TWI674413B - 探針對準設備 - Google Patents

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Abstract

一種探針對準設備用以將一探針元件對準一待測物。此探針對準設備包括一分光元件與一影像感測裝置。其中，分光元件係用以設置於待測物與探針元件間。此分光元件具有一第一出光面、一第二出光面與一入光面。第一出光面與第二出光面係分別面對探針元件與待測物。影像感測裝置係設置於分光元件之一入光面。其中，分光元件係將第一出光面所接收之一探針元件影像與第二出光面所接收之一待測物影像透過入光面向外發送。影像感測裝置係擷取探針元件影像與待測物影像以進行對位。

Description

探針對準設備
本發明係關於半導體測試之技術領域，尤其是關於一種探針對準設備。
半導體點測技術是利用探針與待測物之測試點直接接觸，引出信號，再配合周邊測試儀器，以達到測試之目的。為了使探針能夠準確地接觸測試點，探針對位(alignment)是半導體點測技術的一個重要關鍵。
第一圖係一傳統探針對準設備10之示意圖。如第一圖所示，傳統的探針對位設備10需要二組影像擷取模組12,14進行對位。其中一組影像擷取模組12係用以掃描待測物16，例如一晶圓，以取得待測物16表面的掃描影像，另一組影像擷取模組14通常係設置於待測物16之載台11旁邊，以取得探針卡18之一特定針尖之影像。此二個影像再透過影像處理進行分析比對，取得其相對應之XY座標。
此二組影像擷取模組12,14各自獨立。因此，傳統的探針對位設備10無法在同一個軸心上取得待測物16表面的掃描影像(如電極墊、探針針跡等)與針 尖影像進行校準，容易影響探針對位之精確度。
有鑑於此，本發明之一主要目的係提供一探針對準設備，可將待測物表面影像、探針針跡與針尖影像在同一個軸心上進行對位，以提升探針對位之精確度。
本發明之探針對準設備係用以將一探針元件對準一待測物。此探針對準設備包括一分光元件與一影像感測裝置。其中，分光元件係用以設置於待測物與探針元件間。此分光元件具有一第一出光面、一第二出光面與一入光面。第一出光面與第二出光面係分別面對探針元件與待測物。影像感測裝置係設置於分光元件之入光面。其中，分光元件係將第一出光面所接收之一探針元件影像與第二出光面所接收之一待測物影像透過入光面向外發送。影像感測裝置係擷取探針元件影像與待測物影像以進行對位。
透過本發明所提供之探針對準設備，即可將待測物表面影像、探針針跡與針尖影像在同一個軸心上進行對位。如此，一方面可以提升探針對位之精確度，另一方面也有助於降低影像分析演算上的複雜度。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
10,100,200,300,400‧‧‧探針對準設備
12,14‧‧‧影像擷取模組
16,30‧‧‧待測物
18‧‧‧探針卡
20‧‧‧探針元件
11,110‧‧‧載台
120‧‧‧光源
140‧‧‧分光元件
160‧‧‧光反射元件
180‧‧‧影像感測裝置
270‧‧‧光路徑改變元件
272,274‧‧‧遮板
370‧‧‧光遮蔽元件
430‧‧‧環光源
A1‧‧‧第一出光面
A2‧‧‧第二出光面
A3‧‧‧入光面
A4‧‧‧半穿反射面
第一圖係一傳統探針對準設備之示意圖。
第二圖係本發明之探針對準設備一第一實施例之示意圖。
第三圖係本發明之探針對準設備一第二實施例之示意圖。
第四圖係本發明之探針對準設備一第三實施例之示意圖。
第五圖係本發明之探針對準設備一第四實施例之示意圖。
下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
第二圖係本發明之探針對準設備100一第一實施例之示意圖。此探針對準設備100係用以將一探針元件20，例如一探針卡(probe card)，對準一待測物30，例如一晶圓(wafer)、一晶片或是一電路。具體來說，此探針對準設備100係用以將探針元件20之針尖對準待測物30上的接觸接點，以進行後續之點測程序。
如圖中所示，此探針對準設備100包括一載台110、一光源120、一分光元件140、一光反射元件160 與一影像感測裝置180。
載台110係用以固定待測物30。在一實施例中，此載台110係一可移動載台，可沿著水平方向移動。光源120係用以產生光線投射至探針元件20與待測物30，以產生探針元件20與待測物30之影像。
分光元件140係用以設置於待測物30與探針元件20間。此分光元件140具有一第一出光面A1、一第二出光面A2與一入光面A3。第一出光面A1與第二出光面A2係分別面對探針元件20與待測物30。
在本實施例中，此探針對準設備100之光源120係一同軸光源。也就是說，此光源120係對準分光元件140之入光面A3，並透過分光元件140將光源120所產生之光線分為兩束同時投射至探針元件20與待測物30(如圖中箭頭所示)。
在本實施例中，前述第一出光面A1與第二出光面A2係位於分光元件140之相對兩側(在第二圖中即為上下兩側)。在一實施例中，此分光元件140係一分光鏡(beam splitter)，舉例來說，即為圖中所示之一透光方塊。此透光方塊係由二個三角形透光稜鏡所構成。此二個三角形透光稜鏡之接合面係構成一半穿反射面A4以達到分光之目的。
光反射元件160係設置於分光元件140之入光面A3之相對側。光源120所產生之光線投射至半穿反射面A4後，部分光線會經由半穿反射面A4向上反射至第一出光面A1，並透過至第一出光面A1投射至探針元件 20，部分光線則是穿透半穿反射面A4投射至光反射元件160，例如一光反射鍍層，再反射回至半穿反射面A4，並經由半穿反射面A4向下反射至第二出光面A2，以投射至待測物30。
由於光路徑的可逆性，來自探針元件20與待測物30之反射光線會分別經由第一出光面A1與第二出光面A2進入分光元件140，並且形成同一個光束由入光面A3向外投射。基於此，分光元件140即可接收來自第一出光面A1與第二出光面A2之影像，而使來自第一出光面A1與第二出光面A2的影像會聚於同一個軸心位置，由入光面A3向外投射。
值得注意的是，前述出光面與入光面之用語係依據分光元件140用於分光使用之狀態下予以定義。在本實施例中，入光面亦會有光線射出，出光面亦會有光線射入。
影像感測裝置180係設置於分光元件140之入光面A3，用以接收來自第一出光面A1與第二出光面A2之影像。此影像感測裝置180可以是一光耦合元件(CCD)或是一互補式金屬氧化物半導體元件(CMOS)。進一步來說，分光元件140係將第一出光面A1所接收之一探針元件影像與第二出光面A2所接收之一待測物影像透過入光面A3向外發送。影像感測裝置180則是擷取探針元件影像與待測物影像以進行對位。在一實施例中，此影像感測裝置180係同時擷取探針元件影像與待測物影像以進行對位，例如將此二個影像重疊進行比對。不 過，本發明並不限於此。在另一實施例中，此影像感測裝置180可先擷取待測物影像進行分析，再擷取探針元件影像進行對位。
藉此，來自第一出光面A1之影像透過前述半穿反射面A4之反射投射至分光元件140之入光面A3；來自第二出光面A2之影像係經由前述半穿反射面A4之反射後，投射至光反射元件160，再經由光反射元件160之反射，投射至分光元件140之入光面A3。
值得注意的是，在本實施例中，前述影像感測裝置180除了可用於取得探針元件影像以進行對位外，亦可用於掃描待測物30，取得待測物30表面之掃描影像。因此，此探針對準設備100可以在同一個軸心上取得待測物30表面的掃描影像(如電極墊、探針針跡等)與探針元件20之針尖影像進行校準，以提升探針對位之精確度。此外，由於此探針對準設備100可以在同一個軸心上取得待測物30表面的掃描影像與針尖影像進行比對校準，此探針對準設備100亦可降低點測對位程序對於軟體影像處理之依賴，甚至可直接將探針元件影像與待測物影像重疊進行對位，以簡化點測對位程序，降低設備成本。
在一實施例中，光源120、分光元件140、光反射元件160與影像感測裝置180係整合為單一個影像擷取模組，此影像擷取模組與載台110各自獨立。在需要取得待測物30表面之掃描影像時，可控制載台110移動，改變待測物30與影像擷取模組(尤其是第二出光面A2) 之相對位置，以取得待測物30表面之掃描影像。在需要取得探針元件影像進行對位時，則可控制探針元件20或是影像擷取模組移動。
第三圖係本發明之探針對準設備200一第二實施例之示意圖。相較於第二圖之實施例，本實施例之探針對準設備200更包括一光路徑改變元件270，設置於分光元件140上，用以選擇性地遮蔽第一出光面A1或第二出光面A2。在一實施例中，如圖中所示，此光路徑改變元件270包括二個遮板272,274，此二個遮板272,274係可活動地設置於分光元件140之上下兩側，用以選擇性地遮蔽第一出光面A1或第二出光面A2。
當影像感測裝置180需要擷取來自第二出光面A2之待測物影像進行分析時，例如需要對待測物30表面進行掃描時，可利用光路徑改變元件270的遮板272遮蔽第一出光面A1，避免來自第一出光面A1之探針元件影像對於所擷取之待測物影像產生干擾。反之，當影像感測裝置180需要擷取來自第一出光面A1之探針元件影像以進行對位時，可利用光路徑改變元件270的遮板274遮蔽第二出光面A2，避免來自第二出光面A2之待測物影像對於所擷取之探針元件影像產生干擾。
第四圖係本發明之探針對準設備300一第三實施例之示意圖。相較於第二圖之實施例，本實施例之探針對準設備300更包括一光遮蔽元件370，可活動地設置於分光元件140上，用以選擇性地遮蔽第一出光面A1。在一實施例中，此光遮蔽元件370係一遮板。
當影像感測裝置180需要擷取來自第二出光面A2之待測物影像進行分析時，例如需要對待測物30表面進行掃描時，可利用光遮蔽元件370遮蔽第一出光面A1，避免來自第一出光面A1之探針元件影像對於所擷取之待測物影像產生干擾。當影像感測裝置180需要擷取探針元件影像進行對位時，則可移開光遮蔽元件370，以取得來自第一出光面A1之探針元件影像。
第五圖係本發明之探針對準設備400一第三實施例之示意圖。相較於第四圖之實施例，本實施例之探針對準設備400更包括一環光源430，設置於分光元件140與探針元件20之間。在本實施例中，此環光源430係作為一輔助光源投射光線至探針元件20。環光源430中央之開孔可避免遮擋來自探針元件20之探針元件影像。透過環光源430之使用，可以提升探針元件影像之亮度與對比度，有助於改善探針對位之精確度。
前述實施例係將環光源430設置於分光元件140與探針元件20之間，以投射光線至探針元件20。不過，本發明並不限於此。在另一實施例中，亦可將環光源設置於分光元件140與待測物30之間，以投射光線至待測物30。此外，在又一實施例中，亦可設置一雙面發光之環光源，同時投射光線至探針元件20與待測物30，以取代圖之光源120。
透過本發明所提供之探針對準設備，即可將待測物表面影像、探針針跡與針尖影像在同一個軸心上進行對位。如此，一方面可以提升探針對位之精確度， 另一方面也有助於降低影像分析演算上的複雜度。
上述僅為本發明較佳之實施例而已，並不對本發明進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術手段的範圍內，對本發明揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術手段的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。

Claims (9)

  1. 一種探針對準設備，用以將一探針元件對準一待測物，該探針對準設備包括：一分光元件，設置於該待測物與該探針元件間，該分光元件具有一第一出光面、一第二出光面與一入光面，該第一出光面與該第二出光面分別面對該探針元件與該待測物，該分光元件係由二個三角形透光稜鏡所構成，且該二個三角形透光稜鏡之接合面係構成一半穿反射面，藉以使通過該入光面之光線經由該半穿反射面之反射而投射至該探針元件；一影像感測裝置，設置於該分光元件之該入光面；以及一光反射元件，設置於該分光元件之該入光面之相對側，藉以使部分穿透該半穿反射面之光線經由該光反射元件反射回該半穿反射面而投射至該待側物；其中，該分光元件係將該第一出光面所接收之一探針元件影像與該第二出光面所接收之一待測物影像透過該入光面向外發送，該影像感測裝置係用以擷取該探針元件影像與該待測物影像以進行對位。
  2. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，其中，該第一出光面與該第二出光面係位於該分光元件之相對兩側。
  3. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，其中，該分光元件係一分光鏡。
  4. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，更包括一光路徑改變元件，可活動地設置於該分光元件上，用以選擇性地遮蔽該第一出光面或該第二出光面。
  5. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，更包括一光遮蔽元件，可活動地設置於該分光元件上，用以選擇性地遮蔽該第一出光面。
  6. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，更包括一光源，對準該分光元件之該入光面，以透過該分光元件投射光線至該探針元件與該待測物。
  7. 如申請專利範圍第6項之探針對準設備，該光源係一同軸光源。
  8. 如申請專利範圍第6項之探針對準設備，更包括一環光源，設置於該分光元件與該探針元件之間以提供光線投射至該探針元件，或是設置於該分光元件與該待測物之間以提供光線投射至該待測物。
  9. 如申請專利範圍第1項之探針對準設備，其中，該影像感測裝置係用以透過該分光元件掃描該待測物。
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