CMP 和光刻胶去除是集成电路制造关键工艺

——CMP 工艺

化学机械抛光（CMP，Chemical Mechanical Polishing）是集成电路芯片制造，半导体分立器件、电子元器件加工，以及薄膜存贮磁盘、陶瓷、蓝宝石表面加工等的重要步骤。CMP 技术包括机械削磨和化学腐蚀，借助超微粒子的研磨作用和浆料的化学腐蚀作用在被研磨介质表面形成光洁平坦表面。典型的CMP 系统由工件夹持装置、承载抛光垫的工作台和抛光液（浆料）供给系统的三部分组成。

CMP 抛光设备和耗材

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从工作原理看，化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力压在随工作台一起旋转的抛光垫上，由磨粒和化学氧化剂等配成的抛光液在晶片与抛光垫之间流动，在工件表面产生化学反应，生成易于去除的氧化表面；再通过机械作用将氧化表面去除；最后，去除的产物被流动的抛光液带走，露出新表面，若干次循环去除后最终达到全局平坦化。

CMP 抛光基本原理

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CMP 抛光技术

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在集成电路制造过程中，除了在晶片制造过程中平整、打磨等用到CMP 工艺以外，化学腐蚀后和集成电路的前半制程中，例如金属化、电介质的沉积也多次用到化学机械抛光技术。

芯片制造流程图

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CMP 材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器等，抛光液和抛光垫是CMP 工艺的核心材料，其中抛光液占比将近50%。抛光液是平坦化工艺中研磨材料和化学添加剂的混合物，研磨材料主要是石英、二氧化铝和氧化铈，其中的化学添加剂则要根据实际情况加以选择，这些化学添加剂和要被除去的材料进行反应，弱化其和硅分子联结，这样使得机械抛光更加容易。在应用中的通常有氧化物磨料、金属钨磨料、金属铜磨料以及一些特殊应用磨料。

CMP 材料细分市场占比

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——光刻胶去除剂

清洗技术是半导体的基础技术之一，在半导体制造工艺中湿法清洗成本约占所有操作步骤的30%。光刻胶去除是图形化工艺中的关键技术，而光刻胶去除剂是决定光刻胶去除甚至图形化工艺最终良率及可靠性的关键材料。根据光刻胶下游应用领域不同，光刻胶去除剂可以分为集成电路制造用、晶圆级封装用、LED/OLED 用等。

在集成电路不断发展的过程中，先后有溶剂类、胺类、半水性、水性四代光刻胶去除剂在市场上占有主导地位。溶剂类光刻胶去除剂提供优异有机类残留物去除能力，在微米级以上技术节点占有主导地位；羟胺类光刻胶去除剂在亚微米技术节点占有主导地位，可以同时去除有机、无机及金属交联残留物；大马士革工艺诞生及其单片清洗技术的要求，含氟光刻胶去除剂应运而生，Entegris-ATMIST250 主导市场至40/45nm 技术节点；而氮化钛硬掩模技术的出现，与传统的光刻胶去除技术不同，其在蚀刻残留物去除的同时要求去除氮化钛硬掩模，含双氧水的水性光刻胶去除技术逐渐变成市场主流。

光刻胶去除技术发展趋势

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自2000 年代初以来，伴随着我国集成电路事业的发展，光刻胶去除剂国产化也取得了一定的进展。但目前国内高端光刻胶去除剂主要依赖进口，高端光刻胶去除剂国产化仅仅在10%左右。随着本土芯片厂商对材料和技术服务等方面的要求提高，国外供应商逐渐显得滞后和低效。随着国内本土高端光刻胶去除剂研发以及生产基地的培育，未来有望实现我国集成电路及其配套材料国产化。