Từ cát đến chip.

[Paddy]

Hi anh Paddy, cảm ơn anh vì các bài viết, các bài của anh viết rất hay và bổ ích, tuy nhiên em vẫn khó hình dung ra được nhiều, nếu như anh có thể viết và cho thêm nhiều hình ảnh minh họa hơn thì em nghĩ sẽ tốt hơn cho những người ít được tiếp xúc như tụi em

Cám ơn bác đã đọc. Bác muốn hình về "khâu" nào thì tớ mò ra. Hình phía trong máy móc thì có thể kiếm trên mạng. Hình về wafer trong hãng thì tớ không được phép đăng lên, nhưng cũng có thể kiếm trên mạng.

[Paddy]

Đầu máy

Test Head tớ tạm dịch là đầu máy nhưng đúng nghĩa là phần thử nghiệm của máy. Vì đây là chỗ "tiếp xúc" với chip hoặc wafer để thử (test).

Thường thì một máy có một đầu, nhưng cũng có hãng thích một máy với 2 đầu như hình dưới.







Trong đầu máy có những gì ? Thường thì có mấy PCB với "kim" để nối vô các mạch điện nằm bên ngoài đầu máy. Tên chung là "pin card" vì nó có pin (kim)


Hình dưới là một đầu máy của hãng Teradyne. Đây là máy J971, máy này chừng hơn 20 tuổi rồi. Đầu máy này có thể gắn thêm nhiều pin card nữa vì các bác thấy còn nhiều chỗ trống không.
Tại sao không gắn hết. Cũng như máy tính tại nhà thôi. Có nhiều chỗ gắn DRAM, nhưng không cần nhiều thì gắn vô làm gì cho uổng tiền.





Phiá dưới nhìn như thế này. Đây là đầu máy của hãng Credence. Tớ đoán là phía dưới vì không thấy "kim" cuả pin card.





Đố các bác tại sao họ chừa lỗ tròn ngay giữa đầu máy vậy ?

[loonglinit]

Đố các bác tại sao họ chừa lỗ tròn ngay giữa đầu máy vậy ?

Có phải để tản nhiệt ko bác?

[Paddy]

Có phải để tản nhiệt ko bác?

Nó dùng để tản nhiệt nhưng không phải là lý do họ chừa lỗ tròn.

[hithere123]

Nó dùng để tản nhiệt nhưng không phải là lý do họ chừa lỗ tròn.

Em đoán mò là người ta chừa cái lỗ để còn thò tay mà tháo lắp mấy cái card

Tiện đây bác Paddy cho em hỏi là mấy cái máy này muốn ổn định nhiệt độ thì sai số của nó khoảng bao nhiêu, muốn nhiệt độ wafer được điều khiển ổn định +/- 1oC có khả thi không bác?

[Paddy]

Em đoán mò là người ta chừa cái lỗ để còn thò tay mà tháo lắp mấy cái card

Tiện đây bác Paddy cho em hỏi là mấy cái máy này muốn ổn định nhiệt độ thì sai số của nó khoảng bao nhiêu, muốn nhiệt độ wafer được điều khiển ổn định +/- 1oC có khả thi không bác?

Không phải bác ạ. Mấy cái card thường thì có cái "tai" để lôi lên. Có loại thì có dụng cụ riêng để lôi ra.


+/-1 C là rất bình thường trong các loại prober.

[Paddy]

Main Frame

Main Frame là nơi chứa đựng những thứ không cần, không thể nằm trong test head.

Thường là power supplies. +/- 5V, 12V, 15V, 24V, v.v. Những loại này rất to và nặng vì nó cần có giòng chừng vài chục tới và trăm Amp.

Ngoài ra còn có máy đo như DMM. Board dùng để điều khiển đo tại đâu và đưa ký hiệu đến đâu (một loại matrix dùng relay)

Và phần chính nằm trong đó là test computer. Cái này chỉ ngồi lo tính toán cái dữ kiện được thâu thập từ test head đưa về.

Một số máy dùng nước để giải nhiệt trong test head nên sẽ có giàn bơm, bình nước và hệ tản nhiệt cho nước bị hâm nóng (dùng nước từ các bồn chứa lớn).



2 hình dưới là Main Frame.







Những thứ trên là thuộc kỹ nghệ 20-30 năm trước rồi. Mấy máy bây giờ gần như không còn main frame nữa. Lý do là tất cả được thâu nhỏ lại và có thể nằm trong test head luôn.

[hithere123]

+/-1 C là rất bình thường trong các loại prober.

Bác giải thích thêm cho em vụ này được không? Mấy lão test bên em chỉ đảm bảo cho em nhiệt độ wafer là 30oC +/-3 oC khi gửi em data kết quả của front-end test. Em có hỏi thì mấy lão ấy bảo không đặt cảm biến nhiệt trực tiếp lên wafer tại mỗi vị trí die khi đo được, nên không thể điều chỉnh để đảm bảo nhiệt độ của wafer như em mong muốn (30 +/- 1 oC). Đầu tiên em cứ nghĩ cái này thì đơn giản hóa ra yêu cầu cao về độ chính xác của nhiệt độ khi đo tốn tiền phết, không khéo em lại phải re- design mất.

[Paddy]

Bác giải thích thêm cho em vụ này được không? Mấy lão test bên em chỉ đảm bảo cho em nhiệt độ wafer là 30oC +/-3 oC khi gửi em data kết quả của front-end test. Em có hỏi thì mấy lão ấy bảo không đặt cảm biến nhiệt trực tiếp lên wafer tại mỗi vị trí die khi đo được, nên không thể điều chỉnh để đảm bảo nhiệt độ của wafer như em mong muốn (30 +/- 1 oC). Đầu tiên em cứ nghĩ cái này thì đơn giản hóa ra yêu cầu cao về độ chính xác của nhiệt độ khi đo tốn tiền phết, không khéo em lại phải re- design mất.

Mấy lão ấy không biết hoặc lười không chịu tìm hiểu thêm.

Thermal chuck cho prober có thể chạy từ -60 đến 300C với độ chính xác +/- 0.5 C. Nhiệt độ trên mặt wafer tư bất cứ chỗ nào sẽ nằm trong 0.5C. Không những vậy mà độ "vững" (stability - sự thay đổi nhiệt độ quanh set point) là 0.1 C. Tứ là bác chạy 30 độ thì độ thay đổi là 29.9C tới 30.1C. Và độ này sẽ sai đối với lúc đo là 29.5C - 30.5C.

Xem link dưới để biết thêm về spec của các loại khác nhau.


ThermoChuck Thermal Inducing Vacuum Platform

ThermoChuck Thermal Inducing Vacuum Platform


Đo thế nào ?

Họ dùng một prime wafer ( virgin wafer - chưa có gì trên đó hết). Họ dán chừng 1 chục TC lên đó rồi bỏ lên chuck mà đo.

Không những vậy mà có những prober còn cho điều chỉnh độ ẩm nữa. Dĩ nhiên là chạy trên 30 C thôi. Tại chạy 0C mà ẩm 85% RH (relative huminity) thì mặt wafer sẽ đóng đá hết.

Vấn đề $$$ thì bác phải tự tìm hiểu rồi vì mỗi hãng một khác. Hãng tớ nếu chứng minh được là dùng 10$ nhưng sẽ đem lại 15$ thì họ sẽ cho sắm máy đo ngay.

[Paddy]

Bác giải thích thêm cho em vụ này được không? Mấy lão test bên em chỉ đảm bảo cho em nhiệt độ wafer là 30oC +/-3 oC khi gửi em data kết quả của front-end test. Em có hỏi thì mấy lão ấy bảo không đặt cảm biến nhiệt trực tiếp lên wafer tại mỗi vị trí die khi đo được, nên không thể điều chỉnh để đảm bảo nhiệt độ của wafer như em mong muốn (30 +/- 1 oC). Đầu tiên em cứ nghĩ cái này thì đơn giản hóa ra yêu cầu cao về độ chính xác của nhiệt độ khi đo tốn tiền phết, không khéo em lại phải re- design mất.

Còn nếu push com to shove thì bác lấy một wafer cũ bôi thermal compound rồi đặt một TC lên. Dùng thermal tape dán lại là xong. Cái này thì bảo đảm rẻ hơn loại nói trên. Dùng nhiều TC để biết thermal gradient trên toàn mặt wafer.

Còn thermal chuck thì phải mua chứ không tự chế được.

[hithere123]

Xem link dưới để biết thêm về spec của các loại khác nhau.

ThermoChuck Thermal Inducing Vacuum Platform

ThermoChuck Thermal Inducing Vacuum Platform

Còn nếu push com to shove thì bác lấy một wafer cũ bôi thermal compound rồi đặt một TC lên. Dùng thermal tape dán lại là xong. Cái này thì bảo đảm rẻ hơn loại nói trên. Dùng nhiều TC để biết thermal gradient trên toàn mặt wafer.

Còn thermal chuck thì phải mua chứ không tự chế được.

Cám ơn bác Paddy nhé, em đang nghiên cứu mấy cái thermal chuck để hỏi lại mấy lão ấy, chẳng lẽ bọn em lại có thiết bị cùi đến vậy.

[Paddy]

Cám ơn bác Paddy nhé, em đang nghiên cứu mấy cái thermal chuck để hỏi lại mấy lão ấy, chẳng lẽ bọn em lại có thiết bị cùi đến vậy.

Thêm cái này nữa quên không nói.

Nhiệt độ trên chuck là 1 chuyện, nhưng nhiệt độ trên mặt die khi cho test thì hơi nóng hơn (dĩ nhiên rồi). Tuy nhiên nó (die)không đủ nhiệt lượng để nâng nhiệt độ chuck lên được, vì vậy mà chuck không biết mà hạ nhiệt xuống. Không những vậy mà thời gian test quá ngắn làm sao mà chuck phản ứng cho kịp.

Thế thì đo bằng cách nào khi không dán TC lên mặt die được ????


Còn nhớ cái lỗ trong đầu máy tớ đố ở trên không ? Họ dùng thermal camera đút qua lỗ ấy và nhìn xuống mặt die (qua lưng probe card). Từ đó họ nhìn trên màn hình và biết nhiệt độ bao nhiêu.

Không những vậy mà còn biết phần nào nóng hơn, nguội hơn, phần nào gây lỗi khi nóng lên, v.v.


Quay lại câu hỏi . Cái lỗ trong máy đê làm gì ???

[hithere123]

Nhiệt độ trên chuck là 1 chuyện, nhưng nhiệt độ trên mặt die khi cho test thì hơi nóng hơn (dĩ nhiên rồi). Tuy nhiên nó (die)không đủ nhiệt lượng để nâng nhiệt độ chuck lên được, vì vậy mà chuck không biết mà hạ nhiệt xuống. Không những vậy mà thời gian test quá ngắn làm sao mà chuck phản ứng cho kịp.

Thế thì đo bằng cách nào khi không dán TC lên mặt die được ????


Còn nhớ cái lỗ trong đầu máy tớ đố ở trên không ? Họ dùng thermal camera đút qua lỗ ấy và nhìn xuống mặt die (qua lưng probe card). Từ đó họ nhìn trên màn hình và biết nhiệt độ bao nhiêu.

Không những vậy mà còn biết phần nào nóng hơn, nguội hơn, phần nào gây lỗi khi nóng lên, v.v.

Vâng, cái này thì chuẩn rồi, thời gian test khoảng 1 sec, có khoảng 10K die thì mất khoảng nửa tiếng là xong. Tuy nhiên nửa tiếng này không đủ để ổn định nhiệt, nên nhiệt nó sẽ nhảy trong khoảng 2,3 độ. Và vấn đề của em là không có thông tin để correlate nhiệt tại thời điểm đo cho từng die. Lúc đầu em cũng định dùng một thiết bị đo nhiệt để phân vùng nhiệt của wafer ra như thế em có thể biết nhiệt độ tại thời điểm đo chính xác hơn chút nhưng thiết bị đo cũng có sai số nữa và set-up cũng không thuận tiện nên cuối cùng em đã give-up, nghĩ mưu khác vậy. Lần nữa cảm ơn bác đã tận tình chỉ điểm.

Quay lại câu hỏi . Cái lỗ trong máy đê làm gì ???

Cái này thì em chịu rồi, bác cho đáp án đi. Trước đây em hay nghịch mấy cái probe station thì thấy có thêm cái trục tròn tròn giống giống cái này để dùng cho laser cắt dây tín hiệu, chủ yếu cho trimming

[Paddy]

Cái này thì em chịu rồi, bác cho đáp án đi. Trước đây em hay nghịch mấy cái probe station thì thấy có thêm cái trục tròn tròn giống giống cái này để dùng cho laser cắt dây tín hiệu, chủ yếu cho trimming

Laser trim đút qua lỗ đầu máy test là tại nó có sẵn rồi. Những máy laser trim về sau này nằm phía dưới đầu máy, vì không còn lỗ để đút qua nữa.


Lý do họ làm cái lỗ ấy là tại vì cái máy prober.

Đầu máy tester thì gắn cái probe card. Trên mặt chuck của prober thì có wafer. Việc đầu tiên là (thật ra là việc thứ 2, sẽ nói sau) là làm sao các kim trên probe card "đâm" đúng vào các pads trên wafer. Cách tiện nhất là dùng kính hiển vi đặt phiá trên probe card nhìn xuống mặt wafer.

Người chạy máy sẽ điều khiển prober cho nó đứng đúng vị trí (tức là kim probe card nằm đúng lên pads của die). Sau đó sẽ báo cho prober biết là đây là vị trí của một die. Từ đó prober sẽ biết và tự tính ra vị trí của các die kế tiếp.

Chính vì vậy mà các đầu máy tester phải chừa lỗ hổng để thò kính hiển vi vô nhìn.

Sẵn có lỗ đó rồi nên họ làm lỗ thông hơi luôn, rồi làm thành lỗ phun hơi N2 trong trường hợp chạy nhiệt độ âm để không bị đóng đá, rồi laser trim, thermal camera, v.v.


Sau này kỹ nghệ tân tiến hơn thì họ gắn camera nhìn tứ dưới lên để kiếm đầu kim của probe card. Lúc đó thì computer sẽ tự tính ra chỗ nào để probe. Từ khi có thêm cái camera này thì không cần tới cái lỗ trên tester nữa. Vì thế các thế hệ máy mới (thật ra hơn 15 năm rồi) không còn lỗ này nữa.

[hithere123]

... thế các thế hệ máy mới (thật ra hơn 15 năm rồi) không còn lỗ này nữa.

15 năm trước thì đúng là khó rồi, mấy cái máy em thấy toàn thấy hình vuông chứ không tròn mà vấn đề nhiệt thì mấy bác test bên em thua em rồi, họ đã phải lôi cái +/- 1oC ra dùng. Mấy cái chuck cũ mà họ đang dùng còn dã man hơn, luôn luôn có một phía là nhiệt thấp hơn, lúc đầu tưởng do IC có vấn đề đến khi correlate kết quả với vị trí trên wafer thì thấy rõ luôn

Cảm ơn bác đã chỉ điểm!!!