TWI755841B - 晶圓測試方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出適用於檢測薄晶圓之晶圓測試方法。薄晶圓與真空釋放型基板構成一晶圓組件，晶圓組件放置於晶圓匣中。真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於晶圓之正面，此附著力係對氣壓敏感。所提出的晶圓測試方法包含以下步驟。首先自晶圓匣取出晶圓組件，然後將晶圓組件傳送至翹曲檢測裝置，將晶圓組件放置於翹曲檢測裝置之第一載台。接著檢測晶圓之翹曲度，若晶圓之翹曲度小於翹曲門檻值，則自第一載台取出晶圓組件，並翻轉晶圓組件將晶圓組件放置於第二載台。接著，對晶圓組件提供一負壓以去除真空釋放型基板與晶圓之間的附著力並將真空釋放型基板移除後，開始執行晶圓測試。

Description

晶圓測試方法

本發明是關於一種晶圓測試方法，特別是一種應用於薄晶圓之晶圓測試方法。

晶圓表面在經過多道製程之後，除了會歷經多次熱處理，表面也會佈滿多個鍍層、走線與元件。由於晶圓、鍍層、走線以及元件彼此間的熱膨脹率均不相同，因此晶圓的表面會承受一定程度的收縮應力及/或張應力，導致產品晶圓本身均會存在一定程度的翹曲。而此種翹曲隨著晶圓的厚度變薄將更加顯著，嚴重者甚至會呈現如同「洋芋片」般的嚴重翹曲。

實務上會需要將晶圓研磨至如此薄的情況大多是因應行動電子裝置愈來愈輕薄短小的趨勢。尤其是應用於智慧型手機中的各種晶片，包含用於人臉辨識的垂直共振腔面雷射晶片（VCSEL）、位於攝影鏡頭後方的感光元件乃至於關乎手機運作效能的系統晶片等，均需要盡可能的薄化，方能滿足後續組裝成品的厚度規格。

本說明書所說的「薄晶圓」泛指厚度在200微米以下的晶圓，此厚度以下的晶圓的翹曲十分明顯，導致後續檢測程序十分難以進行。

本發明提出一種晶圓測試方法，適用於檢測一晶圓。所述晶圓設置於真空釋放型基板上而與真空釋放型基板共同構成一晶圓組件。真空釋放型基板具有一附著面與相對於附著面之一非附著面，真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於晶圓之正面，且所述附著力對於氣壓敏感。晶圓組件於預設狀態下係放置於晶圓匣中。所述晶圓測試方法包含：以機器手臂自一晶圓匣取出晶圓組件；以機器手臂運送晶圓組件至一翹曲檢測裝置，並將晶圓組件放置在翹曲檢測裝置之第一載台上；以翹曲感測裝置檢測晶圓之翹曲度是否小於一翹曲門檻值；若晶圓之翹曲度小於翹曲門檻值，則機器手臂自第一載台取出晶圓組件；以機器手臂翻轉晶圓組件，並將晶圓組件放置於一第二載台上；提供晶圓組件一負壓以去除真空釋放型基板與晶圓之間的附著力；以機器手臂自第二載台取出真空釋放型基板以暴露出晶圓之正面；及以一測試裝置測試晶圓。

本案的其中一個特點在於提出一種嶄新晶圓檢測流程，用於解決翹曲晶圓難以進行檢測的問題。

在本案說明書與申請專利範圍中，「上」或「下」僅是用來說明其在圖式中所呈現的方位，並非限制其實際位向。晶圓的「正面」一詞係指半導體製程的主要加工面，亦即形成有多個半導體裝置的表面。晶圓的「背面」則是相對於晶圓的「正面」，一般是光滑表面，但部分晶圓的背面則是導電平面，例如VCSEL晶圓。

圖式中各元件的相對大小、厚薄僅為例示，並非限制各元件的實際相對尺寸關係。

參照圖1、圖2A與圖2B，分別為本發明之晶圓測試方法的例示流程圖以及晶圓組件之分解示意圖與組合示意圖。本發明之晶圓測試方法適用於檢測晶圓100，特別是適用於檢測厚度低於200微米的晶圓100。所述晶圓100設置於真空釋放型基板200上而與真空釋放型基板200共同構成一晶圓組件300。真空釋放型基板200具有附著面210與相對於附著面210之非附著面220，真空釋放型基板200之附著面210以一附著力附著於晶圓100之正面110。

真空釋放型基板200是一種廣為半導體製造業者所使用的基板，其特性在於其所提供的附著力對於氣壓敏感。當真空釋放型基板200之非附著面220相對於附著面210的壓力差為零或者小於一預設值時，該真空釋放型基板200之附著面210可對晶圓100之正面110提供附著力。當真空釋放型基板200之非附著面220相對於附著面210的壓力差為大於該預設值時，則真空釋放型基板200之附著面210對晶圓100之正面110所提供的附著力將大幅下降，使得真空釋放型基板200可以與晶圓100相互分離。以下將配合圖式說明本發明之晶圓測試方法。

晶圓測試的生產線在收到待測晶圓產品時，通常待測晶圓產品係存放於晶圓匣中。因此在進行晶圓測試時，作業人員須先將存放於晶圓匣中的待測晶圓產品(晶圓組件300)取出放置於測試機台上進行測試。通常每個晶圓匣會存放不只一片晶圓組件300，常見係存放25片晶圓組件300。

如圖3A所示，在進行晶圓測試時，首先利用機器手臂400將晶圓組件300自晶圓匣500中取出（步驟S1）。然後如圖3B所示，將晶圓組件300運送至一翹曲檢測裝置600，並且將晶圓組件300放在第一載台620上（步驟S2），在本實施例中係以真空釋放型基板200的非附著面220放在第一載台620上。接著如圖3C所示，以翹曲檢測裝置600檢測晶圓100之翹曲度是否小於一翹曲門檻值（步驟S3）。在部分實施例中，翹曲檢測裝置600係為攝影模組，並透過影像辨識手段來判斷晶圓翹曲程度。在部分實施例中，翹曲檢測裝置600係為如圖3B所示之光遮斷感測裝置，且包含光發射器601與光接收器602。光發射器601與光接收器602分別位於第一載台620的相對二側，且光發射器601與光接收器602之間定義一光徑OP，其中光發射器601所發出的光（例如紅外線）會沿著光徑OP行進而抵達光接收器602。光徑OP相對於晶圓100之背面120之間的垂直距離係經過預先設定。在進行翹曲度測試時，第一載台620會旋轉並帶動其上的晶圓組件300跟著一起旋轉。倘若旋轉過程中光徑OP被晶圓100所遮斷，則判斷晶圓100的翹曲度高於翹曲門檻值，此時機器手臂400會將晶圓組件300傳送回晶圓匣500而不進行檢測，以免後續發生晶圓破片（步驟S31）。

承上，如圖3D所示，倘若第一載台620旋轉過程中光徑OP沒有被晶圓100所遮斷，則判斷晶圓100的翹曲度低於翹曲門檻值，此時機器手臂400會將晶圓組件300自第一載台620取出（步驟S4）。接著，如圖3E所示，機器手臂400會將晶圓組件300翻轉180度（步驟S5）。翻轉之後晶圓100的背面120將會朝向第二載台720。然後，如圖3F所示，機器手臂400將晶圓組件300放置於第二載台720（步驟S5），此時晶圓100之背面120朝向第二載台720並接觸第二載台720之表面。

至此，晶圓100之正面110仍被真空釋放型基板200所覆蓋，因此後續需要將真空釋放型基板200移除方能對晶圓100進行測試。如圖3G所示，由於真空釋放型基板200對晶圓100所施加的附著力對於氣壓敏感，因此只要透過機器手臂400對晶圓組件300之真空釋放型基板200提供一負壓420便可去除或大幅降低真空釋放型基板200與晶圓100之間的附著力（步驟S6）。接著，如圖3H所示，在去除真空釋放型基板200與晶圓100之間的附著力後，只要再透過機器手臂400將真空釋放型基板200取出便可使晶圓100之正面110裸露出來（步驟S7）。最後，如圖3I所示，此時已可透過測試裝置700對晶圓100上的晶粒進行測試（步驟S8）。在此需特別說明，由於真空釋放型基板200移除之後晶圓100有可能會回復成翹曲狀態，因此在部分實施例中，第二載台720的表面會設置有多個流道或微孔，且各流道或微孔藉由管線連通於一真空幫浦，並藉由真空幫浦抽氣來對晶圓100的背面120施加真空吸力，使真空釋放型基板200與晶圓100分離之後，晶圓100仍可維持平整。在此需特別說明，第二載台720對晶圓100的背面120提供真空吸力的時間點並不特別限制，例如可以在晶圓組件300甫放置於第二載台720上便提供真空吸力（步驟S5完成之後便立即提供）；亦可以是在提供負壓420的過程中提供（步驟S6進行之中提供）；或者也可以在真空釋放型基板200被移除之後才提供（步驟S7完成之後才提供）。

在部分實施例中，於放置晶圓組件300於第一載台620上時，會透過設置在第一載台620或者是設置在機器手臂400上的壓力感測器來控制晶圓組件300接觸第一載台620時的壓力小於一壓力門檻值，藉此避免在放置過程中損害晶圓100。

在部分實施例中，當晶圓100完成測試之後，通常需進一步將晶圓100重新與真空釋放型基板200結合，以避免晶圓100在運輸過程中受損。此時，如圖3J所示，透過機器手臂400將真空釋放型基板200放置於晶圓100之正面110上，其中真空釋放型基板200之附著面210係朝向晶圓100之正面110。此外，機器手臂400會垂直地對真空釋放型基板200之非附著面220施加一正向壓力並持續約1~3秒(或者一持續時間)，使真空釋放型基板200之附著面210與晶圓100之正面110緊貼。後續，如圖3K所示，機器手臂400便可將晶圓組件300再次翻轉180度，然後將晶圓組件300運送回原先的晶圓匣500，或者是運送至用來存放甫測試完畢的晶圓組件300的另一個晶圓匣。接下來可繼續對另一晶圓組件執行前述步驟S1至S8，如此周而復始便可對晶圓匣中的所有晶圓組件完成測試。

在上述實施例中，之所以特別限定真空釋放型基板200需附著於晶圓100之正面110的原因在於部分待測晶圓（例如VCSEL晶圓）的正面包含有各VCSEL晶粒的發光面以及待測接觸點，背面則是導電平面。在對此類晶圓進行測試時，必須讓待測晶圓的背面和待測晶圓所放置的載台表面進行電性連接。因此，惟有將真空釋放型基板200附著於晶圓100之正面110，後續將晶圓組件300搬運至第二載台720的時候方可讓晶圓100的背面120朝向第二載台720。然而，縱使待測晶圓的背面並非是導電平面，同樣可以適用上述實施例所揭示之晶圓測試方法。

在此需特別說明，上述機器手臂400對真空釋放型基板200所施加的正向壓力需控制在一上極限值與一下極限值之間。倘若施加的力道過大，將會造成晶圓100受損，倘若施加的力道過小，則真空釋放型基板200之附著面210可能會沒有完整貼附於晶圓100之正面110，使其施加於晶圓100的附著力可能會不足，導致晶圓100與真空釋放型基板200有可能在後續加工或運送過程中相分離。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

100:晶圓 110:正面 120:背面 200:真空釋放型基板 210:附著面 220:非附著面 300:晶圓組件 400:機器手臂 420:負壓 500:晶圓匣 600:翹曲檢測裝置 601:光發射器 602:光接收器 620:第一載台 700:測試裝置 720:第二載台 OP:光徑 S1~S8:步驟

[圖1] 為本發明之晶圓測試方法的例示流程圖。 [圖2A] 為晶圓組件之分解示意圖。 [圖2B] 為晶圓組件之組合示意圖。 [圖3A] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（一）。 [圖3B] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（二）。 [圖3C] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（三）。 [圖3D] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（四）。 [圖3E] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（五）。 [圖3F] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（六）。 [圖3G] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（七）。 [圖3H] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（八）。 [圖3I] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（九）。 [圖3J] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（十）。 [圖3K] 為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖（十一）。

S1~S8:步驟

Claims (8)

1. 一種晶圓測試方法，適用於檢測一晶圓，該晶圓設置於一真空釋放型基板上而與該真空釋放型基板構成一晶圓組件，其中該真空釋放型基板具有一附著面與相對於該附著面之一非附著面，該真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於該晶圓之正面，該附著力對氣壓敏感，該晶圓組件放置於一晶圓匣中，該晶圓測試方法包含：以一機器手臂自一晶圓匣取出該晶圓組件；以該機器手臂運送該晶圓組件至一翹曲檢測裝置，並將該晶圓組件放置在該翹曲檢測裝置之一第一載台上；以該翹曲檢測裝置檢測該晶圓組件之該晶圓之翹曲度是否小於一翹曲門檻值；若該晶圓之翹曲度小於該翹曲門檻值，該機器手臂自該第一載台取出該晶圓組件；以該機器手臂將該晶圓組件翻轉180度，並將該晶圓組件放置於一第二載台上；提供該晶圓組件一負壓以去除該真空釋放型基板與該晶圓之間的附著力；以該機器手臂自該第二載台取出該真空釋放型基板以暴露出該晶圓之正面；及以一測試裝置測試該晶圓。
2. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，於對該晶圓進行針測後更包含： 將該真空釋放型基板放置於該晶圓上，其中該真空釋放型基板之附著面朝向該晶圓之正面；施加一正向壓力於該真空釋放型基板之非附著面，以使該真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之正面而構成該晶圓組件；及以該機器手臂自該第二載台取出該晶圓組件。
3. 如請求項2所述之晶圓測試方法，其中，於自該第二載台取出該晶圓組件後更包含：以該機器手臂翻轉180度，並將該晶圓組件傳送至該晶圓匣。
4. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，該翹曲檢測裝置係為一光遮斷感測裝置。
5. 如請求項4所述之晶圓測試方法，其中，於檢測該晶圓之翹曲度之步驟包含：設置該光遮斷感測裝置之一光發射器與一光接收器於該第一載台之相對二側，該光發射器與該光接收器之間定義一光徑；及旋轉該第一載台，若該光徑於該第一載台的旋轉過程中未被該晶圓遮斷，則判斷該晶圓之翹曲度小於該翹曲門檻值。
6. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，若該晶圓之翹曲度大於該翹曲門檻值，該機器手臂自該第一載台取出該晶圓組件，並將該晶圓組件運送回該晶圓匣。
7. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，將該晶圓組件放置在該翹曲檢測裝置之該第一載台上之步驟中更包含：將該真空釋放型基板的該非附著面放在該第一載台上。
8. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，將該晶圓組件放置於該第二載台上之步驟中更包含：將該晶圓之背面朝向該第二載台並接觸該第二載台之表面。

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