探针点测系统的制作方法与工艺

本发明涉及一种探针点测系统。

背景技术：
传统的寻边器(edgesensor)必须采用人工调整弹性元件(例如弹簧)的松紧程度，进而调整探针的针压。当承载晶圆的承载台往上升向寻边器的探针靠近而接触时，探针会受到晶圆的顶撑而上移。若探针没有足够的针压，则会与晶圆的接点产生接触不良的情形，使晶圆的测量数据会不准确。另外，若探针的针压过大，则容易使探针受损或是造成晶圆表面损坏。传统的寻边器当其探针与晶圆抵接时，需花费一段时间(例如20ms)确认探针是否已与晶圆确实接触，因此不易缩短检测时间。此外，当现有寻边器上的部分探针不在同一水平面上时，会造成部分探针已与晶圆接触，但另一部分的探针仍悬空在晶圆上方。使用者无法由现有寻边器得知探针的垂直高度该如何调整。当现有寻边器的探针均在相同的垂直高度时，使用者无法在寻边器测量时得知单一晶圆的接点(pad)高低或多个晶圆间的厚度差异，对于来料晶圆的异常情形也难以发现。

技术实现要素：
为解决现有技术的难题，本发明提供一种探针点测系统包含升降载台、至少一个探针装置、至少一个形变感应回路、接触感应回路、测试回路、第一开关与第二开关。升降载台用以承载待测物。探针装置位于升降载台上方，探针装置包含力臂、探针与至少一个感应元件。探针连接于力臂的一端。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。形变感应回路电性连接感应元件，用以接收观测值变化。接触感应回路包含电源与针压感应单元。针压感应单元电性连接电源，且具有升压元件与探针连接线路。探针连接线路并联于升压元件。测试回路用以透过探针装置输入电流至待测物。第一开关与第二开关与探针装置电性连接。当探针接触待测物时，第一开关与第二开关选择性地电性连接探针连接线路或测试回路。缘此，本发明的主要目的在于提供一种探针点测系统，本发明的探针点测系统可以通过接触感应回路缩短检测待测物的时间，并通过形变感应回路确保探针以预定的针压确实与待测物抵接。此外，本发明的次要目的在于提供一种探针点测系统，本发明的探针点测系统能提升测量针压(probeforce)的准确度，且灵敏度高，可避免探针装置上的探针损坏待测物，减少探针磨耗。再者，本发明的另一次要目的在于提供一种探针点测系统，本发明的探针点测系统，当接触感应回路确认探针装置与待测物电性接触后，测试回路可输入电流至待测物以检测待测物的电性与光性。当检测待测物的同时，感应元件可根据力臂的变形量产生观测值变化，并由形变感应回路持续监测此观测值变化。如此一来，不仅可监测待测物的状态是否正常，还可监测机台的稳定度，例如可监测待测物的焊垫接点的厚度，及监测升降载台的点测位置是否偏移。本发明还提供一种探针高度调整方法，包含下列步骤：上升升降载台至点测位置，升降载台上用以承载待测物。调整两个探针装置的两个探针，使两个探针接触待测物，并利用两个形变感应回路使两个探针装置的两个力臂上的两个感应元件根据两个力臂的变形量分别产生第一观测值变化与第二观测值变化，以分别提供两个探针目标值。使两个探针接触待测物时具有近似的目标值。因此利用本发明的探针高度调整方法可根据力臂的变形量提供探针目标值(针压克重)，作为调整探针高度的依据。因此探针高度调整方法能提升测量针压(probeforce)的准确度，且灵敏度高，可避免探针装置上的探针损坏待测物，减少探针磨耗。本发明还提供一种探针位置监测方法，包含下列步骤：上升升降载台，使升降载台上的待测物接触至少一个探针装置，且探针装置的力臂受力而变形。利用接触感应回路确认探针装置与待测物电性接触，使升降载台停止。利用测试回路输入电流至待测物，以检测待测物的电性与光性。于检测待测物的电性与光性的同时，利用形变感应回路电性连接力臂上的感应元件，根据力臂的变形量产生观测值变化。在检测待测物的电性与光性的同时，持续监测观测值变化。因此利用本发明的探针位置监测方法，当检测待测物的同时，感应元件可根据力臂的变形量产生观测值变化，并由形变感应回路持续监测此观测值变化。如此一来，不仅可监测待测物的状态是否正常，还可监测机台的稳定度，例如可监测待测物的焊垫接点的厚度，及监测升降载台的点测位置是否偏移。附图说明图1为根据本发明一实施方式的探针高度调整方法的流程图。图2为根据本发明一实施方式的探针点测系统的示意图。图3为图2的探针装置与升降载台的局部放大图。图4为图3的升降载台上升后的示意图。图5为根据本发明一实施方式的探针位置监测方法的流程图。图6为图4的第一开关与第二开关电性连接测试回路后的示意图。图7为图4的待测物的接点厚度不同时的示意图。图8为图7的两个探针装置的力与时间关系图。图9为根据本发明另一实施方式的探针点测系统的示意图。图10为图9的探针装置与升降载台的局部放大图。图11为图10的升降载台上升后的示意图。图12为图11的第一开关与第二开关电性连接测试回路后的示意图。图13为图11的探针装置接触待测物后的位置与时间关系图。具体实施方式以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些具体细节是非必要的。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。图1为根据本发明一实施方式的探针高度调整方法的流程图。首先在步骤S11中，上升升降载台至点测位置，升降载台上用以承载待测物。接着在步骤S12中，调整两个探针装置的两个探针，使两个探针接触待测物，并利用两个形变感应回路使两个探针装置的两个力臂上的两个感应元件根据两个力臂的变形量分别产生第一观测值变化与第二观测值变化，以分别提供两个探针目标值。之后在步骤S13中，使两个探针接触待测物时具有近似的目标值。在以下叙述中，将利用图2的探针点测系统100说明上述各步骤。图2为根据本发明一实施方式的探针点测系统100的示意图。图3为图2的探针装置120、120’与升降载台110的局部放大图。同时参阅图2与图3，探针点测系统100包含升降载台110、两个探针装置120、120’、两个形变感应回路130、接触感应回路140、测试回路150、第一开关160与第二开关160’。在本实施方式中，探针装置的数量为两个(即探针装置120、120’)，探针点测系统100具有两个形变感应回路130，且第一开关160与该第二开关160’具有相同的电性连接关系。升降载台110可承载待测物210，且升降载台110可在探针装置120、120’下方以方向D上升，使得探针装置120、120’可分别电性接触待测物210的接点212、214。待测物210可以为具有多个晶片的晶圆、LED晶片、LED封装模块等物件，但不以上述元件为限。探针装置120、120’位于升降载台110上方。由于探针装置120’的结构与探针装置120相同，因此以下仅叙述探针装置120的结构。探针装置120包含力臂122、探针124与感应元件126。探针124连接于力臂122的一端。感应元件126位于力臂122上，当力臂122受力而变形时，感应元件126可随力臂122的变形量而产生观测值变化。形变感应回路130电性连接感应元件126，用以接收感应元件126产生的观测值变化。在本实施方式中，力臂122具有贯穿的镂空区123，且镂空区123的长度方向与力臂122的长度方向可以相同或大致相同，其中以相同为较佳。感应元件126可以为应变规或压电材料，应变规可随力臂122的变形量而产生电阻值的变化，而压电材料可随力臂122的变形量而产生电压值的变化。也就是说，感应元件126产生的观测值变化可以为电阻值的变化或电压值的变化，依感应元件126种类而定。其中，感应元件126的数量并不用以限制本发明，可依设计者需求而定。接触感应回路140包含电源142与针压感应单元144。针压感应单元144电性连接电源142，且具有升压元件R1与探针连接线路145。探针连接线路145与升压元件R1并联。此外，接触感应回路140还可包含分压元件R2。分压元件R2电性连接电源142，且与针压感应单元144串联。第一开关160与探针装置120电性连接。第二开关160’与探针装置120’电性连接。在图3中，探针124与探针124’尚未接触待测物210，第一开关160与第二开关160’电性连接探针连接线路145。在本实施方式中，探针点测系统100还包含控制器172、174与针压设定装置176。控制器172可以为点测机，而控制器174可以为测试机，点测机与测试机之间亦有电性连接，但控制器172、174的种类并不限制本发明。控制器172电性连接升降载台110与接触感应回路140。针压设定装置176电性连接形变感应回路130与控制器172，使控制器172可通过针压设定装置176电性连接形变感应回路130。控制器174电性连接测试回路150，当探针124与探针124’确认与待测物210电性接触时，第一开关160与第二开关160’可电性连接测试回路150，使得控制器174电性连接第一开关160、第二开关160’并与探针装置120、120’导通。其中，形变感应回路130、接触感应回路140与测试回路150均为独立的回路。图4为图3的升降载台110上升后的示意图。同时参阅图1与图4在步骤S11中，上升升降载台110至点测位置，升降载台110上用以承载待测物210。当升降载台110以方向D上升至点测位置时，探针装置120、120’未必均接触待测物210，即使均已接触待测物210，待测物210对探针装置120、120’所施加的压力也未必相同，因此需有后续调整针高的动作，才能确保探针124、124’在相同或近似垂直位置(针高)的状态下与待测物210接触，避免探针124、124’损坏待测物210，并减少探针124、124’磨耗。接着在步骤S12中，调整两个探针装置120、120’的两个探针124、124’，使两个探针124、124’接触待测物210，并利用两个形变感应回路130使两个探针装置120、120’的两个力臂122、122’上的两个感应元件126、126’根据两个力臂122、122’的变形量分别产生第一观测值变化与第二观测值变化，以分别提供两个探针124、124’目标值。也就是说，当升降载台110至点测位置后，可再分别调整探针装置120、120’的探针124、124’的垂直位置。进一步说明如下，探针装置120、120’的力臂122、122’会因探针124、124’被待测物210抵压而受力而变形，感应元件126、126’会根据力臂122、122’的变形量分别产生第一观测值变化与第二观测值变化。针压设定装置176(见图2)可通过形变感应回路130接收第一观测值变化与第二观测值变化，以及通过第一观测值变化与第二观测值变化，借此确认及调整是否已提供探针124、124’相同或近似的目标值，例如目标值为针压克重(probeforce)，而近似的目标值是指针压克重在正负1克之间。之后在步骤S13中，使两个探针124、124’接触待测物210时具有近似的目标值。也就是说，例如使用者已在步骤S12时，预先设定欲分别提供两个探针124、124’约5克的克重/针高目标值，此时，使用者即可一边观看针压设定装置176显示的第一观测值变化与第二观测值变化，一边调整探针124、124’针高，使探针124、124’接触待测物210时具有近似的目标值，即是约5克的克重/针高，而使探针124、124’的针尖大致位于同一水平面，进而在步骤S13时，即可使探针124、124’接触待测物210时具有近似的目标值。此外，由于本发明的探针装置120、120’具镂空区123、123’的力臂122、122’可产生较大的变形量，故可提升力臂122、122’受力时的变形灵敏度，使感应元件126、126’分别产生灵敏的第一观测值变化与第二观测值变化，借此提升探针124、124’高度调整时的准确度。同时参阅图2与图4，待探针装置120、120’的针高调整完后(即是步骤S13后)，便可利用接触感应回路140确认探针装置120、120’是否分别与待测物210的接点212、214电性接触。本发明的探针点测系统100通过接触感应回路140确认探针装置120、120’是否分别已与待测物210的接点212、214电性接触，故可缩短检测待测物210的时间。当待测物210确实与探针124、124’接触而电性连接时，因探针连接线路145导通并与升压元件R1并联，控制器172所测量的针压感应单元144的跨电压将明显下降。在判断前述跨电压下降至临界值时，控制器172可立即停止升降载台110上升。由于控制器172亦与针压设定装置176电性连接，因此可确保探针124、124’能以预定的针压确实与待测物210抵接。此外，需再说明的是，倘若判断跨电压的数值尚未到达所设定的临界值时，则会进一步判断升降载台110是否到达所设定的极限值(也就是升降载台110最高位置的设定值)，借此避免升降载台110持续上升，使得待测物210的针压有超负载的可能，亦可以避免伤害待测物210及探针124、124’。也就是说，若升降载台110尚未到达极限值，则升降载台110仍会持续上升，将会使得探针124、124’施予接点212、214的针压持续增加。若升降载台110已经到达极限值，虽然测量的跨电压尚未到达所设定的临界值，则会立即停止升降载台110的动作，以避免伤害探针124、124’与待测物210。其中，升降载台110上升到极限值的原因，有可能是待测物210中的晶片是损坏不良的，例如NG的LED，故跨电压的数值一直未能到达所设定的临界值。此外，亦可利用本发明的针压设定装置176，借此可以判断针压是否超过所设定的目标值，若针压超过所设定的目标值，针压设定装置176亦可通过控制器172停止升降载台110上升。在以下叙述中，将说明探针位置监测方法，要特别说明的是，本发明的探针位置监测方法只要至少一个探针装置即可进行监测。由于图5步骤S21与步骤S22的内容已于前述内容说明，因此不再重复赘述，也因此以下说明的探针位置监测方法是以有两个探针装置继续说明的，不以限制本发明。图5为根据本发明一实施方式的探针位置监测方法的流程图。首先在步骤S21中，上升升降载台，使升降载台上的待测物接触至少一个探针装置，且探针装置的力臂受力而变形。接着在步骤S22中，利用接触感应回路确认探针装置与待测物电性接触，使升降载台停止。之后在步骤S23中，利用测试回路输入电流至待测物，以检测待测物的电性与光性。在步骤S24中，在检测待测物的电性与光性的同时，利用至少一个形变感应回路电性连接力臂上的至少一个感应元件，根据力臂的变形量产生至少一个观测值变化。在步骤S25中，在检测待测物的电性与光性的同时，持续监测至少一个观测值变化。在以下叙述中，将利用图2的探针点测系统100与图6说明上述步骤S23至步骤S25。图6为图4的第一开关160与第二开关160’电性连接测试回路150后的示意图。同时参阅图5与图6，在步骤S23中，利用测试回路150输入电流至待测物210，以检测待测物210的电性与光性。当探针124、124’确实电性接触待测物210后，第一开关160与第二开关160’可由图4的状态切换成图6的状态，也就是第一开关160远离探针装置120的一端可由接点P1切换至接点P2，第二开关160’远离探针装置120’的一端可由接点P1’切换至接点P2’，使得控制器174(见图2)电性连接第一开关160、第二开关160’并与探针装置120、120’导通。如此一来，控制器174便可通过测试回路150对待测物210输入电流。在步骤S24中，在检测待测物210的电性与光性的同时，利用两个形变感应回路130电性连接力臂122、122’上的感应元件126、126’，根据力臂122、122’的变形量产生两个观测值变化。当检测待测物210的同时，由于形变感应回路130与感应元件126、126’电性连接，探针124、124’抵压于待测物210，使力臂122、122’产生变形量。因此，力臂122、122’上的感应元件126、126’便可根据力臂122、122’的变形量分别产生第一观测值变化与第二观测值变化。在步骤S25中，在检测待测物的电性与光性的同时，持续监测两个观测值变化。由于形变感应回路130与感应元件126、126’电性连接，故当检测待测物210的同时，利用力臂122、122’上的感应元件126、126’分别产生的观测值变化亦可由针压设定装置176(见图2)通过形变感应回路130持续监测。如此一来，不仅可监测待测物210的状态是否正常，还可监测机台的稳定度，例如可监测待测物210的焊垫接点212、214的厚度，及监测升降载台110(见图2)的点测位置是否偏移。同时参阅图2与图6，在本实施方式中，探针点测系统100进一步还可以包含警示元件178。针压设定装置176具有观测值变化的目标值。警示元件178电性连接针压设定装置176，当感应元件126、126’各自产生的第一观测值变化与第二观测值变化超出目标值时，警示元件178可发出警示信号。例如探针124、124’位置偏移时、待测物210的焊垫接点212、214的厚度差异太大时、升降载台110的点测位置偏移时…等。警示信号例如以7段显示器的数字表示数值高低，或以不同色度、亮度的灯号表示数值高低，又或者以不同音频表示数值高低，不以限制本发明。因此，使用者不仅能得知探针装置120、120’的垂直位置或升降载台110的垂直位置可能有所偏移，知晓机台的稳定度，还能得知所检测的待测物210是否为良品，例如不良的待测物210可能表面不平整，或者焊垫接点212、214的厚度差异过大。此外，当形变感应回路130持续监测第一观测值变化与第二观测值变化时，若第一观测值变化与第二观测值变化的差异大于针压设定装置176的目标值时，可执行对应的处理程序，例如停机检查与维修、重新调整针高、或更换另一待测物等处理，不以限制本发明。此外，由于本发明形变感应回路130持续监测第一观测值变化与第二观测值变化，进一步本发明亦可以将该些变化的观测值储存起来，进行产品分析等。图7为图4的待测物210的接点212、214的厚度不同时的示意图。图8为图7的两个探针装置120、120’的力与时间关系图。同时参阅图7与图8，接点212具有厚度T1，接点214具有厚度T2，且厚度T2大于厚度T1。倘若利用本发明的探针高度调整方法，可先调整探针装置120、120’的探针124、124’两者针高相同，位于同一水平面。但由于待测物210的接点212、214厚度不同，故当探针装置120、120’与待测物210接触后，探针装置120’所受的力会大于探针装置120所受的力，因此力臂122’的变形量会大于力臂122。形变感应回路130接收感应元件126的第一观测值变化可画出直线L1，形变感应回路130接收感应元件126’的第二观测值变化可画出直线L2。直线L1、L2可显示于图2的控制器172、针压设定装置176或其他显示设备，使用者便可得知此待测物210的接点212、214厚度不同。与现有技术相比，本发明的探针点测系统可以通过接触感应回路缩短检测待测物的时间。当待测物确实与探针接触而电性连接时，因探针连接线路导通并与升压元件并联，所测量的针压感应单元的跨电压将明显下降。在判断前述跨电压下降至临界值时，可立即停止升降载台上升，并利用本发明的探针高度调整方法，可以确保探针以预定的针压确实与待测物抵接。此外，本发明的探针高度调整方法，当探针装置的探针接触待测物时，可利用感应元件根据力臂的变形量提供探针目标值(针压克重)，作为调整探针高度的依据，能提升测量针压(probeforce)的准确度，且灵敏度高，可避免探针装置上的探针损坏待测物，减少探针磨耗。再者，本发明的探针位置监测方法，当接触感应回路确认探针装置与待测物电性接触后，测试回路可输入电流至待测物以检测待测物的电性与光性。当检测待测物的同时，感应元件可根据力臂的变形量产生观测值变化，并由形变感应回路持续监测此观测值变化。如此一来，不仅可监测待测物的状态是否正常，还可监测机台的稳定度，例如可监测待测物的焊垫接点的厚度，及监测升降载台的点测位置是否偏移。应了解到，在以上叙述中，已叙述过的元件连接关系与功能将不再重复赘述，合先叙明。图9为根据本发明另一实施方式的探针点测系统100a的示意图。图10为图9的探针装置120与升降载台110的局部放大图。同时参阅图9与图10，探针点测系统100a包含升降载台110、探针装置120、形变感应回路130、接触感应回路140、测试回路150、第一开关160与第二开关160’。与图2实施方式不同的地方在于：探针点测系统100a仅具有一个探针装置120、一个形变感应回路130，以及升降载台110电性接触待测物210底面的接点214a，且当探针124接触待测物210时，升降载台110通过第二开关160’选择性地电性连接探针连接线路145或测试回路150。要再说明的是，探针点测统100a在仅具有一个探针装置120时，第一开关160直接与探针装置120电性连接，而第二开关160’则是通过探针连接线路145或测试回路150再与探针装置120进行电性连接。第一开关160可通过接点P1、P2选择性地电性连接探针连接线路145或测试回路150。第二开关160’可通过接点P1’、P2’选择性地电性连接探针连接线路145或测试回路150。探针装置120的探针124可用来接触待测物210相对升降载台110的表面。当升降载台110以方向D上升时，探针124可抵接待测物210顶面的接点212。图11为图10的升降载台110上升后的示意图。同时参阅图9与图11，当升降载台110以方向D上升时，升降载台110上的待测物210的接点212可接触探针124，使探针装置120的力臂122受力而变形。接着，可利用接触感应回路140确认探针装置120与待测物210的接点212电性接触。控制器172可采集接触感应回路140的针压感应单元144的跨电压变化，并根据此跨电压变化确认探针装置120与待测物210电性接触。当跨电压变化达到临界值时，升降载台110停止上升，且探针装置120与待测物210的接点212电性接触。至于升降载台110其他的实施方式皆已如上述公开内容，在此容不赘述。图12为图11的第一开关160与第二开关160’电性连接测试回路150后的示意图。同时参阅图9与图12，当接触感应回路140确认探针装置120与待测物210电性接触后，第一开关160由接点P1切换至接点P2，第二开关160’由接点P1’切换至接点P2’。接着，测试回路150可由控制器174输入电流至待测物210，以检测待测物210的电性与光性，如图5探针位置监测方法的步骤S23所示。当测试回路150输入电流至待测物210以检测待测物210的电性与光性的同时，利用形变感应回路130电性连接力臂122上的感应元件126，根据力臂122的变形量产生观测值变化，如图5探针位置监测方法的步骤S24所示。此外，在检测待测物210的电性与光性的同时，持续监测上述观测值变化。也就是说，当检测待测物210的同时，力臂122上感应元件126产生的观测值变化可由针压设定装置176通过形变感应回路130持续监测，如图5探针位置监测方法的步骤S25所示。如此一来，不仅可监测待测物210的状态是否正常，还可监测机台的稳定度，例如可监测待测物210的焊垫接点212、214的厚度，及监测升降载台110的点测位置是否偏移。当然地，亦如上述所公开的内容，进一步本发明亦可以将这些变化的观测值储存起来。图13为图11的探针装置120接触待测物210后的位置与时间关系图。同时参阅图11与图13，当待测物210接触探针装置120后，探针装置120会因冲击而呈不稳定状态，例如轻微的抖动，然后待接触感应回路140(见图9)确认探针装置120已与待测物210电性接触后，升降载台110停止上升，使得探针装置120的位置不再变化，因此可得到曲线L3。曲线L3可显示于图9的控制器172、针压设定装置176或其他显示设备，供使用者判断机台的稳定性与待测物210状态是否正常。虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。