我國CMP拋光墊生產(chǎn)現(xiàn)狀參考模板

1、CMP拋光墊化學(xué)機(jī)械拋光（CMP），目前已成為公認(rèn)的納米級(jí)全局平坦化精密超精密加工技術(shù)。CMP技術(shù)將磨粒的機(jī)械研磨作用與氧化劑的化學(xué)作用有機(jī)地結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)超精密無損傷表面加工，滿足集成電路特征尺寸在0.35m以下的全局平坦化要求。圖1 晶圓制造過程CMP技術(shù)所采用的設(shè)備及消耗品包括：拋光機(jī)、拋光漿料、拋光墊、后CMP清洗設(shè)備、拋光終點(diǎn)檢測(cè)及工藝控制設(shè)備、廢物處理和檢測(cè)設(shè)備等。拋光機(jī)、拋光漿料和拋光墊是CMP工藝的3大關(guān)鍵要素，其性能和相互匹配決定CMP能達(dá)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(gè)拋光墊使用壽命約僅為45至75小時(shí)。1 / 6圖2 CMP工作系統(tǒng)CMP拋光墊，

2、又稱CMP研磨墊，英文名為CMP Pad，主要用于半導(dǎo)體和藍(lán)寶石等方面。CMP拋光墊由含有填充材料的聚氨酯材料組成，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(jī)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(xué)方式去除拋光層，并將反應(yīng)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(guān)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(shù)，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(yīng)用到64M DRAM的生產(chǎn)中以后，CMP技術(shù)在世界各地迅速發(fā)

3、展起來。區(qū)別于傳統(tǒng)的純機(jī)械或純化學(xué)的拋光方法，CMP通過化學(xué)的和機(jī)械的綜合作用，從而避免了由單純機(jī)械拋光造成的表面損傷和由單純化學(xué)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(diǎn)。它利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來進(jìn)行拋光以實(shí)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(duì)于拋光墊作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(jī)結(jié)合，在被研磨的工件表面形成光潔表面。CMP技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是在集成電路（IC）和超大規(guī)模集成電路中（ULSI）對(duì)基體材料硅晶片的拋光。而國際上普遍認(rèn)為，器件特征尺寸在0.35m以下時(shí)，必須進(jìn)行全局平面化以保證光刻影像傳

4、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(shù)，其應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大。目前全球生產(chǎn)半導(dǎo)體拋光墊的企業(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(chǎng)份額。國外其他生產(chǎn)商有美國卡博特、日本東麗、臺(tái)灣智勝科技有限公司、日本Fujibo Holdings, Inc、韓國KPX Chemical Co., Ltd.、日本Nitta-Haas Incorporated等。國內(nèi)企業(yè)在化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域起步較晚，目前與國際先進(jìn)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(shù)少量生產(chǎn)中低端產(chǎn)品，但缺乏獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌，龐大的國內(nèi)市場(chǎng)完全被外資產(chǎn)品所壟斷。

5、美國、日本、德國和韓國的拋光墊相關(guān)專利申請(qǐng)量在20032006年達(dá)到高峰，我國相關(guān)專利申請(qǐng)項(xiàng)自2000年起步，2003年開始呈現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，表明我國在化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)力度逐漸增強(qiáng)，在半導(dǎo)體特征尺寸逐漸向小型化方向發(fā)展的態(tài)勢(shì)下，在加工過程中需要對(duì)化學(xué)機(jī)械平坦化過程進(jìn)行監(jiān)控，我國中芯國際率先取得突破，提出了涉及化學(xué)機(jī)械拋光終點(diǎn)偵測(cè)裝置和方法。2016年8月湖北鼎龍控股股份有限公司采用自主技術(shù)建設(shè)的一期10萬片/年項(xiàng)目投產(chǎn)，2017年底進(jìn)入芯片客戶系統(tǒng)，標(biāo)志著我國自主技術(shù)CMP墊真正進(jìn)入芯片市場(chǎng)。到目前為止，我國已經(jīng)有近10家生產(chǎn)商。我國半導(dǎo)體用CMP墊片主要生產(chǎn)企業(yè)情況 單位：萬片/年

6、此外，湖北鼎龍控股股份有限公司計(jì)劃建設(shè)二期40萬片/年項(xiàng)目；2016年11月，寧波江豐電子材料股份有限公司和美國嘉柏微電子材料股份有限公司正式宣布就半導(dǎo)體集成電路化學(xué)機(jī)械研磨用（CMP）拋光墊項(xiàng)目進(jìn)行合作；2017年12月投產(chǎn)的蘇州觀勝半導(dǎo)體科技有限公司也有進(jìn)一步擴(kuò)能的計(jì)劃。以中美貿(mào)易爭(zhēng)端為契機(jī)，預(yù)計(jì)未來幾年我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將飛速發(fā)展，處于短板的相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)也將迎來國產(chǎn)化機(jī)遇。根據(jù)國際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SEMI）發(fā)布的報(bào)告預(yù)計(jì)，2020年之前全球?qū)⑿陆?2座晶圓廠，而中國大陸地區(qū)將占26座。晶圓建廠浪潮將拉動(dòng)CMP拋光墊需求激增。合格的國產(chǎn)材料將具有明顯的價(jià)格和服務(wù)等優(yōu)勢(shì)，由中國大陸地區(qū)引領(lǐng)的建廠熱潮有望驅(qū)動(dòng)國內(nèi)半導(dǎo)體材料廠商加速發(fā)展，CMP拋光墊作為半導(dǎo)體核心材料之一，國產(chǎn)化進(jìn)度有望提速。目前CMP墊基材為聚氨酯，生產(chǎn)工藝主要為聚醚多元醇（或聚酯型多元醇、聚丙烯醚二醇等）真空脫水后，加入異氰酸酯，制備預(yù)聚體。部分多元醇加入擴(kuò)鏈劑、發(fā)泡劑、各種助劑、拋光粉，混合攪拌發(fā)泡后加入預(yù)聚體重，注入模具，然后冷卻、切片。我國半導(dǎo)體產(chǎn)值約占世界總產(chǎn)值的五分之一，而且保持繼續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。但是我國在許多關(guān)鍵