Pierścień ustalający
Bardzo istotnym krokiem naprzód w produkcji wafli krzemowych jest proces planaryzacji chemiczno-mechanicznej (Chemical Mechanical Planarization; CMP). Rozwój zmierza w kierunku większych wafli i mniejszych chipów o węższych liniach i mniejszych rozmiarach elementów. Wyzwaniem jest znalezienie materiału o pożądanych właściwościach, gdyż proces CMP wymaga komponentów wykonanych z materiałów o najwyższych parametrach i jakości. W ścisłej współpracy z naszymi klientami wyspecjalizowaliśmy się w opracowywaniu materiałów spełniających te wymagania.
Mniej błędów podczas obróbki dzięki wyższej stabilności
Podczas planaryzacji chemiczno-mechanicznej materiał wchodzi w kontakt z różnymi szlamami, gdyż pierścień ustalający musi trzymać wafle podczas polerowania. Szlamy te mają negatywny wpływ na elementy obsługowe. Materiał musi sprostać obciążeniom mechanicznym, dlatego też powinien charakteryzować się dobrą elastycznością, odpornością na obciążenia dynamiczne i wytrzymałością.
Do produkcji pierścieni ustalających konieczny jest materiał zapewniający niezwykle wysoką precyzję przetwarzania i stabilność wymiarową, aby możliwe było ograniczenie występowania mikrozadrapań na waflach i uzyskanie większej liczby zdatnych do użytku układów scalonych. Na stabilność wymiarową mogą negatywnie wpływać duże obciążenia mechaniczne, wysokie temperatury oraz wilgotność.
Do produkcji pierścieni ustalających konieczny jest materiał zapewniający niezwykle wysoką precyzję przetwarzania i stabilność wymiarową, aby możliwe było ograniczenie występowania mikrozadrapań na waflach i uzyskanie większej liczby zdatnych do użytku układów scalonych. Na stabilność wymiarową mogą negatywnie wpływać duże obciążenia mechaniczne, wysokie temperatury oraz wilgotność.
Wysoki stopień czystości ma duże znaczenie na wszystkich etapach procesu CMP. Co za tym idzie, pierścień ustalający również musi charakteryzować się wysoką czystością. Oznacza to, że materiał nie może być zanieczyszczony przez metale, takie jak aluminium czy miedź, aby uniknąć zadrapań na powierzchniach wafli krzemowych. Aby zapobiec innym uszkodzeniom wafli, materiał pierścienia ustalającego powinien wykazywać niską emisyjność podczas odgazowywania.
Specjalne zastosowania wymagają specjalnych materiałów
Z reguły do produkcji pierścieni ustalających stosuje się standardowy PPS. Stanowi on ogólnie dobry wybór, jednakże zawsze istnieje możliwość poprawy. TECATRON CMP to specjalnie zmodyfikowany i udoskonalony materiał opracowany po to, by spełniać wymagania procesu CMP, co bardziej szczegółowo wyjaśniamy poniżej.
TECATRON CMP, należący do materiałów z grupy PPS, odznacza się dużą odpornością na ścieranie i zużycie – ponad dwukrotnie większą niż w przypadku PPS stosowanego zwykle w tej branży (patrz wykres 1). Ma on dobre właściwości cieplne i mechaniczne, między innymi dużą wytrzymałość na rozciąganie i zginanie (patrz wykres 2), co jest korzystne podczas czyszczenia wafli i ich testowania. W połączeniu z odpornością na działanie chemikaliów i rozpuszczalników te właściwości tribologiczne wydłużają okres trwałości użytkowej elementów z tworzyw sztucznych.
Tempo zużycia:
wykres 1
Wytrzymałość:
wykres 2
TECAPEEK CMP również może spełniać konieczne wymagania. Ten produkt z grupy PEEK odznacza się wytrzymałością na obciążenia dynamiczne oraz wysoką ciągliwością, a także dobrą stabilnością wymiarową, która zapewnia stabilność kształtów.
Doskonała odporność na zużycie i ścieranie stanowi zaletę dla procesów CMP, procesów przechowywania i procesów testowych. W połączeniu z dużą odpornością na działanie chemikaliów i wysokich temperatur, doskonałe właściwości mechaniczne i tribologiczne, takie jak dobra sprężystość (patrz wykres 3), zapewniają wyraźnie większą trwałość użytkową.
Moduł sprężystości:
wykres 3
Nasze wysokosprawne tworzywa sztuczne stale spełniają lub nawet wykraczają poza wymagania dotyczące czystości. Zostały ponadto przetestowane przez uznane w branży laboratoria na typowych materiałach metalowych w celu obniżenia ryzyka wystąpienia zanieczyszczeń metalicznych. Tabela 1 przedstawia niewielki stopień zanieczyszczenia naszych materiałów w liczbach części na milion (ppm).
Pierścienie ustalające wyprodukowane z materiału TECAPEEK CMP lub TECATRON CMP odznaczają się niewielkim stopniem emisyjności podczas odgazowywania, co oznacza, że wafel krzemowy nie może ulec uszkodzeniu przez wydostające się gazy. Ponadto, dzięki ulepszonej skrawalności, tworzywa te są łatwiejsze w przetwarzaniu na etapie obróbki półproduktów.
Test pod kątem zanieczyszczeń:
tabela 1
Rezultaty/korzyści
Dzięki zastosowaniu zalecanych materiałów można zredukować błędy i wydłużyć okres trwałości użytkowej pierścieni ustalających. Możliwa jest zatem planaryzacja większej liczby wafli, zanim konieczne będzie przerwanie produkcji w celu wymiany zużytego materiału w wyposażeniu produkcyjnym CMP. Z uwagi na krótsze czasy instalacji i przestojów obniżeniu ulega również koszt każdego wafla. Zalety tych materiałów dostrzec można już na etapie przetwarzania półproduktów ze względu na udoskonaloną skrawalność, umożliwiającą skrócenie czasu obróbki. Jednocześnie, dzięki minimalizacji nakładów na usuwanie wypływek (gratowanie), zwiększa się produktywność.
Wymagania mogą być tak niepowtarzalne, jak same zastosowania. Dlatego też oferujemy następujące inne materiały:
- TECATRON SE (PPS): Wysoka stabilność wymiarowa i mała tendencja do pełzania
- TECAPEEK SE (PEEK): Bardzo dobra odporność chemiczna
- TECADUR PET CMP (PET): Dobre właściwości ślizgowe i odporność na zużycie