半導体レーザーリフトオフ装置
詳細図
レーザーリフトオフ装置の製品概要
半導体レーザーリフトオフ装置は、半導体材料処理における高度なインゴット薄化を実現する次世代ソリューションです。機械研削、ダイヤモンドワイヤーソーイング、化学機械平坦化に頼る従来のウェーハ加工法とは異なり、このレーザーベースのプラットフォームは、バルク半導体インゴットから極薄層を非接触かつ非破壊的に剥離する代替手段を提供します。
窒化ガリウム（GaN）、炭化ケイ素（SiC）、サファイア、ガリウムヒ素（GaAs）といった脆性・高付加価値材料向けに最適化された半導体レーザーリフトオフ装置は、結晶インゴットから直接ウェハスケールの薄膜を精密にスライスすることを可能にします。この画期的な技術は、材料廃棄物を大幅に削減し、スループットを向上させ、基板の完全性を高めます。これらはすべて、パワーエレクトロニクス、RFシステム、フォトニクス、マイクロディスプレイといった次世代デバイスにとって極めて重要です。
自動制御、ビーム成形、レーザーと材料の相互作用分析に重点を置いた半導体レーザーリフトオフ装置は、研究開発の柔軟性と大量生産のスケーラビリティをサポートしながら、半導体製造ワークフローにシームレスに統合されるように設計されています。
レーザーリフトオフ装置の技術と動作原理
半導体レーザーリフトオフ装置によるプロセスは、高エネルギー紫外線レーザービームをドナーインゴットの片側から照射することから始まります。このレーザービームは、光学的、熱的、または化学的コントラストによってエネルギー吸収が最大化される、通常は人工的に設計された界面に沿って、特定の内部深度に焦点を絞られます。
このエネルギー吸収層では、局所的な加熱により、急速なミクロ爆発、ガス膨張、あるいは界面層（例えば、ストレッサー膜や犠牲酸化物）の分解が起こります。この精密に制御された破壊により、数十マイクロメートルの厚さの上部結晶層がベースインゴットからきれいに剥離します。
半導体レーザーリフトオフ装置は、動作同期型スキャンヘッド、プログラム可能なZ軸制御、リアルタイム反射率測定技術を活用し、すべてのパルスがターゲット面に正確にエネルギーを照射することを保証します。また、バーストモードまたはマルチパルス機能も搭載可能で、剥離の滑らかさを向上させ、残留応力を最小限に抑えます。重要なのは、レーザービームが材料に物理的に接触しないため、マイクロクラック、湾曲、表面欠けのリスクが大幅に低減されることです。
これにより、レーザー リフトオフ シンニング法は、特にサブミクロン TTV (Total Thickness Variation) を備えた超平坦で超薄型のウェーハが必要なアプリケーションにおいて、画期的な手法となります。
半導体レーザーリフトオフ装置のパラメータ
| 波長 | IR/SHG/THG/FHG |
|---|---|
| パルス幅 | ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒 |
| 光学系 | 固定光学系またはガルバノ光学系 |
| XYステージ | 500mm×500mm |
| 処理範囲 | 160ミリメートル |
| 移動速度 | 最大1,000 mm/秒 |
| 再現性 | ±1μm以下 |
| 絶対位置精度: | ±5μm以下 |
| ウェハサイズ | 2～6インチまたはカスタマイズ |
| コントロール | Windows 10、11、PLC |
| 電源電圧 | AC 200 V ±20 V、単相、50/60 kHz |
| 外形寸法 | 2400mm（幅）×1700mm（奥行き）×2000mm（高さ） |
| 重さ | 1,000キログラム |
レーザーリフトオフ装置の産業用途
半導体レーザーリフトオフ装置は、複数の半導体分野にわたって材料を準備する方法を急速に変革しています。
- レーザーリフトオフ装置の垂直GaNパワーデバイス
バルクインゴットから極薄 GaN-on-GaN 膜をリフトオフすることで、垂直伝導アーキテクチャと高価な基板の再利用が可能になります。
- ショットキーおよびMOSFETデバイス向けSiCウェハの薄化
基板の平坦性を維持しながらデバイス層の厚さを削減します。高速スイッチングパワーエレクトロニクスに最適です。
- レーザーリフトオフ装置のサファイアベースのLEDおよびディスプレイ材料
サファイアブールからデバイス層を効率的に分離し、薄型で熱的に最適化されたマイクロ LED の生産をサポートします。
- レーザーリフトオフ装置のIII-V族材料工学
高度な光電子統合のための GaAs、InP、および AlGaN 層の分離を容易にします。
- 薄ウェハICおよびセンサー製造
圧力センサー、加速度計、フォトダイオードなど、かさばることがパフォーマンスのボトルネックとなる機器向けに薄い機能層を生成します。
- フレキシブルで透明なエレクトロニクス
フレキシブルディスプレイ、ウェアラブル回路、透明スマートウィンドウなどに適した超薄型基板を準備します。
これらの各分野において、半導体レーザーリフトオフ装置は、小型化、材料の再利用、プロセスの簡素化を実現する上で重要な役割を果たします。
レーザーリフトオフ装置に関するよくある質問（FAQ）
Q1: 半導体レーザーリフトオフ装置を使用して達成できる最小厚さはどれくらいですか?
A1:通常は材料によって異なりますが、10～30ミクロンです。設定を変更することで、より薄い結果を得ることも可能です。
Q2: 同じインゴットから複数のウェーハをスライスするのに使用できますか?
A2:はい。多くのお客様は、レーザーリフトオフ技術を使用して、1つのバルクインゴットから複数の薄い層を連続的に抽出しています。
Q3: 高出力レーザー操作にはどのような安全機能が含まれていますか?
A3:クラス 1 エンクロージャ、インターロック システム、ビーム シールド、自動シャットオフはすべて標準です。
Q4: コストの面で、このシステムはダイヤモンドワイヤーソーと比べてどうですか?
A4:初期の設備投資額は高くなる可能性がありますが、レーザーリフトオフにより消耗品コスト、基板の損傷、後処理手順が大幅に削減され、長期的には総所有コスト (TCO) が削減されます。
Q5: このプロセスは 6 インチまたは 8 インチのインゴットまで拡張可能ですか?
A5:はい、その通りです。このプラットフォームは、均一なビーム分布と大型モーションステージを備え、最大12インチの基板をサポートします。
私たちについて
XKHは、特殊光学ガラスおよび新結晶材料のハイテク開発、生産、販売を専門としています。当社の製品は、光エレクトロニクス、コンシューマーエレクトロニクス、軍事用途に使用されています。サファイア光学部品、携帯電話レンズカバー、セラミック、LT、シリコンカーバイド（SiC）、石英、半導体結晶ウェハなどを提供しています。熟練した専門知識と最先端の設備を駆使し、非標準製品の加工にも卓越した技術力を発揮し、光電子材料のハイテク企業として世界をリードすることを目指しています。
