探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置制造方法
【专利摘要】一种探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置，探测头用以设置于一晶圆检测装置，探测头包括一导光通道、多个探针、光收集器及光检测器。光收集器及光检测器分别设置于导光通道的相对两侧，而多个探针环设于光收集器的外围。这些探针电性接触于一光电晶圆，以使光电晶圆发出的光线经由光收集器进入到导光通道，再由光检测器检测受测部位的光线强度。
【专利说明】探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种探测头，特别涉及一种用于晶圆检测的探测头。
【背景技术】
[0002]从发光二极管(Light Emitting Diode, LED)工作原理可知，晶圆(圆片)材料是发光二极管的核心部分，事实上，发光二极管的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于晶圆材料。一般而言，在晶圆未切割封装前对单颗芯片的测试称为晶圆检测与探针测试，由于芯片的设计愈趋于复杂，晶圆检测与探针测试关系到晶圆生产良率高低，已经成为整个制造过程中最关键的部分。
[0003]举例来说，晶圆的测试设备(test apparatus)是装设有一探测卡(probe card),而探测卡则具有一包含有多个探触端的探测针。在发光二极管晶圆的检测程序中，必须先在一产生电回路部位处刮开部分晶圆以形成一缺口，再将铟球植入缺口中，并于其他待测点植压铟球。之后，探测针再与铟球达到暂时的电性导通，再通过探测卡在测试设备与晶圆之间传送信号。而铟球主要可加强探测针电性导通晶圆的电流量，如此才能激发出足够的光线强度而让晶圆检测装置进行检测。然而，此植入铟球及去除程序较为零碎繁锁，因此，如何设计出晶圆检测装置可以简化晶圆检测程序的步骤，将是业界应着手研发的方向。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置，藉以解决现有技术的晶圆检测程序需要植压铟球的问题。
[0005]本发明所揭露的探测头，其包括一本体、多个探针、一光收集器及一光检测器。其中，本体内部具有一导光通道，导光通道的相对二侧分别具有一第一开口及一第二开口。这些探针设置在本体且相邻第一开口。光收集器设置在第一开口。光检测器设置在第二开口。
[0006]其中，这些探针电性接触于一光电晶圆的至少一受测部位，当受测部位发出光线后，令受测部位的光线经由光收集器进入到导光通道，再由光检测器检测受测部位的光线强度。
[0007]本发明所揭露的晶圆检测装置，其包括一工具，供光电晶圆载置于其上，工具电性导通光电晶圆的一第一半导体电极层，探测头可选择的接触于光电晶圆的受测部位，并且电性导通受测部位的一表面半导体电极层。
[0008]本发明所揭露的探测头，其包括一本体、多个探针、一光收集器及一光检测器。其中，本体内部具有一导光通道，导光通道的相对二侧分别具有一第一开口及一第二开口。这些探针设置在本体且相邻第一开口。每一探针包含一导电针体及一软性导体。导电针体设置于本体。软性导体包覆于导电针体远离本体的一端。软性导体的刚性小于导电针体的刚性。光收集器设置在第一开口。光检测器设置在第二开口。
[0009]其中，这些软性导体电性接触于一光电晶圆的至少一受测部位，当受测部位发出光线后，令受测部位的光线经由光收集器进入到导光通道，再由光检测器检测受测部位的光线强度。
[0010]本发明所揭露的探针，用以设置在一探测头，探针包括一导电针体及一软性导体。导电针体设置于探测头。软性导体包覆于导电针体远离探测头的一端。软性导体的刚性小于导电针体的刚性。
[0011]根据本发明所揭露的探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置，其功效在于以工具电性导通光电晶圆的第一半导体电极层，再以探测头的多个探针电性导通光电晶圆的表面半导体电极层，进而在光电晶圆的受测部位处构成电性回路而发出光线。如此，利用探测头可直接检测受测部位所激发的光线强度及波长，并确保通过光电晶圆的电流量。以此解决现有技术需要额外在晶圆上植压铟球才能达到相当电流量的问题，而且也减化植压铟球流程。
[0012]再者，利用在探测头所设置的光检测器，让探测头能够电性导通受测部位时直接收集受测部位的光线，以避免受测部位的光线因距离较远而光线溢散、衰减，而造成光线检测数值失真。
[0013]此外，软性导体包覆住导电针体的尖端处，使得探针与光电晶圆接触时，可避免导电针体的尖端处直接极小面积抵触并电流密度过大造成光电晶圆的磊晶层破坏。
[0014]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为第一实施例的晶圆检测装置的立体示意图；
[0016]图2为图1的探测头的立体示意图；
[0017]图3为图2的剖视示意图；
[0018]图4为图1的工具的剖视示意图；
[0019]图5为图1的光电晶圆于晶圆检测时的光线路径图；
[0020]图6为图5的放大示意图；
[0021]图7为第二实施例的晶圆检测装置的剖视示意图；
[0022]图8为第三实施例的探测头的立体示意图；
[0023]图9为图8的剖视示意图；
[0024]图10为第四实施例的探针连接分流电路的方框示意图；
[0025]图11为图8的探测头抵触于光电晶圆的剖视示意图。
[0026]其中，附图标记
[0027]10 晶圆检测装置
[0028]100 具
[0029]110 轨道
[0030]111导线槽
[0031]120 夹具
[0032]121 导电体
[0033]130真空抽取口
[0034]200探测头
[0035]300 本体[0036]310第一壳体
[0037]311第一开口
[0038]320第二壳体
[0039]321第二开口
[0040]322固定座
[0041]330导光通道
[0042]340导电件
[0043]400探针
[0044]410导电针体
[0045]420软性导体
[0046]500光收集器
[0047]600光检测器
[0048]610分光器
[0049]620光传导器
[0050]630信号传输线
[0051]700弹性件
[0052]800光电晶圆
[0053]810受测部位
[0054]820表面半导体电极层
[0055]830发光层
[0056]840第一半导体电极层
[0057]850基板
[0058]890分流电路
[0059]900外部电源
【具体实施方式】
[0060]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0061]请参阅图1至图4，图1为第一实施例的晶圆检测装置的立体示意图，图2为图1的探测头的立体示意图，图3为图2的剖视示意图，图4为图1的工具的剖视示意图。
[0062]其中，上述的晶圆检测装置10适于检测一光电晶圆800 (wafer)，并且光电晶圆800表面受到晶圆检测装置10进行检测的部位是定义成一受测部位810。光电晶圆800内部结构大致分成一表面半导体电极层820、一发光层830、一第一半导体电极层840及一基板850。而第一半导体电极层840配置于基板850上，发光层830配置于第一半导体电极层840上,表面半导体电极层820配置于发光层830上。
[0063]本实施例的晶圆检测装置10包括一工具100及一探测头200。工具100用以承载光电晶圆800，并且工具100具有多个真空抽取口 130，这些真空抽取口 130可连通一真空抽取器(未绘不)，以将光电晶圆800稳固地吸附于工具100上。
[0064]再者，工具100包括至少二轨道110及至少二夹具120。这二轨道110分别设置在工具100的二相对侧边，并使各夹具120分别设置在对应的轨道110上，以使各夹具120藉由对应的轨道110而在工具100上往复位移，如此一来，让这二夹具120可以相对移动而夹持住各种尺寸的光电晶圆800 (如图4所示)。此外，在本实施例中，工具100是以四个轨道110及四个夹具120作为说明(如图1所示)，但并不以此为限。而且，每个夹具120可以在轨道110上同步移动，亦即四个夹具120可以同时间移动相同距离而夹持住光电晶圆800的四个侧边，但不以此为限，亦可设定夹具120在轨道110上分别进行不同步的移动而夹持住光电晶圆800。
[0065]特别值得注意的是，本发明的夹具120电性连接有一外部电源900，主要的作法是在各轨道110处分别开设有一导线槽111，以使各夹具120的电线可分别穿过对应导线槽111后与外部电源900电性连接。
[0066]所以，本发明的夹具120除了可以夹持在光电晶圆800侧边，以防止光电晶圆800歪斜或移动之外，其夹具120可通过外部电源900而提供电力予光电晶圆800。主要的作法是在各夹具120的夹持部位处可设置有一导电体121，导电体121可以是软性金属材料或导电橡胶，但不以此为限。当各夹具120夹持住光电晶圆800时，可藉由导电体121的软质特性，防止各夹具120位移应力而直接碰撞光电晶圆800边缘，避免光电晶圆800边缘因应力碰撞而导致破碎、龟裂。
[0067]如此一来，以导电体121作为夹具120与光电晶圆800之间的接触设计，以使夹具120具有弹性夹持光电晶圆800边缘的缓冲功效，以及增加夹具120与光电晶圆800的电性接触面积，进而提升夹具120与光电晶圆800之间的电性连接品质。所以，各夹具120分别夹持住光电晶圆800后，可通过导电体121电性导通光电晶圆800的第一半导体电极层840。
[0068]此外，各夹具120表面可进一步进行阳极处理作业，但不包括夹具120可供导电体121设置的表面。如此，使各夹具120表面形成有绝缘效果，避免夹具120与其他工作物件发生短路问题。
[0069]除此之外，在基板850为导体的实施例中，可以将阳极处理过的夹具120抽换成导体(未经阳极处理过)的夹具120，以令夹具120能够与基板850电性连接，以进行电流导通。
[0070]如图2及图3所示，探测头200包括一本体300、多个探针400、一光收集器500及一光检测器600。其中，本体300包括一第一壳体310及一第二壳体320,本体300具有一贯穿第一壳体310与第二壳体320的导光通道330,并且第一壳体310开设有一与导光通道330通连的第一开口 311，而第二壳体320则同样开设有一与导光通道330通连的第二开口321。在本实施例中，第一壳体310及第二壳体320可以是一体成型构成本体300结构，但不以此为限。
[0071]再者，本体300具有一导电件340，导电件340电性连接于外部电源900。在本实施例中，导电件340可以是环形设计，并且环绕于导光通道330周围。
[0072]本发明的多个探针400是环绕设置在本体300上。详言之，第一壳体310开设有多个定位槽，以供这些探针400分别容置于定位槽(所谓定位槽是指图3中的第一壳体300可容置探针400的空间)。需注意的是，这些探针400可以环绕在第一壳体310的第一开口311周围，但不以此为限。
[0073]所以，这些探针400可藉由多个弹性件700与导电件340相互电性连接。详言之，这些弹性件700分别容置于第一壳体310的对应定位槽内，并且各弹性件700的一端分别接触于对应探针400，另一端分别接触于导电件340，使得各弹性件700常态推抵对应探针400，以使各探针400的尖端可保持在露出第一壳体310外部的位置。如此，藉由这些弹性件700的弹性力，以使这些探针400被弹性件700推抵而确实接触在光电晶圆800表面。
[0074]本发明的光收集器500是设置在第一开口 311,用以收集光电晶圆800于导电后所激发出的光线。在本实施例中，光收集器500可以是一聚光透镜或一聚光器，但不以此为限。需注意的是，为了符合光收集器500的特性需求，可以将本体300的导光通道330设计成一渐缩状通道(如图3所示)，导光通道300由第一开口 311渐缩至第二开口 321。或是，将本体300的导光通道300设计成一贯穿状通道(如图7所示)，导光通道300由第一开口 311的孔径至第二开口 321的孔径皆相同。此外，在本实施例及其他实施例中，探测头200也可以不包含光收集器500。也就是说导光通道330为中空的通道。
[0075]本发明的光检测器600是设置在第二开口 321，用以检测光电晶圆800于导电后所激发出的光线强度。在本实施例中，探测头200更包括一分光器610、一光传导器620及一信号传输线630。其中，分光器610是通过本体300的一固定座322而定位在第二开口 321处，并使光检测器600与光传导器620分别稱合于分光器610。分光器610是将所接收的光线分别传导到光检测器600及光传导器620。光检测器600检测光线强度后，再通过信号传输线630将光检测器600所检测数据回馈至一分析端(未绘示)。同样的，光传导器620用以将所接收的光线传导至一光波长检测设备(未绘示)进行光波长检测。
[0076]接着，请参阅图5与图6，图5为图1的光电晶圆于晶圆检测时的光线路径图，图6为图5的放大示意图。在本实施例中，光电晶圆800摆放在工具100上，并藉由各夹具120分别夹持住光电晶圆800后，再通过各夹具120的导电体121电性导通光电晶圆800的第一半导体电极层840。此时，探测头200移动至光电晶圆800的受测部位810处，以探测头200的多探针400电性接触于光电晶圆800的表面半导体电极层820，进而构成电性回路并激发受测部位810处的发光层830射出光线。其中，探测头200及工具100与光电晶圆800电性连接的同时，除可供给光电晶圆800电压、电流外，另可测试光电晶圆800的电性项目，例如电压、电流、电阻、逆向漏电(Ir)、电压电流的关系、亮度(1-L)或V-L等项目，但不以此为限。此时，光线是经过光收集器500进入到导光通道330，再由被光收集器500导引至分光器610。
[0077]需注意的是，分光器610是将一部分的光线导引至光检测器600，以此检测受测部810的光线强度。并且分光器610将另一部分的光线导引至光传导器620 (例如光纤等)，藉由光传导器620将光线传导至光波长检测设备进行检测。
[0078]在其他实施例中，光收集器500也可是其他元件，以下将以第二实施例进行说明。请参阅图7，图7为第二实施例的晶圆检测装置的剖视示意图。本实施例的晶圆检测装置10包括一工具100及一探测头200。其中工具100的结构与第一实施例相似，故不再赘述。
[0079]探测头200包括一本体300、多个探针400、一光收集器500及一光检测器600。其中探测头200与第一实施例的差异为光收集器500可以是积分球(Luminous Flux Meter),积分球的结构为现有的技术，故不再赘述。本实施例的光收集器500具有一入光面，入光面朝向光电晶圆800。分光器610耦合光收集器500，光检测器600再耦合分光器610以撷取光电晶圆800的光线信息。其中本实施例的光收集器500是以三分之二球为例，但并不以此为限。
[0080]此外，为了更进一步保护光电晶圆800，使光电晶圆800免遭探针400尖端处的破坏，在其他实施例中，于探针400的尖端处另可增加保护结构。请参阅图8至图10，图8为第三实施例的探测头的立体示意图，图9为图8的剖视示意图，图10为第四实施例的探针连接分流电路的方框示意图。
[0081]本实施例的晶圆检测装置10包括一工具100及一探测头200。工具100与上述图1的实施例相似，故不再赘述。
[0082]探测头200包括一本体300、多个探针400、一光收集器500及一光检测器600。其中，本体300包括一第一壳体310及一第二壳体320，本体300具有一贯穿第一壳体310与第二壳体320的导光通道330,并且第一壳体310开设有一与导光通道330通连的第一开口 311，而第二壳体320则同样开设有一与导光通道330通连的第二开口 321。在本实施例中，第一壳体310及第二壳体320可以是一体成型构成本体300结构,但不以此为限。
[0083]再者，本体300具有多个导电件340，这些导电件340电性连接于外部电源900。但并不以此为限，如图10所示，在本实施例中，探测头200更包含一分流电路890。本体300更包括多个弹性件700。各弹性件700通过对应的各导电件340电性连接于分流电路890。分流电路890电性连接于一外部电源900，用以将外部电源900的电流分成多个较小的电流。
[0084]本发明的多个探针400是环绕设置在本体300上。详言之，每一探针400包含一导电针体410及一软性导体420。第一壳体310开设有多个定位槽，以供这些导电针体410分别容置于定位槽(所谓定位槽是指图9中的第一壳体300可容置导电针体410的空间)。需注意的是，这些导电针体410可以环绕在第一壳体310的第一开口 311周围,但不以此为限。
[0085]各导电针体410分别抵靠于对应的各弹性件700，且分别通过各弹性件700与分流电路890电性连接。软性导体420包覆住导电针体410的尖端处。也就是说，软性导体420包覆于导电针体410远离本体300的一端。软性导体420的刚性小于导电针体410的刚性，故软性导体420较不易损伤光电晶圆800的表面。在本实施例中，软性导体420的外形为立方体，但并不以此为限，在其他实施例软性导体420的外形也可以为球体或圆柱体。此外，软性导体420的材质为导电胶材或导电高分子材料。
[0086]请参阅图11，图11为图8的探测头抵触于光电晶圆的剖视示意图。
[0087]受到各弹性件700的弹性力的驱使下，各弹性件700常态的推抵对应的各导电针体410的部分露出于本体300外部，以使各软性导体420可保持在露出第一壳体310外部的位置。如此，藉由这些弹性件700的弹性力，以使这些软性导体420被弹性件700推抵而确实接触在光电晶圆800表面，进而使光电晶圆800发出光线。而在本实施例中，由于软性导体420包覆住导电针体410的尖端处，故探针400与光电晶圆800接触时，可避免导电针体的尖端处直接极小面积抵触并电流密度过大造成光电晶圆的磊晶层破坏。
[0088]上述实施例所揭露的探针、探测头及应用此探测头的晶圆检测装置，是以工具的夹具电性导通光电晶圆的第一半导体电极层，并且移动探测头到光电晶圆的欲受测部位上，再以探测头的多个探针直接电性导通此受测部位，以在受测部位处构成电性回路而发出光线。此时，探测头可直接检测此受测部位所激发的光线，让探测头直接检测光线强度及波长。以此结构设计，可确保通过光电晶圆的电流量。以此解决现有技术需要额外在晶圆上植压铟球才能达到相当电流量的问题，而且也减化植压铟球流程。
[0089]再者，利用在探测头所设置的光检测器，让探测头能够电性导通受测部位时直接收集受测部位的光线，以避免受测部位的光线因距离较远而光线溢散、衰减，而造成光线检测数值失真。
[0090]此外，软性导体包覆住导电针体的尖端处，使得探针与光电晶圆接触时，可避免导电针体的尖端处直接抵触并避免通电测试时损伤光电晶圆的磊晶层。
[0091]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种探测头，其特征在于，包括: 一本体，内部具有一导光通道，该导光通道的相对二侧分别具有一第一开口及一第二开口 ； 多个探针，设置在该本体且相邻该第一开口 ；以及 一光检测器，设置在该第二开口 ； 其中，该些探针电性接触于一光电晶圆的至少一受测部位，当该受测部位发出光线后，令该受测部位的光线进入到该导光通道，再由该光检测器检测该受测部位的光线强度。
2.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，该本体更包括一导电件，该导电件设置在该本体 内且电性连接于一外部电源，该导电件与该些探针相互电性导通。
3.根据权利要求2所述的探测头，其特征在于，该本体更包括多个弹性件，各该弹性件分别位于各该探针与该导电件之间，各该弹性件常态的推抵对应的各该探针露出于该本体外部。
4.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，该本体更包括: 一光传导器，用以传导光线至一光波长检测设备；以及 一分光器，设置在该第二开口，该光检测器及该光传导器分别耦合在该分光器，该分光器用以将该受测部位的光线分别传导到该光检测器及该光传导器。
5.根据权利要求1所述的探测头，其特征在于，更包含一光收集器，设置在该第一开口，令该受测部位的光线经由该光收集器进入到该导光通道。
6.根据权利要求5所述的探测头,其特征在于,该光收集器为一透镜或一积分球。
7.一种应用权利要求1所述的探测头的晶圆检测装置，包括: 一工具，供该光电晶圆载置于其上，该探测头可选择的接触于该光电晶圆的该受测部位，并且电性导通该受测部位的一表面半导体电极层，该工具电性导通该光电晶圆的一第一半导体电极层。
8.根据权利要求7所述的晶圆检测装置，其特征在于，该工具更包括: 至少二轨道，设置在该工具；以及 至少二夹具，分别对应设置在各该轨道，各该夹具藉由各该轨道而相对于该工具往复位移，令该光电晶圆被该些夹具夹持在该工具上。
9.根据权利要求8所述的晶圆检测装置，其特征在于，该些夹具分别具有一导电体，各该夹具分别以各该导电体接触于该光电晶圆，令各该导电体分别电性导通于该第一半导体电极层。
10.根据权利要求9所述的晶圆检测装置，其特征在于，该导电体为一软性金属或一导电橡胶或一导电闻分子材料。
11.根据权利要求7所述的晶圆检测装置，其特征在于，该工具更包括多个真空抽取口，用以吸附该光电晶圆保持在该工具上。
12.—种探测头，其特征在于，包括: 一本体，内部具有一导光通道，该导光通道的相对二侧分别具有一第一开口及一第二开口 ； 多个探针，设置在该本体且相邻该第一开口，每一该探针包含: 一导电针体，设置于该本体；以及一软性导体，包覆于该导电针体远离该本体的一端，该软性导体的刚性小于该导电针体的刚性； 一光检测器，设置在该第二开口 ； 其中，该些软性导体电性接触于一光电晶圆的至少一受测部位，当该受测部位发出光线后，令该受测部位的光线进入到该导光通道，再由该光检测器检测该受测部位的光线强度。
13.根据权利要求12所述的探测头，其特征在于，更包括一分流电路，该分流电路电性连接于一外部电源，该分流电路与该些导电针体相互电性导通。
14.根据权利要求13所述的探测头，其特征在于，该本体更包括多个弹性件，各该弹性件电性连接于该分流电路，并分别抵靠于各该导电针体，各该弹性件常态的推抵对应的各该导电针体露出于该本体外部。
15.根据权利要求12所述的探测头，其特征在于，该本体更包括: 一光传导器，用以传导光线至一光波长检测设备；以及 一分光器，设置在该第二开口，该光检测器及该光传导器分别耦合在该分光器，该分光器用以将该受测部位的光线分别传导到该光检测器及该光传导器。
16.根据权利要求12所述的探测头，其特征在于，更包含一光收集器，设置在该第一开口，令该受测部位的光线经由该光收集器进入到该导光通道。
17.根据权利要求12所述的探测头，其特征在于，该光收集器为一透镜或一积分球。
18.根据权利要求12所述的探测头，其特征在于，该软性导体的材质为一导电胶材或一导电高分子材料。
19.一种探针，用以设置在该探测头，其特征在于，该探针组件包括: 一导电针体，设置于该探测头；以及 一软性导体，包覆于该导电针体远离该探测头的一端，该软性导体的刚性小于该导电针体的刚性。
20.根据权利要求19所述的探针，其特征在于，该软性导体的材质为一导电胶材或一导电高分子材料。
【文档编号】G01R1/073GK103995157SQ201310051731
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月17日 优先权日:2013年2月17日
【发明者】陈永宪 申请人:诚佑光电股份有限公司