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Filtración de lechadas CMP 

La planarización mecánica química (CMP siglas en inglés) es un proceso de pulido utilizado para fabricar obleas para la industria de semiconductores. Esto requiere del uso de herramientas de pulido con lechadas de pulido, fabricadas por empresas como Cabot, Fujimi, Rohm and Haas, Hitachi Chemical y Ferro Industries. La lechada es liberada por la herramienta a la superficie de la oblea y puede contener partículas gruesas o aglomerados de > 1 μ como consecuencia  de problemas de transporte/manejo, secado e interacciones con los sistemas de distribución de lechadas. Estas partículas gruesas pueden, a su vez, aumentar el nivel de defectos (rasguños) en la superficie de la oblea semiconductora después de que el proceso de CMP se haya completado. 

Una de las soluciones es reducir el nivel de defectos causado por las partículas gruesas de lechada con el uso de filtración de lechadas.  Actualmente hay dos métodos preferidos en la filtración de lechadas: 1) filtración de recirculación o loop y 2) filtración mediante el sistema “point-of-use (POU)”.  La filtración de recirculación o “loop” elimina partículas gruesas suspendidas a medida que se recircula a través de un bucle de distribución que suministra la lechada a las herramientas. Para estas aplicaciones se recomienda los filtros de 0.5 a 5 micras en caudales de 4 a 11 l/min.

La filtración POU captura las partículas gruesas cerca del punto o en el mismo punto donde se libera la lechada sobre la almohadilla de pulido. Los caudales para las aplicaciones de POU no deben exceder de 2 a 9 L/min. Ambos métodos de filtración son similares respecto a la cantidad de lechada que pueden filtrar antes de que el filtro se deteriore y el tamaño de partículas que pueden ser filtradas.  Se suele preferir la filtración POU a la filtración de recirculación porque tiene la ventaja de disminuir la frecuencia del cambio de filtro y permite una filtración en potencia de partículas de< 1.0 μ . La filtración de lechadas POU es la más beneficiosa reduciendo los defectos de las obleas e incrementando el rendimiento de los procesos CMP.

Tradicionalmente se han utilizado filtros no plegados tanto en el método POU como en el de filtración “loop”. Estos filtros de profundidad cilíndricos pueden tener limitaciones en la eficiencia, la capacidad de retención de suciedad (vida útil),relación de caudal y la caída de presión. Por el contrario los filtros plegados de una capa ofrecen una mejor clasificación del rendimiento, pero pueden tener una vida útil más corta, lo que sugiere que los pliegues finos tienen poco apoyo y soporte en este tipo de aplicación de sólidos gruesos.

Intrafluid recomienda los filtros de la serie QXL como la mejor elección para la filtración de lechadas CMP. Estos filtros híbridos plegados/de profundidad combinan las mejores características de los filtros de profundidad (habilidad para retener un gran rango de tamaños de partícula por su estructura de poro fijo, configuración del medio filtrante estable) con las ventajas de los filtros plegados (gran área de superficie para mejor relaciones de caudal, menor caída de presión y una vida útil más larga)

Objetivos de la filtración de lechadas CMP (planarización mecánica química):

La lechada debe contener componentes abrasivos en un rango controlado de tamaños de partícula para conseguir una superficie en las obleas extremadamente suave para la fotolitografía.
Retener partículas y aglomerados permitiendo circular los componentes abrasivos.
Objetivo del cliente:  reducir los arañazos y aumentar el rendimiento.

Selección de productos Intrafluid

Producto Área de aplicación
QXL™ Para lechadas a granel antes de llegar al tanque diario utilice el QXL de 3 a 10 micras dependiendo del tipo de lechada. Utilice un filtro más fino para las de tipo óxido y más grosero para las lechadas de tipo metal. Los filtros extrusionados de grado absoluto MBA son otra opción cuando se prefiere los filtros de profundidad tradicioneales.
QXL™ Para loops de recirculación, utilice los filtros híbridos plegados y de profundidad QXL de 3 a 10 micras para eliminar partículas groseras y aglomerados.
QXL™ Para POU, el filtro QXL de 0.45 micras asegura que el tamaño de las partículas abrasivas esté controlado.

Especificaciones de las lechadas:

  • Lechadas de óxido CMP
    • Para la retención del sílice
    • pH 10-12
    • Tamaño de partículas abrasivas 0.02 – 0.08 um
    • Los aglomerados se forman desde la exposición al aire
  • CMP lechadas de metal
    • Para la retención del metal
    • pH 2-4
    • Tiende a asentarse, requiere de una circulación rápida para mantener los abrasivos suspendidos.
    • Los aglomerados deben eliminarse por filtración