(57)【要約】【課題】大気中で発生させたプラズマを用いてプローブのクリーニングを実施する際に、プローブの配置位置にて、プラズマの影響を調整することが可能なプローブ装置を提供する。【解決手段】基板Ｗに形成された被検査デバイスにプローブ３１を接触させ電気的特性の検査を行うプローブ装置において、プローブカード３は複数のプローブ３１の先端部を突出させた状態で保持し、検査対象の基板Ｗが載置される載置台２は、プローブカード３に保持されたプローブ３１に対して、基板を相対的に移動させる移動機構を備える。プラズマ供給部６は、異物を除去するためにプローブ３１に向けてクリーニング用のプラズマを供給し、電位調節部材５は、プローブ３１に向けてプラズマが供給される位置から見て、プローブ３１の背面側に設けられ、当該プローブ３１の電位を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備えたことを特徴とするプローブ装置。
【請求項２】
前記電位調節部材は、接地端に接続された金属板であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ装置。
【請求項３】
前記接地端と金属板との間に、当該金属板の電位を調節する直流電源が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプローブ装置。
【請求項４】
前記プラズマが供給される位置から見て、前記プローブカードの裏面側には、前記金属板を保持すると共に、当該金属板の保持位置を変化させることが可能な保持部材が設けられ、
前記保持部材を用いて、前記プローブカードの裏面から金属板までの距離を変化させることにより前記プローブの電位を調節することを特徴とする請求項２または３に記載のプローブ装置。
【請求項５】
前記金属板は、前記プローブカード内に埋め込まれていることを特徴とする請求項２または３に記載のプローブ装置。
【請求項６】
前記プラズマ供給部は、０．５〜１ＭＰａの範囲内の内圧を利用してプラズマを吐出するプラズマノズルを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項７】
前記プラズマノズルは、誘電体製の管状部材と、前記管状部材内に挿入されると共に、当該管状部材の内壁面との間に隙間を形成する電極棒と、前記管状部材の基端側から、前記隙間内に向けてプラズマ形成用のガスを供給するガス供給配管と、前記管状部材の外面を覆うように設けられた箔状電極とを備え、
前記電極棒と箔状電極との間に高周波電力を印加すると、誘電体バリア放電により前記ガスがプラズマ化されることを特徴とする請求項６に記載のプローブ装置。
【請求項８】
前記プラズマノズルから前記プローブへ向けてプラズマが吐出される前記管状部材の先端には、前記隙間の横断面積よりも開口面積の小さな吐出口を備えたノズルヘッドが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のプローブ装置。
【請求項９】
前記プラズマノズルは、前記箔状電極により管状部材の外面を覆う位置と、当該電極面が管状部材の外面を覆う面積との少なくとも一方を変化させることにより、前記プローブへ向けて供給されるプラズマの状態を変化させることが可能であることを特徴とする請求項７または８に記載のプローブ装置。
【請求項１０】
前記プラズマ供給部は、前記電極棒と箔状電極との間にパルス状の高周波電力を印加する電力供給部を備えたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項１１】
前記プラズマノズルは、前記載置面の側方位置からプラズマを吐出するように前記載置台に併設され、前記移動機構を用いてクリーニング対象のプローブと対向する位置に移動することを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【請求項１２】
前記クリーニング用のプラズマの光を受光した結果から、前記プローブの表面の組成の変化を検出することにより、前記クリーニングの進行状態を特定することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のプローブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に形成された被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブのクリーニング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の表面にＩＣ（集積回路）を形成した後、ＩＣチップが切り離される前のウエハの状態のまま、各ＩＣの電気的特性を調べるプローブテストが行われる。  
プローブテストは、例えば多数のプローブが設けられたプローブカードを用いて行われ、プローブカードに対してウエハを押し当て、検査対象のＩＣの電極パッドをプローブと接触させ、検査用の電気信号を入出力することにより行われる。
【０００３】
このように、電極パッドとの接触動作が繰り返されるプローブの先端部には、電極パッドを構成するアルミニウム合金などが削り取られて付着してしまうため、プローブと電極パッドとの間の接触抵抗が増大して、安定した検査を阻害する場合がある。  
そこで従来は、プローブの先端部を研磨部材で研磨することにより、付着物を除去してプローブの再生を行っていた（例えば特許文献１）。
【０００４】
しかしながら研磨部材を用いて物理的に付着物を除去する再生法においては、付着物の除去を確実にするため、プローブの先端部の一部まで研磨にて削り取る場合があり（オーバー研磨）、プローブの損耗を促進する要因ともなっている。特に、研磨による再生は、研磨部材の研磨面に多数のプローブを押し当てて同時に研磨を行うことから、付着物の付着量が多くないプローブまでも研磨による損耗が進行し、高価なプローブカードの取り替え周期が短くなってしまうおそれがある。  
また、研磨によって削り取られた付着物やプローブの構成部材が、パーティクルとなって、ウエハの汚染源となる問題も生じる。
【０００５】
ここで特許文献２には、大気中で発生させたプラズマをプローブ針に供給することにより、当該プローブ針に付着した異物を焼却、エッチングして除去する機能を備えた半導体検査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４７５８号公報：段落０００５
【特許文献２】特開２００２−１７６０７６号公報：段落００１７、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら特許文献２には、従来の半導体検査装置と、高周波電力などを用いてプラズマを発生させる旨のみが記されたプラズマ照射機器とを組み合わせた既述があるだけであり、実際に大気中で発生させたプラズマを用いてプローブ針から除去した実験結果などは全く示されていない。  
このため、大気中で発生させたプラズマを用いたプローブ針のクリーニングを実現するうえで、半導体検査装置側に新たに必要とされる機器構成は、特許文献２の記載からは導き出すことができない。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、大気中で発生させたプラズマを用いてプローブのクリーニングを実施する際に、プローブの配置位置にて、プラズマの影響を調整することが可能なプローブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプローブ装置は、基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プローブカードに保持され、被検査デバイスの電気的特性の検査を行うための複数のプローブに対してプラズマを用いてクリーニングを行うにあたり、プラズマが供給される位置から見てプローブの背面側に電位調節部材が設けられているので、クリーニングに適した電界を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るプローブ装置の縦断側面図である。
【図２】前記プローブ装置に設けられているプローブカードの縦断側面図である。
【図３】前記プローブカードの斜視図である。
【図４】前記プローブカードに設けられているプローブ針にクリーニング用のプラズマを供給するプラズマ供給部の縦断側面図である。
【図５】前記プラズマ供給部へ電力を供給する電力供給部のブロック図である。
【図６】ＦＴ−ＩＲを用いてプローブ針のクリーニングの進行状態を把握する手法の説明図である。
【図７】前記クリーニングの進行に伴うＦＴ−ＩＲ分析結果の変化を示す説明図である。
【図８】前記プローブ針のクリーニング時のプローブ装置の縦断側面図である。
【図９】クリーニング時のプローブ針とプラズマ供給部とを示す拡大斜視図である。
【図１０】前記プローブカードの他の構成例を示す縦断側面図である。
【図１１】前記プローブカードのさらに他の構成例を示す縦断側面図である。
【図１２】実験装置の構成を示す説明図である。
【図１３】実験装置を用いてクリーニングを行った前後のプローブ針の先端部を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図１４】前記実験装置において、ステージと試料との間に配置される支持部材の構成材料を変化させた各実施例の説明図である。
【図１５】前記各実施例において、プラズマ供給部に供給される電圧の波形を示すオシロスコープ画像である。
【図１６】前記プラズマ供給部からプラズマが供給された試料の表面の撮像結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
はじめに図１などを参照しながら実施の形態に係るプローブ装置の全体構成について説明する。  
図１に示すように、プローブ装置は、装置本体を構成する筐体１を備えている。この筐体１の底部の基台１１上には、Ｙ方向（図１と交差する方向）に伸びるＹレール２１１に沿って移動自在に構成されたＹステージ２１と、Ｘ方向（図１に向かって左右方向）に伸びるＸレール２２１に沿って移動自在に構成されたＸステージ２２と、が下段側からこの順番で設けられている。
【００１３】
例えばＹステージ２１やＸステージ２２には、不図示のボールネジ機構が併設され、エンコーダが組み合わされたモーターを用いてボールネジの回転量を調節することにより、Ｙステージ２１のＹ方向の停止位置、及びＸステージ２２のＸ方向の停止位置を正確に調整することができる。
【００１４】
Ｘステージ２２の上には、伸縮自在に構成された伸縮軸２３１に支持され、Ｚ方向（上下方向）に昇降自在に構成されたＺ移動部２３が設けられている。さらにこのＺ移動部２３の上面側には、Ｚ移動部２３上でＺ軸のまわりに回転自在（θ方向に移動自在）に構成されたウエハチャック２が設けられている。
上述のＹステージ２１、Ｘステージ２２、伸縮軸２３１に支持されたＺ移動部２３は、本実施の形態の移動機構を構成し、ウエハチャック２をＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向に移動させることができる。
【００１５】
ウエハチャック２の上面は、検査対象のＩＣが形成されたウエハＷを載置する載置面となっていて、ウエハＷが吸着保持される。ウエハチャック２は、本実施の形態の載置台に相当している。
【００１６】
Ｙステージ２１、Ｘステージ２２、Ｚ移動部２３の作用によってウエハチャック２（載置面に載置されたウエハＷ）が移動する領域を移動領域と呼ぶと、当該移動領域の上方にはプローブカード３が設けられている。プローブカード３は、筐体１の天板であるヘッドプレート１２に着脱自在に取り付けられている。  
プローブカード３はＰＣＢ（Printed circuit board）として構成され、その上面側には、不図示の電極群が形成されている。また、ヘッドプレート１２の上方に配置されたテストヘッド４とプローブカード３との間には、テストヘッド４側の端子と既述の電極群との間の電気的導通を取るための中間リング４１が介設されている。
【００１７】
中間リング４１は、プローブカード３の電極群の配置位置に対応するように、電極部であるポゴピン４１１が多数配置されたポゴピンユニットとして構成されている。中間リング４１は、例えばテストヘッド４側に固定されている。  
またテストヘッド４は、筐体１の横に設けられた図示しないヒンジ機構により、水平な回転軸の回りを回転自在に構成されている。この構成により、テストヘッド４は、中間リング４１を水平に保持して各ポゴピン４１１をプローブカード３の電極群に接触させた状態とする測定位置（図１）と、プローブカード３から中間リング４１を離し、その底面を上向きにした状態で保持する退避位置（不図示）との間を回転移動することができる。
【００１８】
また、テストヘッド４はプローブカード３を介して取得したＩＣの電気的特性を示す電気信号を検査データとして記憶するデータ記憶部や、検査データに基づいて検査対象のＩＣの電気的な欠陥の有無を判定する判定部（いずれも不図示）を備えている。
【００１９】
プローブカード３の下面側には、上面側の電極群に対して各々、電気的に接続されたプローブである、多数のプローブ針３１が設けられている。図２、３などに示すように、各プローブ針３１は、横針やカンチレバーなどと呼ばれる導電性金属により構成されている。プローブ針３１は、プローブカード３の中央部に形成された矩形状の開口部３２に先端部を向けて、斜め下方に向けて突出するようにプローブカード３の下面側に設けられている。  
なおプローブは、プローブカード３の下面から垂直下方に向けて伸びる垂直針（後述する図１１に示すプローブ針３１ａ）や、フレキシブルなフィルムの下面に形成された金バンプ電極などにより構成してもよい。
【００２０】
更にこのプローブ装置は、ウエハＷとプローブ針３１との位置合わせを行うためにプローブ針３１の針先を撮像する第１の撮像手段とウエハＷ上の電極パッドを撮像する第２の撮像手段と、を備えている（いずれも不図示）。
【００２１】
以上に説明した構成を備える本例のプローブ装置は、プローブ針３１に向けて大気圧下でプラズマを供給することにより、プローブ針３１の先端部の付着した付着物を除去するためのプラズマ供給部を備える。  
以下、図４、５も参照しながら、プラズマ供給部の構成について説明する。
【００２２】
図４は、本例のプラズマ供給部の１つの構成例であるプラズマノズル６の縦断側面図を示している。  
本例のプラズマノズル６は、誘電体製の管状部材６１と、この管状部材６１内に挿入された電極棒６２と、管状部材６１の外周面に沿って設けられた箔状電極６３とを備え、電極棒６２と箔状電極６３との間に高周波電力（例えば後述する電力供給部７より供給されるパルス状の高周波電力）を印加することにより、管状部材６１内に供給されたプラズマ形成用のガスを誘電体バリア放電によりプラズマ化することができる。
【００２３】
管状部材６１は、ガラスや石英などの誘電体によって構成される外径が数ミリメートル〜数センチメートル、長さ数センチメートル〜十数センチメートル程度の大きさの直円管である。また、管状部材６１の管壁の厚さは、サブミリメートル〜数ミリメートル程度となっている。
【００２４】
電極棒６２は、アルミニウムや銅などの金属によって構成された、例えば丸棒状の電極である。電極棒６２の直径は、電極棒６２の外周面と管状部材６１の内壁面との間に、サブミリメートル〜数ミリメートル程度の隙間を形成することが可能な寸法となっている。電極棒６２の長さは、後述するノズルヘッド６４、キャップ部材６７を取り付けた状態の管状部材６１の内部に、電極棒６２を収容可能な寸法となっている。
【００２５】
例えば電極棒６２は、管状部材６１の一端（以下、「基端」と呼ぶ）側の開口を塞ぐように設けられた金属製のキャップ部材６７と、管状部材６１の内周面に沿って互いに間隔を開けて複数設けられた小片状のサポート部材６６とによって両端部を支持されている。
サポート部材６６には、誘電正接が小さい（電気的損失が小さい）ポリイミド樹脂などが用いられる。
【００２６】
例えばキャップ部材６７及びサポート部材６６は、管状部材６１の中心軸に対して、電極棒６２の中心軸が揃うように電極棒６２を保持する。この結果、電極棒６２の外周面と管状部材６１の内壁面との間には、横断面が円環状の隙間からなる流路が形成される。
【００２７】
箔状電極６３は、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔によって構成され、管状部材６１の外周面を全周に亘って覆うように配置される。箔状電極６３は導電性グリースなどを介して管状部材６１の外周面に貼り付けられている。
例えば箔状電極６３は、管状部材６１の長さ方向に沿った箔状電極６３の長さ寸法を変化させることにより、箔状電極６３の面積を変化させて管状部材６１内でプラズマが形成される領域を変化させることができる。
【００２８】
また、管状部材６１よりも短い長さ寸法を有する箔状電極６３を設ける場合には、箔状電極６３が管状部材６１の外周面を覆う位置を変化させて、プラズマが形成される領域からプラズマノズル６の出口（ノズルヘッド６４を設ける場合には、吐出口６４１）までの距離を変化させることもできる。  
これら箔状電極６３の面積や箔状電極６３の配置位置の少なくとも一方を変化させることにより、プラズマノズル６から供給されるプラズマの密度などを調整することが可能となる。
【００２９】
既述のように管状部材６１の基端側には、管状部材６１と電極棒６２との隙間を塞ぐと共に、電極棒６２の基端部を保持するキャップ部材６７が設けられている。管状部材６１とキャップ部材６７とは、管状部材６１の基端部とキャップ部材６７の開口面とにネジを切って、これらのネジを螺合させることにより接続してもよいし、接着剤を用いて接続してもよい。  
さらにキャップ部材６７の側面には、アルゴンガス（Ａｒ）やクリーンドライエア（ＣＤＡ）などのプラズマ形成用のガスを供給するガス供給配管６５が接続されている。
【００３０】
管状部材６１の基端側とは反対側の端部（以下、「先端」と呼ぶ）には、管状部材６１内で生成したプラズマをプローブ針３１へ向けて吐出するノズルヘッド６４が設けられている。例えばノズルヘッド６４は、円錐形状に形成され内部が空洞の金属製の部材である。そして、ノズルヘッド６４の円錐の底面側の開口内に管状部材６１の先端部を挿入することにより、Ｏ-リング６４２を介して管状部材６１にノズルヘッド６４を接続、固定している。
【００３１】
ノズルヘッド６４の円錐の先端側には、プラズマを吐出するための吐出口６４１が形成されている。吐出口６４１の開口面積は、管状部材６１と電極棒６２との間の隙間の横断面積よりも小さく形成されている。この構成により、ガス供給配管６５からのプラズマ形成用のガスの供給圧力にもよるが、プラズマノズル６の内圧を０．０５〜１ＭＰａ（絶対圧）の範囲内の例えば１ＭＰａ（約１０気圧）の高圧状態とすることができる。  
プラズマノズル６の内圧を高くすることにより、ラジカルやイオン密度の高いプラズマをプローブ針３１に向けて勢いよく供給することができる。
【００３２】
上述の構成を備えるプラズマノズル６の電極棒６２と箔状電極６３との間に高周波電力を印加すると、誘電体製の管状部材６１を挟んだ誘電体バリア放電により、管状部材６１内を流れるガスがプラズマ化する。
【００３３】
プラズマノズル６内においては、集中した領域にプラズマが発生するアーク放電の状態よりも、電極棒６２と箔状電極６３とが対向する領域に亘ってプラズマが発生するグロー放電の状態を維持した方が、より多くのガスを効率的にプラズマ化することができる。  
一方で、電極棒６２と箔状電極６３との間では、グロー放電の状態と比較して、アーク放電の状態の方が負性抵抗を示すので、通常の高周波電力を印加しただけでは、プラズマノズル６内の放電はアーク状態に移行しやすい。
【００３４】
そこで本例のプラズマノズル６に供給する電力供給部７は、高周波電力をパルス波として、パルスのピークパワーとデューティー比とを調整することにより、イオン衝撃が高く（ピークパワーにより調整）、ガス温度が低くアーク状態に移行しにくい（デューティー比により調整）プラズマを形成する構成となっている。  
以下、図５を参照しながら電力供給部７の構成例について説明する。
【００３５】
図５に示すように、電力供給部７は交流電源７１からパルス状の高周波電力を得るパルス発生部７２を備えている。パルス発生部７２は、負荷側に供給される高周波電力の力率を改善する力率改善回路７２１と、交流電力から直流電力を得る整流平滑回路７２２と、直流電力の電圧調整を行う高圧チョッパ回路７２３と、直流電力から所望のデューティー比のパルスを発生させるＨブリッジ回路７２４と、昇圧用のトランス回路７２５とを備えている。
【００３６】
交流電源７１は、例えば商用交流電源を用い、５０／６０Ｈｚ、２００Ｖの交流電力を供給する。  
例えば公知のアクティブフィルター方式の力率改善回路７２１と組み合わせて設けられた整流平滑回路７２２からは、例えば４００Ｖの直流電力が出力される。
【００３７】
高圧チョッパ回路７２３は、整流平滑回路７２２から供給された直流電流を、例えば１０Ｖ〜４００Ｖの範囲の電圧を有する直流電力に調整し、これによりパルスのピークパワーの設定を行う。  
Ｈブリッジ回路７２４は、フェーズシフト方式のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）によりり、高圧チョッパ回路７２３から供給された直流電力から、所望のデューティー比のパルスを生成する。  
【００３８】
そしてトランス回路７２５にてパルス状の高周波電力の昇圧を行い、例えば最大で２０ｋＶのピークパワーを有するパルス状の高周波電力がプラズマノズル６に印加される。
イオン衝撃を利用する観点では、高周波電力の周波数は、５ＭＨｚ以下が望ましい。また、例えばトランス回路７２５のコアとしてフェライトを利用する場合には、当該周波数は１００ｋＨｚ以下に調整される。
【００３９】
一方、プラズマノズル６にて放電を継続する観点では、パルス間隔が１０ミリ秒以下であれば再着火エネルギーを要することなく放電を継続できることが分かっている。  
これらの観点を踏まえ、例えば１０〜２０ｋＨｚ程度の周波数範囲にてデューティー比が１０〜９０％程度の範囲のパルス状の高周波電力を供給することにより、プラズマノズル６内にてグロー放電の状態を維持しつつ、イオン衝撃の大きなプラズマを形成できることを把握している。
【００４０】
力率改善回路７２１内のアクティブフィルターのデューティー制御、高圧チョッパ回路７２３のＰＷＭ制御、Ｈブリッジ回路７２４のフェーズシフト制御は、例えばワンチップマイコン７３を用いてパルス発生部７２内でローカルに制御される。  
以上に説明したプラズマノズル６及び電力供給部７は、本例のプラズマ供給部を構成している。
【００４１】
図１の説明に戻ると、プラズマノズル６は、ノズルヘッド６４を上方側へ向け（プローブ針３１側へ向け）、ノズル支持部２３２を介してＺ移動部２３に接続されている。  
このようにウエハチャック２に併設されたプラズマノズル６は、移動機構（Ｙステージ２１、Ｘステージ２２、Ｚ移動部２３）を利用してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に移動し、載置面の側方位置からプローブ針３１側へ向けてプラズマを吐出することが可能となる。
【００４２】
以上に説明したように、本例のプローブ装置は、イオン衝撃が大きく、イオンやラジカル密度の高いクリーニング用プラズマを大気圧下にある筐体１内に供給してプローブ針３１のクリーニングを行う機能を備える。  
さらに本例のプローブ装置は、プローブ針３１側においてもプラズマノズル６から供給されたプラズマを効果的に利用してクリーニングを進行させるための構成を備えている。
【００４３】
即ち、図１、２に示すように、プローブ針３１に向けてプラズマが供給される位置（図８に示すプラズマノズル６の配置位置参照）から見て、プローブ針３１の背面側であるプローブカード３の上面側（プラズマノズル６から見てプローブカード３の裏面側）には、プラズマノズル６から供給されたプラズマが到達する位置におけるプローブ針３１の電位を調節するための電位調節部材である金属板５が設けられている。
【００４４】
例えば金属板５は、銅板やアルミ板、ステンレススチール板などから構成され、当該金属板５の電位を調節する可変の直流電源５３を介して接地端に接続されている。  
図２に示す例において金属板５は、例えば誘電体製の保持部材５１を介して、プローブカード３の裏面から数ミリメートル程度浮いた高さ位置に保持されている。また、プラズマ電位制御の目的で、保持部材５１は、接続線５２を介してプローブカード３の裏面と電気的に接続されている。
【００４５】
プラズマノズル６からプラズマが供給されるプローブ針３１の背面側に電位調整された金属板５を設けることにより、プローブ針３１の周囲に形成される電界の状態を変化させることが可能となる。この結果、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整して、付着物の除去を行う際のプラズマの作用を変化させることができる（後述の実施例２−１〜２−３に示す実験結果参照）。
【００４６】
直流電源５３から金属板５に印加する電圧は、プラズマノズル６から供給されたプラズマを用いてプローブ針３１に付着した付着物を除去することが可能であり、且つ、プラズマがプローブ針３１の本体に与える損傷が小さい電圧を事前の予備実験などにより決定するとよい。
図２に示す例においては、直流電源５３の負極側を金属板５に接続しているが、必要に応じて正極側を接続してもよい（後述の図１１も参照）。
【００４７】
図６は、プラズマを用いたクリーニングの終点検出の手法の一例を示している。当該例においてはＦＴ−ＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）検出器８を用いてプラズマＰの光を検出した結果に基づいて、付着物の除去が完了したか否かの判断を行う。
【００４８】
例えばプローブ針３１を接触させるＩＣ側の電極パッドがアルミニウム−マグネシウム合金である場合について考えると、電極パッドから削り採られてプローブ針３１に付着した合金の一部は、酸化して酸化アルミニウムや酸化マグネシウムとなる。  
このとき、図６に示すようにプローブ針３１に供給されるプラズマの光をＦＴ−ＩＲ検出器８にて受光し、分析すると、図７に示すように酸化アルミニウムや酸化マグネシウムに対応する吸光度ピークが観察される（図７の実線）。
【００４９】
そこで、プラズマを用いたクリーニングを行いながら、所定の間隔でＦＴ−ＩＲ検出器８により前記プラズマ光の吸光度変化を確認する。付着物に対応する物質の吸光度のピークが予め設定されたしきい値以下となったタイミングにてクリーニングを終了することにより、付着物を確実に除去しつつ、プラズマがプローブ針３１に与える損傷を最小限に抑えることが可能なタイミングを特定することができる。
【００５０】
以上に説明した構成を備えるプローブ装置には、制御部９が設けられている。この制御部９はプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備え、プログラムには制御部９からプローブ装置の各部に制御信号を送り、ウエハＷの検査動作やプローブ針３１のクリーニング動作を実行するための命令が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの図示しない記憶部に格納されて制御部９にインストールされる。  
なお、テストヘッド４に設けられた既述のデータ記憶部や判定部も制御部９の一部を構成している。
【００５１】
以上に説明した構成を備えるプローブ装置の作用について説明する。  
先ず、通常時におけるウエハＷの検査動作について説明する。  
はじめに、図示しない外部の搬送アームにより筐体１内にウエハＷを搬入し、ウエハチャック２上に載置する。次いで既述の撮像手段を用いてコンタクト位置を設定する。
【００５２】
しかる後、ウエハチャック２を上昇させて、ウエハＷ上のＩＣに形成された電極パッドにプローブ針３１を接触させ、テストヘッド４から中間リング４１、プローブカード３及びプローブ針３１を介してＩＣに電気信号を供給し、電気的特性の検査を行う。そして移動機構を用いてプローブカード３に対してウエハチャック２（ウエハＷ）を順次移動させ、ウエハＷ上に多数形成された各ＩＣの電極パッドに対して同様の動作を繰り返して検査を行う。  
こうしてウエハＷ上の全てのＩＣについて検査が終了すると、ウエハチャック２を初期位置に移動させ、外部の搬送アームにより検査後のウエハＷが搬出される一方で、次のウエハＷがウエハチャック２上に載置される。
【００５３】
次に、プローブ針３１のクリーニング動作について説明する。  
上述した検査動作を多数のウエハＷに対して実行すると、プローブ針３１にはＩＣの電極パッドとの接触に起因する付着物が付着する。そこで、例えば予め設定したタイミング（予め設定した期間の経過タイミング、あるいは予め設定した枚数のウエハＷの検査を行った後のタイミングなど）にて、次のウエハＷの搬入を一旦、停止し、プローブ針３１のクリーニング動作を実行する。
【００５４】
クリーニング動作においては、ウエハチャック２にウエハＷが搬入されていない状態にて、移動機構を用いてウエハチャック２の側方に併設されたプラズマノズル６をクリーニング対象のプローブ針３１と対向する位置に移動させる（図８、９）。プラズマノズル６は、クリーニング対象のプローブ針３１と先端のノズルヘッド６４との距離が、例えば数ミリメートル〜数センチメートル程度離れた状態となる位置に配置される。
【００５５】
そしてガス供給配管６５からプラズマノズル６内にプラズマ形成用のガスを供給すると共に、電力供給部７からプラズマノズル６にパルス状の高周波電力を供給する。この結果、プラズマノズル６内にて誘電体バリア放電が発生し、ガスがプラズマ化する。このとき、パルス状の高周波電力を用いてプラズマを発生させることにより、グロー放電の状態を維持しつつ、イオン衝撃の大きなプラズマを形成できる。
【００５６】
プラズマ化したガスは、ノズルヘッド６４の吐出口６４１を介してプローブ針３１に向けて吐出され、当該プラズマがプローブ針３１の付着物と接触することにより、付着物が除去される。クリーニングは、１本ずつのプローブ針３１にプラズマを供給してもよいし、１本のプラズマノズル６から複数本のプローブ針３１にプラズマを供給してもよい。
【００５７】
プラズマを用いたクリーニングは、研磨部材を用いた付着物の除去と比較して、パーティクルの発生がほとんど無いので、筐体１内の機器を清浄な状態に保つことができる。なお、クリーニングの際に発生した付着物の成分を含むガスは、不図示の排気機構を用いて筐体１の外部に排出される。
【００５８】
ここでプローブカード３においては、プラズマノズル６から見てプローブ針３１の背面側に、直流電源５３によって電位調整された金属板５が設けられている。金属板５は、その下方側に配置されたプローブ針３１の周囲に電界を形成し、プラズマがプローブ針３１に到達する位置の電位を調整することができる。この結果、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整して、付着物の除去に適した状態にてプローブ針３１にプラズマを供給することができる。
【００５９】
プラズマによるクリーニングの進行状況は、ＦＴ−ＩＲ検出器８にてプラズマの光を分析した結果に基づいて把握することができるので、付着物に対応する吸光度ピークが予め設定したしきい値以下となった時点で当該プローブ針３１に対するクリーニング動作を終了する（図６、７）。  
ＦＴ−ＩＲ検出器８を用いて付着物の除去の状態を把握しながらクリーニングを実行することにより、プラズマによるプローブ針３１の損傷を必要最小限に抑えることができる。また、ＦＴ−ＩＲ検出器８を用いることにより、付着物による汚染の程度が大きくないプローブ針３１を把握することもできる。このようなプローブ針３１については、短時間でクリーニング作業を終える判断をすることができる。
【００６０】
こうして、移動機構を用いてプラズマノズル６を移動させながら、クリーニングが必要な全てのプローブ針３１に対して上述のクリーニング動作を実施したら、プラズマノズル６へのガスの供給、及び電力の供給を停止し、ノズルヘッド６４からのプラズマの吐出を終える。  
そしてウエハチャック２を初期位置に移動させ、検査対象のウエハＷの搬入を待つ。
【００６１】
本実施の形態に係るプローブ装置によれば以下の効果がある。プローブカード３に保持され、被検査デバイスであるＩＣの電気的特性の検査を行うための複数のプローブ針３１に対してプラズマを用いてクリーニングを行うにあたり、プラズマが供給される位置から見てプローブ針３１の背面側に電位調節部材が設けられている。  
この結果、プローブ針３１の周囲に形成された電界を利用して、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整し、プローブ針３１に付着した付着物を効果的に除去することができる。
【００６２】
ここで、プローブ針３１の電位を調整する金属板５の構成は、図２を用いて示した例に限定されない。  
例えば図１０に示すように、金属板５を保持する高さ位置（保持位置）を変化させることが可能な保持部材５１ａを用い、プローブカード３の裏面から金属板５までの距離（即ち、プローブ針３１から金属板５までの距離）を変化させることにより、プローブ針３１の周囲に形成される電界の状態を変化させてもよい。なお、図１０には直流電源５３を設けずに金属板５を直接、接地端に接続した例を示したが、図２に示す例と同様に、これらの間に可変の直流電源５３を設けてもよいことは勿論である。
【００６３】
また図１１には、横針型（カンチレバー型）のプローブ針３１に替えて、ポゴピン型のプローブ針３１ａを備えたプローブカード３ａの例を示している。このタイプのプローブカード３ａは、開口部３２が設けられていない場合がある。そこで、プローブ針３１の上方側のプローブカード３ａ内に、金属板５を埋め込む構成としてもよい。
また、本図中に併記するように、金属板５の電位調整を行う直流電源５３は、その正極側を金属板５に接続することも可能である。
【００６４】
この他、プラズマ供給部の構成例は、図４、５を用いて説明したプラズマノズル６に限定されない。例えば、平行平板電極の間にプラズマ形成用のガスを通流させ、これらの電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、ノズルなどを介して、プラズマをプローブ針３１に供給する構成としてもよい。
【実施例】
【００６５】
（実験１）
プラズマノズル６で発生させたプラズマを用いて、プローブ針３１のクリーニング実験を行った。  
Ａ．実験条件  
（実施例１）
図１２に示すように、接地された金属製（銅製）の金属ステージ５０１にステンレス製の支持部材５０２を介して試料３０１（本実験ではプローブ針３１）を配置した。そして、当該プローブ針３１に対して図４、５を用いて説明したプラズマノズル６、電力供給部７を用いて発生させたプラズマを供給し、クリーニング実験を行った。  
プラズマ発生用のガスとして流量０．５リットル／分のアルゴンガスを供給し、電圧１０ｋＶ、周波数２０ｋＨｚ、デューティー比２０％、平均３００Ｗのパルス状の高周波電力を供給した。プラズマの供給位置は、プローブ針３１より２ｍｍ上方の位置に設定した。
【００６６】
Ｂ．実験結果  
クリーニング前後のプローブ針３１の先端部を電子顕微鏡にて撮影した拡大写真を図１３（ａ）、（ｂ）に示す。  
図１３（ａ）に示すように、プローブ針３１の先端部に付着していた付着物が、プラズマを用いたクリーニングにより除去できることを確認できた（図１３（ｂ））。
【００６７】
（実験２）
試料３０１と金属ステージ５０１との間に配置される支持部材５０２の材質を種々変更し、プラズマが供給される試料３０１の表面に与える影響の違いを調べた。
Ａ．実験条件  
（実施例２−１）
金属ステージ５０１上に、厚さが１０ｍｍのスポンジを支持部材５０２ａとして配置し、当該支持部材５０２ａ上に試料３０１を配置して、実施例１と同じ条件でプラズマを発生させ、試料３０１の表面に供給した（図１４（ａ））。試料３０１は、シリコン基板上に、窒化チタン膜、タングステン膜、酸化タングステン膜を積層した積層膜を用いた。また、図１２に示すように、電極棒６２と箔状電極６３との間に印加されるパルス状の高周波電力の電流、電圧波形をオシロスコープ７０により測定した。また、金属ステージ５０１と試料３０１との間の抵抗値も測定した。
（実施例２−２）
厚さ０．５〜２ｍｍのステンレススチール板（支持部材５０２ｂ）と、厚さ０．５ｍｍの銅板（支持部材５０２ｃ）とをこの順に積層して支持部材５０２を構成した点以外は、実施例２−１と同様の条件下で試料３０１へのプラズマ供給を行った（図１４（ｂ））。
（実施例２−３）
厚さ３〜１０ｍｍのアルミニウム板を支持部材５０２ｄとした点以外は、実施例２−１と同様の条件下で試料３０１へのプラズマ供給を行った（図１４（ｃ））。
【００６８】
Ｂ．実験結果  
オシロスコープ７０にて測定した実施例２−１〜２−３における電流、電圧波形を図１５（ａ）〜（ｃ）に示し、実施例２−１、２−３に係る試料３０１表面の拡大写真を図１６（ａ）、（ｂ）に示す。
【００６９】
実施例２−１の実験結果にて、金属ステージ５０１と試料３０１との間の抵抗値は数十ＭΩとなった。プラズマノズル６にパルス状の高周波電力を印加したところ、図１５（ａ）に示すように電流、電圧が流れプラズマは発生したものの、試料３０１の表面には、プラズマを照射したことに伴う目視可能な痕跡は、殆ど現れなかった。
【００７０】
実施例２−２の実験結果にて、金属ステージ５０１と試料３０１との間の抵抗値は数Ω〜数十Ωとなった。プラズマノズル６にパルス状の高周波電力を印加したところ、図１５（ｂ）に示すように電流、電圧が流れプラズマは発生した。そして、試料３０１の表面には、図１６（ａ）に示すように、０．５ｍｍ×１．０ｍｍ程度のプラズマ痕が形成された。
【００７１】
実施例２−３の実験結果にて、金属ステージ５０１と試料３０１との間の抵抗値は数百ｋΩとなった。プラズマノズル６にパルス状の高周波電力を印加したところ、図１５（ｃ）に示すように、実施例２−１、２−２と比較して電圧は上がらなかった。一方で、試料３０１の表面には、図１６（ｂ）に示すように、直径２ｍｍ程度の円形のプラズマ痕が形成された。
【００７２】
これら実施例２−１〜２−３の結果によると、試料３０１（窒化チタンにより、下面側に対して絶縁されている）が載置される支持部材５０２の材質を変更したことにより、試料３０１の表面の周囲の電界が変化し、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整できたと考えられる。この結果、プラズマによる処理の結果を種々、変化させることができた。
【符号の説明】
【００７３】
Ｗ          ウエハ
２          ウエハチャック
３、３ａ    プローブカード
３１、３１ａ
プローブ針
５          金属板
６          プラズマノズル
７          電力供給部
９          制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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