激光清洁装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种激光清洁装置及方法，以单一激光模块通过波长切换单元切换激光光束的波长，并配合制作工艺需求以适当波长及能量的激光光束达成试片(探针卡)的清洁。此方法包含：以激光模块产生一激光光束，通过波长切换单元依据制作工艺需求切换输出的波长，并通过激光光束调控单元调控激光光束的能量大小，再由光路传导单元进行激光光束传导，将激光光束于试片上进行激光清洁的动作，由吸嘴单元进行清洁碎屑排除，由移载平台使激光光束与试片相对移动以达成整面试片的清洁，由控制模块控制波长切换单元、激光光束调控单元与移载平台，以适当波长及能量的激光光束达成试片的全激光清洁的目标，进而提升激光清洁的品质。

Laser cleaning device and method

【技术实现步骤摘要】
激光清洁装置及方法
本专利技术涉及一种激光清洁装置及方法，特别是涉及一种用于清洁试片(探针卡)的激光清洁装置及方法。
技术介绍
晶片针测机可判断IC(集成电路)的品质优劣并节省封装的成本，目前半导体公司以机械式研磨探针来恢复探针卡的电性，因探针卡的探针之间的高低差易有撞针风险，希望能导入激光清洁的技术。在IC制作工艺的设备中，因试片(探针卡)保持固定不动，故需以激光光束于设备中传导并进行飞行光路。但如此一来，将于试片的不同清洁位置(如近端与远端)造成激光光束的光程差异(约160mm)，使得激光光束对试片的不同清洁位置的清洁品质有所差异，并导致激光光束难以完全清洁试片(探针)而存在部分的残留物。同时，因激光光束具有较大的发散角，使得激光光束在试片的近端的激光光直径(约12.5mm)与在试片的远端的激光光直径(约15mm)不同，以致激光光束在试片的不同清洁位置上(如近端与远端)形成不同或非稳定的激光能量，从而难以确保激光光束对试片(探针)的清洁品质。如图1所示，为使用探针卡(试片)检测IC制作工艺的晶片，经检测100次，造成在探针卡(探针)的尖部形成含有锡(Sn)金属的污层。如图2所示，为激光进行探针卡清洁，清洁后会于针尖产生氧化物，例如二氧化锡(SnO2)，将造成影响电性，仍需搭配机械磨针进行氧化层剥除。接触式机械研磨无法进行高密度(直径<30μm)的探针卡清洁，接触式清洁方式不符合IC制作工艺需求。期望能以激光方式来清洁探针卡，以消除因探针之间的高低差，易有撞针风险及延长探针卡的使用寿命。因此，如何解决上述悉知技术的问题，实已成为本领域技术人员的一大课题。
技术实现思路
本专利技术提供一种激光清洁装置激光清洁装置及方法，并可提供一具有稳定激光能量的激光光束以清洁试片。本专利技术的激光清洁装置用于清洁一试片，该装置包括：一激光模块，其提供一激光光束；一波长切换单元，其具有至少一反射镜与一倍频晶体；一激光光束调控模块，其具有一能量补偿单元与一发散角优化单元，其中，激光模块、能量补偿单元与发散角优化单元分别位于两层不同高度的位置；至少一光学元件，其导引激光模块所提供的激光光束通过能量补偿单元与发散角优化单元的至少其中一者；以及一光路传导模块，其传导来自能量补偿单元与发散角优化单元的至少其中一者的激光光束，以借由该激光光束清洁试片。本专利技术的激光清洁方法用于清洁一试片，该方法包括：提供包括一载体、一激光模块、一波长切换单元、一激光光束调控模块与至少一光学元件的激光清洁装置，该激光光束调控模块具有能量补偿单元与发散角优化单元，其中，该激光模块、波长切换单元、能量补偿单元与发散角优化单元分别位于两层不同高度的位置；由激光模块提供一激光光束；由一波长切换单元将激光光束切换绿光或红外光波长分别照射，或者由波长切换单元将激光光束切换绿光与红外光波长同时照射。由至少一光学元件导引激光模块所提供的激光光束通过能量补偿单元与发散角优化单元的至少其中一者；以及由光路传导模块传导来自能量补偿单元与发散角优化单元的至少其中一者的激光光束，以借由该激光光束清洁试片。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明。在以下描述内容中将部分阐述本专利技术的额外特征及优点，且此等特征及优点将部分自所述描述内容显而易见，或可借由对本专利技术的实践习得。本专利技术的特征及优点借助于在权利要求范围中特别指出的元件及组合来认识到并达到。应理解，前文一般描述与以下详细描述两者均仅为例示性及解释性的，且不欲约束本专利技术所主张的范围。附图说明图1为探针卡的尖部形成含有锡(Sn)金属的污层的示意图；图2为探针卡清洁后于针尖产生氧化物的示意图；图3为频谱分析图；图4A至图4B为本专利技术中激光清洁装置的第一实施例示意图，其中，移动模块可移动光路传导模块、吸嘴与稳定激光光束以对应至试片的不同清洁位置；图5A至图5B为本专利技术中激光清洁装置的第二实施例示意图，其中，移动模块可移动光路传导模块、吸嘴与稳定激光光束以对应至试片的不同清洁位置；图6为本专利技术中激光清洁方法的流程图；图7为本专利技术中将激光光束分别传导至试片的近端与远端时相关数据的比较表；图8A至图8B为在本专利技术的激光光束调控模块补偿激光光束所需的激光能量前，将激光光束分别传导至试片的近端与远端时，激光光束在吸嘴的开口处的示意图；图9A至图9B为在本专利技术的激光光束调控模块补偿激光光束所需的激光能量后，将稳定激光光束分别传导至试片的近端与远端时，稳定激光光束在吸嘴的开口处的示意图；图10为本专利技术的激光清洁方法中有关激光能量的校正程序的流程图；图11A为本专利技术图5A至图5B的激光清洁装置中，包括试片的多个清洁位置的位置表的示意图；图11B为由本专利技术的控制模块量测在图11A的多个清洁位置上的激光能量以产生一具有多个激光能量值的激光能量表的示意图；图11C为依据本专利技术图11B的激光能量表产生一具有多个补偿参数的激光能量补偿表的示意图；图12A为本专利技术图5A至图5B的激光光束调控模块中，以发散角优化单元优化激光光束的发散角所构成的发散角与间距的关系曲线图；图12B为本专利技术图5A至图5B的激光光束调控模块中，以能量补偿单元补偿准直激光光束的激光能量所构成的穿透率与步径量的关系曲线图；图13为本专利技术中用以产生红外光及绿光波长激光的波长切换单元的示意图；图14为本专利技术中用以产生红外光及绿光双波长混合激光的波长切换单元的示意图；图15为本专利技术中分别使用红外光及绿光波长激光的激光清洁装置清洁试片的探针后所形成的影像图；以及图16为本专利技术中使用红外光及绿光双波长混合激光的激光清洁装置清洁试片的探针后所形成的影像图。符号说明2激光清洁装置2a第一机台2b第二机台22激光模块23波长切换单元231、232反射镜233倍频晶体234透镜235分光镜236、237反射镜238反射镜240光回收装置3激光光束调控模块31发散角优化单元311第一镜片312第二镜片313第三镜片32能量补偿单元321半波片322分光镜4光路传导模块41光学元件5吸嘴51、52开口6集尘模块61方向7控制模块8移动模块9试片91探针92残留物A1至A25清洁位置B1、B2位置点C1、C2位置点C3、C4位置点D间距E1、E2连接件F1第一光学元件F2第二光学元件F3第三光学元件F4第四光学元件H1、H2曲线K1L型板K2通孔L1激光光束L2补偿激光光束L3准直激光光束L4稳定激光光束La至Ld激光光束L11外圈R旋转方向S10至S22步骤S31至S33步骤。具体实施方式以下借由特定的具体实施方式说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效，也可借由其他不同的具体实施方式加以施行或应用。图3为频谱分析图，根据该频谱分析，透明氧化层SnO2(二氧化锡)对可见光波长532nm的绿光(Green)激光的吸收率低，不宜用来清除SnO2。由频谱分析图中可知，经激光验证与能量散射光谱仪(EnergyDispersiveSpectrometer；EDS)的分析结果，以具有波长1064nm的红外光(Infrared；IR)激光清除氧化层的效果最佳。因此，本专利技术的激光清洁装置2可先以具有波长532nm的绿光激光清除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光清洁装置，用于清洁试片，该装置包括：载体；激光模块，其设于该载体上方，用以提供激光光束；激光光束调控模块，其设于该载体上方，且包含有能量补偿单元与发散角优化单元，其中，该发散角优化单元用以调整该激光光束为准直激光光束，且该能量补偿单元依据该试片的清洁位置补偿该激光光束所需的激光能量以形成补偿激光光束；波长切换单元，其依据制作工艺需求切换该激光光束输出的波长；以及至少一光学元件，其导引该激光模块所提供的该激光光束通过该能量补偿单元与该发散角优化单元的至少其中一者。

【技术特征摘要】
2018.04.13 TW 1071127711.一种激光清洁装置，用于清洁试片，该装置包括：载体；激光模块，其设于该载体上方，用以提供激光光束；激光光束调控模块，其设于该载体上方，且包含有能量补偿单元与发散角优化单元，其中，该发散角优化单元用以调整该激光光束为准直激光光束，且该能量补偿单元依据该试片的清洁位置补偿该激光光束所需的激光能量以形成补偿激光光束；波长切换单元，其依据制作工艺需求切换该激光光束输出的波长；以及至少一光学元件，其导引该激光模块所提供的该激光光束通过该能量补偿单元与该发散角优化单元的至少其中一者。2.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该波长切换单元包含至少一反射镜及一倍频晶体。3.根据权利要求2所述的激光清洁装置，其特征为，该倍频晶体产生具有波长532nm的绿光与波长1064nm的红外光激光光束，再经分光镜分光产生具有波长532nm的绿光激光光束输出至该激光光束调控模块，以作第一次清洁该试片的探针的尖部含有锡(Sn)金属的污层。4.根据权利要求3所述的激光清洁装置，其特征为，该波长切换单元切换其内的反射镜的角度，使该激光模块的激光光束通过该反射镜的下方，并以具有波长1064nm的红外光激光光束输出至该激光光束调控模块内，以作第二次清洁该试片的探针的尖部含有氧化层SnO2的污层。5.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该波长切换单元将该激光光束经倍频晶体产生具有波长532nm的绿光与波长1064nm的红外光激光光束，经反射镜输出至该激光光束调控模块，作一次清洁该试片的探针的尖部含有锡(Sn)金属与氧化层SnO2的污层。6.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该载体、激光模块、激光光束调控模块与光学元件设置于第一机台内。7.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该激光模块、能量补偿单元与发散角优化单元分别设于该载体上方的不同高度位置。8.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该发散角优化单元用于缩小该激光光束的发散角以产生该准直激光光束。9.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该发散角优化单元包括第一镜片、第二镜片与第三镜片。10.根据权利要求9所述的激光清洁装置，其特征为，该第一镜片为凹透镜，而该第二镜片与该第三镜片均为凸透镜。11.根据权利要求9所述的激光清洁装置，其特征为，该发散角优化单元通过调整该第二镜片与该第三镜片的间距，借此缩小该激光模块所提供的该激光光束的发散角以产生该准直激光光束。12.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该能量补偿单元包含有半波片与分光镜，并依据该试片的不同清洁位置将该半波片旋转至所需角度，且通过该半波片的旋转角度与该分光镜补偿激光能量而形成该补偿激光光束。13.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该装置还包括导光臂，其固定于L型板的通孔上，并传导来自该能量补偿单元与该发散角优化单元的至少其中一者的激光光束，以借由该激光光束清洁该试片。14.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该至少一光学元件包含有第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件及第四光学元件。15.根据权利要求14所述的激光清洁装置，其特征为，该第一光学元件将经过该能量补偿单元或该发散角优化单元的该激光光束从水平方向转变为往上方的垂直方向传导至该第二光学元件上，该第二光学元件将该激光光束从垂直方向转变为往水平方向传导至该能量补偿单元或该发散角优化单元上，该第三光学元件将经过该能量补偿单元或该发散角优化单元的该激光光束从水平方向转变为往下方的垂直方向传导至该第四光学元件上，该第四光学元件再将该激光光束从垂直方向转变为往水平方向传导至导光臂上。16.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该激光模块与该能量补偿单元设置于该载体上，该发散角优化单元设置于该能量补偿单元上方。17.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该激光模块与该发散角优化单元设置于该载体上，该能量补偿单元设置于该发散角优化单元上方。18.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该激光模块设置于该载体上，该能量补偿单元与该发散角优化单元设置于该激光模块上方。19.根据权利要求1所述的激光清洁装置，其特征为，该装置还包括光路传导模块及具有开口的吸嘴，其设置于第二机台内，其中，该光路传导模块与导光臂连接，并将该激光光束传导通过该吸嘴的该开口以形成具有稳定激光能量的稳定激光光束，进而将该稳定激光光束对应至该第二机台内该试片的清洁位置以清洁该试片。20.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峻明，黄建融，林于中，曾介亭，李闵凯，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71