JP4185325B2 - 集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路用テスト装置を洗浄する装置および方法に関するものであり、より詳細には、集積回路の電気的状態をテストするプローブ装置のプローブニードルを洗浄するための装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、集積回路の通常の製造方法としては、テストプローブ装置に設けられたプローブカードを使用してウェーハの電気的状態を検査した後に、チップで切断する方法がある。この方法では、プローブカードがテストするウェーハの隣接部位に移動した後に、プローブカードと連結されている複数のプローブニードルを各々、ウェーハのチップ上に形成されたユニックパッド（電極）に電気的に接触させる。
【０００３】
プローブカードからプローブニードルに加えられる圧力により、プローブニードルが集積回路パッド各々のアルミニウム部位に電気的に接触するために、酸化アルミニウムパーティクル（滓および残留物を含む）がウェーハの表面上に生成される。パーティクルはチップおよびプローブニードル全てに付着し、連続的に電気的テストを実施することにより、プローブニードルには多くの量のパーティクルが蓄積される可能性がある。蓄積されたパーティクルは低い導電性を示し、プローブニードルとテストする集積回路パッドとの間の優れた電気的な接触を妨害する。したがって、良好なテストを実施するためにプローブニードルを周期的に洗浄し、プローブニードルからパーティクルを除去する必要がある。
【０００４】
プローブニードルを洗浄するための従来の装置では、弾力性がある研磨パッドを使用してプローブニードルを洗浄する。図１に示したように、テストプローブ２０がパッド４０内に挿入されると、プローブニードルのチップ２２に吸着されているパーティクル１０１、１０２がパッド４０の内部に配置される弾性基材物質４１の研磨パーティクル４２により除去される。また、テストプローブ２０がパッド４０から離隔される時、プローブニードルのチップ２２に対して停止状態の吸着力を有する小さいパーティクルがダストカバー４３の表面に収集される。また、パッド４０にパーティクル１０１、１０２が続けて蓄積され、飽和状態になるために、パッド４０を頻繁に交換しなければならないが、パッド４０が高価であるという短所がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低価格の、集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、低価格のプローブニードルの洗浄装置を適切に運用してプローブニードルを洗浄するための、集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための本発明の集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置は、電気的テストを実施するウェーハが配置される集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台と、ウェーハ支持台に配置され、ウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカと、設定された圧力によりプローブニードルをブレーカと接触するように運行して、プローブニードルの先端部に吸着されているパーティクルを、プローブニードルとブレーカの鋸歯形状を有する表面との間で押し潰すための運行調節手段と、プローブニードルのブレーカとの接触により小さく潰されたパーティクルを除去するための除去手段とを備える。
【０００７】
前記の目的を達成するための本発明の第１の集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄方法は、電気的テストを実施するウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカを集積回路用テストプローブ装置のウェーハの支持台に配置する段階と、運行調節手段を利用してプローブニードルをブレーカに接触するように運行する段階と、設定された圧力でブレーカの最上部位を過ぎるようにプローブニードルを運行し、ブレーカの鋸歯形状を有する表面に打ち付けられるプローブニードルの押し潰し動作により、プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す段階と、集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台から前記ブレーカを移転させる段階とを含む。
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明の第２の集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄方法は、電気的テストを実施するウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカを集積回路用テストプローブ装置のウェーハの支持台に配置する段階と、運行調節手段を利用してブレーカをプローブニードルに接触するように運行する段階と、設定された圧力で前記ブレーカを移動させ、ブレーカの鋸歯形状を有する表面の最上部位表面がプローブニードルを過ぎるようにし、プローブニードルに打ち付けられるブレーカの押し潰し動作により、プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す段階と、ウェーハ支持台からブレーカを移転させる段階とを含む。
【０００９】
本発明で望ましくは、プローブニードルの洗浄装置は、ブレーカまたはアンビル（ａｎｖｉｌ）として低価格のシリコンウェーハを含むが、シリコンウェーハは溝、すなわち隆起した表面を有する。ブレーカが、テストするウェーハと類似した集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台に置かれる際に、運行調節手段によるプローブニードルの運行、ならびにプローブニードルに加えられる圧力は複数のプローブニードルに吸着されるパーティクル（滓および残留物を含む）を招来するが、プローブニードルとブレーカとの間でパーティクルを押し潰す（粉砕）ことができる。また、粉砕により小さく粉砕されたパーティクルは、プローブニードルから落ちるが、望ましくは隆起した表面に重力により落ちる。ここで、パーティクルはインピーダンス問題を発生させないが、プローブニードルに残留するパーティクルは圧力を有するガスを使用してプローブニードルから除去し、または飛ばすことができる。ウェーハはパターンが形成されていないために低価格である。また、ブレーカに使用されるウェーハはテストするウェーハと同一のディメンション（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有し、洗浄を実施するための特別な測定を必要としない。したがって、ブレーカにはウェーハを選択することが望ましい。さらに、ウェーハを使用することにより、簡単なグラインディング工程を通じてウェーハの表面に溝または突出面、すなわち隆起した部位を形成することができる。隆起した表面は鋸歯形状として、その表面が堅く、角（ａｎｇｌｅ）を有することにより、プローブニードルに吸着されたパーティクルを押し潰すことができる。しかし、表面がそれでなければ、プローブニードルを損傷させる可能性がある。
【００１０】
ウェーハの角立った表面、すなわち隆起した表面で、最上部位（隆起した部分の峰）から最低部位（隆起した部分の谷）までの距離は０．５から５μｍの範囲にあることが望ましい。また、隆起した表面で、第１最上部位と、第１最上部位と隣接する第２最上部位との間の距離は０．１から１．０μｍであることが望ましい。また、ブレーカに接触するようにプローブニードルが運行される変位量は、５００μｍ程度であることが望ましい。運行調節手段は変位手段と、光学センサー、圧力センサーおよび変位センサーにより構成されるグループから選択される少なくとも一つの部材とを含み、変位手段はモータ、ギヤ、ベルトおよびレバーにより構成されるグループから選択される少なくとも一つの部材を含むことが望ましい。
【００１１】
前記の装置を使用した洗浄方法は、隆起した表面を有するブレーカを集積回路用テストプローブ装置のウェーハの支持台に配置する段階（ａ）と、運行調節手段を利用してプローブニードルをブレーカに接触するように運行する段階（ｂ）と、設定された圧力でブレーカの最上部位を過ぎるようにプローブニードルを運行させ、ブレーカに打ち付けられるプローブニードルの押し潰し動作により、プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す段階（ｃ）と、プローブニードルから小さく潰されたパーティクルを除去する段階（ｄ）と、集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台からブレーカを移転させる段階（ｅ）とを含む。プローブニードルを運行させる手段は、ブレーカの最上部位表面に対してプローブニードルが９０から１３５°に運行するように調節するが、１０３°に運行するように調節することがさらに望ましい。
【００１２】
前記の装置を使用した他の洗浄方法としては、ブレーカを運行させブレーカの最上部位がプローブニードルを過ぎるようにし、プローブニードルに打ち付けられるブレーカの潰し動作により、プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す方法がある。ブレーカを運行させる手段は、ブレーカの最上部位表面に対してプローブニードルが直角、または９０から１３５°になるように調節するが、１０３°になるように調節することがさらに望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
望ましい実施例として、プローブニードルの洗浄装置は通常のシリコンウェーハを含む。ウェーハは、その上部表面にグラインディングにより形成された鋸歯の溝、すなわち隆起した部位を有する。テストプローブのプローブカードがウェーハの隆起した表面に接触して圧力を加える場合、電気的テストを実施するための複数のテストプローブ（たとえば、テストプローブニードル）に吸着されているパーティクル（滓および残留物を含む）が押し潰されてより小さいパーティクルにされ（粉砕）、その結果、テストプローブニードルから落ちる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施例によるプローブ洗浄装置４８を示す。プローブ洗浄装置４８を形成するために、通常のシリコンウェーハ５０表面に図２に示したように鋸歯形状が形成されるように溝５２を彫る。通常のシリコンウェーハ５０を選択することは、テストするウェーハと同一な厚みおよび直径を有する低価格のプローブ洗浄装置４８を作ることができるためであり、その結果、圧力またはテストのための付帯部材の特別な測定を排除することができる。図２に示したように、簡単なグラインディングを実施することにより、溝５２を形成して鋸歯のブレーカ表面を形成することができる。鋸歯の溝５２の典型的なディメンションは、鋸歯の最上部間の距離が側面距離に０．１から１．０μｍであり、望ましくは０．３から０．５μｍである。鋸歯の溝の一つの深さは０．５から５．０μｍであり、望ましくは１．０から４．０μｍである。さらに、プローブチップ（プローブニードル）が１０から３０μｍの典型的な直径を有するために、溝と接触するプローブチップの変位量（動く直線距離）は５００μｍであることが望ましい。また、プローブチップが運行される角度は鋸歯のウェーハ上部表面に対して９０から１３０°であり、望ましくは１０３°である。
【００１５】
プローブチップ５６の磨耗を最少化するために、プローブチップ５６を磨耗可能な力より、プローブチップがブレーカによって加えられる力が小さいことが望ましい。そのうえ、プローブチップ５６に吸着されるウェーハ物質を潰し、除去することを確保するために、プローブチップ（プローブニードル）はタングステン合金のような堅い物質からなることが望ましい。シリコンウェーハ５０はまたパーティクル（通常のウェーハ物質に起因した滓および残留物を含む）をよく押し潰すことができるほどに堅いものが望ましい。
【００１６】
図２に示したように、プローブ洗浄装置４８の動作において、鋸歯形状のシリコンウェーハ５０に圧力が加えられた状態でプローブチップ５６を接触させる。これにより、プローブチップ５６に吸着されているパーティクル５４がテストプローブ装置６０のプローブカード５８のプローブチップ５６とシリコンウェーハ５０の鋸歯形状を有するブレーカ表面との間で押し潰され、磨耗される。
【００１７】
この時、鋸歯形状のシリコンウェーハ５０は、電気的テストを実施するためのウェーハと同様に、テストプローブ装置の支持台に配置することが望ましい。また、テストプローブ装置６０はパーティクルが吸着されているプローブチップ５６が設けられたプローブカード５８を適切に運行し、鋸歯のシリコンウェーハ５０の表面でパーティクルを押し潰すことにより、プローブチップ５６を洗浄することが望ましい。パーティクルを潰し磨耗するために加えられる圧力は、圧力センサー、光学センサー部材および横的運行（ｌａｔｅｒａｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）センサーを含む多様なセンサー部材により調節できる。プローブカード５８の運行は、一般的なモータ、ギヤ、ベルトおよびレバーの適切な結合装置のように、通常の多様な機械的、電気的運行部材によって行われる。選択的な方法として、ブレーカを、固定されたプローブチップに接触するように運行することができる。また他の方法として、プローブチップをブレーカ表面に反復的に（たとえば１０回程度）接触させる方法があるが、前記の方法は使用されるウェーハ物質特性に依存的であり、パーティクルが生成される可能性がある。
【００１８】
また、ブレーキングおよび洗浄効率を低下させずに、プローブチップを荒くすることにより、電気的接触を向上させることができる。また、プローブカードが垂直的に運行されるように図示され、説明が開示されているが、カンチレバー（ｃａｎｔｉｌｖｅｒ）式プローブおよびニードル式プローブのような多様な通常のプローブを適用することができる。
【００１９】
本実施例は単純な溝を有する通常のウェーハを使用することができ、また通常のテストプローブ装置を改造なしに使用することができるという長所がある。これにより、プローブチップ、すなわちプローブニードルに蓄積されたパーティクルを洗浄することができる低価格の装置を提供することができる。そのうえ、プローブ洗浄装置４８が消耗されても、新しい洗浄装置と容易に交換することができる。
【００２０】
図３は、図２のプローブ洗浄装置の研磨表面を示す。通常のグラインディング技術を適用することにより、角立った鋸歯形状を作ることができる。グラインディングによる鋸歯形状の形成は、エッチングのように化学的工程を通じて鋸歯形状を形成する場合より鋸歯の端部をさらに鋭利に形成することができるという長所がある。また、エッチングにより鋸歯を作る場合には、ブレイキング表面を鋭利に形成することが容易でない。
【００２１】
図４は、本実施例のプローブ洗浄装置４８を使用した洗浄方法を示す。集積回路ウェーハの電気的テストの連続的な実施において、プローブニードルの洗浄工程（Ｓ６０）をテスト工程間に周期的に実施することができる。電気的テストを実施するためのウェーハをローディングして、電気的なテストを実施し、続いて、アンローディングする（Ｓ６２からＳ６６段階）。また、図２の鋸歯のシリコンウェーハ５０により構成されたプローブ洗浄装置４８をテストプローブ装置内にローディングする（Ｓ６８段階）。続けて、鋸歯ウェーハに圧力が加えられた状態でプローブチップ（プローブニードル）を接触させ、プローブチップに吸着されているパーティクルを潰し、除去する（Ｓ７０段階）。続いて、プローブ洗浄装置４８をテストプローブ装置からアンローディングさせる（Ｓ７２段階）。また、電気的テストを実施するためのウェーハをローディングおよびアンローディングして、連続的に電気的テストを実施する（Ｓ７４およびＳ７６）。
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明の実施例はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、上述の実施例を修正または変更できるであろう。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置を低価格で用意でき、容易に交換することができる。また、洗浄装置を容易に使用することができる。したがって、半導体装置の製造による原価節減および生産性の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置を概略的に示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例によるプローブ洗浄装置を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるプローブ洗浄装置の研磨表面を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるプローブニードルの洗浄方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
４８ プローブ洗浄装置
５０ シリコンウェーハ
５２ 溝
５４ パーティクル
５６ プローブチップ
５８ プローブカード
６０ テストプローブ装置

Claims (21)

1. 電気的テストを実施するウェーハが配置される集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台と、
   前記ウェーハ支持台に配置され、前記ウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカと、
   設定された圧力により、プローブニードルを前記ブレーカと接触するように運行して、前記プローブニードルの先端部に吸着されているパーティクルを、前記プローブニードルと前記ブレーカの鋸歯形状を有する表面との間で押し潰すための運行調節手段と、
   前記プローブニードルの前記ブレーカとの接触により小さく潰された前記パーティクルを除去するための除去手段と、
   を備えることを特徴とする集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄装置。
2. 前記ブレーカの鋸歯形状を有する表面の最上部位から最低部位までの距離は、０．５から５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
3. 前記ブレーカの鋸歯形状を有する表面の第１最上部位と前記第１最上部位と隣接する第２最上部位との間の距離は、０．１から１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
4. 前記ブレーカに接触するように前記プローブニードルが運行される変位量は、５００μｍ程度であることを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
5. 前記運行調節手段は、変位手段と、光学センサー、圧力センサーおよび変位センサーにより構成されるグループから選択される少なくとも一つの部材とを有することを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
6. 前記変位手段は、モータ、ギヤ、ベルトおよびレバーにより構成されるグループから選択される少なくとも一つの部材を有することを特徴とする請求項５に記載のプローブニードルの洗浄装置。
7. 前記除去手段は、重力であることを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
8. 前記除去手段は、気体を送ってパーティクルを吹き飛ばすための気体送風手段を有することを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
9. 前記運行調節手段は、設定された圧力により、前記ブレーカに接触する複数のプローブニードルを運行することを特徴とする請求項１に記載のプローブニードルの洗浄装置。
10. 電気的テストを実施するウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカを集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台に配置する段階（ａ）と、
    運行調節手段を利用してプローブニードルを前記ブレーカに接触するように運行する段階（ｂ）と、
    設定された圧力で前記ブレーカの最上部位を過ぎるように前記プローブニードルを運行し、前記ブレーカの鋸歯形状を有する表面に打ち付けられる前記プローブニードルの押し潰し動作により、前記プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す段階（ｃ）と、
    前記ウェーハ支持台から前記ブレーカを移転させる段階（ｄ）と、
    を含むことを特徴とする集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄方法。
11. 前記段階（ｃ）を実施した後に、前記小さく潰されたパーティクルを前記プローブニードルから除去する段階（ｃ１）をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のプローブニードルの洗浄方法。
12. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが直角方向へ運行されるように調節することを特徴とする請求項１０に記載のプローブニードルの洗浄方法。
13. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが９０から１３５°に運行されるように調節することを特徴とする請求項１０に記載のプローブニードルの洗浄方法。
14. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが１０３°に運行されるように調節することを特徴とする請求項１０に記載のプローブニードルの洗浄方法。
15. 前記集積回路用テストプローブ装置の複数のプローブニードルを洗浄することを特徴とする請求項１０に記載のプローブニードルの洗浄方法。
16. 電気的テストを実施するウェーハと同一な厚みおよび直径を有し、表面をグラインディングさせることにより鋸歯形状が形成されたウェーハからなるブレーカを集積回路用テストプローブ装置のウェーハ支持台に配置する段階（ａ）と、
    運行調節手段を利用して前記ブレーカをプローブニードルに接触するように運行する段階（ｂ）と、
    設定された圧力で前記ブレーカを移動させ、前記ブレーカの最上部位表面が前記プローブニードルを過ぎるようにし、前記プローブニードルに打ち付けられる前記ブレーカの鋸歯形状を有する表面の押し潰し動作により、前記プローブニードルの端部に吸着されているパーティクルを小さく潰す段階（ｃ）と、
    前記ウェーハ支持台から前記ブレーカを移転させる段階（ｄ）と、
    を含むことを特徴とする集積回路用テストプローブ装置のプローブニードルの洗浄方法。
17. 前記段階（ｃ）を実施した後に、前記小さく潰されたパーティクルを前記プローブニードルから除去する段階（ｃ１）をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載のプローブニードルの洗浄方法。
18. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが直角をなすように運行を調節することを特徴とする請求項１６に記載のプローブニードルの洗浄方法。
19. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが９０から１３５°をなすように運行を調節することを特徴とする請求項１６に記載のプローブニードルの洗浄方法。
20. 前記運行調節手段は、前記ブレーカの最上部位表面に対して前記プローブニードルが１０３°をなすように運行を調節することを特徴とする請求項１６に記載のプローブニードルの洗浄方法。
21. 前記集積回路用テストプローブ装置の複数のプローブニードルを洗浄することを特徴とする請求項１６に記載のプローブニードルの洗浄方法。

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