La bague de retenue

Le processus de polissage mécano-chimique [Chemical Mechanical Planarization (CMP)] est une étape très importante de la production des galettes de silicium. Le secteur des semi-conducteur investit sans cesse dans la recherche de disques (Wafer) de plus en plus grand pour des circuits intégrés de plus en plus réduits. Le défi consiste donc à trouver un matériau avec des caractéristiques optimales dans ce contexte, sachant que le processus de CMP exige des matériaux ultra-spécifiques pour ses composants. En lien constant étroit avec nos clients, nous nous sommes spécialisés dans la mise au point de matériaux répondant à ces exigences.

Moins d’erreurs de traitement grâce à une meilleure stabilité

Pendant ce processus de polissage mécano-chimique, le matériau vient en contact de divers liquides abrasifs (slurries), car la bague de retenue doit maintenir la galette pendant le polissage. Les abrasifs ont un effet négatif sur les composants à manipuler. Le matériau doit aussi pouvoir supporter des charges mécaniques. Il doit donc avoir une bonne élasticité, solidité et résistance mécanique.
La fabrication des bagues de retenue demande des matériaux permettant une précision et une stabilité dimensionnelle extrêmes. Leur utilisation réduit l’apparition de micro-éraflures sur les disques assure donc une meilleure productivité dans la fabrication de circuits intégrés (IC) conformes. La stabilité dimensionnelle requise pour ces pièces peut être mise à mal par des charges mécaniques lourdes, de hautes températures ou encore par un taux d'humidité élevé.

Une haute pureté est indispensable tout au long du processus de CMP. La bague de retenue doit donc également posséder un niveau élevé de pureté. Le matériau ne doit pas être contaminé par les métaux comme l’aluminium et le cuivre, afin d’éviter les éraflures sur la surface du Wafer. Afin de prévenir toute autre pollution du disque, le matériau choisi pour fabriquer la bague de retenue doit avoir un taux de dégazage très faible.

Les applications spéciales exigent des matériaux spéciaux

Le PPS standard est couramment utilisé pour les bagues de retenue. Généralement un bon choix, il est néanmoins devancé par un de ses cousins dont les caractéristiques ont été spécifiquement amélioré pour ces applications. Le TECATRON CMP est un matériau spécialement modifié et amélioré, conçu pour satisfaire aux exigences du processus de CMP, comme expliqué ci-dessous.

Le matériau PPS TECATRON CMP est caractérisé par une tenue élevée à l’abrasion et à l’usure, supéreure au double de la norme de l’industrie pour le PPS (voir Graphique 1). Il a de très bonne propriétés mécaniques et thermiques comme une résistance élevée à la traction et à la flexion (voir Graphique 2), très pratique lors du nettoyage du Wafer ou encore pendant les tests. Couplé à sa résistance chimique et aux solvants, ses propriétés tribologiques augment sensiblement la vie des composants plastiques.

Taux d’usure :

Graphique 1

Résistance mécanique :

Graphique 2

Le TECAPEEK CMP peut également satisfaire aux exigences de cette application. Le produit PEEK est caractérisé par sa solidité et sa grande ductilité, ainsi que par sa stabilité dimensionnelle.

Son excellente tenue à l’usure et à l’abrasion présente un réel plus durant les processus de CMP, dépôt et essai. Allié à une très bonne résistance chimique, à une grande résistance aux températures élevées, aux propriétés mécaniques et tribologiques, telles qu’une bonne élasticité (voir Graphique 3), ce matériau augmente de manière considérable la durée de vie des pièces.

Module d’élasticité :

Graphique 3

Nos plastiques hautes performances répondent ou surpassent systématiquement les exigences de pureté et ont été soumis à des essais par des laboratoires reconnus par l’industrie sur des matériaux métalliques courants afin de réduire le risque de contamination du métal. On peut voir sur le Graphique 4 le faible niveau de contamination de nos matériaux en termes de pollution, exprimé en parts par million pour chaque matériau.

Les bagues de retenue en TECAPEEK CMP ou TECATRON CMP ont un faible taux de dégazage, le disque ne pouvant pas être détruit par les gaz émergents. Ils sont aussi très performants dans le processus de fabrication de pièces grâce à leur meilleure usinabilité.

Essai de contamination

Graphique 4

Résultats/Avantages

La mise en oeuvre de nos matériaux prévient les défauts et assure une durée de vie prolongée des bagues de retenue. Un plus grand nombre de Wafers peut ainsi être traités avant toute opération de maintenance. De plus, le coût par disque diminue grâce aux temps plus courts de positionnement et d’immobilisation. Les avantages de ces matériaux se révèlent dès le stade de traitement des produits semi-finis grâce à une meilleure usinabilité qui permet des temps de traitement plu courts, alors qu’un degré minimal d’ébavurage améliore la productivité.

TECATRON SE (PPS) : Grande stabilité dimensionnelle et faible tendance au fluage
TECAPEEK SE (PEEK) : Très bonne résistance chimique
TECADUR PET CMP (PET) : De bonnes propriétés de glissement et d’usure