TWI759902B

TWI759902B - 點測裝置

Info

Publication number: TWI759902B
Application number: TW109135371A
Authority: TW
Inventors: 陳志偉; 徐明達; 陳正泰
Original assignee: 豪勉科技股份有限公司
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-04-01
Also published as: TW202215062A

Abstract

一種點測裝置，其由下至上包括：平面運動部，旋轉運動部及垂直運動部，該垂直運動部係由壓電致動元件所組成，壓電致動元件可通過施加電壓產生Z軸方向的伸長或收縮的變形。承載盤裝設在該垂直運動部的上方，藉由前述壓電致動元件的變形，該承載盤可以進行Z軸方向的上下運動，該點測針能夠觸碰到該承載盤上的待測元件。本案將垂直運動部輕量化及小型化，減輕對下方裝置的負重，且提高上下位移的速度，提高點測速度。

Description

點測裝置

本發明係關於點測裝置，尤指一種具有三向運動方式的點測裝置。

為了瞭解半導體元件的性能表現或參數，使用點測裝置來測試半導體元件。例如在晶圓上製作發光二極體(LED)晶粒，在出廠前皆先經過測試，依照主波長、發光強度、光通亮、色溫、工作電壓、反向擊穿電壓等關鍵參數將LED晶粒分級。

因此，業者通常會透過一點測裝置將電流準確地傳送至晶粒，並藉由量測該晶粒所發出的光線特性(如：波長、發光強度、顏色等)，判斷出晶粒的製造品質，以能控管晶粒的出廠良率。

請參閱圖1，為習知點測裝置的示意圖，習知點測裝置包括一平面運動部10(包含Y軸運動部11及X軸運動部12，用以在水平面進行縱向位移及橫向位移)、一垂直運動部20(Z軸方向上下運動)、一旋轉運動部30、一承載盤40及一點測針51，其中垂直運動部20係設在該縱平面運動部10上，其整體能隨著該Y軸運動部11及X軸運動部12進行水平面的位移。該上下運動部11的頂面設有該旋轉運動部30。

該旋轉運動部30能以自身軸為中心，進行軸向旋轉。該承載盤40位在該旋轉運動部30的頂面，並能被該旋轉運動部40帶動旋轉，且該承載盤40的頂面能供放置一晶圓60，晶圓60表面有已製備複數個晶粒61。此外，該垂直運動部20能夠同時帶動該旋轉運動部30及承載盤40進行上下位移(如圖中的該垂直運動部20的箭頭所示)，如此，藉由該平面運動部10、垂直運動部20及旋轉運動部30的作動，該承載盤40便能夠進行上下位移、縱向位移、橫向位移及旋轉等多種運動方式。

該點測針51係位在該承載盤40的上方，其一端固定至一支架52上，其另一端則朝該承載盤40的方向彎折延伸，且與該晶圓60表面的晶粒61保持一間距。當工作人員欲檢測該些晶粒61的品質時，藉由該平面運動部10、垂直運動部20及旋轉運動部30分別作動，用以調整晶圓60表面的各個晶粒61對應於該點測針51的位置，使得該點測針16能夠觸碰到各個晶粒61，並將電流傳送至要被檢測的晶粒61，用以量測該晶粒61所發出的光線特性。

但，由於該垂直運動部20必須支撐該旋轉運動部30及承載盤40等組件的重量，造成其需負荷較大的重量進行上下位移，在長時間的使用下，勢必會造成該垂直運動部20的磨損。此外，當該上下運動部11負荷較大的重量時，也會使其位移速度變慢，拖緩了檢測晶粒61的作業時間，進而影響整體生產速度。

又，現有的點測裝置之結構，一般常見的垂直運動部20為馬達來帶動螺桿致使支撐盤產生上升或下降的運動，若中間受到物體限制空間，設計上勢必要閃開而讓尺寸變大，故該垂直運動部20會顯得笨重且垂直移動速度下降。

本發明的目的在於提供一種點測裝置結構，針對具三向運動之點測裝置，藉由壓電裝置替代習知的螺桿加馬達的驅動方式，使垂直運動驅動方式速度更快，帶動一平面支撐盤產生高速往復上下運動，用以提高點測速度。

本發明的再一目的在於提供一種點測裝置結構，針對具三向運動之點測裝置，改用成壓電方式進行垂直運動位移，垂直運動部體積縮小且更省空間，設計空間更靈活，且可減輕下方負重，提高位移速度，也提高點測速度。

本發明揭露一種點測裝置，其由下至上包括：一平面運動部，該平面運動部包含一Y軸運動部及一X軸運動部，用以在水平面進行縱向位移及橫向位移；一旋轉運動部裝設在該平面運動部的上方，以自身軸為中心，進行軸向旋轉；一垂直運動部裝設在該旋轉運動部的上方，該垂直運動部係由壓電致動元件所組成，壓電致動元件可通過施加電壓產生Z軸方向的伸長或收縮的變形；一承載盤裝設在該垂直運動部的上方，其頂面能供放置至少一的待測元件，藉由前述壓電致動元件的變形，該承載盤可以進行Z軸方向的上下運動；以及一點測針位在該承載盤的上方，藉由該平面運動部、旋轉運動部及垂直運動部分別作動帶動該承載盤位移，使該點測針能夠觸碰到該承載盤上的待測元件。

作為優選方式，該垂直運動部的壓電致動元件受一電壓控制器控制該壓電致動元件的變形狀態，用以控制該承載盤在Z軸方向的上下位移距離。

作為優選方式，該垂直運動部係由至少二個壓電致動元件所組成，用以均衡帶動該承載盤的上下位移。

作為優選方式，該垂直運動部的每個壓電致動元件透過一槓桿件，藉由槓桿原理帶動該承載盤的上下位移。

作為優選方式，該槓桿件一端設有一支點件，該槓桿件的另一端為一推動部位於該承載盤底部，該壓電致動元件位於該支點件與該槓桿件的推動部之間，透過該壓電致動元件的變形帶動該槓桿件，且該槓桿件的推動部推動該承載盤進行上下位移。

作為優選方式，該槓桿件中段設有一支點件，該壓電致動元件位於該槓桿件的一端的上方，該槓桿件的另一端為一推動部位於該承載盤底部，透過該壓電致動元件的變形帶動該槓桿件產生翹翹板的槓桿原理，帶動該槓桿件推動該承載盤進行上下位移。

作為優選方式，該點測針的一端固定至一支架上，其另一端則朝該承載盤的方向彎折延伸，且與該待測元件保持一間距。

本發明特點在於，使用壓電裝置替代傳統的螺桿加馬達的驅動方式進行垂直方向的運動，將垂直方向的運動改用成壓電方式，可以將垂直運動部輕量化及小型化，可減輕對下方裝置的負重，且可以提高承載盤進行上下位移的速度，提高整體的點測速度。

本發明提供更為輕巧的壓電致動元件進行垂直運動位移，使垂直運動部的體積縮小且更省空間，使整體裝置設計空間更靈活，且可減輕下方負重，提高位移速度，也提高點測速度。

(習知)

10:平面運動部

11:Y軸運動部

12:X軸運動部

20:垂直運動部

30:旋轉運動部

40:承載盤

51:點測針

52:支架

60:晶圓

61:晶粒

(本發明)

100:平面運動部

110:Y軸運動部

120:X軸運動部

200:旋轉運動部

300:垂直運動部

400:承載盤

510:點測針

520:支架

600:晶圓

610:晶粒

710:電壓控制器

720:控制主機

310、320、330:壓電致動元件

321、331:支點件

322、332:槓桿件

3221、3321:推動部

圖1為習知點測裝置的示意圖。

圖2為本發明實施例之點測裝置的示意圖。

圖3為本發明例之點測裝置的控制示意圖。

圖4為本發明另一實施例之點測裝置的示意圖。

圖5為本發明垂直運動部的驅動示意圖。

圖6為圖5的垂直運動部的作動示意圖。

圖7為本發明垂直運動部的另一驅動示意圖。

圖8為圖7的垂直運動部的作動示意圖。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所做的等效變化與修飾前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在本發明的描述中，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

請參閱圖2，為本發明實施例之點測裝置的示意圖。本發明揭露一種具有三向運動方式的點測裝置，其由下至上包括：一平面運動部100、一旋轉運動部200、一垂直運動部300、一承載盤400，及一點測針510位在該承載盤400的上方。

該平面運動部100包含一Y軸運動部110及一X軸運動部120，用以在水平面進行縱向位移及橫向位移；在實施應用中，該Y軸運動部110及X軸運動部120可以是線性軌道裝置，利用滑塊藉由導軌與推動裝置(如：氣壓缸)使平面運動部100上方的裝置進行水平面進行縱向位移及橫向位移。線性軌道裝置進行縱向位移及橫向位移為成熟的平面位移技術，在此不在贅述。

該旋轉運動部200裝設在該平面運動部100的上方，圖示中該旋轉運動部200係樞設在該X軸運動部120頂面，以能隨著該X軸運動部120的本體位移。且該旋轉運動部200能以自身軸為中心，進行軸向旋轉。

該垂直運動部300裝設在該旋轉運動部200的上方，該垂直運動部300係由壓電致動元件所組成，壓電致動元件可通過施加電壓產生Z軸方向的伸長或收縮的變形。

壓電致動元件是由兩片壓電陶瓷組合而成，並與中心電極的支撐材料貼合在一起，又稱為壓電雙晶片、雙層壓電片，分別對這兩個壓電元件施加電壓，使得其中一邊伸長另一邊收縮產生型變。利用壓電材料可外加電壓會改變材料長度的原理(壓電效應)來製作壓電致動元件，由於它的出力大，反應速度快，可以很精確地控制伸長或縮短1nm的位移。

該承載盤400則設在該垂直運動部300的頂面，該承載盤400的頂面能供放置至少一的待測元件，實施應用上，待測元件可以是如圖中所示，為一晶圓600，該晶圓600表面有已製備複數個晶粒610(LED晶粒)。藉由前述該垂直運動部300的壓電致動元件的變形，該承載盤400可以進行Z軸方向的上下位移運動。

該點測針510位在該承載盤400的上方，該點測針400的一端固定至一支架520上，其另一端則朝該承載盤400的方向彎折延伸，且與前述待測元件(晶粒610)保持一間距。該點測針510的數量依待測元件，視所需要檢測的方式有所不同，以LED晶粒為例，該點測針510最少二隻，分別用以提供正、負電流給待測的LED晶粒進行檢測。

實施上，藉由該平面運動部100、旋轉運動部200及垂直運動部300分別作動帶動該承載盤400進行位移，使該點測針510能夠觸碰到該承載盤400上的待測元件(晶粒610)。

請參閱圖3，實施應用上，該垂直運動部300的壓電致動元件受一電壓控制器710控制該壓電致動元件的變形狀態，用以控制該承載盤400在Z軸方向的上下位移距離。實施應用上該電壓控制器710可受一控制主機720的控制，更精準的控制該垂直運動部400的壓電致動元件在Z軸方向的伸長或縮短位移。

請參閱圖4，作為優選方式，前述垂直運動部300係由至少二個壓電致動元件310所組成，該壓電致動元件310均勻的分部在該承載盤400底部，用以均衡帶動該承載盤400的上下位移。如圖4所示，可以將圖2的單一出力改為兩端邊出力，兩端邊均衡動作帶動該承載盤400的上下位移。

請參閱圖5與圖7所示，作為優選方式，該垂直運動部300的每個壓電致動元件320(330)透過一槓桿件322(332)，藉由槓桿原理帶動該承載盤400的上下位移。如此，雖然壓電致動元件320(330)的特性只能伸長短行程範圍，但在這邊使用槓桿原理，可使垂直的Z軸位移行程增加好幾倍。

如圖5所示，該垂直運動部300的每個壓電致動元件320透過一槓桿件322(圖示以二個壓電致動元件320為說明例)，藉由槓桿原理帶動該承載盤400的上下位移。該槓桿件322的一端設有一支點件321，該槓桿件322的另一端為一推動部3221，該推動部3221位於該承載盤400底部，該壓電致動元件320位於該支點件321與該槓桿件322的推動部3221之間，透過該壓電致動元件320的變形帶動該槓桿件322。

如圖6所示，當該壓電致動元件320的變形伸長，將推動該槓桿件322以該支點件321為圓心轉動向上位移，而該槓桿件322的推動部3221推動該承載盤400進行上下位移。

又，如圖7所示，該垂直運動部300的每個壓電致動元件330透過一槓桿件332(圖示以二個壓電致動元件330為說明例)，藉由槓桿原理帶動該承載盤400的上下位移。該槓桿件332的中段設有一支點件331，該壓電致動元件330位於該槓桿件332的一端的上方，該槓桿件332的另一端為一推動部3321，該推動部3321位於該承載盤400底部，透過該壓電致動元件330的變形帶動該槓桿件332產生翹翹板的槓桿原理，帶動該槓桿件332推動該承載盤400進行上下位移。

如圖8所示，當該壓電致動元件330的變形伸長，將向下推動該槓桿件332，將該支點件331作為支點，利用了槓桿原理，使該槓桿件332一端上升時，另一端下降。如圖示，當該壓電致動元件330的變形伸長向下，該槓桿件332的推動部3321將會向上位移，該推動部3321將推動該承載盤400進行上下位移。

本發明特點在於，使用壓電致動元件(壓電裝置)替代傳統的螺桿加馬達的驅動方式進行垂直方向的運動，將垂直方向的運動改用成壓電方式，可以將垂直運動部輕量化及小型化，可減輕對下方裝置的負重，且壓電致動元件(壓電裝置)反應速度快，可以提高承載盤進行上下位移的速度，提高整體的點測速度。

本發明利用更輕巧的壓電致動元件(壓電裝置)進行垂直運動位移，使點測裝置的垂直運動部的體積縮小且更省空間，使整體裝置設計空間更靈活，且可減輕下方負重，提高位移速度，也提高點測速度。

以上所述，僅是本申請的具體實施例而已，並非對本申請作任何形式上的限制，雖然本申請已以具體實施例揭露如上，然而並非用以限定本申請，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本申請技術方案的內容，依據本申請的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本申請技術方案的範圍內。