(57)【要約】【課題】プローブの耐久性を損なうことなく該プローブの先端に付着した異物を効果的に除去することができるクリーニング装置を提供する。【解決手段】プローブのためのクリーニング装置は、粗面を有する基板と、前記プローブのための研磨面を提供すべく前記粗面に倣って該粗面を覆って形成され、前記プローブの針先の硬度よりも低い硬度を有する表面層とを備える。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブに付着した異物を除去するためのクリーニング装置であって、粗面を有する基板と、前記プローブのための研磨面を提供すべく前記粗面に倣って該粗面を覆って形成され、前記プローブの針先の硬度よりも低い硬度を有する表面層とを備えるクリーニング装置。
【請求項２】
前記表面層は前記粗面に沿った滑らかな表面を有する、請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記表面層の厚さは０．０５〜１．０μｍである、請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記粗面の算術平均粗さ（Ra）は、０．０２〜１．００μｍである、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記基板は、表面がサンドブラストにより粗面に形成されたシリコン板からなる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記プローブの針先のビッカース硬度（Hv）が８００〜１０００であり、前記表面層は、４００〜６００のビッカース硬度（Hv）を有する金属材料が前記粗面を覆うように堆積されて形成されている、請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記金属材料はニッケルまたはニッケル合金である、請求項６に記載のクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハに作り込まれた集積回路のような半導体デバイスの電気的検査に用いられるプローブカードのプローブ先端から異物を除去するためのクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハに集合的に作り込まれた半導体デバイスの電気的検査で、その検査に用いるテスタと被検査体とを接続するために、一般的に、テスタに接続されたプローブカードのような電気的接続装置が用いられている。この電気的接続装置に設けられた各プローブの先端が半導体ウエハの各半導体デバイスに形成された電極パッドに接触することにより、被検査体である半導体デバイスと前記テスタとが電気的に接続される。
【０００３】
両者の接続時、電気的接続装置のプローブが対応する電極パッドに確実に接続されるように、プローブの先端は、対応する電極パッドの表面を僅かに削るように該電極パッドの表面上を摺動して、この電極パッドに当接する。このとき、プローブの先端に電極パッドの削りかすが異物として付着することがある。プローブ先端へのこのような異物の付着は、引き続く他の半導体デバイスのための正確な電気的接続の妨げとなることから、正確な検査の妨げとなる。
【０００４】
プローブ先端に付着する異物を除去するために、基板の粗面に研磨剤を含む弾性層を有するクリーニング部材を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このクリーニング部材によれば、必要に応じてプローブの先端をクリーニング部材の弾性層上を滑らせることにより、プローブに付着した異物を除去することができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７６６０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、弾性層はプローブの硬度よりも大きな硬度を有する研磨剤を含むことから、プローブのクリーニング毎に該プローブの先端が大きく摩耗する。そのため、プローブの耐久性を損なう虞があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、プローブの耐久性を損なうことなく該プローブの先端に付着した異物を効果的に除去することができるクリーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、プローブに付着した異物を除去するためのクリーニング装置であって、粗面を有する基板と、前記プローブのための研磨面を提供すべく前記粗面に倣って該粗面を覆って形成され、前記プローブの針先の硬度よりも低い硬度を有する表面層とを備えることを特徴とする。
【０００９】
表面層はプローブの硬度よりも低い硬度を有し、該表面層は基板の粗面に倣ならって該粗面上に形成されることから、プローブの針先を表面層上で滑らせることにより、プローブの著しい摩耗を生じさせることなく、該プローブに付着した異物を効果的に除去できる。
【００１０】
前記表面層は、前記粗面に沿った滑らかな表面を有するように形成することができる。
【００１１】
前記表面層の厚さは０．０５〜１．０μｍとすることができる。
【００１２】
前記粗面の算術平均粗さ（Ra）は、０．０２〜１．００μｍとすることができる。このとき、表面層の粗面の算術平均粗さ（Ra）は、前記基板の前記粗面の算術平均粗さよりも約１０％小さい値となる。
【００１３】
前記基板には、例えば表面がサンドブラストにより粗面に形成されたシリコン板を用いることができる。前記基板として、シリコン基板に代えて、アモルファスカーボン板、炭化シリコン板あるいはセラミック板を用いることができる。
【００１４】
前記プローブの針先のビッカース硬度（Hv）が８００〜１０００であるとき、前記表面層は４００〜６００のビッカース硬度（Hv）を有する金属材料を用いることができる。
【００１５】
例えば、プローブの針先として、ロジウムあるいはルテニウムのような硬質金属が用いられる場合、前記表面層の金属材料には、ニッケルまたはニッケル合金を用いることができる。ニッケル材料に代えて、前記表面層は、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、クロムあるいはクロム合金の堆積により形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、前記したように、プローブの針先に付着したアルミ屑のような異物を従来のような研磨剤を含む表面層を用いることなく除去することができるので、プローブのクリーニングでその先端を従来のように大きく摩耗することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明に係るクリーニング装置を概略的に示す断面図である。図１に示されたクリーニング装置の説明に先立ち、該クリーニング装置によりクリーニング処理を受けるプローブを有するプローブ組立体の一例を図２および図３に沿って説明する。
【００１８】
本発明に係るプローブ組立体１０は、図２に示されているように、例えば半導体ウエハ１２に形成された多数の集積回路（図示せず）の通電試験に用いられる。半導体ウエハ１２は、その一方の面に形成された多数の電極１２ａを上方に向けて、例えば、真空チャック１４上に取り外し可能に保持される。プローブ組立体１０は、真空チャック１４上の半導体ウエハ１２の前記集積回路の通電試験のために、真空チャック１４上の半導体ウエハ１２へ向けおよびこれから遠ざかる方向へ、真空チャック１４との間で相対的に移動可能に図示しないフレーム部材に支持されている。
【００１９】
プローブ組立体１０は、プリント配線基板１６と、該プリント基板に重ね合わせられるプローブ基板１８とを備える。プローブ基板１８は、従来よく知られているように、セラミックス板１８ａと該セラミック板に上面を接合された多層配線板１８ｂとの積層体からなる。プローブ基板１８の下面すなわち多層配線板１８ｂには、本発明に係る多数のプローブ２０が整列して取り付けられている。
【００２０】
プローブ基板１８は、プローブ２０が下方に向くように、セラミックスのような誘電体材料からなる従来よく知られた取付リング組立体２２および図示しないが従来におけると同様なボルトのような結合部材により、プリント配線基板１６の下面に積層するように、プリント配線基板１６に一体的に組み付けられている。図示の例では、プリント配線基板１６の上面には、金属材料からなり、プリント配線基板１６の前記上面の部分的な露出を許す補強部材２４が一体的に組み付けられている。
【００２１】
プローブ基板１８の多層配線板１８ｂには、図３に示されているように、従来よく知られた多数の導電路２６が形成されている。各プローブ２０は、それぞれに対応した導電路２６のプローブランド２６ａに固定的に接続されることにより、プローブ基板１８に取り付けられている。
【００２２】
プローブ基板１８の各プローブ２０に対応した前記導電路は、従来よく知られているように、セラミックス板１８ａおよびプリント配線基板１６をそれぞれ貫通して形成された各導電路（いずれも図示せず）を経て、プリント配線基板１６の上面の補強部材２４から露出する領域に配列されたソケット（図示せず）に電気的に接続されており、該ソケットを経て、図示しないテスタ本体の回路に接続されている。
【００２３】
したがって、プローブ組立体１０の各プローブ２０が被検査体である半導体ウエハ１２の対応する電極１２ａに当接するように、プローブ組立体１０と真空チャック１４とを相近づけるように移動させることにより、電極１２ａを前記テスタ本体の回路に接続することができ、被検査体１２の通電試験を行うことができる。
【００２４】
各プローブ２０を拡大して示す図３を参照するに、各プローブ２０は、平板状のプローブ本体２０ａと、該プローブ本体に一部を埋設された針先２０ｂとを備える。これらは、共に比較的良好な導電性を示す。
【００２５】
プローブ本体２０ａは、例えば、ニッケル、あるいは、ニッケルリン、ニッケルタングステン、ニッケルコバルト、ニッケルクロムのようなニッケル合金、さらには、燐青銅のような、比較的靭性に優れた高靱性の金属材料で形成することができる。また、針先２０ｂは、例えばロジウム、ルテニウムのような、ビッカース硬度（Hｖ）が８００〜１０００の金属材料で構成される。このような金属材料からなる針先２０ｂは、プローブ本体２０ａに比較して硬度が高く、耐摩耗性に優れる。
【００２６】
プローブ本体２０ａは、図示の例では、その平面形状で見て、矩形形状を有する取付け領域２８と、該取付け領域の一側からその下方に伸びる帯状の連結領域３０と、該連結領域から横方向に伸びるアーム領域３２、３２と、該アーム領域に連続する針先領域３４とを備える。取付け領域２８の上縁２８ａは、プローブランド２６ａへの取付け端部となる。アーム領域３２は、図示の例では、上縁すなわち取付け端部２８ａから下方に伸長する取付け領域２８に、連結領域３０を経て連続する。
【００２７】
アーム領域３２は、取付け領域２８の下縁２８ｂに間隔をおいて横方向に伸長する。図示の例では、アーム領域３２は、互いに上下方向へ間隔をおいて並行に伸びる一対のアーム領域３２、３２からなる。この両アーム領域３２を連結すべく、該両アーム領域の先端から針先領域３４が取付け端部２８ａの位置する側と反対側、すなわち下方へ伸長する。この針先領域３４の伸長端に前記針先２０ｂが形成されている。
【００２８】
各プローブ２０は、プローブ本体２０ａの取付け端部２８ａで導電路２６のプローブランド２６ａに固着されており、図３に示すように、多数のプローブ２０がそれらの針先２０ｂを直線上に整列させかつ相互に近接して並列的に配置されている。
【００２９】
プローブ組立体１０によれば、前記した半導体ウエハ１２の電極１２ａにプローブ２０の針先２０ｂが当接すると、さらに、半導体ウエハ１２とプローブ組立体１０とが相近づく方向への作用力を受ける。この作用力によって、プローブ組立体１０のアーム領域３２、３２は弾性により上方に開放する弧状の反り返りを生じる。この反り返しを生じさせる作用力は一般的にオーバドライブ力と称されており、各プローブ２０の針先２０ｂは、オーバドライブ力により、電極１２ａに僅かな滑りを生じ、この滑りによって電極１２ａの表面を削る。一般的に、電極１２ａの表面は、該電極の酸化物（電気絶縁物）によって覆われることから、不導通になることがあり、この表面を削ることにより、確実な電気的接触を達成することができると考えられる。
【００３０】
ところが、このときに生じる電極１２ａの削りかすが針先２０ｂに付着すると、この付着物は、半導体ウエハ１２の引き続く他の集積回路領域あるいは他の半導体ウエハ１２の検査時に、針先２０ｂと電極１２ａとの間に介在することにより、不導通のような不具合の原因となる。
【００３１】
そこで、プローブ２０の針先２０ｂに付着する異物の除去のために、図１に示した本発明に係るクリーニング装置が用いられる。
【００３２】
本発明に係るクリーニング装置４０は、図１に示すように、基板４２と、該基板上に形成される表面層４４とを備える。基板４２は、例えばシリコン結晶基板のようなシリコン基板を用いることができる。基板４２の表面４２ａは、例えば表面研磨により、必要に応じて鏡面処理が施された後、例えばサンドブラスト処理により、粗面となるように処理される。
【００３３】
この粗面化処理により、基板４２の表面４２ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜１．００μｍとなるように形成される。
【００３４】
粗面化処理を受けた基板４２の表面４２ａには、表面層４４が形成される。この表面層４４は、そのビッカース硬度（Hｖ）が針先２０ｂのそれよりも小さな４００〜６００の値を有する金属材料で形成される。このような金属材料として、代表的にはニッケルまたはニッケル合金がある。
【００３５】
この表面層４４のための金属材料が例えばスパッタ法を用いて表面４２ａ上に、０．０５〜１．０μｍの厚さに堆積される。この金属材料の堆積により、ほぼ基板４２の表面４２ａの凹凸に倣った表面４４ａを有する表面層４４が形成される。この表面層４４の表面４４ａは、表面層４４の表面４４ａよりも滑らかな曲面で構成され、表面層４４の表面４４ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、基板４２の表面４２ａの算術平均粗さよりも約１０％小さい値となる。また、図１の模式図では、表面層４４の表面４４ａには、基板４２の表面４２ａの凹凸の角に対応した凹凸が形成されているが、この表面４４ａの角は実際には滑らかな曲面になる。したがって、基板４２の表面４２ａにたとえ角が形成されても、表面層４４の表面４４ａには、角張った部分は生じない。
【００３６】
本発明に係るクリーニング装置４０の表面層４４は、従来のような高硬度の研磨剤を全く含まず、プローブ２０の針先２０ｂの硬度（Hｖ）より低く、基板４２の表面４２ａに倣った表面４４ａを有する。したがって、プローブ２０の針先２０ｂをクリーニング装置４０の表面層４４の表面４４ａを滑らせることにより、針先２０ｂの大きな摩耗を招くことなく、効果的に異物を除去することができる。
【００３７】
基板４２には、前記したシリコン基板に代えて、アモルファスカーボン板、炭化シリコン板あるいはセラミック板等を用いることができる。
【００３８】
また、表面層４４は、銅、銅合金、タングステン、タングステン合金、クロムあるいはクロム合金の堆積により形成することができる。表面層４４は、プローブ２０のクリーニング時に、該プローブの針先２０ｂが表面層４４に向けて押圧されたときに、該表面層に突き刺さらない硬さでありかつプローブ先端よりも低硬度のものが望ましい。それ故、プローブの先端材料の硬度との関係で前記表面層の材料が決定される。
【００３９】
また、表面層４４は、ゲル状材料あるいはシリコン窒化膜のような絶縁材料を堆積することによっても、形成することができる。  
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るクリーニング装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示したクリーニング装置を用いて清掃を受けるプローブ組立体の一部を破断して概略的に示す模式図である。
【図３】図２に示したプローブ組立体のプローブを示す正面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  プローブ組立体
２０  プローブ
２０ｂ  プローブの針先
４０  クリーニング装置
４２  基板
４２ａ  基板の表面
４４  表面層
４４ａ  表面層の表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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