CMP kimyasal mekanik parlatma ekipmanı prensibi ve yerli ve yabancı ekipman üreticilerinin tanıtımı

Kimyasal mekanik parlatma (CMP), IC çip üretimi sürecinde levha yüzeyini düzeltmek için kullanılan bir tekniktir. Parlatma sıvısı ile levha yüzeyi arasındaki kimyasal reaksiyonla kolayca işlenebilen bir oksit tabakası oluşturulur ve daha sonra oksit yüzeyi mekanik etkiyle çıkarılır. Birkaç alternatif kimyasal ve mekanik eylemin ardından düzgün bir düz levha yüzeyi oluşturulur. CMP ekipmanı, entegre devre proses ekipmanlarından birinde mekanik, akışkanlar mekaniği, malzeme kimyası, ince işleme, kontrol yazılımı ve en ileri teknolojinin diğer alanlarından oluşan bir koleksiyon olup, ekipmanlardan birini geliştirmek daha karmaşık ve zordur.

Kimyasal mekanik parlatma ekipmanı prensibi

CMP cihazı cilalanacak levhayı elastik bir cilalama pedi üzerine bastırır. Parlatma sırasında parlatma macunu, levha ile parlatma pedi arasında sürekli olarak akar. Üst ve alt plakaların yüksek hızlı ters çalışması, levha yüzeyindeki reaksiyon ürünlerinin sürekli olarak soyulmasına ve yeni parlatma macununun eklenmesine ve reaksiyon ürünlerinin parlatma macunu ile birlikte taşınmasına neden olur. Yeni açığa çıkan levha yüzeyinde kimyasal reaksiyonlar meydana gelir ve ürünler soyulur ve ileri geri döndürülerek alt tabakanın, aşındırıcı parçacıkların ve kimyasal tepkime maddelerinin birleşik etkisi altında şekilde gösterildiği gibi çok ince bir yüzey oluşturulur.

Kimyasal mekanik parlatma ekipmanı geliştirme

CMP teknolojisi ilk olarak 1965 yılında Monsanto tarafından önerildi, ancak başlangıçta yalnızca askeri teleskoplar gibi yüksek kaliteli cam yüzeyler elde etmek için kullanıldı. Silikon plakalarda kullanılan en eski CMP ekipmanı, IBM tarafından 1980'lerin ortalarında East Fishkill tesisinde Strasbaugh cilaları kullanılarak geliştirildi. 1988 yılında IBM, 4M DRAM üretiminde CMP teknolojisini kullanmaya başladı. 1990 yılına gelindiğinde IBM, CMP Teknolojisini kullanan 4M DRAM'i Micron Technology'ye satmış ve Apple için PC bileşenleri üretmek üzere Motorola ile ortaklık kurmuştu. IBM'in 1991 yılında CMP'yi 64M DRAM üretimine başarıyla uygulamasından sonra, CMP teknolojisi dünya çapında hızla gelişti ve o zamandan bu yana çeşitli mantık devreleri ve bellek, farklı gelişim ölçeklerinde CMP'ye taşındı. 1994 yılına gelindiğinde 0,5μm cihazların seri üretimi ve 0,35μm prosesinin geliştirilmesiyle CMP prosesi yavaş yavaş üretim hattına girdi ve başlangıçta ekipman pazarı oluştu.

Kimyasal mekanik parlatma ekipmanları ve sarf malzemeleri pazar analizi

CMP pazarı temel olarak ekipman pazarı ve sarf malzemeleri pazarına bölünmüştür; bunların yaklaşık %68'i sarf malzemeleridir, ana kısım olarak ekipman ise yalnızca %32'dir, dolayısıyla bu bölüm kapsamlı bir analiz için ekipman ve sarf malzemeleri ile birleştirilecektir. CMP ekipmanı genellikle gofret parlatma makinesini ifade eder, CMP sarf malzemeleri esas olarak parlatma macunu, parlatma pedi, temizleme maddesi vb. içerir; bunların arasında parlatma makinesi, parlatma macunu, parlatma pedi CMP işleminin üç temel unsurudur ve performansı. ve eşleştirme büyük ölçüde çipin CMP sonrasında elde edebileceği yüzey düzgünlüğü seviyesini belirlemektedir.

CMP ekipmanı pazar analizi

CMP ekipmanı pazarının payı sarf malzemelerine göre çok daha düşük olmasına rağmen, daha yüksek teknik içeriği nedeniyle CMP sürecinin en temel unsurudur. Çin Ekonomik Araştırma Enstitüsü'nün verilerine göre, küresel CMP ekipman pazarının büyüklüğü 2020 yılında 1,767 milyar dolar, 2021'de ise 2,783 milyar dolar olacak ve yıllık %57,48 büyüme yaşanacak. Küresel pazar büyüklüğünün 2022'de 3,076 milyar ABD doları olması bekleniyor. CMP ekipmanı yarı iletken endüstrisinde giderek daha önemli hale geliyor ve ABD Endüstri ARC şirketi, CMP ekipmanı pazar büyüklüğünün %7,2'lik bileşik büyüme oranını koruyacağını öngörüyor. Prospective Industry Research Institute tarafından yapılan 2020 CMP ekipman sektörü pazar analizine göre Çin, küresel pazarın toplam %35'ini oluşturarak en büyük pazara sıçradı ve anakara da dahil olmak üzere küresel pazarın toplam %35'ini oluşturdu. pazarın %25'ini, Tayvan pazarının ise %10'unu oluşturduğunu; Güney Kore, ABD, Japonya ve Avrupa, küresel pazarın sırasıyla %26, %13, %9 ve %7'sini oluşturuyor. Araştırma Enstitüsüne göre, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya, CMP ekipmanı üretiminde başı çekiyor; ABD'nin Applied Materials (AMAT) ve Japonya'nın Ebara Machinery (Ebara) sırasıyla küresel pazarın %70'ini ve %25'ini oluşturuyor. . Ayrıca Alman Peter Wolters küresel pazarın yaklaşık %3'üne sahip; Yurtiçi açıdan bakıldığında, anakara pazarının %82'sinden fazlası yabancı şirketler tarafından işgal ediliyor, CMP ekipmanı yerelleştirme ilerlemesi ciddi şekilde yetersiz, yalnızca Tianjun Mekanik ve elektrik, Tianjin Huahai Qingke anakara pazarının %12'sini, %6'sını işgal ediyor. Buna ek olarak, Çin Elektronik Teknolojisi Grubu Şirketi 45 Enstitüsü ("CLP 45 Enstitüsü" olarak anılır) CMP ekipmanı araştırma ve geliştirmesine sahiptir. Applied Materials, Ebara Machinery Manufacturing Company ve CMP ekipmanlarının üç devi Pete Walters'ın en son gelişmesi olan Applied Materials, CMP ekipmanının en büyük tedarikçisidir. 2003 yılında Applied Materials, 8 inçlik ekipmanların tamamının üretimini sonlandırdı ve 12 inçlik CMP ekipmanına odaklandı. Şekilde gösterildiği gibi

Uygulamalı malzemelerin en yeni nesli, silikon, sığ hendek izolasyonu (STI), oksit, polisilikon, metalik tungsten ve bakır için üretimde kanıtlanmış, yüksek performanslı 150 mm ve 200 mm düzleştirme çözümleri sunan, klasik Mirra ailesinin bir parçası olan ReflexionTM-LK300'dür. kakma uygulamaları. Yüksek hızlı düz döner tablaları ve çok bölgeli taşlama kafaları, mükemmel homojenlik ve verimlilik için düşük basınca sahiptir. MIRRA donanımlı entegre CMP son temizleyici Mesa, bulamacı etkili bir şekilde giderir, kalıntı oluşumunu önler ve parçacıkları ve su izlerini en aza indirir. Bakır Mozaik uygulamaları için Applied Materials'ın CMP ekipmanı, hızlı ve etkili filigransız kurutma için Marangoni buharlı kurutucuları kullanan 200 mm Desica temizleme ve durulama teknolojisiyle donatılmıştır. ReflexionTM-LK 300, eksiksiz bir uç nokta yaklaşımıyla hat içi ölçüm ve gelişmiş proses kontrol yetenekleri sunarak tüm düzleştirme uygulamaları için mükemmel levha içi ve levhalar arası proses kontrolü ve tekrarlanabilirlik sağlar.

Peter Walters, Avrupa'da tanınmış bir yarı iletken ekipman üreticisidir, CMP ekipmanlarının araştırma ve geliştirilmesine odaklanmıştır ve CMP silikon malzemeleri alanında benzersiz bir tasarım ve anlayışa sahiptir. Pete Walters tarafından üretilen CMP ekipmanı esas olarak döner CMP ekipmanı olan PM200-Apollo, PM200 GEMINI, PM300-Apollo, HFP200, HFP300 vb. içerir; bunların arasında en yeni nesil PM300-Apollo tipi 300mm silikon CMP işleme ekipmanıdır. Islak-kuru veya kuru-ıslak fonksiyonu farklı konfigürasyonlara göre gerçekleştirilebilir. Şekil 9-4'te gösterildiği gibi HFP300, Peter Wolters tarafından geliştirilen ve önceki nesle kıyasla üretim verimliliğini %30 artıran en yeni 300 mm silikon levha işleme ekipmanıdır.

Yerli CMP üreticileri çoğunlukla Tianjun Mekanik ve Elektrik, Huahai Qingke, CLP 45'tir; ayrıca Sheng Mei Semiconductor da 2019'da CMP ekipman ürünlerini piyasaya sürerek yerli CMP ekipmanının yeni bir gücü haline geldi. Tianjun Elektromekanik, tam adı Shanghai Tianjun Elektromekanik Equipment Co., LTD., 2005 yılında kurulmuş olup, kimyasallar, aşındırıcı sıvı besleme sistemi, ıslak temizleme ekipmanı araştırma ve geliştirme, üretim, satış ve servis alanlarından biri olarak ortak şirketlerden biridir. hisse senedi işletmeleri. Esas olarak kimyasal sistem CDS'si, aşındırıcı sıvı sistemi SDS, aşındırma ıslak işlemi WPS, hassas ultrasonik temizleme ekipmanı araştırma ve geliştirme, üretim, imalat ile uğraşmaktadır.

Huahai Qingke'nin selefi, Akademisyen Luo Jianbin ve Profesör Lu Xinchun'un liderliğinde 2000 yılında kurulan araştırma ekibidir. 2012 yılında Akademisyen Luo Jianbin, araştırma ekibinin Çin'de bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip ilk 12 inçlik kuru-kuru CMP ekipmanını başarıyla geliştirmesine öncülük etti. Mart 2013'te Tsinghua Holdings ve Tianjin Belediyesi, Huahai Qingke'ye yatırım yaptı. Bilimsel ve teknolojik başarıların sanayileşme sürecini teşvik etmek. 2014 yılında Huahai Qingke, Şekil 9-6'da gösterildiği gibi ilk 12 inç kuru giriş ve kuru çıkış CMP ticari modeli olan Universal-300'ü geliştirdi. Makine 2015 yılında SMIC Pekin fabrikasına girdi, SMIC değerlendirmesini geçti ve 2016 yılında satışa sunuldu.

Senmei'nin CMP ekipmanı öncelikle arka uç paketler için 65 ila 45 nm bakır ara bağlantı sürecinde kullanılıyor. Senmei Semiconductor, levha stressiz cilalama teknolojisinde uzmanlaştı ve bu teknolojiyi kullanan prototipler Intel ve LSI Logic tarafından satın alındı. Mart 2019'da Şangay'da düzenlenen "SEMICON Çin 2019"da Shengmei Semiconductor, bir kez daha gelişmiş paketleme bakır atma ekipmanını piyasaya sürdü ve yeni başlatılan paketleme bakır atma ekipmanı, yapay zeka (AI) çip paketleme işlemi için geliştirildi. Daha fazla pime sahip AI çipleri, yeni bir üç boyutlu paketleme işlemi ve paketleme ekipmanı gerektirir ve parlatma işlemi, yüksek maliyetli parlatma tozu gerektirir. Semi Semiconductor'ın en son UltraSFP ap335 ekipman şeması gösterilmektedir. 2.5D paketleme prosesi gereksinimleri için UltraSFP ap335, stressiz cilalama (SFP), kimyasal mekanik taşlama (CMP) ve ıslak aşındırma prosesini (ıslak aşındırma) entegre eden ıslak bir elektro-parlatma prosesi kullanır. Parlatma tozu tüketimini yaklaşık %90 oranında azaltmakla kalmaz, aynı zamanda parlatma sıvısındaki bakırın da geri kazanılmasını sağlar. Elektro-parlatmanın kimyasal sıvısı tekrar tekrar geri dönüştürülebildiğinden, malzeme maliyetinde %80'den fazla tasarruf sağlanabilir.

CMP sarf malzemeleri pazar analizi

Prospective Industry Research Institute verilerine göre 2020 yılında küresel cilalama sıvısı ve cila pedi pazar büyüklüğü sırasıyla 2,01 milyar ABD dolarına ve 1,32 milyar ABD dolarına ulaşacak. 2019 yılında CMP sarf malzemeleri pazarının ana bileşenlerinden olan CMP'de çeşitli sarf malzemelerinin pazar dağılımı %48,1 ile yüksek bir pay alırken, cila pedi %31,6 ile ikinci sırada yer aldı.

1) Parlatma sıvısı CMP'nin temel unsurlarından biridir ve performansı cilalı yüzeyin kalitesini doğrudan etkiler. Parlatma macununun bileşimi esas olarak üç bölümden oluşur: korozyon ortamı, film oluşturucu madde ve yardımcı madde, nano aşındırıcı parçacıklar. Parlatma macunu, hızlı parlatma hızı, iyi parlatma homojenliği ve parlatma sonrası kolay temizlik gereksinimlerini karşılamalıdır. Filmin yüzeyindeki mekanik hasarın nispeten hafif olmasını sağlamak için aşındırıcı parçacıkların sertliği çok yüksek olmamalıdır. 2019 yılında küresel CMP cilalama sıvısı pazarı 2,01 milyar dolardı ve pazar esas olarak Amerika Birleşik Devletleri'nde Cabot Corporation ve Versum ve Japonya'da Fujimi gibi şirketlerin tekelindeydi. Cabot, 2019'da 411 milyon dolarlık satış geliri ve en yüksek pazar payı ile dünyanın önde gelen cilalama sıvısı tedarikçisidir, ancak pazar payı 2000'de yaklaşık %80'den 2019'da yaklaşık %35'e düşerek hakimiyeti yıldan yıla azalmaktadır. Versum, 2019 yılında küresel cilalama sıvısı işinin yaklaşık %20'sine sahip olan, Amerika Birleşik Devletleri'nde yerleşik bir gelişmiş malzeme ve proses malzemeleri üreticisidir. Fujimi, aşındırıcı malzemelerin araştırma ve geliştirmesine ve CMP satışına odaklanan bir Japon şirketidir. parlatma sıvısı 2019'da 14.621 milyar yen'e ulaştı ve küresel payın yaklaşık %15'ini oluşturdu. Çin'deki ana tedarikçi Anji Microelectronics Technology (Shanghai) Co., LTD'dir. (bundan sonra "Anji Teknolojisi" olarak anılacaktır), 2004 yılında Şanghay'ın Pudong Yeni Bölgesi'nde kurulmuş olup, 2019 yılında toplam 208 milyon yuan gelir elde eden bir dizi CMP parlatma malzemeleri ve fotorezistler konusunda uzmanlaşmıştır.

2) CMP taşlama pedi olarak da bilinen parlatma pedi, esas olarak yün pedin sertliğini kontrol etmek için kullanılan dolgu malzemesi içeren poliüretan malzemeden oluşur. Parlatma pedinin yüzeyinin çıkıntılı kısmı, gofretle doğrudan temas eder ve sürtünür ve parlatma sıvısı, parlatma katmanını çıkarmak için parlatma pedinin yüzeyine eşit şekilde püskürtülür ve son olarak parlatma sıvısı, reaksiyon ürününü dışarı çıkarır. parlatma pedi. Parlatma pedinin özellikleri, levhanın yüzey kalitesini doğrudan etkiler ve düzleştirme etkisi ile ilgili doğrudan faktörlerden biridir.

FOUNTYL TEKNOLOJİLERİ PTE. LTD. Merkezi Singapur'da bulunan firmamız, 10 yılı aşkın bir süredir yarı iletken alanında hassas seramik parçaların araştırma ve geliştirmesine, üretimine ve teknik hizmetlerine odaklanmaktadır. Ana ürünümüz Ar-Ge departmanı, QC departmanı, Tasarım departmanı ve satış departmanı dahil olmak üzere seramik ayna, seramik uç efektör, seramik piston ve seramik kare kiriştir.