JPH11295392A - プローブに付着している異物の除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブの針先を損耗させることなく及
び薬品を用いることなく、異物を容易に除去することに
ある。 【解決手段】 異物除去装置は、被検査体に接触される
プローブに光線を指向させるための光路を有する第１の
光学装置と、プローブに付着している異物を除去すべく
異物除去用光線を第１の光学装置の光路に導入する第２
の光学装置とを設けて、異物除去用光線をプローブの針
先に照射することにより異物を溶融除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路のような
平板状被検査体の通電試験に用いられるプローブに付着
している異物を除去する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハ上の集積回路、半導体ウ
エーハからチップに分離された集積回路、及び、チップ
のパッケージングが終了した集積回路は、回路が仕様書
通りに動作するか否かの通電試験（測定試験）をされ
る。この種の通電試験は、集積回路の電気接続用パッド
すなわち電極部に通電可能の状態に接触される複数のプ
ローブを備えたプローブカードを用いて行われる。

【０００３】この種の通電試験において、プローブは、
その針先を集積回路の電極部に押圧されることにより弧
状に反る。このとき、プローブは、電極部表面を擦り、
電極表面の素材（例えば、アルミニウム、半田）の一部
を削り取る。このため、この種の通電試験においては、
図４に示すように、削り取られた素材がプローブ１０の
針先１２に異物１４として付着することを避けることが
できない。

【０００４】このような異物が針先に付着していると、
プローブと電極部との電気的接続状態が損なわれ、正確
な通電試験結果を得ることができない。特に、異物が電
気絶縁性を有すると、針先と電極部との電気的接続状態
が大きく損なわれてしまう。また、異物は、プローブが
電極部に押圧されるたびに生長し、最終的に通電試験を
不能にする。

【０００５】上記のことから、この種の通電試験におい
ては、針先に付着した異物を定期的に除去する作業が行
われている。この種の除去作業として、プローブの針先
を検査装置のチャックトップに配置されたラッピングフ
ィルムのようなクリーニング部材に押し当てる方法、ラ
ッピングフィルムのようなクリーニング部材を設けたウ
エーハをチャックトップに搭載させ、そのクリーニング
部材にプローブの針先を押し当てる方法、異物を薬品に
より溶解して除去する方法等がある。

【０００６】しかし、クリーニング部材を用いる方法
は、これが基本的には研磨により異物を削り取る方法で
あることから、プローブの針先を研磨することなく異物
を除去（研磨）することが困難であり、従って異物除去
作業による針先の損耗を避けることができない。

【０００７】薬品を用いる方法は、薬品自体が危険であ
るから、除去作業自体も危険であり、しかも後処理が必
要である。また、この方法は、プローブカードを検査装
置から取り外した状態で作業を実行しなければならない
から、プローブカードの着脱のために、検査装置の稼働
率を下げ、生産性の問題を生じる。

【０００８】

【解決しようとする課題】本発明の目的は、プローブの
針先を損耗させることなく及び薬品を用いることなく、
異物を容易に除去することにある。

【０００９】

【解決手段、作用及び効果】本発明の異物除去装置は、
被検査体に接触されるプローブに光線を指向させるため
の光路を有する第１の光学装置と、プローブに付着して
いる異物を除去すべく異物除去用光線を前記第１の光学
装置の前記光路に導入する第２の光学装置とを含む。

【００１０】プローブは、一般に、タングステンのよう
な高融点金属材料から形成されている。これに対し、被
検査体の電極部は、アルミニウムのような低融点金属材
料で形成されているか、又は、表面に付着された半田を
有する。このため、プローブの針先に付着する異物の融
点は、プローブのそれに比べ著しく低い。

【００１１】異物除去用光線がプローブの針先に高エネ
ルギー密度で照射されると、異物は高温に加熱されて、
溶融し、素材によっては蒸発する。しかし、そのような
異物除去用光線がプローブの針先に照射されても、針先
は高温に加熱されるものの、溶融しない。その結果、プ
ローブの針先は異物除去作業により損耗することはな
い。

【００１２】上記のように本発明によれば、異物除去用
光線をプローブの針先に照射することにより異物を除去
するから、クリーニング部材及び薬品を用いる必要がな
く、しかも、プローブの針先を損耗させることなく、異
物を容易に除去することができる。

【００１３】第１の光学装置は、前記光路を形成する光
学系と、前記光路を介してプローブの針先を撮影するテ
レビカメラとを備えることができる。これにより、除去
すべき異物が付着したプローブの針先をテレビカメラで
確認し又は確認しつつ、そのプローブの針先に異物除去
用光線を照射することができるから、異物が付着してい
るプローブを容易に探索することができるのみならず、
異物を確実に除去することができる。

【００１４】しかし、第１の光学装置は、前記光路を形
成する光学系と、針先確認用光線をプローブの針先に指
向させるべく前記光路に導入する光源と、前記光路を介
して針先を撮影するテレビカメラとを備えた針先認識装
置を利用してもよい。この場合も、上記と同様の理由か
ら、異物が付着しているプローブを容易に探索すること
ができるのみならず、異物を確実に除去することができ
る。

【００１５】前記光学系は、針先に向かう光線を針先に
集光するレンズと、針先から前記レンズを経た光線をテ
レビカメラに指向させるミラーとを含むことができる。

【００１６】第２の光学装置は、異物除去用光線を発生
する光源と、異物除去用光線を前記レンスに指向させる
と共に針先から前記レンズを経た光線をテレビカメラに
指向させるミラーとを含むことができる。

【００１７】さらに、除去された異物を吸引する吸引ノ
ズルを含むことができる。これにより、針先から除去さ
れた異物が吸引ノズルに吸引されてプローブの配置位置
から除去されるから、除去された異物がプローブに再度
付着することを防止することができる。

【００１８】第１の光学装置を被検査体のための支持装
置であって測定ステージやチャック等の支持装置に配置
し、第２の光学装置の少なくとも一部を第１の光学装置
に組み付けてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照するに、検査
装置２０は、集積回路２２の通電試験に用いられる。こ
の検査装置２０は、検査すべき集積回路２２を受けるチ
ャック２４と、このチャック２４を移動させるステージ
２６と、集積回路２２に通電するための測定ヘッド２８
と、異物を除去する異物除去装置３０とを含む。

【００２０】チャック２４は、平板状のチャックベース
３２の上にアダプタ３４を取り付け、アダプタ３４の上
に平板状のチャックトップ３６を組み付けている。チャ
ック２４は、また、チャックベース３２においてステー
ジ２６の上に組み付けられている。集積回路２２は、チ
ャックトップ３６に載置されて、図示しないバキューム
装置によりチャックトップ３６に解除可能に吸着され
る。

【００２１】ステージ２６は、チャック２４を、Ｘ方向
（図１において左右方向）、Ｙ方向（図１において紙面
と垂直の方向）及びＺ方向（図１において上下方向）の
３方向へ三次元的に移動させると共に、θ軸線（Ｚ軸
線）の周りに移動させことにより、測定ヘッド２８に対
する集積回路２２の位置決めをするＸＹＺθステージで
あり、ベース３８に配置されている。

【００２２】それゆえに、ステージ２６は、チャック２
４をＸ方向へ移動させるＸ移動機構４０をベース３８に
組み付け、チャック２４をＹ方向へ移動させるＹ移動機
構４２をＸ移動機構４０に組み付け、チャック２４をθ
軸線の周りに移動させるθ移動機構４４をＹ移動機構４
２に組み付け、チャック２４をＺ方向へ移動させるＺ移
動機構４６をＹ移動機構４４に組み付けている。

【００２３】チャック２４は、Ｚ移動機構４６に配置さ
れて、チャックベース３２においてＺ移動機構４６に分
離可能に組み付けられている。

【００２４】測定ヘッド２８は、プローブカード５０を
平板状のベース５２に、カード受け５４、カード押え５
６及び止めねじ５８により、組み付けている。ベース５
２及びカード受け５４は、それぞれ、プローブカード５
０を配置するための開口６０及び６２を中央に有する。
カード受け５４は、図示しない複数のねじ部材によりベ
ース５２に取り付けられており、また開口６２の中心側
に突出する受け部６４を下端側に有する。

【００２５】プローブカード５０は、複数のプローブ１
０を配線基板６６に針押え６８により、集積回路２２の
電極部の配置パターンに応じて取り付けた一般的なプロ
ーブカードであり、中央に開口７０を有する。プローブ
カード５０は、プローブ１０が下方となる状態に、配線
基板６６においてカード押え５６及び止めねじ５８によ
り受け部６４に組み付けられている。

【００２６】プローブ１０は、針先側の部分が開口７０
の側に突出すると共に、針先１２が下方へ向く状態に、
配線基板６６に分離可能に組み付けられている。

【００２７】異物除去装置３０は、図２に示すように、
チャックベース３２上に取り付けられたテレビカメラ７
２と、テレビカメラ７２の受光部分に連結されたＬ字状
の筒状部材７４と、筒状部材７４内に上下方向へ間隔を
おいて配置された３つのミラー７６，７８，８０と、筒
状部材７４の先端部に設けられた集光レンズ８２と、２
種類の光源８４，８６と、異物を吸引する吸引ノズル８
８とを含む。

【００２８】テレビカメラ７２は、ミラー７６，７８，
８０と集光レンズ８２とを介してプローブ１０の針先１
２を撮影するように、チャックベース３２に設置されて
いる。テレビカメラ７２の出力信号は、図示しないモニ
ターに再生されると共に、図示しない画像処理回路にお
いて針先の位置及び異物の有無の自動的な確認のために
処理される。

【００２９】筒状部材７４は、テレビカメラ７２から水
平方向へ伸び、次いで上方へ伸びる状態に、図示しない
取付具によりチャックベース３２に組み付けられてい
る。ミラー７６，７８，８０は、その光軸が一致するよ
うに、筒状部材７４の上下方向へ伸びる部分に配置され
ている。ミラー７６は通常のミラーであるが、ミラー７
８及び８０ハーフミラーである。

【００３０】第１及び第２の光源８４及び８６は、それ
ぞれ、電力をケーブル９０及び９２から受けて針先確認
用光線及び異物除去用光線をハーフミラー７８及び８０
に指向させるように、筒状部材７４に取り付けられてい
る。第１の光源８４はハロゲンランプとすることがで
き、第２の光源８６はレーザ発振器とすることができ
る。

【００３１】第１の光源８４から発生された比較的弱い
（低エネルギーの）針先確認用光線は、ミラー７８によ
り上方へ偏向され、次いでレンズ８２により針先１２に
集光される。これに対し、第２の光源８４から発生され
た比較的強い（高エネルギーの）異物除去用光線は、ミ
ラー８０により上方へ偏向され、次いでレンズ８２によ
り針先１２に高エネルギー密度の光スポットに集光され
る。

【００３２】針先１２からの反射光線は、レンズ８２に
よりほぼ平行な光線に変換され、次いでミラー８０，７
８，７６をその順に通過し、最終的にテレビカメラ７２
に入射する。

【００３３】図示の例では、異物除去装置３０のうち、
テレビカメラ７２と、筒状部材７４と、ミラー７６，７
８と、集光レンズ８２とは、針先確認装置を兼ねてい
る。また、筒状部材７４と、ミラー７６，７８と、レン
ズ８２と、第１の光源８４とは、第１の光学装置及びそ
の光学系を形成している。さらに、ミラー８０と、第２
の光源８６とは、第２の光学装置を形成している。

【００３４】なお、図示してはいないが、第１の光学装
置は、レンズ８２の焦点を針先１２に自動的に合わせる
オートフォーカス機構を備えている。また、吸引ノズル
８８は、異物除去時に、その先端部分がプローブカード
５０の開口７０の上方となる位置に移動される。しか
し、吸引ノズル８８は、その先端部が開口７０の上方と
なる位置に固定してもよい。

【００３５】集積回路２２の通電試験は、プローブカー
ドに対する集積回路２２の位置決め作業が終了した後に
行われる。

【００３６】位置決め作業時、光源８４から針先確認用
光線を発生して針先１２を照明しつつ、及び、テレビカ
メラ７２により針先１２を撮影しつつ、ステージ２６を
測定ヘッド２８に対して移動させて、適宜なプローブ１
０の針先１２がテレビカメラ７２による画面上の所定位
置に達したときの座標位置を記憶する作業が複数のプロ
ーブ１０に対して実行され、その後ステージ２６移動用
のソフトウエア上の座標位置を決定する作業が実行され
る。このような位置決め作業は、図示しない制御装置に
より自動的に行われる。

【００３７】通電試験時、先ず集積回路２２がステージ
２６により測定ヘッド２４に対し所定の位置に移動さ
れ、次いで集積回路２２が測定ステージ２６により上昇
されて集積回路の電極部をプローブ１０の針先１２に押
圧され、その状態で所定のプローブ１０に通電される。
このような通電試験も、図示しない制御装置により自動
的に行われる。

【００３８】プローブ１０の針先１２が集積回路２２の
電極部に押圧されると、プローブ１０は、これが弧状に
反ることから、電極部表面を擦り、電極部表面の素材の
一部を削り取る。その結果、図４に示すように、削り取
られた素材が異物１４としてプローブ１０の針先１２に
付着する。このため、通電試験を一回以上行うたびに、
異物１４を除去する作業がプロ０部毎に行われる。

【００３９】この異物除去作業時、先ず、光源８４から
針先確認用光線を発生させて針先１２を照明しつつ、及
び、テレビカメラ７２により針先１２を撮影しつつ、ス
テージ２６を測定ヘッド２８に対して移動させることに
より、第１の光学装置の光学系の光軸がプローブ１０の
針先１２の異物１４に一致されると共に、吸引ノズル８
８がプローブカード５０の開口７０の上方へ移動され
る。次いで、その状態で光源８６から異物除去用光線が
発生される。

【００４０】異物除去用光線は、ミラー８０により針先
１２の異物１４に高エネルギー密度のスポットに集光さ
れる。これにより、異物１４は、高温に加熱されて、溶
融し、素材によっては蒸発する。これにより、異物１４
は針先１２から除去される。しかし、タングステンのよ
うな高融点材料で形成されたプローブ１０は、高密度に
集光された異物除去用光線により溶融されない。このた
め、クリーニング部材及び薬品を用いる必要がなく、し
かも、プローブ１０の針先１２を損耗させることなく、
異物１４は除去される。

【００４１】また、溶融除去された異物は、吸引ノズル
８８により吸引されて、プローブカード５０の近傍から
排出される。このため、溶融除去された異物がプローブ
１０又はプローブカード５０に付着することが防止され
る。

【００４２】異物１４を溶融除去する際、プローブ１０
の針先１２及びそれに付着した異物１４をテレビカメラ
７２で確認し又は確認しつつ、チャック２４を移動させ
るならば、異物除去用光線をプローブ１０の針先１４に
正確に照射することができるから、異物１４が付着して
いるプローブ１０を確実に探索することができ、また異
物１４を確実に除去することができる。

【００４３】上記の実施例では、光源８４，８６を筒状
部材７４に取り付けているが、光源８４，８６を筒状部
材７４の配置位置から離れた箇所に配置し、光源８４及
び８６からの針先確認用光線及び異物除去用光線をそれ
ぞれ光ファイバーのような光りガイドにより筒状部材７
４内に案内してもよい。同様に、テレビカメラ７２を筒
状部材７４の配置位置から離れた箇所に配置し、ミラー
７６の反射光を光ファイバーのような光ガイドによりテ
レビカメラに案内してもよい。

【００４４】図３を参照するに、異物除去装置９４は、
第２の光源８６を筒状部材７４の配置位置から離れた箇
所に配置し、第２の光源８６からの異物除去用光線を光
ファイバー９６により筒状部材７４内に案内している。

【００４５】上記実施例は、いずれも、針先確認装置を
第１の光学装置として用いているが、そのようにしなく
てもよい。また、異物除去装置を、ステージ２６、特に
θ移動機構４６に設置してもよいし、ステージ２６以外
のステージ、例えば異物除去装置専用のステージに設置
してもよい。さらに、吸引ノズル８８を、その先端部が
プローブの近傍となる他の位置、例えばプローブカード
の下側に配置してもよい。

【００４６】本発明は、上記実施例に限定されない。た
とえば、本発明は、集積回路検査用のプローブの異物除
去装置のみならず、液晶パネル検査用のプローブの異物
除去装置にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る異物除去装置を備えた検査装置の
一実施例を示す図である。

【図２】図１における異物除去装置及びプローブカード
の部分を拡大した図である。

【図３】他の異物除去装置及びプローブカードの部分を
拡大した図である。

【図４】プローブの針先とそれに付着した異物とを示す
図である。

【符号の説明】

１０ プローブ １２ 針先 １４ 異物 ２０ 検査装置 ２２ 集積回路（被検査体） ２４ チャック ２６ ステージ ２８ 測定ヘッド ３０，９４ 異物除去装置 ３２ チャックベース ３６ チャックトップ ５０ プローブカード ５２ 測定ヘッドのベース ７２ ＴＶカメラ ７４ 筒状部材 ７６，７８，８０ ミラー ８２ 集光レンズ ８４ 針先確認用光線のための光源 ８６ 異物除去用光線のための光源 ８８ 吸引ノズル ９０，９２ ケーブル ９６ 光ファイバー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体に接触されるプローブに光線を
   指向させるための光路を有する第１の光学装置と、前記
   プローブに付着している異物を除去すべく異物除去用光
   線を前記第１の光学装置の前記光路に導入する第２の光
   学装置とを含む、プローブに付着している異物の除去装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１の光学装置は、前記光路を形成
   する光学系と、前記光路を介して前記プローブの針先を
   撮影するテレビカメラとを備える、請求項１に記載の異
   物除去装置。
3. 【請求項３】 前記第１の光学装置は、光路を形成する
   光学系と、針先確認用光線をプローブの針先に指向させ
   るべく針先確認用光路に導入する光源と、光路を介して
   針先を撮影するテレビカメラとを備えた針先認識装置で
   ある、請求項１に記載の異物除去装置。
4. 【請求項４】 前記光学系は、前記針先に向かう光線を
   前記針先に集光するレンズと、前記針先から前記レンズ
   を経た光線を前記テレビカメラに指向させるミラーとを
   含む、請求項３に記載の異物除去装置。
5. 【請求項５】 前記第２の光学装置は、前記異物除去用
   光線を発生する光源と、前記異物除去用光線を前記レン
   ズに指向させると共に前記針先から前記レンズを経た光
   線を前記テレビカメラに指向させるように前記光学系に
   組み込まれたミラーとを含む、請求項３又は４に記載の
   異物除去装置。
6. 【請求項６】 さらに、除去された異物を吸引する吸引
   ノズルを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の
   異物除去装置。
7. 【請求項７】 前記第１の光学装置は前記被検査体を支
   持する支持装置に配置されており、前記第２の光学装置
   の少なくとも一部は前記第１の光学装置に組み付けられ
   ている、請求項１から６のいずれか１項に記載の異物除
   去装置。