CMP Halteringe

Ein besonders wichtiger Schritt bei der Bearbeitung von Siliziumwafern für die Herstellung integrierter Schaltkreise ist das chemisch-mechanische Planarisierungsverfahren (CMP). Der Haltering ist ein integraler Bestandteil des CMP-Prozesses und hat die Aufgabe, den Wafer während des Polierens unter dem Träger zu halten, ihn vor dem Herausrutschen aus dem Trägerkopf zu schützen und einen gleichmäßigen Materialabtrag zu gewährleisten. Die für CMP Halteringe verwendeten Materialien müssen über einen weiten Temperatur- und Druckbereich hinweg formstabil bleiben und den aggressiven Chemikalien in CMP Schlämmen standhalten. Die Herausforderung besteht darin, ein Halteringmaterial mit einer Kombination von Materialeigenschaften zu finden, die die Effizienz des CMP Prozesses verbessern und Defekte auf Wafer Ebene auf ein Minimum reduzieren.

In enger Zusammenarbeit mit unseren Kunden haben wir uns auf die Entwicklung von Materialien spezialisiert, die häufig für Zwischenschichtdielektrikum, flache Grabenisolierung, Kupferverbindungen, Wolframstopfen und andere CMP Anwendungen verwendet werden. Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Entwicklung von Werkstoffen für CMP Halteringe kann Ensinger Lösungen für die folgenden Anforderungen anbieten:  

  • Wie alle Halbleitersorten von Ensinger werden auch die CMP Rohre unter Einhaltung der Copy Exact Anforderungen für Halbleiter und unter strengeren Qualitätskontrollen als bei Industriesorten hergestellt. Das Copy Exact Management von Ensinger umfasst die Festlegung des Rohstofflieferanten, des Rohstofftyps und der Produktionsstätte. Da sich bereits geringe Unterschiede in den Materialeigenschaften auf die Gesamtleistung des CMP Prozesses auswirken, ist die exakte Einhaltung der Kopiervorgaben bis hin zum Rohmaterial der Schlüssel zur Aufrechterhaltung einer hohen Leistungskonsistenz
  • Ein erheblicher Anteil der Gesamtkosten eines Halterings entfällt auf die Materialkosten des Rings. Die Wahl der am besten passenden Kunststoffrohrgröße für den bearbeiteten Haltering ermöglicht weniger Bearbeitungsabfall und -aufwand, was sich erheblich auf die Materialkosten auswirkt. Der Wechsel von der Industriestandardgröße OD360/ID290 mm mit 58,3 kg/m zur kleineren Größe OD350/ID300 mm aus TECAPEEK CMP mit 42,2 kg/m hat beispielsweise eine Materialverschnitt- und Kosteneinsparung von bis zu 27 % zur Folge. Mit fast 4000 verschiedenen Kombinationen von Polymeren und Rohrgrößen bietet Ensinger das beste Produktportfolio für Rohrgrößen in der Branche.
    Mit unserem PPS Werkstoff TECATRON SX natur und dem PEEK Werkstoff TECAPEEK SX natur bietet Ensinger ein breites Spektrum an Rohrdimensionen für die Anforderungen der Halbleiterindustrie. Neben einer großen Auswahl an Rohrgrößen auf Lager sind auch kundenspezifische Abmessungen auf Anfrage erhältlich.

    Wafer Größe

    06" (150 mm)

    08" (200 mm)

     

    12" (300 mm)

    Dimensions (OD / ID)


       
       180 / 125  230 / 150  280 / 210  340 / 260

     180 / 130  230 / 180  285 / 180  
     340 / 310
       180 / 140  230 / 190  285 / 190    350 / 300
       180 / 150  230 / 195  285 / 195    360 / 290
       180 / 160  230 / 200  285 / 200    360 / 295
       185 / 125  238 / 210  285 / 210 
     364 / 260
       185 / 130  250 / 180  285 / 220 
     

     185 / 140  250 / 190  300 / 180   
       185 / 150  250 / 195
     300 / 190  
     

     185 / 160
     250 / 200  300 / 195    

     190 / 125  250 / 210  300 / 200    
       190 / 130  250 / 220  300 / 210  
       190 / 140  255 / 180  300 / 220  
       190 / 150  255 / 190  305 / 180  
       190 / 160  255 / 195  305 / 190  
       200 / 125  255 / 210  305 / 195  
       200 / 130  255 / 220  305 / 200  

     200 / 140
     277 / 180  305 / 210  
     200 / 150  277 / 190  305 / 220  
       200 / 160  277 / 195    
       200 / 175  277 / 200    
       210 / 125  277 / 210    
       210 / 130  277 / 220    
       210 / 140  280 / 180    
       210 / 150  280 / 200    
    Bitte kontaktieren Sie uns für Größen, die nicht in der obigen Übersicht aufgeführt sind. Wir werden kundenspezifische Einstellungen prüfen, um der endgültigen Größe des Teils so nahe wie möglich zu kommen.
  • Das Halteringmaterial ist der Hauptfaktor, der die Verschleißrate der Ringe beeinflusst. Eine geringere Verschleißfestigkeit führt zu einem häufigen Austausch der Ringe und trägt somit zu einer geringeren Werkzeugnutzung und höheren Betriebskosten bei. Im Allgemeinen bietet PEEK eine bis zu dreimal bessere Verschleißfestigkeit als PPS, was die Lebensdauer der Ringe erheblich verlängert. Darüber hinaus bietet TECAPEEK CMP eine bis zu 20 % bessere Verschleißfestigkeit als das Standard PEEK der Industrie. 
  • Geringfügige Unterschiede in den Materialeigenschaften des CMP-Halterings können die Mikrotextur des Pads verändern, unterschiedliche Mengen an Pad Fragmenten und Spänen verursachen und zu unterschiedlichen Formen der Pad Aspersität führen. Im Vergleich zur Verwendung von PPS eines Mitbewerbers verschleißt die TECATRON CMP von Ensinger die Pads so, dass die Pad Aspersität für einen verbesserten Materialabtrag und weniger Defekte optimiert ist. Die Verringerung der Anzahl fehlerhafter Werkzeuge und die Verbesserung der Ausbeute haben erhebliche Auswirkungen auf die Betriebskosten.

    Weitere Informationen: Fallstudie CMP Halteringe

  • Eine weitere Quelle für Mikrokratzer ist der Verschleiß der inneren Ringnut (auch als Side Attack bezeichnet), der zu unebenen inneren Ringwänden führt und Schlamm und andere Partikel dazu veranlasst, an der Wand zu haften, zu agglomerieren, sich später zu lösen und den Wafer zu verkratzen. Bei PPS oder PC ist die Abnutzung der Innenrille kein großes Problem, da sich das Material an der Oberfläche des Rings in einem bestimmten Rhythmus abnutzt, so dass die Innenrille ständig neues Material sieht. Hochleistungswerkstoffe wie PEEK bieten jedoch eine hohe Verschleißfestigkeit auf der Ringoberfläche, so dass ein Verschleiß der Innennut auftreten und übermäßige Defekte verursachen kann. Das Eigenschaftsprofil des Ringmaterials, insbesondere das Gleichgewicht zwischen Duktilität und Härte, wirkt sich auf das Verschleißverhalten der Innenrille aus. Ensinger hat TECAPEEK CMP mit einem optimierten Eigenschaftsprofil entwickelt, das im Vergleich zu Standard PEEK einen geringeren Innennutverschleiß ermöglicht.

    Ein weiterer Einflussfaktor für die Entstehung von Innennutenverschleiß ist die Verformung der Ringrundung. Die Verformung beim Verschleiß kann durch die Freisetzung von Eigenspannungen im Material entstehen, die durch den Formgebungsprozess induziert werden. Alle CMP Werkstoffe von Ensinger werden im Extrusionsverfahren hergestellt, wodurch die Eigenspannungen minimiert und die Kristallinität verbessert werden, was eine höhere Dimensionsstabilität als bei anderen Verarbeitungsverfahren wie dem Spritzguss ermöglicht.

  • Eine gleichmäßige Ebenheit und geringere Ringdickenabweichungen sind entscheidend für die Minimierung der Verformung der Pads und des Rückpralls, die einen ungleichmäßigen Materialabtrag und ein Überpolieren an den Waferkanten verursachen. Eine bessere Gleichmäßigkeit der Materialabtragsrate (MRR) ermöglicht eine geringere Ungleichmäßigkeit innerhalb des Wafers (WIWNU) und hat einen erheblichen Einfluss auf die Ausbeute. Im Allgemeinen ermöglicht ein niedrigeres Eigenspannungsniveau im Material des Halterings eine bessere Ebenheit des Halterings und einen besseren Kontaktwinkel. Die Rohrwerkstoffe von Ensinger für CMP-Halteringe werden im Extrusionsverfahren hergestellt, einem langsamen und kontinuierlichen Prozess, der geringere Eigenspannungen ermöglicht als andere Herstellungsverfahren wie das Spritzgießen. Extrudierte Ringe ermöglichen ein gleichmäßigeres Eigenschaftsprofil als spritzgegossene Ringe, da es keine Schweißnaht gibt, was auch zu einer besseren Maßstabilität beiträgt.
  • Ionenverunreinigungen des Polymers oder der Additive können auslaugen und Verunreinigungen verursachen. Alle CMP Werkstoffe von Ensinger bestehen aus reinen Polymeren, so dass das Risiko einer Verunreinigung ausgeschlossen ist. Neben der Reinheit des Basismaterials können Verunreinigungen auch während der Herstellung des Werkstoffs eingegossen werden. Im Allgemeinen ermöglicht das Extrusionsverfahren eine bessere Kontrolle der Produkt- und Qualitätskonsistenz als das Spritzgussverfahren, wodurch das Risiko einer Verunreinigung verringert wird. Darüber hinaus werden alle CMP Werkstoffe von Ensinger gründlicheren Qualitätskontrollen unterzogen als allgemeine Werkstoffe, was zu einer höheren Sicherheit vor Fremdkörpern führt. 
    TECATRON CMP
    TECAPEEK CMP
    TECAPEEK SX
    TECADUR PET CMP
    Aluminium (Ai) < 1 < 1 < 1 < 1
    Calcium (Ca) < 4 < 10 < 10 n.t.
    Copper (Cu) < 1 < 1 < 1 n.t.
    Iron (Fe) < 2 < 4 < 3 < 1
    Magnesium (Mg) < 1 < 6 < 1 < 1
    Potassium (K) < 1 < 1 < 1 < 1
     Zinc (Zn) < 1 < 1 < 1 n.t

     

    Test in accordance with ICP-MS, concentration levels stated in ppm; (n.t.= not tested)
  • Ensinger betreibt ein effizientes Bestandsmanagement und globale Bedarfsplanungssysteme, um sicherzustellen, dass wir die beste Verfügbarkeit und Lieferleistung von CMP Rohrmaterialien in der Branche bieten. In Lagern auf der ganzen Welt werden unsere CMP Materialien in großem Umfang bevorratet. Darüber hinaus kann Ensinger durch enge Partnerschaften und Liefergarantien mit führenden Rohstofflieferanten das Risiko von Lieferengpässen minimieren.

Produkt Portfolio

TECAPEEK CMP natural
TECATRON CMP natural
TECADUR PET CMP natural
TECANAT CMP natural

Fallstudie & Anwendungsbeispiele

CMP-Haltering

hergestellt aus TECATRON CMP

Wie man den zahlreichen Anforderungen im CMP Prozess begegnet

Der Haltering ist eine entscheidende Komponente des CMP-Prozesses, da er den Wafer während des Polierens unter dem Träger hält und einen gleichmäßigen Materialabtrag ermöglicht. Die Auswahl des richtigen Ringmaterials ist von entscheidender Bedeutung, da es die Effizienz des CMP-Prozesses und die Höhe der Defekte auf Waferebene beeinflusst. Diese experimentelle Studie zeigt, wie TECATRON CMP natural die Anzahl defekter Chips reduzieren und die Ausbeute verbessern kann.

CMP-Haltering zerspant aus TECAPEEK CMP natural tube

  • Hervorragende Verschleißfestigkeit und Festigkeit
  • Spezielles Eigenschaftsprofil ermöglicht weniger Seitenangriffe
  • Hohe Ionenreinheit
  • Gute Formbeständigkeit
  • "Copy Exact" Konformität

CMP-Haltering zerspant aus TECADUR PET CMP natural tube

  • Gute Verschleißfestigkeit bei moderaten Temperaturen
  • Niedriger Reibungskoeffizient
  • Hydrolysebeständigkeit bis zu +70°C
  • Gute Dimensionsstabilität
  • "Copy Exact" Konformität

Wafer-Läpp-Haltering zerspant aus TECANAT CMP natural tube

  • Kosteneffizient 
  • Gute Zerspanung
  • Gute Dimensionsstabilität
  • Gute Schlagzähigkeit
  • "Copy Exact" Konformität

Kontakt

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Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Werkstoffe für Ihre Anwendung geeignet sind, oder wenn Sie Fragen zu technischen Details haben, wenden Sie sich bitte an unseren technischen Support, der Sie gerne berät.