(57)【要約】【課題】プローブ針が接触する電極パッドとの十分な接触面積を安定して得ることができ、プローブ針と電極パッドとの間で常に良好な接触状態を確保し、検査対象物に対して正確で安定な電気特性検査を行うことができるプローブ針研磨装置およびプローブ針研磨方法を提供する。【解決手段】プローブカード９の中心軸Ｊ１を回転軸にして、平板状の針先クリーニングユニット研磨板１を回転させ、かつプローブ針先への押し当て量を制御した状態で、プローブ針１０に接触させ、プローブ針先を研磨する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気特性検査の検査対象に接触させるプローブ針の先端を研磨してクリーニングするプローブ針研磨装置であって、
基板上に載置され前記クリーニングのために前記プローブ針と接触させる研磨板と、
前記基板を通じて前記研磨板を上下に移動させるエアシリンダと、
前記基板を通じて前記研磨板を回転させる回転装置とを備え、
前記回転装置により前記研磨板を正方向と逆方向に少なくとも針径以上回転する機能と、
前記研磨板の回転速度を可変させる機能を有する
ことを特徴とするプローブ針研磨装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプローブ針研磨装置であって、
前記研磨板の下面に、前記プローブ針への前記研磨板の押し当て量を感知するセンサを設け、
前記プローブ針への前記研磨板の接触時に、前記センサにより検知した前記押し当て量に基づいて前記研磨板の押し当て量を制御する機能を有する
ことを特徴とするプローブ針研磨装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプローブ針研磨装置であって、
前記押し当て量を０．０５〜１．００μｍの範囲に制御する
ことを特徴とするプローブ針研磨装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のプローブ針研磨装置であって、
前記研磨板として、鋭利な針先になるために選ばれた傾斜をつけた研磨板を用いる
ことを特徴とするプローブ針研磨装置。
【請求項５】
電気特性検査の検査対象に接触させるプローブ針の先端を研磨してクリーニングするプローブ針研磨方法であって、
前記クリーニングのために基板上に載置された研磨板を回転させながら前記プローブ針に接触させ、
前記プローブ針の先端に形成したプローブ針先平面部を研磨して切削する
ことを特徴とするプローブ針研磨方法。
【請求項６】
請求項５に記載のプローブ針研磨方法であって、
前記研磨板を前記プローブ針へ接触させる際に、
前記研磨板の下面に設けたセンサにより、前記プローブ針への前記研磨板の押し当て量を感知し、
前記センサにより検知した前記押し当て量に基づいて前記研磨板の押し当て量を制御する
ことを特徴とするプローブ針研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の電気特性検査時に用いられるプローバ装置において、電極コンタクト用のプローブ針をクリーニングする際に、そのプローブ針先端を研磨するためのプローブ針研磨装置およびプローブ針研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば半導体ウェハ検査における電気特性検査時に用いられるプローバ装置においては、プローブカードに取り付けられた電極コンタクト用のプローブ針の先端をクリーニングするためのクリーニング装置が使用されている。
【０００３】
このようなクリーニング装置の多くは、クリーニングシートと呼ばれる酸化アルミや炭化珪素を材料とするシート状の物体やセラミック製の物体に、プローブ針を接触させて滑らせることにより、プローブ針先に付着したアルミかすを除去するように構成されている。また、ブラシを備えることによって、プローブ針先に付着したアルミかすを削ぎ落とす方法も取っていた。
【０００４】
なお、従来からプローブ針の材質としては、レニウム・タングステン、ベリリウム・カッパーやパラジウム合金などが選定され、使われている。
以上のような従来のクリーニング装置によるプローブ針のクリーニング方法について、図面を用いて以下に説明する。
【０００５】
図７は従来技術によるプローブカードのプローブ針のクリーニング方法を示す断面図である。従来のプローブ針のクリーニング方法では、図７（ａ）に示すように、プローブカード９が固定されているため、針先クリーニングユニットの研磨板１及び研磨板１を支える基板２を上下に移動させて、研磨板１をプローブ針１０に接触させることにより、プローブ針１０の先端をクリーニングしている。
【０００６】
このようなプローブ針先のクリーニング時に、図７（ｂ）に示すように、針先クリーニングユニットの研磨板１とプローブ針１０が接触した際には、プローブ針１０のそれぞれが前方へ滑り、このようにプローブ針１０を滑らせて針先クリーニングユニットの研磨板１に擦り付け、プローブ針先を研磨することにより、プローブ針先に付着したアルミかすを除去していた。
【０００７】
また、従来のプローブ針のクリーニング方法におけるプローブ針研磨方法としては、他の先行技術（例えば、特許文献１を参照）のように、針先クリーニングユニットの研磨板に、板状の研磨板ではなく球状のクリーニングボールを用い、そのクリーニングボールを回転させながらプローブ針先に接触させ、プローブ針先を研磨することにより、プローブ針先に付着したアルミかすを除去する方法などもある。
【特許文献１】特開２００３−２７０２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のような従来のプローブ針研磨方法では、針先クリーニングユニットの研磨板１をプローブ針１０に押し当て、プローブ針１０を前方へ滑らせてプローブ針先を研磨するという方法を用いているため、そのような研磨方法によるクリーニングを少なくとも３００回以上実施すると、図７（ｃ）に示すように、プローブ針先平面部１１に特定の過剰な削れ部分１２が生じてしまい、結果的にプローブ針先を平坦に切削することができない。
【０００９】
そのような特定の過剰な削れ部分１２が生じると、例えば半導体ウェハの電気特性検査を行う際に、プローブ針１０と半導体ウェハの電極パッドとの接触面積が減少して、プローブ針１０と電極パッドとの間に接触不良が発生しやすくなり、正確で安定な半導体ウェハ検査ができなくなるため、クリーニング頻度を増やすことや、検査時のプローブ針１０の押し当て量を増加せざるを得なくなるという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、例えば半導体ウェハに対して電気特性検査を行う際に、プローブ針が接触する電極パッドとの十分な接触面積を安定して得ることができ、さらにクリーニング頻度を増やすことやプローブ針の押し当て量を増加することなく、プローブ針と電極パッドとの間で常に良好な接触状態を確保し、検査対象物に対して正確で安定な電気特性検査を行うことができるプローブ針研磨装置およびプローブ針研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のプローブ針研磨装置は、電気特性検査の検査対象に接触させるプローブ針の先端を研磨してクリーニングするプローブ針研磨装置であって、基板上に載置され前記クリーニングのために前記プローブ針と接触させる研磨板と、前記基板を通じて前記研磨板を上下に移動させるエアシリンダと、前記基板を通じて前記研磨板を回転させる回転装置とを備え、前記回転装置により前記研磨板を正方向と逆方向に少なくとも針径以上回転する機能と、前記研磨板の回転速度を可変させる機能を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載のプローブ針研磨装置は、請求項１に記載のプローブ針研磨装置であって、前記研磨板の下面に、前記プローブ針への前記研磨板の押し当て量を感知するセンサを設け、前記プローブ針への前記研磨板の接触時に、前記センサにより検知した前記押し当て量に基づいて前記研磨板の押し当て量を制御する機能を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に記載のプローブ針研磨装置は、請求項２に記載のプローブ針研磨装置であって、前記押し当て量を０．０５〜１．００μｍの範囲に制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載のプローブ針研磨装置は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のプローブ針研磨装置であって、前記研磨板として、鋭利な針先になるために選ばれた傾斜をつけた研磨板を用いることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項５に記載のプローブ針研磨方法は、電気特性検査の検査対象に接触させるプローブ針の先端を研磨してクリーニングするプローブ針研磨方法であって、前記クリーニングのために基板上に載置された研磨板を回転させながら前記プローブ針に接触させ、前記プローブ針の先端に形成したプローブ針先平面部を研磨して切削する方法としたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載のプローブ針研磨方法は、請求項５に記載のプローブ針研磨方法であって、前記研磨板を前記プローブ針へ接触させる際に、前記研磨板の下面に設けたセンサにより、前記プローブ針への前記研磨板の押し当て量を感知し、前記センサにより検知した前記押し当て量に基づいて前記研磨板の押し当て量を制御する方法としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、プローブ針先に付着したアルミかすを除去するためにプローブ針先を研磨してクリーニングする際に、プローブ針先の研磨板とのコンタクト時の滑りを防ぎ、プローブ針先平面部の平坦性を保った状態でプローブ針先を研磨することにより、クリーニングを多数回行っても、プローブ針先平面部の特定の過剰な削れ部分の発生を防止し、プローブ針先を平坦に切削することができる。
【００１８】
その結果、プローブ針先の研磨によるクリーニングを多数回行った場合でも、検査対象物に対して電気特性検査を行う際に、プローブ針が接触する電極パッドとの十分な接触面積を安定して得ることができ、さらにクリーニング頻度を増やすことやプローブ針の押し当て量を増加することなく、プローブ針と電極パッドとの間で常に良好な接触状態を確保し、検査対象物に対して正確で安定な電気特性検査を行うことができる。
【００１９】
また、プローブ針先を研磨してプローブ針をクリーニングする際に、すべてのプローブ針先平面部に対して、一定量で切削することができ、プローブ針の高さのばらつき状態に対して、安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を示すプローブ針研磨装置およびプローブ針研磨方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態のプローブ針研磨装置の一構成例を示す断面図である。図１において、１は針先クリーニングユニット研磨板、２は針先クリーニングユニット研磨板１を設置し固定するための基板である。また、プローブ針研磨装置内部には、針先クリーニングユニット研磨板１および基板２を回転させるために、モータなどの回転装置３が組み込まれており、この回転装置３により針先クリーニングユニット研磨板１を正方向と逆方向に少なくとも針径以上回転するために、回転方向を自由に切り替える機能を有し、針先クリーニングユニット研磨板１の回転速度を自由に変化させることができる。
【００２１】
さらに、プローブカードのプローブ針（後述する）に針先クリーニングユニット研磨板１を接触させるために、エアシリンダ４を設置し、針先クリーニングユニット研磨板１の上下方向の移動量を制御する。また、回転装置３が傾くのを防ぐためや回転装置３がエアシリンダ４により上下運動した際に伴う衝撃を軽減させるために、回転装置３とエアシリンダ４の間に、例えばシリコンゴムなどの弾力性のある素材５を設置している。
【００２２】
図１において、針先クリーニングユニット研磨板１に、平板状の研磨板を用いている。なお、針先クリーニングユニット研磨板１に関して、従来の研磨材料であるクリーニングシートやセラミック板などに加え、ダイヤモンドディスクなど平面であり、研磨できる材料であれば、本発明の半導体装置の針先クリーニングユニット研磨板として用いることができる。
【００２３】
図２は本実施の形態のプローブ針研磨方法を示す断面図である。本実施の形態の研磨方法は、図２（ａ）に示すように、プローブカード９の中心軸Ｊ１を回転軸にして平板状の針先クリーニングユニット研磨板１を連続回転させ、上下方向の押し当て量を制御し、針先クリーニングユニット研磨板１をプローブ針１０に接触させ、そのプローブ針先を研磨して切削する。
【００２４】
針先クリーニングユニット研磨板１の回転速度は、従来の研磨方法の針先クリーニングユニット研磨板１のプローブ針１０への押し当て速度を考慮し、２０ｒｐｍ〜４０ｒｐｍの範囲で回転させることによって、プローブ針１０を傷めることなく、図２（ｂ）に示すプローブ針先平面部１１を研磨して切削できると考えられる。
【００２５】
本実施の形態によれば、上記の研磨方法により、針先クリーニングユニット研磨板１が回転しているため、針先クリーニングユニット研磨板１とプローブ針１０の接触時に、プローブ針１０に針先クリーニングユニット研磨板１の回転方向と同じ向きに力が生じるが、プローブ針１０の構造上、回転方向に加わる力の向きには、プローブ針１０は滑りにくい。
【００２６】
その結果、従来の研磨方法のように、針先クリーニングユニット研磨板１をプローブ針１０に押し当て、プローブ針１０を前方へ滑らせずとも、回転している針先クリーニングユニット研磨板１をプローブ針１０に接触させるだけで、クリーニングすることが可能である。
【００２７】
したがって、図７（ｃ）に示したコンタクト動作時に生じるプローブ針先の前方への滑り動作による針先平面部の削れ部分１２の発生を防ぎ、図２（ｂ）に示すように、プローブ針先平面部１１を水平に研磨し、プローブ針先の最終形状は、プローブ針先平面部１１を平坦に切削することができる。
【００２８】
さらに、例えば半導体ウェハに対して電気特性検査を行う際に、プローブ針１０と半導体ウェハ上の電極パッドとの接触不良を減少させるとともに、すべてのプローブ針先平面部１１に対し、一定量で切削するため、プローブ針１０の高さばらつきを安定させる効果を奏する。
【００２９】
また、本実施の形態のプローブ針の研磨装置に備えられた針先クリーニングユニット研磨板１の回転速度を自由に可変することにより、プローブ針１０の切削量をコントロールでき、プローブ針平面部１１に付着したアルミかすの除去であるクリーニングおよびプローブ針先平面部１１の平坦化に費やす時間を短縮させることができる。
【００３０】
さらに、本実施の形態のプローブ針の研磨装置に備えられた針先クリーニングユニット研磨板１を、正方向と逆方向に少なくとも針径以上回転させ、切り替えながら、プローブ針１０を研磨することにより、プローブ針１０に加わる針先クリーニングユニット研磨板１の回転方向の力によるストレスを緩和し、プローブ針１０の寿命の短縮を防ぐことができる。
【００３１】
なお、上記の実施の形態として、針先クリーニングユニット研磨板１をプローブカード９の中心を軸に回転させたが、プローブカード９の中心軸を回転軸にして回転させずとも、針先クリーニングユニット研磨板１を回転させながら研磨を行うことで、同様の効果が得られる。
【００３２】
図３は本実施の形態のプローブ針研磨装置の他の構成を示す断面図である。一実施の形態として、図１におけるプローブ針研磨装置の構成に加え、針先クリーニングユニット研磨板１の下面に、圧電素子などのセンサ６が設置されている。
【００３３】
このセンサ６により、針先クリーニングユニット研磨板１のプローブ針１０への押し当て量を０．０５μｍ〜１．００μｍの範囲で感知し、針先クリーニングユニット研磨板１の押し当て量を適正に制御することができる。
【００３４】
上記のように、プローブ針１０への押し当て量を０．０５μｍ〜１．００μｍの範囲としたのは、０．０５μｍ未満であると装置の高さ検出精度の限界となり、１．００μｍ以上ではプローブ針１０を切削し過ぎ、寿命の早期化などの課題が生じるからである。
【００３５】
図４は本実施の形態のプローブ針研磨方法の他の方法を示す断面図である。図４のプローブ針研磨方法は、プローブ針１０への針先クリーニングユニット研磨板１の微小な押し当て量をセンサ６により感知し、適正に針先クリーニングユニット研磨板１の押し当て量を制御することにより、針先クリーニングユニット研磨板１をプローブ針１０へ接触させ、針先クリーニングユニット研磨板１の押圧によるプローブ針１０の前方への滑り動作を抑制することや、一定量の切削に効果的である。
【００３６】
また、センサ６で針先クリーニングユニット研磨板１の押し当て量を感知し、制御することで、針先クリーニングユニット研磨板１をプローブ針１０に常に一定の力で連続的に押し当てるだけではなく、押し当て量を０μｍ、１μｍ、０μｍ、１μｍ、…や０．５μｍ、１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、…のように、断続的に押し当て量を変化させることによって、プローブ針１０へのストレスを緩和させることが可能である。
【００３７】
図５は本実施の形態のプローブ針研磨装置の他の上部構成を示す断面図である。一実施の形態として、図５に示すように、針先クリーニングユニット研磨板１として、鋭利な針先になるために選ばれた傾斜をつけた研磨板を用いた。例えば、図５（ａ）に示す針先クリーニングユニット研磨板７のような円錐形状にし、角度８の値を１０°程度に設定した構成である。また、図５（ｂ）に示すように角度８を負の値にし、針先クリーニングユニット研磨板７の中心に向かって下りの傾斜となるような構成などにしても良い。
【００３８】
図６は本実施の形態のプローブ針研磨装置の他の上部構成によるプローブ針研磨方法を示す断面図である。図６のプローブ針研磨方法は、図５で示したプローブ針研磨装置の構成で、プローブカード９の中心軸Ｊ１を回転軸にして針先クリーニングユニット研磨板７を回転させ、プローブ針１０へ接触させ、研磨を実施する。
【００３９】
図５（ａ）の針先クリーニングユニット研磨板に関して、図６（ａ）の研磨方法により、プローブ針先１０を切削し、プローブ針１０を、図６（ｂ）に示すような鋭利な針先になるように、プローブ針先の形状を変形させることができる。さらに、プローブ針１０の針先変形後の針先形状を維持することも可能である。
【００４０】
図５（ｂ）の針先クリーニングユニット研磨板に関して、図６（ｃ）の研磨方法により、プローブ針先１０を切削し、プローブ針１０を、図６（ｄ）に示すような鋭利な針先になるように、プローブ針先の形状を変形させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のプローブ針研磨装置およびプローブ針研磨方法は、検査対象物に対して電気特性検査を行う際に、プローブ針が接触する電極パッドとの十分な接触面積を安定して得ることができ、さらにクリーニング頻度を増やすことやプローブ針の押し当て量を増加することなく、プローブ針と電極パッドとの間で常に良好な接触状態を確保し、検査対象物に対して正確で安定な電気特性検査を行うことができるもので、特に半導体ウェハ等のプローバ装置におけるプローブ針先の研磨技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態のプローブ針研磨装置の構成を示す断面図
【図２】同実施の形態のプローブ針研磨方法を示す断面図
【図３】同実施の形態のプローブ針研磨装置の他の構成を示す断面図
【図４】同実施の形態のプローブ針研磨方法の他の方法を示す断面図
【図５】同実施の形態のプローブ針研磨装置の他の上部構成を示す断面図
【図６】同実施の形態のプローブ針研磨装置の他の上部構成によるプローブ針研磨方法を示す断面図
【図７】従来のプローブ針研磨方法を示す断面図
【符号の説明】
【００４３】
１    針先クリーニングユニット研磨板
２    （研磨板を設置する）基板
３    （モータなどの）回転装置
４    エアシリンダ
５    弾力性のある素材
６    （圧電素子などの）センサ
７    （鋭利な針先になるために選ばれた傾斜をつけた）針先クリーニングユニット研磨板
８    （鋭利な針先になるために選ばれた）傾斜角度
９    プローブカード
１０    プローブ針
１１    プローブ針先平面部
１２    （プローブ針先平面部の）過剰な削れ部分
【図１】
2007155369.tif 000003
【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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