JP3947795B2 - Cleaning member and probe device - Google Patents
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Description
本発明は、プローブカードのプローブをクリーニングするクリーニング部材及びこのクリーニング部材を備えたプローブ装置に関し、更に詳しくは、プローブのクリーニング効率を高めることができるクリーニング部材及びプローブ装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning member that cleans a probe of a probe card and a probe device including the cleaning member, and more particularly to a cleaning member and a probe device that can improve the cleaning efficiency of the probe.
プローブ装置は、例えば図6に示すように、被検査体(例えば、ウエハ)Wを搬送するローダ室1と、ローダ室1に隣接し且つローダ室1から受け取ったウエハWの電気的特性検査を行うプローバ室2と、を備えて構成されている。プローバ室2は、同図に示すように、X、Y、Z及びθ方向に移動可能に配設され且つウエハを載置する載置台(ウエハチャック)3と、このウエハチャック3の上方に配置されたプローブカード4と、プローブカード4を保持するクランプ機構5と、を備えている。プローバ室2内ではウエハチャック3がX、Y、Z及びθ方向に移動する間にアライメント機構6を介してウエハWとプローブカード4のプローブ4Aとのアライメントを行った後、ウエハWのインデックス送りを行いながらプローブ4AをウエハWの電極パッドに電気的に接触させて電気的特性検査を実行する。尚、アライメント機構6は、上カメラ6A及び下カメラ6Bを有している。Tはテストヘッドである。
For example, as shown in FIG. 6, the probe apparatus performs an electrical characteristic inspection of a
而して、ウエハWの検査を継続すると、プローブ4Aに電極パッドの削り屑等の付着物が付着する。そこで、ウエハチャック3の側面にはクリーニング部材7が付設され、このクリーニング部材7によってプローブ4Aをクリーニングして、プローブ4Aから付着物を除去するようにしている。付着物は、金属パッドの削り屑等がプローブ4Aに溶着等により強固に付着て除去し難いものや、付着力の弱く除去し易いものがある。強固に固着した付着物は研磨部材を用いてプローブ4Aを研磨して付着物を除去し、付着力の弱い付着物はブラシ等を用いてプローブ4Aの付着物を除去するようにしている。
Thus, when the inspection of the wafer W is continued, deposits such as shavings of the electrode pad adhere to the
研磨部材としては例えば特許文献1において提案されたものがある。この研磨部材(研磨板)は、ウエハに代えてウエハチャックに載置し、研磨板の表面に形成された溝の上縁にプローブを斜め方向から摺接させてプローブを研磨することによって、プローブから溶着物等の付着物を除去するようにしている。
As a polishing member, for example, there is one proposed in
また、ブラシとしては例えば特許文献2において提案されたものがある。このブラシは、導電性クリーニング体によって形成され、ウエハチャックの側面に付設されている。この導電性クリーニング体は接地されており、クリーニング時にプローブと導電性クリーニング体との摩擦によって発生する静電気を接地された導電性クリーニング体を介して放電し、クリーニング時のプローブでの帯電を防止し、もって検査時にプローブからウエハへの放電を防止するようにしている。
Moreover, as a brush, there exists a thing proposed in
しかしながら、特許文献1の研磨部材は、プローブを研磨して電極パッドの削り屑が強固に固着した付着物をクリーニング対象としており、付着力の弱い付着物をクリーニング対象としていない。また、この技術ではウエハチャック上のウエハを研磨部材に置き換えてクリーニングするため、クリーニング作業性が悪く、スループットの低下を招く。
However, the polishing member of
これに対して、特許文献2の帯電性クリーニング体は付着力の弱い付着物をクリーニング対象としている。導電性クリーニング体は炭素質繊維、ボロン繊維等の束によって形成され、各繊維は例えば図7の(a)に示すように断面が円形あるいは楕円形に形成されているのが一般的である。そのため、クリーニング時には各繊維7Aが同図の(a)に模式的に示すようにプローブ4A針先の付着物Oと摺接し、この時の摩擦力で付着物Oを除去するが、各繊維7Aは断面が円形または楕円形であるため滑り易く、しかも付着物Oとの接触面積が同図の(a)に示すように円弧面であるため狭く、付着物Oのクリーニング効率が悪いという課題があった。また、クリーニング時に各繊維7Aが切れるが、この切れ端が同図の(b)に矢印で示すように複数のプローブ4A間に絡んで残存するため、この切れ端を残したまま検査を行うと、検査時の電流が同図の(b)に矢印で示すように導電性の繊維7Aを介して流れて、プローブ4A、4A間で短絡する虞があった。尚、図7の(a)では付着物Oがプローブ4Aの針先に強固に付着したように見えるが、実際は金属パッドの削り屑等の集合体で、溶着しているものではない。
On the other hand, the chargeable cleaning body disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、クリーニング効率を高めることができるクリーニング部材及びプローブ装置を提供することを目的としている。また、クリーニング効率を高めることができるができると共に検査時にクリーニング部材の繊維に起因するプローブ間の短絡を防止することができるクリーニング部材及びプローブ装置を提供することを目的としている。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a cleaning member and a probe device that can improve cleaning efficiency. It is another object of the present invention to provide a cleaning member and a probe device that can increase the cleaning efficiency and prevent a short circuit between probes due to the fibers of the cleaning member at the time of inspection.
本発明の請求項1に記載のクリーニング部材は、基台と、この基台に複数本立設された繊維からなるブラシと、を有し、上記ブラシで被検査体の検査を行う際に用いられるプローブをクリーニングするクリーニング部材において、上記繊維の外周面には上記繊維の長さ方向に形成された窪みが周方向に所定間隔を空けて複数条に渡って設けられていることを特徴とするものである。
The cleaning member according to
また、本発明の請求項2に記載のクリーニング部材は、請求項1に記載の発明において、上記複数条の窪みは複数の膨出面が上記繊維の周方向に連なる境界にそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
Further, in the cleaning member according to
また、本発明の請求項3に記載のクリーニング部材は、請求項1または請求項2に記載の発明において、上記繊維の長手方向に直交する断面は、三つ葉状を呈することを特徴とするものである。
The cleaning member according to
また、本発明の請求項4に記載のクリーニング部材は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記繊維は、絶縁性プラスチック繊維によって形成されていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning member according to any one of the first to third aspects, the fiber is formed of an insulating plastic fiber. To do.
また、本発明の請求項5に記載のクリーニング部材は、請求項4に記載の発明において、上記絶縁性プラスチック繊維は、1014〜1016Ω・cmの比抵抗を有することを特徴とするものである。
The cleaning member according to
また、本発明の請求項6に記載のプローブ装置は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発明において、上記基台は金属からなり、上記絶縁性プラスチック繊維は金属線によって結束されて上記基台に立設されていることを特徴とするものである。
The probe device according to
また、本発明の請求項7に記載のプローブ装置は、被検査体を載置する移動可能な載置台に付設されたクリーニング部材と、このクリーニング部材の上方に配置されたプローブカードと、を備え、上記載置台を移動させて上記被検査体と上記プローブカードの複数のプローブとを電気的に接触させて電気的特性検査を行った後、上記載置台を介して上記クリーニング部材を移動させて上記複数のプローブをクリーニングするプローブ装置において、上記クリーニング部材は、基台と、この基台に複数本立設された繊維からなるブラシと、を有し、上記繊維の外周面には上記繊維の長さ方向に形成された窪みが周方向に所定間隔を空けて複数条に渡って設けられていることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a probe apparatus comprising: a cleaning member attached to a movable mounting table on which an object to be inspected is mounted; and a probe card disposed above the cleaning member. Then, after moving the mounting table to electrically contact the object to be inspected and the plurality of probes of the probe card to perform an electrical characteristic test, the cleaning member is moved through the mounting table. In the probe apparatus for cleaning the plurality of probes, the cleaning member has a base and a brush made of a plurality of fibers standing on the base, and the outer surface of the fiber has a length of the fiber. The depression formed in the vertical direction is provided over a plurality of strips at predetermined intervals in the circumferential direction.
また、本発明の請求項8に記載のプローブ装置は、請求項7に記載の発明において、上上記複数条の窪みは複数の膨出面が上記繊維の周方向に連なる境界にそれぞれ形成されていることを特徴とするものである。
The probe device according to claim 8 of the present invention is the probe device according to
また、本発明の請求項9に記載のプローブ装置は、請求項7または請求項8に記載の発明において、上記繊維の長手方向に直交する断面は、三つ葉状を呈することを特徴とするものである。
The probe device according to claim 9 of the present invention is the probe device according to
また、本発明の請求項10に記載のプローブ装置は、請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の発明において、上記繊維は、絶縁性プラスチック繊維によって形成されていることを特徴とするものである。
The probe device according to claim 10 of the present invention is the probe device according to any one of
本発明の請求項11に記載のプローブ装置は、請求項10に記載の発明において、上記絶縁性プラスチック繊維は、1014〜1016Ω・cmの比抵抗を有することを特徴とするものである。 The probe device according to an eleventh aspect of the present invention is the probe device according to the tenth aspect, wherein the insulating plastic fiber has a specific resistance of 10 14 to 10 16 Ω · cm. .
また、本発明の請求項12に記載のプローブ装置は、請求項7〜請求項11のいずれか1項に記載の発明において、上記基台は金属からなり、上記絶縁性プラスチック繊維は金属線によって結束されて上記基台に立設されていることを特徴とするものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the probe device according to any one of the seventh to eleventh aspects, the base is made of metal, and the insulating plastic fiber is made of a metal wire. It is bundled and is erected on the base.
本発明の請求項1〜請求項12に記載の発明によれば、クリーニング効率を高めることができるクリーニング部材及びプローブ装置を提供することができると共に、検査時にクリーニング部材の繊維に起因するプローブ間の短絡を防止することができるクリーニング部材及びプローブ装置を提供することができる。 According to the first to twelfth aspects of the present invention, it is possible to provide a cleaning member and a probe device capable of increasing the cleaning efficiency, and between the probes caused by the fibers of the cleaning member at the time of inspection. A cleaning member and a probe device that can prevent a short circuit can be provided.
以下、図1〜図4に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図1は本発明のプローブ装置の一実施形態の要部を示す側面図、図2の(a)、(b)はそれぞれ図1に示すプローブ装置に用いられたクリーニング部材を示す図で、(a)はその斜視図、(b)はその一部を拡大して模式的に示す断面図、図3の(a)、(b)はそれぞれ図2に示すクリーニング部材でプローブカードをクリーニングする状態を示す図で、(a)はクリーニング部材の繊維とプローブとの関係を示す水平方向の平面図、(b)はクリーニング部材の繊維とプローブとの関係を示す側面図、図4の(a)、(b)はそれぞれクリーニング部材の繊維の変形例を示す水平方向の断面図、図5は図1に示すプローブ間にクリーニング部材の繊維が絡んだ状態を示す図である。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. FIG. 1 is a side view showing the main part of one embodiment of the probe device of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are views showing a cleaning member used in the probe device shown in FIG. (A) is a perspective view thereof, (b) is a cross-sectional view schematically showing an enlarged portion thereof, and (a) and (b) of FIG. 3 are each used to clean the probe card with the cleaning member shown in FIG. 4A is a horizontal plan view showing the relationship between the fibers of the cleaning member and the probe, FIG. 4B is a side view showing the relationship between the fibers of the cleaning member and the probe, and FIG. FIGS. 5A and 5B are horizontal sectional views showing modifications of the fibers of the cleaning member, respectively. FIG. 5 is a view showing a state where the fibers of the cleaning member are entangled between the probes shown in FIG.
本実施形態のプローブ装置10は、例えば図1に示すように、被検査体(例えば、ウエハ)Wを載置する移動可能な載置台(ウエハチャック)11と、ウエハチャック11の側面から水平に突出させたクリーニング部材12と、クリーニング部材12の上方に配置されたプローブカード13と、を備え、クリーニング部材12を異にする以外は従来と同様に構成されている。ウエハチャック11は、昇降機構14を介してX−Yテーブル(図示せず)に配置され、X−Yテーブルを介して水平方向でX、Y方向に移動し、昇降機構14を介して上下方向に昇降するように構成されている。
As shown in FIG. 1, for example, the probe apparatus 10 according to the present embodiment includes a movable mounting table (wafer chuck) 11 on which an object to be inspected (for example, a wafer) W is mounted and a side surface of the
ウエハWの検査を行う場合には、制御装置(図示せず)の制御下でウエハチャック11をインデックス送りすると共にウエハチャック11を昇降させてウエハWとプローブカード13の複数のプローブ13Aとを電気的に接触させる。ウエハWの検査を繰り返すと、プローブ4Aの針先部に電極パッドの削り屑等が付着し、付着物が電気的な絶縁物となって検査の障害になる。そのため、クリーニング部材12によってプローブ13Aの針先をクリーニングして、付着物を除去する。
When inspecting the wafer W, the
本実施形態のクリーニング部材12は、プローブ13Aの針先に弱い付着力で付着した付着物を除去するもので、後述の繊維からなるブラシを主体に構成されている。この繊維は、後述するようにクリーニング効率を高めるために特殊な断面形状を有している。
The cleaning
即ち、クリーニング部材12は、図2の(a)に示すように、金属製の基台121と、基台121の上面に複数本立設された繊維122の束からなるブラシ123と、を有し、基台121が導線124を介して接地されている。このクリーニング部材12は、図1に示すようにウエハチャック11の側面上端部から水平に張り出す支持台15上に装着されている。支持台15の上面には例えば基台121が嵌り込む凹部が形成され、この凹部の底面に粘着面が形成されている。クリーニング部材12を支持台15上に装着すると、クリーニング部材12は基台121が粘着面に粘着することによって支持体15上に固定される。
That is, as shown in FIG. 2A, the cleaning
また、基台121の上面には複数の凹陥部121Aがマトリックス状に配置して形成され、この凹陥部121Aに多数の繊維122を束ねた繊維束が植設されている。繊維束は基端部が各凹陥部121A内に隙間なく詰められている。凹陥部121Aの平面形状は、例えば円形に形成されている。
A plurality of recessed
また、繊維122は、図2の(b)に示すように一本ずつ180°折り曲げて両端が揃い、折り曲げ部が凹陥部121Aの底面に接触するように収納されている。全ての凹陥部121Aに植設された繊維束は、基台121上で集合体となってブラシ123の上面に殆ど隙間のない状態に形成されている。凹陥部121Aの底面の中央部には同図に示すように繊維束を凹陥部121Aで固定する金属細線(例えば、ステンレス細線)125を通すための貫通孔121Bが形成されている。繊維束を凹陥部121A内に固定する場合には、ステンレス細線125を基台121の下面から貫通孔121Bに通し、更に全ての繊維122の折り曲げ部を通した後、貫通孔121Bから引き出すことによって、繊維束の下端部を凹陥部121A内に固定する。各凹陥部121Aの繊維束は、一本のステンレス細線125で固定しても良く、また必要に応じて複数本のステンレス細線125によって固定しても良い。ステンレス細線125によって凹陥部121A内に植設された繊維束、即ちブラシ123の基台121からの高さは、プローブ13Aの針先をクリーニングする長さ、例えば12mm±200μmに形成されている。
Further, as shown in FIG. 2B, the
また、繊維122はクリーニング効率を高めるために特殊な断面形状に形成されている。即ち、繊維122の外周面には図3の(a)、(b)に示すように繊維122の長手方向全長に渡って形成された窪み122Aが周方向に所定間隔を空けて複数条に渡って互いに平行に形成されている。同図の(a)では繊維122の外周面に3条の窪み122Aが形成されている。そして、隣接する窪み122A、122A間の外周面は膨出面として形成されている。同図の(a)では膨出面は中心角が略120°の円弧状面として形成され、断面が三つ葉状に形成されている。このように繊維122の外周面に長手方向の窪み122Aが形成されていることによって、クリーニングする時には図3の(a)、(b)に示すようにプローブ13Aの針先あるいは付着部Oが従来のように繊維122の外周面を滑ることなく、窪み122Aに一旦捕捉され、しかも付着物Oとの摺接面積が従来に比べて大きいため、付着物Oを格段に効率良く除去し、従来と比較して格段に短い時間でクリーニングすることができ、スループットを向上させることができる。クリーニングする時には、同図の(b)に示すようにクリーニング部材12のブラシ123先端をプローブ13Aの下端から200μmオーバードライブさせて、各繊維122でプローブ13Aの針先をクリーニングする。
Further, the
繊維122の断面形状は、図3の(a)に示す三つ葉形状に限らず、図4の(a)、(b)に示すように、例えば4面あるいは8面の円弧状の面が周方向に沿って連設され、4つあるいは8つの窪み122A及び円弧状面122Bをもって形成されたものであっても良い。しかし、窪み122Aでプローブ13Aの針先を確実に捕捉してクリーニング効率を高めるためには、窪み122Aが深い方が良い。
The cross-sectional shape of the
また、本実施形態の繊維122は、例えば1014〜1016Ω・cmの比抵抗を有する絶縁性プラスチック繊維によって形成されている。ブラシ123は、絶縁性プラスチック繊維122の集合体からなるため、クリーニング時のプローブ13Aとの摩擦により帯電する。ブラシ123の帯電は、検査時にはノイズとなるため、検査を妨害する虞があるため、極力短時間で放電することが好ましい。そこで、ノイズ注入器(三基電子社製:STATIC E TESTER SET-15)を用いてブラシ123に1000Vの電圧を印加してブラシ123を帯電させ、帯電から放電までに要する時間を測定した。この結果、平均値で、放電1秒後には1000Vから80V程度になり、5秒後には0Vになった。ブラシ123の帯電により基台121にはブラシ123とは逆の電荷が帯電し、クリーニング部材12では電気的な中和が保たれる。ここで基台121は上述のように接地されているため、基台121の電荷は瞬時に放電されるため、ブラシ123には上端部のみに電荷が残存する。従って、ブラシ123の放電時間はブラシ123上端部の電荷の放電時間を意味し、更に短時間で、例えば5秒以内で放電することができる。クリーニング終了後検査を始めるまでに必要な時間が平均で5秒程度であることから、クリーニング後に検査を始めても帯電によるノイズの影響を受けることなく検査を行うことができる。
Further, the
クリーニングによってブラシ123の絶縁性プラスチック繊維122が切断され、図5に示すように絶縁性プラスチック繊維122の切れ端が複数のプローブ13A間に絡む。この場合に、絶縁性プラスチック繊維122の絶縁性が悪いとリーク電流が流れて、検査に障害がある。そこで、絶縁性プラスチック繊維122における電流を耐圧計測器(菊水電子工業社製:KIKUSUI TOS-5051)で測定し、リーク電流の有無を調べた。測定には、絶縁性プラスチック繊維122を100本束ね、この繊維束に2500V及び5000Vの電圧をそれぞれ個別に印加し、繊維束の電流値を測定した結果、いずれの場合も0.00mAの電流値を示し、リーク電流がなかった。従って、絶縁性プラスチック繊維122がプローブ13Aに絡んでも検査に支障のない。
The insulating
また、絶縁性プラスチック繊維122は、上記特性の他に以下の特性を備えている。即ち、絶縁性プラスチック繊維122の外径が20〜30μmの細い繊維として形成されている。この絶縁性ブラスチック繊維122は、ヤング率が38〜85、切断強度が1.5〜2.0g/dで、比較的やわらかく、プローブ13Aと絡んだ場合でもプローブ13Aを傷めることなく、簡単に切れるように形成されている。従って、クリーニング時に絶縁性プラスチック繊維122がプローブ13Aの針先に絡むと、絶縁性プラスチック繊維122が切れてプローブ13Aを損なう虞がない。
In addition, the insulating
プローブ13Aのピッチが60〜80μmで針先の外径が10〜15μmのプローブカードについて、クリーニング部材12のブラシ123を200μmオーバードライブさせ、この状態でX方向及びY方向に999μmずつ10000回移動させてプローブ13Aをクリーニングした後、全てのプローブ13Aの針先の変位量を測定した。この結果、針先のX方向及びY方向の変位量は、いずれも最大で2μm以下であった。また、針先のZ方向の変位量は、1μm以下であった。これらの点から、絶縁性プラスチック繊維122の繊維束からなるブラシ123は、プローブ13Aを損なうことがなく、クリーニング部材12の素材として極めて有効であることが判る。
For a probe card with a
また、絶縁性プラスチック繊維122は、従来の繊維と比較して金属成分の含有量が極めて低く、例えばCu成分の含有量は0.1μg/gである。このように金属成分の含有量が少ないため、金属成分に起因する導通阻害を生じる虞もない。
Further, the insulating
以上説明したように本実施形態によれば、基台121と、基台121に複数本立設された絶縁性プラスチック繊維122からなるブラシ123と、を有するクリーニング部材12であって、絶縁性プラスチック繊維122の外周面には絶縁性プラスチック繊維122の長手方向に形成された窪み122Aが周方向に所定間隔を空けて3条に渡って設けられて、断面が三つ葉状に形成されているため、クリーニング部材12でプローブ13Aをクリーニングする時に、プローブ13Aの針先が絶縁性プラスチック繊維122の円弧状面122Bを滑ることなく一旦窪み122Aに捕捉されて、更に云えば針先の付着物Oを窪み122に捕捉され、付着物Oが窪み122Aから円弧状面122Bを摺動する間に、針先から効率良く除去され、クリーニングのスループットを高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the cleaning
また、本実施形態によれば、ブラシ123が絶縁性プラスチック繊維122の集合体によって形成されているため、クリーニング時に絶縁性プラスチック繊維122が切れて、その切れ端が複数のプローブ13Aの間に絡んで残存していても、検査時に絶縁性プラスチック繊維122において電流がリークすることなく、何等の支障もなく検査を行うことができ、信頼性の検査を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, since the brush 123 is formed of an aggregate of the insulating
また、本実施形態によれば、絶縁性プラスチック繊維122は、1014〜1016Ω・cmの比抵抗を有するため、検査時のリーク電流をより確実に防止することができる。また、基台121は金属からなり、絶縁性プラスチック繊維122はステンレス細線125によって結束されて基台121に立設されているため、クリーニング時にブラシ123が帯電することがあっても、ステンレス細線125を介して基台121側から短時間にブラシ123の電荷を放電することができ、クリーニング後の検査を迅速に行うことができる。
Moreover, according to this embodiment, since the insulating
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を設計変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and each component can be changed in design as necessary.
本発明は、ウエハ等の被検査体の電気的特性検査に用いられるプローブ装置に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for a probe device used for electrical property inspection of an object to be inspected such as a wafer.
10 プローブ装置
11 ウエハチャック(載置台)
12 クリーニング部材
13 プローブカード
13A プローブ
121 基台
122 絶縁性プラスチック繊維(繊維)
122A 窪み
123 ブラシ
W ウエハ(被検査体)
10
12
122A Dimple 123 Brush W Wafer (Subject to be inspected)
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