CMP设备，作为半导体制造中的关键工艺设备之一，对于实现芯片表面的全局平坦化至关重要。在现代集成电路的制造过程中，CMP技术不仅影响着芯片的性能和良率，还直接关系到最终产品的可靠性和市场竞争力。本文将对CMP设备进行简单的介绍。

晶圆平坦化的必选项

CMP全称为Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光，是半导体晶片表面加工的关键技术之一。单晶硅片制造过程和前半制程中需要多次用到化学机械抛光技术。与此前普遍使用的机械抛光相比，化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦，并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势，因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术。

由于目前集成电路元件普遍采用多层立体布线，集成电路制造的前道工艺环节需要进行多层循环。在此过程中，需要通过CMP工艺实现晶圆表面的平坦化。集成电路制造是CMP设备应用的最主要的场景，重复使用在薄膜沉积后、光刻环节之前。

CMP设备是晶圆平坦化的必经之路，其工作过程是：抛光头将晶圆待抛光面压抵在粗糙的抛光垫上，借助抛光液腐蚀、微粒摩擦、抛光垫摩擦等耦合实现全局平坦化。抛光盘带动抛光垫旋转，通过先进的终点检测系统对不同材质和厚度的磨蹭实现3—10nm分辨率的实时厚度测量防止过抛。更为关键的技术在于可全局分区施压的抛光头，其在限定的空间内对晶圆全局的多个环状区域实现超精密可控单向加压，从而可以响应抛光盘测量的膜厚数据调节压力控制晶圆抛光形貌，使晶圆抛光后表面达到超高平整度，且表面粗糙度小于0.5nm，这一数据相当于头发丝的十万分之一。

与光刻机、刻蚀机等半导体设备不同，CMP设备受到摩尔定律的影响较小，在较长时间内不存在技术迭代周期，应用于28nm和14nm的CMP设备没有显著的差异，仅是特定模块技术的优化。但CMP工艺由14nm持续向7nm、5nm、3nm先进制程推进过程中，CMP技术将不断趋于抛光头分区精细化、工艺控制智能化、清洗单元多能量组合化方向发展。

专利是先行者的福音，也是后来人的“诅咒”。2013年之后，CMP专利申请量缓慢增长，而CMP后清洗专利申请量却处于下滑状态。全球CMP专利申请量总体保持平稳，反映了当前全球CMP技术未存在重大技术革新，后来者要想追赶必须直面强大的专利壁垒。

CMP包括三道抛光工序，主要运用到的材料包括抛光垫、抛光液、蜡、陶瓷片等。不同工序根据目的的不同，分别需要不同的抛光压力、抛光液组分、pH 值、抛光垫材质、结构及硬度等。CMP抛光液和CMP抛光垫是CMP工艺的核心要素，二者的性质影响着表面抛光质量。

作为半导体制造过程中关键工艺制程设备之一，CMP设备将持续受益下游扩产以及国产替代进程，但也必须要看到其中的困难，不过有一点是可以肯定的，只要企业能够打破国外垄断，那么订单和业绩是有保障的。