(57)【要約】【目的】  本発明の目的は、ゴミ除去時のプローブへのダメージを低減することができるプローブのクリーニング方法及びプローブのクリーニング装置を提供する。【構成】  プローブのクリーニング方法は、プローブ先端クリーニング部材１０に静電気を帯電させ、当該プローブ先端クリーニング部材１０をプローブカード２０のプローブ２１に相対的に接近させることにより、当該プローブカード２０のプローブ２１の先端部に付着した付着ゴミａを除去する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電気を帯電させた帯電部材をプローブに相対的に接近させることにより、当該プローブに付着したゴミを除去するようにしたことを特徴とするプローブのクリーニング方法。    
【請求項２】
帯電部材と、この帯電部材に静電気を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段をプローブに相対的に接近させる移動手段とを備えたことを特徴とするプローブのクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブの先端部分に付着したゴミや異物を除去するプローブのクリーニング方法及びプローブのクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハテストにおいては、プローブカードのプローブと、ウエハのパッド、半田バンプや半田ボール等の電極との機械的な接触により、当該プローブ及び／又は電極の一部が破壊され、粉体ゴミが発生する。この粉体ゴミは前記プローブの先端部( 特に、プローブの先端から１００μｍ付近の部分) に付着して付着ゴミと化す。この付着ゴミは前記プローブの先端部に堆積し固着して固着ゴミと化すことがある。
【０００３】
前記付着ゴミは、ウエハテストに使用されるプローバのＣＣＤカメラを通じたテスト前のプローブの先端位置の認識を阻害し、当該プローバを自動停止させる原因となる。また、前記付着ゴミが隣り合うプローブに付着すると、当該付着ゴミが導電部材となり、ウエハテストの誤測定の原因となる。一方、前記固着ゴミは酸化等により絶縁物となることがある。この場合、前記固着ゴミが前記プローブの先端部と前記ウエハの電極との電気的導通を阻害し、その抵抗値を大きくするため、ウエハテストの誤測定の原因となる。
【０００４】
このため、クリーニング部材を前記プローバのウエハチャックやクリーニングステージに装着し、前記プローブをクリーニング部材に機械的に接触させることにより前記付着ゴミ及び固着ゴミを除去している。
【０００５】
このクリーニング部材としては、ゴム弾性体や樹脂材料からなるもの( 第１のクリーニング部材) 、表面粗さを有したセラミック板等の平面高精度硬質部材からなるもの( 第２のクリーニング部材) 、両者を上下に積層したもの( 第３のクリーニング部材) 等がある。
【０００６】
第１のクリーニング部材は、当該クリーニング部材に前記プローブを押圧させたり、貫通させたりすることにより前記付着ゴミを除去することができる。第２のクリーニング部材は、その表面上で前記プローブをオーバードライブさせることにより前記固着ゴミを除去することができる。即ち、前記プローブを第１のクリーニング部材に押圧又は貫通させた後、第２のクリーニング部材上でオーバードライブさせ、前記付着ゴミ及び固着ゴミを除去している。
【０００７】
第３のクリーニング部材は、上層の前記ゴム弾性体や樹脂材料に前記プローブを押圧しつつ、下層の前記平面高精度硬質部材上で当該プローブをオーバードライブさせることにより、前記付着ゴミ及び固着ゴミを一度に除去することができる( 特許文献１参照) 。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１００８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年のプローブは、接触時のウエハへのダメージを小さくすると共に、ウエハの多層化に伴う電極の微細化に対応するために、機械強度の低い微細なプローブが使用されつつある。
【００１０】
ところが、前記第１、第２のクリーニング部材を用いた前記プローブのクリーニングの場合、前記プローブを前記第１のクリーニング部材に押圧したり、突き刺したりしなければならないことから、付着ゴミ除去時の前記プローブへのダメージが大きくなるという問題を有する。その上、第２のクリーニング部材は表面粗さを有した平面高精度硬質部材から構成されているため、固着ゴミ除去時の前記プローブへのダメージが大きくなるという問題も有している。
【００１１】
一方、第３のクリーニング部材を用いた前記プローブのクリーニングの場合も、前記第１、第２のクリーニング部材を上下に積層した構成であることから、両問題を有している。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる目的とするところは、ゴミ除去時のプローブへのダメージを低減することができるプローブのクリーニング方法及びプローブの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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のプローブのクリーニング方法は、静電気を帯電させた帯電部材をプローブに相対的に接近させることにより、当該プローブに付着したゴミを除去するようにしたことを特徴としている。
【００１４】
本発明のプローブのクリーニング装置は、帯電部材と、この帯電部材に静電気を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段をプローブに相対的に接近させる移動手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプローブのクリーニング方法による場合、静電気を帯電させた帯電部材をプローブに相対的に接近させると、前記帯電部材の静電気が前記プローブ及び当該プローブに付着したゴミに帯電する。このとき、前記ゴミが前記帯電部材と異極化又は同極化し、その間に静電引力又は静電反発力が生じる。前記ゴミと前記帯電部材との間に静電引力が生じた場合には、当該静電引力により前記ゴミが前記プローブから離れ、前記帯電部材に付着する。一方、前記ゴミと前記帯電部材との間に静電反発力が生じた場合には、当該静電反発力により前記ゴミが前記プローブから離れ、前記プローブや他のゴミと衝突を繰り返す。その後、前記ゴミが自重により前記帯電部材上に落下する。このように機械的な接触を行うことなく、プローブに付着したゴミを除去することができるので、従来例と比べてクリーニング時のプローブへのダメージを低減することができ、機械強度の低い微細なプローブに対応することができる。
【００１６】
本発明のプローブのクリーニング装置による場合、前記プローブのクリーニング方法と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るプローブのクリーニング方法について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係るクリーニング部材の付着ゴミの除去過程を示す断面図、図２は同クリーニング部材の付着ゴミ及び固着ゴミの除去過程を示す断面図、図３は本発明の実施の形態に係るクリーニング装置のブロック図である。
【００１８】
まず、本発明の実施の形態に係るプローブのクリーニング方法に用いるクリーニング部材１０( 帯電部材) について説明する。このクリーニング部材１０( 図１又は図２参照) は、接着性又は粘着性を有し且つ静電許容量が０．１ｆＦ〜０．１μＦの素材で構成される弾性シートに、黒鉛( 炭素) や滑石からダイヤモンドまでの新モース硬度１〜１５までの微粒子等の研磨砥粒を混入したものである。具体的には、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂又はテフロンゴム等のゴム弾性樹脂に前記研磨砥粒を混入させたものを使用する。
【００１９】
このクリーニング部材１０は、後述する固着ゴミｂの除去時ににおいて、プローブカード２０のプローブ２１を押圧したり、突き刺したり、その面上を摺動させたりした際に、当該プローブ２１が破損し難い硬さを有する。具体的には、ＨＤＡ０〜ＨＤＤ１００の硬さを有する。
【００２０】
このクリーニング部材１０は、図３に示すクリーニング装置１００に取り付けられ、プローブカード２０のプローブ２１の先端部( 先端から１００μｍの付近部分) に付着した付着ゴミａ及び固着した固着ゴミｂを除去するのに使用される。
【００２１】
なお、ここでいう付着ゴミａとは、ウエハテスト時のプローブ２１と図示しないウエハの電極との機械的な接触により、当該プローブ２１及び／又はウエハの電極の一部が破壊されることにより発生する粉体ゴミであり、その大きさは０．００１〜数１００μｍである。固着ゴミｂとは、付着ゴミａがプローブ２１の先端部に堆積し固着したものである。この固着ゴミｂは酸化等により絶縁物と化す場合がある。
【００２２】
クリーニング装置１００は、プローブカード２０を用いてウエハテストを行うのに使用されるプローバにクリーニング部材１０を用いてプローブカード２０のプローブ２１の先端部のクリーニングを行う機能を付加したものである。
【００２３】
このクリーニング装置１００は、検査位置の上方に設けられ、プローブカード２０が取り付けられる取付部１１０と、可動台１２０と、この可動台１２０上に設けられ、ウエハ又はクリーニング部材１０( 即ち、帯電部材) が装着されるチャック１３０と、可動台１２０上に設けられ、クリーニング部材１０がセットされるクリーニングステージ１４０と、可動台１２０上に設けられ、プローブカード２０のプローブ２１の先端位置を撮影するＣＣＤカメラ１５０と、可動台１２０を搬入位置から検査位置( クリーニング位置) 、検査位置( クリーニング位置) から搬出位置にかけて移動させる移動手段１６０と、クリーニング部材１０に静電気を帯電させる帯電手段１７０と、各部の動作を制御する制御部１８０とを備えている。
【００２４】
チャック１３０は可動台１２０の図示しないホルダに独立して固定される。このチャック１３０は上下動可能になっており、ウエハ又はクリーニング部材１０を自動で搬入及び搬出するようになっている。チャック１３０は、いわゆるホットチャックと呼ばれるものであって、装着されたウエハ又はクリーニング部材１０を−４０°〜１５０°に加熱する機能を有する。チャック１３０のウエハテスト時の温度は通常８５°に設定される。クリーニングステージ１４０及びＣＣＤカメラ１５０も各々上下動可能になっている。クリーニングステージ１４０は、チャック１３０のような加熱機能を有しておらず、その温度はクリーニング装置１００内の温度と同じとなっている。チャック１３０とクリーニングステージ１４０とは、クリーニング部材１０の取付面が同一高さとなっている。
【００２５】
帯電手段１７０としては、刷毛、ブラシ、ロールやブレード等で擦ることによりクリーニング部材１０に静電気を帯電させる機械的手段、イオナイザーや放電等によりクリーニング部材１０に静電気を帯電させる電気的手段又は紫外線等の露光等によりクリーニング部材１０に静電気を帯電させる光学手段を使用する。
【００２６】
制御部１８０は、コンピュータであって、その内部メモリにウエハテスト用のプログラムが記録されている。このプログラムには、チャック１３０に装着されたクリーニング部材１０を用いて付着ゴミａを除去する第１のクリーニング工程と、チャック１３０に装着されたクリーニング部材１０を用いて付着ゴミａ及び固着ゴミｂを除去する第２のクリーニング工程と、クリーニングステージ１４０にセットされたクリーニング部材１０を用いて付着ゴミａを除去する第３のクリーニング工程と、クリーニングステージ１４０にセットされたクリーニング部材１０を用いて付着ゴミａ及び固着ゴミｂを除去する第４のクリーニング工程とが含まれている。これらのクリーニング工程の何れか又は複数の工程を使用するかについては、クリーニング装置１００の使用者が適宜選択設定可能となっている。
【００２７】
以下、クリーニング装置１００によるプローブカード２０のプローブ２１のクリーニング方法について詳しく説明する。なお、ここでは、ウエハテストのインラインにおいて、第１〜第４のクリーニング工程が所定のタイミングで行われるように設定されているものとして説明する。まず、取付部１１０にプローブカード２０をセットする。
【００２８】
そして、クリーニング装置１００の電源をオンにし、制御部１８０により前記ウエハテスト用のプログラムを処理させる。すると、搬入位置に位置した可動台１２０上のチャック１３０によりウエハ又はクリーニング部材１０が当該チャック１３０に搬入される( この際、ウエハ又はクリーニング部材１０はチャック１３０に装着される) 。なお、予め決められた可動台１２０上のクリーニングステージ１４０には、前記使用者によりクリーニング部材１０がセットされている。
【００２９】
これと共に、帯電手段１７０を動作させ、搬入位置に位置したクリーニング部材１０に静電気を帯電させる。これにより、クリーニング部材１０に電位１ｍＶ〜１０００Ｖの静電気が帯電する。そして、移動手段１６０を動作させ、可動台１２０を搬入位置から検査位置に搬送させる。
【００３０】
チャック１３０にウエハが装着された可動台１２０が検査位置に位置したときには、ＣＣＤカメラ１５０を動作させてプローブカード２０のプローブ２１の先端位置の位置を認識する。この認識結果に基いてチャック１３０を動作させ、プローブカード２０とウエハとを相対的に接近させ、当該プローブカード２０のプローブ２１をウエハの電極に接触させる。これによりウエハテストが行われる。その後、チャック１３０を動作させ、プローブカード２０とウエハとを相対的に離す。そして、移動手段１６０を動作させ、当該ウエハがセットされた可動台１２０を検査位置から搬出位置にかけて搬出させる。可動台１２０が搬出位置に位置すると、チャック１３０によりウエハが搬出される。
【００３１】
チャック１３０にクリーニング部材１０が装着された可動台１２０が検査位置に位置したときには、前記プログラムの内容に基いて、第１、第２のクリーニング工程の何れかを行う。
【００３２】
第１のクリーニング工程を行う場合、ＣＣＤカメラ１５０を動作させてプローブカード２０のプローブ２１の先端位置の位置を認識し、その認識結果に基いてチャック１３０を動作させ、クリーニング部材１０とプローブ２１とを相対的に接近させる。図１に示すように、プローブ２１の先端部がクリーニング部材１０の静電気の影響を受ける領域( 静電界領域) に入ると、クリーニング部材１０の静電気が、プローブ２１及びこのプローブ２１に付着した付着ゴミａに帯電する。すると、クリーニング部材１０と付着ゴミａとが異極化又は同極化し、その間に静電引力又は静電反発力が生じる。
【００３３】
クリーニング部材１０と付着ゴミａとの間に静電引力が生じた場合、当該静電引力により付着ゴミａがプローブ２１の先端部から離れ、クリーニング部材１０に接着又は粘着される。クリーニング部材１０と付着ゴミａとの間に静電反発力が生じた場合、当該静電反発力により付着ゴミａがプローブ２１の先端部から離れ、プローブ２１の先端部や他の付着ゴミａと衝突を繰り返す。その後、付着ゴミａが自重により落下し、クリーニング部材１０に接着又は粘着される。このようにして付着ゴミａがプローブ２１の先端部から除去される。その後、チャック１３０を動作させ、クリーニング部材１０とプローブ２１とを相対的に離す。そして、移動手段１６０を動作させ、当該クリーニング部材１０がセットされた可動台１２０を検査位置から搬出位置にかけて搬出させる。可動台１２０が搬出位置に位置すると、チャック１３０によりクリーニング部材１０が搬出される。
【００３４】
第２のクリーニング工程を行う場合、第１のクリーニング工程と同様に、チャック１３０を動作させ、クリーニング部材１０とプローブ２１とを相対的に接近させることにより付着ゴミａの除去を行う。そして、チャック１３０を動作させ、図２に示すように、クリーニング部材１０とプローブ２１とを更に相対的に接近させ、プローブ２１をクリーニング部材１０に押圧させたり、差し込んだり、クリーニング部材１０の面上で摺動させたりする。これによりプローブ２１の先端部がクリーニング部材１０に混入された研磨砥粒で研磨され、当該プローブ２１の先端部に固着した固着ゴミｂが除去される。その後、チャック１３０を動作させ、クリーニング部材１０とプローブ２１とを相対的に離す。そして、移動手段１６０を動作させ、当該クリーニング部材１０がセットされた可動台１２０を検査位置から搬出位置にかけて搬出させる。可動台１２０が搬出位置に位置すると、チャック１３０によりクリーニング部材１０が搬出される。
【００３５】
クリーニングステージ１４０にクリーニング部材１０がセットされた可動台１２０が検査位置に位置したときには、当該可動台１２０上のチャック１３０に装着されたウエハに対して上述の如くウエハテストを行った後、前記プログラムの内容に基いて、第３、第４のクリーニング工程の何れかを行う。なお、第３のクリーニング工程は、チャック１３０に代えてクリーニングステージ１４０が動作する以外、第１のクリーニング工程と同じである。また、第４のクリーニング工程は、チャック１３０に代えてクリーニングステージ１４０が動作する以外、第２のクリーニング工程と同じである。従って、第３、第４のクリーニング工程の説明は省略する。なお、クリーニングステージ１４０上のクリーニング部材１０の交換は、前記使用者により行われる。
【００３６】
なお、クリーニング終了後、プローブ２１には弱い静電気が帯電しているが、当該プローブ２１にはグランド端子に接続されたものあり、また、当該プローブ２１を有するプローブカードにはグランド層や電極間にサージ素子を備えたものがあるので、その後のウエハテストには影響しない。
【００３７】
このようなクリーニング部材１０による場合、プローブ２１をクリーニング部材１０に接近させるだけで、当該クリーニング部材１０の静電気によりプローブ２１に付着した付着ゴミａを除去することができる。このため、機械的な接触が不可欠な従来例と比べて、プローブ２１へのダメージを格段に低減することができる。また、クリーニング部材１０は接着性又は粘着性を有し且つ研磨砥粒が混入されているので、プローブ２１を当該クリーニング部材１０に押圧したり、突き刺したり、その面上を摺動させたりすることにより、当該プローブ２１から固着ゴミｂを除去することができる。この固着ゴミｂ除去時のクリーニング部材１０とプローブ２１との接触も、従来例のプローブを平面高精度硬質部材上でオーバードライブさせる場合と比べて、プローブ２１へのダメージを格段に低減することができる。よって、機械強度の低い微細なプローブ２１に適したクリーニング部材とすることができる。
【００３８】
しかも、クリーニング部材１０は、接着性又は粘着性を有した素材で構成されているので、当該クリーニング部材１０上に落下した付着ゴミａを接着又は粘着することができる。このため、付着ゴミａが再びプローブ２１に付着するのを防止することができる。
【００３９】
なお、このクリーニング部材１０は、静電気に帯電している又は帯電する帯電部材であり、その静電気の影響によりプローブ２１の付着ゴミａを除去し得るものである限り、どのようなものであっても良い。クリーニング部材１０の形状については、ウエハの形状やチャック１３０の装着部の形状に合わせて設計することができる。勿論、ウエハの形状やチャック１３０の装着部の形状に合わせず、その他の形状とすることもできる。また、シート状のものだけでなく、基板や棒状の電極などで代用することも可能である。
【００４０】
また、クリーニング部材１０は接着性、粘着性、弾性を有するものでなくても良く、研磨砥粒が混入されていなくても良い。このようなクリーニング部材１０としては、エポキシ樹脂又はポリエチレン系樹脂等の硬質樹脂、テフロン（登録商標）又はポリプロピレン等のエレクトレット等の誘電材料等や貴宝石や電気石等のイオンを発生する物質等も使用することができる。また、クリーニング部材１０としては、静電気容量が小さい素材を母材として使用する場合には、エレクトレット等の帯電性の高い微粉末や貴宝石や電気石等のイオンを発生する微粉末等を混入したもの等を使用することもできる。クリーニング部材１０に研磨粒子が混入されていない場合には、プローブ２１とクリーニング部材１０とを相対的に接近させ、その静電気により付着ゴミａを除去した後、従来例の第２、第３のクリーニング部材を用いて固着ゴミｂを除去する。このようにプローブ２１のクリーニングを行ったとしても、付着ゴミａの除去における機械的な接触が不要であることから、従来例よりもクリーニング時の当該プローブ２１へのダメージを低減できる。なお、固着ゴミｂの除去は、その他の方法を用いて行っても良いことはいう迄もない。
【００４１】
また、クリーニング部材１０と表面粗さを有した平面高精度硬質部材とを上下に積層し、クリーニング部材１０の静電引力で付着ゴミａを除去しつつ、前記平面高精度硬質部材でプローブ２１の先端の固着ゴミｂを除去するようにしても良い。この場合、クリーニング時のプローブ２１へのダメージは増大するが、クリーニング力を向上させることができる。即ち、クリーニング部材１０は、プローブ２１の強度に応じて他のクリーニング部材と組み合わせることが可能である。
【００４２】
クリーニング装置１００は、帯電部材と、この帯電部材に静電気を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段をプローブに相対的に接近させる移動手段とを備えている限りどのような設計変更を行ってもかまわない。
【００４３】
クリーニング装置１００は、プローバにプローブ２１のクリーニング機能を付加したものであるとしたが、これに限定されるものではない。即ち、プローブのクリーニング専用の装置とすることも可能である。
【００４４】
第１、第２のクリーニング工程のみを使用する場合には、クリーニングステージ１４０を省略することができる。一方、第３、第４のクリーニング工程のみを使用する場合には、クリーニング装置１００がクリーニング専用の装置である場合には、チャック１３０を省略することができる。また、クリーニングステージ１４０及びチャック１３０に限定されるものではなく、クリーニング部材１０を保持できるものであればどのようなものを用いてもかまわない。
【００４５】
帯電手段１７０は、クリーニング部材１０に静電気を帯電さすことができれば良く、設置箇所や静電気を帯電させるタイミング等は任意である。
【００４６】
ここでは、クリーニング装置１００を用いたプローブ２１のクリーニング方法として説明したが、クリーニング部材１０を用いて手作業により、付着ゴミａ、固着ゴミｂを除去するようにしても良い。第１又は第３のクリーニング工程においては、プローブ２１をクリーニング部材１０に軽く接触させるようにしても良い。
【００４７】
なお、上記実施例では、クリーニング終了後のプローブ２１に帯電した弱い静電気は、その後のウエハテストには影響しないとしたが、万一、影響がある場合には、クリーニング終了後、プローブ２１をクリーニング部材１０に接触させ、その状態でプローブに接続されたグランド端子を介して、プローブ２１及びクリーニング部材１０の電荷をプローバのグランドに放出するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係るクリーニング部材の付着ゴミの除去過程を示す断面図である。
【図２】同クリーニング部材の付着ゴミ及び固着ゴミの除去過程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るクリーニング装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    クリーニング部材( 帯電部材) 
２０    プローブ
１００  クリーニング装置
１５０  移動手段
１６０  帯電手段
【図１】
2007163159.tif 000003
【図２】
2007163159.tif 000004
【図３】
2007163159.tif 000005