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レーザスライス技術・KABRA®※1・2プロセスを完全フルオート化
「KABRA!zen®※3」を開発

半導体製造装置メーカー・株式会社ディスコ(本社:東京都大田区、社長:関家一馬)は、レーザ加工によるインゴットスライス手法・KABRA(カブラ)プロセスの完全フルオートメーションを実現する「KABRA!zen(ゼン)」を開発しました。これにより、KABRAプロセスに必要なレーザ照射・ウェーハ剥離・指定厚仕上げ研削・インゴット上面研削の一連の工程を無人化でき、SiCウェーハ生産の効率化を更に加速します。KABRA!zenはSEMICON Japan 2017(12月13日~15日、東京ビッグサイト)に参考出展します。なお、既に大手SiCウェーハメーカーの引き合いを受けており、2018年中のテスト出荷を目指しております。

※1 :
取得済特許・出願中特許合計53件(12月11日時点)/商標登録済(登録第5850324号)
※2 :
インゴットの上面からレーザを連続的に垂直照射することで、光吸収する分離層を任意の深さへ扁平状に形成させ、これを起点に剥離・ウェーハ化するという従来にないスライス加工方法。KABRA=Key Amorphous-Black Repetitive Absorptionの略。プロセス詳細はKABRAプロセス特設サイトをご覧ください。
※3 :
商標登録申請中
KABRA!zen SEMICON Japan 2017出展機
KABRA!zen SEMICON Japan 2017出展機
(最少台数でKABRAプロセスをおこなう場合の装置構成)
開発の背景

従来のKABRAプロセスは、レーザ照射・ウェーハ剥離・指定厚仕上げ研削・インゴット上面研削の各工程間でオペレータによるワークの置き換え作業を伴うため、オペレータスキルがスループットに影響していました。また、IoTの進展、自動車の電装化などにより、幅広い製品での電力消費量の増加が予想され、SiCをはじめとする次世代材料を用いた省エネ型パワーデバイスの普及が期待されています。しかし、従来のダイヤモンドワイヤソーによるインゴットスライスは、スループットの低さと加工時の素材ロス量の多さが製造コスト増に繋がっていました。

KABRA!zenのメリット

• 工程間の完全自動搬送によりスループット約50 %向上※4
レーザ照射・剥離・指定厚仕上げ研削・インゴット上面研削の工程搬送全自動化によりスループットを大幅に向上

Table1:KABRA!zenの優位性
既存プロセス※4・5
ワイヤソー+ラップ研削
KABRA!zen※6
フルオートマチック
切断加工時間 4~5 日 17分(レーザ照射+剥離)
素材ロス(1枚あたり) 約300 µm 約100 µm
切断時 約200 µm 0 µm
研削時 約100 µm 約100 µm
3インゴットからのウェーハ取り枚数 183 枚 264 枚
ウェーハ1 枚あたり加工時間 31~39 分 15 分
ラップ研削 16 時間(多枚同時加工) 不要
3インゴット総加工時間 4~5 日 2.75 日※7
ウェーハ10,000 枚生産に要する
インゴット数
164 個 114 個
ウェーハ10,000 枚生産に要する
日数※8
219~273 日 104 日
※4 :
Φ6インチ、厚さ40 mmのSiCインゴットから、指定厚350 µmのウェーハを生産する場合。インゴット数:3
※5 :
遊離砥粒型ダイヤモンドワイヤソー(200 本マルチ)で切断後、ラップ研削を行なう場合。数値は全てユーザヒアリングに基づく一般値
※6 :
当社数値は本リリース時点
※7 :
インゴット上面研削・レーザ照射・ウェーハ剥離各工程は3インゴットを並行加工
※8 :
稼働時間24 時間/日で計算

• 接続する装置数のカスタマイズが可能
レーザ・剥離・研削各プロセスを繋ぐシステムであるため、ウェーハ生産量や面仕上げ状態など諸条件に応じて、各工程の装置数をカスタマイズできます。

• 後付けによる全自動化が可能
先行してマニュアルタイプのKABRA専用機(DAL7420)を導入している場合でも、後付けによる全自動化が可能です。なお、KABRA!zenによる全自動プロセスおよび、プロセスに用いる各装置(SEMICON Japan 2017出展機)はすべて当社開発によるものです。

♦ 関連特許件数:53件 ※出願中含む。2017年12月11日現在
内訳:プロセス関連13件、フルオート化関連(KABRA!zen)3件、レーザ照射関連19件、剥離関連7件、研削関連2件、その他9件

【参考】
KABRA!zenにてSiCエピレディウェーハ※9をフルオート量産する場合の想定装置構成(例)
 KABRA!zen全景(イメージ)
インゴット粗研削
インゴット仕上げ研削
レーザ照射
ウェーハ剥離
ウェーハエッジトリミング
ウェーハ粗研削
ウェーハ仕上げ研削
レーザマーキング
ウェーハ表/裏面研磨
ウェーハ表面仕上げ研磨
※9 :
表面に薄膜を結晶成長させる(エピタキシャル成長)直前の、高品位に研磨された状態のウェーハ。インゴット成長時にできる結晶欠陥がデバイス特性に影響を与える恐れがあるため、ウェーハ表面上に無欠陥の薄い結晶層(エピ層)を成長させる必要があります。
今後の予定
2017年12月13日~15日
: SEMICON Japan 2017参考出展
2018年中(予定)
: 客先初出荷
関連特許

※2017年12月11日時点
特開2015-223589、特開2016-062949、特開2016-111143、特開2016-111144、特開2016-111145、
特開2016-111146、特開2016-111147、特開2016-111148、特開2016-111149、特開2016-111150、
特開2016-124015、特開2016-127186、特開2016-146446、特開2016-146447、特開2016-146448、
特開2016-151457、特開2016-197698、特開2016-197699、特開2016-197700、特開2016-207702、
特開2016-207703、特開2016-225535、特開2016-225536、特開2017-005008、特開2017-022283、
特開2017-024014、特開2017-024039、特開2017-024188、特開2017-028072、特開2017-041481、
特開2017-041482、特開2017-057103、特開2017-092314、特開2017-121742、特開2017-123405、
特開2017-188586、特開2017-189870、特開2017-216424
特願2016-116126、特願2016-157879、特願2016-166476、特願2016-190952、特願2016-234958、
特願2016-236701、特願2017-013073、特願2017-015742、特願2017-027113、特願2017-027114、
特願2017-038435、特願2017-086074、特願2017-113391、特願2017-128507、特願2017-221073

お問い合わせ
株式会社ディスコ 広報室
Phone: 03-4590-1090
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