JP3865519B2 - Cleaning member and position adjustment method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体計測用プローブの主に先端部に付着した異物を除去する為のクリーニング部材と、それを用いるに際するプローブ先端部とクリーニング材との位置調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の電気的諸特性をウェハ段階で検査するために使用されるプローブカードは、通常、タングステン等の金属細線からなるプローブにより構成され、これを半導体ウェハ上の評価用パッドに押圧接触（以下オーバードライブという）させ検査される。
【０００３】
しかしながら、この検査方法を繰り返すとプローブ先端部及びその近傍にパッドから削り取られた金属屑をはじめとした異物が付着する。こうした異物を除去せずに放置するとプローブとパッド間に導通不良が発生し検査が不可能になることがあるほか、プローブの種類によっては異物を介して隣接するプローブ先端がブリッジしたり、或いは塑性変形を生じて正確にパッドへ接触させることが困難になることがある。
【０００４】
上記問題の防止のために、プローブ先端部並びにその近傍のクリーニングを検査の所定回ごとに繰り返して異物を除去する方法がこれまで行なわれ、通常、プローバーの研磨ステージ（アルミナ製）上でプローブの先端部を研磨するか、或いはプローブカードをプローバーから取り外し、溶剤中で筆等により洗浄し異物を除去する方法がとられている。
【０００５】
しかし、研磨ステージを用いる方法では、クリーニングを繰り返すとプローブ先端部に平坦な研磨面ができるため、クリーニング前と比較して毎回均一な接触をすることが困難になり接触抵抗が不安定になったり、研磨面のエッジでパッドから削り取られる金属屑が増加する等の問題が生じる。
【０００６】
特に、ＶＬＳ成長法による針状単結晶体の表面を金属化することにより導電性を付与されたプローブ（以下ＶＬＳプローブという）の場合には、金属膜を削り取られてしまうとプローブとしての寿命が大きく縮められ致命的である。
【０００７】
また、溶剤を使用する方法では、クリーニングの度にプローブカードのセッティングをやり直さねばならず、作業性に問題がある。
【０００８】
一方、表面に粘着性物質を有するクリーニング部材を用いることによる、クリーニング方法が提案されている（特開平１０−１９９２８号公報参照）。このクリーニング部材を用いてプローブの先端部をオーバードライブすることで、複数回のクリーニングを繰り返してもプローブ先端部に全くダメージを与えることなく、異物を効率的に除去することができ、プローブの寿命を縮めることのないクリーニング方法が可能となる。
【０００９】
また、クリーニング部材が電気的測定が行なわれる半導体ウェハと同一形状としたもの（以下クリーニングウェハという）は、検査する多数の半導体ウェハの群の中に混在させておくことによって、プローバ内で所定回ごとに半導体計測用プローブをクリーニングすることができ、メンテナンスフリーで半導体ウェハの電気的特性評価を行なえるという効果があり、好ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
プローブ先端をクリーニング部材でオーバードライブすることによってクリーニングを行なう場合、確実にクリーニング部材をプローブにコンタクトさせなければならないが、過剰なオーバードライブ量を負荷するとプローブが損傷してしまう。特にＶＬＳプローブは許容オーバードライブ量が比較的小さいため、オーバードライブ量を正確に制御する必要がある。プローバ等の装置を用いたクリーニング方法において、光学的手法により、プローブに対するクリーニング部材の高さをＣＣＤカメラ等の焦点深度から読み取ることで、クリーニング時のオーバードライブ量を制御する場合がある。
【００１１】
しかしながら、クリーニング部材である前記粘着性物質の表面が平坦な場合、もしくは粘着性物質が光学的に透明もしくは半透明である場合、焦点の対象となるものが不鮮明であるため、クリーニング部材の高さを正確に読み取ることが困難であった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に着目し、半導体検査用プローブの先端をクリーニングする部材において、光学的手法による表面位置検出がしにくいクリーニング部材を検出可能にする方法、そして表面位置が容易に検出、調整が可能なクリーニング部材を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面に設けられた粘着物質により半導体検査用プローブ先端の異物を除去するクリーニング部材であって、該表面に前記プローブ先端との距離を測定し調整するための位置調整用マークを設けたことを特徴とするクリーニング部材である。
【００１４】
また、本発明は、前記マークが粒径１μｍ以上１０μｍ以下の粒子を含むことを特徴とし、とりわけ、前記マークが球状粒子からなり、球状粒子が前記マークの面積１ｍｍ2当たり５０〜１０万個であることを特徴とする前記のクリーニング部材である。
【００１５】
加えて、本発明は、半導体検査用プローブ先端と、表面に粘着物質を有するクリーニング部材との位置調整方法であって、前記クリーニング部材の前記表面に設けられた粒子から構成されるマークを用い、光学的手段を介して該マークからの光を検出し、クリーニング部材とプローブ先端との距離を調整することを特徴とする位置調整方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
半導体検査用プローブ先端部のクリーニングは、通常は、プローバの機能を用い、プローブカードを装着したままクリーニング部材をハンドリングすることで行なわれ、ＣＣＤカメラによるプローブ先端とクリーニング部材表面の焦点深度から高さを求めることにより、クリーニング時のオーバードライブ量を制御している。プローバによるクリーニングに用いられる粘着性物質を有するクリーニング部材としては、前記クリーニングウェハーの他、前記研磨ステージに粘着物質を張り付けたものなどが挙げられる。
【００１７】
本発明に用いるクリーニング部材は表面が粘着物質で構成されるクリーニング部材である。粘着物質が表面に設けられたクリーニング部材は、上述したとおりに、特に粘着性物質の表面が平坦な場合、もしくは粘着性物質が光学的に透明もしくは半透明である場合に、焦点の対象となるものが不鮮明であるために、クリーニング部材の位置、従ってプローブ先端との距離、を正確に計測することが困難であった。このために、該クリーニング部材を用いてプローブ先端をクリーニングしようとする際に、両者の距離調整が適切に行えず、クリーニングが充分でない、酷いときはプローブを損傷するという重要な問題を発生することがあった。
【００１８】
本発明は、クリーニング部材に光学的手段を用いて正確な位置測定が可能なマークを該クリーニング部材表面に設けたことを特徴とし、これにより高い精度でクリーニング部材の位置が測定できるので、その結果、クリーニング部材とプローブ先端との距離調整が容易に高精度で調整可能となり、上記問題を解決することができる。
【００１９】
尚、マークの付与にあたっては、クリーニング部材にマークが配置されることによってクリーニング能力を低下させたり、プローブ先端にダメージを与えることがないよう、ＣＣＤカメラによる高さ検出ポイントにのみ最小限のマークを配置することが好ましい。
【００２０】
マークを構成する材料としては、クリーニング部材表面上にＣＣＤ観察により微少な明暗のコントラストが映し出されるよう数十μｍ以下の厚さがあればどの様なものでも構わないが、検出精度を高めるためにはマーク材料の厚みが１０μｍ以下のものが良く、特に、クリーニング部材の粘着物質表面に、粒径１０μｍ以下の粒子、特に球状粒子を分散させて粘着させることで、位置精度高く検出可能なマークが得られるので好ましい。
【００２１】
前記マークに用いる粒子としては、クリーニング部材面とマークとのＣＣＤカメラによるコントラストが明確に映し出されるものであれば良いが、具体的には、金、ニッケル、銀等の金属、シリカ等のセラミックス、プラスチック、ゴム、あるいは、金、ニッケル、銀等の金属をめっきしたプラスチック、金属、セラミックス等、クリーニング部材の所望する光反射特性に応じた選択をすることが出来る。即ち、クリーニング部材表面が光りを反射しにくい材料で構成されている場合には、光を反射しやすい材質の粒子を、逆にクリーニング部材面が光りを反射しやすい材料で構成されている場合には、反射しにくい材質の粒子を選択すれば良い。
【００２２】
特に、前記粒子について、それが球状粒子のときには、クリーニング部材の光反射特性やＣＣＤカメラの照明の照射角度によらず、常にＣＣＤカメラ方向に光を反射する輝面と粒子外周の暗部が存在することから、前記球状粒子をＣＣＤカメラで一層認識しやすくなるので、好ましい。この前記球状粒子によるマーキング方法は、特に球状粒子表面が金属等の光を反射しやすい材質のものほど認識しやすく好ましい。また、前記クリーニング部材が平坦な場合、ＣＣＤカメラ用の照明の角度を前記クリーニング部材表面に対し斜めにすることによって、前記球状粒子以外のクリーニング部材表面からの光の反射が抑えられ、前記球状粒子の輝面が明確に認識されるため、前記球状粒子によるマーキング方法は特に有効である。
【００２３】
本発明において、マークを構成する粒子の量に関して、マークの面積１ｍｍ2当たり５０〜１０万個であることが好ましい。面積１ｍｍ2当たり粒子数が５０個未満であると高さ検出用ＣＣＤカメラの視野内に存在する粒子数が少なすぎて位置を検出することが容易でないことがあるし、面積１ｍｍ2当たり粒子数が１０万個を超えるときには、粘着物質表面が粒子に覆われて粘着物質の露出面が小さくなり、その結果、プローブ先端部のクリーニングする能力が低下したり、時にはプローブ先端にダメージを与える恐れがあるためである。
【００２４】
【実施例】
〔実施例１〜３〕
全ての場合について、クリーニング装置として東京エレクトロン社製のプローバー「Ｐ−８」を用いて行った。クリーニング部材としては、図１に例示するとおり、６インチの半導体ウェハー（厚み：６２５μｍ）の基材１上に、粘着物質層２としてシリコーン系粘着剤を有する粘着テープを貼りつけたクリーニングウェハーに、位置検出用のマーク３を設けたものを用いた。マークについては、プラスチック粒子の表面に金めっきを施した球状粒子（以下、金粒子という）を用い、これを直径１３．５ｍｍの円柱状シリコンゴムに塗布し、他の円柱状シリコンゴムで擦りあわせて均一に分散させた後、前記クリーニングウエハーの粘着物質層の所望の位置にスタンプすることでマーク３を設けた。
【００２５】
実施例１、２では、いずれも粒径４μｍの金粒子をマーキングし、実施例３では、粒径１０μｍの金粒子をマーキングした。マーク面積１ｍｍ2当たりの金子の数は、何れも５０個以上であった。
【００２６】
また、前記で得られたクリーニングウェハーを、クリーニング部材としてプローバーに装着し、プローブ先端とクリーニング部材表面との距離を５回繰り返し測定した。この結果を表１に示したが、両者の距離の測定値のばらつきは１０μｍ以内であり、プローブのクリーニングにおけるオーバードライブ量を正確に制御することが可能である。
【００２７】
〔比較例〕
マーク面積１ｍｍ2当たり金粒子数が４７個のものを用意し、実施例１〜３と同じ方法で評価した結果を表１に示す。この場合、距離測定のばらつきが２２μｍあり、また、これら５回の測定以外に、位置検出が出来ないことが２回あった。
【００２８】
【表１】
【発明の効果】
本発明の高さ測定用マークを配置したクリーニング部材によれば、光学的手法による表面高さ検出がしにくい粘着物質で構成されているクリーニング部材に、マークを配置することで、表面高さ検出が可能なクリーニング部材を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニング部材の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１；基材
２；粘着物質（粘着材）層
３；マーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning member for removing foreign matters mainly attached to the tip of a semiconductor measurement probe, and a method for adjusting the position of a probe tip and a cleaning material when using the cleaning member.
[0002]
[Prior art]
A probe card used for inspecting electrical characteristics of a semiconductor element at the wafer stage is usually composed of a probe made of a thin metal wire such as tungsten, and this is pressed against an evaluation pad on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a probe card). This is called overdrive.
[0003]
However, when this inspection method is repeated, foreign matters such as metal scraps scraped from the pad adhere to the probe tip and its vicinity. If these foreign objects are left without being removed, a continuity failure may occur between the probe and the pad, making inspection impossible. Depending on the type of probe, adjacent probe tips may bridge or be plastic. Deformation may occur, making it difficult to contact the pad accurately.
[0004]
In order to prevent the above problem, a method of removing foreign matter by repeatedly cleaning the tip of the probe and its vicinity every predetermined number of times of inspection has been carried out, and the probe is usually removed on a prober polishing stage (made of alumina). The tip is polished or the probe card is removed from the prober and washed with a brush or the like in a solvent to remove foreign matter.
[0005]
However, in the method using a polishing stage, since a flat polished surface is formed at the tip of the probe after repeated cleaning, it is difficult to make a uniform contact each time compared to before cleaning, and the contact resistance becomes unstable. Problems such as an increase in the amount of scrap metal scraped from the pad at the edge of the polishing surface occur.
[0006]
In particular, in the case of a probe imparted with conductivity by metallizing the surface of a needle-like single crystal by the VLS growth method (hereinafter referred to as a VLS probe), if the metal film is scraped off, the lifetime as a probe is increased. It is greatly shortened and fatal.
[0007]
Also, the method using a solvent has a problem in workability because the probe card must be set again every time cleaning is performed.
[0008]
On the other hand, a cleaning method has been proposed by using a cleaning member having an adhesive substance on the surface (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-19928). By overdriving the probe tip using this cleaning member, foreign matter can be removed efficiently without damaging the probe tip even after multiple cleanings, and the probe life This makes it possible to perform a cleaning method that does not shrink.
[0009]
In addition, a cleaning member having the same shape as a semiconductor wafer on which electrical measurement is performed (hereinafter referred to as a cleaning wafer) is mixed in a group of a large number of semiconductor wafers to be inspected, so that a predetermined number of times within a prober. The semiconductor measurement probe can be cleaned every time, and the electrical characteristics of the semiconductor wafer can be evaluated without maintenance, which is preferable.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
When cleaning is performed by overdriving the tip of the probe with a cleaning member, the cleaning member must be surely brought into contact with the probe. However, if an excessive amount of overdrive is applied, the probe is damaged. In particular, since the allowable overdrive amount is relatively small in the VLS probe, it is necessary to accurately control the overdrive amount. In a cleaning method using a device such as a prober, the amount of overdrive during cleaning may be controlled by reading the height of the cleaning member relative to the probe from the focal depth of a CCD camera or the like by an optical method.
[0011]
However, when the surface of the adhesive substance that is a cleaning member is flat, or when the adhesive substance is optically transparent or translucent, the object to be focused is unclear. It was difficult to read accurately.
[0012]
The present invention pays attention to the above problems, and in a member for cleaning the tip of a semiconductor inspection probe, a method for making it possible to detect a cleaning member that is difficult to detect the surface position by an optical method, and the surface position is easy. Another object is to provide a cleaning member that can be detected and adjusted.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a cleaning member for removing foreign matter at the tip of a semiconductor inspection probe by an adhesive substance provided on the surface, and a position adjustment mark for measuring and adjusting the distance from the probe tip is provided on the surface. This is a cleaning member.
[0014]
Further, the present invention is characterized in that the mark includes particles having a particle size of 1 μm or more and 10 μm or less, and in particular, the mark is composed of spherical particles, and the spherical particles have a number of 500,000 to 100,000 per 1 mm 2 of the area of the mark. The cleaning member is characterized in that the cleaning member is provided.
[0015]
In addition, the present invention is a method for adjusting the position of a probe tip for semiconductor inspection and a cleaning member having an adhesive substance on the surface, using a mark composed of particles provided on the surface of the cleaning member, In this position adjustment method, light from the mark is detected via an optical means, and the distance between the cleaning member and the probe tip is adjusted.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Cleaning of the probe tip for semiconductor inspection is normally performed by using the prober function and handling the cleaning member with the probe card mounted, and the height from the focal depth of the probe tip and the surface of the cleaning member by the CCD camera is increased. By determining the above, the amount of overdrive during cleaning is controlled. Examples of the cleaning member having an adhesive substance used for cleaning by a prober include those obtained by attaching an adhesive substance to the polishing stage in addition to the cleaning wafer.
[0017]
The cleaning member used in the present invention is a cleaning member whose surface is composed of an adhesive substance. As described above, the cleaning member provided with the adhesive substance on the surface becomes a focus target particularly when the surface of the adhesive substance is flat or when the adhesive substance is optically transparent or translucent. Since the object is not clear, it is difficult to accurately measure the position of the cleaning member, and hence the distance from the probe tip. For this reason, when trying to clean the tip of the probe using the cleaning member, the distance between the two cannot be adjusted properly, and there is an important problem that the probe is damaged when the cleaning is insufficient or severe. was there.
[0018]
The present invention is characterized in that the cleaning member is provided with a mark on the surface of the cleaning member that can accurately measure the position by using an optical means, whereby the position of the cleaning member can be measured with high accuracy. The distance between the cleaning member and the probe tip can be easily adjusted with high accuracy, and the above problem can be solved.
[0019]
It should be noted that when applying the mark, a minimum mark is provided only at the height detection point by the CCD camera so that the cleaning ability is not lowered by placing the mark on the cleaning member or the probe tip is damaged. It is preferable to arrange.
[0020]
The material constituting the mark may be any material as long as it has a thickness of several tens of μm or less so that a slight contrast of light and dark can be displayed on the cleaning member surface by CCD observation. The mark material preferably has a thickness of 10 μm or less, and in particular, a mark that can be detected with high positional accuracy by dispersing and adhering particles having a particle size of 10 μm or less, particularly spherical particles, to the surface of the adhesive material of the cleaning member. Since it is obtained, it is preferable.
[0021]
The particles used for the mark may be any particles as long as the contrast between the cleaning member surface and the mark is clearly projected by the CCD camera. Specifically, the metal such as gold, nickel, silver, ceramics such as silica, Selection can be made according to the desired light reflection characteristics of the cleaning member, such as plastic, rubber, or plastic plated with a metal such as gold, nickel, silver, metal, ceramics, or the like. That is, when the surface of the cleaning member is made of a material that hardly reflects light, particles of a material that easily reflects light are used. Conversely, when the surface of the cleaning member is made of a material that easily reflects light, May be selected from particles that are difficult to reflect.
[0022]
In particular, when the particles are spherical particles, there is always a bright surface that reflects light in the direction of the CCD camera and a dark portion around the particle regardless of the light reflection characteristics of the cleaning member and the illumination angle of the illumination of the CCD camera. For this reason, the spherical particles are more easily recognized by a CCD camera, which is preferable. The marking method using the spherical particles is particularly preferable when the surface of the spherical particles easily recognizes light such as metal. In addition, when the cleaning member is flat, reflection of light from the surface of the cleaning member other than the spherical particles is suppressed by making the illumination angle for the CCD camera oblique to the surface of the cleaning member, and the spherical particles The marking method using the spherical particles is particularly effective.
[0023]
In the present invention, the amount of particles constituting the mark is preferably 500,000 to 100,000 per 1 mm 2 of the mark area. If the number of particles per 1 mm 2 area is less than 50, the number of particles present in the field of view of the height detection CCD camera may be too small to detect the position, and the number of particles per 1 mm 2 area may not be easy. When the number exceeds 100,000, the surface of the adhesive substance is covered with particles and the exposed surface of the adhesive substance becomes small. As a result, the ability to clean the probe tip may be reduced, and sometimes the probe tip may be damaged. Because there is.
[0024]
【Example】
[Examples 1-3]
In all cases, a prober “P-8” manufactured by Tokyo Electron was used as a cleaning device. As the cleaning member, as illustrated in FIG. 1, on a cleaning wafer in which a pressure-sensitive adhesive tape having a silicone-based pressure-
[0025]
In Examples 1 and 2, gold particles having a particle diameter of 4 μm were both marked, and in Example 3, gold particles having a particle diameter of 10 μm were marked. The number of metal elements per 1 mm 2 of the mark area was 50 or more.
[0026]
The cleaning wafer obtained above was mounted on a prober as a cleaning member, and the distance between the probe tip and the surface of the cleaning member was measured repeatedly 5 times. The results are shown in Table 1. The measured values of the distance between them are within 10 μm, and the amount of overdrive in probe cleaning can be accurately controlled.
[0027]
[Comparative Example]
Table 1 shows the results of preparing 47 gold particles with a mark area of 1 mm 2 and evaluating them in the same manner as in Examples 1 to 3. In this case, the distance measurement variation was 22 μm, and there were two cases where position detection was not possible other than these five measurements.
[0028]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the cleaning member having the height measurement mark of the present invention, the surface height is detected by arranging the mark on the cleaning member made of an adhesive substance that is difficult to detect the surface height by an optical method. It is possible to provide a cleaning member capable of performing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cleaning member of the present invention.
[Explanation of symbols]
1;
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