1. 概要炭化ケイ素基板加工技術
現在炭化ケイ素基板 加工工程には、外円の研削、スライス、面取り、研削、研磨、洗浄などが含まれます。スライスは半導体基板加工における重要な工程であり、インゴットを基板に変換する鍵となる工程です。現在、炭化ケイ素基板主にワイヤ切断です。マルチワイヤスラリー切断は現在のところ最良のワイヤ切断方法ですが、切断品質が悪く、切断損失が大きいという問題がまだ残っています。ワイヤ切断の損失は基板サイズの増加とともに増加するため、炭化ケイ素基板製造業者はコスト削減と効率改善を達成します。8インチの炭化ケイ素 基質ワイヤカットによって得られる基板の表面形状は悪く、反りや曲がりなどの数値特性も良好ではありません。
スライスは半導体基板製造における重要な工程です。業界では、ダイヤモンドワイヤ切断やレーザーストリッピングなど、新しい切断方法が常に模索されています。近年、レーザーストリッピング技術への需要が高まっています。この技術の導入により、技術的原理から切断ロスが低減され、切断効率が向上します。レーザーストリッピングソリューションは、自動化レベルに対する要求が高く、薄膜化技術との連携が求められますが、これは炭化ケイ素基板加工の将来の発展方向と一致しています。従来のモルタルワイヤ切断のスライス歩留まりは一般的に1.5～1.6ですが、レーザーストリッピング技術を導入することで、スライス歩留まりを約2.0まで向上させることができます（DISCO社の装置を参照）。今後、レーザーストリッピング技術の成熟度が高まるにつれて、スライス歩留まりはさらに向上する可能性があります。同時に、レーザーストリッピングはスライスの効率も大幅に向上させることができます。市場調査によると、業界リーダーであるDISCO社は1スライスあたり約10～15分で切断しており、1スライスあたり60分かかる現在のモルタルワイヤ切断よりもはるかに効率的です。
炭化ケイ素基板の従来のワイヤ切断の工程は、ワイヤ切断-粗研削-精密研削-粗研磨および精密研磨です。レーザーストリッピング工程がワイヤ切断に取って代わった後、研削工程の代わりに薄肉化工程が使用されるため、スライスの損失が減り、加工効率が向上します。炭化ケイ素基板の切断、研削、研磨のレーザーストリッピング工程は、レーザー表面スキャン-基板ストリッピング-インゴット平坦化の3つのステップに分かれています。レーザー表面スキャンは、超高速レーザーパルスを使用してインゴットの表面を加工し、インゴット内部に改質層を形成することです。基板ストリッピングは、物理的方法によって改質層の上にある基板をインゴットから分離することです。インゴット平坦化は、インゴット表面の改質層を除去して、インゴット表面の平坦性を確保することです。
炭化ケイ素レーザー剥離プロセス
2. レーザー剥離技術の国際的な進歩と業界参加企業
レーザー剥離プロセスは、海外企業によって最初に採用されました。2016年には、日本のディスコが、様々な種類のSiCインゴットに使用できる、レーザーを連続的に照射して分離層を形成し、指定された深さでウェーハを分離する新しいレーザースライス技術「KABRA」を開発しました。2018年11月には、インフィニオンテクノロジーズが、ウェーハ切断スタートアップ企業のSiltectra GmbHを1億2400万ユーロで買収しました。Siltectra GmbHは、特許取得済みのレーザー技術を使用して分割範囲を定義し、特殊なポリマー材料をコーティングし、システム冷却によって誘発される応力を制御し、材料を正確に分割し、研削および洗浄してウェーハ切断を実現する「コールドスプリット」プロセスを開発しました。
近年、国内企業もレーザー剥離装置業界に参入しており、主な企業はHan's Laser、Delong Laser、West Lake Instrument、Universal Intelligence、China Electronics Technology Group Corporation、中国科学院半導体研究所などである。上場企業のHan's LaserとDelong Laserは長期間にわたり事業計画を進めており、製品は顧客による検証を受けているが、同社は多くの製品ラインを有しており、レーザー剥離装置はその事業の一つに過ぎない。West Lake Instrumentなどの新興企業は正式な受注出荷を達成しており、Universal Intelligence、China Electronics Technology Group Corporation 2、中国科学院半導体研究所などの企業も装置の開発状況を発表している。
3．レーザー剥離技術開発の推進要因と市場導入のペース
6インチ炭化ケイ素基板の価格下落がレーザー剥離技術の発展を促進：現在、6インチ炭化ケイ素基板の価格は1枚あたり4,000元を下回り、一部メーカーの原価に近づいている。レーザー剥離プロセスは歩留まりが高く収益性も高いため、レーザー剥離技術の普及率向上につながっている。
8インチ炭化ケイ素基板の薄型化がレーザーストリッピング技術の発展を牽引：8インチ炭化ケイ素基板の厚さは現在500μmだが、350μmへの薄型化が進んでいる。ワイヤカット加工は8インチ炭化ケイ素の加工には適しておらず（基板表面の状態が良くない）、BOW値とWARP値が著しく悪化している。レーザーストリッピングは350μm炭化ケイ素基板の加工に不可欠な加工技術とみなされており、これがレーザーストリッピング技術の普及率向上を促している。
市場予測：SiC基板レーザー剥離装置は、8インチSiCの普及拡大と6インチSiCのコスト削減の恩恵を受ける。業界の重要な転換期が近づいており、業界の発展は大幅に加速するだろう。
投稿日時：2024年7月8日