Пресс-релиз - Корпорация DISCO

Высокоскоростное производство SiC-пластин со значительно сниженной потерей материала: Технология...

8 августа 2016

Высокоскоростное производство SiC-пластин со значительно сниженной потерей материала:
Технология лазерной резки KABRA® * 1 разработана с использованием нового метода обработки

* 1: Патент находится на рассмотрении (40 связанных патентов по состоянию на 8 августа) / Торговая марка зарегистрирована (регистрационный № 5850324)

Корпорация DISCO (главный офис: Ота-ку в Токио, президент Kazuma Sekiya) разработала уникальный метод лазерной резки слитков под названием «KABRA». Внедрение этого процесса обеспечивает высокоскоростное производство пластин из карбида кремния (SiC), которые ожидаются в качестве материала для силовых устройств следующего поколения, увеличивают количество пластин, производимых из одного слитка, и значительно повышают производительность. Сейчас мы принимаем запросы на тестовые сокращения.

История развития

Существующие методы нарезки пластин из слитка SiC были в основном приняты с использованием алмазной проволочной пилы. Однако для этих способов требуется ряд алмазных канатных пил для серийно выпускаемых пластин, поскольку время обработки велико из-за высокой жесткости SiC. Количество пластин, изготавливаемых из одного слитка, также мало из-за большого количества материала, теряемого в секциях резки. Это стало основным фактором, который увеличивает стоимость производства силовых устройств SiC, препятствуя их внедрению на рынок и широкому использованию силовых устройств SiC.

Характеристики процесса KABRA

Этот уникальный метод формирует плоский светопоглощающий разделительный слой (слой KABRA * 2) на заданной глубине путем облучения непрерывного вертикального лазера от верхней поверхности SiC и создания пластин с использованием ранее не существующего метода нарезки. Обычная лазерная обработка не подходит для нарезки, потому что модифицированный слой, образованный лазерным излучением, в принципе, распространяется в направлении падения лазера (портретная ориентация) (рис. 1, а). Тем не менее, DISCO разработал этот метод лазерной резки, сфокусированный на двух фактах: 1) что SiC может разлагаться фокусированным лазером и разделяться на кремний (Si) и углерод (C) в аморфном состоянии; и 2) что коэффициент поглощения света составляет прибл. В 100 000 раз больше, чем у SiC. В результате этой разработки нам удалось сформировать слои КАБРА внутри слитка как по вертикали, так и в направлении падения лазера * 3, найдя оптимальный метод лазерной резки (рис. 1, б). Кроме того, этот процесс может быть применен к различным типам слитков SiC, включая монокристаллические (4H, 6H и полуизоляционные) и многокристаллические слитки.
Одна из основных характеристик заключается в том, что этот процесс может быть применен к монокристаллическим слиткам независимо от угла наклона кристаллической оси c.

Фото 1: пластина после разделения (4 дюйма)

Рис. 1: Разница в направлении формирования модифицированного слоя

* 2 ： K ey A morphous- B не хватает R epetitive A bsorption: Формирование слоя, который становится базовой точкой для разделения пластины путем разложения SiC на аморфный кремний и аморфный углерод с непрерывным лазерным облучением, а затем превращение черного аморфного вещества в эффективное поглощение свет.
* 3: Патент находится на рассмотрении

KABRA Process Flow

преимущества

1. Время обработки значительно сокращается
Существующие процессы требуют ок. два часа для нарезки пластины из 4-дюймового слитка SiC (от 2 до 3 дней для одного слитка) * 4, 5. В отличие от этого, этот процесс может значительно сократить время обработки и требует всего 25 минут для нарезания пластины (приблизительно 18 часов на один слиток) * 6. Кроме того, этот процесс занимает всего ок. 30 минут * 6, чтобы нарезать пластину из слитка SiC диаметром 6 дюймов, хотя существующий процесс требует более 3 часов * 5 (фото 2).
2．Процедурный процесс больше не требуется
Для обработки проволоки требуется процесс притирки для удаления ок. 50 мкм * 5 неровностей, образующихся на поверхности обработанной пластины. Однако этот процесс не требует притирки, поскольку волнистость пластины после отделения можно контролировать (рис. 2), что позволяет значительно снизить начальные и эксплуатационные расходы. 3. Количество произведенных пластин увеличивается в 1,5 раза по сравнению с существующими процессами.
Хотя обработка проволоки дает ок. 200 мкм * 5 потерь материала на пластину на секциях нарезки (потеря пропила), этот процесс практически не имеет потерь материала. Кроме того, степень удаления слоя KABRA после разделения может быть уменьшена до прибл. 100 мкм. Это улучшает количество вафель, произведенных из одного слитка, ок. В 1,5 раза больше, чем существующий процесс. * 4: При изготовлении указанной толщины 350 мкм из слитка SiC диаметром 4 дюйма и 20 мм
* 5: Типичное значение на основе информации пользователей
* 6: Общее время обработки, включая лазерное облучение, сепарацию и измельчение слитка

Таблица 1: Превосходство процесса KABRA
(При изготовлении указанной толщины 350 мкм из слитка SiC диаметром 4 дюйма и 20 мм)

Существующий процесс * 7 Процесс КАБРА * 8 Время резки 2-3 дня 10 мин.
(Лазерное облучение + разделение) Общее время обработки слитка слитка (на пластину) 1,6-2,4 часа. 25 мин Потери материала при резке (на одну пластину) Прибл. 200 мкм Нет Потери материала при шлифовании (на одну пластину) Прибл. 100 мкм
(Двусторонняя притирка) Прибл. 100 мкм
(Обработка помола) Количество вафель из одного слитка 30 вафель 44 вафли Притирка 16 час.
(Одновременная обработка нескольких пластин) Не требуется Общее время обработки на слиток 2,5 - 3,5 дня 18 часов. * 7: При выполнении притирки после нарезки алмазной проволочной пилой с абразивным покрытием (30 многопроволочных). Все значения являются общими значениями, основанными на информации пользователей.
* 8: Значения DISCO указаны на момент выпуска.

Комментарий Казумы Секии, главного операционного директора и главного управляющего отдела инженерных исследований и разработок

Процесс KABRA - это уникальный процесс, который формирует слой, который служит базовой точкой для отделения от точки лазерного облучения путем разделения SiC на кремний и углерод с помощью лазерного излучения. Я ожидаю, что ряд производителей пластин будут использовать этот процесс, чтобы способствовать широкому использованию устройств питания SiC, чтобы мы могли быть ближе к созданию экологичного общества.

Планы на будущее

Сервис тестов и платной обработки: мы получаем и проводим тестовые тесты в головном офисе и в центре исследований и разработок
Презентации академической конференции: осеннее собрание Японского общества точного машиностроения / осеннее собрание Японского общества прикладной физики в сентябре 2016 года
Представлено на SEMICON Japan 2016: специальное оборудование KABRA планируется впервые продемонстрировать 14-16 декабря 2016 г.

Сила DISCO

DISCO, производитель прецизионного оборудования, может применять разработанные методы обработки для внутреннего применения, а также разрабатывать и коммерциализировать оборудование в зависимости от области применения клиента, например, для целей НИОКР или массового производства. Кроме того, мы проводим тестовые срезы, пока заказчик не будет удовлетворен результатами, и подбираем оптимальные условия обработки для установки оборудования на объекте заказчика. Даже после установки оборудования мы продолжаем вносить свой вклад в развитие производственных процессов наших клиентов, обеспечивая быструю поддержку специализированных инженеров в более чем 50 филиалах в более чем 18 странах / регионах.

Похожие патенты * По состоянию на 8 августа 2016 г.

Нерассмотренные патентные публикации №№ 2015-223589, 2016-062949, 2016-111143, 2016-111144, 2016-111145, 2016-111146, 2016-111147, 2016-111148, 2016-111149, 2016-111150, 2016-127186 и 2016-124015
Патентные заявки №№ 2015-023576, 2015-023577, 2015-023578, 2015-028509, 2015-078028, 2015-078029, 2015-078030, 2015-079711, 2015-083642, 2015-083643, 2015-112316, 2015- 112317, 2015-114581, 2015-139679, 2015-141898, 2015-141899, 2015-144350, 2015-144351, 2015-160848, 2015-160849, 2015-181950, 2015-222369, 2016-001647, 2016-001941, 2016-076734, 2016-078613, 2016-111163 и 2016-116126

KABRA Logo

«Кабра» - это еще одно название репы, а тонкую нарезку иногда называют «кабра-гири». Существует также овощ под названием «кё-кабра», который является традиционной едой с давней историей в Японии. Название даже появляется в «Кодзики» и «Нихон шоки». Мы назвали этот процесс «КАБРА» римскими буквами, потому что нарезка слитка SiC выглядит как «кабра-гири», и у нас есть сильное желание внести свой вклад в повышение удобства в мире, распространяя эту уникальную технику лазерной резки в Японии по всему миру.
Кроме того, мы определили принцип этого уникального процесса, который формирует слой в качестве базовой точки для разделения, заставляя аморфный углерод последовательно поглощать свет, так как « K ey A morphous- B не хватает R эпитивной A bsorption», а «KABRA» обозначает это определение.
Логотип демонстрирует две основные характеристики KABRA: увеличенное количество производимых пластин и высокая скорость обработки с использованием нескольких тонких пластин. Нарезанные плоские пластины показывают, что этот процесс обеспечивает меньшее набухание и деформацию по сравнению с существующим процессом. Кроме того, логотип окрашен фирменным синим цветом DISCO, чтобы показать, что это оригинальная технология DISCO, и мы использовали абстрактные цвета, чтобы указать, что они являются прозрачными материалами, что выражает будущие обещания, что мы продолжим развивать этот процесс KABRA не только SiC, но и другие материалы.