CN217901946U - 一种VCSEL Wafer测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种VCSEL Wafer测试系统，包括底座、测试台、电极测试组件和功能测试组件，其中测试台活动设置于底座，用于安装晶圆，电极测试组件包括测试座和探针，测试座安装于底座，测试座上开设有贯穿测试座的测试空腔，探针连接于测试座并延伸至测试空腔内，用于抵接并检测晶圆，功能测试组件包括轨道和多个具有不同测试功能的独立测试模块，独立测试模块用于穿过测试空腔对晶圆进行检测。相比于现有技术，本实用新型将测试台和独立测试模块分别设置于电极测试组件的两侧，使二者运动互不干涉，且使得测试空腔上方预留有足够的操作空间，使整个系统能够有效地将多种不同的测试功能集成到一起，具备很好的应用前景。

Description

一种VCSEL Wafer测试系统

技术领域

本实用新型涉及芯片测试设备技术领域，尤其涉及一种VCSEL Wafer测试系统。

背景技术

VCSEL是Vertical Cavity Surface Emitting Laser的首字母缩写，即垂直腔表面发射激光器。VCSEL是一种半导体激光二极管，以砷化镓等半导体材料为基础研制，有别于LED(发光二极管)和LD(Laser Diode，激光二极管)等其他光源。与传统的边发射(Edgeemitter)激光器不同，VCSEL是从顶部表面垂直发射高功率光学激光束，具有体积小、圆形输出光斑、天然2D机构光、单纵模输出、阈值电流小、工作温度范围大、价格低廉、易集成为大面积阵列等优点，广泛应用与光通信，光互连，光存储等领域。

VCSEL Wafer即VCSEL晶片，对其进行测试是其生产中很重要的一个环节，因其测试在国内起步较晚，测试工艺还不成熟，而且没有统一标准。所以国内生产的测试系统测试功能也各不相同，都是针对客户产品的工艺需求来设计，例如，中国实用新型专利CN210775272U公开了一种晶圆检测装置，包括检测镜头以及晶圆放置台，检测镜头位于晶圆放置台上方，所述晶圆放置台表面设置有负压吸孔用于吸附晶圆，所述晶圆放置台可沿轴心转动，还包括第一滑动基板和第二滑动基板，在第一滑动基板和第二滑动基板上均设置有滑轨以及丝杠模组，其中晶圆放置台位于第一滑动基板的轨道上且由该滑动基板上的丝杠模组带动沿轨道滑动；第一滑动基板位于第二滑动基板的轨道上且由第二滑动基板上的丝杠模组带动沿该轨道滑动。通过第一滑动基板、第二滑动基板配合相应的丝杠模组可以实现晶圆的双轴向移动，检测显微镜可以对晶圆的各个位置均进行检测。

显然，现有技术中的VCSEL Wafer测试装置大多只有一个或两个功能，并且因晶圆片较小，不同功能的测试装置较难集成至同一个设备中。这就导致现有的VCSEL Wafer在生产时，当在测试多项指标时需要多次换装，严重影响了生产效率。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种VCSEL Wafer测试系统，用以解决现有的VCSEL Wafer测试装置功能单一的问题。

本实用新型提供一种VCSEL Wafer测试系统，包括：

底座；

测试台，活动设置于所述底座，用于安装晶圆；

电极测试组件，包括测试座和探针，所述测试座安装于所述底座，所述测试座上开设有贯穿所述测试座的测试空腔，所述测试空腔位于所述测试台的运动轨迹上方，所述探针连接于所述测试座并延伸至所述测试空腔内，用于抵接并检测晶圆；

功能测试组件，包括轨道和多个具有不同测试功能的独立测试模块，所述轨道连接于所述底座，多个所述独立测试模块均活动连接于所述轨道，所述独立测试模块的运动轨迹经过所述测试空腔上方，所述独立测试模块用于穿过所述测试空腔对晶圆进行检测。

优选的，所述测试空腔为柱体形状，所述测试台包括一个用于安装晶圆的安装面，所述测试空腔的延伸方向垂直于所述安装面。

优选的，所述探针包括探针杆和探针头，所述探针杆贴合所述测试空腔的内壁延伸，所述探针杆的一端连接于所述测试座，另一端形成弯折，所述探针头连接于所述探针杆的另一端，用于抵接并检测晶圆。

优选的，所述电极测试组件还包括驱动器，所述驱动器连接于所述测试座，所述探针杆的一端连接于所述驱动器，所述驱动器用于带动所述探针相对于所述测试座运动。

优选的，所述安装面表面覆盖有导电层，用于配合所述探针对晶圆进行异面电极测试。

优选的，所述测试台为圆柱体，所述测试台的一个端面为所述安装面，所述安装面上开设有多个同心且环形排列的负压孔，用于吸附晶圆，所述测试台的另一个端面活动连接所述底座。

优选的，所述轨道的延伸方向平行于所述安装面。

优选的，多个所述独立测试模块包括积分球、定位相机。

优选的，所述底座包括机架、基座和精密运动平台，所述基座安装与所述机架，所述精密运动平台安装于所述基座，所述精密运动平台连接所述测试台，用于驱动所述测试台运动。

优选的，还包括两个支撑板，两个所述支撑板均安装于所述基座，并分别位于所述精密运动平台两侧，所述支撑板背离所述基座的端部连接所述电极测试组件和所述功能测试组件。

本实用新型提供一种VCSEL Wafer测试系统，将待测的晶圆安装至测试台上，通过电极测试组件中的探针对晶圆进行电极测试，通过功能测试组件中多个独立测试模块，分别对晶圆进行多种其他指标的测试。测试台可带动晶圆片在电极测试组件下方移动，以调整位置，功能测试组件中的轨道可以使得多个独立测试模块在电极测试组件上方切换，独立测试模块通过电极测试组件中的测试座上的测试空腔，完成对晶圆的检测，从而实现了一台设备能够完成多种测试的目的。相比于现有技术，本实用新型将测试台和独立测试模块分别设置于电极测试组件的两侧，使二者运动互不干涉，实现独立测试模块的切换，同时，测试空腔的开设以及探针延伸入测试空腔的设置，使得测试空腔上方预留有足够的操作空间，不会影响和干涉到独立测试模块的正常使用与切换，使整个系统能够有效地将多种不同的测试功能集成到一起，具备很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型提供的VCSEL Wafer测试系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的VCSEL Wafer测试系统一实施例中的机架部分的结构示意图；

图3为本实用新型提供的VCSEL Wafer测试系统一实施例中的测试台部分的结构示意图；

图4为本实用新型提供的VCSEL Wafer测试系统一实施例中的电极测试组件的结构示意图；

图5为本实用新型提供的VCSEL Wafer测试系统一实施例中的功能测试组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

结合图1～5所示，本实用新型提供一种VCSEL Wafer测试系统一实施例，该VCSELWafer测试系统包括底座1、测试台2、电极测试组件3 和功能测试组件4，其中测试台2活动设置于所述底座1，用于安装晶圆，即wafer。电极测试组件3包括测试座31和探针32，所述测试座31安装于所述底座1，所述测试座31上开设有贯穿所述测试座31的测试空腔 33，所述测试空腔33位于所述测试台2的运动轨迹上方，所述探针32 连接于所述测试座31并延伸至所述测试空腔33内，用于抵接并检测晶圆。功能测试组件4则包括轨道41和多个具有不同测试功能的独立测试模块42，所述轨道41连接于所述底座1，多个所述独立测试模块42均活动连接于所述轨道41，所述独立测试模块42的运动轨迹经过所述测试空腔33上方，所述独立测试模块42用于穿过所述测试空腔33对晶圆进行检测。

本实用新型提供一种VCSEL Wafer测试系统，将待测的晶圆安装至测试台2上，通过电极测试组件3中的探针32对晶圆进行电极测试，通过功能测试组件4中多个独立测试模块42，分别对晶圆进行多种其他指标的测试。测试台2可带动晶圆片在电极测试组件3下方移动，以调整位置，功能测试组件4中的轨道41可以使得多个独立测试模块42在电极测试组件3上方切换，独立测试模块42通过电极测试组件3中的测试座31上的测试空腔33，完成对晶圆的检测，从而实现了一台设备能够完成多种测试的目的。相比于现有技术，本实用新型将测试台2和独立测试模块42分别设置于电极测试组件3的两侧，使二者运动互不干涉，实现独立测试模块42的切换，同时，测试空腔33的开设以及探针32延伸入测试空腔33的设置，使得测试空腔33上方预留有足够的操作空间，不会影响和干涉到独立测试模块42的正常使用与切换，使整个系统能够有效地将多种不同的测试功能集成到一起，具备很好的应用前景。

作为优选的实施例，本实施例中的底座1主要起到整个系统的支撑作用，底座1具体包括机架11、基座12和精密运动平台13，所述基座 12安装与所述机架11，所述精密运动平台13安装于所述基座12，所述精密运动平台13连接所述测试台2，用于驱动所述测试台2运动。

具体地，本实施例中的机架11采用结构钢焊接件保证强度，底部具有防震地脚，有效降低设备的振动，保证整个系统在运行时不会因振动发生精度误差。

基座12采用大理石制成，有效保证安装与其上的精密运动平台13 的精度和稳定性。

精密运动平台13可以根据需要选用任意现有的可以驱动测试台2运动的机构，例如多轴运动滑台等。本实施例中的精密运动平台13为四轴运动，其四个运动轴分别为x轴、y轴、z轴和theta轴，其中x轴、y轴采用光栅尺闭环控制，用于控制测试台2沿水平面内的两个方向运动，z 轴采用闭环控制步进电机控制，用于带动测试台2升降，theta轴采用精密丝杆配精密滚珠导轨控制，用于实现测试台2沿一个竖直的轴线旋转。 X轴、y轴可以保证晶圆中芯片阵列定位的精度，z轴精密定位保证芯片与探针32或者独立测试模块42接触的高度，来保证压力合适，以免损伤芯片，theta轴则可以保证芯片定位的角度精度。

作为优选的实施例，本实施例中的测试台2为圆柱体，所述测试台2 的一个端面为所述安装面，晶圆即安装与安装面之上，所述安装面上开设有多个同心且环形排列的负压孔，用于吸附晶圆，所述测试台2的另一个端面活动连接所述底座1。

本实施例中的测试台2平面度小于10μm，保证良好的测试性能要求，支持高低温测试，通过制冷片进行温控，温度范围5℃～100℃，稳定性±1℃。该测试台2可采用手动上料的方式，将晶圆放置于安装面之上，然后便可以通过负压孔将晶圆吸引固定于安装面。本实施例中的负压孔排列形成三层的环形，可以分别用于固定2寸、4寸和6寸的晶圆片，提高本VCSEL Wafer测试系统的通用性。

进一步地，本实施例中的所述安装面表面覆盖有导电层，用于配合所述探针32对晶圆进行异面电极测试。本实施例中的导电层为镀金层，其具有良好的导电性和稳定性，为最优选的一种方案。条件允许的情况下，实际中也可以根据具体需要采用其他材料制作导电层。

作为优选的实施例，本实施例中的电极测试组件3中，测试座31为平板形状，以减少整个VCSEL Wafer测试系统制造所需要的材料。

所述测试空腔33为柱体形状，所述测试空腔33的延伸方向垂直于所述安装面。本实施例中因测试做为平板的形式，导致测试空腔33的深度较浅，实际中根据所需的测试条件不同，测试座31的形状结构与测试空腔33的尺寸也可以为其他样式。测试空腔33为独立测试模块42预留了足够的动作空间，使得本VCSEL Wafer测试系统在具备电极测试功能的条件下，也可以进行其他测试。

本实施例中的所述探针32包括探针杆321和探针头322，所述探针杆321贴合所述测试空腔33的内壁延伸，所述探针杆321的一端连接于所述测试座31，另一端形成弯折，所述探针头322连接于所述探针杆321 的另一端，用于抵接并检测晶圆。探针杆321的形状为测试空腔33上方预留了足够的检测空间，使独立测试模块42的切换与运作更加方便。具体地，本实施例中的探针杆321为L形状，探针头322向下方倾斜，在提供足够的操作空间的同时，又保证电极测试时的可靠性。探针头322 为钨钢表面镀金材质，保证高强度及良好的导电性能。

本实施例中的所述电极测试组件3还包括驱动器34，所述驱动器34 连接于所述测试座31，所述探针杆321的一端连接于所述驱动器34，所述驱动器34用于带动所述探针32相对于所述测试座31运动。本实施例中的驱动器34为三轴精度滑台，实际中也可以根据具体情况选择其他可以驱动探针32动作的现有装置。驱动器34可以用来调整探针32的位置以适应晶圆上的具体情况，使本VCSEL Wafer测试系统在使用时更具灵活性。

进一步地，本实施例中的探针32及驱动器34均有多个，共分为两组，呈扇形分布于探测空腔的两侧，使用时可根据晶圆的具体位置，选用不同的探针32作为电极测试的探测点，更加方便操作。

上述电极测试组件3的结构使得本VCSEL Wafer测试系统同时具有同面电极测试功能和异面电极测试功能。同面电极测试时，可以先断开安装面上的导电层与其他线路的导通，同时选用位置合适的两个探针32 分别作为正极和负极，同时接触晶圆进行同面电极测试。异面电极测试时，可将安装面上的导电层与测试仪器的线路导通，选用一个探针32作为正极，选择测试台2作为负极，进行异面测试。

作为优选的实施例，在本实施例中的功能测试组件4中，所述轨道 41采用高精度模组实现，保证不同独立测试模块42的切换精度。其延伸方向平行与安装面，方便设计制造与维护。

本实施例中的独立测试模块42包括积分球421，用于测试LIV、光谱；精密图像定位422，用于对测试芯片做定位筛选；NF相机组件423 和FF相机组件424，分别用于NF测试和FF测试。使用时仅需通过轨道 41将独立测试模块42移动至测试空腔33上方，便可以完成对应的功能测试。上述仅为优选的举例说明，实际中独立测试模块42还可以为其他任意的现有的测试器械，或控制器械，例如视觉定位系统，与可运动的机构形成闭环，实现微米级定位精度，工作中能够对识别出的误差做反馈修正。多个独立测试模块42可根据实际测试的工序，按照对应的功能在轨道41上依次排列。

进一步地，作为优选的实施例，本实施例中的VCSEL Wafer测试系统还包括两个支撑板5，两个所述支撑板5均安装于所述基座，并分别位于所述精密运动平台13两侧，所述支撑板5背离所述基座的端部连接所述电极测试组件3和所述功能测试组件4。支撑板5作为电极测试组件3 和功能测试组件4的支撑结构，同时也为下方的测试台2运动预留出足够的空间。

进一步地，本实施例中的VCSEL Wafer测试系统还包括防护罩(图中未示出)，防护罩设置于电极测试组件3和功能测试组件4外侧，采用给密封设计，配水冷设备，低温测试时防护罩内充干燥氮气，迅速满足测试环境需求。

本实施例的一个具体测试流程如下：

手动将晶圆上料至测试台2，并通过测试台2的真空吸附功能吸附晶圆；

设备开启并自检，软件操作精密运动平台13、驱动器34等自动运行至各轴待机位；

进行晶圆片定位，x、y方向加旋转运动定位第一颗芯片位置；

将第一颗芯片移动到测试工位并精确定位；

探针32压芯片焊盘位置加电，并拍图片保存；

操作功能测试组件4依次进行LIV测试、光谱测试、NF测试、FF 测试；

通过精密运动平台13移动晶圆，使芯片阵列运动并重复上述步骤，测试剩余芯片。

本实用新型提供一种VCSEL Wafer测试系统，将待测的晶圆安装至测试台2上，通过电极测试组件3中的探针32对晶圆进行电极测试，通过功能测试组件4中多个独立测试模块42，分别对晶圆进行多种其他指标的测试。测试台2可带动晶圆片在电极测试组件3下方移动，以调整位置，功能测试组件4中的轨道41可以使得多个独立测试模块42在电极测试组件3上方切换，独立测试模块42通过电极测试组件3中的测试座31上的测试空腔33，完成对晶圆的检测，从而实现了一台设备能够完成多种测试的目的。相比于现有技术，本实用新型将测试台2和独立测试模块42分别设置于电极测试组件3的两侧，使二者运动互不干涉，实现独立测试模块42的切换，同时，测试空腔33的开设以及探针32延伸入测试空腔33的设置，使得测试空腔33上方预留有足够的操作空间，不会影响和干涉到独立测试模块42的正常使用与切换，使整个系统能够有效地将多种不同的测试功能集成到一起，具备很好的应用前景。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，包括：

底座；

测试台，活动设置于所述底座，用于安装晶圆；

电极测试组件，包括测试座和探针，所述测试座安装于所述底座，所述测试座上开设有贯穿所述测试座的测试空腔，所述测试空腔位于所述测试台的运动轨迹上方，所述探针连接于所述测试座并延伸至所述测试空腔内，用于抵接并检测晶圆；

功能测试组件，包括轨道和多个具有不同测试功能的独立测试模块，所述轨道连接于所述底座，多个所述独立测试模块均活动连接于所述轨道，所述独立测试模块的运动轨迹经过所述测试空腔上方，所述独立测试模块用于穿过所述测试空腔对晶圆进行检测。

2.根据权利要求1所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述测试空腔为柱体形状，所述测试台包括一个用于安装晶圆的安装面，所述测试空腔的延伸方向垂直于所述安装面。

3.根据权利要求2所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述探针包括探针杆和探针头，所述探针杆贴合所述测试空腔的内壁延伸，所述探针杆的一端连接于所述测试座，另一端形成弯折，所述探针头连接于所述探针杆的另一端，用于抵接并检测晶圆。

4.根据权利要求3所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述电极测试组件还包括驱动器，所述驱动器连接于所述测试座，所述探针杆的一端连接于所述驱动器，所述驱动器用于带动所述探针相对于所述测试座运动。

5.根据权利要求2所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述安装面表面覆盖有导电层，用于配合所述探针对晶圆进行异面电极测试。

6.根据权利要求5所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述测试台为圆柱体，所述测试台的一个端面为所述安装面，所述安装面上开设有多个同心且环形排列的负压孔，用于吸附晶圆，所述测试台的另一个端面活动连接所述底座。

7.根据权利要求2所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述轨道的延伸方向平行于所述安装面。

8.根据权利要求7所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，多个所述独立测试模块包括积分球、定位相机。

9.根据权利要求1～8任一项所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，所述底座包括机架、基座和精密运动平台，所述基座安装与所述机架，所述精密运动平台安装于所述基座，所述精密运动平台连接所述测试台，用于驱动所述测试台运动。

10.根据权利要求9所述的VCSEL Wafer测试系统，其特征在于，还包括两个支撑板，两个所述支撑板均安装于所述基座，并分别位于所述精密运动平台两侧，所述支撑板背离所述基座的端部连接所述电极测试组件和所述功能测试组件。

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