TWI651136B

TWI651136B - 雷射清潔裝置及方法

Info

Publication number: TWI651136B
Application number: TW106119768A
Authority: TW
Inventors: 陳峻明; 曾介亭; 林于中; 李閔凱; 廖金二
Original assignee: 財團法人工業技術研究院; 漢民測試系統股份有限公司
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2019-02-21
Also published as: TW201904680A; CN109078926A; CN109078926B

Abstract

一種雷射清潔裝置及方法，該裝置包括一載體、一雷射模組、一雷射光束調控模組、至少一光學元件。雷射光束調控模組具有能量補償單元與發散角優化單元，雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元係分別位於載體上方之第一階層與第二階層，且第二階層位於第一階層上方。雷射模組提供一雷射光束，光學元件導引雷射光束通過能量補償單元或發散角優化單元，且光路傳導模組傳導雷射光束以清潔試片。

Description

雷射清潔裝置及方法

本揭露是關於一種雷射清潔裝置雷射清潔裝置及方法，特別是指一種用於清潔試片(探針)之雷射清潔裝置及方法。

首先，在例如半導體廠之無塵室中，因無塵室之內部空間有限，且維護費是以雷射清潔裝置之機台之「佔地面積」作計算，故當設置大量的機台(如500台以上)於無塵室中時，將會產生龐大的維護成本。

另一方面，當以雷射光束L對高價之試片(探針)進行雷射清潔時，為避免試片移動可能造成之損害，需將試片保持固定不動，並移動雷射光束L以對試片之大區域(如80mm x 80mm)進行雷射清潔。

在生產線上(In-Line)之設備中，因試片保持固定不動，故需以雷射光束L於設備中傳導並進行飛行光路。但如此一來，將於試片之不同清潔位置(如近端與遠端)造成雷射光束L之光程差異(約160mm)，使得雷射光束L對試片之不同清潔位置之清潔品質有所差異，並導致雷射光束L難以完全清潔試片(探針)而存在部分之殘留物。

同時，因雷射光束L具有較大的發散角，使得雷射光束L在試片之近端之雷射光直徑(約12.5mm)與在遠端之雷射光直徑(約15mm)不同，以致雷射光束L在試片之不同清潔位置上(如近端與遠端)形成不同或非穩定之雷射能量，從而難以確保雷射光束L對試片(探針)之清潔品質。

因此，如何解決上述習知技術之問題，實已成為本領域技術人員之一大課題。

本揭露提供一種雷射清潔裝置雷射清潔裝置及方法，其能縮減機台或載體之面積或佔地面積，並可提供一具有穩定雷射能量之雷射光束以清潔試片。

本揭露之雷射清潔裝置係用於清潔一試片，該裝置包括：一載體；一雷射模組，其提供一雷射光束；一雷射光束調控模組，其包含有能量補償單元與發散角優化單元，其中，雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元係分別位於載體上方之第一階層與第二階層，且該第二階層位於該第一階層上方；至少一光學元件，其導引雷射模組所提供之雷射光束通過能量補償單元與發散角優化單元之至少其中一者；以及一光路傳導模組，其傳導來自能量補償單元與發散角優化單元之至少其中一者之雷射光束，以藉由該雷射光束清潔試片。

本揭露之雷射清潔方法係用於清潔一試片，該方法包括：提供包括一載體、一雷射模組、一雷射光束調控模組、與至少一光學元件之雷射清潔裝置，該雷射光束調控模組具有能量補償單元與發散角優化單元，其中，該雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元係分別位於載體上方之第一階層與第二階層，且第二階層位於第一階層上方；由雷射模組提供一雷射光束；由至少一光學元件導引雷射模組所提供之雷射光束通過能量補償單元與發散角優化單元之至少其中一者；以及由光路傳導模組傳導來自能量補償單元與發散角優化單元之至少其中一者之雷射光束，以藉由該雷射光束清潔試片。

為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明。在以下描述內容中將部分闡述本揭露之額外特徵及優點，且此等特徵及優點將部分自所述描述內容顯而易見，或可藉由對本揭露之實踐習得。本揭露之特徵及優點借助於在申請專利範圍中特別指出的元件及組合來認識到並達到。應理解，前文一般描述與以下詳細描述兩者均僅為例示性及解釋性的，且不欲約束本揭露所主張之範圍。

1‧‧‧雷射清潔裝置

1a‧‧‧第一機台

1b‧‧‧第二機台

11‧‧‧載體

12‧‧‧雷射模組

13‧‧‧能量補償單元

14‧‧‧發散角優化單元

15‧‧‧光學元件

16‧‧‧L型板

17‧‧‧通孔

18‧‧‧剩餘區域

19‧‧‧導光臂

2‧‧‧雷射清潔裝置

2a‧‧‧第一機台

2b‧‧‧第二機台

21‧‧‧載體

22‧‧‧雷射模組

3‧‧‧雷射光束調控模組

31‧‧‧發散角優化單元

311‧‧‧第一鏡片

312‧‧‧第二鏡片

313‧‧‧第三鏡片

32‧‧‧能量補償單元

321‧‧‧半波片

322‧‧‧分光鏡

4‧‧‧光路傳導模組

41‧‧‧光學元件

5‧‧‧吸嘴

51、52‧‧‧開口

6‧‧‧集塵模組

61‧‧‧方向

7‧‧‧控制模組

8‧‧‧移動模組

9‧‧‧試片

91‧‧‧探針

92‧‧‧殘留物

A1至A25‧‧‧清潔位置

B1、B2‧‧‧位置點

C1、C2、C3、C4‧‧‧位置點

D‧‧‧間距

E1、E2‧‧‧連接件

F1‧‧‧第一光學元件

F2‧‧‧第二光學元件

F3‧‧‧第三光學元件

F4‧‧‧第四光學元件

G‧‧‧承載件

H1、H2‧‧‧曲線

K1‧‧‧L型板

K2‧‧‧通孔

L、L1‧‧‧雷射光束

L11‧‧‧外圈

L2‧‧‧準直雷射光束

L3‧‧‧補償雷射光束

L4‧‧‧穩定雷射光束

M1、M2‧‧‧長度

N1、N2‧‧‧寬度

P1‧‧‧第一支撐件

P2‧‧‧第二支撐件

R‧‧‧旋轉方向

T1‧‧‧第一階層

T2‧‧‧第二階層

S10至S15、S21至S23‧‧‧步驟

第1A圖至第1D圖為本揭露中雷射清潔裝置之第一實施例，其中，第1A圖至第1C圖為第一機台之示意圖，第1A圖為立體圖，第1B圖為第1A圖之側視圖，第1C圖為第1A圖之俯視圖，第1D圖為第一機台與第二機台之示意圖；第2A圖至第2D圖為本揭露中雷射清潔裝置之第二實施例，其中，第2A圖至第2C圖為第一機台之示意圖，第 2A圖為立體圖，第2B圖為第2A圖之側視圖，第2C圖為第2A圖之俯視圖，第2D圖為第一機台與第二機台之示意圖圖；第3圖為本揭露第一實施例與第二實施例之載體之尺寸的比較表；第4A圖至第4B圖為本揭露中雷射清潔裝置之第二實施例示意圖，其中，移動模組可移動光路傳導模組、吸嘴與穩定雷射光束以對應至試片之不同清潔位置；第5A圖至第5B圖為本揭露中雷射清潔裝置之第三實施例示意圖，其中，移動模組可移動光路傳導模組、吸嘴與穩定雷射光束以對應至試片之不同清潔位置；第6圖為本揭露中雷射清潔方法之流程圖；第7圖為將雷射光束分別傳導至試片之近端與遠端時相關數據之比較表；第8A圖至第8B圖為在本揭露之雷射光束調控模組補償雷射光束所需之雷射能量前，將雷射光束分別傳導至試片之近端與遠端時，雷射光束在吸嘴之開口處之示意圖；第9A圖至第9B圖為在本揭露之雷射光束調控模組補償雷射光束所需之雷射能量後，將穩定雷射光束分別傳導至試片之近端與遠端時，穩定雷射光束在吸嘴之開口處之示意圖；第10圖為本揭露之雷射清潔方法中有關雷射能量之校正程序之流程圖；第11A圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射清潔裝置中，包括試片之多個清潔位置之位置表；第11B圖為由本揭露之控制模組量測在第11A圖之多個清潔位置上之雷射能量以產生一具有多個雷射能量值之雷射能量表；第11C圖為依據本揭露第11B圖之雷射能量表產生一具有多個補償參數之雷射能量補償表；第12A圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射光束調控模組中，以發散角優化單元優化雷射光束之發散角所構成之發散角與間距之關係曲線圖；第12B圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射光束調控模組中，以能量補償單元補償準直雷射光束之雷射能量所構成之穿透率與步徑量之關係曲線圖；第13A圖為試片之探針在清潔前之影像圖；第13B圖為使用一般雷射清潔裝置清潔試片之探針後所形成之影像圖；以及第13C圖為使用本揭露之雷射清潔裝置清潔試片之探針後所形成之影像圖。

以下藉由特定的具體實施形態說明本揭露之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本揭露之其他優點與功效，亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用。

第1A圖至第1D圖為本揭露中雷射清潔裝置1之第一實施例，其設置於第一機台1a內，其中，第1A圖為立體圖，第1B圖為第1A圖之側視圖，第1C圖為第1A圖之俯視圖。第1D圖為本揭露中第一機台1a與第二機台1b之外觀示意圖。

如圖所示，雷射清潔裝置1設置於第一機台1a內，雷射清潔裝置1包括一載體11、一雷射模組12、一能量補償單元13、一發散角優化單元14、一光學元件15與一具有通孔17之L型板16。雷射模組12用以提供雷射光束L，並使雷射光束L通過能量補償單元13進行雷射能量之補償，該能量補償單元13在本實施例因設置於雷射模組12內，故圖示未顯示能量補償單元13，再藉由光學元件15使雷射光束L通過發散角優化單元14進行發散角之優化，進而將雷射光束L使用一導光臂19通過L型板16之通孔17及導光臂19傳導至第二機台1b內以清潔試片，該第二機台1b為使用於清潔晶圓檢測裝置內之探針。

然而，因雷射清潔裝置1之雷射模組12、能量補償單元13與發散角優化單元14三者皆直接設置於載體11之同一階層T1上，且雷射模組12用以提供雷射光束L，並使雷射光束L通過能量補償單元13，再藉由光學元件15使雷射光束L作90度反射通過發散角優化單元14，該雷射光束L均在同一平面。同時，由第1C圖可知，載體11上仍有剩餘區域18未使用。因雷射模組12、能量補償單元13與發散角優化單元14三者皆直接設置於載體11之同一階層T1上，且能量補償單元13設置於雷射模組12內，並與雷射模組12之雷射光束方向平行，發散角優化單元14 又與雷射模組12之排列方向相互垂直，且散角優化單元14在雷射模組12之另一端，及該發散角優化單元14之長度大，故造成第一機台1a或載體11之面積或佔地面積較大，故當如設置大量的第一機台1a時，將會產生需要較大的廠房面積及維護成本。

第2A圖至第2D圖為本揭露中雷射清潔裝置2之第二實施例，其中，第2A圖至2C圖為本揭露中雷射清潔裝置2(詳見第4A圖至第4B圖)，其設置於第一機台2a之示意圖，其中，第2A圖為立體圖，第2B圖為第2A圖之側視圖，第2C圖為第2A圖之俯視圖，第2D圖為第一機台2a與第二機台2b之外觀示意圖。

如第2A圖至第2D圖(請一併參見第4A圖至第4B圖)所示，雷射清潔裝置2主要包括載體21、雷射模組22、雷射光束調控模組3、至少一光學元件、至少一支撐件與承載件G設置於第一機台2a內。導光臂19固定於L型板K1之通孔K2上，將雷射光束從第一機台2a導入第二機台2b內，用以清潔第二機台2b內之試片，本實施例之第二機台2b為一種清潔晶圓檢測裝置，雷射光束為使用於清潔晶圓檢測裝置內之探針。

光學元件可例如為反射鏡，並包括第一光學元件F1、第二光學元件F2、第三光學元件F3與第四光學元件F4其中至少一者。支撐件可為第一支撐件P1與第二支撐件P2其中至少一者，且光學元件設置於支撐件上。例如，第一光學元件F1、第二光學元件F2與承載件G設置於第一支撐件P1上，第三光學元件F3與第四光學元件F4設置於第二支撐件P2上，及發散角優化單元31設置於承載件G上。但是，本揭露並不以此為限。

雷射光束調控模組3具有能量補償單元32與發散角優化單元31，其中，雷射模組22、能量補償單元32與發散角優化單元31係分別設於載體21上方之第一階層T1與第二階層T2，且第二階層T2位於第一階層T1上方(詳參第2B圖)。

第2A圖至第2B圖與第4A圖至第4B圖中為本揭露之第二實施例，可分別將雷射模組22與能量補償單元32設置於載體21上(即第一階層T1)，能量補償單元32在本實施例因設置於雷射模組22內，故圖示未顯示能量補償單元32，並將發散角優化單元31設置於能量補償單元32上方(即第二階層T2)。或者，在第5A圖至第5B圖中，可分別將雷射模組22與發散角優化單元31設置於載體21上(即第一階層T1)，並將能量補償單元32設置於發散角優化單元31上方(即第二階層T2)。抑或者，在其他實施例中，亦可分別將雷射模組22設置於載體21上(即第一階層T1)，並將能量補償單元32與發散角優化單元31設置於雷射模組22上方(即第二階層T2)，此時能量補償單元32與發散角優化單元31之光路設置可在同一線上，亦可分別設置在不同階層。另外，其他的設置方式皆可以此類推，不再詳述。藉此，將雷射模組22、能量補償單元32與發散角優化單元31設置、排列或堆疊成二個不同的階層，以利縮減第一機台2a或載體21之面積或佔地面積。

如第2A圖所示，雷射模組22可提供一水平方向之雷射光束L1，先經能量補償單元32透過第一光學元件F1轉變為往上方之垂直方向反射至第二光學元件F2上，再經由第二光學元件F2將雷射光束從垂直方向轉變為往水平方向傳導反射至發散角優化單元31，第三光學元件F3將經過發散角優化單元31優化之雷射光束L2從水平方向轉變為往下方之垂直方向傳導至第四光學元件F4上，第四光學元件F4再將雷射光束L2從垂直方向轉變為往水平方向傳導至一導光臂19，再經導光臂19導引至第二機台2b內，以藉由雷射光束L2清潔試片9。

第3圖為本揭露第二實施例之第一機台2a之載體21與第一實施例第一機台1a之載體11之尺寸的比較表。

如第3圖所示，經實際量測結果，在上述本揭露第一實施例第1A圖至1D圖中，第一機台1a之載體11之長度M1、寬度N1與面積(M1*N1)分別為1300mm(毫米)、850mm及1105000mm²。而在本揭露第二實施例之第2A圖至2D圖中，第一機台2a之載體21之長度M2、寬度N2與面積(M2*N2)則分別為1100mm(毫米)、500mm及550000mm²。因此，假設本揭露第一實施例中第一機台1a之載體11所產生之佔地面積之比例為100%，則本揭露第二實施例中第一機台2a之載體21所產生之佔地面積之比例僅為49.7%。所以，本揭露第二實施例能縮減第一機台2a或載體21之面積或佔地面積，從而大幅降低設置大量的第一機台2a(如 500台以上)時所需要龐大廠房面積及維護成本。

第4A圖至第4B圖為本揭露中雷射清潔裝置2之第二實施例示意圖，第5A圖至第5B圖為本揭露中雷射清潔裝置2之第三實施例示意圖，其中，移動模組8可移動光路傳導模組4、吸嘴5與穩定雷射光束L4以對應至試片9之不同清潔位置(如第11A圖之清潔位置A1至A25)。

第二實施例之第4A圖至第4B圖與第三實施例之第5A圖至第5B圖之主要差異在於第4A圖至第4B圖中，能量補償單元32設置於如第2A圖至第2C圖之載體21上(即第一階層T1)，且發散角優化單元31設置於能量補償單元32上方(即第二階層T2)。而在第5A圖至第5B圖中，發散角優化單元31改設置於第2A圖至第2C圖之載體21上(即第一階層T1)，且能量補償單元32改設置於發散角優化單元31上方(即第二階層T2)。因此，下列謹以第5A圖至第5B圖之實施例說明之。

如第5A圖至第5B圖所示，雷射清潔裝置2可應用於清潔一元件上，例如應用於清潔一具有多個探針91之試片9，且雷射清潔裝置2設置於一第一機台2a內，清潔一具有多個探針91之裝置設置於第二機台2b內。一載體21、一雷射模組22、一雷射光束調控模組3、至少一光學元件、至少一支撐件、一承載件G與一具有通孔K2之L型板K1，設置於第一機台內。一光路傳導模組4、一吸嘴5、一集塵模組6、一控制模組7與一移動模組8設置於第二機台2b內。導光臂19固定於第一機台內之L型板K1之通孔K2 上，進而可將雷射光束L使用一導光臂19傳導至第二機台2b內以清潔試片，該第二機台2b本揭露中為使用於清潔晶圓檢測裝置上之探針。亦可以應用於其他清潔一設備內之樣品，亦在本揭露之申請專利範圍內。

雷射光束調控模組3可包括一由第一鏡片311(如凹透鏡)、第二鏡片312(如凸透鏡)與第三鏡片313(如凸透鏡)所組成之發散角優化單元31，並包括一具有半波片321與分光鏡322之能量補償單元32。惟，第一鏡片311為凹透鏡，第二鏡片312與第三鏡片313為凸透鏡僅為一實施例，若能達到發散角優化目的之其他鏡片組合，第一鏡片311、第二鏡片312與第三鏡片313亦可採用與上述不同之其他鏡片類型，例如使用一個凹透鏡與一個凸透鏡之透鏡組合，或者一個凹透鏡與三個凸透鏡之透鏡組合，只要能達成將雷射光束L1調整為一準直雷射光束L2之透鏡組合，均在本揭露之專利範圍內。

光路傳導模組4之二端可透過連接件E1與連接件E2分別連接吸嘴5及移動模組8，或者光路傳導模組4與吸嘴5可依序設置於移動模組8上。吸嘴5可具有一對應於光路傳導模組4之開口51與一對應於試片9(探針91)之開口52。集塵模組6可具有開口(圖未示)以連通吸嘴5及其開口52。試片9及其探針91可保持固定不動，並設置於吸嘴5及其開口52之上方。

雷射模組22可為雷射產生器或雷射發射器等，如紫外光雷射器、半導體綠光雷射器、近紅外光雷射器或遠紅外光雷射器。光路傳導模組4可為光學元件41(如反光鏡之光學鏡片)、導光臂、光纖或其任意組合等。吸嘴5可為吸氣式吸嘴、吹氣式吸嘴、或吸氣加吹氣式吸嘴。開口51可為開孔或孔洞等。集塵模組6可為集塵器、集塵管路、集塵袋或其任意組合等。控制模組7可為控制器、處理器、電腦、伺服器或控制軟體等。移動模組8可為移動平台、移動件或可移動之承載平台等。但是，本揭露並不以此為限。

第6圖為本揭露中雷射清潔方法之流程圖，請一併參閱上述第5A圖至第5B圖之實施例。同時，上述第4A圖至第4B圖之實施例係類似於第5A圖至第5B圖之實施例，故不再重覆敘述。

如第6圖之步驟S10與上述第5A圖至第5B圖所示，提供包括一載體21(見第2A圖至第2C圖)、雷射模組22、一雷射光束調控模組3、至少一光學元件與一導光臂19之雷射清潔裝置2，雷射光束調控模組3具有能量補償單元32與發散角優化單元31，雷射模組22、能量補償單元32與發散角優化單元31係分別位於載體21上方之第一階層T1與第二階層T2，且第二階層T2位於第一階層T1上方。

如第6圖之步驟S11與上述第5A圖至第5B圖所示，由雷射模組22提供一雷射光束L1。

如第6圖之步驟S12與上述第5A圖至第5B圖所示，由雷射光束調控模組3之發散角優化單元31調整雷射模組22所提供之雷射光束L1為一準直雷射光束L2(即經準直後之雷射光束)。例如，可調整發散角優化單元31之第二鏡片312與第三鏡片313之間距D，藉此縮小雷射模組22所提供之雷射光束L1之發散角(見第8A圖)以產生準直雷射光束L2。

再者，由雷射光束調控模組3之能量補償單元32依據試片91之清潔位置補償準直雷射光束L2所需之雷射能量以形成一補償雷射光束L3。例如，可依據試片9之不同清潔位置與雷射能量補償表(見第11C圖)旋轉能量補償單元32之半波片321至所需角度，並透過半波片321之旋轉角度與分光鏡322補償準直雷射光束L2所需之雷射能量而形成補償雷射光束L3(即經補償後之雷射光束)。

另外，可由控制模組7控制雷射光束調控模組3，以使雷射光束調控模組3依據試片9之不同清潔位置補償準直雷射光束L2所需之雷射能量。

如第6圖之步驟S13與上述第5A圖至第5B圖所示，由光路傳導模組4傳導雷射光束調控模組3所補償之補償雷射光束L3。

如第6圖之步驟S14與上述第5A圖至第5B圖所示，將光路傳導模組4所傳導之補償雷射光束L3通過吸嘴5之開口51以形成一具有穩定雷射能量(如451mJ)之穩定雷射光束L4。吸嘴5之開口51之直徑可小於或等於光路傳導模組4所傳導之補償雷射光束L3之直徑，以使穩定雷射光束L4具有穩定之雷射能量(或雷射能量密度)。穩定雷射光束L4之圖案可例如為0.1mm(毫米)至100mm之圓形圖案、方形圖案、具有封閉區域之圖案或各種不同形狀之圖案。

如第6圖之步驟S15與上述第5A圖至第5B圖所示，將穩定雷射光束L4對應至試片9之清潔位置以清潔試片9之探針91。例如，可由控制模組7控制移動模組8以移動光路傳導模組4、吸嘴5及其開口51而移動穩定雷射光束L4，使穩定雷射光束L4依據試片9之多個清潔位置(如第11A圖之清潔位置A1至A25)所構成之清潔路徑陸續清潔試片9之多個探針91。清潔路徑可例如為依序通過第11A圖中試片9之探針91之清潔位置A1、A2、…、A24、A25，但不以此為限。

此外，可由集塵模組6依據方向61收集雷射光束L1(或穩定雷射光束L4)在清潔試片9之探針91時所產生或落下之粉塵或碎屑。

第7圖為將雷射光束L1分別傳導至試片9之近端(如清潔位置A1)與遠端(如清潔位置A25)時相關數據之比較表。第8A圖至第8B圖為在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量前，將雷射光束L1分別傳導至試片9之近端與遠端時，雷射光束L1在吸嘴5之開口51處之示意圖。第9A圖至第9B圖為在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量後，將穩定雷射光束L4分別傳導至試片9之近端與遠端時，穩定雷射光束L4在吸嘴5之開口51處之示意圖。

如第7圖與上述第5A圖至第5B圖所示，當雷射光束 L1傳導至試片9之近端(如探針91之清潔位置A1)時，雷射光束L1之光程較短(如1034mm)，且雷射光束L1之尺寸較小(如12.5mm)。反之，當雷射光束L1傳導至試片9之遠端(如探針91之清潔位置A25)時，雷射光束L1之光程較長(如1194mm)，且雷射光束L1之尺寸較大(如15mm)。因此，在雷射光束L1分別傳導至試片9之近端與遠端時，雷射光束L1之光程有160mm之差異，且雷射光束L1之尺寸有2.5mm之差異，以致雷射光束L1對試片9之不同清潔位置之清潔品質有所差異，從而需要補償雷射光束L1所需之雷射能量。

如第7圖、第8A圖與上述第5A圖所示，在吸嘴5之開口51為固定尺寸(如12mm)下，並在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量前，將雷射光束L1傳導至試片9之近端(如探針91之清潔位置A1)時，雷射光束L1被吸嘴5遮住之區域較少(如雷射光束L1之外圈L11為約0.5mm)，且補償前試片9上之雷射能量較大。因此，如第9A圖所示，在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量後，將穩定雷射光束L4傳導至試片9之近端時，穩定雷射光束L4在吸嘴5之開口51處具有穩定之雷射能量(如452mJ)。

又，如第7圖、第8B圖與上述第5B圖所示，在吸嘴5之開口51為固定尺寸(如12mm)下，並在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量前，將雷射光束L1傳導至試片9之遠端(如探針91之清潔位置A25) 時，雷射光束L1被吸嘴5遮住之區域較多(如雷射光束L1之外圈L11為約3mm)，且補償前試片9上之雷射能量較小。因此，如第9B圖所示，在本揭露之雷射光束調控模組3補償雷射光束L1所需之雷射能量後，將穩定雷射光束L4傳導至試片9之遠端時，穩定雷射光束L4在吸嘴5之開口51處也具有穩定之雷射能量(如451mJ)。

第10圖為本揭露之雷射清潔方法中有關雷射能量之校正程序之流程圖。第11A圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射清潔裝置2中，包括試片9之多個清潔位置(如A1至A25)之位置表。第11B圖為由本揭露之控制模組7量測在第11A圖之多個清潔位置上之雷射能量以產生一具有多個雷射能量值之雷射能量表。第11C圖為依據本揭露第11B圖之雷射能量表產生一具有多個補償參數之雷射能量補償表。

如第10圖之步驟S21、第11A圖與上述第5A圖至第5B圖所示，由一移動模組8移動光路傳導模組4、吸嘴5及其開口51，以將吸嘴5之開口51陸續對應至試片9之不同清潔位置(如A1至A25)。

如第10圖之步驟S22、第11B圖與上述第5A圖至第5B圖所示，由一控制模組7量測雷射模組22所提供之雷射光束L1在通過吸嘴5之開口51後，雷射光束L1被傳導至試片9(探針91)之不同清潔位置(如A1至A25)上之多個雷射能量值。例如，在清潔位置A1上之雷射能量值為452mJ(毫焦耳)，在清潔位置A25上之雷射能量值為420mJ(毫焦耳)。

如第10圖之步驟S23、第11C圖與上述第5A圖至第5B圖所示，由控制模組7依據第11B圖之多個雷射能量值計算出試片9之不同清潔位置上之多個補償參數(或補償參數百分比)，並依據多個補償參數(或補償參數百分比)產生一雷射能量補償表。例如，在清潔位置A1上之補償參數(或補償參數百分比)為0.00%，在清潔位置A25上之補償參數(或補償參數百分比)為7.08%。

第12A圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射光束調控模組3中，以發散角優化單元31優化雷射光束L1之發散角所構成之發散角與間距D之關係曲線圖。

如第12A圖與上述第5A圖至第5B圖所示，雷射光束調控模組3之發散角優化單元31可調整第二鏡片312與第三鏡片之間距D，以縮小雷射模組22所提供之雷射光束L1之發散角。例如，將雷射光束L1之發散角從曲線H1之位置點B2之發散角1.2mrad(毫弧度)縮小至位置點B1之發散角0.3mrad以產生準直雷射光束L2，藉此減少能量補償單元32補償準直雷射光束L2所需之雷射能量，並加速能量補償單元32即時補償準直雷射光束L2所需之雷射能量之反應時間。

第12B圖為本揭露第5A圖至第5B圖之雷射光束調控模組3中，以能量補償單元32補償準直雷射光束L2之雷射能量所構成之穿透率與步徑量之關係曲線圖。

如第12B圖與上述第5A圖至第5B圖所示，在發散角優化單元31縮小雷射模組22所提供之雷射光束L1之發散角以產生準直雷射光束L2後，能量補償單元32可縮減對準直雷射光束L2所需之雷射能量之補償參數，並加速補償準直雷射光束L2所需之雷射能量之反應時間。

例如，當以馬達(如步進馬達，圖未示)依據旋轉方向R(如逆時鐘方向)旋轉半波片321時，馬達之步進量可從約8000步(曲線H2之位置點C1)至約15500步(位置點C4)之較大範圍縮減為從約11800步(位置點C2)至約12800步(位置點C3)之較小範圍。而且，準直雷射光束L2通過能量補償單元32之半波片321與分光鏡322之穿透率也可從約15%(位置點C1)至約90%(位置點C4)之較大範圍縮減為從約40%(位置點C2)至約65%(位置點C3)之較小範圍。因此，本揭露可縮減馬達之步進量之範圍以減少馬達旋轉半波片321之時間，並縮減準直雷射光束L2通過半波片321與分光鏡322之穿透率之範圍，進而加速能量補償單元32補償準直雷射光束L2所需之雷射能量之反應時間。

第13A圖為試片9之探針91在清潔前之影像圖。第13B圖為使用一般之雷射清潔裝置清潔試片9之探針91後所形成之影像圖。第13C圖為使用本揭露之雷射清潔裝置2及方法清潔試片9之探針91後所形成之影像圖。

如第13A圖所示，試片9之三個探針91在清潔前皆具有黑色殘留物92。

如第13B圖所示，試片9右方及下方之二探針91在透過一般雷射清潔裝置清潔後，仍存在部分未清潔完成之黑色殘留物92。

如第13C圖所示，試片9之三探針91在透過本揭露之雷射清潔裝置2及方法清潔後，已幾乎不存在黑色殘留物92。

由上可知，本揭露之雷射清潔裝置及方法中，主要是將第一機台之雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元三者設置、排列或堆疊成二個不同的階層，以利縮減雷射清潔裝置或第一機台之面積或佔地面積，從而大幅降低設置大量的第一機台時所產生的龐大維護成本及減小廠房面積，並可減小運輸成本。

同時，本揭露可依據試片之不同清潔位置補償準直雷射光束所需之雷射能量，並將補償雷射光束通過吸嘴之開口以形成一具有穩定雷射能量之穩定雷射光束。據此，本揭露可以穩定雷射光束在試片之不同清潔位置上之雷射能量，並減少或消除試片(探針)之殘留物，進而提升雷射光束對試片(探針)之清潔品質。

另外，本揭露之雷射光束調控模組之發散角優化單元可縮小雷射模組所提供之雷射光束之發散角，以減少能量補償單元補償準直雷射光束所需之雷射能量，並加速能量補償單元即時補償準直雷射光束所需之雷射能量之反應時間。

上述實施形態僅例示性說明本揭露之原理、特點及其功效，並非用以限制本揭露之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本揭露之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為申請專利範圍所涵蓋。因此，本揭露之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。

Claims

一種雷射清潔裝置，用於清潔一試片，該裝置包括：一載體；一雷射模組，係設於該載體上方，用以提供一雷射光束；一雷射光束調控模組，係設於該載體上方，且包含有能量補償單元與發散角優化單元，其中，該發散角優化單元用以調整該雷射光束為一準直雷射光束，且該能量補償單元依據該試片之不同清潔位置補償該雷射光束所需之雷射能量以形成一補償雷射光束；至少一光學元件，係導引該雷射模組所提供之該雷射光束通過該能量補償單元與該發散角優化單元之至少其中一者；以及一光路傳導模組、一連接件、一吸嘴與一集塵模組，該光路傳導模組傳導來自該能量補償單元與該發散角優化單元之至少其中一者之雷射光束，其中，該光路傳導模組透過該連接件連接該吸嘴，該吸嘴具有一對應於光路傳導模組之開口與一對應於試片之開口，且該集塵模組具有一開口以連通該吸嘴及其對應於該試片之開口。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該載體、雷射模組、雷射光束調控模組與光學元件設置於第一機台內。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，更包括至少一支撐件，且該光學元件係設置於該支撐件上。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元係分別設於該載體上方之第一階層與第二階層，且該第二階層位於該第一階層上方。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該發散角優化單元係縮小該雷射光束之發散角以產生該準直雷射光束。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該發散角優化單元係包括第一鏡片、第二鏡片與第三鏡片。
如申請專利範圍第6項所述之雷射清潔裝置，其中，該第一鏡片為凹透鏡，而該第二鏡片與該第三鏡片均為凸透鏡。
如申請專利範圍第6項所述之雷射清潔裝置，其中，該發散角優化單元透過調整該第二鏡片與該第三鏡片之間距，藉此縮小該雷射模組所提供之該雷射光束之發散角以產生一準直雷射光束。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該能量補償單元包含有半波片與分光鏡，並依據該試片之不同清潔位置將該半波片旋轉至所需角度，且透過該半波片之旋轉角度與該分光鏡補償雷射能量而形成該補償雷射光束。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，更包括一導光臂，係固定於L型板之通孔上，並傳導來自該能量補償單元與該發散角優化單元之至少其中一者之雷射光束，以藉由該雷射光束清潔該試片。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，更包括至少一承載件，且該能量補償單元或該發散角優化單元設於該承載件上。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該光學元件包含有第一光學元件、第二光學元件、第三光學元件及第四光學元件。
如申請專利範圍第12項所述之雷射清潔裝置，其中，該第一光學元件將經過該能量補償單元或該發散角優化單元之該雷射光束從水平方向轉變為往上方之垂直方向傳導至該第二光學元件上，該第二光學元件將該雷射光束從垂直之方向轉變為往水平方向傳導至該能量補償單元或該發散角優化單元上，該第三光學元件將經過該能量補償單元或該發散角優化單元之該雷射光束從水平方向轉變為往下方之垂直方向傳導至該第四光學元件上，該第四光學元件再將該雷射光束從垂直方向轉變為往水平方向傳導至導光臂上。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該雷射模組與該能量補償單元設置於該載體上，該發散角優化單元設置於該能量補償單元上方。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該雷射模組與該發散角優化單元設置於該載體上，該能量補償單元設置於該發散角優化單元上方。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該雷射模組設置於該載體上，該能量補償單元與該發散角優化單元設置於該雷射模組上方。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該光路傳導模組及該具有開口之吸嘴係設置於第二機台內，該光路傳導模組與導光臂連接，並將該雷射光束傳導通過該吸嘴之該開口以形成一具有穩定雷射能量之穩定雷射光束，進而將該穩定雷射光束對應至該第二機台內該試片之清潔位置以清潔該試片。
如申請專利範圍第17項所述之雷射清潔裝置，其中，該吸嘴之該開口之尺寸小於或等於該光路傳導模組所傳導之該雷射光束之尺寸。
如申請專利範圍第17項所述之雷射清潔裝置，其中，該第二機台內設置該光路傳導模組、該具有開口之吸嘴、一控制模組、一移動模組及該集塵模組。
如申請專利範圍第17項所述之雷射清潔裝置，其中，該第二機台為一晶圓檢測裝置。
如申請專利範圍第17項所述之雷射清潔裝置，更包括一控制模組，其控制該雷射光束調控模組，以使該雷射光束調控模組依據該試片之不同清潔位置補償該雷射光束所需之雷射能量。
如申請專利範圍第21項所述之雷射清潔裝置，更包括一移動模組，且該控制模組控制該移動模組以移動該光路傳導模組、吸嘴及其開口而移動該穩定雷射光束，使該穩定雷射光束依據該試片之多個清潔位置所構成之清潔路徑清潔該試片上之多個探針。
如申請專利範圍第17項所述之雷射清潔裝置，其中，該集塵模組收集該雷射光束在清潔該試片時所產生之粉塵或碎屑。
如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，更包括一控制模組，其量測在該試片之多個清潔位置上之雷射能量以產生一具有多個雷射能量值之雷射能量表。
如申請專利範圍第24項所述之雷射清潔裝置，其中，該控制模組更依據該雷射能量表產生一具有多個補償參數之雷射能量補償表。
一種雷射清潔方法，用於清潔一試片，該方法包括：提供包含一載體、一雷射模組、一包含有能量補償單元與發散角優化單元之雷射光束調控模組、至少一光學元件、一光路傳導模組、一連接件、一吸嘴與一集塵模組之雷射清潔裝置，其中，該雷射模組、能量補償單元與發散角優化單元係分別設於該載體上方，該光路傳導模組透過該連接件連接該吸嘴，該吸嘴具有一對應於光路傳導模組之開口與一對應於試片之開口，且該集塵模組具有一開口以連通該吸嘴及其對應於該試片之開口；由該雷射模組提供一雷射光束；由該光學元件導引該雷射模組所提供之該雷射光束通過該能量補償單元與該發散角優化單元之至少其中一者，其中，該發散角優化單元用以調整該雷射光束為一準直雷射光束，且該能量補償單元依據該試片之不同清潔位置補償該雷射光束所需之雷射能量以形成一補償雷射光束；以及藉由該光路傳導模組傳導來自該能量補償單元與該發散角優化單元之至少其中一者之雷射光束，並藉由該雷射光束清潔該試片。
如申請專利範圍第26項所述之雷射清潔方法，其中，該發散角優化單元係縮小該雷射模組所提供之該雷射光束之發散角以產生該準直雷射光束。
如申請專利範圍第26項所述之雷射清潔方法，更包括依據該試片之不同清潔位置將該能量補償單元之一半波片旋轉至所需角度，且透過該半波片之旋轉角度與該能量補償單元之一分光鏡補償雷射光束所需之雷射能量而形成該補償雷射光束。
如申請專利範圍第26項所述之雷射清潔方法，更包括將該光路傳導模組所傳導之該雷射光束通過該吸嘴之開口以形成一具有穩定雷射能量之穩定雷射光束，進而將該穩定雷射光束對應至該試片之清潔位置以清潔該試片。
如申請專利範圍第29項所述之雷射清潔方法，其中，該吸嘴之該開口之尺寸小於或等於該光路傳導模組所傳導之該雷射光束之尺寸。
如申請專利範圍第29項所述之雷射清潔方法，更包括移動該穩定雷射光束，以使該穩定雷射光束依據該試片之多個清潔位置所構成之清潔路徑清潔該試片之多個探針。
如申請專利範圍第26項所述之雷射清潔方法，更包括收集該雷射光束在清潔該試片時所產生或落下之粉塵或碎屑。
如申請專利範圍第26項所述之雷射清潔方法，更包括依據該試片之多個清潔位置產生一具有多個雷射能量補償參數之雷射能量補償表。