化学机械抛光CMP设备行业的国际发展现状

最早的CMP技术是由IBM公司于80年代中期利用Strasbaugh公司的抛光机在East Fishkill工厂进行工艺的开发。1988年，IBM开始将CMP工艺用于4MDRAM器件的制造。到1990年，IBM公司便向Micron Technology公司出售了采用CMP技术的4MDRAM工艺。此后不久，又与Motorola公司合作，共同进入为苹果计算机公司生产PC机器件的行列。从此各种逻辑电路和存储器便以不同的发展规模走向CMP。到1994年，随着0.5μm器件的批量生产和0.35μm工艺的开发，CMP工艺便逐渐进入生产线，设备市场初步形成。

CMP技术发展历程可以分为三个阶段：第一阶段为铜工艺以前。在铜布线工艺之前，CMP主要研磨的材料为钨和氧化物；第二阶段为1997年～2000年。在进入金属双嵌工艺之后，研磨材料从二氧化硅拓展到氟硅酸盐玻璃(FSG),这个阶段也对应于从0.25μm进入0.13μm工艺；第三阶段是采用铜互连和低K介质时期。CMP研磨对象主要为内部互连层和浅沟道隔离(STI)层。研磨的材料为铜和介质材料。目前，CMP技术已经发展成以化学机械抛光为主体，集成在线检测、清洗、干燥等技术于一体的化学机械平坦化技术。

国外主流化学机械抛光（CMP）供应商主要有Applied Material、Peter wolters、Ebara、Novellus、Speedfam-IPEC和东京精密六家，推出的CMP设备主要针对大尺寸（200mm～300mm）硅片加工和集成电路制造（90nm节点以下）铜互连工艺领域。目前，国际上推出的300mmCMP产品有：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设备。其中，Applied material、Novellus的CMP设备主要应用在IC制造铜互连工艺领域。Peter wolters和Speedfam-IPEC的CMP设备在硅片加工领域应用较为普遍。

美国Applied material

美国应用材料公司是全球最大的半导体设备供应商，也是目前国际上最大的CMP设备供应商，占据着国际上60%以上的CMP市场。Applied Material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，通过兼并Obsidian公司，在短短5-6年内，便向市场出售了1000多台CMP设备，一跃成为CMP设备市场的霸主。Applied Material公司专注于旋转型CMP设备，常采用氧化铈(Ce)研磨液，在STI CMP工艺方面已经成熟。其在用于IC制造的铜CMP市场中已占据80％的份额。AM公司最新的Reflexion LK是其的升级产品，采用了泽天传感更灵活的设计平台，是针对130nm－65nm的量产设备。

图1 Applied Materials公司ReflexionTM-LK 300型设备外型图

德国Peter wolters

Peter wolters为欧洲知名的半导体设备制造商，一直专注于CMP设备的研发，在硅材料CMP领域有着独特的设计和理解。Peter wolters公司生产的CMP设备主要有：PM200-Apollo、PM 200 GEMINI、PM300-Apollo、HFP 200、HFP 300等。均为旋转式CMP设备，其中PM300-Apollo型为300mm硅片CMP加工设备，可根据不同配置实现“干进湿出”或“干进干出”的功能。HFP 300为Peter wolters开发的最新的300mm硅片加工设备，生产效率更高一些。

图2 Peter Wolters公司HFP300型设备外型图

日本荏原（Ebara）制造所

日本荏原（Ebara）的旋转式CMP抛光设备近几年一致保持着全球第二的销售量。主要的设备型号有F*REX200型、F*REX300型。其中FREX300型是针对300mm的IC制造设备。同时，该公司正将电场研磨技术、蚀刻技术和超纯水研磨液技术用于65nm节点的Cu／LK的低压化学机械抛光设备开发。到目前为止，该公司已出售800多台200mm圆片CMP设备，100多台300mm圆片CMP设备。

图3 日本荏原（Ebara）制造的F*REX300型设备外型图

以上三家国际主流设备性能配置见表1。从表中可以发现，不同公司的产品，技术参数与配置大同小异,这说明CMP工艺已相对成熟，比较稳定。