JP5640760B2 - Test probe card, test apparatus, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Test probe card, test apparatus, and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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Description

本発明は、試験用プローブカード、試験装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a test probe card, a test apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置は、半導体ウエーハ上に隣接して複数形成され、その後にチップ状に分割され、さらにモールド等のパッケージに覆われて使用される。半導体装置のコンタクト試験、リーク試験等の各種の試験は、チップに分割された後だけでなく、分割前のウエーハ状態でも行われる。   A plurality of semiconductor devices are formed adjacent to each other on a semiconductor wafer, and then divided into chips, and further used by being covered with a package such as a mold. Various tests such as a contact test and a leak test of a semiconductor device are performed not only after being divided into chips but also in a wafer state before division.

ウエーハ状態にある各半導体装置における半導体素子、半導体集積回路の電気特性は、例えば、プローブカードを備えた試験装置により試験される。プローブカードは、半導体装置表面の複数の電極パッドに先端を接続するプローブ針と、プローブ針を支持するプローブ針支持部と、プローブ針に接続される配線を有する基板等を有している。プローブ針は、テスターヘッド等を介してテスターに電気的に接続される。   The electrical characteristics of the semiconductor element and the semiconductor integrated circuit in each semiconductor device in the wafer state are tested by, for example, a test apparatus provided with a probe card. The probe card includes a probe needle that connects the tip to a plurality of electrode pads on the surface of the semiconductor device, a probe needle support portion that supports the probe needle, and a substrate that has wiring connected to the probe needle. The probe needle is electrically connected to the tester via a tester head or the like.

電子機器の高機能化、高性能化が進むにつれてその中に取り付けられる半導体装置はさらなる高集積度化、高速化及び大容量化が要求される。そのような要求の実現に伴って半導体装置では外部接続端子である電極パッドの数が増加し、さらに電極パッド相互の間隔がより狭くなってきている。   As electronic devices have higher functions and higher performance, semiconductor devices mounted therein are required to have higher integration, higher speed, and larger capacity. With the realization of such a demand, the number of electrode pads which are external connection terminals is increased in the semiconductor device, and the distance between the electrode pads is further narrowed.

電極パッド数の多い半導体装置を試験する試験装置では、導体装置の外部端子に合わせた数のプローブ針を有、その数は外部接続端子の増加に伴い多くなるのでプローブ針相互間隔も狭くなる。
In the test apparatus for testing an electrode pad having a large number of semiconductor devices, have a number of probes matched to the external terminals of the semi-conductor device, smaller probe spacing so that number increases with the increase of the external connection terminal Become.

半導体装置の試験の際には、プローブ針を半導体装置の電極パッドに押圧しつつ接触させるので、プローブ針の先端は、自身の弾性により電極パッド上を移動し、電極パッド表面の構成金属を掻き取る。掻き取られた金属屑は、プローブ針に付着し、プローブ針と電極パッドの電気的接触不良を引き起こす原因になる。また、プローブ針の針先の滑りによりその針先に付着した金属屑も移動するので、電極パッドの外周には金属屑の移動による傷が形成されて外観不良を起こすこともある。   When testing a semiconductor device, the probe needle is pressed and brought into contact with the electrode pad of the semiconductor device, so that the tip of the probe needle moves on the electrode pad by its own elasticity and scrapes the constituent metal on the surface of the electrode pad. take. The scraped metal scraps adhere to the probe needle and cause a poor electrical contact between the probe needle and the electrode pad. Further, since the metal dust attached to the needle tip also moves due to the sliding of the probe tip of the probe needle, scratches due to the movement of the metal dust may be formed on the outer periphery of the electrode pad, resulting in poor appearance.

そのような不良を解決するために、針先部の先端側から斜め後方に伸びて針先部の後側に達する1以上の凹所を有するプローブ針が知られている。そのようなプローブ針によれば、針先部に付着する掻き取り屑は、針先部の凹所に受け入れられる。   In order to solve such a defect, a probe needle having one or more recesses extending obliquely rearward from the distal end side of the needle tip portion and reaching the rear side of the needle tip portion is known. According to such a probe needle, scraping scraps adhering to the needle tip portion are received in the recess of the needle tip portion.

特開平11−38040号公報JP 11-38040 A

試験装置においては使用回数が増えるほどプローブ針の先端が徐々に摩耗する。このような針先の先端の摩耗が進むと、略円錐状の針先部の先端の面積が広くなる一方、上記のように斜め後方に延びるプローブ針の凹所、即ち溝の先端領域が狭くなり、消滅するおそれがあるので、凹所の所期の機能を維持できなくなる。さらに、針先部を折り曲げる際に、凹所を針先部の後ろに位置させることが難しい。   In the test apparatus, the tip of the probe needle gradually wears as the number of uses increases. As the wear of the tip of the needle tip progresses, the area of the tip of the substantially conical needle tip increases, while the recess of the probe needle extending obliquely rearward as described above, that is, the tip region of the groove becomes narrower. The intended function of the recess can no longer be maintained. Furthermore, when bending the needle tip, it is difficult to position the recess behind the needle tip.

本発明の目的は、針先部に形成する溝を最適化するプローブ針を含む試験用プローブカードと、試験対象物の損傷を長期に抑制する試験装置と、試験用プローブ針の使用による損傷を防止する半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a test probe card including a probe needle that optimizes a groove formed in the needle tip, a test apparatus that suppresses damage to a test object for a long time, and damage caused by use of the test probe needle. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device to prevent.

実施形態の1つの観点によれば、本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて前記屈曲部の内側に達する第1の溝を含むプローブ針と、前記プローブ針を支持する基板と、を有し、前記第1の溝は、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す試験用プローブカードが提供される。
実施形態の別の観点によれば、本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて屈曲部の内側に達し、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す溝を含むプローブ針と、前記プローブ針を支持する基板とを有するプローブカードと、前記プローブカードに対して試験信号を送受信する制御部と、を含む試験装置が提供される。
実施形態のさらに別の観点によれば、試験装置のプローブカードに取り付けられ、本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後ろ側から前記屈曲部の内側に達する溝を含むプローブ針の前記先端を半導体装置の電極パッドに当てる工程と、前記針先部の前記先端を前記電極パッドの表面に滑らせる工程と、前記プローブ針を通して前記電極パッドに試験信号を送受信して試験する工程と、し、前記溝は、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す半導体装置の製造方法が提供される。
実施形態の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。さらに、前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解される。
According to one aspect of the embodiment, the body includes a body portion, a bent portion, and a needle tip portion, and extends in a length direction of the needle tip portion from a rear side of an outer peripheral portion at a tip end of the needle tip portion. a probe including a first groove reaching the inner parts, have a, a substrate supporting the probe needles, the first groove, increasing depth toward the bent portion from the needle tip portion A test probe card is provided.
According to another aspect of the embodiment, the bent portion has a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, and extends in the length direction of the needle tip portion from the rear side of the outer peripheral portion at the tip of the needle tip portion. the reached inside, and the probe needle including the needle point portion and the depth toward the bent portion increases the groove from a probe card and a substrate for supporting the probe needles, the test signal to the probe card And a control unit that transmits and receives the data.
According to still another aspect of the embodiment, the bent portion is attached to a probe card of a test apparatus, has a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, and the bent portion from the rear side of the outer peripheral portion at the tip of the needle tip portion. A step of applying the tip of the probe needle including a groove reaching the inside of the electrode to an electrode pad of a semiconductor device, a step of sliding the tip of the needle tip portion on the surface of the electrode pad, and the electrode pad through the probe needle and testing the test signal by transmitting and receiving, it has a, the groove, the method of manufacturing a semiconductor device depth increases toward the bent portion from the needle tip portion is provided.
The objects and advantages of the embodiments will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the claims. Further, it is understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not intended to limit the invention.

本実施形態によれば、プローブ針の屈曲した針先部の先端の裏側には屈曲部の内側に達する長さの溝を形成している。これにより、針先部の先端が摩耗して針先部が短くなっても、針先部の先端における溝が消滅することはない。また、溝の一部を支点としてプローブ針を折り曲げると、溝が屈曲部の内側に位置することになるので、針先部の先端の後側に溝を位置決めすることが容易になる。   According to this embodiment, a groove having a length reaching the inside of the bent portion is formed on the back side of the tip of the bent needle tip portion of the probe needle. Thereby, even if the tip of the needle tip is worn and the needle tip is shortened, the groove at the tip of the needle tip does not disappear. Further, when the probe needle is bent with a part of the groove as a fulcrum, the groove is positioned inside the bent portion, so that it is easy to position the groove behind the tip of the needle tip portion.

図1は、実施形態に係る試験装置の側面図である。FIG. 1 is a side view of a test apparatus according to an embodiment. 図2Aは、実施形態に係る試験装置に装着されるプローブカードの一例を示す底面図、図2Bは、実施形態に係る試験装置に装着されるプローブカードの中央部と周辺部を示す側面図である。2A is a bottom view showing an example of a probe card attached to the test apparatus according to the embodiment, and FIG. 2B is a side view showing a central portion and a peripheral portion of the probe card attached to the test apparatus according to the embodiment. is there. 図3Aは、半導体ウエーハを示す平面図、図3Bは、半導体ウエーハに形成される半導体装置を示す平面図である。FIG. 3A is a plan view showing a semiconductor wafer, and FIG. 3B is a plan view showing a semiconductor device formed on the semiconductor wafer. 図4は、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の一部を底面側から示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a part of the probe needle used in the test apparatus according to the embodiment from the bottom surface side. 図5A〜図5Cは、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の形成工程を示す側面図である。5A to 5C are side views showing a probe needle forming process used in the test apparatus according to the embodiment. 図6Aは、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の先端がパッド表面を滑った後の状態を示す底面図、図6Bは、プローブ針の先端がパッド表面を滑る状態を示す斜視図である。6A is a bottom view showing a state after the tip of the probe needle used in the test apparatus according to the embodiment slides on the pad surface, and FIG. 6B is a perspective view showing a state where the tip of the probe needle slides on the pad surface. It is. 図7は、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の先端のクリーニング後の状態を底面側から示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the state after cleaning of the tip of the probe needle used in the test apparatus according to the embodiment from the bottom surface side. 図8は、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の針先部及び屈曲部の別の例を底面側から示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating another example of the needle tip portion and the bent portion of the probe needle used in the test apparatus according to the embodiment from the bottom surface side. 図9は、実施形態に係る試験装置に使用されるプローブ針の針先部及び屈曲部のさらに別の例を底面側から示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing still another example of the needle tip portion and the bent portion of the probe needle used in the test apparatus according to the embodiment from the bottom surface side.

以下に、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置の試験方法を実行する試験装置の概要を示す側面図、図2A、図2Bは、図1に示す試験装置に使用されるプローブカードを示す底面図及びその一部を示す側面図である。   FIG. 1 is a side view showing an outline of a test apparatus for executing a semiconductor device test method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B are bottom views showing a probe card used in the test apparatus shown in FIG. It is a side view which shows a figure and its one part.

図1に示す装置は、図3Aに示す半導体ウエーハ1、例えばシリコンウエーハの面に縦横に隣接して形成される複数の半導体装置2の電気的特性を試験する試験装置であって、制御部10とウエーハプローバ11を有している。なお、半導体装置2には、トランジスタのような能動素子(不図示)や、配線のような受動素子(不図示)、その他の半導体回路が形成され、その上面からは図3Bに示すような外部接続端子、例えば電極パッド2aが露出している。   The apparatus shown in FIG. 1 is a test apparatus for testing electrical characteristics of a plurality of semiconductor devices 2 formed vertically and horizontally adjacent to the surface of the semiconductor wafer 1 shown in FIG. 3A, for example, a silicon wafer. And a wafer prober 11. Note that an active element (not shown) such as a transistor, a passive element (not shown) such as a wiring, and other semiconductor circuits are formed in the semiconductor device 2, and the external surface as shown in FIG. The connection terminal, for example, the electrode pad 2a is exposed.

ウエーハプローバ11の筐体12内にはウエーハステージ13が配置され、ウエーハステージ13上にはウエーハチャック14が取り付けられている。ウエーハステージ13は、ウエーハチャック14を上下方向、前後方向、左右方向のそれぞれに移動し、さらに、水平方向に回動することができる構造を有している。なお、ウエーハステージ13内には、半導体ウエーハ1の温度を調整する加熱器が内蔵されている。   A wafer stage 13 is disposed in the housing 12 of the wafer prober 11, and a wafer chuck 14 is attached on the wafer stage 13. The wafer stage 13 has a structure capable of moving the wafer chuck 14 in the vertical direction, the front-rear direction, and the left-right direction and further rotating in the horizontal direction. Note that a heater for adjusting the temperature of the semiconductor wafer 1 is built in the wafer stage 13.

筐体12のうちウエーハステージ13の上方には開口部12aが設けられ、その開口部12aにはヘッドプレート15が開閉可能に取り付けられている。また、ヘッドプレート15の中央の開口部15aにはフロックリング16が嵌め込まれている。   An opening 12a is provided above the wafer stage 13 in the housing 12, and a head plate 15 is attached to the opening 12a so as to be opened and closed. A flock ring 16 is fitted in the opening 15 a at the center of the head plate 15.

ヘッドプレート15の下面には、クランプ20が取り付けられている。クランプ20の中央には、フロックリング16の下方でカードフォルダー19を嵌め込む開口が形成されている。
A clamp 20 is attached to the lower surface of the head plate 15. In the center of the clamp 20, opening fitting the card folder 19 under the flock ring 16 is formed.

カードフォルダー19の上には、半導体ウエーハ1に形成された半導体装置2の電極パッド2aに接触されるプローブ針4を有するプローブカード3が取り付けられている。プローブ針4は、カードフォルダー19の中央の開口部19aを通してウエーハステージ13に向けて突出される。   On the card folder 19, a probe card 3 having probe needles 4 that are in contact with the electrode pads 2 a of the semiconductor device 2 formed on the semiconductor wafer 1 is attached. The probe needle 4 is projected toward the wafer stage 13 through the central opening 19 a of the card folder 19.

フロックリング16の上には、フロッグリング16の導電ピン16aに電気的に接続されるパフォーマンスボード21を有するテスターヘッド23が取り付けられる。テスターヘッド23は、その内部に複数のドライバ、コンパレータ、コンタクトピン等(不図示)を有し、コンタクトピンはパフォーマンスボード21のコンタクトピン(不図示)に電気的に接続されている。   On the flock ring 16, a tester head 23 having a performance board 21 electrically connected to the conductive pins 16 a of the frog ring 16 is attached. The tester head 23 has a plurality of drivers, comparators, contact pins and the like (not shown) therein, and the contact pins are electrically connected to contact pins (not shown) of the performance board 21.

テスターヘッド23は、信号線を有するケーブル24を介して制御部10に接続されている。制御部10は、例えば、CPU、記憶装置、操作部等を備え、一連の試験用処理を組みこんだプログラムにより動作するコンピュータを有しており、電気的特性試験に利用される信号の生成、解析に関係するテストシステムが構築されている。即ち、試験システムとして電気的特性試験に関する各種の試験項目が記述されプログラムに従って、信号伝達系を介して半導体装置2の電気的特性試験を実行する。   The tester head 23 is connected to the control unit 10 via a cable 24 having a signal line. The control unit 10 includes, for example, a CPU, a storage device, an operation unit, and the like, and has a computer that operates according to a program that incorporates a series of test processes, and generates signals used for electrical characteristic tests. A test system related to analysis has been established. That is, various test items relating to the electrical characteristic test are described as the test system, and the electrical characteristic test of the semiconductor device 2 is executed via the signal transmission system according to the program.

これにより、制御部10は、テスターヘッド23、パフォーマンスボード21、フロッ
グリング16及びプローブカード3、プローブ針4等を介して半導体装置2の電極パッド2aに電気的に接続される状態になっている。テスターヘッド23は、試験電圧、試験信号などを半導体装置2に送信する一方、半導体装置2から測定信号、試験を受信する。測定結果は、制御部10内の記憶装置に記録される。
Thereby, the control unit 10 is in a state of being electrically connected to the electrode pad 2a of the semiconductor device 2 through the tester head 23, the performance board 21, the frog ring 16, the probe card 3, the probe needle 4, and the like. . The tester head 23 transmits a test voltage, a test signal, and the like to the semiconductor device 2 and receives a measurement signal and a test from the semiconductor device 2. The measurement result is recorded in a storage device in the control unit 10.

プローブカード3は、図2A、図2Bに示すように、プローブ接続パッド3e、電極パッド3f、内部配線(不図示)等が形成されたプリント基板3aを有している。また、プリント基板3aの上面中央領域には、機械的強度を高めるために補強板3gが取り付けられている。プリント基板3aの下面にはセラミックリング3bが取り付けられ、さらに、セラミックリング3bの下面にはプローブ支持部3cが取り付けられている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the probe card 3 has a printed circuit board 3a on which probe connection pads 3e, electrode pads 3f, internal wiring (not shown) and the like are formed. Further, a reinforcing plate 3g is attached to the central region of the upper surface of the printed circuit board 3a in order to increase the mechanical strength. A ceramic ring 3b is attached to the lower surface of the printed circuit board 3a, and a probe support portion 3c is attached to the lower surface of the ceramic ring 3b.

プローブ支持部3cは、例えば、エポキシレジン等の樹脂から環状に形成され、その中央には開口部3dが形成されている。プローブ支持部3cは、開口部3dの周囲に沿って間隔をおいて導電性のプローブ針4を複数並べて支持する。なお、プローブ支持部3cの平面形状は四角に限られるものではない。   The probe support portion 3c is formed in a ring shape from a resin such as epoxy resin, for example, and an opening 3d is formed in the center thereof. The probe support portion 3c supports a plurality of conductive probe needles 4 arranged side by side along the periphery of the opening 3d. The planar shape of the probe support portion 3c is not limited to a square.

プローブ針4は、金属から形成され、図4に例示するように、針本体部4dに対して針先部4aを屈曲させる略L字形状の屈曲部4cを有している。また、プローブ針4の長手方向には、針先部4aの先端の周囲の後側から屈曲部4cの内側部(後側部)に達する直線状の溝4bが形成されている。   The probe needle 4 is made of metal, and has a substantially L-shaped bent portion 4c that bends the needle tip portion 4a with respect to the needle main body portion 4d, as illustrated in FIG. Further, in the longitudinal direction of the probe needle 4, a linear groove 4 b is formed that reaches from the rear side around the tip of the needle tip portion 4 a to the inner side portion (rear side portion) of the bent portion 4 c.

プローブ針4は、プローブカード3のプローブ支持部3cに支持される。この場合、複数の針先部4aはプローブ支持部3cの開口部3dから内向きに突出され、また、後端部はプローブ支持部3cの外周から外側に突出される。複数のプローブ針4の針先部4aの先端は、半導体装置2の電極パッド2aに同時に接触できる状態に位置調整される。   The probe needle 4 is supported by the probe support portion 3 c of the probe card 3. In this case, the plurality of needle tips 4a protrudes inward from the opening 3d of the probe support 3c, and the rear end protrudes outward from the outer periphery of the probe support 3c. The tips of the probe tip portions 4a of the plurality of probe needles 4 are adjusted in position so that they can simultaneously contact the electrode pads 2a of the semiconductor device 2.

プローブ針4の後端部は、プリント基板3aの下面に形成される配線パッド3eに例えばはんだにより接続され、固定されている。これにより、プローブ針4の後端部は、プリント基板3aに形成された配線、ビア等(不図示)を介してプリント基板3aの上面の電極パッド3fに電気的に接続される。また、プローブカード3上面の電極パッド3fは、フロッグリング16の下面から突出した導電ピン16aを介してテスターヘッド23に電気的に接続される。   The rear end portion of the probe needle 4 is connected and fixed to a wiring pad 3e formed on the lower surface of the printed circuit board 3a by, for example, solder. Thereby, the rear end portion of the probe needle 4 is electrically connected to the electrode pad 3f on the upper surface of the printed circuit board 3a via wiring, vias, etc. (not shown) formed on the printed circuit board 3a. Further, the electrode pad 3 f on the upper surface of the probe card 3 is electrically connected to the tester head 23 via the conductive pin 16 a protruding from the lower surface of the frog ring 16.

次に、プローブ針4の形成方法を図5A〜図5Cに基づいて説明する。
まず、図5Aに示すように、タングステン、白金族金属合金、ベリリウム銅等の金属から形成された先細り円錐状の先端部4aを有する線材40を形成する。針状導体40は、例えば、50mm〜100mmの長さを有するとともに、太い部分で数十μm〜数百μmの直径を有している。針先部4aは例えば研磨により加工され、これにより針先部4aの先端に向けて先細りの円錐状に形成される。針先部4aの先端は、例えば、10μm〜70μmの直径を有している。
Next, a method for forming the probe needle 4 will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.
First, as shown in FIG. 5A, a wire 40 having a tapered conical tip portion 4a formed from a metal such as tungsten, a platinum group metal alloy, or beryllium copper is formed. The needle-like conductor 40 has a length of 50 mm to 100 mm, for example, and has a diameter of several tens of μm to several hundreds of μm at a thick portion. The needle tip portion 4a is processed, for example, by polishing, and is thereby formed into a tapered cone shape toward the tip of the needle tip portion 4a. The tip of the needle tip portion 4a has a diameter of 10 μm to 70 μm, for example.

次に、図5Bに示すように、針先部4aの先端から屈曲部4cの形成箇所に達する領域に向けて略直線状の溝4bを形成する。溝4bの形成方法として、例えば、レーザを針状導体40に照射する方法、或いは、溝状の開口部を有するレジストマスクを針状導体40に形成した後にその開口部を通して針状導体40をエッチングする方法がある。   Next, as shown to FIG. 5B, the substantially linear groove | channel 4b is formed toward the area | region which reaches the formation location of the bending part 4c from the front-end | tip of the needle point part 4a. As a method of forming the groove 4b, for example, a method of irradiating the needle-shaped conductor 40 with a laser, or after forming a resist mask having a groove-shaped opening on the needle-shaped conductor 40, the needle-shaped conductor 40 is etched through the opening. There is a way to do it.

針状導体40に形成する溝4bの幅は、特に限定されるものではないが、例えば、先細りの先端で約数μmに形成され、さらに先端から後端に向けた長手方向に同じ太さ、又は後端に向かって連続的、又は段階的に広がる太さを有している。溝4bの深さは、図5Bの破線で囲んで示すように、針状導体40の先端から後端に向かって、連続的又は段階的
に増す大きさを有することが好ましいが、一定であってもよい。
The width of the groove 4b formed in the needle-shaped conductor 40 is not particularly limited. For example, the groove 4b is formed to have a tapered tip of about several μm, and has the same thickness in the longitudinal direction from the tip to the rear end. Or it has the thickness which spreads continuously or in steps toward the rear end. The depth of the groove 4b preferably has a size that increases continuously or stepwise from the front end to the rear end of the needle-like conductor 40 as shown by being surrounded by a broken line in FIG. 5B, but is constant. May be.

次に、図5Cに示すように、例えば針状導体40の先細りの先端から200μm〜1600μmに位置する屈曲部形成箇所で溝4bを内側にして折り曲げる。これにより、針状導体40の先端から折り曲げ箇所までの部分が針先部4aとなり、さらに折り曲げ箇所が屈曲部4cとなり、プローブ針4が形成される。その折り曲げ角、即ち屈曲部4cの屈曲角θは例えば90°〜110°に設定される。なお、プローブ針4の折り曲げ箇所は、針先部4aを決める以外の部分に設けられてもよい。   Next, as shown in FIG. 5C, for example, the groove 4b is bent at the bent portion forming position located 200 μm to 1600 μm from the tapered tip of the needle-like conductor 40. Thereby, the part from the front-end | tip of the needle-shaped conductor 40 to a bending location becomes the needle tip part 4a, Furthermore, a bending location becomes the bending part 4c, and the probe needle 4 is formed. The bending angle, that is, the bending angle θ of the bent portion 4c is set to 90 ° to 110 °, for example. In addition, the bending location of the probe needle 4 may be provided in a portion other than determining the needle tip portion 4a.

針状導体40の折り曲げ時には、折り曲げ方向に圧縮歪みが加わるが、その歪みは溝4bにより吸収される。従って、溝4bを屈曲部4cの内側に位置させることにより針状導体40の折り曲げ部の断面二次モーメントが下がり、折り曲げ加工が容易になる。これにより、プローブ針4の長さ、屈曲角θ、針先部4aのテーパー角度等を自由に制御することができ、設計値に近い高精度な加工が可能になる。この場合、溝4bは、針先部4aの先端周囲の後側に位置する。   When the needle-like conductor 40 is bent, a compressive strain is applied in the bending direction, but the strain is absorbed by the groove 4b. Therefore, by positioning the groove 4b on the inner side of the bent portion 4c, the sectional moment of inertia of the bent portion of the needle-like conductor 40 is lowered, and the bending process is facilitated. Thus, the length of the probe needle 4, the bending angle θ, the taper angle of the needle tip portion 4a, and the like can be freely controlled, and high-precision machining close to the design value is possible. In this case, the groove 4b is located on the rear side around the tip of the needle tip portion 4a.

プローブ針4は、針先部4aが半導体ウエーハ1の上面の垂直方向に対して例えば2°〜6°程度の角度でプローブ針4の後方に傾くように、プローブカード3のプローブ支持部3cに支持される。   The probe needle 4 is attached to the probe support portion 3c of the probe card 3 so that the needle tip portion 4a is inclined backward with respect to the vertical direction of the upper surface of the semiconductor wafer 1 at an angle of, for example, 2 ° to 6 °. Supported.

プローブ針4が取り付けられるプローブカード3では、セラミックリング3bの中央領域とその上のプリント基板3a、補強板3gに開口部3hが形成されている。これにより、プローブカード3の上面から開口部3hを通してプローブ針4の針先部4aとその下に配置される半導体装置2の上面を観察することができる状態になる。   In the probe card 3 to which the probe needle 4 is attached, an opening 3h is formed in the central region of the ceramic ring 3b, the printed board 3a thereon, and the reinforcing plate 3g. As a result, the needle tip portion 4a of the probe needle 4 and the upper surface of the semiconductor device 2 disposed thereunder can be observed from the upper surface of the probe card 3 through the opening 3h.

試験装置11を使用して半導体ウエーハ1の半導体装置2を試験する際には、カードフォルダー19の上にプローブカード3を取り付け、プローブカード3をフロックリング16及びテスターヘッド23に電気的に接続した状態に設定する。そして、カードフォルダー19を取り付けたヘッドプレート15により筐体12の開口部12aを閉じる。   When testing the semiconductor device 2 of the semiconductor wafer 1 using the test apparatus 11, the probe card 3 is mounted on the card folder 19, and the probe card 3 is electrically connected to the flock ring 16 and the tester head 23. Set to state. And the opening part 12a of the housing | casing 12 is closed with the headplate 15 to which the card folder 19 was attached.

ウエーハステージ13上に自動で半導体ウエーハ1を搬送してウエーハチャック14に載置した後に、ウエーハステージ13により半導体ウエーハ1の位置を調整し、さらにウエーハステージ13を上昇させる。これにより、半導体ウエーハ1の半導体装置2の電極パッド2aのそれぞれにプローブ針4の針先部4aの先端を当てる。その後、制御部10からの試験電圧信号印加により半導体装置2の電気的動作確認を行ってダイの良否判定を行う等、半導体装置2の特性を試験する。そのような操作を繰り返すことにより、複数の半導体装置2を試験する。   After the semiconductor wafer 1 is automatically transferred onto the wafer stage 13 and placed on the wafer chuck 14, the position of the semiconductor wafer 1 is adjusted by the wafer stage 13, and the wafer stage 13 is further raised. Thereby, the tip of the probe tip 4 a of the probe needle 4 is applied to each of the electrode pads 2 a of the semiconductor device 2 of the semiconductor wafer 1. Thereafter, the characteristics of the semiconductor device 2 are tested, such as checking the electrical operation of the semiconductor device 2 by applying a test voltage signal from the control unit 10 and determining the quality of the die. By repeating such an operation, a plurality of semiconductor devices 2 are tested.

プローブ針4を電極パッド2aに電気的に接続するために、まず、プローブ針4を電極パッド2aに近づけて接触させる。続いて、プローブ針4が円弧運動して僅かに変位するまでプローブ針4を電極パッド2aに押圧する。これにより、プローブ針4の針先部4aの先端は前方に滑る。この場合、溝4bは、針先部4aの滑り方向と反対側に形成された状態となっている。   In order to electrically connect the probe needle 4 to the electrode pad 2a, first, the probe needle 4 is brought into close contact with the electrode pad 2a. Subsequently, the probe needle 4 is pressed against the electrode pad 2a until the probe needle 4 moves in a circular arc and is slightly displaced. Thereby, the tip of the needle tip portion 4a of the probe needle 4 slides forward. In this case, the groove 4b is in a state formed on the side opposite to the sliding direction of the needle tip portion 4a.

針先部4aの上側への変位量は滑り量と称され、また、針先部4aの上下方向への変位量はオーバードライブ量と称される。滑りの際に針先部4aの先端と電極パッド2aに擦りが生じ、針先部4aの先端が電極パッド2aの金属めっきの表面層を掻き取って新しい面を露出させる。これにより、電極パッド2aとプローブ針4の先端の接触を良好にし、安定した電気的接触を図る。   The upward displacement amount of the needle tip portion 4a is referred to as a slip amount, and the vertical displacement amount of the needle tip portion 4a is referred to as an overdrive amount. During the sliding, the tip of the needle tip portion 4a and the electrode pad 2a are rubbed, and the tip of the needle tip portion 4a scrapes off the metal plating surface layer of the electrode pad 2a to expose a new surface. Thereby, the contact between the electrode pad 2a and the tip of the probe needle 4 is improved, and stable electrical contact is achieved.

制御部10による制御信号により半導体装置2の電気的な試験が終わると、ウエーハステージ13を移動させてプローブ針4を半導体装置2から離れさせる。この場合、プローブ針4は自身の弾性により円弧運動して元の状態に戻る。   When the electrical test of the semiconductor device 2 is completed by the control signal from the control unit 10, the wafer stage 13 is moved to move the probe needle 4 away from the semiconductor device 2. In this case, the probe needle 4 returns to its original state by an arc motion due to its own elasticity.

プローブ針4の針先部4aの先端は、電極パッド2aを滑る際に電極パッド2aの表面の金属めっき層を掻き取る。さらに、図6Aの底面図と図6Bの斜視図に示すように、針先部3aの先端により掻き取られた金属めっき材料の屑Sは、プローブ針4の滑りにより後側の溝4bに押し込まれる。これにより、針先部4a表面からの屑Sの突出が抑制されるので、電極パッド2a周辺への屑Sのはみ出しにより生じる損傷が防止され、さらに、屑Sを介した電気的接触不良が防止される。   The tip of the needle tip portion 4a of the probe needle 4 scrapes off the metal plating layer on the surface of the electrode pad 2a when sliding on the electrode pad 2a. Furthermore, as shown in the bottom view of FIG. 6A and the perspective view of FIG. It is. Thereby, since the protrusion of the scrap S from the surface of the needle tip portion 4a is suppressed, damage caused by the protrusion of the scrap S to the periphery of the electrode pad 2a is prevented, and further, the electrical contact failure through the scrap S is prevented. Is done.

以上のように半導体装置2の試験を終えた後に、必要に応じて、ウエーハステージ13上に取り付けたクリーナー(不図示)にプローブ針4の針先4aを当て、針先部4aをクリーニングする。   After the test of the semiconductor device 2 is completed as described above, the needle tip 4a of the probe needle 4 is applied to a cleaner (not shown) attached on the wafer stage 13 as necessary to clean the needle tip 4a.

クリーナーとして例えば、基材の上に研磨材を塗布した紙鑢状の研磨シートを使用する。プローブ針4の針先部4aをクリーニングする場合には、研磨シートに針先部4aの先端を当てた状態でウエーハステージ13を水平方向に移動する。これにより、針先部4aの先端の屑Sが除去されると同時に、針先部4aの先端が摩耗して新しい面が現れると同時に、図7に示すようにプローブ針4が擦り減って長さTで短くなる。   As the cleaner, for example, a paper-like abrasive sheet in which an abrasive is applied on a substrate is used. When cleaning the needle tip portion 4a of the probe needle 4, the wafer stage 13 is moved in the horizontal direction with the tip of the needle tip portion 4a applied to the polishing sheet. As a result, the scrap S at the tip of the needle tip portion 4a is removed, and at the same time, the tip of the needle tip portion 4a is worn and a new surface appears. At the same time, as shown in FIG. Shortens at T.

プローブ針4の針先部4aは、クリーニングあるいは電極パッド2a上の滑りを繰り返すことにより摩耗して徐々に短くなるが、溝4bは屈曲部4cまで長く伸びているので、摩耗する針先部4aの先端は溝4bを有する形状を維持する。これによりプローブ針4の寿命がくるまで溝4bによる掻き取り屑Sの捕捉機能は維持される。   The needle tip portion 4a of the probe needle 4 is worn and gradually shortened by repeated cleaning or sliding on the electrode pad 2a. However, since the groove 4b extends to the bent portion 4c, the worn needle tip portion 4a. The tip of each maintains the shape having the groove 4b. As a result, the function of trapping scraps S by the grooves 4b is maintained until the life of the probe needle 4 is reached.

プローブ針4の針先部4aは、ほぼ円錐形状を有しているので、針先部4aの先端が摩耗するにつれて、その先端面の面積が広くなる。これにより、針先部4aによる電極パッド2aの表面層の掻き取り屑の量が増えるおそれがある。   Since the needle tip portion 4a of the probe needle 4 has a substantially conical shape, as the tip of the needle tip portion 4a wears, the area of the tip surface increases. Thereby, there exists a possibility that the amount of scraping scrapes of the surface layer of the electrode pad 2a by the needle tip part 4a may increase.

その対策として、図5Bの破線で囲んで示す拡大図のように、溝4bの深さを針先部4aの先端から屈曲部4cに向けて深さを増す形状を採用することにより、掻き取り量の増加に伴って針先部4aの先端面の溝4bの面積も増す。これにより、溝4bによる掻き取り屑Sの収容量が増加するので、針先部4aに付着する掻き取り屑Sの針先部4aからの突出量の増加が抑制される。   As a countermeasure, scraping off by adopting a shape in which the depth of the groove 4b is increased from the tip of the needle tip portion 4a toward the bent portion 4c as shown in the enlarged view surrounded by the broken line in FIG. 5B. As the amount increases, the area of the groove 4b on the tip surface of the needle tip portion 4a also increases. Thereby, since the accommodation amount of the scraping scraps S by the groove 4b increases, an increase in the protruding amount of the scraping scraps S adhering to the needle tip portion 4a from the needle tip portion 4a is suppressed.

ところで、プローブ針4に形成される溝4aは、針先部4aの先端外周の後側から屈曲部4cの内側に達する部分に形成されるだけでなく、図8、図9に例示するように、その他の部分に沿って形成してもよい。   By the way, the groove 4a formed in the probe needle 4 is not only formed in the portion reaching the inside of the bent portion 4c from the rear side of the outer periphery of the tip end of the needle tip portion 4a, but as illustrated in FIGS. , And may be formed along other portions.

図8に示す別の溝4eは、屈曲部4cの外側から針先部4aの先端外周の前側に形成されている。また、図9に示す別の溝4fは、針先部4aの針先の周囲の複数箇所に長手方向に沿って形成されている。図8、図9に示すように、針先部4aの周囲の後部以外の部分に形成される溝4e、4fは、針先部4aの先端から屈曲部4cに達する長さであってもよいし、達しない長さであってもよい。   Another groove 4e shown in FIG. 8 is formed on the front side of the outer periphery of the tip of the needle tip portion 4a from the outside of the bent portion 4c. Further, another groove 4f shown in FIG. 9 is formed along the longitudinal direction at a plurality of locations around the needle tip of the needle tip portion 4a. As shown in FIGS. 8 and 9, the grooves 4e and 4f formed in a portion other than the rear portion around the needle tip portion 4a may have a length reaching the bent portion 4c from the tip of the needle tip portion 4a. However, the length may not be reached.

針先部4aの先端では、半導体装置2の電極パッド2a表面の掻き取り屑が多くなるが、掻き取り屑を受け入れる溝4b、4e、4fの総収容量が増えることにより、掻き取り屑の回収能力が向上する。   At the tip of the needle tip portion 4a, scraping scraps on the surface of the electrode pad 2a of the semiconductor device 2 increase. Ability improves.

プローブ針4に長手方向に沿う溝4b、4e、4fを設けることにより、掻き取り屑Sを取り込める他に、プローブ針4の表面積が増えるので、プローブ針4が半導体ウエーハ1に接触する際にプローブ針4とその周囲との熱交換効率が高まる。   By providing grooves 4b, 4e and 4f along the longitudinal direction in the probe needle 4, in addition to taking up scraps S, the surface area of the probe needle 4 is increased, so that when the probe needle 4 contacts the semiconductor wafer 1, the probe The heat exchange efficiency between the needle 4 and its surroundings is increased.

これにより、ウエーハステージ13内のヒータ等により温度調整された半導体ウエーハ1とプローブ針4の温度差は、従来よりも短時間で縮小する。プローブ針4の測定温度に達する時間が短縮されことにより、試験開始直後とそれ以降でのプローブ針4の位置の温度調整用の変動を最小にすることができる。   As a result, the temperature difference between the semiconductor wafer 1 and the probe needle 4 whose temperature has been adjusted by a heater or the like in the wafer stage 13 is reduced in a shorter time than before. By shortening the time to reach the measurement temperature of the probe needle 4, it is possible to minimize the temperature adjustment variation in the position of the probe needle 4 immediately after the start of the test and thereafter.

以上のような試験を終えて問題がない半導体装置2は、半導体ウエーハ1の分割により図3Bに例示するようなチップ状に形成され、さらにパッケージングされる。
The semiconductor device 2 has no problem finishing tests such as above, by the division of the semiconductor wafer 1 is formed into chips Una by you illustrated in Figure 3B, it is further packaged.

ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈すべきであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。   All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It should be construed without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.

次に、本発明の実施形態について特徴を付記する。
(付記1)本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて前記屈曲部の内側に達する第1の溝を含むプローブ針と、前記プローブ針を支持する基板と、を有する試験用プローブカード。
(付記2)前記針先部の前記先端の前記外周部から前記針先部の長さ方向に延びて形成され、前記第1の溝に間隔をおいて隣接する少なくとも1つの第2の溝を有する付記1に記載の試験用プローブカード。
(付記3)本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて屈曲部の内側に達する溝を含むプローブ針と、前記プローブ針を支持する基板とを有するプローブカードと、前記プローブカードに対して試験信号を送受信する制御部と、を含む試験装置。
(付記4)前記針先部の前記先端の前記外周部から前記針先部の長さ方向に延びて形成され、前記第1の溝に間隔をおいて隣接する少なくとも1つの第2の溝を有する付記3に記載の試験装置。
(付記5)前記第1の溝は、前記針先部の前記端部から前記屈曲部の内側にかけて同じ深さを有する付記3又は付記4に記載の試験装置。
(付記6)前記第1の溝は、前記針先部の前記端部から前記屈曲部の内側にかけて深さを増している付記3又は付記4に記載の試験装置。
(付記7)
試験装置のプローブカードに取り付けられ、本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後ろ側から前記屈曲部の内側に達する溝を含むプローブ針の前記先端を半導体装置の電極パッドに当てる工程と、前記針先部の前記先端を前記電極パッドの表面に滑らせる工程と、前記プローブ針を通して前記電極パッドに試験信号を送受信して試験する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
(付記8)前記針先部の前記先端を前記電極パッドに当てる前に、前記先端を研磨によりクリーニングする工程を有する付記7に記載の半導体装置の製造方法。
(付記9)前記電極パッドから前記針先部を離した後に、前記半導体装置をチップ状に形成する工程を有する付記7に記載の半導体装置の製造方法。
Next, features of the embodiment of the present invention will be described.
(Additional remark 1) It has a main-body part, a bending part, and a needle-tip part, it extends in the length direction of the needle-tip part from the rear side of the outer peripheral part of the front-end | tip of the said needle-tip part, and reaches the inner side of the said bending part. A test probe card having a probe needle including one groove and a substrate that supports the probe needle.
(Appendix 2) At least one second groove that is formed to extend from the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion in the length direction of the needle tip portion and that is adjacent to the first groove with an interval. The test probe card according to Supplementary Note 1.
(Supplementary Note 3) A groove having a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, extending from the rear side of the outer peripheral portion at the tip of the needle tip portion in the length direction of the needle tip portion and reaching the inside of the bent portion. A test apparatus comprising: a probe card including a probe needle including: a probe card having a substrate that supports the probe needle; and a control unit that transmits and receives a test signal to and from the probe card.
(Appendix 4) At least one second groove that is formed to extend from the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion in the length direction of the needle tip portion and that is adjacent to the first groove with an interval. The test apparatus according to Supplementary Note 3.
(Additional remark 5) The said 1st groove | channel is a test apparatus of Additional remark 3 or Additional remark 4 which has the same depth from the said edge part of the said needle-tip part to the inner side of the said bending part.
(Additional remark 6) The said 1st groove | channel is a test apparatus of Additional remark 3 or Additional remark 4 which is increasing the depth from the said edge part of the said needle-tip part to the inner side of the said bending part.
(Appendix 7)
The probe needle is attached to a probe card of a test apparatus, has a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, and includes a groove reaching the inside of the bent portion from the rear side of the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion. A step of applying a tip to an electrode pad of a semiconductor device, a step of sliding the tip of the needle tip portion onto the surface of the electrode pad, a step of transmitting and receiving a test signal to the electrode pad through the probe needle, and a test, A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
(Additional remark 8) The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 7 which has the process of cleaning the said front-end | tip by grinding | polishing, before contacting the said front-end | tip of the said needle-tip part to the said electrode pad.
(Additional remark 9) The manufacturing method of the semiconductor device of Additional remark 7 which has the process of forming the said semiconductor device in a chip shape, after separating the said needle-tip part from the said electrode pad.

1 半導体ウエーハ
2 半導体装置
2a 電極パッド
3 プローブカード
3a プリント基板
4 プローブ針
4a 針先部
4b、4e、4f 溝
4c 屈曲部
4d 針本体部
10 制御部
11 ウエーハプローバ
13 ウエーハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2 Semiconductor device 2a Electrode pad 3 Probe card 3a Printed circuit board 4 Probe needle 4a Needle tip part 4b, 4e, 4f Groove 4c Bending part 4d Needle main-body part 10 Control part 11 Wafer prober 13 Wafer stage

Claims (5)

本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて前記屈曲部の内側に達する第1の溝を含むプローブ針と、
前記プローブ針を支持する基板と、
を有し、
前記第1の溝は、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す
試験用プローブカード。
A first groove having a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, extending from the rear side of the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion in the length direction of the needle tip portion and reaching the inside of the bent portion; Including a probe needle,
A substrate for supporting the probe needle;
I have a,
The depth of the first groove increases from the needle tip portion toward the bent portion .
前記針先部の前記先端の前記外周部から前記針先部の長さ方向に延びて形成され、前記第1の溝に間隔をおいて隣接する少なくとも1つの第2の溝を有する請求項1に記載の試験用プローブカード。   2. The needle tip portion has at least one second groove formed to extend from the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion in the length direction of the needle tip portion and adjacent to the first groove with a space therebetween. The test probe card according to 1. 本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後側から前記針先部の長さ方向に延びて屈曲部の内側に達し、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す溝を含むプローブ針と、前記プローブ針を支持する基板とを有するプローブカードと、
前記プローブカードに対して試験信号を送受信する制御部と、
を含む試験装置。
And a and the bent portion and the tip portion main body, reached inside the bent portion from the rear side of the outer peripheral portion of the distal end of said probe tip portion extends in the lengthwise direction of the probe tip portion, said probe tip portion A probe card including a probe needle including a groove whose depth increases toward the bent portion, and a substrate that supports the probe needle;
A control unit for transmitting and receiving a test signal to and from the probe card;
Including test equipment.
試験装置のプローブカードに取り付けられ、本体部と屈曲部と針先部とを有し、前記針先部の先端の外周部の後ろ側から前記屈曲部の内側に達する溝を含むプローブ針の前記先端を半導体装置の電極パッドに当てる工程と、
前記針先部の前記先端を前記電極パッドの表面に滑らせる工程と、
前記プローブ針を通して前記電極パッドに試験信号を送受信して試験する工程と、
を有し、
前記溝は、前記針先部から前記屈曲部に向けて深さが増す半導体装置の製造方法。
The probe needle is attached to a probe card of a test apparatus, has a main body portion, a bent portion, and a needle tip portion, and includes a groove reaching the inside of the bent portion from the rear side of the outer peripheral portion of the tip of the needle tip portion. Applying the tip to the electrode pad of the semiconductor device;
Sliding the tip of the needle tip onto the surface of the electrode pad;
Transmitting and receiving a test signal to and from the electrode pad through the probe needle; and
I have a,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the groove has a depth that increases from the needle tip portion toward the bent portion .
前記針先部の前記先端を前記電極パッドに当てる前に、前記先端を研磨によりクリーニングする工程を有する請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a step of cleaning the tip by polishing before the tip of the needle tip portion is applied to the electrode pad.
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