広範囲にわたる材料の無損傷表面研磨用のバリエーション

広範囲にわたる材料の無損傷表面研磨用の多彩な装置

化学研磨の用途

  • 微傷回路の有無に関わらず、または他のデバイスであっても、ガリウム砒素や他のIII-V、II-VI化合物の様な薄手、または極薄手半導体ウエハー材料
  • 赤外線ディテクターや焦点面アレーに使われるテルル化カドミウムやテルル化水銀カドミウムの様な材料
  • オプトエレクトロニクス用途に使われる
    インジウム燐や硫化カドミウムの様な
    材料
  • 表面が研磨不十分だと結晶成長方向に重大な影響を受ける、エピタキシャル
    成長の基本環境としてのガリウム砒素や
    テルル化カドミウムの様な材料

最新のエレクトロニック・デバイスは、表面平坦度、試料の平行性や厚みといったウエハーの幾何学的な仕様が益々厳しくなってきているだけではなく、次工程のための準備として、試料の表面仕上げにも高品質が要求されます。

これを満たすため、多くの企業に、多様な材料に対して、結晶格子への内面および表面損傷の少ない仕上げ工程として化学研磨を採用する必要がでてきました。

化学研磨が必要な代表的な例は右表参照。

化学研磨とは?

化学研磨と言う言葉は、浸漬腐食研磨に限定されるものではなく、ワークが試料保持固定具で研磨パッド上に運ばれて処理されるケースも含まれる。
化学研磨が方式的に機械研磨に優る点は、内面の結晶構造への損傷が少ない事です。
最初の粗研磨で機械研磨により材料中に細かいスクラッチがもたらされ、このスクラッチに関連して材料に変位と歪みが生じます。
研磨には微細な研磨剤を使うので、顕微鏡で見ても、目視では無欠陥表面に見えるまで面質が良くなります。
しかし、この見かけに騙されやすいのですが、研磨した材料の表層流の中に「アモルファス」とか「ビールビー」層と言われる現象として、相当な損傷がスクラッチ、微小クラック、ピットや変異が潜んで いるのです。
この層に潜む微小クラック領域は、研磨で取りきれなかったラッピングによる損傷を意味し、この下には機械研磨工程から持ち越した変位があります。

試料内部で結晶学的に完全といえる影響のない材料はこの層の下になります。下図参照。

化学研磨イメージ図

化学研磨では、材料は試料表面から、内面構造に損傷を与えない溶解形式で取り除かれ、「ビールビー」層の形跡はなく、また関連する微小クラックや変位も起きません。従って形成された表面は、第1の 関心事である研磨損傷が無い、という用途に最適です。

しかし、試料の化学研磨による処理具合は、温度、腐食液の構成等、多くの変動要因で変わります。
更に、対象材料や要求される仕上がりにより、処理に使う腐食液の種類が多種あると言う事も重要です。
従って、「標準プロセス」について述べるのは困難ですが、ロジテック社では、無損傷表面を得るために、一般的に臭素化メタノール混合液を使い、ロジテック社の装置を使う多くの場合、メタノール中の臭素含有量が少ない方が良い結果が得られ、「オレンジ・ピール」効果も少ないという事が解りました。
研磨剤として臭素化メタノールを使うと種々の危険性を生じますがこれらはロジテック社の装置を適切に安全に使えば管理し、抑える事が出来ます。
混合液の取り扱いには常時注意が必要で、使用中の安全性を高めるには、研磨後の臭素を分解するため廃水溜に中和剤を加える事が出来ます。

対象材料によりますが、通常、処理中の試料に錘(おもり)を載せて面質を上げる事も出来ます。
ロジテック社のホルダー・アセンブリーはこのオプションに対応した設計で、各種重量の耐蝕錘を用意し、異なるご要求に応えています。

この処理に使う薬品は劇薬のため、使う装置は耐食性で、作業員の安全に配慮した設計である事が必須です。
ロジテック社は、最高品質の試料を造る装置として設計士、この領域をフルに満たすCP3000とCP4000の化学研磨ユニットを化学研磨の新コンセプトに基づいて開発しました。

化学研磨装置

研究用にも製造用にも満足してお使い頂ける独自の化学研磨装置群の開発で、ロジテック社は材料の自動加工分野における世界リーダーとしての地位を改めて証明しました。
ロジテック社システムに用いる化学研磨は、物理的技術と化学的技術の長所を結合したものです。
物理技術で表面平坦度を高いレベルで制御し、化学処理では材料表面と表面下の損傷を大きく抑えて精確に、滑らかに材料を除去します。

CP3000とCP4000の化学研磨装置は、以下の要求を満たすべく設計されました。

  • 多様な材料に於いて、最高品質の表面仕上げを行う
  • 結晶格子構造に対する表面下損傷を最小にする
  • 材料とプロセスに依存するが、必要な所では大きな生産量を可能にする
  • 研究開発用としての汎用性と適合性

材料加工ラボにとって関心の高い特長の一部

  • ポリプロピレン、PVDF、エポキシ塗装ポリウレタンによる耐蝕構造
  • 結晶格子構造に対する表面下損傷を最小にする
  • 試料形態やサイズ変更に対応する各種追加デッキ
  • 作業者の安全と使い易さへの行き届いた配慮
  • 殆どのタイプの強力腐食液に適応(例:臭素化メタノール)

ロジテック社は勿論、材料をトリムする完全なパッケージも提供できます。
その場合試料は、PM5、PM5オート装置、LP50、LP50オート装置とPP5/PP6シリーズの研磨治具を使い、研磨剤を使うラッピング処理後、CP3000やCP4000の化学研磨装置で残っている表面の痕跡や内面の損傷を除去されます。

化学 ― 機械的研磨装置

化学 ― 機械的研磨装置 写真

数多くの材料加工の中で、強力な化学研磨は必要なく、試料が最終のマイルドな化学―機械的研磨に掛けられる時には最適な処理が行われます。

処理ルート中でこのステージを行うために、ロジテック社は、CP300とPM5APC、PM5ALC、LP50ALECモデルを含む、極めて効果的な装置を開発しました。
これら最新のラッピング/研磨装置は、標準のPM5やLP50モデルを効率的に補完し、PP5GT(C)/PP6GT(C)治具、ケミロク研磨緩衝材、およびケミクロス研磨布と組み合わせて使われます。
この装置と消耗品のお陰で、表面平坦度、平行度、厚み制御と言った点で素晴らしい仕上がりになります。ですから、メタリゼーション用ガリウムヒ素やインジウム燐、FET構造のガリウムヒ素、IC、の背面薄層化等の用途に最適です。

技術移転

ロジテック社カスタマー・サービスのキーポイントは技術移転のコンセプトにあります。
材料加工システムを長年にわたり供給してきた経験から、使用説明書だけではロジテック社システムのユーザーに、サンプル作成の微妙な点まで細かく伝えるのは困難であることが解りました。
CP3000やCP4000ユニットを購入されるとスコットランドの当社ラボで妥当な費用で研修を受ける事が出来ます。
この期間で機械操作やメンテナンス全体をカバーし、お客様個々の加工工程に特有の問題も解決できるように各種の加工実習も行います。
ラッピング装置をベースにしたPM5やLP50も含め、ロジテック社の化学研磨システムをセットで購入された場合は、この研修を無償で受けられます。

アフターサービス

ロジテック社は供給する装置がお客様の現場に確実に正しく設置される事を重視しています。
これを達成する為に販売後も高いレベルのサポートを約束し、お客様からの問い合わせに素早く効率的に対応します。

ロジテック社のカスタマー・サポートはカスタマー・サービス部門の専門家チームが担当しますが、彼等は機械的、電気的、あらゆる形の技術的問題を解決できるように十分習熟しています。
何か問題が起きた場合は、ロジテック社は、お客様の運転停止被害を最小限にするため、「理屈無し」に故障パーツを交換するようにしています。
カスタマー・サポートは、ロジテック社直接、またはロジテック社で訓練を受けた技術スタッフの居る世界中のディーラー網から受ける事が出来ます。つまり、スコットランドに基地を持つ技術サービス・センターにサポートされた高レベルのサービスを地元で受けられます。
彼等は世界中に居て、ロジテック社のユーザーは大変高レベルのアフターサービスを受ける事が出来ます。

CP3000化学研磨ユニット

CP3000化学研磨ユニット 写真

ロジテック社CP3000ユニットは、エポキシ塗装ポリウレタンやPVDF等、化学研磨工程で使われる強力な腐食剤の攻撃にも耐える、極めて腐食しにくい材料で頑丈に造られています。
作業者の安全と使い易さを考え、キャビネットは蒸気排出規格に合った構造になっています。
コンパクトなCP3000は、高価な蒸気排出キャビネットのスペースを効果的に使い、特に魅力的な特長を持っています。

安全性を増すため、爆発性蒸気がこもるのを防ぎ、温度を安定に維持するように、装置下部に冷却ファンを内蔵しています。また、もし空気の流れが半分以下に落ちると自動的に装置の電源が切れます。
ロジテック社は、CP3000に対応する既存換気システムの改造や、キャビネットの選び方に関するご相談に喜んでお応えします。
基本装置は、僅か40.6cm角のメイン・ドライブ、研磨プレート基板、完全防護の電源ケーブルを備えたリモコン・モジュールから成ります。
作業者はオプションで、コントローラーを排気キャビネットの内部に、または、外部に取付けられます。
また、装置の一部として、耐食性薬品供給タンクと廃液タンクがあります。

本ユニットには、試料の構成の違いにより、次のようなドライブ構成があります。

1.ギアドライブ・ユニット

直径が11.4cm(4.5インチ)迄の試料加工用

2.レシプロ式エキセントリック・ドライブ・ ユニット

直径が15.2cm(6インチ)迄の試料は、 可変スイープ(往復)運動付で直径が20.3cm(8インチ)迄の試料は、可変スイープ(往復)運動無しで装置の持ち上げて外せる板にはガラスをはめたPDVFを使い、直径が35.6cm(14インチ)迄あります。これらはロジテック社も供給している一連の自己接着性パッド用で、研磨メディアを簡単に素早く交換するのに便利です。
表面を損傷せずに、試料平行度を最適に制御するためにCP3000は、ロジテック社機械加工システムの工程で最後の仕上げに使われます。

装置の主要機能

構造材料 最大能力 蒸気排出
機能内蔵
適応ドライブ プレート
サイズ
プレート
回転速度
CP3000 エポキシ塗装
ポリウレタン、PVDF、 耐蝕材料
3.5″(8.3cm)
ウエハー3枚から
8″(20.3cm)
ウエハー1枚
無し ギアドライブ、 または
エキセントリック・
ドライブ・ユニット
直35.6cm
(14インチ)迄
0-70rpm
CP4000 エポキシ塗装ポリウレタン、PVDF、 耐蝕材料 3″(7.6cm)
ウエハー9枚から
8″(20.3cm)
ウエハー3枚
有り ギアドライブ・
ドライブ・ユニット
直45.7cm(18インチ)迄 0-70rpm

CPM装置、CP3000やCP4000の詳細情報は、その技術仕様と共に関連のテクニカル・データシートでご覧ください

CP4000化学研磨ユニット

CP4000化学研磨ユニット 写真

ロジテック社CP4000化学研磨ユニットは、主にポリウレタンと機械加工したPVDF部品で造られ、化学研磨工程の強力な薬剤に十分耐えられます。
本機は単独でも、個々の試料毎に加工を変えながらでも使えますが、小型のCP3000に比べて加工できるサイズ範囲や加工量が大きく、フルインテグレートされたシステムです。
自前の蒸気排出機能を備えた筐体で、作業者の安全性は高く、化学研磨の自己完結型装置をお探しのラボや、高い試料産出能力が必要な企業には最適です。

汎用ドライブ・システムと電気系は全て下部デッキの下に配置され、駆動軸と下部作業デッキの間に設けられた流体充填蒸気シールにより、作業デッキから(従って薬品による攻撃からも)隔離されています。
これらの部品を納めた下部デッキ部分には、冷却ファンと適切な換気装置が付いています。
制御部分が納められたフロントパネルを引き下ろすとこの部分が開き、内部の部品を容易に取り出せ、クリーンルーム環境で保守が出来ます。

位置変えできるキャビネットの窓は、強化ガラス製で長期間にわたり長持ちし、そこを照らす照明も内蔵して作業スペースを明瞭に観察できます。
作業デッキの左側は一つのモジュールになっていて、清掃時には取り外せ、下部デッキにアクセスできます。
標準のデッキ構成と試料収納固定具の場合、モールドした試料材料の加工を直径83mmのガラス製支持ディスク上で行いますが、これらはご注文の際に各お客様のご要求に応じて付加する事も可能です。
作業デッキの右側には廃液溜、液供給システム、および化学試薬を扱うスペースがあります。
CP3000同様、CP4000用研磨プレートはPVDFをベースにリフト・オフ式のガラス円盤が付いていて、そこに自己接着性の化学研磨パッドが固定されます。

10-18″(25.4-45.7cm)の種々の直径に対するプレートがありますから、3″(7.6cm)ウエハーを18″(45.7cm)プレート上で9枚迄、また左側デッキと試料格納固定具のマイナー・チェンジで直径8″(20.3cm)迄のウエハーや、直径の小さい複数の試料を研磨できます。

蒸気を排出する空気はユニットの後部プレナムを通りますが、ワークスペースのレベルを高・中・低に切り替えて排出度合いを調節し、蒸気濃度を上下させる事が出来ます。
ユニットが開かれた時に毒性蒸気が逃げ、国際安全規格の推奨値を満たすように、キャビネット正面は逆流や渦を抑える設計になっています。

適応デッキ構成 メンテナンス容易性 安全
カット-オフ
プロセス・タイマー 電源 重量
CP3000 有り 有り 220V/50Hz、110V/50・60Hz 42kg
CP4000 有り 有り 220V/50Hz、110V/50・60Hz 145kg

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