CN1232288A - 对探头端部进行表面处理的片材 - Google Patents
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Abstract
除去外界物质,不使探头端部变形,防止在探头端部粘结新的外界物质。一种对探头端部进行表面处理的片材,用其除去粘结在探头211的端部的外界物质,其包括具有附着在表面的细磨料砂的进行表面处理的薄薄膜110。在此薄薄膜110的下层设有弹性片材120,所述弹性片材120具有弹性。在此弹性片材120的下层设有板材130。在此薄薄膜110中,当探头211的端部以特定载荷施加压力时,构成进行表面处理的薄薄膜110的材料形成凹陷部分,但是,不会被探头211端部撕裂。当探头211的端部以特定的载荷向进行表面处理的薄薄膜110施加压力时,构成弹性片材120的材料在其受压部分产生相应于探头211的端部形状的凹陷形状。
Description
本发明涉及对探头端部进行表面处理的片材，以便除去粘结在探头端部的外界物质。
用于测试由半导体薄片构成的半导体晶片的各种电学特性的探头机构的探头被紧紧(过重)压在半导体薄片的片状物上。其结果是，刮下片状物上的铝粉末，使其成为外界物质粘结在探头端部。当片状物由铝和铜的合金组成时，这种外界物质特别容易粘结在探头端部。除非从探头端部除去这种外界物质，否则，在探头和片状物之间将产生不良的工况条件，使得电接触不良，不能获得精确的特性测试结果。如果探头被长期放置，接触电阻趋于增高。
迄今为止，为了解决上述问题，采用的方法是在进行特定的测试次数之后，对探头端部进行表面处理，除去探头端部的外界物质。
为了进行表面处理，已知采用了陶瓷板表面处理方法，以及使进行表面处理的元件点击探头端部的方法。
在前一种方法中，即，采用陶瓷板的方法，使用的所述陶瓷板的形状与半导体晶片的形状相同。在进行测试的同时，探头端部被过重地压在陶瓷板上，从而，除去探头端部的铝粉或其他外界物质。
在后一种方法中，即，使用对探头端部进行表面处理的元件，借助对探头端部进行表面处理的元件点击探头端部，进行表面处理。
但是，在前一种方法中，即，采用陶瓷板进行表面处理的方法中具有以下问题：
在进行多次表面处理之后，在探头端部产生划痕。通常，探头端部呈圆球形状，以便其光滑接触片状物，但是，此探头端部被陶瓷板磨削，最后，探头端部形成平面。具有平面端部的探头，其接独电阻变化，或者片状物被损坏。使用者自己，或者半导体设备的制造商不能修复具有平面端部的探头，而只有探头机构的制造商能够进行修复。因此，使用者必须废弃具有平面端部的探头，或者要求探头机构的制造商来修复探头。
在后一种方法中，即，使用对探头端部进行表面处理元件的方法，虽然进行表面处理的元件可以在进行表面处理的同时保持探头端部的形状，即，探头端部呈圆球形状，对探头端部进行表面处理元件的基材，例如硅橡胶或聚氨酯橡胶可能粘结到探头的端部上。换句话说，通过表面处理，可以除去从片状物上粘结的外界物质，但是新的外界物质又粘结在探头端部。此外，在对探头端部进行表面处理的元件内侧，从探头端部除去的外界物质，例如铝粉被遗留下来，于是，除去外界物质的能力降低，因此，表面处理操作不能每次在同一位置进行。所以，在每次进行表面处理操作时，需要变换对探头端部进行表面处理元件的位置。
本发明基于上述现有技术的背景，本发明的目的在于提供一种对探头端部进行表面处理的片材，其能够除去外界物质，同时使探头端部不变形的，并且不允许新的外界物质粘结探头端部。
本发明提供一种对探头端部进行表面处理的片材用其除去粘结在探头端部的外界物质，这种进行表面处理的片材包括进行表面处理的薄薄膜，在此薄薄膜的表面附着有细磨料砂，或者具有由金属材料制成的金属薄膜，所述金属薄膜的硬度基本上等于或大于构成探头的材料的硬度，所述金属薄膜具有粗糙表面，在所述薄薄膜的下层，或所述金属薄膜的下层，设有弹性片材，所述弹性片材具有弹性，在所述弹性片材的下层设有板材。
当探头端部以特定载荷施加压力时，构成进行表面处理的薄薄膜的材料，或者金属薄膜材料形成凹陷部分，但是，不会被探头端部撕裂，当探头端部以特定的载荷向进行表面处理的薄薄膜或金属薄膜施加压力时，构成弹性片材的材料在其受压部分产生相应于探头端部形状的凹陷形状。
实施例
图1是图解的示意图，其表示按照本发明的实施例，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。图2是本发明实施例的对探头端部进行表面处理的片材的示意图，其中，(A)是放大的侧剖视图；(B)是平面示意图。图3是设备构造的示意图，其表示在本发明的实施例中，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。图4是本发明另一个实施例的对探头端部进行表面处理的片材的示意图，其中，(A)是放大的侧剖视图；(B)是平面示意图。图5是设备构造的示意图，其表示在本发明的实施例中，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。图6是表示在本发明的实施例中，由表面处理片材进行表面处理的探头端部的示意图。同时，在附图中，确定的零部件尺寸的比例是为了便于绘图，其完全不同于实际尺寸的比例。
如图1所示，在本发明的实施例中，对探头端部进行表面处理的片材100的作用是除去粘结在探头211端部的外界物质。所述片材100包括进行表面处理的薄薄膜110，其具有细磨料砂111，所述细磨料砂111附着在薄薄膜110的表面。弹性片材120被设置在进行表面处理的薄薄膜110的下层，并且具有弹性。板材130设置在此弹性片材120的下层。
如图2所示，在进行表面处理的薄薄膜110上，设有借助黏合剂或类似物附着在薄薄膜112表面上的细磨料砂111。
可以采用矾土砂、碳化硅砂、金刚砂或类似物作为细磨料砂111，磨料的材料和尺寸取决于探头211的材料和尺寸。
进行表面处理的薄薄膜110的重点是该材料应当具有足够的刚性，以致，当将探头211，以特定的载荷压在薄薄膜110上时，探头端部不能穿透进行表面处理的薄薄膜110。这与下面所述的弹性片材120的特性密切相关，如果探头211的端部穿透进行面处理的薄薄膜110，探头211的端部到达设置在进行表面处理的薄薄膜110下层的弹性片材120，因此，在常规的对探头端部进行表面处理的片材元件的情况下，新的外界物质将粘结在探头211的端部。
进行表面处理的薄薄膜110的厚度尺寸最好是100微米。或更小。
在另一方面，弹性片材120由具有均匀厚度尺寸的硅橡胶或聚氨酯橡胶制成。下面说明采用均匀厚度尺寸的弹性片材120的道理。如果，弹性片材120的厚度不均匀，在对探头211进行表面处理时，探头211的端部与进行表面处理的片材100的接触不正常，在进行表面处理的过程中，过大的载荷将施加在首先与探头211接触的区域。因此，弹性片材120的厚度尺寸最好是1毫米或更小。
如上所述，弹性片材120所需要的硬度与进行表面处理的薄薄膜110的特性密切相关，最好，此硬度为每个探头211在几克或几十克载荷的作用下，薄薄膜110可以产生凹陷。
即，制造弹性片材120的材料可以有这样的硬度，当探头211的端部以特定的载荷压在进行表面处理的薄薄膜上时，弹性片材120可以作为受探头211的端部施加压力的部分。例如，硅橡胶或聚氨酯橡胶可以作为弹性片材120。
此外，当采用硅橡胶或聚氨酯橡胶形成弹性片材120时，其优点是不需要采用黏合剂或类似物粘合进行表面处理的薄薄膜110。即，仅仅将进行表面处理的薄薄膜110紧密放置在由硅橡胶或聚氨酯橡胶制成的弹性片材120上，进行表面处理的薄薄膜110吸引并固定在弹性片材120上，这种设置固定方式非常容易。如果采用黏合剂或类似物将进行表面处理的薄薄膜110粘合到弹性片材120上，如果黏合剂涂敷不均匀，尽管弹性片材120具有均匀厚度尺寸，由于黏合剂涂敷不均匀，使进行表面处理的薄薄膜110的厚度出现波动，使正常的表面处理受到损坏，但是，由于不使用黏合剂，于是不会出现这种缺陷。
用于向每个探头211施加的特定载荷是几克或几十克，当进行表面处理的薄薄膜110由碳化硅制成时，弹性片材120由是硅橡胶，探头211是钨，其特定载荷最好是3～10克。
在另一方面，板材130可以由金属板、陶瓷板或硅晶片制成。板材130需要有足够的刚性，以便避免由于弹性片材120的变形，即，当向探头211的端部施加压力时，导致板材130变形。
因此，对探头端部进行表面处理的片材100由叠置的进行表面处理的薄薄膜110、弹性片材120和板材130依次从上向下组成，所述各片材具有相同的尺寸和形状，使其作为半导体晶片，在片材100的表面，采用探头对半导体薄片进行测量。因此，对探头端部进行表面处理的片材100的厚度尺寸设定为0.8～2.0毫米。
在此，当进行表面处理的片材100与要被测量的、由半导体薄片形成的半导体晶片的尺寸和形状相同时，可以产生以下有益效果。
首先，将由半导体薄片形成的半导体晶片设置在探测设备200上，具有多个半导体晶片被夹持在一个储存盒内，并且将每个半导体晶片从储存盒中取出，测量其电学特性，将进行表面处理的片材100以特定的比例与半导体晶片混合，例如，每20块半导体晶片放一块进行表面处理的片材100，探头211可以自动进行表面处理。但是，在这种情况下，当进行表面处理的片材100被取出时，不同于普通的测量，需要上下往复移动探头211数次，但是，其可能要连续取出进行表面处理的片材100，或者仅仅在由同一设备探测进行表面处理的片材100的情况下，上下往复运动探头211。
由此，下面描述采用进行表面处理的片材100对探头211进行表面处理。
下面首先描述采用进行表面处理的片材100对探测设备200使用的探头211进行表面处理。
如图3所示，探测设备200被大致分为探头机构210，基座220，所述探头机构210固定在所述基座220上，吸力工作台230用于固定要被测量的、由半导体薄片形成的半导体晶片。
探头机构210包括多个探头211，其设置位置相应于半导体薄片的盘状物轮廓，探头211安装在板机构212上，探头支撑件213安装在板机构212上，以便支撑探头211。在此探头机构210中，探头211垂直安装在板机构212上，探头211的端部垂直接触片状物，因此，这种机构称为垂直操作型探头机构。同时，在探头211中，设有大致为横向的U形弯曲部分211A，以便当探头端部压在片状物上时，通过U形弯曲部分的变形，保持片状物和探头211之间具有特定的接触压力。探头211的端部设置为球形，如图6(A)所示。探头211由钨制成。
在探头机构210的板机构212中，设有连接探头211的线路结构212A，探头211连接试验设备，在附图中未图示通过线路结构212A连接的试验设备。
当探头211向片状物施加压力时，要求探头支撑件213避免与相邻的探头211相接触，各探头211插入独立的贯通孔内(未图示)。
设置在探头机构211下方的吸力工作台230不仅吸引和固定要被测量的、由半导体薄片形成的半导体晶片，而且吸引和固定进行表面处理的片材100。
借助具有上述构造的探测设备200，以下面所述的程序，用进行表面处理的片材100对探头211的端部进行表面处理。首先，将进行表面处理的片材100定位于特定的位置，取代半导体晶片，即，定位于探头机构210下方的吸力工作台210上。为此安置方式，除上述安特定比例，使进行表面处理的片材100与半导体晶片相混合外，可以将进行表面处理的片材100设置在要被测试的、由半导体薄片形成的半导体晶片的旁边，当特定数量的半导体晶片的测试完毕时，可以设定进行表面处理的片材100的安置方式。
当进行表面处理的片材100被设置在吸力工作台230上时，探头机构210和安置有进行表面处理的片材100的吸力工作台230之一或两者共同上下往复移动。探头211的端部重复向进行表面处理的片材100的表面施加压力。
在此时，根据进进表面处理的薄薄膜110、弹性片材120和探头211的材料，推动探头211到达进行表面处理的片材100的载荷被选定为适当数值。
以这种方式，如图1所示，当探头211的端部向进行表面处理的片材100施加压力时，由于在弹性片材120中重复形成凹陷部分，探头211在进行表面处理的薄薄膜120中处于被包裹状态，不撕裂进行表面处理的薄薄膜110。
在细磨料砂111被附着在进行表面处理的薄薄膜110上之后，形成粗糙表面，由此粗糙表面除去粘结在探头211端部的外界物质。而且，当弹性片材120压探头211时，在弹性片材120上形成相应于探头211的端部形状的凹陷部分，因此，如果细磨料砂111附着在进行表面处理的薄薄膜110的表面上时，不像普通的陶瓷板，在探头211的端部不会产生划痕。
当完成对探头211的表面处理时，使进行表面处理的片材100与吸力工作台230分离，接着在后续操作中，安置要被测试的新的半导体晶片，对由半导体薄片形成的新的半导体晶片的电学特性进行测试。
在此进行表面处理的片材100中，进行表面处理的薄薄膜110由细磨料砂111附着在薄薄膜112形成，但是，如图4所示，可以由进行表面处理的金属薄膜140代替薄薄膜110。在此进行表面处理的金属薄膜140中，金属薄薄膜141，例如钨的表面，由合适的方法，如喷砂或蚀刻方法，形成粗糙表面142。对于具有铑镀层或类似物的表面可以有效地进行这种处理。
对探头端部进行表面处理的金属薄膜140的形成构造与前面所述的相同，即，在进行表面处理的金属薄膜140的下层叠置弹性片材120，在弹性片材120的下层叠置板材130，而且，弹性片材120和板材130具有的特性与前面所述相同。
此进行表面处理的金属薄膜140类似于上述进行表面处理的薄薄膜110，其必须具有足够的刚性，以便当探头211向金属薄膜140施加压力时，探头211的端部不穿透进行表面处理的金属薄膜140。如果，探头211的端部穿透进行表面处理的金属薄膜140，探头211的端部到达设置在进行表面处理的金属薄膜140的下层的弹性片材120，因此，如同采用常规的对探头端部进行表面处理的元件的情况，新的外界物质将被粘结在探头211的端部。
当进行表面处理的金属薄膜140的材料是钨时，进行表面处理的金属薄膜140的厚度尺寸最好是5～50微米，或者，如果进行表面处理的金属薄膜140的材料是钯时，厚度最好是20～100微米。
例如，在采用进行表面处理的片材100处理探头端部时，当探头211端部的接触电阻是10欧姆时，由于通过压探头211的端部，使探头211上下往复移动，对具有外界物质的探头211的端部处理大约10次，接触电阻改变为0.5欧姆或更小，按照此试验结果，在由半导体薄片形成的半导体晶片的测试中不存在问题。
上面描述了使探头机构210进行垂直操作的方式，其中探头211与片状物垂直接触，但是，如图5所示，同样可以采用所谓悬臂梁型的探头机构，其中探头211的端部被弯曲，并且倾斜接触片状物。此外，如图6(B)、(C)所示，在悬臂梁型的探头机构中，探头211的端部可以是平端面。
本发明的对探头端部进行表面处理的片材可以除去粘结在探头端部的外界物质，所述进行表面处理的片材包括进行表面处理的薄薄膜，在此薄薄膜的表面与附着的细磨料砂，在此薄薄膜的下层，设有弹性片材，所述弹性片材具有弹性。在弹性片材的下层设有板材，其中，当探头端部以特定的载荷施加压力时，用于进行表面处理的薄薄膜的材料可以形成凹陷部分，但是，不会被探头端部撕裂。当探头端部以特定的载荷向薄薄膜施加压力时，构成弹性片材的材料可以产生相应于探头端部的凹陷部分。
因此，当探头向进行表面处理的片材施加压力时，探头端部被包裹在进行表面处理的薄薄膜中，由附着在进行表面处理的薄薄膜上的细磨料砂除去探头端部的外界物质。因为进行表面处理的薄薄膜片材和弹性片材产生相应于探头端部形状的凹陷部分，探头端部不产生划痕，这与常规的陶瓷板的情况不相同。此外，因为探头端部不穿透进行表面处理的薄薄膜，构成弹性片材的材料不会粘结在探头端部形成新的外界物质。还有，除去外界物质的同时，不会使探头端部变形，从而获得了可以避免在探头端部产生新的外界物质的进行表面处理的片材。
本发明的另一种对探头端部进行表面处理的片材可以除去粘结在探头端部的外界物质，其包括用于进行表面处理的金属薄膜，这种用于制造金属薄膜的金属材料的硬度基本上等于或大于构成探头材料的硬度。所述金属薄膜具有粗糙表面，在此进行表面处理的金属薄膜的下层设有弹性片材，所述弹性片材具有弹性。在弹性片材的下层设有板材。在此进行表面处理的金属薄膜中，当探头端部以特定的载荷施加压力时，用于进行表面处理的金属薄膜的材料可以形成凹陷部分，但是，不会被探头端部撕裂。当探头端部以特定的载荷向进行表面处理的金属薄膜施加压力时，构成弹性片材的材料产生相应于探头端部形状的凹陷部分。
而且，在此对探头端部进行表面处理的片材中，与上述进行表面处理的片材相同，当探头向进行表面处理的片材施加压力时，探头端部被进行表面处理的薄薄膜包裹，由附着在进行表面处理的薄薄膜上的细磨料砂除去外界物质。同时，因为进行表面处理的薄薄膜片材和弹性片材产生相应于探头端部形状的凹陷部分，探头端部不产生划痕，这与常规的陶瓷板的情况不相同。此外，因为探头端部不穿透进行表面处理的薄薄膜，构成弹性片材的材料不会粘结在探头端部形成新的外界物质。还有，除去外界物质的同时，不会使探头端部变形，从而获得了可以避免在探头端部产生新的外界物质的进行表面处理的片材。
特定的载荷范围是几克至几十克，根据进行表面处理的薄薄膜、进行表面处理的金属薄膜、弹性片材和探头的材料，可以选择合适的载荷数值。
图1是图解的示意图，其表示按照本发明的实施例，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。
图2是本发明实施例的对探头端部进行表面处理的片材的示意图，其中，(A)是放大的侧剖视图；(B)是平面示意图。
图3是设备构造的示意图，其表示在本发明的实施例中，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。
图4是本发明另一个实施例的对探头端部进行表面处理的片材的示意图，其中，(A)是放大的侧剖视图；(B)是平面示意图。
图5是设备构造的示意图，其表示在本发明的实施例中，采用表面处理片材对探头端部进行表面处理。
图6是表示在本发明的实施例中，由表面处理片材进行表面处理的探头端部的示意图。
参考代号
100对探头端部进行表面处理的片材
110进行表面处理的薄薄膜
111细磨料砂
120弹性片材
130板材
211探头
Claims (3)
1．一种对探头端部进行表面处理的片材，用其除去粘结在探头端部的外界物质，这种进行表面处理的片材包括进行表面处理的薄薄膜，在此薄薄膜的表面附着有细磨料砂，在此薄薄膜的下层设有弹性片材，所述弹性片材具有弹性，在此弹性片材的下层设有板材，其中，当探头端部以特定载荷施加压力时，构成进行表面处理的薄薄膜的材料形成凹陷部分，但是，不会被探头端部撕裂，当探头端部以特定的载荷向进行表面处理的薄薄膜施加压力时，构成弹性片材的材料在其受压部分产生相应于探头端部形状的凹陷形状。
2．一种对探头端部进行表面处理的片材，用其除去粘结在探头端部的外界物质，其包括进行表面处理的金属薄膜，这种制造金属薄膜的金属材料的硬度基本上等于或大于构成探头材料的硬度，所述金属薄膜具有粗糙表面，在此金属薄膜的下层设有弹性片材，所述弹性片材具有弹性，在此弹性片材的下层设有板材，其中，当探头端部以特定载荷施加压力时，构成进行表面处理的金属薄膜的材料形成凹陷部分，但是，不会被探头端部撕裂，当探头端部以特定的载荷向进行表面处理的金属薄膜施加压力时，构成弹性片材的材料在其受压部分产生相应于探头端部形状的凹陷形状。
3．按照权利要求1或2所述的对探头端部进行表面处理的片材，其特征是：特定的载荷范围是几克至几十克。
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