JPH10339766A - ソフトクリーナ及びクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨板２０によりプローブ針１７Ａを圧接、
研磨し、針先の付着物（電極パッドの削り屑等）を除去
しても、必ずしも針先全体を研磨できるとは限らず、針
先に削り屑等が却って剥離し易い状態で残り、ひいては
針先の残留物が検査時に針先から剥離し、チップを汚染
する虞があった。また、針先の研磨後に削り屑等が研磨
板２０上に残り、あるいは研磨板２０の砥粒が研磨板２
０から剥離し、これらがパーティクルの発生源になる。
今後、チップが益々超微細化すると、僅かとは云え上述
のパーティクルのチップに対する影響が益々大きくな
る。 【解決手段】 本発明のソフトクリーナ１は、プローブ
針１８Ａを突き刺して針先の付着物Ｏを除去するクリー
ナ層４を有し、このクリーナ層４は、ゴムからなる基剤
２と、この基剤２中に分散する充填剤３とからなること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソフトクリーナ及
びクリーニング方法に関し、更に詳しくは半導体ウエハ
（以下、単に「ウエハ」と称す。）等の被検査体の電気
的特性検査を行う際に用いられる探針の針先の付着物を
除去するソフトクリーナ及びクリーニング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ウエハの電気的特性検査を行う場合に、
検査装置として例えばプローブ装置が用いられる。プロ
ーブ装置１０は、例えばウエハに形成された個々のチッ
プの電気的検査を行う際に用いられる検査装置で、例え
ば図３に示すように構成されている。このプローブ装置
１０は、同図に示すように、カセットＣ内に収納された
ウエハＷを搬送するローダ部１１と、このローダ部１１
内に配設された搬送機構（図示せず）を介して搬送され
たウエハＷを検査するプローバ部１２と、このプローバ
部１２及びローダ部１１を制御するコントローラ１３
と、このコントローラ１３を操作する操作パネルを兼ね
る表示装置１４とを備えて構成されている。

【０００３】また、上記ローダ部１１にはサブチャック
（図示せず）が配設され、このサブチャックを介してオ
リエンテーションフラットを基準にしたウエハＷのプリ
アライメントを行い、搬送機構を介してプリアライメン
ト後のウエハＷをプローバ部１２へ搬送するようになっ
ている。

【０００４】また、プローバ部１２には、ウエハＷを載
置するＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向に移動可能なメインチャッ
ク１５と、このメインチャック１５上に載置されたウエ
ハＷを検査位置に正確にアライメントするアライメント
ブリッジ１６Ａ等を有するアライメント機構１６と、ア
ライメント機構１６によりアライメントされたウエハＷ
の電気的検査を行うためのプローブ針１７Ａを有するプ
ローブカード１７とが配設されている。そして、プロー
ブカード１７はプローバ部１２の天面に対して開閉可能
なヘッドプレート１８の中央の開口部にインサートリン
グ１８Ａを介して固定されている。また、プローバ部１
２にはテストヘッド１９が旋回可能に配設され、プロー
バ部１２上に旋回したテストヘッド１９を介してプロー
ブカード１７とテスタ（図示せず）間を電気的に接続
し、テスタからの所定の信号をプローブカード１７を介
してメインチャック１５上のウエハＷにおいて授受し、
ウエハＷに形成された複数のチップの電気的検査をテス
タによって順次行うようにしている。

【０００５】ところで、ウエハＷの検査を行う時には、
例えば駆動機構を介してメインチャック１５を移動させ
メインチャック１５上のウエハＷとプローブ針１７Ａと
のアライメントを行った後、メインチャック１５を上方
へオーバドライブさせ、ウエハＷの電極パッド（例えば
アルミニウムによって形成されている）表面に形成され
た自然酸化膜（酸化アルミニウムからなる）等をプロー
ブ針１７Ａによって削り取り、プローブ針１７Ａと電極
パッドとを確実に電気的に接触させてウエハＷの検査を
行うようにしている。そして、図４に示すようにプロー
ブ針１７Ａによる電極パッドＰの接触繰り返して検査し
ていると、プローブ針１７Ａには絶縁性を有する酸化ア
ルミニウムＯが付着し、その後の検査に支障を来すこと
がある。

【０００６】そこで、例えば図５に示すようにメインチ
ャック１５から側方に突出させた取付台１５Ａに研磨板
２０を取り付け、この研磨板２０によりプローブ針１７
Ａの針先をクリーニングしている。即ち、プローブ針１
７Ａの針先と研磨板２０とを接触させ、メインチャック
１５を上下動させてプローブ針１７Ａを研磨することに
より針先の付着物を除去している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クリーニング方法の場合には、研磨板２０によりプロー
ブ針１７Ａを圧接、研磨し、針先の付着物（電極パッド
の削り屑等）を除去しても、必ずしも針先全体を研磨で
きるとは限らず、針先に削り屑等が却って剥離し易い状
態で残り、ひいては針先の残留物が検査時に針先から剥
離し、チップを汚染する虞があった。また、針先の研磨
後に削り屑等が研磨板２０上に残り、あるいは研磨板２
０の砥粒が研磨板２０から剥離し、これらがパーティク
ルの発生源になるという課題があった。しかも、今後、
チップが益々超微細化すると、僅かとは云え上述のパー
ティクルのチップに対する影響が益々大きくなる。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、プローブ針等の探針の針先の付着物を簡単
且つ確実に除去することができ、しかも、付着物に起因
したパーティクルの発生を防止することができるソフト
クリーナ及びクリーニング方法を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のソフトクリーナは、探針を突き刺して針先の付着物を
除去するクリーナ層を有するソフトクリーナであって、
上記クリーナ層は、ゴムからなる基剤と、この基剤中に
分散する充填剤とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、本発明の請求項２に記載のソフトク
リーナは、請求項１に記載の発明において、上記クリー
ナ層を基板表面に設けたことを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の請求項３に記載のソフトク
リーナは、請求項１または請求項２に記載の発明におい
て、上記基剤と上記充填剤との配合比（基剤／充填剤）
が４／６〜３／７であることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の請求項４に記載のソフトク
リーナは、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、上記クリーナ層の表面にゴム薄膜を設け
たことを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の請求項５に記載のクリーニ
ング方法は、ゴムからなる基剤中に充填剤を分散させた
クリーナ層に探針を突き刺して探針の針先の付着物を除
去することを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２に示す実施形
態に基づいて本発明を説明する。まず、本実施形態のソ
フトクリーナ１は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ゴムからなる基剤２と、この基剤２中に分散する充
填剤３とからなるクリーナ層４と、このクリーナ層４に
より表面が被覆された基板４とを有し、全体として板状
に形成されている。そこで、以下ではソフトクリーナ１
は例えばプローブ装置のプローブ針１７Ａをクリーニン
グする場合に用いられる。

【００１５】上記ゴム２としては、例えば天然ゴム、合
成ゴムのいずれも用いることができ、中でも合成ゴムで
あるシリコンゴムが好ましく用いられる。また、上記充
填剤３は探針を研磨する砥粒となるもので、このような
充填剤３としては、例えばけい砂、ガラスや、アルミ
ナ、カーボランダム（商品名）等のセラミックス等の粉
粒体を好ましく用いることができ、これらの粉粒体はそ
れぞれ単独であるいは二種類以上を混練して用いること
ができる。尚、以下では充填剤３を粉粒体３とも云う。
また、粉粒体３は、例えば３〜１５μｍの粒径に調整さ
れたものが好ましく、５〜１０μｍの粒径に調整された
ものがより好ましい。粒径が３μｍ未満では充填剤３が
砥粒として機能し難くなり、１５μｍを超えると基剤２
充填剤３との馴染みが悪く、しかも針先を損なう虞があ
る。一方、基板５はゴムとの親和性に優れ、基板から剥
離し難いものが好ましく、例えばシリコンゴムの場合で
あればシリコン基板が好ましい。

【００１６】上記クリーナ層４におけるゴム２と上記充
填剤３の配合比（ゴム／充填剤）は、例えば５／５〜３
／７が好ましく、４／６〜３／７がより好ましい。配合
比が５／５未満では充填剤を分散させる意義が失われ、
３／７を超えると基剤２と充填剤３との馴染みが悪く、
しかも針先を損なう虞がある。ゴムと充填剤の配合比
は、プローブ針１７Ａの材質によって変わるため、プロ
ーブ針１７Ａの材質に適した配合比を適宜選択する必要
がある。例えば、プローブ針１７Ａの材質がタングステ
ンである場合には、上記配合比は４／６が好ましい。
尚、プローブ針１７Ａの材質としては、タングステンの
他、例えばパラジウム、ベリリウム等の合金が用いられ
る。また、基板５上に被覆されたクリーナ層４の被膜厚
ｔは、プローブ針１７Ａを突き刺して針先の付着物を除
去できる厚さであれば特に制限されないが、一般的には
例えば５００〜１０００μｍが好ましい。

【００１７】上記ソフトクリーナ１を作製する場合に
は、まず、基剤２と充填剤３とを従来公知の方法で混練
してクリーナ層４となる材料を調製する。それには例え
ばシリコンゴムの生ゴムに充填剤３を所定の配合比にな
るまで徐々に添加し、次いで、重合開始剤（例えば、過
酸化ベンゾイル）を触媒として所定量（例えば、生ゴム
に対して１．５〜４％）添加し、充填剤３を十分に分散
させる。そして、充填剤３が十分に馴染むまで熟成期間
をおいてコンパウンドとする。その後、このコンパウン
ドをシリコン基板５上に塗布した後、所定の温度（例え
ば、１２０℃程度）下でシリコン基板５上のコンパウン
ドに所定の圧力（例えば、７０ｋｇ／ｃｍ²）を１０数
分程度加圧成形した後、温度を下げて加圧操作を止め
る。この一連の操作により、コンパウンドの生ゴムが重
合、硬化してシリコンゴムとなり、基剤２であるシリコ
ンゴム中に充填剤３が分散したクリーナ層４がシリコン
基板５の表面を被膜してシリコン基板５と一体化する。
そして、シリコンゴム２の表面には表面が極めて平滑な
スキン被膜２Ａが形成される。このスキン被膜２Ａは多
少粘着性があり、上述のように付着物を捕捉する機能を
有する。

【００１８】次に、上記ソフトクリーナ１を用いた本発
明のクリーニング方法の一実施態様について説明する。
ソフトクリーナ１を例えば図５に示すメインチャック１
５の取付台１５Ａ上に取り付けて探針であるプローブ針
１７Ａをクリーニングする場合について説明する。

【００１９】プローブ針１７Ａとアルミニウムからなる
電極パッドとを所定回数繰り返し接触させて検査を行っ
ていると、図１の（ａ）に示したように、プローブ針１
７Ａの針先に酸化アルミニウム等の付着物Ｏが付着し、
その後の正確な検査を行えなくなる。そこで、本実施態
様のクリーニング方法により針先をクリーニングし、針
先の付着物Ｏを除去する。

【００２０】それにはまず、メインチャック１５（図５
参照）を移動させて取付台１５Ａをプローブ針１７Ａの
真下にアライメントする。次いで、メインチャック１５
を上昇させると取付台１５Ａ上のソフトクリーナ１のク
リーナ層４とプローブ針１７Ａとが接触する。更に、メ
インチャック１５が例えば１００μｍ程度オーバドライ
ブすると、プローブ針１７Ａが図１の（ｂ）で示すよう
にクリーナ層４に１００μｍ程度突き刺さる。プローブ
針１７Ａがクリーナ層４内に突き刺さる際に、針先に軽
く付着したゴミ等はクリーナ層４を構成するシリコンゴ
ム２によってしごき取られてスキン被膜２Ａ及び内部に
付着、吸収される。

【００２１】針先にこびり付いた酸化アルミニウム等の
付着物Ｏはそのまま針先に残りクリーナ層４内に入り込
むが、この際針先がシリコンゴム２中の粉粒体３と接触
しながら入り込み、針先の付着物Ｏがシリコンゴム２及
び粉粒体３によって削ぎ取られる。その後、メインチャ
ック１５が下降して針先がクリーナ層４から抜け出る
と、付着物Ｏがシリコンゴム２及び粉粒体３によって完
全に削ぎ取られ、削ぎ取られた付着物Ｏをシリコンゴム
２が弾力により挟み込み、クリーナ層４から抜け出た針
先からは付着物Ｏが完全に除去され、除去された付着物
Ｏはクリーナ層４内に挟み込まれて表面には殆ど出てこ
ない。この結果、プローブ針１７Ａがクリーニングされ
て付着物Ｏが完全に除去される。

【００２２】以上説明したように本実施形態によれば、
シリコンゴムからなる基剤２中に充填剤（けい砂、ガラ
スや、アルミナ、カーボランダム等のセラミックス等の
粉粒体をそれぞれ単独であるいは二種類以上を混練した
粉粒体からなる）３を分散させて形成されたクリーナ層
４にプローブ針１７Ａを突き刺し、針先の付着物Ｏを除
去するようにしたため、プローブ針１７Ａの針先がクリ
ーナ層４に突き刺さると、針先に軽く付着したゴミ等の
付着物はクリーナ層４を構成するシリコンゴム２の表面
でしごき取られて表面または内部に付着し、針先に強く
付着した酸化アルミニウム等の付着物Ｏはクリーナ層４
中に入り込む途中及び抜け出る途中で充填剤３によって
針先から削ぎ取られる。そして、針先がクリーナ層４か
ら抜け出る際に、針先から削ぎ取られた付着物Ｏはシリ
コンゴム２によって挟み込まれ、針先は付着物Ｏが完全
に除去された状態でクリーナ層４から抜け出る。つま
り、本実施形態によれば、プローブ針１７Ａの針先の付
着物を確実に削ぎ取って除去することができ、しかもパ
ーティクルを発生させることがない。

【００２３】上記実施形態では、プローブ装置として組
み込まれたプローブカードのプローブ針１７Ａをクリー
ニングする場合について説明したが、プローブカードが
プローブ装置の組み込まれる前、例えばプローブカード
の製造工程で、線材からプローブ針１７Ａとして切断し
た時に残る針先のバリ取りにも本実施形態のソフトクリ
ーナ１を利用することができる。現在は湿式エッチング
処理によりプローブ針１７Ａの針先のバリ取りを行って
いるが、本実施形態のソフトクリーナ１を使えば、極め
て簡単にバリ取りを行うことができる。また、プローブ
針１７Ａをソフトクリーナ１に突き刺すだけで、充填剤
３によって針先表面の目荒らし、即ち梨地処理を行うこ
ともできる。

【００２４】さて、図２は例えばメンブレンプローブカ
ード２７のバンプ端子２７Ａをクリーニングする状態を
示す図である。メンブレンプローブカード２７を用いて
ウエハの電気的特性検査を繰り返し行うと、プローブ針
の場合と同様にバンプ端子２７Ａに酸化アルミニウムが
付着する。この場合にも、メンブレンプローブカード２
７とソフトクリーナ１を図２に示すように圧接すれば、
バンプ端子２７Ａがソフトクリーナ１のクリーナ層４内
に突き刺さり、バンプ端子２７Ａの表面の付着物を確実
に除去することができる。

【００２５】また、図３は本発明の更に他の実施形態の
ソフトクリーナを示す断面図である。本実施形態のソフ
トクリーナ１Ａは、同図に示すように、クリーナ層４表
面がシリコンゴムからなるゴム薄膜４Ａで被覆されてい
る以外は、図１に示すソフトクリーナ１と同様に構成さ
れている。このゴム薄膜４Ａはシリコン基板５と一体化
したクリーナ層４の表面に重合開始剤を含む生ゴム（シ
リコンゴム）を塗布し、所定の温度で重合させてソフト
クリーナ層４と一体化することができる。このゴム薄膜
４Ａは、例えばクリーナ層４Ａを含めた厚さが７００μ
ｍの場合には、２０〜３０μｍの厚みに形成することが
好ましい。

【００２６】本実施形態のソフトクリーナ１Ａを用いて
プローブ針１７Ａをクリーニングした場合には、仮にク
リーナ層４によってプローブ針１７Ａの針先から付着物
を除去できないことがあっても、ゴム薄膜４Ａの弾力で
針先の残留付着物を確実に除去することができる。

【００２７】尚、上記実施形態ではウエハの検査を行う
探針のクリーニングについてのみ説明したが、本発明は
上記各実施形態に何等制限されるものではなく、実装電
子部品の検査を行う探針についても適用することができ
る。要は、ゴムからなる基剤中に種々の無機化合物から
なる粉粒体（砥粒）を充填剤として分散させたクリーナ
であれば、全て本発明に包含される。また、上記実施形
態ではゴム薄膜４Ａとしてシリコンゴムを用いた場合に
ついて説明したが、ゴム薄膜としてはシリコンゴム以外
の合成ゴムを用いることができることは云うまでもな
い。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項５に記載の発
明によれば、プローブ針等の探針の針先の付着物を簡単
且つ確実に除去することができ、しかも、付着物に起因
したパーティクルの発生を防止することができるソフト
クリーナ及びクリーニング方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のソフトクリーナを用いて
プローブ針をクリーニングする状態を説明するための説
明図で、（ａ）は付着物を有するプローブ針をクリーナ
に突き刺す直前の状態を示す断面図、（ｂ）はプローブ
針をクリーナに突き刺した状態を示す断面図である。

【図２】図１に示すクリーナを用いてメンブレンカード
のバンプ端子をクリーニングする様態を説明するための
説明図で、図１の（ｂ）に相当する断面図である。

【図３】本発明のソフトクリーナの他の実施形態を示す
断面図である。

【図４】プローブ装置の一例を示す図で、要部を破断し
て示す正面図である。

【図５】プローブ針をウエハの電極パッドに繰り返し接
触させ、プローブ針の針先に酸化アルミニウム等が付着
した状態を拡大して示す断面図である。

【図６】図４に示すプローブ装置のメインチャックを拡
大して示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１Ａ ソフトクリーナ ２ 基剤 ３ 充填剤 ４ シリコン基板 ４Ａ ゴム薄膜 １７Ａ プローブ針（探針） ２７Ａ バンプ端子（探針）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 探針を突き刺して針先の付着物を除去す
   るクリーナ層を有するソフトクリーナであって、上記ク
   リーナ層は、ゴムからなる基剤と、この基剤中に分散す
   る充填剤とからなることを特徴とするソフトクリーナ。
2. 【請求項２】 上記クリーナ層を基板表面に設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載のソフトクリーナ。
3. 【請求項３】 上記基剤と上記充填剤との配合比（基剤
   ／充填剤）が４／６〜３／７であることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載のソフトクリーナ。
4. 【請求項４】 上記クリーナ層の表面にゴム薄膜を設け
   たことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項
   に記載のソフトクリーナ。
5. 【請求項５】 ゴムからなる基剤中に充填剤を分散させ
   たクリーナ層に探針を突き刺して探針の針先の付着物を
   除去することを特徴とするクリーニング方法。