JP3818108B2 - Probe tip cleaning member, probe cleaning device, and probe tip cleaning method - Google Patents

Probe tip cleaning member, probe cleaning device, and probe tip cleaning method Download PDF

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JP3818108B2 JP2001291934A JP2001291934A JP3818108B2 JP 3818108 B2 JP3818108 B2 JP 3818108B2 JP 2001291934 A JP2001291934 A JP 2001291934A JP 2001291934 A JP2001291934 A JP 2001291934A JP 3818108 B2 JP3818108 B2 JP 3818108B2
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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明はプローブの先端部分に付着した異物を除去するプローブ先端クリーニング部材、プローブクリーニング装置及びプローブ先端クリーニング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエハに数多く形成された半導体チップ等の電気的緒特性を測定する際には、半導体チップ等の電極パッドに合わせて配置された数多くのプローブを有したプローブカードが使用される。即ち、ステージ上に半導体ウエハをセットした後、ステージをプローブカードの方向に移動させ、プローブの先端を半導体チップの電極パッドに押圧接触させる(オーバドライブ)。この状態で半導体チップと半導体テスターとがプローブを通じて電気的に接続されることから、半導体チップの電気的緒特性が半導体テスターにより測定されるようになっている。このような測定は半導体ウエハの製造工程が終了して検査工程の段階で行われている。
【0003】
ところが、プローブの先端部分が電極パッドにオーバドライブされることから、電極パッドの一部が削り取られ易く、削り取られたアルミニウムの粉等の異物がプローブの先端部分に付着することがある。このように付着した異物を放置すると、プローブと電極パッドとの間の導通不良が生じ、正確な測定を行うことが不可能になる。このような事態を回避するために、プローブカードを所定時間使用した後には、プローブの先端部分のクリーニングを行うようにしている。この際に使用されるのがプローブ先端クリーニング部材である。
【0004】
プローブ先端クリーニング部材の従来例として特開平7−244074号公報に開示されたものがある。これは、図7(A)に示すように半導体ウエハと同一形状及び同一寸法の基板1の表面上に研磨層2が形成された構成となっている。研磨層2は、シリコンゴム又はウレタンゴム等の弾性を有する母材にアルミナ、シリコンカーバント又はダイヤモンド等の微粉研磨材が混入されている。即ち、図7(B)に示すように、プローブ3の先端部分を研磨層2の面上に略垂直に何回か接触させ、この過程でプローブ3の先端部分に付着した異物を除去するようになっている。従来のセラミック板を用いたものは異なり、プローブの先端面が研磨され難いことから、プローブの長寿命化を図ることが可能になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、クリーニングの過程でプローブの先端部分の周側面が研磨され易いという問題が指摘されている。プローブの先端部分は20μm程度の細さであり、これが数10回のクリーニングによりその半分程度になってしまうこともある。特に、プローブのクリーニングを自動的に行う場合にあっては、プローブの先端部分とプローブ先端クリーニング部材との両方を方をCCDカメラで撮影し、画像認識を通じてステージの移動を制御しているものの、プローブの先端部分の直径が当初の半分程度の細さになると、CCDカメラでもってプローブの先端部分を認識することが不可能となり、プローブの自動クリーニング工程が停止してしまう結果となる。
【0006】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、クリーニングの過程でプローブの先端部分の周側面が研磨され難いプローブ先端クリーニング部材、プローブクリーニング装置及びプローブ先端クリーニング方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプローブ先端クリーニング部材は、プローブの先端部分に付着した異物を除去するのに使用されるプローブ先端クリーニング部材において、表面上が粗面にされた基板と、前記基板の面上に形成された研磨層とを具備しており、前記研磨層は、プローブの周側面ではなくその先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされており且つクリーニング時にプローブの先端面を通じて作用する押圧力により当該プローブの先端面が前記基板の粗面上に到達し得る深さまで表面が窪むような弾性を有した層であって、前記基板の粗面に入り込み可能な粒径を有し且つプローブの先端面をクリーニングにするに適した研磨粒子からなる微粉研磨剤が混入されている。
【0008】
このような構成による場合、プローブの先端面を研磨層に接触させると、この際の押圧力により研磨層が窪み、プローブの先端面が基板の面上の粗面に近接した状態になる。この粗面には研磨層に混入された微粉研磨材の研磨粒子が入り込むことから、プローブの先端面が当該研磨粒子によりクリーニングされることになる。研磨層はプローブの先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされていることから、プローブのクリーニングが繰り返し行われても、その周側面が研磨され難く、プローブの先端部分が変形することも殆どなくなる。
【0009】
基板の硬さがプローブより柔らかい場合、基板の表面上をプローブに比べて硬い硬質膜でコーティングするようにすると良い。
【0010】
プローブの先端面が球面形状である場合、研磨層については、軟質ゴムを母材とした上側研磨層と硬質ゴムを母材とした下側研磨層との2重構造とすることが望ましい。
【0011】
本発明に係るプローブクリーニング装置は、プローブカードに取り付けられたプローブの先端部分に付着した異物を除去する装置であって、プローブカードに対して相対的に移動させるステージと、ステージ上にセットされた前記プローブ先端クリーニング部材と、ステージを相対的に移動させる制御部とを具備しており、制御部は、ステージを相対的に移動させ、これによりプローブカードの面上に取り付けられたプローブの先端面を前記プローブ先端クリーニング部材の基板又は硬質樹脂膜の面上の粗面に近接させ、この状態で、前記粗面に入り込み且つ前記研磨層に混入された微粉研磨剤の研磨粒子により前記プローブの先端面のクリーニングが行われるように、ステージを相対的に微細移動させる構成となっていることを特徴としている。
【0012】
このようなプローブクリーニング装置で使用されるプローブ先端クリーニング部材については、前記基板の代わりに、プローブクリーニング装置のステージ上に貼り付けが容易であり且つ表面上が粗面にされた硬質樹脂膜を用い、前記研磨層も含めた当該ステージに合わせて任意の形状に容易にカットすることが可能な材質のものが用いるようにすることが望ましい。
【0013】
本発明に係るプローブ先端クリーニング方法は、前記プローブクリーニング装置を用いてプローブカードに取り付けられたプローブの先端部分に付着した異物を除去する方法であって、前記プローブ先端クリーニング部材をステージ上にセットし、プローブカードに対してステージを相対的に移動させ、これによりプローブカードの面上に取り付けられたプローブの先端面を前記プローブ先端クリーニング部材の研磨層に接触させ、この際の押圧力により前記研磨層の表面を窪ませ、前記プローブの先端面が前記プローブ先端クリーニング部材の基板又は硬質樹脂膜の面上の粗面に近接した状態で、前記粗面に入り込み且つ前記研磨層に混入された微粉研磨剤の研磨粒子により前記プローブの先端面のクリーニングが行われるように、プローブカードに対してステージを相対的に微細移動させるようにしたことを特徴としている。
【0014】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1はプローブ先端クリーニング部材の断面図、図2はプローブの平らな先端面がクリーニングされている様子を併せて示した同プローブ先端クリーニング部材の模式的拡大側面図、図3はプローブの球面状の先端面がクリーニングされている様子を併せて示した同プローブ先端クリーニング部材の模式的拡大側面図、図4はプローブ先端クリーニング部材の変形例を説明するための同部材の断面図、図5はプローブクリーニング装置の模式的構成図、図6はプローブ先端クリーニング部材の別の変形例を説明するための同部材の断面図である。
【0015】
図1に示すプローブ先端クリーニング部材Aは、プローブ110の先端部分に付着した異物を除去するのに使用されるものである。図1(A)に示すように表面上が粗面11にされた基板10(図2及び図3参照)と、基板10の面上に形成された研磨層20とを具備している。以下、各部を詳細に説明する。
【0016】
基板10としてここではウエハ、ガラス、金属板、セラミック板等を用いている。このようなウエハ等の表面にPVD、CVD等の技術を利用して図2又は3に示すような粗面11が形成されている。また、粗面11の表面粗さについては、後述する研磨粒子21の平均粒径の1〜10倍程度に設定されている。なお、最初から表面に粗面11がある材質のものを基板10として使用するときにはPVD、CVD等の処理は不要である。
【0017】
基板10についてはビッカース硬度においてプローブ110と同等以上のものを選定することが望ましい。もっとも、基板10の硬さがプローブ110より柔らかい場合、基板10の表面上をプローブ110に比べて硬い硬質膜12でコーティングするようにすると良い。硬質膜12の材質については、プローブ110の材質や先端形状等を考慮して、TiN、Si3N4、DLC等を選定し、その厚みについては0. 1μm以上にすると良い。
【0018】
研磨層20は、クリーニング時にプローブ110の先端面を通じて作用する押圧力により表面が窪むように弾性を有した層である。ここではシリコンゴム又はウレタンゴム等を用いている。研磨層20には、粗面11に入り込み且つプローブ110の先端面をクリーニングにするに適した研磨粒子21(図2及び図3参照)からなる微粉研磨剤が混入されている。ここでは微粉研磨剤としてシリコン、シリカ、アルミナ、シリコンカーバイド又はダイヤモンド粉等を用いている。その材質や粒径については、プローブ110の材質及び先端面形状等に応じて適宜選択し、体積含有率については1〜50%程度に設定すると良い。
【0019】
研磨層20は、プローブ110の周側面ではなくその先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされている。即ち、従来0.5mm程度の厚さであったものを、0. 1μm〜100μm程度の厚さにする。具体的な値については、この程度の範囲内において、プローブ110の材質及び先端面形状等に応じて適宜選定すれば良い。
【0020】
このように構成されたプローブ先端クリーニング部材Aによる場合、プローブ110の先端面を研磨層20に接触させると、図1(B)に示すように、この際の押圧力により研磨層20が窪むことになる。このときプローブ110の先端面は基板10の面上の粗面11に近接した状態になるものの、プローブ接触時において薄く伸びた研磨層20が緩衝材の役目を果たすことになる。
【0021】
なお、プローブ接触時の研磨層20の窪みの形状についてはプローブ110の先端面の形状等により若干異なる。例えば、プローブ110の先端面の形状が平らであるときには図2に示す通りになる一方、プローブ110の先端面の形状が球面であるときには図3に示す通りとなる。
【0022】
粗面11には研磨層20に混入した微粉研磨材の研磨粒子21が入り込むことから、プローブ110等を微細移動させると、プローブ110の先端面が研磨粒子21によりクリーニングされることになる。特に、図2に示すようなプローブ110の先端面の形状が平らであるときにはプローブ110の先端面にバリが強固に付着し易いが、このバリについても完全に除去することが可能になる。また、研磨層20はプローブ110の先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされていることから、プローブ110のクリーニングが繰り返し行われても、その周側面が研磨され難く、プローブ110の先端部分が変形することも殆どなくなる。特に、図2又は図3に示すようなプローブ110の先端面の形状が平ら又は球面であっても、この形状が殆ど変化しなくなる。
【0023】
プローブ110の硬さがビッカース硬度で1000以下であり、その先端面の形状が球面であるときには、図4に示すような構造のプローブ先端クリーニング部材Aを用いることが望ましい。上記したものと構造的に異なる点は、研磨層20’だけである。研磨層20’は軟質ゴム(ここではJIS A10以下のゲルを用いている)を母材とした上側研磨層21’と、軟質ゴム(JIS A50以上のゲルを用いている)を母材とした下側研磨層22’との2重構造となっている。微粉研磨剤が混入されている点についても上記のものと同様である。
【0024】
このようなプローブ先端クリーニング部材Aを使用してプローブ100のクリーニングを繰り返し行った場合、上記のものに比べてプローブ100の先端面の球面の形状が一層維持されることが確かめられている。
【0025】
プローブ110のクリーニングについては手作業で行っても良いが、実際には図5に示すようなプローブクリーニング装置Bを用いたプローブ110のクリーニングを自動的に行うのが一般的である。
【0026】
プローブクリーニング装置Bは、プローブカード100に取り付けられたプローブ110の先端部分に付着した異物を除去する装置であって、プローブカード100に対して相対的に移動させるステージ200と、ステージ200上にセットされたプローブ先端クリーニング部材Aと、ステージ200を相対的に移動させる制御部300とを具備している。制御部300は具体的にはマイクロコンピュータ等である。
【0027】
なお、プローブクリーニング装置Bは、プローブカード100を用いて半導体チップ等の電気的緒特性を測定する測定装置そのものであり、同測定装置の制御部に若干の設計変更を加えたものを制御部300として表している。
【0028】
制御部300は、ステージ200を相対的に移動させ、これによりプローブカード100の面上に取り付けられたプローブ110の先端面をプローブ先端クリーニング部材Aの基板10(又は硬質樹脂膜12)の面上の粗面11に近接させ、この状態で、粗面11に入り込み且つ研磨層20に混入された微粉研磨剤の研磨粒子21によりプローブ110の先端面のクリーニングが行われるように、ステージ200を相対的に微細移動させる構成となっている。
【0029】
次に、以上のように構成されたプローブクリーニング装置Bによりプローブ110がクリーニングされる過程について説明する。
【0030】
まず、プローブ先端クリーニング部材Aをステージ200上にセットし、プローブカード100に対してステージ200を相対的に移動させ、プローブカード100の面上に取り付けられたプローブ110の先端面をプローブ先端クリーニング部材Aの研磨層20に接触させる。この際の押圧力により研磨層20の表面が窪む。プローブ110の先端面がプローブ先端クリーニング部材Aの基板10(又は硬質樹脂膜12)の面上の粗面11に近接した状態で、粗面11に入り込み且つ研磨層20に混入された微粉研磨剤の研磨粒子21によりプローブ110の先端面のクリーニングが行われるように、プローブカード100に対してステージ200を相対的に微細移動させる。これでプローブ110の先端面のクリーニングが完了する。
【0031】
制御部300においては、ステージ200を自動的に移動させるに当たり、実際には、プローブ110の先端部分とプローブ先端クリーニング部材Aとの両方を図外のCCDカメラで撮影している。即ち、CCDカメラで撮影した画面の画像認識を通じてステージ200の移動を制御している。しかし、プローブ110の先端部分をクリーニングするのに、プローブ先端クリーニング部材Aを用いている以上、従来例による場合とは異なり、プローブ110のクリーニングが繰り返し行われても、その直径が細くなり難いので、CCDカメラでもってプローブ110の先端部分を確実に認識することが可能になり、プローブ110の自動クリーニング工程が停止するということがなくなる。
【0032】
プローブクリーニング装置Bを使用してプローブ110のクリーニングを行う場合、図6に示すような構造のプローブ先端クリーニング部材A1を用いてもかまわない。
【0033】
このプローブ先端クリーニング部材A1は、基板10の代わりに、プローブクリーニング装置Bのステージ200上に貼り付けが容易であり且つ表面上が粗面にされた硬質樹脂膜30を用いている。そして、研磨層20’も含めて、ステージ200に合わせて任意の形状に容易にカットすることが可能な材質のものを用いた構造となっている。なお、図中50はステージ200に取り付けられたウエハであり、図中40はウエハ50上にプローブ先端クリーニング部材A1を貼り付けるための粘着材である。
【0034】
硬質樹脂膜30の材質についてはポリイミドフィルムやPETフィルム等であり、その厚みは4μm〜300μmとなっている。この表面にはPVD、CVD等の技術を利用して図2又は3に示すのと同様の粗面が形成されているが、最初から表面に粗面がある材質のものを硬質樹脂膜30として使用するときにはPVD、CVD等の処理は不要である。研磨層20’については図4に示すものと全く同じである。
【0035】
ここではウエハ50上にプローブ先端クリーニング部材A1を貼り付けるようになっているが、ステージ200上に直接取り付けるようにしてもかまわないのは当然である。
【0036】
このようなプローブ先端クリーニング部材A1であっても図1又は図4に示すものと同一のメリットを奏する。また、プローブクリーニング装置Bのステージ200の形状や寸法については多種多様であるものの、プローブ先端クリーニング部材A1による場合、その全体を任意の形状に容易にカットすることが可能であることから、どのようなタイプのプローブクリーニング装置Bにも適用が容易であり、汎用性という点でメリットがある。
【0037】
なお、本発明に係るプローブ先端クリーニング部材は上記実施形態に限定されず、基板、研磨層、微粉研磨材の材質等については、上記と同様な機能を有する限りにおいて適宜設定変更することが可能である。また、本発明に係るプローブクリーニング装置は上記実施形態に限定されず、上記プローブ先端クリーニング部材を用い、しかもプローブの先端面をプローブ先端クリーニング部材の基板の粗面に近接させつつ、クリーニングする限り、どのような設計変更をしてもかまわない。
【0038】
【発明の効果】
以上、本発明に係るプローブ先端クリーニング部材による場合、基板上に形成された研磨層がプローブの先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされており且つクリーニング時にプローブの先端面を通じて作用する押圧力により当該プローブの先端面が前記基板の粗面上に到達し得る深さまで表面が窪むような弾性を有した層であって、前記基板の粗面に入り込み可能な粒径を有し且つプローブの先端面をクリーニングにするに適した研磨粒子からなる微粉研磨剤が混入された構成となっているので、当該研磨層に混入された研磨粒子が基板の粗面に入り込んでプローブの先端面を研磨する。即ち、プローブの先端面のみを研磨するようになっているので、プローブのクリーニングが繰り返し行われても、その周側面が研磨され難く、プローブの先端部分が変形することも殆どなくなり、プロープの先端面の形状が維持されるというメリットがある。
【0039】
本発明に係るプローブクリーニング装置及びプローブ先端クリーニング方法による場合、上記プローブ先端クリーニング部材を用いてプローブの先端部分をクリーニングするようになっているので、上記と同様のメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するための図であって、プローブ先端クリーニング部材の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態を説明するための図であって、プローブの平らな先端面がクリーニングされている様子を併せて示した同プローブ先端クリーニング部材の模式的拡大側面図である。
【図3】本発明の実施の形態を説明するための図であって、プローブの球面形状の先端面がクリーニングされている様子を併せて示した同プローブ先端クリーニング部材の模式的拡大側面図である。
【図4】同プローブ先端クリーニング部材の変形例を説明するための同部材の断面図である。
【図5】本発明の実施の形態を説明するための図であって、プローブクリーニング装置の模式的構成図である。
【図6】同プローブ先端クリーニング部材の別の変形例を説明するための同部材の断面図である。
【図7】従来例を説明するための図であって、プローブ先端クリーニング部材の断面図である。
【符号の説明】
A プローブ先端クリーニング部材
10 基板
11 粗面
20 研磨層
21 研磨粒子
B プローブクリーニング装置
100 プローブカード
110 プローブ
200 ステージ
300 制御部
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a probe tip cleaning member, a probe cleaning device, and a probe tip cleaning method for removing foreign matter adhering to a tip portion of a probe.
[0002]
[Prior art]
When measuring the electrical characteristics of a semiconductor chip or the like formed in large numbers on a semiconductor wafer, a probe card having a large number of probes arranged in accordance with electrode pads of the semiconductor chip or the like is used. That is, after setting the semiconductor wafer on the stage, the stage is moved in the direction of the probe card, and the tip of the probe is pressed against the electrode pad of the semiconductor chip (overdrive). In this state, since the semiconductor chip and the semiconductor tester are electrically connected through the probe, the electrical characteristics of the semiconductor chip are measured by the semiconductor tester. Such measurement is performed at the stage of the inspection process after the semiconductor wafer manufacturing process is completed.
[0003]
However, since the tip portion of the probe is overdriven by the electrode pad, a part of the electrode pad is easily scraped off, and foreign matter such as scraped aluminum powder may adhere to the tip portion of the probe. If the attached foreign matter is left as it is, a conduction failure between the probe and the electrode pad occurs, and accurate measurement cannot be performed. In order to avoid such a situation, the probe tip is cleaned after the probe card has been used for a predetermined time. A probe tip cleaning member is used at this time.
[0004]
A conventional probe tip cleaning member is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-244074. As shown in FIG. 7A, the polishing layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 having the same shape and the same dimensions as the semiconductor wafer. In the polishing layer 2, a fine abrasive material such as alumina, silicon carbide or diamond is mixed in an elastic base material such as silicon rubber or urethane rubber. That is, as shown in FIG. 7B, the tip of the probe 3 is brought into contact with the surface of the polishing layer 2 several times substantially perpendicularly, and in this process, the foreign matter adhering to the tip of the probe 3 is removed. It has become. Unlike the conventional one using a ceramic plate, it is difficult to polish the tip surface of the probe, so that it is possible to extend the life of the probe.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the above conventional example, a problem has been pointed out that the peripheral side surface of the distal end portion of the probe is easily polished during the cleaning process. The tip of the probe is as thin as about 20 μm, and this may be reduced to about half by several tens of cleanings. In particular, when the probe is automatically cleaned, both the tip of the probe and the probe tip cleaning member are photographed with a CCD camera, and the movement of the stage is controlled through image recognition. When the diameter of the tip of the probe is about half as thin as the initial diameter, it becomes impossible to recognize the tip of the probe with the CCD camera, and the automatic cleaning process of the probe is stopped.
[0006]
The present invention was created under the above-described background, and the main object thereof is a probe tip cleaning member, a probe cleaning device, and a probe in which the peripheral side surface of the tip portion of the probe is hard to be polished during the cleaning process. The object is to provide a tip cleaning method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A probe tip cleaning member according to the present invention is a probe tip cleaning member used to remove foreign matter adhering to a tip portion of a probe, and is formed on a substrate having a rough surface and on the surface of the substrate. The polishing layer has a thickness necessary for cleaning only the tip surface, not the peripheral side surface of the probe, and the pressing force acting through the tip surface of the probe during cleaning Thus, the probe has an elastic layer whose surface is recessed to a depth that can reach the rough surface of the substrate, and has a particle size that can enter the rough surface of the substrate, and A fine abrasive containing abrasive particles suitable for cleaning the tip surface is mixed.
[0008]
In such a configuration, when the tip end surface of the probe is brought into contact with the polishing layer, the polishing layer is depressed by the pressing force at this time, and the tip end surface of the probe becomes close to the rough surface on the surface of the substrate. Since the abrasive particles of the fine abrasive material mixed in the polishing layer enter the rough surface, the tip surface of the probe is cleaned by the abrasive particles. Since the polishing layer has a thickness necessary for cleaning only the tip surface of the probe, even if the probe is repeatedly cleaned, its peripheral side surface is hardly polished and the tip portion of the probe may be deformed. Almost disappear.
[0009]
When the substrate is softer than the probe, the surface of the substrate may be coated with a hard film that is harder than the probe.
[0010]
When the tip surface of the probe has a spherical shape, the polishing layer preferably has a double structure of an upper polishing layer using soft rubber as a base material and a lower polishing layer using hard rubber as a base material.
[0011]
A probe cleaning device according to the present invention is a device that removes foreign matter adhering to a tip portion of a probe attached to a probe card, and is set on a stage that is moved relative to the probe card and the stage The probe tip cleaning member and a control unit for moving the stage relative to each other are provided, and the control unit moves the stage relatively to thereby move the tip end surface of the probe attached on the surface of the probe card. Near the rough surface on the surface of the substrate or the hard resin film of the probe tip cleaning member, and in this state, the tip of the probe is penetrated by the abrasive particles of fine abrasive that enter the rough surface and are mixed into the polishing layer. The stage is designed to move relatively finely so that the surface can be cleaned. That.
[0012]
For the probe tip cleaning member used in such a probe cleaning apparatus, instead of the substrate, a hard resin film that can be easily attached on the stage of the probe cleaning apparatus and has a rough surface is used. It is desirable to use a material that can be easily cut into an arbitrary shape according to the stage including the polishing layer.
[0013]
A probe tip cleaning method according to the present invention is a method for removing foreign matter adhering to a tip portion of a probe attached to a probe card using the probe cleaning device, wherein the probe tip cleaning member is set on a stage. The stage is moved relative to the probe card, whereby the tip surface of the probe mounted on the surface of the probe card is brought into contact with the polishing layer of the probe tip cleaning member, and the polishing is performed by the pressing force at this time. A fine powder that has entered the rough surface and is mixed into the polishing layer in a state where the surface of the layer is recessed and the tip surface of the probe is close to the rough surface on the surface of the substrate or the hard resin film of the probe tip cleaning member The probe tip surface is cleaned by the abrasive particles of the abrasive. It is characterized in that so as to relatively finely moving the stage relative to the card.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a probe tip cleaning member, FIG. 2 is a schematic enlarged side view of the probe tip cleaning member showing a state in which the flat tip surface of the probe is cleaned, and FIG. FIG. 4 is a schematic enlarged side view of the probe tip cleaning member showing how the tip surface of the probe is being cleaned, FIG. 4 is a sectional view of the member for explaining a modification of the probe tip cleaning member, and FIG. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the probe cleaning device, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the member for explaining another modified example of the probe tip cleaning member.
[0015]
The probe tip cleaning member A shown in FIG. 1 is used to remove foreign matter adhering to the tip portion of the probe 110. As shown in FIG. 1A, a substrate 10 having a rough surface 11 (see FIGS. 2 and 3) and a polishing layer 20 formed on the surface of the substrate 10 are provided. Hereinafter, each part will be described in detail.
[0016]
Here, a wafer, glass, metal plate, ceramic plate or the like is used as the substrate 10. A rough surface 11 as shown in FIG. 2 or 3 is formed on the surface of the wafer or the like using a technique such as PVD or CVD. The surface roughness of the rough surface 11 is set to about 1 to 10 times the average particle diameter of abrasive particles 21 described later. When a material having a rough surface 11 on the surface is used as the substrate 10 from the beginning, treatments such as PVD and CVD are unnecessary.
[0017]
It is desirable to select a substrate 10 having a Vickers hardness equivalent to or higher than that of the probe 110. However, when the hardness of the substrate 10 is softer than that of the probe 110, the surface of the substrate 10 may be coated with a hard film 12 that is harder than the probe 110. For the material of the hard film 12, TiN, Si3N4, DLC, etc. are selected in consideration of the material of the probe 110, the tip shape, etc., and the thickness is preferably 0.1 μm or more.
[0018]
The polishing layer 20 is a layer having elasticity such that the surface is depressed by a pressing force acting through the tip surface of the probe 110 during cleaning. Here, silicon rubber, urethane rubber or the like is used. The polishing layer 20 is mixed with a fine abrasive powder made of abrasive particles 21 (see FIGS. 2 and 3) suitable for cleaning the rough surface 11 and cleaning the tip surface of the probe 110. Here, silicon, silica, alumina, silicon carbide, diamond powder, or the like is used as the fine powder abrasive. The material and particle size are appropriately selected according to the material of the probe 110 and the shape of the tip surface, and the volume content is preferably set to about 1 to 50%.
[0019]
The polishing layer 20 has a thickness necessary for cleaning only the distal end surface, not the peripheral side surface of the probe 110. That is, the conventional thickness of about 0.5 mm is changed to a thickness of about 0.1 μm to 100 μm. A specific value may be appropriately selected in accordance with the material of the probe 110, the shape of the tip surface, and the like within this range.
[0020]
In the case of the probe tip cleaning member A configured as described above, when the tip surface of the probe 110 is brought into contact with the polishing layer 20, the polishing layer 20 is depressed by the pressing force at this time, as shown in FIG. It will be. At this time, although the tip surface of the probe 110 is in a state of being close to the rough surface 11 on the surface of the substrate 10, the polishing layer 20 that is thinly stretched when contacting the probe serves as a cushioning material.
[0021]
Note that the shape of the recess of the polishing layer 20 at the time of probe contact varies slightly depending on the shape of the tip surface of the probe 110 and the like. For example, when the tip surface of the probe 110 is flat, the shape is as shown in FIG. 2, while when the shape of the tip surface of the probe 110 is spherical, the shape is as shown in FIG.
[0022]
Since the fine particles of abrasive particles 21 mixed in the polishing layer 20 enter the rough surface 11, when the probe 110 or the like is finely moved, the tip surface of the probe 110 is cleaned by the abrasive particles 21. In particular, when the shape of the tip surface of the probe 110 as shown in FIG. 2 is flat, burrs are likely to adhere firmly to the tip surface of the probe 110, but this burrs can also be completely removed. Further, since the polishing layer 20 has a thickness necessary for cleaning only the tip surface of the probe 110, the peripheral side surface thereof is difficult to be polished even if the probe 110 is repeatedly cleaned, and the tip of the probe 110 is not polished. The portion is hardly deformed. In particular, even if the tip surface of the probe 110 as shown in FIG. 2 or FIG. 3 is flat or spherical, the shape hardly changes.
[0023]
When the probe 110 has a Vickers hardness of 1000 or less and the tip end surface is spherical, it is desirable to use a probe tip cleaning member A having a structure as shown in FIG. The only structural difference from the above is the polishing layer 20 '. The polishing layer 20 ′ is composed of an upper polishing layer 21 ′ using a soft rubber (here, a gel of JIS A10 or lower) as a base material and a soft rubber (using a gel of JIS A50 or higher) as a base material. It has a double structure with the lower polishing layer 22 ' . The point that the fine abrasive is mixed is the same as the above.
[0024]
It has been confirmed that when the probe tip cleaning member A is used to repeatedly clean the probe 100, the shape of the spherical surface of the tip surface of the probe 100 is further maintained as compared with the above.
[0025]
It may be carried out manually for cleaning the probe 110, but in practice automatically common to clean the probe 110 using a probe cleaning apparatus B as shown in FIG. 5.
[0026]
The probe cleaning device B is a device that removes foreign matter adhering to the tip portion of the probe 110 attached to the probe card 100, and is set on the stage 200 that moves relative to the probe card 100 and the stage 200. The probe tip cleaning member A and the control unit 300 that moves the stage 200 relatively are provided. Specifically, the control unit 300 is a microcomputer or the like.
[0027]
The probe cleaning device B is a measurement device itself that measures the electrical characteristics of a semiconductor chip or the like using the probe card 100, and is obtained by adding a slight design change to the control unit of the measurement device. It represents as.
[0028]
The control unit 300 relatively moves the stage 200, thereby causing the tip surface of the probe 110 attached on the surface of the probe card 100 to be on the surface of the substrate 10 (or the hard resin film 12) of the probe tip cleaning member A. In this state, the stage 200 is relatively moved so that the tip surface of the probe 110 is cleaned by the abrasive particles 21 of the fine abrasive that enters the rough surface 11 and is mixed in the polishing layer 20. The structure is finely moved.
[0029]
Next, a process in which the probe 110 is cleaned by the probe cleaning apparatus B configured as described above will be described.
[0030]
First, the probe tip cleaning member A is set on the stage 200, the stage 200 is moved relative to the probe card 100, and the tip surface of the probe 110 attached on the surface of the probe card 100 is moved to the probe tip cleaning member. A is brought into contact with the polishing layer 20 of A. The surface of the polishing layer 20 is depressed by the pressing force at this time. Fine powder abrasive that enters the rough surface 11 and is mixed into the polishing layer 20 in a state where the tip surface of the probe 110 is close to the rough surface 11 on the surface of the substrate 10 (or the hard resin film 12) of the probe tip cleaning member A. The stage 200 is finely moved relative to the probe card 100 so that the tip surface of the probe 110 is cleaned by the abrasive particles 21. This completes the cleaning of the tip surface of the probe 110.
[0031]
In the controller 300, when the stage 200 is automatically moved, actually, both the tip portion of the probe 110 and the probe tip cleaning member A are photographed by a CCD camera (not shown). That is, the movement of the stage 200 is controlled through image recognition of a screen shot with a CCD camera. However, as long as the probe tip cleaning member A is used to clean the tip portion of the probe 110, the diameter of the probe 110 is unlikely to be reduced even if the probe 110 is repeatedly cleaned, unlike the conventional example. The tip portion of the probe 110 can be reliably recognized with the CCD camera, and the automatic cleaning process of the probe 110 is not stopped.
[0032]
When the probe 110 is cleaned using the probe cleaning device B, a probe tip cleaning member A1 having a structure as shown in FIG. 6 may be used.
[0033]
This probe tip cleaning member A1 uses, instead of the substrate 10, a hard resin film 30 that can be easily attached to the stage 200 of the probe cleaning apparatus B and has a rough surface. And it is the structure using the material which can be easily cut into arbitrary shapes according to the stage 200 including polishing layer 20 '. In the figure, reference numeral 50 denotes a wafer attached to the stage 200, and reference numeral 40 in the figure denotes an adhesive for attaching the probe tip cleaning member A1 onto the wafer 50.
[0034]
About the material of the hard resin film | membrane 30, it is a polyimide film, PET film, etc., The thickness is 4 micrometers-300 micrometers. A rough surface similar to that shown in FIG. 2 or 3 is formed on the surface by using a technique such as PVD or CVD. A material having a rough surface on the surface is used as the hard resin film 30 from the beginning. When used, PVD, CVD, etc. are not necessary. The polishing layer 20 ′ is exactly the same as that shown in FIG.
[0035]
Here, the probe tip cleaning member A1 is affixed on the wafer 50, but it is natural that it may be directly attached on the stage 200.
[0036]
Such a probe tip cleaning member A1 has the same merit as that shown in FIG. 1 or FIG. Further, although there are various shapes and dimensions of the stage 200 of the probe cleaning apparatus B, the probe tip cleaning member A1 can be easily cut into an arbitrary shape when the probe tip cleaning member A1 is used. It can be easily applied to various types of probe cleaning apparatuses B, and is advantageous in terms of versatility.
[0037]
The probe tip cleaning member according to the present invention is not limited to the above embodiment, and the substrate, polishing layer, fine abrasive material, etc. can be appropriately set and changed as long as it has the same function as described above. is there. In addition, the probe cleaning device according to the present invention is not limited to the above embodiment, as long as the probe tip cleaning member is used and cleaning is performed while bringing the probe tip surface close to the rough surface of the probe tip cleaning member substrate, You can make any design changes.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the case of the probe tip cleaning member according to the present invention, the polishing layer formed on the substrate has a thickness necessary for cleaning only the tip surface of the probe, and is a push acting through the probe tip surface during cleaning. The probe is elastic so that the tip surface of the probe is depressed to a depth that allows the probe to reach the rough surface of the substrate, and has a particle size that can enter the rough surface of the substrate. Since the fine abrasive powder composed of abrasive particles suitable for cleaning the tip surface of the substrate is mixed, the abrasive particles mixed in the polishing layer enter the rough surface of the substrate, and the tip surface of the probe is covered. Grind. That is, since only the tip surface of the probe is polished, even if the probe is repeatedly cleaned, its peripheral side surface is hardly polished, and the probe tip is hardly deformed. There is an advantage that the shape of the surface is maintained.
[0039]
In the case of the probe cleaning device and the probe tip cleaning method according to the present invention, the probe tip cleaning member is used to clean the tip portion of the probe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a probe tip cleaning member for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the embodiment of the present invention, and is a schematic enlarged side view of the probe tip cleaning member showing a state in which the flat tip surface of the probe is also cleaned. .
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a schematic enlarged side view of the probe tip cleaning member also showing a state in which the spherical tip surface of the probe is cleaned; is there.
FIG. 4 is a sectional view of the same member for explaining a modification of the probe tip cleaning member.
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a probe cleaning device.
FIG. 6 is a sectional view of the same member for explaining another modified example of the probe tip cleaning member.
FIG. 7 is a view for explaining a conventional example, and is a cross-sectional view of a probe tip cleaning member.
[Explanation of symbols]
A Probe tip cleaning member 10 Substrate 11 Rough surface 20 Polishing layer 21 Abrasive particle B Probe cleaning device 100 Probe card 110 Probe 200 Stage 300 Control unit

Claims (6)

プローブの先端部分に付着した異物を除去するのに使用されるプローブ先端クリーニング部材において、表面上が粗面にされた基板と、前記基板の面上に形成された研磨層とを具備しており、前記研磨層は、プローブの周側面ではなくその先端面のみをクリーニングさせるのに必要な厚みにされており且つクリーニング時にプローブの先端面を通じて作用する押圧力により当該プローブの先端面が前記基板の粗面上に到達し得る深さまで表面が窪むような弾性を有した層であって、前記基板の粗面に入り込み可能な粒径を有し且つプローブの先端面をクリーニングするに適した研磨粒子からなる微粉研磨剤が混入されていることを特徴とするプローブ先端クリーニング部材。A probe tip cleaning member used to remove foreign matter adhering to the probe tip portion includes a substrate whose surface is roughened and a polishing layer formed on the surface of the substrate. The polishing layer has a thickness necessary for cleaning only the tip surface of the probe, not the peripheral side surface of the probe, and the tip surface of the probe is caused to move by the pressing force acting through the tip surface of the probe during cleaning. Abrasive particles having elasticity that allows the surface to be depressed to a depth that can reach the rough surface, having a particle size that can enter the rough surface of the substrate, and suitable for cleaning the tip surface of the probe A probe tip cleaning member in which a fine abrasive powder made of is mixed. 請求項1記載のプローブ先端クリーニング部材において、前記基板の表面上が前記プローブに比べて硬い硬質膜でコーティングされていることを特徴とするプローブ先端クリーニング部材。  2. The probe tip cleaning member according to claim 1, wherein the surface of the substrate is coated with a hard film harder than the probe. 請求項1又は2記載のプローブ先端クリーニング部材において、前記研磨層は、軟質ゴムを母材とした上側研磨層と硬質ゴムを母材とした下側研磨層との2重構造となっていることを特徴とするプローブ先端クリーニング部材。  3. The probe tip cleaning member according to claim 1, wherein the polishing layer has a double structure of an upper polishing layer using soft rubber as a base material and a lower polishing layer using hard rubber as a base material. A probe tip cleaning member. 請求項1、2又は3記載のプローブ先端クリーニング部材において、前記基板の代わりに、プローブクリーニング装置のステージ上に貼り付けが容易であり且つ表面上が粗面にされた硬質樹脂膜を用い、前記研磨層も含めて当該ステージに合わせて任意の形状に容易にカットすることが可能な材質のものが用いられていることを特徴とするプローブ先端クリーニング部材。The probe tip cleaning member according to claim 1, 2, or 3, wherein instead of the substrate, a hard resin film that is easy to be affixed on a stage of a probe cleaning device and whose surface is roughened is used. A probe tip cleaning member comprising a material that can be easily cut into an arbitrary shape according to the stage including the polishing layer. プローブカードに取り付けられたプローブの先端部分に付着した異物を除去するプローブクリーニング装置において、プローブカードに対して相対的に移動させるステージと、ステージ上にセットされた請求項1、2、3又は4記載のプローブ先端クリーニング部材と、ステージを相対的に移動させる制御部とを具備しており、制御部は、ステージを相対的に移動させ、これによりプローブカードの面上に取り付けられたプローブの先端面を前記プローブ先端クリーニング部材の基板又は硬質樹脂膜の面上の粗面に近接させ、この状態で、前記粗面に入り込み且つ前記研磨層に混入された微粉研磨剤の研磨粒子により前記プローブの先端面のクリーニングが行われるように、ステージを相対的に微細移動させる構成となっていることを特徴とするプローブクリーニング装置。5. A probe cleaning apparatus for removing foreign matter adhering to a probe tip attached to a probe card, wherein the stage is moved relative to the probe card, and the stage is set on the stage. The probe tip cleaning member described above and a control unit that moves the stage relatively, the control unit moves the stage relatively, and thereby the tip of the probe attached on the surface of the probe card The surface of the probe tip cleaning member is brought close to a rough surface on the surface of the substrate or the hard resin film, and in this state, the abrasive particles of the fine abrasive that enter the rough surface and are mixed into the polishing layer The stage is relatively finely moved so that the front end surface is cleaned. Probe cleaning apparatus that. 請求項5のプローブクリーニング装置を用いてプローブカードに取り付けられたプローブの先端部分に付着した異物を除去するプローブ先端クリーニング方法において、請求項1、2、3又は4のプローブ先端クリーニング部材をステージ上にセットし、プローブカードに対してステージを相対的に移動させ、これによりプローブカードの面上に取り付けられたプローブの先端面を前記プローブ先端クリーニング部材の研磨層に接触せさ、この際の押圧力により前記研磨層の表面を窪ませ、前記プローブの先端面が前記プローブ先端クリーニング部材の基板又は硬質樹脂膜の面上の粗面に近接した状態で、前記粗面に入り込み且つ前記研磨層に混入された微粉研磨剤の研磨粒子により前記プローブの先端面のクリーニングが行われるように、プローブカードに対してステージを相対的に微細移動させるようにしたことを特徴とするプローブ先端クリーニング方法。6. A probe tip cleaning method for removing foreign matter adhering to a tip portion of a probe attached to a probe card using the probe cleaning device of claim 5, wherein the probe tip cleaning member of claim 1, 2, 3, or 4 is placed on a stage. And the stage is moved relative to the probe card so that the tip of the probe mounted on the surface of the probe card is brought into contact with the polishing layer of the probe tip cleaning member. The surface of the polishing layer is recessed by pressure, and the probe tip surface enters the rough surface with the probe tip cleaning member close to the rough surface on the substrate or the surface of the hard resin film, and enters the polishing layer. As the tip of the probe is cleaned by the abrasive particles of the fine abrasive powder mixed, Probe tip cleaning method is characterized in that so as to relatively finely moving the stage relative to the lobes card.
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