Schlüssigequipment für die Halbleiterfertigung: Technische Schwierigkeiten und Innovationswege von Wafer-Schleifmaschinen-Waferschleifer, CMP Poliermaschine, Lappenmaschine, Kantenschleifen-Tengyu Schleifen

Schlüssigequipment für die Halbleiterfertigung: Technische Schwierigkeiten und Innovationswege von Wafer-Schleifmaschinen

2025-11-13645

I. Als Schlüssigequipment in der Halbleiterfertigung bestimmt die Bearbeitungsgenauigkeit von Wafer-Schleifmaschinen direkt die Chip-Leistung. Derzeit stehen sie immer noch vor mehreren technischen Engpässen bei der Erreichung ultrapräziser Indikatoren und der Stabilitätskontrolle, die Durchbrüche durch mehrdimensionale technische Innovationen erfordern.

Herausforderungen bei Ultrapräzisionsflachheit und TTV-Kontrolle
Mit der Weiterentwicklung von Chip-Prozessen auf 7nm und darunter muss die Wafer-Flachheit das Niveau von 0,3μm erreichen, und die Gesamtdickenabweichung (TTV) innerhalb von 1μm kontrolliert werden. Traditionelle Schleifmethoden sind leicht von mehreren Faktoren beeinflusst.
Allein durch mechanische geschlossene Dickenkontrolle lässt sich keine hochpräzise Dickenschleifung mehr erreichen. Gleichzeitig weisen inländische Schleifscheiben noch eine gewisse Lücke zu internationalen Spitzenständen bei Schleifkraft, Selbstschärfung und anderen Parametern auf.
Engpässe bei der Prozessstabilität
Die Heterogenität von Wafer-Materialien wirft Herausforderungen an die Schleifkonsistenz – besonders bei Drittgenerations-Halbleitern wie SiC und GaN, die hohe Härte und Sprödigkeit aufweisen und bei der Schleifung leicht Mikrorisse bilden.
Zudem führt die thermische Verformung von Geräten durch langanhaltende kontinuierliche Bearbeitung zu nanoskaligen Verschiebungen in den Schleifspalten, was die Dauerhaftigkeit der Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt. Die Adsorption von Schleifabfällen verursacht Kratzer und Mängel, die die Ausbeute senken.
Komplexität der multiparametrischen koordinierten Kontrolle
Parameter wie Schleifdruck, Drehzahl und Schleifflüssigkeitskonzentration weisen eine starke Kopplungsbeziehung auf. Die Anpassung eines einzelnen Parameters kann leicht Kettenreaktionen auslösen.
Beispiel: Die Erhöhung des Drucks verbessert zwar die Schleifeffizienz, kann aber Randabbrüche bei Wafern verursachen; die Erhöhung der Drehzahl optimiert die Oberflächenqualität, verstärkt aber die Gerätevibration. Traditionelle manuelle Parameteranpassung erreicht kaum eine dynamische optimale Anpassung.
II. Pfade zu technischen Durchbrüchen
Optimierung hochpräziser mechanischer Strukturen
Nutze Luftlager-Spindeln und Linearmotor-Antriebstechnik, um den radialen Lauf der Spindel innerhalb von 1μm zu kontrollieren und mechanische Übertragungsfehler zu beseitigen. Entwickle ein adaptives Schleifscheiben-Schleifsystem, das durch Echtzeitüberwachung der Schleifscheiben-Oberflächentopographie automatisch Druck und Pfad des Schleifers anpasst, um die Ebenheit der Schleifoberfläche zu gewährleisten.
Wähle keramisch-granitische Verbundbasen, um durch ihre niedrige Ausdehnungskoeffizienten den Einfluss von Temperaturänderungen auf die Gerätegenauigkeit zu verringern.
Upgrade intelligenter Steuerungs- und Überwachungssysteme
Nutze Echtzeit-Dickenmessgeräte von internationalen Spitzenmarken, um eine Echtzeit-Überwachung von TTV zu realisieren und eine rechtzeitige Rückmeldung von Abweichungen zu gewährleisten.
Baue ein Parametervorhersagemodell auf der Grundlage von Machine-Learning-Algorithmen auf, um automatisch optimale Prozessparameterkombinationen zu generieren und Schleifdruck sowie Drehzahl dynamisch anpassen – je nach Ausgangsbedingungen wie Wafer-Material und -Dicke. Integiere ein maschinelles Sehmodul, um Mikrorisse und Kratzer in Echtzeit zu erkennen und Notfallanpassungsmechanismen auszulösen.
Innovationen in Schleifprozessen und -materialien

Entwickle Schleifscheiben mit Gradientenhärte: Durch weiche Oberflächenmaterialien erreicht man präzises Anpassen, durch harte Bodenschichten sichert man Tragsteifigkeit – so verbessert sich die Flachheitskontrolle.
Für Drittgenerations-Halbleiter nutze ein dreistufiges Verfahren aus „Grobschleifen – Feinschleifen – Polieren“, um Prozessspannungen schrittweise zu verringern und eine präzise TTV-Kontrolle zu realisieren.
Durch die koordinierte Innovation von mechanischer Struktur, intelligenter Steuerung sowie Prozess- und Materialtechnik können Wafer-Schleifmaschinen ultrapräzise Bearbeitungsengpässe überwinden. Sie erreichen stabil eine Flachheit von 0,3μm-Niveau und TTV von 1μm-Niveau, um der Halbleiterindustrie die Geräteunterstützung für die Entwicklung zu höheren Prozessen zu bieten.
Als Schlüssigequipment für die Halbleiterfertigung stehen Wafer-Schleifmaschinen derzeit vor zentralen technischen Engpässen bei ultrapräziser Flachheit, TTV-Kontrolle, Prozessstabilität und multiparametrischer koordiniertem Steuern. Nur durch koordinierte Durchbrüche in der Optimierung hochpräziser mechanischer Strukturen, dem Upgrade intelligenter Steuerungs- und Überwachungssysteme sowie Innovationen in Schleifprozessen und -materialien können sie die strengen Anforderungen fortschrittlicher Prozesse an die Bearbeitungsgenauigkeit stabil erfüllen und der Halbleiterindustrie die Unterstützung für die Entwicklung zu höheren Prozessen bieten.

Nächster：Materialverarbeitungsfähigkeiten und industrieller Anwendungswert des keramischen CMP-Poliergerätes