專利名稱：用于清潔測試器接口的接觸元件和支持硬件的設(shè)備、裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種用于清潔測試器接口的接觸元件和支持硬件的裝置。
背景技術(shù)：
單獨(dú)的半導(dǎo)體(集成電路)裝置通常使用包括光刻法、沉積法和濺射法等熟知的半導(dǎo)體工藝技術(shù)在硅晶圓上形成多個(gè)裝置來制造。一般地，這些工藝用來形成晶圓級的功能齊全的集成電路裝置(1C)。最后，單獨(dú)的IC裝置被從半導(dǎo)體晶圓分割或切成單個(gè)獨(dú)立的晶片。使用熟知的裝配技術(shù)組裝分割的IC裝置，用于最后完成在封裝中或結(jié)合到電子裝置，該熟知的裝配技術(shù)包括晶片連接到引線框、導(dǎo)線連接或焊料球鏈接，以及通過各種模塑技術(shù)提供本體到具有外部電連接性的封裝的包封。但是，實(shí)際上，晶圓本身的物理缺陷和/或晶圓的處理中的缺陷不可避免地引起 晶圓上的一些晶片是功能齊全的，有些晶片是無功能的，以及有些晶片具有低效能或需要修理。優(yōu)選在從晶圓分割并組裝到消費(fèi)者裝置上之前，通常需要鑒定晶圓上的哪些晶片是功能齊全的。在通過稱作晶圓級測試(通常在本領(lǐng)域稱作“晶圓分類”)的處理的分割之前，鑒定由于晶圓上的一些物理缺陷、IC電路層上的缺陷和/或與半導(dǎo)體處理技術(shù)相關(guān)的缺陷產(chǎn)生的無功能、低效能和可修理裝置。根據(jù)產(chǎn)品的性能的分類、裝箱和晶圓等級的IC裝置能夠稍后在制造過程中節(jié)省相當(dāng)多的制造成本，并從最高性能的裝置的銷售提供增加的收益。其中，產(chǎn)品的效能通過電氣測試確定。一旦裝置已經(jīng)分割，在處理和組裝中的一些加工步驟必然引起切割缺陷、處理缺陷以及關(guān)于組裝和封裝的缺陷，這些缺陷僅能被電氣地鑒定為完全正常、無功能或可能是“可修理的”并送至箱裝置。實(shí)際上，被組裝和封裝后的半導(dǎo)體裝置在其最后完成或結(jié)合到電子裝置之前受到一系列的電氣測試過程。在封裝階段或裝運(yùn)前的最后測試階段的處理包括但是不限于測試分離裝置的裸晶、封裝后的IC(暫時(shí)或永久)或者之間的變型。一般地，在晶圓級或封裝級上的IC裝置的電氣測試是通過自動(dòng)化測試設(shè)備(ATE)實(shí)現(xiàn)的，該自動(dòng)化測試設(shè)備被機(jī)械地或電氣地構(gòu)造用于激勵(lì)半導(dǎo)體裝置，根據(jù)預(yù)定的測試程序演練該裝置，并且然后檢查用來估計(jì)適當(dāng)?shù)墓δ苄缘妮敵觥Ｔ诰A級測試中，常規(guī)的接口硬件是“探針卡”，與測試(DUT)輸入/輸出(I/O)焊盤下的裝置布置相配合的多個(gè)探針元件連接到“探針卡”。更具體地，在典型的晶圓測試過程中，該探針卡被安裝到探測器上，探針接觸元件(通常被稱為“探針”)與形成在晶圓的晶片上的結(jié)合焊盤、焊料球和/或金凸塊相接觸。通過將探針尖端的可控的移位施加到結(jié)合焊盤、焊料球和/或金凸塊上，可實(shí)現(xiàn)電連接以允許功率、接地和測試信號的傳輸。探針尖端相對結(jié)合焊盤、焊料球和/或金凸塊的重復(fù)擦洗、變形和穿透產(chǎn)生粘附并堆積在探針接觸表面上的碎屑和污染物。在封裝級測試中，測試器裝載板在自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)、手動(dòng)測試設(shè)備和DUT之間提供接口。測試器裝載板通常包括一個(gè)或多個(gè)接觸器組件，有時(shí)也稱作“測試插座”，DUT插入該測試插座中。在測試過程中，DUT通過處理器插入或放入插座內(nèi)并在測試期間被夾持定位。在插入到插座內(nèi)以后，DUT通過銷元件經(jīng)由測試器裝載板及其次級組件以及其它的接口裝置被電連接到ATE。與ATE相關(guān)的接觸銷元件被布置與DUT的金屬化接觸表面物理地電接觸。這些表面可包括測試焊盤、導(dǎo)線、銷連接器、結(jié)合焊盤、焊料球和/或其它導(dǎo)電介質(zhì)。DUT的功能性通過不同的電輸入和輸出上測得的反應(yīng)來評價(jià)。通過重復(fù)測試，接觸元件尖端會被由晶圓和半導(dǎo)體裝置的制造和測試過程中產(chǎn)生的鋁、銅、鉛、錫、金、副產(chǎn)物、有機(jī)膜或氧化物等材料污染。兩種類型的IC測試(晶圓級和封裝級)所面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是確保與連接器相關(guān)聯(lián)的接觸銷和DUP的接觸表面之間的最佳電接觸。在每個(gè)測試程序中，利用該銷接觸元件重復(fù)接觸結(jié)合焊盤、焊料球和/或金凸塊，碎屑或其它殘留物將堆積并污染銷元件的接觸區(qū)域。該碎屑可能來自測試和處理過程本身，或者可包括來自裝置制造和/或組裝過程或其它來源的制造殘留物。除了存在污染以外，反復(fù)迫使電流通過接觸銷的小金屬間的“a_點(diǎn)”會使接觸表面的導(dǎo)電特性劣化，從而影響用于適當(dāng)電測試的金屬間特性。隨著污染物堆積，加上接觸表面 的劣化，接觸電阻(CRES)上升并降低測試的可靠性。由于產(chǎn)品回收測試增加，升高且不穩(wěn)定的CRES會影響產(chǎn)量和/或測試時(shí)間。這些錯(cuò)誤讀數(shù)會導(dǎo)致錯(cuò)誤報(bào)廢良好的DUT，造成通常很大的產(chǎn)量損失。通過多次測試可進(jìn)行一些產(chǎn)品回收；但是，再測試裝置多次以確認(rèn)壞的裝置或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品回收將造成整體制造成本增加。對晶圓級和封裝級測試接觸器技術(shù)的高性能要求已經(jīng)推進(jìn)了具有預(yù)定和定制的機(jī)械性能和彈性的獨(dú)特形狀的接觸元件的發(fā)展。許多新的先進(jìn)接觸技術(shù)具有獨(dú)特的接觸元件形狀和機(jī)械操作，以便于得到一致的、可重復(fù)的并且穩(wěn)定的電接觸。一些技術(shù)使用光刻組裝技術(shù)構(gòu)成，而另一些通過高精確的微加工技術(shù)制造。接觸器的改進(jìn)的電特性還可使用具有改進(jìn)的電性能和抗氧化性的不同材料獲得。接觸元件被設(shè)計(jì)成有助于一致的氧化物貫穿，同時(shí)減少施加在結(jié)合焊盤、焊料球和/金凸塊上的支承力。還需要形成與結(jié)合焊盤、焊料球和/或金凸塊之間的物理接觸；因此，產(chǎn)生會影響電性能測試過程的結(jié)果的碎屑和污染物。通常，產(chǎn)生的碎屑需要從接觸元件周期性地移除，以防止造成接觸電阻增加、連續(xù)性失效和錯(cuò)誤測試讀數(shù)的堆積物，這會導(dǎo)致人工地降低產(chǎn)量并因此增加制造成本。因應(yīng)粘附到接觸元件和支持硬件的顆粒的問題，已經(jīng)發(fā)展了多種技術(shù)。例如，一種技術(shù)使用由向研磨顆粒提供基質(zhì)的硅橡膠構(gòu)成的清潔材料。另外，可使用具有被探針摩擦的安裝研磨陶瓷清潔塊的清潔晶圓，或者還可使用具有研磨顆粒的橡膠基質(zhì)和由玻璃纖維制成的刷子清潔器。在一種技術(shù)中，探針可噴涂或浸入一種清潔溶液中。在另一種技術(shù)中，可使用具有孔隙的任意表面形態(tài)和可變高度的開口細(xì)胞泡沫為基礎(chǔ)(open cell foambased)的清潔裝置。在一個(gè)常規(guī)的接觸元件的清潔過程中，使用擦刷、吹氣和沖洗接觸銷和/或連接器本體的一些組合。該過程需要停止測試操作，人工介入來進(jìn)行清潔，并可能從測試環(huán)境移除測試接口(探針卡、插座等)。該方法提供不一致的碎屑清除，并且不可以在成形的接觸元件的輪廓特征內(nèi)提供足夠的清潔作用。在清潔后，測試接口必須重新安裝且重建測試環(huán)境，以重新開始測試。在一些情形下，由于不定期的設(shè)備停工，該接觸元件被移除、清洗并替換，導(dǎo)致成本增加。在另一常規(guī)的方法中，具有研磨表面層或被研磨性地涂敷聚氨酯泡沫體層的清潔墊被用來移除粘附到接觸元件的外來材料。通過在清潔墊上(并可能進(jìn)入其中)重復(fù)擦洗接觸元件，粘附的外來材料從接觸元件和支持硬件磨去。使用研磨墊的清潔過程磨光接觸元件，但是不必然移除碎屑。其實(shí)，該磨光實(shí)際上對接觸元件造成研磨磨損，由此改變接觸輪廓的形狀并縮短接觸器的使用壽命。當(dāng)在清潔過程中一致地、可預(yù)測地將碎屑從接觸元件和支持硬件移除時(shí)，得到最大清潔效率。使用由開口細(xì)胞泡沫構(gòu)成的研磨焊墊的清潔過程未提供一致的清潔。實(shí)際上，利用任意定向并不受控制的泡沫結(jié)構(gòu)的磨光操作對接觸元件產(chǎn)生不一致的研磨磨損以及優(yōu)先的研磨磨損，由此無法預(yù)測地改變接觸元件和支持硬件的接觸輪廓的形狀和機(jī)械性能；由此，無法預(yù)測地縮短了接觸器的使用壽命。在工業(yè)中，已經(jīng)看出包括多達(dá)150000個(gè)測試探針元件的多個(gè)接觸元件構(gòu)成的測試器接口硬件和支持硬件可花費(fèi)每ATE測試單元600000美元。由于不適當(dāng)或非最佳清潔 實(shí)施造成的過早磨損和損壞可等同于每年每ATE測試單元數(shù)百萬美元。因此，由于有數(shù)千的ATE測試單元在全世界操作，對于修理、維護(hù)以及更換成本的影響非常大。另一種嘗試改進(jìn)常規(guī)的探針清潔工藝包括使用黏性的研磨性地填充或未填充聚合體清潔材料來移除外來材料。更具體地，聚合體墊與接觸元件物理接觸。附著的碎屑通過黏性聚合物松開并粘附到聚合體表面；由此從接觸元件和其它的測試硬件移除。聚合物材料被設(shè)計(jì)來維持接觸元件的整體形狀；但是，與該聚合物層的相互作用不能在成形的接觸元件的輪廓特征內(nèi)提供充分的清潔作用。當(dāng)使用具有連續(xù)的、一致的表面或具有任意定向和任意間隔的表面特征的表面的研磨性地填充或研磨性涂覆材料膜進(jìn)行清潔時(shí)，優(yōu)先的研磨的顯露是通過“邊緣銷”效應(yīng)(例如，測試探針陣列的周邊接觸元件以不同于該陣列內(nèi)的接觸元件的速度研磨性地磨損)；或通過“相鄰銷間距”效應(yīng)(例如，緊密間隔的接觸元件以不同于寬廣地隔開的接觸元件的速度磨損)；或通過“相鄰銷定向”效應(yīng)(例如，接觸元件的空間接近性會造成接觸元件的優(yōu)先的、不均勻的磨損)。接觸元件和支持硬件的不一致的研磨磨損將影響IC半導(dǎo)體裝置測試中的性能的一致性，并可能導(dǎo)致意外的產(chǎn)量損失、設(shè)備停機(jī)和修理成本。因?yàn)榻佑|器會被基于研磨的接觸清潔工藝以不同的速度不受控制地磨損，所以在晶圓級和封裝級測試中的典型接觸元件的清潔工藝對于終端使用者來說是昂貴的。當(dāng)使用相同成分和大小的研磨顆粒時(shí)，示例性測試數(shù)據(jù)(圖I)示出了重要接觸元件輪廓的磨損或尺寸減小的速度會因研磨材料層的柔順性、表面特征和底層的柔順性的很小的變化(通常2%到3%)而受到很大影響。數(shù)據(jù)曲線101、102、103、104說明了當(dāng)清潔材料的整體的柔順性被改變或減小時(shí)接觸元件的長度的減小速度。數(shù)據(jù)曲線101表示具有最低磨損速度的柔順材料；以及數(shù)據(jù)曲線104表示了具有最高磨損速度的剛性柔順材料。通過在全世界操作數(shù)千的IC裝置測試單元(探針和處理器)，在測試中維持清潔且不會過早磨損的接觸元件對工業(yè)的影響是非常重大的。這些方法沒有適當(dāng)?shù)靥岢鲆环N包含清潔墊結(jié)構(gòu)的清潔裝置和方法，以可預(yù)測地控制整體的清潔材料性能。其中，清潔墊結(jié)構(gòu)具有多層不同材料和機(jī)械特性、預(yù)定的輪廓特征和表面處理。此外，用來修理和替換已經(jīng)被研磨接觸清潔過程磨損的接觸器的設(shè)備和人力對于所實(shí)施的工作增加了額外的成本。因此，需要用來清潔和維持接觸元件的改進(jìn)的方法和裝置。


圖I示出了測試數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)顯示了作為研磨墊上“著陸(touchdown)”函數(shù)的接觸元件的臨界尺寸的減小，該研磨墊具有3 u m顆粒尺寸但是具有材料柔順性可控的區(qū)別；
圖2A示出了 DUT (晶圓級或封裝級)的常規(guī)示例，該DUT具有探針墊、電接觸元件和ATE接口(探針卡或測試插座);圖2B為DUT (晶圓級或封裝級)的示例的示意圖，該DUT具有探針墊、電接觸元件和ATE接口(探針卡或測試插座);圖3A為具有應(yīng)用到晶圓表面的清潔塾的典型清潔裝置的俯視圖；圖3B為具有應(yīng)用到基板表面的清潔墊的典型清潔裝置的剖視圖；圖3C為具有應(yīng)用到IC封裝的清潔墊的典型清潔裝置的剖視圖；圖4A為清潔介質(zhì)的剖視圖，該清潔介質(zhì)包括在清潔墊層下方的一個(gè)或多個(gè)中間柔順材料層；圖4B為清潔介質(zhì)的剖視圖，該清潔介質(zhì)包括在具有預(yù)定特性的清潔墊層下方的一個(gè)或多個(gè)中間剛性材料層；圖4C為清潔介質(zhì)的剖視圖，該清潔介質(zhì)包括在具有預(yù)定特性的清潔墊層下方的一個(gè)或多個(gè)中間剛性材料層和柔順材料層；圖4D是清潔介質(zhì)的剖視圖，該清潔介質(zhì)包括在具有預(yù)定特性的清潔墊層下方的一個(gè)或多個(gè)交互的中間剛性材料層和柔順材料層；圖5A為清潔材料的剖視圖，該清潔材料設(shè)有均勻分開的具有預(yù)定輪廓的微管柱，該微管柱構(gòu)造在具有一個(gè)或多個(gè)具有預(yù)定特性的材料層上；圖5B為清潔材料的剖視圖，該清潔材料設(shè)有均勻分開的具有預(yù)定輪廓的微管柱，該微管柱由具有預(yù)定特性的一個(gè)或多個(gè)中間剛性材料層和柔順材料層的組合構(gòu)成；圖6A是均勻分開的微管柱的放大剖視圖，該微管柱由一個(gè)或多個(gè)中間材料層的組合構(gòu)成，以在測試探針的接觸區(qū)域內(nèi)獲得一致的清潔效率；圖6B是均勻分開的微角錐體的放大剖視圖，該微角錐體由一個(gè)或多個(gè)中間材料層的組合構(gòu)成，以在測試探針的接觸區(qū)域內(nèi)獲得一致的清潔效率；圖7A是相互分離的微特征的一部分的平面圖，該微特征使用一系列“街(streets) ”來產(chǎn)生截面二次矩或慣性矩，以控制抗彎曲性；圖7B是相互分離的微特征的一部分的平面圖，該微特征使用一系列的“道(avenues) ”來產(chǎn)生截面二次矩或慣性次矩，以控制抗彎曲性；圖7C是相互分離的微特征的一部分的平面圖，該微特征使用一系列對角線來產(chǎn)生截面二次矩或慣性，以控制抗彎曲性；圖8A示出了具有微管柱的清潔材料的平面圖，所述微管柱用來清潔晶圓級測試用的懸臂式測試探針的接觸端區(qū)域；以及圖SB示出了具有微管柱的清潔材料的剖視圖，所述微管柱用來清潔用于晶圓級、芯片級和封裝級測試的冠狀點(diǎn)和單點(diǎn)測試探針的接觸端內(nèi)部。
具體實(shí)施例方式本公開特別應(yīng)用于用于電氣測試探針的清潔墊，該測試探針具有預(yù)定輪廓(冠狀端彈性探針和矛狀端探針等)和支撐結(jié)構(gòu)，該預(yù)定輪廓和支撐結(jié)構(gòu)用于晶圓級和封裝級測試的測試器接口裝置(例如，探針卡、測試插座以及其它類似接口裝置)，下面在本文中將描述本發(fā)明。但是，可以理解的是，該清潔材料、裝置和方法具有更多的用途，例如清潔被其它類型的IC半導(dǎo)體裝置評價(jià)設(shè)備所使用的測試接口，例如彈性銷環(huán)形接口、ZIFF公/母連接器等。該裝置是帶有用于具有特定研磨性和碎屑移除功效的表面特征的柔順清潔介質(zhì)，該清潔介質(zhì)用來清潔測試器接口裝置的電接觸元件和結(jié)構(gòu)，該電接觸元件和結(jié)構(gòu)用于晶圓級或封裝級測試(例如，探針卡、測試插座以及其它類似接口裝置)。根據(jù)待清潔的接觸元件的類型和形狀、待移除的碎屑的組成和數(shù)量以及碎屑到接觸表面的親和力，使用可選取的合適的中間層、表面微特征和可變的研磨性來獲得高等級的清潔功效。被清潔的接觸元件可以是任意類型的測試探針，例如鎢針、垂直探針、眼鏡蛇狀探針、MEM型探針、柱塞型探針、彈性探針、滑動(dòng)接頭和形成在薄膜上的接觸凸塊探針等。 更詳細(xì)地，該清潔材料可以由一層或多層構(gòu)成，每層具有預(yù)定的機(jī)械、材料和尺寸特性，例如研磨性、密度、彈性、黏性、平面性、厚度和多孔性，使得當(dāng)銷元件接觸墊的表面時(shí)，接觸區(qū)域和周圍的支持硬件被清潔，以移除碎屑和污染物。該清潔裝置可具有頂部保護(hù)犧牲材料層，該材料層可在制造加工之前、之中或之后應(yīng)用，以保護(hù)和隔離所述清潔材料表面在制造過程和手動(dòng)處理操作中不受污染。該犧牲層在安裝到半導(dǎo)體測試設(shè)備上時(shí)被移除，并用來確保清潔材料的工作表面不受任何污染，該污染將通過清潔材料損害接觸元件的清潔性能。該清潔材料的各個(gè)層可以由固體的彈性體材料或包括橡膠和合成與天然聚合物以及聚氨酯、丙烯酸樹脂等的多孔、開口細(xì)胞或閉孔泡沫材料或其它已知的彈性體材料制成。該清潔材料的頂層可具有預(yù)定的研磨性、彈性、密度和表面張力參數(shù)，該參數(shù)允許探針尖端變形并穿過彈性體材料來移除接觸區(qū)域上的碎屑，而不破壞接觸元件的輪廓，同時(shí)保持彈性基質(zhì)的完整性。該清潔材料還可具有多層結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)或多個(gè)柔順層被布置或堆疊以獲得預(yù)定的整體柔順性，使得當(dāng)銷元件接觸或使墊表面變形時(shí)，一限定的反向力由該材料施加到接觸區(qū)域和結(jié)構(gòu)，以增加碎屑和污染物被移除的效率。此外，該清潔材料可具有多層結(jié)構(gòu)，其中表面層設(shè)有多個(gè)均勻成形并有規(guī)則地間隔的輪廓微特征，例如微管柱、微角錐體或其它這種結(jié)構(gòu)微特征，該微特征具有預(yù)定的縱橫比(直徑對高度)、橫截面(方形、圓形和三角形等)和研磨顆粒負(fù)載，以改進(jìn)碎屑移除和收集效率。該微特征可由固體的彈性體材料或包括橡膠和合成與天然聚合物以及聚氨酯、丙烯酸樹脂等的多孔、開孔細(xì)胞或閉孔泡沫材料或其它已知的彈性體材料制成。在其它實(shí)施例中，該微特征在微特征的本體內(nèi)或在微特征的基部上沿著微特征的長度可具有應(yīng)用到頂表面的研磨顆粒。特別地，一平均的微特征的橫截面寬度等于或大于I. 0 y m，高度等于或小于400 u m，平均的研磨顆粒尺寸小于15. 0 u m。可結(jié)合到并橫越材料層和微特征的典型的研磨物可包括氧化鋁、碳化硅和金剛石，但是該研磨顆粒還可以是其它已知的莫氏硬度等于或大于7的研磨材料。
在其它實(shí)施例中，該微特征相互分離并形成有用于截面二次矩或慣性矩的預(yù)定輪廓，以使用一系列“街”和“道”控制抗彎曲性，來消除不理想的相互作用和其它耦合效應(yīng)并獲得預(yù)定的表面柔順性，使得當(dāng)銷元件接觸墊表面時(shí)，反向力由材料施加到接觸元件尖端輪廓內(nèi)接觸區(qū)域和支撐結(jié)構(gòu)上，以增加碎屑和污染物被移除的效率。相互分離的微特征具有預(yù)定的尺寸，以在接觸元件陣列內(nèi)的各個(gè)測試探針和支撐硬件上提供可預(yù)測的和一致的反向力。橫越清潔材料的表面的分離微特征被形成來減少并消除“邊緣銷”效應(yīng)，“相鄰銷間距”效應(yīng)和“相鄰銷定向”效應(yīng)。在清潔裝置的另一個(gè)方面，微特征可具有特殊均勻表面精加工，使得探測器/測試器裝置能夠探測清潔墊的表面。清潔材料的表面組織和粗糙度可有助于工作表面聚合物材料的清潔效率。在方法的一個(gè)方面，所述清潔介質(zhì)可以手動(dòng)布置在諸如晶圓探測器或封裝裝置處理器等自動(dòng)測試設(shè)備內(nèi)的預(yù)定位置上，使得銷元件和表面將與清潔介質(zhì)周期性地相互作用，以移除碎屑和/或清潔銷元件的接觸表面，而不會過度地磨損測試探針。在該方法的另一個(gè)方面，提供用于清潔晶圓探測器或封裝裝置處理器上的探針元件的方法，其中該方法包括將清潔介質(zhì)加載到與被測試的半導(dǎo)體晶圓、分割I(lǐng)C裝置或封裝IC裝置在形式上相似 的晶圓探測器或封裝裝置處理器，所述清潔介質(zhì)具有頂表面，所述頂表面具有諸如研磨性、黏性、硬度等清潔接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的預(yù)定特性。該方法還包括在晶圓探測器或封裝裝置處理器的一般測試操作中，使所述接觸元件接觸所述清潔介質(zhì)，使得任何碎屑在所述晶圓探測器或封裝裝置處理器的一般操作中從所述銷探針元件移除。當(dāng)探測器/測試器能夠探測清潔墊的表面時(shí)，探測器能夠設(shè)置到自動(dòng)清潔模式，在自動(dòng)清潔模式中，探測器/測試器將自動(dòng)地確定何時(shí)清潔測試探針的接觸元件、放置清潔裝置、清潔探針尖端并然后返回到測試操作。在清潔裝置的另一個(gè)實(shí)施例中，所述清潔介質(zhì)的層可由導(dǎo)電材料形成，使得使用電導(dǎo)探測表面的測試器/探測器能夠探測清潔介質(zhì)的表面。典型的IC半導(dǎo)體測試系統(tǒng)(示意性所地示出在圖2A和圖2B中)通常包括某種類型的測試器10、測試頭11、測試器端口 12(例如，探針卡或測試插座)、接觸元件13、晶圓或裝置處理器16。電接觸元件13或測試探針在測試器接口內(nèi)從測試器接口延伸，以允許直接接觸DUT15。DUT (晶圓、分割裝置或封裝IC)使用自動(dòng)化、半自動(dòng)化或手動(dòng)設(shè)備移動(dòng)到合適的物理位置，使得探針墊14和/或焊料球16與測試器接口 12的接觸元件13對齊。一旦就位，DUT15相對接觸元件13移動(dòng)，或者接觸元件13相對DUT15移動(dòng)，以便于電氣測試。通過反復(fù)著陸，接觸元件會被污染。代替移除測試接口來清潔，具有預(yù)定結(jié)構(gòu)的清潔介質(zhì)將在一般的測試操作中清潔輪廓限定的接觸元件。圖3A、3B和3C示出了三種典型的不同類型的清潔裝置，該清潔裝置制造有應(yīng)用到不同的基板材料、不同尺寸的基板、不同形狀的基板以及在一些應(yīng)用中沒有基板的清潔介質(zhì)。如圖3A和3B所示，清潔裝置21、22分別包括基板23和清潔介質(zhì)或墊24，基板23和清潔介質(zhì)或墊24分別固定、粘附或附加到晶圓的一個(gè)表面或具有已知輪廓的基板。基板23可以是塑料、金屬、玻璃、硅、陶瓷或任何其它類似材料。此外，基板25可具有與封裝IC裝置或DUT22的輪廓相似的輪廓，由此清潔介質(zhì)24被連接到支撐測試探針的接觸元件和支撐硬件的表面。
現(xiàn)在，結(jié)合下面的附圖和實(shí)施例更詳細(xì)地描述具有一個(gè)或多個(gè)中間柔順層的清潔介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中(如圖4A所示)。清潔介質(zhì)220可由具有諸如硬度、彈性模數(shù)等預(yù)定特性的清潔墊層202形成，這有助于清潔與墊接觸的接觸元件。清潔介質(zhì)220還可具有一個(gè)或多個(gè)連接到并位于清潔墊層下方的中間柔順層203。層的組合產(chǎn)生從單個(gè)組成材料不能獲得的材料特性，同時(shí)各種基質(zhì)、研磨顆粒和輪廓允許產(chǎn)品或結(jié)構(gòu)必須選取有利的組合來將清潔性能最大化。通過在剛性清潔層下面添加柔順或微孔隙泡沫底層，清潔材料的整體研磨特性降低和/或尖端成形性能增強(qiáng)，以延長探針元件的整體使用壽命，而不損壞接觸輪廓的形狀或功能。例如，將研磨顆粒層應(yīng)用到剛性聚酯薄膜形成了重疊薄膜型清潔材料，該材料具有用來形成和維持具有平坦的接觸表面輪廓的探針接觸元件的堆積移除特性。將相同的研磨顆粒層應(yīng)用到柔順的、未填充聚合物的表面或微孔泡沫的“表皮”側(cè)，產(chǎn)生具有優(yōu)選的堆疊移除特性的多層材料，該多層材料用來形成和維持具有圓角或半圓角接觸區(qū)域輪廓的探針接觸元件。由于底層的整體柔順性有系統(tǒng)地增加(或剛性減小)，所以該清潔材料的整體研磨特性從形成和維持平坦的尖端接觸區(qū)域輪廓轉(zhuǎn)變成形成和維持圓角或半圓角的接觸區(qū)域半徑。清潔介質(zhì)220還可具有可移除的保護(hù)層201，其在欲用于清潔接觸元件之前安裝， 以便于將表面清潔墊層與測試無關(guān)的污染物相隔離?？梢瞥谋Ｗo(hù)層201保護(hù)清潔墊層202的工作表面免受碎屑/污染物污染，直到清潔裝置準(zhǔn)備要用于在清潔室內(nèi)清潔測試器接口。當(dāng)清潔裝置準(zhǔn)備用于在清潔室內(nèi)清潔測試器接口時(shí)，可移除的保護(hù)層201可被移除來露出清潔墊層202的工作表面。該保護(hù)層可由已知的非反應(yīng)性聚合體薄膜材料形成，并優(yōu)選由聚酯(PET)薄膜形成。該保護(hù)層可具有糙面精整或其它“有織紋的”特征，以改進(jìn)由測試設(shè)備對清潔裝置進(jìn)行的光學(xué)探測和/或改進(jìn)清潔效率。通過移除第二釋放襯墊層205(由與第一釋放襯墊層相同的材料形成)來露出粘合層204，將清潔裝置安裝到預(yù)定的基板材料，然后通過粘合層204結(jié)合到基板表面上。然后，粘合層204可布置在基板上，將清潔裝置220粘合到基板。該基板可具有如在先前技術(shù)中所述具有不同目的的不同材料。上述清潔墊層202和下述清潔墊層可向清潔材料提供預(yù)定的機(jī)械、材料和尺寸特性。例如，清潔材料層可提供研磨性(下面將更詳細(xì)地描述)、比重(例如，從0. 75到2. 27的范圍)、彈性(例如，從40MPa到600Mpa的范圍)、黏性(例如，從20到800gram的范圍)、平面性和厚度(例如，從25 ii m到300 ii m的范圍)，其中比重是在特定溫度下密度對水的密度的比例。一個(gè)或多個(gè)中間層(如上所述，其可以是柔順層；如下所述，其可以是剛性層；或者，如下所述，其可以是柔順層和剛性層的組合)可向清潔材料提供預(yù)定的機(jī)械、材料和尺寸特性。例如，一個(gè)或多個(gè)中間層可提供研磨性(下面將更詳細(xì)地描述)、比重(例如，從0. 75到2. 27的范圍)、彈性(例如，從40MPa到600Mpa的范圍)、黏性(例如，從20到800gram的范圍)、平面性、厚度(例如，從25 y m到300 u m的范圍)和/或多孔性(例如，每英寸10到150個(gè)微孔)，其中比重是在特定溫度下一個(gè)或多個(gè)中間層的密度對水的密度的比例，多孔性是每英寸孔的平均數(shù)目。在圖4B所示的另一個(gè)實(shí)施例中，清潔介質(zhì)220可由清潔墊層202形成，一個(gè)或多個(gè)中間剛性層206位于清潔墊層202的下面。對于另一個(gè)實(shí)施例(圖4C)，清潔介質(zhì)220可使用在具有預(yù)定特性的清潔墊層202的下面的一個(gè)或多個(gè)中間剛性層206和柔順材料層203的組合構(gòu)成。圖4D示出了一個(gè)實(shí)施例，其中清潔介質(zhì)220通過在具有預(yù)定特性的清潔墊層202的下面的交互的一個(gè)或多個(gè)中間剛性層206和柔順材料層203構(gòu)成。清潔墊202和底層(例如，203、206等)將具有預(yù)定的研磨性、密度、彈性和/或黏性，這有助于清潔具有已知輪廓結(jié)構(gòu)的接觸元件。清潔層與中間材料層特性的重疊可根據(jù)接觸元件的特定結(jié)構(gòu)和輪廓特征來改變。清潔墊層202的研磨性將碎屑從探針接觸元件松開并剪切下來。使用研磨顆粒的預(yù)定體積和質(zhì)量密度；清潔墊的研磨性被系統(tǒng)地影響，以圓化或尖化探針頂端。填充到清潔材料層內(nèi)的典型的研磨材料和顆粒的重量百分比可以在30%到500%的重量百分比范圍內(nèi)。這里使用的重量百分比聚合物填充被限定為聚合物重量除以聚合物重量加研磨顆粒的重量?？山Y(jié)合到材料的典型研磨物可包括氧化鋁、碳化硅和金剛石，但是該研磨材料還可包括其它熟知的研磨材料。該研磨物可包括空間上優(yōu)選均勻分布的氧化鋁、碳化硅或金剛石顆粒，但是研磨顆粒還可以是莫氏硬度等于或大于7的其它熟知的研磨材料。清潔層的可控的表面黏性將使接觸元件上的碎屑優(yōu)先粘到墊上，并因此在清潔操作中從接觸元件上移除。 在一個(gè)實(shí)施例中，該清潔材料層和/或中間剛性層和/或中間柔順層(每層都是“材料層”)可以由具有包括橡膠、合成和天然聚合物的固體或基于泡沫的具有開孔或閉孔的彈性材料形成。每個(gè)材料層的彈性系數(shù)的范圍從大于40MPa到小于600Mpa，層的厚度的范圍從等于或大于25 ii m到小于或等于300 u m。每個(gè)材料層的層的硬度范圍在等于或大于30Shore A到不超過90Shore A。該清潔和粘合層可具有在-50C到+200C的使用范圍。各彈性材料可以是制成具有空間地或優(yōu)先地分布在材料本體內(nèi)的預(yù)定黏性或研磨顆粒的材料。各材料可具有預(yù)定彈性、密度和表面張力參數(shù)，該參數(shù)允許接觸元件穿透彈性材料層并移除接觸元件上的碎屑，而不損壞接觸元件的輪廓特征，同時(shí)保持彈性體基質(zhì)的完整性。各材料層將具有通常在I到20mil厚的預(yù)定厚度。各層的厚度可根據(jù)探針尖端的特定結(jié)構(gòu)改變。例如，薄材料的清潔材料層( Imil厚)將適合諸如扁平接觸器等“非貫穿”探針輪廓，厚材料的清潔層( 20mil厚)將很好地適用于諸如矛尖端或尖端彎曲桿等“貫穿”探針輪廓。在自動(dòng)化、半自動(dòng)化或手動(dòng)DUT處理裝置的一般操作中，當(dāng)測試器接口的一個(gè)或多個(gè)探針元件和支持硬件接觸清潔墊時(shí)，垂直的接觸力驅(qū)使接觸元件進(jìn)入墊，在此處，接觸元件上的碎屑將被移除并通過墊材料保持。在清潔介質(zhì)221的其它實(shí)施例(圖5A和圖5B所示)中，使用多個(gè)均勻成形并有規(guī)則地分開的輪廓微特征，例如微管柱212或微角錐體，可以改善清潔材料的最大清潔效率。該微特征具有預(yù)定的縱橫比(直徑對高度之比)和橫截面(方形、圓形、三角形等)。在圖5A中，分開的微特征由橫越具有預(yù)定特性的中間柔順層或剛性層的組合的單一層212構(gòu)成。作為一種微特征結(jié)構(gòu)的例子，圖5A中所示的方形微管柱可使用精確制造且可控的切割方法的組合形成，由此主軸具有100微米的尺寸，“街”和“道”的寬度小于50 u m?！敖帧焙汀暗馈钡纳疃韧ㄟ^該切割方法控制，以獲得縱橫比。在本實(shí)施例中，特征具有100微米的主軸寬度和200微米的深度(高度)。在該結(jié)構(gòu)中，該深度是不切割通過清潔材料層或進(jìn)入底層獲得。在圖5B中，均勻分開的微特征可由包括具有預(yù)定特性的中間柔順層或剛性層207的多個(gè)層213構(gòu)成。該微特征的尺寸和輪廓可根據(jù)接觸元件的結(jié)構(gòu)和材料來改變，以獲得將碎屑移除但是不會損壞探針元件的墊。如果微特征相對接觸元件的輪廓較大，這將不利地影響清潔性能。如果微特征相對接觸元件的輪廓較小，對向力將不足以有助于獲得高的清潔效率來移除附著的污染物。通常，該微特征可具幾種類型的輪廓，包括圓柱形、方形、三角形、矩形等。各微特征的主軸的橫截面尺寸可大于或等于25 并小于300 ym，各微特征可具有范圍在I : 10到20 I之間的縱橫比(高度對寬度)。該微特征輪廓可在清潔層的制造中被調(diào)整，使得材料可以重新成形、削尖或重新磨光探針元件尖端。在一個(gè)實(shí)施例中，圖6A和圖6B示出了具有微特征(清潔材料224、324的微管柱219和微角錐體319特征)的清潔材料的放大剖視圖；但是，這些特征還可以是任何其它的規(guī)則輪廓特征。微特征在負(fù)載下的變形不僅取決于負(fù)載，還取決于特征的橫截面的輪廓。在圖6A中，微管柱間隔或間距215 ;慣性的面積矩或慣性的二次矩216，其是可被用來預(yù)測特征的抗彎曲和變形性的形狀特性；清潔墊長度217 ;中間墊長度218以及微管柱219的總長度根據(jù)接觸元件和支持硬件的特定結(jié)構(gòu)來預(yù)先確定。對于尖形和/或矛形的接 觸元件，微管柱的輪廓使得清潔特征可以嵌入接觸元件“之間”，并與接觸元件物理接觸，以沿著探針尖端的側(cè)面提供清潔作用和碎屑收集。在本實(shí)施例中，對于露出360微米的尖端長度，接觸元件的接口設(shè)計(jì)可具有125微米的接觸元件間隔(或間距)。對于清潔材料，特征主要橫截面軸線長度將小于125微米，高度將至少為60微米，以助于超程移動(dòng)到清潔材料。該特征將提供一對向力到尖形和/或矛形接觸元件，以開始清潔和/或材料移除操作。圖6B中，微角錐體頂間隔或間距315、沿高度的可變的慣性矩316、清潔墊角錐體長度317、角錐體截頭高度318和微角錐體319的總高度根據(jù)接觸元件和支持硬件的特定結(jié)構(gòu)來預(yù)先確定。作為示例，對于一組多點(diǎn)冠形接觸元件，微角錐體輪廓使得清潔材料可嵌入冠形接觸件的多個(gè)尖端內(nèi)，并在接觸元件之間物理地接觸，以提供沿探針側(cè)面的清潔操作和碎屑收集。對于一組多點(diǎn)冠形接觸元件，微特征輪廓使清潔特征可嵌合在接觸元件“之間”和“之內(nèi)”，并與接觸元件實(shí)體接觸，以提供沿探針尖端的側(cè)面的清潔操作和碎屑收集。如果使用精確切割加工，微特征的形狀將由切口(例如，“街的寬度和形狀”，“道 的寬度和形狀”)來限定，如果使用鑄造工藝，則由模制形狀限定。作為示例，接觸元件接口設(shè)計(jì)可在125微米的接觸元件內(nèi)具有尖端到尖端的間隔、300微米的露出尖端長度和125微米的接觸元件間隔(或間距)。對于清潔材料的微特征，微特征的頂表面的主橫截面的軸長度將小于125微米，以有利于接觸器的清潔。整體高度將至少為200微米，以助于超程移動(dòng)到清潔材料，并提供足夠的反向力到接觸元件的多點(diǎn)冠形尖端，以啟動(dòng)清潔和/或材料移除操作。該微特征在微特征的本體內(nèi)或在微特征的基部處沿微特征的長度可具有附加到頂表面上的研磨顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，平均的微特征可具有等于或大于l.Oym的橫截面寬度、等于或小于400 u m的高度和小于15. 0 y m的平均研磨顆粒尺寸?？山Y(jié)合到并貫穿材料層和微特征的典型研磨物可包括氧化鋁、碳化硅和金剛石，但是研磨顆粒還可以是莫氏硬度等于或大于7的其它熟知的研磨材料。附加到微特征的研磨材料的量和尺寸可根據(jù)接觸元件的結(jié)構(gòu)和材料來改變，以獲得將移除并收集碎屑但是不會損壞接觸元件和支持硬件的墊。圖7A、7B和7C是示出了清潔材料224和324的實(shí)施例的簡圖，其中微特征使用預(yù)定的街351、道352和對角線353相互分離并形成有預(yù)定的慣性矩，以移除不需要的相互作用和其它耦合效應(yīng)，并獲得預(yù)定的表面柔順性，使得當(dāng)銷元件接觸墊表面時(shí)，一對向力由材料施加到在接觸元件尖端輪廓內(nèi)的接觸區(qū)域和支持結(jié)構(gòu)，以增加移除碎屑和污染物的效率。街、道的寬度和對角線的寬度可根據(jù)探針元件的結(jié)構(gòu)和材料來改變，以獲得分離的材料表面，來一致地移除接觸元件的側(cè)面和接觸元件尖端輪廓特征內(nèi)的碎屑。街、道和對角線可具有橫越寬度的一致地、優(yōu)先分布的研磨顆粒。街、道和對角線的寬度以及橫越該寬度的研磨材料的尺寸可根據(jù)接觸元件的結(jié)構(gòu)和材料來改變。該清潔系統(tǒng)和清潔墊不僅從接觸元件和支持硬件表面移除并收集附著的顆粒，并且維持接觸表面的形狀和輪廓特性。將測試器接口的接觸元件插入清潔裝置，諸如圖3A中所示的晶圓裝置20、圖3B中的基板裝置21、和圖3C中的仿制封裝裝置22，這從接觸元件和支持硬件移除附著的碎屑，而不會留下隨后必須使用另一線上或離線程序去除的任何有機(jī)殘留物。此外，接觸元件和輪廓的整體電氣性能不受影響；但是，可恢復(fù)高產(chǎn)量和低接觸電阻所需的整體電氣性能?，F(xiàn)在將描述用來清潔多個(gè)探針元件和支持硬件的方法。該方法實(shí)現(xiàn)了從接觸元件移除碎屑而不需要從ATE移除測試器接口的目標(biāo)，由此增加了測試器的生產(chǎn)率。該清潔裝 置可具有與由測試器測試的典型DUT相同的尺寸和形狀，其可被插入預(yù)定的清潔托盤內(nèi)。該裝置的清潔材料層根據(jù)測試器接口的接觸元件和支持硬件的結(jié)構(gòu)和材料具有預(yù)定的物理、機(jī)械和輪廓特性。具有微特征的清潔材料的一個(gè)實(shí)施例適用于清潔晶圓級測試的測試器接口 12的接觸元件13，例如鎢針、垂直探針、眼鏡蛇狀探針、MEM型探針、柱塞型探針、彈性探針、滑動(dòng)接頭、形成在薄膜上的接觸凸塊探針等。對于該示例性實(shí)施例，圖8A中示出了標(biāo)準(zhǔn)的懸臂式探針卡。清潔材料224被安裝到晶圓基板20或清潔區(qū)域基板500上。在特定時(shí)間間隔內(nèi)，當(dāng)清潔材料224被驅(qū)使與接觸元件接觸到預(yù)定垂直位置時(shí)，接觸元件被清潔。間隔215、慣性矩216和微管柱的總長度219基于在本實(shí)施例中為懸臂式探針卡的接觸元件400的結(jié)構(gòu)和材料來設(shè)置。當(dāng)接觸元件400運(yùn)用到清潔材料224上時(shí)，碎屑沿著尖端長度的側(cè)面從接觸元件的接觸表面移除。微管柱的間距、輪廓和研磨性使得該接觸元件上的反向力施加足夠的清潔來從接觸元件移除和收集碎屑。如上所述，該清潔步驟可發(fā)生在當(dāng)清潔材料被周期性地從布置在測試器接口的接觸元件下面的清潔托盤安裝時(shí)或者每次從晶圓盒安裝時(shí)，或者每次在該ATE使用安裝在拋光板上的清潔材料進(jìn)行接觸元件的清潔操作時(shí)。因?yàn)樵摻佑|元件的清潔是在測試機(jī)的一般操作中完成的，所以清潔裝置的使用無論如何都不會中斷ATE的操作。以此方式，清潔裝置是便宜的，并允許接觸元件被清潔和/或成形，而不需要從ATE移除接觸元件或測試器接口?，F(xiàn)在，將描述清潔裝置的另一個(gè)實(shí)施例?，F(xiàn)在，將描述清潔裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其中該清潔裝置可用來清潔被用來電氣測試DUT的接觸元件，其中來自晶圓的單個(gè)半導(dǎo)體裝置已經(jīng)被封入例如塑料等材料。上述實(shí)施例將通常被用于在分割和/或封入組裝的封裝之前測試晶圓或半導(dǎo)體晶圓上的一個(gè)或多個(gè)晶片的系統(tǒng)。在該示例性實(shí)施例中，該清潔裝置可與處理和測試封裝的集成電路的ATE和測試器一起使用。該IC封裝可具有從封裝延伸出的一個(gè)或多個(gè)電引線或焊料球，其連通諸如功率信號、接地信號等電信號和封裝15的晶片內(nèi)側(cè)。在本實(shí)施例中被稱作測試插座12的測試器接口將具有多個(gè)接觸元件13 (類似于上面描述的探針卡測試器)，該接觸元件接觸封裝的引線并測試封裝的DUT的電氣特性。一般而言，接觸元件被安裝到彈性加載的測試探針上，并具有單個(gè)矛形特征403或帶有多個(gè)尖端402的冠形特征的輪廓特征。與探針卡清潔器實(shí)施例相似，該清潔裝置近似具有基板的DUT形狀，清潔墊材料應(yīng)用到該基板上，使得測試插座的接觸元件可周期性地接觸清潔墊表面，以將碎屑從探針元件的尖端移除。清潔裝置的尺寸可以改變，以適合特定插座的尺寸和形狀或接近特定裝置的尺寸。在圖8B所示的具有微特征的實(shí)施例中，該微角錐體結(jié)構(gòu)324可以使用，其中清潔裝置的輪廓特征具有間距、輪廓和研磨性，使得接觸元件上的反向力施加足夠的清潔，以在接觸元件405的中心內(nèi)移除和收集碎屑。利用具有寬度和深度的街350、道351和對角線352分離微角錐體特征326是根據(jù)接觸元件的結(jié)構(gòu)和材料預(yù)先確定的。微角錐體特征的間距、輪廓和研磨性使得接觸元件上的反向力施加足夠的清潔，以從接觸元件移除和收集碎屑。由此，墊/聚合物/基板層和表面微特征的數(shù)目是可控的，以控制清潔裝置的總厚度和清潔的厚度的柔順性。多層的實(shí)施例還將為插座的內(nèi)部和探針的接觸器提供“邊緣-側(cè)邊”清潔。該方法和裝置提供一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括但不限于維持清潔接觸器和接觸銷。雖 然本發(fā)明已參照特定的說明性實(shí)施例來描述，但是這里所述的實(shí)施例并不以限制方式構(gòu)造。例如，這里所示并所述的實(shí)施例中的步驟的變化和組合可在不偏離本發(fā)明的情況下用于特定的情形中。通過參考附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可清楚了解說明性實(shí)施例的各種修改和組合以及本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例。本發(fā)明的范圍將由所附權(quán)利要求及其等效物所限定。盡管前面已參照本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的原理和精神的情況下可對本實(shí)施例進(jìn)行變化。
權(quán)利要求
1.一種測試探針清潔材料，其用來清潔用于晶圓級或封裝級IC半導(dǎo)體裝置功能測試的測試接口的接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)，所述清潔材料包括 清潔墊層； 一個(gè)或多個(gè)中間層，其位于所述清潔墊層的下面，所述一個(gè)或多個(gè)中間層支撐所述清潔墊層并具有所述一個(gè)或多個(gè)中間層的一組預(yù)定特性，所述預(yù)定特性被選取用來優(yōu)化用于測試接口的特定接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的清潔材料，其中，彈性系數(shù)具有從大于40MPa到600Mpa的范圍，每層具有在25iim和300 y m之間的厚度，并且每層具有在30Shore A和90Shore A之間的硬度；以及 其中，所述中間層還包括多個(gè)研磨顆粒，所述研磨顆粒的莫氏硬度等于或大于7，所述研磨顆粒被選取用來優(yōu)化用于測試接口的特定接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的清潔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括一個(gè)或多個(gè)柔順層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括一個(gè)或多個(gè)剛性層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括至少一個(gè)剛性層和至少一個(gè)柔順層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層提供研磨性、比重、彈性、黏性、平面性、厚度和多孔性中的一個(gè)或多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清潔材料，其特征在于，所述清潔墊層提供研磨性、比重、彈性、黏性、平面性、厚度和多孔性中的一個(gè)或多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔材料，其特征在于，每個(gè)柔順層由具有每英寸10到150個(gè)微孔的多孔性的橡膠、合成聚合物和天然聚合物中的一個(gè)或多個(gè)制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的清潔材料，其特征在于，每個(gè)剛性層由具有每英寸10到150個(gè)微孔的多孔性的橡膠、合成聚合物和天然聚合物中的一個(gè)或多個(gè)制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒還包括選自由氧化鋁、碳化硅和金剛石組成的組中的一種或多種顆粒。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒還包括一種或多種顆粒的混合物，所述顆粒選自由氧化鋁、碳化硅和金剛石組成的組。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒還包括一種或多種顆粒的混合物，每種所述顆粒都具有選自從0. 05 i! m到15 i! m的尺寸范圍的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒還包括一種或多種顆粒的混合物，所述顆粒選自由氧化鋁、碳化硅和金剛石組成的組。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒在所述中間材料層內(nèi)空間分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，還包括頂部保護(hù)犧牲層，以保護(hù)和隔離所述清潔墊層不受污染。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，還包括粘附到一個(gè)或多個(gè)中間層的粘合層，所述粘合層將所述清潔材料固定到基板上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的清潔材料，其特征在于，還包括可移除的釋放襯墊，所述釋放襯墊被移除以露出所述粘合層。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清潔材料，其特征在于，所述清潔墊層還包括多個(gè)具有預(yù)定輪廓和尺寸特性的輪廓微特征，所述輪廓微特征被選取來優(yōu)化所述清潔材料，以使所述接觸區(qū)域和周圍的支持硬件在沒有改變或損害的情況下被清潔。
18.—種測試探針清潔材料，其用來清潔用于晶圓級或封裝級IC半導(dǎo)體裝置功能測試的測試接口的接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)，所述清潔材料包括 清潔墊層，其包括多個(gè)具有預(yù)定輪廓和尺寸特性的輪廓微特征，所述輪廓微特征被選取來優(yōu)化所述清潔材料，以使接觸區(qū)域和周圍的支持硬件在沒有改變或損害的情況下被清潔，其中所述清潔墊層還包括多個(gè)莫氏硬度等于或大于7的研磨顆粒，所述研磨顆粒被選取用來優(yōu)化用于測試接口的特定接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的清潔材料；以及 一個(gè)或多個(gè)中間層，其位于所述清潔墊層的下面，所述一個(gè)或多個(gè)中間層支撐所述清潔墊層并具有所述一個(gè)或多個(gè)中間層的一組預(yù)定特性，所述預(yù)定特性被選取用來優(yōu)化用于測試接口的特定接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的清潔材料，其中，彈性系數(shù)具有從大于40MPa到600Mpa的范圍，每層具有在25iim和300 y m之間的厚度，并且每層具有在30Shore A和90Shore A之間的硬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，每個(gè)輪廓微特征均勻地成形且有規(guī)則地分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，所述微特征的橫截面和所述多個(gè)研磨顆粒改進(jìn)碎屑移除和收集效率。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，每個(gè)微特征具有縱橫比和由此產(chǎn)生的截面二次矩或慣性矩，以控制所述微特征的抗彎曲性。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒沿著各個(gè)微特征的側(cè)面并在各個(gè)微特征的表面上被應(yīng)用到各個(gè)微特征的一個(gè)頂表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒被分布在各個(gè)微特征的本體內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的清潔材料，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒被應(yīng)用到各個(gè)微特征的基部。
25.一種清潔裝置，其用來清潔半導(dǎo)體測試裝置內(nèi)的銷接觸元件和支持硬件，所述清潔裝置包括 清潔層，其具有適于特定銷接觸元件的預(yù)定結(jié)構(gòu)； 基板，其具有在所述測試裝置的一般測試操作中被引入所述測試裝置的結(jié)構(gòu)，其中所述基板包括代用半導(dǎo)體晶圓或封裝IC裝置； 所述清潔層被固定到所述基板，所述清潔層具有預(yù)定特性，使得當(dāng)所述銷接觸元件和支持硬件接觸所述墊時(shí)，所述墊清潔所述銷接觸元件和支持硬件的碎屑，從而清潔所述銷接觸元件和支持硬件且沒有改變所述測試裝置的一般操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的清潔裝置，其特征在于，還包括一個(gè)或多個(gè)中間層，所述一個(gè)或多個(gè)中間層提供研磨性、比重、彈性、黏性、平面性、厚度和多孔性中的一個(gè)或多個(gè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的清潔裝置，其特征在于，所述清潔墊層提供研磨性、比重、彈性、黏性、平面性、厚度和多孔性中的一個(gè)或多個(gè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的清潔裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括一個(gè)或多個(gè)柔順層。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的清潔裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括一個(gè)或多個(gè)剛性層。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的清潔裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)中間層還包括至少一個(gè)剛性層和至少一個(gè)柔順層。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的清潔裝置，其特征在于，每個(gè)柔順層由具有每英寸10到150個(gè)微孔的多孔性的橡膠、合成聚合物和天然聚合物中的一個(gè)或多個(gè)制成。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的清潔裝置，其特征在于，每個(gè)剛性層由具有每英寸10到150個(gè)微孔的多孔性的橡膠、合成聚合物和天然聚合物中的一個(gè)或多個(gè)制成。
33.一種清潔裝置，其用來清潔半導(dǎo)體測試裝置內(nèi)的銷接觸元件和支持硬件，所述清潔裝置包括 清潔層，其具有適于特定銷接觸元件的預(yù)定結(jié)構(gòu)，所述清潔層包括多個(gè)具有預(yù)定輪廓和尺寸特性的輪廓微特征，所述輪廓微特征被選取來優(yōu)化所述清潔材料，以使接觸區(qū)域和周圍的支持硬件被清潔且沒有改變或破壞，其中所述清潔層還包括多個(gè)莫氏硬度等于或大于7的研磨顆粒，所述研磨顆粒被選取用來優(yōu)化用于測試接口的特定接觸元件和支撐結(jié)構(gòu)的清潔材料； 基板，其具有在所述測試裝置的一般測試操作中被引入所述測試裝置的結(jié)構(gòu)，其中所述基板包括代用半導(dǎo)體晶圓或封裝IC裝置；以及 所述清潔層被固定到所述基板，所述清潔層具有預(yù)定特性，使得當(dāng)所述銷接觸元件和支持硬件接觸所述墊時(shí)，所述墊清潔所述銷接觸元件和支持硬件的碎屑，從而清潔所述銷接觸元件和支持硬件且沒有改變所述測試裝置的一般操作。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，每個(gè)輪廓微特征均勻地成形且有規(guī)則地分隔開。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，所述微特征的橫截面和所述多個(gè)研磨顆粒改進(jìn)碎屑移除和收集效率。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，每個(gè)微特征具有縱橫比和由此產(chǎn)生的截面二次矩或慣性矩，以控制所述微特征的抗彎曲性。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒沿著各個(gè)微特征的側(cè)面并在各個(gè)微特征的表面上被應(yīng)用到各個(gè)微特征的一個(gè)頂表面。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒被分布在各個(gè)微特征的本體內(nèi)。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的清潔裝置，其特征在于，所述多個(gè)研磨顆粒被應(yīng)用到各個(gè)微特征的基部。
40.一種用于清潔諸如晶圓探測器或裝置處理器等半導(dǎo)體測試裝置內(nèi)的銷接觸元件和支持硬件的方法，其包括 將清潔裝置加載到所述晶圓探測器或封裝裝置處理器，所述清潔裝置包括一般由所述測試裝置測試的具有相同結(jié)構(gòu)的IC半導(dǎo)體裝置，所述清潔裝置具有頂表面，所述頂表面具有清潔探測元件的預(yù)定特性；以及在所述晶圓探測器或封裝裝置的一般測試操作中，使所述銷接觸元件和支持硬件接觸所述清潔裝置，使得在所述測試裝置的一般操作中將任意碎屑從所述銷接觸元件和支持硬件移除。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述清潔還包括在所述銷接觸元件和支持硬件被清潔時(shí)，將一個(gè)或多個(gè)清潔裝置周期性地加載到所述測試裝置。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，所述加載還包括將一個(gè)或多個(gè)清潔裝置加載到諸如晶圓盒和JEDEC托盤等一個(gè)或多個(gè)裝置支承架和具有被所述晶圓探測器或裝置處理器測試的晶片的半導(dǎo)體晶圓，使得所述清潔裝置在各個(gè)晶片和封裝裝置的測試過程中被接觸。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，將所述銷接觸元件和支持硬件在被清潔狀態(tài)下保持一段更長的時(shí)間增加了生產(chǎn)效能并增加了制造者的收入。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，諸如密度和研磨性等清潔材料的特性可以被選取用于任何給定的探針元件材料或形狀，以從銷接觸元件和支持硬件上清潔埋入或結(jié)合的碎屑，減小了手動(dòng)清潔所需的停機(jī)量，并增加了制造者的生產(chǎn)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用以在手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)處理裝置中，可預(yù)測地清潔諸如探針卡和測試插座等測試器接口的接觸元件和支持硬件的介質(zhì)和電氣測試設(shè)備，使得單個(gè)晶片或IC封裝的功能和性能能夠被電氣地評估。
文檔編號B08B7/00GK102802821SQ201080055996
公開日2012年11月28日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者布雷特·A·漢弗里, 詹姆斯·H·杜瓦爾, 阿蘭·E·漢弗里, 杰里·J·布羅茲 申請人:國際測試解決方案有限公司, 布雷特·A·漢弗里, 詹姆斯·H·杜瓦爾