JP2010101662A - プローブのクリーニング方法およびプローブクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブ先端に付着した金属屑を取除く際に、アーク放電を用いて、機械的な力を極力加えないで、しかもより完全に金属屑を除去することが可能なプローブのクリーニング方法およびプローブクリーニング装置を提供する。
【解決手段】先端に金属屑が付着したプローブに対して、所定の間隔で平板電極を配置し、上記プローブと上記平板電極に接続された電源によって、上記プローブの先端と上記平板電極の間にアーク放電を生じさせ、上記プローブの表面に付着している金属屑を上記平板電極へと移動させて、上記プローブのクリーニングを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、プローブの先端に付着した屑を除去するための、プローブのクリーニング方法およびプローブクリーニング装置に関する。

プローブカードを用いて、半導体デバイスの検査を繰り返し行っていると、ウエハのパッド、ＡｕバンプやＡｌ電極との機械的な接触により、プローブカードに使用しているプローブの先端に、ＡｌやＡｕの金属屑が付着する。

このような金属屑がプローブの先端に付着すると、上記プローブの先端と測定対象の電極との電気的導通が阻害され、その抵抗値を大きくすることなどによって、誤測定の原因となる。

このような誤測定を防止するために、プローブの先端のクリーニングを行っている。クリーニングの方法としては、上述のように付着した金属屑を、ゲルやブラシ（特許文献１参照）を用いて除去する方法がある。

そして、ゲルやブラシで除去できない、固着した屑については、クリーニングシート（特許文献２参照）や研磨板を用いて削り落とす方法が用いられている。
特開２００６−３３９４７２号公報 特開２００６−１６５３９５号公報

このような従来のクリーニング方法を、ＭＥＭＳ技術を適用して製作された微細なプローブに用いると、いくつかの問題が生じる。従来のクリーニング部材を用いるクリーニング方法では、クリーニング部材の構成によっては、複数回のクリーニングを行うと、プローブの先端が削られる。通常、プローブの先端は検査の目的にあわせて半球状や針状に形成されているが、この先端が研磨材等により研磨され、初期の形状から大幅に変化する。

そして、先端が変形したプローブでは、被検査体（パッド）に対して適切に接触することが困難であり、接触抵抗の変化や、被検査体の削り量が多くなる等の問題が生じる。その結果、ユーザーは、先端が変形したプローブを廃棄しなければならず、プローブの寿命を長く保つことが困難になる。

そこで、本発明は、プローブ先端に付着した金属屑を取除く際に、アーク放電を用いて、機械的な力を極力加えないで、しかもより完全に金属屑を除去することが可能なプローブのクリーニング方法およびプローブクリーニング装置を提供するものである。

本発明のプローブクリーニング方法は、先端に金属屑が付着したプローブに対して、所定の間隔で平板電極を配置し、上記プローブと上記平板電極に接続された電源によって、上記プローブの先端と上記平板電極の間にアーク放電を生じさせ、上記プローブの表面に付着している金属屑を上記平板電極へと移動させて、上記プローブのクリーニングを行うことを特徴とする。

より完全に金属屑を除去するために、ガス噴射手段により、上記平板電極と上記プローブの間にガスを噴射し、上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させ、第１の電圧で上記プローブの表面の清浄化を行い、上記第１の電圧よりも大きい第２の電圧で上記プローブに付着した金属屑を除去する。

本発明のプローブクリーニング装置は、平板電極と、上記平板電極とクリーニングを行うプローブカードのプローブに接続される電源を備えるプローブクリーニング装置であって、上記プローブカードを、上記プローブと上記平板電極とが所定の間隔を有するように配置し、上記電源によって、上記平板電極と上記プローブに電圧を印加し、上記平板電極と上記プローブとの間でアーク放電を生じさせ、上記プローブに付着した金属屑を、上記プローブの表面から上記平板電極に移すことを特徴とする。

さらに、効率的にクリーニングを行うために、複数のプローブに対して、電源の接続を順次切換える手段を備え、所定のプローブにアーク放電を生じさせる。

より完全に金属屑を除去するために、上記平板電極と上記プローブの間にガスを噴射するガス噴射手段を備え、上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させる。

本発明のプローブクリーニング方法は、先端に金属屑が付着したプローブに対して、所定の間隔で平板電極を配置し、上記プローブと上記平板電極に接続された電源によって、上記プローブの先端と上記平板電極の間にアーク放電を生じさせ、上記プローブの表面に付着している金属屑を上記平板電極へと移動させて、上記プローブのクリーニングを行うことにより、プローブの先端を削ることなくクリーニングすることが可能となる。

また、ガス噴射手段により、上記平板電極と上記プローブの間にガスを噴射し、上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させ、第１の電圧で上記プローブの表面の清浄化を行い、上記第１の電圧よりも大きい第２の電圧で上記プローブに付着した金属屑を除去することによって、より綺麗にプローブに付着した金属屑をクリーニングすることが可能となる。

本発明のプローブクリーニング装置は、平板電極と、上記平板電極とクリーニングを行うプローブカードのプローブに接続される電源を備えるプローブクリーニング装置であって、上記プローブカードを、上記プローブと上記平板電極とが所定の間隔を有するように配置し、上記電源によって、上記平板電極と上記プローブに電圧を印加し、上記平板電極と上記プローブとの間でアーク放電を生じさせ、上記プローブに付着した金属屑を、上記プローブの表面から上記平板電極に移すことによって、プローブの先端を機械的に削ることなくクリーニング可能となり、プローブの寿命を大幅に伸ばすことができる。

さらに、複数のプローブに対して、電源の接続を順次切換える手段を備え、所定のプローブにアーク放電を生じさせることによって、より効率的にプローブに付着した金属屑をクリーニングすることが可能となる。

上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させることによって、より効率的にプローブのクリーニングを行うことができる。

本発明について図を用いて以下に詳細に説明する。図１は、本発明のプローブクリーニング装置１の概略構成図である。

本発明のプローブクリーニング装置１は、平板電極２と、上記平板電極２とクリーニングを行うプローブカード５に設けられた複数のプローブ６に接続される電源３と、ガス噴射手段４とを備える。

上記電源３は、上記プローブ６の先端にマイクロアーク放電７を生じさせるために上記プローブ６に電気を流すために用いる電源であり直流あるいは交流どちらの電源でもよい。また、上記ガス噴射手段４は、上記アーク放電７を生じさせる時に上記プローブ６の先端付近にＡｒ、Ｈｅといった不活性ガスを噴射するためのものである。不活性ガスは取り扱いが容易なため好ましいが、塩素、フッ素を含む腐食性ガスを用いることもできる。

上記不活性ガスは、上記プローブ６の先端付近に噴射することが好ましいが、上記プローブクリーニング装置１の内部を、Ａｒ等の不活性ガスで希釈した空気で置換してもよい。マイクロアーク放電はＡｒ濃度がゼロの場合でも生じるので、上記プローブ６と平板電極２の距離に応じてその濃度を適宜選択する。また、マイクロアーク放電が生じにくい場合には、上記プローブクリーニング装置１の内部を負圧にするとよいので、負圧にするための構造を有する装置とすることもできる。

上述のようなプローブクリーニング装置１を用いて、上記プローブカード５の上記プローブ６の先端に付着した金属屑８を除去する。クリーニングの対象となる上記プローブ６は上記プローブカード５の基板に複数配置されており、ここでは、垂直型のプローブ６が配置されたプローブカード５を用いて説明する。しかし、プローブカードは特にこれに限定するものではなく、その他のカンチレバー型プローブカードのプローブをクリーニングすることもできる。

上記プローブ６のクリーニングを行うために、上記平板電極２と、上記プローブ６の先端との間にアーク放電を生じさせる。アーク放電は−電極から＋電極へと電子が移動するときに生じる現象であり、上記平板電極２を＋電極、上記プローブ６を−電極とする。上記平板電極２の表面に、例えば、５〜７０μｍの高さの微細な突起を１５μｍピッチで上記プローブ６に対向して設けると、アーク放電７の発生が容易になる。

そこで、上記プローブ６の先端を上記平板電極２に所定の間隔まで接近させ、上記ガス発射手段４により不活性化ガスを上記平板電極２と上記プローブ６の間に噴射し、上記平板電極２と上記プローブ６に電圧を加えると、図２に示すように、アーク放電７が発生する。

上記アーク放電７によって、上記プローブ６の先端に付着していた金属屑８（例えば、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎといった金属屑）の電子が、上記プローブ６の表面から上記平板電極２へと移動するが、この時、上記プローブ６の材質と上記金属屑８の材質の仕事関数を比較すると、上記金属屑８の方が仕事関数が小さいことから、上記金属屑８の方が上記プローブ６よりも電子を放出しやすいので、上記プローブ６の電子ではなく、上記金属屑８の電子が上記平板電極２へと移動して上記アーク放電７が発生する。

このようなアーク放電７が発生することにより、上記プローブ６の先端に付着した金属屑８は電子が放出されて上記プローブ６の表面から除去されていく。上記金属屑８が除去されたら、上記電源３および上記ガス噴射手段４を停止し、アーク放電を終了する。これによって、上記プローブ２の先端から金属屑８が除去され、プローブ６のクリーニングが完了する。

このように、本発明では、アーク放電を利用することによって、プローブの先端を機械的に削ることなく、クリーニングすることができる。これによって、プローブの寿命は大幅に伸びるので、プローブカードの維持管理のコストも大幅に削減できる。

また、上記プローブカード５には複数のプローブ６が配置されており、複数のプローブ６を同時にクリーニングすることができる。しかし、上記プローブ６は、狭ピッチで配置されているので、隣接するプローブ６の間隔が狭いと、アーク放電が隣のアーク放電に影響を与える場合には、所定の間隔を開けて、クリーニングを行うプローブ６を選択し、切換え手段を設けて、上記電源３とプローブ６の接続を順番に切換え、上記プローブカード５に設けられた複数のプローブ６を数回に分けて順番にクリーニングを行うこともできる。

次に、上記電源３によってパルス電圧を印加して、上記プローブ６のクリーニングを行う方法について説明する。

まず初めに、上記プローブ６の先端を上記平板電極２に所定の間隔まで接近させ、上記ガス発射手段４により不活性化ガスを上記平板電極２と上記プローブ６の間に噴射し、上記平板電極２と上記プローブ６にパルス電圧を印加する。上記パルス電圧は図３のグラフに示すような、第１の電圧Ｖ１と、上記第１の電圧よりも大きい第２の電圧Ｖ２に変化するパルス電圧であり、上記第１の電圧Ｖ１ではイオンボンバードを生じさせ、上記プローブ６の先端の表面の汚染を洗浄化する。

次に、第２の電圧Ｖ２では、上記平板電極２と上記プローブ６にアーク放電７を生じ、スプレー移行によって上記プローブ６の先端に付着した金属屑８を上記平板電極２へと移動させ、上記プローブ６の先端の付着物を除去する。

上記金属屑８が除去されたら、上記電源３および上記ガス噴射手段４を停止し、アーク放電を終了する。これによって、上記プローブ２の先端から金属屑８が除去され、プローブ６のクリーニングが完了する。

このように、本発明はアーク放電を利用することによって、プローブの先端を機械的に削ることなくクリーニングすることが可能となり、プローブの寿命を大幅に伸ばすことができる。

本発明のプローブクリーニング装置の概略構成図 本発明のプローブクリーニング方法を示す概略図 パルス電圧の波形

符号の説明

１ プローブクリーニング装置
２ 平板電極
３ 電源
４ ガス噴射手段
５ プローブカード
６ プローブ
７ アーク放電
８ 金属屑

Claims (5)

1. 先端に金属屑が付着したプローブに対して、所定の間隔で平板電極を配置し、上記プローブと上記平板電極に接続された電源によって、上記プローブの先端と上記平板電極の間にアーク放電を生じさせ、上記プローブの表面に付着している金属屑を上記平板電極へと移動させて、上記プローブのクリーニングを行うことを特徴とするプローブのクリーニング方法。
2. ガス噴射手段により、上記平板電極と上記プローブの間にガスを噴射し、上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させ、第１の電圧で上記プローブの表面の清浄化を行い、上記第１の電圧よりも大きい第２の電圧で上記プローブに付着した金属屑を除去することを特徴とする請求項１に記載のプローブのクリーニング方法。
3. 平板電極と、上記平板電極とクリーニングを行うプローブカードのプローブに接続される電源を備えるプローブクリーニング装置であって、
   上記プローブカードを、上記プローブと上記平板電極とが所定の間隔を有するように配置し、上記電源によって、上記平板電極と上記プローブに電圧を印加し、上記平板電極と上記プローブとの間でアーク放電を生じさせ、上記プローブに付着した金属屑を、上記プローブの表面から上記平板電極に移すことを特徴とするプローブクリーニング装置。
4. 複数のプローブに対して、電源の接続を順次切換える手段を備え、所定のプローブにアーク放電を生じさせることを特徴とする請求項３に記載のプローブクリーニング装置。
5. 上記平板電極と上記プローブの間にガスを噴射するガス噴射手段を備え、上記電源によって、上記プローブと上記平板電極にパルス電圧を印加させることを特徴とする請求項３または４に記載のプローブクリーニング装置。

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