TWI404594B - The grinding method of the probe and the grinding member - Google Patents

Description

探針的研磨方法及研磨構件

本發明關於適用於探針裝置之探針的研磨方法及研磨構件，更詳細而言，是關於能夠縮短探針的研磨時間，提昇檢查的處理量提昇之探針的研磨方法及研磨構件。

以往的探針裝置是如圖7所示，在探針器室內具備：載置被檢查體(例如晶圓)W，且內裝有升降驅動機構及旋轉驅動機構之載置台1；支承載置台1且朝X方向移動之X工作台2；支承X工作台2且朝Y方向移動之Y工作台3；配置於載置台1的上方之探針卡4；及進行探針卡4的探針4A與晶圓W之對準的對準機構5，在探針器室內經由對準機構5將晶圓W與探針4A對準後，載置台1在基台6上經由X、Y工作台2、3及升降機構，朝X、Y及Z方向移動，使晶圓W與探針4A電性接觸，進行晶圓W的電氣特性檢查。X、Y工作台2、3藉由分別連結於滾珠螺桿(ball screw)之驅動機構，分別朝X、Y方向個別地移動。再者，在圖7，顯示構成X工作台2的驅動機構之滾珠螺桿2B與構成Y工作台3之馬達3A。

又，上述對準機構5是如圖7所示，具備下CCD照相機5A及上CCD照相機5B，在控制裝置的控制下進行驅動。下CCD照相機5A是附設於載置台1，由下方對探針卡4的探針4A照相。上CCD照相機5B是配置於對準橋站(alignment bridge)5C的中央，對載置台1上的晶圓W由上方照相。此對準橋站5C是隨著沿著Y方向(前後方向)所配設的一對導軌(未圖示)，由探針器室的最深部至探針中心(center)為止，朝箭號方向移動。

如此，當進行晶圓W檢查時，經由對準機構5將晶圓W的電極墊片語探針卡4的探針4A對準後，使載置台1朝X、Y及Z方向移動，使晶圓W的電極墊片與探針4A電性接觸，以進行電氣特性檢查。當反復進行此檢查時，電極墊片表面之金屬氧化物會成為切削屑而附著於探針4A的針端，造成之後的檢查之阻礙。因此，使用例如圖7所示的研磨構件7，研磨探針4A的針端，除去切削屑。

然而，當探針卡4大型化，使得探針4A所引起的裝置之相同測量數(same measurement number)增加時，探針卡4之探針4A的佔有區域(以下僅稱為「探針區域」)變得較研磨構件7之面積更大，在以往的研磨構件7，變得無法研磨探針4A。在此情況，亦可由探針裝置取下探針卡4，來研磨探針4A，但在探針卡4的裝卸作業上需要花費大量的時間，造成研磨效率變差。

因此，在專利文獻1提案有，不需取下探針卡，將晶圓尺寸的研磨構件載置於載置台1上，以此研磨構件研磨探針之方法。又，在專利文獻2，使用具有與探針區域相稱的面積之研磨構件，能配合因探針卡的種類而改變的探針區域之方向，使研磨構件旋轉之探針裝置。

〔專利文獻1〕日本特開2000－164649號公報〔專利文獻2〕日本特開2000－183119號公報

但，在專利文獻1的技術之情況，雖可因應探針卡的種類，自動地更換研磨構件，但在每次研磨探針時，必須在載置台上重新設置研磨構件，造成必須在設置作業上花費多數的時間，造成研磨作業效率變差，且需要用來設置研磨構件之裝置，造成成本提高。並且，在探針卡為與晶圓總括接觸之大型探針卡的情況，雖可總括地研磨探針卡，但由於無法進行研磨構件之分度進給(index feeding)，必須反復使用相同場所，無法有效地利用研磨構件。並且，研磨構件大，其收納空間也必須大，造成探針裝置大型化。

在專利文獻2的技術之情況，由於將與探針區域相稱的大小之研磨構件配合探針區域改變其方向，故當改變研磨構件之方向時，因探針區域的方向，而將研磨構件上升至較載置台的載置面更高再加以使用，因此，需要研磨構件的旋轉驅動機構或升降驅動機構，造成機構(結構)複雜化。又，與專利文獻1的情況同樣地，由於利用相同場所進行研磨，故，研磨構件的利用效率差，又，必須要有用來收納與探針區域相稱的大小之研磨構件的空間、及用來將研磨構件進行方法轉換之空間，造成探針裝置大型化。

本發明是為了解決上述課題而開發完成之發明，其目的在於提供即使半隨著探針卡的大型化，探針增加，使得探針的排列區域由研磨構件突出，也能夠使用該研磨構件，確實且效果良好地研磨探針，進而可提高檢查的處理量之探針的研磨方法及研磨構件。

本發明的請求項1所記載之探針的研磨方法，是對排列於進行被檢查體的電氣特性檢查的探針卡之複數個探針，使用研磨構件予以研磨之方法，其特徵為：使上述研磨構件與上述探針卡的位置相對地改變，將上述複數個探針分成複數次進行研磨。

本發明的請求項2所記載之探針的研磨方法，是如請求項1所記載之方法，其中，使上述研磨構件與上述探針卡的位置相對地改變，將上述探針卡的同一個探針在上述研磨構件之不同部位進行複數次研磨。

本發明的請求項3所記載之探針的研磨方法是如請求項1或2所記載之方法，其中，上述研磨構件附設於載置上述被檢查體的可移動之載置台，經由上述載置台使上述研磨構件移動。

本發明的請求項4所記載之探針的研磨方法是如請求項1至3中任一個所記載之方法，其中，使用研磨薄片作為上述研磨構件，在上述研磨薄片的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面。

本發明的請求項5所記載之探針的研磨方法是如請求項4所記載之方法，其中，上述研磨薄片具有研磨層、及形成於研磨層的下側之緩衝層。

本發明的請求項6所記載之研磨構件，是為了研磨進行被檢查體的電氣特性用之探針而配置於支承台上的研磨構件，其特徵為：在上述研磨薄片的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面。

本發明的請求項7所記載之研磨構件是如請求項6所記載之研磨構件，其中，上述支承台附設於載置被檢查體的載置台，在上述支承台的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面。

本發明的請求項8所記載之研磨構件是如請求項6或7所記載之研磨構件，其中，上述研磨構件由具有研磨層、及形成於研磨層的下側之緩衝層的研磨薄片所構成。

若根據本發明的請求項1~8所記載之發明的話，能夠提供即使半隨著探針卡的大型化，探針增加，使得探針的排列區域由研磨構件突出，也能夠使用該研磨構件，確實且效果良好地研磨探針，進而可提高檢查的處理量之探針的研磨方法及研磨構件。

以下，根據圖1~圖6所示的實施形態，說明本發明。再者，圖1是概念地顯示本發明的探針的研磨方法之側面圖，圖2是顯示附設有圖1所示的研磨構件之探針裝置的載置台之平面圖，圖3是顯示圖1所示的研磨構件之斷面圖，圖4是顯示圖1所示的研磨構件之移動區域的平面圖，圖5(a)、(b)分別顯示本發明之探針的研磨方法的一實施形態之平面圖，圖6(a)、(b)分別顯示本發明之探針的研磨方法的其他實施形態之平面圖。

本實施形態之研磨構件10，如圖1概念地顯示，較安裝於探針卡20的複數個探針21的排列區域(以下僅稱為「探針區域」)之面積小，探針區域形成由研磨構件10突出之大小。此研磨構件10是如圖2所示，配置於附設在載置台30的外周面之支承台31上，載置台30用來載置被檢查體之晶圓(未圖示)。載置台30是與以往同樣地，構成可朝X、Y、Z方向及θ方向移動。支承台31是由載置台30的周面之一部分呈水平地突出，將研磨構件10的表面支承成較載置台30的載置面稍許上位(上面)。

研磨構件10，由於無法在一次的研磨作業，對探針區域的所有之探針21進行研磨，故，藉由經由載置台30將研磨構件10分度進給，來如圖1所示般，將探針區域的探針21分成複數次(在同圖中，以虛線為境界為3次)進行研磨。

又，研磨構件10的平面形狀能夠因應需要進行適宜設定。在本實施形態，研磨構件10如圖2所示，形成矩形狀，對探針21的上面可自由裝卸地被安裝著，作為消耗品可適宜地更換。此研磨構件10亦可作為具有可撓性的研磨薄片所形成，亦可作為氧化鋁陶瓷等作為研磨板來形成。在本實施形態，藉由具有可撓性的研磨薄片作為研磨構件10加以形成。因此，以下將研磨構件10作為研磨薄片10進行說明。在本實施形態，研磨構件10的研磨材硬，在以研磨材的表面研磨探針之情況特別有效。即，研磨構件10表面的硬度較探針21的硬度大之情況。例如，在探針21為鎢之情況，由於其莫氏硬度(Mohs hardness)為7.5，故在使用莫氏硬度為8以上例如9之研磨材的情況，能夠使用粒徑0.5~10 μ m的氧化鋁作為研磨材。

又，在支承台31的外周緣部，如圖1所示，形成有由內側朝外側下降的傾斜面31A。研磨薄片10是如同圖所示，形成被覆支承台31的傾斜面31A之大小，在其外周緣部，形成有由內側朝外側下降之傾斜面10A。研磨薄片10，亦可為完全地被覆支承台31的傾斜面31A之大小，亦可如同圖所示，殘留傾斜面31A的一部分加以被覆之大小。研磨薄片10的傾斜面10A形成，傾斜方向的長度例如5mm(理想為5mm以上)，傾斜度為例如10%(理想為10%以下)。如此，藉由在研磨薄片10的外周緣部設置傾斜面10A，探針21能夠由探針區域的研磨區域之境界(在同圖中以虛線所示)朝研磨區域外遠離，使得探針21的前端由研磨薄片10分離，使得不會受到因研磨時的分度進給造成鄰接於研磨區域的探針21由傾斜面10A的外周緣部脫離並彎曲等的損傷，不會破壞探針21之排列狀態。

又，研磨薄片10是如圖3所示，具有研磨層11；支承研磨層11之薄膜層12；及支承薄膜層12之緩衝層13。研磨層11是將例如成為研磨材之氧化鋁等的微小粉末塗佈於薄膜層12而形成的。薄膜層12是藉由例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)樹脂等所形成的。緩衝層13是藉由具有優良的彈性之發泡性樹脂(例如丙烯酸泡棉)所形成，在其上下兩面形成有由例如丙烯酸系樹脂所構成的黏著劑層14。再者，15為襯墊紙，當將研磨薄片10黏貼於支承台31時剝離。研磨薄片10的厚度能因應需要加以適宜地設定，例如除了襯墊紙15的厚度形成500 μ m左右。而包含研磨層11與薄膜層12的厚度形成例如200 μ m左右，而包含緩衝層13與上下黏著劑層14之厚度形成例如300 μ m左右。氧化鋁等的研磨材之微小粉末，其粒徑形成較探針21的前端小為佳。探針21例如形成，前端直徑10~20 μ m、針端長度200 μ m左右、探針21的間隔形成50~200 μ m。

其次，參照圖4~圖6，說關於本發明之探針的研磨方法的一實施形態。再者，圖5、圖6顯示關於將探針區域分成2次進行研磨之方法。

首先，在進行晶圓檢查之情況，將晶圓載置於載置台30上，經由對準機構(未圖示)進行晶圓與探針卡20的探針21之對準後，經由載置台30將晶圓以水平方向朝最初的檢查位置移動，在此位置經由載置台30的升降機構使晶圓由與探針21的接觸位置超越預定的尺寸，使晶圓的電極墊片與探針21電性接觸，以進行晶圓的電氣特性檢查。然後，使載置台30下降後，經由載置台30將晶圓進行分度進給，在下一個檢查位置反復進行相同的檢查。在進行晶圓檢查之際，由於以探針21切削電極墊片的氧化膜以取得電性導通，故當反復進行檢查時，會有氧化物等附著至探針21的前端部，造成之後的檢查阻礙。

因此，執行本發明之探針的檢查方法，由探針21的前端部除去附著物。當研磨探針21時，如上所述，經由載置台30一邊分度進給研磨薄片10，一邊研磨探針區域之探針21。藉由載置台30之分度進給所能涵蓋之研磨薄片10的研磨區域，是如圖4的斜線所示之區域。探針卡20是配置成探針區域的中心成為探針裝置E之探針中心C。又，探針區域位於研磨區域內，藉由載置台30之分度進給，能夠研磨所有的探針21。

探針21之研磨作業是如下所步驟所進行。首先，在進行研磨前，將探針卡20的探針區域及研磨薄片10各自的大小登錄於探針裝置之控制裝置。藉此，控制裝置依據探針區域與研磨薄片10之大小，選擇一次研磨探針區域，或分成複數次研磨探針區域。在探針區域較研磨薄片10大之情況，在自動裝置，依據各自的登錄內容，自動要求是否分成複數次進行研磨。又，操作員亦可設定研磨次數。在如圖5及圖6所示的情況，在控制裝置，判斷分成2次進行研磨。再者，以下，因應需要，將探針區域作為探針區域(21)進行說明。

如圖5(a)、(b)所示，在探針區域(21)為縱方向之情況，將探針區域21分割成上下，經由載置台(未圖示)，如同圖(a)所示般，配置成探針區域21的上半部分位於研磨薄片10的下方之左下側。在此狀態下，經由載置台使研磨薄片10上升，接觸於探針區域的探針21，進一步使其越過50~100 μ m，例如越過50 μ m。於是，探針21的前端與研磨層(參照圖3)衝突。此時，以含於研磨層的研磨材研磨探針21，削取探針前端部之附著物。然後，經由載置台，使研磨薄片10下降至下降端，由探針21分離。藉此，由探針21的前端部除去了附著物，而附著物殘留於研磨層。當由超越量與研磨薄片10的傾斜度所算出之傾斜部的探針21之接觸區域設定於傾斜度的水平方向之1/2以下時，可確實地防止探針受到損傷。

亦有以一次的研磨作業，能完全地除去探針21之附著物的情況，但亦有因附著物，無法以一次的研磨作業完全地除去之情況。在此情況，如圖5(a)所示，經由載置台，將研磨薄片10分度進給預定距離δ，使研磨薄片10朝同圖箭號方向所示的橫方向(Y方向)偏移後，如上所述，使研磨薄片10超越，在研磨薄片10的其他場所除去附著物後，使研磨薄片10下降。如此，藉由改變研磨薄片10的研磨位置，能夠提高附著物之除去效率。將研磨薄片10朝Y方向偏移需要次數，將探針區域(21)的相同部分研磨複數次，由探針21確實地除去附著物。

在對探針區域(21)的上半部分進行研磨後，如同圖(b)所示，經由載置台，在X方向向下移動，使探針區域(21)配置成位於研磨薄片10的上方。然後，以與研磨探針區域(21)相同的要領，因應需要，反復進行複數次的分度進給，來對探針區域的下半部分之探針21進行研磨。

又，如圖6(a)、(b)所示，在探針區域(21)為橫向之情況，首先例如同圖(a)所示，將右半部分的探針區域(21)研磨，因應需要經由載置台，將研磨薄片10如箭號所示，朝下方，以每次為距離δ的方式進行分度進給，對相同的探針21進行複數次研磨後，經由載置台，使研磨薄片10朝同圖(b)所示地移動，以與右半部分相同的要領來將左半部分的探針區域之探針21進行研磨。

如以上所說明，若根據本發明的話，由於在研磨薄片10的外周緣部，設置由內側朝外側下降之傾斜面10A，故即使在探針區域(21)由研磨薄片10突出之情況，研磨薄片10的外周緣部也不易接觸於探針21，不會造成探針21的排列狀態之紊亂，能夠對探針區域(21)分成複數次進行圓滑且確實的研磨。因此，即使探針卡20大型化而探針區域(21)由研磨薄片10突出，也能夠使用該研磨薄片10，不需將探針卡20取下，而經由載置台30使研磨薄片10移動，可對探針區域(21)分成複數次，以短時間確實地進行研磨，進而，能夠提高檢持之處理量。右，探針卡20僅裝卸於附設在載置台30的支承台31之上面，構造簡單且低成本，並且不需要進行研磨之獨自的作業空間，也不會造成探針裝置大型化。

又，若根據本發明的話，由於將研磨薄片10經由載置台30進行分度進給，以研磨薄片10的不同部分對探針區域的相同探針21進行複數次之研磨，故能夠確實且效率良好地除去探針21之附著物。又，由於研磨薄片10具有研磨層11、與緩衝層13，故探針21是與研磨層11彈力衝突，故也不會有損壞探針21之虞。

再者，本發明不限於上述實施形態，在不超出本發明的發明要旨之範圍下，可因應需要，對]各構成要件進行適宜的設計變更。例如，在上述實施形態，說明了關於以支承台31的傾斜面31A形成研磨薄片10的傾斜面10A之情況，但亦可在研磨薄片10本身的外周形成傾斜面。又，即使探針區域為不會由研磨構件突出之大小，也能夠適用本發明之探針的研磨方法。

〔產業上之利用可能性〕

本發明可理想地適用於進行晶圓等的被檢查體之電氣特性檢查的探針裝置。

10．．．研磨薄片(研磨構件)

10A．．．傾斜面

11．．．研磨層

13．．．緩衝層

20．．．探針卡

21．．．探針

30．．．載置台

31．．．支承台

31A．．．傾斜面

圖1是概念地顯示本發明的探針的研磨方法之側面圖。

圖2是顯示附設有圖1所示的研磨構件之探針裝置的載置台之平面圖。

圖3是顯示圖1所示的研磨構件之斷面圖。

圖4是顯示圖1所示的研磨構件之移動區域的平面圖。

圖5(a)、(b)是分別顯示本發明之探針的研磨方法的一實施形態之平面圖。

圖6(a)、(b)是分別顯示本發明之探針的研磨方法的其他實施形態之平面圖。

圖7是顯示以往的探針裝置的局部之斜視圖。

10．．．研磨薄片

10A．．．傾斜面

20．．．探針卡

21．．．探針

31．．．支承台

31A．．．傾斜面

Claims (22)

1. 一種探針的研磨方法，是對排列於進行被檢查體的電氣特性檢查的探針卡之複數個探針，使用研磨構件予以研磨之方法，其特徵為：上述探針係被分割成複數個群組，藉由將連續地研磨上述各群組之反復進行的研磨動作，使上述研磨構件對上述探針卡的相對之位置改變，對各群組進行研磨，上述研磨構件係被載置於附設於載置上述被檢查體的可移動之載置台，使用上述載置台使上述研磨構件移動。
2. 如申請專利範圍第1項之探針的研磨方法，其中，各群組係每次使上述研磨構件的不同部位位於上述各群組的下側，然後，對上述各群組使上述研磨構件越過，藉此在上述研磨構件的不同部位進行1次以上的研磨。
3. 如申請專利範圍第1或2項之探針的研磨方法，其中，使用研磨薄片作為上述研磨構件，在上述研磨薄片的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面。
4. 如申請專利範圍第3項之探針的研磨方法，其中，上述研磨薄片具有研磨層、及形成於研磨層的下側之緩衝層。
5. 如申請專利範圍第1項之探針的研磨方法，其中，上述支承台係自上述載置台的周緣部的一部分呈水平突出。
6. 如申請專利範圍第1項之探針的研磨方法，其中，上述支承台係支承研磨構件，使上述研磨構件的表面位於 較上述載置台的載置面更高的位置。
7. 如申請專利範圍第1項之探針的研磨方法，其中，在研磨上述探針之前，登錄排列有上述探真的上述探針卡之探針區域的大小與上述研磨構件的大小，上述群組的數量是使用上述所登錄的探針區域的大小與研磨構件的大小進行計算。
8. 如申請專利範圍第1項之探針的研磨方法，其中，上述探針卡與上述載置台是附設於探針裝置內，上述研磨動作是以讓上述探針卡與上述載置台不會從上述探針裝置分離的方式進行。
9. 如申請專利範圍第3項之探針的研磨方法，其中，在一個研磨動作，與上述研磨構件的傾斜面接觸的一個群組的探針之接觸面積係設定為朝水平方向的傾斜部之1/2以下。
10. 一種探針的研磨方法，是使用研磨構件，研磨排列於探針卡的探針區域的探針，該探針卡具有較上述研磨構件大的尺寸，不被上述研磨構件所完全地覆蓋，其特徵為：包含有：將上述探針區域內的探針分割成複數個群組之階段；及研磨階段，其作為藉由將上述各群組連續地研磨的反復進行之研磨動作，以對各群組進行研磨動作，藉此研磨探針之階段，其中，一個群組的探針是在一個研磨動作內被同時研磨， 上述研磨構件係被載置於附設於載置上述被檢查體的可移動之載置台，使用上述載置台使上述研磨構件移動。
11. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，上述研磨動作係包含：使上述研磨構件位於一個探針的群組的下側之階段；及之後，對上述探針的群組，讓上述研磨構件越過的階段。
12. 如申請專利範圍第11項之探針的研磨方法，其中，上述各群組是藉由反復進行上述研磨動作，以上述研磨構件的其他部位進行1次以上的研磨。
13. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，上述支承台係自上述載置台的周緣部的一部分呈水平突出。
14. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，上述支承台係支承研磨構件，使上述研磨構件的表面位於較上述載置台的載置面更高的位置。
15. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，在研磨上述探針之前，登錄排列有上述探真的上述探針卡之探針區域的大小與上述研磨構件的大小，上述群組的數量是使用上述所登錄的探針區域的大小與研磨構件的大小進行計算。
16. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，上述探針卡與上述載置台是附設於探針裝置內，上述研磨動作是以讓上述探針卡與上述載置台不會從上述探針裝置分離的方式進行。
17. 如申請專利範圍第10項之探針的研磨方法，其中，使用研磨薄片作為上述研磨構件，在上述研磨薄片的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面。
18. 如申請專利範圍第17項之探針的研磨方法，其中，在一個研磨動作，與上述研磨構件的傾斜面接觸的一個群組的探針之接觸面積係設定為朝水平方向的傾斜部之1/2以下。
19. 一種探針的研磨方法，是使用研磨構件，研磨排列於探針卡的探針區域的探針，該探針卡具有較上述研磨構件大的尺寸，不被上述研磨構件所完全地覆蓋，其特徵為：包含有：將上述探針區域內的探針分割成複數個群組之階段；及研磨階段，其作為藉由將上述各群組連續地研磨的反復進行之研磨動作，以對各群組進行研磨動作，藉此研磨探針之階段，其中，一個群組的探針是在一個研磨動作內被同時研磨，上述探針卡與上述載置台是附設於探針裝置內，上述研磨動作是以讓上述探針卡與上述載置台不會從上述探針裝置分離的方式進行。
20. 一種探針的研磨構件，是為了研磨排列於進行被檢查體的電氣特性檢查的探針卡的複數個探針而配置於附設在載置上述被檢查體的載置台之支承台上，將上述探針卡分成複數次進行研磨的研磨構件，其特徵為： 上述研磨構件是作為研磨薄片而形成，在上述研磨薄片的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面，上述傾斜面形成為當進行研磨時，位於上述傾斜面的上述探針隨著朝向上述傾斜面的外側而與上述傾斜面遠離。
21. 如申請專利範圍第20項之探針的研磨構件，其中，上述支承台是在上述支承台的外周緣部，形成有由內側朝外側下降的傾斜面，在該傾斜面，形成有上述研磨薄片的傾斜面。
22. 如申請專利範圍第20或21項之探針的研磨構件，其中，上述研磨薄片是具有研磨層、及形成於研磨層的下側之緩衝層。