(57)【要約】【課題】プローブ先端が削れて細くなるのを防止し、長寿命化が可能なプローブ先端付着異物の除去部材を得る。【解決手段】プローブ先端付着異物の除去部材を、ベース板３と、ベース板３上に形成された第１の弾性部材４ａと、第１の弾性部材４ａ上に形成された第２の弾性部材４ｂと、第２の弾性部材４ｂ上に形成され硬質粒子５ａとバインダ材料５ｂで構成された研磨層５と、で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、前記ベース板上に形成された第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材上に形成された第２の弾性部材と、前記第２の弾性部材上に形成され硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層と、を備えたプローブ先端付着異物の除去部材をウエハステージ上に設置し、
先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブを、前記プローブ先端付着異物の除去部材上に閉ループ形状の軌跡を描くべく滑り動作させて、前記プローブの先端付着異物を除去させることを特徴とするプローブ先端付着異物のクリーニング方法。
【請求項２】
ベース板と、前記ベース板上に形成された第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材上に形成された第２の弾性部材と、前記第２の弾性部材上に形成され硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層と、を備えたプローブ先端付着異物の除去部材と、
先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブと、
設置された前記プローブ先端付着異物の除去部材上で前記プローブを閉ループ形状の軌跡に滑り動作可能なように設けられた水平方向および上下方向に移動可能なウエハステージと、
を備えたことを特徴とするプロービング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体集積回路もしくは表示デバイスの動作テスト（プロービング）技術に関わり、上記半導体集積回路もしくは表示デバイスの動作テスト用パッドに接触させるプローブの先端の付着異物、例えば金属や金属酸化物および電気的接触を阻害する汚染物質等を除去することを目的とした除去部材、その製造方法、その除去部材を適用したプローブ先端付着異物のクリーニング方法、その除去部材によってクリーニングされたプローブおよびその除去部材を適用したプロービング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウエハ上に形成された半導体集積回路（以下、半導体チップと言う）の電気的特性を測定するプロービング装置と上記半導体チップの間でやりとりされる電気信号のインターフェイスとなるプローブカードのプローブは、半導体チップに設けられたアルミニウム合金のボンディングパッドを削るように強制接触させられた。このため、プローブ先端には、パッド材料から削り取られたアルミニウムおよびアルミニウム酸化物もしくはボンディングパッド表面に残った汚染物質が付着した。この付着異物をプローブ先端から除去しなければ、プローブとボンディングパッド間の電気抵抗（接触抵抗）が増加するので、半導体チップの電気的特性の正確な測定が困難となった。また、プローブを長期間付着異物が堆積した状態で使用すると時間経過とともに電気抵抗が増大した。この対策として、所定回数のプロービングを行うごとにプローブ先端をクリーニングして付着異物を除去することが行われていた。
【０００３】
例えば、特開平７−２４４０７４号公報では、弾性を有する母材に研磨用の微粉研磨剤を混ぜ、シート状に成形して研磨シート、つまりクリーニングシートとし、このクリーニングシートを半導体ウエハとプローブカードの接触動作を実現するプロービング装置のウエハ移動テーブルに半導体ウエハの代りに取り付け、ウエハ移動テーブルを上下に移動させてプローブ先端をこのクリーニングシートの表面に押圧し、プローブの先端表面とクリーニングシート内に分散された研磨砥粒との間に接触摩擦を生ぜしめることにより、プローブ先端に付着した異物を除去する方法が開示されている。
【０００４】
また、本発明の発明者らによる発明として既に公開されている特開平１１-９７４９６号公報には、樹脂材料表面に引っ張り強度の高い金属薄膜をコーティングし、その金属薄膜表面にセラミックス層あるいは砥粒を固着した研磨層を設けたクリーニングシートを使って、プローブ先端に付着した異物を除去する技術が開示されている。
【０００５】
さらに、例えば特開平１１-３４５８４６号公報あるいは特開平１０-３００７７７号公報には、弾性シートの上にクリーニング用薄膜を構成してクリーニングシートとし、このクリーニングシートを用いてプローブ先端に付着した異物を除去する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４４０７４号公報
【特許文献２】特開平１１-９７４９６号公報
【特許文献３】特開平１１-３４５８４６号公報
【特許文献４】特開平１０-３００７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のプローブ先端に付着した異物を除去するためのクリーニングシートは、例えば以上のように弾性を有する母材に微粉研磨剤を混ぜて形成されているが、かかる方法を用いると、プローブの先端をクリーニングシートの表面に押圧する際にクリーニングシートが変形するので、図９に示すように、プローブ１の先端が母材１０２内に押入されるため、プローブ１が所定の範囲にわたって微粉研磨剤１０３によって研磨されてしまい、クリーニングを繰り返し実施する間にプローブ先端が削られて細くなり、最後には強度不足となってプローブ１自体が曲がったりあるいは折れたりしてしまう問題点があった。
【０００８】
また、本発明者らの研究により、プローブ先端と半導体電極パッドの接触性の問題からプローブ先端形状は、接触相手であるパッド電極材料の厚みと深く関係する特定の直径Ｒを有する略球面形状または略球面形状の一部に平坦部がある形状（以下、総括して略球面形状と言う）が好適であることが最近明らかになってきた。かかるプローブを用いた場合、従来のクリーニングシートによるクリーニング方法を適用すると、略球面形状を呈するプローブ先端がクリーニング動作によって削られ、変形させられてしまう結果、プローブの電気的な接触性が劣化するといった問題点があった。
【０００９】
そこで、上述の諸問題解決のため本発明者らは、プローブ先端の形状に沿って変形しながら付着異物のクリーニングが可能なクリーニングシート、すなわち除去部材を発明し、かかる発明の内容を特開平１１-９７４９６号公報に開示したが、クリーニングシート表面に形成したセラミックスコーティング研磨層や砥粒研磨層の研磨材料の剥離や脱落による発塵の問題に関しては、さらなる改善の余地があった。
【００１０】
また、特開平１０-３００７７７号公報あるいは特開平１-３４５８４６号公報には上述の先行技術の目的と同様の目的、すなわちクリーニング時にプローブ先端が削られ変形されることを防止する目的により考案されたクリーニングシートに関する技術が開示されているが、プローブ先端の形状に沿いながら研磨機能を発揮するには後述するいくつかの問題が依然残されていた。
【００１１】
実際、上述の公開公報の記載内容に基づき製造・市販されているクリーニングシートを使ってプローブ先端をクリーニングしても、クリーニングシートの柔軟性不足、すなわち、クリーニングの撓み剛性が高いためプローブ先端部分がその接触圧力でクリーニングシート表面を塑性変形で傷つけ、砥粒層を深くえぐる結果、クリーニングシートの寿命が短くなる問題があった。また、プローブ先端面における異物付着領域を全てクリーニングできない等、実用化に際していくつかの問題が残されていた。
【００１２】
さらに、プローブ先端の効率的な研磨とクリーニングシートの研磨寿命の長寿命化を図るには、プローブ先端がクリーニングシートの表面と接触しながら円滑に滑る必要があり、プローブ先端形状を良好に維持できる理想的なクリーニングシート実現へのより一層の改善が不可欠であった。
【００１３】
また、近年の半導体電極パッドの狭ピッチ・多ピン化の傾向から、メンブレンプローブと呼ばれ、従来プローブカードのように針金材料を使わず、平面的に電極の突起部分を並べたプローブが近い将来、多用されるようになると予想されるが、かかるメンブレンプローブの突起部分のクリーニングには突き刺し方法のクリーニングシートが使えない問題点があった。このメンブレンプローブと同様に針金を垂直配置して針立て密度を上げた垂直プローブタイプのプローブカードについても同様の問題、すなわち突き刺し方法のクリーニングシートが使えない問題点があり、高密度プローブカードの普及に対する障害となっていた。
【００１４】
この発明は上記のような諸問題を解消するために考案されたもので、プローブの先端が削られて細くなるのを防止し、プローブ先端形状を保持しながらプローブ先端の付着異物を除去することで、プローブの長寿命化を可能とするプローブ先端付着異物の除去部材、その除去部材の製造方法、その除去部材を用いたプローブの効率的なクリーニング方法、その除去部材によってクリーニングされたプローブ、およびその除去部材を適用したプロービング装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、ベース板と、ベース板上に形成された第１の弾性部材と、第１の弾性部材上に形成された第２の弾性部材と、第２の弾性部材上に形成され硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層と、で構成した。
【００１６】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の第１の弾性部材のヤング率を５ｋｇｆ／ｍｍ２以上４００ｋｇｆ／ｍｍ２以下とした。
【００１７】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の第２の弾性部材の膜厚を０．１μｍ以上２０μｍ以下とした。
【００１８】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の第２の弾性部材の引っ張り強さを０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以上とした。
【００１９】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の研磨層に対する硬質粒子の体積比率を５％以上７０％以下とした。
【００２０】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の硬質粒子の粒径を０．１μｍ以上９μｍ以下とした。
【００２１】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述の研磨層の表面に、さらに金、銀、銅あるいはアルミニウムに代表される軟質金属からなるオーバーコート膜を設ける構成とした。
【００２２】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材は、上述のオーバーコート膜の膜厚を０．０１μｍ以上３μｍ以下とした。
【００２３】
本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材の製造方法は、ベース基板上に第１の弾性部材を成膜する工程と、第１の弾性部材上に第２の弾性部材を成膜する工程と、第２の弾性部材上に硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層を成膜する工程と、を含んでなることとした。
【００２４】
本発明に係るプローブ先端付着異物のクリーニング方法は、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブを、ウエハステージ上に設置された上述の除去部材上に閉ループ形状の軌跡を描くべく滑り動作させてプローブの先端付着異物を除去させることとした。
【００２５】
本発明に係るプローブは、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈し、上述のクリーニング方法によって先端付着異物を除去した。
【００２６】
本発明に係るプロービング装置は、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブと、上述のプローブ先端付着異物の除去部材と、設置されたかかる除去部材上でこのプローブを閉ループ形状の軌跡に滑り動作可能なように設けられた水平方向および上下方向に移動可能なウエハステージと、を備えた。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、ベース板と、ベース板上に形成された第１の弾性部材と、第１の弾性部材上に形成された第２の弾性部材と、第２の弾性部材上に形成され硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層と、で構成したので、プローブ先端形状を保持しながら、プローブ先端の付着異物を効率的にクリーニングできる。
【００２８】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の第１の弾性部材のヤング率を５ｋｇｆ／ｍｍ２以上４００ｋｇｆ／ｍｍ２以下としたので、除去部材に対してプローブの円滑な滑り特性が得られる。
【００２９】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の第２の弾性部材の膜厚を０．１μｍ以上２０μｍ以下としたので、第１の弾性部材の変形に追従できる効果がある。
【００３０】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の第２の弾性部材の引っ張り強さを０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以上としたので、プローブの接触に対して第２の弾性部材が破られない効果がある。
【００３１】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の研磨層に対する硬質粒子の体積比率を５％以上７０％以下としたので、プローブ先端の付着異物の除去効率と、除去部材に対するプローブ先端の滑り特性との両方を良好に保つ効果がある。
【００３２】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の硬質粒子の粒径を０．１μｍ以上９μｍ以下としたので、第２の弾性部材に対して硬質粒子を均一に分散させることができる。
【００３３】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述の研磨層の表面に、さらに金、銀、銅あるいはアルミニウムに代表される軟質金属からなるオーバーコート膜を設ける構成としたので、研磨層から発生する発塵をオーバーコート膜で捕捉する効果がある。
【００３４】
また、本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材では、上述のオーバーコート膜の膜厚を０．０１μｍ以上３μｍ以下としたので、発塵抑制効果と研磨効率の両方を良好に保つ効果がある。
【００３５】
本発明に係るプローブ先端付着異物の除去部材の製造方法では、ベース基板上に第１の弾性部材を成膜する工程と、第１の弾性部材上に第２の弾性部材を成膜する工程と、第２の弾性部材上に硬質粒子とバインダ材料で構成された研磨層を成膜する工程と、を含んでなることとしたので、プローブ先端形状を保持しながら、プローブ先端の付着異物を効率的に除去できる除去部材を再現性よく製造できる。
【００３６】
本発明に係るプローブ先端付着異物のクリーニング方法では、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブを、ウエハステージ上に設置された上述の除去部材上に閉ループ形状の軌跡を描くべく滑り動作させてプローブの先端付着異物を除去させることとしたので、プローブ先端形状を保持しながら、プローブ先端の付着異物を効率的にクリーニングできる。
【００３７】
本発明に係るプローブでは、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈し、上述のクリーニング方法によって先端付着異物を除去したので、測定時に接触抵抗を小さく維持できるプローブが得られる。
【００３８】
本発明に係るプロービング装置では、先端が略球面形状または略球面の一部に平坦部のある形状を呈するプローブと、上述のプローブ先端付着異物の除去部材と、設置されたかかる除去部材上でこのプローブを閉ループ形状の軌跡に滑り動作可能なように設けられた水平方向および上下方向に移動可能なウエハステージと、を備えたので、プロービング装置の一部をなすプローブの先端形状を保持しながら、プローブ先端の付着異物を効率的かつ容易にクリーニングできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明は、半導体チップのボンディングパッドと接触して半導体チップの動作をテストするテスト用プローブの球状を呈した先端部に付着した異物を除去する除去部材を、ベース板と、ベース板上に設けられプローブの接触により柔軟に変形可能とする材料物性、具体的には所定のヤング率を有した第１の弾性部材と、第１の弾性部材上に成膜されプローブの接触により生じる接触応力に対応可能とする引っ張り強さと膜厚を有した第２の弾性部材と、第２の弾性部材上に形成され硬質粒子とバインダ材料を所定の体積比率で混合してプローブの円滑な滑り動作を実現しかつ付着異物の研磨効率も高い研磨層、以上４層を主要部分として構成することにより、プローブを除去部材上で円滑に滑り動作させてプローブ先端の付着異物を効率よく除去できるようにしたものである。また、この除去部材を用いて効率的にプローブ先端の付着異物を除去するクリーニング方法およびこのクリーニング法によって先端の付着異物が接触特性に影響を及ぼさない程度にまで除去されたプローブを提供するものであり、さらに、この除去部材を適用してかかるクリーニング方法を実施しうるプロービング装置を提供するものである。
【００４０】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるプローブ先端付着異物の除去部材の機能を示した図である。図中、１はプローブ、１ｃはプローブ先端球面、２はウエハテーブル、３はベース板、４は弾性変形する部材、４ａは第１の弾性部材、４ｂは第２の弾性部材、５は研磨層、５ａは硬質粒子、５ｂはバインダ材料、１０はプローブカード、をそれぞれ示す。なお、図１では、プローブ先端１ｃが弾性変形する部材４の表面に接する部分を拡大して示している。
【００４１】
半導体チップのボンディングパッドにプローブを接触させて通電後の半導体チップのテストを実施するプローブカード１０は、一般に金属の線材、例えばタングステンの針をパッド配列に合わせて基板に並べ立てて構成されている。本実施の形態におけるプローブ先端付着異物の除去部材では、研磨作用のある研磨層５がプローブ先端球面１ｃに沿うようクリーニングシート基材として柔軟に弾性変形可能な部材４を使用している。かかる弾性変形可能な部材４は、柔軟に変形できる能力が高い材料から構成された第１の弾性部材４ａと、プローブ先端１ｃとの接触により発生する引っ張り応力に抗することを可能とすべく膜厚が薄くかつ高い引っ張り強度を有する第２の弾性部材４ｂとの２層で構成されている。
【００４２】
図２に基づき本実施の形態におけるプローブ先端付着異物の除去部材、すなわちクリーニングシートについて説明する。
【００４３】
クリーニングシート表面は、プローブ先端１ｃの略球面形状（たとえば曲率半径Ｒ=５〜３０μｍ）１ｃに沿って変形する。アルミニウムの付着が発生する領域であるプローブ先端面に密着可能な本実施の形態のクリーニングシートに関して、さらに詳細な構成を以下に説明する。なお、プローブ先端形状としては上述のような略球面形状のものとプローブ先端の略球面の一部に平坦部を設けたものに対して有効なクリーニングシートとなっている。
【００４４】
（１）クリーニングシートの構成
（ａ）第１の弾性部材４ａ
第１の弾性部材４ａの機械的性質として、第１の弾性部材４ａの構成材料のヤング率が５〜４００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲が望ましく、さらに５〜１００ｋｇｆ／ｍｍ２の範囲がより好適である。かかるヤング率の範囲が好適な理由を以下に説明する。
【００４５】
第１の弾性部材４ａのヤング率が５ｋｇｆ／ｍｍ２未満の場合は、プローブ先端１ｃの球面の直径Ｒが５〜１０μｍ程度であってもプローブ先端球面の８０％程度の領域、すなわち投影面の直径比８０％の領域に対してクリーニングシートを密着させることが可能である。プローブ先端１ｃの球面の直径Ｒが５μｍ以下であることはほとんどない現状を鑑みると、第１の弾性部材４ａのヤング率は５ｋｇｆ／ｍｍ２以上で実用上充分である。一方、第１の弾性部材４ａのヤング率が５ｋｇｆ／ｍｍ２未満の場合は、プローブ先端をクリーニングシートに実際に接触させても包み込み量が大きくなりすぎ、円滑な滑り特性が得られない問題が生じる。
【００４６】
また、上記ヤング率の上限についてはプローブ先端径や接触荷重に依存するものの、第１の弾性部材４ａのヤング率とプローブ先端の形状およびプローブ接触力には一定の相関関係があり、想定し得る最も大きな先端球の直径Ｒ３０〜５０μｍを有するプローブ１を一般的な接触力５〜１０ｇで接触させた場合に、プローブ先端１ｃに付着しうるアルミニウム領域は高々直径１０〜２０μｍの円形状領域に過ぎず、この程度の円形状の領域をクリーニングできる柔軟性としては４００ｋｇｆ／ｍｍ２程度以下であれば対応できるからである。
【００４７】
さらに、プローブ先端１ｃがクリーニングシートに上記アルミニウム付着領域を完全に覆うように接触することが理想的であるが、かかる状態を実現するには、第１の弾性部材４ａのヤング率としては１００ｋｇｆ／ｍｍ２以下がより好適である。
【００４８】
したがって、本実施の形態のプローブ先端付着異物の除去部材では、第１の弾性部材４ａとして、例えばヤング率が1００ｋｇｆ／ｍｍ２程度以下のシリコン樹脂（シリコンゴム）材料を使用しているが、上述の条件、つまり５〜４００ｋｇｆ／ｍｍ２を満足する弾性材料であれば、他の樹脂材料、例えばウレタン樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ゴム性質を有する材料等の板およびシート・フィルムでも同様な効果を奏することは言うまでもない。
【００４９】
最近、半導体チップの高密度化に伴う弊害として、信号入出力用のパッド(Ｉ／Ｏパッド)を増加させるために、半導体チップのドライブ電流を供給する電源パッドを減少させ、省電力設計とする一方で一つの電源パッドに流れる電流値が大きくなる傾向がある。すなわち、電源あるいはグランドパッドに接触しているテストプローブに流れる電流値も増大しており、接触部分の接触抵抗によるジュール発熱に起因したアルミニウムの溶着が問題となりつつある。この溶着アルミニウムはプローブ先端１ｃで溶着面積が拡大するように成長する。また、プローブ先端１ｃに付着した溶着アルミニウムが強固であるためプローブ１と半導体チップの電極パッドとの接触圧力によってプローブ先端１ｃに小さな凹みが形成されることがあるため、この溶着アルミニウムを除去するためにはますます、プローブ先端１ｃを包み込みかつ柔軟に変形できるクリーニングシートが必要となってくる。この包み込み能力、すなわち、柔軟な変形能力を備えた材料として、第１の弾性部材４ａのヤング率が４００ｋｇｆ／ｍｍ２以下であることが必須となる。本実施の形態では、その一例として配合比率により硬さを若干変化させうる二液混合硬化性のシリコンゴムを採用している。ただし、かかる性質を具備する材料は二液混合硬化性のシリコンゴムのみに限定されるものではなく、一般的なシリコンゴムで上述のヤング率の範囲内であるものであれば、第１の弾性部材４ａとして使用可能である。
【００５０】
本実施の形態で使用したシリコンゴムは実質のヤング率１０〜３０ｋｇｆ／ｍｍ２と非常に柔軟性に富んだ材料であり、これでクリーニングシートの第１の弾性部材４ａを構成した。
【００５１】
（ｂ）第２の弾性部材４ｂ
本実施の形態のプローブ先端付着異物の除去部材では、上記第１の弾性部材４ａ表面に第２の弾性部材４ｂを形成して、プローブとの接触圧力によりプローブ先端１ｃが弾性変形する部材４に突き刺さらないようにしている。
【００５２】
例えば、プローブ先端径がφ３０μｍで先端球の直径Ｒが２０μｍのプローブが接触力７ｇでクリーニングシートに接触した場合、クリーニングシート表面に働く引っ張り応力は５ｋｇｆ／ｍｍ２程度になる。従って、柔軟性を維持したシリコンゴムの一般的な引っ張り強度ではプローブ先端１ｃがシリコンゴム表面を破り、シリコンゴム中に突き刺さってしまうことになる。プローブ先端１ｃがクリーニングシートに突き刺さるとプローブ１の変形を招き、プローブカードが使用不能になるので、必ず回避しなければならない。そこで、第１の弾性部材４ａ上に第２の弾性部材４ｂとして引っ張り強度の高い膜をコーティングして、プローブ１の接触応力に耐えうるようにしている。
【００５３】
かかる第２の弾性部材４ｂの引っ張り応力に関しては、プローブ先端１ｃの球の直径Ｒが３０〜５０μｍ程度のプローブで接触力が５〜７ｇ程度の場合でも０．１ｋｇｆ／ｍｍ２未満の引張り応力を有する第２の弾性部材４ｂ（例えばＰＥＴフィルム）では、第２の弾性部材４ｂ自体の破れが生じることがわかった。従って、第２の弾性部材４ｂとしては０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以上の引張り応力、つまり引っ張り強さが必要であるが、材料自体の引っ張り応力のばらつきを考慮すると、０．４ｋｇｆ／ｍｍ２以上がより好適である。
【００５４】
また、第２の弾性部材４ｂには第１の弾性部材４ａの変形に追従できる柔軟性も要求されるため、上記２つの条件を満足する材料は、薄く成形でき、かつ引っ張り強度が高くて伸びのある樹脂材料に限定される。
【００５５】
かかる２つの条件を満足する材料として、本実施の形態ではポリイミドフィルムを選択した。なお、本実施の形態の要件を満たす材料としてポリイミド系樹脂の他に、ポリアミド系樹脂、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）あるいはＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂等の各種エンジニアリングプラスチックスが使用可能である。さらに、上記材料特性を満足する樹脂材料であれば、例えばポリエチレンとポリアミド系樹脂のラミネートフィルムやポリ塩化ビニルの繊維強化複合材料等、他の樹脂材料でも問題なく使用できる。
【００５６】
引っ張り強度の高い特性を活かしながら、第１の弾性部材４ａの変形に追従し得るには、第２の弾性部材４ｂは可能な限り薄膜化することが望ましい。プローブ１の一般的な接触力の範囲である５〜１０ｇで接触した際に、ヤング率が数１０ｋｇｆ／ｍｍ２である場合の第１の弾性部材４ａの変形量（沈み込み量）は１０μｍ以上となる。かかる変形量に追従しうる第２の弾性部材４ｂの膜厚についてポリイミド樹脂材料を使って実験した結果、第２の弾性部材４ｂの膜厚が２０μｍ以下でないと変形能力(たわみ能力)が不足し、プローブ先端１ｃが包み込まれないことが分かった。実際第２の弾性部材４ｂが２０μｍの膜厚を超えると、プローブ１の接触による変形が第２の弾性部材４ｂの機械的強度に支配されるようになり、せっかく設けた第１の弾性部材４ａの変形に追従できる柔軟性の効果が小さくなってしまうことが分かった。
【００５７】
また、第２の弾性部材４ｂの上述のたわみ能力が不足すれば、例えば１００μｍ程度の狭ピッチで並ぶプローブ先端１ｃについて、接触によるクリーニングシートの変形が隣接するプローブの接触状態に影響し、複数ピンを接触させた場合に、ピン間のプローブはクリーニングシートとの接触面が小さくなってしまう状態に陥る。すなわち、従来から市販されている数１０μｍ以上（曲げ剛性あるいは撓み剛性が高い）のベースを有するフィルムタイプのクリーニングシートと上記クリーニングシートの下面に柔軟な材料を組み合わせる方法では本発明の目的を達成することは到底不可能であった。そこで、本実施の形態で採用した第２の弾性部材４ｂの膜厚は２０μｍ以下に設定している。
【００５８】
また、実験の結果、第２の弾性部材４ｂの膜厚が５μｍ以下になると、プローブ先端１とクリーニングシートの接触性がさらに改善されるとともに、プローブ付着異物に対する研磨効果も一層向上することが明らかとなった。
【００５９】
一方、第２の弾性部材４ｂの膜厚の下限に関しては、後述する製造上の問題から、第２の弾性部材４ｂの膜厚を安定に制御するには、０．１μｍ以上に設定する必要がある。また、０．１μｍ未満の膜厚の第２の弾性部材４ｂでは、プローブ１の接触によってすぐに破れてしまうことが実験的に判明した。この原因としては、膜厚の均一性がクリーニングシート全体にわたって一定でないからと推定される。ただし、かかる０．１μｍという数値は第２の弾性部材４ｂを安定に形成する場合の下限であり、様々な製造時のプロセス変動要因を鑑みると、より安定に形成するためには、０．５μｍ以上がさらに好適である。
【００６０】
以上の考察から、第２の弾性部材４ｂの膜厚についてまとめると、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲が望ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下がさらに好適であることがわかった。
【００６１】
（ｃ）研磨層５
上述の第２の弾性部材４ｂ上に研磨層５を形成する。研磨層５はプローブ先端１ｃの付着異物を除去する機能と，プローブ先端面を滑り動作させる２つの機能を兼ね備える必要がある。そこで、研磨層５を、プローブ先端１ｃの付着異物を除去できる硬質粒子５ａと、硬質粒子５ａを固着させ、かつクリーニングシート表面を比較的滑らかな状態に維持できるバインダ材料５ｂとの混合層で構成した。
【００６２】
通常の研磨材料（特開平１０-３００７７７号公報で研磨層として示されているラッピングフィルムや研磨テープと呼ばれるもの）のように、研磨砥粒として使用されている硬質粒子５ａが研磨層５の表面上に大きく露呈していると、プローブ先端面を傷つける不具合が生じる。なお、ここでいう傷とは深さ１μｍ以上の傷を意味する。
【００６３】
従って、プローブ１の接触圧力によって硬質粒子５ａを固着しているバインダ材料５ｂの表面が破れるかあるいは変形することにより、硬質粒子５ａの表面とプローブ先端１ｃ表面が接触可能になるようにバインダ材料５ｂの割合を設定して、硬質粒子５ａとバインダ材料５ｂの混合層とした。ここであえて混合層と呼ぶのは、硬質粒子あるいは硬質材料がプローブ１と直接接触する従来の研磨材料とは異なって、研磨層５が研磨作用と同時にプローブ１との円滑な滑り動作を実現する必要があり、また、硬質粒子５ａを含有したバインダ材料５ｂもプローブ１との接触面圧の一部を負担しなければならないからである。
【００６４】
ここで重要なのは、引っ張り強度を受ける第２の弾性部材４ｂと研磨層５は明確に分離せねばならない点である。すなわち、引っ張り強度を受ける第２の弾性部材４ｂに研磨砥粒となる硬質粒子５ａを直接固着しておくと、プローブ接触の際に硬質粒子５ａを介してプローブ１の接触圧力が第２の弾性部材４ｂに直接伝達され、硬質粒子５ａが第２の弾性部材４ｂを損傷させてしまい、その結果、引っ張り強度を受け持つ第２の弾性部材４ｂが破れ、プローブ１がクリーニングシートに突き刺ささる不具合が生じる。かかる不具合に対処するため、研磨層５として硬質粒子５ａとバインダ材料５ｂの混合層で構成し、硬質粒子５ａが受ける力をバインダ材料５ｂで分散させることが重要である。第２の弾性部材４ｂの膜厚に対して均一に砥粒が分散できる条件から使用可能な硬質粒子５ａの粒径は、９μｍ以下ならば使用可能であり、５μｍ程度で充分効果を発揮することが判った。この硬質粒子５μｍの粒径は一般的なクリーニングシート材料としては＃３０００程度に相当する。硬質粒子５ａの粒径は小さいほど有効に機能するが、研磨作用の効果を鑑みるとその下限として０．１μｍ以上が望ましい。
【００６５】
本発明の実施の形態１におけるプローブ先端付着異物の除去部材では、硬質粒子５ａとしてアルミナ砥粒(粒度：＃８０００、平均粒径２μｍ)を使用し、上記バインダ材料５ｂとしてウレタン樹脂系の樹脂材料を使用した。この場合の両者の配合比率はアルミナ砥粒：ウレタン樹脂＝１：４〜１：８の体積比率であった。実験結果から、ウレタン樹脂の量が少なすぎれば、プローブ１が第２の弾性部材４ｂを破壊し、クリーニングシートに突き刺さるかアルミナ砥粒が脱落して発塵原因となることが分かった。また、ウレタン樹脂の体積比率が高すぎると、プローブ先端１ｃのアルミニウム付着物に対する研磨効率は低下することを見出した。
【００６６】
本実施の形態で使用したウレタン樹脂には適度な硬度があり、プローブ先端１ｃの滑り動作も良く、硬質粒子５ａとの混合層（研磨層５）を形成するバインダ材料５ｂとして好適であった。また、ウレタン樹脂は、下地の第２の弾性部材４ｂとして採用したポリイミド樹脂に対しても適度な濡れ性と接着強度を確保することができた。ただし、ポリイミド樹脂等、高い機械的強度を有するエンジニアリングプラスチックスは化学的にかなり安定であるため、ウレタン樹脂との接合強度を確保するためには上述のポリイミド樹脂の表面を例えばテトラヒドロフラン等の有機溶剤によって事前に膨潤・活性化する必要があることが判明した。
【００６７】
また、実験の結果、アルミナ砥粒以外の各種硬質砥粒とウレタン樹脂の配合比率として、研磨層５全体に対して硬質砥粒の体積比率が５〜７０％の範囲でクリーニング効率とプローブ先端１ｃの滑り特性の両方が良好に確保でき、かかる範囲内で付着異物の研磨効率とプローブ先端１ｃとの滑り特性を両立しうる研磨層５を実現できることが分かった。また、硬質砥粒の体積比率が１０〜２０％の範囲では、かかる効果はさらに有効となることが判明した。
【００６８】
本実施の形態の先行技術として取り挙げた特開平１０−３００７７７号公報にもバインダ材料５ｂと硬質粒子５ａの配合比率が記載され，硬質粒子５ａの体積比率は全体の８０％程度（研磨砥粒:ポリエステル樹脂＝４：１）が良いとされているが、かかる先行技術で開示された一般的な配合比率、つまり体積比率８０％程度では確かに付着異物に対する研磨効率は良好であるが、本発明の重要な目的の１つである研磨層５とプローブ先端１ｃの円滑な滑り動作が実現困難であることが本実施の形態における実験で明らかになった。因みに、確実な研磨効率とは、プローブ１とクリーニングシートの強制接触量（オーバードライブ量）として５０〜１００μｍの相対変位量を与え、１０〜１００回程度の接触を繰り返した場合にプローブ先端１ｃの付着アルミニウムが除去できる研磨効率を指す。
【００６９】
上述のように、研磨層５の構成要素としてアルミナ砥粒とウレタン樹脂を例にあげたが、硬質粒子５ａとしてアルミナ以外にダイヤモンド、シリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子等の他、プローブ先端１ｃの付着異物を除去できる硬度を具備するものであれば他の材料でも良い。
【００７０】
また、バインダ材料５ｂとしてウレタン樹脂系の接着材の他に、エポキシ系、アクリル系等の接着材料も有効であり、さらに、第２の弾性部材４ｂ(本実施の形態ではポリイミド材料)に対して密着性・接着性があり、プローブ１の接触力に対して簡単に剥離あるいは脱落しない材料強度がある材料であれば良い。
【００７１】
（ｄ）ベース板３
本実施の形態におけるプローブ先端付着異物の除去部材の場合、ベース板３としてシリコンウエハを使用したが、ウエハテーブル２を有するプロービング装置(半導体デバイスを作りこんだウエハをロード・アンロードしてプロービングテストする装置)が、クリーニングシートを認識し、ウエハテーブル２上でロード・アンロードできる形状であれば、樹脂板、金属板にオリフラ形状やノッチ加工をすることで使用可能となる。
【００７２】
（２）クリーニングシートの製造方法
次に、上述の構成を有するプローブ先端付着異物の除去部材、つまりクリーニングシートの製造方法の要点について説明する。第２の弾性部材４ｂを２０μｍ以下の薄膜として第１の弾性部材４ａ表面に設けるためには製造方法に以下の工夫を要する。
【００７３】
まず、第１の弾性部材４ａの平面度を確保する必要がある。プローブ１が接触するクリーニングシートとして、多数のプローブ先端１ｃを同時にクリーニングシート表面に接触させるためには一般的なプローブ先端１ｃの高さばらつき±１０μｍに対して、その半分である平面度１０μｍ程度が必要であることは当然であるが、この第１の弾性部材４ａ表面に２０μｍ以下の均一な第２の弾性部材４ｂからなる薄膜をスピンコート法によって形成する観点からも、１０μｍ以下の平面度を確保する必要がある。
【００７４】
そこで、第１の弾性部材４ａを成膜する方法として、図１あるいは図２に示したベース板３を基板材料として、基板材料表面に二液混合硬化性のシリコン材料を流して載せ、平面度と平行度を確保した金型でプレス成形することで、第１の弾性部材４ａの表面の平面度を１０μｍ以下にすることができた。なお、使用した基板材料は８インチのシリコンウエハであり、基板材料自体の平面度は５μｍ以下であった。
【００７５】
一般的に数本〜数千本並べられたプローブカードのプローブ１の高さばらつきはＭａｘ−Ｍｉｎで２０μｍ程度生じ、第１の弾性部材４ａ自体の平面度が１０μｍ、プロービング装置のウエハテーブル２の高さ位置決めばらつきが１０μｍであることから、複数のプローブ１を立てたプローブカード全体でプローブ先端１ｃがクリーニングシートに全て良好に接触するには、第１の弾性部材４ａの沈み込みストロークに余裕をみると、第１の弾性部材４ａの膜厚として５０μｍ以上が必要であり、かかる知見から本実施の形態では第１の弾性部材４ａの膜厚を１００μｍに設定した。しかし、本発明に関して実施した実験ではプローブ１がクリーニングシートと接触することで多少プローブ先端１ｃの高さばらつきが矯正されるため、第１の弾性部材４ａは３０μｍの膜厚でも最低の機能が発揮できることが判明した。
【００７６】
本実施の形態では第１の弾性部材４ａをプレス成形したが、均一な膜厚を有したシリコンゴムのシートがあれば、ベース板３上部にかかるシリコンゴムシートを貼り合わせて第１の弾性部材４ａとして使用してもなんら問題はない。
【００７７】
次に，第２の弾性部材４ｂを薄膜化して第１の弾性部材４ａの表面に形成する必要がある。２０μｍ以下の膜厚の薄膜を均一性よくかつ安定に形成するにはスピンコート法を用いるのが最も適切であるが、スピンコート法を使用するには第２の弾性部材４ｂの元となる材料の当初の形態は液体状でなければならない。液状で薄くコーティングした後に硬化させて引っ張り強度の高い膜となる機能を発揮する材料としては、本実施の形態で用いたポリイミドが最適な材料であった。しかし、ポリイミドを硬化する際にベーク(焼成)する必要があるが、第１の弾性部材４ａにシリコンゴムを適用しているため、シリコンゴムの耐熱温度以下のベーク温度で焼成しなければならないという制約がある。
【００７８】
そこで、本発明の実施の形態ではベーク温度が３００℃以下のポリイミド材料を選択して、第２の弾性部材４ｂを構成している。また、シリコンゴム上にポリイミド原材料を塗布する際、シリコン樹脂表面をＮＭＰ（Ｎ−２メチルピロリドン）等の有機溶剤を使って事前に清浄化・活性化して濡れ性を向上させた上で塗布している。ただし、ポリイミド、ポリアミド等の２０μｍ以下の膜厚を有するフィルムを用意して第１の弾性部材４ａ表面に真空プレスあるいはローラーによるラミネート法によって重ねて形成しても良く、かかるラミネート法により工業的に量産しやすくなることは言うまでもない。
【００７９】
ここで重要な点は、本発明で記述している第２の弾性部材４ｂと研磨層５を組み合わせたものの代替品として従来から存在するクリーニングシート、すなわちベース材料の厚みが数１０μｍ以上あるクリーニングシートをそのまま適用してもベース材料の曲げ剛性あるいは撓み剛性が大きすぎるため、プローブ先端形状に沿って変形することができず、市販の最もベース材料の薄いクリーニングシートを使用してもプローブ先端直径の３分の１程度の接触面積しか得られないことである。
【００８０】
これに対して本実施の形態で示された膜厚２０μｍ以下の第２の弾性部材４ｂを適用することで、一般的なプローブ先端径（φ１０〜６０μｍ）を有するプローブ先端の８０％程度をカバーできるクリーニングシートを得ることが可能となる。
【００８１】
以上のように、基板材料としたベース板３上に柔軟性を有する第１の弾性部材４ａを厚く形成し、第１の弾性部材４ａ上に第２の弾性部材４ｂを０．１〜２０μｍの樹脂薄膜で形成し、さらに、硬質粒子５ａとバインダ材料５ｂを上述の所定の混合比で構成した研磨層５を第２の弾性部材４ｂ上に形成することで、プローブ先端形状に沿いながら効率よくプローブ先端１ｃの付着異物を除去できるクリーニングシートを製造することができた。
【００８２】
本発明のクリーニングシートはベース板３、弾性変形する部材４、研磨層５を含めてトータル厚みが１．５ｍｍ以下となるように設計している。このクリーニングシートの厚みを制限し、軽量化することでプロービング装置のローダー負荷を軽減できるとともに、従来のウエハ搬送治具をそのまま流用することが可能となり、あたかも半導体ウエハと同様にロード・アンロードすることが可能となる。ただし、本発明のクリーニングシートのトータル厚みが１．５ｍｍ以上となっても、クリーニングシート本来の効果が損なわれる訳ではない。
【００８３】
実施の形態２．
図３および図４に基づきながら、本発明の実施の形態２におけるプローブ先端付着異物の除去部材を適用したプローブのクリーニング方法について説明する。図中、１ｂはプローブ水平部、６ａはかき取られた異物、６ｂはスクラブ痕、をそれぞれ示す。
【００８４】
実施の形態１でも述べたように、最近特に半導体チップの大容量化に伴い、電源あるいはグランドに流れる電流が増加する傾向にあり、プローブ１の接触応力と通電電流による発熱が相乗効果を発し、プローブ先端１ｃへのアルミニウム溶着が増えている。例えばＤＲＡＭ等ではメモリ内容保持のためのリフレッシュ動作に伴う一定時間毎のパルス的な電流供給を行っているが、半導体チップの電源ピンに流れる電流は瞬時ではあるが３００ｍＡに達する（インラッシュ電流）場合もあり、プローブ先端の球の直径Ｒを３０μｍとすると、この部分の電流密度は４００Ａ／ｍｍ２を超えるレベルに達しており、瞬時の発熱によってプローブ先端１ｃが瞬間的ではあるものの数百度に上昇することもある。
【００８５】
このため、例えば高融点のタングステン材料で作られたプローブでも実施の形態１の図２に示したようにプローブ先端１ｃの付着異物１ａであるアルミニウムがプローブ材料側に食い込んで付着してしまう現象が生じた。このプローブ側に食い込んだ付着アルミニウムは従来のクリーニングシートでは除去しにくく、かかる付着アルミニウムが核となってさらにアルミニウムの付着領域が拡張し、プローブの電気的接触性能が劣化することが本発明者らの研究によって明らかになってきた。
【００８６】
図３に基づき、ウエハテストに用いるプロービング装置を用いた従来および本実施の形態のクリーニング方法について説明する。なお、図中のクリーニングシートは便宜上、従来ではなく実施の形態１のものを記載している。
【００８７】
カンチレバー方式と呼ばれるプローブカードは、プローブカード１０の基板に並べられたプローブ１が、プローブ先端球面１ｃを有しほぼ垂直に立てられた部分と、プローブカード１０に接続されプローブカード１０の基板に固定されているプローブ水平部１ｂから構成されている。従来のクリーニングシートでは、プロービング装置のウエハテーブル２（ウエハチャックトップとも言う）に搭載したクリーニングシートとプローブカード１０のプローブ先端１ｃをわずかに接触させた後オーバードライブ（Ｏ．Ｄ．）と呼ばれる動作、すなわちウエハテーブル２のＺ方向（上下方向）動作でプローブ先端１ｃを従来のクリーニングシートに突き刺すことにより、プローブ先端１ｃをクリーニングしていた。この突き刺し動作を実施の形態１で示したクリーニングシートに使用することで、プローブ先端１ｃをクリーニングシート表面を滑らせることによりクリーニング可能になった。
【００８８】
すなわち、実施の形態１のクリーニングシートでは、クリーニング機能を発揮する研磨層５の下地に２層構成の弾性変形する部材４を設けたことで、ウエハテーブル２のＺ方向動作に伴い、滑り動作を起こすことが可能となった。これは、図３に示すようにプローブ先端球面がクリーニングシート表面に接触した後、さらにＺ方向にウエハテーブル２を上昇（オーバードライブ）させることで、プローブ１が持ち上げられるが、このときプローブ水平部分１ｂが上方向に回転動作することで、クリーニングシート上でプローブの滑り動作（スクラブ量）が発生する。
【００８９】
従来のクリーニングシートであれば、オーバードライブした後、ほぼすぐにクリーニングシート内部にプローブ先端１ｃが食い込むが、クリーニングシートの表面が破れない実施の形態１のクリーニングシートはプローブ１からの反作用による力（接触部位に発生する引っ張り応力）を支えるので、プローブ水平部分を上方向に曲げて回転させるため、クリーニング上のプローブ先端が移動する結果、一定のスクラブ動作、すなわち滑り動作が生じる。
【００９０】
一般的なプローブカードを用いた場合、７０μｍのオーバードライブ量で２０〜３０μｍ程度の滑り量が発生する（プローブ高さのばらつきの影響で滑り量がばらつく）。この滑りによって、プローブ先端１ｃの付着異物とクリーニングシートのセラミック部材が接触して摩擦動作を実現し、プローブ先端１ｃの付着異物が除去されることになる。しかしながら、従来方法で生じるウエハテーブル２のＺ方向、すなわち上下方向動作に伴い発生するプローブの滑り動作では、一回当たりの滑り量が３０μｍ程度であるため、付着異物を完全に除去するにはかかる接触動作を何回も繰り返す必要があった。
【００９１】
一方、本発明のクリーニングシートがプローブ先端１ｃに発生する接触応力に対して破れることがなく、さらに、プローブ先端１ｃがクリーニングシート表面に接触しながら滑る性質を利用すれば、効率の良いクリーニング方法が得られる。すなわち、Ｚ方向に対する一定のオーバードライブ量を与えた後に、ウエハテーブル２をＸ−Ｙ方向、つまり水平方向に移動させ一気に長距離の滑り量を得る。このクリーニング方法によれば滑り量を３０ｍｍとするだけで、従来のクリーニング方法におけるＺ方向オーバードライブによる滑り量３０μｍを１０００回繰り返すことに相当する。
【００９２】
また、かかるクリーニング方法では、最も効果的な接触圧力を一定に保ちながら滑り動作を起こすことが可能となるため、単純な回数比例による計算よりはるかに高い付着異物に対する研磨効率が得られる効果をもたらす。
【００９３】
なお、かかるクリーニング方法は、従来の突き刺しタイプのクリーニングシート、あるいは第２の弾性部材４ｂに相当する部分が厚いベースフィルムで構成されているクリーニングシートでは実現できなかったクリーニング方法である。
【００９４】
実施の形態３．
実施の形態１のクリーニングシートを使って長距離の滑り量を発生させると、プローブ先端１ｃにクリーニングシート表面の研磨層５の構成材料をプローブ先端１ｃでかきとるため、かきとられた構成材料がプローブ先端１ｃに付着してくることがある。この場合、プローブ先端１ｃとクリーニングシートの滑り動作を起こす軌跡を予め閉ループ形状に設定すると、例えば図４に示すような四角形の閉ループ運動時には、それぞれのコーナー部分でかきとられた構成材料６ａがプローブ１から離脱するので、上述のトラブルを解決できる。閉ループ形状の中で、一回転以上の滑り動作を起こしておけば、さらにかきとられた構成材料をクリーニングシート側に残存し得る確率が高められる。
【００９５】
また、閉ループ動作以外にもジグザグあるいはＳ字形状の連続動作によって、かきとられた構成材料をクリーニングシート側に残存し得る確率が高められる。
【００９６】
なお、閉ループ形状は円あるいは四角形等特に限定されるものではない。また、単純に往復動作を与えるだけでも同様の効果が期待できるが、これもプロービング装置のがたつきなどを考慮すれば、厳密には閉ループ軌道を描いているといえる。
【００９７】
図５にプロービングテストを繰り返すことでプローブ先端１ｃにアルミニウムが付着している状態におけるＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察像の模式図を示す。上記アルミニウムが付着したプローブを従来および本発明によるクリーニングシートでクリーニング効果を比較した結果を、ＳＥＭ観察像を模式化した図６、図７にそれぞれ示す。なお、図中、１ｄは研磨傷を示す。
【００９８】
図６に示す従来のクリーニングシートでクリーニングしたプローブ先端１ｃには、クリーニングシートとの接触に起因して発生した傷が滑り方向に形成されていることが確認された。図６から付着したアルミニウムはほぼ除去されているが、クリーニングシートの柔軟性に不足があることからクリーニング領域の縁に若干の付着異物１ａ、すなわちアルミニウムが残っていることが分かる。また、プローブ先端１ｃの傷跡の様子からプローブ先端径（この場合Φ３０μｍ）の３分の１程度の接触面積しかないことが分かる。
【００９９】
図７は実施の形態１のクリーニングシートを用いて実施の形態２によるプロービング装置のウエハテーブル移動による閉ループ（四角形状の軌跡）の滑りの軌跡を与えてクリーニングを実施したとき（このときの強制接触量、いわゆるオーバードライブ量は５０μｍとなっている。）のプローブ先端１ｃのＳＥＭ観察像の模式図であるが、プローブ先端１ｃから付着アルミニウムがほぼ完全に除去されていることが分かる。
【０１００】
また、四角形状の閉ループの滑りの軌跡を与えたため、プローブ先端面には互いに直交する研磨傷１ｄが認められた。研磨傷１ｄが直交して形成されることから、研磨による傷の深さが浅くなる効果も判明した。図７に示したプローブ先端面の面粗さはＲmax=０．１μｍを下回る鏡面状態となっており、この後に実施した接触抵抗測定実験において、５００００回のコンタクトという過酷な条件下でも、０．５Ω以下の非常に安定した接触抵抗を示すことが実証された。
【０１０１】
また、研磨による傷跡１ｄからプローブ先端直径に対して８０％以上の面積範囲をクリーニングできていることも確かめられた。このとき使用したプローブカードはプローブ間ピッチ２００μｍ程度で２０ピンを有するものであったが、すべてのプローブについて、図７に示すような状態が確認できた。因みに、これら一連の結果は発明者らが実施したプローブ先端部のＳＥＭ観察によって得られたものである。
【０１０２】
なお、ウエハテーブルのＸ−Ｙ面内の移動でクリーニングを実施しようとする場合、一般的なＺ方向動作のクリーニング回数から推定されるトータルの滑り量０．６ｍｍ（滑り量３０μｍ×２０回）以上の滑りを発生できるように、従来のプロービング装置を改造する必要があった。
【０１０３】
以上の結果から、今後増加する予想される垂直タイプのプローブカード、あるいは電気接触のための突起が平面的に並べられたメンブレンタイプのプローブカードのプローブ先端のクリーニング方法として、本発明のクリーニングシートおよびウエハテーブルを移動させてクリーニングする方法は必須となると考えられる。
【０１０４】
比較として従来のクリーニングシートを使用してＸ−Ｙウエハテーブル２の水平動によってプローブの閉ループ状軌跡に沿った滑り動作を与えたところ、オーバードライブ量５０μｍ以下程度でもクリーニングシートから受ける反作用による力が大きいので摩擦抵抗も増大し、本来滑りが発生する方向に対して、つまりプローブに平行な方向に対して横方向の滑りを与えた場合にプローブ形状が変形してしまうことが分かった。
【０１０５】
実施の形態４．
次に、図８に基づき、本発明の実施の形態４におけるプローブ先端付着異物の除去部材について説明する。図中、５ｃはオーバーコート膜を示す。
【０１０６】
実施の形態２で示したように、実施の形態１によるクリーニングシートを研磨効率よく使用すると、プローブ先端の付着異物やクリーニングシート表面の硬質粒子あるいはバインダ材料が脱落し、発塵の原因となる場合がある。
【０１０７】
そこで、本実施の形態のプローブ先端付着異物の除去部材では、実施の形態１に示したクリーニングシートの研磨層５の表面に、軟質金属のオーバーコート膜５ｃを設けている。オーバーコート膜５ｃに軟質金属を用いることで、上述の研磨時に発生する発塵を軟質金属膜で捕捉することが可能となり、かかる発塵を効果的に抑制できる。なお、ここで軟質金属とは、例えば材料の伸びが１０％以上を示すアルミニウムや銅、金、銀等を指す。
【０１０８】
また、従来のプロービング装置ではクリーニングシートとの接触を顕微鏡の目視で実施していたが、実施の形態１のクリーニングシート表面にさらに導電性の軟質金属膜であるオーバーコート膜５ｃを設けることで、プローブとクリーニングシートの接触を電気的に検出できるようになり、より一層正確なオーバードライブ量を与えることが可能となる。
【０１０９】
本実施の形態においては、オーバーコート膜５ｃとしてアルミニウムをスパッタリングして成膜しているが、かかるアルミニウムの膜厚は０．５μｍ以下と薄く設定している。これは、オーバーコート膜厚が厚くなれば発塵抑制効果が高まる一方で、研磨効率が低下するために適当な膜厚に設定する必要があるからである。
【０１１０】
オーバーコート膜５ｃの膜厚が３μｍを超えると、概ね研磨効率が悪化することが実験的に確認された。また、オーバーコート膜５ｃの膜厚が０．０１μｍ未満になると、発塵抑制効果が低下することが確かめられた。よって、オーバーコート膜５ｃの有効な膜厚範囲としては０．０１μｍ以上３μｍ以下が好適である。
【０１１１】
本実施の形態ではオーバーコート膜５ｃの材料としてアルミニウムを例に挙げたが、アルミニウム以外の金属でも材料の伸びが大きく、電気抵抗を顕著に増大せしめない金属材料であれば、金、銀あるいは銅、その他の軟質金属を使用しても問題はない。
【０１１２】
なお、上述の各実施の形態では、便宜上プローブによって検査される対象を半導体チップとして説明したが、例えば液晶のような表示デバイスについても、同様に適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる図で、研磨フィルムの構成とプローブの接触の様子を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる図で、研磨フィルムとプローブ接触の詳細を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１および実施の形態２に係わる図で、クリーニングシートのオーバードライブの概念について示した図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係わる図で、プローブがクリーニングシートと滑り動作する場合の軌跡について示した図である。
【図５】アルミニウムが付着したプローブ先端のＳＥＭ観察写真に基づく模式図である。
【図６】従来のクリーニングシートを使用した場合のプローブ先端のＳＥＭ観察写真に基づく模式図である。
【図７】本発明によるクリーニングシートを使用した場合のプローブ先端のＳＥＭ観察写真に基づく模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３に関わる図で、実施の形態１のクリーニングシートに発塵抑制用のオーバーコートを設けたクリーニングシートの断面構成について示した図である。
【図９】従来のクリーニングシートによるクリーニング方法を示した図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  プローブ、  １ａ  先端付着異物、  １ｂ  プローブ水平部、  １ｃ  プローブ先端球面、  １ｄ  研磨傷、  ２  ウエハテーブル、  ３  ベース板、  ４  弾性変形する部材、  ４ａ  第１の弾性部材、  ４ｂ  第２の弾性部材、  ５  研磨層、  ５ａ  硬質粒子、  ５ｂ  バインダ材料、  ５ｃ  オーバーコート、  ６ａ  かきとられた異物、  ６ｂ  スクラブ痕、  １０  プローブカード、  １０２  母材、  １０３  微粉研磨剤。
【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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