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拋光機CMP拋光墊又稱CMP研磨墊
發(fā)布日期:2021-05-10 11:05:29
CMP技術所采用的設備及消耗品包括:拋光機、拋光漿料、拋光墊、后CMP清洗設備、拋光終點檢測及工藝控制設備、廢物處理和檢測設備等。拋光機、拋光漿料和拋光墊是CMP工藝的3大關鍵要素,其性能和相互匹配決定CMP能達到的表面平整水平。其中拋光漿料和拋光墊為消耗品。通常一個拋光墊使用壽命約僅為45至75小時。
CMP拋光墊,又稱CMP研磨墊,英文名為CMP Pad,主要用于半導體集成電路和藍寶石等方面。CMP拋光墊由含有填充材料的基礎材料組成,用來控制毛墊的硬度。拋光墊的表面微凸起直接與晶片接觸產(chǎn)生摩擦,以機械方式去除拋光層在離心力的作用下,將拋光液均勻地拋灑到拋光墊的表面,以化學方式去除拋光層,并將反應產(chǎn)物帶出拋光墊。拋光墊的性質(zhì)直接影響晶片的表面質(zhì)量,是關系到平坦化效果的直接因素之一。
CMP是提供超大規(guī)模集成電路制造過程中表面平坦化的一種新技術,于1965年首次由美國的Monsanto提出,最初是用于獲取高質(zhì)量的玻璃表面。自從1991年IBM將CMP成功應用到64M DRAM的生產(chǎn)中以后,CMP技術在世界各地迅速發(fā)展起來。區(qū)別于傳統(tǒng)的純機械或純化學的拋光方法,CMP通過化學的和機械的綜合作用,從而避免了由單純機械拋光造成的表面損傷和由單純化學拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點。它利用了磨損中的“軟磨硬”原理,即用較軟的材料來進行拋光以實現(xiàn)高質(zhì)量的表面拋光。在一定壓力及拋光漿料存在下,被拋光工件相對于拋光墊作相對運動,借助于納米粒子的研磨作用與氧化劑的腐蝕作用之間的有機結合,在被研磨的工件表面形成光潔表面。CMP技術最廣泛的應用是在集成電路(IC)和超大規(guī)模集成電路中(ULSI)對基體材料硅晶片的拋光。而國際上普遍認為,器件特征尺寸在0.35μm以下時,必須進行全局平面化以保證光刻影像傳遞的精確度和分辨率,而CMP是目前幾乎唯一的可以提供全局平面化的技術,其應用范圍正日益擴大。
目前全球生產(chǎn)集成電路用拋光墊的企業(yè)主要是陶氏(羅門哈斯),其壟斷了集成電路芯片所需拋光墊約79%的市場份額。國外其他生產(chǎn)商有美國卡博特、日本東麗、臺灣智勝科技有限公司、日本FujiboHoldings, Inc、韓國KPX Chemical Co., Ltd.、日本Nitta-Haas Incorporated等。
據(jù)SEMI統(tǒng)計,2013年CMP拋光墊銷售金額約8.64億美元,2018年全球集成電路制造材料銷售額為322億美元,其中CMP拋光墊約12.75億美元。2013~2018年年均增長率約8.1%。
2019年,全球半導體市場受到中美貿(mào)易沖突影響較大,美國半導體協(xié)會SIA預計全年銷售額將同比下降12.8%。長期來看,隨著全球向新經(jīng)濟模式轉換,新技術飛速發(fā)展,半導體行業(yè)需求預計從2020年開始反彈,未來幾年將快速增長,將帶動對CMP拋光墊的需求。預計2018~2023年全球CMP拋光墊市場年均增長5%,2023年將達到16.3億美元。
國內(nèi)企業(yè)在化學機械拋光領域起步較晚,目前與國際先進水平仍有較大差距,國內(nèi)有少數(shù)企業(yè)采用國外公司主要是3M技術少量生產(chǎn)中低端產(chǎn)品,但缺乏獨立自主知識產(chǎn)權和品牌,龐大的國內(nèi)市場完全被外資產(chǎn)品所壟斷。