云计算、大数据、5G、物联网、移动和自动化应用的快速增长正在推动对先进半导体制造技术不断突破可能的极限，新的器件架构、新材料和复杂的集成方案增加了工艺强度和复杂性。

电子器件的尺寸越来越小，对半导体原材料晶片表面的平整度要求也越来越高。对晶片表面处理的传统平坦化技术有热流法、旋转玻璃法、回蚀法、选择淀积等，但这些都只能做到局部的平面化，不能达到全局平面化。

半导体器件通常要求达到纳米级的平整度，要不然各处电阻值不均，光刻也刻不准，国际先进的芯片制造厂已使用5纳米以下制程工艺。1纳米相当于六万分之一根头发丝，难度可想而知。

化学机械抛光（MPC）目前世界上唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的技术，使芯片制造商能够继续缩小电路面积并扩展光刻工具的性能。每个晶圆的生产，都需要对晶片进行多次CMP抛光才得以实现——最多需要反复128次。

目前最好的CMP工艺是用化学（液体）和机械（垫子）结合起来的方式。在抛光这个工艺中，最重要的两种材料是抛光液和抛光垫。

CMP示意图 图源：SKC

图源：鼎龙股份

刚性发泡聚氨酯抛光垫

用于提升半导体集成度的焊盘产品

化学机械抛光垫系统适应性很强，旨在通过物理和化学抛光半导体晶片的表面来增加半导体的集成度。主要作用是存储、传输抛光液，对硅片提供一定压力并对其表面进行机械摩擦，是决定表面质量的重要辅料，最大限度地强调几何精度和表面质量。

图源：CMC Materials

CMP抛光垫要求具有良好的耐腐蚀性、亲水性以及机械力学特性。聚合物抛光垫是CMP抛光垫的主流类型之一。聚合物抛光垫的主要成分是发泡体固化聚氨酯。聚氨酯抛光垫具有抗撕裂强度高、耐磨性强、耐酸碱腐蚀性优异的特点，是最常用的抛光垫材料之一。即便如此，抛光垫的寿命也极低，通常45-75小时，因此属于高性能抛光耗材。

在抛光过程中，刚性发泡聚氨酯抛光垫表面微孔（机械特性和多孔吸水特性）可以软化和使抛光垫表面粗糙化，并且能够将磨料颗粒保持在抛光液中。主要型号有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV等，其中IC1000和SUBAIV是用得最广的。

杜邦IC1000标准抛光垫 ，由多微孔渗水性好的聚氨脂材料组成，表面有许多空球体微孔封闭单元结构。这些微孔能起到收集加工去除物、传送抛光液以及保证化学腐蚀等作用。虽然IC1000配方保持不变，但产品的质量和一致性在过去20多年中不断提高。图源：Pureon

制造工艺

固态微孔发泡

固态微孔发泡 (SSMF) 工艺用于生产具有各种孔径和孔隙率范围的多孔化学机械抛光垫。其基本过程使用各种热塑性聚氨酯 (TPU) 树脂硬度，通过控制孔径、孔隙率和垫硬度，可以制造提供可调垫性能的CMP垫。

MH™ / EXTERION™发泡聚氨酯硬垫电镜微孔断层表面 图源：NITTA DuPont Incorporated

微孔聚氨酯硬质泡沫垫对抛光和调节的机械响应（例如垫变形和磨损）与泡沫形态高度相关。通过SSMF微孔发泡技术可以提供精确的可调硬度、孔隙率、可压缩性和凹槽图案，同时保留了聚氨酯焊盘的低缺陷优势。

该方案在消除高去除率、平面化和低缺陷率之间的权衡方面取得了突破，并且能够在使用过程中提供改进的纹理以驱动更高的去除率和性能稳定性。

抛光垫

满足苛刻的抛光工艺和特定应用

抛光垫的几何形状和表面经过优化，具有高去除率和优异的表面光洁度，应用在各种精密抛光进程中：预抛光、精细抛光、超精细抛光、超精加工、化学机械抛光。

集成电路CMP用抛光垫 图源：湖北鼎龙控股股份有限公司

在先进材料领域，包括特种基板、半导体晶圆、玻璃、陶瓷、特殊金属和塑料。所有CMP焊盘均具备具有严格的制造工艺控制，并完美服务于用于半导体应用。

特定应用领域包括:

• 晶圆化学机械抛光硅胶
• 半导体全球化学机械抛光ⅲ-ⅴ族化合物
• 氮化硅全球化学机械抛光，氧化物和层聚合物
• 易碎红外材料衬底全球化学机械抛光
• 氮化镓和碳化硅衬底蓝宝石全球化学机械抛光
• 外延就绪衬底重建
• SOS和SOI晶片的末端收缩到20微米以下
• 化学机械抛光解决方案应用的逆向工程延迟装置

CMP抛光垫全球市场

中国将见证亚太地区最快的增长

CMP工艺过程中所采用的设备及消耗品包括：抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。其中CMP材料主要包括抛光液、抛光垫、调节器、CMP清洗以及其他等耗材，而抛光液和抛光垫占CMP材料细分市场的80%以上，是CMP工艺的核心材料。

全球CMP各细分抛光材料占比 来源：SEMI，前瞻研究院，巨丰投顾

抛光垫全球市场集中，主要被陶氏化学占据，占全球79%的市场份额，美日5大厂商占据91%的份额。过去，国内抛光所用CMP抛光垫，几乎全部依赖进口。虽然现在国产化突围为自主芯片设计带来了一丝丝希望，但目前中国大陆仅鼎龙股份有能力提供。

综合各项市场数据， 2022年全球CMP市场预估为52.25亿美元。全球CMP垫市场规模估计为8.78亿美元。目前，国内CMP抛光垫市场规模约为20亿元左右。考虑到国内半导体行业规模的持续扩大，以及先进制程、堆叠技术等应用，CMP材料的需求量将持续高位增长。中国将见证亚太地区最快的增长。

鼎龙股份是国内唯一一家全面掌握抛光垫全流程核心研发和制造技术的CMP抛光垫供应商。在我们熟悉的聚合物市场，万华化学凭借禀赋优秀，2022年宣布进军CMP抛光垫领域。国内多家聚合物企业对CPM抛光垫跃跃欲试。

全球CMP抛光垫主要市场（美、日、韩）主导企业有：

• 杜邦、Thomas west Inc（TWI）、CMC Materials、3M、富士纺FUJIBO、JSR、东丽Toray、Nitta Dupont、FNS Tech、SKC、KPX chemical

中国大陆及台湾地区参与企业有：

• 湖北鼎龙控股股份有限公司、宁波江丰电子材料有限公司、宁波赢伟泰科新材料有限公司、苏州观胜半导体科技有限公司、无锡吉致电子科技有限公司、上海芯谦集成电路有限公司、万桦（常州）新材料科技有限公司、合肥宏光研磨科技有限公司、万华化学集团电子材料有限公司、兴硅科技（江苏）有限公司、南通十方机电设备有限责任公司、智胜科技股份有限公司（iVT）、贝达先进材料公司（三芳化学）等。

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