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          澤天新聞
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          化學機械拋光CMP設備行業的國際發展現狀

          發布時間:2019-9-29??????發布人:澤天科技??????點擊:

          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。

          設備供應商

          Applied material

          Peter Wolters

          Ebara

          型號

          Reflexion-LK300

          HFP300

          PM300 Apollo

          F*REX300

          晶片直徑

          300 mm

          300 mm

          300 mm

          300 mm

          系統結構

          干進干出

          4拋光頭/3拋光臺

          干進濕出

          4拋光頭/2拋光臺

          干進濕出

          2拋光頭/4拋光臺

          干進濕出

          2拋光頭/2拋光臺

          晶片傳輸方式

          自動傳輸

          自動傳輸

          自動傳輸

          自動傳輸

          拋光頭

          轉速

          30-200 rpm

          0-120rpm

          0-125rpm

          10-120rpm

          背壓

          10-180kPa

          0-200kPa

          0-200kPa

          5-70kPa

          下壓力

          345N-3450N

          300-5000N

          0-4000N

          10-70kPa

          拋光臺

          直徑

          /

          900mm

          主拋光臺:900mm

          次拋光臺:430mm

          900mm

          轉速

          30-200 rpm

          0-125rpm

          主拋光臺:0-125rpm

          次拋光臺:0-125rpm

          10-150rpm

          溫度

          /

          20-60

          主拋光臺:20-60

          次拋光臺:20-60

          20-60

          拋光墊修整盤

          下壓力

          /

          0-350N

          0-350N

          50-300N

          直徑

          /

          120mm

          120mm

          260mm

          轉速

          /

          0-80rpm

          0-80rpm

          10-150rpm

          澤天傳感

           

           

           

          金剛砂盤

          控制界面

          SECS II / SEMI

          SECS II /GEM

          SECS II /GEM,CIM

          SEMI

          應用領域

          銅互連平坦化

          硅片加工

          硅片加工

          硅片加工

          丝袜长腿娇妻被下药

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