DISCO DFG8560 Waffelmühle

Als Weiterentwicklung der DFG800-Serie ist die DISCO DFG8560 eine vollautomatische Wafer-Dünnungsmaschine. Sie wurde speziell für die Anforderungen der 12-Zoll-Wafer-Dünnung entwickelt. Ihr Kernprinzip basiert auf einer Doppelspindel- und Dreifachspannvorrichtung, die sowohl das Grob- als auch das Feinschleifen des Dünnungsprozesses in einem einzigen Wafer-Spannvorgang durchführt. Diese Konstruktion verbessert die Prozesseffizienz und die Präzisionssteuerung deutlich.

**Funktionsprinzip**

Der DFG8560 erreicht die Waferverdünnung durch hochpräzise mechanische Bewegung:

**Hochsteife Konstruktion:** Die Maschine verfügt über eine hochsteife, luftgelagerte Spindel, die eine ausgezeichnete Stabilität während des gesamten Schleifprozesses gewährleistet.

**Zweistufiger Mahlprozess:**

**Grobschliff:** Die erste Spindel verwendet eine Schleifscheibe mit gröberer Körnung (z. B. eine kunstharzgebundene Diamantschleifscheibe). Durch die hohe Drehzahl wird der größte Teil des Materials von der Rückseite des Wafers schnell abgetragen, wodurch die Effizienz maximiert wird.

**Feinschleifen:** Die zweite Spindel verwendet eine feinere Schleifscheibe (z. B. eine keramikgebundene Diamantschleifscheibe) zum Präzisionsschleifen des Wafers. Dieser Prozess erzeugt eine glatte, ebene Oberfläche und entfernt die beim Grobschleifen entstandene beschädigte Schicht.

Im praktischen Betrieb wird der Wafer mittels Vakuumansaugung auf einem rotierenden Spannfutter fixiert. Das Spannfutter dreht sich entgegengesetzt zur Drehrichtung der Hochgeschwindigkeits-Schleifscheibe; die Scheibe bewegt sich vertikal nach unten und trägt die Waferoberfläche ab.

**Hauptmerkmale**

Die Kernfunktion des DFG8560 ist das Wafer-Dünnen. Zu diesem Zweck integriert er eine Reihe von Schlüsselfunktionen:

**Vollautomatisierter Betrieb:** Diese Anlage automatisiert den gesamten Arbeitsablauf vom Einlegen, Ausrichten, Schleifen und Reinigen der Wafer bis zum Entladen, wodurch manuelle Eingriffe deutlich reduziert und die Produktionseffizienz gesteigert werden.

**Hochpräzise Dickenkontrolle:** Durch die Integration eines hochauflösenden (0,1 μm) Online-Dickenmesssystems erreicht das Gerät eine Regelung des Schleifprozesses im geschlossenen Regelkreis und gewährleistet so die Genauigkeit der endgültigen Waferdicke.

**Verarbeitung ultradünner Wafer:** Durch die Optimierung der Schleif- und Verarbeitungssystemparameter kann die DFG8560 ultradünne Wafer mit einer Dicke von 100 μm oder weniger stabil verarbeiten und gleichzeitig das Risiko eines Waferbruchs minimieren.

**Fehlererkennung:** Dieses System kann Defekte auf der Waferoberfläche erkennen und liefert die notwendigen Daten für nachfolgende Reparaturprozesse oder Rückkopplungsschleifen.

**Benutzerfreundliche Oberfläche:** Ausgestattet mit einem Touchscreen-LCD und einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) zeigt das System den Verarbeitungs- und Gerätestatus in Echtzeit an, wodurch Bedienung und Wartung einfacher und intuitiver werden.

**Online-Integration und -Erweiterung:** Die DFG8560 lässt sich nahtlos in komplexere automatisierte Produktionslinien integrieren, wie zum Beispiel:

**DBG (Post-Die Grinding) System:** Integriert die Prozesse des Vereinzelns und Ausdünnens und eignet sich daher besonders für die Herstellung ultradünner Chips.

**Trockenpoliermaschine (z. B. DFP8160):** Bildet ein integriertes System, das nach Schleifprozessen ein Trockenpolieren durchführt, wodurch die Oberflächenrauheit (Ry-Wert) des Wafers weiter reduziert und durch das Schleifen verursachte Schäden beseitigt werden.

**Wafer-Laminiergerät/Stripper:** Integriert zur automatischen Applikation oder Entfernung von Schutzpolierfolien, wodurch ein vollständig automatisierter Arbeitsablauf entsteht.

**SECS/GEM-Kommunikation:** Dieses Gerät unterstützt das SECS/GEM-Kommunikationsprotokoll und ermöglicht so die Verbindung mit einem Manufacturing Execution System (MES) in der Fabrik zur Fernüberwachung und automatisierten Erfassung von Produktionsdaten.

**Anwendungen und Funktionen:**

Die Hauptfunktion des DFG8560 besteht darin, Wafer mit gleichmäßiger Dicke und ausgezeichneter Oberflächenqualität für nachfolgende Prozesse wie das Vereinzeln und Verpacken bereitzustellen; seine breite Materialverträglichkeit macht ihn auch für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet.

**Wafer-Dünnung:** Reduzierung der Waferdicke von der ursprünglichen Dicke auf eine Zieldicke – eine grundlegende Voraussetzung für nahezu alle Anwendungen.

**Entfernung beschädigter Schichten:** Beseitigung von durch vorgelagerte Prozesse (wie z. B. Rückseitenschleifen) entstandenen spannungsgeschädigten Schichten – ein entscheidender Schritt zur Sicherstellung der mechanischen Festigkeit des Chips.

**Oberflächenplanarisierung:** Bereitstellung eines hochgradig ebenen Substrats für nachfolgende Präzisionsprozesse (wie Fotolithografie und Bonden) – eine Voraussetzung für die hochpräzise Fertigung.

**3D-Packaging und TSV-Belichtung:** Bereitstellung der für die Realisierung der Through-Silicon Vias (TSV)-Technologie erforderlichen dünnen Wafer und präzises Freilegen der Unterseite der TSV-Struktur – eine Kernkomponente des fortschrittlichen Packaging.

Herstellung von Leistungs- und HF-Bauelementen: Wird zum Dünnen von SiC-, GaN- und anderen Verbindungshalbleiterwafern verwendet, um den Einschaltwiderstand zu verringern und die Wärmeableitung zu verbessern.

Herstellung optischer Bauelemente und Filter: Wird zur präzisen Ausdünnung und Planarisierung harter und spröder Materialien wie Saphir (LED-Substrat) und Lithiumtantalat/Lithiumniobat (HF-Filter) eingesetzt.

Detaillierte Spezifikationen

Spezifikationen Spezifikationen

Geeignete Werkstückgröße: Φ300 mm (12 Zoll). Das Universalspannfutter unterstützt Wafer mit Φ200 mm/Φ300 mm Durchmesser.

Schleifverfahren: Längsschleifen durch Waferrotation.

Spindelkonfiguration: Doppelspindel (2 Achsen). Eingebaute, hochfrequenzmotorbetriebene, luftstatische Spindel.

Spannfuttertisch-Konfiguration: Drei Spannfuttertische mit Drehtischsystem. Spannfutterdrehzahl: 0–300 U/min.

Spindelleistung: Nennausgangsleistung 4,8 kW.

Spindeldrehzahl: 1.000 - 4.000 min⁻¹ (U/min).

Verfahrweg der Z-Achse: 120 mm (einschließlich Ursprung).

Vorschubgeschwindigkeit beim Schleifen in Z-Richtung: 0,0001 - 0,08 mm/s (0,1 - 80 μm/s).

Minimale Bewegung entlang der Z-Achse: 0,1 μm.

Dickenmessbereich: 0 - 1.800 μm.

Auflösung der Dickenmessung: 0,1 μm.

Wiederholgenauigkeit der Dickenmessung: ±0,5 μm.

Spezifikationen der Schleifscheibe: Diamantschleifscheibe mit Φ300 mm.

Dickenabweichung innerhalb des Wafers (TTV): Weniger als 3,0 μm (bei Verwendung eines speziellen Arbeitstisches, φ300 mm Wafer).

Abweichung der Dicke zwischen den Wafern: Weniger als ±3,0 μm.

Oberflächenrauheit nach der Bearbeitung: Ry ca. 0,13 μm (bei Verwendung der Schleifscheibe Nr. 2000); Ry ca. 0,15 μm (bei Verwendung der Schleifscheibe Nr. 1400).

Geräteabmessungen (B × T × H): Ungefähr 1.400 × 3.190 × 1.800 mm.

Gewicht der Ausrüstung: Ungefähr 4.000 kg.

Erforderliche Leistung: Dreiphasig 200/220/380/400 V, 50/60 Hz, maximale Leistungsaufnahme ca. 22 kVA.

Erforderliche Druckluft: Über 0,5 MPa, sauber und ölfrei, Taupunkt unter -15℃, Durchflussrate ca. 1.000 NL/min.

Anforderungen an die Wasserversorgung: DI-Wasser (deionisiertes Wasser), Temperatur 23±1℃, Durchflussrate 6-10 L/min.

Kernvorteile

Die DFG8560 festigt weiterhin ihre Marktposition als Hochleistungs-Wafer-Dünnungsanlage mit folgenden Vorteilen:

Hohe Schleifpräzision: Durch optimiertes Design wird die Schleifqualität effektiv verbessert, wodurch eine ausgezeichnete Intra-Wafer-Dickengleichmäßigkeit (TTV) und Inter-Wafer-Konsistenz erreicht werden, was die Leistungsfähigkeit für anspruchsvolle Prozesse wie Advanced Packaging sicherstellt.

Stabile Schleifqualität: Optimierte Schleif- und Handhabungsparameter ermöglichen ein stabiles Schleifen ultradünner Wafer und kontrollieren effektiv die Bruchrate, was für hochwertige großformatige Wafer von entscheidender Bedeutung ist.

Überlegene Skalierbarkeit: Bietet eine Vielzahl von Inline-Integrationsoptionen (wie DBG und Trockenpolieren), passt sich flexibel an Produktionslinien-Upgrades an und schützt die Investitionen des Anwenders umfassend.

Hohe Kompatibilität: Geeignet für die Verarbeitung verschiedenster Materialien (wie Silizium, SiC, GaN, Saphir, LT/LN) und bietet dadurch eine hohe Prozessflexibilität für die Herstellung verschiedener Halbleiter und optoelektronischer Bauelemente.

Benutzerfreundlich und wartungsarm: Eine intuitive Benutzeroberfläche und ein Touchscreen erleichtern die Bedienung erheblich. Gleichzeitig sind wichtige Komponenten mit der 800er-Serie austauschbar, wodurch die Kosten für Ersatzteile und das Ausfallrisiko reduziert werden.

Leichtbauweise: Durch die Beibehaltung der Spezifikationen und der Leistung konnte das Gewicht um 1,0 Tonne (ca. 20 %) reduziert werden. Die leichtere Ausrüstung vereinfacht die Installation und verringert die Anforderungen an die Tragfähigkeit der Produktionshalle.

Technische Merkmale im Überblick: Zweiachsige Drei-Saugnaben-Konstruktion: Trennt Grob- und Feinschleifen und führt beides in einem einzigen Spannvorgang durch, wodurch die Effizienz gesteigert und gleichzeitig die Genauigkeit gewährleistet wird.

Luftstatische Spindel: Durch den Einsatz einer luftstatischen Spindel wird der mechanische Kontakt vermieden, was zu minimalem Verschleiß und dauerhaft hoher Rotationsgenauigkeit führt. Sie ist eine Kernkomponente für höchste Bearbeitungspräzision.

Technologie zur Ausrichtung zweier Schleifpunkte: Diese Technologie ermöglicht es zwei Spindeln, dieselbe physische Schleifposition zu nutzen und so systematische Fehler durch Fehlausrichtung der Bearbeitungspunkte zu eliminieren. Dies verbessert gleichzeitig die Dickenhomogenität (TTV) innerhalb eines einzelnen Wafers und die Dickenkonsistenz zwischen verschiedenen Wafern. Damit ist sie eine Schlüsseltechnologie für das stabile Schleifen ultradünner Schichten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die DISCO DFG8560 eine vollautomatische Lösung zum Dünnen von 12-Zoll-Wafern ist, die für die Massenproduktion entwickelt wurde. Zu ihren wichtigsten Merkmalen zählen eine präzise Doppelspindelarchitektur und eine überragende Systemstabilität. Dies ermöglicht höchste Gleichmäßigkeit und Oberflächenqualität bei der Bearbeitung großer, ultradünner Wafer sowie leistungsstarke Automatisierungsintegrationsmöglichkeiten.