取得均匀光源的装置与方法
【专利摘要】本发明提供一种装置与方法，用以增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括多个可移动的孔洞组件以及支持件。孔洞组件设置于光源与目标之间，各孔洞组件定义一孔洞，光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过孔洞而照射对应的目标。支持件支持孔洞组件，各孔洞组件于支持件内沿着长轴方向为可移动，以改变对应孔洞组件的目标所接收的光线的性质。
【专利说明】取得均匀光源的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种形成于晶圆上的集成影像传感器的制造与测试，特别关于一种得到均匀照明所需的装置与方法，所述均匀照明应用于测试集成影像传感器。
【背景技术】
[0002]在影像传感器的制造方法中，大量的影像感测组件可形成于同一晶圆上。晶圆上的多种的影像感测组件可同时进行晶圆等级的测试。在制造与测试进行完毕后，影像感测组件被分离，使得各影像感测组件及其对应的晶圆部分成为管芯。
[0003]在晶圆等级的测试中，通常对各影像感测组件照光并侦测影像感测组件对照光所产生的电信号以测试其性能。为达此目的，测试装置通常包括探针卡(probe card)，其位于照明的来源(即光源)以及晶圆之间。探针卡包括开口或孔洞以让光线从光源照射到晶圆。探针卡也包括至少一导电探针以侦测前述的电信号。
[0004]为减少测试时间及成本，通常会对晶圆上的多种影像感测组件同时进行测试。为达此目的，探针卡包括多个孔洞，每一个孔洞对应一个测试的影像感测组件，并且探针卡包括多个探针，至少其中之一对应一个测试的影像感测组件。照明所使用的光源通过各别的孔洞同时对测试的影像感测组件进行照光。此种方法有一缺点，即光源通常并非具有完美的均匀性。结果，所有的影像感测组件无法得到同样的光强度，这导致测试上的误差。
[0005]照明的非均匀性取决于光源与晶圆之间的距离。亦即，当光源与晶圆之间的距离增加时，光源所提供的照明非均匀性亦随之增加。据此，较佳的作法是使光源与晶圆之间的距离尽可能的小。然而，在已知的测试环境中，会有多样的系统部件，例如光扩散器、至少一透镜、及/或探针，设置于光源与晶圆之间，使得于光源与晶圆之间需要有足够的距离来容纳这些部件。既然光源与晶圆之间的距离受到上述的限制，已知系统中的影像感测组件所受到的照明的均匀性亦被限制。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种装置，用以其增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括多个可移动的孔洞组件以及支持件。孔洞组件设置于光源与目标之间，各孔洞组件定义一孔洞，光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过孔洞而照射对应的目标。支持件支持孔洞组件，各孔洞组件于支持件内沿着长轴方向为可移动，以改变对应孔洞组件的目标所接收的光线的性质。
[0007]本发明提供一种方法，用以增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括下列步骤:设置多个可移动的孔洞组件于光源与目标之间，各孔洞组件定义一孔洞，光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过孔洞而照射对应的目标；以及使至少其中的一孔洞组件沿着其长轴方向移动，以改变对应孔洞组件的目标所接收的光线的性质。
【专利附图】
【附图说明】[0008]本发明前述及其它特征可参照相关附图及例示实施例即可明了，其中相同的组件将以相同的符号加以标示。同时，附图表达与本发明特征有关的示意，并未且亦不需要依据实际情形完整绘制。附图中特征的尺寸可能为清楚说明的目的而放大。
[0009]图1A为一种已知系统用于测试晶圆的示意图，晶圆上设有多个影像感测组件。
[0010]图1B为图1A的探针卡的一部分的详细的剖面示意图。图1B显示一个探针卡单
J Li ο
[0011]图2为一种系统的方块示意图，系统以距离为函数来侦测光线的照度。
[0012]图3显示图2中测试的光源产生光线的中心区域120mm X120mm。
[0013]图4A至图4F显示六种间距-照度测试的结果的曲线图，测试依据图2及图3的配置来进行。
[0014]图5A为本发明实施例的具有控制环的系统的示意图，系统用以测试具有多个影像感测组件的晶圆。
[0015]图5B为图5A的系统的一部分的细部的剖面示意图，其包括一控制环。
[0016]图5C(a)?(C)为测试系统的方块示意图，显示环的三种不同的位置。
[0017]图为本发明实施例的控制环的平面示意图。
[0018]图5E为本发明实施例的控制环的侧视示意图。
[0019]图5F为本发明实施例的控制环的示意图。
[0020]图6A(a)?(C)分别显示本发明实施例的环的一上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0021]图6B(a)?(d)分别显示本发明实施例的配合图6A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0022]图7A(a)?(C)分别显示本发明实施例的环的一上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0023]图7B(a)?(d)分别显示本发明实施例的配合图7A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0024]图8A(a)?(C)分别显示本发明实施例的环的一上视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0025]图8B(a)?(d)分别显示本发明实施例的配合图8A的环的环支持件的上视示意图、侧视示意图、沿A-A线的剖面示意图、以及透视示意图。
[0026]图9为本发明实施例的流程图，其显示控制环的环被调整的步骤以使多个测试点所接收到的照度具有均匀性。
[0027]图10显示照度测试数据的表格，其中包括具有控制环的系统以及不具有控制环的系统来对测试点进行测试的数据。
【具体实施方式】
[0028]图1A为一种已知系统用于测试晶圆的不意图，晶圆上设有多个影像感测组件。如图1A所示，晶圆12包括多个需要测试的影像感测组件14。在测试后，晶圆12被分离而成为多个管芯，各管芯可包括影像感测组件14。在系统10进行测试中，各感测组件14接受照光，并且侦测感测组件14对照光的反应，例如侦测影像感测组件14对照光所产生的至少一电信号。
[0029]测试的照光由光源或照明来源16提供。探针卡18设置于光源16与晶圆12之间，并可同时进行多个不同点的测试。探针卡18包括多个探针卡单元21，其分别对应晶圆12上的多个测试点26。各探针卡单元21包括扩散组件20与透镜22，扩散组件20使光源的光线扩散，透镜22将扩散光线从扩散组件20聚焦至各影像感测组件的测试点26。通常来说，各测试点26对应到各影像感测组件14。探针卡单元21包括探针组24,探针组24与各影像感测组件14电性接触以侦测其对照光的电性反应。各探针组24可包括至少一精密探针(pogo pin)及/或探针以接触对应的影像感测组件14。
[0030]图1B为图1A的探针卡18的一部分的详细的剖面示意图。图1B显示一个探针卡单元21。光源16 (未显示)设置于探针卡18上方。如图1B所示,探针卡18包括印刷电路板(PCB)层30，在其内定义探针卡单元21的开口 32。扩散组件20由陶瓷管34支持并固定于开口 32内，陶瓷管34支持扩散组件20抵住位于扩散组件20下方的O型环36。印刷电路板层30的下表面31可包括导电图案38。导电图案38可由保护绝缘层40覆盖。间隔组件48可设置于印刷电路板层30下方，并且扩散组件20可通过O型环36而被光学性的密封于间隔组件48的上表面。
[0031]间隔组件48可被固定于刚性结构，刚性结构提供力量给探针卡18。特别说来，刚性结构可包括上模50，其位于下模52上方，两者可由刚性材料(例如不锈钢或其它材料)作成。间隔组件48可固定于上模50的上表面。
[0032]用于测试影像感测组件14的光线穿过扩散组件20再通过开口 33与透镜22。透镜22固定于间隔组件48内。通过透镜22的光线到达探针卡18的探针卡单元21所对应的测试点26。在测试中，晶圆12上的其中一个影像感测组件14位于测试点26并且被穿过透镜22的光线所照射。
[0033]如上所述，在测试中通过侦测影像感测组件14对照光所产生的至少一电信号而对影像感测组件14的反应进行监测。为达此目的，至少一探针组24 (各探针组包括至少一精密探针42)与印刷电路板层30的导电图案38连接。在探针组24中，精密探针42电性连接于至少一探针44、46，探针44、46具有导电端45、47可电性连接于影像感测组件14。这样，影像感测组件14对应于照光所产生的电信号可通过探针44、46及精密探针42而到达导电图案38进而被监测，如此影像感测组件14所产生的电信号即可被使用来评估其性倉泛。
[0034]如上所述，多个影像感测组件14可被同时测试。为达此目的，探针卡18包括多个探针卡单元21，其对应至多个测试点26。在一探针卡的配置态样中，16个管芯排列成4 X4的矩阵可被同时测试，而相邻的探针卡单元21与其相距约多个管芯的距离。
[0035]对测试来说，为了正确评估影像感测组件，光源16能提供均匀的照光是重要的，因此对每一个影像感测组件14来说，必须接收同样强度的光线。这样的均匀性很难达到是因为光源16与晶圆12之间的距离需要维持相同。为达到多点同时测试的目的，在光源16与晶圆12之间需维持足够的空间以容纳系统部件，例如扩散组件、透镜、精密探针等等。在一实施例中，一个较佳的间距例如约为25mm。然而，光源16与晶圆12之间的距离越大，则照光的均匀性就越差。
[0036]表面的照度(单位:lux)指在表面的单位面积上的入射的总光通量，这是一种光源照射表面的量度。光源与被照射表面之间的距离越大，则在表面上的照度越不均匀。光源与晶圆的间距与照光均匀性之间的关系在图2至图4与下面的说明中来叙述。
[0037]图2为一种系统的方块示意图，系统以距离为函数来侦测光线的照度。如图2所示，系统70包括平面光源74，其例如为A32700799(136mm X136mm)光源，由致茂电子ChromaAte Inc.(66,Hwa-yalst Rd., Hwa-Ya Technology Park,Kue1-Shan Hsiang, TaoyuanHsien333, Taiwan)制造并贩卖。光源74可固定在可移动且可控制的X-Y平台72上以精确控制光源74与感测组件76之间的距离。依据本发明，光源74定义为120mm X120mm的区域。光源74用来照射感测组件76，感测组件76耦接于照度计78，照度计78可例如为Minolta Model T-1OLux Meter。计算机80耦接于照度计78、光源74以及X-Y平台72以控制测试的性能。
[0038]图3显示测试的光源74产生光线的120mm X120mm的中心区域。如图3所示，此中心区域被区分成16个小区域，并且每一小区域的中心点由一实心点来表示。在本实施例中，光源74与感测组件76的间距设定成三个等级，即2mm、22mm与42mm。光源74的输出照度设定为两个等级，即lOOOlux与5001ux。总的来说，六种间距与光源输出照度的组合被测试。图4A至图4F显示这六种间距-照度测试的结果的曲线图。图4A为间距为2mm且光源照度为IOOOIux的曲线图，图4B为间距为2mm且光源照度为5001ux的曲线图，图4C为间距为22mm且光源照度为lOOOlux的曲线图，图4D为间距为22mm且光源照度为5001ux的曲线图，图4E为间距为42mm且光源照度为lOOOlux的曲线图，图4F为间距为42mm且光源照度为5001UX的曲线图。这些结果由图4A至图4F的曲线图来表示以对照度分布提供一种视觉上的呈现。在图4A至图4F中，每一个曲线图包括16个向量，其分别对应到图3所示的16个中心点。
[0039]如图4A至图4F所示，很明显的可以看见均匀性不会因为光源输出照度改变而有太大的影响。特别来说，如果比较图4A与图4B、图4C与图4D、图4E与图4F，可以发现光源照度从lOOOlux到5001ux的改变对均匀性有极小的影响。然而，从图4A至图4F也发现，光源与感测组件的间距的改变对均匀性有极大的影响。因此，可以得到这样的结论，即当光源与感测组件的间距增加时，均匀性就减少。此外，当间距相对较小时，均匀性的减少的速率也相对较高。实际上，在现有的多点探针卡的工作距离约为25mm的情况下，照度相当不均匀。
[0040]依据本发明，需要足够间距容纳系统部件而导致非均匀性的问题已获得解决，其通过设置控制环于光源与探针卡之间而达到。在一实施例中，控制环包括16个可移动孔洞组件，例如为多个环单元，其例如为4X4的矩阵设置。这16个环单元对应16个探针卡单元21 (请参照图1A及图1B)以便同时对晶圆12上的16个管芯进行光学测试。
[0041]图5A为本发明实施例的具有控制环的系统100的示意图，系统100用以测试具有多个影像感测组件的晶圆。图5B为图5A的系统100的一部分的细部的剖面示意图，其包括控制环110。图5A与5B的部分组件与图1A与IB的组件相同，并且由相同的标号来表示，因此于此不再赘述。
[0042]如图5A及5B所示,控制环110位于探针卡18的上方，并包括环支持件112以及至少一环114，环114支持于环支持件112内。多个支撑件123位于环支持件112的底部并支持控制环Iio于探针卡18上。每一个环114的内孔洞116对准对应的探针卡单元21的扩散组件20与透镜22，并藉此形成从光源16到对应的影像感测组件14 (位于测试点26)的光路径。位于控制环110上方的光源16发出光线通过环114，再通过对应的扩散组件20与透镜21，最后到达晶圆12上的对应的测试点26。
[0043]每一个环114支持于环支持件112内使得可沿光路径而上、下移动，光路径依据环的孔洞定义。上述的移动可例如通过环114的外径以及环支持件112内径的相配的螺纹而达成。在此态样中，各环114可通过被转动而向上或向下调整，例如通过钥匙或螺丝起子或其它类似组件在环114的环形上表面的沟槽上转动而使环114转动。或者，环114的内缘可为多边形而非圆形的形状，这样，例如六角钥匙(如内六角扳手Allen wrench)可使用来转动环114使其上、下移动。通过使环114上、下移动，亦即使其靠近或远离光源16，而能调整各别测试点26所对应的晶圆12上的光通量。因此，虽然光源16所提供的照度不均匀，但照射到晶圆12的16个测试点26的光线可通过各别调整16个环114而达到均匀。
[0044]图5C(a)~(C)为测试系统100的方块示意图，显示环114的三种不同的位置。在图5C(a)中，环114位于中间或标准的位置；在图5C(b)中，相较于中间或标准的位置，环114位于较高的位置；在图5C(c)中，相较于中间或标准的位置，环114位于较低的位置。图5D为本发明实施例的控制环110的平面示意图。图5E为本发明实施例的控制环110的侧视示意图。图5F为本发明实施例的控制环110的示意图。
[0045]请参照图5A至图5F，控制环110位于探针卡18上方且位于平面光源16的下方。呈环形的环114的内径(ID)，亦即环114的孔洞116的直径设为Φ，环114的顶部与光源16的间距设为H，并且视角为Θ (如图5C所示)。另外，光源16的照度密度设为P并且近乎于一定值以方便说明，则照度I (H，Φ)可为H与Φ的函数表示如下式:
[0046]
【权利要求】
1.一种装置，用以增加多个目标接收从一光源来的光线的均匀性，并包括: 多个可移动的孔洞组件，设置于所述光源与所述目标之间，各所述孔洞组件定义一孔洞，所述光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过所述孔洞而照射对应的目标；以及 支持件，支持所述孔洞组件，各所述孔洞组件于所述支持件内沿着所述长轴方向为可移动，以改变对应所述孔洞组件的所述目标所接收的光线的性质。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述性质为所述目标所接收的光线的照度。
3.如权利要求2所述的装置，其中至少其中一孔洞组件被移动，以提高被照射的所述目标的照度的均匀性。
4.如权利要求2所述的装置，其中各所述孔洞可具有可选择的内径，以调整所照射的目标的照度。
5.如权利要求2所述的装置，其中各孔洞组件为可移动，使得所述孔洞组件与所述光源的间距为可调整，使得所照射的所述目标的照度为可调整。
6.如权利要求1所述的装置，其中通过选择性的移动孔洞组件以调整在参考用的目标组件的照度，因而决定了各孔洞组件与光源的间距，因此使得支持件与孔洞组件能被用来校正以提供更均匀的照度。
7.如权利要求1所 述的装置，其中所述目标包括形成于晶圆上的多个影像感测组件。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述支持件与所述孔洞组件设置于所述光源与探针卡之间，以用来测试晶圆上的所述影像感测组件。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述影像感测组件被光源同时照射以被同时测试。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述孔洞组件通过相配的螺纹而被支持于所述支持件内，并且所述孔洞组件通过依据其长轴方向旋转而沿着长轴方向移动。
11.一种方法，用以增加多个目标接收从光源来的光线的均匀性，并包括下列步骤: 设置多个可移动的孔洞组件于所述光源与所述目标之间，各所述孔洞组件定义一孔洞，所述光源所发出的光线沿着对应的孔洞组件的长轴方向通过所述孔洞而照射对应的目标；以及 使至少其中的一孔洞组件沿着其长轴方向移动，以改变对应所述孔洞组件的所述目标所接收的光线的性质。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述性质为所述目标所接收的光线的照度。
13.如权利要求12所述的方法，其中至少其中一孔洞组件被移动，以提高被照射的所述目标的照度的均匀性。
14.如权利要求12所述的方法，其中各所述孔洞可具有可选择的内径，以调整所照射的目标的照度。
15.如权利要求12所述的方法，其中各孔洞组件为可移动，使得所述孔洞组件与所述光源的间距为可调整，使得所照射的所述目标的照度为可调整。
16.如权利要求11所述的方法，其中通过选择性的移动孔洞组件以调整在参考用的目标组件的照度，因而决定了各孔洞组件与光源的间距，因此使得支持件与孔洞组件能被用来校正以提供更均匀的照度。
17.如权利要求11所述的方法，其中所述目标包括形成于晶圆上的多个影像感测组件。
18.如权利要求17所述的方法，还包括: 支持所述孔洞组件于支持件内，所述支持件设置于所述光源与探针卡之间，以用来测试所述晶圆上的所述影像感测组件。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述影像感测组件被光源同时照射以被同时测试。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述孔洞组件通过相配的螺纹而被支持于所述支持件内，并且所述孔洞组件 通过依据其长轴方向旋转而沿着长轴方向移动。
【文档编号】H01L21/66GK103811370SQ201310521466
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】任志彬, 杨明昌, 杨胜凯 申请人:全视技术有限公司