半导体行业白皮书丨DMG MORI：工艺腔壳体加工

DMG MORI

工件

工艺腔壳体

1 总论

高效解决方案：实现微米级高精度与洁净生产

微处理器制造属于超精密加工范畴，涵盖从晶圆清洁到晶体管金属化的全流程，对设备精度要求极高。其中，核心零部件如工艺腔壳体的切削加工极具挑战性。

DMG MORI 利用 DMC 125 FDS duoBLOCK 加工中心，通过两次装夹即可完成工艺腔壳体的铣削与车削，达到微米级精度。该方案整合了高光泽铣削及磨削工艺，配合 cleanONE 程序确保全程高纯净度，并通过自动化生产满足严苛要求，实现了复杂工件的经济高效制造。

2 工艺腔壳体

芯片制造全流程的严苛工艺要求

计算机芯片工厂投资巨大，核心在于高精度的生产设备。光刻工艺是关键步骤，涉及晶圆涂胶、曝光、显影等昂贵工序。此外，前后端的材料清洁、多层沉积、离子注入及金属化互连等环节，均需精密设备支持。

各工艺系统结构相似，均通过八边形壳体将晶圆输送至不同工艺腔。作为系统的核心零部件，工艺腔壳体承载着晶圆的分配与传输功能。

高磨损环境带来的高需求

芯片制造业对工艺腔壳体需求量巨大，既因使用量大，也因蚀刻等腐蚀性环境导致其寿命较短。随着微处理器结构尺寸向 3nm 甚至更小演进，对壳体加工精度提出极高要求。此外，洁净度至关重要，微小的指纹或颗粒污染均可能导致芯片报废。

3 结构

尺寸、形状与材料特性

芯片制造工艺腔壳体尺寸通常在 600 至 1,200mm 之间，显示屏制造用壳体则超过 2,000mm。其形状复杂，需从实体材料经铣削和车削加工而成，设计需预留喷头插入孔以进行材料沉积和蚀刻，并兼顾晶圆夹盘及真空系统的连接。

铝材因密度低、易加工且表面光滑，成为理想材料。为应对剧烈腐蚀环境并防止颗粒脱落，表面常采用氧化钇或化学气相沉积法进行涂覆。

极高的精度与表面质量要求

光刻精度的提升推动零部件公差常规要求达到+/- 5 µm，以确保关键尺寸和平行度。表面质量直接关系洁净度，Ra 值通常需小于 0.4 µm，以避免微小不平整或毛刺引发颗粒污染或气流不均。

4 生产制造

加工转型（MX）的代表性应用

工艺腔壳体形状复杂、精度严苛，是 DMG MORI“加工转型（MX）”理念的典型应用场景。稳定高性能的 5 轴加工中心结合铣削、车削和磨削工艺整合，辅以大型托盘库自动化，显著提升了生产效率。机内测量与数字化工具的持续监测有效避免了废品产生，降低了高昂的材料损耗，践行可持续生产。

两次装夹实现精密完整加工

DMC 125 FDS duoBLOCK 加工中心拥有宽敞的加工区（1,250 x 1,250 x 1,000 mm），配备回转工作台，可在一个加工区内整合 5 轴铣削、车削及磨削工艺。配合专用金刚石刀具，可实现优于 Ra 0.4 µm 的高光泽表面。若选配µPrecision 高精度套件，更能进一步提升大型工件的空间精度，应对未来挑战。

cleanONE 解决方案实现高洁净度

针对半导体行业 ISO 1 级洁净车间标准（每立方米空气中<0.1 µm 颗粒不超过 10 个），DMG MORI 联合福斯公司研发了 cleanONE 解决方案。通过将面板材料改为不锈钢、增设刀库冷却液收集箱以及使用高性能冷却润滑液，洁净度提升 90% 以上，确保高敏感性部件的可靠生产。

自动化助力大批量与长时间加工

鉴于工艺腔壳体约 11 小时的长周期加工时间及巨大的需求量，自动化生产至关重要。DMG MORI 的直线托盘库（LPP）最多可容纳 99 个托盘，连接多达八台机床，并结合 PH-AMR 无人运输系统，实现车间内工件的自动流转与多品种灵活加工。

5 结论和展望

持续研发创新的生产解决方案

半导体行业不断涌现新标杆，工艺腔壳体的制造体现了周密设计对经济性和可持续性的优化。DMG MORI 基于工艺整合、自动化、数字化转型（DX）和绿色转型（GX）四大支柱，推动制造业发展，帮助用户提升长期竞争力，并积极回应行业新趋势。

一站式提供半导体行业专业技术

凭借多年与半导体巨头的合作经验，DMG MORI 开发了针对精密框件、壳件及硬脆材料的创新技术，包括高光泽铣削磨削整合及超声辅助加工。面对全球竞争，DMG MORI 专家团队可提供量身定制的一站式生产解决方案，以高精度、高效率和高性能满足行业严苛需求。