適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法

2023-05-25 23:16:46

適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法
【專利摘要】本發明涉及一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，包括：通過豎直方向移動光源單元或承載裝置使光源單元與承載裝置沿豎直方向相互靠近，測試針卡裝置沿豎直方向向下移動；提供設置於測試針卡的定位窗口，提供測試晶圓中至少兩個的定位點；測試針卡裝置由定位窗口通過相機尋找測試晶圓上的定位點，進而調整晶圓的角度，使得所述的測試針卡裝置與所述的測試晶圓平行，匹配測試晶圓的位置；提供設置於測試針卡裝置的輔助對針單元，輔助對針單元的至少兩個輔助針頭暴露出測試針卡裝置的下表面；輔助對針單元的輔助針頭接觸於晶粒的焊球點，匹配測試針卡裝置與測試晶圓的晶粒的位置，實現測試針卡裝置與測試晶圓的對準。
【專利說明】適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體測試【技術領域】，特別涉及一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法。
【背景技術】
[0002]CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器的製作過程為:設計、wafer (晶圓)生產、彩色濾膜、CSP (Chip Scale Package,晶片級封裝)、測試。在晶圓測試步驟中，需要對所述晶粒進行電性測試，以確保在封裝之前，矽晶圓上的晶粒是合格的產品，因此晶圓測試是提高半導體器件良率的關鍵步驟之一。
[0003]一般而言，到達測試的CMOS圖像傳感器產品是切割好的單個產品，但是隨著CMOS圖像傳感器尺寸越來越小單個測試產品的尺寸也越來越小，單個測試產品的測試操作越來越困難。另一方面，單個產品測試中，需要反覆進行單個晶片的拾放操作，容易損傷晶片導致成品率降低，因此降低了測試效率影響最終晶片的產能；而且拾放動作需要較長的輔助時間，因此也降低了測試效率。
[0004]CMOS圖像傳感器晶圓級測試的主要工作原理為:在LED背光源提供亮、暗兩種不同光照環境下，通過連接有其他配套裝置的測試針卡與晶圓中的每個晶粒的焊球點接觸提取相應電壓、電流以及圖像的信息，從而實現對產品良率的判斷。
[0005]然而，在現有工藝中，隨著測試的CMOS傳感器產品越來越小，由於測試針卡與焊球點的對準精度低，難以達到的CMOS圖像傳感器晶圓級測試的對準精度需求，從而不能準確地對晶圓中的各個晶粒進行電性測試，降低了 CMOS圖像傳感器晶圓級測試的準確性。
[0006]因此，提供一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，成為本領域技術人員亟待解決的問題。
[0007]公開於該發明【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

【發明內容】

[0008]為解決現有技術的不足，本發明提供一種高對準精度和低複雜度的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法。
[0009]為了達到上述目的，本發明提供一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，提供光源單元、位於其上部的測試針卡裝置、承載於一承載裝置上的測試晶圓，所述的測試晶圓的感光面朝向承載裝置設置，所述的測試晶圓沿豎直方向置於所述的光源單元與所述的測試針卡裝置之間，所述的測試針卡裝置的一面設置有至少兩個測試針，所述的晶圓對準方法包括如下所述的步驟:
[0010]A)通過豎直方向移動光源單元或承載裝置使所述的光源單元與所述的承載裝置沿豎直方向相互靠近；相應的，測試針卡裝置沿豎直方向向下移動；[0011]B)提供設置於所述測試針卡的定位窗口 ；提供所述測試晶圓中至少兩個的定位點；所述的測試針卡裝置由所述定位窗口通過相機尋找測試晶圓上的定位點，進而調整晶圓的角度，使得所述的測試針卡裝置與所述的測試晶圓平行，匹配測試晶圓的位置；
[0012]C)提供設置於測試針卡裝置的輔助對針單元；所述的輔助對針單元的至少兩個輔助針頭暴露出所述測試針卡裝置的下表面；所述的測試針卡裝置靠近所述的測試晶圓，所述的輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述晶粒的焊球點，匹配測試針卡裝置與測試晶圓的晶粒的位置，實現測試針卡裝置與測試晶圓的對準。
[0013]優選地，所述的輔助對針單元為針式材質或透光的孔式材質，其貫穿設置於所述的測試針卡裝置。
[0014]優選地，所述的輔助對針單元與相鄰所述測試針的距離為N*晶粒間的距離，其中，N為大於等於I的自然數。
[0015]優選地，所述的定位窗口為兩個，其間隔設置於所述的測試針卡裝置中部，並貫穿設置於所述的測試針卡裝置。
[0016]優選地，所述的輔助對針單元設置於所述的兩個定位窗口之間的區域，並貫穿設置於所述的測試針卡裝置。
[0017]優選地，所述的步驟C)中，所述的輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述晶粒的焊球點，將相應的位置信息傳輸於一終端，所述終端通過分析確認所述的位置是否匹配；
[0018]其中，若匹配，則結束晶圓對準；
[0019]若不匹配，則通過所述承載裝置控制所述的測試晶圓於水平方向微調一距離，通過所述輔助針頭與所述焊球點的接觸進一步傳輸相應的位置信息於所述的控制終端進行分析，重複分析與微調直到匹配。
[0020]本發明的有益效果是:本發明的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法在不增加系統複雜度的情況下，能夠使測試針卡裝置與晶圓精確地對準，從而能準確地對晶圓中的各個晶粒進行電性測試，提高了 CMOS圖像傳感器晶圓級測試的準確度，並且採用晶圓級測試提高了測試的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過說明書附圖以及隨後與說明書附圖一起用於說明本發明某些原理的【具體實施方式】，本發明所具有的其它特徵和優點將變得清楚或得以更為具體地闡明。
[0022]圖1為本發明所利用圖像傳感器晶圓級測試裝置的結構示意圖。
[0023]圖2為本發明的測試針卡裝置的示意圖。
[0024]圖3為本發明的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法的流程圖。
[0025]應當了解，說明書附圖並不一定按比例地顯示本發明的具體結構，並且在說明書附圖中用於說明本發明某些原理的圖示性特徵也會採取略微簡化的畫法。本文所公開的本發明的具體設計特徵包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。
[0026]在說明書附圖的多幅附圖中，相同的附圖標記表示本發明的相同或等同的部分。【具體實施方式】[0027]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0028]本發明提供一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，該方法能提供較高的對準精度並且實現複雜度低。
[0029]所述對準方法首先提供圖像傳感器晶圓級測試裝置，所述測試裝置包括:光源單元、位於所述光源單元上部的測試針卡裝置和承載於一承載裝置上的測試晶圓，所述測試晶圓感光面朝向承載裝置設置，所述測試晶圓在豎直方向中置於所述光源單元與所述測試針卡裝置之間，其中，所述測試針卡、所述測試晶圓和所述光源單元沿豎直方向依次排列，並且所述測試晶圓水平地設置所述光源單元與所述測試針卡裝置之間，所述測試針卡裝置的一面設置有至少兩個測試針，以同時測試晶圓中的多個晶粒。其中，本發明中所涉及的豎直方向是指基本垂直於地面的方向，與地面之間的角度範圍在85°到95°之間。
[0030]所述晶圓對準方法包括如下所述步驟:
[0031]A)通過沿豎直方向移動光源單元或承載裝置使所述光源單元與所述承載裝置沿豎直方向相互靠近；相應地，測試針卡裝置沿豎直方向向下移動，使得所述光源單元和測試針卡裝置在豎直方向上靠近晶圓；
[0032]B)提供設置於所述測試針卡裝置中的定位窗口 ；提供所述測試晶圓中至少兩個定位點；所述測試針卡裝置通過位於測試針卡裝置上方的捕捉裝置經由所述定位窗口尋找測試晶圓上的定位點，進而調整晶圓的角度，使得所述測試針卡裝置與所述測試晶圓平行，匹配測試晶圓的位置，從而使所述測試針卡裝置與所述測試晶圓對準；其中，所述定位窗口為兩個，其間隔設置於所述測試針卡裝置中部，並貫穿設置於所述測試針卡裝置；所述捕捉裝置可以為相機、攝像機以及可以捕獲圖像的任何合適的裝置；
[0033]具體而言，當測試針卡裝置對應晶圓上的兩個定位點時，通過找出所述兩個定位點在圖像傳感器晶圓級測試裝置的機電控制XY馬達平臺的XY坐標系中位置，通過調整所述XY馬達平臺以調整晶圓的角度，使兩個定位點在XY坐標系的Y方向的值匹配，從而使測試針卡裝置與晶圓平行。其中，所述XY馬達平臺用於驅動承載所述晶圓的承載裝置移動，從而通過所述XY馬達平臺調整晶圓的位置。
[0034]C)提供設置於測試針卡裝置的輔助對針單元；所述輔助對針單元的至少兩個輔助針頭暴露出所述測試針卡裝置的下表面；所述測試針卡裝置靠近所述測試晶圓，所述輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述晶粒的焊球點，匹配測試針卡裝置與測試晶圓的晶粒的位置，實現測試針卡裝置與測試晶圓的進一步對準。其中，所述輔助對針單元為針式材質或透光的孔式材質，並且貫穿設置於所述測試針卡裝置。所述輔助對針單元與相鄰所述測試針的距離為NX晶粒間的距離，其中，N為大於等於I的自然數，使得在所述測試針卡裝置與所述測試晶圓平行，匹配測試晶圓的位置的情況下，在所述測試針卡裝置靠近測試晶圓時，所述輔助對針的單元的輔助針頭能夠接觸測試晶圓上對應晶粒的焊球點。
[0035]具體而言，在所述步驟C)中，所述輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述晶粒的焊球點，將相應的位置信息傳輸至一終端，所述終端通過分析確認所述位置是否匹配；其中，所述位置信息是通過相機獲取的圖像中的輔助針頭的圖像位置數據，可通過現有軟體判斷輔助針頭的位置和方向是否與晶圓的晶粒上的焊球點的位置數據之間的差異來確定所述輔助針頭與所述焊球點的位置是否匹配。
[0036]若匹配，則結束晶圓對準；
[0037]若不匹配，則通過所述承載裝置控制所述測試晶圓於水平方向微調一距離，通過所述輔助針頭與所述焊球點的接觸進一步傳輸相應的位置信息以提供給所述控制終端進行分析，重複分析與微調直到匹配，這樣進一步提高了對準的精確度。
[0038]下面，結合附圖對本發明的具體實施例進行描述。請參閱圖1所示，圖1示出了本發明所利用圖像傳感器晶圓級測試裝置的結構示意圖。所述圖像傳感器晶圓級測試裝置包括光源單元101，所述光源單元101提供圖像傳感器晶圓測試所需豎直方向上的光源並且亮度可調節；承載裝置102，所述承載裝置102設置於所述光源單元101豎直方向的上部；測試晶圓103，所述測試晶圓103承載於所述承載裝置102上，並且所述測試晶圓103感光面朝向光源單元101，所述測試晶圓104上包含有多個晶粒，每個晶粒的對應於所述感光面的反面包含有多個焊球點；測試針卡裝置104，所述測試針卡裝置104位於所述測試晶圓103上部，所述測試針卡裝置104朝向測試晶圓103的一面設有至少兩個測試針。
[0039]圖2示出了本發明的測試針卡裝置的示意圖。在本實施例中所述測試針卡裝置104朝向測試晶圓103的一面設置有四個測試針201、202、203、204，因此可同時對測試晶圓103上的四個晶粒進行測試；並且所述測試卡裝置104上還設置有兩個定位窗口 205、206，所述定位窗口 205、206間隔設置於所述測試針卡裝置104中部，並貫穿設置於所述測試針卡裝置104，以透過所述定位窗口 205、206尋找測試晶圓103上的定位點；所述輔助對針單元設置於所述兩個定位窗口 205和206之間的區域207，並貫穿設置於所述測試針卡104裝置，其中，所述測試針201、202、203、204分別位於定位窗口 205、206的兩側。
[0040]圖3示出了本發明的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法的流程圖，所述的晶圓對準方法包括如下所述的步驟:
[0041]A)通過豎直方向移動光源單元101或承載裝置102使所述的光源單元101與所述的承載裝置102沿豎直方向相互靠近，即，所述光源單元101靠近測試晶圓103的下表面；相應的，測試針卡裝置104沿豎直方向向下移動，使測試針卡裝置104靠近測試晶圓103的上表面；
[0042]B)提供設置於所述測試針卡104的定位窗口 205、206 ;所述測試晶圓103上提供至少兩個的定位點(未示出)；所述的測試針卡裝置104通過位於測試針卡裝置上方的相機經由所述定位窗口 205、206尋找測試晶圓103上的至少兩個定位點，進而通過找出所述至少兩個定位點在圖像傳感器晶圓級測試裝置的機電控制XY馬達平臺(未示出)的XY坐標系中位置，通過調整所述XY馬達平臺以調整測試晶圓103的角度，使至少兩個定位點在XY坐標系的Y方向的值匹配，從而使所述測試針卡裝置104與測試晶圓103平行。其中，所述XY馬達平臺用於驅動承載所述測試晶圓103的承載裝置102移動，從而通過所述XY馬達平臺調整所述測試晶圓103的位置；
[0043]C)提供的設置於測試針卡裝置104的輔助對針單元；所述的輔助對針單元的至少兩個輔助針頭暴露出所述測試針卡裝置104的下表面，在本實施例中所述輔助對針單元包括四個輔助針頭208，為了圖示清楚起見，在圖2中僅標記出其中的一個輔助針頭；所述的測試針卡裝置104靠近所述的測試晶圓103，所述輔助對針單元的輔助針頭208接觸於對應的測試晶圓103的晶粒的焊球點，進一步實現測試針卡裝置104與測試晶圓103的對準。其中，所述輔助對針單元為針式材質或透光的孔式材質，並且貫穿設置於所述測試針卡裝置104。所述輔助對針單元與相鄰所述測試針的距離為NX晶粒間的距離，其中，N為大於等於I的自然數。
[0044]在所述步驟C)中，所述輔助對針單元的輔助針頭208接觸於對應的晶粒的焊球點，捕捉裝置，在本實施例中為相機，將相應的位置信息傳輸於一終端，所述終端通過分析確認所述位置是否匹配；其中，所述位置信息是通過相機獲取的圖像中的輔助針頭208的圖像位置數據，可通過現有軟體判斷輔助針頭208的位置和方向是否與測試晶圓103的晶粒上的焊球點的位置數據之間的差異來確定所述輔助針頭208與所述焊球點的位置是否匹配。
[0045]若匹配，則結束晶圓對準；若不匹配，則通過所述承載裝置102控制所述測試晶圓103於水平方向微調一距離，通過所述輔助針頭208與所述焊球點的接觸進一步傳輸相應的位置信息以提供給所述控制終端進行分析，重複分析與微調直到匹配，這樣進一步提高了對準的精確度。
[0046]所述圖像傳感器晶圓級測試按照如下方式運行:首先通過定位機構掃描晶圓上的定位點，找到整個晶圓的晶粒的定位坐標，測試時根據晶粒的分布圖坐標按照一定規則測試，測試時先將光源單元接近晶圓以支撐晶圓並提供光源，將測試插座下壓，測試插座中的測試針接觸晶圓上的焊球點，然後進行電性能和圖像測試，測試結果形成一個測試圖樣，並將測試圖樣提供給挑晶機臺進行測試分類。
[0047]上述實施例是用於例示性說明本發明的原理及其功效，但是本發明並不限於上述實施方式。本領域的技術人員均可在不違背本發明的精神及範疇下，在權利要求保護範圍內，對上述實施例進行修改。因此本發明的保護範圍，應如本發明的權利要求書覆蓋。
【權利要求】
1.一種適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:提供光源單元、位於所述光源單元上部的測試針卡裝置和承載於一承載裝置上的測試晶圓，所述測試晶圓的感光面朝向承載裝置設置，所述測試晶圓在豎直方向中置於所述光源單元與所述測試針卡裝置之間，所述測試針卡裝置的一面設置有至少兩個測試針，所述晶圓對準方法包括如下步驟: A)通過沿豎直方向移動光源單元或承載裝置使所述光源單元與所述承載裝置沿豎直方向相互靠近；相應地，測試針卡裝置沿豎直方向向下移動； B)提供設置於所述測試針卡裝置中的定位窗口；提供所述測試晶圓中至少兩個定位點；所述測試針卡裝置利用位於其上方的捕捉裝置通過所述定位窗口尋找測試晶圓上的定位點，進而調整晶圓的角度，使得所述測試針卡裝置與所述測試晶圓平行，匹配測試晶圓的位置； C)提供設置於測試針卡裝置的輔助對針單元；所述輔助對針單元的至少兩個輔助針頭暴露出所述測試針卡裝置的下表面；所述測試針卡裝置靠近所述測試晶圓，所述輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述測試晶圓的晶粒的焊球點，匹配測試針卡裝置與測試晶圓的晶粒的位置，實現測 試針卡裝置與測試晶圓的對準。
2.根據權利要求1中所述的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:所述輔助對針單元為針式材質或透光的孔式材質，其貫穿設置於所述測試針卡裝置。
3.根據權利要求1中所述的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:所述輔助對針單元與相鄰所述測試針的距離為NX晶粒間的距離，其中，N為大於等於I的自然數。
4.根據權利要求1中所述的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:所述定位窗口為兩個，其間隔設置於所述測試針卡裝置中部，並貫穿設置於所述測試針卡裝置。
5.根據權利要求4中所述的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:所述輔助對針單元設置於所述兩個定位窗口之間的區域，並貫穿設置於所述測試針卡>j-U ρ?α裝直。
6.根據權利要求1中所述的適用於圖像傳感器晶圓級測試的晶圓對準方法，其特徵在於:所述步驟C)中，所述輔助對針單元的輔助針頭接觸於所述晶粒的焊球點，將相應的位置信息傳輸於一終端，所述終端通過分析確認所述位置是否匹配； 其中，若匹配，則結束晶圓對準； 若不匹配，則通過所述承載裝置控制所述測試晶圓於水平方向微調一距離，通過所述輔助針頭與所述焊球點的接觸進一步將相應的位置信息傳輸給所述控制終端進行分析，重複分析與微調直到匹配。
【文檔編號】H01L21/66GK103700602SQ201310684987
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】熊望明, 趙立新, 李文強 申請人:格科微電子（上海）有限公司