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CMP 制程工藝材料細分CMP 拋光墊、CMP 拋光液、清洗液市場分析
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-08-18

1、 CMP 拋光墊

CMP 拋光墊的主體是基底，通常由聚氨酯加工制成，在化學機械拋光過程中，拋光墊的作用主要有：存儲拋光液及輸送拋光液至拋光區(qū)域，使拋光持續(xù)均勻的進行；傳遞材料，去除所需的機械載荷；將拋光過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物（氧化產(chǎn)物、拋光碎屑等）帶出拋光區(qū)域；形成一定厚度的拋光液層，提供拋光過程中化學反應和機械去除發(fā)生的場所。從種類上看，CMP 拋光墊可分為聚氨酯類、無紡布類、絨毛結(jié)構(gòu)類。

而從作用進行分類，以聚氨酯材料為主的“白墊”起粗拋作用，用于精拋的“黑墊”則主要是無紡布材質(zhì)，承擔拋光最后一道程序，修復前面拋光過程造成的缺陷或瑕疵。黑白墊技術(shù)重點不同，各有各的技術(shù)難度。根據(jù) TECHCET 及集成電路材料研究，全 CMP 拋光墊市場規(guī)模在 2021 年達到 11.3 億美元，相較 2020 年增長 10.78%，2016-2021 年復合增長率為 11.69%。

根據(jù)集成電路材料研究，2021 年我國 CMP 拋光墊市場規(guī)模為 13.13 億元，相較2020 年增長 10.61%，2016-2021 年復合增長率為 10.15%。隨著半導體產(chǎn)業(yè)規(guī)模的增長和制程工藝的進步、芯片堆疊層數(shù)的增加，拋光步驟和 CMP 耗材用量將會增加，CMP 材料市場將進一步擴大。根據(jù) TECHCET 最新預測顯示，2024 年全球 CMP 耗材市場預計將達 35 億美元，至 2027 年將進一步增長至 42 億美元。

2、CMP 拋光液

CMP 拋光液主要由溶劑、磨料、pH 值調(diào)節(jié)劑、分散劑、氧化劑等復配而成，在 CMP 中起著至關(guān)重要的作用。CMP 拋光液的作用是在化學機械拋光過程中與晶片發(fā)生化學反應，在其表面產(chǎn)生一層鈍化膜，然后由拋光液中的磨粒利用機械力將反應產(chǎn)物去除，從而達到平整加工晶片表面的作用。

根據(jù)拋光對象不同，化學機械拋光液可分為銅及銅阻擋層拋光液、介電材料拋光液、鎢拋光液、基于氧化鈰磨料的拋光液、襯底拋光液和用于新材料新工藝的拋光液等產(chǎn)品。由于互連的金屬易磨損也易反應，不同金屬離子的電化學行為也有所不同，為合理調(diào)整磨粒的拋光作用強度，將拋光速率控制在合適范疇內(nèi)，體系內(nèi)要額外添加多種助劑，配方成分復雜。

此外，實際應用時，不同被拋對象有著不同的拋光液配方需求。同時，研磨粒子的開發(fā)改性是拋光液生產(chǎn)企業(yè)的重心之一，研磨粒子開發(fā)難度較大，此前多被境外企業(yè)壟斷。

根據(jù)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院，2016-2021 年全球拋光液市場規(guī)模由 11.0 億美元增長至18.9 億美元，復合增長率為 11.43%；根據(jù) TECHCET，2022 年全球晶圓制造用拋光液市場規(guī)模預計超過 20 億美元，2026 年有望達到 26 億美元。

2016-2021 年我國拋光液市場規(guī)模由 11.8 億元增長至20.8 億元，復合增長率為 12.00%。半導體產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展將帶動半導體材料的發(fā)展，作為 CMP 材料的重要組成部分，CMP 拋光液的市場規(guī)模也將隨著半導體材料市場規(guī)模的擴大而逐年增長。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預測，預計 2028 年全球 CMP 拋光液的市場規(guī)模有望達到 35 億美元，2023-2028 年復合年均增長率約為 9%。

3、 清洗液

清洗是貫穿半導體產(chǎn)業(yè)鏈的重要工藝環(huán)節(jié)。半導體清洗是指針對不同的工藝需求，對晶圓表面進行無損傷清洗，以去除半導體制造過程中的顆粒、自然氧化層、金屬污染、有機物、犧牲層、拋光殘留物等雜質(zhì)，避免雜質(zhì)影響芯片良率和產(chǎn)品性能。

隨著芯片制造工藝的持續(xù)升級，對晶圓表面污染物的控制要求不斷提高，每一步光刻、刻蝕、沉積等重復性工序后都需要清洗。CMP 清洗液的難點是如何將配方比例調(diào)配合適，既要保證清潔能力，也要保證后道防腐蝕能力。

清洗工藝進步帶來清洗步驟增加。隨著晶圓制造工藝不斷向精密化方向發(fā)展，芯片結(jié)構(gòu)的復雜度不斷提高，芯片對雜質(zhì)含量的敏感度也相應提高，微小雜質(zhì)將直接影響到芯片產(chǎn)品的良率。而

在芯片制造的數(shù)百道工序中，不可避免地會產(chǎn)生或者接觸到大量的微小污染物，為最大限度地減少雜質(zhì)對芯片良率的影響，當前的芯片制造流程在光刻、刻蝕、沉積等重復性工序后均設(shè)置了清洗工序，清洗步驟數(shù)量約占所有芯片制造工序步驟的 30%以上，是所有芯片制造工藝步驟中占比最大的工序，而且隨著技術(shù)節(jié)點的繼續(xù)進步，清洗工序的數(shù)量和重要性將繼續(xù)隨之提升，在實現(xiàn)相同芯片制造產(chǎn)能的情況下，對清洗液的需求量也將相應增加。

根據(jù) TECHCET，受益于邏輯和存儲芯片技術(shù)節(jié)點進步、掩膜步驟數(shù)、3DNAND 層數(shù)、刻蝕及刻蝕后去除步驟數(shù)增加，全球半導體關(guān)鍵清洗材料（包括刻蝕后殘留物清洗液和拋光后清洗液）保持增長。2021 年，全球半導體關(guān)鍵清洗材料市場規(guī)模超過 10 億美元，預計 2022 年將達到 11 億美元，2022-2026 年復合增長率為 6%。

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