JP2018207037A - プローバ及びプローブ針のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ針の形状に関係なく、プローブ針のクリーニングを短時間で且つ安定して行うことができるプローバ及びプローブ針のクリーニング方法を提供する。【解決手段】半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローバにおいて、プローブ針の形状を取得する針形状取得部と、プローブ針をクリーニングするためのクリーニングステージと、プローブ針とクリーニングステージとを相対移動させて、クリーニングステージにプローブ針を接触させる相対移動部と、針形状取得部が取得したプローブ針の形状に基づき、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部と、クリーニングステージにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動部と、を備える。【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体ウェハに形成された半導体チップの電気的特性の検査に用いられるプローバ及びプローブ針のクリーニング方法に関する。

半導体ウェハの表面には、同一の電気素子回路を有する複数の半導体チップが形成されている。各半導体チップは、ダイサーで個々に切断される前に、ウェハテストシステムにより電気的特性が検査される。このウェハテストシステムは、プローバとテスタとを備える（特許文献１参照）。

プローバは、半導体ウェハをウェハチャック上に固定した状態で、プローブ針を有するプローブカードとウェハチャックとを相対移動させることにより、半導体チップの電極パッドにプローブ針を電気的に接触（コンタクト）させる。テスタは、プローブ針に接続された端子を介して、半導体チップの電極パッドに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップの電極パッドから出力される信号を受信及び解析して半導体チップが正常に動作するか否かをテストする。

このようにプローブ針を電極パッドに接触させることにより、電極パッドの削りカスなどのゴミがプローブに付着する場合があるので、プローブ針のクリーニング処理を適宜行う必要がある。このプローブ針のクリーニング処理は、プローブ針とこのプローブ針のクリーニングを行うクリーニングステージとを相対移動させて、クリーニングステージにプローブ針を接触させることによって行う（特許文献２参照）。

特開２００４−０７９７３３公報 特開２００７−１０３６５５公報

しかしながら、プローブ針には多種多様な形状が存在する。このため、上記特許文献２に記載のように、プローブ針の形状に関係なくプローブ針をクリーニングステージに接触させてクリーニング処理を行った場合、プローブ針に負荷がかかり、プローブ針が劣化又は破損するそれがある。また、プローブ針のクリーニング処理に時間が掛かるおそれ、及びクリーニング処理よってプローブ針から十分にゴミが除去されないおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プローブ針の形状に関係なく、プローブ針のクリーニングを短時間で且つ安定して行うことができるプローバ及びプローブ針のクリーニング方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するためのプローバは、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローバにおいて、プローブ針の形状を取得する針形状取得部と、プローブ針をクリーニングするためのクリーニングステージと、プローブ針とクリーニングステージとを相対移動させて、クリーニングステージにプローブ針を接触させる相対移動部と、針形状取得部が取得したプローブ針の形状に基づき、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部と、クリーニングステージにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定部が決定した振動方向に従って、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動部と、を備える。

このプローバによれば、クリーニングステージに対してプローブ針をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させるので、プローブ針に付着したゴミの除去を効率良く行うと共に、プローブ針の劣化又は破損を防止することができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針を撮像する撮像部を備え、針形状取得部は、撮像部により撮像されたプローブ針の撮像画像に基づき、プローブ針の形状を取得する。これにより、プローブ針の形状を自動で取得することができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針の形状を示す情報を入力する情報入力部を備え、針形状取得部は、情報入力部に入力された情報に基づき、プローブ針の形状を取得する。これにより、プローブ針の形状を手動で取得することができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針の形状と、プローブ針の形状に対応した振動方向との対応関係が予め生成されており、振動方向決定部は、針形状取得部が取得したプローブ針の形状に基づき、対応関係を参照して、振動方向を決定する。これにより、プローブ針の形状に対応した振動方向を簡単に決定することができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、プローブ針を有するプローブカードと、プローブカードを保持するプローブカード保持部と、を備え、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってプローブカード保持部を振動させる。これにより、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってクリーニングステージを振動させる。これにより、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、相対移動部は、クリーニングステージを移動させてプローブ針にクリーニングステージを接触させるクリーニングステージ移動部であり、振動部は、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってクリーニングステージ移動部を振動させる。これにより、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

本発明の他の態様に係るプローバにおいて、振動部は、クリーニングステージ移動部を制御して、振動方向決定部が決定した振動方向に従ってクリーニングステージを往復移動させることにより、振動方向に従ってクリーニングステージを振動させる移動制御部を備える。これにより、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させることができる。

本発明の目的を達成するためのプローブ針のクリーニング方法は、半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドに接触させるプローブ針のクリーニング方法において、プローブ針の形状を取得する針形状取得ステップと、針形状取得ステップで取得したプローブ針の形状に基づき、プローブ針をクリーニングするためのクリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定ステップと、プローブ針とクリーニングステージとを相対移動させて、電極パッドにプローブ針を接触させる相対移動ステップと、相対移動ステップでクリーニングステージにプローブ針を接触させる場合に、振動方向決定ステップで決定した振動方向に従って、クリーニングステージに対してプローブ針を相対的に振動させる振動ステップと、を有する。

本発明のプローバ及びプローブ針のクリーニング方法は、プローブ針の形状に関係なく、プローブ針のクリーニングを短時間で且つ安定して行うことができる。

半導体ウェハに形成された複数の半導体チップの電気的特性の検査するウェハテストシステムに用いられるプローバの概略図である。 支柱、ヘッドステージ、カードホルダ、及びプローブカードの外観斜視図である。 プローブカードに配置されるプローブ針の一例を説明するための説明図である。 プローバの特にヘッドステージの斜視図である。 プローバから支柱及びヘッドステージを取り外した状態の斜視図である。 図５中のウェハチャックの上面図及び側面図である。 プローバの制御部の機能を示す機能ブロック図である。 振動方向決定情報の一例を示した説明図である。 垂直針型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。 カンチレバー型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。 クラウン型のプローブ針を電極パッドに接触させる場合の振動制御部の制御を説明するための説明図である。 第１の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。 第２の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。 半導体ウェハの半導体チップの電極パッドにプローバのプローブ針を接触させる際の処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のプローバの概略構成を示すブロック図である。 ＹステージをＹ軸方向に微小に往復動させる場合、及びＸステージをＸ軸方向に微小に往復動させる場合をそれぞれ説明するための説明図である。 ＺθステージをＺ軸方向に微小に往復動（昇降）させる場合を説明するための説明図である。 上下ステージをＺ軸方向に微小に往復動（昇降）させる場合を説明するための説明図である。

［プローバの構成］
図１は、半導体ウェハＷに形成された複数の半導体チップ９（図３参照）の電気的特性を検査するウェハテストシステムに用いられるプローバ１０の概略図である。図１に示すように、プローバ１０は、ベース１２と、Ｙステージ１３と、Ｙ移動部１４と、Ｘステージ１５と、Ｘ移動部１６と、Ｚθステージ１７と、Ｚθ移動部１８と、ウェハチャック２０と、支柱２３（図２参照）と、ヘッドステージ２４（図２参照）と、カードホルダ２５と、プローブカード２６と、ウェハ位置合わせカメラ２９と、上下ステージ３０と、針位置合わせカメラ３１と、クリーニング板３２と、を備える。

ベース１２は、脚部材（図４参照）上に保持され、略平板状である。このベース１２のＺ軸方向上面（以下、単に上面という）には、Ｙ移動部１４を介して略平板状のＹステージ１３がＹ軸方向に移動自在に支持されている。

Ｙ移動部１４は、例えば、ベース１２の上面に設けられ且つＹ軸に平行なガイドレールと、Ｙステージ１３のＺ軸方向下面（以下、単に下面という）に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｙステージ１３をＹ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＹ移動部１４は、ベース１２上でＹステージ１３をＹ軸方向に移動させる。

Ｙステージ１３の上面には、Ｘ移動部１６を介して略平板状のＸステージ１５がＸ軸方向に移動自在に支持されている。

Ｘ移動部１６は、例えば、Ｙステージ１３の上面に設けられ且つＸ軸に平行なガイドレールと、Ｘステージ１５の下面に設けられ且つガイドレールに係合するスライダと、Ｘステージ１５をＸ軸方向に移動させるモータ等の駆動機構と、を備える。このＸ移動部１６は、Ｙステージ１３上でＸステージ１５をＸ軸方向に移動させる。

Ｘステージ１５の上面には、Ｚθステージ１７及び上下ステージ３０が設けられている。Ｚθステージ１７にはＺθ移動部１８が設けられている。また、Ｚθステージ１７の上面には、Ｚθ移動部１８を介してウェハチャック２０が保持されている。

Ｚθ移動部１８は、例えば、Ｚθステージ１７の上面をＺ軸方向（上下方向）に移動自在な昇降機構と、且つこの上面をＺ軸の軸周りに回転させる回転機構とを有する。このため、Ｚθ移動部１８は、Ｚθステージ１７の上面に保持されているウェハチャック２０をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ軸周りに回転させる。

ウェハチャック２０の上面には、真空吸着等の各種保持方法により半導体ウェハＷが保持される。また、ウェハチャック２０には、その上面に保持している半導体ウェハＷの温度調整を行うための不図示の温度調整部が設けられている。

ウェハチャック２０は、既述のＹステージ１３とＹ移動部１４とＸステージ１５とＸ移動部１６とＺθステージ１７とＺθ移動部１８とを介して、ＸＹＺ軸方向に移動自在に支持されていると共に、Ｚ軸の軸周りに回転自在に支持されている。これにより、ウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷと、後述のプローブ針３５とを相対移動させることができる。

なお、ウェハチャック２０を相対移動自在に支持する各部の構成は、図１に示した構成に限定されるものではなく、プローバ１０で採用されている任意の構成を用いることができる。

図２は、支柱２３、ヘッドステージ２４、カードホルダ２５、及びプローブカード２６の外観斜視図である。なお、図２中では後述の各加振器３７，３８，３９の図示は省略している。図１及び図２に示すように、支柱２３は、Ｙステージ１３、Ｘステージ１５、及びＺθステージ１７（以下、単に各ステージ１３，１５，１７という）等を挟み込むようにベース１２のＸ軸方向両側部に立設されている（図４参照）。そして、支柱２３は、各ステージ１３，１５，１７等の上方位置において、ヘッドステージ２４を支持（４点支持）する。

略環状のヘッドステージ２４の略中央部には、プローブカード２６を保持する略環状のカードホルダ２５が設けられている。このヘッドステージ２４はカードホルダ２５の外周を保持し、且つカードホルダ２５はプローブカード２６の外周を保持する。すなわち、ヘッドステージ２４は、カードホルダ２５を介してプローブカード２６を保持する。このため、ヘッドステージ２４は、カードホルダ２５と共に本発明のプローブカード保持部として機能する。

カードホルダ２５にはプローブカード２６の外周を保持する保持穴２５ａが形成され、この保持穴２５ａにプローブカード２６が保持される。プローブカード２６は、検査する半導体チップ９（図３参照）の電極パッド９ａ（図３参照）の配置に応じて配置されたプローブ針３５を有している。これらカードホルダ２５及びプローブカード２６は、検査する半導体チップ９の種類に応じて交換される。

図３は、プローブカード２６に配置されるプローブ針３５の一例を説明するための説明図である。例えば図３中の符号３Ａに示すプローブ針３５は、Ｚ軸下方に延びた垂直針である。また、図３中の符号３Ｂに示すプローブ針３５は、略Ｘ軸方向又は略Ｙ軸方向に延びた本体部３５ａの先端から略Ｚ軸下方に延びた針部３５ｂを有する所謂カンチレバー式の針である。さらに、図３中の符号３Ｃに示すプローブ針３５は、Ｚ軸下方に延びた柄の先端が複数に分かれている所謂クラウン型の針である。なお、プローブ針３５としては図３に示した以外の形状を有するものを使用してもよい。そして、既述の通り、検査する半導体チップ９の電極パッド９ａの配置に応じて、最適なプローブ針３５を有するプローブカード２６がカードホルダ２５に装着される。

図１に戻って、プローブカード２６には、プローブ針３５に電気的に接続された不図示の接続端子が設けられており、この接続端子には不図示のテスタが接続される。テスタは、プローブカード２６の接続端子、及びプローブ針３５を介して、半導体チップ９の電極パッド９ａに各種の試験信号を供給すると共に、半導体チップ９の電極パッド９ａから出力される信号を受信及び解析して半導体チップ９が正常に動作するか否かをテストする。なお、テスタの構成及びテスト方法は公知技術であるので詳細な説明は省略する。

ウェハ位置合わせカメラ２９は、ベース１２上に設けられた不図示の支柱によって、プローブカード２６の側方位置で、且つウェハチャック２０よりもＺ軸方向上方側に保持されている。このウェハ位置合わせカメラ２９は、ウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷの半導体チップ９を撮像する。このウェハ位置合わせカメラ２９にて撮像された撮像画像４８（図７参照）に基づき、検査対象の半導体チップ９の電極パッド９ａの位置を検出することができる。

上下ステージ３０には、ヘッドステージ２４等に略対向する位置に針位置合わせカメラ３１及びクリーニング板３２が設けられている。また、この上下ステージ３０は、Ｚ軸方向（上下方向）に移動自在な昇降機構（不図示）を有しており、針位置合わせカメラ３１及びクリーニング板３２のＺ軸方向位置を調整することができる。なお、針位置合わせカメラ３１及びクリーニング板３２は、本発明の相対移動部及びクリーニングステージ移動部を構成するＹステージ１３、Ｙ移動部１４、Ｘステージ１５、及びＸ移動部１６と、上下ステージ３０とにより、プローブ針３５に対してＸＹＺ軸方向に相対移動可能に保持されている。これにより、針位置合わせカメラ３１及びクリーニング板３２と、プローブ針３５とを相対移動させることができる。

針位置合わせカメラ３１は、プローブカード２６のプローブ針３５を撮像する。この針位置合わせカメラ３１にて撮像されたプローブ針３５の撮像画像４９（図７参照）に基づき、プローブ針３５の位置を検出することができる。具体的には、プローブ針３５の先端位置のＸＹ座標は針位置合わせカメラ３１の位置座標から検出され、プローブ針３５の先端位置のＺ座標は針位置合わせカメラ３１の焦点位置から検出される。

また、針位置合わせカメラ３１により撮像された撮像画像４９（図７参照）に基づき、図３に示したようなプローブ針３５の形状を検出（取得）することができる。このため、針位置合わせカメラ３１は本発明の撮像部に相当する。

クリーニング板３２は、本発明のクリーニングステージに相当するものであり、プローブ針３５の先端に付着した削りカス或いは異物等のゴミｄｓ（図１２参照）を除去する。具体的には、プローブ針３５とクリーニング板３２とを接触させた状態で、両者を相対的に移動、振動、及び揺動等することで、プローブ針３５の先端に付着したゴミｄｓがクリーニング板３２により除去され、プローブ針３５がクリーニング処理される。なお、クリーニング板３２として、ゴミｄｓを吸着するクリーニングシート、又はゴミｄｓを除去するブラシ等を有する各種のクリーニングステージを用いてもよい。

上記構成のプローバ１０で半導体ウェハＷの半導体チップ９の検査を行う場合、針位置合わせカメラ３１がプローブ針３５の下方に位置するように、各ステージ１３，１５，１７を移動させた後、針位置合わせカメラ３１でプローブ針３５を撮像する。この針位置合わせカメラ３１の撮像画像４９（図７参照）に基づき、既述の通りプローブ針３５の先端位置を検出することができる。なお、プローブ針３５の先端位置の検出は、プローブカード２６を交換した場合には必ず行う必要があり、プローブカード２６を交換しない場合でも所定個数の半導体チップ９を検査する毎に適宜行われる。

次いで、ウェハチャック２０に検査する半導体ウェハＷを保持させた状態で、半導体ウェハＷがウェハ位置合わせカメラ２９の下方に位置するように、各ステージ１３，１５，１７を移動させた後、ウェハ位置合わせカメラ２９で半導体ウェハＷの半導体チップ９を撮像する。このウェハ位置合わせカメラ２９の撮像画像４８（図７参照）に基づき、検査対象の半導体チップ９の電極パッド９ａの位置を検出することができる。なお、１つの半導体チップ９の全ての電極パッド９ａの位置を検出する必要はなく、幾つかの電極パッド９ａの位置を検出すればよい。また、半導体ウェハＷ上のすべての半導体チップ９の電極パッド９ａを検出する必要はなく、幾つかの半導体チップ９の電極パッド９ａの位置を検出すればよい。

そして、プローブ針３５の位置及び半導体ウェハＷの位置の検出が完了した後、半導体チップ９の電極パッド９ａの配列方向がプローブ針３５の配列方向に一致するように、Ｚθ移動部１８によりウェハチャック２０をＺ軸周りに回転する。次いで、検査対象の半導体チップ９の電極パッド９ａがプローブ針３５の下に位置するように、Ｙステージ１３及びＸステージ１５を移動させた後、Ｚθステージ１７によりウェハチャック２０を上昇させて、電極パッド９ａをプローブ針３５に接触（コンタクト）させる。なお、測定効率（スループット）の向上のため、複数の半導体チップ９の検査を同時に行うマルチプロービング処理を行ってもよい。この場合には、複数の半導体チップ９の電極パッド９ａにそれぞれプローブ針３５が同時に接触する。

この際に、電極パッド９ａの表面は酸化膜Ｑ（図９参照）等で覆われている。このため、電極パッド９ａとプローブ針３５とを確実に電気的に接触させるためには、プローブ針３５で電極パッド９ａの表面の酸化膜Ｑを削り取る必要がある。この場合に、電極パッド９ａ（半導体ウェハＷ）とプローブ針３５との少なくともいずれかを振動させる必要があるものの、既述の通り半導体チップ９の電極パッド９ａの配置等に応じて使用されるプローブ針３５の種類（形状）は異なる。このため、振動方向とプローブ針３５の形状との関係で、酸化膜Ｑが除去されなかったり、スティックスリップにより半導体チップ９が不良品になったり、プローブ針３５が劣化又は破損したりするおそれがある。

そこで、本実施形態では、針位置合わせカメラ３１により撮像されたプローブ針３５の撮像画像４９（図７参照）からプローブ針３５の形状を取得し、このプローブ針３５の形状に対応した振動方向で半導体ウェハＷとプローブ針３５との少なくともいずれかを振動させる。このため、プローバ１０には、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を相対的にＸＹＺ軸の各方向にそれぞれ振動させるＸ加振器３７、Ｙ加振器３８、及びＺ加振器３９（図４から図６参照）が設けられている。なお、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を相対的に振動とは、半導体ウェハＷとプローブ針３５との少なくともいずれかを振動させることである。

＜加振器の取付パターン＞
図４は、プローバ１０の特にヘッドステージ２４の斜視図である。図５は、プローバ１０から支柱２３及びヘッドステージ２４を取り外した状態の斜視図である。図６は、図５中のウェハチャック２０の上面図及び側面図である。

図４から図６に示すように、Ｘ加振器３７、Ｙ加振器３８、及びＺ加振器３９は、本発明の振動部に相当するものであり、例えば油圧型、動電型、及び圧電型等の振動（微振動）を発生可能な公知の各種タイプの振動発生器が用いられる。そして、本実施形態では、プローバ１０へのＸ加振器３７、Ｙ加振器３８、及びＺ加振器３９（以下、単に各加振器３７〜３９と略す）の取付パターンとして、例えば以下の３つの取付パターンを選択することができる。

図４に示すように、第１の取付パターンでは、各加振器３７〜３９をヘッドステージ２４に取り付ける。例えば、Ｘ加振器３７をヘッドステージ２４のＸ軸方向の側面に取り付け、Ｙ加振器３８をヘッドステージ２４のＹ軸方向の側面に取り付け、Ｚ加振器３９をヘッドステージ２４のＺ軸方向の上面（下面でも可）に取り付ける。

この場合、Ｘ加振器３７を振動させることでヘッドステージ２４、カードホルダ２５、及びプローブカード２６を介して、プローブ針３５がＸ軸方向に振動される。また同様に、Ｙ加振器３８を振動させることでプローブ針３５がＹ軸方向に振動され、Ｚ加振器３９を振動させることでプローブ針３５がＺ軸方向に振動される。これにより、各加振器３７〜３９の振動を個別に制御することで、半導体ウェハＷに対するプローブ針３５のＸＹＺ軸の各方向の振動を個別に制御することができる。

図５に示すように、第２の取付パターンでは、各加振器３７〜３９をそれぞれ各ステージ１３，１５，１７の少なくともいずれかに取り付ける。例えば、Ｘ加振器３７を、各ステージ１３，１５，１７の少なくともいずれかのＸ軸方向の側面の空きスペースに取り付ける。また、Ｙ加振器３８を、各ステージ１３，１５，１７の少なくともいずれかのＸ軸方向の側面の空きスペースに取り付ける。さらに、Ｚ加振器３９を、各ステージ１３，１５，１７の少なくともいずれかのＺ軸方向の上面又は下面の空きスペースに取り付ける。

例えば各加振器３７〜３９をＹステージ１３に取り付けた場合、Ｘ加振器３７を振動させることで、Ｙステージ１３、Ｘステージ１５、Ｚθステージ１７、及びウェハチャック２０を介して、半導体ウェハＷがＸ軸方向に振動される。また同様に、Ｙ加振器３８を振動させることで半導体ウェハＷがＹ軸方向に振動され、Ｚ加振器３９を振動させることで半導体ウェハＷがＺ軸方向に振動される。これにより、各加振器３７〜３９の振動を個別に制御することで、半導体ウェハＷのＸＹＺ軸の各方向の振動、すなわち半導体ウェハＷに対するプローブ針３５のＸＹＺ軸の各方向の相対的な振動を個別に制御することができる。

図６に示すように、第３の取付パターンでは、各加振器３７〜３９をウェハチャック２０に取り付ける。例えば、Ｘ加振器３７をウェハチャック２０のＸ軸方向の側面に取り付け、Ｙ加振器３８をウェハチャック２０のＹ軸方向の側面に取り付け、Ｚ加振器３９をウェハチャック２０のＺ軸方向の下面（上面でも可）に取り付ける。

この場合、Ｘ加振器３７を振動させることで、ウェハチャック２０を介して半導体ウェハＷがＸ軸方向に振動される。また同様に、Ｙ加振器３８を振動させることで半導体ウェハＷがＹ軸方向に振動され、Ｚ加振器３９を振動させることで半導体ウェハＷがＺ軸方向に振動される。これにより、第２の取付パターンと同様に各加振器３７〜３９の振動を個別に制御することで、半導体ウェハＷに対するプローブ針３５のＸＹＺ軸の各方向の相対的な振動を個別に制御することができる。

図５に戻って、第３取付パターンでは、各加振器３７〜３９をクリーニング板３２に取り付ける。例えば、Ｘ加振器３７をクリーニング板３２のＸ軸方向の側面に取り付け、Ｙ加振器３８をクリーニング板３２のＹ軸方向の側面に取り付け、Ｚ加振器３９をクリーニング板３２のＺ軸方向の下面（上面でも可）に取り付ける。これにより、Ｘ加振器３７を振動させることでクリーニング板３２がＸ軸方向に振動され、Ｙ加振器３８を振動させることでクリーニング板３２がＹ軸方向に振動され、Ｚ加振器３９を振動させることでクリーニング板３２がＺ軸方向に振動される。その結果、各加振器３７〜３９の振動を個別に制御することで、クリーニング板３２に対するプローブ針３５のＸＹＺ軸の各方向の相対的な振動を個別に制御することができる。

なお、各加振器３７〜３９をクリーニング板３２に取り付ける代わりに、上下ステージ３０に取り付けてもよい。

＜各取付パターンのメリット＞
ここで、第１の取付パターンでは、ウェハチャック２０とは完全に独立しているヘッドステージ２４に各加振器３７〜３９が取り付けられるので、他の取付パターンと比較して、ウェハチャック２０の温度分布に影響を与えないという利点がある。また、詳しくは後述するが、プローブ針３５の方を振動させることができるため、既述のクリーニング板３２によるクリーニング処理時にプローブ針３５を振動させることでクリーニング処理を効率的（最適）に行うことができる。

第２の取付パターンの中で各加振器３７〜３９をＹステージ１３及びＸステージ１５の少なくともいずれかに取り付けた場合には、振動源と半導体ウェハＷとの間に距離が十分に確保されるため、ウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷを、第３の取付パターン等と比較して均一に振動させることができる。このため、プローブ針３５の数が多い場合に有利である。また、重量のあるヘッドステージ２４を振動させる第１の取付パターンと比較して、各加振器３７〜３９のサイズの小型化（低コスト化）、高応答性、高周波振動、及び省エネ化が実現される。

さらに、上下ステージ３０を介して各加振器３７〜３９によりクリーニング板３２を振動させることができる。このため、詳しくは後述するが、クリーニング板３２によるクリーニング処理時にクリーニング板３２を振動させることでクリーニング処理を効率的（最適）に行うことができる。

第３の取付パターンの場合、及び第２の取付パターンの中で各加振器３７〜３９をＺθステージ１７に取り付けた場合は、他と比較して、半導体ウェハＷ（クリーニング板３２）との間の距離が短く、且つ軽量物（ウェハチャック２０、クリーニング板３２）を振動させればよい。このため、他と比較して、各加振器３７〜３９のサイズの小型化（低コスト化）、高応答性、高周波振動、及び省エネ化が最も効果的に実現される。

＜制御部の機能＞
これら各加振器３７〜３９の駆動、及び各ステージ１３，１５，１７の移動は、プローバ１０の各部の動作を統括的に制御する制御部４１（図７参照）によって制御される。

図７は、プローバ１０の制御部４１の機能を示す機能ブロック図である。なお、図７では、各加振器３７〜３９の制御に係る構成、及び各ステージ１３，１５，１７の制御に係る構成のみを図示し、他の制御に係る構成については公知技術であるため図示を省略している。

図７に示すように、制御部４１は、例えばパーソナルコンピュータ等の各種演算処理装置内に設けられており、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等を含む各種の演算部と処理部とメモリ等により構成されている。この制御部４１には、各種の通信インタフェース（不図示）を介して、既述のウェハ位置合わせカメラ２９及び針位置合わせカメラ３１の他に、プローバ１０の各種操作を行う操作部４２（本発明の情報入力部に相当）が接続されている。

制御部４１は、電極パッド９ａにプローブ針３５を接触（コンタクト）させる場合において、メモリ等から読み出した不図示の制御プログラムを実行することで、移動制御部４４、針形状取得部４５、及び振動制御部４６として機能する。

移動制御部４４は、Ｙ移動部１４、Ｘ移動部１６、及びＺθ移動部１８を駆動制御することにより、各ステージ１３，１５，１７の移動を制御する。具体的に、移動制御部４４は、ウェハ位置合わせカメラ２９から入力された半導体チップ９の撮像画像４８に基づき、ウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷの半導体チップ９の電極パッド９ａの位置を検出する。また、移動制御部４４は、針位置合わせカメラ３１から入力されたプローブ針３５の撮像画像４９に基づき、プローブ針３５の位置を検出する。そして、移動制御部４４は、電極パッド９ａ及びプローブ針３５の双方の位置検出結果に基づき、各移動部１４，１６，１８を駆動制御することで、プローブ針３５に対してウェハチャック２０（半導体ウェハＷ）を相対移動させ、電極パッド９ａをプローブ針３５に接触させる。

なお、図示は省略するが、移動制御部４４は、既述の上下ステージ３０の昇降を制御する。従って、移動制御部４４は、プローブ針３５のクリーニング処理を実行する場合、各ステージ１３，１５，１７の移動と、上下ステージ３０の昇降とをそれぞれ制御することで、プローブ針３５に対してクリーニング板３２を相対移動させ、クリーニング板３２をプローブ針３５に接触させる。

針形状取得部４５は、不図示の通信インタフェース等を介して、針位置合わせカメラ３１及び操作部４２に接続している。この針形状取得部４５は、針位置合わせカメラ３１から既述の撮像画像４９が入力された場合、この撮像画像４９を例えばテンプレートマッチング法等の公知の手法を用いて解析して、プローブ針３５の形状を取得する。また、針形状取得部４５は、操作部４２においてプローブ針３５の形状（種類）を示す情報である針形状情報５０が入力された場合、操作部４２からの針形状情報５０に基づきプローブ針３５の形状を取得する。そして、針形状取得部４５は、取得したプローブ針３５の形状を示す形状情報を、振動制御部４６へ出力する。

なお、本明細書でいうプローブ針３５の形状には、例えばプローブ針３５が既述の図３の符号３Ｂに示したカンチレバー式の針である場合、本体部３５ａの向き及び姿勢（例えばＸ軸方向に平行又はＹ軸方向に平行）も含まれる。すなわち、同じカンチレバー式のプローブ針３５であってもその本体部３５ａの向きが異なる場合には、「形状」が異なるものとして扱われる（図８参照）。

振動制御部４６は、各加振器３７〜３９の駆動（振動）を個別に制御する。この際に本実施形態では、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を、プローブ針３５の形状に対応した振動方向（以下、単に振動方向という）に相対的に振動させる。このため、振動制御部４６は、針形状取得部４５から入力されたプローブ針３５の形状情報に基づき、予め生成された振動方向決定情報４７（本発明の対応関係に相当）を参照して振動方向を決定する。このため、振動制御部４６は本発明の振動方向決定部として機能する。

図８は、プローブ針３５として既述の図３に示した垂直針、カンチレバー式の針、及びクラウン型の針を用いる場合の振動方向決定情報４７の一例を示した説明図である。

図８中の「垂直方向」は、Ｚ軸方向に平行（略平行を含む）な方向を示すものであり、垂直針型及びクラウン型のプローブ針３５の形状に対応している。また、図中の「ＬＲ方向」及び「ＦＢ方向」は、カンチレバー式のプローブ針３５の本体部３５ａ（図３参照）の形状（向き及び姿勢）を示すものであり、カンチレバー式のプローブ針３５の形状に対応している。具体的に、「ＬＲ方向」とは図中の「（Ｌ）」及び「（Ｒ）」に示すように本体部３５ａがＸ軸方向に平行（略平行を含む）な形状であることを示す。また、「ＦＢ方向」とは図中の「（Ｆ）」及び「（Ｂ）」に示すように本体部３５ａがＹ軸方向に平行（略平行を含む）な形状であることを示す。

ここで、カンチレバー式のプローブ針３５を用いる場合には、「ＬＲ方向」単体での使用、「ＦＢ方向」単体での使用、及び「ＬＲ方向」及び「ＦＢ方向」を組み合わせての使用が想定される。このため、図８では、プローブ針３５の形状に対応する「ＬＲ方向」、「ＦＢ方向」、及び「垂直方向」をマトリクス形式で表している。すなわち、図中の「ＬＲ方向」−「ＬＲ方向」の組み合わせは「ＬＲ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の単体使用を示し、図中の「ＦＢ方向」−「ＦＢ方向」の組み合わせは「ＦＢ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の単体使用を示す。また、図中の「ＬＲ方向」−「ＦＢ方向」の組み合わせは「ＬＲ方向」及び「ＦＢ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の組み合わせ使用を示す。

図中の「垂直方向」−「垂直方向」の組み合わせは、垂直針型又はクラウン型のプローブ針３５の使用を示す。

図８に示すように、振動方向決定情報４７には、プローブ針３５の形状、すなわち「ＬＲ方向」−「ＬＲ方向」、「ＦＢ方向」−「ＦＢ方向」、「ＬＲ方向」−「ＦＢ方向」，及び「垂直方向」−「垂直方向」の個々の組み合わせ毎に、最適なプローブ針３５の振動方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）が設定されている。

具体的には、「ＬＲ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の単体使用の場合、振動方向はＸ軸方向に設定され、「ＦＢ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の単体使用の場合、振動方向はＹ軸方向に設定される。また、「ＬＲ方向」及び「ＦＢ方向」のカンチレバー式のプローブ針３５の組み合わせ使用の場合、振動方向はＺ軸方向に設定される。さらに、垂直針型又はクラウン型のプローブ針３５の単体使用の場合、振動方向はＺ軸方向に設定される。

このように振動方向決定情報４７には、プローブ針３５の形状と、プローブ針３５の形状に対応した振動方向とが対応付けられている。このため、振動制御部４６は、針形状取得部４５から入力されたプローブ針３５の形状情報に基づき、振動方向決定情報４７を参照することで、プローブ針３５の形状に対応した振動方向を決定することができる。

図７に戻って、振動制御部４６は、半導体チップ９の電極パッド９ａにプローブ針３５を接触させる場合に、各加振器３７〜３９の中で、振動方向決定情報４７に基づき決定した振動方向に対応するものを駆動（振動）させる。これにより、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５がその形状に対応した振動方向で相対的に振動され、プローブ針３５によって電極パッド９ａ上の酸化膜Ｑ（図９参照）が削り取られる。

＜垂直針型のプローブ針の接触＞
図９は、垂直針型のプローブ針３５を電極パッド９ａに接触させる場合の振動制御部４６の制御を説明するための説明図である。なお、図９では、各加振器３７〜３９が、既述の図５に示した第２の取付パターン、又は既述の図６に示した第３の取付パターンで取り付けられているものとする（後述の図１０及び図１１の例も同様）。

最初に図９のステップＴ１に示すように、プローブ針３５の位置及び半導体ウェハＷの位置の検出が実行された後、プローブ針３５に対するウェハチャック２０（電極パッド９ａ）のＺ軸周りの回転調整及びＸＹ軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部４６は、振動方向決定情報４７を参照して、垂直針型のプローブ針３５に対応する振動方向をＺ軸方向に決定している。

次いで、ステップＴ２に示すように、移動制御部４４は、電極パッド９ａがプローブ針３５に接触する位置までＺθステージ１７を上昇させる。この際に、振動制御部４６は、先に決定した振動方向（Ｚ軸方向）に基づき、Ｚ加振器３９を振動させる。これにより、ウェハチャック２０（半導体チップ９の電極パッド９ａ）がＺ軸方向に振動しながら、プローブ針３５に向けて上昇して、電極パッド９ａの表面の酸化膜Ｑがプローブ針３５に接触する。

ステップＴ３に示すように、振動制御部４６は、プローブ針３５が酸化膜Ｑに接触した後もＺ加振器３９の振動を継続する。これにより、電極パッド９ａに対するプローブ針３５の相対的なＺ軸方向の振動によって、酸化膜Ｑの一部（プローブ針３５との接触部分）がプローブ針３５によって削り取られる。

そして、ステップＴ４に示すように、所定時間経過後、振動制御部４６はＺ加振器３９の振動を停止する。次いで、移動制御部４４は、Ｚθステージ１７を僅かに上昇（微小オーバードライブ）させる。これにより、プローブ針３５と電極パッド９ａとが確実に電気的に接触する。

＜カンチレバー型のプローブ針の接触＞
図１０は、カンチレバー型のプローブ針３５（ＬＲ方向）を電極パッド９ａに接触させる場合の振動制御部４６の制御を説明するための説明図である。図１０のステップＴ１は既述の図９のステップＴ１と同じであり、プローブ針３５に対するウェハチャック２０のＺ軸周りの回転調整及びＸＹ軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部４６は、振動方向決定情報４７を参照して、カンチレバー型のプローブ針３５に対応する振動方向をここではＸ軸方向に決定している。

次いで、ステップＴ２に示すように、移動制御部４４は、電極パッド９ａがプローブ針３５に接触する位置までＺθステージ１７を上昇させる。この際に、振動制御部４６は、先に決定した振動方向（Ｘ軸方向）に基づき、Ｘ加振器３７を振動させる。これにより、ウェハチャック２０（半導体チップ９の電極パッド９ａ）がＸ軸方向に振動しながら、プローブ針３５に向けて上昇して、電極パッド９ａの表面の酸化膜Ｑがプローブ針３５に接触する。

ステップＴ３に示すように、振動制御部４６は、プローブ針３５が酸化膜Ｑに接触した後もＸ加振器３７の振動を継続する。これにより、電極パッド９ａに対するプローブ針３５の相対的なＸ軸方向の振動によって、酸化膜Ｑの一部がプローブ針３５によって削り取られる。

なお、ステップＴ４では、既述の図９に示した例と同様に、所定時間経過後のＸ加振器３７の振動停止と、Ｚθステージ１７のＺ軸方向の微小オーバードライブとが実行され、プローブ針３５と電極パッド９ａとが確実に電気的に接触する。

＜クラウン型のプローブ針の接触＞
図１１は、クラウン型のプローブ針３５を電極パッド９ａに接触させる場合の振動制御部４６の制御を説明するための説明図である。図１１のステップＴ１は既述の図９のステップＴ１と同じであり、プローブ針３５に対するウェハチャック２０のＺ軸周りの回転調整及びＸＹ軸方向の位置調整が実行される。なお、振動制御部４６は、振動方向決定情報４７を参照して、クラウン型のプローブ針３５に対応する振動方向をＺ軸方向に決定している。

以下、図９に示した垂直針型のプローブ針３５を使用する場合と同様に、Ｚθステージ１７の上昇及びＺ加振器３９の振動（ステップＴ２）と、Ｚ加振器３９の振動継続と（ステップＴ３）と、Ｚ加振器３９の振動停止及びＺθステージ１７のＺ軸方向の微小オーバードライブ（ステップＴ４）と、が実行される。これにより、プローブ針３５と電極パッド９ａとが確実に電気的に接触する。

＜クリーニング処理＞
図７に戻って、振動制御部４６は、プローブ針３５のクリーニング処理の際に、各加振器３７〜３９が図４に示した第１の取付パターンで取り付けられている場合、或いは図５に示した第２の取付パターンで取り付けられている場合、クリーニング板３２に対してプローブ針３５をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させる。

（第１の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理）
図１２は、第１の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。ここではカンチレバー式のプローブ針３５（ＬＲ方向）を用いる場合を例に挙げて説明を行う（図１３の例も同様）。

最初に図１２のステップＵ１に示すように、プローブ針３５に対するクリーニング板３２のＸＹ軸方向の位置調整が実行される。また、この位置調整の前に必要に応じてプローブ針３５の位置検出を行ってもよい。なお、振動制御部４６は、振動方向決定情報４７を参照して、カンチレバー型のプローブ針３５に対応する振動方向をＸ軸方向に決定している。

次いで、ステップＵ２に示すように、移動制御部４４は、クリーニング板３２がプローブ針３５に接触する位置まで上下ステージ３０を上昇させる。この際に、振動制御部４６は、先に決定した振動方向（Ｘ軸方向）に基づき、Ｘ加振器３７を振動させる。これにより、ヘッドステージ２４等を介してプローブ針３５がＸ軸方向に振動している状態で、クリーニング板３２がプローブ針３５に向けて上昇してプローブ針３５に接触する。そして、振動制御部４６は、プローブ針３５がクリーニング板３２に接触した後もＸ加振器３７の振動を継続する。これにより、プローブ針３５に付着したゴミｄｓがクリーニング板３２により除去される。

そして、ステップＵ３に示すように、所定時間経過後、振動制御部４６はＸ加振器３７の振動を停止する。次いで、移動制御部４４は、上下ステージ３０を下降させる。これにより、プローブ針３５のクリーニング処理が完了する。

（第２の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理）
図１３は、第２の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理を説明するための説明図である。図１３のステップＵ１は既述の図１２のステップＵ１と同じであり、プローブ針３５に対するクリーニング板３２のＸＹ軸方向の位置調整が実行される。

次いで、ステップＵ２に示すように、移動制御部４４は、クリーニング板３２がプローブ針３５に接触する位置まで上下ステージ３０を上昇させると共に、振動制御部４６は、先に決定した振動方向（Ｘ軸方向）に基づきＸ加振器３７を振動させる。これにより、上下ステージ３０等を介してクリーニング板３２がＸ軸方向に振動される。すなわち、クリーニング板３２に対してプローブ針３５がＸ軸方向に相対的に振動する。これにより、既述の図１２のステップＵ２と同様に、プローブ針３５に付着したゴミｄｓがクリーニング板３２により除去される。

そして、ステップＵ３において、Ｘ加振器３７の振動停止と、上下ステージ３０の下降とが実行される。これにより、プローブ針３５のクリーニング処理が完了する。

なお、第３の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理は、Ｘ加振器３７等によりクリーニング板３２を直接振動させる点を除けば、第２の取付パターンが選択された場合のクリーニング処理と基本的に同じである。

［第１実施形態のプローバの作用］
次に、図１４を用いて上記構成のプローバ１０の作用（本発明のプローブ針のクリーニング方法）について説明を行う。なお、図１４は、半導体ウェハＷの半導体チップ９の電極パッド９ａにプローバ１０のプローブ針３５を接触させる際の処理及びプローブ針３５のクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。

ウェハチャック２０上の所定位置に半導体ウェハＷを保持させた後、ユーザが操作部４２にて検査開始操作を行う。この検査開始操作を受けて、移動制御部４４は、各移動部１４，１６，１８を駆動制御して、各ステージ１３，１５，１７を移動させることにより、針位置合わせカメラ３１がプローブ針３５の下方に位置するようにウェハチャック２０の移動を行う（ステップＳ１）。

この移動が完了すると、針位置合わせカメラ３１によるプローブ針３５の撮像が実行されて、針位置合わせカメラ３１から移動制御部４４及び針形状取得部４５の双方へプローブ針３５の撮像画像４９が出力される（ステップＳ２）。これにより、移動制御部４４は、プローブ針３５の撮像画像４９に基づき、プローブ針３５の位置を検出する（ステップＳ３）。

また、針形状取得部４５は、プローブ針３５の撮像画像４９に基づき、プローブ針３５の形状を取得する（ステップＳ３、本発明の針形状取得ステップに相当）。なお、ユーザが操作部４２に針形状情報５０を入力した場合、針形状取得部４５は、操作部４２からの針形状情報５０に基づきプローブ針３５の形状を取得する。そして、針形状取得部４５は、取得したプローブ針３５の形状情報を、振動制御部４６へ出力する。

針形状取得部４５からプローブ針３５の形状情報の入力を受けた振動制御部４６は、振動方向決定情報４７を参照して（ステップＳ４）、プローブ針３５の形状に対応する振動方向を決定する（ステップＳ５、本発明の振動方向決定ステップに相当）。

一方、プローブ針３５の位置検出後、移動制御部４４は、各移動部１４，１６，１８を駆動制御して、各ステージ１３，１５，１７を移動させることにより、半導体ウェハＷがウェハ位置合わせカメラ２９の下方に位置するようにウェハチャック２０の移動を行う（ステップＳ６）。

この移動が完了すると、ウェハ位置合わせカメラ２９による半導体ウェハＷの半導体チップ９の撮像が実行されて、ウェハ位置合わせカメラ２９から移動制御部４４へ半導体チップ９の撮像画像４８が出力される（ステップＳ７）。これにより、移動制御部４４は、半導体チップ９の撮像画像４８に基づき、検査対象の半導体チップ９の電極パッド９ａの位置を検出する（ステップＳ８）。

次いで、移動制御部４４は、各移動部１４，１６，１８を駆動制御して各ステージ１３，１５，１７を移動させることで、既述の図９から図１１のステップＴ１，Ｔ２に示したように、プローブ針３５に対してウェハチャック２０（半導体ウェハＷ）を相対移動させ、電極パッド９ａの表面（酸化膜Ｑ）をプローブ針３５に接触させる（ステップＳ９）。

この際に振動制御部４６は、既述の図９から図１１のステップＴ２，Ｔ３に示したように、各加振器３７〜３９の中で先に決定した振動方向に対応するものを駆動（振動）させる（ステップＳ１０）。これにより、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５がその形状に対応した振動方向で相対的に振動され、プローブ針３５によって電極パッド９ａの表面上の酸化膜Ｑが削り取られる。その結果、既述の図９から図１１のステップＴ４に示したように、プローブ針３５と電極パッド９ａとを確実に電気的に接触（コンタクト）させることができる（ステップＳ１１）。

そして、不図示のテスタにより半導体チップ９の検査が実行される。

半導体チップ９の検査後、プローブ針３５のクリーニング処理を行う場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、既述の図１２から図１３のステップＵ１，Ｕ２に示したように、プローブ針３５に対するクリーニング板３２の相対移動を開始させる（ステップＳ１３、本発明の相対移動ステップに相当）。具体的に、移動制御部４４は、各移動部１４，１６を駆動制御して各ステージ１３，１５を移動させると共に、上下ステージ３０の昇降を制御することにより、プローブ針３５に対してクリーニング板３２を相対移動させて、クリーニング板３２をプローブ針３５に接触させる。

この際に振動制御部４６は、既述の図１２から図１３のステップＵ２に示したように、各加振器３７〜３９の中で先に決定した振動方向に対応するものを駆動（振動）させる（ステップＳ１４、本発明の振動ステップに相当）。これにより、クリーニング板３２に対してプローブ針３５がその形状に対応した振動方向で相対的に振動され、プローブ針３５に付着したゴミｄｓがクリーニング板３２により除去される。

そして、振動制御部４６は、上述の振動を所定時間継続させた後、既述の図１２から図１３のステップＵ３に示したように、各加振器３７〜３９の振動を停止させる。次いで、移動制御部４４は、上下ステージ３０を制御して、クリーニング板３２を下降させる。以上で、プローブ針３５のクリーニング処理が完了する。

なお、プローブ針３５のクリーニング処理のみを行う場合には、上述のステップＳ６からステップＳ１１までの処理は省略される。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態のプローバ１０では、プローブ針３５のクリーニング処理を行う際には、クリーニング板３２に対してプローブ針３５をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させることができる。その結果、プローブ針３５に付着したゴミｄｓを効率よく除去することができるので、クリーニング時間を短縮することができる。また、プローブ針３５にかかる負荷を低減して、プローブ針３５の劣化又は破損を防止することができるので、プローブ針３５（プローブカード２６）の寿命を延ばすことができる。これにより、プローブ針３５の形状に関係なく、プローブ針３５のクリーニング処理を短時間で且つ安定して行うことができる。

また、半導体チップ９の電極パッド９ａにプローブ針３５を接触させる場合に、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させている。これにより、電極パッド９ａの表面の酸化膜Ｑの確実な除去と、スティックスリップの発生防止と、プローブ針３５の劣化又は破損の防止（プローブカード２６の長寿命化）とが実現される。その結果、プローブ針３５の形状に関係なく、プローブ針３５を半導体チップ９の電極パッド９ａに安定して電気的に接触させることができる。

［第１実施形態の加振器の取付パターンの変形例］
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、各加振器３７〜３９の取付パターンとして既述の図４から図６に示した第１の取付パターン、第２の取付パターン、及び第３の取付パターンについて説明したが、これら各取付パターンを適宜（任意の２つ又は全て）組み合わせてもよい。さらに図５に示した第２の取付パターンでは、各ステージ１３，１５，１７の中の複数に各加振器３７〜３９をそれぞれ取り付けてもよい。これにより、例えばウェハチャック２０とヘッドステージ２４とをそれぞれ異なる周波数で振動（ウェハチャック２０をヘッドステージ２４よりも高い周波数で振動）させることができる。その結果、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を相対的に振動させる際に、異なる周波数を組み合わせて振動させることができるので、酸化膜Ｑの除去をより効率良く行うことができる。また同様の理由により、プローブ針３５のクリーニング処理も効率良く行うことができる。

また、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を相対的に振動させる際に、異なる周波数の振動を順次に行うことができる。これにより、例えば最初は高い周波数でプローブ針３５を相対的に振動させてプローブ針３５を酸化膜Ｑに食い込ませた後、低い周波数でプローブ針３５を相対的に振動させて酸化膜Ｑを削り取ることができる。プローブ針３５を高い周波数で継続的に振動させるとプローブ針３５が熱で摩耗したり、電極パッド９ａが損傷したりするおそれがあるが、プローブ針３５の振動の周波数を途中で低くすることにより、プローブ針３５及び電極パッド９ａの損傷を低減することができる。なお、上記第１実施形態においても、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５を相対的に振動させる際に、振動制御部４６が各加振器３７〜３９の振動数を制御することで、異なる周波数の振動を順次に行ってもよい。

さらに、プローブ針３５のクリーニング処理において、クリーニング板３２に対してプローブ針３５を相対的に振動させる際にも、異なる周波数の振動を順次に行うことにより、プローブ針３５の損傷を低減することができる。

（変形例２）
上記第１実施形態では、各加振器３７〜３９の取付パターンとして既述の図４から図６に示した第１の取付パターン、第２の取付パターン、及び第３の取付パターンについて説明したが、各加振器３７〜３９の取付パターンは特に限定されるものではなく、例えば各加振器３７〜３９をベース１２に取り付けてもよい。

［第２実施形態のプローバ］
図１５は、第２実施形態のプローバ１０Ａの概略構成を示すブロック図である。上記第１実施形態のプローバ１０では、各加振器３７〜３９を用いて半導体ウェハＷ及びクリーニング板３２に対してプローブ針３５を相対的に振動させている。これに対して、第２実施形態では、各加振器３７〜３９を設けることなく、半導体ウェハＷ及びクリーニング板３２に対してプローブ針３５を相対的に振動させる。

なお、第２実施形態のプローバ１０Ａは、各加振器３７〜３９が設けられていない点を除けば、上記第１実施形態のプローバ１０と基本的に同じ構成である。このため、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

図１５に示すように、第２実施形態の制御部４１の振動制御部４６は、第１実施形態と同様に振動方向決定情報４７を参照して振動方向を決定した後、この振動方向の決定結果を移動制御部４４へ出力する。そして、移動制御部４４は、本発明のクリーニングステージ移動部を構成する各移動部１４，１６、及び上下ステージ３０を駆動制御して、各ステージ１３，１５，３０の中で上述の振動方向に対応するものを微小に往復移動させる。このため、第２実施形態では、移動制御部４４が本発明の振動部として機能する。なお、半導体ウェハＷをＺ軸方向に振動させる場合には、Ｚθステージ１７をＺ軸方向に微小に往復動させる。

図１６は、Ｙステージ１３をＹ軸方向に微小に往復動させる場合、及びＸステージ１５をＸ軸方向に微小に往復動させる場合をそれぞれ説明するための説明図である。また、図１７は、Ｚθステージ１７をＺ軸方向に微小に往復動（昇降）させる場合を説明するための説明図である。さらに、図１８は、上下ステージ３０をＺ軸方向に微小に往復動（昇降）させる場合を説明するための説明図である。

図１５から図１８に示すように、移動制御部４４は、振動制御部４６が決定した振動方向がＸ軸方向であった場合、Ｘ移動部１６を駆動してＸステージ１５をＸ軸方向に微小に往復動（図１６中の矢印ＶＸ参照）させる。これにより、Ｘステージ１５及びＺθステージ１７を介してウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷがＸ軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５がＸ軸方向に相対移動される。

また、移動制御部４４は、振動制御部４６が決定した振動方向がＹ軸方向であった場合、Ｙ移動部１４を駆動してＹステージ１３をＹ軸方向に微小に往復動（図１６中の矢印ＶＹ参照）させる。これにより、Ｙステージ１３、Ｘステージ１５、及びＺθステージ１７を介してウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷがＹ軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５がＹ軸方向に相対移動される。

さらに、移動制御部４４は、検査時において振動制御部４６が決定した振動方向がＺ軸方向であった場合、Ｚθ移動部１８を駆動してＺθステージ１７をＺ軸方向に微小に往復動（図１７中の矢印ＶＺ参照）させる。これにより、Ｚθステージ１７を介してウェハチャック２０に保持されている半導体ウェハＷがＺ軸方向に振動される。すなわち、半導体ウェハＷに対してプローブ針３５がＺ軸方向に相対移動される。さらにまた、移動制御部４４は、クリーニング処理時において振動制御部４６が決定した振動方向がＺ軸方向であった場合、上下ステージ３０を駆動してクリーニング板３２をＺ軸方向に微小に往復動（図１８中の矢印ＶＺ参照）させる。これにより、上下ステージ３０を介してクリーニング板３２がＺ軸方向に振動される。

このように第２実施形態のプローバ１０Ａでは、移動制御部４４により各移動部１４，１６，１８及び上下ステージ３０をそれぞれ個別に駆動制御して、各ステージ１３，１５，１７，３０をそれぞれ個別に微小に往復動させることで、半導体ウェハＷ及びクリーニング板３２に対してプローブ針３５をＸＹＺ軸の任意の方向に相対的に振動させることができる。その結果、第１実施形態と同様に半導体ウェハＷ及びクリーニング板３２に対してプローブ針３５をその形状に対応した振動方向で相対的に振動させることができるので、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態のプローバ１０Ａでは、各加振器３７〜３９を設ける必要がないので、低コスト化及び省スペース化が図れる。

［その他］
クリーニング板３２及び半導体ウェハＷと、プローブ針３５と相対移動させる相対移動部の構成は、上記各実施形態で示した構成に限定されるものではなく、公知の各種構成を採用することができる。

上記各実施形態の針形状取得部４５は、針位置合わせカメラ３１から入力されるプローブ針３５の撮像画像４９又は操作部４２から入力される針形状情報５０に基づき、プローブ針３５の形状を取得しているが、本発明はこれらの方向に限定されるものではない。例えば、プローブカード２６にプローブ針３５の形状情報を記憶したタグ又は各種コード等を設けておき、針形状取得部４５がリーダ等を用いてタグ等からプローブ針３５の形状情報を取得するなど、プローブ針３５の形状（種類）を取得可能な公知の方法を用いることができる。

上記各実施形態では、振動制御部４６（制御部４１）内に振動方向決定情報４７が格納されているが、振動方向決定情報４７はインターネット上の外部サーバ等に格納されていてもよい。この場合、振動制御部４６は、外部サーバ等にアクセスして振動方向決定情報４７を参照することで、振動方向の決定を行う。

９…半導体チップ，９ａ…電極パッド，１０，１０Ａ…プローバ，１３…Ｙステージ，１４…Ｙ移動部，１５…Ｘステージ，１６…Ｘ移動部，１７…Ｚθステージ，１８…Ｚθ移動部，２０…ウェハチャック，２４…ヘッドステージ，２６…プローブカード，３１…針位置合わせカメラ，３２…クリーニング板，３５…プローブ針，３７…Ｘ加振器，３８…Ｙ加振器，３９…Ｚ加振器，４１…制御部，４２…操作部，４４…移動制御部，４５…針形状取得部，４６…振動制御部，４７…振動方向決定情報，４８，４９…撮像画像，５０…針形状情報

Claims (9)

1. 半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドにプローブ針を接触させるプローバにおいて、
   前記プローブ針の形状を取得する針形状取得部と、
   前記プローブ針をクリーニングするためのクリーニングステージと、
   前記プローブ針と前記クリーニングステージとを相対移動させて、前記クリーニングステージに前記プローブ針を接触させる相対移動部と、
   前記針形状取得部が取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記クリーニングステージに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定部と、
   前記クリーニングステージに前記プローブ針を接触させる場合に、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って、前記クリーニングステージに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動部と、
   を備えるプローバ。
2. 前記プローブ針を撮像する撮像部を備え、
   前記針形状取得部は、前記撮像部により撮像された前記プローブ針の撮像画像に基づき、前記プローブ針の形状を取得する請求項１に記載のプローバ。
3. 前記プローブ針の形状を示す情報を入力する情報入力部を備え、
   前記針形状取得部は、前記情報入力部に入力された前記情報に基づき、前記プローブ針の形状を取得する請求項１に記載のプローバ。
4. 前記プローブ針の形状と、前記プローブ針の形状に対応した前記振動方向との対応関係が予め生成されており、
   前記振動方向決定部は、前記針形状取得部が取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記対応関係を参照して、前記振動方向を決定する請求項１から３のいずれか１項に記載のプローバ。
5. 前記プローブ針を有するプローブカードと、
   前記プローブカードを保持するプローブカード保持部と、を備え、
   前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記プローブカード保持部を振動させる請求項１から４のいずれか１項に記載のプローバ。
6. 前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記クリーニングステージを振動させる請求項１から４のいずれか１項に記載のプローバ。
7. 前記相対移動部は、前記クリーニングステージを移動させて前記プローブ針に前記クリーニングステージを接触させるクリーニングステージ移動部であり、
   前記振動部は、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記クリーニングステージ移動部を振動させる請求項６に記載のプローバ。
8. 前記振動部は、前記クリーニングステージ移動部を制御して、前記振動方向決定部が決定した前記振動方向に従って前記クリーニングステージを往復移動させることにより、前記振動方向に従って前記クリーニングステージを振動させる移動制御部を備える請求項７に記載のプローバ。
9. 半導体ウェハに形成された半導体チップの電極パッドに接触させるプローブ針のクリーニング方法において、
   前記プローブ針の形状を取得する針形状取得ステップと、
   前記針形状取得ステップで取得した前記プローブ針の形状に基づき、前記プローブ針をクリーニングするためのクリーニングステージに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動方向を決定する振動方向決定ステップと、
   前記プローブ針と前記クリーニングステージとを相対移動させて、前記電極パッドに前記プローブ針を接触させる相対移動ステップと、
   前記相対移動ステップで前記クリーニングステージに前記プローブ針を接触させる場合に、前記振動方向決定ステップで決定した前記振動方向に従って、前記クリーニングステージに対して前記プローブ針を相対的に振動させる振動ステップと、
   を有するプローブ針のクリーニング方法。

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