TWI668058B - 探針清潔裝置 - Google Patents

Abstract

一種探針清潔裝置包含一雷射光源、一遮蔽元件以及一聚焦元件。雷射光源產生一雷射光束。遮蔽元件設置於雷射光源之出光側，且遮蔽元件具有一光通道，光通道之一外廓定義出雷射光束之一邊界形狀。聚焦元件設置於遮蔽元件之出光側，且聚焦元件匯聚雷射光束於一探針，以清潔探針。

Description

探針清潔裝置

本發明是有關一種探針清潔裝置，特別是一種非接觸式之半導體測試探針清潔裝置。

在半導體製程當中，為了檢查成品或半成品之晶圓是否良好，會使用探針去探測半導體晶圓的狀態，以確保品質。此種探針多數是以陣列方式存在，即所謂的探針卡。探針卡是裝置在半導體晶圓測試設備內部，且可與半導體晶圓上電極相接觸。無論探針卡是傾斜型或是垂直型，探針卡與晶圓接觸後會因為探針與晶圓電極接觸而產生極微小的粉塵或碎屑。在進行多次接觸之後，粉塵或碎屑便會附著在探針尖端，進而影響到往後的檢測準確性與晶圓品質，更甚者會汙染半導體晶圓，造成更大的損失。

為了確保半導體晶圓的良率與檢測穩定度，過去在檢測多次以後會以不同的接觸式方式清除探針尖端的異物，在清潔完成後再繼續進行檢測。但是，接觸式的清潔無可避免地將會磨損探針尖端，次數過多以後便會造成探針靈敏度下降，無可避免的要進行探針陣列的更換，因此也是會造成檢測成本與時間的增加。然而，如欲採用雷射光束等非接觸式的清潔方式，仍有諸多困難仍待克服，由於傳統雷射光束所具有之光束能量曲線為高斯分佈而不平均，因此光束中央範圍能量過於集中會造成探針尖端受損，可能較不適合用以直接照射一探針。

綜上所述，提供一種非接觸式之探針清潔裝置便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種探針清潔裝置，其是利用一遮蔽元件之多片光罩以定義出不同外廓之光通道，藉由調控光通道之外廓形狀或大小以決定所輸出之一雷射光束之邊界形狀或面積，以達到迅速清潔之目的。同時，藉由遮蔽元件進行光束整形處理，將原始雷射光束轉換為具有平均分布能量之雷射光束，且經處理後雷射光束之光束邊界形狀可與探針陣列之排列形狀相對應。

本發明一實施例之探針清潔裝置包含一雷射光源、一遮蔽元件以及一聚焦元件。雷射光源產生一雷射光束。遮蔽元件設置於雷射光源之出光側，且遮蔽元件具有一光通道，光通道之一外廓定義出雷射光束之一邊界形狀。聚焦元件設置於遮蔽元件之出光側，且聚焦元件匯聚雷射光束於一探針，以清潔探針。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細說明之外，本發明亦可廣泛地施行於其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明之範圍內，並以申請專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免對本發明形成不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

光束整形方法在一般雷射加工裝置當中扮演平均光束能量的角色，使通過後的雷射光束能量大小相差不多。傳統單片式光罩裝置採用單一固定形狀大小之開孔進行雷射光束整形方法，以符合探針清潔需求。當面對快速或大面積清潔需求時，即須停機以更換各種不同規格的光罩，不僅費時費力，更影響機台的光學對位精度。然而，本發明之探針清潔裝置是利用多片光罩以定義出不同外廓之光通道，藉由多片光罩決定出光通道之外廓形狀或截面積大小，以即時調整所輸出之一雷射光束之邊界形狀或面積，而達到快速或大面積清潔需求之目的。

請參照圖1，本發明之一實施例之探針清潔裝置包含一雷射光源10、一遮蔽元件20以及一聚焦元件30。雷射光源10產生一雷射光束L1。於一實施例中，雷射光源10所產生之雷射光束L之波長範圍為100μm至11000μm；舉例而言，雷射光束L為準分子雷射、紫外光雷射、半導體綠光、近紅外光雷射或遠紅外光雷射，但不以此為限。

遮蔽元件20設置於雷射光源10之出光側，且遮蔽元件20具有一光通道24，其中光通道24設置於雷射光源10所產生之雷射光束L1之光路徑上，以允許部分之雷射光束L1通過，藉此改變由遮蔽元件20所輸出之雷射光束L2之邊界形狀或面積大小，亦即光通道24之外廓定義出雷射光束L2之邊界形狀。於一實施例中，雷射光源10產生原始的雷射光束L1。一般而言，原始雷射光束L1之光束邊界形狀為圓形，且其光束能量曲線為高斯分佈而不平均，由於光束中央範圍能量過於集中會造成探針尖端受損，可能較不適合用以直接照射一探針。因此，需要先經過光束整形處理，將原始雷射光束L1轉換為具有平均分布能量之雷射光束L2，且其光束邊界形狀為四邊形，以對應探針陣列之排列形狀。請一併參照圖2及圖3，於一實施例中，遮蔽元件20之四邊形光通道24接收雷射光束L1並只允許部分之雷射光束L1通過，而輸出具有平均分佈能量之四邊形雷射光束L2。於另一實施例中，光通道24之外廓可為四邊形、多邊形或圓形，因此遮蔽元件20所輸出之雷射光束L2即為四邊形、多邊形或圓形，但不限於此。舉例而言，光通道24之外廓為正方形，且外廓之一邊長小於或等於80 mm；或光通道24之外廓為圓形，且外廓之一直徑小於或等於80 mm。具有通常知識者，當可依實際清潔需求自行修飾變換，但不以上述實施例為限。

聚焦元件30設置於遮蔽元件20之出光側，且聚焦元件30匯聚雷射光束L2於一探針A，以清潔探針A。其中探針A可為一探針陣列，或為任意幾何形狀之探針排列，以適用於一探針卡(probe card)。於一實施例中，聚焦元件30可為一平凸透鏡、一平凹透鏡、一雙凸透鏡、一雙凹透鏡或以上之組合，以實現匯聚雷射光束L2至探針A及其周圍以清潔探針A表面，但不以此為限。

然而，當面對快速或大面積清潔需求時，即須改變通過後的雷射光束的幾何形狀或面積大小，本發明之探針清潔裝置是利用一遮蔽元件之多片光罩以定義出不同外廓之光通道，以即時調整所輸出之一雷射光束之邊界形狀或面積，而無需要停機以更換各種不同規格的光罩，可節省清潔時間費力，且不影響機台的光學對位精度。以下說明遮蔽元件之多種實施例，具有通常知識者當可自行組合、修飾、變換，但不以此為限。

請一併參照圖2至圖5，以說明本發明一實施例之遮蔽元件20如何即時調整至適當位置，以形成不同邊界形狀或截面積大小的光通道24，使得入射的雷射光束L1通過遮蔽元件20後可以轉換成符合清潔需求的雷射光束L2。舉例而言，請參照圖2及圖4，遮蔽元件20包含一致動器26，與兩片光罩22a、22b相連接，其中致動器26驅動兩片光罩22a、22b沿x方向彼此相對移動，以調整光通道24外廓之形狀或大小。請參照圖2及圖3，於一實施例中，遮蔽元件20之兩片光罩22a、22b為共平面(x-y平面)設置，且兩片光罩22a、22b相互拼接，以定義出一光通道24。接著，請參照圖4及圖5，依據探針清潔需求，可驅動兩片光罩22a、22b沿水平方向x彼此相對移動，以調整光通道24外廓之形狀或大小。因此，光通道24外廓可由如圖2所示之正方形即時調整為如圖4所示之長方形。

請一併參照圖6至圖9，以說明本發明另一實施例之遮蔽元件20，相關技術功效及優點已如前述，在此不再冗述。請參照圖6及圖7，於一實施例中，遮蔽元件20之兩片光罩22a、22b為共平面(x-y平面)設置，且兩片光罩22a、22b相互拼接，以定義出一光通道24。需說明的是，兩片光罩22a、22b為共平面(x-y平面)拼接，其沿高度方向z以梯形結構相對拼接，但拼接方式不以此為限。接著，請參照圖8及圖9，依據探針清潔需求，可驅動兩片光罩22a、22b同時沿水平方向x及垂直方向y彼此相對移動，以調整光通道24外廓之形狀或大小。因此，光通道24外廓可由如圖6所示之小正方形即時調整為如圖8所示之大正方形。

請一併參照圖10至圖13，以說明本發明又一實施例之遮蔽元件20，相關技術功效及優點已如前述，在此不再冗述。請參照圖10及圖11，於一實施例中，遮蔽元件20之兩片光罩22a、22b為非共平面設置(即位於不同的x-y平面)，且兩片光罩22a、22b沿高度方向z相鄰設置，以定義出一光通道24。接著，請參照圖12及圖13，依據探針清潔需求，可驅動兩片光罩22a、22b同時沿水平方向x及垂直方向y彼此相對移動，以調整光通道24外廓之形狀或大小。因此，光通道24外廓可由如圖10所示之小正方形即時調整為如圖12所示之大正方形。

綜合上述，本發明之探針清潔裝置，其是利用一遮蔽元件進行光束整形處理，將原始雷射光束轉換為具有平均分布能量之雷射光束，且經處理後雷射光束之光束邊界形狀可與探針陣列之排列形狀相對應。其中，遮蔽元件之多片光罩可定義出不同外廓之光通道，藉由調控光通道之外廓形狀或大小以決定所輸出之一雷射光束之邊界形狀或面積，以滿足各種探針清潔需求。當面對快速或大面積清潔需求時，即時控制多片光罩間之相對位置以定義出不同外廓之光通道，藉此調整所輸出之一雷射光束之邊界形狀或面積大小，而無需要停機以更換各種不同規格的光罩，可節省清潔時間及費用，且不影響機台的光學對位精度，以確保半導體晶圓的檢測穩定度。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以此限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

A‧‧‧探針

L1、L2‧‧‧雷射光束

x‧‧‧水平方向

y‧‧‧垂直方向

z‧‧‧高度方向

10‧‧‧雷射光源

20‧‧‧遮蔽元件

22a、22b‧‧‧光罩

24‧‧‧光通道

26‧‧‧致動器

30‧‧‧聚焦元件

圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之探針清潔裝置。 圖2為一示意圖，顯示本發明一實施例之遮蔽元件之俯視圖。 圖3為一示意圖，顯示本發明一實施例之遮蔽元件之側視圖。 圖4為一示意圖，顯示本發明一實施例之調整後之遮蔽元件之俯視圖。 圖5為一示意圖，顯示本發明一實施例之調整後之遮蔽元件之側視圖。 圖6為一示意圖，顯示本發明另一實施例之遮蔽元件之俯視圖。 圖7為一示意圖，顯示本發明另一實施例之遮蔽元件之側視圖。 圖8為一示意圖，顯示本發明另一實施例之調整後之遮蔽元件之俯視圖。 圖9為一示意圖，顯示本發明另一實施例之調整後之遮蔽元件之側視圖。 圖10為一示意圖，顯示本發明又一實施例之遮蔽元件之俯視圖。 圖11為一示意圖，顯示本發明又一實施例之遮蔽元件之側視圖。 圖12為一示意圖，顯示本發明又一實施例之調整後之遮蔽元件之俯視圖。 圖13為一示意圖，顯示本發明又一實施例之調整後之遮蔽元件之側視圖。

Claims (4)

1. 一種探針清潔裝置，包含：一雷射光源，用以產生一雷射光束；一遮蔽元件，設置於該雷射光源之出光側，用以定義一光通道之一外廓，該光通道之該外廓定義出該雷射光束之一邊界形狀，其中該遮蔽元件包含：兩片L形光罩以共平面且相互拼接設置；以及一致動元件連接於該兩片L形光罩，用以驅動該兩片L形光罩彼此相對移動；以及一聚焦元件，設置於該遮蔽元件之出光側，用以匯聚該雷射光束於一探針，以清潔該探針。
2. 如申請專利範圍第1項所述之探針清潔裝置，其中該光通道之該外廓為正方形，且該外廓之一邊長小於或等於80mm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之探針清潔裝置，其中該雷射光束之波長範圍包含100nm至11000nm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之探針清潔裝置，其中該聚焦元件包含一平凸透鏡、一平凹透鏡、一雙凸透鏡、一雙凹透鏡或以上之組合。