CN101659025B - 探针研磨方法和探针装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种探针研磨方法、探针研磨用程序及探针装置，其能够在探针研磨时检测出研磨晶片(研磨体)上表面的异物，可靠地从研磨体除去异物，并在研磨后无阻碍地进行被检查体的电特性检查。本发明的探针研磨方法包括：将研磨晶片(W’)从缓冲台(20)搬送到载置台(17)的工序；检测载置在载置台(17)上的研磨晶片(W’)的上表面的异物的第二工序；在研磨晶片(W’)上表面检测出异物时，将研磨晶片(W’)从载置台(17)搬送到晶片台(21)的第三工序；将研磨晶片(W’)从晶片台(21)取出并除去异物(O)的第四工序；和将已除去异物(O)的研磨晶片(W’)从晶片台(21)搬送到载置台(17)上，并利用研磨晶片(W’)研磨多个探针(18A)的针尖的第五工序。

Description

探针研磨方法和探针装置 

技术领域

本发明涉及使用研磨体对在进行被检查体的电特性检查时所使用的探针卡的探针针尖进行研磨的方法，更详细地讲，涉及能够通过探针的研磨自动地检测出残存在研磨体上表面的异物，并从装置取出研磨体除去异物的探针研磨方法、探针研磨用程序及探针装置。 

背景技术

现有技术的探针装置具有相互相邻的装载室和探测室。装载室包括：以盒(cassette)为单位收纳多个被检查体(例如半导体晶片)的收纳部；从盒中逐片搬入搬出晶片W的晶片搬送机构；和进行半导体晶片的预对准的预对准机构。探测室包括：保持半导体晶片并能够在X、Y、Z和θ方向上移动地构成的载置台；配置在载置台上方并具有多个探针的探针卡；以及进行半导体晶片的多个电极垫和多个探针的对准的对准机构，其构成为：在控制装置的控制下，使半导体晶片的多个电极垫与多个探针电接触，对形成在半导体晶片上的多个器件进行电特性检查。 

在检查时，根据需要为了对检查后的半导体晶片进行取样，存在从探针装置中仅取出一片半导体晶片的情况。在这种情况下，例如，将检查后的半导体晶片从载置台搬送到例如设置在装载室的盒收纳部下方的晶片台，从晶片台取出半导体晶片。作为这种晶片台的一个例子，例如在专利文献1中有记载。 

另外，在进行半导体晶片的电特性检查时，由于通过探针卡的多个探针削去半导体晶片的多个电极垫表面的氧化膜使电极垫与探针电接触，因此在探针的针尖会附着有从电极垫削掉的金属氧化物等异物。因此，如图6(a)所示，在载置台1上载置研磨晶片W’，如图6(b)所示，使载置台1略微升降，使研磨晶片W’与探针卡2的探针2A摩擦接触，研磨探针2A的针尖，从探针2A除去金属氧化物等附着物。 尤其是最近，半导体晶片大口径化，探针卡2也大型化，因此存在在检查过程中除去探针2A的异物的情况。该研磨晶片W’，例如被收纳在设置于装载室的盒收纳部的下方的缓冲台内，根据需要使用晶片搬送机构从缓冲台取出研磨晶片载置到载置台1上，利用载置台1上的研磨晶片W’研磨多个探针2A，在研磨之后通过晶片搬送机构将研磨晶片W’从载置台送回缓冲台。该研磨作业全部自动化地进行。 

专利文献1：特开平7-273159号公报 

发明内容

但是，如上所述，探针的研磨作业自动化地进行，因此即使在研磨晶片的上表面附着有通过探针研磨除去的金属氧化物等异物，也不能够确认是否存在该异物。在异物中，有时也包括探针的一部分破损后的碎片等。如果在残留这样的异物的情况下进行下一研磨作业，则多个探针2A会触碰到异物，会发生探针弯曲等造成探针卡损伤，对下一步检查带来阻碍。 

本发明鉴于上述问题而完成，其目的是提供能够在探针的研磨时自动检测出残留在研磨晶片等研磨体上表面的异物并将异物从研磨体除去，毫无阻碍地进行下一被检查体的电特性检查的探针研磨方法、探针研磨用程序及探针装置。 

本发明的第一方面记载的探针研磨方法，其将研磨体从第一收纳体搬送到载置台上载置，并通过上述载置台使上述研磨体与探针摩擦接触，研磨上述探针，上述探针研磨方法的特征在于，包括：将上述研磨体从上述第一收纳体搬送到上述载置台的第一工序；检测载置在上述载置台上的上述研磨体的上表面的异物的第二工序；在上述研磨体的上表面检测出异物时，将上述研磨体从上述载置台搬送到第二收纳体的第三工序；从上述第二收纳体的上述研磨体除去异物的第四工序；和将除去上述异物后的上述研磨体从上述第二收纳体搬送到上述第一收纳体的第五工序。 

另外，本发明第二方面记载的探针研磨方法，其特征在于，在第一方面记载的发明中，包括：在上述第二工序中，在上述研磨体的上表面未检测出上述异物时，将上述研磨体从上述载置台搬送到上述第 一收纳体的工序。 

另外，本发明第三方面记载的探针研磨方法，其特征在于，在第一方面记载的发明中，在上述第二工序中，在上述研磨体的上表面检测出异物时，对上述研磨体上有异物的情况进行报告。 

另外，本发明第四方面记载的探针研磨用程序，其驱动计算机，执行将研磨体从第一收纳体搬送到载置台上载置，并通过上述载置台使上述研磨体与探针摩擦接触而研磨上述探针的方法，上述探针研磨用程序的特征在于：驱动上述计算机，执行以下工序：将上述研磨体从上述第一收纳体搬送到上述载置台的第一工序；检测载置在上述载置台上的上述研磨体的上表面的异物的第二工序；在上述研磨体的上表面检测出异物时，将上述研磨体从上述载置台搬送到第二收纳体的第三工序；从上述第二收纳体的上述研磨体除去异物的第四工序；和将除去上述异物后的上述研磨体从上述第二收纳体搬送到上述第一收纳体的第五工序。 

另外，本发明第五方面记载的探针研磨用程序，其特征在于，在第四方面记载的发明中，在上述第二工序中，在上述研磨体的上表面未检测出上述异物时，执行将上述研磨体从上述载置台搬送到上述第一收纳体的工序。 

另外，本发明第六方面记载的探针研磨用程序，其特征在于，在第四方面记载的发明中，在上述第二工序中，在上述研磨体的上表面检测出异物时，将上述研磨体上有异物的情况进行报告。 

另外，本发明第七方面记载的探针装置，包括：载置被检查体的可移动的载置台：和配置在上述载置台的上方且具有多个探针的探针卡，并且构成为：对使上述多个电极垫和上述多个探针接触而进行上述被检查体的电特性检查后的上述多个探针，利用载置在上述载置台上的研磨体进行研磨并从上述多个探针除去附着物，上述探针装置的特征在于：设置有收纳上述研磨体的第一收纳体，并且设置有对载置在上述载置台上的上述研磨体的上表面进行摄像的摄像单元，而且设置有暂时收纳通过上述摄像单元检测出异物的上述研磨体的第二收纳体。 

另外，本发明第八方面记载的探针装置，其特征在于，在第七方 面记载的发明中，设置有当通过上述摄像单元在上述研磨体上检测出异物时，对有异物的情况进行报告的单元。 

依据本发明，能够提供一种探针的研磨方法、探针研磨用程序和探针装置，其在探针的研磨时，能够自动地检测研磨晶片等的研磨体的上表面的异物，从研磨体除去异物，无障碍地进行下一被检查体的电特性检查。 

附图说明

图1(a)、(b)分别是表示本发明的探针装置的一种实施方式的图，(a)是截取表示探测室的正面的正面图，(b)是表示探针装置的内部的平面图。 

图2是表示图1所示的探针装置的结构图。 

图3(a)、(b)分别是表示图1所示的探针装置的一部分的图，(a)是表示缓冲台和晶片台的剖面图，(b)是将缓冲台的一部分扩大表示的剖面图。 

图4是表示使用图1、图2所示的探针装置的本发明的探针的研磨方法的一种实施方式的流程图。 

图5是表示在图4所示的研磨晶片的上表面检测出异物的状态的立体图。 

图6(a)、(b)分别是表示现有技术的探针研磨方法的说明图。 

符号说明 

10探针装置 

14晶片搬送机构 

17载置台 

18探针卡 

18A探针 

19A第一摄像机(摄像单元) 

20缓冲台(第一收纳体) 

21晶片台(第二收纳体) 

W晶片(被检查体) 

O异物 

具体实施方式

以下根据图1～图5所示的实施方式说明本发明。另外，在各图中，图1(a)、(b)分别是表示本发明的探针装置的一种实施方式的图，(a)是截取并表示探测室的正面的正面图，(b)是表示探针装置内部的平面图，图2是表示图1所示探针装置的结构图，图3(a)、(b)分别是表示图1所示探针装置的一部分的图，(a)是表示缓冲台和晶片台的剖面图，(b)是将缓冲台的一部分扩大显示的剖面图，图4是表示使用图1、图2所示探针装置的本发明的探针的研磨方法的一种实施方式的流程图，图5是表示在图4所示研磨晶片的上表面检测出异物的状态的立体图。 

首先，说明本实施方式的探针装置。该探针装置10，例如如图1(a)、(b)所示，包括：装载、卸载被检查体(例如半导体晶片)W的装载室11；和与装载室11邻接，进行半导体晶片W的电特性检查的探测室12。 

如图1(a)、(b)所示，装载室11包括：以盒为单位收纳半导体晶片W的晶片收纳部13；在晶片收纳部13和探测室12之间搬送半导体晶片W的晶片搬送机构14；和在搬送半导体晶片W的途中进行半导体晶片W的预对准的预对准机构15，在控制装置16(参照图2)的控制下驱动控制晶片搬送机构14和预处理机构15等机器。 

探测室12包括：载置半导体晶片W的载置台17；配置在载置台17的上方且具有多个探针18A的探针卡18；和进行载置台17上的半导体晶片W的多个电极垫和多个探针18A的对准的对准机构19，按照以下方式构成，即：在控制装置16的控制下，载置台17和对准机构19连动，在进行半导体晶片W的器件的多个电极垫和探针卡18的多个探针18A的对准后，进行半导体晶片W的各器件的电特性检查。 

如图1所示，载置台17构成为：具有由XY台、升降机构和θ机构构成的驱动机构17A，通过驱动机构17A将半导体晶片W沿X、Y和θ方向以及上下方向移动。对准机构19包括：在载置台17和探针卡18之间移动的第一摄像机19A；设置在载置台11侧方的第二摄像机19B；固定有第一摄像机19A的对准桥(aligment bridge)19C；和 将对准桥19C在探测室12内部和探针中心(位于探针卡的中心的延长线上)之间进行移动引导的左右一对的导轨19D。第一摄像机19A通过对准桥19C和导轨19D在从探测室内部到探针中心之间移动，在探针中心对向X、Y方向移动的载置台17上的半导体晶片W进行摄像。第二摄像机19B通过载置台17向探针卡18的探针18A的正下方移动，在该位置对探针18A进行摄像。 

另外，如图2所示，控制装置16，以计算机为主体构成，该计算机包括：存储有本发明的探针研磨用程序、其他程序以及各种数据的存储部16A；根据来自第一、第二摄像机19A、19B的摄像信号进行图像处理的图像处理部16B；和在存储部16A和图像处理部16B之间发送接收各种数据并进行运算处理的中央运算处理部16C。中央运算处理部16C从存储部16A读取探针研磨用程序等，控制载置台17、对准机构19等构成机器，或根据目的，将表示检查结果的数值数据、图像数据加工成各种数据。 

于是，在使用探针装置10进行半导体晶片W的检查时，由于电极垫氧化膜削下来的金属氧化物等会附着在探针卡18的多个探针18A上给检查带来阻碍，因此使用研磨体(例如研磨晶片)W’定期地或者适时地研磨多个探针18A，除去金属氧化物等附着物。如图1(a)所示，该研磨晶片W’，被收纳在设置于装载室11的晶片收纳部13下方的缓冲台20。 

如图3(a)、(b)所示，在缓冲台20，沿上下方向跨越多个层互相隔开相等间隔形成有保持同一口径(例如 

)的研磨晶片W’的槽201，能够分别在各槽201收纳研磨晶片W’。由此，即使半导体晶片W的尺寸变大器件数量显著增加、探针卡18的研磨次数增加，也能够通过连续使用多片研磨晶片W’进行对应。 

另外，如图3(b)所示，缓冲台20的各槽201分别由上下的搁板201A、201B形成。在各槽201分别设置有检测是否存在研磨晶片W’的光学传感器202，通过这些光学传感器202能够分别确认收纳在各槽201中的研磨晶片W’。光学传感器202由发光元件202A和受光元件202B构成，通过各自的配线202C、202C安装在配线基板203上。在下侧的搁板201A形成有收纳发光元件202A的空间201C，在上侧搁板 201B形成有收纳受光元件202B的空间201D。各槽201的光学传感器202以分别隔开一个的方式相互不同地配置在槽201的前后方向，使得相邻的上下的光学传感器202不重合。 

由此，利用该层的光学传感器202检测出在一个槽201中是否存在研磨晶片W’，而不检测在其上层的槽201中是否存在研磨晶片W’。也就是说，上下光学传感器201的光线互不干涉。这样，通过设置在各槽201的光学传感器202，能够准确地检测出各个槽201的研磨晶片W’。能够得知在图3(a)、(b)中，在最下层的槽201中没有研磨晶片W’。 

在使用研磨晶片W’时，使用晶片搬送机构14从缓冲台20取出研磨晶片W’，载置在载置台17上。载置台17向探针卡18的正下方移动，并使研磨晶片W’与多个探针18A接触。通过在研磨晶片W’与多个探针18A接触的状态下载置台17进行升降对多个探针18A进行研磨，通过从多个探针18A除去金属氧化物等的附着物，对多个探针18A进行清洁。在研磨后，通过晶片搬送机构14从载置台17返回缓冲台20的原位置。另外，在研磨多个探针18A时，通过每次适当地变更研磨晶片W’相对于多个探针18A的接触位置，能够均等地使用研磨晶片W’的整个面。 

但是，当用研磨晶片W’研磨多个探针18A时，从多个探针18A除去的金属氧化物等会作为异物残存在研磨晶片W’的上表面。另外，在有些情况下多个探针18A的一部分破损，探针18A的碎片作为异物残存在研磨晶片W’的上表面。这样，如果在研磨晶片W’的上表面残存有异物的状态下进行下一次研磨，则异物会触碰到多个探针18A的任意一个，使探针18A弯曲或者破损，成为此后检查不良的原因。因此，在本实施方式中，使用对准机构19的第一摄像机19A对研磨晶片W’的上表面摄像并且在自动地检测出残存在研磨晶片W’的异物之后，通过晶片搬送机构14将研磨晶片W’搬送到后文中提到的晶片台21并收纳，操作员从晶片台21取出研磨晶片W’并除去异物。 

如图3(a)所示，晶片台21设置在缓冲台20的下侧。该晶片台21以可抽出的方式构成，通常在暂时收纳了检查后的半导体晶片W之后，将该半导体晶片W取出到探针装置10的外部确认检查的结果等。 在本实施方式中，该晶片台21是为了除去研磨晶片W’的异物而使用。在该晶片台21上，例如设置有与缓冲台20相同种类的光学传感器(未图示)，当研磨晶片W’被收纳在晶片台21内时，光学传感器对有异物的研磨晶片W’被收纳这一情况进行报告。 

也就是说，在本实施方式中，对准机构19的第一摄像机19A用于自动地检测出残存在研磨晶片W’的上表面的异物，并且，晶片台21作为在从研磨晶片W’除去异物时暂时收纳研磨晶片W’的场所使用。 

接下来，对本发明的探针的研磨方法的一种实施方式进行说明。本实施方式的探针的研磨方法能够通过使用本发明的探针研磨用程序实施。 

首先，反复进行半导体晶片W的电特性检查，如果金属氧化物等附着在探针卡18的多个探针18A上，则实施本实施方式的探针的研磨方法。探针的研磨方法，在检查了规定片数的半导体晶片W之后，或者根据需要在检查某批半导体晶片W的过程中实施。在实施探针的研磨方法的阶段，如果利用本实施方式的探针研磨程序驱动计算机，控制装置16的中央运算处理部16C从存储部16A读取本实施方式的探针研磨用程序，实施本实施方式的探针的研磨方法。此时，在控制装置16的控制下，晶片搬送机构14进行驱动，将已检查完成的半导体晶片W从探测室12内的载置台17搬送到装载室11内的晶片收纳部13的原位置，并从载置台17除去半导体晶片W。 

然后，如图4的流程图所示，开始针尖研磨处理时，晶片搬送机构14进行驱动，例如图3(a)所示，将其臂14A伸向缓冲台20的最上层的研磨晶片的正下方，将研磨晶片W’吸附保持在臂14A上。接下来，晶片搬送机构14通过臂14A从缓冲台20取出研磨晶片W’，将该研磨晶片W’搬送并载置到在探测室12内待机的载置台17(步骤S1)。 

当研磨晶片W’被载置到载置台17上时，在控制装置16的控制下进行探针卡18的多个探针18A的研磨作业(步骤S2)。也就是说，在载置台17向探针卡18的正下方移动之后，使研磨晶片W’上升，与多个探针18A接触。载置台17通过在研磨晶片W’与多个探针18A接触的状态下使研磨晶片W’升降，使多个探针18A与研磨晶片W’ 的上表面摩擦接触研磨针尖，从多个探针18A削去金属氧化物等异物O。当多个探针18A的清洁结束时，在控制装置16的中央运算处理部16C判断是否执行停止卸载功能(步骤S3)。这里的“停止卸载功能”是指，在对多个探针18A的针尖进行研磨之后，暂时停止将研磨晶片W’从载置台17送回缓冲台20的作业，检测研磨晶片W’上的异物，在检测出异物的情况下暂时将研磨晶片W’卸载到晶片台21的功能。停止卸载功能能够在探针装置10的显示装置的显示画面22(参照图1)中设定。 

在步骤S3中，经判断执行停止卸载功能，当执行停止卸载功能时，对准机构19的第一摄像机19A进入探针中心。载置台17在第一摄像机19A正下方移动的期间，使用第一摄像机19A扫描研磨晶片W’的上表面，如图5所示使用第一摄像机19A对研磨晶片W’的上表面的各部位进行摄像(步骤S4)。通过该摄像，判断在研磨晶片W’的上表面是否存在异物(步骤S5)，如图5所示，在研磨晶片W’上检测异物O，当判断有异物时，晶片搬送机构14进行驱动，接收载置台17上的研磨晶片W’并进行搬送，收纳在晶片台21内(步骤S6)。此时，在晶片台21利用光学传感器检测研磨晶片W’，向操作员报告有异物O的研磨晶片W’被收纳到晶片台21内这一情况(步骤S7)。在此期间第一摄像机19A从探针中心向原位置移动。 

操作员抽出晶片台21，从晶片台21取出研磨晶片W’，通过擦拭等除去异物O(步骤S8)。然后，当操作员将研磨晶片W’送回晶片台21内之后，晶片搬送机构14进行驱动，将该研磨晶片W’从晶片台21收纳到缓冲台20(步骤S9)，结束一系列的探针的研磨作业。 

另外，在步骤S2对探针卡18的多个探针18A进行研磨之后，在步骤S3判断为不执行卸载停止功能的情况下，则转移到步骤S9，使用晶片搬送机构14将研磨晶片W’从载置台17送回缓冲台20的原位置(步骤S9)，结束一系列的探针研磨作业。 

如上所述，依据本实施方式，由于包括以下工序，即：将研磨晶片W’从缓冲台20搬送到载置台17的工序；检测载置在载置台17上的研磨晶片W’的上表面的异物O的第二工序；当在研磨晶片W’的上表面检测出异物O时，将研磨晶片W’从载置台17搬送到晶片台 21的第三工序；将研磨晶片W’从晶片台21取出并除去异物O的第四工序；以及将已除去异物O后的研磨晶片W’从晶片台21搬送到缓冲台20的第五工序，因此能够自动地检测出研磨晶片W’的上表面的异物O，并能够从研磨晶片W’除去异物O，在此后的研磨中，研磨晶片W’不会使多个探针18A损伤能够可靠地进行研磨，在多个探针18A的研磨之后，能够毫无阻碍地进行对下一个半导体晶片W的电特性检查。研磨多个探针18A之后，通过执行第一～第五工序，能够一次完成研磨晶片W’的向载置台17的装载和卸载。 

另外，根据本实施方式，由于具有以下工序，即：当未在研磨晶片W’的上表面检测出异物O时，将研磨晶片W’从载置台17搬送到缓冲台20的工序，因此能够毫无阻碍地进行对半导体晶片W的电特性检查。 

另外，根据本实施方式，当在研磨晶片W’的上表面检测出异物O时，由于会对在研磨晶片W’上有异物O这一情况进行报告，因此操作员能够在报告后立即从晶片台21取出研磨晶片W’并从研磨晶片W’除去异物O，能够在短时间内再次开始半导体晶片W的电特性检查。 

此外，在上述实施方式中，作为在缓冲台20和晶片台21中检测研磨晶片W’的单元使用光学传感器，但是，也可以适当地选择接触式传感器等其他传感器以代替光学传感器。另外，在上述实施方式中，使用现有的缓冲台20和晶片台21作为收纳研磨晶片W’的场所，但是，也可以与其分离而设置相对独立的收纳体。 

产业上的应用可能性 

本发明适用于对探针装置中使用的探针卡的探针进行清洁的情况。 

Claims (5)

1.一种探针研磨方法，其将研磨体从第一收纳体搬送到载置台上载置，并通过所述载置台使所述研磨体与探针摩擦接触，研磨所述探针，所述探针研磨方法的特征在于，包括：

将所述研磨体从所述第一收纳体搬送到所述载置台的第一工序；

检测载置在所述载置台上的所述研磨体的上表面的异物的第二工序；

在所述研磨体的上表面检测出异物时，将所述研磨体从所述载置台搬送到第二收纳体的第三工序；

从所述第二收纳体的所述研磨体除去异物的第四工序；和

将除去所述异物后的所述研磨体从所述第二收纳体搬送到所述第一收纳体的第五工序。

2.如权利要求1所述的探针研磨方法，其特征在于，包括：

在所述第二工序中，在所述研磨体的上表面未检测出所述异物时，将所述研磨体从所述载置台搬送到所述第一收纳体的工序。

3.如权利要求1所述的探针研磨方法，其特征在于：

在所述第二工序中，在所述研磨体的上表面检测出异物时，对所述研磨体上有异物的情况进行报告。

4.一种探针装置，包括：载置被检查体的可移动的载置台：和配置在所述载置台的上方且具有多个探针的探针卡，并且构成为：对使所述多个电极垫和所述多个探针接触而进行所述被检查体的电特性检查后的所述多个探针，利用载置在所述载置台上的研磨体进行研磨并从所述多个探针除去附着物，所述探针装置的特征在于：

设置有收纳所述研磨体的第一收纳体，并且设置有对载置在所述载置台上的所述研磨体的上表面进行摄像的摄像单元，而且设置有暂时收纳通过所述摄像单元检测出异物的所述研磨体的第二收纳体。

5.如权利要求4所述的探针装置，其特征在于：

设置有当通过所述摄像单元在所述研磨体上检测出异物时，对有异物的情况进行报告的单元。

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