在硅片的CMP（化学机械抛光）工艺链中，粗抛、中抛、精抛三道工序环环相扣。其中，中抛往往最容易被低估，却恰恰是决定良率的隐形命门。中抛在硅片CMP工艺中起承上启下的关键作用：它不同于以高效去除损伤层为主的粗抛和以实现亚纳米级平坦化、近无损伤表面为目标的精抛，而是通过中等的压力、转速及更细的抛光液，在粗抛基础上大幅改善表面局部平整度、细化划痕并消除雾度，为精抛工序准备好低损伤、高均匀性的过渡表面。如果中抛阶段遗留了微划痕或平坦度缺陷，精抛将无法修复——如同地基中的裂缝，上层再精细也无法掩盖结构隐患。
中抛作为粗抛与精抛的过渡阶段，其核心痛点源于需在高效去除损伤与实现高度平坦化这对目标间的艰难平衡。若去除量不足或参数不当，粗抛残留的亚表面损伤会延续至后续工艺，在高温外延或热处理中增殖为位错、层错等体缺陷，直接威胁器件有源区质量；反之，若过度追求局部平整度，则压力、抛光液颗粒分布等参数的微小失谐，极易诱发微划痕、雾度残留或边缘过抛等表面异常。
抛光垫作为CMP工艺中与硅片直接接触的核心耗材，其性能设计是破解上述痛点的关键。一款好的硅片中抛用抛光垫需要具备以下特性：
①在物理力学性能上，应具有中等的硬度和适中的压缩率，以平衡粗抛的强去除能力与精抛的表面质量要求，既能有效去除粗抛残留的亚表面损伤，又不会因过硬导致微划痕或过软无法维持平整度；
②它须具备优异的抗压蠕变恢复能力与耐磨耗性，在数十小时连续抛光条件下，仍能保持稳定的形貌与可控的厚度变化速率，确保中抛工艺窗口的长期一致性，避免频繁换垫带来的产线中断与工艺重新验证成本。
③抛光垫表面的沟槽流场设计需优化抛光液分布与磨屑排出效率，防止磨屑滞留造成的二次划伤或局部干摩擦热损伤，保障硅片全域抛光均匀性。
④材料需耐受中抛液化学体系的持续侵蚀，避免因化学作用导致的性能下降及析出物或降解产物引起的金属离子交叉污染。
⑤厚度均匀性与硬度一致性需控制在极窄公差范围内，以保障硅片全域抛光压力的精准传递，从而减小中心-边缘去除速率差异。
然而，长期以来，满足上述特性的中抛抛光垫市场被美日企业牢牢把控。2024年以前，国内硅片中抛垫完全依赖美国杜邦的特定型号，硅片厂在耗材选型上选择空间有限，供应链安全与成本控制始终面临挑战。基于此，博来纳润于2024年推出了硅片无纺布抛光垫NWD-80——一款可覆盖8英寸及以下硅片中抛工艺的抛光垫产品。
从审慎验证到稳定供货
自客户端导入验证以来，硅片无纺布抛光垫NWD-80已历经近两年的应用验证。对于CMP抛光垫这种一旦进线、深度绑定的耗材而言，真正的产品生命力不在宣传册上，而在客户的机台数据里。初期导入阶段，客户带着对国产新材料的审慎态度，进行了多轮严苛的对比验证，凭借出色的平整度、在中等压力下实现高去除速率跨过客户设定的门槛。
NWD-80定位于8英寸及以下硅片中抛工艺，这要求它必须具备三项核心能力：平整度控制的精准性、去除速率的稳定性以及与抛光液的兼容性。凭借稳定的表现，NWD-80逐步从小批量试用走向批量采购，再走向长期稳定供货。据某硅片厂商反馈，在8英寸硅片中抛工序中，NWD-80的TTV、TIR、STIR等关键面型指标与进口主流产品处于同一水平，且在批量生产中表现出良好的工艺窗口适应性；另外在连续80小时抛光测试中，NWD-80的去除速率变化情况也与主流产品基本一致，意味着其在长时间连续运行条件下仍能保持稳定的性能，可支撑产线连续稳定生产。
从可以尝试到稳定采购，硅片无纺布抛光垫NWD-80收获的不仅是订单，更是行业伙伴在核心工艺环节对国产耗材的信任。
性能实测数据解析
历经两年的平稳量产与客户产线全面验证，NWD-80已积累大量实际应用数据。下面我们从物性参数、去除速率稳定性、面型精度与表面质量等维度，将NWD-80与国外竞品进行系统对比。
图1 NWD-80与国外竞品的微观图
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物性技术指标
表1 NWD-80与国外竞品的物性参数对比
从表1可看出，NWD-80的与国外竞品的物性性能指标无明显区别。
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高去除速率与高稳定性
图2 抛光速率随NWD-80寿命变化趋势
在中等压力下能够实现高去除速率，搭配我们自主研发的SIPOL-1806抛光液，在915mm抛光机台、300g/cm³抛光压力、40rpm下盘转速的标准工艺条件下，NWD-80和国外竞品去除速率和稳定性（80h）一致，有效保障了生产连续性，减少了因耗材性能波动导致的生产中断。
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面型精度关键指标持平竞品
图3 客户A抛光8寸硅片的面型测试数据
图3为客户A使用NWD-80抛光8英寸硅片（中抛工序）的面型测试数据。结果显示，在TTV、TIR、STIR等关键面型指标上，NWD-80与国外竞品基本持平。
这三个指标是评价硅片平整度的核心标准——TTV反映晶圆整体的厚度一致性，TIR表征晶圆表面的全局平坦度（相对于基准平面的高低差），STIR则关注局部区域的平整度波动。三项指标同时持平，说明NWD-80在中抛阶段对压力分布的控制已达到与进口产品同等的水平。
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表面颗粒控制达竞品同等水平
图4 客户A抛光8寸硅片的面型测试数据
在表面颗粒控制方面，客户A对NWD-80与竞品进行了0.12μm、0.16μm、0.20μm三个尺寸要求内的颗粒数对比测试，结果显示NWD-80与国外竞品基本一致，全部满足客户内控标准。
持续迭代与升级方向
在已实现与进口主流产品性能持平的基础上，NWD-80的迭代并未止步。面向下一代硅片制造需求，博来纳润正从三个维度持续优化：
①向更先进制程延伸。随着12英寸硅片占比持续提升，以及更精细线宽对表面质量要求的不断加码，NWD-80的纤维结构设计与树脂浸渍工艺正在进一步精细化，以适配更高平整度、更低缺陷密度的抛光场景。
②强化抛光液协同体系。CMP的本质是机械+化学的协同作用。博来纳润依托自主研发的SIPOL系列抛光液，正在推进抛光垫与抛光液的深度适配优化，为客户提供更完整的工艺解决方案，而非单一耗材替代。
③提升抛光垫寿命与工艺经济性。在保障去除速率和面型精度的前提下，通过优化聚氨酯树脂交联密度与无纺布纤维的耐磨配比，NWD-80正在向更长使用寿命方向迭代。寿命的延长意味着单次换垫周期的拉长，可直接降低客户单位硅片的耗材成本，同时减少换垫停机频次，进一步提升产线综合效率。这对大规模量产型硅片厂而言，是除性能指标外最具现实价值的优化方向。
硅片抛光垫的国产化，从来不是一蹴而就的替代，而是一场需要穿越验证周期、赢得工艺信任的长跑。NWD-80从初期导入到稳定供货的历程，证明了国产CMP抛光垫在核心工艺环节中的替代能力。它不仅是博来纳润在硅片抛光领域多年技术积累的结晶，更是国产半导体耗材从“可用”迈向“好用”的一个缩影。未来，博来纳润将继续扎根CMP工艺研究，以更高质量的产品，助力中国半导体产业链的安全与自主。
往期回顾
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