JP3429995B2 - クリーニング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、クリーニング方法
に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えばプローブ装置を用いて半導体ウエ
ハ（以下、単に「ウエハ」と称す。）に多数形成された
半導体素子（以下、「チップ」と称す。）の検査を行う
場合には、ウエハ状態のまま個々のチップについて電気
的特性検査を行う。この検査を行う時には、装置本体内
のＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能なウエハチャック上
にウエハを載せ、ウエハチャックを介してウエハをイン
デックス送りしながらその上方のプローブカードとウエ
ハの各チップとを接触させて個々のチップについて検査
を行うようにしている。 【０００３】検査時には図６に示すようにウエハＷの各
チップＴとプローブカードのプローブ端子（以下、「プ
ローブ針」と称す。）１とを接触させ、テスタとの導通
を図ることによって種々の電気的特性検査を行うように
している。この際、例えばプローブ針１でチップＴのア
ルミニウムからなる電極パッド（図示せず）表面の自然
酸化膜を削り取り、プローブ針１とチップＴを確実に導
通させるようにしている。この検査を繰り返している
と、プローブ針１の針先に酸化アルミニウム等が付着
し、やがてこの付着物がチップＴとプローブ針１間の導
通を阻害する虞がある。そこで、従来からウエハチャッ
クに付設された研磨板を用い、プローブ針１の針先をク
リーニングして付着物を除去するようにしている。尚、
図６では複数列のチップを同時に検査するプローブカー
ドの片持ち支持タイプのプローブ針１を示している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クリーニング方法の場合には、研磨時の気流によって付
着物が研磨板から飛散するなどの不都合があり、しかも
研磨板がウエハチャックから水平に張り出しているた
め、全てのプローブ針１を研磨する時のウエハチャック
の移動範囲が広くなり装置の大型化を招くという課題が
あった。 【０００５】そこで、本出願人は、特願平９−１０６６
１６号明細書において針先の付着物に起因したパーティ
クルの発生を防止する技術として図７に示す砂消し状に
形成されたソフトクリーナ２を提案し、また、特願平９
−２２０２４７明細書において装置本体のスペースを拡
張したりすることなく、プローブカードの全プローブ針
を漏れなくクリーニングできるブラシクリーナ（図示せ
ず）を有するクリーニング機構を提案した。 【０００６】ところが、その後、ソフトクリーナ及びブ
ラシクリーナについて種々の検討した結果、以下のよう
な問題点のあることが判った。即ち、前者のソフトクリ
ーナ２を使った場合には、図７に示すようにソフトクリ
ーナ２にプローブ針１を突き刺すと、針先の削る屑等の
付着物Ｄがソフトクリーナ２によって針先の上方へしご
き上げられ、付着物Ｄの一部がプローブ針１から除去で
きず、プローブ針１に付着したまま残ることが判った。
また、後者のブラシクリーナ３を使った場合には、図８
に示すようにプローブ針１の表面が梨地処理されている
とプローブ針１表面の微小な凹部に付着した付着物Ｄを
ブラシクリーナ３によってクリーニングしても、ブラシ
クリーナ３のブラシ３Ａが柔らかいため、ブラシ３Ａの
先端が同図に示すように曲がり、微小凹部内の付着物Ｄ
を十分に除去できないことが判った。 【０００７】また、図９に示すようにプローブカードと
して垂直支持タイプのプローブ針１Ａを用いた場合に
は、検査時に付着物Ｄがプローブ針１Ａを支持する支持
板２Ａに付着したり、あるいはプローブ針１Ａをクリー
ニングする際にソフトクリーナＣで針先からしごき上げ
られた付着物Ｄが支持板２Ａに付着することがある。と
ころが、ソフトクリーナやブラシクリーナでは支持板２
Ａの付着物Ｄを除去することができず、これらの付着物
Ｄがいずれ支持板２Ａから剥離して検査中にウエハＷ表
面へ落下し、検査不良をもたらす虞がある。 【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、プローブ装置本体の設置面積を拡張するこ
となく、プローブカードの全てのプローブ端子を漏れな
く、しかも付着物を残すことなく完全に除去できるクリ
ーニング方法を提供することを目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のクリーニング方法は、被検査体の電気的特性検査に用
いられるプローブカードをクリーニングするクリーニン
グ方法において、上記プローブカードのプローブ端子が
刺さるゴムを主体に形成されたクリーナ層を有する第１
のクリーナを用いて上記プローブカードに付着する付着
物をプローブ端子から除去した後、ガラス繊維またはカ
ーボン繊維からなるブラシを有する第２のクリーナを用
いて更に残余の付着物を除去することを特徴とするもの
である。 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、図１〜図５に示す実施形態
に基づいて本発明を説明する。まず、本実施形態のクリ
ーニング機構を具備したプローブ装置について説明す
る。このプローブ装置１０は、図１に示すように、カセ
ットＣ内に収納されたウエハＷを搬送するローダ室１１
と、このローダ室１１から搬送されたウエハＷを検査す
るプローバ室１２と、このプローバ室１２及びローダ室
１１を制御するコントローラ１３と、このコントローラ
１３を操作する操作パネルを兼ねる表示装置１４とを備
えて構成されている。 【００１５】上記ローダ室１１は、ウエハ搬送機構１５
及びサブチャック１６を備え、ウエハ搬送機構１５でウ
エハＷをプローバ室１２へ搬送する間にサブチャック１
６を介してオリエンテーションフラットを基準にしたウ
エハＷのプリアライメントを行うようにしてある。 【００１６】また、上記プローバ室１２は、駆動機構１
８を介してＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動する温度調節可
能なメインチャック１９と、このメインチャック１９上
に載置されたウエハＷを正確にアライメントするアライ
メント機構２０と、アライメント機構２０によりアライ
メントされたウエハＷの電気的検査を行うためのプロー
ブ針２１Ａを有するプローブカード２１とを備えてい
る。アライメント機構２０は、例えば画像認識機構とし
て配設された上下のＣＣＤカメラ２０Ａ（図１では上方
のＣＣＤカメラのみを図示し、下方のＣＣＤカメラは図
示してないが、下方のＣＣＤカメラは例えばメインチャ
ックに付帯している）と、上方のＣＣＤカメラ２０Ａが
下向きに配設されたアライメントブリッジ２０Ｂと、こ
のアライメントブリッジ２０ＢがＹ方向に移動案内する
一対のガイドレール２０Ｃとを備えている。プローブカ
ード２１はプローバ室１２の上面に対して開閉可能なヘ
ッドプレートの中央の開口部にインサートリングを介し
て固定されている。そして、テストヘッド（図示せず）
がプローバ室１２のプローブカード２１上へ移動し、プ
ローブカード２１とテスタ（図示せず）間を電気的に中
継し、テスタからの所定の信号をプローブカード２１を
介してメインチャック１９上のウエハＷにおいて授受
し、ウエハＷに形成された複数のチップの電気的検査を
テスタによって順次行うようにしている。 【００１７】そして、上記メインチャック１９にはクリ
ーニング機構３０が付設されている。このクリーニング
機構３０は、例えば図１、図２に示すように、プローブ
カード２１をクリーニングする１箇所のソフトクリーナ
３１及び２箇所のブラシクリーナ３２、３３と、これら
のクリーナ３１、３２、３３を一体的に支持する支持台
３４と、この支持台３４とシリンダロッド３５Ａを介し
て連結されたエアシリンダ３５と、このエアシリンダ３
５を支持する基台３６と備え、図２に示すようにソフト
クリーナ３１及びブラシクリーナ３２、３３がエアシリ
ンダ３５を介して実線位置と一点鎖線で示す位置との間
で昇降するようにしてある。そして、一点鎖線より僅か
に低い位置に二点鎖線で示すメインチャック１９上に載
置されたウエハＷの表面が位置するようになっている。 【００１８】また、支持台３４の真下には基板３７が支
持台３４に対して平行に配置され、この基板３７は基台
３６に立設された基柱３８によって水平に保持されてい
る。この基板３７上にはマイクロスイッチ３９が配設さ
れ、このマイクロスイッチ３９によって支持台３４の下
降端を検出するようにしてある。そして、図１に示すよ
うに２箇所のブラシクリーナ３２、３３はソフトクリー
ナ３１からＸ、Ｙ方向に僅かに偏倚して配置され、各ク
リーナ３１、３２の表面は同一平面になるように形成さ
れている。以下では、Ｘ方向へ偏倚したブラシクリーナ
３２をＸブラシクリーナ３２、Ｙ方向へ偏倚したブラシ
クリーナ３３をＹブラシクリーナ３３と称する。 【００１９】ところで、上記ソフトクリーナ３１は、例
えば図２に示すように、ゴムと充填剤を配合して砂消し
状に形成されたクリーナ層３１Ａと、このクリーナ層３
１Ａが充填され且つ偏平で矩形状に形成された容器部３
１Ｂとからなっている。容器部３１Ｂの底面中央には凸
部３１Ｃが形成され、この凸部３１Ｃが支持台３４に第
１の支持部として形成された凹部と嵌合している。そし
て、ゴムとしては、例えば天然ゴム、合成ゴムのいずれ
も用いることができ、中でも合成ゴムであるシリコーン
ゴムが好ましく用いられる。また、充填剤は探針を研磨
する砥粒となるもので、このような充填剤としては、例
えばけい砂、ガラスや、アルミナ、カーボランダム（商
品名）等のセラミックス等の粉粒体を好ましく用いるこ
とができ、これらの粉粒体はそれぞれ単独であるいは二
種類以上を混合して用いることができる。このソフトク
リーナ３１としては例えば本出願人が特願平９−１０６
６１５号明細書において提案したものを用いることがで
きる。 【００２０】また、上記Ｘブラシクリーナ３２は、例え
ば図２、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、多数本
の繊維部材を束ねたブラシ３２Ａと、各ブラシ３２Ａが
マトリックス状に配置して植設された矩形状の基部３２
Ｂとからなっている。基部３２Ｂの底面中央には凸部３
２Ｃが形成され、この凸部３２Ｃが支持台３４に第２の
支持部として形成された凹部と嵌合している。ブラシ３
２Ａは、図４に示すように、プローブ針２１Ａよりも細
く且つプローブ針２１Ａの先端部と当接した時に全長に
渡って屈曲する腰の強い繊維部材の束（以下、単に「繊
維束」と称す。）として形成され、しかもブラシ３２Ａ
を構成する繊維部材としてプローブ針２１Ａより線径が
細いガラス繊維を用いているため、図４に拡大して示す
ようにプローブ針２１Ａ先端表面の微小な凹部にガラス
繊維が弾力的に入り込み、ガラス繊維の先端部分が曲が
ることなくその弾力で微小凹部の付着物を弾き飛ばすこ
とができる。腰の弱い繊維部材を用いると、図９で示し
たように繊維部材の先端部分が曲がって付着物Ｄを除去
することができない。 【００２１】例えば、プローブ針２１Ａの線径が２００
〜３５０μｍの場合には、繊維部材としては、例えば６
〜８μｍの線径を有するガラス繊維、２０〜３０μｍの
線径を有するカーボン繊維、４０〜５０μｍの線径を有
するサンダーロン（商品名）等を用いることができる。
また、腰の強い繊維を用いても基部３２Ｂから繊維先端
までの長さＬが長いと腰が弱くなる。尚、本実施形態で
はブラシ３２Ａとして例えば線径が８μｍのガラス繊維
を使用している。 【００２２】次に、上記クリーニング機構３０を用いた
本発明のクリーニング方法の一実施形態について図４、
図５をも参照しながら説明する。尚、図４はブラシの繊
維部材でプローブ針先端の梨地処理部から付着物を除去
する状態を示す模式図、図５はブラシクリーナ３２、３
３によるクリーニング可能な範囲を示した平面図であ
る。まず、ウエハＷの検査のためにプローブ針２１Ａと
アルミニウムからなる電極パッドと繰り返し接触させて
検査を行うと、プローブ針２１Ａの針先に酸化アルミニ
ウム等の付着物Ｄが付着し、その後の検査に支障を来
す。そこで、上記クリーニング機構３０を用いて本実施
形態のクリーニング方法により全てのプローブ針２１Ａ
をクリーニングし、付着物Ｄを除去する。 【００２３】それには、クリーニング機構３０を構成す
る１箇所の砂消し状ソフトクリーナ３１によりプローブ
針２１Ａをクリーニングした後、クリーニング機構３０
を構成する２箇所のブラシクリーナ３２、３３によりプ
ローブ針２１Ａをクリーニングし、全てのプローブ針２
１Ａから付着物Ｄ等の付着物を確実に除去する。この点
を更に詳述すると、コントローラ１３の制御下でクリー
ニング機構３０のエアシリンダ３５が駆動すると、図２
の矢印で示すようにピストンロッド３５Ａが伸び、支持
台３４が実線位置から一点鎖線位置まで上昇し、ソフト
クリーナ３１及びブラシクリーナ３２、３３それぞれの
表面がメインチャック１９上のウエハ表面（二点鎖線で
示す位置）よりも僅か上方に達してクリーニング可能な
状態になる。これと並行してコントローラ１３の制御下
でメインチャック１９がＸ、Ｙ方向に移動し、ソフトク
リーナ３１がプローブ針２１Ａの真下に位置する。次い
で、メインチャック１９がＺ方向に上昇し、ソフトクリ
ーナ３１とプローブ針２１Ａとが接触した後、更にメイ
ンチャック１９が例えば１００μｍ程度オーバドライブ
すると、プローブ針２１Ａの針先が図２に示すようにク
リーナ層３１Ａに１００μｍ程度突き刺さり付着物の大
部分が針先に付着したままクリーナ層３１Ａ内に入り込
むと共にその一部が図７に示すようにしごき上げられ
る。引き続きメインチャック１９が下降して針先がクリ
ーナ層３１Ａから抜ける時に、針先の付着物は砂消し状
クリーナ層３１Ａ内で削ぎ取られ、その一部はプローブ
針２１Ａに残る。その後、メインチャック１９がＸ、Ｙ
方向に移動し、それぞれの位置で全てのプローブ針２１
Ａをソフトクリーナ３１でクリーニングすると、全ての
プローブ針２１Ａにはそれぞれの針先よりやや上方に付
着物の一部が残存する。 【００２４】次いで、メインチャック１９がＸ、Ｙ方向
に移動し、例えばＸブラシクリーナ３２がプローブ針２
１Ａの真下に位置する。次いで、メインチャック１９が
Ｚ方向で上昇しＸブラシクリーナ３２とプローブ針２１
Ａとが接触すると、まず、ブラシ３２Ａの先端が図４に
示すようにプローブ針２１Ａの先端面に当たる。引き続
きメインチャック１９が上昇すると各ガラス繊維の先端
がそれぞれプローブ針２１Ａ先端面の微小凹部に弾力的
に接触し、各ガラス繊維の弾力によって付着物Ｄを微小
凹部から弾き飛ばす。更に、メインチャック１９がオー
バドライブしてプローブ針２１Ａに残存する付着物がブ
ラシ３２Ａの各ガラス繊維間に入り込む間に各ガラス繊
維がプローブ針２１Ａの付着物を削り取る。従って、こ
の状態でメインチャック１９の昇降を繰り返す間にプロ
ーブ針２１Ａから付着物を確実に除去することができ
る。その後、メインチャック１９がＸ、Ｙ方向に移動
し、それぞれの位置でメインチャック１９が昇降するこ
とでプローブ針２１ＡをＸブラシクリーナ３２によって
クリーニングすることができる。この時のＸブラシクリ
ーナ３２は図５の二点鎖線で示す（イ）の範囲を移動
し、ウエハＷの斜線で示す部分を検査するプローブ針２
１Ａについてクリーニングすることができる。 【００２５】しかしながら、図５に示すようにウエハＷ
の斜線部分からはみ出した白地部分を検査するプローブ
針２１ＡについてはＸブラシクリーナ３２ではクリーニ
ングすることができない。ところが、この白地部分を検
査するプローブ針２１ＡについてＹブラシクリーナ３３
によってクリーニングすることができる。即ち、Ｘブラ
シクリーナ３２が図５の二点鎖線で示す（イ）の範囲を
移動すれば、Ｙブラシクリーナ３３は図５の一点鎖線で
示す（ロ）の範囲を移動するため、白地部分を検査する
プローブ針２１ＡをＹブラシクリーナ３３によってクリ
ーニングすることができる。 【００２６】以上説明したように本実施形態によれば、
プローブ装置１０のクリーニング機構３０は、プローブ
針２１Ａよりも細く且つ上記プローブ針２１Ａの先端部
と当接した時に全長に渡って屈曲する腰の強いガラス繊
維からなるブラシ３２Ａ、３３Ａを有するブラシクリー
ナ３２、３３それぞれを支持する支持台３４の第２の支
持部と、シリコーンゴム及び無機充填剤とからなる砂消
し状のソフトクリーナ３１を支持する支持台３４の第１
の支持部とを備え、プローブカード２１をクリーニング
する際に、プローブ針２１Ａを砂消し状のソフトクリー
ナ３１でクリーニングした後、プローブ針２１Ａをブラ
シクリーナ３２、３３でクリーニングするようにしたた
め、プローブ装置１０本体の設置面積を拡張することな
く、プローブカードの全てのプローブ針２１Ａを漏れな
く、しかも付着物を残すことなく完全に除去することが
できる。また、ソフトクリーナ３１のクリーニング層３
１Ａがシリコーンゴム及び無機充填剤からなる砂消し状
に形成されているため、プローブ針２１Ａの付着物を確
実に削り取ることができる。また、ブラシクリーナ３
２、３３それぞれのブラシ３２Ａ、３３Ａはプローブ針
２１Ａよりも細く且つプローブ針２１Ａの先端部と当接
した時に全長に渡って屈曲する腰の強いガラス繊維から
なるため、プローブ針２１Ａ表面の微小な凹部内に付着
物があっても各ガラス繊維によって付着物を確実に弾き
飛ばして除去することができる。また、プローブ針２１
Ａは針先近傍が支持板によって支持されている垂直針
（図９参照）として構成されていても、支持板の付着物
をもブラシクリーナ３２、３３を用いてクリーニングす
ることができる。 【００２７】尚、本発明は上記実施形態に何等制限され
るものではない。要は、クリーニング機構として第１、
第２の支持部それぞれに支持されたソフトクリーナとブ
ラシクリーナを有し、ソフトクリーナを用いてプローブ
端子をクリーニングした後、ブラシクリーナを用いてプ
ローブ端子をクリーニングする方法であれば、本発明に
包含される。 【００２８】 【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明によれ
ば、被検査体の電気的特性検査に用いられるプローブカ
ードをクリーニングするクリーニング方法において、上
記プローブカードのプローブ端子が刺さるゴムを主体に
形成されたクリーナ層を有する第１のクリーナを用いて
上記プローブカードに付着する付着物をプローブ端子か
ら除去した後、ガラス繊維またはカーボン繊維からなる
ブラシを有する第２のクリーナを用いて更に残余の付着
物を除去するようにしたため、プローブ装置本体の設置
面積を拡張することなく、プローブカードの全てのプロ
ーブ端子を漏れなく、しかも付着物を残すことなく完全
に除去できるクリーニング方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のクリーニング機構の一実施形態を適用
したプローブ装置の一部を破断して内部構造を示す斜視
図である。 【図２】図１に示すクリーニング機構を用いてプローブ
カードをクリーニングする状態を示す断面図である。 【図３】図１に示すブラシクリーナを示す図で、（ａ）
はその側面図、（ｂ）はブラシの一部を示した平面図で
ある。 【図４】図３に示すブラシクリーナの繊維部材の作用を
説明する模式図である。 【図５】Ｘブラシクリーナ及びＹブラシクリーナによる
クリーニング範囲を説明するための説明図である。 【図６】プローブカードを用いてウエハの検査を行う時
のプローブ針とウエハとの関係を拡大して示す断面図で
ある。 【図７】図６に示すプローブ針をソフトクリーナでクリ
ーニングする時のプローブ針とソフトクリーナとの関係
を説明するための説明図である。 【図８】図６に示すプローブ針をブラシクリーナでクリ
ーニングする時のプローブ針とブラシとの関係を説明す
るための説明図である。 【図９】垂直支持タイプのプローブ針をソフトクリーナ
でクリーニングする時のプローブ針とソフトクリーナと
の関係を説明するための説明図である。 【符号の説明】 １０ プローブ装置 １９ メインチャック（載置台） ２１ プローブカード ２１Ａ プローブ針（プローブ端子） ３０ クリーニング機構 ３１ ソフトクリーナ ３１Ａ クリーナ層 ３２ Ｘブラシクリーナ ３２Ａ ブラシ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】【請求項１】 被検査体の電気的特性検査に用いられる
   プローブカードをクリーニングするクリーニング方法に
   おいて、上記プローブカードのプローブ端子が刺さるゴ
   ムを主体に形成されたクリーナ層を有する第１のクリー
   ナを用いて上記プローブカードに付着する付着物をプロ
   ーブ端子から除去した後、ガラス繊維またはカーボン繊
   維からなるブラシを有する第２のクリーナを用いて更に
   残余の付着物を除去することを特徴とするクリーニング
   方法。