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KABRAプロセス、登場KABRAプロセス、登場

What is KABRAへ

What is KABRA?

インゴット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(KABRA層※2)を任意の深さへ扁平状に形成し、このKABRA 層を起点に剥離・ウェーハ化するインゴットスライス加工です。
レーザ照射により形成される改質痕は、原理的には入射方向(縦長)に伸びるため、従来、レーザ加工はスライス用途には不向きな手法とされていました。しかし、本プロセスにおいては、レーザ集光によりSiC をアモルファス状態のシリコン(Si)とカーボン(C)に分離させ、分離後のアモルファスカーボンへ効率的に光吸収させることで、剥離の基点となる、KABRA 層を扁平に形成することができます。※3
なお、本プロセスは単結晶(4H・6H・半絶縁性)および多結晶のあらゆるSiC インゴットに適用でき、単結晶ではそのオフ角を問いません。

  • ※1:特許出願中(関連53 件 2017年8月4日時点)/商標登録済(登録第5850324 号)
  • ※2:Key Amorphous-Black Repetitive Absorption の略。連続的なレーザ照射により、SiC をアモルファスシリコンとアモルファスカーボンに分解後、黒色のアモルファスカーボン(Amorphous-Black)へ効率的に光吸収させることで剥離の基点となる層を形成することを現します。
  • ※3:特許出願中

KABRA Process and Flow
① レーザ照射でインゴット内部にKABRA 層を形成
② 剥離、ウェーハ化。指定厚仕上げ研削へ
③ 次のレーザ照射のためにインゴット上面を研削
上記①~③を繰り返し、ウェーハの切り出しを実施

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Development Background Development Background

従来、SiC インゴットからウェーハを切り出す方法は、ダイヤモンドワイヤソーでの加工が主流でした。しかしSiC は硬質であるため加工に時間がかかる点と、切断部分の素材ロスが多く、インゴット1 本あたりの取り枚数の少なさといった課題から、ウェーハ量産のためには多数台のワイヤソーが必要でした。これらがSiC パワーデバイス生産時におけるコスト高の要因のひとつとなっていました。

wafer

Advantages

加工時間の大幅短縮

従来、Φ6インチSiCインゴットからウェーハを切り出すまでの加工時間は、1枚あたり3.6時間前後(1インゴットあたり4 ~ 5 日)※4 ※5でしたが、本プロセスでは1枚あたり25分(同、約18時間)※6へと大幅に短縮します。
  • ※4:Φ6インチ、厚さ20 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
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値
  • ※6:レーザ照射、剥離、インゴット研削の合計時間
既存プロセス
既存プロセス
KABRA プロセス
KABRAプロセス

ラップ研削工程不要

ワイヤ加工の場合、ウェーハ表面に生じる50 μm程度※5のうねりを除去するためのラップ研削が必要でした。しかし本プロセスでは、剥離後のウェーハのうねりを抑制できるため、ラップ研削は不要です。
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値


既存プロセス
既存プロセス
KABRA プロセス
KABRAプロセス

ウェーハ生産枚数が1.5倍に増加

ワイヤ加工では切断部分の素材ロス(カーフロス)がウェーハ1枚あたり200 μm 程度※5ありますが、本プロセスでは切断時点での素材ロスはありません。また、剥離後のKABRA層の除去分は100 μm 程度に抑えられるため、インゴット1 本あたりのウェーハ取り枚数は、従来比約1.5 倍となります。
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値

既存プロセス
KABRA プロセス
ロス素材
既存プロセス※7
KABRA※8
4 inch
6 inch
4 inch
6 inch
切断加工時間
2 ~ 3 日
4 ~ 5 日
8 分
15 分
インゴットスライス総加工時間
(1 枚あたり)
1.6 ~ 2.4 時間
3.2 ~ 4 時間
15 分※9
25 分※10
切断時の素材ロス
(1 枚あたり)
約200 μm
約200 μm
なし
なし
研削に伴う素材ロス
(1 枚あたり)
約100 μm
(両面ラップ研削)
約100 μm
(両面ラップ研削)
約100 μm
(加工痕研削)
約100 μm
(加工痕研削)
1 インゴットからのウェーハ取り枚数
30 枚
30 枚
44 枚
44 枚
ラップ研削
約7 時間
約16 時間
不要
不要
1 インゴットあたり総加工時間
2 ~ 3 日
4 ~ 5 日
11 時間
18 時間
比較表
KABRA プロセス
既存プロセス
切断加工時間
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
2 ~ 3 日
4 ~ 5 日
8 分
15 分
インゴットスライス総加工時間(1 枚あたり)
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
1.6 ~ 2.4
時間
3.2 ~ 4 時間
15 分※9
25 分※10
切断時の素材ロス(1 枚あたり)
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
約200 μm
約200 μm
なし
なし
研削に伴う素材ロス(1 枚あたり)
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
約100 μm
(両面ラップ研削)
約100 μm
(両面ラップ研削)
約100 μm
(加工痕研削)
約100 μm
(加工痕研削)
1 インゴットからのウェーハ取り枚数
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
30 枚
30 枚
44 枚
44 枚
ラップ研削
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
約7 時間
約16 時間
不要
不要
1 インゴットあたり総加工時間
4 inich
6 inch
4 inch
6 inch
2 ~ 3 日
4 ~ 5 日
11 時間
18 時間
※4
  • ※4:Φ6インチ、厚さ20 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
  • ※7:遊離砥粒型ダイヤモンドワイヤソー(30 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
  • ※8:当社数値は2017年8月4日時点
  • ※9:剥離工程2分、グラインダー工程5分で計算
  • ※10:剥離工程2分、グラインダー工程8分で計算
  • 2017年9月13日更新情報
  • 4 インチ:切断加工時間とインゴットスライス総加工時間の短縮
  • 6 インチ:実績値を公表

Equipment

DAL7420

DAL7420

Φ6 inch インゴット対応

最大インゴット厚 40mm対応

アライメントフリー

  • · 自動インゴット厚み測定機能
  • · オートアライメントによるオリフラ検知機能
  • Machine dimensions (W×D×H):600×1,045×1,778mm
  • Machine weight:approx. 550 kg
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Origin of the name

命名の由来
”かぶら“はカブ(蕪)の別名で、薄くスライスすることを「かぶら切り」と呼ぶことがあります。また”京かぶら“という野菜は日本において古い歴史のある伝統食材の一つです。インゴットをスライスする様子が「かぶら切り」に似ている点と、この日本発の、従来にないレーザスライス技術が世界中で採用されることで、世の中の利便性向上に貢献したい。そんな強い思いを込め、ローマ字でKABRA と命名しています。

関連特許

スライスイメージ
スライスイメージ
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2016-127186、特開2016-124015、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2016-198788、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2017-024183、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
特願2016-076734、特願2016-078613、特願2016-111163、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
(2017年8月4日時点)