Attrezzatura chiave per la produzione di semiconduttori: Difficoltà tecniche e percorsi innovativi delle macchine per la levigazione di wafers-Smerigliatrice per wafer, lucidatrice CMP, macchina per lapping, rettifica per bordi-Tengyu Grinding

Attrezzatura chiave per la produzione di semiconduttori: Difficoltà tecniche e percorsi innovativi delle macchine per la levigazione di wafers

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I. Come attrezzatura chiave nella produzione di semiconduttori, la precisione di lavorazione delle macchine per la levigazione di wafers determina direttamente le prestazioni dei chip. Attualmente, ancora incontrano numerosi colli di bottiglia tecnici nella realizzazione di indici di ultraprecisione e nel controllo di stabilità, che richiedono scoperte attraverso innovazioni tecniche multidimensionali.

Sfide nella planarità di ultraprecisione e nel controllo di TTV
Con l'evoluzione dei processi dei chip a 7nm e inferiore, la planarità del wafer deve raggiungere il livello di 0,3μm, e la variazione totale di spessore (TTV) deve essere controllata entro 1μm. I metodi tradizionali di levigazione sono facilmente influenzati da più fattori.
Affidarsi solo al controllo chiuso meccanico dello spessore non permette più di ottenere una levigazione di spessore ad alta precisione. Inoltre, le molle di levigazione nazionali hanno ancora una certa distanza dai livelli avanzati internazionali in termini di forza di levigazione, autoaffilamento e altri parametri.
Colli di bottiglia nella stabilità del processo di lavorazione
L'eterogeneità dei materiali del wafer pone sfide alla coerenza della levigazione, soprattutto per i semiconduttori di terza generazione come SiC e GaN, che hanno alta durezza e fragilità e sono propensi a generare microfissure durante la levigazione.
Allo stesso tempo, la deformazione termica dell'attrezzatura causata da un lavorazione continua prolungata provoca deviazioni a nanoscala negli spazi di levigazione, influenzando la sostenibilità della precisione di lavorazione. L'adsorbimento dei detriti di levigazione causa difetti di graffi e riduce il rendimento.
Complessità del controllo collaborativo multiparametrico
Parametri come la pressione di levigazione, la velocità di rotazione e la concentrazione del liquido di levigazione hanno una forte relazione di accoppiamento. L'aggiustamento di un singolo parametro può facilmente scatenare reazioni a catena.
Esempio: Aumentare la pressione migliora l'efficienza della levigazione, ma può causare la rottura del bordo del wafer; aumentare la velocità di rotazione ottimizza la qualità della superficie, ma intensifica la vibrazione dell'attrezzatura. L'aggiustamento manuale tradizionale dei parametri è difficile per ottenere un abbinamento ottimale dinamico.
II. Percorsi per scoperte tecniche
Ottimizzazione della struttura meccanica ad alta precisione
Adottare tecniche di cuscinetti a aria e azionamento a motore lineare per controllare il salto radiale dello spindle entro 1μm e eliminare gli errori di trasmissione meccanica. Sviluppare un sistema adattivo di rettifica delle molle, che regola automaticamente la pressione e la percorso del rettificatore attraverso il monitoraggio in tempo reale della topografia superficiale della molle, garantendo la planarità dell'interfaccia di levigazione.
Selezionare basi composte di ceramica e granito, sfruttando la loro bassa coefficiente di espansione per ridurre l'impatto dei cambi di temperatura sulla precisione dell'attrezzatura.
Aggiornamento dei sistemi di controllo e monitoraggio intelligenti
Adottare dispositivi di misurazione dello spessore in tempo reale di marchi internazionali di primo livello per realizzare il monitoraggio in tempo reale di TTV e garantire un feedback tempestivo sulle deviazioni.
Costruire un modello di previsione dei parametri basato su algoritmi di machine learning, per generare automaticamente combinazioni ottimali di parametri di processo e regolare dinamicamente la pressione e la velocità di rotazione della levigazione in base a condizioni iniziali come il materiale e lo spessore del wafer. Aggiungere un modulo di rilevamento per visione artificiale per identificare microfissure e graffi in tempo reale e attivare meccanismi di regolazione di emergenza.
Innovazioni nei processi e materiali di levigazione

Sviluppare molle con durezza gradiente, che realizzano un adattamento preciso attraverso materiali morbidi superficiali e garantiscono la rigidità di supporto attraverso materiali duri nel strato inferiore, migliorando la capacità di controllo della planarità.
Per i semiconduttori di terza generazione, adottare un processo a tre fasi: "levigazione grossolana – levigazione fine – lucidatura", per ridurre gradualmente la tensione di lavorazione e realizzare un controllo preciso di TTV.
Attraverso l'innovazione collaborativa di struttura meccanica, controllo intelligente e materiali di processo, le macchine per la levigazione di wafers possono superare i colli di bottiglia della lavorazione di ultraprecisione, realizzare stabilmente la planarità di livello 0,3μm e l'indice di TTV di livello 1μm, e fornire supporto attrezzaturale per lo sviluppo dell'industria dei semiconduttori verso processi più avanzati.
Come attrezzatura chiave nella produzione di semiconduttori, le macchine per la levigazione di wafers attualmente incontrano colli di bottiglia tecnici centrali nella planarità di ultraprecisione, il controllo di TTV, la stabilità di lavorazione e il controllo collaborativo multiparametrico. Solo attraverso scoperte collaborative nell'ottimizzazione della struttura meccanica ad alta precisione, l'aggiornamento dei sistemi di controllo e monitoraggio intelligenti e le innovazioni.

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