TWI787785B - 晶圓測試方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種適用於檢測晶圓之晶圓測試方法。所述晶圓與第一真空釋放型基板構成晶圓組件。第一真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於晶圓之背面，此附著力對氣壓敏感。所述晶圓測試方法包含以下步驟：運送晶圓組件至第一晶圓卡盤上，其中第一真空釋放型基板之背面朝向第一晶圓卡盤，晶圓之正面朝向上方；使一第二真空釋放型基板之附著面附著於晶圓之正面；去除第一真空釋放型基板與晶圓之間的附著力；運送第二真空釋放型基板與晶圓至第二晶圓卡盤上；去除第二真空釋放型基板與晶圓之間的附著力並移除第二真空釋放型基板以露出晶圓之正面；以及以測試裝置測試晶圓。

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，因此晶圓之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之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，此厚度以下的晶圓之翹曲十分明顯，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。晶圓與 一第一真空釋放型基板構成一晶圓組件。第一真空釋放型基板具有一附著面與相對於附著面之一背面，且所述第一真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於晶圓之背面，所述附著力對氣壓敏感。本方法包含以下步驟：以一機器手臂運送晶圓組件至一第一晶圓卡盤，其中第一真空釋放型基板之背面朝向第一晶圓卡盤，晶圓之正面朝上；以所述機器手臂或另一機器手臂運送一第二真空釋放型基板至第一晶圓卡盤的上方，並使第二真空釋放型基板之附著面朝向晶圓之正面；使第二真空釋放型基板之附著面附著於晶圓組件之晶圓之正面；以第一晶圓卡盤對晶圓組件之第一真空釋放型基板提供一負壓以去除第一真空釋放型基板與晶圓之間的附著力；以所述機器手臂或所述另一機器手臂運送第二真空釋放型基板與晶圓至一第二晶圓卡盤，並以第二晶圓卡盤對晶圓提供一吸附力；以所述機器手臂或所述另一機器手臂對第二真空釋放型基板提供一負壓以去除第二真空釋放型基板與晶圓之間的附著力；以所述機器手臂或所述另一機器手臂取出第二真空釋放型基板以露出晶圓之正面；以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。

100:晶圓

110:晶圓之正面

120:晶圓之背面

200A:第一真空釋放型基板

210A:第一真空釋放型基板之附著面

220A:第一真空釋放型基板之背面

200B:第二真空釋放型基板

210B:第二真空釋放型基板之附著面

220B:第二真空釋放型基板之背面

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:第一晶圓卡盤

700:測試裝置

720:第二晶圓卡盤

OP:光徑

S11~S17: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)。

[圖3L]為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖(十一)。

[圖3M]為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖(十一)。

[圖3N]為本發明之晶圓測試方法的作動示意圖(十一)。

[圖4A]為本發明之晶圓測試方法的翹曲檢測示意圖(一)。

[圖4B]為本發明之晶圓測試方法的翹曲檢測示意圖(二)。

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。晶圓之「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。晶圓之「背面」則是相對於晶圓之「正面」，一般是光滑表面，但部分晶圓之背面則是導電平面，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設置於第一真空釋放型基板200A上而與第一真空釋放型基板200A共同構成一晶圓組件300。第一真空釋放型基板200A具有附著面210A與相對於附著面210A之背面220A，第一真空釋放型基板200A之附著面210A以一附著力附著於晶圓100之背面120。

所述第一真空釋放型基板200A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。當第一真空釋放型基板200A之背面220A相對於附著面210A的壓力差為零或者小於一預設值時，第一真空釋放型基板200A之附著面210A可對晶圓100之表面提供附著力。當第一真空釋放型基板200A之背面220A相對於附著面210A的壓力差大於該預設值時，則第一真空釋放型基板200A之附著面210A對晶圓100之表面所提供的附著力將大幅下降，使得第一真空釋放型基板200A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中或者自其他用來存放晶圓組件300的特定儲存容器中取出。然後如圖3B所示，將晶圓組件300運送至第一晶圓卡盤620，並且將晶圓組件300放在第一晶圓卡盤620上(步驟S11)。在本實施例中當晶圓組件300放在第一晶圓卡盤620上時係以第一真空釋放型基板200A之背面220A朝向第一晶圓卡盤620，並且使晶圓100的正面110朝上。

接著如圖3C所示，以機器手臂400(或者是以另一機器手臂)吸附第二真空釋放型基板200B之背面220B以運送一第二真空釋放型基板200B至第一晶圓卡盤620的上方，並使第二真空釋放型基板200B之附著面210B朝向晶圓100之正面110。第二真空釋放型基板200B的特性與使用方式與第一真空釋放型基板200A相同，於此不再重複贅述。在此需特別說明，本發明之測試方法可以視實際產能需求而自始以單一機器手臂進行操作，或者是以二支以上的機器手臂進行操作以提高產能。

接著，如圖3D所示，使第二真空釋放型基板200B之附著面210B附著於晶圓100之正面110(步驟S12)，然後以第一晶圓卡盤620對第一真空釋放型基板200A之背面220A提供一負壓420以去除第一真空釋放型基板200A與晶圓100之間的附著力(步驟S13)。步驟S12與步驟S13可以同步進行，或者先進行步驟S12後再執行步驟S13。

接著，如圖3E至3F所示，機器手臂400將第二真空釋放型基板200B以及附著於第二真空釋放型基板200B上之晶圓100一同運送至第二晶圓卡盤720，然後，以第二晶圓卡盤720對晶圓100之背面120提供吸 附力(步驟S14)。在部分實施例中，第二晶圓卡盤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之背面120施加真空吸附力。之所以必須對晶圓100之背面120提供吸附力是為了防止在晶圓100在後續步驟中因為第二真空釋放型基板200B被移除而回復成翹曲狀態。

在完成步驟S14之後，晶圓100之正面110仍被第二真空釋放型基板200B所覆蓋，因此後續需要將第二真空釋放型基板200B移除方能對晶圓100進行測試。如圖3G所示，藉由機器手臂400對第二真空釋放型基板200B提供一負壓420便可去除第二真空釋放型基板200B與晶圓100之間的附著力(步驟S15)。然後，如圖3H所示，透過機器手臂400將第二真空釋放型基板200B取出便可使晶圓100之正面110裸露出來(步驟S16)。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S17)。在此需特別說明，上述步驟S14與步驟S15可以同步進行，或者先進行步驟S14後再執行步驟S15。

在部分實施例中，於使第二真空釋放型基板200B之附著面210B附著於晶圓100之正面110之前，更包含執行一對位步驟，使第二真空釋放型基板200B之附著面210B與晶圓100之正面110相互對準。

在部分實施例中，於運送第二真空釋放型基板200B與晶圓100至第二晶圓卡盤720之過程中，係保持晶圓100之背面120朝下，在運送過程中全程以攝影模組(例如攝影機、照相機等)持續擷取第二真空釋放型基板200B與晶圓100的影像，藉由分析影像來判斷第二真空釋放型基板200B與晶圓100之間是否存在間隙。倘若分析結果發現間隙存在，則立即 透過機器手臂翻轉第二真空釋放型基板200B與晶圓100，使晶圓100之背面120朝上並將晶圓100與第二真空釋放型基板200B運送回晶圓匣500，以避免晶圓100於運送過程中掉落。

在部分實施例中，當第二真空釋放型基板200B之附著面210B附著於晶圓100之正面110之後，機器手臂400會進行翻轉，使晶圓100之背面120朝上，且運送第二真空釋放型基板200B與晶圓100至第二晶圓卡盤720之過程中，係保持晶圓100之背面120朝上。當第二真空釋放型基板200B與晶圓100運送至第二晶圓卡盤720之上方時，機器手臂400始進行翻轉讓晶圓100之背面120朝下，藉此減少晶圓100在運送過程中掉落的風險。

承上，在生產線上，第二真空釋放型基板200B均有使用壽期規範，一旦使用壽期屆滿便會予以更換。因此第二真空釋放型基板200B與晶圓100運送至第二晶圓卡盤720之過程中，無論晶圓100的背面120朝上或者朝下均可符合安全規範。

在部分實施例中，於放置晶圓組件300於第一晶圓卡盤620後，更包含一翹曲檢測步驟。參照圖4A與圖4B，翹曲檢測步驟係以翹曲檢測裝置600檢測晶圓100之翹曲度是否小於一翹曲門檻值。在部分實施例中，翹曲檢測裝置600係為如圖4B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分別位於第一晶圓卡盤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，第一晶圓卡盤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。倘若第一晶圓卡盤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，此時便可續行後續步驟。

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。攝影模組及影像辨識手段組成視覺辨識系統。

在部分實施例中，於放置晶圓組件300於第一晶圓卡盤620上時，會透過設置在第一晶圓卡盤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接觸第一晶圓卡盤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，由於晶圓100甚薄，通常需重新將測試完畢的晶圓100與第二真空釋放型基板200B結合，以避免晶圓100在後續運輸過程中受損。此時，如圖3J所示，透過機器手臂400將第二真空釋放型基板200B之附著面210B重新附著於晶圓100之正面110上。接著，如圖3K所示，機器手臂400將第二真空釋放型基板200B與晶圓100共同運送至第一晶圓卡盤620。接著，如圖3L所示，機器手臂400使晶圓100之背面120朝下而與位在第一晶圓卡盤620上之第一真空釋放型基板200A之附著面210A相結合。接著，如圖3M與圖3N所示，機器手臂400對第二真空釋放型基板200B提供負壓以去除第二真空釋放 型基板200B與晶圓100之間的附著力，然後取出第二真空釋放型基板200B。接著，機器手臂400將晶圓組件300自第一晶圓卡盤620取出而將其運送回原先的晶圓匣500，或者是運送至用來存放測試完畢的晶圓組件300的另一晶圓匣。後續，可對另一晶圓組件300執行前述步驟，如此周而復始便可對晶圓匣500中的所有晶圓組件300完成測試。使晶圓100與第一真空釋放型基板200A相結合的步驟及去除第二真空釋放型基板200B與晶圓100之間的附著力的步驟可以同步進行，或者前者步驟先進行再執行後者步驟。

於上述實施例中，可以透過末端設置有白努力吸盤、真空吸盤或者其他可用以吸附基板表面的端末作用器的機器手臂來運送晶圓組件或者第一/第二真空釋放型基板。需要注意的是，本案所指的機械手臂泛指可以用於運送晶圓組件或者第一/第二真空釋放型基板的機構或系統。於部分實施例中，在使真空釋放型基板與晶圓100之表面相結合的過程中，須藉由機器手臂400施加下壓力，且所施加的下壓力係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，則真空釋放型基板之附著面可能會沒有完整貼附於晶圓100之表面，使其施加於晶圓100的附著力不足，導致晶圓100與真空釋放型基板可能在後續加工或運送過程中相互分離。

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。

S11~S17:步驟

Claims (14)

1. 一種晶圓測試方法，適用於檢測一晶圓，該晶圓與一第一真空釋放型基板構成一晶圓組件，該第一真空釋放型基板具有一附著面與相對於該附著面之一背面，該第一真空釋放型基板之附著面以一附著力附著於該晶圓之背面，該附著力對氣壓敏感，該晶圓測試方法包含：以一機器手臂運送該晶圓組件至一第一晶圓卡盤，其中該第一真空釋放型基板之背面朝向該第一晶圓卡盤，該晶圓之正面朝上；以該機器手臂或另一機器手臂運送一第二真空釋放型基板至該第一晶圓卡盤的上方，並使該第二真空釋放型基板之附著面朝向該晶圓之正面；使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓組件之晶圓之正面；以該第一晶圓卡盤對該晶圓組件之第一真空釋放型基板提供一負壓以去除該第一真空釋放型基板與該晶圓之間的附著力；以該機器手臂或該另一機器手臂運送該第二真空釋放型基板與該晶圓至一第二晶圓卡盤，並以該第二晶圓卡盤對該晶圓提供一吸附力；以該機器手臂或該另一機器手臂對該第二真空釋放型基板提供一負壓以去除該第二真空釋放型基板與該晶圓之間的附著力；以該機器手臂或該另一機器手臂取出該第二真空釋放型基板以露出該晶圓之正面；以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，該機器手臂係自一晶圓匣中取出該晶圓組件而將該晶圓組件運送至該第一晶圓卡盤上。
3. 如請求項1所述之晶圓測試方法，於運送該晶圓組件至該第一晶圓卡盤之過程中，該機器手臂係吸附於該晶圓組件之第一真空釋放型基板之背面。
4. 如請求項1所述之晶圓測試方法，於使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓組件之晶圓之正面之步驟前，更包含：執行一對位步驟，使該第二真空釋放型基板之附著面與該晶圓之正面相互對準。
5. 如請求項1所述之晶圓測試方法，於運送該第二真空釋放型基板與該晶圓至該第二晶圓卡盤之步驟中，係保持該晶圓之背面朝下，該方法更包含：以一攝影模組擷取該第二真空釋放型基板與該晶圓之一影像；及分析該影像以判斷該第二真空釋放型基板與該晶圓之間是否存在一間隙，倘若該間隙存在，則以該機器手臂翻轉該第二真空釋放型基板與該晶圓，使該晶圓之背面朝上。
6. 如請求項1所述之晶圓測試方法，於放置該晶圓組件於該第一晶圓卡盤後，更包含：以一翹曲檢測裝置檢測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，始以該機器手臂或該另一機器手臂運送該第二真空釋放型基板至該第一晶圓卡盤的上方。
7. 如請求項6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。
8. 如請求項7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晶圓卡盤之相對二側，該光發射器與該光接收器之間定義一光徑；及旋轉該第一晶圓卡盤，若該光徑於該第一晶圓卡盤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。
9. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，於使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之正面的步驟中，更包含：沿該第二真空釋放型基板之附著面的一垂直方向對該晶圓施加一壓力以使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之正面。
10. 如請求項9所述之晶圓測試方法，其中，該機器手臂或該另一機器手臂沿該垂直方向向下移動對該晶圓施加該壓力。
11. 如請求項9所述之晶圓測試方法，其中，該第一晶圓卡盤沿該垂直方向向上移動以對該晶圓施加該壓力。
12. 如請求項1所述之晶圓測試方法，其中，於使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之正面的步驟前，更包含：執行一對位步驟，使該第二真空釋放型基板對準該晶圓。
13. 如請求項1所述之晶圓測試方法，於該測試裝置測試該晶圓後，更包含：該機器手臂或該另一機器手臂運送該第二真空釋放型基板至該第二晶圓卡盤的上方，並使該第二真空釋放型基板之附著面朝向該晶圓之正面； 使該第二真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之正面；去除該第二晶圓卡盤與該晶圓之間的吸附力；以該機器手臂或該另一機器手臂運送該第二真空釋放型基板與該晶圓至該第一晶圓卡盤的上方，且該晶圓之背面朝下；使位於該第一晶圓卡盤上之該第一真空釋放型基板之附著面附著於該晶圓之背面；以該機器手臂或該另一機器手臂對該第二真空釋放型基板提供一負壓以去除該第二真空釋放型基板與該晶圓之間的附著力；以該機器手臂或該另一機器手臂取出該第二真空釋放型基板；以及以該機器手臂或該另一機器手臂自該第一晶圓卡盤取出該晶圓組件。
14. 如請求項13所述之晶圓測試方法，其中，於自該第一晶圓卡盤取出該晶圓組件後更包含：以該機器手臂或該另一機器手臂運送該晶圓組件至一晶圓匣。

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