Grinding（研削）
- 研磨速度高（60～240 µm/h）
- スラリーなし
- 廃液処理低負荷
- 表面粗さSa: 0.5～20 nm
- 加工変質層残存（～数 µm）
- 導入コスト低
- ランニングコスト 中（砥粒・定盤メンテナンス）
- Device Developement
高効率・低環境負荷・低コスト
―SiC研磨の新技術 ECMP Electro-Chemical Mechanical
Polishing
電気化学機械研磨法
SiCウェハ表面の軟質化による高い加工効率を実現！
イオン伝導性複合パッドを用いた薬液フリー研磨で、 低環境負荷・低コストを実現！
加工対象物
SiC
適用例
- ・SiCウェハの高速研磨（20 µm/h）
- ・SiCウェハの表面仕上げ（Sa 0.2 nm）
ジェイテックコーポレーションのECMP技術
ECMP（Electro-Chemical Mechanical
Polishing）
電気化学機械研磨法
ダイヤモンドに次いで硬いSiCウェハは加工が難しい材料です。ジェイテックのECMPは、電気化学反応を利用してSiC表面を陽極酸化し、一時的に軟質化させることで効率的に除去し、20 µm/hという高い加工速度を実現しました。また、陰極側に固体電解質を含むイオン伝導性複合パッドを採用することで薬液を使用せず、環境負荷とコストを低減しました。
ECMPの強み
POINT
高効率な研磨で
生産性を向上
電気化学反応によりSiCウェハの加工効率を従来比10倍以上に高めることに成功
POINT
薬液フリーで
環境負荷を低減
イオン伝導性複合パッドにより薬液フリーを実現し、環境負荷や廃液処理コストが大幅に削減
POINT
高精度な
表面仕上げ
CeO2スラリーによる機械研磨によりSa 0.2 nm以下の表面仕上げが可能
POINT
研磨プロセス
コストの削減
高い加工効率によるリードタイムの短縮と薬液フリープロセスによるランニングコストの削減
「高加工効率」
「低環境負荷」
「高精度」
を低コストで実現!!
ECMPの装置概要
ECMPの加工原理とフロー
ECMPの加工事例
Before ECMP Sa: 26.4 nm
After ECMP Sa: 0.38 nm
Polishing Rate :20 μm/h
従来の研磨法との比較
およびその優位性
SiCウェハ適用工程
粗加工・平坦化
JTEC ECMP（電気化学機械研磨）
- 研磨速度中～高（～20 µm/h）
- スラリーCeO2＋DIW（純水）のみ
- 廃液処理低負荷
- 表面粗さSa: 0.1～0.2 nm
- 加工変質層わずか（～5 nm）
- 導入コスト中
- ランニングコスト 低〜中（高効率加工・薬液不要）
SiCウェハ適用工程
中仕上げ～仕上げ
CMP（化学機械研磨）
- 研磨速度低
- スラリー砥粒+強酸化剤・pH調整剤等の薬液
- 廃液処理高負荷
- 表面粗さSa: 0.1 nm以下
- 加工変質層ほぼなし
- 導入コスト高（洗浄・廃液など他の設備が必要）
- ランニングコスト 高（スラリー消費・廃液処理）
SiCウェハ適用工程
最終仕上げ
装置導入までのステップ
STEP 1
お問い合わせ
ECMP技術、装置に関する質問等受付
STEP 2
技術紹介
希望に合わせて、訪問・Web会議
STEP 3
サンプル試作・評価
テスト加工を随時受付
STEP 4
概算見積・ 装置詳細仕様等提案
なぜSiC（炭化ケイ素） の研磨が必要なのか
SiCとは？
SiC（炭化ケイ素）は、ダイヤモンドに次ぐ高硬度と高い安定性を備えた材料です。電気自動車や産業用ロボット向けのパワー半導体、太陽光発電のインバーターなどで重要性が増しており、カーボンニュートラルの実現に欠かせない素材です。
SiCウェハの加工の難しさ
SiCは非常に硬い材料で、機械研磨や切削では効率的な除去ができず、加工時間が長くなり工具摩耗が増します。また、熱を拡散しやすい性質を持ちながらも、局所的な熱集中によって表面欠陥が生じやすいため、高品質な加工には高度な制御が必要な難削材です。
ECMPとSiCの親和性
ジェイテックのECMP（Electro-Chemical Mechanical Polishing）は、SiC特有の難加工性に対して高い効果を発揮します。ECMPは、電気化学反応を利用してSiC表面の陽極酸化を行い、高硬度な表面層を一時的に軟質化させることで、効率的な除去を可能にする技術です。これにより、従来の機械研磨では困難だった「高い加工効率」と「均一な仕上がり」の両立を実現しています。
SiC材料の応用
SiCは高い耐熱性・耐電圧性・熱伝導性を備え、先端分野での応用が拡大しています。代表例は電気自動車や産業用ロボット向けのパワー半導体で、高効率化や省エネルギー化に大きく貢献します。加えて、太陽光発電のインバーターや高周波通信デバイス、航空宇宙の高温部材などへの適用も進んでおり、次世代エネルギーインフラを支える中核材料として重要性が高まっています。
ECMPの将来性
SiC需要の拡大に伴い、難加工性を克服して高品質かつ高効率に仕上げる技術の重要性が増しています。ジェイテックのECMPは、環境負荷を抑えつつ、高い加工効率と均一な仕上がりを実現します。SiCデバイス市場の成長に合わせてECMPの導入が進み、幅広い製造工程への普及が期待されます。
ECMP装置構成
ECMPの装置一般仕様
| モデル | EP100 | |
|---|---|---|
| 基本仕様 | ウェハサイズ | 6-8 inch |
| 対象ウェハ種 | SiC | |
| プラテン数 | 1 | |
| 研磨ヘッド | 1 | |
| 装置寸法 | W1200 mm × D1210 mm × H2400 mm | |
| 装置重量 | 約1800 kg | |
| 研磨ユニット仕様 | 印加荷重範囲 | 10-150 kgf |
| 研磨ヘッド回転数 | 10-90 rpm | |
| 定盤回転数 | 10-150 rpm | |
| 揺動ストローク | ±55 mm（6″）／ ±30 mm（8″） | |
| ユーティリティ | 電 源 | 3 相 AC200 V・60 A |
| 計装エアー | 0.4-0.6 MPa（C.D.A） | |
| 廃 液 | 装置後部より排液ホースにて外部へ自然排出 | |
※ウェハサイズについてはご相談ください。
参考文献
C. N. S. B. C. Zulkifle, K. Hayama, and J. Murata, “High-efficiency wafer-scale finishing of 4H-SiC (0001) surface using chemical-free electrochemical mechanical method with a solid polymer electrolyte,” Diamond Relat. Mater., vol. 120, p. 108700, Dec. 2021.
J. Murata, K. Hayama, and M. Takizawa, “Environment-friendly electrochemical mechanical polishing using solid polymer electrolyte/CeO2 composite pad for highly efficient finishing of 4H-SiC (0001) surface,” Appl. Surf. Sci., vol. 625, p. 157190, Jul. 2023.
N. Inada, M. Takizawa, M. Adachi, and J. Murata, “Sustainable Electrochemical Mechanical Polishing (ECMP) for 4H-SiC wafer using chemical-free polishing slurry with hydrocarbon-based solid polymer electrolyte,” Appl. Surf. Sci., vol. 664, p. 160241, Aug. 2024.