聚氨酯硬垫(硬质聚氨酯抛光垫)在铜、钨、STI等制程中承担主要的全局平坦化任务,而随着晶圆制造向14nm及以下先进工艺推进,下游需求结构正从以硬垫为主向软垫占比提升的方向迁移。这一迁移的核心逻辑在于:硬垫擅长高效率去除材料,适用于铜bulk、钨、STI/二氧化铈、氧化物等粗抛或中间制程;而软垫(无纺布及带绒毛结构的无纺布抛光垫)因硬度低、压缩比大、弹性好,能获得表面粗糙度小、片内均匀性好的抛光效果,更适配先进制程对精度和缺陷控制的严苛要求。
硬垫的典型应用与特性
抛光垫按材质可分为聚氨酯抛光垫(硬垫)和无纺布抛光垫(软垫,含带绒毛结构的无纺布抛光垫)。聚氨酯硬垫具有抗撕裂强度高、耐磨性强、耐腐蚀性好、抛光效率高等特点,典型应用场景覆盖铜bulk、钨、STI/二氧化铈、氧化物等制程。其工作原理是与抛光液配合,通过化学作用生成钝化层,再以机械摩擦去除,实现晶圆表面的纳米级全局平坦化。
硬垫的制造难点在于聚氨酯孔洞结构的规整程度——孔洞的均匀性直接决定抛光效率,是衡量抛光垫质量的核心指标之一,这一技术壁垒长期掌握在海外厂商手中。
制程升级如何重塑需求结构
从全球范围看,软垫与硬垫的价值量比例为1:8。但由于软垫主要应用于先进制程,国内晶圆厂当前制程结构下软垫使用相对更少,软硬比例约为1:10。这意味着,随着国内晶圆厂制程向14nm及以下推进,软垫的需求占比将向全球水平看齐,需求结构存在明确的迁移空间。
| 抛光垫类型 | 硬度 | 容纳抛光液能力 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 聚氨酯硬垫 | 高 | 低 | 铜bulk、钨、STI/二氧化铈、氧化物 |
| 无纺布软垫 | 中/低 | 中/高 | 硅片抛光、铜barrier等 |
这一结构变化对国产供应链提出了新要求:硬垫产品需持续覆盖成熟制程的基本盘,而软垫的研发与量产能力则成为切入先进制程的关键。
常见问题
硬垫会被软垫完全替代吗?
不会。硬垫在铜bulk、钨、STI等制程中的高去除效率优势不可替代,软垫主要是在先进制程的特定环节(如铜barrier)中发挥精度优势,两者是分工互补关系。
国内软垫需求何时会明显提升?
当国内晶圆厂先进制程占比提升时,软垫需求将随之增长。目前国内软硬垫比例(约1:10)低于全球水平(1:8),这一差距本身就反映了制程结构差异带来的需求结构差异。
国产抛光垫能否满足先进制程需求?
国内已有厂商实现抛光垫量产并覆盖28nm以上全部制程,14nm节点部分产品已认证通过或处于测试推进中。随着软垫产线投产,国产厂商正逐步具备全系列、全制程的抛光垫供应能力。