มารู้จักกับ Wafer Inspection System

Wafer Inspection หรือแปลตรงตัวคือ การตรวจสอบเวเฟอร์ หรือแผ่นซิลิคอนที่ใช้ในการผลิตชิปที่เราใช้กันในปัจจุบัน

แผ่นซิลิคอนวงกลมขนาด 200 มม หรือ 300 มม นั้นถือว่าเป็นรากฐานสำคัญในการผลิตชิปทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็น สมาร์ทโฟน ไอแพด คอมพิวเตอร์ ทีวี หรือแม้กระทั่งเครื่องซักผ้า ปัจจุบันนี้ปฏิเสธไปไม่ได้เลยว่าทุกอย่างล้วนประกอบไปด้วยแผงวงจรควบคุมระบบสั่งการ แม้ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าของที่บ้านคุณจะเก่าหรือโบราณอย่างไร อย่างน้อยก็จะต้องมีส่วนประกอบของแผงซิลิคอนนี้อยู่ด้วยเป็นแน่นอน

หากเราคิดว่าการตรวจสอบแผ่นซิลิคอนนี้เป็นเรื่องง่ายแล้วละก็ คุณผิดแล้วครับ เพราะว่ากระบวณการผลิตชิปนั้นจะต้องมีการผลิตอยู่ในห้อง Clean room หรือว่าห้องไร้ฝุ่น ซึ่งเรียกว่า มีฝุ่นน้อยมากถึงกับได้เลยทีเดียว โดยมาตรฐานแล้วจะต้องมีระดับที่น้อยกว่า level 5 (เลเวลยิ่งน้อยยิ่งมีฝุ่นน้อยลง) ตัวอย่างเช่น ฝุ่นที่มีขนาดเกิน 1.0 ไมครอน (ปกติผมของเรามีเส้นผ่าศูนย์กลางราว 50 ไมครอน) ต้องนับได้ไม่เกิน 832 ชิ้นต่ออากาศหนึ่งลูกบาศก์เมตร

การควบคุมปริมาณฝุ่นนี้ ก็เพื่อที่จะไม่ให้มีฝุ่นพวกนี้ลงไปเกาะบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์ และก่อให้เกิดความเสียหายของชิปที่อยู่ในขั้นตอนกระบวนการผลิต หรือไม่ให้แผ่นซิลิคอนนี้เกิดสกปรกขึ้นก่อนการผลิตด้วยซ้ำไป

แล้วอุปกรณ์ Wafer Inspection นี้ทำงานอย่างไร?

หลักการขั้นพื้นฐานของ Wafer Inspection นี้คือการตรวจสอบ Physical Defect หรือ ความผิดปกติที่จับต้องได้บนตัวแผ่นซิลิคอน

โดย ตัวความผิดปกตินั้นเราสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทหลักๆ

  1. Random Defects ซึ่งก็คือความผิดปกติที่ไม่สามารถคาดเดาได้ เช่น สิ่งสกปรก สิ่งขีดขวดที่เกิดจากการเคลื่อนย้าย
  2. Systematic Defects คือ สิ่งผิดปกติ ที่คาดการณ์ได้ ที่เกิดจากขบวนการผลิตเช่น Photolithography mask เป็นรอย หรือการเชื่อม circuit ที่ผิดพลาดบนทุกๆแผ่นซิลิคอน

หลักการง่ายๆของการตรวจสอบก็คือ การถ่ายรูปแผ่นชิปที่อยู่ข้างกันๆ แล้วมาเปรียบเทียบกันนั่นเอง ซึ่งหมายความว่า หากภาพนั้นมีความแตกต่างไม่เหมือนกันแล้วละก็ สิ่งที่แตกต่างกันนั่นละ คือ Defect หรือความผิดปกติของชิปที่ผลิตขึ้นมา

ชิปที่มีความผิดพลาดนั้นมีผลแย่อย่างไร

หากคุณลองคิดง่ายๆ ถ้ามีขั้นตอนการผลิตชิป 100 ขั้นตอน ในแต่ละขั้นตอน คุณมีชิปที่ผิดพลาด 1 ชิ้น หรือแค่ 1% เท่านั้นเองต่อหนึ่งขั้นตอน บนแผ่นซิลิคอนแผ่นหนึ่ง เมื่อเสร็จขบวนการผลิต คุณอาจจะไม่เหลือชิปที่ดีเลยสักชิ้นก็เป็นได้ เนื่องจากว่า ชิปที่เสียตั้งแต่ตอนแรกไม่สามารถนำไปใช้ได้ คุณอาจจะต้องเสียเงินผลิตไปฟรีๆเลยด้วยซ้ำ

นั่นหมายความว่า คุณจะต้องอาจจะต้องลองสุ่มตรวจแผ่นซิลิคอนเปล่าๆที่ไม่ได้แพนเทิร์นชิปอยู่เลยก็เป็นได้ เนื่องจากว่า หากมีฝุ่นแล้วชิปของคุณอาจจะเสียตั้งแต่เริ่มต้นเลย ดูรูปด้านล่าง

แหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกันก็ทำให้ภาพชัดไม่เท่ากัน

  1. Bright field inspection ใช้แสงที่มี wavelength 193nm เพื่อที่จะค้นหาความผิดปกติ ความผิดปกติจะโชว์ขึ้นมาเป็นสีดำ พื้นหลังสีขาว โดยมีความชัดถึง 30 nm และอาจจะเห็นได้ถึง 10-20nm เลยทีเดียว
  2. Dark field inspection ใช้หลักการการสะท้อนแสงของวัตถุ เนื่องจากว่าสามารถตรวจสอบได้เร็วกว่าและปริมาณมากกว่า จึงมักจะใช้อยู่ในขบวนการผลิตเป็นส่วนใหญ่ โดยเป็นการสะท้อนของแสงผ่านมุม และมีการใช้หลักการของแสงเข้าช่วย
  3. Electron-beam inspection ความละเอียดนั้นเพิ่มไปถึง 3nm เนื่องจากว่าอิเล็กตรอนนั้นมีความยาวคลื่นสั้นมากอยู่ในระยะ 1nm แต่ก็มีข้อจำกัดเกี่ยวกับระยะเวลาในการตรวจสอบซึ่งใช้ระยะเวลายาวนาน
  4. Multi-beam e-beam inspection เพื่อเพิ่มประสิทธิผลหรือปริมาณในการตรวจสอบ จึงมีการนำ แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนหลายๆแห่งมาประกอบกันเพื่อที่จะทำให้ตรวจสอบแผ่นซิลิคอน ชิป ได้เร็วขึ้น

ปรพล


Source: Wafer Inspection System HITACHI

Share the Post:
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin

Related Posts

ลงทุนอสังหาฯในญี่ปุ่น การซื้อบ้าน เช่าบ้าน

แน่นอนว่าคนเรามีบ้านเป็นปัจจัยที่สำคัญ เพราะเป็นที่อยู่อาศัย บ้านในที่นี้มีหลากหลายรูปแบบด้วยกัน อาทิ บ้านเดี่ยว บ้านทาวน์โฮม ตึกแถว คอนโด แมนชั่น นานาชนิดเลยครับ บางคนอาศัยถาวรก็มี บางคนมีชนิดที่อาศัยชั่วคราวก็มีตามสภาพสถานะชีวิต ณ ขณะนั้น และตามการพัฒนาการของชีวิตแล้วเมื่อเรียนหนังสือจบ เริ่มทำงาน แต่งงาน มีลูก ก็อยากจะมีบ้านเป็นของตนเอง อาจจะเป็นการเช่าหรือซื้อ ซึ่งในสภาพของสังคม กฏหมาย ภาษีที่ญี่ปุ่นนั้น ทำให้คนญี่ปุ่นส่วนใหญ่ไม่เลือกที่จะซื้อบ้านแต่เช่าเอา เพราะว่า…

Read More

เทปกาวนิตโตะต่อโลกต่อเรา

ในบทความนี้ผู้เขียนขอนำเสนอบริษัทเทปกาวนิตโตะครับ หากพูดถึงเทปกาว หลายท่านคงจะนึกไปในเรื่องของการแพคขนส่งพัสดุกันมากนะครับ แต่ในความเป็นจริงเทปกาวไม่ได้ทำหน้าที่ยึดเกาะวัสดุเพียงอย่างเดียวครับ หน้าที่อื่นๆที่ใช้จริงในโลกปัจจุบันมีมากขึ้น ได้แก่ เทปที่ใช้ในทางการแพทย์ ปิดบาดแผล ส่งยาจากเทปเข้าสู่ร่างกายทางผิวหนัง ลำเลียงยาไปยังจุดที่ต้องการ เทปที่ใช้ในทางอิเล็คทรอนิคส์ มือถือ รถยนต์ เซนเซอร์ เทปบนแผ่นวงจรไฟฟ้านำไฟฟ้าได้ ยืดหยุ่นได้ดี ถ่ายโอนคงามร้อนได้ดี เป็นต้น  ยังมีอีกในหลายๆวงการ อาทิ วงการศิลปะ วงการอาหาร กีฬา ด้วยนะครับ เท่ากับว่าเจ้าเทปนี้อยู่คู่กับคนเรามาตลอดเลยครับ

Read More