专利名称：用于清洁探针板接点的设备与方法
技术领域：
本发明涉及集成电路(IC)测试设备的清洁设备。更具体地说，本发明涉及用于清洁集成电路电气测试设备探针的清洁设备及其使用方法。
由于对探针施加针压力从而与每个IC衬垫的铝材部分实现满意电接触，所以容易在晶片表面上刮擦出或形成碎屑和残渣，例如氧化铝颗粒。这种碎屑和残渣会粘附在芯片和探针上，经过多次连续测试后，在探针上会累积数量可观的这种碎屑和残渣。通常，累积的碎屑和残渣的电导率低，妨碍了在测试针与待测IC衬垫之间实现良好电接触。所以，为了提供满意测试，需要周期性地对探针进行清洁以去除探针上的这种碎屑和残渣。
在传统清洁设备中，使用弹性磨料衬垫40来清洁测试探针。如
图1所示，测试探针20插入衬垫40，这样，附着在针尖22上的碎屑和残渣101被位于衬垫40内部的弹性衬底41内的磨料颗粒42去除。在探针20从衬垫40退出时，表面护封43收集静电粘附在针尖20上的更小残余颗粒(灰尘薄膜)。该清洁方法的显著缺陷是，清洁衬垫40昂贵，而且由于衬垫上载满/充满碎屑颗粒和残渣101，所以必须经常更换。
由于未加工硅片成本低，与待测晶片的尺寸相同，所以优先选择它们作为缓冲衬底，从而在进行清洁时就不必特地调整测试探针。此外，采用晶片，通过简单磨削过程就可以容易地在其上表面上形成槽形或脊形。槽形的优先图形为锯齿形轮廓，它形成带角状的硬表面，可碾碎任何碎屑，但是会使测试探针脚稍许桡曲，然而并不暴露探针，所以不会象使用平整表面那样导致探针损坏。
在脊形表面上的第一峰与第二相邻峰之间的间距在0.1至1微米范围内情况下，脊形表面上脊顶到脊谷底部的优选距离在0.5至5微米范围内。对于上述尺寸，测试探针接触断裂表面之前的优选位移在500微米左右。运动控制装置包括位移装置(例如马达、齿轮箱、皮带和/或杠杆)以及从包括光学传感器，压力传感器以及位移传感器的组中选择的一个或多个部件。
使用这种清洁器具的方法包括1)将脊形断裂设备放置在IC测试探针设备的晶片支撑座上；2)施加作用力来移动探针从而使其与脊形断裂设备表面接触；3)以这样的方式施加预定辅助力来移动探针从而使其通过脊形断裂设备的最外表面，以致利用针脚对于脊形断裂设备的相对运动产生的碾碎作用，可以将粘附在多个探针尖上的任何碎屑断裂成更小残渣；4)去除探针上的那些小残渣；以及5)从IC测试探针设备的晶片支撑座上拆卸脊形断裂设备。探针尖接触缓冲衬底之前的运动可沿缓冲衬底顶面的法线方向，或以相对于该缓冲衬底的顶面约90度至约135度之间的角的方向，即刮擦/磨蚀角，更优先为103度左右。
在变换实施例中，方法特征在于，断裂设备相对于多个静止探针移动。该运动可沿缓冲衬底顶面的法线方向，或以相对于该顶面约90度至约135度的角方向，更优先为103度左右。
在研究了以下详细说明之后，本技术领域内的普通技术人员可以容易地理解本发明的这些以及其它特点。
图2示出根据本发明的探针清洁器具的剖视图。
图3示出图2所示探针清洁器具的磨蚀面的剖视图。
图4示出本发明实施例所采用的各步骤的流程图。
图2示出根据本发明的探针清洁器具48的实施例的剖视图。为了构造探针清洁器具48，对传统硅片50表面埋置槽形52，以产生优选锯齿形轮廓，如图2所示。选择与待测人造晶片具有相同厚度和直径的传统硅片50可以生产廉价清洁器具48，无需对施加的压力或测试定位器作特别调整。利用简单磨削过程可以产生槽形52从而形成如图2所示的锯齿形“断裂”面。该锯齿槽形52的典型尺寸包括范围在0.1至1微米之间的锯齿峰间横向距离，优先尺寸为0.3至0.5微米。锯齿槽形的相关深度在0.5至5微米范围内，优先尺寸为1至4微米。此外，对典型直径在10至30微米范围内的探针尖，接触槽形52之前的位移距离优先在500微米左右。在对探针执行该位移时探针以相对锯齿形晶片顶面大约90度至大约135度之间的角方向运动，更优先为103度左右。
为了将对探针尖56的磨损降低到最小，所施加的断裂力优先小于磨蚀探针尖56所需的力。此外，为保证粘附在测试探针尖56上的任何晶片材料都被碾碎和/或被磨蚀以及去除，探针尖(针脚)优先采用硬材料制造，如钨合金；晶片50可硬化至这样的程度，即可更显著容易地碾碎任何碎屑或残渣(即传统硅片材料)，而不露出晶片50的锯齿形尖。
如图2所示，在探针清洁器具48的运行过程中，探针尖56与锯齿形硅片50作压力接触。粘附或粘固在探针尖56上的任何碎屑颗粒和残渣54，受到在测试探针设备60探针板58的探针尖56与清洁晶片50槽形锯齿形断裂表面之间存在的碾碎和/或磨蚀压力的作用。
优先以类似于所测试的人造集成电路方式，将锯齿形硅片50设置在测试探针设备的测试座上。测试探针设备60优先将在其上安装了具有待清除碎屑和残渣的探针尖56的探针板58移动到锯齿形硅片50的断裂面。利用包括压力传感器、光学传感器以及横向运动传感器在内的多个传感器件，对碾碎/磨蚀碎屑和残渣颗粒的所需压力大小进行控制。正如在本技术领域内众所周知的那样，可以利用传统机械移动装置和电气移动装置使探针板58移动，例如马达、齿轮箱、皮带以及杠杆的适当组合。在变换实施例中，移动断裂设备使其与静止探针尖接触。在又一个实施例中，根据所使用晶片材料以及所产生残渣颗粒的性质，探针尖重复接触断裂面(例如10次)。
此外，为了改善电接触，可以对探针尖进行粗糙化处理，但是此步骤不能影响断裂和清洁操作。尽管上述附图和描述的特征在于，垂直运动探针板，但是根据本发明也可以满意地使用各种其它传统探针类型，例如悬臂式探针和针形探针。
本发明优势在于，通过使用具有简单槽形的传统晶片，可以采用传统测试探针设备的所有操作过程，而无需对其进行调整。这就提供了一种用于清洁任何累积碎屑的廉价装置。此外，若清洁器具48磨损过度，可以方便、经济地更换为新器具。
图3示出图2所示的探针清洁器具磨蚀面的剖视图。利用传统磨削技术，可以实现角状锯齿形轮廓。与利用化学处理过程，例如刻蚀产生的锯齿相比，机械磨削过程的优势在于可以使锯齿锐化。虽然可以将刻蚀过程用作槽形的制做过程，但是难以获得断裂面要求的锐棱。
图4示出使用根据本发明的清洁器具48的流程图。在对人造IC晶片进行多次测试之后，周期性地将清洁过程60插入正常制造测试过程。在步骤62、64以及66分别对人造IC晶片进行装载、测试以及卸载后，在步骤68，将包括图2所示锯齿形硅片50在内的探针清洁器具48装载到测试探针设备上。在步骤70，进行压力接触以碾碎和去除碎屑和残渣，此后，在步骤72，从测试探针设备上卸载清洁器具48。如果在步骤74和76分别装载和测试了下一个晶片，则重新开始晶片测试过程。
尽管在此采用特定术语对根据本发明的优选实施例进行了说明，但是仅以一般说明性意义来使用和解释这些术语，而没有限制性意义。因此，显然，在所附权利要求所述本发明实质范围内，本技术领域内的普通技术人员，可以在形式和细节方面对其进行各种变更。
权利要求
1.一种用于清洁集成电路测试探针设备上的探针的设备，该设备包含基本上平坦刚性缓冲衬底，具有脊形表面；运动控制装置，用于移动探针从而以预定压力接触缓冲衬底；以及残渣去除装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中缓冲衬底为硅片。
3.根据权利要求1所述的设备，其中脊形面具有锯齿形轮廓。
4.根据权利要求3所述的设备，其中借助硅片表面的磨削来形成脊形面的锯齿形轮廓。
5.根据权利要求3所述的设备，其中脊形面的脊顶到脊谷的距离在0.5至5微米之间。
6.根据权利要求3所述的设备，其中脊形面上的第一峰与第二相邻峰之间的距离在0.1至1微米之间。
7.根据权利要求3所述的设备，其中测试探针接触缓冲衬底前的位移量优先为500微米左右。
8.根据权利要求1所述的设备，其中运动控制装置包括位移装置以及从包括光学传感器、压力传感器以及位移传感器的组中选择的一个或多个部件。
9.根据权利要求8所述的设备，其中位移装置包括从由马达、齿轮、皮带以及杠杆构成的组中选择的一个或多个部件。
10.根据权利要求1所述的设备，其中残渣去除装置利用重力去除残渣。
11.根据权利要求1所述的设备，其中残渣去除装置包含气动吹除装置，用于脱落和吹除残渣颗粒。
12.根据权利要求1所述的设备，其中运动控制装置移动多个探针使其以预定压力接触缓冲衬底。
13.一种用于清洁集成电路(IC)测试探针设备的探针的清洁方法，该方法包括(a)将脊形断裂设备放置在IC测试探针设备的晶片支撑座上；(b)利用运动装置，移动测试探针从而使其接触脊形断裂设备；(c)以这样的方式施加预定辅助力来移动测试探针从而使其通过脊形断裂设备的最外表面，以致因为针相对于脊形断裂设备的相对运动产生的碾碎作用，可以将粘附在测试探针上的任何碎屑断裂成更小残渣；以及(d)从IC测试探针设备的晶片支撑座上卸下脊形断裂设备。
14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括，在步骤c)之后，从测试探针上去除更小残渣的步骤c1)。
15.根据权利要求13所述的方法，其中在缓冲衬底顶面的法线方向应用运动装置。
16.根据权利要求13所述的方法，其中在相对于缓冲衬底顶面约90至约135度之间的方向，应用运动装置。
17.根据权利要求13所述的方法，其中在相对于缓冲衬底顶面约103度角的方向，应用运动装置。
18.根据权利要求13所述的方法，其中对集成电路(IC)测试探针设备上的多个测试探针进行清洁。
19.一种用于清洁集成电路(IC)测试探针设备的探针的清洁方法，该方法包括(a)将脊形断裂设备放置在IC测试探针设备的晶片支撑座上；(b)利用运动装置，移动脊形断裂设备从而使其接触测试探针；(c)以这样的方式施加预定辅助力来移动脊形断裂设备，以致测试探针通过其最外表面，这样，因为脊形断裂设备相对于针的相对运动产生的碾碎作用，可以将粘附在测试探针尖上的任何碎屑断裂成更小残渣；以及(d)从IC测试探针设备的晶片支撑座上卸下脊形断裂设备。
20.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括，在步骤c)之后，从测试探针上去除更小残渣的步骤c1)。
21.根据权利要求19所述的方法，其中在缓冲衬底顶面的法线方向应用运动装置。
22.根据权利要求19所述的方法，其中在相对于缓冲衬底顶面约90度至135度之间的方向，应用运动装置。
23.根据权利要求19所述的方法，其中在相对于缓冲衬底顶面约103度的方向，应用运动装置。
24.根据权利要求19所述的方法，其中对集成电路(IC)测试探针设备上的多个测试探针进行清洁。
全文摘要
本发明揭示了一种用于从集成电路测试探针设备测试探针板的多个电接点上，清洁碎屑和残渣的设备及其使用方法，该设备优先包括具有槽形表面的硅片，可以移动该测试探针板以实现压力接触。槽形表面提供了一种栅形结构，这种栅形结构与所实现的压力电接触结合，可以破碎夹杂或粘附的任何残渣颗粒，然后，将这些颗粒破碎为更小颗粒并从探针板上脱落。利用各种测量传感器对探针板的压力和相对运动进行控制。
文档编号G01R3/00GK1466182SQ0213225
公开日2004年1月7日 申请日期2002年9月4日 优先权日2002年6月6日
发明者金秉住, 黄寅奭, 李浩烈, 卞守珉, 金炯求, 池俊洙 申请人:三星电子株式会社