JPH10185953A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試験の信頼性の向上を図る。 【解決手段】 反応ガスにマイクロ波と磁場を印加する
ことによりプラズマを発生させるプラズマ発生手段１４
と、磁場によりプラズマをプローブカード２３の上方に
絞って照射する磁場発生手段２１と、磁場発生手段２１
で照射されるプラズマをプローブカード２３の探針２４
の存在する領域に絞るバッフル手段２２と、プローブカ
ード２３の探針２４に直流電圧を印加しプラズマイオン
の探針２４への入射エネルギが、アルミニウムのスパッ
タリングのしきい値エネルギとタングステンのスパッタ
リングのしきい値エネルギとの間の範囲の値となるよう
に直流電圧の値を制御する印加電圧制御手段３２とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハの
試験時に用いられるプローブカードの探針の洗浄方法、
およびこの方法を実施するための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プローブカード１は例えば特開
平３−２７８４３８号公報等で図４に示すように、それ
ぞれコンタクトピン２で接続されたコンタクトリング３
を介して、テスタ４に接続されており、下方には試験さ
れる半導体ウエハ５のパッド５ａの数および位置に対応
させた複数のタングステン製の探針６が埋設されてい
る。そして、試験時には、プローブカード１の下方から
半導体ウエハ５が載置されたステージ７を上昇させ、半
導体ウエハ５の各パッド５ａをプローブカード１の各探
針６に接触させることにより、半導体ウエハ５とステー
タ４との間を電気的に接続し、所定の試験が実施され
る。

【０００３】このようにして試験が繰り返されると、各
探針６にはパッド５ａの材料となるアルミニウムが付着
するとともに、このアルミニウムが酸化することにより
表面に絶縁膜を形成し、電気的接触を妨げて試験の信頼
性を低下させる恐れがあるため、所定の間隔をおいて、
図示はしないが近傍に配置された洗浄装置により、機械
的な研磨を施して各探針６に付着したアルミニウムを除
去するようになされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のプローブカード
１の探針６の洗浄は、以上のように機械的な研磨を施す
ことによりなされているので、研磨時に探針６に力が加
わり探針６が変形して、半導体ウエハ５のパッド５ａと
の位置関係が対応しなくなるため、接触不良をひき起こ
し依然として試験の信頼性を低下させるという問題点が
あった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、試験の信頼性を向上させること
が可能な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を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るプローブカード探針の洗浄方法は、プローブカードが
収納された真空槽内に反応ガスを導入し、マイクロ波と
磁界を印加してプラズマを発生させる工程と、プローブ
カードの探針に直流電圧を印加し、プラズマイオンの探
針への入射エネルギがアルミニウムのスパッタリングの
しきい値エネルギとタングステンのスパッタリングのし
きい値エネルギとの間の範囲の値となるように直流電圧
の値を制御する工程とを包含したものである。

【０００７】又、この発明の請求項２に係るプローブカ
ード探針の洗浄方法は、請求項１において、反応ガスと
してＡｒを用いたものである。

【０００８】又、この発明の請求項３に係るプローブカ
ード探針の洗浄方法は、請求項１において、反応ガスと
してＨｅを用いたものである。

【０００９】又、この発明の請求項４に係るプローブカ
ード探針の洗浄装置は、真空槽内に配置されプローブカ
ードを保持するプローブカード保持手段と、真空槽内に
反応ガスを導入する反応ガス導入手段と、反応ガスにマ
イクロ波と磁場を印加することによりプラズマを発生さ
せるプラズマ発生手段と、磁場によりプラズマをプロー
ブカードの上方に絞って照射する磁場発生手段と、磁場
発生手段で照射されるプラズマをプローブカードの探針
の存在する領域に絞るバッフル手段と、プローブカード
の探針に直流電圧を印加しプラズマイオンの探針への入
射エネルギが、アルミニウムのスパッタリングのしきい
値エネルギとタングステンのスパッタリングのしきい値
エネルギとの間の範囲の値となるように直流電圧の値を
制御する印加電圧制御手段とを備えたものである。

【００１０】又、この発明の請求項５に係るプローブカ
ード探針の洗浄装置は、請求項４において、バッフル手
段をプラズマの照射方向に移動可能としたものである。

【００１１】又、この発明の請求項６に係るプローブカ
ード探針の洗浄装置は、請求項４において、プローブカ
ード保持手段を冷却するようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１における
プローブカード探針の洗浄装置の構成を示す概略断面
図、図２はこの発明の原理を説明するための特性図、図
３はプラズマの種類を変えた場合のタングステンとアル
ミニウムのスパッタリングのしきい値エネルギの差を示
す特性図である。

【００１３】まず、この発明の基となる原理について説
明する。図２はスパッタリング収率とプラズマイオンの
入射エネルギとの関係を示し、図において曲線Ａはアル
ミニウム、曲線Ｂは探針の材料であるタングステンのス
パッタリング収率の変化をそれぞれ示す。なお、スパッ
タリング収率とはプラズマイオン１個が固体材料に衝突
した時に材料原子をスパッタリングにより放出させる割
合を表す。又、図中ＥｔｈＡｌ、ＥｔｈＷはそれぞれア
ルミニウムおよびタングステンの各スパッタリングのし
きい値エネルギを示し、これ以下のエネルギのプラズマ
イオンではスパッタリングされない。

【００１４】そして、タングステンはアルミニウムより
も質量が大きいので、アルミニウムよりもスパッタリン
グされにくいため、それぞれのしきい値エネルギＥｔｈ
Ａｌ、ＥｔｈＷにはＥｔｈＡｌ＜ＥｔｈＷの関係が成立
する。したがって、探針に直流電圧を印加して、プラズ
マイオンの探針への入射エネルギを、ＥｔｈＡｌとＥｔ
ｈＷの間の範囲となるように直流電圧の値を制御してや
れば、タングステンをスパッタリングするためにはプラ
ズマイオンのエネルギは不足し、アルミニウムのみがス
パッタリングにより放出されて除去される。

【００１５】上記のような原理に基づくこの発明の実施
の形態１におけるプローブカード探針の洗浄装置を図１
について説明する。図において、８は容器、９はバルブ
１０を介して容器８内に反応ガスを導入する反応ガス導
入手段、１１はマイクロ波を発生させ導波管１２を介し
て容器８内に導入するマイクロ波発生源、１３はこのマ
イクロ波発生源１１によるマイクロ波に磁場を印加して
プラズマを発生させる磁場コイルで、これら１１ないし
１３でプラズマ発生手段１４を構成している。１５はバ
ルブ１６を介して容器８内と連通され容器８内を真空引
きする第１の真空装置である。

【００１６】１７は容器８とゲートバルブ１８を介して
連結され、後述のプローブカードを交換するために設け
られた交換容器、１９はバルブ２０を介して交換容器１
７と連結され、交換容器１７内を真空引きする第２の真
空装置、２１は磁場コイルでなりプラズマ発生手段１４
で発生されたプラズマをプローブカードの上方に絞って
照射する磁場発生手段、２２は容器８内を図中矢印で示
すように上下に移動可能に配設され、中央部に形成され
た照射穴２２ａにより磁場発生手段２１で絞られたプラ
ズマを、さらにプローブカードの探針の存在する領域に
絞って照射するボロンナイトライト製のバッフル手段、

【００１７】２３は複数の探針２４を有するプローブカ
ード、２５はこのプローブカード２３を着脱自在に保持
する金属製トレイで、図示はしないが内部に冷却水を流
通させることにより、保持されたプローブカード２３を
冷却できるようになっている。２６は金属製トレイ２５
を保持するホルダで、金属製トレイ２５と共にプローブ
カード保持手段２７を構成している。２８は容器８の下
部に配設され内部に複数の棒状導体２９が埋設される基
板、３０は複数のコンタクトピン３１を有しホルダ２６
の下部に取り付けられたコンタクトリングで、各コンタ
クトピン３１を介してプローブカード２３の探針２４
と、基板２８の棒状導体２９との間を電気的に接続す
る。３２は基板２８の棒状導体２９とリード３３により
接続され、各棒状導体２９毎に所定の直流電圧をそれぞ
れ制御して印加する印加電圧制御手段である。

【００１８】次に、上記のように構成されたプローブカ
ード探針の洗浄装置の動作について説明する。まず、プ
ローブカード２３を金属製トレイ２５に装着して交換容
器１７内に収納した後、両バルブ１６、２０を開き第１
および第２の真空装置１５、１９をそれぞれ駆動して、
容器８および真空容器１７内を真空引きして真空状態と
する。次いでゲートバルブ１８を開き、金属製トレイ２
５を容器８内に移動してホルダ２６に保持させる。この
状態でバルブ１０を開いて例えばＨｅ等の反応ガスを容
器８内に導入し所定の量を充填する。

【００１９】そして、マイクロ波発生源１１を駆動して
マイクロ波を発生させ、導波管１２を介して容器８内に
導入するとともに、磁場コイル１３を作動させて磁場を
印加することによりプラズマを発生させる。次いで、磁
場発生手段２１でプラズマに対して垂直方向の磁場を発
生させることにより、プラズマが磁力線と垂直方向に広
がるのを抑えるとともに、バッフル手段２２の照射穴２
２ａを介してプローブカード２３の探針２４の存在の領
域に絞って照射し、各探針２４にプラズマイオンを入射
させる。

【００２０】これと同時に、印加電圧制御手段３２から
はコンタクトリング３０を介して、プローブカード２３
の各探針２４にそれぞれ直流電圧が印加され、各探針２
４に入射されるプラズマイオンの入射エネルギが、アル
ミニウムのスパッタリングのしきい値エネルギと、タン
グステンのスパッタリングのしきい値エネルギとの間の
範囲の値となるように、直流電圧の値をそれぞれ制御す
れば、上記した理由により各探針４にそれぞれ付着した
アルミニウムのみがスパッタリングされて除去されプロ
ーブカード２３一個分の洗浄が終了する。以下、洗浄が
終了したプローブカード２３は上記とは逆の動作によ
り、金属製トレイ２５と共に交換容器１７内に戻され、
洗浄を要する新たなプローブカード２３が装着された
後、上記と同様の動作を繰り返すことにより、順次洗浄
が実施される。

【００２１】このように上記実施の形態１によれば、プ
ラズマ発生手段１４によって発生したプラズマを、磁場
発生手段２１で磁力線と垂直方向に広がるのを抑えると
ともに、バッフル手段２２の照射穴２２ａを介して探針
２４の存在する領域に絞って照射し、各探針２４にプラ
ズマイオンを入射させ、これと同時に、印加電圧制御手
段３２により、各探針２４に入射されるプラズマイオン
の入射エネルギが、アルミニウムのスパッタリングのし
きい値エネルギと、タングステンのスパッタリングのし
きい値エネルギとの間の範囲の値になるような直流電圧
を、それぞれ制御して印加するようにしているので、各
探針を傷付けることなく付着したアルミニウムを除去で
きることは勿論のこと、非接触での洗浄ができるため、
探針２４が変形して接触不良が発生することもなくな
り、試験の信頼性の向上を図ることが可能になる。

【００２２】又、バッフル手段２２をプラズマの照射方
向に移動可能としているので、探針２４へのプラズマの
照射領域の調整が容易となり、さらに又、プローブカー
ド保持手段２７の金属製トレイ２５を冷却できるように
しているので、装着されるプローブカード２３の冷却も
可能となり、プローブカード２３への熱影響を防止する
こともできる。

【００２３】尚、図３はプラズマの種類を変えた場合
の、タングステンとアルミニウムのスパッタリングのし
きい値エネルギの差ＥｔｈＷ−ＥｔｈＡｌを示す図であ
り、上記説明では反応ガスとしてＨｅを用いているが、
図に示すようにＮ、Ｎｅ、Ａｒ等を反応ガスとして用い
ることもできる。しかしながら、図から明らかなように
原子量の小さいＨｅの方が、原子量の大きいＡｒよりＥ
ｔｈＷ−ＥｔｈＡｌの値が大きくなることが明らかであ
る。したがって、Ｈｅを反応ガスとして用いた場合、制
御幅が大きい分印加電圧制御手段３２による制御が容易
となる。一方、原子量の大きいＡｒの方が原子量の小さ
いＨｅよりスパッタリング収率が大きくなるため、アル
ミニウムの除去時間、すなわち洗浄時間が短くなり作業
性の向上を図ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、プローブカードが収納された真空槽内に反応ガス
を導入し、マイクロ波と磁界を印加してプラズマを発生
させる工程と、プローブカードの探針に直流電圧を印加
し、プラズマイオンの探針への入射エネルギがアルミニ
ウムのスパッタリングのしきい値エネルギとタングステ
ンのスパッタリングのしきい値エネルギとの間の範囲の
値となるように直流電圧の値を制御する工程とを包含し
たので、試験の信頼性の向上を図ることが可能なプロー
ブカード探針の洗浄方法を提供することができる。

【００２５】又、この発明の請求項２によれば、請求項
１において、反応ガスとしてＡｒを用いたので、試験の
信頼性の向上を図ることが可能であることは勿論のこ
と、作業性の向上を図ることが可能なプローブカード探
針の洗浄方法を提供することができる。

【００２６】又、この発明の請求項３によれば、請求項
１において、反応ガスとしてＨｅを用いたので、試験の
信頼性の向上を図ることが可能であることは勿論のこ
と、印加直流電圧の制御を容易とするプローブカード探
針の洗浄方法を提供することができる。

【００２７】又、この発明の請求項４によれば、真空槽
内に配置されプローブカードを保持するプローブカード
保持手段と、真空槽内に反応ガスを導入する反応ガス導
入手段と、反応ガスにマイクロ波と磁場を印加すること
によりプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、磁場
によりプラズマをプローブカードの上方に絞って照射す
る磁場発生手段と、磁場発生手段で照射されるプラズマ
をプローブカードの探針の存在する領域に絞るバッフル
手段と、プローブカードの探針に直流電圧を印加しプラ
ズマイオンの探針への入射エネルギが、アルミニウムの
スパッタリングのしきい値エネルギとタングステンのス
パッタリングのしきい値エネルギとの間の範囲の値とな
るように直流電圧の値を制御する印加電圧制御手段とを
備えたので、試験の信頼性の向上を図ることが可能なプ
ローブカード探針の洗浄装置を提供することができる。

【００２８】又、この発明の請求項５によれば、請求項
４において、バッフル手段をプラズマの照射方向に移動
可能としたので、試験の信頼性の向上を図ることが可能
であることは勿論のこと、プラズマの照射領域の調整が
容易なプローブカード探針の洗浄装置を提供することが
できる。

【００２９】又、この発明の請求項６によれば、請求項
４において、プローブカード保持手段を冷却するように
したので、試験の信頼性の向上を図ることが可能である
ことは勿論のこと、プローブカードへの熱影響を防止す
ることが可能なプローブカード探針の洗浄装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるプローブカ
ード探針の洗浄装置の構成を示す概略断面図である。

【図２】 この発明の原理を説明するための特性図であ
る。

【図３】 プラズマの種類を変えた場合のタングステン
とアルミニウムのスパッタリングのしきい値エネルギの
差を示す特性図である。

【図４】 プローブカードを用いて半導体ウエハの試験
を行う一般的な構成を示す正面図である。

【符号の説明】

８ 容器、９ 反応ガス導入手段、１４ プラズマ発生
手段、１７ 交換容器、２１ 磁場発生手段、２２ バ
ッフル手段、２２ａ 照射穴、２３ プローブカード、
２４ 探針、２７ プローブカード保持手段、３０ コ
ンタクトリング、３２ 印加電圧制御手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブカードが収納された真空槽内に
   反応ガスを導入し、マイクロ波と磁界を印加してプラズ
   マを発生させる工程と、上記プローブカードの探針に直
   流電圧を印加し、プラズマイオンの上記探針への入射エ
   ネルギがアルミニウムのスパッタリングのしきい値エネ
   ルギとタングステンのスパッタリングのしきい値エネル
   ギとの間の範囲の値となるように上記直流電圧の値を制
   御する工程とを包含したことを特徴とするプローブカー
   ド探針の洗浄方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、反応ガスはＡｒであ
   ることを特徴とするプローブカード探針の洗浄方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、反応ガスはＨｅであ
   ることを特徴とするプローブカード探針の洗浄方法。
4. 【請求項４】 真空槽内に配置されプローブカードを保
   持するプローブカード保持手段と、上記真空槽内に反応
   ガスを導入する反応ガス導入手段と、上記反応ガスにマ
   イクロ波と磁場を印加することによりプラズマを発生さ
   せるプラズマ発生手段と、磁場により上記プラズマを上
   記プローブカードの上方に絞って照射する磁場発生手段
   と、上記磁場発生手段で照射されるプラズマを上記プロ
   ーブカードの探針の存在する領域に絞るバッフル手段
   と、上記プローブカードの探針に直流電圧を印加しプラ
   ズマイオンの上記探針への入射エネルギが、アルミニウ
   ムのスパッタリングのしきい値エネルギとタングステン
   のスパッタリングのしきい値エネルギとの間の範囲の値
   となるように上記直流電圧の値を制御する印加電圧制御
   手段とを備えたことを特徴とするプローブカード探針の
   洗浄装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、バッフル手段は、プ
   ラズマの照射方向に移動可能であることを特徴とするプ
   ローブカード探針の洗浄装置。
6. 【請求項６】 請求項４において、プローブカード保持
   手段は、冷却されていることを特徴とするプローブカー
   ド探針の洗浄装置。