探针清洁方法及探针清洁装置与流程

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种探针清洁方法以及探针清洁装置。

背景技术：

半导体器件的整个制造流程可以分为晶圆制造、晶圆测试、晶圆封装及最后测试等步骤。所述晶圆制造指的是在晶圆上制造半导体器件的过程，在完成半导体器件的制造之后，晶圆上会形成多个重复的管芯(die)。在晶圆测试步骤中，需要对所述管芯进行电性测试，以确保在封装之前，晶圆上的管芯是合格的产品，因此晶圆测试是提高半导体器件良率的关键步骤之一。

通常对晶圆进行测试的设备包括探针台(probe)，所述探针台上具有探针卡(probe card)，所述探针卡包括至少一根探针(probe needle)，通过所述探针触碰到晶圆上的管芯以进行电性测试。具体的，所述管芯上通常设置有一个或多个测试焊点(pad)，所述探针与所述测试焊点需要相互接触，才能完成电性测试。管芯的电性检测的准确性攸关产品的良率，为了确保晶圆测试结果的准确性，通常在进行一定次数的测试后，需要对探针进行清洁，以去除粘附在探针表面的杂质，避免杂质造成不同的探针之间发生短路，使得测试结果产生误差，降低了晶圆测试结果的真实率和准确率。

目前，无论探针表面附着何种杂质，统一采用毛刷进行清洁，如图1所示，工作人员直接采用涂覆有异丙醇的毛刷110手动清洁探针120，但是，这种方式不仅清洁效果欠佳，清洁效率低，而且对探针120进行清洁之后，探针针尖(probe tip)121经常会由于用力过大或操作不当而受到损坏，降低了探针的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种探针清洁方法以及探针清洁装置，以解决现有 技术中探针清洁效果不佳、清洁效率低下、探针容易损坏等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种探针清洁方法，包括：

提供待清洁的探针；

采用毛刷对所述待清洁的探针进行刷洗处理；

采用研磨层对所述待清洁的探针进行研磨处理；以及

采用粘附层对所述待清洁的探针进行粘附处理。

可选的，在所述的探针清洁方法中，采用研磨层对上述待清洁的探针进行研磨处理的步骤包括：

采用第一研磨层对所述待清洁的探针进行第一研磨处理；

采用第二研磨层对所述待清洁的探针进行第二研磨处理；

其中，所述第一研磨层中磨料颗粒的分布密度小于所述第二研磨层中的磨料颗粒的分布密度。

可选的，在所述的探针清洁方法中，依次进行所述刷洗处理、第一研磨处理、第二研磨处理和粘附处理。

可选的，在所述的探针清洁方法中，所述第一研磨层和第二研磨层均为砂纸，所述第一研磨采用的砂纸的砂粒分布密度为每英寸长度内排列1000～1200颗砂粒，所述第二研磨层采用的砂纸的砂粒分布密度为每英寸长度内排列1300～1500颗砂粒。

可选的，在所述的探针清洁方法中，进行第一研磨处理时，所述第一研磨层与所述待清洁的探针相对移动；进行第二研磨处理时，所述第二研磨层与所述待清洁的探针相对移动。

可选的，在所述的探针清洁方法中，所述待清洁的探针为具有悬臂部和针尖部的弯针时，所述第一研磨层和第二研磨层静止不动，所述待清洁的探针相对于所述第一研磨层和第二研磨层的法向移动。

可选的，在所述的探针清洁方法中，所述待清洁的探针为直针时，所述待清洁的探针为直针时，所述第一研磨层和第二研磨层静止不动，所述待清洁的探针相对于所述第一研磨层和第二研磨层的法向和切向移动。

可选的，在所述的探针清洁方法中，进行刷洗处理时，所述毛刷与所述待清洁的探针相对移动。

此外，本发明还提供了一种探针清洁装置，包括用于清洁待清洁的探针的清洁垫、用于承载所述清洁垫的清洁台和用于驱动所述清洁台运动的驱动机构；其中，所述清洁垫上分别设有毛刷、研磨层和粘附层，所述毛刷用于对所述待清洁的探针进行刷洗处理，所述研磨层用于对所述待清洁的探针进行研磨处理，所述粘附层用于对所述待清洁的探针进行粘附处理。

可选的，在所述的探针清洁装置中，还包括用于固定待测试的晶圆的测试卡盘和用于承载所述测试卡盘的晶圆测试平台，所述清洁垫邻近所述测试卡盘。

可选的，在所述的探针清洁装置中，所述研磨层包括并列设置的第一研磨层和第二研磨层，所述第一研磨层中磨料颗粒的分布密度小于所述第二研磨层中的磨料颗粒的分布密度。

可选的，在所述的探针清洁装置中，所述第一研磨层、第二研磨层和粘附层均可拆卸的设置于所述清洁垫的上。

可选的，在所述的探针清洁装置中所述第一研磨层、第二研磨层和粘附层相互不重叠。

可选的，在所述的探针清洁装置中，所述清洁垫包括用于固定所述毛刷的第一清洁垫和用于固定所述第一研磨层、第二研磨层和粘附层的第二清洁垫。

可选的，在所述的探针清洁装置中，所述第一研磨层和第二研磨层均为砂纸，所述粘附层为胶合纸。

综上所述，本发明提供的探针清洁方法和探针清洁装置。具有以下有益效果：

1、所述探针清洁方法采用刷洗处理、研磨处理和粘附处理分别进行的方法，对探针上附着的杂质进行多阶段清洁处理，增强了去除不同种类杂质的能力，提高了探针的清洁效果；

2、研磨处理时，还通过磨料颗粒分布密度不同的第一研磨处理和第二研磨处理对探针上附着的杂质进行粗、精磨处理，利于兼顾研磨质量和清洁效率；

3、所述探针清洁方法进一步采用依次进行所述刷洗处理、第一研磨处理、第二研磨处理和粘附处理的方法对探针上附着的杂质进行清洁，清洁效果更佳，清洁效果更好。

附图说明

图1为现有的采用毛刷去除探针上杂质的结构示意图；

图2为本发明实施例一的探针清洁方法的流程示意图；

图3为本发明实施例一的清洁直针时的结构示意图；

图4为本发明实施例一的清洁弯针时的结构示意图；

图5为本发明实施例一的采用研磨层清洁待清洁的探针时的流程示意图；

图6a为本发明实施例一的待清洁的探针未清理时的显微图；

图6b为本发明实施例一的待清洁的探针进行刷洗处理后的显微图；

图6c为本发明实施例一的待清洁的探针进行第一研磨处理后的显微图；

图6d为本发明实施例一的待清洁的探针进行第二研磨处理后的显微图；

图6e为本发明实施例一的待清洁的探针进行粘附处理后的显微图；

图7为本发明实施例一的清洁直针时的运动轨迹示意图；

图8为本发明实施例一较佳的清洁直针时的运动轨迹示意图；

图9为本发明实施例二的探针清洁装置的主视结构示意图；

图10为图9所示的探针清洁装置的俯视示意图。

具体实施方式

以下结合附图2至10对本发明提出的探针清洁方法及探针清洁装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

【实施例一】

图2为本实施例提供的探针清洁方法的流程示意图。如图2所示，所述探针清洁方法包括以下步骤：

步骤S1：提供待清洁的探针；

步骤S2：采用毛刷对所述待清洁的探针进行刷洗处理；

步骤S3：采用研磨层对所述待清洁的探针进行研磨处理；

步骤S4：采用粘附层对所述待清洁的探针进行粘附处理。

如图3和4所示，所述待清洁的探针可以为直针210或者具有悬臂部221和针尖部222的弯针220，本发明并不具体限定所述待清洁的探针的形状。

本实施例中，在进行刷洗处理时，所述毛刷的刷毛表面涂覆有清洗液如异丙醇(IPA)。所述清洗液的使用可以加速探针表面的杂质脱落，增强刷洗效果。

优选实施例中，所述毛刷的刷毛包括第一类刷毛和第二类刷毛，所述第一类刷毛的硬度小于第二类刷毛的硬度。在此，为方便描述，将第一类刷毛称为软质刷毛，将第二类刷毛称为硬质刷毛。在进行刷洗处理时，所述硬质刷毛和软质刷毛可同时对所述待清洁的探针进行刷洗处理。一方面，由于软质刷毛的形变能力以及弹性较佳，因此，软质刷毛发生形变后与探针针尖接触的面积较大，可以刷到硬质刷毛无法触及的探针针尖区域；另一方面，硬质刷毛的使用可以防止由于软质刷毛的形变过大而造成探针某些区域不能被软质刷毛触及。因此，采用硬质刷毛和软质刷毛同时进行刷洗处理能进一步增强刷洗处理的效果，确保位于探针各区域的杂质均能被去除。

所述刷毛的长度可选为0.5～1mm，与探针的长度相适应。当然，本发明并不限定刷毛的具体长度，可根据实际需要选择合适的刷毛。

在进行刷洗处理时，所述毛刷与所述待清洁的探针相对移动，以使毛刷去除待清洁探针针尖的尖端以外区域的杂质，达到清洁探针的效果。较佳的，所述毛刷静止不动，通过移动所述待清洁的探针的方式，使毛刷去除待清洁探针针尖的尖端以外区域的杂质，以达到清洁探针的效果。其他实施例中，也可使所述待清洁的探针静止不动，通过移动毛刷的方式，使毛刷去除待清洁探针针尖的尖端以外区域的杂质，从而达到清洁探针的效果。

特别的，如图5所示，上述采用研磨层对所述待清洁的探针进行研磨处理的步骤包括：

步骤S31：采用第一研磨层对所述待清洁的探针进行第一研磨处理；

步骤S32：采用第二研磨层对所述待清洁的探针进行第二研磨处理。

其中，所述第一研磨层中磨料颗粒的分布密度小于所述第二研磨层中的磨料颗粒的分布密度。

本实施例中，所述第一研磨层可以为砂纸、砂布或者涂覆或压嵌有磨料颗粒的研磨垫等。所述第二研磨层均也可以为砂纸、砂布或者涂覆或压嵌有磨料颗粒的研磨垫等。

可选的，所述第一研磨层采用的砂纸的砂粒分布密度为每英寸长度内排列 1000～1200颗砂粒。所述第二研磨层采用的砂纸的砂粒分布密度为每英寸长度内排列1300～1500颗砂粒。在此，本发明包括但不局限于所列举的砂粒密度，实际应用时，可以根据需要作相应调整。

所述第一研磨层和第二研磨层均通过与待清洁的探针的针尖尖端相接触的方式，研磨去掉探针针尖的尖端上附着的杂质。

本实施例中，根据探针上附着的杂质特性不同如尺寸、材料、粘附度、粘附区域等不同，优选采用依次进行所述刷洗处理、第一研磨处理、第二研磨处理和粘附处理的方式对探针进行清洁，如此，不仅清洁效果更佳，而且清洁效率也更高。

依次进行所述刷洗处理、第一研磨处理、第二研磨处理和粘附处理对探针进行清洁的显微效果可参阅图6a至图6e，所有图中示出的两个白色亮点均为探针针尖；其中，图6a为清洁之前探针针尖的显微图；图6b为进行刷洗处理后，所述探针针尖的显微图；图6c为进行第一研磨处理后，所述探针针尖的显微图；图6d为进行第二研磨处理后，所述探针针尖的显微图；图6e为进行粘附处理后，所述探针针尖的最终的显微图。

如图6b所示，进行刷洗处理时，所述毛刷可以去除探针针尖的尖端以外各区域上附着的第一尺寸或第一粘附度等金属或非金属杂质，如细长条的杂质，减少了图中两个白色亮点周围的附着物；之后，如图6c所示，进行第一研磨处理时，也就是粗磨处理，所述第一研磨层可以研磨去除探针针尖的尖端以外各区域上附着的第二尺寸或第二粘附度等金属和非金属杂质例如铝、硅等，进一步减少了图中两个白色亮点周围的附着物；接着，如图6d所示，进行第二研磨处理时，也就是精磨处理，所述第二研磨层可以进一步研磨去除探针针尖的尖端上附着的第三尺寸或第三粘度等金属和非金属杂质如钨、铝、碳等，使得图中两个白色亮点的尺寸变小且更明亮(即减少了探针针尖的尖端上的附着物)；最后，如图6e所示，进行粘附处理时，所述粘附层可以再进一步对探针针尖的尖端以及尖端以外各个区域上未除净的杂质进行清除，更进一步使得图中两个白色亮点变得光滑和清晰，此处，避免了研磨时脱落的杂质对探针造成的二次污染，确保了清洁质量；之后，完成探针的清洁。

本实施例中，进行第一研磨处理时，所述第一研磨层与所述待清洁的探针 相对移动，使得第一研磨层研磨待清洁的探针针尖的尖端以外的各个区域达到清洁探针的效果。进行第二研磨处理时，所述第二研磨层与所述待清洁的探针相对移动，使得第二研磨层研磨待清洁的探针针尖的尖端，达到清洁探针的效果。

如图7所示，并结合参阅图3，所述待清洁的探针为直针210时，可使所述直针210在第一研磨层和第二研磨层的研磨平面内移动；具体地说，所述第一研磨层和第二研磨层的研磨平面均设为XY平面，所述待清洁的探针可以沿X和Y轴方向往复移动(即研磨平面的切向移动)。同时，使所述直针210相对于研磨平面Z轴移动(即研磨平面的法向移动)。对于直针，采用多方位研磨的方式研磨去除探针针尖的尖端上附着的杂质，可以更有效去除杂质，确保清洁质量。此外，所述直针210在研磨平面内移动时，可使所述直针210沿一定轨迹运动。如图8所示，所述直针210的运动轨迹可为八边形，可以提高研磨去除杂质的能力，研磨处理效果更佳，但不发明并不限定所述直针的具体运动轨迹，可以根据实际研磨情况作选择。

较佳的，所述第一研磨层和第二研磨层静止不动，所述直针210相对于所述第一研磨层和第二研磨层的法向和切向移动。

继续参阅图4，所述待清洁的探针为弯针220时，使所述弯针220相对于第一研磨层和第二研磨层的法向移动，以通过针扎方式研磨去除弯针220针尖的尖端上附着的杂质，这样可以节约清洁时间，而且清洁质量也能得到保证。

较佳的，所述第一研磨层和第二研磨层静止不动，所述弯针220相对于所述第一研磨层和第二研磨层的法向移动。

将直针和弯针的研磨方式设置为不同，这是因为弯针在研磨时，其自身可以发生弹性转动，这样弯针自身增大了研磨接触面，因此，只需要控制弯针在法向移动便可，而直针不易发生形变，因而需要多方向移动以全方面研磨，保证清洁效果。

上述实施例提供的探针清洁方法中，所述粘附层具有粘附性。其中，所述粘附层可以为胶合纸等具有粘性的材料。

【实施例二】

如图9和图10所示，本实施例提供了一种探针清洁装置，所述探针清洁装 置包括用于清洁待清洁的探针的清洁垫310、用于承载清洁垫310的清洁台320以及用于驱动清洁台320运动的驱动机构(未图示)，其中，所述清洁垫310上分别设有毛刷311、研磨层312和粘附层313。所述毛刷311用于对所述待清洁的探针进行刷洗处理，所述研磨层312用于对所述待清洁的探针进行研磨处理，所述粘附层313用于对所述待清洁的探针进行粘附处理。

上述探针清洁装置应用时，将装载有待清洁的探针的探针卡410设置于清洁垫310的上方，并使清洁垫310与所述待清洁的探针相对移动，进而清洁探针；清洁时，所述毛刷311、研磨层312和粘附层313不是同时进行的，而是分别对探针进行清洁处理。

本实施例中，所述探针清洁装置还包括用于固定待测试晶圆420的测试卡盘330和用于承载测试卡盘330的晶圆测试平台340，所述测试卡盘330固定于晶圆测试平台340上，而所述清洁垫310邻近测试卡盘330设置。采用集成有晶圆测试功能的探针清洁装置，利于晶圆测试时，及时清洁探针，提高生产效率。

作为优选的实施例，所述清洁台320可在所述驱动机构的驱动下上下、水平运动。所述清洁垫310以可拆卸的方式固定于清洁台320上，避免更换清洁垫310时清洁垫310受到损坏而影响其寿命。

进一步的，所述驱动机构可包括导轨机构(未图示)以及驱动所述导轨机构运动的电机(未图示)。所述导轨机构可进一步包括X向导轨机构、Y向导轨机构和Z向导轨机构，所述X向导轨机构、Y向导轨机构、Z向导轨机构可分别驱动清洁垫310沿X轴，Y轴和Z轴移动。

本实施例中，所述毛刷311可以沿清洁垫310上表面的法向设置或者沿清洁垫310上表面的切向设置，具体的，本发明并不作限定，只要利于毛刷311和待清洁的探针之间形成压抵接触且有效去除探针上的杂质便可。

较佳的，所述研磨层312进一步包括并列设置的第一研磨层312a和第二研磨层312b，所述第一研磨层312a中磨料颗粒的分布密度小于第二研磨层312b中的磨料颗粒的分布密度，利于兼顾研磨质量和清洁效率。

此外，所述清洁垫310上表面自身可以具有粘附性和研磨性，例如所述清洁垫310的上表面由具有粘附性和研磨性的材料制成，从而形成第一研磨层 312a、第二研磨层312b和粘附层313。其他实施例中，所述第一研磨层312a和第二研磨层312b均单独由具有研磨性的材料制成，所述粘附层313由具有粘附性的材料制成，例如所述第一研磨层313和第二研磨层314均为砂纸。所述砂纸具有背胶并通过背胶粘附于清洁垫310上。所述粘附层315为胶合纸，所述胶合纸具有背胶并通过背胶粘附于清洁垫310上。

然而，采用在清洁垫310上设置由具有研磨材料制成的第一研磨层312a和第二研磨层312b，利于及时更换第一研磨层312a和第二研磨层312b，保证探针的研磨质量；同理，采用在清洁垫310上设置由具有粘附性材料制成的粘附层315，也利于及时更换粘附层313，确保探针的粘附质量。此外，如此也利于探针清洁装置的维护和保养，降低清洁成本。

此外，所述第一研磨层312a和第二研磨层312b均以可拆卸方式设置于清洁垫310上，例如背胶粘附于清洁垫310上。所述粘附层313也可相应以可拆卸方式设置于清洁垫310上。另外，所述第一研磨层312a、第二研磨层312b和粘附层313并排设置且相互不重叠。

为了更好的实施本发明，所述清洁垫310进一步包括用于固定毛刷311的第一清洁垫(未图示)和用于承载第一研磨层312a、第二研磨层312b与粘附层313的第二清洁垫(未图示)。采用将毛刷311与研磨层312和粘附层313分开固定的方式，利于节省材料，降低生产成本。这是因为：清洁探针时，通常多个探针同时进行清洁，而所述多个探针往往分布形式存在差异，进而探针分布形成的清洁区域大小也不相同，而所述研磨层312和粘附层313的覆盖面与探针分布形成的清洁区域大小相关，随着探针分布形成的清洁区域发生变化，承载有研磨层312和粘附层313的第二清洁垫也需要更换，以调整研磨层312和粘附层315的覆盖面，如此，无需更换所述第一清洁垫。

所述清洁垫310可选为长方体或方形体结构，利于有效利用空间，提高利用率。所述清洁垫310为长方体结构时，所述清洁垫310的尺寸优选长度103mm、宽度100mm。然而，本发明包括但不局限于所述优选尺寸，可以根据实际需要作相应调整。

本实施例的探针清洁装置可包括多个清洁垫310，所述多个清洁垫310的尺寸均不同，用于清洁多种规格探针卡上的探针，以提高适用性。所述清洁垫310 的尺寸大小可根据研磨运动范围以及芯片规格进行具体调整。

此外，实践表明，上述探针清洁方法和探针清洁装置可使用于不同规格探针卡上的探针清洁，清洁效果较佳。

综上所述，本发明提供的探针清洁方法和探针清洁装置，具有以下有益效果：

首先，本发明提供的探针清洁方法采用刷洗处理、研磨处理和粘附处理分别进行的方法，对探针上附着的杂质进行多阶段清洁处理，增强了去除杂质的能力，提高了探针的清洁效果。

其次，研磨处理时，还通过磨料颗粒分布密度不同的第一研磨处理和第二研磨处理对探针上附着的杂质进行粗、精磨处理，利于兼顾研磨质量和清洁效率。

再次，根据探针上附着的杂质特性如尺寸、材料、粘附度等不同，所述探针清洁方法进一步采用依次进行所述刷洗处理、第一研磨处理、第二研磨处理和粘附处理的方法对探针上附着的杂质进行清洁，清洁效果更佳，清洁效果更高。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。