化学机械抛光设备与市场是嘛

化学机械抛光设备与市场

CMP Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ＭａｒｋｅｔＥＰＥ Ｅｄｉｔｏｒｉａｌ Ｏｆｆｉｃｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ CMP ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｅｄ ｆｏｒ 90～65ｎｍ ｎｏｄｅ． Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ CMP ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｍａｒｋｅｔ ｏｆ CMP ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｗａｓ ａｌｓｏ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：CMP Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ；Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｒｋｅｔ

1 CMP设备

目前，对应于90～65 ｎｍ技术节点CMP工艺研发的CMP设备，主要有3种基本类型，一种是以应用材料、日本荏原制作所为代表的旋转型研磨技术的CMP装置，第二种则是以Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ公司的皮带平移式直线型CMP装置，第三种则是以Ｎｏｖｅｌｌｕｓ公司为代表的轨道式CMP设备。

应用材料公司于1997年推出其第一台Ｍｉｒｒａ CMP产品，之后凭借其全球服务和性能保证资源优势从以前CMP设备市场领先的ＳｐｅｅｄＦａｍ ＩＰＥＣ公司中赢得了市场。该公司通过兼并Ｏｂｓｉｄｉａｎ公司增强了其CMP技术的开发实力，在短短的5～6年时间内，向市场出售了1 000多台CMP设备。应用材料公司以其强大的设备开发实力，从1998年全球CMP市场中14％份额急聚扩展到1999年的32％的市场份额，跃踞为CMP设备市场的霸主地位，随后又不断扩展到2002年的56％的全球市场份额，2002年销售了约300台CMP设备，占踞了全球CMP设备市场的半壁江山。

应用材料公司的旋转型CMP设备，由于采用了氧化铈（Ｃｅ）研磨液，且已具备了对铈研磨液提高研磨液混合比、流量等控制性能的硬件，在ＳＴＩ CMP工艺方面已经成熟，此类设备在铜CMP市场中已占踞80％的份额。由于旋转式设计具有较大的半径，其300 ｍｍ平台的最大研磨线速度可高达502．92 ｍ/ｍｉｎ，充分体现了旋转式的优势。ＡＭ公司最新的Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ是其的升级产品，采用了更灵活的设计平台，是针对130 ｎｍ到65 ｎｍ的量产设备，可在将来通过技术升级延伸到45 ｎｍ，Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ采用77．3 ＭＰａ以下的低下压力研磨技术，提高了表面平坦性并降低了凹陷与腐蚀，从而推动实现了更高器件性能、更低成本及更高产品率。

荏原制作所的旋转式抛光机近几年一致保持着全球第二的高销售量。该公司正在计划于2005年前后在用于65 ｎｍ节点的铜/超低ｋ的低压研磨中投入新技术，以电场研磨、蚀刻手法相结合，加入触媒材料使得电解加工成为可能，以电化学反应来研磨（除去）膜从传统化工到精细化工转变的进程层。因为不需要铜研磨液和抛光垫，只用超纯水即可，故在再次占踞65 ｎｍ市场中具有一定的潜势。到目前为止已出售了800多台200 ｍｍ圆片CMP设备，100多台300 ｍｍ圆片CMP设备。

Ｎｏｖｅｌｌｕｓ公司的前身—ＳｐｅｅｄＦａｍ－ＩＰＥＣ公司，是20世纪90年代中期的CMP设备的领军公司ＩＰＥＣ和ＳｐｅｅｄＦａｍ（专门针对航空航天、能源、医疗及半导体领域制造轻量化、高性能的3D打印部件曾一度是CMP设备的第一和第二供货厂家）合并而成，位踞1999年CMP全球设备市场的第二。Ｎｏｖｅｌｌｕｓ公司2002年开发的“Ｍｏｍｅｎｔｕｍ”新式CMP抛光机，采用“ＡＰＴ”硅圆片的经验，将圆片平面从中心部位至外围部位分割成4块进行加压控制。对于ＳＴＩ和Ｃｕ的应用，实现了除边缘3 ｍｍ以外的所有硅圆片平面的均一性，加上ＡＰＭ使轨道运动和用户可以设定的摇摆运动两者合为一体，可以得到抛光垫上硅圆片的最佳抛光速度。Ｍｏｍｅｎｔｕｍ系列是目前唯一能够采用无研磨剂的浆料进行Ｃｕ CMP的设备，使用无研磨剂的浆料使圆片表面没有任何残渣剩余，而且没有凹陷和腐蚀，用缺口对中榜样使冲击试样缺口处于支座跨度中心该系列有200 ｍｍ和300 ｍｍ设备，设计用于90 ｎｍ和65 ｎｍ节点。2002年底，Ｎｏｖｅｌｌｕｓ公司为了完善其铜6.采取先进的控制技术互连产品线，通过收购ＳｐｅｅｄＦａｍ－ＩＰＥＣ，进入了先进铜互连CMP系统领域。

Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ公司的CMP设备开发是基于其CMP后清洗设备与技术的基础上起步的，该公司开发的直线型CMP设备，片子固定在抛光头上做自旋转运动，抛光垫由空气轴承支撑做直线运动，抛光垫下采用了槽型垫结构设计（见图1）。较软的抛光垫在不同压力的压缩空气冲击下弯曲，可以非常直观和连续地控制对圆片进行抛光。由于提供了更多的调整区域，从而实现更高的均匀性和平整度，且线性CMP用喷咀直接控制研磨料在抛光垫上分布，也减少了研磨料的浪费，并增加了平整性调整的直观性。这种研磨机构消除了圆片平面内抛光线速度不均匀性问题，使得低压下的高速研磨成为可能。这种技术的优势在于：

（1）精确和稳定的下压力控制；

（2）闭环返馈控制，以防止任何加工的失控；

（3）能够有效减少研磨料的使用