В системе технологии химико-механической полировки (CMP) полупроводников стабильность процесса и контроль стоимости расходных материалов являются ключевыми рычагами, определяющими возможность массового производства и прибыльность предприятий. Они взаимосвязаны причинно-следственными связями и совместно составляют основную эксплуатационную проблему CMP-полировальных машин, особенно в передовых технологических процессах 7 нм и менее, где это противоречие становится более острым и главным ограничением масштабного производства.Корень неконтролируемой нестабильности процесса заключается в сильной связанности характеристик процесса CMP: незначительные колебания температуры, давления, скорости вращения, влажности и состояния полировальной подушки могут усилиться до потерь выхода годной продукции конечного изделия. Традиционное оборудование с трудом поддерживает постоянное технологическое окно при крупносерийной и длительной обработке. Например, после нескольких часов использования морфология поверхности и твердость полировальной подушки подвергаются необратимому ослаблению из-за износа, что приводит к дрейфу скорости удаления (RR); небольшое изменение температуры и влажности окружающей среды (±1℃) может вызвать колебания скорости удаления, что приводит к переполировке или недополировке. Такая нестабильность напрямую приводит к частым незапланированным остановкам производства и высокой степени доработки, серьезно влияя на сроки поставки.С этим связана чрезвычайно высокая стоимость расходных материалов. CMP — типичный «расходной» процесс, где полировальные подушки и полировальные суспензии составляют основу производственных затрат. Как быстроизнашиваемая деталь морфология поверхности полировальной подушки определяет качество полировки, требует регулярной обработки или даже замены, с высокой долей затрат на закупку и обслуживание. Что касается полировальных суспензий, передовые процессы требуют специализированных составов для различных слоев, таких как металлические межсоединения и диэлектрические слои, которые дороги и имеют высокую монополизацию в цепочке поставок, что непрерывно увеличивает стоимость расходных материалов на одну пластину.Кроме того, сложная система обслуживания дополнительно усугубляет эксплуатационное давление. Частые проблемы, такие как засорение трубопроводов, кристаллизация сопел и перекрестное загрязнение модулей очистки, требуют не только профессиональной команды эксплуатации и обслуживания, но и высоких инвестиций в запас запасных частей. Совмещение высокого расхода расходных материалов и стоимости обслуживания значительно увеличивает производственную стоимость на одну пластину, напрямую сокращая прибыль предприятий.Таким образом, производственные колебания, вызванные неконтролируемой нестабильностью процесса, и «черная дыра» затрат из-за высокого износа расходных материалов являются наиболее серьезными проблемами, с которыми сталкиваются CMP-полировальные машины на этапе массового производства. Решение этой проблемы требует интеллектуального замкнутого управления, разработки высокодолговечных расходных материалов и создания усовершенствованной системы эксплуатации и обслуживания для достижения эффективного и недорогого массового производства в полупроводниковом производстве.