向コイルのインダクタンスのため、瞬時にＡ点からＢ点に移らず、ある一定時間が必要である。上記ビーム静定時間は、電子ビームをＡ点からＢ点に偏向させるために要するレスポンス時間である。そして、ランダムスキャン回路３５による偏向コイル２４による電子ビームの偏向歪みを補正してビームの位置決め精度１０μｍにすると、ビーム径２０μｍであるので、パッド３の径を３０μｍまで対応させることができる。
【００２５】
電子光学カラム１２には、以上の要素の他、図示はしていないが、ビームの照射角を規定するアパーチャ、非点収差を補正するスティグマトール、光軸調整を行うアライメントコイル、電子銃２１を高真空に保持するための差動排気用オリフィスなどが装備されている。
電子光学カラム１２は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）２５により、高真空（１０〜３Ｐａ以下が望ましい。）に排気される。ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）２５の排圧は、油回転ポンプ（ＲＰ）２６で排気されている。更に電子光学カラム１１には、オリフィスが配置され、試料室１１と差動排気される。オリフィスは複数個あると効果的である。
回路基板等の被検査試料１を低真空雰囲気に保持する試料室１１は、油回転ポンプ２７で真空排気する。試料室１１には、真空計２８が取り付けられ、試料室内に真空度をモニターする。真空度制御回路２９は、測定した真空度とあらかじめ設定した真空度を比較し、ニードルバルブ３０の開閉を制御して、試料室内の真空度を設定値に保つ。このようにして、回路基板等の被検査試料１の周囲の圧力を０．１〜１００Ｐａの範囲で、任意の設定値にすることができる。
【００２６】
回路基板等の被検査試料１に電子ビーム１０１を照射した時に発生する２次電子１０３ａは、分光器を介して検出器３３で検出する。分光器には、電界を利用したタイプ、磁界を利用したタイプなど様々のタイプがあるが、図５では、減速電界形を示した。２次電子１０３ａは、引き出しグリッド３１に引かれて回路基板等の被検査試料１の表面から脱出する。引き出しグリッド３１を通過した電子は、分析グリッド３２で減速され、エネルギーの高い電子のみ分析グリッド３２を通過する。分析グリッド３２を通過した電子のみ検出器３３で検出されるので、回路基板等の被検査試料１の電位コントラストを検出することができる。引き出しグリッド３２には、電源４０ｂにより正の電位、例えば数百Ｖ（例えば２００Ｖ程度）を印加する。試料室１１の真空度を低真空にすると、放電する電位が下がるため、１００〜３００Ｖ程度を印加すると良い。さらに、２次電子の被検査試料１の表面からの脱出を助けるため、被検査試料（回路基板）１をチャックするワークホルダー３４に、電源４０ａにより負に電位（例えば−１００Ｖ程度）を印加すると効果的である。この場合、被検査試料（回路基板）１をチャックするワークホルダー３４は、接地である基台４１に対して絶縁物４２を介して設置される。なお、上記基台４１をＸ−Ｙテーブルで構成してもよい。この場合、Ｘ−Ｙテーブルを駆動制御することによって、回路基板等の被検査試料１を任意の位置に位置決めすることが可能となる。回路基板等の被検査試料１を任意の位置に位置決めすることを、別に設けた２次電子検出器によって被検査試料１の表面から偏向系２４による電子ビームの偏向量に応じて検出される２次電子検出画像に基いて行っても良いし、また試料室１１に別に設けた光学顕微鏡によって得られる被検査試料１の表面の光学画像に基いて行っても良い。
【００２７】
ところで、２次電子を放出したパッド３の電位は０Ｖであるか、負の値（−数Ｖ〜−数十Ｖ）であるので、分析グリッド３２には、電源４０ｃにより−数Ｖ程度（例えば−５Ｖ程度）の電位を印加する。検出器３３には、シンチレータと光電子増倍管（ＰＭＴ）が一般に用いられることが多いが、もちろん、他のタイプ、例えば、半導体検出器でもよい。シンチレータには、２次電子を加速して入射させるため、電源４０ｄにより正の電位（例えば３００Ｖ程度）を印加する。一般的には、１０ｋＶ印加するが、低真空では放電の起きない電圧である３００Ｖ程度以下に押さえる必要がある。従って、シンチレータには、２次電子を加速して入射させるために、放電の起きない電圧である３００Ｖ程度以下の正の電位を印加するように構成した。これら、電源４０ｂおよび４０ｄの電圧は、真空計２８で測定される試料室１１内の真空度に応じて真空度制御回路２９によって制御しても良い。
【００２８】
試料室１１内の気体の火花放電電圧は、パッシェンの法則に従う。火花電圧Ｖｓは気圧ｐとギャップ長ｄとの積ｐｄの関数となり、図８に示すように、最小火花電圧Ｖｓｍｉｎ  が存在する。空気における最小火花電圧は、３３０Ｖである。本実施例に当てはめるため、ギャップ長ｄを約１０ｍｍとしたときの真空度と火花電圧との関係を図９に示す。１００Ｐａ弱の真空度の時、火花電圧が最小となる。本実施の形態では、真空度を０．１〜１００Ｐａ、望むらくは、１０Ｐａ程度にするため、この火花電圧に注意をして、引き出しグリッド３１や検出器３３内のシンチレータに電位を印加する必要がある。引き出しグリッド３１や検出器３３内のシンチレータに印加する電位を、最小火花電圧の３３０Ｖ以下であると安心である。火花電圧は真空度に依存するため、印加電圧を可変方式として、真空計２８で測定される試料室１１内の真空度に応じて真空度制御回路２９によって制御して印加する電圧を変えることが効果的である。
【００２９】
また、図１１に示した実施の形態のように、検出器３３により分光器を使わないで２次電子１０３ｂによる電位コントラストを検出することもできる。分光器を使わない検出器３３の場合は局所電界効果を利用する方法である。即ち、検出器３３はパッド３の電位によって生じる電位障壁を利用して、電位コントラストを得る。パッド３の電位は、０Ｖあるいは負の値であるから、回路基板１全体を周辺より正に保つことで、より大きな電位コントラストが得られる。よって、ワークホルダー３４を電源４０ｅによって正の電位（数Ｖ程度、例えば１０Ｖ程度）にすると効果的である。
次に、一つの配線ネットの導通判定検査手順を図１０に示す。まず、回路基板等の被検査試料１が基台４１上のワークホルダ３４に位置決めされて搭載される。ＣＰＵ３８は、入力手段４６等により入力して設定された試料室１１の真空度を真空度制御回路２９に入力する。すると真空度制御回路２９は、真空計２８で測定される真空度が上記設定された真空度になるようにニードルバルブ３０の開閉を制御して試料室１１内の真空度を望ましい１０Ｐａ程度の圧力に保つ。
【００３０】
次にＣＰＵ３８は、記憶装置４７に記憶された回路基板等の被検査試料１の設計情報に対して、呼出用電子ビーム１０１ａを照射しようとするパッドの番号を入力手段４６等を用いて入力することによって、呼出用カラム１２ａのビーム軸に対する上記パッドの位置情報を得て、このパッドの位置情報をランダムスキャン回路３５ａに対して偏向量制御指令を送信すると共にこの偏向量制御指令に同期させてパルスビーム制御回路３６ａに対してパルスビーム発生指令信号を送信する。すると配線パターンの一端であるパッド（例えば図１における３ｂまたは３ｆ）に呼出用電子ビーム１０１ａが照射されることになる。即ち、ＣＰＵ３８が指示したパッドの位置に対し、ランダムスキャン回路３５ａが偏向コイル２４を駆動してビームの照射位置を設定する。偏向歪みはあらかじめ測定しておき、ランダムスキャン回路３５ａで歪み量分補正した電流で偏向コイルを駆動する。例えば、１６ビットＤＡＣを使用し、１５０ｍｍ角偏向することを考えると、１ビットが３μｍに相当するので、３μｍの精度で、照射位置を設定できる。１０μｍの精度では、５００ｍｍ角の偏向範囲がとれる。電子ビームの照射位置が設定されたら、ＣＰＵ３８はパルスビーム制御回路３６ａに１パルスビームを照射する指令を送る。パルスビーム制御回路３６ａは、パルスゲートを駆動し、一定時間ビームを照射する。
【００３１】
呼出用の電子ビーム１０１ａの照射により発生した２次電子を検出器３３で検出する。この検出された検出信号Ｉ０は、信号処理回路３７で増幅され、Ａ／Ｄ変換された後、バス３９を介してＣＰＵ３８に入力されて、ＣＰＵ３８内のメモリに一時記録される。
次にＣＰＵ３８は、記憶装置４７に記憶された回路基板等の被検査試料１の設計情報から本来上記パッド（例えば図１における３ｆ）と同一配線パターン（例えば図１における２ｃ）で接続された他端のパッド（例えば図１における３ｅ）または本来上記パッド（例えば図１における３ｂ）と同一配線パターン（例えば図１における２ａ）で接続されていない別のパッド（例えば図１における３ｄ）の位置情報を抽出して、書込用カラム１２ｂ、１２ｃのビーム軸に対する上記他端のパッド（例えば図１における３ｅ）または別のパッド（例えば図１における３ｄ）の位置情報を得て、このパッドの位置情報をランダムスキャン回路３５ｂ、３５ｃに対して偏向量制御指令を送信すると共にこの偏向量制御指令に同期させてパルスビーム制御回路３６ｂ、３６ｃに対してパルスビーム発生指令信号を送信する。すると配線パターンの他端のパッド（例えば図１における３ｅ）または別のパッド（例えば図１における３ｄ）に書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃが照射されることになる。即ち、呼出用電子ビーム１０１ａを照射した手順と同じで、ランダムスキャン回路３５ｂ、３５ｃで偏向コイル２４を駆動して照射位置を設定した後、パルスビーム制御回路３６ｂ、３６ｃがパルスゲートを駆動し、一定時間ビームを照射する。書込用電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃの照射により、上記他端のパッド（例えば図１における３ｅ）に接続された配線パターン（例えば図１における２ｃ）または別のパッド（例えば図１における３ｄ）に接続された配線パターン（例えば図１における２ｂ）が負の電位に印加される。このとき、配線パターン同志が導通していれば、一端のパッド（例えば図１における３ｂまたは３ｆ）も負の電位になるが、配線が断線していれば、一端のパッド（例えば図１における３ｂまたは３ｆ）の電位は変化しない。
【００３２】
次に、初めに呼出用電子ビームを照射したパッドと同じ一端のパッド（例えば図１における３ｂまたは３ｆ）に呼出用電子ビーム１０１ａを照射して、該パッドから発生した２次電子を検出器３３により検出する。この検出された検出信号Ｉｂは、信号処理回路３７で増幅され、Ａ／Ｄ変換された後、バス３９を介してＣＰＵ３８に入力される。上記一端のパッド（例えば図１における３ｂまたは３ｆ）が負の電位に印加されていると、検出される２次電子が増加する。よって、ＣＰＵ３８は、先ほどメモリーに記憶しておいた信号Ｉ０と入力されたＩｂとを比較して、ＩｂがＩ０よりある許容値をもって大きいと判定されたときには配線パターン同志２ａ、２ｂが短絡欠陥５ａによって導通していると判定し、ＩｂとＩ０とがほぼ同じであると判定されたときは配線パターン２ｃが断線欠陥６ａによって断線していると判定する。またＣＰＵ３８は、先ほどメモリーに記憶しておいた信号Ｉ０と入力されたＩｂとを比較して、本来の設計通りである場合には、配線パターンには欠陥がなく、正常と判定する。
【００３３】
以上の手順で一つの配線ネットを検査するために必要な時間を考察する。ビーム偏向に要する静定時間は、偏向コイルのインダクタンスや駆動回路にも依存するが、１ｍｓ以下にすることができる。配線パターンを負に印加するために必要な電子ビーム１０１ｂ、１０１ｃの照射時間は、仮に容量２０ｐＦの配線パターンを１０Ｖ印加する場合、ビーム電流１０μＡ、印加効率０．５とすると、０．０４ｍｓである。配線パターンからの２次電子を検出するために必要な時間は、照射する電子ビーム電流が１０μＡと、通常のＳＥＭに対して１０５程度大きいため、放電が発生しないようにシンチレータに印加する電圧を低くして発光効率を低下させたとしても、０．０１ｍｓあれば十分である。以上のそれぞれの動作に必要な時間を合わせて、１つの配線ネットを検査するためには２ｍｓあれば十分である。即ち、ビーム電流として、０．１〜１００μＡ程度の範囲であれば、使用可能である。
【００３４】
図１１は、本発明に係る導通検査装置の具体的な第２の実施の形態を示す構成図である。図５に示した第１の実施の形態との違いは、書き込み用電子ビームと呼び出し用電子ビームを１つの電子光学カラム１２ｄで発生させる点と、２次電子の検出に分光器を介さない点である。即ち、第２の実施の形態の構成において上記２点以外については、図５に示した第１の実施の形態の構成と同様である。１つの電子光学カラム１２ｄで書込用電子ビーム１０１ｂと呼出用電子ビーム１０１ａとを電子ビーム１０１ｄで照射するため、それぞれの加速電圧は同一になる。第１の実施の形態では、加速電圧Ｖａとして２０ｋＶ程度と２ｋＶ程度とを使用したが、第２の実施の形態では、加速電圧Ｖａとして１０〜２０ｋＶ程度を使用する。当然第２の実施の形態でも、電子源（電子銃）２１に印加する加速電圧ＶａをＣＰＵ３８からの指令で切り換えて制御することも可能である。加速電圧Ｖａを切り換えない場合でも、呼出用電子ビームを照射しているときも配線の電位が変わるが、書込用電子ビームで配線に電位を印加する前後における２次電子Ｉ０とＩｂとの違いを検出しているため、ＣＰＵ３８における導通の判定は可能である。
２次電子の検出に分光器を使用しない点については、先に、説明したように、局所電界効果を利用する方法である。パッド３の電位によって生じる電位障壁を利用して、電位コントラストを得る。パッド３の電位は、０Ｖあるいは負の値であるから、回路基板１の全体を周辺より正に保つことで、より大きな電位コントラストが得られる。よって、ワークホルダー３４を正の電位（数Ｖ程度）にすると効果的である。
【００３５】
図１２は、本発明に係る電位測定装置の一実施の形態を示す構成図である。本発明に係る電位測定装置は、回路基板等の被検査試料５４上の電位測定個所に電子ビームを照射し、上記被検査試料５４上の電位測定個所における電位に応じて発生した２次電子１０３を分光器を介して検出器３３によって検出して得られる信号によって電位測定個所における電位を測定するように構成される。即ち、電子光学カラム１２ｅは、図５および図１１に示す本発明に係る導通検査装置の電子光学カラム１２ａ〜１２ｄと同様に、電子源（電子銃）２１と電子ビーム１０１をパルス化するブランキング機構（パルスゲート）２２と電子ビーム１０１を集束させる電子レンズ２３と電子ビーム１０１を偏向させる偏向系（偏向コイル）２４とで構成され、電子ビーム１０１を回路基板等の被検査試料５４上の電位測定個所に照射するものである。そして、回路基板等の被検査試料５４上の電位測定個所から発生した２次電子１０３を分光器を通して検出器３３によって検出する。分光器には、図５に示すように電界を利用したタイプや磁界を利用したタイプそれぞれ幾つもの方式があるが、図１２では半球状減速電界形分光器を示した。引き出し平面メッシュ５０と引き出しグリッド５１には、それぞれ正の電位、例えば放電する電位より低い数百Ｖを与えて２次電子を引き出す。バッファグリッド５２は、引き出し電界が、分析グリッド５３に及んで分解能の低下を防止するためのものである。分析グリッド５３には与える電圧（例えば−数Ｖ程度）を可変して、その電圧に応じたエネルギー以上の２次電子１０３を通過させる。分析グリッド５３を通過した電子は、２次電子検出器３３で検出され、検出信号は信号処理回路３７によってＡ／Ｄ変換されて、バス３９を通してＣＰＵ３８に入力される。従って、ＣＰＵ３８は、分析グリッド５３に付与する電位を変化させる指令信号に基いて、分析グリッド５３に付与する電位を変化させながら、信号処理回路３７からＡ／Ｄ変換された２次電子信号を検出し、Ｓ字曲線を得て、ビーム照射位置の電位を測定する。また、ＣＰＵ３８から分光器に対してハードウエアあるいはソフトウエアで帰還をかけると、電位の自動測定が可能になる。
【００３６】
電子光学カラム１２ｅは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）２５により、高真空（１０〜３Ｐａ以下が望ましい。）に排気される。ターボ分子ポンプの排圧は、油回転ポンプ（ＲＰ）２６で排気されている。カラム１２ｅには、オリフィスが配置され、試料室１１と差動排気される。オリフィスは複数個あると効果的である。
【００３７】
試料室１１は、電位測定用の回路基板等の被検査試料５４の帯電を防ぐため、０．１〜１００Ｐａ程度の低真空に保たれている。試料室１１は、油回転ポンプ２７で真空排気する。試料室１１には、真空計２８が取り付けられ、試料室内に真空度をモニターする。真空度制御回路２９は、測定した真空度とあらかじめ設定した真空度を比較し、ニードルバルブ３０の開閉を制御して、試料室内の真空度を設定値に保つ。このようにして、電位測定用の被検査試料５４の周囲の圧力を０．１〜１００Ｐａの範囲で、任意の設定値にすることができる。
更に、バス３９に接続されたパルスビーム制御回路３６ｅは、図５に示すパルスビーム制御回路３６ａ、３６ｂと同様に作用するものとする。またバス３９に接続されたランダムスキャン回路３５ｅも、図５に示すランダムスキャン回路３５ａ、３５ｂと同様に作用するものとする。またＣＰＵ３８、表示手段４５、入力手段４６および記憶装置４７も、図５に示すものと同様な作用を行うものとする。
【００３８】
電位測定用の被検査試料５４は、ＣＰＵ３８からの制御指令に応じた制御装置５７からの制御に基いて駆動系５６によってＸ−Ｙ軸方向に移動するＸ−Ｙステージ５５上に載置される。Ｘ−Ｙステージ５５の移動に応じた被検査試料５４の変位量は、レーザ測長器（図示せず）等で測定され、制御装置５７にフィードバックされる。ＣＰＵ３８からバス３９を介して制御装置５７に与えるＸ−Ｙステージ５５の動きの指令と、ＣＰＵ３８からバス３９を介してランダムスキャン回路３５ｅに与える電子ビームの偏向指令とによって、電子ビーム１０１を被検査試料５４上の任意の位置（任意の測定個所）に照射し、該任意の位置（任意の測定個所）から発生した２次電子１０３を分光器を通して検出器３３によって検出することによって任意の位置の電位を測定することができる。
以上説明した実施の形態では、電子ビーム１１０を照射する電子光学カラム１２の場合について説明したが、この電子光学カラム１２に代えてイオンビーム１１１を照射するイオン光学カラム１１０で構成してもよいことは明らかである。イオン光学カラム１１０は、電子光学カラム１２における電子源（電子銃）２１に代えてイオン源にすることによって構成することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、１種類の荷電粒子ビーム（電子ビームまたはイオンビーム）を用いて被検査試料に対して配線パターンの導通検査を行う際、簡素な構成でチャージアップを低減して安定した検査を行うことができる効果を奏する。特に、非接触であるため、金属の配線パターンのみならず、ペースト状の柔らかい配線パターンをも検査することができる。
また本発明によれば、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いて被検査試料に形成された配線パターンに対して付与された負の電位の影響を確実にとらえて断線欠陥と短絡欠陥とを高信頼度で検査することができる効果を奏する。
また本発明によれば、被検査試料上の任意の位置に１種類の荷電粒子ビーム（電子ビームまたはイオンビーム）を照射して２次電子を検出する際、分光器と組み合わせることで、被検査試料のチャージアップなしに、安定した電位測定を行うことができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導通検査を行うための回路基板等の被検査試料を示す部分斜視図である。
【図２】本発明に係る電位測定装置並びに導通検査装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る試料室内の低真空の雰囲気において電子ビームを照射した際の被検査試料へのチャージアップが防止される現象を説明するための原理図である。
【図４】本発明に係る試料室内の真空度と試料へのチャージアップ量および検出器で検出されるノイズとの関係を示す図である。
【図５】本発明に係る導通検査装置の具体的な第１の実施の形態を示す構成図である。
【図６】横型パルスゲートの原理を示し、（ａ）はその構成を示す図であり、（ｂ）はスリット面での偏向量とパルス幅との関係を示した図である。
【図７】縦型パルスゲートの原理を示し、（ａ）はその一実施例の概略構成を示す図であり、（ｂ）はその他の一実施例の概略構成を示す図である。
【図８】圧力ｐと電極間ギャップｄとの積ｐｄと火花電圧Ｖｓとの関係を示した図である。
【図９】真空度と火花電圧Ｖｓとの関係を示した図である。
【図１０】本発明に係る導通検査の手順を説明するための図である。
【図１１】本発明に係る導通検査装置の具体的な第２の実施の形態を示す構成図である。
【図１２】本発明に係る電位測定装置の具体的な実施の形態を示す構成図である。
【図１３】本発明に係る試料室内の低真空の雰囲気においてイオンビームを照射した際の被検査試料へのチャージアップが防止される現象を説明するための原理図である。
【符号の説明】
１、５４…被検査試料（回路基板）、２ａ、２ｂ、２ｃ…配線パターン、３ａ〜３ｆ…パッド、４…絶縁物、１１…試料室、１２、１２ｅ…電子光学カラム、１２ａ…呼出用電子光学カラム、１２ｂ、１２ｃ…書込用電子光学カラム、１２ｄ…書込呼出兼用電子光学カラム、２１…電子源（電子銃）、２２…ブランキング機構（パルスゲート）、２３…電子レンズ、２４…偏向系（偏向コイル）、２５…ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）、２６、２７…油回転ポンプ（ＲＰ）、２８…真空計、２９…真空度制御回路、３０…ニードルバルブ（ＮＶ）、３１…引出グリッド、３２…分析グリッド、３３…２次電子検出器、３４…ワークホルダ、３５ａ〜３５ｅ…ランダムスキャン回路、３６ａ〜３６ｅ…パルスビーム制御回路、３７…信号処理回路、３８…ＣＰＵ、３９…バス、４０ａ〜４０ｅ…電源、４５…表示手段、４６…入力手段、４７…記憶装置、５０…引き出し平面メッシュ、５１…引き出しグリッド、５２…バッファグリッド、５３…分析グリッド、５５…Ｘ−Ｙテーブル、５６…駆動系、５７…制御装置、１０１…電子ビーム、１０１ａ…呼出用電子ビーム、１０１ｂ、１０１ｃ…書込用電子ビーム、１０１ｄ…書込呼出兼用電子ビーム、１０２…後方散乱電子、１０３…気体分子、１０４…正イオン、１１０…イオン光学カラム、１１１…イオンビーム、１１２…後方散乱イオン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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