汉鼎超声波半导体案例—石英玻璃D100砂轮刀柄侧磨
【半导体行业应用实例】
【汉鼎超声波】石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：超声波效益
（配备汉鼎HBT-40超声波砂轮刀柄）
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨 - 粗磨加工：加工痛点
石英玻璃的优异特性包括低热膨胀系数、耐高温以及化学稳定性。然而，其高硬度和易脆性给加工带来了巨大挑战。在半导体蚀刻制程设备中，石英环需与晶圆直接接触，对内环表面的粗糙度要求极高。粗糙度不佳的内环表面可能导致晶圆在制程中因化学腐蚀而影响良率。
针对石英环的侧磨加工，如果磨削阻力没有良好控制，砂轮容易因陶瓷粉尘积塞导致阻力增大，同时磨损加剧。这不仅影响工件质量，还会缩短砂轮寿命，进一步增加生产成本。
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨 - 粗磨加工：加工信息
【全新产品：HBT40 超声波砂轮刀柄】石英玻璃 (Quartz Glass) 侧磨 - 粗磨加工
(图1. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工)
【汉鼎超声波】石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：测试目标
针对石英玻璃（Quartz Glass）的超声波辅助磨削加工测试，目标是在CNC机台上，使用汉鼎开发的HBT-40超声波砂轮刀柄，完成侧磨-粗磨加工。并在维持良好工件质量的前提下，提升加工效率，延长砂轮使用寿命。
【汉鼎超声波】石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：加工结果
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：加工效率
(图2. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 可基于原始参数优先提升2倍进给率)
(图3. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 可进一步提升切宽量Ae, 有效提高整体材料去除率近3倍)
· 使用汉鼎超声波模组优化石英玻璃侧磨-粗磨加工制程，通过高频率微振动，降低磨削阻力，使进给率可提升至2倍，从而将加工时间从原先的20秒/每道缩短至10秒/每道。
· 在工件质量稳定的情况下，切宽量（Ae）可进一步提升，使材料去除率（MRR，Material Removal Rate）提高近3倍。
(图4. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 在工件质量稳定的前提下, 可提升2倍整体加工效率)
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：工件质量
(图5. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 相较无超声波, 有效减小工件脆裂边尺寸)
· 通过汉鼎超声波模组优化石英玻璃侧磨-粗磨加工制程，高频率微振动降低了磨削阻力。
· 在加工效率提升2倍的情况下，工件脆裂边尺寸稳定（得益于超声波振幅的稳定输出）。测试结果表明，相同加工参数下，脆裂边尺寸比无超声波加工小约1.5倍，工件侧磨质量更为稳定。
(图6. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 减小脆裂边, 工件质量提升1.5倍)
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨-粗磨加工：刀具寿命
(图7. 使用汉鼎新产品HBT-40超声波砂轮刀柄模组, 辅助石英玻璃侧磨-粗磨加工, 相较无超声波, 有效减少砂轮磨损)
· 使用汉鼎超声波模组优化石英玻璃侧磨-粗磨加工制程，通过高频率微振动降低磨削阻力。
· 在加工效率提升2倍且工件质量稳定的情况下，完成加工后，砂轮上的金刚石磨粒无明显磨损；而无超声波加工下，砂轮磨粒大多呈现磨平或破碎状态，导致工件质量不稳定。
石英玻璃(Quartz Glass) (D100-砂轮刀柄)侧磨 - 粗磨加工：产业应用
石英玻璃（Quartz Glass）侧磨特征广泛应用于半导体产业，用作石英环、聚焦环、覆盖环（Quartz / Focus / Cover Ring）等蚀刻制程设备零件。
石英玻璃（Quartz Glass），其主要成分为二氧化硅（SiO₂），也被称为熔融石英（Fused Quartz）。由于其热膨胀系数低、耐高温，即便处于温度剧烈变化的环境中，也能保持材料的稳定性。此外，石英玻璃的化学特性高度稳定，是一种优质的耐酸材料，几乎不受高浓度酸性化学药剂的侵蚀。虽然石英玻璃具有较高的抗压强度，但其高硬度和易脆性也为加工带来了巨大挑战。
由于石英玻璃具有良好的光透过性能，不仅局限于可见光，其从紫外线到红外线的范围均表现出优异的透光性。这些特性使得石英玻璃成为光学领域中理想的材料，用于光学陀螺仪、棱镜、镜片等。此外，其耐热、耐酸、抗压等特性，也广泛应用于半导体产业的多个制程，例如石英清洗槽、扩散管、固定用石英环等。
在半导体蚀刻制程设备中，石英环用于固定晶圆，确保晶圆在进行干/湿蚀刻时能够稳定吸附于静电吸盘（E-Chuck, Electrostatic Chuck）上。由于石英环需要与晶圆直接接触，其内环表面的粗糙度要求极高。如果内环表面粗糙度不佳，可能会导致晶圆在蚀刻过程中受到化学气体或液体的过度腐蚀，进而影响产品的良率。
汉鼎智慧科技推出的超声波辅助加工模组，为新材料加工提供了创新解决方案！搭配全新产品——超声波砂轮刀柄，不仅有效提升加工效率，缩短整体加工时间，还能在保证工件质量稳定的同时，延长砂轮使用寿命，降低整体生产成本。这不仅符合客户需求标准，更能为客户创造多重价值！
