化學機械拋光CMP設備行業的國際發展現狀

最早的CMP技術是由IBM公司于80年代中期利用Strasbaugh公司的拋光機在East Fishkill工廠進行工藝的開發。1988年，IBM開始將CMP工藝用于4MDRAM器件的制造。到1990年，IBM公司便向Micron Technology公司出售了采用CMP技術的4MDRAM工藝。此后不久，又與Motorola公司合作，共同進入為蘋果計算機公司生產PC機器件的行列。從此各種邏輯電路和存儲器便以不同的發展規模走向CMP。到1994年，隨著0.5μm器件的批量生產和0.35μm工藝的開發，CMP工藝便逐漸進入生產線，設備市場初步形成。

CMP技術發展歷程可以分為三個階段：第一階段為銅工藝以前。在銅布線工藝之前，CMP主要研磨的材料為鎢和氧化物；第二階段為1997年～2000年。在進入金屬雙嵌工藝之后，研磨材料從二氧化硅拓展到氟硅酸鹽玻璃(FSG),這個階段也對應于從0.25μm進入0.13μm工藝；第三階段是采用銅互連和低K介質時期。CMP研磨對象主要為內部互連層和淺溝道隔離(STI)層。研磨的材料為銅和介質材料。目前，CMP技術已經發展成以化學機械拋光為主體，集成在線檢測、清洗、干燥等技術于一體的化學機械平坦化技術。

國外主流化學機械拋光（CMP）供應商主要有Applied Material、Peter wolters、Ebara、Novellus、Speedfam-IPEC和東京精密六家，推出的CMP設備主要針對大尺寸（200mm～300mm）硅片加工和集成電路制造（90nm節點以下）銅互連工藝領域。目前，國際上推出的300mmCMP產品有：Applied material的ReflexionTM系列，Peter wolters的Apollo PM300型，Ebara的FREX300型、Novellus的XcedaTM系列和Speedfam-IPEC的Momentum 300TM設備。其中，Applied material、Novellus的CMP設備主要應用在IC制造銅互連工藝領域。Peter wolters和Speedfam-IPEC的CMP設備在硅片加工領域應用較為普遍。

美國Applied material

美國應用材料公司是全球最大的半導體設備供應商，也是目前國際上最大的CMP設備供應商，占據著國際上60%以上的CMP市場。Applied Material公司于1997年推出其第一臺Mirra CMP產品，之后憑借其全球服務和性能保證資源優勢，通過兼并Obsidian公司，在短短5-6年內，便向市場出售了1000多臺CMP設備，一躍成為CMP設備市場的霸主。Applied Material公司專注于旋轉型CMP設備，常采用氧化鈰(Ce)研磨液，在STI CMP工藝方面已經成熟。其在用于IC制造的銅CMP市場中已占據80％的份額。AM公司最新的Reflexion LK是其的升級產品，采用了澤天傳感更靈活的設計平臺，是針對130nm－65nm的量產設備。

圖1 Applied Materials公司ReflexionTM-LK 300型設備外型圖

德國Peter wolters

Peter wolters為歐洲知名的半導體設備制造商，一直專注于CMP設備的研發，在硅材料CMP領域有著獨特的設計和理解。Peter wolters公司生產的CMP設備主要有：PM200-Apollo、PM 200 GEMINI、PM300-Apollo、HFP 200、HFP 300等。均為旋轉式CMP設備，其中PM300-Apollo型為300mm硅片CMP加工設備，可根據不同配置實現“干進濕出”或“干進干出”的功能。HFP 300為Peter wolters開發的最新的300mm硅片加工設備，生產效率更高一些。

圖2 Peter Wolters公司HFP300型設備外型圖

日本荏原（Ebara）制造所

日本荏原（Ebara）的旋轉式CMP拋光設備近幾年一致保持著全球第二的銷售量。主要的設備型號有F*REX200型、F*REX300型。其中FREX300型是針對300mm的IC制造設備。同時，該公司正將電場研磨技術、蝕刻技術和超純水研磨液技術用于65nm節點的Cu／LK的低壓化學機械拋光設備開發。到目前為止，該公司已出售800多臺200mm圓片CMP設備，100多臺300mm圓片CMP設備。

圖3 日本荏原（Ebara）制造的F*REX300型設備外型圖

以上三家國際主流設備性能配置見表1。從表中可以發現，不同公司的產品，技術參數與配置大同小異,這說明CMP工藝已相對成熟，比較穩定。