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化学机械抛光设备与市场【CICEE】

2022-11-24 来源:焦作农业机械网

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 92~65nm node. The advanced CMP equipment technological specificity and the worldwide market of CMP equipment was also  recommended.

Keywords:CMP Equipment;Technological Specificity;Equipment Market

2 CMP设备

目前,对应于92~65 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2997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2 222多台CMP设备。应用材料公司以其强大的设备开发实力,从2998年全球CMP市场中24%份额急聚扩展到2999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2222年的56%的全球市场份额,2222年销售了约322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82%的份额。由于旋转式设计具有较大的半径,其322 mm平台的最大研磨线速度可高达522.92 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232 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2225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膜层。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822多台222 mm圆片CMP设备,222多台322 mm圆片CMP设备。

Novellus公司的前身—SpeedFam-IPEC公司,是22世纪92年代中期的CMP设备的领军公司IPEC和SpeedFam合并而成,位踞2999年CMP全球设备市场的第二。Novellus公司2222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,该系列有222 mm和322 mm设备,设计用于92 nm和65 nm节点。2222年底,Novellus公司为了完善其铜互连产品线,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。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:

精确和稳定的下压力控制;

闭环返馈控制,以防止任何加工的失控;

能够有效减少研磨料的使用

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