南茂科技导入RFID技术于晶圆测试应用(上)

      半导体产业一直是政府列为台湾产业发展重点之一，但近年由于大陆积极进行半导体晶圆代工产业投资，因此对岸的发展情势对我国半导体产业的发展冲击相当大，也面临强大的竞争压力。如何在晶圆封装测试代工服务上，提供客户实时最有效的信息，让客户能在最短的时间内，作出最好的决策，变成赢得商机占有市场的最佳利器。以及在客户获利与客户业绩兴隆的情况下，与客户的关系不再是纯粹代工服务的关系，而将转变为策略伙伴，与客户共创双赢的未来。因此南茂科技将RFID技术导入应用，并结合资策会、台湾甲骨文及RFID硬件厂商共同进行「晶圆测试实时共通信息系统应用开发计划」开发建置，同时这也是国际间首个RFID导入应用于晶圆封测业的创新应用计划。   

      计划范围  

      本计划范围从晶圆制造、晶圆测试到晶圆封装的实时监控，所开发之共通信息系统将半导体产业链各端点自IC设计、晶圆代工、晶圆测试至晶圆封装串接起来，达到上中下游客户间的信息实时性，解决供应链间晶圆供料不稳、客户变动需求、急单插单及信息不及时等等问题。 

图 1、八吋晶圆盒



图8、 晶圆盒与RFID标签

      而RFID技术将导入应用于进出货码头、测试机台、氮气柜及手推车等自动收出货管理，达到自动化封测流程与库存管理，提供晶圆测试实时信息，实时因应客户需求并降低供应链间的营运成本。整个晶圆测试流程中，有两项物品是南茂希望能够追踪管理的物品，第一个当然是晶圆，但是晶圆大部分时间是置放晶圆盒（图1、8）之中，其目的是保护晶圆，在此计划我们是用8吋晶圆当作是RFID追踪标的物。 

      第二是探针卡，探针卡的主要功能在于当成测试机台以及待测晶圆之间的沟通接口，当测试机台发送出测试讯号，经由探针卡传送至待测晶圆，再由待测晶圆将讯号经探针卡传回至测试机台。探针卡专门使用于后段晶圆测试的精密治具，属于高价位之消耗品。同样的，探针卡除在测试机台使用外，大部分时间也置放于保护匣(图2)之中。 

图 2、探针卡与探针盒

      以往南茂作业流程中，为找寻晶圆及探针卡，往往要花费大量人力与时间成本，造成管理上的麻烦与负担，因此能够清楚准确提供晶圆或探针卡位置是南茂导入RFID技术最主要的目的。

      但由于真正追踪物无法贴附任何RFID标签，因此我们改采追踪晶圆盒及探针卡匣。同时因为两者追踪标的物使用情况的不同，晶圆盒部分我们采用HF被动式技术（ISO 15693）来进行管理追踪，以下将会做详细说明；而探针卡匣则采用UHF主动式技术来进行管理追踪。

      RFID导入晶圆盒追踪规划

      在讨论RFID导入晶圆盒追踪规划之前，首先我们要先了解晶圆在南茂测试厂内的流程，同时以考量将RFID导入时对现有流程冲击最小（图3）。

图 3、南茂晶圆相关流程

      当晶圆由上游晶圆代工厂出货运抵南茂时，首先会有仓库方面人员做点箱接收（依据晶圆代工厂事先传送的出货工单），然后在逐一拆箱，检查晶圆数量是否有误，晶圆是否有破损等状况，如果无问题时，则将晶圆盒置放于氮气柜中存放，完成入库动作。  

      所有晶圆盒在场内的运送过程中皆将晶圆盒置于手推车中作为搬运工具。根据测试排程计划，生产线人员会将库房的晶圆盒领出以便进行测试，同时测试人员根据晶圆批号输入至计算机下载测试程序及验测探针卡的正确性，等待验测或验测完毕的晶圆，一样置放于晶圆盒中，同时置放于氮气柜中存放。测试完成后晶圆在移回库房等待运送至下游晶圆封装场，完成出库作业。  

      在上述流程中，要导入RFID技术的地方：  

      第一个为仓库进、出货及与生产线交接处，其目的皆是为能清楚厘清晶圆何时进入仓库或生产线，又何时离开仓库或生产线。  

      第二个为氮气柜，不管在库房或生产线，晶圆盒最常停留的地方就是氮气柜，因此这些地方至放几十个大大小小的氮气柜，而我们选择其中厂内最普遍8吋晶圆盒氮气柜为导入对象，此氮气柜最多可以置放32个8吋晶圆盒，其导入目的当然是透过晶圆批号的查询，能够很清楚告知查询的晶圆批号晶圆盒放置在哪一个氮气柜、哪一层、哪一边。  

      第三个为手推车，因为晶圆盒在测试厂内搬移位置时，依规定需置放于手推车上进行搬运，或是当晶圆在等待、完成晶圆测试时，晶圆盒置放于手推车上，而手推车停放于测试机台旁规定的停放区域，上述晶圆和位置也能透过RFID技术达到定位追踪。  

      第四个为测试机台与探针卡，当晶圆要进行测试时，测试人员需先至保管探针卡的单位领出探针卡，同时根据要测试晶圆批号，以手动方式进行人工设定或操作下载测试程序，如果操作错误，造成下载程序执行错误，其时间的浪费甚为可观。因此希望RFID技术能跟测试机台整合，透过RFID技术将晶圆批号传给测试机台系统，测试机台系统可以对应下载相关测试程序至测试机台，以节省人工操作错误发生机率，导致时间浪费。