(57)【要約】【課題】本発明は、プローブ先端に付着した金属屑を取除く際に、機械的な力を極力加えないで、しかもより完全に金属屑を除去することができるプローブのクリーニング方法およびプローブのクリーニング装置を提供する。【解決手段】表面に第１群の金属が含まれているプローブに対して、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移す。【選択図】図４
2009115720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に第１群の金属が含まれているプローブに対して、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移す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】
上記プローブを所定の押圧力で上記基板と接触させ、上記プローブと上記クリーニング用基板が接触している部分を加熱することを特徴とする請求項１に記載のプローブのクリーニング方法。
【請求項３】
表面に第１群の金属が含まれているプローブが配置されたプローブカード、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板、および上記プローブを所定の押圧力で上記クリーニング用基板に接触させる押圧手段を備えるプローブのクリーニング装置であって、
上記プローブに対して、上記クリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移すようにしたことを特徴とするプローブのクリーニング装置。
【請求項４】
上記プローブと上記基板の接触している部分を加熱する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の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、プローブの先端に付着した屑を除去するための、プローブのクリーニング方法およびプローブのクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プローブカードを用いて、半導体デバイスの検査を繰り返し行っていると、ウエハのパッド、ＡｕバンプやＡｌ電極との機械的な接触により、プローブカードに使用しているプローブの先端に、ＡｌやＡｕの屑が付着する。
【０００３】
このような金属屑がプローブの先端に付着すると、上記プローブの先端と測定対象の電極との電気的導通が阻害され、その抵抗値を大きくすることなどによって、誤測定の原因となる。
【０００４】
このような誤測定を防止するために、プローブの先端のクリーニングを行っている。クリーニングの方法としては、上述のように付着した金属屑を、ゲルやブラシ（特許文献１参照）を用いて除去する方法がある。
【０００５】
そして、ゲルやブラシで除去できない、固着した屑については、クリーニングシート（特許文献２参照）や研磨板を用いて削り落とす方法が用いられている。
【特許文献１】特開２００６−３３９４７２号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなクリーニング方法を、ＭＥＭＳ技術を適用して製作された微細なプローブに用いると、いくつかの問題が生じる。従来のクリーニング部材を用いるクリーニング方法では、クリーニング部材の構成によっては、複数回のクリーニングを行うと、プローブの先端が削られるおそれがある。通常、プローブの先端は検査の目的にあわせて半球状や針状に形成されているが、この先端が研磨材等により研磨され、初期の形状から大幅に変化するおそれがある。先端が変形したプローブでは、被検査体（パッド）に対して適切に接触することが困難であり、接触抵抗の変化や、被検査体の削り量が多くなる等の問題が生じる。その結果、ユーザーは、先端が変形したプローブを廃棄しなければならず、プローブの寿命を長く保つことが困難になる。
【０００７】
そこで、本発明は、プローブ先端に付着した金属屑を取除く際に、機械的な力を極力加えないで、しかもより完全に金属屑を除去することを目的とし、金属屑の持つ特質と付着の現象に着目し、プローブとして使用する金属とプローブに付着する金属の特性から、最適なクリーニング部材を設定することによって、最適なクリーニング方法およびクリーニング装置を提供するものである。
【０００８】
すなわち、半導体デバイスの検査の際に生じる金属屑は、デバイスの電極及び配線に使用される金属材料によって決まり、その多くは、Ａｕ、Ａｌ、あるいはＣｕを主成分とするものであり、それらの金属屑がプローブに付着することになるが、この付着の状態はプローブ表面に溶着に近い状態となっていることを見出し、金属屑の溶着の現象に対応した最適なクリーニング方法及びクリーニング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプローブのクリーニング方法は、表面に第１群の金属が含まれているプローブに対して、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移すようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、上記プローブを所定の押圧力で上記基板と接触させ、上記プローブと上記クリーニング用基板が接触している部分を加熱することが好ましい。
【００１１】
本発明のプローブのクリーニング装置は、表面に第１群の金属が含まれているプローブが配置されたプローブカード、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板、および上記プローブを所定の押圧力で上記クリーニング用基板に接触させる押圧手段を備えるプローブのクリーニング装置であって、上記プローブに対して、上記クリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移すようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記プローブと上記基板の接触している部分を加熱する手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプローブのクリーニング方法は、表面に第１群の金属が含まれているプローブに対して、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移すようにしたことにより、プローブの先端を削ることなくクリーニングすることが可能となる。
【００１４】
また、上記プローブを所定の押圧力で上記基板と接触させ、上記プローブと上記クリーニング用基板が接触している部分を加熱することにより、金属屑がプローブに付着した状態を再現することができ、より効果的にプローブに付着した金属屑をクリーニングすることが可能となる。
【００１５】
本発明のプローブのクリーニング装置は、表面に第１群の金属が含まれているプローブが配置されたプローブカード、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板、および上記プローブを所定の押圧力で上記クリーニング用基板に接触させる押圧手段を備えるプローブのクリーニング装置であって、上記プローブに対して、上記クリーニング用基板を接触させ、上記プローブに付着した第３群の金属を、上記第１群の金属と上記第２群の金属との付着力の差によって上記プローブの表面から上記クリーニング用基板の表面に移すようにしたことにより、新たな装置を用いるのではなく、従来の半導体検査装置にクリーニング用基板を用いて、プローブの先端を削ることなくクリーニングすることが可能となる。
【００１６】
また、上記プローブと上記基板の接触している部分を加熱する手段を備えることにより、金属屑がプローブに付着した状態を再現することができ、より効果的にプローブに付着した金属屑をクリーニングすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明について図を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本発明のプローブのクリーニング装置１の概略断面図である。
【００１８】
本発明のプローブのクリーニング装置１は、表面に第１群の金属が含まれているプローブ３が配置されたプローブカード４、表面に第２群の金属が含まれているクリーニング用基板２、上記プローブ３を所定の押圧力で上記クリーニング用基板２に接触させる押圧手段５、およびテスター６を備える。
【００１９】
上記プローブ３、プローブカード４、押圧手段５、およびテスター６は、従来の半導体検査装置と同じものを用いることができ、上記クリーニング用基板２を専用のものを用いる。
【００２０】
上記クリーニング用基板２は、表面が金属１１からなるウエハであり、上記金属１１として、上記プローブに付着した第３群の金属である金属屑８が、上記プローブ３の表面の上記第１群の金属よりも、付着しやすい上記第２群の金属を用いる。これにより、上記金属屑８は、付着力の差によって上記プローブ３の表面から上記クリーニング用基板２の表面に移動し、上記プローブ３のクリーニングを行うことが出来る。
【００２１】
このように、上記プローブ３の先端に付着した金属屑８の有する特有の金属への付着の現象に着目し、上記プローブ３と上記金属屑８の材質を考量して、上記クリーニング用基板２の表面に用いる金属の材質を、上記金属屑８を付着しやすいものを選択することにより、機械的な力を極力加えないで、上記プローブ３のクリーニングが可能となった。
【００２２】
上記プローブのクリーニング装置１は、上記金属屑８のクリーニングをより効果的に行うために、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２が接触している部分を加熱する手段を有することが好ましい。これは、上記プローブ３に上記金属屑８が付着した条件と同じに状態にすることで、上記金属屑８が上記クリーニング用基板２に付着しやすい状態を作るためである。
【００２３】
なぜなら、上記金属屑８が付着した状態とは、半導体デバイスの検査を行うときに、半導体検査装置において、所定の押圧力でプローブ３が電極パッドに押し付けられた状態であり、この時に、上記プローブ３と電極パッドが接触している部分は、ある程度の高い温度状態となっている。
【００２４】
このような状態で、上記金属屑８が上記プローブ３に付着しているので、上記プローブ３のクリーニングの際にも、上記押圧手段５で所定の押圧力で上記プローブ３を上記クリーニング用基板２に接触させ、上記加熱手段を用いて、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２が接触する部分を所定の温度に加熱することにより、上記金属屑８が付着した状態を再現し、今度は、上記クリーニング用基板２に上記金属屑８が付着するのを促進することを可能とする。
【００２５】
上述の加熱する方法としては、上記テスター６から上記プローブ３に電流を供給し、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２との間に電流を流し、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２が接触している部分を発熱させる方法がある。
【００２６】
このように電流を流す方法を用いると、所定の温度状態を得ることができるだけではなく、電気的な構成を用いることにより、上記プローブ３に流れる電流値を確認することもできるので、クリーニングの進捗度合いを電流値によって確認することも可能となる。
【００２７】
また、単に、加熱するだけであれば、図１に示すような加熱手段７を用いて、上記クリーニング用基板２を直接加熱する方法も用いることができる。
【００２８】
このような加熱方法を用いることにより、上記金属屑８が付着した状態を再現することにより、より効果的に上記プローブ３のクリーニングを行うことが可能となる。
【００２９】
次に、どのような金属を、各金属群に用いればよいのを、具体例を用いて、検討し説明する。
【００３０】
半導体デバイスの検査において、上記プローブ３が接触する半導体デバイスの電極としＡｌが使用されている場合、上記Ａｌの電極を有する半導体デバイスを検査する際に、上記プローブ３によって上記電極の表面の酸化膜を削り取って、上記プローブ３は上記電極に接触する。この時に削り取ったＡｌの酸化膜が金属屑８として、上記プローブ３の先端に付着する。さらに、上記プローブ３と上記電極が接触した状態で電流が流れることによって熱が発生し、上記金属屑８は上記プローブ３の先端に溶着に近い状態で付着することとなる。
【００３１】
このようにして付着した上記金属屑８として、ＡｌだけでなくＡｕ、Ｃｕを含めて上記第３群の金属を設定し、また、上記プローブ３の材質として使用されるＮｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｓｎを上記第１群の金属の候補として設定し、各金属間の付着力の検証を行った。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2009115720.tif 000003
【００３３】
表１は、各金属間の付着力を弱いものから強いものを順に「１」から「５」の５段階で表したものである。表１から解るのは、上記プローブ３として用いる金属の種類、および上記金属屑８の金属の種類によって付着力が異なることである。
【００３４】
例えば、上記プローブ３がＩｎを含む場合とＳｎを含む場合を比較すると、上記金属屑８が上述のようにＡｌであるとすると、Ａｌ−Ｉｎ間の付着力が「１」であるのに対し、Ａｌ−Ｓｎ間の付着力が「３」であることから、上記プローブ３がＩｎを含む場合の方が、Ｓｎを含む場合よりも、金属屑８（Ａｌ）の付着力が弱いことが解る。
【００３５】
また、上記表１を参考にすると、例えば、上記金属屑８がＡｌで、表面にＩｎを含む上記プローブ３に接触すると、付着力「１」で上記プローブ３の表面にＡｌ金属屑８が付着することになるが、上記金属屑８を、表面にＳｎを含む金属板に接触させると、Ａｌ金属屑８は付着力「２」の表面にＳｎを含む金属板に付着する。このように、異なる付着力の金属の間で、上記金属屑８は、弱い付着力の金属から強い付着力の金属へと移動する。
【００３６】
本発明は、このような付着力の差をプローブのクリーニングに利用したものであり、表面に第１群の金属が含まれているプローブ３に対して、表面に第２群の金属が含まれている上記クリーニング用基板２を接触させ、上記プローブ３に付着した第３群の金属からなる上記金属屑８を、上記第３群の金属の、上記第１群の金属と上記第２群の金属に対する付着力の差によって、上記プローブ３から上記クリーニング用基板２へと移すようにしたことが、大きな特徴である。
【００３７】
なお、上記第１群の金属としては、半導体デバイスの検査時に生じる金属屑が主にＡｕ、ＡＩ、Ｃｕであることから、Ａｕ、ＡＩ、Ｃｕとの付着力の弱い金属を使用することが好ましいが、一般的に上記プローブ３の表面の材質は、電気的性質および加工面での特質などに基づいて決まることが多い。
【００３８】
これに対し、上記クリーニング用基板２の表面に用いる第２群の金属は、特に他の条件が無いので、上記第１群の金属よりもＡｕ、ＡＩ、Ｃｕとの付着力が強い金属を選択すれば、付着力の差を用いて、クリーニング用基板２として機能することができる。
【００３９】
このことを踏まえ、第２群の金属を選択するために、表１に挙げた金属以外の金属についても付着力の測定を行った。以下に示すのが、その結果を表わした表２である。
【００４０】
【表２】
2009115720.tif 000004
【００４１】
表２は、表１と同様に、各金属間の付着力を弱いものから強いものを順に「１」から「５」の５段階で表したものである。「−」となっているのは、付着しなかった場合である。上記表２を基に、一例を挙げると、上記金属屑８が上述のようにＡｌであるとすると、付着力が「５」であるのが同じＡｌであり、付着力が「１」であるのがＩｎであった。
【００４２】
このことから、上記プローブ３の先端表面にＩｎを含ませると、Ａｌを含む上記金属屑８は剥がれやすくなる。そして、上記クリーニング用基板２の表面にＡｌを用いると、上記プローブ３と上記金属屑８の付着力が「１」であるのに対し、上記クリーニング用基板２と上記金属屑８の付着力が「５」であるので、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２の付着力を比較すると、上記クリーニング用基板２の方が上記金属屑８に対して付着力が大きく、上記金属屑８は、上記プローブ３の表面から上記クリーニング用基板に移ることとなる。
【００４３】
以上のことを踏まえると、最も付着力が強いのは同じ金属間であることがわかる。このことから、上記クリーニング用基板２に用いる金属として好ましいのは、金属屑８と同じ材質の金属であるといえる。すなわち、上記金属屑８がＡｌを含む場合には、上記クリーニング用基板２にＡｌを含ませるのが、最もクリーニング効果がでることになる。
【００４４】
以上のことから、上記金属屑８がＡｌを含む場合に、上記プローブ３の先端にＩｎを含ませ、上記クリーニング用基板の表面にＡｌを用いた場合のクリーニング方法について図を用いて説明する。
【００４５】
図２に示すように、上記プローブ３の先端部を、１０〜４０μｍの厚さを有するＮｉポスト部９と、２〜５μｍの厚さの接触用材料１０から構成する。上記接触用材料１０としてＩｎを用いる。
【００４６】
上記クリーニング用基板２の表面には、図３に示すように、金属１１を設けている。上記金属１１の材質としてＡｌを用いる。
【００４７】
図４に示すのが、上述のクリーニング用基板２を用いたプローブのクリーニング方法の手順である。
【００４８】
図１に示すように、プローブのクリーニング用装置１に、上記クリーニング用基板２をセットする。上記クリーニング用基板２以外の構成は、半導体検査装置を用いることができる。
【００４９】
そして、図４（ａ）に示すような金属屑８がその先端に付着したプローブ３を、押圧手段５によって上記クリーニング用基板２に接触させ、図４（ｂ）の状態とする。
【００５０】
そして、上記金属屑８が付着した状況を再現するために、加熱手段７によって直接上記クリーニング用基板２を加熱、あるいはテスター６から上記プローブ３に電流を供給することによって、上記プローブ３と上記クリーニング用基板２が接触する部分を加熱する。
【００５１】
このようにして、上記金属屑８が付着した状態を再現し、今度は、上記クリーニング用基板２に上記金属屑８が付着するのを促進することができる。このような接触状態とすることにより、上述のように、上記クリーニング用基板２の表面の金属１１の方が、上記プローブ３の先端の上記接触用材料１０よりも、上記金属屑８に対する付着力が強いので、上記プローブ３の先端に付着していた上記金属屑８が上記クリーニング用基板２の金属１１に付着する。これにより、上記プローブ３の先端のクリーニングが効果的に行われる。
【００５２】
この時、上述のような上記プローブ３に電流を流している場合には、電流値を確認することによって、クリーニングの進展度合いを、電流値から確認することも可能である。
【００５３】
クリーニングが完了したら、図４（ｃ）に示すように、上記プローブ３を上記クリーニング用基板２から離してクリーニングが完了する。
【００５４】
また、本発明のプローブのクリーニング方法では、上記クリーニング用基板２の表面を、数μｍ程度の高さのバラツキに抑えることにより、オーバードライブ量の少ないプローブでも、効果的にクリーニングを行うことが出来る。
【００５５】
そして、０点出し（プローブとクリーニング用基板が接触する点）を行う際に、電気的に確認がとれることにより、接触状態を確認してからクリーニングを行うことが出来るので、オーバードライブ量の少ないプローブでも、確実なクリーニングを行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のプローブのクリーニング装置の概略断面図である。
【図２】プローブの側面図である。
【図３】クリーニング用基板の斜視図である。
【図４】プローブのクリーニングの手順を示す図であり、（ａ）が、クリーニング開始前の概略図断面図、（ｂ）がクリーニング中の概略断面図、（ｃ）がクリーニング完了後の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    プローブのクリーニング装置
２    クリーニング用基板
３    プローブ
４    プローブカード
５    押圧手段
６    テスター
７    加熱手段
８    金属屑
９    Ｎｉポスト部
１０  接触用材料
１１  金属
【図１】
2009115720.tif 000005
【図２】
2009115720.tif 000006
【図３】
2009115720.tif 000007
【図４】
2009115720.tif 000008