JP6874583B2 - プローブ装置 - Google Patents

プローブ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6874583B2
JP6874583B2 JP2017150202A JP2017150202A JP6874583B2 JP 6874583 B2 JP6874583 B2 JP 6874583B2 JP 2017150202 A JP2017150202 A JP 2017150202A JP 2017150202 A JP2017150202 A JP 2017150202A JP 6874583 B2 JP6874583 B2 JP 6874583B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
plasma
tubular member
metal plate
nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017150202A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019029593A (ja
Inventor
河西 繁
河西  繁
直樹 秋山
直樹 秋山
中山 博之
博之 中山
斉藤 進
進 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2017150202A priority Critical patent/JP6874583B2/ja
Priority to KR1020180085930A priority patent/KR102090682B1/ko
Priority to TW107126433A priority patent/TWI779070B/zh
Publication of JP2019029593A publication Critical patent/JP2019029593A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6874583B2 publication Critical patent/JP6874583B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02General constructional details
    • G01R1/06Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067Measuring probes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

本発明は、基板表面に形成された被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブのクリーニング技術に関する。
半導体装置の製造工程においては、基板である半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)の表面にIC(集積回路)を形成した後、ICチップが切り離される前のウエハの状態のまま、各ICの電気的特性を調べるプローブテストが行われる。
プローブテストは、例えば多数のプローブが設けられたプローブカードを用いて行われ、プローブカードに対してウエハを押し当て、検査対象のICの電極パッドをプローブと接触させ、検査用の電気信号を入出力することにより行われる。
このように、電極パッドとの接触動作が繰り返されるプローブの先端部には、電極パッドを構成するアルミニウム合金などが削り取られて付着してしまうため、プローブと電極パッドとの間の接触抵抗が増大して、安定した検査を阻害する場合がある。
そこで従来は、プローブの先端部を研磨部材で研磨することにより、付着物を除去してプローブの再生を行っていた(例えば特許文献1)。
しかしながら研磨部材を用いて物理的に付着物を除去する再生法においては、付着物の除去を確実にするため、プローブの先端部の一部まで研磨にて削り取る場合があり(オーバー研磨)、プローブの損耗を促進する要因ともなっている。特に、研磨による再生は、研磨部材の研磨面に多数のプローブを押し当てて同時に研磨を行うことから、付着物の付着量が多くないプローブまでも研磨による損耗が進行し、高価なプローブカードの取り替え周期が短くなってしまうおそれがある。
また、研磨によって削り取られた付着物やプローブの構成部材が、パーティクルとなって、ウエハの汚染源となる問題も生じる。
ここで特許文献2には、大気中で発生させたプラズマをプローブ針に供給することにより、当該プローブ針に付着した異物を焼却、エッチングして除去する機能を備えた半導体検査装置が記載されている。
特開2008−14758号公報:段落0005 特開2002−176076号公報:段落0017、図1
しかしながら特許文献2には、従来の半導体検査装置と、高周波電力などを用いてプラズマを発生させる旨のみが記されたプラズマ照射機器とを組み合わせた既述があるだけであり、実際に大気中で発生させたプラズマを用いてプローブ針から除去した実験結果などは全く示されていない。
このため、大気中で発生させたプラズマを用いたプローブ針のクリーニングを実現するうえで、半導体検査装置側に新たに必要とされる機器構成は、特許文献2の記載からは導き出すことができない。
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、大気中で発生させたプラズマを用いてプローブのクリーニングを実施する際に、プローブの配置位置にて、プラズマの影響を調整することが可能なプローブ装置を提供することにある。
第1の発明のプローブ装置は、基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備え
前記電位調節部材は、接地端に接続された金属板であることと、
前記プラズマが供給される位置から見て、前記プローブカードの裏面側には、前記金属板を保持すると共に、当該金属板の保持位置を変化させることが可能な保持部材が設けられ、前記保持部材を用いて、前記プローブカードの裏面から金属板までの距離を変化させることにより前記プローブの電位を調節することと、を特徴とする。
第2の発明のプローブ装置は、基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備え、
前記電位調節部材は、接地端に接続された金属板であり、前記金属板は、前記プローブカード内に埋め込まれていることを特徴とする。

本発明によれば、プローブカードに保持され、被検査デバイスの電気的特性の検査を行うための複数のプローブに対してプラズマを用いてクリーニングを行うにあたり、プラズマが供給される位置から見てプローブの背面側に電位調節部材が設けられているので、クリーニングに適した電界を形成することができる。
実施の形態に係るプローブ装置の縦断側面図である。 前記プローブ装置に設けられているプローブカードの縦断側面図である。 前記プローブカードの斜視図である。 前記プローブカードに設けられているプローブ針にクリーニング用のプラズマを供給するプラズマ供給部の縦断側面図である。 前記プラズマ供給部へ電力を供給する電力供給部のブロック図である。 FT−IRを用いてプローブ針のクリーニングの進行状態を把握する手法の説明図である。 前記クリーニングの進行に伴うFT−IR分析結果の変化を示す説明図である。 前記プローブ針のクリーニング時のプローブ装置の縦断側面図である。 クリーニング時のプローブ針とプラズマ供給部とを示す拡大斜視図である。 前記プローブカードの他の構成例を示す縦断側面図である。 前記プローブカードのさらに他の構成例を示す縦断側面図である。 実験装置の構成を示す説明図である。 実験装置を用いてクリーニングを行った前後のプローブ針の先端部を撮影した電子顕微鏡写真である。 前記実験装置において、ステージと試料との間に配置される支持部材の構成材料を変化させた各実施例の説明図である。 前記各実施例において、プラズマ供給部に供給される電圧の波形を示すオシロスコープ画像である。 前記プラズマ供給部からプラズマが供給された試料の表面の撮像結果である。
はじめに図1などを参照しながら実施の形態に係るプローブ装置の全体構成について説明する。
図1に示すように、プローブ装置は、装置本体を構成する筐体1を備えている。この筐体1の底部の基台11上には、Y方向(図1と交差する方向)に伸びるYレール211に沿って移動自在に構成されたYステージ21と、X方向(図1に向かって左右方向)に伸びるXレール221に沿って移動自在に構成されたXステージ22と、が下段側からこの順番で設けられている。
例えばYステージ21やXステージ22には、不図示のボールネジ機構が併設され、エンコーダが組み合わされたモーターを用いてボールネジの回転量を調節することにより、Yステージ21のY方向の停止位置、及びXステージ22のX方向の停止位置を正確に調整することができる。
Xステージ22の上には、伸縮自在に構成された伸縮軸231に支持され、Z方向(上下方向)に昇降自在に構成されたZ移動部23が設けられている。さらにこのZ移動部23の上面側には、Z移動部23上でZ軸のまわりに回転自在(θ方向に移動自在)に構成されたウエハチャック2が設けられている。
上述のYステージ21、Xステージ22、伸縮軸231に支持されたZ移動部23は、本実施の形態の移動機構を構成し、ウエハチャック2をX、Y、Z、θの各方向に移動させることができる。
ウエハチャック2の上面は、検査対象のICが形成されたウエハWを載置する載置面となっていて、ウエハWが吸着保持される。ウエハチャック2は、本実施の形態の載置台に相当している。
Yステージ21、Xステージ22、Z移動部23の作用によってウエハチャック2(載置面に載置されたウエハW)が移動する領域を移動領域と呼ぶと、当該移動領域の上方にはプローブカード3が設けられている。プローブカード3は、筐体1の天板であるヘッドプレート12に着脱自在に取り付けられている。
プローブカード3はPCB(Printed circuit board)として構成され、その上面側には、不図示の電極群が形成されている。また、ヘッドプレート12の上方に配置されたテストヘッド4とプローブカード3との間には、テストヘッド4側の端子と既述の電極群との間の電気的導通を取るための中間リング41が介設されている。
中間リング41は、プローブカード3の電極群の配置位置に対応するように、電極部であるポゴピン411が多数配置されたポゴピンユニットとして構成されている。中間リング41は、例えばテストヘッド4側に固定されている。
またテストヘッド4は、筐体1の横に設けられた図示しないヒンジ機構により、水平な回転軸の回りを回転自在に構成されている。この構成により、テストヘッド4は、中間リング41を水平に保持して各ポゴピン411をプローブカード3の電極群に接触させた状態とする測定位置(図1)と、プローブカード3から中間リング41を離し、その底面を上向きにした状態で保持する退避位置(不図示)との間を回転移動することができる。
また、テストヘッド4はプローブカード3を介して取得したICの電気的特性を示す電気信号を検査データとして記憶するデータ記憶部や、検査データに基づいて検査対象のICの電気的な欠陥の有無を判定する判定部(いずれも不図示)を備えている。
プローブカード3の下面側には、上面側の電極群に対して各々、電気的に接続されたプローブである、多数のプローブ針31が設けられている。図2、3などに示すように、各プローブ針31は、横針やカンチレバーなどと呼ばれる導電性金属により構成されている。プローブ針31は、プローブカード3の中央部に形成された矩形状の開口部32に先端部を向けて、斜め下方に向けて突出するようにプローブカード3の下面側に設けられている。
なおプローブは、プローブカード3の下面から垂直下方に向けて伸びる垂直針(後述する図11に示すプローブ針31a)や、フレキシブルなフィルムの下面に形成された金バンプ電極などにより構成してもよい。
更にこのプローブ装置は、ウエハWとプローブ針31との位置合わせを行うためにプローブ針31の針先を撮像する第1の撮像手段とウエハW上の電極パッドを撮像する第2の撮像手段と、を備えている(いずれも不図示)。
以上に説明した構成を備える本例のプローブ装置は、プローブ針31に向けて大気圧下でプラズマを供給することにより、プローブ針31の先端部の付着した付着物を除去するためのプラズマ供給部を備える。
以下、図4、5も参照しながら、プラズマ供給部の構成について説明する。
図4は、本例のプラズマ供給部の1つの構成例であるプラズマノズル6の縦断側面図を示している。
本例のプラズマノズル6は、誘電体製の管状部材61と、この管状部材61内に挿入された電極棒62と、管状部材61の外周面に沿って設けられた箔状電極63とを備え、電極棒62と箔状電極63との間に高周波電力(例えば後述する電力供給部7より供給されるパルス状の高周波電力)を印加することにより、管状部材61内に供給されたプラズマ形成用のガスを誘電体バリア放電によりプラズマ化することができる。
管状部材61は、ガラスや石英などの誘電体によって構成される外径が数ミリメートル〜数センチメートル、長さ数センチメートル〜十数センチメートル程度の大きさの直円管である。また、管状部材61の管壁の厚さは、サブミリメートル〜数ミリメートル程度となっている。
電極棒62は、アルミニウムや銅などの金属によって構成された、例えば丸棒状の電極である。電極棒62の直径は、電極棒62の外周面と管状部材61の内壁面との間に、サブミリメートル〜数ミリメートル程度の隙間を形成することが可能な寸法となっている。電極棒62の長さは、後述するノズルヘッド64、キャップ部材67を取り付けた状態の管状部材61の内部に、電極棒62を収容可能な寸法となっている。
例えば電極棒62は、管状部材61の一端(以下、「基端」と呼ぶ)側の開口を塞ぐように設けられた金属製のキャップ部材67と、管状部材61の内周面に沿って互いに間隔を開けて複数設けられた小片状のサポート部材66とによって両端部を支持されている。
サポート部材66には、誘電正接が小さい(電気的損失が小さい)ポリイミド樹脂などが用いられる。
例えばキャップ部材67及びサポート部材66は、管状部材61の中心軸に対して、電極棒62の中心軸が揃うように電極棒62を保持する。この結果、電極棒62の外周面と管状部材61の内壁面との間には、横断面が円環状の隙間からなる流路が形成される。
箔状電極63は、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔によって構成され、管状部材61の外周面を全周に亘って覆うように配置される。箔状電極63は導電性グリースなどを介して管状部材61の外周面に貼り付けられている。
例えば箔状電極63は、管状部材61の長さ方向に沿った箔状電極63の長さ寸法を変化させることにより、箔状電極63の面積を変化させて管状部材61内でプラズマが形成される領域を変化させることができる。
また、管状部材61よりも短い長さ寸法を有する箔状電極63を設ける場合には、箔状電極63が管状部材61の外周面を覆う位置を変化させて、プラズマが形成される領域からプラズマノズル6の出口(ノズルヘッド64を設ける場合には、吐出口641)までの距離を変化させることもできる。
これら箔状電極63の面積や箔状電極63の配置位置の少なくとも一方を変化させることにより、プラズマノズル6から供給されるプラズマの密度などを調整することが可能となる。
既述のように管状部材61の基端側には、管状部材61と電極棒62との隙間を塞ぐと共に、電極棒62の基端部を保持するキャップ部材67が設けられている。管状部材61とキャップ部材67とは、管状部材61の基端部とキャップ部材67の開口面とにネジを切って、これらのネジを螺合させることにより接続してもよいし、接着剤を用いて接続してもよい。
さらにキャップ部材67の側面には、アルゴンガス(Ar)やクリーンドライエア(CDA)などのプラズマ形成用のガスを供給するガス供給配管65が接続されている。
管状部材61の基端側とは反対側の端部(以下、「先端」と呼ぶ)には、管状部材61内で生成したプラズマをプローブ針31へ向けて吐出するノズルヘッド64が設けられている。例えばノズルヘッド64は、円錐形状に形成され内部が空洞の金属製の部材である。そして、ノズルヘッド64の円錐の底面側の開口内に管状部材61の先端部を挿入することにより、O-リング642を介して管状部材61にノズルヘッド64を接続、固定している。
ノズルヘッド64の円錐の先端側には、プラズマを吐出するための吐出口641が形成されている。吐出口641の開口面積は、管状部材61と電極棒62との間の隙間の横断面積よりも小さく形成されている。この構成により、ガス供給配管65からのプラズマ形成用のガスの供給圧力にもよるが、プラズマノズル6の内圧を0.05〜1MPa(絶対圧)の範囲内の例えば1MPa(約10気圧)の高圧状態とすることができる。
プラズマノズル6の内圧を高くすることにより、ラジカルやイオン密度の高いプラズマをプローブ針31に向けて勢いよく供給することができる。
上述の構成を備えるプラズマノズル6の電極棒62と箔状電極63との間に高周波電力を印加すると、誘電体製の管状部材61を挟んだ誘電体バリア放電により、管状部材61内を流れるガスがプラズマ化する。
プラズマノズル6内においては、集中した領域にプラズマが発生するアーク放電の状態よりも、電極棒62と箔状電極63とが対向する領域に亘ってプラズマが発生するグロー放電の状態を維持した方が、より多くのガスを効率的にプラズマ化することができる。
一方で、電極棒62と箔状電極63との間では、グロー放電の状態と比較して、アーク放電の状態の方が負性抵抗を示すので、通常の高周波電力を印加しただけでは、プラズマノズル6内の放電はアーク状態に移行しやすい。
そこで本例のプラズマノズル6に供給する電力供給部7は、高周波電力をパルス波として、パルスのピークパワーとデューティー比とを調整することにより、イオン衝撃が高く(ピークパワーにより調整)、ガス温度が低くアーク状態に移行しにくい(デューティー比により調整)プラズマを形成する構成となっている。
以下、図5を参照しながら電力供給部7の構成例について説明する。
図5に示すように、電力供給部7は交流電源71からパルス状の高周波電力を得るパルス発生部72を備えている。パルス発生部72は、負荷側に供給される高周波電力の力率を改善する力率改善回路721と、交流電力から直流電力を得る整流平滑回路722と、直流電力の電圧調整を行う高圧チョッパ回路723と、直流電力から所望のデューティー比のパルスを発生させるHブリッジ回路724と、昇圧用のトランス回路725とを備えている。
交流電源71は、例えば商用交流電源を用い、50/60Hz、200Vの交流電力を供給する。
例えば公知のアクティブフィルター方式の力率改善回路721と組み合わせて設けられた整流平滑回路722からは、例えば400Vの直流電力が出力される。
高圧チョッパ回路723は、整流平滑回路722から供給された直流電流を、例えば10V〜400Vの範囲の電圧を有する直流電力に調整し、これによりパルスのピークパワーの設定を行う。
Hブリッジ回路724は、フェーズシフト方式のPWM(Pulse Width Modulation)によりり、高圧チョッパ回路723から供給された直流電力から、所望のデューティー比のパルスを生成する。
そしてトランス回路725にてパルス状の高周波電力の昇圧を行い、例えば最大で20kVのピークパワーを有するパルス状の高周波電力がプラズマノズル6に印加される。
イオン衝撃を利用する観点では、高周波電力の周波数は、5MHz以下が望ましい。また、例えばトランス回路725のコアとしてフェライトを利用する場合には、当該周波数は100kHz以下に調整される。
一方、プラズマノズル6にて放電を継続する観点では、パルス間隔が10ミリ秒以下であれば再着火エネルギーを要することなく放電を継続できることが分かっている。
これらの観点を踏まえ、例えば10〜20kHz程度の周波数範囲にてデューティー比が10〜90%程度の範囲のパルス状の高周波電力を供給することにより、プラズマノズル6内にてグロー放電の状態を維持しつつ、イオン衝撃の大きなプラズマを形成できることを把握している。
力率改善回路721内のアクティブフィルターのデューティー制御、高圧チョッパ回路723のPWM制御、Hブリッジ回路724のフェーズシフト制御は、例えばワンチップマイコン73を用いてパルス発生部72内でローカルに制御される。
以上に説明したプラズマノズル6及び電力供給部7は、本例のプラズマ供給部を構成している。
図1の説明に戻ると、プラズマノズル6は、ノズルヘッド64を上方側へ向け(プローブ針31側へ向け)、ノズル支持部232を介してZ移動部23に接続されている。
このようにウエハチャック2に併設されたプラズマノズル6は、移動機構(Yステージ21、Xステージ22、Z移動部23)を利用してX、Y、Zの各方向に移動し、載置面の側方位置からプローブ針31側へ向けてプラズマを吐出することが可能となる。
以上に説明したように、本例のプローブ装置は、イオン衝撃が大きく、イオンやラジカル密度の高いクリーニング用プラズマを大気圧下にある筐体1内に供給してプローブ針31のクリーニングを行う機能を備える。
さらに本例のプローブ装置は、プローブ針31側においてもプラズマノズル6から供給されたプラズマを効果的に利用してクリーニングを進行させるための構成を備えている。
即ち、図1、2に示すように、プローブ針31に向けてプラズマが供給される位置(図8に示すプラズマノズル6の配置位置参照)から見て、プローブ針31の背面側であるプローブカード3の上面側(プラズマノズル6から見てプローブカード3の裏面側)には、プラズマノズル6から供給されたプラズマが到達する位置におけるプローブ針31の電位を調節するための電位調節部材である金属板5が設けられている。
例えば金属板5は、銅板やアルミ板、ステンレススチール板などから構成され、当該金属板5の電位を調節する可変の直流電源53を介して接地端に接続されている。
図2に示す例において金属板5は、例えば誘電体製の保持部材51を介して、プローブカード3の裏面から数ミリメートル程度浮いた高さ位置に保持されている。また、プラズマ電位制御の目的で、保持部材51は、接続線52を介してプローブカード3の裏面と電気的に接続されている。
プラズマノズル6からプラズマが供給されるプローブ針31の背面側に電位調整された金属板5を設けることにより、プローブ針31の周囲に形成される電界の状態を変化させることが可能となる。この結果、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整して、付着物の除去を行う際のプラズマの作用を変化させることができる(後述の実施例2−1〜2−3に示す実験結果参照)。
直流電源53から金属板5に印加する電圧は、プラズマノズル6から供給されたプラズマを用いてプローブ針31に付着した付着物を除去することが可能であり、且つ、プラズマがプローブ針31の本体に与える損傷が小さい電圧を事前の予備実験などにより決定するとよい。
図2に示す例においては、直流電源53の負極側を金属板5に接続しているが、必要に応じて正極側を接続してもよい(後述の図11も参照)。
図6は、プラズマを用いたクリーニングの終点検出の手法の一例を示している。当該例においてはFT−IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)検出器8を用いてプラズマPの光を検出した結果に基づいて、付着物の除去が完了したか否かの判断を行う。
例えばプローブ針31を接触させるIC側の電極パッドがアルミニウム−マグネシウム合金である場合について考えると、電極パッドから削り採られてプローブ針31に付着した合金の一部は、酸化して酸化アルミニウムや酸化マグネシウムとなる。
このとき、図6に示すようにプローブ針31に供給されるプラズマの光をFT−IR検出器8にて受光し、分析すると、図7に示すように酸化アルミニウムや酸化マグネシウムに対応する吸光度ピークが観察される(図7の実線)。
そこで、プラズマを用いたクリーニングを行いながら、所定の間隔でFT−IR検出器8により前記プラズマ光の吸光度変化を確認する。付着物に対応する物質の吸光度のピークが予め設定されたしきい値以下となったタイミングにてクリーニングを終了することにより、付着物を確実に除去しつつ、プラズマがプローブ針31に与える損傷を最小限に抑えることが可能なタイミングを特定することができる。
以上に説明した構成を備えるプローブ装置には、制御部9が設けられている。この制御部9はプログラム、メモリ、CPUからなるデータ処理部などを備え、プログラムには制御部9からプローブ装置の各部に制御信号を送り、ウエハWの検査動作やプローブ針31のクリーニング動作を実行するための命令が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、MO(光磁気ディスク)などの図示しない記憶部に格納されて制御部9にインストールされる。
なお、テストヘッド4に設けられた既述のデータ記憶部や判定部も制御部9の一部を構成している。
以上に説明した構成を備えるプローブ装置の作用について説明する。
先ず、通常時におけるウエハWの検査動作について説明する。
はじめに、図示しない外部の搬送アームにより筐体1内にウエハWを搬入し、ウエハチャック2上に載置する。次いで既述の撮像手段を用いてコンタクト位置を設定する。
しかる後、ウエハチャック2を上昇させて、ウエハW上のICに形成された電極パッドにプローブ針31を接触させ、テストヘッド4から中間リング41、プローブカード3及びプローブ針31を介してICに電気信号を供給し、電気的特性の検査を行う。そして移動機構を用いてプローブカード3に対してウエハチャック2(ウエハW)を順次移動させ、ウエハW上に多数形成された各ICの電極パッドに対して同様の動作を繰り返して検査を行う。
こうしてウエハW上の全てのICについて検査が終了すると、ウエハチャック2を初期位置に移動させ、外部の搬送アームにより検査後のウエハWが搬出される一方で、次のウエハWがウエハチャック2上に載置される。
次に、プローブ針31のクリーニング動作について説明する。
上述した検査動作を多数のウエハWに対して実行すると、プローブ針31にはICの電極パッドとの接触に起因する付着物が付着する。そこで、例えば予め設定したタイミング(予め設定した期間の経過タイミング、あるいは予め設定した枚数のウエハWの検査を行った後のタイミングなど)にて、次のウエハWの搬入を一旦、停止し、プローブ針31のクリーニング動作を実行する。
クリーニング動作においては、ウエハチャック2にウエハWが搬入されていない状態にて、移動機構を用いてウエハチャック2の側方に併設されたプラズマノズル6をクリーニング対象のプローブ針31と対向する位置に移動させる(図8、9)。プラズマノズル6は、クリーニング対象のプローブ針31と先端のノズルヘッド64との距離が、例えば数ミリメートル〜数センチメートル程度離れた状態となる位置に配置される。
そしてガス供給配管65からプラズマノズル6内にプラズマ形成用のガスを供給すると共に、電力供給部7からプラズマノズル6にパルス状の高周波電力を供給する。この結果、プラズマノズル6内にて誘電体バリア放電が発生し、ガスがプラズマ化する。このとき、パルス状の高周波電力を用いてプラズマを発生させることにより、グロー放電の状態を維持しつつ、イオン衝撃の大きなプラズマを形成できる。
プラズマ化したガスは、ノズルヘッド64の吐出口641を介してプローブ針31に向けて吐出され、当該プラズマがプローブ針31の付着物と接触することにより、付着物が除去される。クリーニングは、1本ずつのプローブ針31にプラズマを供給してもよいし、1本のプラズマノズル6から複数本のプローブ針31にプラズマを供給してもよい。
プラズマを用いたクリーニングは、研磨部材を用いた付着物の除去と比較して、パーティクルの発生がほとんど無いので、筐体1内の機器を清浄な状態に保つことができる。なお、クリーニングの際に発生した付着物の成分を含むガスは、不図示の排気機構を用いて筐体1の外部に排出される。
ここでプローブカード3においては、プラズマノズル6から見てプローブ針31の背面側に、直流電源53によって電位調整された金属板5が設けられている。金属板5は、その下方側に配置されたプローブ針31の周囲に電界を形成し、プラズマがプローブ針31に到達する位置の電位を調整することができる。この結果、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整して、付着物の除去に適した状態にてプローブ針31にプラズマを供給することができる。
プラズマによるクリーニングの進行状況は、FT−IR検出器8にてプラズマの光を分析した結果に基づいて把握することができるので、付着物に対応する吸光度ピークが予め設定したしきい値以下となった時点で当該プローブ針31に対するクリーニング動作を終了する(図6、7)。
FT−IR検出器8を用いて付着物の除去の状態を把握しながらクリーニングを実行することにより、プラズマによるプローブ針31の損傷を必要最小限に抑えることができる。また、FT−IR検出器8を用いることにより、付着物による汚染の程度が大きくないプローブ針31を把握することもできる。このようなプローブ針31については、短時間でクリーニング作業を終える判断をすることができる。
こうして、移動機構を用いてプラズマノズル6を移動させながら、クリーニングが必要な全てのプローブ針31に対して上述のクリーニング動作を実施したら、プラズマノズル6へのガスの供給、及び電力の供給を停止し、ノズルヘッド64からのプラズマの吐出を終える。
そしてウエハチャック2を初期位置に移動させ、検査対象のウエハWの搬入を待つ。
本実施の形態に係るプローブ装置によれば以下の効果がある。プローブカード3に保持され、被検査デバイスであるICの電気的特性の検査を行うための複数のプローブ針31に対してプラズマを用いてクリーニングを行うにあたり、プラズマが供給される位置から見てプローブ針31の背面側に電位調節部材が設けられている。
この結果、プローブ針31の周囲に形成された電界を利用して、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整し、プローブ針31に付着した付着物を効果的に除去することができる。
ここで、プローブ針31の電位を調整する金属板5の構成は、図2を用いて示した例に限定されない。
例えば図10に示すように、金属板5を保持する高さ位置(保持位置)を変化させることが可能な保持部材51aを用い、プローブカード3の裏面から金属板5までの距離(即ち、プローブ針31から金属板5までの距離)を変化させることにより、プローブ針31の周囲に形成される電界の状態を変化させてもよい。なお、図10には直流電源53を設けずに金属板5を直接、接地端に接続した例を示したが、図2に示す例と同様に、これらの間に可変の直流電源53を設けてもよいことは勿論である。
また図11には、横針型(カンチレバー型)のプローブ針31に替えて、ポゴピン型のプローブ針31aを備えたプローブカード3aの例を示している。このタイプのプローブカード3aは、開口部32が設けられていない場合がある。そこで、プローブ針31の上方側のプローブカード3a内に、金属板5を埋め込む構成としてもよい。
また、本図中に併記するように、金属板5の電位調整を行う直流電源53は、その正極側を金属板5に接続することも可能である。
この他、プラズマ供給部の構成例は、図4、5を用いて説明したプラズマノズル6に限定されない。例えば、平行平板電極の間にプラズマ形成用のガスを通流させ、これらの電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、ノズルなどを介して、プラズマをプローブ針31に供給する構成としてもよい。
(実験1)
プラズマノズル6で発生させたプラズマを用いて、プローブ針31のクリーニング実験を行った。
A.実験条件
(実施例1)
図12に示すように、接地された金属製(銅製)の金属ステージ501にステンレス製の支持部材502を介して試料301(本実験ではプローブ針31)を配置した。そして、当該プローブ針31に対して図4、5を用いて説明したプラズマノズル6、電力供給部7を用いて発生させたプラズマを供給し、クリーニング実験を行った。
プラズマ発生用のガスとして流量0.5リットル/分のアルゴンガスを供給し、電圧10kV、周波数20kHz、デューティー比20%、平均300Wのパルス状の高周波電力を供給した。プラズマの供給位置は、プローブ針31より2mm上方の位置に設定した。
B.実験結果
クリーニング前後のプローブ針31の先端部を電子顕微鏡にて撮影した拡大写真を図13(a)、(b)に示す。
図13(a)に示すように、プローブ針31の先端部に付着していた付着物が、プラズマを用いたクリーニングにより除去できることを確認できた(図13(b))。
(実験2)
試料301と金属ステージ501との間に配置される支持部材502の材質を種々変更し、プラズマが供給される試料301の表面に与える影響の違いを調べた。
A.実験条件
(実施例2−1)
金属ステージ501上に、厚さが10mmのスポンジを支持部材502aとして配置し、当該支持部材502a上に試料301を配置して、実施例1と同じ条件でプラズマを発生させ、試料301の表面に供給した(図14(a))。試料301は、シリコン基板上に、窒化チタン膜、タングステン膜、酸化タングステン膜を積層した積層膜を用いた。また、図12に示すように、電極棒62と箔状電極63との間に印加されるパルス状の高周波電力の電流、電圧波形をオシロスコープ70により測定した。また、金属ステージ501と試料301との間の抵抗値も測定した。
(実施例2−2)
厚さ0.5〜2mmのステンレススチール板(支持部材502b)と、厚さ0.5mmの銅板(支持部材502c)とをこの順に積層して支持部材502を構成した点以外は、実施例2−1と同様の条件下で試料301へのプラズマ供給を行った(図14(b))。
(実施例2−3)
厚さ3〜10mmのアルミニウム板を支持部材502dとした点以外は、実施例2−1と同様の条件下で試料301へのプラズマ供給を行った(図14(c))。
B.実験結果
オシロスコープ70にて測定した実施例2−1〜2−3における電流、電圧波形を図15(a)〜(c)に示し、実施例2−1、2−3に係る試料301表面の拡大写真を図16(a)、(b)に示す。
実施例2−1の実験結果にて、金属ステージ501と試料301との間の抵抗値は数十MΩとなった。プラズマノズル6にパルス状の高周波電力を印加したところ、図15(a)に示すように電流、電圧が流れプラズマは発生したものの、試料301の表面には、プラズマを照射したことに伴う目視可能な痕跡は、殆ど現れなかった。
実施例2−2の実験結果にて、金属ステージ501と試料301との間の抵抗値は数Ω〜数十Ωとなった。プラズマノズル6にパルス状の高周波電力を印加したところ、図15(b)に示すように電流、電圧が流れプラズマは発生した。そして、試料301の表面には、図16(a)に示すように、0.5mm×1.0mm程度のプラズマ痕が形成された。
実施例2−3の実験結果にて、金属ステージ501と試料301との間の抵抗値は数百kΩとなった。プラズマノズル6にパルス状の高周波電力を印加したところ、図15(c)に示すように、実施例2−1、2−2と比較して電圧は上がらなかった。一方で、試料301の表面には、図16(b)に示すように、直径2mm程度の円形のプラズマ痕が形成された。
これら実施例2−1〜2−3の結果によると、試料301(窒化チタンにより、下面側に対して絶縁されている)が載置される支持部材502の材質を変更したことにより、試料301の表面の周囲の電界が変化し、プラズマ中のイオンに作用する加速電圧を調整できたと考えられる。この結果、プラズマによる処理の結果を種々、変化させることができた。
W ウエハ
2 ウエハチャック
3、3a プローブカード
31、31a
プローブ針
5 金属板
6 プラズマノズル
7 電力供給部
9 制御部

Claims (10)

  1. 基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
    前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
    検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
    前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
    前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備え
    前記電位調節部材は、接地端に接続された金属板であることと、
    前記プラズマが供給される位置から見て、前記プローブカードの裏面側には、前記金属板を保持すると共に、当該金属板の保持位置を変化させることが可能な保持部材が設けられ、前記保持部材を用いて、前記プローブカードの裏面から金属板までの距離を変化させることにより前記プローブの電位を調節することと、を特徴とするプローブ装置。
  2. 基板表面に形成された被検査デバイスに複数のプローブを接触させ、前記被検査デバイスの電気的特性の検査を行うプローブ装置において、
    前記プローブの先端部を突出させた状態で、これら複数のプローブを保持したプローブカードと、
    検査対象の基板が載置される基板載置面を備え、前記プローブカードに保持されたプローブに対して、当該載置面に載置された基板を相対的に移動させる移動機構に接続された載置台と、
    前記プローブに付着した異物を除去するために、当該プローブに向けてクリーニング用のプラズマを供給するためのプラズマ供給部と、
    前記プローブに向けてプラズマが供給される位置から見て、当該プローブの背面側に設けられ、前記プローブの電位を調節するための電位調節部材と、を備え、
    前記電位調節部材は、接地端に接続された金属板であり、前記金属板は、前記プローブカード内に埋め込まれていることを特徴とするプローブ装置。
  3. 前記接地端と金属板との間に、当該金属板の電位を調節する直流電源が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のプローブ装置。
  4. 前記プラズマ供給部は、0.5〜1MPaの範囲内の内圧を利用してプラズマを吐出するプラズマノズルを備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載のプローブ装置。
  5. 前記プラズマノズルは、誘電体製の管状部材と、前記管状部材内に挿入されると共に、当該管状部材の内壁面との間に隙間を形成する電極棒と、前記管状部材の基端側から、前記隙間内に向けてプラズマ形成用のガスを供給するガス供給配管と、前記管状部材の外面を覆うように設けられた箔状電極とを備え、
    前記電極棒と箔状電極との間に高周波電力を印加すると、誘電体バリア放電により前記ガスがプラズマ化されることを特徴とする請求項に記載のプローブ装置。
  6. 前記プラズマノズルから前記プローブへ向けてプラズマが吐出される前記管状部材の先端には、前記隙間の横断面積よりも開口面積の小さな吐出口を備えたノズルヘッドが設けられていることを特徴とする請求項に記載のプローブ装置。
  7. 前記プラズマノズルは、前記箔状電極により管状部材の外面を覆う位置と、当該電極面が管状部材の外面を覆う面積との少なくとも一方を変化させることにより、前記プローブへ向けて供給されるプラズマの状態を変化させることが可能であることを特徴とする請求項またはに記載のプローブ装置。
  8. 前記プラズマ供給部は、前記電極棒と箔状電極との間にパルス状の高周波電力を印加する電力供給部を備えたことを特徴とする請求項ないしのいずれか一つに記載のプローブ装置。
  9. 前記プラズマノズルは、前記載置面の側方位置からプラズマを吐出するように前記載置台に併設され、前記移動機構を用いてクリーニング対象のプローブと対向する位置に移動することを特徴とする請求項ないしのいずれか一つに記載のプローブ装置。
  10. 前記クリーニング用のプラズマの光を受光した結果から、前記プローブの表面の組成の変化を検出することにより、前記クリーニングの進行状態を特定することを特徴とする請求項1ないしのいずれか一つに記載のプローブ装置。
JP2017150202A 2017-08-02 2017-08-02 プローブ装置 Active JP6874583B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017150202A JP6874583B2 (ja) 2017-08-02 2017-08-02 プローブ装置
KR1020180085930A KR102090682B1 (ko) 2017-08-02 2018-07-24 프로브 장치
TW107126433A TWI779070B (zh) 2017-08-02 2018-07-31 探針裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017150202A JP6874583B2 (ja) 2017-08-02 2017-08-02 プローブ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019029593A JP2019029593A (ja) 2019-02-21
JP6874583B2 true JP6874583B2 (ja) 2021-05-19

Family

ID=65369366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017150202A Active JP6874583B2 (ja) 2017-08-02 2017-08-02 プローブ装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6874583B2 (ja)
KR (1) KR102090682B1 (ja)
TW (1) TWI779070B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114472252B (zh) * 2020-11-28 2023-03-24 法特迪精密科技(苏州)有限公司 测试探针清洁方法的探针固定方法
CN113426763A (zh) * 2021-06-15 2021-09-24 扬州国兴技术有限公司 一种用于清洗印制电路板钻针胶渣残屑装置及方法
CN115254800B (zh) * 2022-07-15 2023-06-13 业泓科技(成都)有限公司 探针清洁装置及探针清洁方法
CN114966144B (zh) * 2022-07-22 2022-10-28 中科雷凌激光科技(山东)有限公司 一种可调式探针

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0637769U (ja) * 1992-10-21 1994-05-20 日新電機株式会社 プラズマ診断装置
JPH10185953A (ja) * 1996-12-27 1998-07-14 Mitsubishi Electric Corp プローブカード探針の洗浄方法およびこの洗浄方法を実施するための装置
JP2000039467A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Seiko Epson Corp プローブカードの洗浄方法
JP4193288B2 (ja) * 1999-06-14 2008-12-10 ヤマハ株式会社 エッチング終点検出方法
JP2002176076A (ja) * 2000-12-06 2002-06-21 Nps Inc 半導体検査装置
JP2005322416A (ja) * 2003-05-01 2005-11-17 Gunma Univ 大気圧低温プラズマ装置と表面処理方法
KR20070019297A (ko) * 2005-08-12 2007-02-15 주성엔지니어링(주) 플라즈마 장치용 비침투식 이온 에너지 분포 측정 시스템및 이를 이용한 이온 에너지 분포 측정 방법
US20070248767A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Asm Japan K.K. Method of self-cleaning of carbon-based film
JP4939129B2 (ja) 2006-07-05 2012-05-23 東京エレクトロン株式会社 プローブの研磨部材、プローブの研磨方法、プローブカード及びプローブ装置
JP2010286252A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd コンタクトプローブの製造方法およびコンタクトプローブ
KR101235796B1 (ko) * 2010-09-28 2013-02-21 한국표준과학연구원 투시창 세정 장치, 투시창 세정 방법, 및 공정 모니터링 방법
KR20130007195A (ko) * 2011-06-30 2013-01-18 주식회사 에이비에스피 활성화된 기체를 이용한 세정 및 환원 장치와 방법
WO2017056461A1 (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 セイコーエプソン株式会社 電子部品搬送装置および電子部品検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019029593A (ja) 2019-02-21
TW201920968A (zh) 2019-06-01
KR20190014467A (ko) 2019-02-12
TWI779070B (zh) 2022-10-01
KR102090682B1 (ko) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6874583B2 (ja) プローブ装置
JP3574444B2 (ja) プローブの接触抵抗測定方法及び半導体デバイスの試験方法
US7345466B2 (en) Method and apparatus for cleaning a probe card
JPH03135778A (ja) 電気回路の開路/短絡試験を非接触に行う方法及び装置
KR101019878B1 (ko) 프로브 장치, 프로브 방법 및 기억 매체
US10274519B2 (en) Wafer inspection equipment having laser cleaning function
TW201041063A (en) System and method of sensing and removing residual charge from a micro-machined wafer
CN107393856B (zh) 一种下电极装置、半导体加工设备及残余电荷释放方法
JP5327551B2 (ja) 回路検査装置及びその回路検査方法
JP4438229B2 (ja) 電子部品検査装置用測定プローブのクリーニング方法及びこれを用いる電子部品検査装置
JP3959318B2 (ja) プラズマリーク監視方法,プラズマ処理装置,プラズマ処理方法,およびコンピュータプログラム
JP2002036030A (ja) 放電加工機及び放電加工方法
JP4866176B2 (ja) 走査型電子顕微鏡を備えたプローバ装置及びプローバ装置の探針クリーニング方法
JP3934665B2 (ja) 回路基板の検査装置および検査方法
JP2011095266A (ja) 走査型電子顕微鏡を備えたプローバ装置及びプローバ装置の探針クリーニング方法
JPH11354252A (ja) 放電電流モニタ及び高圧電源装置及び放電装置
JP3804049B2 (ja) 回路基板の検査装置および検査方法
CN113533438B (zh) 电接触材料摩擦电弧烧损的原位测试装置及其测试方法
TW200926319A (en) Wire bonding device and wire bonding method
JP2002176076A (ja) 半導体検査装置
JP2002365322A (ja) 帯電量計測装置と帯電量の計測方法、静電気放電検出装置とその検出方法
JP4287255B2 (ja) 基板検査装置及び基板検査方法
JP3270416B2 (ja) 加工電極製作方法および加工電極製作装置
JP2006308327A (ja) 基板検査装置及び基板検査方法
JPWO2008081752A1 (ja) 検査方法、検査装置及びプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20180509

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210305

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210323

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210405

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6874583

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250