(57)【要約】  本発明は、少なくとも1つの電子放出電極(22)、少なくとも1つの電子捕集電極(22)、および少なくとも1つの粒子ビーム(BI)を使用して、電気要素(10、11、13)を試験するための方法に関し、この方法は、前記放出電極(22)に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記放出電極によって供給された電子を要素(10、11、13)に注入するステップと、要素(10、11、13)に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記要素から放出された前記電子を前記捕集電極で捕集するステップとを含む方法に関する。本発明は、前記放出電極(22)に存在する前記電子の前記放出が、少なくとも1つの要素での入射粒子ビーム(BI)の反射の結果生じた反射粒子ビーム(BR)を前記放出電極に投射することを含むことを特徴とする。本発明は、要素に電子を注入するステップを単純化する利点、および前記放出/捕集電極の構造を単純化する利点を提供する。
2008529023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット電位(Vn)よりも高い初期浮遊電位(Vf)にある電気導体(10、11、13)を前記ターゲット電位(Vn)にするための方法であって、
-前記導体の近くに少なくとも1つの電子放出電極(22)を配置するステップと、
-前記放出電極(22)を前記ターゲット電位(Vn)にするステップと、
-粒子ビーム(BI)によって前記放出電極(22)から電子(e2)を放出させ、前記放出電極によって供給された前記電子を前記導体に注入するステップと
を含み、
前記放出電極(22)からの前記電子放出が、前記導体(10、11、13)での入射粒子ビーム(BI)の反射の結果生じた反射粒子ビーム(BR)の前記放出電極への投射を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記導体の前記初期浮遊電位(Vf)が、グラウンド電位または前記グラウンド電位に対する正電位であり、前記ターゲット電位が、前記グラウンド電位に対する負電位である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記導体を前記初期電位(Vf)にする予備ステップを含む、請求項1又は2のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記電極(22)を前記初期電位に置き、前記導体に前記粒子ビーム(BI)を投射して、前記導体から電子が放出され、前記電極(22)に到達し、それによって前記導体の電位が前記電極の電位に近づくようにすることによって、前記導体が前記初期電位(Vf)に置かれ、前記電極は次いで電子捕集電極を形成する、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記反射粒子ビーム(BR)の強度が、前記導体(10、11、13)に衝突する前記入射粒子ビーム(BI)の強度の30から85%である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記放出電極(22)が、前記反射粒子ビーム(BR)の影響下での前記電子放出を最大化するような表面処理を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記粒子ビームがUV光ビームである、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
放出された前記電子(e2)および前記反射粒子ビーム(BR)が、前記放出電極と前記導体の間に配置された電気絶縁分離プレート(30)に開けられた開口部(31)によって導かれる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電気導体が、導体経路、コンタクトパッドまたは電子構成要素の端子である、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも1つの電子放出電極(22、22a、230-i)、少なくとも1つの電子捕集電極(22、22b、230-i)、および粒子ビーム(BI、BI1、BI2)の少なくとも1つの源(S1、S2)によって、電気要素(10、11、13、11'、C41、C42、C43、C44)を試験または測定するための方法であって、
-前記放出電極(22、230-i)に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記放出電極によって供給された前記電子を要素(10、11、13、C41、C43)に注入するステップと、
-要素(11'、C42、C44)に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記要素から放出された前記電子を前記捕集電極によって捕集するステップと
を含み、
前記放出電極(22、230-i)に存在する電子の前記放出が、少なくとも1つの要素での入射粒子ビーム(BI、BI1)の反射の結果生じた反射粒子ビーム(BR)の前記放出電極への投射を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記放出電極と前記捕集電極の構造が同じであり、前記放出電極が捕集電極を形成する能力を有し、または前記捕集電極が放出電極を形成する能力を有する、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
2つの要素(10、10')間の電気絶縁を試験するための請求項10又は11のいずれかに記載の方法であって、
-第1の要素(10)に存在する電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位(Vp)にするステップと、
-第2の要素(10')に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位にするステップと、
-ある時間が経過した後に、少なくとも一方の前記要素の電位を測定するステップと
を含む方法。
【請求項１３】
抵抗、静電容量または自己インダクタンスを試験または測定するための請求項10から12の一項に記載の方法であって、
-第1の要素(11、C41、C43)から電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位(Vp)に引っ張るステップと、
-第2の要素(11'、C42、C44)に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位(Vn)に引っ張るステップと、
-前記第1の要素と前記第2の要素の間に流れる電荷を測定するステップと
を含む方法。
【請求項１４】
複数の電極(22、22'、230-i)を含む電子放出/捕集プレート(20、200)の使用を含み、前記電極がそれぞれ、電子を要素中に放出する放出電極または要素から放出された電子を捕集する捕集電極を形成する能力を有し、さらに、前記粒子ビームの一部分が前記電子放出/捕集プレートを通過し、要素に到達することを可能にする空間を前記電極(22、22'、230-i)間に含む、請求項10から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
それぞれの電極が、前記電極に電位(Vn、Vp、Vr)を印加するために個別にアクセス可能である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極(22、22')が、前記反射粒子ビームの影響下での前記電極に存在する電子の前記放出を最大化するような表面処理を有する、請求項14又は15のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
それぞれの電極が薄い導体のゲート(220)を含む、請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
それぞれの電極が導電材料のブロックを含む、請求項14から16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子放出/捕集プレートが、マトリックスとして行および列に配置された電極(22、22')を含む、請求項14から18のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子放出/捕集プレートが互いに平行な電極(230-i)を含む、請求項14から18の一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記電子放出/捕集プレートが直線ストリップの形態の電極(230-i)を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記電子放出/捕集プレート(20、200)と要素との間の電気絶縁分離プレート(30)の使用を含み、前記分離プレートが、電子の注入点または捕集点に対応する位置に開口部(31、31')を含み、前記分離プレートが、電子を流し、前記粒子ビームを導くための通路を形成する、請求項14から21のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記粒子ビームがUV光ビームである、請求項10から22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
電気要素が以下のうちの少なくとも1つの要素である、請求項10から23のいずれか一項に記載の方法:電気導体、電気構成要素、電子構成要素、電気導体の端子、あるいは電気または電子構成要素の端子。
【請求項２５】
配線支持体または配線支持体上に配置された電子回路を製造するための方法において、前記配線支持体または前記電子回路は電気要素を含む方法であって、請求項10から24のいずれか一項に記載の試験または測定方法に従って実現される、前記配線支持体または前記電子回路の前記電気要素の全部または一部を試験または測定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
電気要素(10、11、13、11'、C41、C42、C43、C44)を試験または測定するための試験または測定装置(40)において、
-粒子ビーム(BI、BI1、BI2)の少なくとも1つの源(S1、S2)と、
-個別にある電位(Vp、Vn、Vr)にすることができる複数の電極(22、22a、230-i)を含む少なくとも1つの電子放出/捕集プレート(20、200)と、
-前記粒子ビームおよび前記電極に印加される前記電位を制御し、前記電極を流れる電荷を測定する制御/測定ユニット(CMU)と
を含み、
-前記電極に存在する電子を前記粒子ビーム(BI、BI1)によって放出させ、前記電極によって供給された前記電子を要素に注入し、
-要素に存在する電子を前記粒子ビーム(BI、BI2)によって放出させ、前記要素から電極に放出された前記電子を捕集する
ように配置された装置であって、
少なくとも1つの要素での入射粒子ビーム(BI、BI1)の反射の結果生じた反射粒子ビーム(BR)を前記電極に投射することによって、電極(22、230-i)に存在する電子を放出するように配置されている
ことを特徴とする装置。
【請求項２７】
以下の操作を実行することによって2つの要素(10、10')間の電気絶縁を試験する試験シーケンスを実施するように配置された請求項26に記載の装置:
-第1の要素(10)に存在する電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位(Vp)にする操作、
-第2の要素(10')に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位にする操作、および
-ある時間が経過した後に、少なくとも一方の前記要素の電位を測定する操作。
【請求項２８】
以下の操作を実行することによって抵抗、静電容量または自己インダクタンスを試験または測定する試験または測定シーケンスを実施するように配置された請求項26および27の一項に記載の装置:
-第1の要素(11、C41、C43)から電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位(Vp)に引っ張る操作、
-第2の要素(11'、C42、C44)に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位(Vn)に引っ張る操作、および
-前記第1の要素と前記第2の要素の間に流れる電荷を測定する操作。
【請求項２９】
前記電子放出/捕集プレート(20、200)が、同じ構造の複数の電極(22、22'、230-i)を含み、前記電極がそれぞれ、電子を要素中に放出する放出電極または要素から放出された電子を捕集する捕集電極を形成する能力を有し、さらに、前記粒子ビーム(BI、BI1、BI2)の一部分が前記電子放出/捕集プレートを通過し、要素に到達することを可能にする空間を前記電極間に含む、請求項26から28のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記電子放出/捕集プレート(20、200)の前記電極(22、22')が、前記反射粒子ビームの影響下での前記電極に存在する電子の前記放出を最大化するような表面処理を有する、請求項26から29のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記電子放出/捕集プレート(20)が、薄い導体のゲート(220)を含む電極を含む、請求項26から30のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
前記電子放出/捕集プレート(200)が、導電材料のブロックを含む電極を含む、請求項26から30のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記電子放出/捕集プレート(20)が、マトリックスとして行および列に配置された前記電極を含む、請求項26から32のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
前記電子放出/捕集プレート(200)が互いに平行な電極(230-i)を含む、請求項26から32のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記電子放出/捕集プレート(200)が直線ストリップの形態の電極(230-i)を含む、請求項34に記載の装置。
【請求項３６】
前記電子放出/捕集プレート(20、200)と前記要素との間に配置された、または配置される電気絶縁分離プレート(30)を含み、前記分離プレートが、電子の注入点または捕集点に対応する位置に開口部(31、31')を含み、前記分離プレートが、電子を流し、前記粒子ビームを導くための通路を形成する、請求項26から35のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
UV光ビームの少なくとも1つの源(S1、S2)を含む、請求項26から36のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
電気要素が以下の要素のうちの少なくとも1つの要素である、請求項26から37のいずれか一項に記載の装置:電気導体、電気構成要素、電子構成要素、電気導体の端子、あるいは電気または電子構成要素の端子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁基板上に配置された電気導体の光電効果を使用した非接触電気試験に関する。
【０００２】
本発明は特に、プリント回路、チップキャリアなどの配線支持体の電気試験に関する。
【背景技術】
【０００３】
配線支持体の電気試験は、今日のエレクトロニクス産業における重大な課題であり、配線支持体の製造工程の欠くことのできない部分である。配線導体に製造欠陥がないことを確かめるために実施される必須の2つの試験シーケンスは古典的に、導通試験と絶縁試験である。導通試験は、導体がその端部間で切断されていないこと、より正確にはその導体が連結する接続点間、一般にコンタクトパッド間において導体が切断されていないことを確認することを含む。したがって、その目的は、導体の接続点間の導体の抵抗を測定し、抵抗が非常に低い(一般に1オーム程度である)ことを確認することである。絶縁試験は、配線支持体のそれぞれの導体が、残りの導体から電気的に絶縁されていること、すなわち、それぞれの導体が、残りのそれぞれの導体に対して、および全体として残りの全ての導体に対して、一般に数メグオームの高い絶縁抵抗を有することを確かめることを含む。
【０００４】
シリコンチップの形態で製造される集積回路の小型化および複雑化に伴って、配線支持体は、それら自体が収容する集積回路と同様、ますます複雑になっている。したがって、高密度配線支持体の導体の長さおよび幅、ならびに自体と集積回路との接続点の表面積は、絶えず低減されている。その結果、プローブカードまたはネイルベッド式(bed-of-nails)を使用した従来の試験方法は、このような配線支持体に対して不適当であることをますます示している。
【０００５】
いわゆる「高密度」配線支持体の範囲には、ほとんどのコンパクト電子機器(携帯電話、ディジタルカメラ、MP3プレーヤなど)に存在するHDI(High Density Interconnect)プリント回路、および「ICパッケージ基板」、「FC-BGA」、「フリップチップ」、「ボールグリッドアレイ」などとも呼ばれるチップキャリアが含まれる。実際には、チップキャリアは、集積回路のピッチ(導体間、特に入出力コンタクト間の最小距離)が一般にプリント回路のピッチよりもはるかに小さいために集積回路とプリント回路の間に置かれる中間アダプタ配線支持体、すなわち「スパークギャップ(spark gap)」である。
【０００６】
したがって、最新世代の「チップキャリア」は、その前面に、シリコンチップの入出力コンタクトにはんだ付けされるように設計された、数千個に及ぶかなりの数の接続点を有する。シリコンチップの入出力コンタクトはサイズが非常に小さく、一般に、直径数十マイクロメートルのはんだマイクロボールで覆われている。このようなチップキャリアは一般に、その背面に、プリント回路(マザーボードなど)との接続点を有する。プリント回路との接続点もはんだボールで覆われているが、それらのはんだボールは、直径が一般に前面のマイクロボールの直径よりも大きく、数も少ない。前面の接続点およびそれらのはんだマイクロボールは一般に、「Controlled Collapsed Chip Connection」の略である「C4」と呼ばれ、背面の接続点は、その形状およびマトリックス配置(行および列)から、「Ball Grid Array」の略である「BGA」と呼ばれる。このような「チップキャリア」はさらに、C4点をBGA点に連結する「C4-to-BGA」と呼ばれる導体(「バイア」、すなわち基板を貫いてまっすぐに延び、時にはいくつかの埋込み中間導電層を貫いてまっすぐに延びる金属チャネル、を含む導体)、および前面のC4点どうしを連結する「C4-to-C4」と呼ばれる導体を有する。C4-to-C4導体は、集積回路のコンタクトだけを2つずつ配線し、背面との連結を持たず、したがって外部環境への接続を持たない。「C4-to-C4」導体は、チップキャリアの背面からアクセスできず、数十マイクロメートルの小さなピッチを有するため、「C4-to-C4」導体の試験は特に難しい。
【０００７】
したがって、このような配線支持体を試験するように適合された試験方法は以下の要件を満たしていなければならない。
-接続点間の距離が短く、数十マイクロメートル(C4型接続点間の距離)から数百マイクロメートル(BGA型接続点間の距離)程度である限り、C4-to-C4型またはC4-to-BGA型の導体を含む導体の全ての接続点にアクセスすることができる。
-絶縁試験および導通試験を実施することができ、一般的に言って、抵抗、容量または誘導要素に対する試験または測定を実施することができる。
-高速であり、毎秒数百から数千の要素を試験することができる。
-接続点、特にC4型接続点(はんだマイクロボールはもろく、一般に試験段階の前に付着されるため)に関して破壊的でない。
-安価に実施できる。
【０００８】
現在、従来の試験方法を用いたチップキャリアの試験はさまざまな技術的問題に直面している。第1に、プローブカード(それ自体が、試験プローブを装備したプリント回路である)および/またはベッドオブネイルズの技術的ピッチは、C4型接続点のピッチの細かさおよびC4型接続点の密度(単位表面積あたりの接続点数)に比較して大きすぎる。第2に、C4型はんだボールは壊れやすく、プローブとの物理的な接触によって損傷されやすい。
【０００９】
これらの欠点を克服するため、近年、光電効果を使用して被試験導体の電位に働きかける非接触試験法が開発された。光電効果は、少なくともターゲット導電材料の伝導層の電子の仕事関数に等しいエネルギーをそれらの電子に伝達するだけの十分なエネルギーを有する粒子ビームを導電材料に当てることによって生み出される。これらの電子は次いで、ほとんどゼロであることもある限定された運動エネルギーを帯びて、導電材料から抽出ないし放出され、次いで強い電場(数百万ボルト毎メートル)によって加速される。言葉を単純にするため、ここでは用語「光電効果」が総称であり、ターゲット材料から電子を抽出または放出する現象を指すことに留意されたい。実際、銅、金などの材料、または鉛-スズでめっきされた導体などでは、一般に、短波長のコヒーレント光源、特に紫外レーザ光源が使用されるが、非コヒーレント光源も使用され、例えばイオンビーム、電子ビームなどの光子以外の粒子も使用される。
【００１０】
歴史的には、例えば米国特許第6,369,590号明細書および6,369,591号明細書によって示されているように、光電効果はもっぱら、被試験導体から電子を放出させるために使用された。電子が放出される瞬間に反発(repulsive)電場を発生させるであろう負電位を導体に印加する(導体は一般に浮遊(floating)電位にある)ために導体にアクセスすることは一般に望ましくなく、または不可能であるため、正電位に置かれた捕集電極は、導体によって放出された電子を誘引する強力な電場を発生させることによって、この問題を解決することを可能にする。捕集電極はさらに、例えば導体の最初の電位を推定するために、導体から抽出された電気を集め、その電気量を計数することを可能にする。捕集電極の存在下でこの電子放出過程が終了したとき、導体の電位は捕集電極のそれと同じである(導体が浮遊電位にあるとき)。
【００１１】
国際公開第WO01/38892号パンフレットは、電子の抽出に加えて導体への電子の注入を提供することによって、光電効果に基づく試験方法の重大な改良を提供する。電子は、被試験導体の向い側に配置され、被試験導体の電位よりも低い電位に置かれ、粒子ビームによって衝撃された放出電極(電子放出電極)によって注入される。
【００１２】
理解を助けるため、図1Aに、導体に電子を注入する前記国際出願に記載の方法を示す。誘電体基板2上にターゲット導体1が配置されており、ターゲット導体1は、ここでははんだコート(coat)で覆われたコンタクトパッド3(接続点)を有する。パッド3(ここでは保護ワニス4として作られたレジスト領域によって境界が画定されている)の向い側の導体から距離dのところに、シリカの支持プレート5と一体の放出電極6が配置されている。放出電極6は、導体の浮遊電位Vfよりも低い負電位Vnを受け取り、放出電極6の背面は、不完全な真空の存在下で、紫外光ビームBIによってプレート5を通して衝撃される。放出電極6の前面から電子(e)が放出され、これらの電子(e)は、放出電極の負電位によって生成された反発電場E=(Vn-Vf)/dの影響下で、導体1上に投射される。
【００１３】
図1Bに、導体1に存在する電子を放出させる前記国際出願に記載の方法を示す。導体1のコンタクトパッド3から距離d'のところに、支持プレート5に固定された捕集電極7が配置されており、捕集電極7は、導体の浮遊電位Vfよりも大きな正電位Vpに置かれる。パッド3に紫外光ビームBIが照射され、導体1から抽出された電子(e)は、電極7の正電位Vpによって生成された誘引(attractive)電場E'=(Vp-Vf)/d'の影響下で、捕集電極7によって「吸い寄せられる」。
【００１４】
しかし、光ビームは放出電極6の背面に投射され、それに対して電子は放出電極6の前面から放出されるため、この方法は、放出電極6が非常に薄くなければならないという欠点を有する。この厚さは100から150オングストローム程度であり、光電効果の一部として、光子が、約50から100オングストロームの深さまで金属に侵入するとした場合、この値は、使用される金属の層厚 (50から100Å)よりもわずかに大きい。その結果、放出電極は壊れやすくなり、時間の経過とともに放出電極をゆっくりと劣化させる可能性がある酸化および他のさまざまな他の現象をうけやすくなる。
【特許文献１】米国特許第6,369,590号
【特許文献２】米国特許第6,369,591号
【特許文献３】国際公開第WO01/38892号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明は、放出電極によって供給された電子を導体に注入するための方法であって、光電効果を生じさせる粒子ビームを放出電極の背面に投射することを必要としない方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明はさらに、電気絶縁基板上に配置された、ターゲット電位よりも高い初期電位にある電気導体を、ターゲット電位にする方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明はさらに、電子回路の製造時に、役割を果たす電気要素または電子要素を試験または測定するための方法、特に、導体、電気構成要素、電子構成要素、あるいは電気または電子構成要素の端子を試験または測定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、最初はゼロ浮遊電位(グラウンド電位)にあるターゲット導体が、紫外光ビームによって衝撃される間、捕集電極を負電圧にすることによって得られた驚くべき観察に基づく。当初、このような実験の狙いは、「ブラスト」後に導体の電位が変化しないことを確認することであった。導体から抽出された電子は、捕集電極の負電圧によって生み出された反発電場のために、自体を導体に注入すると考えられたためである。ところが、実験終了後、導体は捕集電極と同じ負電位にあった。このことは、導体が電子を失わなかったこと、それどころか、導体はかなりの量の電子を受け取ったことを示していた。したがって、光ビームの一部が導体によって反射され、捕集電極へ送り返され、次いで捕集電極自体が、反射ビームの影響下で光電効果にさらされ、放出電極を形成したと推定された。
【００１９】
このようにして発見された技術的効果のより詳細な研究の後、本発明は、配線導体を形成するために、あるいはこのような導体を被覆するために古典的に使用されている金属または材料、具体的には銅、金、有鉛または無鉛の軟質はんだ、およびC4型またはBGA型はんだボールは、「光電」効果を生じさせるために使用される粒子ビーム、具体的には紫外光ビームに関して良好な反射係数を有するという観察に基づく。したがって、本発明の原理は、ターゲット導体に投射され、ターゲット導体で反射した入射ビームの結果生じた反射粒子ビームによって、放出電極に存在する電子を抽出することである。この放出電極は、背面からビームを受け取る代わりに、前面(慣例によって前面は、ターゲット導体の向い側に位置する面である)からビームを受け取るため、非常に薄い放出電極を提供する以前の慣行によって負わされる制約条件は根拠のないものとなる。
【００２０】
したがって、本発明は、ターゲット電位よりも高い初期浮遊電位にある電気導体を前記ターゲット電位にするための方法であって、前記導体の近くに少なくとも1つの電子放出電極を配置するステップと、前記放出電極を前記ターゲット電位にするステップと、粒子ビームによって前記放出電極から電子を放出させ、前記放出電極によって供給された前記電子を前記導体に注入するステップとを含み、前記放出電極からの前記電子放出が、前記導体での入射粒子ビームの反射の結果生じた反射粒子ビームの前記放出電極への投射を含む方法を提供する。
【００２１】
一実施形態によれば、前記導体の前記初期浮遊電位が、グラウンド電位または前記グラウンド電位に対する正電位であり、前記ターゲット電位が、前記グラウンド電位に対する負電位である。
【００２２】
一実施形態によれば、この方法が、前記導体を前記初期電位にする予備ステップを含む。
【００２３】
一実施形態によれば、前記電極を前記初期電位に置き、前記導体に前記粒子ビームを投射して、前記導体から電子が放出され、前記電極に到達し、それによって前記導体の電位が前記電極の電位に近づくようにすることによって、前記導体が前記初期電位に置かれ、前記電極は次いで電子捕集電極を形成する。
【００２４】
一実施形態によれば、前記反射粒子ビームの強度が、前記導体に衝突する前記入射粒子ビームの強度の30から85%である。
【００２５】
一実施形態によれば、前記放出電極が、前記反射粒子ビームの影響下での前記電子放出を最大化するような表面処理を有する。
【００２６】
一実施形態によれば、前記粒子ビームが紫外V光ビームである。
【００２７】
一実施形態によれば、放出された前記電子および前記反射粒子ビームが、前記放出電極と前記導体の間に配置された電気絶縁分離プレートに開けられた開口部によって導かれる。
【００２８】
一実施形態によれば、前記電気導体が、導体経路、コンタクトパッドまたは電子構成要素の端子である。
【００２９】
本発明はさらに、少なくとも1つの電子放出電極、少なくとも1つの電子捕集電極、および粒子ビームの少なくとも1つの源によって、電気要素を試験または測定するための方法であって、前記放出電極に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記放出電極によって供給された前記電子を要素に注入するステップと、要素に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記要素から放出された前記電子を前記捕集電極によって捕集するステップとを含み、前記放出電極に存在する電子の前記放出が、少なくとも1つの要素での入射粒子ビームの反射の結果生じた反射粒子ビームの前記放出電極への投射を含む方法に関する。
【００３０】
一実施形態によれば、前記放出電極と前記捕集電極の構造が同じであり、前記放出電極が捕集電極を形成する能力を有し、または前記捕集電極が放出電極を形成する能力を有する。
【００３１】
2つの要素間の電気絶縁を試験することを目的とする一実施形態によれば、この方法が、第1の要素に存在する電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位にするステップと、第2の要素に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位にするステップと、ある時間が経過した後に、少なくとも一方の前記要素の電位を測定するステップとを含む。
【００３２】
抵抗、静電容量または自己インダクタンスを試験または測定することを目的とする一実施形態によれば、この方法が、第1の要素から電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位に引っ張るステップと、第2の要素に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位に引っ張るステップと、前記第1の要素と前記第2の要素の間に流れる電荷を測定するステップとを含む。
【００３３】
一実施形態によれば、この方法が、複数の電極を含む電子放出/捕集プレートの使用を含み、前記電極がそれぞれ、電子を要素中に放出する放出電極または要素から放出された電子を捕集する捕集電極を形成する能力を有し、さらに、前記粒子ビームの一部分が前記電子放出/捕集プレートを通過し、要素に到達することを可能にする空間を前記電極間に含む。
【００３４】
一実施形態によれば、それぞれの電極が、前記電極に電位を印加するために個別にアクセス可能である。
【００３５】
一実施形態によれば、前記電極が、前記反射粒子ビームの影響下での前記電極に存在する電子の前記放出を最大化するような表面処理を有する。
【００３６】
一実施形態によれば、それぞれの電極が薄い導体のゲートを含む。
【００３７】
一実施形態によれば、それぞれの電極が導電材料のブロックを含む。
【００３８】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが、マトリックスとして行および列に配置された電極を含む。
【００３９】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが互いに平行な電極を含む。
【００４０】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが直線ストリップの形態の電極を含む。
【００４１】
一実施形態によれば、この方法が、前記電子放出/捕集プレートと要素との間の電気絶縁分離プレートの使用を含み、前記分離プレートが、電子の注入点または捕集点に対応する位置に開口部を含み、前記分離プレートが、電子を流し、前記粒子ビームを導くための通路を形成する。
【００４２】
一実施形態によれば、前記粒子ビームが紫外光ビームである。
【００４３】
一実施形態によれば、電気要素が以下のうちの少なくとも1つの要素である:電気導体、電気構成要素、電子構成要素、電気導体の端子、あるいは電気または電子構成要素の端子。
【００４４】
本発明はさらに、配線支持体または配線支持体上に配置された電子回路を製造するための方法において、前記配線支持体または前記電子回路が電気要素を含む方法であって、本発明に基づく試験または測定方法に従って実現される、前記配線支持体または前記電子回路の前記電気要素の全部または一部を試験または測定するステップを含む方法に関する。
【００４５】
本発明はさらに、電気要素を試験または測定するための装置において、粒子ビームの少なくとも1つの源と、個別にある電位にすることができる複数の電極を含む、少なくとも1つの電子放出/捕集プレートと、前記粒子ビームおよび前記電極に印加される前記電位を制御し、前記電極を流れる電荷を測定する制御/測定ユニットとを含み、前記電極に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記電極によって供給された前記電子を要素に注入し、要素に存在する電子を前記粒子ビームによって放出させ、前記要素から電極に放出された前記電子を捕集するように配置された装置であって、少なくとも1つの要素での入射粒子ビームの反射の結果生じた反射粒子ビームを前記電極に投射することによって、電極に存在する電子を放出するように配置されていることを特徴とする装置に関する。
【００４６】
一実施形態によれば、この装置が、以下の操作を実行することによって2つの要素間の電気絶縁を試験する試験シーケンスを実施するように配置される:第1の要素に存在する電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位にする操作、第2の要素に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位にする操作、およびある時間が経過した後に、少なくとも一方の前記要素の電位を測定する操作。
【００４７】
一実施形態によれば、この装置が、以下の操作を実行することによって抵抗、静電容量または自己インダクタンスを試験または測定する試験または測定シーケンスを実施するように配置される:第1の要素から電子を放出させることによって、前記第1の要素を第1の電位に引っ張る操作、第2の要素に電子を注入することによって、前記第2の要素を、前記第1の電位よりも低い第2の電位に引っ張る操作、および前記第1の要素と前記第2の要素の間に流れる電荷を測定する操作。
【００４８】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが、同じ構造の複数の電極を含み、前記電極がそれぞれ、電子を要素中に放出する放出電極または要素から放出された電子を捕集する捕集電極を形成する能力を有し、さらに、前記粒子ビームの一部分が前記電子放出/捕集プレートを通過し、要素に到達することを可能にする空間を前記電極間に含む。
【００４９】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートの前記電極が、前記反射粒子ビームの影響下での前記電極に存在する電子の前記放出を最大化するような表面処理を有する。
【００５０】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが、薄い導体のゲートを含む電極を含む。
【００５１】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが、導電材料のブロックを含む電極を含む。
【００５２】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが、マトリックスとして行および列に配置された前記電極を含む。
【００５３】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが互いに平行な電極を含む。
【００５４】
一実施形態によれば、前記電子放出/捕集プレートが直線ストリップの形態の電極を含む。
【００５５】
一実施形態によれば、この装置が、前記電子放出/捕集プレートと前記要素との間に配置された、または配置される電気絶縁分離プレートを含み、前記分離プレートが、電子の注入点または捕集点に対応する位置に開口部を含み、前記分離プレートが、電子を流し、前記粒子ビームを導くための通路を形成する。
【００５６】
一実施形態によれば、この装置が、紫外光ビームの少なくとも1つの源を含む。
【００５７】
一実施形態によれば、電気要素が以下のうちの少なくとも1つの要素である:電気導体、電気構成要素、電子構成要素、電気導体の端子、あるいは電気または電子構成要素の端子。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
図面に関して与えられた、図面に限定されない、本発明の方法および本発明に基づく試験装置の以下の説明では、本発明のこれらの目的、特徴および利点、ならびにその他の目的、特徴および利点がより詳細に説明される。
【００５９】
図2Aは、被試験導体に電子を注入する本発明に基づく方法を示す断面図である。図2Bは、導体に存在する電子を放出させる方法を示す断面図である。この第2の方法はそれ自体は古典的ではあるが、第1の方法との組合せは本発明の一態様を形成する。
【００６０】
これらの2つの方法は、さまざまな他の導体(図示せず)を含む配線支持体の絶縁基板12上に配置された導体10に適用される。これらの方法は、電子放出/捕集プレート20と、不完全な真空(部分真空)の存在下で光電効果を生じさせる粒子ビームBI、ここでは紫外光ビームとによって実現される。ここでは、光電衝突領域(photo-electric impact area)ないし試験点が、はんだコート13で覆われた導体10のコンタクトパッド11である。
【００６１】
放出/捕集プレート20は、紫外線を透過しまたは部分的に透過するシリカ支持プレート21を含み、シリカ支持プレート21の前面(導体11の側)は複数の電極22、22'を含む。それぞれの電極に電位を与えるために、電極22、22'は個別にアクセス可能である。入射光ビームBIは、ここでは支持プレート21に垂直な入射角に従って支持プレート21の背面に投射され、支持プレート21を通過して、光電衝突領域に到達する。導体10が、基板の平面に対して垂直な軸に沿って電極22、22'から距離dのところにあるように、支持プレート21は基板12に対して平行に保たれる。
【００６２】
ここでは電極22、22'が同じ構造および同じ厚さを有し、電極22、22'はそれぞれ、支持プレート21上に付着された厚さ数百ナノメートル程度の薄い金属コートによって形成される。後述のとおり、電極22、22'は、正方形の形状を有し(図5および6)、マトリックス(行および列)として配置することができ、または平行なストリップを形成する(図7)ことができる。電極のサイズおよび間隔は、入射ビームBIが、放出/捕集プレート20を部分的に通過し、ターゲット領域に到達するように選択される。例えば、申し分のないと考えられる電極22、22'の配置は、入射ビームBIの約30から60%が衝突領域に到達し、残りのビームBIが、電極22、22'の背面によって反射または吸収されるような配置である。この目的のため、ここでは、光電衝突領域のすぐ近くに複数の電極(符号22の電極)があり、衝突領域の外側に他の複数の電極(符号22'の電極)があるように、電極22、22'の幅がコンタクトパッド11の幅よりも狭い。
【００６３】
図2Aでは、電極22が、浮遊電位である導体10の電位Vfよりも低い電位Vnに置かれる。必要ならば、事前に電位Vfを、Vnよりも高いことが分かっているある値に初期化しておくことができる。例えば、導体10を接地することができ、あるいは、知られているさまざまな手段(炭素ブラシ(イオン衝撃)によって、または図2Bに示され後に説明される方法によって、正電位にすることができる。したがって、浮遊電位Vfが正電位である場合には、電位Vnは、負またはゼロ電圧(グラウンド電位)によって与えられる。
【００６４】
本発明がその基礎を置く観察によれば、入射光ビームBIは導体10のパッド11で反射して、反射光ビームBRを形成し、反射光ビームBRは電極22上に送り返される。反射光ビームBRは、ターゲット領域を形成しまたはターゲット領域を覆う材料に応じ、入射光ビームBIの約30から85%の強度を含み、金などの材料は、観察される最も高い反射係数を有する。
【００６５】
したがって、以下のような2重の光電効果を観察することができる。
1)第1の光電効果、すなわち「直接光電効果」は、導体10のパッド11上への入射ビームBIの衝突によって生じ、この効果は、電極22と導体10の間に支配的に存在する反発（斥力）電場E=(Vn-Vf)/dのために導体10内へと送り返される「e1」型の電子放出をもたらす。
2)第2の光電効果、すなわち「間接光電効果」は、反射ビームBRの電極22上への衝突によって生じ、この効果は、反発電場によって導体10上へ投射され、導体10によって吸収される「e2」型の電子放出をもたらす。
【００６６】
したがって、導体10は負(その浮遊容量の電荷)に帯電し、その電位は電極22の電位に近づく。この過程の終わりに導体10は電位Vnにある。この過程の所要時間は一般に数ナノ秒程度であり、この時間が光電ブラスト(blast)の所要時間を決定する。
【００６７】
図2Bでは、導体10のパッド11の向い側の電極22が、導体10の電位Vfよりも高い電位Vpに置かれる。必要ならば、電位Vfは、例えばグラウンド電位または前述の電子注入法によって得られる電位Vnなど、Vpよりも低い値に初期化される。前述のとおり、入射光ビームBIの強度の一部は導体10のパッド11で反射して、反射光ビームBRを形成し、反射光ビームBRは電極22上に送り返される。この場合も直接光電効果と間接光電効果が観察されるが、ここでは直接光電効果が優勢であり、間接光電効果の作用は、電極22と導体10の間に支配的に存在する引力電場E'=(Vd-Vf)/dによって打ち消される。したがって、導体10のパッド11への入射ビームBIの衝突は、引力電場のために電極22によって「吸い寄せられる」「e1」型の電子放出を引き起こし、反射光ビームBRの電極22への衝突は、引力電場によって電極22へと送り返される「e2」型の電子放出をもたらす。したがって、導体10は電子を失い、その電位は電極22の正電位Vpに近づく。これらの2つの方法の効率の釣り合いがとれている場合、この過程の所要時間は、導体を電位Vnにするのに要する時間と同じであり、この過程の終わりに導体は電位Vpにある。
【００６８】
以上のことから、本発明に基づく電極22は、電極と被試験導体の間に与えられる電位差に従って、放出電極(図2A)または捕集電極(図2B)を中立に形成する。したがって、これらの2つの方法を組み合わせることによって、同じ構造の電極だけを含む均質の放出/捕集プレートを形成することができ、このことは、産業上の重大な利点である。
【００６９】
しかし、本発明に基づくこの電子注入法は、例えば基準電位に結合されたベッドオブネイルズ上にBGA型試験点を配置し、C4型試験点上に電子を注入することによってC4-to-BGA型導体を試験するために、単独で実施することができる。
【００７０】
この電子注入法と電子放出法のそれぞれの効率を釣り合わせることが望ましいことがある。効率を釣り合わせる要点は、電子を注入しまたは放出することによる調整である場合に、ブラストの持続時間に対応する時間の間に導体の電位を調整する同じ能力を得ることである。理解しやすくするため、捕集プレートの導電領域、特に電極の背面および後述される電極のさまざまな接続要素での反射による損失のために、導体10に到達する入射光ビームBIは、支持プレート21に投射された最初の光ビームの50%の強度を有すると仮定する。さらに、ターゲット導体と電極は、0.5程度の同様の反射係数を有すると仮定する。これらの条件において、直接光電効果は、最初の光ビームのエネルギーの25%を利用し、間接光電効果は、最初の光ビームのエネルギーの12.5%を利用する。
【００７１】
例えば導電性反射防止コーティングなどの表面処理を電極22に施すことによって、これらの効率を釣り合わせることができる。これは、不完全ながら反射防止機能を実行する金属コートまたは半導体コートのパイルアップ(pile-up)とすることができる。表面反射防止コーティングまたは吸収材を用いて紫外ビームの吸収を増大させる代わりに、その電子の仕事関数が低いコーティング層を提供することによって、または電極と外部環境との界面(境界面)を増大させるために電極の表面を粗くすることによって、電子の放出を最大にすることも可能である。他の解決法は、間接光電効果による電子注入法を実施するときに入射ビームのエネルギーを増大させること、言い換えると、電子が放出されているのか、または電子が導体に注入されているのかに応じて粒子ビームまたは光ビームのエネルギーを調節することである。
【００７２】
得られる技術的な効果において役割を果たしているさまざまな現象がここでは単純化にされた方法で提示されることに当業者は気づく。直接光電効果と間接光電効果の間で同様の効率が得られるように本発明のこの実施態様を最適化するパラメータを得るためのこれらの現象の研究およびそれらの数学的モデル化は、特に立体角の概念を使用する。より具体的には、「I1」が、その電位が課される導体10の反射率、I2が電極22の反射率、「AS」が、導電性パッド11から電極22を見る平均立体角である場合、同様の効率を得ることは下式を意味する。
(1-I1)=I1×(1-I2)×AS
数値例として、I1=I2=0.5の場合、完全な球に対応する立体角が4πであれば、ASは2でなければならない。しかし、ここで開示される情報に照らしてそれ自体が当業者の理解の範囲内にある本発明のこれらの理論的側面をさらに発展させることは本出願の範囲の外にある。
【００７３】
また、図2A(ならびに後に説明される図2Bおよび3)の反射光ビームBRを形成する光線は、入射ビームBIの衝突領域の示された形状を考慮し、幾何光学の法則を適用して任意に見える方向を有する点線の矢印の形態で示されている。これらの矢印は、電極22を包含する立体角をカバーする反射光ビームBRの方向の多重方向性を示し、任意のタイプの光電ターゲット、特に金または銅のパッド、スズめっきパッド、C4型はんだマイクロボールまたはBGA型はんだボールを有するパッドを用いて、本発明に基づく技術的効果を得ることができることを示す。
【００７４】
本発明のこの実施態様を最適化するために達成しなければならない1つの目標は、電子が流れる通路を形成して、隣接する導体に電子が到達しないようにすることである。国際公開第WO01/38892号パンフレットに記載された解決法によれば、有効な電極22の近くに位置する電極22'を、非常に反発的な電位Vrに置き、電位VnおよびVpがそれぞれ0から-5V程度、0から+5V程度である場合には、電極22'を例えば-10Vなどの電位にする。図2Aおよび2Bの点線25によって示されているように、電子が流れる通路が形成され、この通路は、この光電衝突/電子流領域を取り囲む非常に反発的な電場によって境界が画定される。
【００７５】
図3に示された単純で安価な代替の解決法によれば、基板12と放出/捕集プレート20の間に分離プレート30が配置される。このような分離プレート30は、例えばエポキシなどの電気絶縁材料からなり、配線支持体の試験点、すなわち電子の注入または放出点に対応する位置に開口部31を有する。このような分離プレートは以下のようなさまざまな利点を有する。
-パッド11または電極22から放出された電子が、近隣の導体または近隣の電極22'に到達することを防ぎ、そのため前述の非常に反発的な電場に取って代わる。
-パッド11で反射された光線が、直接または間接光電効果において役割を果たしてはならない電極22'に到達することを防ぐ。このスプリアス反射は重大な問題でないが、このことは、反発電場の使用と比較したときの追加の利点である。
-電極22、22'とターゲット領域との距離dを精密に調整することを可能にする。
-電子を導くために非常に反発的な電場を提供する必要がなくなるため、導体の絶縁試験または導通試験を実施するのに主要な2つの電圧VnおよびVpだけを使用し、反発電圧Vrをもはや必要としない試験機を製作することを可能にする。
【００７６】
その結果は、後に示されるように主要な2つの電圧Vn、Vpを放出/捕集電極に供給する導体だけを含む放出/捕集プレートの構造の単純化である。
【００７７】
それ自体は古典的な方法で、しかしここでは直接光電効果および/または間接光電効果を使用することによって、導体10の絶縁を試験するシーケンスが実行される。単純化された例として、第2の導体10'(図示せず)に対する導体10の絶縁を試験しなければならないことを考える。この絶縁試験シーケンスは例えば以下のように実施される。
1)最初に、従来の方法(例えば炭素ブラシを用いる方法)で、あるいは間接または直接光電効果を使用することによって、導体10が、例えばグラウンド電位などの基準電位に置かれる。この場合、電極22がグラウンド電位に置かれ、紫外光のブラストがトリガされる。導体10をグラウンド電位にするための電子の流れの方向は、導体10の初期電位によって決まる。言い換えると、得られた結果が直接光電効果によるものか、または間接光電効果によるものかを知る必要はない。
2)次いで、電極22に電圧Vpを印加し、導体10に紫外光のブラストを投射することによって、導体10が電位Vpに置かれる。
3)例えば導体10と同じ方法で、第2の導体10'がグラウンド電位に置かれ、次いで浮遊電位のままにしておく。
4)ある時間が経過した後、電極22に電圧Vpを印加することによって、紫外光が導体10'に放射される。
【００７８】
やりとりされた電気量Qを決定するために、ステップ4)の間に電極22と導体10'の間を流れる電子が計数される。測定された電気量Qが、較正ステップ中に決定された基準電気量Qrに一致する場合、導体10'は、ブラストの瞬間に依然としてグラウンド電位にあったと推定され、それにより導体10に対する導体10'の絶縁が(相互に)保証される。電気量Qがゼロの場合、それは、前述の時間の経過中に、重大な絶縁欠陥のため、導体10'の電位が電圧0から電圧Vpに変化したことを意味する。電気量Qがゼロではないが、Qrよりも小さい場合には、導体10'の電位が、前述の時間の経過中に、グラウンド電位から、グラウンド電位と電圧Vpの間に位置するある電圧に変化したこと、および導体10に対するその絶縁が完全でないことが推定される。より具体的には、「オン/オフ」型の絶縁試験の一部としては、この導体は欠陥があるとみなされる(この場合、配線支持体全体が拒絶される)。定量的絶縁試験または抵抗測定の一部として、測定された電気量Qおよび経過時間は、アバクス(abacus)を参照することによって導体10と10'の間の絶縁抵抗を決定することを可能にし、その絶縁抵抗が、配線支持体を拒絶するか否かのしきい値よりも高いのかまたは低いのかを判定することを可能にする。
【００７９】
実際には、配線支持体のそれぞれの導体と残りの全ての導体の間の絶縁が試験されるため、2つの導体間の絶縁を試験するこの方法は、媒体上の全ての被試験導体対に繰り返し適用されるように設計される。しかし、それぞれの導体対を試験することを避けるため、包括的かつ反復的な方法で、一群の導体に対する1つの導体の絶縁を試験することができる。例えば、全ての導体がグラウンド電位に初期化され、第1の導体が電圧Vpに置かれ、第1の導体が残りの導体に対して試験される。その電圧がVpのままである場合、その導体は適切に絶縁されている。その残りの一群の導体に対する1つの導体のそれぞれの試験の後、その群から新たな導体が選択され、その導体が電圧Vpに置かれる(以前に試験された導体は電圧Vpのままにする)。この最初の導体群が単一の導体だけを含み、電圧Vpにあるのが1つの導体群だけになるまでこれを繰り返す。導体と一群の導体の間に欠陥が検出されたときには、その群のそれぞれの導体に対して欠陥のある導体を試験するために、この包括的な試験プロセスを停止することができる。
【００８０】
また、この絶縁試験法のさまざまな代替実施形態が可能であり、特に、使用される電位に関して可能である。例えば、グラウンド電位の代わりに負電位を使用することができる。
【００８１】
導体10の導通を試験するシーケンスが図4に示されている。縦断面図で表された導体10は、その一端に、すでに説明されたコンタクトパッド11を有し、他端にコンタクトパッド11'を有する。パッド11の向い側の電極は符号22aで示され、パッド11'の向い側の電極は22bで示されている。ここではこの試験シーケンスが、パッド11と電極22aの間を電子が流れるための開口部31と、パッド11'と電極22bの間を電子が流れるための開口部31'とを有する分離プレート30を使用して実施される。電極22aは、捕捉/測定回路AMCT1を介し電圧源VGEN1によって電位Vn(例えば0Vなど)に置かれる。電極22bは、捕捉/測定回路AMCT2を介し電圧源VGEN2によって電位Vp(例えば5Vなど)に置かれる。この試験シーケンスはさらに、2つの紫外光源S1、S2および2つの電動ミラーM1、M2を含み、ミラーの向きは、制御/測定ユニットCMUによって駆動される。測定結果を分析するため、回路AMCT1、AMCT2はさらにユニットCMUに連結される。
【００８２】
源S1は、ミラーM1によってパッド11上へ送られる入射光ビームBI1を供給し、源S2は、ミラーM2によってパッド11'上へ送られる入射光ビームBI2を供給する。したがって、パッド11は、間接光電効果(電子の注入)によって電位Vnの方へ引っ張られ、パッド11'は、直接光電効果(電子の放出)によって電位Vpの方へ引っ張られ、導体内を電子が流れる(電子が流れる方向とは反対の方向の電流Iによって図式化されている)。電荷の損失および/または試験ループへの電荷の注入を引き起こすかもしれないスプリアス現象を検出するため、パッド11'によって捕集された電荷Qは、回路AMCT1、AMCT2によって差動モードで測定されることが好ましい(それぞれパッド11に注入された電荷およびパッド11'から抽出された電荷)。装置を較正する段階中に作成されたアバカスは、ユニットCMUが、捕集された電荷に従って変化する導体10の直列抵抗Rの値を、このアバカスから推定することを可能にする。
【００８３】
したがって、この方法を、導体試験から独立して、例えば抵抗構成要素を測定する抵抗測定法として使用することができる。同じ原理に従って、2つの導体間の静電容量値「C」を、静電容量、電荷「Q」および印加電圧「V」間に存在する関係(Q=CV)によって測定することができる。さらに、自己インダクタンス値を測定することもできる。
【００８４】
加えて、ここに記載された例は導体を試験することに関するが、本発明はさらに、電気構成要素を試験すること、またはそれらの電気特性(抵抗、静電容量および自己インダクタンス)を測定することに適用される。このような構成要素は、分離された構成で、または配線支持体上に固定することによって試験することができる。光電効果を生み出す紫外ビームは、被試験構成要素の端子に直接に投射することができ、またはこれらの構成要素が連結された配線導電経路に投射することができる(構成要素が取り付けられた後は「インサイチュー」試験と呼ばれる)。
【００８５】
また、本発明は、受動構成要素の試験に限定されず、能動電子構成要素の試験または測定に適用することもできる。能動構成要素を一組の受動構成要素の形態でモデル化することができることはよく知られていることであり、MOSトランジスタは例えば、静電容量と抵抗の和としてモデル化される。能動構成要素の端子への電子の注入/抽出は、その構成要素の電気特性を決定することを可能にする。受動構成要素または能動構成要素への電子の注入/抽出は、構成要素の端子、特に表面実装構成要素(SMC)の端子に対して適合された形状を有する電極を含む放出/捕集プレートによって実行することができる。
【００８６】
図5に、本発明に基づく試験装置40の全体アーキテクチャをブロック図の形態で示す。装置40は、放出/捕集プレート20、例えばマイクロコントローラなどの制御/測定ユニットCMU、ならびにユニットCMUのさまざまな周辺装置、すなわち
-前述の紫外光源S1、S2(この図には示されていない)、
-前述の電動ミラーM1、M2(この図には示されていない)、
-前述の回路AMCT1、AMCT2、
-前述の電圧源VGEN1、VGEN2、
-(分離プレートが使用されないときに)反発電圧Vrを供給する電圧源VGEN3、
-行デコーダLDEC1、および
-3つの列デコーダCDEC1、CDEC2、CDEC3
を含む。
【００８７】
デコーダCDEC1は、回路AMCT1を介してジェネレータVGEN1によって電力が供給される。デコーダCDEC2は、回路AMCT2を介してジェネレータVGEN2によって電力が供給され、デコーダCDEC3は、ジェネレータVGEN3によって電力が供給される。
【００８８】
放出/捕集プレート20は、行および列に配置された複数の電極22を含み、それぞれの電極22は行ランク「i」および列ランク「j」を有する。簡単のため、この図には4つの電極22だけが示されている。ランクi,jの電極22はそれぞれ以下のものを含む。
-該電極を形成する、電子を送出しまたは捕集するための金属パッド220。ここでは正方形の形状を有し、薄い導体のゲートによって形成される(金属プレートのワンピースコートを提供することもできる)。
-トランジスタスイッチ221。その制御ゲートは、行選択線LSEL1iによってデコーダLDEC1の出力に連結されており、そのドレインは、列選択線CSEL1jによってデコーダCDEC1の出力に連結されており、そのソースは電極220に連結されている。
-トランジスタスイッチ222。その制御ゲートは、行選択線LSEL2iによってデコーダLDEC1の出力に連結されており、そのドレインは、列選択線CSEL2jによってデコーダCDEC2の出力に連結されており、そのソースは電極220に連結されている。
-トランジスタスイッチ223。その制御ゲートは、行選択線LSEL3iによってデコーダLDEC1の出力に連結されており、そのドレインは、列選択線CSEL3jによってデコーダCDEC3の出力に連結されており、そのソースは電極220に連結されている。
-電極220を基準電位、ここではデコーダCDEC3によって線CSEL3j上に供給された電圧Vrに連結する測定静電容量CS。この静電容量CSは例えば、トランジスタ221から223のうちの1つのトランジスタの浮遊容量、またはそれらのそれぞれのトランジスタの浮遊容量によって形成された結果として生じる浮遊容量である。静電容量CSは、ブラスト中に捕集された電荷を蓄積する一時的な手段を形成し、光電効果によってやりとりされた電気量を回路AMCT1、AMCT2が測定することを可能にする。したがって、ブラストが完了した後、この蓄積された電荷は、ブラスト中に取り去られた電荷Qを回収し、測定するために、静電容量CSが連結した導体を接地することによって空にされ、これによって、先に指摘したとおり、直列抵抗値を推定することができる。
【００８９】
電極22を選択し、選択された電極に電圧Vp、Vn、Vrのうちの1つを印加するため、
ユニットCMUはデコーダLDEC1に以下の信号を供給する。
-それらの線に連結されたトランジスタスイッチをオンにするように活動化される線LSEL1を指定する行アドレス信号ADL1。
-それらの線に連結されたトランジスタスイッチをオンにするように活動化される線LSEL2を示す行アドレス信号ADL2。
-それらの線に連結されたトランジスタスイッチをオンにするように活動化される線LSEL3を示す行アドレス信号ADL3。
【００９０】
ユニットCMUはさらに、デコーダCDEC1からCDEC3に以下の信号を供給する。
-デコーダCDEC1には、電圧Vpを受け取らなければならない線CSEL1を指定する列アドレス信号ADC1を供給する。
-デコーダCDEC2には、電圧Vnを受け取らなければならない線CSEL2を指定する列アドレス信号ADC2を供給する。
-デコーダCDEC3には、電圧Vrを受け取らなければならない線CSEL3を指定する列アドレス信号ADC3を供給する。
【００９１】
電圧Vp、Vn、Vrを列選択信号として使用したこのような多重アドレス指定は、ユニットCMUが、それぞれの電極に前述の電圧の1つを独立に印加することを可能にする。
【００９２】
理解を助けるため、図6に、C4-to-C4型導体に導通試験を適用するために電極22を選択する一例を上面図によって示す。この導体は放出/捕集プレート20の下に位置し、透過によって点線で示されている。この導体は、はんだマイクロボール(この図では見えない)を備え、導通試験のための2つの試験点を形成する2つの端パッドC41、C42を有する。電極は、前述の選択線およびトランジスタを考慮することなく概略的に正方形として示されている(したがって、有効な金属電極220間の実際の間隔は、図6に示された間隔よりも大きい)。1から6の範囲をとるランクiを、示された電極22の6つの行に(上から下へ)割り当て、1から8の範囲をとるランクjを、示された電極22の8つの列に(左から右に)割り当てることによって、ユニットCMUは、デコーダLDEC1およびCDEC1からCDEC3にアドレス信号を以下のように与える。
-直接光電効果によってパッドC41を電圧Vpにするために、パッドC41の下に位置するランク(2,2)、(2,3)、(3,2)、(3,3)の電極が電圧Vpを受け取り(垂直ハッチング)、
-間接光電効果によってパッドC41を電圧Vnにするために、パッドC42の下に完全にまたは部分的に延びるランク(4,6)、(4,7)、(5,6)、(5,7)、(6,6)、(6,7)の電極が電圧Vnを受け取り(横断ハッチング)、
-電子が流れるチャネルの境界を画定するために、光電衝突領域間に延びるランク(2,5)、(3,4)、(3,5)、(3,6)、(4,3)、(4,4)、(4,5)、(5,4)の電極が反発電圧Vrを受け取る(水平ハッチング)。
【００９３】
図7に、前述の電極が、互いに平行な導電性ストリップ230-1、230-2、...、230-iによって置き換えられた本発明に基づく放出/捕集プレート200を示す。導電性ストリップはここでは直線形だが、ジグザグ形、「Z」字形、「S」字形などのストリップを提供することもできる。したがって、放出/捕集プレートの構造はかなり単純化される。ストリップ230-iは、行デコーダLDEC2によって電圧および選択駆動され、行デコーダLDEC2は、多重化される電圧として電圧VpおよびVnだけを受け取り、さらに、電圧Vpを受け取らなければならないストリップおよび電圧Vnを受け取らなければならないストリップをそれぞれ指定する2つのアドレス信号ADL1、ADL2だけを受け取る。したがって反発電圧Vrの輸送は排除され、このことは電気絶縁分離プレートの使用を意味する。
【００９４】
以前の放出/捕集プレートと同様に、放出/捕集プレート200は、全てのタイプの導体に対して絶縁試験および導通試験を実施することを可能にする。一例として、図7でC43およびC44と示された、異なる等電位(導体)に属する、例えばC4型の2つの導電性パッド間で、絶縁試験を実施しなければならないことを考える。この試験を実施するため、パッドC43の上を通過する導電性ストリップ230-2が電位Vnに置かれ、パッドC44の上を完全にまたは部分的に通過する導電性ストリップ230-6、230-7が電圧Vpに置かれる。パッドC43、C44をそれぞれ電圧Vnおよび電圧Vpにするため、パッドC43、C44の上で紫外光の第1のブラストが実行される。ある時間が経過した後、導電性ストリップ230-2が電位Vpに置かれ、パッドC43の上で紫外光のブラストが実行され、パッドC43が依然として電位Vnにあるか否かを先に指摘したとおりに決定するために、ジェネレータVGEN1によって供給された電気量が計数される。
【００９５】
一実施形態の他の例として、図8に、互いに平行な直線形の導電性ストリップ330-1、330-2、330-3、330-4、330-5、330-6、...、330-iをやはり含む放出/捕集プレート300を示す。ストリップ330-iは、行デコーダLDEC3によって電圧および選択駆動され、行デコーダLDEC3は、3つの電圧Vp、Vn、Vrを受け取り、さらに、電圧Vpを受け取らなければならないストリップ、電圧Vnを受け取らなければならないストリップおよび反発電圧Vrを受け取らなければならないストリップをそれぞれ指定する3つのアドレス信号ADL1、ADL2、ADL3を受け取る。図8はさらに、2つの導電性パッドC53、C54間で実施された絶縁試験を示す(ここでは、導電性パッドを連結する等電位導体が、導電性ストリップの縦軸に対して斜めに配置されている)。パッドC53の上を通過する導電性ストリップ330-3が電位Vnに置かれ、パッドC53およびパッドC54の上を部分的に通過する導電性ストリップ330-4が反発電位Vrに置かれ、パッドC54の上を通過する導電性ストリップ330-5、330-6が電位Vpに置かれる。パッドC53、C54をそれぞれ電圧Vnおよび電圧Vpにするため、パッドC53、C54の上で紫外光の第1のブラストが実行される。ある時間が経過した後、導電性ストリップ330-3が電位Vpに置かれ、パッドC53の上で紫外光のブラストが実行され、パッドC53が依然として電位Vnにあるか否かを決定するために、電気量が計数される。
【００９６】
本発明の他のさまざまな代替実施形態、特に、導通試験または絶縁試験の実施、捕集/放出プレートの製造、前述の制御、捕捉および測定手段の製造、ならびに試験電圧Vp、Vn、Vrの選択に関する、さまざまな代替実施形態が可能であることを当業者は理解しよう。捕集/放出電極がマトリックスとして配置されるとき、捕集/放出電極は、前述の形状とは別のさまざまな形状、具体的には円形または三角形、あるいは任意の平行四辺形の形状を有することができる。さらに、本発明の方法の産業的実現のためには、配線基板に平行な支持プレート上に電極を配置することが好ましいが、そのような配置は、追求される技術的効果を得るために絶対に必要なものではない。電極は例えば、電子が流れる通路を自体に形成するために、導体の方へ延びる円筒形部分または次第に細くなる金属部分を含むことができる。電極を前述のとおり平らにし、さらに、配線支持体の平面に対してゼロでない角度を有する向きに配置することができる。さらに、入射光ビームが導体に到達することを可能にする空間を生み出すために、電極の幅(または直径)は被試験導体の最小幅よりも小さいことはすでに指摘したが、他の解決法、具体的には電極がより大きな表面積を有し、入射光ビームの通過を可能にする開口または窓を有する他の解決法を考慮することもできる。
【００９７】
最初は、間接光電効果と直接光電効果を組み合わせた実施態様に対して提供されるにもかかわらず、本発明に基づく放出/捕集プレートのさまざまな構造は、それぞれがそれら自体の利点を有する独立した発明を形成することも当業者は理解しよう。したがって、本発明に基づく放出/捕集プレートのこれらの構造を使用して、間接光電効果が使用されず(または直接光電効果が使用されず)、例えばベッドオブネイルズによって、または他の任意の方法、具体的には国際公開第WO01/38892号パンフレットに記載された電子注入法によって電子が注入される(または抽出される)試験または測定方法を実施することもできる。この場合、本発明に基づく放出/捕集プレートの構造は、単なる捕集プレートとして(または単なる放出プレートとして)使用されるが、それらが提供する利点は同じである(具体的には電極の形状および配置)。
【００９８】
さらに、本発明のさまざまな応用が可能であり、本発明は、先に説明したように裸の配線支持体を試験することだけに限定されない。具体的には本発明は、構成要素が取り付けられたプリント回路を測定または試験すること、受動および能動電気および電子構成要素を試験または測定すること、構成要素の端子を試験することなどを可能にする。本発明はさらに、いわゆる「インサイチュー」試験を実施すること、すなわち配線支持体に取り付けられた電子構成要素の値を測定することを可能にする(光電効果のターゲット領域は、構成要素自体の端子、あるいはこれらの端子に連結された経路またはパッドである)。本発明はさらに、等電位導体によって連結された入出力コンタクト上にブラストを実行することによって、シリコン集積回路中に存在する導体を試験すること、ならびにフラットスクリーン上に存在する導体、および一般的に言って、外部環境からアクセス可能な試験点を提供する任意の導体または構成要素を試験することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１Ａ】導体に電子を注入する古典的な方法を示す図である。
【図１Ｂ】導体に存在する電子を放出させる古典的な方法を示す図である。
【図２Ａ】導体に電子を注入する本発明に基づく方法を示す図である。
【図２Ｂ】導体に存在する電子を放出させる方法を示す図である。
【図３】電子束を導く本発明に基づく方法を示す図である。
【図４】本発明に基づく方法による導通試験の実施態様を示す図である。
【図５】本発明に基づく放出/捕集プレートの第1の実施形態を示す図であって、さらに本発明に基づく試験装置の制御/測定ユニットをブロック図の形態で示す図である。
【図６】導通試験を実施するための図5の放出/捕集プレートの使用の一例を示す図である。
【図７】本発明に基づく放出/捕集プレートの第2の実施形態を示す図である。
【図８】本発明に基づく放出/捕集プレートの第3の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
10  導体
11  コンタクトパッド
11'  コンタクトパッド
12  絶縁基板
13  はんだコート
20  電子放出/捕集プレート
21  支持プレート
22  電極
22'  電極
22a  電極
22b  電極
30  分離プレート
31  開口部
31'  開口部
40  試験装置
200  放出/捕集プレート
220  金属パッド
221  トランジスタスイッチ
222  トランジスタスイッチ
223  トランジスタスイッチ
230-i  導電性ストリップ
300  放出/捕集プレート
330-i  導電性ストリップ
BI  入射ビーム
BR  反射ビーム
AMCT1  捕捉/測定回路
AMCT2  捕捉/測定回路
VGEN1  電圧源
VGEN2  電圧源
VGEN3  電圧源
S1  紫外光源
S2  紫外光源
M1  電動ミラー
M2  電動ミラー
CMU  制御/測定ユニット
LDEC1  行デコーダ
LDEC2  行デコーダ
LDEC3  行デコーダ
CDEC1  列デコーダ
CDEC2  列デコーダ
CDEC3  列デコーダ
C41  端パッド
C42  端パッド
C43  導電性パッド
C44  導電性パッド
C53  導電性パッド
C54  導電性パッド
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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