การลดขนาดรอยบิ่นบนแผ่นเวเฟอร์ชนิดบางพิเศษและพื้นที่ทางตัดแคบสำหรับกระบวนการตัดแผ่นเวเฟอร์

Abstract

รอยบิ่นคือปัญหาใหญ่ของประบวนการตัดแผ่นเวเฟอร์ เมื่อรอยบิ่นนั้นมีขนาดใหญ่และกินพื้นที่เข้าไปในบริเวณพื้นที่ใช้งานของตัวไดเนื่องจากขนาดของรอยบิ่นมีขนาดใหญ่กว่าบริเวณพื้นที่ปลอดข้อบกพร่อง ดังนั้นคุณภาพของการตัดแผ่นเวเฟอร์ที่ดีต้องมีขนาดรอยบิ่นที่เล็ก หรือดีที่สุดคือไม่เกิดรอยบิ่นขึ้นเลย ในขณะที่วงจรจรวมในปัจจุบันมีราคาไม่สูงมากนัก และขนาดของตัวผลิตภัณฑ์มีแนวโน้มเล็กลงอย่างต่อเนื่อง หลายบริษัทจึงสนใจแผ่นเวเฟอร์ชนิดบางพิเศษ (แผ่นเวเฟอร์ที่มีความหนาไม่เกิน 100 ไมโครเมตร) และยังสนใจการเพิ่มจำนวนไดต่อแผ่นเวเฟอร์ให้มากขึ้นเพื่อเป็นการประหยัดต้นทุน แต่การตัดแผ่นเวเฟอร์จะลำบากมากขึ้นเมื่อจำนวนไดในแผ่นเวเฟอร์มีมากขึ้น เพราะการเพิ่มจำนวนไดในแผ่นเวเฟอร์จะส่งผลให้ขนาดของพื้นที่ทางตัดแคบลง สำหรับโรงงานกรณีศึกษา ลูกค้าลดขนาดพื้นที่ทางตัดจาก 80 ไมโครเมตร ให้เหลือเพียง 60 ไมโครเมตร ซึ่งชุดค่าการปรับที่ใช้อยู่ในปัจจุบันไม่สามารถตัดแผ่นเวเฟอร์ชนิดนี้ได้เพราะค่าเฉลี่ยของขนาดของรอยบิ่นมีขนาดใหญ่ 14 ไมโครเมตร ซึ่งมากกว่าขนาดของพื้นที่ปลอดข้อบกพร่อง 13.5 ไมโครเมตร จึงจำเป็นต้องทำการปรับปรุงกระบวนการตัดแผ่นเวเฟอร์ เพื่อลดขนาดรอยบิ่นที่เกิดจากกระบวนการตัดให้เล็กลง ซึ่งเทคนิคการปรับปรุงที่ใช้คือวิธีของซิกซ์-ซิกม่า โดยหาปัจจัยนำเข้าที่ส่งผลต่อรอยบิ่นและหาชุดค่าการปรับที่เหมาะสมเพื่อที่จะทำให้ขนาดของรอยบิ่นเล็กที่สุด ประกอบไปด้วย ความหนาของใบมีดผงเพชร 20 ไมโครเมตร, ความเร็วรอบตัด 50,000 รอบต่อนาที, และความเร็วป้อนตัด 39 มิลลิเมตรต่อวินาที ซึ่งส่งผลให้ค่าเฉลี่ยของขนาดของรอยบิ่นที่กระบวนการตัดแผ่นเวเฟอร์ลดลงจาก 14 ไมโครเมตร เหลือเพียง 4.5 ไมโครเมตร หรือค่าเฉลี่ยของขนาดของรอยบิ่นมีขนาดเล็กลง 67.86 เปอร์เซ็นต์