TWI541510B - Can improve the detection efficiency of the point measurement method - Google Patents

Description

能提昇檢測效率之點測方法

本發明係一種能提昇檢測效率之點測方法，尤指令一控制單元控制一承載台所應位移的距離，以在整個點測程序中，承載台之位移速度能保持一致，以確保檢測效率的點測方法。

按，在半導體產業中，所謂晶圓是指製作矽半導體積體電路所用之矽晶片，由於其形狀為圓形，故將其通稱為晶圓。晶圓的材質為矽，晶圓的主要製作方式，是先以還原等處理程序，從地殼表面的砂石(含有二氧化矽)中萃取得到粗晶體後，再利用純化處理，製作出純化多晶矽之矽晶棒，再經過研磨、拋光、切片後，即可製作出晶圓。由於整片晶圓是單一完整的晶體，故又稱為單晶體。根據相關統計數據顯示，半導體產業的晶圓總出貨面積預估從2009年的70億平方英呎增加至2010年的82億平方英呎，年成長率估計可達17.4%，其成長趨勢由此可見一斑。

晶圓包括有IC晶圓、發光二極體(Light-Emitting Diode，以下簡稱LED)晶圓等種類，在本發明說明書中，係將LED晶圓統稱為晶圓，合先陳明。製造廠商為確保晶圓的出廠品質，一般會在製作出晶圓後，以一點測裝置對晶圓進行檢測，主要的方式是使電流通過晶圓上的LED晶粒(Chip)，並測量該LED晶粒所發出的光線特性(如：波長、發光強度、顏色及操作電壓等)，以確認晶圓的品質。請參閱第1圖所示，係一種習知的點測裝置1，該點測裝置1係定位於一基座10上方，且包括一固定座11、一點測探針12及一調整構件13，在一晶粒14被置放於該基座10上，且該點測探針12被驅動而朝該晶粒14之方向位移的情況下(或該基座10被驅動而朝該點測探針12的方向位移)，該點測探針12能對該晶粒14施加一電流，使該晶粒14產生之光線能被該晶粒14上方之一積分球(integrating sphere)所接收，進而測量計算該晶粒14的品質。

在上述的點測裝置1中，該點測探針12對該晶粒14的下壓力量必須受到精準的控制，如果針壓過大，點測探針12可能會損壞該晶粒14的表面，且該點測探針12亦容易磨損。反之，如果針壓太小，則該點測探針12與晶粒14的表面接觸不夠確實，將會影響到點測的精準度。該點測裝置1係透過該調整構件13中的調整彈簧131與調整螺絲132，供使用者調整該點測探針12的下壓力量，以控制該晶粒14於點測程序中所承受的壓力，然而，由於此一調校工作是以人工方式完成，因此，常會受限於人為誤差的影響，導致該點測探針12的下壓力量超出晶粒14的荷重容忍範圍，並對該晶粒14造成表面損壞。檢測的目的本應為確認晶圓的品質，若在檢測的過程中，反倒會造成更多的不良產品，則不僅大幅降低檢測的準確度，亦會大幅增加晶圓的生產成本，對業者相當不利。

承上，為解決此一問題，乃有業者在該點測探針12上增設一壓力感測裝置，該壓力感測裝置能偵測該點測探針12所承受到的壓力大小，據此，在進行點測程序時，一旦該壓力感測裝置偵測到的壓力值到達一預定值，則即會控制該點測探針12停止位移，以避免對該晶粒14造成損傷。然而，由於此一方式必須即時地監控該點測探針12上的壓力值，故該點測探針12的位移速度勢必不能過快，否則該壓力感測裝置便無法即時控制該點測探針12停止位移，如此一來，雖能解決晶粒14受損的問題，但卻會大幅脫慢點測程序的效率，對業者而言並非一完善的改良措施。

因此，如何對點測程序進行改良，使點測探針12不僅不會因位移過度而損害晶粒14，且尚能確保點測程序的執行效率及精確性，即成為本發明在此亟欲解決的重要問題。

有鑑於習知點測裝置為了控制針壓，致使大幅拖慢點測程序的問題，發明人憑藉著多年來的實務經驗，並經過多次的實驗與改良後，終於設計出本發明之一種能提昇檢測效率之點測方法，期能有效解決點測探針亦損壞晶粒及點測程序之效率不彰的問題。

本發明之一目的，係提供一種能提昇檢測效率之點測方法， 該點測方法係應用於一點測機台上，該點測機台包括一承載台、一治具及一控制單元，該承載台上置放有複數個待測元件，且能被一驅動裝置帶動進行上下位移；該治具係定位於該承載台上方，且設有一點測探針及一壓力感測裝置，該點測探針係與待測元件間保持有一預定間距，該壓力感測裝置則與該點測探針相連接，以能偵測出該點測探針上所承受之壓力大小，並生成一偵測訊號(如：電阻值或電流值)；該控制單元分別與該壓力感測裝置及該承載台相電氣連接，且其內儲存有一理想位移值，該理想位移值係指一理想規格之待測元件被置放於該承載台上時，該點測探針與待測元件間之理想距離；本發明之點測方法係使該控制單元透過該驅動裝置，控制該承載台朝上方位移一預定距離，且在該點測探針接觸到該待測元件的情況下，接收該壓力感測裝置傳來之該偵測訊號；將該偵測訊號換算為一實際位移值；比對該實際位移值及該理想位移值，且獲得該實際位移值及該理想位移值間之一差異位移值；將該差異位移值傳送予該驅動裝置，使該驅動裝置能根據該差異位移值，調整下一次進行點測程序時，應帶動該承載台的位移距離。如此，由於該驅動裝置能適應性地控制該承載台下一次相對於該點測探針的位移距離，故能將該待測元件時所承受的壓力控制在一最佳適應程度內，進而避免該待測元件受到損傷。

本發明之另一目的，乃該控制單元係直接控制該驅動裝置所應驅動的位移距離，故在整個點測程序中，該承載台的位移距離將能保持一致，令該點測程序的效率大幅提昇。

為便 貴審查委員能對本發明之技術原理、實施步驟及其目的有更進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下。

〔習知〕

1‧‧‧點測裝置

10‧‧‧基座

11‧‧‧固定座

12‧‧‧點測探針

13‧‧‧調整構件

131‧‧‧調整彈簧

132‧‧‧調整螺絲

14‧‧‧晶粒

〔本發明〕

2‧‧‧點測機台

20‧‧‧驅動裝置

21‧‧‧承載台

22‧‧‧治具

221‧‧‧點測探針

222‧‧‧壓力感測裝置

223‧‧‧調整裝置

23‧‧‧控制單元

T1‧‧‧第一次週期

T2‧‧‧第二次週期

L‧‧‧待測元件

第1圖係習知之點測裝置示意圖；第2圖係本發明之點測方法所應用之點測機台示意圖；第3圖係本發明之點測方法之第一較佳實施例流程圖；第4圖係本發明之點測方法之第二較佳實施例流程圖；第5圖係以習知之點測方法進行模擬測試後記錄之測試圖；及 第6圖係以本發明之點測方法進行模擬測試後記錄之測試圖。

本發明係一種能提昇檢測效率之點測方法，請參閱第2圖所示，係本發明之第一較佳實施例，該點測方法係應用於一點測機台2上，該點測機台2包括一承載台21、一治具22及一控制單元23，該承載台21之頂面係供放置複數個待測元件L(第2圖所繪僅為一示意圖)，以進行一點測程序，在本實施例中，該待測元件L為發光二極體之晶粒，且承裝於該承載台21頂面之一承載盤中，惟，本發明之應用方式並不以此為限，亦能用於測試微電子晶片或各類電子零件，合先陳明。

該承載台21係與一驅動裝置20相連接，以能被該驅動裝置20帶動進行上下位移，該治具22係定位於該承載台21之上方，包括一點測探針221及至少一壓力感測裝置222(該壓力感測裝置222可能由多個裝置相互組成)，該點測探針221之一端係與該等待測元件L間保持一預定距離，該壓力感測裝置222則能與該點測探針221相連接，以能偵測該點測探針221之一端所負荷之壓力，且能將該壓力以一電子訊號呈現(如：電阻值的變化、電流值的變化等)，進而生成一偵測訊號；在本實施例中，該壓力感測裝置222之內部設有至少一感測元件與一訊號電路，在該點測探針221之一端受到外力影響時，該感測元件將能產生一變形量，進而在該訊號電路中產生一電子訊號，惟，該壓力感測裝置222的結構並不以此為限，業者可依自身需求自行改變調整，故在此即不再贅述。

該控制單元23係分別與該驅動裝置20與該治具22相電氣連接，且其內儲存有一理想偵測訊號，該理想偵測訊號代表點測探針221對該待測元件L進行檢測時，所應承受的標準壓力大小，既能充分將電力訊號傳送予該待測元件L，且不會因為接觸力道過大而對該待測元件L受到損傷。

在進行本發明之點測程序前，尚須在該控制單元23內設定一理想位移值：首先，檢測人員先將一符合標準規格之待測元件L置於該承載台21上，並手動調整該承載台21之高度(如：控制該驅動裝置20)，並在該壓力感測裝置222產生之偵測訊號與該理想偵測訊號相符的情況 下，停止調整該承載台21之高度，並計算手動調整的位移距離，且將其記錄為該理想位移值。惟，業者亦可利用電腦模擬之方式，計算出合適之理想位移值。

復請參閱第2及3圖所示，在將該理想位移值設定至該控制單元23中後，即能透過本發明之點測方法，令該控制單元23執行下步驟，以開始對該等待測元件L進行點測程序：(301)令該驅動裝置20根據該理想位移值，帶動該承載台21朝上位移，使該待測元件L能趨近該點測探針221；(302)在該點測探針221與該待測元件L相接觸後，接收該壓力感測裝置222傳來之偵測訊號；(303)將該偵測訊號換算為一實際位移距離；(304)比對該實際位移值及該理想位移值，以獲得該實際位移值及該理想位移值間之一差異位移值(例如：理想位移值為20μm、實際位移值為22μm，則差異位移值即為「+2μm」，代表該待測元件L可能有2μm的厚度誤差)；及(305)將該差異位移值傳送予該驅動裝置20，使該驅動裝置20能根據該差異位移值，調整下一次進行點測程序時，應帶動該承載台21的位移距離(如：下次位移時減少2μm的位移距離)。

如此，由於本發明之點測方法係使該控制單元23根據「位移距離」對該驅動裝置20進行控制，而非如習知作法般，需精密地監控該偵測訊號，以判斷是否需停止驅動該承載台21，故該承載台21的位移速度將能保持一致且較為迅速，大幅提昇整個點測程序的效率。

本發明係屬於一種「適應性」之點測方法，雖然每一個的待測元件L之實際大小可能與標準規格有不同的誤差，且該承載台21之頂面亦可能不夠平整，但透過本發明之點測方法，該控制單元23能根據該偵測訊號，判斷本次的位移距離是否太多或太少？並據以調整下一次的位移距離，以將該點測探針221在點測該待測元件時所承受的壓力在一最佳適應程度內。例如：理想位移值為20μm、理想偵測訊號則為20歐姆(代表電阻值)，而在第一次點測程序中，該偵測訊號為10歐姆，此時，該控制單 元23即可換算出對應的實際位移值應為10μm，據此，即代表該待測元件L可能比標準規格薄了10μm的厚度，或者該承載台21上對應於該枚待測元件L的位置略為凹陷了10μm。

此外，在本實施例中，該控制單元23內尚儲存有複數筆位移數據與複數筆檢測數據，各該位移數據係分別與各該檢測數據相對應，例如：位移數據分別為10μm、20μm、30μm時，偵測數據分別為10歐姆、20歐姆、30歐姆，意即，在一標準規格之待測元件L隨著該承載台21，上移10μm時，該壓力感測裝置上所偵測到的壓力大小應為10歐姆。該等位移數據與該等偵測數據將能形成一換算公式或一對照表，據此，後續於點測程序中，該控制單元23接收到該偵測訊號時(如：15歐姆)，即可根據該換算公式中之斜率(或該對照表間的規律)，推算出對應的位移距離，以作為該實際位移值。由前述示意之數據可知，該換算公式係一等斜率之公式，意即，承載台21的位移距離係與該壓力感測裝置所偵測到的壓力大小成正比關係。

承上，有鑑於相鄰的待測元件L或承載台21表面位置的狀態可能較為接近，故，此時該控制單元23即可設定該差異調整值為10μm，代表下次位移時應多增加10μm之位移距離，或者，將該差異調整值設定為5μm(即，將10μm÷2)，同理，該控制單元亦可由先前複數次的實際位移值中，計算出該差異調整值。

在此要特別一提者，前述實施例的步驟(301)中，該驅動裝置20帶動該承載台21上移的距離即等同於該理想位移值(如：理想位移值為20μm，則驅動裝置20即帶動該承載台21上移20μm)，然而，在本發明之其他較佳實施例中，該驅動裝置20的驅動幅度並無需完全與該理想位移值相同，此乃因各個待測元件L的誤差有大有小，因此，在第一次進行點測程序時，該驅動裝置20所驅動該承載台21的上移距離應大於該理想位移值，如此，始能確保該點測探針221必然會接觸到該待測元件L，避免該待測元件L之構型較薄，而導致點測探針221無法碰觸到該待測元件L的情事發生。

另，復請參閱第2圖所示，在本發明之第二較佳實施例中， 該治具22上尚設有一調整裝置223，該調整裝置223係能控制該點測探針221進行前後、上下或左右方向之位移，使該點測探針221能確實地位移到不同待測元件L之上方，惟，在本發明之其他較佳實施例中，該點測機台2亦可透過該承載台21上之一可轉動的承載盤，或一輸送帶，使該等待測元件L能依序位移至該點測探針221之下方，由於可選擇的方式繁多，故在此即不再贅述。

請參閱第5及6圖所示，係發明人針對習知點測方法與本發明之點測方法進行測試模擬後所取得之圖表(橫軸代表完成點測程序之晶粒的數量，縱軸則為利用壓力感測器，將針壓進行轉換後的電壓值)，其中第5圖係習知點測方法的針壓大小示意圖，第6圖則為本發明之點測方法的針壓大小示意圖。一般言，點測探針會在晶圓上方來回移動，以逐一測試所有的晶粒，且由於晶圓的厚度並非完全相同，因此，若以習知的點測方法進行點測，則在點測探針第一次週期T1(如：點測探針由左向右移動)中，可明顯看出針壓不斷上升，此即代表晶圓的厚度在微觀下是朝一側(如：右側)傾斜的，故在點測探針位移距離始終不變的情況下，點測探針之針壓會逐漸上升；而在第二次週期T2(即，點測探針由右向左移動)時，針壓則會逐漸下降，由第5圖的測量結果可知，針壓的變動幅度高達50mV(約在90~150微伏特之間)；反觀第6圖，藉由本發明之點測方法，由於點測探針將能自行調校，故針壓即能自行適應性地調校，讓針壓的變動幅度始終保持於20mV(約在10~30微伏特之間)內。

又，本發明之點測方法亦可使該控制單元23直接控制該治具22，而非控制該承載台21，請參閱第2及4圖所示，係本發明之第二較佳實施例，該控制單元23之執行步驟如下：(401)令該調整裝置223根據該理想位移值，帶動該點測探針221朝下位移，以接近該待測元件L；(402)在該點測探針221與該待測元件L相接觸後，接收該壓力感測裝置222傳來之偵測訊號；(403)將該偵測訊號換算為一實際位移距離；(404)比對該實際位移值及該理想位移值，以獲得該實際位移值及該理想 位移值間之一差異位移值；及(405)將該差異位移值傳送予該調整裝置223，使該調整裝置223能根據該差異位移值，調整下一次進行點測程序時，應帶動該點測探針221的位移距離。

如此，亦能使該調整裝置223適應性地控制該點測探針221在下一次的位移距離，以有效控制該點測探針221在點測該待測元件L時所承受的壓力在一最佳適應程度內，進而避免該待測元件L受到損傷。

以上所述，僅為本發明之若干較佳實施例，惟，本發明之技術特徵並不侷限於此，凡相關技術領域之人士在參酌本發明之技術內容後，所能輕易思及之等效變化，均應不脫離本發明之保護範疇。

2‧‧‧點測機台

20‧‧‧驅動裝置

21‧‧‧承載台

22‧‧‧治具

221‧‧‧點測探針

222‧‧‧壓力感測裝置

223‧‧‧調整裝置

23‧‧‧控制單元

L‧‧‧待測元件

Claims (4)

1. 一種能提昇檢測效率之點測方法，係應用於一點測機台上，該點測機台包括一承載台、一治具及一控制單元，該承載台上置放有複數個待測元件，且能被一驅動裝置帶動進行上下位移，該治具係定位於該承載台上方，且設有一點測探針及一壓力感測裝置，該點測探針與該待測元件間保持有一預定間距，該壓力感測裝置則與該點測探針相連接，以能偵測出該點測探針上所承受之壓力大小，並生成一偵測訊號，該控制單元分別與該壓力感測裝置及該驅動裝置相電氣連接，且其內儲存有一理想位移值、複數筆位移數據及複數筆偵測數據，各該偵測數據係分別與各該位移數據相對應，且該等位移數據及偵測數據能形成一換算公式或一對照表，該點測方法係使該控制單元能執行下列步驟：令該驅動裝置帶動該承載台朝上方位移一預定距離；在該點測探針接觸到該待測元件的情況下，接收該壓力感測裝置傳來之該偵測訊號；根據該換算公式或該對照表，推算出對應的位移距離，以將該偵測訊號換算為一實際位移值；比對該實際位移值及該理想位移值，且獲得該實際位移值及該理想位移值間之一差異位移值；及將該差異位移值傳送予該驅動裝置，使該驅動裝置能根據該差異位移值，調整下一次進行點測程序時，應帶動該承載台之位移距離。
2. 如請求項1所述之點測方法，其中該換算公式為一等斜率之計算式。
3. 一種能提昇檢測效率之點測方法，係應用於一點測機台上，該點測機台包括一承載台、一治具及一控制單元，該承載台上置放有複數個待測元件，該治具係定位於該承載台上方，且能被一調整裝置帶動進行上下位移，該治具上設有一點測探針及一壓力感測裝置，該點測探針與該待測元件間保持有一預定間距，該壓力感測裝置則與該點測探針相連接，以能偵測出該點測探針上所承受之壓力大小，並生成一偵測訊號，該控制單元分別與該壓力感測裝置及該調整裝置相電氣連接，且其內儲存有一理想位移值、複數筆位移數據及複數筆偵測數據，各該偵測數據係分別與各該位移數據相對應，且該等位移數據及偵測數據能形成一換算公式或一對照表，該點測方法係使該控制單元能執行下列步驟：令該調整裝置帶動該點測探針朝該待測元件之方向位移一預定距離；在該點測探針接觸到該待測元件的情況下，接收該壓力感測裝置傳來之該偵測訊號；根據該換算公式或該對照表，推算出對應的位移距離，以將該偵測訊號換算為一實際位移值；比對該實際位移值及該理想位移值，且獲得該實際位移值及該理想位移值間之一差異位移值；及 將該差異位移值傳送予該調整裝置，使該調整裝置能根據該差異位移值，調整下一次進行點測程序時，應帶動該點測探針之位移距離。
4. 如請求項3所述之點測方法，其中該換算公式為一等斜率之計算式。