TW201425886A - 量測裝置以及量測方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種量測裝置，包括一導電探針卡、一光學接收模組、一分光模組以及一資料處理模組。導電探針卡係放置於該晶圓之至少一發光裝置之上，以驅動該至少一發光裝置，使該至少一發光裝置發出一入射光並穿過該導電探針卡；光學接收模組，用以接收穿過該導電探針卡之該入射光；分光模組將入射光轉換為光譜信號；以及資料處理模組依據光譜信號計算出一光學參數。

Description

量測裝置以及量測方法

本揭露係關於一種光學特性量測方法，尤其是關於一種藉由導電探針卡量測發光二極體(LED)之全光通量的方法。

LED(Light emitting diode)具有耗電量小、壽命長、反應速度快的特性，被譽為下一個世代的照明元件。LED產業結構分為上、中、下游。上游將原料製作成磊晶片後，中游負責整合成LED晶圓，再將進行晶粒切割成單一晶粒(LED chip die)，最後在下游將晶粒封裝成各式不同型態的LED。因此，量測LED之光學參數對評估光源的能量轉換效率而言是非常重要的。

目前對於LED而言，量測光學參數(例如全光通量)的方法主要可分為兩大類，分別為積分球式及太陽能面板式(PV cell)。就積分球式而言，由於傳統探針高度限制，因此此一方法僅可量測120度光接收角之光通量。另一方法則為太陽能面板式，使用太陽能面板對位後進行收光之動作。此方法同樣受限於傳統探針高度限制，使得光接收角為128度。

有鑑於此，需要一種新的方案，以解決上述問題。

本揭露提供一種量測裝置與量測方法，以陣列式微型 積分球為基礎架構並搭配透明導電探針卡，使得全光通量之光接收角可達140度以上，並且可減少對位次數，以減少其機構產生之對位誤差，提高量測速度。

本揭露提供一種量測裝置，用以量測一晶圓上的複數發光裝置，包括一導電探針卡、一光學接收模組、一分光模組以及一資料處理模組。導電探針卡係放置於晶圓之至少一發光裝置之上，以驅動至少一發光裝置，使至少一發光裝置發出一入射光並穿過導電探針卡；光學接收模組接收穿過導電探針卡之入射光；分光模組將入射光轉換為光譜信號；以及資料處理模組依據光譜信號計算一光學參數。

本揭露提供一種應用於一量測裝置的量測方法，量測裝置包括一導電探針卡、一光學接收模組、一分光模組以及一資料處理單元，量測方法包括放置導電探針卡於一晶圓之至少一發光裝置之上；藉由導電探針卡驅動至少一發光裝置，使得至少一發光裝置發出一入射光並穿過導電探針卡；藉由光學接收模組接收穿過導電探針卡之入射光；藉由分光模組將該射光轉換為光譜信號；以及藉由資料處理模組依據光譜信號計算一光學參數。

以下將詳細討論本揭露各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本揭露所提供之許多可行的發明概念可實施在各種特定範圍中。這些特定實施例僅用於舉例說明本揭露之裝置及使用方法，但非用於限定本揭露之範圍。

第1圖為本揭露所提出之量測裝置之一實施例的示意圖。如圖所示，量測裝置100包括一導電探針卡101、一光學接收模組102、一分光模組103以及一資料處理模組104。量測裝置100可應用於光學特性之檢測。舉例而言，量測裝置100可檢測發光裝置105之頻譜、波長、全光通量、亮度與色度等各種光學參數。發光裝置105可為放置於晶圓或基板上的一種或多種之薄膜材料、半導體材料、光學材料、有機材料或無機材料所構成之發光裝置。在本揭露較佳之實施例中，發光裝置105係為一發光二極體(LED)。

導電探針卡101連接至資料處理模組104以及一電壓源(未顯示)，並且電性連接至發光裝置105，以提供電壓並且驅動該發光裝置105。仔細而言，導電探針卡101係由複數層金屬微線陣列單元黏著、堆疊至一定厚度而形成；而該金屬微線陣列單元係由絕緣薄膜包覆單層單向排列之複數金屬微線所構成。當導電探針卡101放置於發光裝置105之上並加以電性連接時，該電壓源就可透過導電探針卡101之中的金屬微線傳送電壓，以驅動發光裝置105。此外，資料處理模組104可控制導電探針卡101之移動速度與方向，並且控制其接收來自電壓源之電壓。

光學接收模組102連接至資料處理模組104，用以接收發光裝置105被導電探針卡102驅動後所發出的入射光，並傳送到分光模組103。光學接收模組102可為一積分球、一積分球陣列、一太陽能板…等各種收光裝置。在本揭露 之實施例中，積分球陣列係由多顆積分球所構成，並且積分球陣列中之積分球可同步地移動或獨立地移動。此外，資料處理模組104可控制光學接收模組102之移動速度與方向。在本發明之實施例中，導電探針卡101係設置於晶圓上之發光裝置105與光學接收模組102之間。換言之，發光裝置105被驅動後所發出的入射光會穿過導電探針卡101，而被光學接收模組102所接收。

分光模組103係用以將光學接收模組102所接收的入射光轉換為光譜信號。在本揭露之實施例中，分光模組係為一單通道光譜儀或多通道光譜儀，用以將入射光所包含之不同波長的光束，以不同繞射角度加以分開並且成像。仔細而言，分光模組103包括一光偵測元件、一色散元件以及複數個透鏡組。入射光通過該一透鏡組而成為一準直光束，色散元件用以將準直光束中所含之不同波長的光束，以不同繞射角度分開，進而透過另一透鏡組聚焦各波長光束並成像於光偵測元件上，以偵測各波長光束之能量強度，得到入射光之光譜信號。總而言之，分光模組103之作用在於分析入射光之波長，以得到相對應之光譜信號。

資料處理模組104依據來自分光模組103之光譜信號，可判斷出波長分佈情形，以計算出全光通量、亮度與色度等各種光學參數。資料處理模組104可為一微電腦處理器、晶片組、或是內建於分光模組103的軟體應用程式。此外，資料處理模組104可控制分光模組103、光學接收模組102與導電探針卡101之開啟或關閉，以及光學接收 模組102與導電探針卡101之移動速度與方向。

第2圖為本揭露所提供之光學量測方法的示意圖。導電探針卡201係置放於至少具有第一發光裝置205a與第二發光裝置205b的一晶圓之上。此時，導電探針卡201電性接觸至第一發光裝置205a與第二發光裝置205b，並點亮晶圓202上之第一發光裝置205a與第二發光裝置205b。值得注意的是，導電探針卡201可為一透明的導電探針卡201，使得第一發光裝置205a與第二發光裝置205b所發出之入射光可穿透導電探針卡201並通過積分球206之開口207，而被積分球206所接收。此外，導電探針卡201會受到資料處理模組104之控制，而驅動全部或部分之發光裝置。

值得注意的是，本揭露所使用的導電探針卡201，可以一次對全部的發光裝置進行對位，並且點亮全部或部分之發光裝置。然而，在一般的量測裝置中，由於使用探針來點量發光裝置，在每一次量測時發光裝置之前，都必須對探針與發光裝置進行對位。因此，本揭露中之量測裝置可減少對位次數，減少對位時機構產生之誤差，因而提高量測速度。

一般而言，積分球206包括一光偵測計(photo meter)以及檔板，並且積分球206的內部表面會塗佈高散射特性的反射膜(例如硫酸鋇)。當入射光通過開口207之後，會在積分球206之內部進行散射，然後被光偵測計所吸收。因此，積分球能收集發光模組205a或205b所發出之入射 光，而檔板的目的在於阻擋入射光直接進入光量計。在一般的量測裝置中，由於使用探針來點亮發光裝置，為了預留探針的空間，使得積分球206與發光裝置205之間的距離較遠，造成收光角度只有120度。由於本揭露使用的是導電探針卡201，因此積分球206與發光裝置205之間不需預留空間，大幅縮減了兩者之間的距離，使得收光角度提升到140度。在本揭露的一實施例中，透明導電探針卡的厚度約0.5mm，開口207的直徑為3.75mm，積分球開口面積占總表面積的8%，積分球內徑至少需6.6mm，其外徑大小約為7.6mm，但不限定於此。

第3圖為本揭露所提供之量測裝置的另一實施例。量測裝置300包括資料處理模組304、分光模組303、積分球306以及導電探針卡301。首先，資料處理模組304控制導電探針卡301進行對位，再將導電探針卡301置放於發光裝置305之上，並使得導電探針卡301將發光裝置305加以點亮。接著，資料處理模組304控制積分球306以進行對位。也就是說，資料處理模組304將積分球306置放於發光裝置305的正上方，並且盡量地接近發光裝置305，以盡量接收發光裝置305發出的入射光307。在一實施例中，積分球306置於發光裝置305的正上方，並且其開口接觸到導電探針卡301。在對位完成後，積分球306收集入射光308，然後分光模組303將積分球306所收集的入射光308轉換為光譜信號，並且傳送到資料處理模組304，最後資料處理模組304計算出光學參數。

值得注意的是，在一般的量測裝置中，由於使用探針來點量發光裝置，在每一次量測時發光裝置305之前，都必須對探針與發光裝置305進行對位。由於本揭露使用的是導電探針卡301，一旦導電探針卡301與發光裝置305完成對位並且電性連接至發光裝置305之後，就可點亮全部或部分之發光裝置305。換言之，本揭露之實施例只需要一次性地對位導電探針卡301與發光裝置305即可，不需要量測每個發光裝置305之前都要對導電探針卡301與發光裝置305先進行對位。因此，本揭露中之量測裝置可減少對位次數，減少對位時機構產生之誤差，因而提高量測速度。

第4圖為本揭露所提供之量測裝置的另一實施例。量測裝置400包括資料處理模組404、分光模組403、積分球陣列416以及導電探針卡401。積分球陣列416係由複數顆積分球406以一維或二維陣列的排列方式所構成。在一實施例中，積分球陣列416係為一4x4之陣列，也就是由16顆積分球406所構成。量測裝置400點亮與定位發光裝置405、收集入射光408與計算光學參數的方法如前所述，此處不再贅述。值得注意的是，分光模組403可為一多通道光譜儀，同時接收複數個積分球406的入射光408，並轉換為複數個光譜信號，然後傳送到資料處理模組404。

此外，積分球陣列416會受到資料處理模組404的控制，配合其他機械裝置、機構或設備，以二維的方式移動，以便接收不同位置的發光裝置405所發出之入射光408。 值得注意的是，資料處理模組404可控制積分球陣列416之中的一個積分球、複數個積分球或是全部的積分球之移動。換言之，積分球陣列416之中的每一個積分球406可各自獨立地移動，部分同步移動或是全部同步移動。

第5圖為本揭露所提供之量測裝置的另一實施例。量測裝置500包括資料處理模組504、分光模組503、積分球506以及導電探針卡501。量測裝置500收集入射光508與計算光學參數的方法如前所述，此處不再贅述。值得注意的是，在此實施例中，複數積分球506整合於導電探針卡501之上。換言之，複數積分球506與導電探針卡501是同步移動的。在其他實施例，量測流程包含了兩次對位的步驟，即導電探針卡501與發光裝置505之對位，以及積分球506與發光裝置505之對位。然而，在本實施例中，由於積分球506整合於導電探針卡501之上，因此只需要一次對位，就可將積分球506與導電探針卡501同時與發光裝置505對位。因此，本實施例中之量測裝置可進一步減少對位次數，減少對位時機構產生之誤差，因而提高量測速度。

第6圖為本揭露所提供之量測裝置的另一實施例。量測裝置600包括資料處理模組604、分光模組603、積分球606以及導電探針卡601。量測裝置600收集入射光608與計算光學參數的方法如前所述，此處不再贅述。值得注意的是，在此實施例中，導電探針卡群組包括多個導電探針卡601，每個導電探針卡601之上分別整合一積分球606。 由於每個導電探針卡601分別整合至積分球606上，因此積分球陣列616之中的每個積分球可獨立地移動。同樣地，由於積分球606整合於導電探針卡601之上，因此只需要一次對位，就可將積分球606與導電探針卡601同時與發光裝置605對位。因此，本實施例中之量測裝置可進一步減少對位次數，減少對位時機構產生之誤差，因而提高量測速度。

第7圖為本揭露所提供之量測裝置400的操作流程圖。首先，在步驟S71中，導電探針卡401放置於至少一發光裝置405之上，並將發光裝置405加以驅動，使發光裝置405分別發出一入射光408並穿過導電探針卡401。然後，於步驟S72中，光學接收模組接收穿過導電探針卡401之入射光408。舉例而言，光學接收模組為一顆積分球406或一積分球陣列416，並且積分球陣列416係由多顆積分球406所構成。值得注意的是，積分球406可進一步整合於導電探針卡401之上。在步驟S73中，分光模組403將入射光408轉換為光譜信號，分光模組406為單通道光譜儀或是多通道光譜儀。最後，於步驟S74中，資料處理模組404依據光譜信號計算光學參數。舉例而言，光學參數包括全光通量、色度以及亮度等參數。前述步驟S71~S74之細部內容係如第1圖至第6圖之實施例所述，故於此不再累述。

惟以上所述者，僅為本揭露之較佳實施例而已，當不能以此限定本揭露實施之範圍，即大凡依本揭露申請專利 範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本揭露專利涵蓋之範圍內。另外，本揭露的任一實施例或申請專利範圍不須達成本揭露所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本揭露之權利範圍。

100、300、400、500、600‧‧‧檢測裝置

101、201、301、401、501、601‧‧‧導電探針卡

102‧‧‧光學接收模組

103、303、403、503、603‧‧‧分光模組

104、304、404、504、604‧‧‧資料處理模組

105、305、405、505、605‧‧‧發光裝置

202‧‧‧晶圓

205a‧‧‧第一發光裝置

205b‧‧‧第二發光裝置

206、306、406、506、606‧‧‧積分球

207‧‧‧開口

308、408、508、608‧‧‧入射光

416、516、616‧‧‧積分球陣列

第1圖為本揭露所提供之一實施例的示意圖。

第2圖為本揭露所提供之光學量測方法的示意圖。

第3圖為本揭露所提供之另一實施例的示意圖。

第4圖為本揭露所提供之另一實施例的示意圖。

第5圖為本揭露所提供之另一實施例的示意圖。

第6圖為本揭露所提供之另一實施例的示意圖。

第7圖為本揭露所提供之量測裝置的操作流程圖。

400‧‧‧檢測裝置

401‧‧‧導電探針卡

403‧‧‧分光模組

404‧‧‧資料處理模組

405‧‧‧發光裝置

406‧‧‧積分球

408‧‧‧入射光

416‧‧‧積分球陣列

Claims (20)

1. 一種量測裝置，用以量測一晶圓上的複數發光裝置，包括：一導電探針卡，放置於該晶圓之至少一發光裝置之上，以驅動該至少一發光裝置，使該至少一發光裝置發出一入射光並穿過該導電探針卡；一光學接收模組，用以接收穿過該導電探針卡之該入射光；一分光模組，將該入射光轉換為一光譜信號；以及一資料處理模組，依據該光譜信號計算出一光學參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該分光模組為一光譜儀，用以根據以複數不同之繞射角度，將該入射光所包含之不同波長的光束加以分開並且成像。
3. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該導電探針卡包括至少一組金屬微線陣列單元，用以電性連接該發光裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該導電探針卡係為一透明的導電探針卡。
5. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該光學參數包括全光通量、色度或亮度之其中之一或其組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該光學接收模組為一積分球。
7. 如申請專利範圍第1項所述之量測裝置，其中該導電探針卡係用以驅動該晶圓上之一第一發光裝置與一第二發光裝置，該光學接收模組包括一第一積分球以及一第二積 分球，以分別接收該第一發光裝置與該第二發光裝置所發出並穿過該導電探針卡之入射光。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之量測裝置，其中該積分球整合至該導電探針卡之上。
9. 如申請專利範圍第7項所述之量測裝置，更包括該資料處理模組用以控制該第一積分球與該第二積分球，使得該該第一積分球與該第二積分球同步地移動，以分別對準該第一發光裝置與該第二發光裝置。
10. 如申請專利範圍第7項所述之量測裝置，更包括該資料處理模組用以控制該第一積分球與該第二積分球，使得該該第一積分球與該第二積分球獨立地移動，以分別對準該第一發光裝置與該第二發光裝置。
11. 一種量測方法，應用於一量測裝置，該量測裝置包括一導電探針卡、一光學接收模組、一分光模組以及一資料處理單元，該量測方法包括：放置該導電探針卡於一晶圓之至少一發光裝置之上；藉由該導電探針卡驅動該至少一發光裝置，使得該至少一發光裝置發出一入射光並穿過該導電探針卡；藉由該光學接收模組接收穿過該導電探針卡之該入射光；藉由該分光模組轉換該入射光為光譜信號；以及藉由該資料處理單元依據該光譜信號計算出一光學參數。
12. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中轉換 該入射光為光譜信號的步驟係藉由一光譜儀，根據複數不同之繞射角度，將該入射光所包含之不同波長的光束加以分開並且成像。
13. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中驅動該至少一發光裝置的步驟係藉由包括至少一組金屬微線陣列單元之該導電探針卡，以電性連接該發光裝置。
14. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中驅動該至少一發光裝置的步驟係藉由一透明的導電探針卡驅動該至少一發光裝置。
15. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中該光學參數包括全光通量、色度或亮度之其中之一或其組合。
16. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中接收該入射光的步驟包括藉由該光學接收模組中之一積分球接收穿過該導電探針卡之該入射光。
17. 如申請專利範圍第11項所述之量測方法，其中該導電探針卡係驅動該晶圓之一第一發光裝置與一第二發光裝置，並且接收該入射光的步驟包括藉由該光學接收模組中之一第一積分球與一第二積分球分別量測該第一發光裝置與該第二發光裝置所發出並穿過該導電探針卡之入射光。
18. 如申請專利範圍第16或17項所述之量測方法，其中該積分球係整合至該導電探針卡之上。
19. 如申請專利範圍第17項所述之量測方法，其中接收該入射光的步驟更包括藉由該資料處理模組用以控制該第一積分球與該第二積分球，使得該第一積分球與該第二積 分球獨立地移動，以分別對準該第一發光裝置與該第二發光裝置。
20. 如申請專利範圍第17項所述之量測方法，其中接收該入射光的步驟更包括藉由該資料處理模組用以控制該第一積分球與該第二積分球，使得該第一積分球與該第二積分球同步地移動，以分別對準該第一發光裝置與該第二發光裝置。