CMP設備，作為半導體制造中的關鍵工藝設備之一，對于實現芯片表面的全局平坦化至關重要。在現代集成電路的制造過程中，CMP技術不僅影響著芯片的性能和良率，還直接關系到最終產品的可靠性和市場競爭力。本文將對CMP設備進行簡單的介紹。
晶圓平坦化的必選項
CMP全稱為Chemical Mechanical Polishing，化學機械拋光，是半導體晶片表面加工的關鍵技術之一。單晶硅片制造過程和前半制程中需要多次用到化學機械拋光技術。與此前普遍使用的機械拋光相比，化學機械拋光能使硅片表面變得更加平坦，并且還具有加工成本低及加工方法簡單的優勢，因而成為目前最為普遍的半導體材料表面平整技術。
由于目前集成電路元件普遍采用多層立體布線，集成電路制造的前道工藝環節需要進行多層循環。在此過程中，需要通過CMP工藝實現晶圓表面的平坦化。集成電路制造是CMP設備應用的最主要的場景，重復使用在薄膜沉積后、光刻環節之前。
CMP設備是晶圓平坦化的必經之路，其工作過程是：拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實現全局平坦化。拋光盤帶動拋光墊旋轉，通過先進的終點檢測系統對不同材質和厚度的磨蹭實現3—10nm分辨率的實時厚度測量防止過拋。更為關鍵的技術在于可全局分區施壓的拋光頭，其在限定的空間內對晶圓全局的多個環狀區域實現超精密可控單向加壓，從而可以響應拋光盤測量的膜厚數據調節壓力控制晶圓拋光形貌，使晶圓拋光后表面達到超高平整度，且表面粗糙度小于0.5nm，這一數據相當于頭發絲的十萬分之一。
與光刻機、刻蝕機等半導體設備不同，CMP設備受到摩爾定律的影響較小，在較長時間內不存在技術迭代周期，應用于28nm和14nm的CMP設備沒有顯著的差異，僅是特定模塊技術的優化。但CMP工藝由14nm持續向7nm、5nm、3nm先進制程推進過程中，CMP技術將不斷趨于拋光頭分區精細化、工藝控制智能化、清洗單元多能量組合化方向發展。
專利是先行者的福音，也是后來人的“詛咒”。2013年之后，CMP專利申請量緩慢增長，而CMP后清洗專利申請量卻處于下滑狀態。全球CMP專利申請量總體保持平穩，反映了當前全球CMP技術未存在重大技術革新，后來者要想追趕必須直面強大的專利壁壘。
CMP包括三道拋光工序，主要運用到的材料包括拋光墊、拋光液、蠟、陶瓷片等。不同工序根據目的的不同，分別需要不同的拋光壓力、拋光液組分、pH 值、拋光墊材質、結構及硬度等。CMP拋光液和CMP拋光墊是CMP工藝的核心要素，二者的性質影響著表面拋光質量。
作為半導體制造過程中關鍵工藝制程設備之一，CMP設備將持續受益下游擴產以及國產替代進程，但也必須要看到其中的困難，不過有一點是可以肯定的，只要企業能夠打破國外壟斷，那么訂單和業績是有保障的。
