硬脆材料

專為碳化矽晶錠、矽晶棒材及電池固態硬質材料設計，實現次微米級高精度研磨

鍵和機械最新研發之 JHP 系列圓筒磨床，專為應對現代半導體、光電及新能源產業中「高硬度、高脆性」材料的精密加工挑戰而設計。本設備具備卓越的機台剛性與微進給控制能力，能有效抑制研磨振動，避免硬脆材料在加工過程中產生崩邊或微裂紋，是長晶、切割、研磨到拋光一貫化製程中，不可或缺的精密研磨設備。

決定矽晶棒、碳化矽晶錠最關鍵的首要製程!!

矽晶棒（Monocrystalline Silicon Ingot）研磨是半導體晶圓製造的重要前段製程，其主要目的為提高外徑尺寸精度、圓度、同心度及表面品質，以利後續切片（Slicing）、倒角（Edge Grinding）及拋光（CMP）等製程。

碳化矽（Silicon Carbide, SiC）晶錠外徑研磨是 SiC 晶圓製造的重要前段製程。由於 SiC 的硬度極高（莫氏硬度約 9.2～9.5，僅次於鑽石），且材料具有高脆性，因此研磨難度遠高於矽（Si）晶棒。加工重點在於降低表面與亞表面損傷、控制尺寸精度，以及兼顧砂輪壽命與加工

矽晶棒、碳化矽的研磨的核心目標

研磨的核心目標是在不造成表面損傷的前提下，達到高精度尺寸、高真圓度及低表面粗糙度，以確保後續切片（Wafer Slicing）的品質與良率。

磨削控制的核心技術

• 避免一次切削過深，以降低裂紋及崩角風險。
• 微量、多次進給優於一次大切深。
• 精密的冷卻系統。

若研磨時會產生大量熱能，若散熱不足，容易造成：
表面微裂紋、熱損傷、尺寸漂移、砂輪快速磨耗

JHP 系列具備廣泛的材料適應性 ，透過搭配獨特專屬的砂輪、冷卻系統、量測系統與人工智能輔助，可穩定加工以下高階材料：

• 半導體與第三代半導體材料： 矽、碳化矽、氮化鎵
• 光學與高階絕緣材料：石英、玻璃、玻璃纖維、陶瓷、氧化鋯、氧化鋁
• 新能源與電池應用：支援鋰鈷氧化物、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、錳酸鋰、石墨、矽基材料等電池關鍵原材料，針對其成型固狀型態之「特殊硬質柱狀材料」進行精密研磨。

面對台灣指標性矽晶圓與碳化矽長晶廠針對高階製程的需求，JHP 系列提供了實質的技術對策，並已成功為國內知名第三代半導體大廠完成 6 吋、8 吋、12 吋碳化矽晶錠的外徑研磨測試，具備高度可靠的實績驗證：

• 抑制高硬脆材料崩角：針對碳化矽與氮化鎵晶錠加工，優化的主軸設計可確保加工面的完整性，降低材料報廢率，有效提高良率。
• 確保高真圓度與圓柱度：滿足半導體產業對於晶錠外圓與基準面加工的嚴苛幾何公差要求。
• 穩定的大批量生產：可整合自動化機械手，確保批次加工的高度一致性。

專為硬脆材料打造的核心硬體架構

要完美加工極硬材料，機台的底盤與心臟是關鍵。JHP 系列導入了多項專屬設計：

• 米漢納鑄鐵機身：本台採用米漢納鑄鐵，賦予機台極高的強度、緻密性、均質性及耐磨性，為次微米級加工提供最穩固的基礎。
• 高阻尼動壓主軸：砂輪主軸採用動壓設計，相較於傳統軸承式主軸，具備更優異的阻尼效果與抗振能力，大幅提升研磨表面光潔度。
• 特殊排屑砂輪設計：針對易產生高熱的硬脆材料，獨特的砂輪排列設計能顯著提升排屑與散熱效率，防止材料表面熱損傷。

智慧化機內量測系統 (In-process Gauge)

為確保加工良率與無人化生產的穩定性，JHP 系列搭載了全方位的線上監測與量測防護機制：

• 端面量測：精準檢知端面位置，確保加工基準點。
• 外徑量測：於加工過程中即時監控外徑尺寸變化，達成閉迴路尺寸補償。
• 自動動平衡系統：內建振動感測器，能線上量測主軸不平衡振動狀態並即時校正砂輪動平衡，維持加工精度。
• 間隙防撞與聲發射檢測：以高靈敏度聲發射感測器量測機台振動狀態，精確檢測是否發生碰撞。在砂輪未接觸工件的空行程段落可進行自動加速，不僅防撞更大幅提升加工效率。

碳化矽晶錠、矽晶棒外徑研磨五大核心技術

1. 高剛性、高精度研磨設備：降低振動與熱變形，確保加工穩定性。
2. 高性能金剛石砂輪：依粗磨、精磨選擇合適粒度與結合劑。
3. 低損傷加工策略：採小切深、多次進給，降低微裂紋與崩角。
4. 高效率冷卻與溫度控制：抑制磨削熱，維持尺寸精度與表面品質。
5. 智慧化量測與補償：整合線上量測、自動補償及製程監控，提高良率並降低加工成本。

對於 6 吋（150 mm）、 8 吋（200 mm）、 12吋（304.8 mm）SiC 晶錠而言，上述技術是目前高良率量產設備的重要發展方向；隨著 12 吋 SiC 晶圓逐步商業化，對加工精度、效率及自動化的要求也將持續提高。

鍵和JHP系列所擁有的矽晶棒與碳化矽晶錠實戰目標品質!!

矽晶棒研磨後尺寸精度控制

JHP系列 核心技術規格