CMP 制程工艺材料细分CMP 抛光垫、CMP 抛光液、清洗液市场分析
思瀚产业研究院    2024-08-18

1、 CMP 抛光垫

CMP 抛光垫的主体是基底，通常由聚氨酯加工制成，在化学机械抛光过程中，抛光垫的作用主要有：存储抛光液及输送抛光液至抛光区域，使抛光持续均匀的进行；传递材料，去除所需的机械载荷；将抛光过程中产生的副产物（氧化产物、抛光碎屑等）带出抛光区域；形成一定厚度的抛光液层，提供抛光过程中化学反应和机械去除发生的场所。从种类上看，CMP 抛光垫可分为聚氨酯类、无纺布类、绒毛结构类。

而从作用进行分类，以聚氨酯材料为主的“白垫”起粗抛作用，用于精抛的“黑垫”则主要是无纺布材质，承担抛光最后一道程序，修复前面抛光过程造成的缺陷或瑕疵。黑白垫技术重点不同，各有各的技术难度。根据 TECHCET 及集成电路材料研究，全 CMP 抛光垫市场规模在 2021 年达到 11.3 亿美元，相较 2020 年增长 10.78%，2016-2021 年复合增长率为 11.69%。

根据集成电路材料研究，2021 年我国 CMP 抛光垫市场规模为 13.13 亿元，相较2020 年增长 10.61%，2016-2021 年复合增长率为 10.15%。随着半导体产业规模的增长和制程工艺的进步、芯片堆叠层数的增加，抛光步骤和 CMP 耗材用量将会增加，CMP 材料市场将进一步扩大。根据 TECHCET 最新预测显示，2024 年全球 CMP 耗材市场预计将达 35 亿美元，至 2027 年将进一步增长至 42 亿美元。

2、CMP 抛光液

CMP 抛光液主要由溶剂、磨料、pH 值调节剂、分散剂、氧化剂等复配而成，在 CMP 中起着至关重要的作用。CMP 抛光液的作用是在化学机械抛光过程中与晶片发生化学反应，在其表面产生一层钝化膜，然后由抛光液中的磨粒利用机械力将反应产物去除，从而达到平整加工晶片表面的作用。

根据抛光对象不同，化学机械抛光液可分为铜及铜阻挡层抛光液、介电材料抛光液、钨抛光液、基于氧化铈磨料的抛光液、衬底抛光液和用于新材料新工艺的抛光液等产品。由于互连的金属易磨损也易反应，不同金属离子的电化学行为也有所不同，为合理调整磨粒的抛光作用强度，将抛光速率控制在合适范畴内，体系内要额外添加多种助剂，配方成分复杂。

此外，实际应用时，不同被抛对象有着不同的抛光液配方需求。同时，研磨粒子的开发改性是抛光液生产企业的重心之一，研磨粒子开发难度较大，此前多被境外企业垄断。

根据思瀚产业研究院，2016-2021 年全球抛光液市场规模由 11.0 亿美元增长至18.9 亿美元，复合增长率为 11.43%；根据 TECHCET，2022 年全球晶圆制造用抛光液市场规模预计超过 20 亿美元，2026 年有望达到 26 亿美元。

2016-2021 年我国抛光液市场规模由 11.8 亿元增长至20.8 亿元，复合增长率为 12.00%。半导体产业的不断发展将带动半导体材料的发展，作为 CMP 材料的重要组成部分，CMP 抛光液的市场规模也将随着半导体材料市场规模的扩大而逐年增长。前瞻产业研究院预测，预计 2028 年全球 CMP 抛光液的市场规模有望达到 35 亿美元，2023-2028 年复合年均增长率约为 9%。

3、 清洗液

清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节。半导体清洗是指针对不同的工艺需求，对晶圆表面进行无损伤清洗，以去除半导体制造过程中的颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等杂质，避免杂质影响芯片良率和产品性能。

随着芯片制造工艺的持续升级，对晶圆表面污染物的控制要求不断提高，每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后都需要清洗。CMP 清洗液的难点是如何将配方比例调配合适，既要保证清洁能力，也要保证后道防腐蚀能力。

清洗工艺进步带来清洗步骤增加。随着晶圆制造工艺不断向精密化方向发展，芯片结构的复杂度不断提高，芯片对杂质含量的敏感度也相应提高，微小杂质将直接影响到芯片产品的良率。而

在芯片制造的数百道工序中，不可避免地会产生或者接触到大量的微小污染物，为最大限度地减少杂质对芯片良率的影响，当前的芯片制造流程在光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后均设置了清洗工序，清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的 30%以上，是所有芯片制造工艺步骤中占比最大的工序，而且随着技术节点的继续进步，清洗工序的数量和重要性将继续随之提升，在实现相同芯片制造产能的情况下，对清洗液的需求量也将相应增加。

根据 TECHCET，受益于逻辑和存储芯片技术节点进步、掩膜步骤数、3DNAND 层数、刻蚀及刻蚀后去除步骤数增加，全球半导体关键清洗材料（包括刻蚀后残留物清洗液和抛光后清洗液）保持增长。2021 年，全球半导体关键清洗材料市场规模超过 10 亿美元，预计 2022 年将达到 11 亿美元，2022-2026 年复合增长率为 6%。

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