JP2005326250A - プローブ用クリーニングシート及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 常温や高温での使用だけではなく、低温環境下でも十分なクッション性を備え、プローブ先端をソフトに、かつ効率良くクリーニングすることができるプローブ用クリーニングシートを提供すること。
【解決手段】 研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有し、該研磨層との接触によって半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するプローブ用クリーニングシートであって、弾性体層がポリテトラフルオロエチレン多孔質体層であるプローブ用クリーニングシート。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体チップの電気的特性試験（検査）に用いられる半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するためのプローブ用クリーニングシートに関する。また、本発明は、該クリーニングシートを用いた低温環境下での半導体検査用プローブのクリーニング方法に関する。

半導体製造工程において、回路パターンの形成が終了した半導体チップの良品と不良品との選別には、半導体チップに設けられたパッド（PAD；電極部）とテスタとを物理的かつ電気的に接続するウェハプローバ(Wafer Prober)が用いられている。ウェハプローバとしては、触針（プローブ）を用いたものが汎用されている。具体的に、ウェハプローバとして、半導体ウェハ上に形成されたＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ（電子回路ダイ）のパッドにプローブを接触させ、プローブに接続した外部のテスタにより、電気的特性を効率良く検査し、テスタが不良品と判断した半導体チップを識別可能とする装置が知られている。

ウェハプローバとしては、プローブカード（probe cardまたはprobing card）とＩＣテスタとをセットで用いて、半導体チップの電気的特性の検査を実施するものが主流である。プローブカードは、半導体チップのパッドに直接コンタクトする上で重要な役割を占めている。触針を用いたプローブカードとしては、カンチレバータイプ（cantilever type）及び垂直タイプが代表的なものである。

カンチレバータイプのプローブカードの主な構造は、針を水平方向に並べて、リングと呼ばれるセラミックス製の固定台にエポキシ樹脂で固定し、該リングをプリント基板にはめ込んだ形を有している。針の根元側は、プリント基板のパターンにはんだ付けされて、電気的導通が取られている。針の先端側は、曲折されており、パッドに対して傾斜して接触する。カンチレバータイプのプローブカードには、ブレードと呼ばれる板金の先に針をはんだ付けした構造のブレードタイプのものも知られている。

垂直タイプのプローブカードは、針を垂直方向に立てたものである。このタイプのプローブカードの構造には、基板を２枚組み合わせ、その中で針が座屈する方式、針を一定方向に湾曲させる方式、マイクロスプリングを用いる方式などがある。このような方式を採用することにより、プローブとなる針がパッドに大きな針跡をつけたり、パッドの削り量が多くなるのを抑制している。

これらの他、プローブの一本一本を独立して駆動させるプローブヘッド方式も知られている。プローブヘッド方式は、一般にプローブカードと併用され、部分的に使用されることが多い。

これらの用途に用いられる半導体検査用プローブの材質としては、寿命や価格の面からタングステンが一般的であるが、この他に、タングステン−レニウム合金、パラジウム合金、ベリリウム−銅合金なども用いられている。プローブの先端にコーティングや熱処理を施して、異物が付着しにくくしたものも知られている。プローブの先端は、一般に、パッドに対して滑らかに接触するように球状に形成されている。

半導体チップのパッド（電極部）は、アルミニウムやアルミニウム−銅合金などで形成されている。プローブカードを用いて半導体チップの電気的特性を検査する際、硬質のプローブが半導体チップのパッドに押圧接触させられる。そのため、プローブの先端には、パッドから削り取られたアルミニウム粉などの異物が付着する。プローブ先端にアルミニウム粉などの異物が付着すると、プローブとパッドとの間に導通不良が生じたり、電気的接触が悪化して、半導体チップの電気的特性を正確に測定することができなくなる。また、プローブの先端に異物が付着すると、プローブの接触抵抗値が変動する。

プローブ先端に付着したアルミニウム粉などの異物を除去するために、プローブ先端のクリーニングが行われている。クリーニング法として、半導体ウェハと同形のセラミックス板を用いて、半導体ウェハのプロービングと同様の操作により、プローブをセラミックス板に押圧接触させる方法が知られている。この方法によれば、半導体ウェハの電気的特性検査と同じ操作で、プローブのクリーニングを行うことができる。しかし、セラミックス板を用いる方法では、プローブ先端が削られやすく、高価なプローブカードの寿命が短くなる。また、繰り返しのクリーニングによってプローブの先端が削られ、当初の球状から平坦な形状に変化すると、プローブがパッドに滑らかに接触できなくなる。

また、プローブ先端をシリコーンゴムやウレタンゴムなどのクリーニング部材の中に突き刺して異物を除去する方法が知られている。しかし、この方法では、クリーニング部材の破片による新たな異物がプローブ先端に付着したり、突き刺し時にプローブ先端が破損することがある。しかも、クリーニング部材中にアルミニウム粉などの異物が蓄積するため、クリーニング能力が低下しやすい。

従来、前記のような問題を解決するために、ベース層にクッション性のあるポリウレタンを使用し、その片面に微粉研磨材を含有する研磨層、反対面に接着層を設けた構造のプローブカード用クリーニングシートが開発され、市販されている（日本ミクロコーティング株式会社製、商品名「MIPOX」）。このクリーニングシートは、その接着層により、シリコンウェハなどの基板に接着させて用いることができる。すなわち、該クリーニングシートを基板と接着させて、半導体ウェハと同一の形状と大きさにすることにより、半導体ウェハのプロ−ビングと同様の操作により、プローブをクリーニングシートの研磨層の表面に押圧接触させて異物を除去することができる。

従来、プローブの先端に付着した異物を除去するクリーニングシートとして、微粉研磨材が表面に固着されたクリーニング用薄膜と、このクリーニング用薄膜の下層に設けられた弾性シートと、この弾性シートの下層に設けられた基板とを具備するプローブ先端クリーニングシートが提案されている（特許文献１及び２参照）。文献１及び２は、微粉研磨材が表面に固着されたクリーニング用薄膜に代えて、粗面化した硬質のクリーニング用金属薄膜を用いた構成のプローブ先端クリーニングシートも開示されている。特許文献１及び２には、弾性シートの材質として、シリコーンゴムやウレタンゴムが挙げられている。

上記のような研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有するクリーニングシートを用いると、プローブ先端を研磨層に押し付けても、弾性体層の存在により研磨層が凹むため、プローブ先端が研磨層にソフトに接触する。しかも、研磨層は、プローブ先端を押圧接触させても、容易に突き破られることがない。そのため、前記クリーニングシートを用いると、プローブ先端の磨耗や破損を抑制しながら、異物を効率良く除去することができる。

しかし、これら公知のクリーニングシートは、弾性体層としてシリコーンゴムやウレタンゴム（ポリウレタン）を使用しているため、低温環境下では弾性体層の弾性（クッション性）が著しく低下する。特に、−３０℃付近の低温環境下では、シリコーンゴムやウレタンゴムからなる弾性体層は、クッション性を失ってしまう。その結果、低温環境下でのクリーニング時に、プローブ先端の磨耗量が増大し、プローブカードの寿命が低下する。

近年、自動車などに配備される半導体デバイスでは、低温環境下での半導体デバイスの動作検証のために、半導体ウェハ上に設けられた半導体チップの電気的特性の検査についても、−３０℃付近の低温環境下での検査が行われている。このような低温環境下での検査を行う場合、検査対象の半導体ウェハ周り全体を冷却している。プローブカードのプローブも、同様に冷却された状態で検査に使用される。

半導体ウェハは、複数枚が１つのカセットに収容された状態でウェハプローバにセットされ、１枚ずつカセットから取り出されてチャックトップ（台）に載置される。半導体ウェハ上に形成された半導体チップのパッドに、プローブカードのプローブを押圧接触させて電気的特性の測定を行う。この際、カセットに収容する複数枚の半導体ウェハの中に、半導体ウェハと同じ大きさと形状を有するクリーニングシートを混在させておくと、自動的にプローブのクリーニングを行うことができる。手動で操作する場合も、チャックトップにクリーニングシートを載せて、プローブのクリーニングを行う。

そのため、半導体検査用プローブを用いて低温で半導体ウェハの電気的特性の検査を行う場合には、一般に、プローブ先端に付着した異物を除去するためのクリーニングシートも、同じ低温の雰囲気温度に保持された状態で使用される。プローブのクリーニング時のみに、雰囲気温度を常温にまで上昇させるのは、昇温に長時間を必要とするため、スループットが著しく低下する。

近年、ウェハプローバは、１５０℃までの高温での測定に使用される機種に加えて、高温領域及び−５５℃までの低温領域での測定が可能な機種も開発されている。したがって、半導体検査用プローブのクリーニングに用いられるクリーニングシートにも、常温や高温での使用だけではなく、例えば、−３０℃といった低温環境下でも使用可能なクッション性を備え、かつ効率良くクリーニングすることが可能な性能を有することが求められている。

実用新案登録第３０７２４２３号公報 特開平１１−２３８７６８号公報

本発明の課題は、研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有し、該研磨層との接触によって半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するプローブ用クリーニングシートであって、常温や高温での使用だけではなく、低温環境下でも十分なクッション性を備え、プローブ先端をソフトに、かつ効率良くクリーニングすることができるプローブ用クリーニングシートを提供することにある。

本発明の他の課題は、このような低温環境下でのクッション性に優れたプローブ用クリーニングシートを用いて、低温環境下で半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するクリーニング方法を提供することにある。

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有するプローブ用クリーニングシートにおいて、弾性体層としてポリテトラフルオロエチレン多孔質体層を配置することにより、０℃以下、さらには−３０℃近傍の低温環境下でもクッション性が失われることがないクリーニングシートの得られることを見出した。

ポリテトラフルオロエチレン多孔質体（以下、「ＰＴＦＥ多孔質体」という）は、樹脂強度が強く、クリーニング時にプローブ先端が仮に研磨層を突き刺したとしても、それによってＰＴＦＥ多孔質体層が破れることがなく、破片が異物になったり、飛散したりするおそれがない。ＰＴＦＥ多孔質体の気孔率や平均孔径を選択することにより、十分なクッション性を付与することに加えて、仮にプローブ先端が研磨層を突き刺しても、ＰＴＦＥ多孔質体層の空孔に入り込むのを防止し、それによって、プローブ先端の破損を防ぐことができる。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。

かくして、本発明によれば、研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有し、該研磨層との接触によって半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するプローブ用クリーニングシートにおいて、弾性体層がポリテトラフルオロエチレン多孔質体層であることを特徴とするプローブ用クリーニングシートが提供される。

また、本発明によれば、該プローブ用クリーニングシートを用いて、０℃以下の低温環境下で、半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するクリーニング方法が提供される。

本発明のプローブ用クリーニングシートは、常温や高温で使用することができるだけではなく、例えば、−３０℃付近の低温環境下でも十分なクッション性を備えており、プローブ先端をソフトに、かつ効率良くクリーニングすることができる。本発明のプローブ用クリーニングシートは、クリーニング時にプローブによってＰＴＦＥ多孔質体層が破壊されることがなく、新たな異物を発生することがない。本発明のプローブ用クリーニングシートは、プローブ先端を破損することがない。

本発明のプローブ用クリーニングシート（以下、「クリーニングシート」と略記）の層構成について、図１及び２を参照しながら説明する。本発明のクリーニングシートは、研磨層と、該研磨層の下層に配置された弾性体層とを有し、該弾性体層としてＰＴＦＥ多孔質体層を配置した層構成を有するものである。研磨層の弾性体層とは反対側の表面が半導体検査用プローブの先端と接触する。本発明のクリーニングシートは、必要に応じて、弾性体層の下層に他の層を更に含んでいてもよい。

本発明のクリーニングシートは、シリコンウェハやセラミックス板等の基板に接着して用いることが好ましく、そのために、ＰＴＦＥ多孔質体層の下層に接着層を配置することが好ましい。接着層は、ＰＴＦＥ多孔質体層の下層に配置した合成樹脂フィルム層を介して配置することが好ましい。

図１に層構成の具体例を示すように、本発明のクリーニングシート１００は、例えば、研磨層１０１／ＰＴＦＥ多孔質体層１０２／合成樹脂フィルム層１０３／接着層１０４／離型紙１０５の層構成とすることができる。このクリーニングシートは、上記層構成で製造し、市場に流通させることができる。ユーザーは、このクリーニングシートを用いて半導体検査用プローブのクリーニングをすることができるが、通常は、各種基板等に接着させてクリーニングに使用する。

図１に示す層構成を有するクリーニングシートを基板に接着して用いる場合には、離型紙１０５を剥離して、接着層により基板に接着させる。すなわち、本発明のクリーニングシートは、図２に示すように、例えば、研磨層１０１／ＰＴＦＥ多孔質体層１０２／合成樹脂フィルム層１０３／接着層１０４／基板１０６の層構成を有することができる。接着層１０４は、接着剤を塗布し、半硬化させたものが、基板との接着作業を効率化する上で好ましい。

本発明で弾性体層に使用するＰＴＦＥ多孔質体は、多孔化したＰＴＦＥ成形体であり、通常、膜状のものである。一般に、合成樹脂多孔質体は、ＰＴＦＥ多孔質体を含め、例えば、造孔法、相分離法、溶媒抽出法、延伸法、レーザ照射法などの各種方法により製造されている。本発明で使用するＰＴＦＥ多孔質体は、延伸法により製造された延伸ＰＴＦＥ多孔質体であることが好ましい。延伸法によれば、耐熱性、クッション性、加工性、機械的特性、誘電特性などに優れ、均一な孔径分布を有する延伸ＰＴＦＥ多孔質体を容易に得ることができる。

延伸ＰＴＦＥ多孔質体を製造するには、先ず、未焼結のポリテトラフルオロエチレン粉末（ペースト押出用ファインパウダー）と潤滑剤（例えば、ソルベントナフサ、石油など）との混合物をシリンダー内で圧縮して円筒状に予備成形した後、得られた予備成形物を押出シリンダーに投入し、ラムで加圧してダイスから押出し、シート状またはロッド状の押出成形物を作製する。

押出工程で得られたシート状またはロッド状の押出成形物は、潤滑剤が揮散しないうちにロールやプレスなどの圧延装置を用いて圧延して、所望の厚みを有する圧延シートを作製する。厚みがある延伸ＰＴＦＥ多孔質体を必要とする場合には、シート状の押出成形物を圧延することなく、次の延伸工程で用いることができる。

押出シートまたは圧延シートから潤滑剤を除去しまたは除去することなく、圧延シートを少なくとも一軸方向に延伸する。潤滑剤を除去しない場合には、延伸工程などの後の工程で潤滑剤が除去される。延伸は、通常、一軸延伸または二軸延伸により行われる。延伸によって、未焼結の延伸ＰＴＦＥ多孔質体が膜状で得られる。未焼結の延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は、収縮が起こらないように固定しながら、ＰＴＦＥの融点である３２７℃以上の温度に加熱して、延伸した構造を焼結し固定すると、強度の高い延伸ＰＴＦＥ多孔質膜が得られる。

また、前記の予備成形物を押出シリンダーに投入し、ラムで加圧してダイスからチューブ状に押出し、このチューブ状の押出成形物を延伸することにより、延伸ＰＴＦＥ多孔質チューブを作製することができる。延伸ＰＴＦＥ多孔質チューブを固定した状態で焼結した後、縦方向に切り開くことにより、平らな延伸ＰＴＦＥ多孔質膜を得ることができる。未焼結の延伸ＰＴＦＥ多孔質チューブを切り開いて膜を得、この膜を肯定状態で焼結してもよい。

延伸法により得られた延伸ＰＴＦＥ多孔質体は、それぞれＰＴＦＥにより形成された非常に細いフィブリル（微細な繊維）と該フィブリルによって互いに連結されたノード（微小な結節）とからなる微細繊維状組織を有している。延伸ＰＴＦＥ多孔質体は、この微細繊維状組織により多孔質構造が形成されている。

延伸法によれば、延伸条件等を制御することにより、所望の気孔率と平均孔径を有する延伸ＰＴＦＥ多孔質体を得ることができる。本発明で使用する延伸ＰＴＦＥ多孔質膜などのＰＴＦＥ多孔質体の気孔率（ＡＳＴＭ Ｄ−７９２）は、好ましくは３０〜９０％、より好ましくは４０〜８８％、特に好ましくは５０〜８５％である。気孔率を大きくすることにより、様々な温度環境下でのクッション性（弾性）に優れたＰＴＦＥ多孔質体層とすることができる。

本発明のクリーニングシートは、研磨層の下層にクッション性に優れたＰＴＦＥ多孔質体層が配置されているため、プローブの先端を研磨層に押圧接触させても、研磨層とソフトに接触させることができる。本発明で使用するＰＴＦＥ多孔質体は、耐熱性に優れるため、ＰＴＦＥ多孔質体層は、常温及び高温でのクッション性が良好である。それに加えて、ＰＴＦＥ多孔質体層は、−３０℃以下、さらには−４０℃以下の低温でもクッション性が失われない。

本発明で使用するＰＴＦＥ多孔質体層は、樹脂強度が強いため、仮に研磨層にプローブ先端が突き刺さっても、その下層のＰＴＦＥ多孔質体層が破れることがなく、破片が新たな異物となったり、ゴミとして飛散することがない。

本発明で使用するＰＴＦＥ多孔質体の平均孔径は、好ましくは０．０１〜１μｍ、より好ましくは０．０５〜０．８μｍ、特に好ましくは０．１〜０．５μｍである。ＰＴＦＥ多孔質体の平均孔径を小さくすることにより、仮に研磨層にプローブ先端が突き刺さっても、その下層のＰＴＦＥ多孔質体層の空孔内（多孔質構造内）にまで入り込むのを防ぐことができる。ＰＴＦＥ多孔質体の平均孔径が大きすぎると、プローブ先端がＰＴＦＥ多孔質体層の空孔内に入り込み、空孔によって噛み込まれてプローブ先端が壊れる惧れがある。

ＰＴＦＥ多孔質体層の厚みは、通常１０μｍ〜１ｍｍ、好ましくは３０〜９５０μｍ、より好ましくは５０〜８５０μｍである。ＰＴＦＥ多孔質体層の厚みが薄すぎると、クッション性が低下する。ＰＴＦＥ多孔質体層の厚みは、場所によるバラツキが小さく平坦であることが、各プローブと研磨層との接触を均一にしてクリーニングを効率良く行う上で好ましい。延伸法により得られた延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は、膜厚の均質性に優れ、厚みのバラツキが極めて小さいため、特に好ましい。

ＰＴＦＥ多孔質体層の厚みは、使用態様によってはかなり厚くてもよいが、クリーニングシートを基板に接着した形態で使用する場合には、測定対象の半導体ウェハと同一の大きさと形状にすることが好ましいため、過度に厚くないことが好ましい。その理由は、基板と接着した形態のクリーニングシートを測定対象の半導体ウェハと同じ大きさと形状にすることにより、半導体ウェハの電気的特性の検査工程で、半導体検査用プローブのクリーニングを行うことが容易となるからである。

ＰＴＦＥ多孔質体が薄い場合には、例えば、前述の延伸工程で得られた未焼結の延伸ＰＴＦＥ多孔質膜を複数枚重ね合わせて、各層を固定した状態で焼結すると同時に、各層間を熱融着させれば、各層が一体化した膜厚の大きな延伸ＰＴＦＥ多孔質膜を得ることができる。

ＰＴＦＥ多孔質体は、多孔質構造を有するため、厚み方向の弾性（クッション性）に優れている。また、ＰＴＦＥ多孔質体は、耐熱性に優れるため、常温のみならず、高温でのクッション性にも優れている。さらに、ＰＴＦＥ多孔質体は、−３０℃以下、さらには−４０℃以下の低温環境下でもクッション性が損なわれることがない。したがって、ＰＴＥＦ多孔質体層を弾性体層として有する本発明のクリーニングシートは、常温や高温での使用だけではなく、例えば、−３０℃という低温環境下でも使用可能なクッション性を備えている。

本発明で使用する研磨層としては、前述の特許文献１及び２に開示されているような、微粉研磨材が表面に固着されたクリーニング用薄膜や粗面化した金属薄膜であってもよいが、樹脂中に微粉研磨材が分散した樹脂組成物層であることが好ましい。

微粉研磨材の粒径は、半導体検査用プローブの大きさや材質によって適宜定めることができるが、好ましくは０．０５〜５μｍ、より好ましくは０．１〜４μｍ、特に好ましくは０．５〜３μｍの範囲である。微粉研磨材の粒径が小さすぎると、プローブ先端の異物の除去効率が低下する。微粉研磨材の粒径が大きすぎると、プローブ先端を傷つけたり、磨耗しやすくなる。

微粉研磨材の材質は、半導体検査用プローブの材質などを考慮して適宜定めることができるが、例えば、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、ダイヤモンドなどを挙げることができる。これらの微粉研磨材は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用してもよい。半導体検査用プローブは、タングステンやパラジウム合金などの硬度が高い材質で形成されているため、上記の如き硬度が高い無機微粉末を研磨材として使用することが好ましい。研磨材の硬度は、ビッカース硬さ試験でＨＶ６５０以上であることが好ましい。好ましい微粉研磨材としては、例えば、炭化ケイ素＃４００（粒径３μｍ）、＃６０００（粒径２μｍ）、＃８０００（粒径１μｍ）などが挙げられる。

微粉研磨材のバインダー樹脂としては、特に限定されないが、微粉研磨材を強固に結着し、かつ塗膜形成能を有するものが好ましい。樹脂の具体例としては、例えば、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エナメル樹脂などを挙げることができる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などが挙げられる。

エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、脂環型などの各種エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、その製造原料のエピクロルヒドリンに起因する加水分解性塩素の含有量を抑制したものが好ましい。ウレタン樹脂としては、分子鎖中にウレタン結合を有する樹脂であればよいが、塗膜形成性に優れたものが好ましい。

エナメル樹脂としては、塗料やワニスペイントなどに用いられる塗膜形成能を有する樹脂であり、例えば、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、テルペン樹脂などが挙げられる。

樹脂組成物層は、微粉研磨材と樹脂とを溶媒中に分散または溶解させて塗布液を調製し、この塗布液をＰＴＦＥ多孔質体層の片面に塗布し、乾燥することにより形成することができる。塗布液には、必要に応じて、界面活性剤などの分散助剤、酸化防止剤などの添加剤を加えてもよい。樹脂組成物層は、微粉研磨材と樹脂とを溶融ブレンドして樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物をシート状に押出成形して形成してもよい。得られたシートは、ＰＴＦＥ多孔質体層の片面に熱融着させる。

樹脂１００重量部に対する微粉研磨材の配合割合は、通常１０〜１０００重量部、好ましくは３０〜８００重量部、より好ましくは５０〜７００重量部程度である。微粉研磨材の配合割合が過小であると、クリーニング効率が低下し、過大であると、樹脂により強固に結着することが困難になる。

研磨層の厚みは、通常１００μｍ以下、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜９０μｍ程度である。研磨層の厚みが厚すぎると、下層にＰＴＦＥ多孔質体層を配置しても、クッション性が低下して、プローブ先端をソフトにクリーニングすることが困難になる。研磨層の厚みが薄すぎると、繰り返してクリーニングに使用することが困難になる。

本発明のクリーニングシートには、接着層を設けることが好ましいが、接着層は、ＰＴＦＥ多孔質体層の下層に直接配置するよりも、合成樹脂フィルム層を介して配置することが、接着層を形成する接着剤がＰＴＦＥ多孔質体層の空孔内に浸透しないため好ましい。また、接着層を均一な厚みで設ける観点からも、合成樹脂フィルム層の表面に接着層を形成することが好ましい。

合成樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド樹脂フィルム、熱可塑性ポリエステル樹脂フィルムなどが好ましい。熱可塑性ポリエステル樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルムなどが挙げられる。これらの合成樹脂フィルムは、ＰＴＦＥ多孔質体層の片面に熱融着させて一体化させることが好ましい。合成樹脂フィルムの厚みは、通常５〜３０μｍ程度である。

接着層によって、クリーニングシートを基板と接着した形態のものとして使用することができる。基板としては、シリコンウェハ、セラミックス板、金属板などの硬質の板状体が好ましく用いられる。

接着層を形成する接着剤としては、特に限定されず、例えば、ユリア樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤などの熱硬化性樹脂系接着剤；酢酸ビニル樹脂接着剤、エチレン酢酸ビニル樹脂接着剤、アクリル樹脂接着剤、変性ポリオレフィン樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤などの熱可塑性樹脂系接着剤；クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、スチレンブタジエンゴム系接着剤などのゴム系接着剤；これらの混合型接着剤；などが挙げられる。

これらの接着剤は、溶液型、エマルジョン型、無溶剤のホットメルト型などとして用いられる。これらの接着剤の中でも、ポリイミドフィルムやＰＥＴフィルムなどの合成樹脂フィルムと前記の如き基板とを強固に接着させることができるものを選択することが好ましい。そのような接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂接着剤などの熱硬化性樹脂系接着剤；酢酸ビニル共重合エマルジョン系接着剤、合成ゴム（クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム等）の溶液型接着剤、塩素化ポリオレフィンの溶液型接着剤、マレイン酸変性ポリオレフィンの溶液型接着剤などの熱可塑性樹脂系接着剤；などが挙げられる。

これらの接着剤は、合成樹脂フィルムの片面に塗工し乾燥することにより、接着層とすることができる。無溶剤のホットメルト型接着剤は、合成樹脂フィルムの片面に溶融塗工することにより接着層とすることができる。接着層は、クリーニングシートが使用される温度条件や必要とされる接着力にもよるが、ゴム系、アクリル系、シリコーン系などの粘着剤により形成してもよい。

接着剤を用いて接着層を形成する場合、接着剤が熱硬化性樹脂系接着剤であるばあい、完全な硬化に至らない程度に半硬化させることが、接着作業を効率化する上で好ましい。

接着層の厚みは、接着剤の種類などにもよるが、通常５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１５０μｍ、より好ましくは２５〜１００μｍである。接着層の厚みが薄すぎると、接着力が不十分となることがあり、厚すぎると、クリーニングシートに厚みのバラツキが生じやすくなる。

接着層を設けた本発明のクリーングシートは、図１に示すように、接着層の表面を離型紙で被覆して保護することが好ましい。離型紙としては、上質紙、グラシン紙、パーチィメント紙などの紙基材にレジンをアンカーコートしたもの、紙基材の表面にシリコーンなどの剥離剤をコーティングしたもの、上質紙にポリエチレンをラミネートしたもの、ポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチックフィルムなどが挙げられる。

基板としては、前述のシリコンウェハ、セラミックス板、金属板などが挙げられる。本発明のクリーニングシートを、図２に示す「研磨層１０１／ＰＴＦＥ多孔質体層１０２／合成樹脂フィルム層１０３／接着層１０４／基板１０６」の層構成を有する形態のクリーニングシートとして使用する場合には、半導体チップが設けられた半導体ウェハと同じ大きさと形状のものとすることが、半導体検査用プローブを使用した半導体ウェハの検査の工程を利用して、該プローブ先端のクリーニングを行うことができる点で好ましい。図２に示す層構成のクリーニングシートの全層の厚みは、通常０．７〜２．５ｍｍ、好ましくは０．８〜２．０ｍｍである。本発明のクリーニングシートの形状は、矩形でも円形でもよい。

本発明のクリーニングシートは、ウェハプローバとして用いられているプローブカードのプローブ先端に付着した異物の除去に使用することができる。本発明のクリーニングシートは、プローブカード以外のプローブについても、そのクリーニングに使用することが可能である。本発明のクリーニングシートは、弾性体層が耐熱性に優れたＰＴＦＥ多孔質体で形成されているため、常温ではもちろんのこと、１５０℃までの高温環境下でも使用することができる。

さらに、本発明のクリーニングシートは、弾性体層が−４０℃でもクッション性が失われないＰＴＦＥ多孔質体層により形成されているため、０℃以下の低温環境下、さらには−３０℃以下での半導体ウェハの電気的特性検査の際に、その低温環境下でプローブ先端のクリーニングに使用することができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。

［実施例１］
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の水性懸濁液（ＰＦＡ濃度＝１０重量％）に炭化ケイ素（＃４０００；粒径３μｍ）が４０重量％の濃度となるように分散させて塗布液（固形分濃度＝５０重量％）を調製した。他方、気孔率７０％、平均孔径０．３μｍ、膜厚８００μｍの延伸ＰＴＦＥ多孔質体膜の片面に、ＰＥＴフィルム（厚み＝１０μｍ）を熱融着させて積層体を作製した。この延伸ＰＴＦＥ多孔質膜のＰＥＴフィルムとは反対側の表面に、上記の塗布液を塗布し、乾燥させて、厚み５０μｍの研磨層を形成した。ＰＥＴフィルムの表面に、エポキシ系接着剤を塗布し、乾燥させて接着層（厚み＝９０μｍ）を形成した。接着層を８０℃で約５分間加熱して半硬化させた。この接着層の上に離型紙（ポリエチレンコート上質紙）を貼り合せ、裁断してクリーニングシートＡ（全層厚み＝約１２００μｍ、幅２００ｍｍ×縦２００ｍｍ）を作製した。

クリーニングシートＡから離型紙を剥離し、接着層をシリコンウェハ（直径＝３００ｍｍ）上に載せ、加熱硬化させて、図２に示す層構成を有するクリーニングシートＢを作製した。

ウェハプローバにおいて、このクリーニングシートＢを用いて、−３０℃の低温環境下でプローブ先端のクリーニングを行ったところ、プローブ先端をソフトにかつ効率良くクリーニングすることができ、プローブ先端を破壊することもなかった。

［比較例１］
延伸ＰＴＦＥ多孔質膜に代えて、ポリウレタンを使用して、図２に示す層構成のクリーニングシートを作製した。このクリーニングシートは、−３０℃の低温環境下では、クッション性が失われていたため、プローブ先端をソフトにクリーニングすることができないものであった。

本発明のクリーニングシートは、半導体検査用プローブを用いたウェハプローバの当該プローブ先端に付着したアルミニウム粉などの異物の除去に利用することができる。

図１は、本発明のクリーニングシートの一実施態様の層構成を示す断面略図である。 図２は、本発明のクリーニングシートの他の実施態様の層構成を示す断面略図である。

符号の説明

１００：クリーニングシート、
１０１：研磨層、
１０２：ＰＴＦＥ多孔質体層、
１０３：合成樹脂フィルム層、
１０４：接着層、
１０５：離型紙、
１０６：基板、
２００：基板付きクリーニングシート。

Claims (10)

1. 研磨層の下層に弾性体層が配置された層構成を有し、該研磨層との接触によって半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するプローブ用クリーニングシートにおいて、弾性体層がポリテトラフルオロエチレン多孔質体層であることを特徴とするプローブ用クリーニングシート。
2. ポリテトラフルオロエチレン多孔質体層が、気孔率が３０〜９０％で、かつ平均孔径が０．０１〜１μｍのポリテトラフルオロエチレン多孔質体層である請求項１記載のプローブ用クリーニングシート。
3. 研磨層が、樹脂中に粒径０．０５〜５μｍの微粉研磨材を分散した樹脂組成物層である請求項１または２記載のプローブ用クリーニングシート。
4. 微粉研磨材が、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びダイヤモンドからなる群より選ばれる少なくとも一種の無機微粉末である請求項３記載のプローブ用クリーニングシート。
5. 微粉研磨材を分散した樹脂組成物層を形成する樹脂が、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、またはエナメル樹脂である請求項３または４記載のプローブ用クリーニングシート。
6. ポリテトラフルオロエチレン多孔質体層の下層に、直接または合成樹脂フィルム層を介して、接着層が更に配置された層構成を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプローブ用クリーニングシート。
7. 接着層が、半硬化した接着剤の塗布層である請求項６記載のプローブ用クリーニングシート。
8. 接着層の下層に、離型紙が更に配置された層構成を有する請求項６または７記載のプローブ用クリーニングシート。
9. 接着層の下層に、接着層により接着された基板が更に配置されている請求項６または７記載のプローブ用クリーニングシート。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプローブ用クリーニングシートを用いて、０℃以下の低温環境下で、半導体検査用プローブの先端に付着した異物を除去するクリーニング方法。

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