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抛光机CMP抛光垫又称CMP研磨垫
发布日期:2021-05-10 11:05:29
CMP技术所采用的设备及消耗品包括:抛光机、抛光浆料、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。抛光机、抛光浆料和抛光垫是CMP工艺的3大关键要素,其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。其中抛光浆料和抛光垫为消耗品。通常一个抛光垫使用寿命约仅为45至75小时。
CMP抛光垫,又称CMP研磨垫,英文名为CMP Pad,主要用于半导体集成电路和蓝宝石等方面。CMP抛光垫由含有填充材料的基础材料组成,用来控制毛垫的硬度。抛光垫的表面微凸起直接与晶片接触产生摩擦,以机械方式去除抛光层在离心力的作用下,将抛光液均匀地抛洒到抛光垫的表面,以化学方式去除抛光层,并将反应产物带出抛光垫。抛光垫的性质直接影响晶片的表面质量,是关系到平坦化效果的直接因素之一。
CMP是提供超大规模集成电路制造过程中表面平坦化的一种新技术,于1965年首次由美国的Monsanto提出,最初是用于获取高质量的玻璃表面。自从1991年IBM将CMP成功应用到64M DRAM的生产中以后,CMP技术在世界各地迅速发展起来。区别于传统的纯机械或纯化学的抛光方法,CMP通过化学的和机械的综合作用,从而避免了由单纯机械抛光造成的表面损伤和由单纯化学抛光易造成的抛光速度慢、表面平整度和抛光一致性差等缺点。它利用了磨损中的“软磨硬”原理,即用较软的材料来进行抛光以实现高质量的表面抛光。在一定压力及抛光浆料存在下,被抛光工件相对于抛光垫作相对运动,借助于纳米粒子的研磨作用与氧化剂的腐蚀作用之间的有机结合,在被研磨的工件表面形成光洁表面。CMP技术最广泛的应用是在集成电路(IC)和超大规模集成电路中(ULSI)对基体材料硅晶片的抛光。而国际上普遍认为,器件特征尺寸在0.35μm以下时,必须进行全局平面化以保证光刻影像传递的精确度和分辨率,而CMP是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术,其应用范围正日益扩大。
目前全球生产集成电路用抛光垫的企业主要是陶氏(罗门哈斯),其垄断了集成电路芯片所需抛光垫约79%的市场份额。国外其他生产商有美国卡博特、日本东丽、台湾智胜科技有限公司、日本FujiboHoldings, Inc、韩国KPX Chemical Co., Ltd.、日本Nitta-Haas Incorporated等。
据SEMI统计,2013年CMP抛光垫销售金额约8.64亿美元,2018年全球集成电路制造材料销售额为322亿美元,其中CMP抛光垫约12.75亿美元。2013~2018年年均增长率约8.1%。
2019年,全球半导体市场受到中美贸易冲突影响较大,美国半导体协会SIA预计全年销售额将同比下降12.8%。长期来看,随着全球向新经济模式转换,新技术飞速发展,半导体行业需求预计从2020年开始反弹,未来几年将快速增长,将带动对CMP抛光垫的需求。预计2018~2023年全球CMP抛光垫市场年均增长5%,2023年将达到16.3亿美元。
国内企业在化学机械抛光领域起步较晚,目前与国际先进水平仍有较大差距,国内有少数企业采用国外公司主要是3M技术少量生产中低端产品,但缺乏独立自主知识产权和品牌,庞大的国内市场完全被外资产品所垄断。