(57)【要約】【課題】プローブ治具に配置された複数本のプローブに対し、プローブ先端に堆積した付着物を効率良く均一に除去することが可能なプローブクリーニング装置を得る。【解決手段】制御装置３は、テーブル２３のステージ搭載面２３ａ（基準面）に設置された計測器２４によりプローブ治具１２のプローブ取付面１２ａ内の複数の座標を測定し、これに基づいて基準面に対するプローブ取付面１２ａのＸ、Ｙ方向の傾きを算出し、回転Ｘ軸駆動手段１５及び回転Ｙ軸駆動手段１６により傾きを補正する。続いて基準面に対するステージ２２の傾きを補正した後、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の相対位置を求め、プローブ１１の基準押し当て量を設定する。これにより、複数本のプローブ１１に対してクリーニングシート２１への押し当て量を一定にすることができ、プローブ治具１２を交換した場合でも常に同じ条件でクリーニングを行うことが可能である。【選択図】図１
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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の先端を研磨しクリーニングするプローブクリーニング装置であって、
プローブ取付面に長さ寸法の等しい複数本の前記プローブが密集して配置されたプローブ治具を保持するプローブユニットと、前記プローブ取付面と対向して配置されたクリーニングシートを固定するステージがテーブル上に搭載された搬送ユニットと、前記プローブユニット及び前記搬送ユニットの動作を制御する制御装置を備え、前記テーブルの前記ステージ搭載面に平行な平面を基準面とし、前記基準面内で直交する２方向をＸ方向とＹ方向、前記基準面に対して垂直な方向をＺ方向と呼ぶとき、
前記プローブユニットは、前記プローブ治具を前記Ｚ方向に移動させる直動Ｚ軸駆動手段と、前記プローブ治具を前記Ｘ方向に回転可能に移動させる回転Ｘ軸駆動手段と、前記プローブ治具を前記Ｙ方向に回転可能に移動させる回転Ｙ軸駆動手段を有し、
前記搬送ユニットは、前記テーブルを前記Ｘ方向に移動させる直動Ｘ軸駆動手段と、前記テーブルを前記Ｙ方向に移動させる直動Ｙ軸駆動手段と、前記テーブルの前記ステージ搭載面に設置され、前記ステージ搭載面に対する前記プローブ取付面内の座標を測定する位置測定手段を有し、
前記制御装置は、前記位置測定手段による複数箇所の測定結果に基づいて前記基準面に対する前記プローブ取付面の傾きを算出し、前記Ｘ方向の傾きを前記回転Ｘ軸駆動手段により補正し、前記Ｙ方向の傾きを前記回転Ｙ軸駆動手段により補正することを特徴とするプローブクリーニング装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記基準面に対する前記プローブ取付面の傾きを補正した後、前記基準面に対する前記ステージの傾きを、前記回転Ｘ軸駆動手段及び前記回転Ｙ軸駆動手段により前記プローブ治具を回転移動させることで補正し、前記プローブ取付面と前記クリーニングシートを平行にすることを特徴とする請求項１記載のプローブクリーニング装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記プローブと前記ステージの導通を検知する機能を有し、前記基準面に対する前記プローブ取付面の傾きと、前記基準面に対する前記ステージの傾きを補正した後、前記プローブを前記ステージ上の前記クリーニングシートがない部分に接近させ、導通を検知した時の前記プローブの前記Ｚ方向の座標を記憶し、これに前記クリーニングシートの厚みに相当するＺ座標を加えた位置をクリーニング開始時の前記プローブの基準位置とし、この位置における前記プローブの前記クリーニングシートに対する押し当て量を基準押し当て量とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプローブクリーニング装置。
【請求項４】
前記制御装置は、クリーニング時の前記クリーニングシートの研磨面に対する前記プローブの軌跡を複数パターン記憶しており、前記プローブの種類に応じて前記軌跡を選択可能であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプローブクリーニング装置。
【請求項５】
前記位置測定手段は、前記プローブ取付面内の、前記プローブが配置されていない周辺部の複数箇所の座標を測定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプローブクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気特性検査で使用されるプローブの先端を研磨してクリーニングするプローブクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導電端子であるプローブは、半導体デバイス及び集積回路等の電気特性検査において、電流、電圧を印加するための電気接点として用いられる。例えば半導体デバイスが検査対象である場合、半導体デバイス上の電極は、プローブを介して検査回路（テスター）と接続される。
【０００３】
このような検査において、プローブを半導体デバイス上の電極に繰り返し接触させたり、電流を印加したりすることにより、プローブ先端にアルミかす等の電極材料が付着する。この付着物は、プローブ先端と半導体デバイスの電気抵抗（接触抵抗）を増大させ、接触不良を引き起こすため、半導体デバイスの適正な電気特性検査を妨げる要因となっていた。このような問題に対し、従来、半導体デバイスのテスト工程では、プローブ先端に堆積した付着物をクリーニングシート等によって定期的に除去することにより、プローブの延命化が図られている。
【０００４】
一方、近年の半導体チップサイズの小型化に伴い、ベアチップ状態での半導体素子の電気特性検査に用いられるプローブは、プローブ径の小径化及び狭ピッチ化が進んでいる。このため、プローブ治具に配置されるプローブの本数は増加する傾向にあり、プローブ治具に密集して配置された複数本のプローブに対する効率的なクリーニング方法が求められている。
【０００５】
プローブ治具に複数本のプローブが配置されている場合、全てのプローブに対して同じ押し当て量でクリーニングシートに接触させ、プローブ先端に堆積した付着物を均一に除去する必要がある。プローブのクリーニングシートへの押し当て量を制御する方法として、例えば特許文献１に提示されたプローブ針研磨装置では、クリーニングシート（針先クリーニングユニット研磨板）へのプローブ針の押し当て量を、該研磨板の下面に配置した圧電素子等のセンサにより感知し、押し当て量を適正に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５５３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に提示された方法では、プローブ治具に複数本のプローブが配置されたものについては適用が難しい。特に、プローブ治具がクリーニングシートの研磨面に対して傾いて設置された場合、一部のプローブのみがクリーニングシートに接触し、接触したプローブに対してのみ、押し当て量の制御が可能となる。クリーニングシートに接触していないその他のプローブについては、押し当て量の制御ができないため、プローブ毎にクリーニングシートへの押し当て量が異なることになる。
【０００８】
このように、従来のプローブクリーニング装置では、プローブ治具に複数本のプローブが配置されたものについて、全てのプローブに対して均一なクリーニングを行うことが困難であった。そのため、プローブ毎にクリーニングによる研磨量が異なり、クリーニング
後のプローブの長さ寸法にばらつきが生じていた。その結果、電気特性検査の際にベアチップとプローブとの間に接触不良が発生しやすくなり、正確で安定した電気特性検査を妨げる要因となっていた。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、プローブ治具に配置された複数本のプローブ全てに対し、クリーニングシートへの押し当て量を一定にすることにより、プローブ先端に堆積した付着物を効率良く均一に除去することができ、クリーニング後のプローブの長さ寸法のばらつきを抑えることが可能なプローブクリーニング装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るプローブクリーニング装置は、電気特性検査の検査対象に接触させるプローブの先端を研磨しクリーニングするプローブクリーニング装置であって、プローブ取付面に長さ寸法の等しい複数本のプローブが密集して配置されたプローブ治具を保持するプローブユニットと、プローブ取付面と対向して配置されたクリーニングシートを固定するステージがテーブル上に搭載された搬送ユニットと、プローブユニット及び搬送ユニットの動作を制御する制御装置を備え、テーブルのステージ搭載面に平行な平面を基準面とし、基準面内で直交する２方向をＸ方向とＹ方向、基準面に対して垂直な方向をＺ方向と呼ぶとき、プローブユニットは、プローブ治具をＺ方向に移動させる直動Ｚ軸駆動手段と、プローブ治具をＸ方向に回転可能に移動させる回転Ｘ軸駆動手段と、プローブ治具をＹ方向に回転可能に移動させる回転Ｙ軸駆動手段を有し、搬送ユニットは、テーブルをＸ方向に移動させる直動Ｘ軸駆動手段と、テーブルをＹ方向に移動させる直動Ｙ軸駆動手段と、テーブルのステージ搭載面に設置され、ステージ搭載面に対するプローブ取付面内の座標を測定する位置測定手段を有し、制御装置は、位置測定手段による複数箇所の測定結果に基づいて基準面に対するプローブ取付面の傾きを算出し、Ｘ方向の傾きを回転Ｘ軸駆動手段により補正し、Ｙ方向の傾きを回転Ｙ軸駆動手段により補正するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るプローブクリーニング装置によれば、テーブルのステージ搭載面に設置された位置測定手段により、ステージ搭載面に対するプローブ取付面内の複数箇所の座標を測定し、これに基づいて基準面に対するプローブ取付面の傾きを算出し、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれの傾きを補正するようにしたので、プローブ治具のプローブ取付面とクリーニングシートを高精度で平行にすることができ、プローブ治具に配置された複数本のプローブに対し、クリーニングシートへの押し当て量を一定にすることができる。従って、プローブ先端に堆積した付着物を効率良く均一に除去することができ、クリーニング後のプローブの長さ寸法のばらつきを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置のプローブユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置の搬送ユニットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置において、基準面に対するプローブ治具の傾きを補正する方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置において、基準面に対するプローブ治具の傾きを補正する方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置において、基準面に対するステージの傾きを補正する方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置において、プローブの基準押し当て量を設定する方法を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置におけるクリーニング開始時の基準位置を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置におけるクリーニング時の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係るプローブクリーニング装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置の全体構成を示している。また、図２はプローブユニット、図３は搬送ユニットの構成をそれぞれ示している。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１４】
本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置は、電気特性検査の検査対象に接触させる導電端子であるプローブの先端を研磨しクリーニングするものであり、図１に示すように、上治具であるプローブユニット１、下治具である搬送ユニット２、及びそれらの動作を制御する制御装置３から構成される。
【００１５】
プローブユニット１は、図２に示すように、プローブ取付面１２ａに長さ寸法の等しい複数本のプローブ１１が密集して配置されたプローブ治具１２を保持するプローブホルダ１３を備えている。プローブホルダ１３によるプローブ治具１２の固定方法は、特に限定するものではないが、着脱作業が容易なエアシリンダによるものが好ましい。
【００１６】
搬送ユニット２は、図３に示すように、クリーニングシート２１を固定するステージ２２が、テーブル２３上に搭載されている。以下の説明において、テーブル２３のステージ搭載面２３ａに平行な平面を基準面とし、基準面内で直交する２方向をＸ方向とＹ方向、基準面に対して垂直な方向をＺ方向と呼ぶ。
【００１７】
プローブユニット１は、モータにより駆動される直動１軸（Ｚ）と回転２軸（θｘ、θｙ）の駆動手段を備えている。すなわち、図２に示すように、直動Ｚ軸駆動手段１４はプローブ治具１２をＺ方向に移動させ、回転Ｘ軸駆動手段１５はプローブ治具１２をＸ方向に、回転Ｙ軸駆動手段１６はプローブ治具１２をＹ方向に、それぞれ回転可能に移動させる。
【００１８】
一方、搬送ユニット２は、モータにより駆動される直動２軸（Ｘ、Ｙ）の駆動手段を備えている。すなわち、図３に示すように、直動Ｘ軸駆動手段２５はテーブル２３をＸ方向に移動させ、直動Ｙ軸駆動手段２６はテーブル２３をＹ方向に移動させる。
【００１９】
テーブル２３上に搭載されたステージ２２には、プローブ１１の先端を研磨するクリーニングシート２１が固定されている。クリーニングシート２１の研磨面２１ａは、プローブ治具１２のプローブ取付面１２ａと対向して配置される。また、テーブル２３のステージ搭載面２３ａには、ステージ搭載面２３ａに対するプローブ取付面１２ａ内の座標を測定する位置測定手段である計測器２４が設置されている。計測器２４としては、例えば接触式リニアゲージが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
制御装置３は、プローブユニット１の各駆動手段１４、１５、１６、及び搬送ユニット２の各駆動手段２５、２６を制御する。また、計測器２４による複数箇所の測定結果に基づいて、基準面に対するプローブ取付面１２ａの傾きを算出し、Ｘ方向の傾きを回転Ｘ軸駆動手段１５により補正し、Ｙ方向の傾きを回転Ｙ軸駆動手段１６により補正する。さら
に、制御装置３は、プローブ１１とステージ２２の導通を検知する機能を有する。
【００２１】
以上のように構成されたプローブクリーニング装置において、プローブ治具１２に配置された複数本のプローブ１１に対し、プローブ１１先端に堆積した付着物を効率良く均一に除去するには、全てのプローブ１１に対し、クリーニングシート２１への押し当て量を一定にする必要がある。そのためには、プローブ治具１２をプローブホルダ１３に固定した状態で、プローブ取付面１２ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａを高精度で平行にすることが重要である。
【００２２】
そこで、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置は、プローブ治具１２をプローブホルダ１３に固定する際に生じるプローブ取付面１２ａの基準面に対する傾きと、装置固有のものであるステージ２２の基準面に対する傾きを補正する機能を備え、プローブ取付面１２ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａが高精度で平行となるようにしたものである。
【００２３】
以下に、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置において、基準面に対するプローブ治具１２の傾きを補正する方法について、図４及び図５を用いて説明する。なお、複数本のプローブ１１は長さ寸法が等しいので、それらの先端は揃っている（これをプローブ先端面１１ａと呼ぶ）。すなわち、プローブ先端面１１ａとプローブ治具１２のプローブ取付面１２ａは平行である。
【００２４】
まず、搬送ユニット２の直動Ｘ軸駆動手段２５及び直動Ｙ軸駆動手段２６により、テーブル２３上に設置された計測器２４をプローブ治具１２直下の所定の位置まで移動させる。次に、図４に示すように、プローブユニット１の直動Ｚ軸駆動手段１４によりプローブ治具１２を下方に移動させ、プローブ取付面１２ａ内の所定の計測箇所に計測器２４を接触させる。
【００２５】
なお、所定の計測箇所とは、プローブ取付面１２ａ内のプローブ１１が配置されていない周辺部である。所定の計測箇所のＸ座標とＹ座標は、予め制御装置３に記憶されており、これに基づいて制御装置３は計測器２４を移動させる。計測器２４は、プローブ取付面１２ａ内の複数の計測箇所（３〜４箇所）のＺ座標を測定する。
【００２６】
続いて、制御装置３は、図５に示すように、計測器２４により測定された複数箇所のＺ座標を取得し、各計測箇所の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から、基準面Ａに対するプローブ取付面１２ａの傾きである傾斜角△θｘ１、△θｙ１を算出する。なお、傾斜角△θｘ１は、プローブ取付面１２ａの基準面Ａに対するＸ方向の傾き、傾斜角△θｙ１は、プローブ取付面１２ａの基準面Ａに対するＹ方向の傾きである。
【００２７】
次に、制御装置３は、算出したＸ方向の傾きを回転Ｘ軸駆動手段１５により補正し、Ｙ方向の傾きを回転Ｙ軸駆動手段１６により補正する。具体的には、算出した傾斜角△θｘ１を回転Ｘ軸駆動手段１５のモータ回転数に変換し駆動させることで、傾斜角△θｘ１を補正する。同様にＹ軸方向の傾斜角△θｙ１を回転Ｙ軸駆動手段１６のモータ回転数に変換し駆動させることで、傾斜角△θｙ１を補正する。これにより、プローブ取付面１２ａは基準面Ａと平行になる。
【００２８】
制御装置３は、基準面Ａに対するプローブ取付面１２ａの傾きを補正した後、さらに、基準面Ａに対するステージ２２の傾きを補正する。ステージ２２上面すなわちクリーニングシート２１が固定された面の基準面Ａに対する傾き（Ｘ軸方向の傾斜角△θｘ２、Ｙ軸方向の傾斜角△θｙ２）は、装置固有の傾斜パラメータであり、制御装置３に予め記憶されている。このステージ２２の傾きは、プローブユニット１側で補正する。すなわち、回
転Ｘ軸駆動手段１５及び回転Ｙ軸駆動手段１６によりプローブ治具１２を回転移動させることでステージ２２の傾きを補正し、プローブ取付面１２ａとステージ２２上面を平行にする。
【００２９】
基準面Ａに対するステージ２２の傾きを補正する方法について、図６を用いて説明する。図６に示すように、プローブ取付面１２ａ及びプローブ先端面１１ａは、前述の傾き補正動作により、基準面Ａと平行になっている。この状態で、制御装置３は、ステージ２２上面のＸ軸方向の傾斜角△θｘ２、及びＹ軸方向の傾斜角△θｙ２を補正するためのモータ回転数を、それぞれ回転Ｘ軸駆動手段１５及び回転Ｙ軸駆動手段１６に与え、各駆動手段１５、１６を駆動させる。これにより、プローブ治具１２を回転移動させ、プローブ取付面１２ａとステージ２２上面を平行にする。
【００３０】
以上の傾き補正動作により、プローブ取付面１２ａとステージ２２上面は平行となり、その結果、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａが平行になる。なお、上記の傾き補正動作を、プローブ治具１２を交換する度に行うことにより、プローブ治具１２を交換した場合でも、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａを常に平行にすることができる。
【００３１】
上記の傾き補正動作の後、制御装置３は、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａの相対位置を求め、これに基づいてプローブ１１の基準押し当て量を設定する。図７に示すように、プローブ１１を直動Ｚ軸駆動手段１４によりステージ２２上のクリーニングシート２１がない部分に接近させ、導通を検知した時のプローブ１１のＺ方向の座標を記憶する。このＺ座標にクリーニングシート２１の厚みに相当するＺ座標を加えた位置を、クリーニング開始時のプローブ１１の基準位置とし、この位置におけるプローブ１１のクリーニングシート２１に対する押し当て量を基準押し当て量とする。
【００３２】
このように、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａの相対位置を求め、これに基づいてプローブ１１の基準押し当て量を設定することにより、プローブ治具１２を交換した場合でも常に同じ条件（押し当て量）でクリーニングを行うことが可能である。
【００３３】
制御装置３は、上記の傾き補正動作と基準押し当て量設定動作を行った後、図８に示すように、プローブ１１をクリーニング開始時の基準位置に移動させる。これにより、複数本のプローブ１１は全て、基準押し当て量でクリーニングシート２１の研磨面２１ａに接触する。
【００３４】
次に、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置におけるクリーニング時の動作について、図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、プローブ１１の先端は、プローブユニット１の直動Ｚ軸駆動手段１４により、基準押し当て量でクリーニングシート２１の研磨面２１ａに押し当てられている。
【００３５】
この状態で、搬送ユニット２の直動Ｘ軸駆動手段２５と直動Ｙ軸駆動手段２６によりテーブル２３を移動させ、プローブ１１の先端とクリーニングシート２１に相対運動を与える。なお、クリーニングシート２１の研磨面２１ａに対するプローブ１１先端の軌跡を閉ループとすることにより、プローブ１１の先端を偏りなくクリーニングシート２１に接触させることができる。
【００３６】
制御装置３は、クリーニング時の研磨面２１ａに対するプローブ１１の軌跡を複数パターン記憶しており、プローブ１１の種類、本数、及び配置等に応じて軌跡を適宜選択可能である。また、各運動に対する移動量についても適宜変更できる。クリーニングシート２
１に対するプローブ１１の軌跡の例として、図９（ｂ）に直進運動による閉ループ、図９（ｃ）に円弧運動による閉ループを示している。このような相対運動を続けているうちに、プローブ１１の先端は直動Ｚ軸駆動手段１４により徐々にクリーニングシート２１の厚さ方向へ移動し、プローブ１１の先端に堆積した付着物は研磨により除去される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置によれば、テーブル２３のステージ搭載面２３ａに設置された計測器２４により、プローブ治具１２のプローブ取付面１２ａ内の複数の計測箇所の座標を測定し、この測定結果に基づいて算出した基準面に対するプローブ取付面１２ａの傾きを補正すると共に、基準面に対するステージ２２の傾きを補正するようにしたので、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａを高精度で平行にすることができる。
【００３８】
さらに、制御装置３の導通検知機能により、プローブ先端面１１ａとクリーニングシート２１の研磨面２１ａの相対位置を求め、これに基づいてプローブ１１の基準押し当て量を設定するようにしたので、プローブ治具１２に配置された複数本のプローブ１１に対し、クリーニングシート２１への押し当て量を一定にすることができ、プローブ治具１２を交換した場合でも常に同じ条件（押し当て量）でクリーニングを行うことができる。
【００３９】
これらのことから、プローブ１１先端に堆積した付着物を効率良く均一に除去することができ、クリーニング後のプローブ１１の長さ寸法のばらつきを抑えることが可能である。その結果、プローブ治具１２の延命化によりコストダウンが図られる。また、本実施の形態１に係るプローブクリーニング装置によりクリーニングされたプローブ１１を用いることにより、電気特性検査の際にベアチップとプローブ１１との間に接触不良が発生し難く、正確で安定した電気特性検査を行うことが可能である。なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、半導体デバイス及び集積回路等の電気特性検査で使用されるプローブのクリーニング装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  プローブユニット、２  搬送ユニット、３  制御装置、１１  プローブ、
１１ａ  プローブ先端面、１２  プローブ治具、１２ａ  プローブ取付面、
１３  プローブホルダ、１４  直動Ｚ軸駆動手段、１５  回転Ｘ軸駆動手段、
１６  回転Ｙ軸駆動手段、２１  クリーニングシート、２１ａ  研磨面、
２２  ステージ、２３  テーブル、２３ａ  ステージ搭載面、２４  計測器、
２５  直動Ｘ軸駆動手段、２６  直動Ｙ軸駆動手段。
【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】
2013125001.tif 000008
【図７】
2013125001.tif 000009
【図８】
2013125001.tif 000010
【図９】
2013125001.tif 000011