半導体産業 SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工

なぜSiC（シリコンカーバイド）の加工が難しいのか？

SiC（シリコンカーバイド）はモース硬度が9であり、高精度機械部品の優れた素材として選ばれています。

この材料は高温および熱ショックに対する優れた化学的および機械的安定性を有しており、これによりSiC基板、SiCウェハサセプタ、SiCウェハキャリア、SiC E-チャックなど、半導体製造のための理想的な材料となっています。

ただし、シリコンカーバイドの高い硬度と脆性のため、SiCを研削する際のリスクは、チッピングやエッジクラックの発生といった表面およびエッジの品質の低下にあります。プロセス中に研削力を十分に制御できない場合（研削工具の微細な穴にセラミック材料が詰まっているなど）、プロセスには工具のドレッシングによる追加の時間がかかり、ワークピース品質や工具寿命が損なわれる可能性があります。
 

☑️ SiC（シリコンカーバイド）の加工情報

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工におけるHITの目標

HITの超音波支援加工技術の協力を得て、SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工において、総加工時間と工具摩耗を減少させ、優れたワークピース品質を維持することを目指します。




 

超音波加工SiC（シリコンカーバイド）の結果

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工：加工効率

(図2. HIT超音波支援SiC（シリコンカーバイド）セラミックの表面研削加工は、ツールドレッシングの必要がなかったため、総加工時間が2倍短縮されました)

 

• HIT超音波により、高周波の微小振動がチップの取り外しを容易にし、粒子の流し込みを向上させました。研削ツールがワークピースから常に持ち上がり、切削液が切削熱とセラミック粒子を流し去ることができました。これにより、砥粒間の累積セラミックダストで毛細孔が埋まるのを効果的に防ぎました。その結果、研削プロセス全体でツールドレッシングが不要でした。

• （同じ加工パラメーターの下で）超音波を使用しない場合、研削ツールは常にワークピースと接触していました。これにより、ツールは取り外せないセラミック粒子を再研削し、毛細孔が累積セラミックダストで埋まることがありました。ツールの研削能力が低下したため、ツールドレッシングが必要でした。その結果、研削プロセス全体で4回のツールドレッシングが行われました。

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工：ワークピースの品質

(図3. HIT超音波支援SiC（シリコンカーバイド）セラミックの表面研削加工は、平滑なエッジで深刻な欠けやエッジクラックがないワークピースを実現できます)

 

• HIT超音波により、高周波の微小振動がチップの取り外しとセラミック粒子の流し込みを容易にしました。これにより、砥石の間の毛細孔が累積セラミックダストで埋まるのを効果的に防ぎました。低く安定した研削力は、ワークピースのエッジに一貫したサイズのツールマークを持たせるのに役立ちました。

• （同じ加工パラメーターの下で）超音波を使用しない場合、取り外せないセラミック粒子と毛細孔が累積セラミックダストで埋まることで、ツールの研削能力が急速に低下しました。ワークピースの表面に不均一なツールマークがあり、不安定で均一でない研削力が示され、深刻なツール摩耗とワークピースの損傷（欠けやエッジクラック）を引き起こしました。

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工：工具寿命

(図4. HIT超音波支援SiC（シリコンカーバイド）セラミックの表面研削加工は、ツールドレッシングの必要がなく、セラミック粒子の効果的な流し出しを実現できます)

 

• HIT超音波により、高周波の微小振動がセラミック粒子のより良い流し出しを助けました。研削後、砥粒が鈍くなると研削力が増加します。したがって、自己研磨メカニズムが生成され、摩耗した砥粒が剥がれ落ち、新しいダイヤモンド砥粒が出てきて研削を継続しました。ツールドレッシングの必要がなかったため、総ツール摩耗は研削プロセスからのみでした。

• （同じ加工パラメーターの下で）超音波を使用しない場合、取り外せないセラミック粒子と毛細孔が累積セラミックダストで埋まることで、ツールの研削能力が急速に低下しました。セラミックダストの蓄積が自己研磨メカニズムがツールの研削能力を回復するのに速すぎました。その結果、研削プロセス中には4回のツールドレッシングがあり、それがさらなるツール摩耗を引き起こしました。

(図5. HIT超音波支援SiC（シリコンカーバイド）セラミックの表面研削加工は、ツール摩耗を大幅に減少させ、ツール寿命を4倍に延ばすことができます)




 

HIT超音波加工技術の成果

🕜 加工効率 - 2倍アップ 
📈 品質  - 滑らかなエッジと表面 
⚙️ 工具寿命 - 4倍アップ

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工：産業応用

SiC（シリコンカーバイド）の表面研削加工は、半導体産業で適用されており、特にSiCウエハサセプタ、SiCウエハキャリア、SiC E-チャック（静電チャック）などが、エッチング、薄膜、CMPプロセス内で重要な半導体製造コンポーネントとして使用されています。


SiC（シリコンカーバイド）はモース硬度が9であり、高精度な機械部品の優れた材料として選ばれています。

この材料は、高温および熱ショックに対する優れた化学的および機械的安定性を有しており、これがSiC基板、SiCウエハサセプタ、SiCウエハキャリア、SiC E-チャックなどの半導体製造コモディティに理想的な材料として位置付けられています。半導体業界では製造プロセスと製品品質の安定性、および収率が非常に重要視されているため、ウエハと直接接触するチャンバーコンポーネントは製品品質に非常に高い基準と厳格な要件を持っています。

ただし、シリコンカーバイドの高い硬度と脆さのため、SiCを研削する際のリスクは、チッピングやエッジクラックの大きなサイズとともに表面およびエッジの品質が低下することです。プロセス中に研削力を十分に制御できない場合（研削ツールの細かな穴に陶磁器の粒子が詰まるため）、プロセスは工具ドレッシングに時間がかかり、ワークピースの品質が損なわれ、工具寿命が低下する可能性があります。

このような時にHITの超音波加工モジュールが助けに入ります！ HITは先進材料の加工において包括的なソリューションを提供しています。 HITの超音波加工技術の支援を受けて、クライアントは処理時間を短縮しより高い加工効率を実現できました。 表面およびエッジの品質と工具寿命の安定性を向上させながら、クライアントの要件に適合し、さらなる優れた成果を実現できます！


 

💡 セラミック材料のHIT超音波加工についての紹介

• 半導体および光電子工学産業における石英ガラスの切削加工

• 超音波研削 SiC（シリコンカーバイド）ウエハ製造の世界を変える利点