Anello di supporto per il processo CMP

Un passaggio molto importante nella produzione di wafer in silicio è il processo di planarizzazione chimico-meccanica (CMP). La tendenza è quella di produrre wafer sempre più grandi e chip sempre più piccoli con linee di traccia e dimensioni più strette. La sfida consiste nel trovare un materiale plastico che abbia le caratteristiche desiderate, poiché il processo CMP richiede componenti realizzati in materiali altamente qualificati. In stretta collaborazione con i clienti, ci siamo specializzati nella progettazione di materiali che soddisfino queste caratteristiche.

Meno errori di lavorazione grazie alla maggiore stabilità

Nel processo di planarizzazione chimico-meccanica un anello di supporto deve tener fermo il wafer durante la fase di lucidatura. Questo sistema prevede l'impiego di fanghi abrasivi che possono aggredire e rovinare i componenti del sistema di movimentazione. Il materiale impiegato deve quindi avere una buona resistenza chimica, all'abrasione e poter resistere a sforzi elevati con una buona elasticità, tenacità e resistenza meccanica.
Al fine di ridurre i micrograffi sui wafer e garantire una maggiore resa dei circuiti integrati, la produzione di anelli di supporto richiede poi un materiale plastico che offra estrema precisione di lavorazione e stabilità dimensionale. Quest'ultima, in particolare, potrebbe risultare compromessa da elevati carichi meccanici, alte temperature e umidità.

Infine, il requisito di elevata purezza è molto importante durante tutto il processo CMP e quindi anche lo stesso anello di supporto deve avere un basso livello di contaminazione. Questo significa che il materiale non deve contenere tracce di metalli, come alluminio o rame, per evitare graffi sulla superficie del wafer. In aggiunta, per prevenire altri danni al wafer, il materiale dell’anello di supporto dovrebbe avere anche proprietà di basso degasaggio.

Materiali speciali per applicazioni speciali

Per produrre gli anelli di supporto viene generalmente impiegato il PPS standard, certamente una buona scelta che tuttavia può essere migliorata. Ensinger ha infatti ideato il TECATRON CMP, un PPS modificato e migliorato, progettato appositamente per rispondere ai requisiti di questo processo.

Il materiale plastico TECATRON CMP a base PPS è caratterizzato da elevata resistenza ad abrasione e usura, in misura più grande del doppio rispetto agli standard di riferimento del settore per il PPS (vedi Grafico 1), proprietà termiche e meccaniche molto buone, oltre a elevata resistenza a trazione e flessione (vedi Grafico 2), vantaggiose durante la pulizia del wafer o il collaudo. In combinazione con la resistenza ad agenti chimici e solventi, queste proprietà tribologiche migliorano la durata di esercizio dei componenti di movimentazione in plastica.

Livello di usura:

Grafico 1

Resistenza meccanica:

Grafico 2

Anche il TECAPEEK CMP può soddisfare i requisiti necessari. Questo materiale a base PEEK è caratterizzato da tenacità ed elevata duttilità, ma anche da stabilità dimensionale grazie alla quale il design del particolare rimane inalterato.

La sua eccellente resistenza all'usura e all'abrasione rappresenta un vantaggio nei processi CMP di deposizione e collaudo. In combinazione con l’elevata resistenza chimica e alle alte temperature, le proprietà meccaniche e tribologiche, come la buona elasticità (vedi Grafico 3), garantiscono una vita operativa significativamente più lunga.

Modulo elastico:

Grafico 3

Per ridurre il rischio di contaminazione da metalli i nostri materiali plastici ad elevate prestazioni sono testati da laboratori accreditati per escludere la presenza dei metalli più comuni. Il basso livello di contaminazione rilevato dai test è espresso nel Grafico 4 in parti per milione di impurità di materiale: si può notare come tutti i materiali ideati per questo settore soddisfino con ottimi risultati i requisiti di purezza richiesti.

Gli anelli di supporto in TECAPEEK CMP o TECATRON CMP presentano anche un basso indice di degasaggio, così che i wafer non possono essere rovinati dai gas emessi durante il processo.
Inoltre, questi materiali sono un'ottima soluzione in fase di lavorazione dei prodotti semilavorati grazie alla loro migliorata lavorabilità rispetto ai gradi naturali.

Test di contaminazione:

Grafico 4

Risultati e vantaggi

L’uso dei materiali qui consigliati porta a una riduzione degli errori e a una maggiore vita di utilizzo degli anelli di supporto. Questo consente minori interventi per la sostituzione dei materiali di consumo del processo CMP e dunque la riduzione del numero di fermo macchina, dei tempi di posizionamento e di inattività. Conseguentemente si otterrà una maggiore produzione di wafer planarizzati a parità di tempi e una riduzione dei costi complessivi.
I vantaggi di questi materiali sono già evidenti durante la fase di lavorazione dei prodotti semilavorati grazie a una migliore lavorabilità, che consente tempi di lavorazione brevi, e un processo di sbavatura minimo che migliora la produttività.

TECATRON SE (PPS): Elevata stabilità dimensionale e bassa tendenza al creep

TECAPEEK SX (PEEK): Resistenza chimica molto buona

TECADUR PET CMP (PET): Buona resistenza a usura e proprietà di scorrimento