JP2005515645A - テストプローブの洗浄装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本発明は概して、半導体装置のテストに用いられるプローブカードに関する。特に、かかるプローブカードから延びるプローブ要素の洗浄に関する。
個々の半導体(集積回路)装置(ダイ)は通常、フォトリソグラフィ、蒸着等の周知の手法を用いて、同一のダイをいくつか半導体ウエハ上に形成することにより製造される。一般に、これらのプロセスは、個々のダイを半導体ウエハから切り離す(切断する)前に、複数の完全に動作可能な集積回路装置を形成することを意図している。しかしながら、実際には、ウエハ自体に存在するある物理的な欠陥およびウエハ処理におけるある欠陥により、必然的に、「良い」(完全に動作可能な)ダイと「悪い」ダイ(動作しない)が形成される。概して、パッケージする前に、好ましくは、ウエハから切り離す前に、ウエハ上の複数のダイのうちどれが良いダイか判別することが望ましい。このため、プローブカードと共にウエハ「テスタ」および「プローバ」を用いて、ダイ上の同じく複数の個別の接続パッド(ボンドまたはコンタクトパッド)に対し、複数の個別の圧力接続を有利に行うこともできる。このように、ダイをウエハから切り離す前に半導体ダイをテストし、動作させることができる。従来のウエハテストセル部品は、「プローブカード」であり、複数のプローブ要素が接続され、プローブ要素の先端部が半導体ダイの個々のパッドに対して圧力接続を行う。
本発明は、複数のテストプローブを半導体ウエハの表面に接触させ、その上に形成されている一つ以上のダイをテストするように構成されている半導体テスト装置に用いられるテストプローブを洗浄するための装置および方法に関する。洗浄されるテストプローブは、タングステン針、垂直プローブ、コブラプローブ、L型プローブ、プランジャプローブ、スプリングプローブ、薄膜上に形成されたコンタクトバンププローブ等の、任意のタイプのプローブであってよい。
目次
I.本発明における用語
II.洗浄装置
A.研磨基板層
B.粘着性のゲル層/材料
1.シリコーンベース樹脂
2.架橋化合物
3.成分の配向
III.洗浄装置の製造方法
IV.プローブ先端部を洗浄するための方法
「プローブ先端部」という用語は、半導体装置のテストに用いられるプローブ要素の端部をいう。
図1Aは、本発明の第一の側面に基づく洗浄装置を表す。この装置は、(i)点線で示す任意の保護層(130);(ii)保護層の上部に配置される研磨基板層(110);および(iii)研磨基板層(110)の上部に配置される粘着性のゲル層(100)を備える。表面磨耗または隆起(120)は、二つの層の間ののこぎり歯状のパターンとして示されている。しかしながら、記載されているのこぎり歯状のパターンは、研磨表面の構成を何ら限定するものではない。
通常、本発明の研磨基板層は、先端部プローブから洗浄するゴミ程度かこれよりも硬く、必ずしもプローブ先端部自体を損傷しない程度に柔らかいものではない任意の材料である。場合によっては、材料は、プローブ先端部に対し、制御された、限定された損傷を与えるように選択されてもよく、これは、定期的な間隔でプローブ先端部に対し新しい表面が所望される場合に有用である。単一材料(110)(すなわち、同種)であっても、二つ以上の材料(110および140)(すなわち、異種)の組み合わせであってもよい。また、研磨基板層は、プローブ先端部と同じ材料で形成されてもよい。通常、研磨基板層は、金属、金属合金、複合化合物、自然発生する材料または有機金属化合物のいずれから形成されてよい。
本発明の粘着性のゲル層は、プローブ先端部を挿入する第一の洗浄層である。この洗浄層が自己回復作用(すなわち、プローブ先端部を挿入することにより形成された孔が、プローブ先端部を除去した直後に閉じること)を有し、粘着性のゲル層への挿入および/または除去直後に、粘着性のゲル材料がプローブ先端部に付着することはない。
(a)式Iを有するシリコーン樹脂、
(式中、
R1、R2、R3、R4およびR5は、水素、Cl−6アルキル、Cl−6ハロアルキル、ビニルまたはCl−6アクリルオキシアルキルから独立して選択され、少なくともR1、R2、R3、R4およびR5のうちの一つはビニル基であり、
Dは、−O−、−S−、−(CH2)rCH2−、−(CH2)rCH2O−、および−O(CH2)rCH2−、から選択された二価の結合であって、rは0〜10の整数であり、
nおよびmは、独立して約0〜1000の整数であって、nおよびmの合計は約10以上である。)
(b)(i)式IIを有する化合物、
(式中、
R1’、R2’、R3’、R4’、R5’、mおよびn’は、ビニルが存在しないという条件で上記R1、R2、R3、R4、R5、mおよびnを形成する基から独立して選択される。)または
(ii)式IIIを有する化合物、
(式中、
R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、水素、C1−20アルキル、C1−20ハロアルキル、フェニルまたはC1−10アルキルフェニルから独立して選択され、
pおよびqは、独立して0〜800の整数であり、
Tは、単結合、−(CH2)tCH2−、−(CH2)tCH2O−、または
(式中、
tは、0〜10の整数;Rは、C1−20アルキル、C1−20ハロアルキル、フェニルまたはC1−10アルキルフェニルから選択され;sは、0〜800の整数;
からなる基から選択される)からなる基から選択される。)から選択された架橋化合物、および
(c)触媒、の混合物を含み、
さらに、
式Iのmおよびnの値の合計によって定義されるシリコーンベース樹脂の鎖長は、式IIのm’およびn’の値の合計によって定義される、あるいは、式IIIのp、qおよびsの値の合計によって定義される架橋化合物の鎖長よりも常に大きい。
(a)粘度が約2000〜10,000センチポアズ(cps)のシリコーンベース樹脂、
(b)粘度が約2〜1000cpsの架橋化合物、および
(c)触媒
の混合物からなる組成物によって定義されてもよい。
式Iの化合物は、長鎖のシリコーン高分子樹脂である。好適な長鎖のシリコーン高分子樹脂は、室温粘度が約2000〜10,000cpsで、ガラス転移温度が約マイナス65゜Cよりも低い。従って、nおよびmの値は、得られる化合物が長鎖のシリコーン高分子樹脂の所望の粘度に対応するように選択される。概して、長鎖のシリコーン高分子樹脂では、nおよびmの値の合計は、約10以上である。
架橋化合物は、モノマーC1−20アルキル置換ヒドロシロキサン化合物、または短鎖から中鎖の鎖長のヒドロシロキサンオリゴマー樹脂である。好適な短鎖から中鎖の鎖長のシリコーンオリゴマー樹脂は、室温粘度が約2〜1000cpsを示す。従って、式IIとして、p、qおよびsの値は、架橋化合物の所望の粘度に対応するよう選択される。概して、短鎖から中鎖の長さのオリゴマー樹脂には、p、qおよびsの値の合計は、約800以下である。好適な架橋化合物は、これらに限られるものではないが、PS123およびPS542(ユナイテッドケミカルテクノロジーズ社)、メチルヒドロ−ジメチルシロキサン、ヒドロシロキサンのポリマーおよび/または共重合体から選択することができる。
本発明の第二の側面によれば、粘着性のゲル層(100)を、同種の研磨基板層(110)の研磨表面または異種の研磨基板(140)の研磨表面層の上部に取り付けることにより、洗浄装置を作製する。粘着性のゲル層(100)を研磨基板層(110、140)の上に取り付けるには、シリコーンベース樹脂/架橋剤/触媒混合物を研磨基板の研磨表面層に直接塗布して、あらかじめ形成されたゲル層を研磨基板の表面に転写すること、またはゲル層を研磨基板の表面に形成することにより行われる。
本発明の第二の側面によれば、図5に示すように、第一の工程では、ある量のシリコーンベース樹脂を約2〜5wt%の架橋化合物とある量の触媒(520)と混合することにより洗浄装置を作製する。この触媒は、別々に添加することもできるし、シリコーンベース樹脂を混合する前に、架橋化合物を前もって混合することもできる。
半導体ウエハのテストプロセス中に生成しゴミの性質は、プローブにゆるく付着しているゴミであったり、プローブによりしっかりと付着しているゴミであったりする。ゆるいゴミの限定されない例には、ウエハテストに伴ってプローブ先端部を動かしている間にダイ表面からプローブ先端部の側面移動したゴミが含まれる。プローブによりしっかりと付着しているゴミの限定されない例には、プローブに合金化した(すなわち、溶融した)ゴミが含まれる。合金化したゴミは、パッド材料(テスト中のウエハから)からプローブ先端部に溶融して生成されたものである。このタイプのゴミは、プローブ先端部の側面におおむね付着しているゆるいゴミよりも強い付着相互作用を有している。
Claims (62)
- 半導体ウエハのテストに用いられるプローブの端部を洗浄するためのプローブ洗浄装置であって、
(i)研磨基板層と、
(ii)研磨基板の研磨表面と接触する粘着性のゲル層とを備え、
前記粘着性のゲル層が、
(a)式Iを有するシリコーン樹脂、
(式中、
R1、R2、R3、R4およびR5は、水素、Cl−6アルキル、Cl−6ハロアルキル、ビニルまたはCl−6アクリルオキシアルキルから独立して選択され、少なくともR1、R2、R3、R4およびR5のうちの一つはビニル基であり、
Dは、−O−、−S−、−(CH2)rCH2−、−(CH2)rCH2O−、および−O(CH2)rCH2−、からなる群から選択された二価の結合であって、rは0〜10の整数であり、
nおよびmは、独立して約0〜1000の整数であり、nおよびmの合計は約10以上である。)
(b)(i)式IIを有する化合物、
(式中、
R1’、R2’、R3’、R4’、R5’、mおよびn’は、ビニルが存在しないという条件で上記R1、R2、R3、R4、R5、mおよびnを形成する基から独立して選択される。)、または
(ii)式IIIを有する化合物、
(式中、
R6、R7、R8、R9、R10およびR11は、水素、C1−20アルキル、C1−20ハロアルキル、フェニルまたはC1−10アルキルフェニルから独立して選択され、
pおよびqは、独立して0〜800の整数であり、そして
Tは、単結合、−(CH2)tCH2−、−(CH2)tCH2O−、または
(式中、
tは、0〜10の整数;Rは、C1−20アルキル、C1−20ハロアルキル、フェニルまたはC1−10アルキルフェニルから選択され;sは、0〜800の整数;
からなる基から選択される)からなる基から選択される。)から選択された架橋化合物、および
(c)触媒を含み、
さらに、
式Iのmおよびnの値の合計によって定義されるシリコーンベース樹脂の鎖長は、式IIのm’およびn’の値の合計によって定義される、あるいは、式IIIのp、qおよびsの値の合計によって定義される架橋化合物の鎖長よりも常に大きい、プローブ洗浄装置。 - 前記研磨基板層が、遷移金属、金属合金、複合化合物、または自然発生する材料から選択された材料である、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層の研磨表面が、粉体、粒子、細粒、または結晶体の形状の前記材料を含む、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層が同種または異種である、請求項3に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記金属合金が、パラジウム/コバルト、モリブデン/クロムおよびチタン/タングステンからなる群から選択される、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記複合化合物が、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化クロム、および窒化チタンからなる群から選択される、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記自然発生する材料が、シリカ、アルミナ、ダイアモンド、ダイアモンド状炭素からなる群から選択される、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層が、粗面処理、めっき、エッチング、スタンピング、基板表面の研削、成形またはスパッタリングのうちの一つ以上から得られる表面磨耗を有する、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層と研磨表面とが交互領域をさらに備える、請求項9に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板の研磨表面に載置され、または粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板に部分的に埋込まれている、請求項10に記載のプローブ洗浄装置。
- 研磨基板層が、樹木状パターンの磨耗を含む研磨表面を備える、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記樹木状パターンの磨耗が、研磨基板と同じ材料で、前記材料が遷移金属である、請求項12に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項13に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が銅である、請求項14に記載のプローブ洗浄装置。
- 樹木状パターンの磨耗がより硬い材料の被膜をさらに備え、前記被膜が、樹木状パターンの磨耗と同じ構成を有する、請求項14に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記より硬い材料が炭化タングステン、窒化チタン、またはダイアモンドから選択される、請求項16に記載のプローブ洗浄装置。
- 式Iのシリコーンベース樹脂では、mおよびnの合計は約10〜1000である、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- Dが酸素ある、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- R3がビニルである、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- R4およびR5のいずれかまたは両方がメチルである、請求項20に記載のプローブ洗浄装置。
- 架橋化合物が式IIである、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- シリコーンベース樹脂が式Iを有し、R3がビニルである、請求項22に記載のプローブ洗浄装置。
- 式Iのシリコーンベース樹脂では、R4およびR5のいずれか、または両方がメチルである、請求項22に記載のプローブ洗浄装置。
- シリコーンベース樹脂が式Iを有し、Dが酸素である、請求項22に記載のプローブ洗浄装置。
- 架橋化合物が式IIIを有し、pおよびqの合計が約0〜800である、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- Tが単結合である、請求項26に記載のプローブ洗浄装置。
- R6、R7、R8、R9、R10およびR11がメチルである、請求項26に記載のプローブ洗浄装置。
- 半導体ウエハのテストに用いられるプローブの端部を洗浄するためのプローブ洗浄装置であって、
(i) 研磨基板層と、
(ii)研磨基板の研磨表面と接触する粘着性のゲル層とを備え、
前記粘着性のゲル層が、
(a)粘度が約2000〜10,000cpsのビニルシロキサン含有シリコーンベース樹脂と、
(b)ビニル基を含有しない、粘度が約2〜1000cpsのヒドロシロキサン含有架橋化合物と、
(c)触媒と、を備える、プローブ洗浄装置。 - 前記研磨基板層が、遷移金属、金属合金、複合化合物または自然発生する材料から選択された材料からなる、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層の研磨表面が、粉体、粒子、細粒、または結晶体の形状の前記材料を含む、請求項30に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板が同種または異種である、請求項31に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記金属合金が、パラジウム/コバルト、モリブデン/クロムおよびチタン/タングステンからなる群から選択される、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記複合化合物が、炭化タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化クロムおよび窒化チタンからなる群から選択される、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記自然発生する材料が、シリカ、アルミナ、ダイアモンドおよびダイアモンド状炭素からなる群から選択される、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層が、粗面処理、めっき、エッチング、スタンピング、基板表面の研削、成形またはスパッタリングのうちの一つ以上から得られる表面磨耗を有する、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層と研磨表面との交互領域をさらに備える、請求項37に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板の研磨表面に載置され、または粘着性のゲル層の前記交互領域が研磨基板に部分的に埋込まれている、請求項38に記載のプローブ洗浄装置。
- 研磨基板層が、樹木状パターンの磨耗を含む研磨表面を備える、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記樹木状パターンの磨耗が研磨基板と同じ材料で、前記材料が遷移金属である、請求項40に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、レニウム、ロジウムおよびコバルトからなる群から選択される、請求項41に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記遷移金属が銅である、請求項42に記載のプローブ洗浄装置。
- 樹木状パターンの磨耗がより硬い材料の被膜をさらに備え、前記被膜が樹木状パターンの磨耗と同じ構成である、請求項40に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記より硬い材料が、炭化タングステン、窒化チタンまたはダイアモンドから選択される、請求項44に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層が同種で、研磨表面を有する単一材料を含む、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板が、保護基板上部に設けられている、請求項46に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記研磨基板層が異種で、
(a)材料の第一の層と、
(b)研磨表面を有する前記第一の層とは異なる材料の第二の層と
を備える、請求項2に記載のプローブ洗浄装置。 - 前記粘着性のゲル層が、自己回復作用を有する、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記粘着性のゲル層が、自己回復作用を有する、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層が、約2.0〜5.0wt%の架橋化合物を含む、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記粘着性のゲル層が、約2.0〜3.0wt%の架橋化合物を含む、請求項51に記載のプローブ洗浄装置。
- 触媒が硬化触媒である、請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記硬化触媒がプラチナを含有する触媒である、請求項53に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層の表面に設けられる取り外し可能な保護膜をさらに、備える請求項1に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層が、約2.0〜5.0wt%の架橋化合物を含む、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記粘着性のゲル層が、約2.0〜3.0wt%の架橋化合物を含む、請求項56に記載のプローブ洗浄装置。
- 触媒が硬化触媒である、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 前記硬化触媒がプラチナを含有する触媒である、請求項58に記載のプローブ洗浄装置。
- 粘着性のゲル層の表面に設けられる取り外し可能な保護膜をさらに備える、請求項29に記載のプローブ洗浄装置。
- 請求項1に記載のプローブ洗浄装置およびプローブカードを備えるキット。
- 請求項29に記載のプローブ洗浄装置およびプローブカードを備えるキット。
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