TWI686256B - 雷射清潔裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種雷射清潔裝置及方法，以單一雷射模組透過波長切換單元切換雷射光束的波長，並配合製程需求以適當波長及能量的雷射光束達成試片(探針卡)的清潔。此方法包含：以雷射模組產生一雷射光束，透過波長切換單元依據製程需求切換輸出的波長，並透過雷射光束調控單元調控雷射光束的能量大小，再由光路傳導單元進行雷射光束傳導，將雷射光束於試片上進行雷射清潔的動作，由吸嘴單元進行清潔碎屑排除，由移載平台使雷射光束與試片相對移動以達成整面試片的清潔，由控制模組控制波長切換單元、雷射光束調控單元與移載平台，以適當波長及能量的雷射光束達成試片之全雷射清潔的目標，進而提升雷射清潔的品質。

Description

雷射清潔裝置及方法
本揭露是關於一種雷射清潔裝置及方法，特別是指一種用於清潔試片(探針卡)之雷射清潔裝置及方法。
晶圓針測機可判斷IC(積體電路)之品質優劣並節省封裝的成本，目前半導體公司以機械式研磨探針來恢復探針卡的電性，因探針卡的探針之間的高低差易有撞針風險，希望能導入雷射清潔的技術。
在IC製程之設備中，因試片(探針卡)保持固定不動，故需以雷射光束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)造成雷射光束之光程差異(約160mm)，使得雷射光束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，因雷射光束具有較大的發散角，使得雷射光束在試片之近端之雷射光直徑(約12.5mm)與在試片之遠端之雷射光直徑(約15mm)不同，以致雷射光束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對試片(探針)之清潔品質。
如第1圖所示，為使用探針卡(試片)檢測IC製程之晶圓，經檢測100次，造成在探針卡(探針)之尖部形成含有錫(Sn)金屬之污層。
如第2圖所示，為雷射進行探針卡清潔，清潔後會於針尖產生氧化物，例如二氧化錫(SnO2)，將造成影響電性，仍需搭配機械磨針進 行氧化層剝除。接觸式機械研磨無法進行高密度(直徑<30μm)之探針卡清潔，接觸式清潔方式不符合IC製程需求。期望能以雷射方式來清潔探針卡，以消除因探針之間的高低差，易有撞針風險及延長探針卡的使用壽命。
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，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：一雷射模組，其提供一雷射光束；一波長切換單元，其具有至少一反射鏡與一倍頻晶體；一雷射光束調控模組，其具有一能量補償單元與一發散角優化單元，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兩層不同高度之位置；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、一波長切換單元、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、波長切換單元、能量補償單元與發散角優化單元係分別位於兩層不同高度之位置；由雷射模組提供一雷射光束；由一波長切換單元將雷射光束切換綠光或紅外光波長分別照射，或者由波長切換單元將雷射光束切換綠光與紅外光波長同時照射。
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。
2:雷射清潔裝置
2a:第一機台
2b:第二機台
22:雷射模組
23:波長切換單元
231、232:反射鏡
233:倍頻晶體
234:透鏡
235:分光鏡
236、237:反射鏡
238:反射鏡
240:光回收裝置
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:位置點
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
H1、H2:曲線
K1:L型板
K2:通孔
L1:雷射光束
L2:補償雷射光束
L3:準直雷射光束
L4:穩定雷射光束
La至Ld:雷射光束
L11:外圈
R:旋轉方向
S10至S22:步驟
S31至S33:步驟
第1圖為探針卡之尖部形成含有錫(Sn)金屬之污層之示意圖；第2圖為探針卡清潔後於針尖產生氧化物之示意圖；第3圖為頻譜分析圖；第4A圖至第4B圖為本揭露中雷射清潔裝置之第一實施例示意圖，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6圖為本揭露中雷射清潔方法之流程圖；第7A圖至第7B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9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10A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10B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11圖為本揭露中用以產生紅外光及綠光波長雷射之波長切換單元之示意圖；第12圖為本揭露中用以產生紅外光及綠光雙波長混合雷射之波長切換單元之示意圖；第13圖為本揭露中分別使用紅外光及綠光波長雷射之雷射清潔裝置清潔試片之探針後所形成之影像圖；以及第14圖為本揭露中使用紅外光及綠光雙波長混合雷射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3圖為頻譜分析圖，根據該頻譜分析，透明氧化層SnO2(二 氧化錫)對可見光波長532nm之綠光(Green)雷射的吸收率低，不宜用來清除SnO2，由頻譜分析圖中可知經雷射驗證與能量散射光譜儀(Energy Dispersive Spectrometer；EDS)之分析結果，以具有波長1064nm之紅外光(Infrared；IR)雷射清除氧化層之效果最佳。因此，本揭露主要雷射清潔裝置2先以具有波長532nm之綠光雷射清除在試片9(探針卡)之尖部含有錫(Sn)金屬之污層，再以具有波長1064nm之紅外光雷射清除在試片9(探針卡)之尖部含有氧化層SnO2之污層。
第4A圖至第4B圖為本揭露中雷射清潔裝置2之第一實施例示意圖，第5A圖至第5B圖為本揭露中雷射清潔裝置2之第二實施例示意圖，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(如表2之清潔位置A1至A25)。
第一實施例之第4A圖至第4B圖與第二實施例之第5A圖至第5B圖之主要差異在於：在第4A圖至第4B圖中，能量補償單元32設置於載體(圖未示)上方，且發散角優化單元31設置於能量補償單元32上方。而在第5A圖至第5B圖中，發散角優化單元31改設置於載體(圖未示)上方，且能量補償單元32改設置於發散角優化單元31上方。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(探針卡)。雷射清潔裝置2包含設置於第一機台2a內之一雷射模組22、一波長切換單元23、一雷射光束調控模組3、至少一光學元件、至少一支撐件與一具有通孔K2之L型板K1。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設置於晶圓針測機(第二機台2b)內。光路傳導模組4(如導光臂)可固定於第一機台2a內之L型板K1之通孔K2上，進而可將雷射 光束L傳導至晶圓針測機(第二機台2b)內以清潔試片9。本揭露為使用於清潔晶圓針測機內之試片9(探針91)，亦可以應用於其他清潔一設備內之樣品，也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L3之透鏡組合，均在本揭露之專利範圍內。
至少一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之至少其中一者。
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。
此外，如第4A圖至第4B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將補償雷射光束L2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優化之準直雷射光束L3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再將準直雷射光束L3從垂直方向轉變為往水平方向傳導至一導光臂(光路傳導模組4)，再經導光臂導引至晶圓針測機(第二機台2b)內，以藉由穩定雷射光束L4清潔試片9(探針91)。
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(圖未示)、一雷射模組22、一波長切換單元23、一雷射光束調控模組3與至少一光學元件之雷射清潔裝置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(圖未示)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，由一 波長切換單元23將雷射光束L1產生切換成綠光波長532nm雷射輸出。如第11圖所示，雷射模組22提供之雷射光束L1經波長切換單元23中之反射鏡231及反射鏡232至倍頻晶體233產生具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束La，經一透鏡234之發散角補償後再經一分光鏡235產生具有波長532nm之綠光雷射光束Lb，綠光雷射光束Lb由一反射鏡236反射至一雷射光束調控模組3內，另一具有波長1064nm之紅外光雷射光束Lc輸出至光回收裝置240內，以避免波長切換單元23過熱。
如第6圖之步驟S13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L3(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7A圖)以產生準直雷射光束L3。
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L3所需之雷射能量以形成一補償雷射光束L2。例如，可依據試片9之不同清潔位置與雷射能量補償表(見表4)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L3所需之雷射能量而形成補償雷射光束L2(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L3所需之雷射能量。
如第6圖之步驟S14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L2。
如第6圖之步驟S15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L2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L2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S16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(如表2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之尖部含有錫(Sn)金屬之污層。清潔路徑可例如為依序通過表2中試片9之探針91之清潔位置A1、A2、...、A24、A25，但不以此為限。
如第6圖之步驟S17與上述第5A圖至第5B圖所示，調整或切換波長切換單元23內之反射鏡231之角度，使得雷射模組22之雷射光束L1通過反射鏡231之下方，並以具有波長1064nm之紅外光雷射光束Ld輸出至一雷射光束調控模組3內，如第11圖之波長切換單元23所述。第6圖之步驟S18至S22之裝置及方法與上述之步驟S11、S13至S16相同，不再說明。
如第12圖之波長切換單元23為另一實施例，與第11圖之波長切換單元23之差異在於：第11圖之波長切換單元23將雷射模組22之雷射光束L1通過反射鏡232，將雷射光束L1切換調整為具有波長532nm之綠光雷射光束Lb先清潔試片9(探針91)之尖部含有錫(Sn)金屬之污層，再以具有波長1064nm之紅外光雷射光束Ld二次清潔試片9(探針91)之 尖部含有氧化層SnO2之污層。而第12圖之波長切換單元23將雷射光束L1經倍頻晶體233產生具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束La，經一透鏡234之發散角補償後，再經反射鏡237與反射鏡238輸出至雷射光束調控模組3，做一次清潔試片9(探針91)之尖部含有錫(Sn)金屬與氧化層SnO2之污層。
此外，可由集塵模組6依據方向61收集穩定雷射光束L4在清潔試片9之探針91時所產生或落下之粉塵或碎屑。
表1為本揭露中將穩定雷射光束L4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7A圖至第7B圖為在本揭露之雷射光束調控模組3補償準直雷射光束L3所需之雷射能量前，將準直雷射光束L3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。第8A圖至第8B圖為在本揭露之雷射光束調控模組3補償準直雷射光束L3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。
Figure 107112771-A0305-02-0013-1
如表1與上述第5A圖至第5B圖所示，當穩定雷射光束L4傳導至試片9之近端(如探針91之清潔位置A1)時，穩定雷射光束L4之光程較短(如1034mm)，且穩定雷射光束L4之尺寸較小(如12.5mm)。反之，當穩定雷射光束L4傳導至試片9之遠端(如探針91之清潔位置A25)時，穩定雷射光束L4之光程較長(如1194mm)，且穩定雷射光束L4之尺寸較大(如15mm)。因此，在穩定雷射光束L4分別傳導至試片9之近端與遠端時，穩定雷射光束L4之光程有160mm之差異，且穩定雷射光束L4之尺寸有2.5mm之差異，以致穩定雷射光束L4對試片9之不同清潔位置之清潔品質有所差異，從而需要補償準直雷射光束L3所需之雷射能量。
如表1、第7A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補償準直雷射光束L3所需之雷射能量前，將穩定雷射光束L4傳導至試片9之近端(如探針91之清潔位置A1)時，穩定雷射光束L4被吸嘴5遮住之區域較少(如穩定雷射光束L4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8A圖所示，在本揭露第5A圖之雷射光束調控模組3補償準直雷射光束L3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，如表1、第7B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補償準直雷射光束L3所需之雷射能量前，將穩定雷射光束L4傳導至試片9之遠端(如探針91之清潔位置A25)時，穩定雷射光束L4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8B圖所示，在本揭露第5B圖之雷射光束調控模組3補 償準直雷射光束L3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9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。表2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。表3為由本揭露之控制模組7量測在表2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。表4為依據本揭露表3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。
Figure 107112771-A0305-02-0015-2
Figure 107112771-A0305-02-0015-3
Figure 107112771-A0305-02-0015-4
Figure 107112771-A0305-02-0016-5
如第9圖之步驟S31、表2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9圖之步驟S32、表3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9圖之步驟S33、表4與上述第5A圖至第5B圖所示，由控制模組7依據表3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10A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10A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313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L3，藉此減少能量補償單元32補償準直雷射光束L3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L3所需之雷射能量之反應時間。
第10B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L3之雷射能量所構成之穿透率與步徑量之關係曲線圖。
如第10B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L3後，能量補償單元32可縮減對準直雷射光束L3所需之雷射能量之補償參數，並加速補償準直雷射光束L3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L3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L3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L3所需之雷射能量之反應時間。
第13圖為依第11圖之波長切換單元23在試片9之探針91分別以具有波長532nm之綠光雷射光束波長1064nm之紅外光雷射光束與作二次清潔前後之影像圖。第14圖為依第12圖之波長切換單元23在試片 9之探針91以具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束作一次清潔前後之影像圖。可知兩者清潔效果皆大幅改善，已幾乎不存在黑色殘留物。
由上可知，本揭露可依據試片(探針卡)或其探針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，以雙波長及能量的雷射光束，達成試片(探針卡)之全雷射清潔的目標，並減少或消除試片(探針卡)之殘留物，進而提升雷射光束對試片(探針卡)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。
2       雷射清潔裝置                 2a       第一機台 2b      第二機台                        22       雷射模組 23      波長切換單元                 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                               A1      清潔位置 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 K1     L型板                            K2      通孔 L1           雷射光束                        L2       補償雷射光束 L3           準直雷射光束                 L4       穩定雷射光束 R       旋轉方向

Claims (34)

  1. 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；一波長切換單元，係介於該雷射模組與該雷射光束調控模組之間，以依據製程需求切換該雷射模組之雷射光束輸出的波長；以及至少一光學元件，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。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該波長切換單元係包含至少一反射鏡及一倍頻晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射清潔裝置，其中，該倍頻晶體產生具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束，再經一分光鏡分光產生具有波長532nm之綠光雷射光束輸出至該雷射光束調控模組，以作第一次清潔該試片之探針之尖部含有錫(Sn)金屬之污層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該波長切換單元切換其內之反射鏡之角度，使該雷射模組之雷射光束通過該反射鏡之下方，並以具有波長1064nm之紅外光雷射光束輸出至該雷射光束調控模組內，以作第二次清潔該試片之探針之尖部含有氧化層SnO2之污層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，其中，該波長切換單元將雷射光束經倍頻晶體產生具有波長532nm之綠光與波長 1064nm之紅外光雷射光束，經反射鏡輸出至該雷射光束調控模組，作一次清潔該試片之探針之尖部含有錫(Sn)金屬與氧化層SnO2之污層。
  6. 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。
  7. 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不同高度位置。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 如申請專利範圍第9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。
  11. 如申請專利範圍第9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該準直雷射光束。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 如申請專利範圍第14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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之雷射清潔裝置，更包括一光路傳導模組及一具有開口之吸嘴，係設置於第二機台內，其中，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晶圓針測機內該試片之清潔位置以清潔該試片。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之雷射清潔裝置，其中，該晶圓針測機內設置有該光路傳導模組、該具有開口之吸嘴、一控制模組、一移動模組及一集塵模組。
  21. 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。
  22. 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光路傳導模組、吸嘴及其開口而移動穩定雷射光束，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。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之雷射清潔裝置，更包括一集塵模組，其收集該雷射光束在清潔該試片時所產生之粉塵或碎屑。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 一種雷射清潔方法，用於清潔一試片，該方法包括：提供包含一雷射模組、一波長切換單元、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及至少一光學元件之雷射清潔裝置；由該雷射模組提供一雷射光束； 調整該波長切換單元使該雷射光束通過倍頻晶體產生具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束，再經一分光鏡分光產生具有波長532nm之綠光雷射光束輸出至該雷射光束調控模組；由該光學元件導引該雷射模組所提供之該綠光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；藉由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綠光雷射光束，並藉由該綠光雷射光束以作第一次清潔該試片之探針之尖部含有錫(Sn)金屬之污層；調整該波長切換單元內之反射鏡之角度，使該雷射模組之雷射光束通過該反射鏡之下方，並以具有波長1064nm之紅外光雷射光束輸出至該雷射光束調控模組內；由該光學元件導引該雷射模組所提供之該紅外光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紅外光雷射光束，並藉由該紅外光雷射光束以作第二次清潔該試片之探針之尖部含有氧化層SnO2之污層。
  27. 一種雷射清潔方法，用於清潔一試片，該方法包括：提供包含一雷射模組、一波長切換單元、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及至少一光學元件之雷射清潔裝置；由該雷射模組提供一雷射光束；調整該波長切換單元使該雷射光束通過倍頻晶體產生具有波長532nm之綠光與波長1064nm之紅外光雷射光束，以經反射鏡輸出至該雷射光束調控模組； 由該光學元件導引該雷射模組所提供之該綠光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；以及藉由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綠光與紅外光雷射光束，並藉由該雷射光束以作一次清潔該試片之探針之尖部含有錫(Sn)金屬與氧化層SnO2之污層。
  28. 如申請專利範圍第26項或第27項所述之雷射清潔方法，更包括由該發散角優化單元調整該雷射光束為一準直雷射光束，並由該能量補償單元依據該試片之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。
  29. 如申請專利範圍第28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。
  30. 如申請專利範圍第26項或第27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。
  31. 如申請專利範圍第26項或第27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一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。
  32. 如申請專利範圍第31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。
  33. 如申請專利範圍第26項或第27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。
  34. 如申請專利範圍第26項或第27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。
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