探针装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种探针装置，其包含力臂、探针座、探针和至少一个感应元件。力臂的一端用以固定在点测机上。力臂具有贯穿的镂空区，且力臂为一体成型的金属块。探针座连接于力臂相对于点测机的另一端。探针连接于探针座相对于力臂的另一端。感应元件位于力臂上。当力臂受力而变形时，感应元件随力臂的变形量而产生观测值变化。本实用新型探针装置可以提升测量针压的准确度，且灵敏度高，故不会使晶圆上升过冲，进而不会使得探针装置上的探针损坏晶圆；还可以使得探针装置上的探针减少磨损。
【专利说明】探针装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种探针装置，尤其涉及一种检测诸如发光二极管等半导体晶粒性能有关的探针装置。
【背景技术】
[0002]近年来,集成电路(integrated circuit)的应用已逐渐普及,为了能有效提升晶圆产品的出厂良率，在晶圆制作完成后，通常会通过测试机将电流传送至晶圆上的LED晶粒，并通过测量LED晶粒的发光特性(例如波长、亮度、颜色等)，控制晶圆的出厂良率。
[0003]图1是现有探针装置410测量晶圆510时的示意图。现有探针装置410包括底座412、摆臂414、弹簧416和探针418。摆臂414的一端具有导电接点415，另一端枢接于底座412。弹簧416的两端分别连接于底座412与摆臂414。底座412具有导电接点413，可与导电接点415形成通路或断路。探针418设置在底座412的边缘，可用来接触晶圆510。当晶圆510沿方向d上移时，探针418会受到晶圆510的力，使弹簧416被摆臂414沿方向d压缩，进而使导电接点415与导电接点413分开。此时，探针418可接收外部电流，并传送至晶圆510上的LED晶粒,使LED晶粒发光并由积分球(integrating sphere) 420测量。
[0004]然而，若弹簧416的下压力过大，则晶圆510不易推动探针418，可能会造成晶圆510与探针418损坏。若弹簧416的下压力过小，则探针418与晶圆510的表面会接触不良，影响测量的准确度。此外，弹簧416的下压力不仅会随使用时间而改变，且不同的技术人员在调整或更换弹簧416时也会产生差异。
实用新型内容
[0005]为解决现有技术的难题，本实用新型提供一种探针装置包含力臂、探针座、探针和至少一个感应元件。力臂的一端用以固定在点测机上。力臂具有贯穿的镂空区，且力臂为一体成型的金属块。探针座连接于力臂相对于点测机的另一端。探针连接于探针座相对于力臂的另一端。感应元件位于力臂上。当力臂受力而变形时，感应元件随力臂的变形量而产生观测值变化。
[0006]所以，本实用新型的主要目的在于提供一种探针装置，此种探针装置包含力臂与至少一个感应元件。因此，本实用新型的探针装置可以提升测量针压(probe force)的准确度，且灵敏度高，故不会使晶圆上升过冲，进而不会使得探针装置上的探针损坏晶圆；还可以使得探针装置上的探针减少磨损。
[0007]本实用新型的次要目的在于提供一种探针装置，此种探针装置包含力臂与至少一个感应元件。因此，本实用新型的探针装置的零件数量较少，故成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是现有探针装置测量晶圆时的示意图。
[0009]图2是根据本实用新型一实施方式的探针装置的立体图。[0010]图3是图2的探针装置的侧视图。
[0011]图4是图3的探针装置应用于点测机的示意图。
[0012]图5是根据本实用新型另一实施方式的探针装置的侧视图。
[0013]图6是根据本实用新型又一实施方式的探针装置的侧视图。
[0014]图7是根据本实用新型再一实施方式的探针装置的侧视图。
【具体实施方式】
[0015]以下将以附图公开本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型部分实施方式中，这些具体的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式表示。
[0016]图2是根据本实用新型一实施方式的探针装置100的立体图。图3是图2的探针装置100的侧视图。同时参阅图2与图3，探针装置100包含力臂110与感应元件130a、130b、130c、130d。其中，力臂110为一体成型的金属块，且具有贯穿的镂空区112，镂空区112的长度方向大致上与力臂110的长度方向D相同；当力臂110受力时，具有镂空区112的力臂110可产生变形量。上述的感应元件130a、130b、130c、130d位于力臂110上，因此，当力臂110受力而变形时，这些感应元件130a、130b、130c、130d可以随着力臂110的变形量而产生观测值变化。其中观测值可以是电阻值或电压值，并不限制本实用新型。在本实施方式中，感应元件130a、130b、130c、130d可以为应变计，而应变计会随力臂110的变形量而产生电阻值的变化，且感应元件130a、130b紧邻镂空区112的一端，感应元件130c、130d紧邻镂空区112的另一端。或者是，在其他实施方式中，感应元件130a、130b、130c、130d可以为压电材料，而压电材料也会随力臂110的变形量而产生电压值的变化。当然，若感应元件130a、130b、130c、130d采用了压电材料的话，即不需要被应用在后续实施例中将要说明的惠斯通电桥中，因为压电材料可以直接输出电压信号。上述感应元件及其观测值的选择，可视实际需求而定，不以例举为限。
[0017]要特别说明的是，感应元件的数量并不以四个为限，可以使至少一个感应元件位于力臂上即可应用，可依照设计者需求而定，详细的采用应变计作为感应元件的实施例，容后再述。
[0018]请继续参阅图2与图3，在本实施方式中是采用应变计作为感应元件，镂空区112的形状为骨头状，但需要特别说明的是，镂空区112的形状并不限于骨头状，也可以为长条状或其他形状，可视实际需求而定。镂空区112包含中央区114与端部区116、118，端部区116、118分别连通于中央区114的两端。中央区114具有宽度W1，而端部区116的宽度W2与端部区118的宽度W3均大于中央区114的宽度W1，使得镂空区112呈骨头状。请继续参阅图3，这样的镂空区112设计，最主要欲达到的功效为当力臂110受力时，由于力臂110靠近端部区116、118的位置较薄，因此力臂110靠近端部区116、118的位置可先行变形，且能产生较大的变形量，故可提升力臂110受力时的变形灵敏度。再者，与实心的力臂相比，具镂空区112的力臂110在侧向(图2的垂直纸面方向)抗扭曲(Twist)强度较实心力臂更好，因此较不容易像实心力臂一样容易产生扭曲变形的问题。
[0019]此外，力臂110具有相对的第一表面121与第二表面122，及相对的第三表面123与第四表面124。当探针装置100仅具有单一个感应元件时，感应元件可位于第一表面121或第二表面122上。当探针装置100具有两个感应元件时，两个感应元件可分别位于第一表面121与第二表面122上。请继续参阅图3，在本实施方式中，感应元件的数量为四个，因此探针装置100将具有更高的灵敏度，其中感应元件130a、130c可位于力臂110的第一表面121上，感应元件130b、130d可位于力臂110的第二表面122上。并且，由于在本实施方式中，镂空区112呈骨头状的设计，因此感应元件130a、130b应要彼此相对且紧邻镂空区112的端部区116，感应元件130c、130d彼此相对且紧邻镂空区112的端部区118，如此一来，本实施方式的探针装置100可以具有更高的灵敏度。此外，镂空区112会贯穿力臂110的第三表面123与第四表面124。
[0020]请继续参阅图2与图3，在本实施方式中，镂空区112的长度L大于第三表面123与第四表面124间的距离D1，且镂空区112的端部区116的宽度W2与端部区118的宽度W3分别大于中央区114的宽度W1。也就是说，镂空区112的最大宽度可为宽度W2或宽度W3。在本实施方式中，宽度W2与宽度W3可以是相同的，且宽度W2与宽度W3均大于第一表面121与第二表面122间的距离D2的一半。这样的设计可让力臂110受力时较容易产生变形量；不过，需要特别说明的是，上述的说明，其中镂空区112的形状并不以骨头状为限制条件，例如:在力臂110中具有长条状的镂空区同样可应用上述的说明。
[0021]具体而言，当力臂110受力而变形时，由于第一表面121与第二表面122靠近端部区116、118的位置将可产生较大的变形量，且感应元件130a、130b、130c、130d可随力臂110的变形量而产生观测值变化，因此感应元件130a、130b、130c、130d可快速反应力臂110的受力状况，使感应元件130a、130b、130c、130d产生的观测值变化灵敏地传送至点测机200 (见图4)。如此一来，本实用新型的探针装置100可以通过力臂110的变形量及感应元件130a、130b、130c、130d提升测量针压(probe force)的准确度，使探针装置100具有较高的灵敏度。
[0022]请继续参阅图3，在本实施方式中，力臂110与水平面间的夹角Θ为锐角，也就是力臂110呈倾斜状态。由于力臂110呈倾斜状态，倾斜的力臂110可减少所占的空间。此夕卜，在力臂110的设计上，力臂100的长度越长则受力时的变形量越大，因此灵敏度会更高，越容易测量到针压。但在其他实施方式中，力臂110可与水平面平行，并不以限制本实用新型。本实用新型的探针座140包含夹针件142与转接件144，转接件144连接在夹针件142与力臂110之间。探针150位于夹针件142上。夹针件142进一步具有探针定位结构143 (如图2所示)，探针定位结构143可以使得探针150能够更容易地拆卸或定位在夹针件142上。举例来说，探针定位结构143可通过穿孔145与卡勾146定位探针150，但本实用新型不应以此为限制。
[0023]请继续参阅图3，在本实施方式中，感应元件130a、130b、130c、130d在力臂110的位置是根据惠斯通电桥原理来设计，可构成惠斯通全桥等效电路。其中，感应元件130a、130b、130c、130d均可视为电阻。当力臂110产生变形量时，感应元件130a、130b、130c、130d会产生电阻值变化供点测机200 (见图4)判读。
[0024]图4是图3的探针装置100应用于点测机200的示意图。同时参阅图3与图4，进一步，其中力臂110与点测机200之间可通过固定件160固定，固定件160可以使得探针装置100的力臂110的一端固定在点测机200上。探针座140连接于力臂110相对于点测机200的另一端。探针150连接于探针座140相对于力臂110的另一端。要特别说明的是，由于固定件160与转接件144为绝缘体，力臂110为导体，因此，可以使感应元件130a、130b、130c、130d与力臂110处在一个独立的绝缘环境，可避免电性连接点测机200与感应元件130a、130b、130c、130d的导线与电性连接点测机200与探针150的导线发生短路或干扰的情形。
[0025]请继续参阅图4，由于探针装置100的力臂110具有贯穿的镂空区112，且力臂110的一端通过固定件160固定于点测机200，因此当晶圆310随平台210沿方向D3移动而接触到探针150时，探针150即会带动探针座140沿方向D3移动。如此一来，连接探针座140的力臂110的一端便会受到方向D4的力而产生变形量。如此一来，位于力臂110的感应元件130a、130b、130c、130d便可随力臂110的变形量而产生电阻值变化，使用此探针装置100的点测机200可通过感应元件130a、130b、130c、130d的电阻值变化判断晶圆310已接触到探针装置100的探针150，接着可由测试机于探针150注入电流至晶圆310上的LED晶粒中进行测量。
[0026]本实用新型的探针装置100不具现有探针装置的弹簧，不需考虑弹簧的弹性恢复力，不会产生永久形变，因此可提升测量的准确度。探针装置100可以通过力臂110的变形量及感应元件130a、130b、130c、130d提升测量针压(probe force)的准确度，使探针装置100灵敏度高。当晶圆310接触探针150时，可避免晶圆310上升过冲，因此探针装置100上的探针150较不易损坏晶圆130，且探针装置100上的探针150也可减少磨损，延长使用寿命。此外，本实用新型的探针装置100的零件数量较少，可节省成本。
[0027]应了解到，在以上叙述中，已叙述过的元件连接关系与使用方式将不在重复赘述，与前述说明相同。此外，后续说明图5至图7的其他实施例，也是采用应变计作为感应元件。
[0028]图5是根据本实用新型另一实施方式的探针装置IOOa的侧视图。探针装置IOOa包含力臂110、感应元件130a、探针座140与探针150。图5与图3实施方式不同的地方在于:探针装置IOOa仅具有单一个感应元件130a。感应元件130a紧邻镂空区112的端部区116，可位于力臂110的第一表面121或第二表面122上。在本实施方式中，力臂110与感应元件130a可构成惠斯通1/4桥等效电路。
[0029]图6是根据本实用新型又一实施方式的探针装置IOOb的侧视图。探针装置IOOb包含力臂110、感应元件130a、130b、探针座140与探针150。图6与图3、5的实施方式不同的地方在于:探针装置IOOb具有感应元件130a、130b分别位于力臂110的第一表面121与第二表面122上。感应元件130a、130b彼此相对且紧邻镂空区112的端部区116。在本实施方式中，力臂110与感应元件130a、130b可构成惠斯通半桥等效电路。
[0030]图7是根据本实用新型再一实施方式的探针装置IOOc的侧视图。探针装置IOOc包含力臂110、感应元件130a、130b、130c、130d、探针座140与探针150。图7与图3、5、6实施方式不同的地方在于:探针装置IOOc的镂空区112的形状为长条状，且感应元件130a、130b紧邻镂空区112的一端，感应元件130c、130d紧邻镂空区112的另一端。在本实施方式中，力臂110与感应元件130a、130b、130c、130d可构成惠斯通全桥等效电路。具有长条状镂空区112的力臂110可以减少侧向(垂直纸面方向)位移，使探针150在晶圆上偏移的针痕形状较佳(小)。
[0031]虽然本实用新型已经以实施方式公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种探针装置，其特征在于，包含: 力臂，其一端用以固定在点测机上，其中所述力臂具有贯穿的镂空区，且所述力臂为一体成型的金属块； 探针座，其连接于所述力臂相对于所述点测机的另一端； 探针，其连接于所述探针座相对于所述力臂的另一端；以及 至少一个感应元件，其位于所述力臂上，其中当所述力臂受力而变形时，至少一个所述感应元件随所述力臂的变形量而产生观测值变化。
2.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述镂空区的长度方向与所述力臂的长度方向相同。
3.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述感应元件紧邻所述镂空区的一端。
4.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述镂空区的形状为骨头状，所述镂空区包含: 中央区； 两个端部区，其分别连通于所述中央区的两端，其中每一个所述端部区的宽度大于所述中央区的宽度。
5.如权利要求4所述的探针装置，其特征在于，所述感应元件紧邻所述两个端部区之一 O
6.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述力臂具有相对的第一表面与第二表面，及相对的第三表面与第四表面，所述感应元件位于所述第一表面或所述第二表面上，且所述镂空区贯穿所述第三表面与所述第四表面。
7.如权利要求6所述的探针装置，其特征在于，所述感应元件的数量为两个，所述两个感应元件分别位于所述第一表面与所述第二表面上，所述两个感应元件彼此相对且紧邻所述镂空区的一端。
8.如权利要求6所述的探针装置，其特征在于，所述感应元件的数量为四个，所述四个感应元件位于所述第一表面与所述第二表面上，所述四个感应元件的两者彼此相对且紧邻所述镂空区的一端，所述四个感应元件的另两者彼此相对且紧邻所述镂空区的另一端。
9.如权利要求6所述的探针装置，其特征在于，所述镂空区的长度大于所述第三表面与所述第四表面间的距离。
10.如权利要求6所述的探针装置，其特征在于，所述镂空区的最大宽度大于所述第一表面与所述第二表面间的距离的一半。
11.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述力臂与水平面平行或夹一个锐角。
12.如权利要求1所述的探针装置，其特征在于，所述探针座包含: 夹针件，所述探针位于所述夹针件上；以及 转接件，其连接于所述夹针件与所述力臂之间。
13.如权利要求1所述的探针装置，所述感应元件为应变计或压电材料。
14.如权利要求1所述的探针装置，所述观测值为电阻值或电压值。
15.如权利要求1所述的探针装置，所述镂空区的形状为长条状。
【文档编号】G01R1/067GK203535079SQ201320566428
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】黄大猷, 彭柏翰, 蓝关喜, 徐明德, 刘孟锜 申请人:旺矽科技股份有限公司