(57)【要約】  半導体ダイのテストに用いられるプローブ先端部を洗浄するためのプローブ洗浄装置は、研磨基板層と、研磨基板層の研磨表面の上部の粘着性のゲル層とを有する。研磨基板の研磨表面と接触し、プローブ先端部を基板層の研磨表面にわたって動かし、そしてプローブ先端部を洗浄装置の連続する層から除去するように、プローブ先端部を粘着性のゲル層に貫通することにより、プローブ先端部を洗浄する。プローブ先端部が、半導体ダイのテストに伴うくずを付着することなく洗浄装置から現れる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハのテストに用いられるプローブの端部を洗浄するためのプローブ洗浄装置であって、
（ｉ）研磨基板層と、
（ｉｉ）研磨基板の研磨表面と接触する粘着性のゲル層とを備え、
前記粘着性のゲル層が、
（ａ）式Ｉを有するシリコーン樹脂、
【化１】
2005515645.tif 000006
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、水素、Ｃｌ−６アルキル、Ｃｌ−６ハロアルキル、ビニルまたはＣｌ−６アクリルオキシアルキルから独立して選択され、少なくともＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５のうちの一つはビニル基であり、
Ｄは、−Ｏ−、−Ｓ−、−（ＣＨ２）ｒＣＨ２−、−（ＣＨ２）ｒＣＨ２Ｏ−、および−Ｏ（ＣＨ２）ｒＣＨ２−、からなる群から選択された二価の結合であって、ｒは０〜１０の整数であり、
ｎおよびｍは、独立して約０〜１０００の整数であり、ｎおよびｍの合計は約１０以上である。）
（ｂ）（ｉ）式ＩＩを有する化合物、
【化２】
2005515645.tif 000007
（式中、
Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ５’、ｍおよびｎ’は、ビニルが存在しないという条件で上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ｍおよびｎを形成する基から独立して選択される。）、または
（ｉｉ）式ＩＩＩを有する化合物、
【化３】
2005515645.tif 000008
（式中、
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０ハロアルキル、フェニルまたはＣ１−１０アルキルフェニルから独立して選択され、
ｐおよびｑは、独立して０〜８００の整数であり、そして
Ｔは、単結合、−（ＣＨ２）ｔＣＨ２−、−（ＣＨ２）ｔＣＨ２Ｏ−、または
【化４】
2005515645.tif 000009
（式中、
ｔは、０〜１０の整数；Ｒは、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０ハロアルキル、フェニルまたはＣ１−１０アルキルフェニルから選択され；ｓは、０〜８００の整数；
からなる基から選択される）からなる基から選択される。）から選択された架橋化合物、および
（ｃ）触媒を含み、
さらに、
式Ｉのｍおよびｎの値の合計によって定義されるシリコーンベース樹脂の鎖長は、式ＩＩのｍ’およびｎ’の値の合計によって定義される、あるいは、式ＩＩＩのｐ、ｑおよびｓの値の合計によって定義される架橋化合物の鎖長よりも常に大きい、プローブ洗浄装置。
【請求項２】
前記研磨基板層が、遷移金属、金属合金、複合化合物、または自然発生する材料から選択された材料である、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３】
前記研磨基板層の研磨表面が、粉体、粒子、細粒、または結晶体の形状の前記材料を含む、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４】
前記研磨基板層が同種または異種である、請求項３に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５】
前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項６】
前記金属合金が、パラジウム／コバルト、モリブデン／クロムおよびチタン／タングステンからなる群から選択される、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項７】
前記複合化合物が、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化クロム、および窒化チタンからなる群から選択される、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項８】
前記自然発生する材料が、シリカ、アルミナ、ダイアモンド、ダイアモンド状炭素からなる群から選択される、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項９】
前記研磨基板層が、粗面処理、めっき、エッチング、スタンピング、基板表面の研削、成形またはスパッタリングのうちの一つ以上から得られる表面磨耗を有する、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１０】
粘着性のゲル層と研磨表面とが交互領域をさらに備える、請求項９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１１】
粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板の研磨表面に載置され、または粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板に部分的に埋込まれている、請求項１０に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１２】
研磨基板層が、樹木状パターンの磨耗を含む研磨表面を備える、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１３】
前記樹木状パターンの磨耗が、研磨基板と同じ材料で、前記材料が遷移金属である、請求項１２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１４】
前記遷移金属が銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項１３に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１５】
前記遷移金属が銅である、請求項１４に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１６】
樹木状パターンの磨耗がより硬い材料の被膜をさらに備え、前記被膜が、樹木状パターンの磨耗と同じ構成を有する、請求項１４に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１７】
前記より硬い材料が炭化タングステン、窒化チタン、またはダイアモンドから選択される、請求項１６に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１８】
式Ｉのシリコーンベース樹脂では、ｍおよびｎの合計は約１０〜１０００である、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項１９】
Ｄが酸素ある、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２０】
Ｒ３がビニルである、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２１】
Ｒ４およびＲ５のいずれかまたは両方がメチルである、請求項２０に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２２】
架橋化合物が式ＩＩである、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２３】
シリコーンベース樹脂が式Ｉを有し、Ｒ３がビニルである、請求項２２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２４】
式Ｉのシリコーンベース樹脂では、Ｒ４およびＲ５のいずれか、または両方がメチルである、請求項２２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２５】
シリコーンベース樹脂が式Ｉを有し、Ｄが酸素である、請求項２２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２６】
架橋化合物が式ＩＩＩを有し、ｐおよびｑの合計が約０〜８００である、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２７】
Ｔが単結合である、請求項２６に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２８】
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１がメチルである、請求項２６に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項２９】
半導体ウエハのテストに用いられるプローブの端部を洗浄するためのプローブ洗浄装置であって、
（ｉ）  研磨基板層と、
（ｉｉ）研磨基板の研磨表面と接触する粘着性のゲル層とを備え、
前記粘着性のゲル層が、
（ａ）粘度が約２０００〜１０，０００ｃｐｓのビニルシロキサン含有シリコーンベース樹脂と、
（ｂ）ビニル基を含有しない、粘度が約２〜１０００ｃｐｓのヒドロシロキサン含有架橋化合物と、
（ｃ）触媒と、を備える、プローブ洗浄装置。
【請求項３０】
前記研磨基板層が、遷移金属、金属合金、複合化合物または自然発生する材料から選択された材料からなる、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３１】
前記研磨基板層の研磨表面が、粉体、粒子、細粒、または結晶体の形状の前記材料を含む、請求項３０に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３２】
前記研磨基板が同種または異種である、請求項３１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３３】
前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３４】
前記金属合金が、パラジウム／コバルト、モリブデン／クロムおよびチタン／タングステンからなる群から選択される、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３５】
前記複合化合物が、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化クロムおよび窒化チタンからなる群から選択される、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３６】
前記自然発生する材料が、シリカ、アルミナ、ダイアモンドおよびダイアモンド状炭素からなる群から選択される、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３７】
前記研磨基板層が、粗面処理、めっき、エッチング、スタンピング、基板表面の研削、成形またはスパッタリングのうちの一つ以上から得られる表面磨耗を有する、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３８】
粘着性のゲル層と研磨表面との交互領域をさらに備える、請求項３７に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項３９】
粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板の研磨表面に載置され、または粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板に部分的に埋込まれている、請求項３８に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４０】
研磨基板層が、樹木状パターンの磨耗を含む研磨表面を備える、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４１】
前記樹木状パターンの磨耗が研磨基板と同じ材料で、前記材料が遷移金属である、請求項４０に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４２】
前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項４１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４３】
前記遷移金属が銅である、請求項４２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４４】
樹木状パターンの磨耗がより硬い材料の被膜をさらに備え、前記被膜が樹木状パターンの磨耗と同じ構成である、請求項４０に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４５】
前記より硬い材料が、炭化タングステン、窒化チタンまたはダイアモンドから選択される、請求項４４に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４６】
前記研磨基板層が同種で、研磨表面を有する単一材料を含む、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４７】
前記研磨基板が、保護基板上部に設けられている、請求項４６に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４８】
前記研磨基板層が異種で、
（ａ）材料の第一の層と、
（ｂ）研磨表面を有する前記第一の層とは異なる材料の第二の層と
を備える、請求項２に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項４９】
前記粘着性のゲル層が、自己回復作用を有する、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５０】
前記粘着性のゲル層が、自己回復作用を有する、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５１】
粘着性のゲル層が、約２．０〜５．０ｗｔ％の架橋化合物を含む、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５２】
前記粘着性のゲル層が、約２．０〜３．０ｗｔ％の架橋化合物を含む、請求項５１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５３】
触媒が硬化触媒である、請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５４】
前記硬化触媒がプラチナを含有する触媒である、請求項５３に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５５】
粘着性のゲル層の表面に設けられる取り外し可能な保護膜をさらに、備える請求項１に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５６】
粘着性のゲル層が、約２．０〜５．０ｗｔ％の架橋化合物を含む、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５７】
前記粘着性のゲル層が、約２．０〜３．０ｗｔ％の架橋化合物を含む、請求項５６に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５８】
触媒が硬化触媒である、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項５９】
前記硬化触媒がプラチナを含有する触媒である、請求項５８に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項６０】
粘着性のゲル層の表面に設けられる取り外し可能な保護膜をさらに備える、請求項２９に記載のプローブ洗浄装置。
【請求項６１】
請求項１に記載のプローブ洗浄装置およびプローブカードを備えるキット。
【請求項６２】
請求項２９に記載のプローブ洗浄装置およびプローブカードを備えるキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は概して、半導体装置のテストに用いられるプローブカードに関する。特に、かかるプローブカードから延びるプローブ要素の洗浄に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
個々の半導体（集積回路）装置（ダイ）は通常、フォトリソグラフィ、蒸着等の周知の手法を用いて、同一のダイをいくつか半導体ウエハ上に形成することにより製造される。一般に、これらのプロセスは、個々のダイを半導体ウエハから切り離す（切断する）前に、複数の完全に動作可能な集積回路装置を形成することを意図している。しかしながら、実際には、ウエハ自体に存在するある物理的な欠陥およびウエハ処理におけるある欠陥により、必然的に、「良い」（完全に動作可能な）ダイと「悪い」ダイ（動作しない）が形成される。概して、パッケージする前に、好ましくは、ウエハから切り離す前に、ウエハ上の複数のダイのうちどれが良いダイか判別することが望ましい。このため、プローブカードと共にウエハ「テスタ」および「プローバ」を用いて、ダイ上の同じく複数の個別の接続パッド（ボンドまたはコンタクトパッド）に対し、複数の個別の圧力接続を有利に行うこともできる。このように、ダイをウエハから切り離す前に半導体ダイをテストし、動作させることができる。従来のウエハテストセル部品は、「プローブカード」であり、複数のプローブ要素が接続され、プローブ要素の先端部が半導体ダイの個々のパッドに対して圧力接続を行う。
【０００３】
すなわち、典型的なウエハテストプロセスにおいては、プローブカードをプローバに取り付け、プローブカードから延びるプローブ要素（単に「プローブ」という）をウエハのダイ上のパッドと接触させる。かかるプローブの通常の例には、弾性またはバネ状のコンタクトプローブ（「スプリングコンタクト」または「コンタクトスプリング」としばしば呼ばれる）が含まれる。米国特許第６，１８４，０５３号「マイクロエレクトロニクススプリングコンタクト要素の製造方法」、米国特許第５，４７６，２１１号「犠牲部材を用いた電気コンタクトの製造方法」、米国特許第５，９１７，７０７号「導電性シェルを有するフレキシブルコンタクト構造」、米国特許第６，１１０，８２３号「部材の温度勾配を生成することにより部材上のめっき厚を変更する方法、かかる方法の応用、およびかかる方法から得られる構造」、米国特許第６，２５５，１２６号「リソグラフィコンタクト要素」、ＰＣＴ公開公報国際公開第００／３３０８９号パンフレット「リソグラフィコンタクト要素」が開示されており、これらはすべて引例として包含されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一プロセスでは、プローバとパッドとの間の電気的接続は、プローブがパッドの表面を形成する材料を貫通し、パッドの本体を形成する部分に低抵抗接触をするようにプローブをパッドと接触させた後で、所定の圧力をプローブに加えることにより達成される。プローブ先端部がパッド材料と接触し貫通した直後に、パッド材料からプローブ先端部への移動により、プローブ要素が汚染される。移動した汚染物質には、元々のパッド材料またはパッド材料の酸化物が含まれる。一過性の動作条件に依存して、パッド材料がプローブ先端部材料に対して合金化する（すなわち、溶融する）可能性がある。
【０００５】
あるいは、プローブ先端部がパッド表面材料を貫通することにより、ゴミ（例えば、金属チップ）を生成することもあり、これは後に除去されることがある。通常、プローブをパッドと接触させた後で、プローブを所定の圧力で圧縮することにより、弾性またはスプリング状のプローブを用いて、プローバとパッドとの間の固体電気的接続を得る。圧縮された後で、コンタクト手法の中にはプローブをわずかにＸ方向に、そして任意にＹ方向に動かす必要があり、このことにより、パッドの表面を形成する材料部分（例えば、金属酸化膜）がこすり落とされ、例えば、酸化膜を有する金属「削片」状のゴミを生成することになる。このパッド表面にわたってこすり落とす動きにより、パッドの表面を形成する材料からなるゴミの「チップ」（例えば、金属および／または酸化膜）を生成することにもなる。拭き取りが行われない接触であっても、材料の移動および／または合金化と共に、ゴミのゆるい粒子がプローブ要素の側面に付着することにより、プローブ動作中に汚染される。
【０００６】
しかしながら、異物ゴミは金属削片および／または金属酸化物チップだけに限らず、ほこりや、集積回路の形成に伴いウエハ上で行われた各種のプロセスによる高分子または金属酸化物副生成物、あるいはプローブ先端部とダイ表面との間の適切な電気的接続を妨げたり、プローブ自体をダイに適切に位置決めすることを妨げたりする他のいずれの材料等の物質が含まれる。プローブとパッドとの間に満足のいく電気接触を達成する際における問題を防ぐために、様々な手段が講じられている。その中には、ダイのテストサイクル中にプローブ先端部を洗浄することが含まれている。
【０００７】
従来の一プローブ洗浄プロセスにおいては、研磨パッドを用いてプローブ先端部に付着している異物材料を除去する。この研磨パッドは、弾性ベース材料および研磨粒子の混合物から形成することができる。あるいは、研磨パッドを炭化タングステンから形成することができる。プローブの先端部をパッドに対し（任意には中まで）押し付けてから抜き取るという洗浄サイクルを繰り返すことにより、プローブの先端部に付着している異物材料を先端部からこすり落とす。この押し付けてから抜き取る洗浄サイクルには、プローブに対して研磨パッドを上下に（例えば、Ｚ方向に）動かし、そしてプローブから上下方向に離すことが含まれる。
【０００８】
上述の従来の洗浄プロセスにおける欠点は、ベース材料（例えば、シリコーンゴム）部分および／または研磨粒子（例えば、研磨粒）が、押し付けてから抜き取るプロセスの間に研磨パッドから落ちたり欠けたりして、異物材料をさらに生成してプローブ先端部に付着してしまうことがある。さらに、研磨パッドに落ちた（プローブからすでに除去した）異物が、洗浄したプローブに後から付着することがある。従って、プローブを満足できる程度に洗浄するために、追加の洗浄工程が必要となることがある。
【０００９】
追加の工程には、有機溶剤をプローブに対して吹き付け、それから乾燥した空気をプローブに対して吹き付けることも含まれる。かかる溶剤を用いることは、多くの理由から望ましくない。例えば、有機溶剤の吹きつけには時間がかかるし、汚かったり危険であったりする。また、乾燥した空気の吹きつけには時間がかかる。さらに、溶剤や乾燥した空気を吹き付けるには、特別な装置が必要である。細かなブラシを用いてプローブを洗浄することもあった。
【００１０】
従来のプローブ洗浄プロセスを向上させる別の試みには、上述の、押し付けてから抜き取る洗浄サイクルに続いて、高分子でおおわれた基板を用いて異物材料を除去することが含まれる。すなわち、上述の研磨パッドを用いて押し付けてから抜き取ることと同様の方法で、ゲルパッドをプローブの下に配置し、プローブと接触させる。ゆるめられたり、研磨パッドにより生成されたりしてゲルパッドに付着しているゴミを、これによりプローブから除去する。この洗浄プロセスにおける欠点は、洗浄プロセス中に、オペレータが決まって研磨パッドをゲルパッドで拭き取らなければならず、これはテストシステムには一般的にかかるパッドを保持する予備のトレイを一つしか備えられていないからである。ウエハテストを完全自動化プロセスにすることが妨げられており、このため、ウエハテストのスループットを非常に低下させているので望ましくない。
【００１１】
従って、プローブを洗浄するための方法および装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の簡潔な概要
本発明は、複数のテストプローブを半導体ウエハの表面に接触させ、その上に形成されている一つ以上のダイをテストするように構成されている半導体テスト装置に用いられるテストプローブを洗浄するための装置および方法に関する。洗浄されるテストプローブは、タングステン針、垂直プローブ、コブラプローブ、Ｌ型プローブ、プランジャプローブ、スプリングプローブ、薄膜上に形成されたコンタクトバンププローブ等の、任意のタイプのプローブであってよい。
【００１３】
第一の実施形態では、本発明の洗浄装置は研磨基板層と研磨基板の研磨表面層に配置される粘着性のゲル層を備える。
【００１４】
本発明の第二の実施形態は、洗浄装置の製造方法に関する。
【００１５】
本発明の第三の実施形態は、プローブ先端部を洗浄するための方法に関する。
【００１６】
本発明の第四の実施形態は、洗浄装置の粘着性のゲル層に関する。
【００１７】
本発明の第五の実施形態は、洗浄装置の粘着性のゲル層の製造方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の詳細な説明
目次
Ｉ．本発明における用語
ＩＩ．洗浄装置
Ａ．研磨基板層
Ｂ．粘着性のゲル層／材料
１．シリコーンベース樹脂
２．架橋化合物
３．成分の配向
ＩＩＩ．洗浄装置の製造方法
ＩＶ．プローブ先端部を洗浄するための方法
【００１９】
Ｉ．本発明における用語
「プローブ先端部」という用語は、半導体装置のテストに用いられるプローブ要素の端部をいう。
【００２０】
「プローブ要素」という用語は、これらに限られるものではないが、タングステン針、垂直プローブ、コブラプローブ、Ｌ型プローブ、プランジャプローブ、スプリングコンタクトプローブ、および薄膜上に形成されたコンタクトバンププローブをいう。
【００２１】
「スプリングコンタクト」（「コンタクトスプリング」または「スプリング」ともいう）という用語は、これらに限られるものではないが、デラウエア社（Ｄｅｌａｗａｒｅ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の一つであるフォームファクター社（ＦｏｒｍＦａｃｔｏｒ，Ｉｎｃ．）から現在市販されているか、今後市販される任意のスプリングコンタクトをいう。本発明に基づいて、現在周知の任意のタイプのスプリングコンタクトを使用できる。本発明に用いられるスプリングコンタクトの例としては、ワイヤボンド、マルチパートリソグラフィ、一体型スプリングがある。
【００２２】
「基板」という用語は、支持材料をいう。
【００２３】
「研磨基板」という用語は、研磨表面を有する支持材料をいう。
【００２４】
「研磨表面」という用語は、平滑でない研磨基板の表面をいう。
【００２５】
「同種の研磨基板」という用語は、基板層をいい、基板層全体（研磨表面を含む）が単相の材料からなる。
【００２６】
「異種の研磨基板」という用語は、少なくとも二つの材料からなる研磨基板層をいい、材料のうちの一つは基板層を形成し、その上に、研磨表面を有する少なくとも他の材料のうちの一つが形成される。基板層および研磨表面を有する層を形成する材料は、異なる材料である。
【００２７】
ＩＩ．洗浄装置
図１Ａは、本発明の第一の側面に基づく洗浄装置を表す。この装置は、（ｉ）点線で示す任意の保護層（１３０）；（ｉｉ）保護層の上部に配置される研磨基板層（１１０）；および（ｉｉｉ）研磨基板層（１１０）の上部に配置される粘着性のゲル層（１００）を備える。表面磨耗または隆起（１２０）は、二つの層の間ののこぎり歯状のパターンとして示されている。しかしながら、記載されているのこぎり歯状のパターンは、研磨表面の構成を何ら限定するものではない。
【００２８】
任意の保護基板層（１３０）を備えるように洗浄装置が構成された場合、保護基板層が、研磨基板層（１１０）を貫通した際のプローブ先端部の構造上の完全性を保護する。従って、硬い表面（すなわち、動作中に本発明の洗浄装置が置かれている表面）に接触するというよりもむしろ、プローブ先端部を損傷するおそれのある研磨基板層（１１０）を貫通した直後に、プローブ先端部がその物理的な完全性を損なわない、より柔らかくよりしなやか材料に接触する。これに限られるものではないが、この実施形態の保護基板層に好適な材料としては、シリコーンベースのゴム材料がある。
【００２９】
図１Ｂの洗浄装置は、異種の研磨基板層（１４０）を備え、（ｉ）上に積層されている基板層（１４１）；（ｉｉ）基板層（１４１）とは異なる材料からなる、表面磨耗（１２０）を有する研磨層（１４２）を含む。積層されている研磨基板層の表面（１４０）は、粘着性のゲル材料（１００）である。この構成には、上述のように、任意に保護基板層（１３０）を含むこともできる。
【００３０】
図１Ｃは、図１Ａまたは１Ｂの洗浄装置（１０５）を含むスプール（１５０）を示し、取り込みスピンドルまたはローラ（１７０）により定盤（１６０）をおおって張られている。この定盤（１６０）は、ローブ先端部（１８０）をスプール付き洗浄装置（１０５）に対して反応させる圧力許容プレート（すなわち、支持表面）である。プローブ先端部（１８５）を含むプローブカード（１８０）が、定盤の上に配置されている。プローブカード（１８０）が下方に動くと、プローブ先端部（１８５）が粘着性のゲル層（１００）の下の研磨基板の研磨表面層（１１０、１４０）と接触するように、プローブ先端部（１８５）を押して粘着性のゲル層（１００）に貫通させる。ローラ（１９０）は「位置決めローラ」で、定盤（１６０）上の図１Ａまたは１Ｂの洗浄装置を適切な向きのままでいるようにする。図１Ｃに示す構成は、本発明のこの側面に限定されるものではない。本発明のこの側面でのローラ位置は固定されておらず、洗浄装置の有用性を最大にするように、当業者が必要と思われるように調整し変更できる。
【００３１】
図１Ｃに基づく別の構成では、定盤（１６０）が研磨表面を有し、スプール（１５０）が軟質フィルムで支持されている粘着性のゲル材料（１００）を有する洗浄装置（１０５）を含んでいても良い。（支持フィルムを有する）粘着性のゲル材料を定盤の研磨表面（１６０）にわたって動かして、粘着性のゲル層（１００）の新しい領域を露出する。プローブカード上のプローブ先端部を、粘着性のゲル材料（および支持フィルム）に通るように押し付けて、こうして洗浄運動を促進するため定盤の研磨表面（１６０）に接触させる。
【００３２】
もう一つの別の実施形態では、スプール（１５０）が、任意に保護基板（１３０）で支持された、同種または異種の研磨基板（１１０、１４０）を有する洗浄装置（１０５）を含んでいても良い。これにより、粘着性のゲル層（１００）は、この構成に付随しなくなる。この構成において、定盤（１６０）は支持体であって、研磨表面を持たない。
【００３３】
本発明のこの態様において、プローブ先端部を粘着性のゲル層に挿入除去するサイクルでは、プローブ先端部からゴミを除去する粘着性のゲル層の有用性が、時間の経過とともに低下する。従って、取り込みスピンドルまたはローラを回転させて粘着性のゲル層の新しい領域を定盤（１６０）上に配置し、これにより、粘着性のゲル層の洗浄における有用性（１００）を最大にする。スプール上の粘着性のゲル層を使い切ってしまったなら、粘着性のゲル層の新しいスプールを追加して、取り込みスピンドル上の使用した粘着性のゲル層を廃棄して良い。
【００３４】
Ａ．研磨基板層
通常、本発明の研磨基板層は、先端部プローブから洗浄するゴミ程度かこれよりも硬く、必ずしもプローブ先端部自体を損傷しない程度に柔らかいものではない任意の材料である。場合によっては、材料は、プローブ先端部に対し、制御された、限定された損傷を与えるように選択されてもよく、これは、定期的な間隔でプローブ先端部に対し新しい表面が所望される場合に有用である。単一材料（１１０）（すなわち、同種）であっても、二つ以上の材料（１１０および１４０）（すなわち、異種）の組み合わせであってもよい。また、研磨基板層は、プローブ先端部と同じ材料で形成されてもよい。通常、研磨基板層は、金属、金属合金、複合化合物、自然発生する材料または有機金属化合物のいずれから形成されてよい。
【００３５】
さらに、遷移金属系のすべての金属を用いて研磨基板を形成してもよい。これらに限られるものではないが、遷移金属には、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトが含まれる。
【００３６】
研磨基板として用いられる、適した合金には、これらに限られるものではないが、リン、窒素、ホウ素およびまたは類似の材料を含む上述の金属の任意の合金を含む。適した金属合金の具体的な例として、これらに限られるものではないが、パラジウム／コバルト、チタン／タングステンおよびモリブデン／クロムが含まれる。
【００３７】
研磨基板として用いられる好適な複合（例えば、ポリアトム）化合物には、これらに限られるものではないが、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化クロムまたは窒化チタンが含まれる。
【００３８】
研磨基板として用いられる好適な自然発生する材料には、これらに限られるものではないが、シリカ、アルミナ、ダイアモンド、またはダイアモンド状炭素が含まれる。
【００３９】
研磨基板層の表面特性は、基板材料の表面上の無作為の、半無作為の、または無作為の一連の磨耗（ａｂｒａｓｉｏｎｓ）である。これらの磨耗は、基板表面の粗面化、基板表面のめっき、エッチング、スタンピング、基板表面の研削または型の内面のうちの一つが研磨パターンである型を用いることにより、形成される。当業者が周知の磨耗を形成する他の好適な手段を、本発明のこの側面と共に用いることもできる。本発明の一実施形態では、基板の表面に磨耗を形成する当業者が周知の方法を、少なくとも二つ用いて磨耗を形成する。
【００４０】
磨耗の形状は限定された構成を有し、例えば、型、スタンプ、エッチングまたは他の任意の均一な繰り返しのパターンの磨耗を形成するプロセスから得られるいずれの幾何学的形状であってよい。磨耗は、おおむね研磨特性を備える大きさ、形状である。通常、磨耗の大きさは、プローブ先端部の幅よりも小さい。好ましくは、磨耗は、プローブ先端部の幅に数個並ぶ位に小さいものである。従って、磨耗間の距離は、かかる配列になるよう十分に狭い。
【００４１】
図２は、プローブ先端部（２００）の幅に対する磨耗（１２０）の大きさを示す断面図である。また、図２は、研磨基板層（１１０）上の、考えられ得る多くの構成のうちの一つである磨耗（１２０）を示している。図２に図示の磨耗は、均一な繰り返しパターンを有し、プローブ先端部の大きさに対して比較的小さい。本発明の一実施形態では、図２に例示の磨耗（１２０）は、幅が約２μｍ、磨耗間の距離が約２μｍである。プローブ先端部（２００）は概して、幅が約１０μｍである。これらの寸法は説明のためであり、本発明の限定を何ら意図するものではない。
【００４２】
幾何学的に均一な繰り返しパターンを有する磨耗に加えて、これらは本質的にフラクタルであり、すなわち、幾何学的に限定された形状を有するものではない。かかるフラクタルな磨耗はまた、樹状としても周知のものである。樹状磨耗は、当業者が周知の方法により、研磨基板の形成に有用な上述の任意の材料から形成できる。
【００４３】
研磨基板層の研磨表面タイポグラフィはまた、金属、合金、複合化合物、または自然発生する化合物等の材料のフィルムを、高温の基板材料の表面にスパッタリングすることにより形成することもできる。この基板材料の表面温度が、成膜される材料の溶融温度よりも高い場合、得られる堆積物を一旦冷ましてから粗い表面タイポグラフィを形成する。異なる構成材料を含むことから、このように形成された研磨基板層は異種である。このように形成された粗い表面は、本発明と共に用いられる好適な研磨表面の特性を有している。高温の基板のスパッタリングされる材料の例には、これらに限られるものではないが、アルミニウム、ケイ素、炭化ケイ素および窒化アルミニウムが含まれる。
【００４４】
スパッタリングされた材料が軟質金属の場合には、表面タイポグラフィの粗さは、続いてより硬い材料、例えば、炭化タングステン、窒化チタン、ダイアモンドまたはダイアモンド状炭素等を成膜することにより保存される。
【００４５】
研磨表面の特性を得る別の方法は、粉体、粒子、細粒、または結晶体の、上述の任意の材料を基板の表面に成膜することである。粉体、粒子または細粒の成膜材料は通常、母材と混合され、そして基板の表面に成膜される。また、基板の研磨表面は、基板の表面上に所望の材料の結晶体を成長させることにより形成することもできる。
【００４６】
研磨基板層の研磨表面の特性を形成するその他の方法には、これらに限られるものではないが、フォトエッチング、放電装置（ＥＤＭ）の使用、レーザエッチング、電気めっき、サンドブラスト、化学エッチング、成形、エンボス加工、イオンエッチング、電着および焼結が含まれる。
【００４７】
基板上に研磨表面を得る方法に関する上述の例は、本発明に対する限定を意図するものではない。基板上に研磨表面を形成するいずれの方法も、好適に本発明に用いられることが当業者により理解されるであろう。
【００４８】
Ｂ．粘着性のゲル層／材料
本発明の粘着性のゲル層は、プローブ先端部を挿入する第一の洗浄層である。この洗浄層が自己回復作用（すなわち、プローブ先端部を挿入することにより形成された孔が、プローブ先端部を除去した直後に閉じること）を有し、粘着性のゲル層への挿入および／または除去直後に、粘着性のゲル材料がプローブ先端部に付着することはない。
【００４９】
粘着性のゲル層が含む混合物は、
（ａ）式Ｉを有するシリコーン樹脂、
【化１】
2005515645.tif 000002
（式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５は、水素、Ｃｌ−６アルキル、Ｃｌ−６ハロアルキル、ビニルまたはＣｌ−６アクリルオキシアルキルから独立して選択され、少なくともＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４およびＲ５のうちの一つはビニル基であり、
Ｄは、−Ｏ−、−Ｓ−、−（ＣＨ２）ｒＣＨ２−、−（ＣＨ２）ｒＣＨ２Ｏ−、および−Ｏ（ＣＨ２）ｒＣＨ２−、から選択された二価の結合であって、ｒは０〜１０の整数であり、
ｎおよびｍは、独立して約０〜１０００の整数であって、ｎおよびｍの合計は約１０以上である。）
（ｂ）（ｉ）式ＩＩを有する化合物、
【化２】
2005515645.tif 000003
（式中、
Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ５’、ｍおよびｎ’は、ビニルが存在しないという条件で上記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ｍおよびｎを形成する基から独立して選択される。）または
（ｉｉ）式ＩＩＩを有する化合物、
【化３】
2005515645.tif 000004
（式中、
Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０およびＲ１１は、水素、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０ハロアルキル、フェニルまたはＣ１−１０アルキルフェニルから独立して選択され、
ｐおよびｑは、独立して０〜８００の整数であり、
Ｔは、単結合、−（ＣＨ２）ｔＣＨ２−、−（ＣＨ２）ｔＣＨ２Ｏ−、または
【化４】
2005515645.tif 000005
（式中、
ｔは、０〜１０の整数；Ｒは、Ｃ１−２０アルキル、Ｃ１−２０ハロアルキル、フェニルまたはＣ１−１０アルキルフェニルから選択され；ｓは、０〜８００の整数；
からなる基から選択される）からなる基から選択される。）から選択された架橋化合物、および
（ｃ）触媒、の混合物を含み、
さらに、
式Ｉのｍおよびｎの値の合計によって定義されるシリコーンベース樹脂の鎖長は、式ＩＩのｍ’およびｎ’の値の合計によって定義される、あるいは、式ＩＩＩのｐ、ｑおよびｓの値の合計によって定義される架橋化合物の鎖長よりも常に大きい。
【００５０】
あるいは、粘着性のゲル層は、
（ａ）粘度が約２０００〜１０，０００センチポアズ（ｃｐｓ）のシリコーンベース樹脂、
（ｂ）粘度が約２〜１０００ｃｐｓの架橋化合物、および
（ｃ）触媒
の混合物からなる組成物によって定義されてもよい。
【００５１】
シリコーンベース樹脂の鎖長（すなわち、大きさ）はおおむね、式Ｉのｍおよびｎの値の合計によって定義される。同様に化合物の大きさは、式ＩＩのｍ’およびｎ’の合計、あるいは、式ＩＩＩのｐ、ｑおよびｓの値の合計によって定義される。
【００５２】
概して、自己回復作用およびプローブ先端部に付着しないという粘着性のゲル層の特性を得るために、シリコーンベース樹脂鎖の長さは、架橋化合物鎖の長さよりも常に大きい。この要件を満たし、かつ自己回復作用および非付着性という粘着性のゲル層に対するプローブ先端部の特性を提供する、架橋化合物の長さに対するシリコーンベース樹脂の長さの割合はいずれも、本発明の範囲である。典型的な、限定されない架橋化合物の長さに対するシリコーンベース樹脂の長さの割合は、約１０：１である。他の割合も好適であり、得られる混合物により、上述の特性を有する粘着性のゲル層を形成する。これらの特性はまた、上述のように、シリコーンベース樹脂をそれぞれの粘度を有する架橋化合物と混合することにより得られるものである。
【００５３】
１．シリコーンベース樹脂
式Ｉの化合物は、長鎖のシリコーン高分子樹脂である。好適な長鎖のシリコーン高分子樹脂は、室温粘度が約２０００〜１０，０００ｃｐｓで、ガラス転移温度が約マイナス６５゜Ｃよりも低い。従って、ｎおよびｍの値は、得られる化合物が長鎖のシリコーン高分子樹脂の所望の粘度に対応するように選択される。概して、長鎖のシリコーン高分子樹脂では、ｎおよびｍの値の合計は、約１０以上である。
【００５４】
シリコーンベース樹脂はまた、比較的純度が高く、低分子量の汚染物質が約１％以下で、ガス放出値が約０．５％よりも少ない。かかる純度レベルにより、プローブがゲルから除去された直後に、プローブ先端部に汚染物質が確実に残らないようにする。
【００５５】
上述の要件に対応する式Ｉのシリコーンベース樹脂はいずれも、本発明に基づいて用いることができる。好適なシリコーンベース材料の例には、これらに限られるものではないが、ダウコーニング９３−５００、ＧＥ  ＲＴＶ５６７（ゼネラルエレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ））と、ＰＳ４４４およびＰＳ８０２（ユナイテッドケミカルテクノロジーズ社（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ））とが含まれる。
【００５６】
２．架橋化合物
架橋化合物は、モノマーＣ１−２０アルキル置換ヒドロシロキサン化合物、または短鎖から中鎖の鎖長のヒドロシロキサンオリゴマー樹脂である。好適な短鎖から中鎖の鎖長のシリコーンオリゴマー樹脂は、室温粘度が約２〜１０００ｃｐｓを示す。従って、式ＩＩとして、ｐ、ｑおよびｓの値は、架橋化合物の所望の粘度に対応するよう選択される。概して、短鎖から中鎖の長さのオリゴマー樹脂には、ｐ、ｑおよびｓの値の合計は、約８００以下である。好適な架橋化合物は、これらに限られるものではないが、ＰＳ１２３およびＰＳ５４２（ユナイテッドケミカルテクノロジーズ社）、メチルヒドロ−ジメチルシロキサン、ヒドロシロキサンのポリマーおよび／または共重合体から選択することができる。
【００５７】
シリコーンベース樹脂、架橋化合物および触媒の反応により、粘着性のゲル層の所望のゲル特性が得られる。かかる特性には、自己回復作用、粘着性、付着性、剛性、純度および広い動作温度範囲が含まれる。混合物の各成分を、ゲルを形成する反応混合物に別々に添加してもよく、また、シリコーンベース樹脂と混合する前に触媒を架橋化合物に混合することもできる。
【００５８】
触媒は、硬化樹脂、ポリマー等を硬化させるのに有用な、当業者が周知のいずれの触媒であってよい。本発明に用いられる好適な硬化触媒は、これらに限られるものではないが、プラチナを含有する触媒を含む。
【００５９】
シリコーンベース材料と混合した架橋化合物の量には、得られる粘着性のゲル層の所望の特性を調製する役割がある。従って、架橋化合物の量を制御することにより、一つ以上の上述のゲル特性を調整することが可能である。本発明の実施形態によれば、所望のゲル特性を得るために約２．０〜５．０ｗｔ％の架橋材をシリコーンベース材料に添加する。好ましくは、約２．０〜３．０ｗｔ％の架橋剤をシリコーンベース材料に添加する。
【００６０】
シリコーンベース樹脂に添加する架橋化合物の量が約２．０ｗｔ％よりも少ない場合には、このゲルは、粘着性のゲル層に挿入除去した直後に、プローブ先端部に移動する傾向がある。さらに、シリコーンベース樹脂に添加する架橋剤の量が約５ｗｔ％を超える場合には、このゲルは概して硬すぎて、プローブ先端部を洗浄する効果がなくなる。
【００６１】
粘着性のゲル層の自己回復性は、プローブがゲルから除去された直後に、プローブ先端部が作った孔を自動的に閉じるゲルの能力として定義される。概して、ゲル材料は、プローブが粘着性のゲル層に挿入された時に押され、これにより、孔が形成される。プローブが除去された直後に、押されたゲルが孔の中に流れて戻る。ゲルが流れて孔または複数の孔の中に戻るが、元々のゲル厚さの約５０％以上まで孔を塞ぐように、約数秒以内に孔が閉じることが好ましい。
【００６２】
ゲル層の粘着性は、９０度フォイル剥離テストを用いて測定される。このテストには、アルミニウムフォイル（１インチ×３インチ）を一枚ゲルの上に積層し、非研磨面を接触させる。このフォイルをクランプに取り付けて加重し、加重されたクランプがフォイルをゲルから９０度の角度で引き剥がす。剥離速度が２インチ／分になるまでクランプを加重する。この速度で記録された総重量が、ゲルの粘着値である。本発明の粘着性のゲル材料に好適な粘着値は、約０．１０〜１００ｇ／インチの範囲である。
【００６３】
ゲル層の純度は、硬化したゲル生成物からのガス放出量により定義される。本発明において有用であるために、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）メソッドＥ５９５に基づいて測定されるように、硬化した粘着性のゲル層は、ガス放出率がゲルの総質量の約０．５％よりも少ない。
【００６４】
この粘着性のゲル層は、動作温度範囲が約マイナス４０゜Ｃ〜１５０゜Ｃである。この温度範囲内では、粘着性のゲル層の上述の特性に少しでも変化が見られてはならない。
【００６５】
粘着性のゲル層の厚さは概して、洗浄されるプローブ先端部の表面または領域に対応する長さよりも若干薄い。これは、プローブ先端部が粘着性のゲル層を貫通して、研磨基板層より下と接触するような場合である。概して、洗浄されるプローブ先端部の長さは、約１〜２５０μｍの範囲である。従って、粘着性のゲル層の厚さは、約１μｍ〜約２００μｍよりも少ない範囲である。
【００６６】
３．成分の配向
本発明の第二の側面によれば、粘着性のゲル層（１００）を、同種の研磨基板層（１１０）の研磨表面または異種の研磨基板（１４０）の研磨表面層の上部に取り付けることにより、洗浄装置を作製する。粘着性のゲル層（１００）を研磨基板層（１１０、１４０）の上に取り付けるには、シリコーンベース樹脂／架橋剤／触媒混合物を研磨基板の研磨表面層に直接塗布して、あらかじめ形成されたゲル層を研磨基板の表面に転写すること、またはゲル層を研磨基板の表面に形成することにより行われる。
【００６７】
図１Ａおよび１Ｂに示すように、本発明の洗浄装置の空間構成は通常平面で、研磨基板層（１１０、１４０）の上部に粘着性のゲル層（１００）を有する「パッド」として描かれている。
【００６８】
本発明の別の実施形態では、パッドが、粘着性のゲル層と研磨基板層とが交互に配置されている領域を有するように構成されている。図３は、本発明による洗浄装置パッドの起伏図を示し、パッドは、研磨基板層（１１０）の露出した表面磨耗（１２０）の領域で分離されている粘着性のゲル材料（１００）の領域を有している。図３に図示の研磨基板層（１１０）は、同種の研磨基板層である。しかしながら、この構成は、図１Ｂに示すように、異種の研磨基板層（１４０）を用いて作製することもできる。同種および異種の構成はどちらも、図３に点線で示す保護基板（１３０）上に、任意に積層することもできる。
【００６９】
また、図３に示すように、パッドの研磨表面は溝があるパターンで、溝が、パッドの表側から裏側にかけて並べられている。このパターンは、代表的な構成にすぎない。溝がある形状の磨耗はまた、パッドの側面から側面にかけて（すなわち、左から右へ）並べることもできる。この構成で洗浄中は、洗浄パッドのこの領域内のプローブ先端部が、溝の配列方向に沿って動く。従って、パッドの研磨表面領域内のプローブ先端部は、おおむね一方向に動く。
【００７０】
あるいは、図３に図示の構成に基づく洗浄パッド（あるいは図１Ａまたは１Ｂに示すように）では、研磨基板層（１１０、１４０）の研磨表面の特性は、隆起、柱状物、隆起線、または粉体、粒子、細粒、または結晶体を成膜することにより得られる粗さから選択することもできる。本発明のこの側面において、研磨表面上のプローブ先端部を多方向に動かすこともできる。概して，多方向の動きは、プローブ先端部の動きを一つの方向に制限しない研磨表面のいずれの特性から得ることができる。この意味で、「プローブ先端部の動きを一つの方向に制限しない」というフレーズは、当業者が考えるような、プローブ先端部を損傷するおそれのあるいずれの動きをいう。
【００７１】
研磨基板層（１１０、１４０）の表面磨耗は、例えば、隆起、柱状体および／または隆起線であって、研磨表面がおおよそプローブ先端部と同じ硬度である場合には、表面磨耗の角および／または端部を鋭利に構成することが好ましい。逆に、研磨基板の表面磨耗の硬度がプローブ先端部の硬度よりも大きい場合には、表面磨耗の角および／または端部を丸く構成することが好ましい。かかる構成により、洗浄の効率を向上し、また、洗浄プロセス中の損傷からプローブ先端部を保護する。
【００７２】
図４は、本発明の洗浄装置の別の実施形態を示し、エラストマーベース材料（４１０）全体に分散されて支持されている研磨粒子（４２０）有するエラストマーベース材料（４１０）が、基板層（１４１）上に積層されている。この基板層（１４１）は、研磨基板層（１１０、１４０）の上述の任意の材料であってよい。この粘着性のゲル材料（１００）は、エラストマーベース材料（４１０）の上部表面に積層されている。
【００７３】
このエラストマーベース材料（４１０）は、研磨粒子を内部に支持でき、エラストマーベース材料（４１０）に挿入した際にプローブ先端部を損傷しないよう十分に柔軟な任意の材料であってよい。好適な限定されないエラストマーベース材料は、シリコーンベースゴム材料である。
【００７４】
この研磨粒子（４２０）は、金属、合金、複合化合物、または自然発生する化合物等の、研磨表面を形成するのに有用な上述のいずれの材料から形成することができる。研磨粒子の形状は、粉体、細粒、結晶体または研磨特性を得るのに好適な任意の形状であってよい。
【００７５】
本発明による洗浄装置の上述の構成ではいずれも、粘着性のゲル層の表面に取り外し可能な保護膜を設け、洗浄装置を使用する前に除去することもできる。
【００７６】
ＩＩＩ．洗浄装置の製造方法
本発明の第二の側面によれば、図５に示すように、第一の工程では、ある量のシリコーンベース樹脂を約２〜５ｗｔ％の架橋化合物とある量の触媒（５２０）と混合することにより洗浄装置を作製する。この触媒は、別々に添加することもできるし、シリコーンベース樹脂を混合する前に、架橋化合物を前もって混合することもできる。
【００７７】
第二の工程では、得られる樹脂／架橋剤／触媒混合物を仮の基板（５４０および５５０）に塗布して研磨基板層（５５４）に転写することもできるし、または研磨基板層の表面（５４０、５６０および５７０）に直接塗布することもできる。仮の基板（５５０）を用いる場合には、好適な仮の基板には、これらに限られるものではないが、ガラスまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜が含まれる。混合物をいずれかの基板に塗布するには、これらに限られるものではないが、スピン被膜、スプレー被膜、注入成形、押出加工またはドクターブレード法等の周知の手法を用いて達成される。
【００７８】
混合物を仮の基板または研磨基板のいずれかに所望の厚さで塗布したなら、第三の工程（５５２または５８０）で混合物を硬化する。この硬化プロセスは、樹脂／架橋剤／触媒混合物の硬化に好適ないずれのプロセスであってよい。好適な硬化プロセスの例としては、これらに限られるものではないが、熱硬化、フォト硬化または熱およびフォト硬化の組み合わせが含まれる。
【００７９】
少なくとも約４８時間室温で放置すると、シリコーンベース／架橋剤／触媒混合物は自己硬化する。熱硬化を用いる場合には、好適な硬化温度範囲は、室温以上から約１５０゜Ｃで、約０．５時間〜約４８時間の時間枠内で行われる。硬化時間はおおむね硬化温度に反比例するので、高い硬化温度だと時間がかからない。
【００８０】
ゲル層を仮の基板（５５０）上に作製する場合には、硬化後、ゲルを除去して研磨基板の研磨表面層（５５４）に転写する。ゲル層の厚さは、十分な粘着特性を有し、研磨基板の表面にゲル層を固定する。研磨基板がプローブ先端部と同相の材料の場合には、追加の粘着層を塗布して硬化ゲル層を研磨基板の表面に固定する必要がある。好適な追加の粘着層は、上述の樹脂／架橋剤／触媒混合物と同じであるが、架橋剤の濃度は低い。通常、この追加の粘着層の架橋剤の濃度は、約０．５〜２．０ｗｔ％である。
【００８１】
粘着性のゲル層を基板表面に塗布して硬化したならば、第四の工程で、熱処理（５５６または５８２）により得られるラミナントを精製する。この工程の間、ガス放出が発生し、ゲル中の不純物を除去する。この工程は、硬化後の任意の工程として温度を上昇させて行うこともできるし、好適に硬化した生成物を得るのに必要とする以上に硬化を続けることもできる。しかしながら、熱硬化後に温度を上昇させることが好ましい。
【００８２】
精製は概して、完全なまたは部分的な真空化で行われ、粘着性のゲル層中の泡の形成を最小にするか、あるいはこれを除く。好適な精製の温度範囲は、約１００゜Ｃ〜１８０゜Ｃ約ｌ〜１００時間である。精製はまた、おおよそ大気圧から０．００１トルの範囲の圧力で行うこともできる。
【００８３】
精製は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）による上述のテスト方法により測定する。本発明に用いられる好適なゲル層は、ゲル層の質量に対して約０．５ｗｔ％よりも少ないガス放出率を示すものである。
【００８４】
図３に基づく洗浄装置が所望の場合には、研磨基板（５３０）の作製は上述のように行うことができる。基板上に研磨表面を形成してから、例えば、粘着性のゲル材料（１００）を基板の研磨表面に直接塗布して、フォト形成工程（５７５）を用いてパターン形成する。このフォト形成工程は部分的な硬化工程で、基板上に粘着性のゲル層のパターンを形成する。フォト形成工程は例えば、マスクまたは、当業者が周知の基板上にパターンを形成する他のいずれの好適な手段を用いて行うことができる。フォト形成工程が完了した直後に、例えば、水洗浄により硬化した樹脂を除去（５７６）し、残余の樹脂を再び硬化して（５８０）、そして精製する（５８２）。この実施形態によれば、粘着性のゲル材料（１００）の列が研磨表面の表面磨耗（１２０）に載置される。
【００８５】
別の実施形態では、粘着性のゲル材料（１００）の列を研磨基板の表面（１１０）に部分的に埋込むこともできる。この構成では、研磨基板層を上述のように作製する（５３０）。概して、得られる研磨基板層（１１０）に対し次の工程が行われる。（ｉ）研磨基板の表面（１１０）へのチャネルまたは溝の形成、（ｉｉ）研磨基板の表面への粘着性のゲル材料（１００）の塗布（５４０）、これにより、形成したチャネルまたは溝を充填する、（ｉｉｉ）例えば、研磨基板の溝がある領域に対応するマスクを介しての粘着性のゲル材料のフォト形成（５７５）、（ｉｖ）硬化していない粘着性のゲル材料の除去（５７６）、（ｖ）部分的に硬化した残余の粘着性のゲル材料の硬化（５８０）、（ｖｉ）得られる硬化した粘着性のゲル材料の精製（５８２）。
【００８６】
混合物を研磨基板の表面に塗布する（５４０）前に、シリコーンベース樹脂／架橋剤／触媒混合物に感光性化合物を添加することもできる（５１０、５２０）。これらに限られるものではないが、（アクリルオキシプロピル）メチルシロキサン−ジメチルシロキサン（ＰＳ８０２、ユナイテッドケミカルテクノロジーズ社）等のアクリルまたはメタクリル含有高分子化合物で、量がシリコーン樹脂の約０．５ｗｔ％〜６０ｗｔ％の化合物を添加することにより、シリコーンベース樹脂含有混合物を感光性にすることもできる。シリコーンベース樹脂の約１．０〜５．０ｗｔ％の量で、ジメトキシフェニルアセトフェノン等のフォトイニシエータをシリコーンベース樹脂混合物に添加することもできる。
【００８７】
ＩＶ．プローブ先端部を洗浄するための方法
半導体ウエハのテストプロセス中に生成しゴミの性質は、プローブにゆるく付着しているゴミであったり、プローブによりしっかりと付着しているゴミであったりする。ゆるいゴミの限定されない例には、ウエハテストに伴ってプローブ先端部を動かしている間にダイ表面からプローブ先端部の側面移動したゴミが含まれる。プローブによりしっかりと付着しているゴミの限定されない例には、プローブに合金化した（すなわち、溶融した）ゴミが含まれる。合金化したゴミは、パッド材料（テスト中のウエハから）からプローブ先端部に溶融して生成されたものである。このタイプのゴミは、プローブ先端部の側面におおむね付着しているゆるいゴミよりも強い付着相互作用を有している。
【００８８】
本発明の洗浄装置は、一回の洗浄サイクル（すなわち、プローブ先端部を洗浄装置に挿入除去すること）で、両タイプのゴミを除去するのに十分適している。概して、粘着性のゲル層は、プローブ先端部を粘着性のゲル層に挿入する際に（大抵はプローブ先端部の側面の）ゆるいゴミを除去する。よりしっかりとプローブに付着しているゴミ（例えば、合金化したり溶融したりしたゴミ）は、おおむね、研磨基板の研磨表面にわたってプローブ先端部を動かす際にゆるめられたり除去されたりする。研磨基板の表面にわたって動かしてかかるゴミを除去する場合には、このゴミは、研磨表面および粘着性のゲル層の内面もしくは内面付近に存在する傾向がある。代わりに、研磨基板の研磨表面にわたって動かすことにより、このゴミを除去しないけれどもむしろゆるめる場合には、粘着性のゲル層にプローブ先端部がある時に、粘着性のゲル層がゆるんだゴミをプローブ先端部から除去する。
【００８９】
従って、本発明の第三の実施形態によれば、図６ａから６ｄに示すように、プローブ先端部を洗浄するための方法が考えられている。通常、プローブカードに取り付けられた状態で、複数のプローブ先端部を同時に洗浄する。
【００９０】
概して、図６ａおよび６ｂに示すように、ゴミ（６１０）が付着した一つ以上のプローブ先端部（６００）を、研磨基板層（１１０）と接触するように粘着性のゲル材料（１００）に押し付けて貫通させる。研磨基板層の表面（１１０）に接触した直後に、プローブ先端部（６００）をＸ面（例えば、通常のふき取り方向）で動かし、任意にＹ面で動かす。図６ｃに示すように、Ｘ方向の運動は、わずかであるか、またはよりはっきりとしたもので、表面磨耗に、プローブ先端部（６０１）に付着したゴミ（６１１）を取り除かせることを意図している。粘着性のゲル層（１００）が自己回復作用を有しているので、プローブ先端部のＸ方向の運動により許容できない損傷をゲル層に形成することはない。
【００９１】
次に、プローブ先端部（６０１）を洗浄装置から除去する。プローブ先端部をゲル層（１００）から除去する際に、基板の研磨表面でゆるめられたけれどもまだプローブ先端部に付着しているゴミ（６１２）を粘着性のゲル層に付着させ、プローブ先端部をＺ方向にゲルから除去する。これにより、粘着性のゲル材料が付着することもなく、プローブ先端部（６０１）が粘着性のゲル材料からゴミを落として現れる。
【００９２】
ゲル層にプローブ先端部を挿入除去することで洗浄サイクルが形成される。この本発明による洗浄方法では、洗浄サイクルの具体的な回数を限定していない。この洗浄方法は、この方法を実施する者が必要と思うだけ多くの回数を繰り返すことができる。通常、このサイクルを約１〜１０００回繰り返してもよい。二回以上洗浄サイクルを行う場合には、次にプローブ先端部を貫通させる際に、初めと同じ場所に貫通させる必要はない。ゲル層から除去したら、粘着性のゲル層の新しい領域に貫通できるように、洗浄装置またはプローブ先端部のどちらかをもう一方に対して相対的に移動する。
【００９３】
別の実施形態では、図６によれば、上述のようにプローブ先端部を洗浄する方法は、研磨基板の研磨表面（１２０）にプローブ先端部を接触させることなく洗浄を行うように変形されている。この実施形態では、プローブ先端部または先端部が、研磨表面に接触することなく、粘着性のゲル層（１００）の表面に貫通し、粘着性のゲル層を介しＸ方向に動いてから、除去される。
【００９４】
図３に述べられたような構成を有する洗浄装置は、図７Ａおよび７Ｂに基づいて洗浄するものであり、本発明の一つ以上のプローブ先端部を洗浄するのに用いることができる。この構成は、フォームファクター社（ＦｏｒｍＦａｃｔｏｒ，Ｉｎｃ）製造のスプリング型プローブ先端部を洗浄するのに非常に適している。
【００９５】
概して、図７Ａに示すように、ゴミ（７１０）が付着した一つ以上のプローブ先端部（７００）を、一つ以上の粘着性のゲル層領域（１００）と接触させ、そしてＸ面（７０１）で動かす。ゴミ（７１１）がゆるめられて、粘着性のゲル層（１００）に付着する。プローブ先端部が粘着性のゲル層（１００）から除去されて粘着性のゲル層（１００）の隣の研磨基板（１１０）の研磨表面上に位置決めされる。図７Ｂに示すように、プローブ先端部（７０２）を研磨基板（１１０）の表面磨耗（１２０）と接触させて、基板の表面にわたってＸ方向に（７０３）動かす。この動きの結果、プローブ先端部（７０２）に付着したゴミ（７１２）を除去する。次に、プローブ先端部（７０３）を基板の表面から除去する。
【００９６】
所望の場合には、この洗浄サイクルを何回も繰り返し、プローブ先端部をゲル領域と基板の研磨表面とに交互に接触させる。従って、洗浄サイクル中は、各サイクルで交互に配置されている領域を、プローブ先端部が、洗浄装置の表面を一つ一つ移動する。
【００９７】
プローブ先端部がプローブカードにアレイ状に配置されている場合には、一つ以上のプローブ先端部の列が粘着性のゲル層（１００）と接触し、同時に、一つ以上のプローブ先端部の列が研磨基板層の研磨表面と接触するように、洗浄が行われる。洗浄サイクルが進むにつれて、個別の列のプローブ先端部の開始位置が、ゲル領域（１００）と表面磨耗（１２０）と交互になり、必要と思われるだけ多くの回数行って、所望のレベルの洗浄を達成する。
【００９８】
図８は、図４の洗浄装置を用いた時のプローブ先端部を洗浄するためのプロセスを示している。この実施形態では、付着しているゴミ（８１０）と共にプローブ先端部（８００）を粘着性のゲル層（１００）に挿入する。粘着性のゲル層は、あるゴミ（８１１）を付着して、プローブ先端部（８０１）の表面からこれを除去する。プローブ先端部（８０１、８０２）を粘着性のゲル層（１００）に押し付けて、研磨粒子（４２０）を有するエラストマー樹脂層（４１０）に挿入する。プローブ先端部が研磨粒子と接触すると、この接触により、余分なゴミ（８１２）を除去してエラストマー樹脂層（４１０）に残留させる。プローブ先端部（８０２、８０３）を各々層４１０および１００から除去すると、プローブ先端部（８０３）が層（１００）に存在する時に、粘着性のゲル層によりプローブ先端部（８０２）上の残余のゴミ（８１３）をすべて除去する（８１４）。本発明のこの実施形態の洗浄サイクルについても、当業者が必要と考えるだけ繰り返すことができる。
【００９９】
本発明のこの側面において、プローブ先端部が粘着性のゲル層（１００）内にある限りは、Ｘ面でのプローブ先端部の運動が可能である。エラストマー樹脂層内での運動は概して、エラストマー層およびその中の研磨基板粒子の剛性のため、Ｚ面に限定される。
【０１００】
本発明の洗浄装置は、プローブカードと共にパッケージして、キットを形成することもできる。好ましくは、キットは、本発明の上述の実施形態に基づく洗浄装置とプローブカードとを備える。
【０１０１】
図９は、本発明の洗浄装置がプローブ先端部を上述のように洗浄する能力を示している。図９Ａは、本発明の洗浄装置で洗浄する前のプローブ先端部を示している。図９Ｂは、本発明の洗浄装置で洗浄した後の、図９Ａからのプローブ先端部を示している。装置は、低分子量のジメチルおよびヒドロメチルシロキサン共重合体である、架橋化合物２．５％を混合したダウコーニング社の９３−５００シリコーン樹脂からなる。
【０１０２】
以上、本発明の具体的な実施形態について述べてきたが、これら実施形態は例示のためのみであって、限定を意図するものではないことを理解されたい。添付の請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形状および詳細をいろいろと変更できることが当業者から理解されるであろう。従って、本発明の広さおよび範囲は、上述の例示の実施形態のいずれにも限定されるものではなく以下の請求の範囲および等価物によってのみ限定されるものである。
【０１０３】
この開示の参照はすべて、引例としてここに組み込まれている。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１Ａ】同種の洗浄装置を示す。
【図１Ｂ】異種の洗浄装置を示す。
【図１Ｃ】スプール上に粘着性のゲル層が配置され、研磨基板の研磨表面に展開している洗浄装置を示す。
【図２】プローブ先端部に対し研磨基板表面の詳細を示す。
【図３】粘着性のゲル材料と研磨表面とが交互に配置されている領域を有する洗浄装置を示す。
【図４】研磨粒子が埋め込まれているエラストマー樹脂層の上部に積層されている粘着性のゲル層を示す。
【図５】本発明による洗浄装置の製造方法を示す。
【図６Ａ】図１Ａの同種の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図６Ｂ】図１Ａの同種の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図６Ｃ】図１Ａの同種の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図６Ｄ】図１Ａの同種の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図７Ａ】図３の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図７Ｂ】図３の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図８】図４の洗浄装置を用いたプローブ先端部を洗浄するための方法を示す。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による洗浄装置を用いて洗浄した前と後のプローブ先端部を示す。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による洗浄装置を用いて洗浄した前と後のプローブ先端部を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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