Ключевое оборудование для производства полупроводников: технические сложности и инновационные пути шлефовальных станков для кремниевых пластин (ваферов)-Вафельная шлифовальная машина, полировальная машина CMP, наклапочная машина, шлифовальная машина Edge-Tengyu Grinding

Ключевое оборудование для производства полупроводников: технические сложности и инновационные пути шлефовальных станков для кремниевых пластин (ваферов)

2025-11-13650

I. Как ключевое оборудование в производстве полупроводников, точность обработки шлефовальных станков для кремниевых пластин (ваферов) напрямую определяет производительность чипов. В настоящее время они все еще сталкиваются с многочисленными техническими узкими местами в достижении сверхточных показателей и контроле стабильности, которые требуют прорывов через многомерные технологические инновации.

Проблемы с сверхточной плоскостностью и контролем TTV
С развитием технологий изготовления чипов до 7 нм и ниже, плоскостность кремниевых пластин (ваферов) должна достигать уровня 0,3 мкм, а общее отклонение толщины (TTV) контролироваться в пределах 1 мкм. Традиционные методы шлифовки легко подвергаются влиянию множества факторов.
Ограничиваясь только механическим замкнутым контролем толщины, уже невозможно достичь высокоточной шлифовки по толщине. Тем временем домашние шлифовальные круги все еще имеют определенное разрыв с международными передовыми уровнями по силе шлифования, самоиострации и другим параметрам.
Узкие места стабильности процесса обработки
Гетерогенность материалов кремниевых пластин (ваферов) создает проблемы для консистентности шлифовки, особенно для полупроводников третьего поколения, таких как SiC и GaN, которые обладают высокой твердостью и хрупкостью, а также склонны к образованию микротрещин при шлифовке.
Одновременно термическая деформация оборудования, вызванная длительной непрерывной обработкой, приводит к нанометровым смещениям в шлифовальных зазорах, влияя на устойчивость точности обработки. Адсорбция шлифовальных осколков вызывает царапины и дефекты, снижая выход годной продукции.
Сложность совместного контроля нескольких параметров
Параметры, такие как шлифовальное давление, скорость вращения и концентрация шлифовальной жидкости, имеют сильные связанные отношения. Регулировка одного параметра может легко вызвать цепные реакции.
Например: увеличение давления может повысить эффективность шлифовки, но может привести к обрушению краев кремниевых пластин (ваферов); увеличение скорости вращения может оптимизировать качество поверхности, но усиливает вибрацию оборудования. Традиционная ручная регулировка параметров сложна для достижения динамического оптимального соответствия.
II. Пути технического прорыва
Оптимизация высокоточной механической структуры
Применять технологии воздушно-подшипниковых валов и привода линейного мотора для контроля радиального люфта вала в пределах 1 мкм и устранения механических передачных ошибок. Разрабатывать адаптивную систему точения шлифовальных кругов, которая автоматически регулирует давление и путь точильного инструмента посредством реального времени мониторинга топографии поверхности шлифовального круга, обеспечивая плоскость шлифовального интерфейса.
Выбирать керамико-гранитные композитные основания, используя их свойство низкого коэффициента расширения, чтобы уменьшить влияние изменений температуры на точность оборудования.
Обновление интеллектуальных систем контроля и мониторинга
Применять устройства реального времени измерения толщины от международных ведущих брендов для реализации реального времени мониторинга TTV и обеспечения своевременной обратной связи об отклонениях.
Создавать предсказательную модель параметров на основе алгоритмов машинного обучения для автоматического формирования оптимальных комбинаций технологических параметров и динамической регулировки шлифовального давления и скорости вращения в соответствии с начальными условиями, такими как материал и толщина кремниевой пластины (вафера). Интегрировать модуль машинного зрения для детектирования микротрещин и царапин в реальном времени и запуска механизмов чрезвычайного регулирования.
Инновации в шлифовальных процессах и материалах

Разрабатывать шлифовальные круги с градиентной твердостью, которые достигают точного прилегания за счет мягких материалов поверхности и обеспечивают жесткость опоры за счет жестких материалов нижнего слоя, повышая способности к контролю плоскостности.
Для полупроводников третьего поколения применять трехэтапный процесс « грубая шлифовка - тонкая шлифовка - полировка », постепенно уменьшая технологическое напряжение и достигая точного контроля TTV.
Благодаря совместной инновации механической структуры, интеллектуального контроля и технологических материалов, шлефовальные станки для кремниевых пластин (ваферов) могут преодолеть узкие места сверхточной обработки, стабильно достичь показателей плоскостности уровня 0,3 мкм и TTV уровня 1 мкм, а также предоставить оборудовательную поддержку для развития полупроводниковой отрасли к более высоким технологиям.
Как ключевое оборудование в производстве полупроводников, шлефовальные станки для кремниевых пластин (ваферов) в настоящее время сталкиваются с основными техническими узкими местами в области сверхточной плоскостности, контроля TTV, стабильности обработки и совместного контроля нескольких параметров. Только через совместные прорывы в оптимизации высокоточной механической структуры, обновлении интеллектуальных систем контроля и мониторинга, а также инновациях в шлифовальных процессах и материалах, они могут стабильно удовлетворять строгим требованиям передовых технологий к точности обработки и обеспечить оборудовательную поддержку для развития полупроводниковой отрасли к более высоким технологиям.

Следующая：Материаловобрабатывающие возможности и промышленная применяемость керамической CMP-полировальной машины