探針裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種探針裝置，其包含力臂、探針座、探針和至少一個感應元件。力臂的一端用以固定在點測機上。力臂具有貫穿的鏤空區，且力臂為一體成型的金屬塊。探針座連接于力臂相對于點測機的另一端。探針連接于探針座相對于力臂的另一端。感應元件位于力臂上。當力臂受力而變形時，感應元件隨力臂的變形量而產生觀測值變化。本實用新型探針裝置可以提升測量針壓的準確度，且靈敏度高，故不會使晶圓上升過沖，進而不會使得探針裝置上的探針損壞晶圓；還可以使得探針裝置上的探針減少磨損。
【專利說明】探針裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種探針裝置，尤其涉及一種檢測諸如發光二極管等半導體晶粒性能有關的探針裝置。
【背景技術】
[0002]近年來,集成電路(integrated circuit)的應用已逐漸普及,為了能有效提升晶圓產品的出廠良率，在晶圓制作完成后，通常會通過測試機將電流傳送至晶圓上的LED晶粒，并通過測量LED晶粒的發光特性(例如波長、亮度、顏色等)，控制晶圓的出廠良率。
[0003]圖1是現有探針裝置410測量晶圓510時的示意圖。現有探針裝置410包括底座412、擺臂414、彈簧416和探針418。擺臂414的一端具有導電接點415，另一端樞接于底座412。彈簧416的兩端分別連接于底座412與擺臂414。底座412具有導電接點413，可與導電接點415形成通路或斷路。探針418設置在底座412的邊緣，可用來接觸晶圓510。當晶圓510沿方向d上移時，探針418會受到晶圓510的力，使彈簧416被擺臂414沿方向d壓縮，進而使導電接點415與導電接點413分開。此時，探針418可接收外部電流，并傳送至晶圓510上的LED晶粒,使LED晶粒發光并由積分球(integrating sphere) 420測量。
[0004]然而，若彈簧416的下壓力過大，則晶圓510不易推動探針418，可能會造成晶圓510與探針418損壞。若彈簧416的下壓力過小，則探針418與晶圓510的表面會接觸不良，影響測量的準確度。此外，彈簧416的下壓力不僅會隨使用時間而改變，且不同的技術人員在調整或更換彈簧416時也會產生差異。
實用新型內容
[0005]為解決現有技術的難題，本實用新型提供一種探針裝置包含力臂、探針座、探針和至少一個感應元件。力臂的一端用以固定在點測機上。力臂具有貫穿的鏤空區，且力臂為一體成型的金屬塊。探針座連接于力臂相對于點測機的另一端。探針連接于探針座相對于力臂的另一端。感應元件位于力臂上。當力臂受力而變形時，感應元件隨力臂的變形量而產生觀測值變化。
[0006]所以，本實用新型的主要目的在于提供一種探針裝置，此種探針裝置包含力臂與至少一個感應元件。因此，本實用新型的探針裝置可以提升測量針壓(probe force)的準確度，且靈敏度高，故不會使晶圓上升過沖，進而不會使得探針裝置上的探針損壞晶圓；還可以使得探針裝置上的探針減少磨損。
[0007]本實用新型的次要目的在于提供一種探針裝置，此種探針裝置包含力臂與至少一個感應元件。因此，本實用新型的探針裝置的零件數量較少，故成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是現有探針裝置測量晶圓時的示意圖。
[0009]圖2是根據本實用新型一實施方式的探針裝置的立體圖。[0010]圖3是圖2的探針裝置的側視圖。
[0011]圖4是圖3的探針裝置應用于點測機的示意圖。
[0012]圖5是根據本實用新型另一實施方式的探針裝置的側視圖。
[0013]圖6是根據本實用新型又一實施方式的探針裝置的側視圖。
[0014]圖7是根據本實用新型再一實施方式的探針裝置的側視圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將以附圖公開本實用新型的多個實施方式，為明確說明起見，許多具體的細節將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些具體的細節不應用以限制本實用新型。也就是說，在本實用新型部分實施方式中，這些具體的細節是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些現有慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式表示。
[0016]圖2是根據本實用新型一實施方式的探針裝置100的立體圖。圖3是圖2的探針裝置100的側視圖。同時參閱圖2與圖3，探針裝置100包含力臂110與感應元件130a、130b、130c、130d。其中，力臂110為一體成型的金屬塊，且具有貫穿的鏤空區112，鏤空區112的長度方向大致上與力臂110的長度方向D相同；當力臂110受力時，具有鏤空區112的力臂110可產生變形量。上述的感應元件130a、130b、130c、130d位于力臂110上，因此，當力臂110受力而變形時，這些感應元件130a、130b、130c、130d可以隨著力臂110的變形量而產生觀測值變化。其中觀測值可以是電阻值或電壓值，并不限制本實用新型。在本實施方式中，感應元件130a、130b、130c、130d可以為應變計，而應變計會隨力臂110的變形量而產生電阻值的變化，且感應元件130a、130b緊鄰鏤空區112的一端，感應元件130c、130d緊鄰鏤空區112的另一端。或者是，在其他實施方式中，感應元件130a、130b、130c、130d可以為壓電材料，而壓電材料也會隨力臂110的變形量而產生電壓值的變化。當然，若感應元件130a、130b、130c、130d采用了壓電材料的話，即不需要被應用在后續實施例中將要說明的惠斯通電橋中，因為壓電材料可以直接輸出電壓信號。上述感應元件及其觀測值的選擇，可視實際需求而定，不以例舉為限。
[0017]要特別說明的是，感應元件的數量并不以四個為限，可以使至少一個感應元件位于力臂上即可應用，可依照設計者需求而定，詳細的采用應變計作為感應元件的實施例，容后再述。
[0018]請繼續參閱圖2與圖3，在本實施方式中是采用應變計作為感應元件，鏤空區112的形狀為骨頭狀，但需要特別說明的是，鏤空區112的形狀并不限于骨頭狀，也可以為長條狀或其他形狀，可視實際需求而定。鏤空區112包含中央區114與端部區116、118，端部區116、118分別連通于中央區114的兩端。中央區114具有寬度W1，而端部區116的寬度W2與端部區118的寬度W3均大于中央區114的寬度W1，使得鏤空區112呈骨頭狀。請繼續參閱圖3，這樣的鏤空區112設計，最主要欲達到的功效為當力臂110受力時，由于力臂110靠近端部區116、118的位置較薄，因此力臂110靠近端部區116、118的位置可先行變形，且能產生較大的變形量，故可提升力臂110受力時的變形靈敏度。再者，與實心的力臂相比，具鏤空區112的力臂110在側向(圖2的垂直紙面方向)抗扭曲(Twist)強度較實心力臂更好，因此較不容易像實心力臂一樣容易產生扭曲變形的問題。
[0019]此外，力臂110具有相對的第一表面121與第二表面122，及相對的第三表面123與第四表面124。當探針裝置100僅具有單一個感應元件時，感應元件可位于第一表面121或第二表面122上。當探針裝置100具有兩個感應元件時，兩個感應元件可分別位于第一表面121與第二表面122上。請繼續參閱圖3，在本實施方式中，感應元件的數量為四個，因此探針裝置100將具有更高的靈敏度，其中感應元件130a、130c可位于力臂110的第一表面121上，感應元件130b、130d可位于力臂110的第二表面122上。并且，由于在本實施方式中，鏤空區112呈骨頭狀的設計，因此感應元件130a、130b應要彼此相對且緊鄰鏤空區112的端部區116，感應元件130c、130d彼此相對且緊鄰鏤空區112的端部區118，如此一來，本實施方式的探針裝置100可以具有更高的靈敏度。此外，鏤空區112會貫穿力臂110的第三表面123與第四表面124。
[0020]請繼續參閱圖2與圖3，在本實施方式中，鏤空區112的長度L大于第三表面123與第四表面124間的距離D1，且鏤空區112的端部區116的寬度W2與端部區118的寬度W3分別大于中央區114的寬度W1。也就是說，鏤空區112的最大寬度可為寬度W2或寬度W3。在本實施方式中，寬度W2與寬度W3可以是相同的，且寬度W2與寬度W3均大于第一表面121與第二表面122間的距離D2的一半。這樣的設計可讓力臂110受力時較容易產生變形量；不過，需要特別說明的是，上述的說明，其中鏤空區112的形狀并不以骨頭狀為限制條件，例如:在力臂110中具有長條狀的鏤空區同樣可應用上述的說明。
[0021]具體而言，當力臂110受力而變形時，由于第一表面121與第二表面122靠近端部區116、118的位置將可產生較大的變形量，且感應元件130a、130b、130c、130d可隨力臂110的變形量而產生觀測值變化，因此感應元件130a、130b、130c、130d可快速反應力臂110的受力狀況，使感應元件130a、130b、130c、130d產生的觀測值變化靈敏地傳送至點測機200 (見圖4)。如此一來，本實用新型的探針裝置100可以通過力臂110的變形量及感應元件130a、130b、130c、130d提升測量針壓(probe force)的準確度，使探針裝置100具有較高的靈敏度。
[0022]請繼續參閱圖3，在本實施方式中，力臂110與水平面間的夾角Θ為銳角，也就是力臂110呈傾斜狀態。由于力臂110呈傾斜狀態，傾斜的力臂110可減少所占的空間。此夕卜，在力臂110的設計上，力臂100的長度越長則受力時的變形量越大，因此靈敏度會更高，越容易測量到針壓。但在其他實施方式中，力臂110可與水平面平行，并不以限制本實用新型。本實用新型的探針座140包含夾針件142與轉接件144，轉接件144連接在夾針件142與力臂110之間。探針150位于夾針件142上。夾針件142進一步具有探針定位結構143 (如圖2所示)，探針定位結構143可以使得探針150能夠更容易地拆卸或定位在夾針件142上。舉例來說，探針定位結構143可通過穿孔145與卡勾146定位探針150，但本實用新型不應以此為限制。
[0023]請繼續參閱圖3，在本實施方式中，感應元件130a、130b、130c、130d在力臂110的位置是根據惠斯通電橋原理來設計，可構成惠斯通全橋等效電路。其中，感應元件130a、130b、130c、130d均可視為電阻。當力臂110產生變形量時，感應元件130a、130b、130c、130d會產生電阻值變化供點測機200 (見圖4)判讀。
[0024]圖4是圖3的探針裝置100應用于點測機200的示意圖。同時參閱圖3與圖4，進一步，其中力臂110與點測機200之間可通過固定件160固定，固定件160可以使得探針裝置100的力臂110的一端固定在點測機200上。探針座140連接于力臂110相對于點測機200的另一端。探針150連接于探針座140相對于力臂110的另一端。要特別說明的是，由于固定件160與轉接件144為絕緣體，力臂110為導體，因此，可以使感應元件130a、130b、130c、130d與力臂110處在一個獨立的絕緣環境，可避免電性連接點測機200與感應元件130a、130b、130c、130d的導線與電性連接點測機200與探針150的導線發生短路或干擾的情形。
[0025]請繼續參閱圖4，由于探針裝置100的力臂110具有貫穿的鏤空區112，且力臂110的一端通過固定件160固定于點測機200，因此當晶圓310隨平臺210沿方向D3移動而接觸到探針150時，探針150即會帶動探針座140沿方向D3移動。如此一來，連接探針座140的力臂110的一端便會受到方向D4的力而產生變形量。如此一來，位于力臂110的感應元件130a、130b、130c、130d便可隨力臂110的變形量而產生電阻值變化，使用此探針裝置100的點測機200可通過感應元件130a、130b、130c、130d的電阻值變化判斷晶圓310已接觸到探針裝置100的探針150，接著可由測試機于探針150注入電流至晶圓310上的LED晶粒中進行測量。
[0026]本實用新型的探針裝置100不具現有探針裝置的彈簧，不需考慮彈簧的彈性恢復力，不會產生永久形變，因此可提升測量的準確度。探針裝置100可以通過力臂110的變形量及感應元件130a、130b、130c、130d提升測量針壓(probe force)的準確度，使探針裝置100靈敏度高。當晶圓310接觸探針150時，可避免晶圓310上升過沖，因此探針裝置100上的探針150較不易損壞晶圓130，且探針裝置100上的探針150也可減少磨損，延長使用壽命。此外，本實用新型的探針裝置100的零件數量較少，可節省成本。
[0027]應了解到，在以上敘述中，已敘述過的元件連接關系與使用方式將不在重復贅述，與前述說明相同。此外，后續說明圖5至圖7的其他實施例，也是采用應變計作為感應元件。
[0028]圖5是根據本實用新型另一實施方式的探針裝置IOOa的側視圖。探針裝置IOOa包含力臂110、感應元件130a、探針座140與探針150。圖5與圖3實施方式不同的地方在于:探針裝置IOOa僅具有單一個感應元件130a。感應元件130a緊鄰鏤空區112的端部區116，可位于力臂110的第一表面121或第二表面122上。在本實施方式中，力臂110與感應元件130a可構成惠斯通1/4橋等效電路。
[0029]圖6是根據本實用新型又一實施方式的探針裝置IOOb的側視圖。探針裝置IOOb包含力臂110、感應元件130a、130b、探針座140與探針150。圖6與圖3、5的實施方式不同的地方在于:探針裝置IOOb具有感應元件130a、130b分別位于力臂110的第一表面121與第二表面122上。感應元件130a、130b彼此相對且緊鄰鏤空區112的端部區116。在本實施方式中，力臂110與感應元件130a、130b可構成惠斯通半橋等效電路。
[0030]圖7是根據本實用新型再一實施方式的探針裝置IOOc的側視圖。探針裝置IOOc包含力臂110、感應元件130a、130b、130c、130d、探針座140與探針150。圖7與圖3、5、6實施方式不同的地方在于:探針裝置IOOc的鏤空區112的形狀為長條狀，且感應元件130a、130b緊鄰鏤空區112的一端，感應元件130c、130d緊鄰鏤空區112的另一端。在本實施方式中，力臂110與感應元件130a、130b、130c、130d可構成惠斯通全橋等效電路。具有長條狀鏤空區112的力臂110可以減少側向(垂直紙面方向)位移，使探針150在晶圓上偏移的針痕形狀較佳(小)。
[0031]雖然本實用新型已經以實施方式公開如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作各種變動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種探針裝置，其特征在于，包含: 力臂，其一端用以固定在點測機上，其中所述力臂具有貫穿的鏤空區，且所述力臂為一體成型的金屬塊； 探針座，其連接于所述力臂相對于所述點測機的另一端； 探針，其連接于所述探針座相對于所述力臂的另一端；以及 至少一個感應元件，其位于所述力臂上，其中當所述力臂受力而變形時，至少一個所述感應元件隨所述力臂的變形量而產生觀測值變化。
2.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述鏤空區的長度方向與所述力臂的長度方向相同。
3.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述感應元件緊鄰所述鏤空區的一端。
4.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述鏤空區的形狀為骨頭狀，所述鏤空區包含: 中央區； 兩個端部區，其分別連通于所述中央區的兩端，其中每一個所述端部區的寬度大于所述中央區的寬度。
5.如權利要求4所述的探針裝置，其特征在于，所述感應元件緊鄰所述兩個端部區之一 O
6.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述力臂具有相對的第一表面與第二表面，及相對的第三表面與第四表面，所述感應元件位于所述第一表面或所述第二表面上，且所述鏤空區貫穿所述第三表面與所述第四表面。
7.如權利要求6所述的探針裝置，其特征在于，所述感應元件的數量為兩個，所述兩個感應元件分別位于所述第一表面與所述第二表面上，所述兩個感應元件彼此相對且緊鄰所述鏤空區的一端。
8.如權利要求6所述的探針裝置，其特征在于，所述感應元件的數量為四個，所述四個感應元件位于所述第一表面與所述第二表面上，所述四個感應元件的兩者彼此相對且緊鄰所述鏤空區的一端，所述四個感應元件的另兩者彼此相對且緊鄰所述鏤空區的另一端。
9.如權利要求6所述的探針裝置，其特征在于，所述鏤空區的長度大于所述第三表面與所述第四表面間的距離。
10.如權利要求6所述的探針裝置，其特征在于，所述鏤空區的最大寬度大于所述第一表面與所述第二表面間的距離的一半。
11.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述力臂與水平面平行或夾一個銳角。
12.如權利要求1所述的探針裝置，其特征在于，所述探針座包含: 夾針件，所述探針位于所述夾針件上；以及 轉接件，其連接于所述夾針件與所述力臂之間。
13.如權利要求1所述的探針裝置，所述感應元件為應變計或壓電材料。
14.如權利要求1所述的探針裝置，所述觀測值為電阻值或電壓值。
15.如權利要求1所述的探針裝置，所述鏤空區的形狀為長條狀。
【文檔編號】G01R1/067GK203535079SQ201320566428
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】黃大猷, 彭柏翰, 藍關喜, 徐明德, 劉孟锜 申請人:旺矽科技股份有限公司