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TWI868633B - 封裝基板測試方法與封裝基板測試設備 - Google Patents

封裝基板測試方法與封裝基板測試設備 Download PDF

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尼可萊 克諾柏
艾希爾 溫茲爾
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

說明了一種用至少一個電子束柱測試封裝基板的方法。該封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板。該方法包含以下步驟：將封裝基板放置在真空腔室中的平台上；由第一著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板的至少第一部分上；由第二著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板上，該第二著陸能量不同於該第一著陸能量；以及偵測在電子束撞擊時發射的信號電子以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑。

Description

封裝基板測試方法與封裝基板測試設備
本揭示係關於一種用於測試封裝基板的方法和設備。更特定而言，本文描述的具體實施例係關於藉由使用電子束對封裝基板（亦即面板整平封裝（PLP）基板或高級封裝（AP）基板）中的電互連件進行非接觸測試，特定而言是用於鑒別和表徵缺陷，例如短路、開路和/或洩漏。特定而言，本揭示的具體實施例係關於測試封裝基板的方法，封裝基板是面板級封裝基板或先進封裝基板，係關於根據本文描述的方法測試封裝基板的設備，以及用於非接觸式測試封裝基板的設備。
在許多應用中，需要檢查基板以監控基板的品質。由於缺陷可能例如在基板的處理過程中出現，例如在基板的結構化或塗層過程中，檢查基板以檢查缺陷和監測品質可能是有益的。
用於製造複雜微電子和/或微機械部件的半導體封裝基板和印刷電路板，通常在製造期間和/或之後進行測試以確定基板處提供的金屬路徑和互連中的缺陷，例如短路或開路。例如，用於製造複雜微電子裝置的基板可以包括複數個互連路徑，用於連接要安裝在封裝基板上的半導體晶片或其他電子裝置。
用於測試此類部件的各種方法是已知的。例如，待測部件的接觸墊可以與接觸探針接觸，以確定部件是否有缺陷。由於部件的小型化發展使得部件和接觸墊變得越來越小，使得接觸探針接觸接觸墊變得困難，甚至有可能在測試過程中損壞受測裝置。
封裝基板的複雜性正在增加，而設計規則（特徵尺寸）正在大幅減少。在此類基板內，表面接觸點（用於以後的覆晶晶片或其他晶片安裝）連接到封裝基板上的其他表面接觸點以互連半導體（或其他）裝置。用於電氣測試的機電探測等標準方法無法滿足批量生產測試的要求，因為處理量下降（測試點數量更多）和接觸可靠性下降（接觸尺寸更小）。除了減小尺寸和可能損壞接觸墊的問題之外，封裝基板的形貌導致其他測試方法遇到困難，例如使用電容偵測器或電場偵測器的測試方法，因為該等方法有利地具有小的機械間距。
因此，提供適用於可靠且快速地測試複雜微電子裝置，特定而言是諸如AP基板和PLP基板的封裝基板的測試方法和測試設備將是有益的。
有鑑於此，根據獨立請求項，提供了一種封裝基板測試方法及設備。根據附屬項、說明書、與附圖，可顯然明瞭進一步的態樣、優點、與特徵。
說明一種用至少一個電子束柱測試基板的方法。封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板。方法包含以下步驟：將封裝基板放置在真空腔室中的平台上；由第一著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板的至少第一部分上；由第二著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板上，第二著陸能量不同於第一著陸能量；以及偵測在電子束撞擊時發射的信號電子以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑。
根據一個具體實施例，提供了一種用於測試封裝基板的設備。設備被配置用於根據根據本揭示內容的任何具體實施例的測試方法進行測試。
根據一個具體實施例，提供了一種用於非接觸測試封裝基板的設備。設備包含真空腔室；平台，平台位於真空腔室內，平台被配置為支撐封裝基板，封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板；以及帶電粒子束柱，帶電粒子束柱經配置為產生電子束。電子束柱包括物鏡，用於將電子束聚焦在封裝基板上；掃描偏轉器，用於將電子束掃描至封裝基板上的不同位置；電子偵測器，用於偵測電子束撞擊封裝基板時發射的信號電子；以及一或多個電源以改變電子束的著陸能量。設備進一步包括分析單元，用於基於信號電子確定第一裝置到裝置電互連路徑是否有缺陷。
具體實施例亦相關於用於施行所揭示方法的設備，並包含用於執行每一所述方法態樣的設備零件。可由硬體部件、由適當軟體編程的電腦、由以上兩者之任意結合者或任何其他方式，來執行方法態樣。此外，根據本揭示內容的具體實施例亦針對用於操作所描述的設備的方法以及用於製造本文所描述的設備和裝置的方法。用於操作所述設備的方法，包含用於執行設備的每一功能的方法態樣。
現在將詳細參考各種示例性具體實施例，其一或多個實例在每個圖中圖示。為了解釋而提供每一實例，該等實例並不意為構成限制。例如，作為一個具體實施例的一部分圖示或描述的特徵可以用在其他具體實施例上或與其他具體實施例結合使用以產生又一具體實施例。意圖是本揭示內容包括此類修改和變化。
在下列對於圖式的說明內，相同的元件符號代表相同的部件。僅說明針對個別具體實施例的差異。圖中所示的結構不一定按比例描繪，而是為了更好地理解具體實施例。
多年來，封裝基板的複雜性一直在增加，目的是降低半導體封裝的空間需求。為了降低製造成本，提出了封裝技術，例如2.5D IC、3D-IC和晶圓級封裝（WLP），例如扇出型WLP。在WLP技術中，積體電路在切割之前進行封裝。如本文所用的「封裝基板」及配置用於先進封裝技術的封裝基板，特定而言是WLP技術或面板級封裝（PLP）技術。
「2.5D積體電路」（2.5D ICs）和「3D積體電路」（3D ICs）將多個晶粒組合在一個整合封裝中。在此，兩個或更多晶粒被放置在封裝基板上，例如矽中介層或面板級封裝基板上。在2.5D IC中，晶粒並排放置在封裝基板上，而在3D IC中，至少有一些晶粒彼此疊放。組件可以封裝為單個部件，與傳統的2D電路板組件相比，此降低了成本和尺寸。
封裝基板通常包括複數個裝置到裝置電互連件路徑，用於提供要放置在封裝基板上的晶片或晶粒之間的電連接。裝置到裝置的電互連件路徑可以在複雜的連接網路中垂直（垂直於封裝基板的表面）和/或水平（平行於封裝基板的表面）延伸穿過封裝基板的暴露在封裝基板表面的主體端點（本文稱為表面接觸點）。
先進封裝（AP）基板在晶圓（例如矽晶圓）上或晶圓內提供裝置到裝置的電互連件路徑。例如，AP基板可以包括矽通孔（TSV），例如提供在矽中介層中，其他導線延伸穿過AP基板。面板級封裝基板由複合材料提供，例如印刷電路板（PCB）的材料或另一種複合材料，包括例如陶瓷和玻璃材料。
製造面板級封裝基板，其被配置為將複數個裝置（例如，可以是異構的（例如可以具有不同尺寸和配置）的晶片/晶粒）整合在單個整合封裝中。此外，AP基板可以組合在PLP基板上。面板級基板通常為複數個晶片、晶粒或AP基板提供放置在其表面上的位置，例如在其一側或在其兩側，以及複數個裝置到裝置電互連件路徑延伸穿過PLP基板的主體。
值得注意的是，面板級基板的尺寸不限於晶圓的尺寸。例如，面板級基板可以是矩形或具有其他形狀。具體而言，面板級基板可以提供比典型晶圓的表面積更大的表面積，例如1000cm 2或更大。例如，面板級基板可以具有30cm×30cm或更大、60cm×30cm或更大、60cm×60cm或更大的尺寸。
本揭示係關於用於測試封裝基板的方法和設備，該等封裝基板被配置為將多個裝置整合在一個整合封裝中，並且包括至少一個裝置到裝置的電互連件路徑。根據本揭示內容的具體實施例，測試系統、測試設備或測試方法可以偵測和/或分類封裝基板中的缺陷電連接，例如開路、短路、漏電缺陷或其他。特定而言，測試方法和測試系統可以提供非接觸式測試。60µm或更小，甚至大約10µm或更小的接觸墊間距對於機械探測來說是困難的，甚至是不可能的。此外，小接觸墊不得因任何刮擦而損壞。非接觸式測試是有益的。
根據本揭示內容的具體實施例，電子束測試和/或電子束審查提供了對60μm或更小或者甚至約10μm或更小的接觸墊的測試。可提供電壓對比測試成像。可以在封裝基板的「表面接觸點」處或之間提供測試。
「表面接觸點」可以理解為暴露在封裝基板表面的電互連件路徑的端點，使得電子束可以被引導到表面接觸點上以用於非接觸充電或探測電互連件路徑。表面接觸點被配置為電接觸晶片、晶粒、較小的封裝或其他電子元件，如電容器、電阻器、線圈等，例如藉由焊接將其放置在封裝基板的表面上。電氣部件亦可以包括主動電氣部件，例如改變封裝區域中的電壓的變壓器。在一些具體實施例中，表面接觸點可以是或可以包括焊料凸點。
根據本揭示內容的具體實施例，測試了100％的電互連件路徑。處理器、記憶體等（微電子裝置）晶片等裝置封裝的擁有成本主要由微電子裝置的高整合度決定。因此，將無缺陷的微電子裝置安裝到有缺陷的封裝基板在製造成本方面是不利的。在安裝微電子裝置之前需要完全無缺陷的封裝基板。
根據一個具體實施例，提供了一種用於測試封裝基板的方法。封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板。封裝基板用至少一個電子柱進行測試。方法包括將封裝基板放置在真空腔室中的平台上；以第一著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板的至少第一部分上，並以不同於第一著陸能量的第二著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板上。方法進一步包含偵測在電子束撞擊時發射的信號電子以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑。
根據本揭示內容的具體實施例，可以提供封裝基板的特徵例如電互連件路徑的測試，其中可以控制特徵和/或封裝基板的充電。電子束一次能量（U pe）（亦即電子束在封裝基板上的著陸能量）的變化，可用於控制封裝基板或其相應部分上的電荷。因此，可以提供利用電子束的非接觸電測試。測試可以包括電壓信號讀數，亦即在偵測到信號電子例如二次電子時的電壓對比量測。先進封裝基板或面板級封裝基板的測試位置，亦即表面接觸點可以在無接觸的情況下充電，以避免損壞表面接觸點。
圖1以示意性剖視圖圖示根據本文描述的具體實施例的上述用於測試封裝基板10的設備100。設備100包括真空腔室110，真空腔室110可以是專門配置用於測試的測試腔室或者可以是較大真空系統的一個真空腔室，例如封裝基板製造或處理系統的處理腔室。
如圖1所示，封裝基板10包括在封裝基板10的第一表面接觸點21和第二表面接觸點22之間延伸的第一裝置到裝置電互連件路徑20。可選地，第一裝置到裝置電互連件路徑20可以在三個或更多個表面接觸點之間延伸，該等表面接觸點可以設置在封裝基板的同一表面上或兩個相對表面上。圖1中描繪的裝置到裝置電互連件路徑20僅延伸在設置在封裝基板頂面的第一面接觸點21和第二面接觸點22之間，但本發明不限於此種裝置到裝置的電互連件路徑，裝置到裝置的電互連件路徑可以是延伸穿過封裝基板並具有複數個表面接觸點的通孔、柱和/或導線的複雜網路。
封裝基板10可以包括複數個裝置到裝置電互連件路徑20，用於連接要放置在封裝基板10上的複數個裝置。在圖1中，示例性地描繪了三個裝置到裝置的電互連件路徑，但是若兩個電互連件路徑之間不存在短路，則封裝基板10可以包括數千或數萬個通常彼此電隔離的此種裝置到裝置的電互連件路徑。
根據本文所述的具體實施例，封裝基板10放置在真空腔室110中的平台105上。平台可以是可移動的，特定而言是在z方向上（亦即，在垂直於平台表面的方向上）和/或在x方向和y方向上（亦即，在平台表面的平面內）。平台105設置在真空腔室內並且被配置為支撐封裝基板，封裝基板是面板級封裝基板和先進封裝基板之一。電子束111指向第一表面接觸點21。電子束可以被掃描以被引導至第二表面接觸點22。偵測從第二表面接觸點22發射的信號電子113以測試第一裝置到裝置電互連件路徑20。信號電子可以是二次電子和/或背向散射電子。例如，可以確定第一裝置到裝置電互連件路徑20是否具有「開路」缺陷。
備選地或附加地，電子束111被引導到另一表面接觸點27，另一表面接觸點27不是第一裝置到裝置電互連件路徑20的端點，亦即屬於第二裝置到裝置電互連件路徑23，第二裝置到裝置電互連件路徑23可以延伸穿過封裝基板與第一裝置到裝置電互連件路徑20相鄰。偵測從另一表面接觸點27發射的信號電子以測試第一裝置到裝置電互連件路徑20。信號電子可以是二次電子和/或背向散射電子。例如，可以確定第一裝置到裝置電互連件路徑20是否具有「短路」缺陷。
特定而言，藉由偵測在電子束111撞擊封裝基板時發射的信號電子113(特定而言，藉由確定取決於第二表面接觸點22或另一表面接觸點27的電勢的信號電子113的能量)，可以在「電壓對比量測」中確定第一裝置到裝置電互連件路徑20是否有缺陷。特定而言，可以確定和分類封裝基板中的缺陷連接，例如開路、短路和/或洩漏缺陷。
在可以與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例中，檢查在基板不同側上的表面觸點之間延伸的一或多個電連接。在又一些具體實施例中，檢查在基板第一側上的表面觸點之間延伸的第一複數個電連接、在基板第二側上的表面觸點之間延伸的第二複數個電連接、和/或在基板不同側的表面接觸之間延伸的第三複數個電連接。例如，可以在基板的兩側設置一或多個電子束柱(圖中未圖示），使得基板兩側的表面觸點可以充電和/或放電以檢查和測試各自的電連接。
根據本文所述的具體實施例，充電和探測都提供有電子束，特定而言是掃描電子束。其他測試方法如電氣和/或機械探測不能提供由本文描述的方法和系統提供的處理量。本文所述的方法和系統依賴於非接觸式充電和電子束探測。此外，電氣和/或機械測試儀的接觸可靠性隨著先進封裝基板中要測試的表面接觸點的尺寸減小以及密度和數量的增加而降低。例如，30 µm或更小的接觸墊尺寸很難進行機械探測。此外，封裝基板的形貌和封裝基板的表面接觸點的形貌可能對其他測試方法造成問題，例如電容偵測器或電場偵測器。具有充電電子束是更有利的，例如與淹沒式電子槍充電相比。鑑於封裝基板的複雜性，與使用淹沒式電子槍對整個區域充電相比，局部充電的能力改進了可用的測試程序。此外，局部充電減少了封裝基板上累積的總電荷。更進一步，不同區域中的不同電荷可導致提供在基板上的總電荷減少。例如，若一個區域帶正電而另一個區域帶負電，則總電荷可以保持接近中性。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以在封裝基板的部分上提供不同電荷的圖案。
本文所述的測試方法適用於多裝置封裝內整合的封裝基板測試，尤其適用於面板級封裝基板（PLP基板）或先進封裝基板（AP基板）的測試，使用電子束既可對裝置到裝置的電互連件路徑20充電並用於讀取充電的電路電壓，特定而言是藉由探測第二表面接觸點和/或另外的表面接觸點。換言之，「電驅動」和「探測」都是用電子束完成的，從而可以可靠、快速地發現缺陷。藉由電子束充電和電子束探測（例如，使用EBT柱或EBR柱）進行的測試與形貌無關，在接觸點位置、尺寸和幾何形狀方面快速且靈活，而封裝基板的形貌對於電容或電場偵測器等其他測試方法來說可能是個問題。
諸如PLP基板的封裝基板可以包括複數個裝置到裝置連接，例如5000個或更多個、10000個或更多個、20000個或更多個、或甚至50000個或更多個。連接可以包括矽通孔（TSV），例如，提供在矽中介層中，延伸穿過封裝基板的其他導線，和/或可包括可嵌入封裝基板中的多晶粒互連橋。封裝基板可以是多層基板，多層基板包括佈置在彼此之上的複數個層中的電互連件，例如以層堆疊的形式。
在一些具體實施例中，封裝基板10包括在相應的第一和第二表面接觸點以及可選的另外的接觸點之間延伸的複數個裝置到裝置的電互連件路徑，並且方法可以包括循序或並行測試複數個裝置到裝置電互連件路徑。本文所述「循序測試」是指封裝基板的複數個裝置到裝置電互連件路徑的後續測試。例如，5000個或更多個裝置到裝置電互連件路徑一個接一個地被測試。本文所述「並行測試」可指兩個或更多個裝置到裝置電互連件路徑的同步測試。本文所述「並行測試」亦可以指藉由在數個第一表面接觸點上的一個視場內掃描用於充電的電子束，同時在數個相應的第二表面接觸點的一個視場中掃描用於探測的電子束，來測試數個裝置到裝置的電互連件路徑。
在一些具體實施例中，將電子束111引導到第一表面接觸點上包括將電子束111聚焦到第一表面接觸點21上，例如封裝基板上的束探針直徑為30μm或更小，特定而言是10μm或更小。將充電電子束聚焦在封裝基板上，例如使用物鏡，可以防止不同於表面接觸點的基板表面區域充電，並可以提供更準確的測試結果。另外地或替代地，特定而言是對於信號電子束的偵測，電子束可以在封裝基板的一部分上被掃描以生成封裝基板的一部分的圖像。圖像可以包括電壓對比資訊。可以例如藉由圖像內的模式識別來提供一或多個電互連路徑的缺陷偵測或缺陷的分類。
雖然傳統的PCB通常包括形成用於測試的表面接觸點的相對較大的平坦金屬墊，但根據本文所述的具體實施例測試的封裝基板可能包括大量小的、凸形的待測試焊料凸塊，此使得測試更具挑戰性。特定而言，第一表面接觸點21和第二表面接觸點22可以分別具有25μm或更小、特定而言是10μm或更小的最大尺寸。例如，第一和第二表面接觸點可以實質上是圓形的，特定而言是半球形的，具有25μm或更小的直徑，特定而言是10μm或更小的直徑。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，表面接觸點可以具有三維形貌，特定而言是實質上半球形的形狀。
與機械測試儀相比，電子束可以精確地指向如此小的表面區域，因為電子束可以聚焦到非常小的探針直徑，並且可以精確地指向基板的預定點，例如使用掃描偏轉器，例如具有在次微米範圍內的精確度。雖然其他測試儀可能會從具有凸面幾何形狀的表面接觸點滑動或滑移，但電子束可以準確地聚焦到任意幾何形狀上，使得本文所述測試方法為幾何形狀相依的以及形貌相依的。
如圖1所示，帶電粒子束柱120可以設置在平台105的第一側。在可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例中，帶電粒子束柱120可以具有用於生成電子束以及束光學元素的電子源121，例如掃描偏轉器122和/或物鏡124，用於將第一電子束引導到放置在平台105上的基板上。物鏡124可以是靜電物鏡（如圖1所示）、磁物鏡或磁靜電物鏡。
根據可以與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，電子束柱的電子束被聚焦，同時以第一著陸能量將電子束引導到封裝基板上，以第二著陸能量引導電子束到封裝基板上，並用於偵測信號電子。
設備100進一步包括用於偵測在第二電子束撞擊封裝基板時發射的信號電子113的電子偵測器140，以及被配置為基於信號電子113確定第一裝置對裝置電互連件路徑20是否有缺陷。在一些具體實施例中，分析單元141可以被配置為基於偵測到的信號電子來確定電互連件路徑是否具有缺陷，例如短路、開路和/或洩漏。可選地，分析單元141可以被配置為對任何偵測到的缺陷進行分類。在一些具體實施例中，分析單元141可以被配置為基於從後續量測中偵測到的信號電子來確定兩個或更多個電互連件路徑之間是否存在短路或洩漏。在一些實施方式中，由電子偵測器140偵測到的信號電子113可以提供關於發射或反射信號電子113的基板位置的電勢的資訊，並且分析單元141可以被配置為根據所述資訊確定第一裝置到裝置電互連件路徑20是否有缺陷。分析單元141亦可以被配置為對確定的缺陷進行分類。特定而言，測試可以包括由分析單元141確定第一裝置到裝置電互連件路徑20是否具有短路、開路和/或洩漏中的任何一種。「開路」被理解為實際上不電連接第一表面接觸點21和第二表面接觸點22的開路電互連件路徑。「短路」被理解為實際上要電分離的兩個電互連件路徑之間的電連接。
在可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例中，電子偵測器140包括Everhard-Thornley偵測器。用於信號電子113的能量過濾器142可以佈置在電子偵測器140之前，特定而言是在Everhard-Thornley偵測器之前，如圖1中示意性描繪的那樣。能量過濾器可以包括被配置為設置在預定電勢上的柵格電極。能量過濾器142可以允許抑制低能信號電子。能量過濾器142可以抑制與要進行的電壓對比量測無關的信號電子。在一些實施方式中，能量過濾器142可以抑制從不帶電表面區域發射的信號電子並且可以僅讓從帶電表面接觸點發射的信號電子藉由。因此，由電子偵測器偵測到的信號電流可能取決於信號電子的能量，其指示被探測的表面接觸點是否有缺陷。
在一些具體實施例中，設備100可以包括連接到帶電粒子束柱120的掃描偏轉器122的掃描控制器123。掃描偏轉器122可以被配置為在基板表面上掃描電子束。電子束可以被引導到封裝基板的一部分上，例如具有第一束探針直徑。封裝基板的一部分可以是封裝基板的區域，其中電子束在封裝基板的區域上掃描。電子束可以在封裝基板的一部分上進行光柵掃描。例如，一或多個掃描偏轉器122可以在封裝基板的一部分上掃描電子束。封裝基板的部分亦可以是表面接觸點。電子束可以被向量掃描到封裝基板的一或多個表面接觸點。例如，一或多個掃描偏轉器可用於將電子束向量掃描到一或多個表面接觸點。
例如，掃描控制器123可以被配置為控制掃描偏轉器使得電子束被循序引導至成對的第一和第二表面接觸點，以用於測試在相應的第一和第二表面接觸點對之間延伸的相應的裝置到裝置電互連件路徑。此允許對延伸穿過封裝基板的複數個電互連件路徑進行快速且可靠的測試。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，電子束可以被向量掃描到單獨的位置，例如封裝基板的表面接觸點，以用於充電，並且可以被向量掃描到單獨的位置以用於偵測信號電子。或者，電子束可以被向量掃描到各個位置，例如封裝基板的表面接觸點，以用於充電，並且可以在封裝基板的區域上被光柵掃描以用於偵測信號電子。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，帶電粒子束柱的電子束可以被掃描到封裝基板上的一或多個位置以用於充電和用於信號電子的偵測。
如圖1所示，電子源121連接到電源130。電源可為電子源提供高電壓，以從電子源發射電子束，亦即一次電子束。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以改變由電源130提供的電壓以改變電子束的能量，從而改變電子束在封裝基板上的著陸能量。根據可與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，一或多個電源可連接到電子束柱的各種組件。例如，電源可以連接到電子源（如圖1所示）、電子源的萃取器、電子源的陽極、配置為在撞擊封裝基板之前使電子減速的減速電極，和/或平台105。電子束在封裝基板上的著陸能量分別由電子源的發射器尖端的電位與封裝基板的電位或平台105的電位之間的電位差確定。因此，可以提供一或多個電源來改變電子束的著陸能量。
圖1圖示了控制器180。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，控制器可以連接到設備100的一或多個部件以用於封裝基板的非接觸式測試。如圖1示例性所示，控制器可以連接到電源130、掃描控制器123、分析單元141和平台105。控制器亦可以連接到偵測器140。
控制器180包括中央處理單元（CPU）、記憶體和例如支援電路。為了便於控制用於測試封裝基板的設備，CPU可以是任何形式的通用電腦處理器中的一種，其可以在工業環境中使用以控制各種腔腔室和子處理器。記憶體112耦合到CPU 114。記憶體或電腦可讀取媒體，可為一或更多種可輕易取得的記憶體，諸如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、硬碟、或位於本地或遠端的任何其他形式的數位儲存器。支援電路可以耦合到CPU，以便以習知的方式支援處理器。該等電路包含快取、電源供應器、時脈電路、輸入輸出系統、與相關子系統等等。檢查處理指令通常作為通常稱為配方的軟體例程儲存在記憶體中。軟體常式亦可被由第二CPU（未圖示）儲存及（或）執行，第二CPU位於由CPU控制的硬體的遠端處。軟體程序由CPU執行時，將通用電腦轉變為專用電腦（控制器），控制著陸能量控制、平台定位和測試操作中的帶電粒子束掃描等設備操作。儘管本揭示內容的方法和/或處理被討論為實施為軟體例程，但是其中揭示的一些方法步驟可以在硬體中以及由軟體控制器來執行。因此，本發明的具體實施例可以在電腦系統上執行的軟體中實施，以及作為專用積體電路或其他類型的硬體實施的硬體，或者軟體和硬體的組合。
控制器可以執行用電子束柱測試封裝基板的方法。根據一些具體實施例的方法包括：以第一著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板的至少第一部分上；並以不同於第一著陸能量的第二著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板上。方法進一步包含偵測在電子束撞擊時發射的信號電子以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑。
根據一個具體實施例，提供了用於使用本文描述的任何方法測試封裝基板的設備。設備可以包括控制器180。控制器包括處理器和儲存指令的記憶體，指令在由處理器執行時使設備執行根據本揭示內容的具體實施例的方法。
根據一個具體實施例，提供了一種封裝基板的測試設備，此封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板。設備包含真空腔室；平台，平台位於真空腔室內，平台被配置為支撐封裝基板，封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板；以及電子束柱，電子束柱經配置為產生電子束。電子束柱包括物鏡，用於將電子束聚焦在封裝基板上；掃描偏轉器，用於將電子束掃描至封裝基板上的不同位置；電子偵測器，用於偵測電子束撞擊封裝基板時發射的信號電子；以及一或多個電源以改變電子束的著陸能量。設備進一步包括分析單元，用於基於信號電子確定第一裝置到裝置電互連路徑是否有缺陷。
根據可以與本文描述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，電子偵測器可以包括Everhard-Thornley偵測器和用於Everhard-Thornley偵測器前面的信號電子的能量過濾器。另外地或替代地，可以提供掃描控制器。掃描控制器經配置為使得電子束被循序引導至成對的第一和第二表面接觸點，以用於測試在相應的第一和第二表面接觸點對之間延伸的相應的裝置到裝置電互連件路徑。
本文所述的具體實施例藉由調整或改變電子束在封裝基板上的著陸能量來控制信號電子產率或二次電子產率。非接觸式電氣測試可以提供（例如）電壓對比量測，以及表面接觸點的充電和充電控制，而不會造成傷害。例如，表面接觸點可以帶負電或帶正電，此取決於一次電子束的著陸能量。此外，可以藉由調整一次電子束的著陸能量來使表面接觸點放電。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以減少基板表面上的焦點，亦即可以增加基板表面上的束直徑，以用於引導具有被配置為放電封裝基板的部分的著陸能量的電子束。電荷控制降低了封裝基板上的電荷對電子束性能的影響。此外，可以應用複數個不同的測試程序。可以提供封裝基板上電缺陷的偵測和分類，例如裝置到裝置電互連路徑的電缺陷。
圖2A和圖2B圖示了在此描述的測試方法期間封裝基板的放大截面圖。封裝基板10可以是AP基板或PLP基板，用於製造多晶粒積體封裝並且包括用於附著第一晶粒201的第一晶粒連接介面和用於附著第二晶粒202的第二晶粒連接介面。複數個裝置到裝置電互連件路徑（其中四個在圖2A和圖2B中示例性地圖示）在第一晶粒連接介面的相應第一表面接觸點和第二晶粒連接介面的相應第二表面接觸點之間延伸。表面接觸點可以形成為或包括具有三維幾何形狀（例如實質上半球形）的焊料凸塊。
在圖2A，藉由將充電電子束111引導到第一表面接觸點21上並將電子束引導到第二表面接觸點22，測試在第一表面接觸點21與第二表面接觸點22之間延伸的第一裝置到裝置電互連件路徑20。由於第一表面接觸點21藉由第一裝置到裝置電互連件路徑20電連接到第二表面接觸點22，所以在第一表面接觸點21充電之後第二表面接觸點22應與第一表面接觸點21處於相同電勢。偵測從第二表面接觸點22發射的信號電子113，信號電子113攜帶關於第二表面接觸點22的電勢的資訊，此電勢應等於第一表面接觸點21的電勢。若確定第二表面接觸點22的電位不同於第一表面接觸點21的電位，則偵測到缺陷。偵測到的電壓對比可用於表徵缺陷。此外，可以比較相鄰電互連件路徑的後續量測的偵測到的電壓對比，以便找出不同電互連件路徑之間的短路或洩漏。
在第一裝置到裝置電互連件路徑20的測試之後，電子束111可以被引導到第二裝置到裝置電互連件路徑23的兩個表面接觸點上，例如藉由由相應掃描偏轉器掃描（向量掃描）電子束到其他位置和/或藉由移動支撐封裝基板的平台。隨後可以用充電電子束和探測電子束測試複數個裝置到裝置的電互連件路徑。因此，可以循序地和/或並行地測試複數個測試點。
在圖2B，在第一裝置到裝置電互連件路徑20中存在開路151。確定開路151是因為在充電電子束111對第一表面接觸點21充電之後或期間第二表面接觸點22未被充電。
在圖2B中，在第二裝置到裝置電互連件路徑23和第三裝置到裝置電互連件路徑24之間存在短路152。可以確定短路，因為第三裝置到裝置電互連件路徑24與第二裝置到裝置電互連件路徑23一起充電，此可以藉由探測電子束來偵測，探測電子束在第二裝置到裝置電互連件路徑23充電之後或期間指向第三裝置到裝置電互連件路徑24的點27。
對於評估和缺陷分類，可以比較相鄰互連路徑的量測信號和/或先前收集的數據，從而可以識別封裝基板中的開路、短路和洩漏。
圖3是如本文所述的測試中的封裝基板10的示意性頂視圖。封裝基板的頂面具有複數個排列成二維圖案的表面接觸點。封裝基板10包括用於附接第一晶粒的第一晶粒連接介面31（特定而言是藉由覆晶安裝），用於附接第二晶粒的第二晶粒連接介面32（特定而言是藉由覆晶安裝），以及可選的另外的晶粒連接介面，晶粒連接介面可以成對地彼此相鄰排列。第一晶粒連接介面31可以包括複數個第一表面接觸點，例如形成為焊料凸塊，第二晶粒連接介面32可以包括複數個第二表面接觸點，例如形成為焊料凸塊。
在一些具體實施例中，第一晶粒連接介面31的每個第一表面接觸點藉由裝置到裝置電互連件路徑連接到第二晶粒連接介面32的一個相應的第二表面接觸點。為了清楚起見，僅描繪了連接第一和第二晶粒連接介面的裝置到裝置電互連件路徑。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，第一表面接觸點可以連接到一個第二表面接觸點。或者，第一表面接觸點可以連接到兩個或更多個第二表面接觸點。兩個或更多個第二表面接觸點可以用電子束探測，例如，在已將電荷施加到第一表面接觸點之後。
根據本文所述的測試方法，充電電子束111被引導（特定而言是聚焦）在第一晶粒連接介面31的第一表面接觸點上，並且充電電子束111被引導（特定而言是聚焦）在相關聯的第二晶粒連接介面32的第二表面接觸點上。偵測從第二表面接觸點發射的信號電子以測試連接第一和第二表面接觸點的電互連件路徑中是否存在「開路」缺陷。此後，可以測試第一和第二晶粒連接介面的其他表面接觸點，特定而言是成對測試。
備選地或附加地，可以並行地或隨後地測試一個裝置到裝置電互連件路徑的充電是否導致另一裝置到裝置電互連件路徑的表面接觸點的充電，使得可以確定「短路」缺陷。例如，電子束可以在封裝基板的一部分上進行光柵掃描以生成封裝基板的部分的圖像。可以例如藉由圖案識別來評估圖像。
圖4A至圖4D圖示可根據本文所述方法測試的封裝基板的放大截面圖。
圖4A所示的封裝基板10在封裝基板的兩個主表面上具有表面接觸點。例如，第一複數個裝置到裝置電互連件路徑可以在暴露在上基板表面上的第一和第二表面接觸點之間延伸，並且第二複數個裝置到裝置電互連件路徑可以在第一和第二表面接觸點之間延伸暴露在下基板表面上的表面接觸點。
圖4B所示的封裝基板10中的至少一個裝置到裝置電互連件路徑在至少三個表面接觸點25之間延伸，亦即第一表面接觸點、第二表面接觸點和至少第三表面接觸點。
圖4C所示的封裝基板10中的至少一個裝置到裝置電互連件路徑在至少三個表面接觸點25之間延伸，該等表面接觸點25在複雜連接網路中暴露在基板的不同主表面上。此類裝置到裝置電互連件路徑可以被配置為藉由封裝基板將三個或更多晶粒彼此連接。
圖4D所示的封裝基板10具有至少一互連橋29嵌入封裝基板10中。至少一個裝置到裝置的電互連件路徑延伸藉由至少一個互連橋29。特定而言，在封裝基板的第一晶粒連接介面和第二晶粒連接介面之間延伸的複數個裝置到裝置電互連件路徑延伸穿過互連橋。互連橋可以在封裝基板的製造期間嵌入封裝基板中。互連橋可以是嵌入封裝基板中的橋接晶片，用於提高多個晶粒之間的連接速度。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以在封裝基板的製造期間和/或之後使用根據本揭示內容的測試方法和/或裝置。例如，可以在尚未包括所有層或結構的封裝基板上應用測試。例如，可以在製造再分佈層（RDL）之後和/或製造通孔層之後進行測試。可以提供RDL測試和/或通孔測試。此外，可以對完成的封裝基板進行測試。
圖5圖示了圖表500，其圖示作為一次束能量（亦即電子束在封裝基板上的著陸能量）的函數的總電子產率。每個被照射的電子從封裝基板的表面發射的電子數，亦即總電子產率是能量相依的。線501對應於1的總電子產率。因此，與從封裝基板表面發射或散射的信號電子的數量相比，到達封裝基板表面的電子數量相同。對於圖表500A，存在第一中性能量值E N1和第二中性能量值E N2，其中總電子產率等於1，亦即沒有充電。此外，根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以使用具有中性能量值之一的電子束來讀取封裝基板的表面，亦即可以偵測信號電子。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，將具有第一著陸能量的電子束引導到封裝基板的一部分上可以是充電操作。充電操作將電荷「寫入」電互連件路徑或電互連件路徑網路。此外，將具有第二著陸能量的電子束引導到封裝基板的一部分上可以是用於偵測信號電子的操作。處於第二著陸能量的電子束可以「讀取」電互連件路徑或電互連件路徑網路的電荷。
根據可以與本文描述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，在偵測信號電子（亦即讀取電荷）期間，減少或避免對封裝基板的部分的充電。特定而言，在偵測信號電子時，例如偵測先前提供的電荷，避免或將對電互連件路徑或電互連件路徑網路的電荷的影響保持在最低限度。
例如，電互連件路徑的網路可以包括5個表面接觸點（或大於2的任何數量）。電荷可以被施加，亦即「寫入」到第一表面接觸點。可以在第二個表面接觸點「讀取」施加到電互連件路徑網路的電荷。在「讀取」第二至第五表面接觸點上的電荷時不改變具有5個表面接觸點的電互連件路徑網路的電荷是有益的。因此，在藉由將中性能量值用於著陸能量來偵測信號電子的同時可以減少或避免電荷產生。
中性能量值取決於材料。封裝基板的材料或封裝基板的表面的材料是已知的，並且著陸能量可以適應封裝基板材料以用於測試封裝基板的方法。第一中性能量值可以是幾百eV。對於典型的封裝基板或封裝基板上的典型表面接觸點，第二中性能量值可以在 1.5 keV 和 2.5 keV 之間。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，測試方法的著陸能量可以被選擇為高於用於充電的第二中性能量值，處於用於充電的第一中性能量值和第二中性能量值之間，或低於第一中性能量值。著陸能量可以根據測試策略、封裝基板的材料和/或表面接觸點的材料進行調整。
對於區域502中的著陸能量，發生負充電，亦即總電子產率小於1。對於區域504中的著陸能量，發生正充電，亦即總電子產率大於1。總電子產率大於1相關於離開表面的電子數多於撞擊表面的電子數的事實。因此，封裝基板或結構帶正電荷。對於區域506中的著陸能量，發生負充電，亦即總電子產率小於1。總電子產率小於1相關於離開表面的電子數少於撞擊表面的電子數的事實。封裝基板或結構帶負電。
根據本揭示的具體實施例，測試結構（例如封裝基板的區域和/或表面接觸點）可以藉由電子束衝擊帶正電或帶負電。根據一次能級（亦即與二次電子產率相關的著陸能量），可以控制總電子產率。可以確定測試點電位。電壓對比原理可用於缺陷偵測。根據可與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，著陸能量可被改變為高於或低於第二中性能量值。電子束的著陸能量設置為所需的著陸能量並定位在封裝基板的一部分上，例如封裝基板上的表面接觸點或測試點。電子束在封裝基板的部分上保持限定的時間，以相對於封裝基板的部分的環境對封裝基板的部分正或負充電。例如，受測表面接觸點的環境可以是一或多個相鄰的表面接觸點。
根據可以與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，封裝基板的一部分在第一測試序列期間帶正電並且在隨後的第二測試序列期間帶負電。可以對不同的測試序列施加正電荷或負電荷。此外，從帶正電變為帶負電（反之亦然）減少了封裝基板上累積的總電荷。可以藉由減少封裝基板上累積的總電荷來提高測試精度。
根據可與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，使封裝基板的區域帶正電可包括將封裝基板的電勢相對於地電勢升高至例如1V至50V。使封裝基板的區域帶負電可以包括將封裝基板的電勢相對於地電勢降低至例如-1V至-50V。
圖6A和圖6B圖示了用於說明根據本揭示內容的具體實施例的測試方法的封裝基板的圖像。圖6A中所示的圖像600可以涉及帶電粒子束柱120的電子束被引導到其上的封裝基板的第一部分。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，測試封裝基板的方法的電子束柱的視場和視場大小可以在25mm至80mm的範圍內。因此，可以有利地選擇視場以覆蓋封裝基板上的一個面板而無需平台移動。
圖像600顯示帶正電的表面接觸點602和表面接觸點603。表面接觸點603可以不帶電或可以帶負電。表面接觸點603相對於表面接觸點602處於負電勢。從負性較大的區域發射的電子被加速遠離封裝基板，或者因封裝基板上的正電荷而經歷較少的減速。因此，與從負性較小的區域或正性區域發射的電子相比，從負性較大的區域發射的電子具有更高的能量。此外，封裝基板區域上的正電荷會阻礙電子發射。在帶正電的區域中電子的總數可能會減少。
根據可以與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，來自封裝基板的區域的電子的較高能量允許較高能量的電子藉由，封裝基板的區域與此封裝基板的其他區域相比允許較高能的電子藉由能量過濾器（參見例如圖1中的能量過濾器142）。因此，更多的電子到達電子偵測器140。圖6A中較亮的區域指的是更高能量的電子。
根據可與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，如本文所指的封裝基板的一部分可涉及區域，例如圖6A中所示的圖像600的區域。藉由在視場或視場的一部分上對電子束進行光柵掃描來生成圖像。類似於掃描圖像，可以藉由電子束掃描此區域。根據可與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，如本文中所指的封裝基板的一部分亦可為表面接觸點上的一或多個束位置，電子束在表面接觸點上接觸封裝基板。一或多個束位置可以由電子束柱定址藉由向量掃描到各個束位置。圖6A和圖6B分別用白色圓圈表示束位置604和束位置614。示例性地，束位置604和束位置614顯示在封裝基板的表面接觸點上。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以在一個區域上和/或在單獨的束位置處提供封裝基板的一部分的充電。另外地或替代地，可以在一個區域上和/或在單獨的束位置處提供對封裝基板的一部分的讀取，例如測試。
在圖像600顯示了封裝基板的一部分或區域中複數個表面接觸點帶正電（例如圖6A中所示的表面接觸點602的暗線是帶正電的）的同時，圖6B圖示讀取區域或讀取或測試表面接觸點的圖像。正表面接觸點612越多，圖像610越暗，負表面接觸點613越多，圖像610越亮。此外，圖6B將可在向量掃描測試程序中使用的束位置614圖示為白色圓圈。
圖像610顯示了帶正電的表面接觸點的線，然而其在右手側被中斷。因此，考慮如圖6所示的整條線路的充電，表面接觸點612的中斷線可被分析為缺陷。
圖6A和圖6B描述了藉由將電子束引導到封裝基板的第一部分上的充電以及藉由將電子束引導到封裝基板的第二部分上來讀取，亦即偵測信號電子。從圖像600可以看出，信號電子在封裝基板的一部分（例如視場區域或視場內的表面接觸點）的充電期間產生。因此，可以提供用於測試至少第一裝置到裝置電互連件路徑的偵測信號電子，同時對封裝基板的一部分充電和/或同時讀取引導到封裝基板的第二區域中的裝置到裝置電互連件路徑的另一端的電荷。
例如，圖7A和圖7B圖示了充電期間封裝基板的一部分的圖像700，其中偵測到信號電子，以及封裝基板的未充電區域中的圖像710，其中偵測到信號電子。在圖7A所示的實例中，第一表面接觸點702被電子束充負電。結果，第二表面接觸點704亦顯示負電荷，而其他表面接觸點705不帶負電荷。即使一個接觸點或表面接觸點帶電，兩個相鄰的接觸點或相鄰的表面接觸點亦會顯示其中一個接觸點上提供的電荷。封裝基板的設計可能包括冗餘連接或缺陷，例如封裝基板中可能包含的短路。
圖7B中所示的圖像710圖示了兩個接觸件或表面接觸點715，兩個接觸件或表面接觸點715在圖7A中連接至接觸點（亦即表面接觸點702和表面接觸點704）作為裝置到裝置電連接路徑的連接。其他表面接觸點712處於較低電勢。即使圖7A和圖7B所示的圖像700和710用於說明根據本文所述的具體實施例的測試方法，亦可以在沒有成像的情況下應用測試方法，亦即分別在束位置706和束位置716上用電子束充電和讀取。束位置706和束位置716在圖7A和圖7B中被示為白色圓圈。
圖8圖示了根據本揭示的具體實施例的測試封裝基板的方法。封裝基板為封裝基板的面板或先進封裝基板。測試可以用來自至少一個電子束柱的至少一束電子束進行。
在操作801，定義視場。定義視場以使用電子束柱的電子束生成掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。例如，視場或高解析度SEM圖像可分別具有尺寸為20mm或更大和/或60mm或更小的視場。例如，SEM圖像可具有高達約40 mm x 40 mm的視場。根據可與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，用於初始成像、用於充電或用於缺陷偵測的圖像（例如SEM圖像）的解析度可具有0.1μm至2μm的解析度。
在操作802，至少一個電子束柱的電子束被提供在封裝基板的一或多個部分上，具有中性能量值，特定而言是第二控制能量值。電子束在操作801中定義的視場上掃描。藉由用接近或處於中性能量值的著陸能量掃描視場，可以減少或避免基板充電。
在操作803，可以從在操作802生成的圖像確定束定位和參考電勢。特定而言，通常可以在充電位置、測試位置、讀取位置和/或表面接觸點處產生參考電勢。在該等位置沒有電荷積累，亦即在操作802的成像期間，可以生成「無缺陷」情況作為參考。在沒有電荷積累的情況下，電互連件路徑中的缺陷不會直接影響生成的圖像。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以例如藉由模式識別來分析在操作802處生成的圖像。分析可以校準電子束位置。因此，表面接觸點可以用校準的射束位置來定址，例如向量掃描。可以避免電子束在視場（FOV）中的進一步失真校準，特定而言是與具有1mm或更小視場的SEM圖像相比，視場明顯更大。
在操作804，電子束被引導到要充電的封裝基板的一或多個部分上。封裝基板的一或多個部分可以帶正電或帶負電，例如以第一著陸能量。若電互連路徑中沒有缺陷，則連接的網路或電互連路徑的所有測試點將被充電到相同的電位。
在操作805，偵測信號電子以測試封裝基板的一或多個電互連件路徑。例如，可以比較良好參考晶粒和測試晶粒之間的電壓對比圖像。另外地或備選地，可以根據具體實施例生成與在操作802處生成的參考圖像相比的電壓差，其可以與本文描述的其他具體實施例組合。
電壓對比圖像的差異表明存在缺陷。可以評估例如對應於表面接觸點的預定束位置處的電壓差。可以生成包括電壓對比資訊的圖像。可以在圖像的至少部分上提供圖案識別以評估互連路徑網路與期望的封裝基板相比的偏差。另外地或替代地，待測試的表面接觸點的電壓，亦即「讀取」，可以藉由確定信號電子來量測，特定而言是使用具有能量過濾器的偵測器。可以量測表面接觸點，例如可以量測表面接觸點的電壓對比。
根據本揭示內容的具體實施例，可以在第一束位置提供第一表面接觸點的量測並且可以在第二束位置提供第二表面接觸點的量測。可以提供向量掃描以將電子束從第一束位置移動到第二束位置，亦即直接將電子束從第一束位置移動到第二束位置。可能只需要對應於束位置的幾個表面接觸點，例如兩個表面接觸點，或少量（＜20）個表面接觸點，來量測一個電互連件路徑網路。
本揭示內容的具體實施例可以包括SEM圖像的生成。根據本揭示內容的具體實施例的用於測試的設備可以被配置為生成SEM圖像。圖像的解析度可以為3 µm或以下和/或0.1 µm或以上。例如，表面接觸點上的束位置的束定位設置可以基於SEM圖像並且可以自動提供。無需電子束失真校準，因為可以根據SEM圖像計算定位。可以藉由圖案識別，亦即藉由在圖案識別期間利用封裝基板的獨特特徵，來校準單獨的束位置以用於電子束對準。
圖9圖示了測試封裝基板的方法的又一具體實施例，其中封裝基板是面板級封裝基板或先進封裝基板。根據一個具體實施例，方法包括將封裝基板10放置在真空腔室110中的平台105上，如操作901所示。在操作902，至少一個電子束柱的電子束111被第一著陸能量引導到封裝基板的至少第一部分上。在操作903，至少一個電子束柱的電子束111被不同於第一著陸能量的第二著陸能量引導到封裝基板上。在操作904，偵測在電子束撞擊時發射的信號電子113以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑20。可以改變著陸能量並且可以控制封裝基板上的電荷。
根據可以與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，以第二著陸能量引導電子束到封裝基板的第二部分上，並且在以第二著陸能量使電子束撞擊時偵測信號電子。例如，封裝基板的第一部分和封裝基板的第二部分可以不同。特定而言，第一部分可以是一或多個表面接觸點，第二部分可以是一或多個不同的表面接觸點或光柵掃描的區域，其中區域包括一或多個不同的表面接觸點。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，在封裝基板的第一部分上提供以第二著陸能量引導電子束。可以利用對具有不同著陸能量的封裝基板的部分的充電來控制封裝基板的充電。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，一種方法可進一步包括用不同於第一著陸能量和第二著陸能量的第三著陸能量將至少一個電子束柱的電子束引導到封裝基板上。具體地，可以由第三著陸能量提供用於讀取電壓對比資訊的偵測信號電子。第三著陸能量可以不同於第一充電著陸能量和/或可以不同於第二充電著陸能量。
根據又一具體實施例，可以將至少一個電子束柱的電子束以不同於第一著陸能量和第二著陸能量的另一著陸能量引導到封裝基板的第一部分上。例如，進一步著陸能量為封裝基板的中性充電能量。第一著陸能量可以大於第一著陸能量，並且第二著陸能量小於進一步著陸能量。
根據本揭示的具體實施例，電子束柱的電子束被以第一著陸能量引導到封裝基板的第一部分上。此外，電子束以第二著陸能量引導到封裝基板，其中第二著陸能量不同於第一能量。可以控制封裝基板部分上的電荷。另外地或替代地，在一些測試序列期間施加電荷，在一些測試序列期間不施加或實質上不施加電荷，並且在一些測試序列期間可以去除電荷。特定而言，可以在「寫入」操作期間施加電荷。有益的是，在「讀取」操作期間不施加電荷。
根據可與本文所述的其他具體實施例組合的一些具體實施例，電子束指向其上的基板部分是束位置，特定而言是對應於表面接觸點的束位置。各個束位置可以藉由向量掃描來定址，亦即，電子束可以被引導到各個位置，例如，其中沒有區域需要被掃描。在各個束位置提供電荷並讀取各個束位置的電荷的能力允許快速測試操作。此外，可以生成複數個測試序列，其中可以在封裝基板的各個表面接觸點上「寫入」不同的圖案。可以例如以具有負電荷位置和正電荷位置的棋盤形式提供圖案。因此，封裝基板上的總電荷減少。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，亦可以在區域上而不是在單獨的位置上提供諸如棋盤的圖案。
根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以在寫入的束位置提供在要決定電荷或電勢的束位置讀取電荷（亦即偵測信號電子）。例如，可以將電荷施加到第一表面接觸點。在預定時間段之後，可以量測在第一表面接觸點處是否可以偵測到電荷。另外地或替代地，偵測信號電子（亦即「讀取」）可以在不同的束位置處提供，例如，在連接到第一表面接觸點的第二表面接觸點處，在第二表面接觸點上已經施加了電荷。第一表面接觸點和第二表面接觸點之間的電連接將寫入第一表面接觸點的電荷提供給第二表面接觸點。因此，若電連接沒有缺陷，則可以在第二表面接觸點處偵測到電荷。又進一步附加地或備選地，偵測信號電子（亦即「讀取」）可以在另外不同的束位置處提供，例如在不連接到第一表面接觸點的第三表面接觸點處。由於第三表面接觸點沒有連接到第一表面接觸點，因此對於無缺陷的封裝基板而言無法偵測到電荷。根據可與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可量測與第二表面接觸點相鄰和/或與第一表面接觸點相鄰的一或多個第三表面接觸點。除非相鄰表面接觸點存在短路，否則在一或多個第三表面接觸點處不應偵測到在第一表面接觸點上提供的電荷。
如上所述，可以藉由向量掃描來定址單獨的束位置，並且可以藉由僅將電子束引導到單獨的（亦即不同的）束位置來提供測試序列。此外，測試序列可以包括基板區域的光柵掃描。因此，封裝基板的部分亦可稱為被光柵掃描的區域，其中生成區域的圖像。特定而言，可以基於在封裝基板的區域中掃描的圖像光柵來提供「讀取」操作。
根據可以與本文所述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，亦可以在不產生電荷的情況下提供例如藉由光柵掃描對封裝基板的區域進行成像。例如，可以生成參考圖像。參考電勢可以從沒有產生電荷的參考圖像中確定。附加地或備選地，可以基於參考圖像提供束定位校準。
根據又一具體實施例，可以藉由根據本文描述的具體實施例的測試封裝基板的方法來提供缺陷檢查。例如，自動光學偵測系統（AOI系統）可以生成潛在缺陷位置的列表。可以對位置列表進行缺陷審查。可以在要審查的位置的結構上提供電荷。例如，可以藉由將電子束對準表面接觸點或藉由在包括要檢查的位置的區域上掃描電子束來提供電荷。可以生成圖像以查看具有潛在缺陷的位置或區域。根據可以與本文描述的其他具體實施例結合的一些具體實施例，可以藉由偵測信號電子並且特定而言包括電壓對比資訊來生成圖像。
圖10A圖示具有第一結構T1和第二結構T2的區域的圖像。圖像的電壓對比資訊表明第一結構T1與第二結構T2相比處於不同的電勢。可以提供圖案識別操作來分析具有不同電勢的結構。圖10B圖示了類似的圖像。然而，在第一結構T1'和第二結構T2'之間提供短路S。因此，第二結構T2'上提供的電荷轉移到第一結構T1'，反之亦然。如圖10B示例性所示，第一結構T1'和第二結構T2'處於相同電勢。可以根據電子束生成的圖像偵測缺陷。
本揭示內容的具體實施例提供了以下優點中的一或多個。可以提供如本文所揭示的封裝基板的無接觸電測試，其中可以控制電荷以用於電缺陷偵測。鑑於電子束的靈活性，可以提供增加的測試速度。在批量生產期間，可以進行包括100%電互連件路徑的測試。此外，電子束的靈活性允許針對不同的AP/PLP基板佈局進行測試和靈活設置。本文揭示的測試方法和設備亦允許可擴展到更小的尺寸，特定而言是若技術發展朝著更小的結構尺寸發展。封裝基板的測試沒有損壞。
以下具體實施例亦構成本揭示內容的一部分： 具體實施例1。一種由至少一個電子束柱測試封裝基板（10）的方法，封裝基板為面板級封裝基板或先進封裝基板，方法包含以下步驟： 將封裝基板（10）放置在真空腔室（110）中的平台（105）上； 由第一著陸能量將至少一個電子束柱的電子束（111）引導到封裝基板的至少第一部分上； 由第二著陸能量將至少一個電子束柱的電子束（111）引導到封裝基板上，第二著陸能量不同於第一著陸能量；以及 偵測在電子束撞擊時發射的信號電子（113）以測試封裝基板的至少第一裝置到裝置電互連件路徑（20）。 具體實施例2。如具體實施例1所述之方法，其中以第二著陸能量引導電子束到封裝基板的第二部分上，並且在以第二著陸能量使電子束撞擊時偵測信號電子。 具體實施例3。如具體實施例2所述之方法，其中第一部分與第二部分不同，特定而言，其中第一部分為一或多個表面接觸點，且其中第二部分為一或多個不同的表面接觸點或受光柵掃描的區域，區域包括一或多個不同的表面接觸點。 具體實施例4。如具體實施例2至3中任一項所述之方法，其中第二著陸能量偏離中性能量值小於±10%，中性能量值對應於總電子產率為1的著陸能量。 具體實施例5。如具體實施例2至4中任一項所述之方法，其中由第一著陸能量引導電子束會向封裝基板提供第一電荷，方法進一步包括以下步驟： 由第三著陸能量將至少一個電子束柱的電子束（111）引導到封裝基板的至少第三部分上，第三著陸能量不同於第一著陸能量，其中由第三著陸能量引導電子束會提供第二電荷到封裝基板，第二電荷具有與第一電荷相反的極性。 具體實施例6。如具體實施例1至5之任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 由第四著陸能量將至少一個電子束柱的電子束（111）引導到封裝基板的第一部分上以放電第一部分，第四著陸能量不同於第一著陸能量。 具體實施例7。如具體實施例1至6中任一項所述之方法，其中在由第一著陸能量、第二著陸能量引導電子束的同時以及用於偵測信號電子的同時電子束被聚焦。 具體實施例8。如具體實施例1至7之任一項所述之方法，方法進一步包含以下步驟： 將電子束掃描至封裝基板上的一或多個位置以充電並偵測信號電子。 具體實施例9。如具體實施例1至8之任一項所述之方法，其中基板包括在相應的第一表面接觸點和第二表面接觸點之間延伸的複數個裝置到裝置電互連件路徑，方法進一步包含以下步驟： 循序地和/或並行地測試複數個裝置到裝置電互連件路徑。 具體實施例10。如具體實施例9所述之方法，其中第一表面接觸點和第二表面接觸點的直徑為25μm或更小，特定而言為10μm或更小。 具體實施例11。如具體實施例9至10之任一項所述之方法，其中第一表面接觸點和第二表面接觸點形成為被直徑為25μm或更小的焊料凸塊覆蓋的金屬墊。 具體實施例12。如具體實施例9至11中任一項所述之方法，其中第一表面接觸點和第二表面接觸點具有三維形貌，特定而言為實質半球形。 具體實施例13。如具體實施例1至12中任一項所述之方法，其中封裝基板包括全部被測試的5000個或更多個裝置到裝置電互連件路徑，特定而言為20000個或更多個裝置到裝置電互連件路徑，更特定而言為50000個或更多個裝置到裝置電互連件路徑。 具體實施例14。如具體實施例1至13之任一項所述之方法，方法進一步包含以下步驟： 從信號電子的能量獲得關於一或多個電勢的資訊；以及 根據資訊確定第一裝置到裝置電互連件路徑是否有缺陷，並且可選地進一步包含分類任何確定的缺陷。 具體實施例15。如具體實施例14所述之方法，其中獲取資訊之步驟包括以下步驟： 對信號電子進行能量過濾。 具體實施例16。如具體實施例1至15任一項所述之方法，其中測試步驟包括以下步驟：確定第一裝置到裝置電互連件路徑是否具有以下缺陷中的一或多個：短路、開路和/或洩漏。 具體實施例17。一種用於根據具體實施例1至16中任一項所述之方法測試封裝基板的設備。 具體實施例18。一種用於非接觸測試封裝基板（10）的設備（100），包括： 真空腔室（110）； 平台（105），平台（105）設置在真空腔室內，平台（105）被配置為支撐封裝基板，封裝基板是面板級封裝基板或先進封裝基板； 帶電粒子束柱（120），帶電粒子束柱（120）經配置為產生電子束，電子束柱包括： 物鏡（124），物鏡（124）經配置為將電子束聚焦在封裝基板上； 掃描偏轉器，掃描偏轉器經配置為掃描電子束到封裝基板上的不同位置； 電子偵測器（140），電子偵測器（140）用於偵測電子束撞擊封裝基板時發射的信號電子（113）；和 一或多個電源，一或多個電源提供電子束的著陸能量； 設備進一步包含： 分析單元（141），分析單元（141）用於基於信號電子（113）確定第一裝置到裝置電互連件路徑（20）是否有缺陷。 具體實施例19。如具體實施例18所述之設備，其中電子偵測器（140）包括： Everhard-Thornley偵測器；和 在Everhard-Thornley偵測器前面的對於信號電子（113）的能量過濾器（142）。 具體實施例20。如具體實施例18或19所述之設備，設備進一步包含： 掃描控制器（123），掃描控制器（123）經配置為使得電子束被循序引導至成對的第一和第二表面接觸點，以用於測試在相應的第一和第二表面接觸點對之間延伸的相應的裝置到裝置電互連件路徑。
雖然前述內容係關於一些具體實施例，但可發想其他與進一步的具體實施例而不脫離前述內容的基本範圍，且前述內容的範圍係由下列申請專利範圍判定。
10:封裝基板 20:第一裝置到裝置電互連件路徑 21:第一表面接觸點 22:第二表面接觸點 23:第二裝置到裝置電互連件路徑 24:第三裝置到裝置電互連件路徑 25:表面接觸點 27:另一表面接觸點 29:互連橋 31:第一晶粒連接介面 32:第二晶粒連接介面 100:設備 105:平台 110:真空腔室 111:電子束 113:信號電子 120:帶電粒子束柱 121:電子源 122:掃描偏轉器 123:掃描控制器 124:物鏡 130:電源 140:偵測器 141:分析單元 142:能量過濾器 151:開路 152:短路 180:控制器 201:第一晶粒 202:第二晶粒 500A:圖表 500B:圖表 501:線 502:線 503:線 600:圖像 602:表面接觸點 603:表面接觸點 604:束位置 610:圖像 612:表面接觸點 613:表面接觸點 614:束位置 700:圖像 702:第一表面接觸點 704:第二表面接觸點 705:其他表面接觸點 706:束位置 710:圖像 712:其他表面接觸點 715:兩個接觸件或表面接觸點 716:束位置 801-805:操作 901-904:操作
可參考具體實施例以更特定地說明以上簡要總結的本揭示內容，以更詳細瞭解本揭示內容的上述特徵。附圖相關於具體實施例，且說明如下：
圖1圖示了根據本文所述的任何測試方法測試封裝基板的設備的示意性截面圖；
圖2A和圖2B圖示在此處描述的任何測試方法期間封裝基板的放大截面圖；
圖3圖示在本文所述的任何測試方法期間封裝基板的放大俯視圖；
圖4A至圖4D圖示可根據本文所述方法測試的封裝基板的放大截面圖；
圖5圖示總電子產率和樣品充電分別作為一次束能量（例如，電子束在封裝基板上的著陸能量）的函數的圖表圖；
圖6A和圖6B圖示圖像並說明根據本文所述測試方法的封裝基板的部分；
圖7A和圖7B圖示圖像並說明根據本文所述測試方法的封裝基板的部分；
圖8和圖9圖示了根據本文描述的具體實施例的測試封裝基板的方法的流程圖；和
圖10A和圖10B圖示根據本揭示的具體實施例的說明缺陷檢查結果的電壓對比量測的圖像。
國內寄存資訊（請依寄存機構、日期、號碼順序註記） 無 國外寄存資訊（請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記） 無
10:封裝基板
20:第一裝置到裝置電互連件路徑
21:第一表面接觸點
22:第二表面接觸點
23:第二裝置到裝置電互連件路徑
27:另一表面接觸點
100:設備
105:平台
110:真空腔室
111:電子束
113:信號電子
120:帶電粒子束柱
121:電子源
122:掃描偏轉器
123:掃描控制器
124:物鏡
130:電源
140:偵測器
141:分析單元
142:能量過濾器
180:控制器

Claims (20)

  1. 一種由至少一個電子束柱測試用於多裝置封裝內整合的一封裝基板(10)的方法，該方法包含以下步驟：將該封裝基板(10)放置在一真空腔室(110)中的一平台(105)上；由一第一著陸能量將該至少一個電子束柱的一電子束(111)引導到該封裝基板的至少一第一部分上，該第一部分包含該封裝基板的一第一裝置到裝置電互連件路徑(20)的一表面接觸點，其中該電子束被向量掃描到該表面接觸點以對該表面接觸點充電；由一第二著陸能量將該至少一個電子束柱的該電子束(111)引導到該封裝基板上，該第二著陸能量不同於該第一著陸能量；以及偵測在該電子束撞擊時發射的信號電子(113)以測試該封裝基板的至少該第一裝置到裝置電互連件路徑(20)。
  2. 如請求項1所述之方法，其中以該第二著陸能量引導該電子束到該封裝基板的一第二部分上，並且在以該第二著陸能量使該電子束撞擊時偵測該等信號電子。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該第一部分與該第二部分不同。
  4. 如請求項2至3中任一項所述之方法，其中 該第二著陸能量偏離一中性能量值小於±10%，該中性能量值對應於一總電子產率為1的一著陸能量。
  5. 如請求項2至3中任一項所述之方法，其中由該第一著陸能量引導該電子束會向該封裝基板提供一第一電荷，該方法進一步包括以下步驟：由一第三著陸能量將該至少一個電子束柱的一電子束(111)引導到該封裝基板的至少一第三部分上，該第三著陸能量不同於該第一著陸能量，其中由該第三著陸能量引導該電子束會提供一第二電荷到該封裝基板，該第二電荷具有與該第一電荷相反的一極性。
  6. 如請求項1至3中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：由一第四著陸能量將該至少一個電子束柱的該電子束(111)引導到該封裝基板的該第一部分上以放電該第一部分，該第四著陸能量不同於該第一著陸能量。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中在由該第一著陸能量、該第二著陸能量引導電子束的同時以及用於偵測該等信號電子的同時該電子束被聚焦。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該電子束掃描至該封裝基板上的一或多個位置以充電並偵測該等信號電子。
  9. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該基板包括在相應的第一表面接觸點與第二表面接觸點 之間延伸的複數個裝置到裝置電互連件路徑，該方法進一步包含以下步驟：循序地和/或並行地測試該複數個裝置到裝置電互連件路徑。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該等第一表面接觸點和該等第二表面接觸點的一直徑為25μm或更小。
  11. 如請求項9所述之方法，其中該等第一表面接觸點和該等第二表面接觸點形成為被一直徑為25μm或更小的一焊料凸塊覆蓋的一金屬墊。
  12. 如請求項9所述之方法，其中該等第一表面接觸點和該等第二表面接觸點具有一三維形貌。
  13. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該封裝基板包括全部被測試的5000個或更多個裝置到裝置電互連件路徑。
  14. 如請求項1至3中任一項所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：從該等信號電子的一能量獲得關於一或多個電勢的資訊；以及根據該資訊確定該第一裝置到裝置電互連件路徑是否有缺陷。
  15. 如請求項14所述之方法，其中獲取該資訊之步驟包括以下步驟：對該等信號電子進行能量過濾。
  16. 如請求項1至3中任一項所述之方法，其中該測試步驟包括以下步驟：確定該第一裝置到裝置電互連件路徑是否具有以下缺陷中的一或多個：一短路、一開路和/或一洩漏。
  17. 一種用於根據請求項1所述之方法測試一封裝基板的設備。
  18. 一種用於非接觸測試用於多裝置封裝內整合的一封裝基板(10)的設備(100)，包括：一真空腔室(110)；一平台(105)，該平台設置在該真空腔室內，該平台(105)被配置為支撐該封裝基板；一電子束柱(120)，該電子束柱經配置為產生一電子束，該電子束柱包括：一物鏡(124)，該物鏡經配置為將該電子束聚焦在該封裝基板上；一掃描偏轉器，該掃描偏轉器經配置為掃描該電子束到該封裝基板上的不同位置；一電子偵測器(140)，該電子偵測器用於偵測該電子束撞擊該封裝基板時發射的信號電子(113)；和一或多個電源，該一或多個電源用於改變該電子束的一著陸能量；該設備進一步包含：一掃描控制器，該掃描控制器經配置以將具有一第一 著陸能量的該電子束柱的該電子束(111)引導到該封裝基板的至少一第一部分上，該第一部分包含該封裝基板的一第一裝置到裝置電互連件路徑(20)的一表面接觸點，其中該電子束被向量掃描到該表面接觸點以對該表面接觸點充電；且其中該掃描控制器進一步經配置以將具有一第二著陸能量的該電子束柱的該電子束(111)引導到該封裝基板上，該第二著陸能量不同於該第一著陸能量；以及一分析單元(141)，該分析單元用於基於該等信號電子(113)確定一第一裝置到裝置電互連件路徑(20)是否有缺陷。
  19. 如請求項18所述之設備，其中該電子偵測器(140)包括：一Everhard-Thornley偵測器；和在該Everhard-Thornley偵測器前面的用於該等信號電子(113)的一能量過濾器(142)。
  20. 如請求項18或19所述之設備，其中該掃描控制器經配置為使得該電子束被循序引導至成對的第一和第二表面接觸點，以用於測試在相應的第一和第二表面接觸點對之間延伸的相應的裝置到裝置電互連件路徑。
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