CMP装置・消耗品：市場分析と予測

促進要因

化学機械平坦化 (CMP) 市場は、装置とスラリーの両分野を包含し、現在、半導体業界の需要拡大に牽引され、ダイナミックな成長と革新の時期を迎えています。ナノメートルプロセスの微細化やチップ当たりの機能集積の推進に伴い、半導体デバイスの複雑さが増し続ける中、製造プロセスにおけるCMPの役割はかつてないほど重要になっています。この精密な材料除去プロセスは、連続するリソグラフィ工程やエッチング工程間のウエハー表面の平坦性を確保するために不可欠であり、デバイスの微細化に伴い、その課題はますます厳しくなっています。

CMP装置市場は、平坦化プロセスの効率、精度、一貫性を向上させることを目的とした大幅な技術進歩を目の当たりにしています。メーカー各社は、ウエハーの大型化や材料除去速度の微調整の必要性に対応できる装置の開発に注力しています。これには、パッドコンディショニング技術、ヘッドおよびキャリア技術の強化、過研磨を防止するためのより洗練された終点検出システムの統合などが含まれます。自動化とソフトウェア統合の重視も顕著で、CMP装置は、人為的ミスを最小限に抑え、リアルタイムで変化するプロセス条件に適応するための高度な監視・調整機能を備えるようになっています。

同時にCMPスラリー市場も、先端半導体デバイスに見られる新素材や複雑な構造の厳しい要件に対応する装置の進化と連動して進化しています。スラリーの配合は、銅、タングステン、誘電体材料など、特定の材料除去のニーズに合わせて、より多様で特殊なものになってきています。

スラリーの開発には、研磨剤の粒子径、濃度、化学添加物の微妙なバランスが必要で、欠陥の発生を最小限に抑えながら、望ましい除去率と表面仕上げを達成する必要があります。環境への配慮も最重要課題となっており、廃棄物を減らし、作業員にとってより安全な、環境に優しいスラリー組成物の開発が推し進められています。

市場成長の原動力となっているのは、民生用電子機器、高性能コンピュータ・プラットフォーム、データ記憶ソリューションに対する需要の急増であり、これらはすべて高度な半導体チップを必要とします。また、自動車業界では、電気自動車や運転支援システムの電子部品への依存度が高まっており、CMP市場の拡大に寄与しています。5G技術やIoTの台頭は半導体需要をさらに加速させ、より効率的で処理能力の高いCMPプロセスの必要性を間接的に後押ししています。

しかし、CMP市場は、装置や材料の高コスト、半導体の進化に対応するための継続的な技術革新の必要性、複雑なサプライチェーンの管理などの課題に直面しています。また、半導体産業の世界な性質は、CMP市場を地政学的緊張や貿易紛争にさらし、材料調達、製造、販売に影響を及ぼす可能性があります。

結論として、CMP装置とスラリー市場は、チャンスと課題が同居する重要な岐路にあります。半導体産業が技術の限界に課題し続ける中、先端デバイスの製造におけるCMPの重要性は高まる一方です。市場の急速な技術変化への適応能力と、装置と消耗品の両面における革新能力は、半導体製造プロセスにおける将来の需要に応えるための重要な要素となると思われます。

当レポートについて

当レポートでは、世界のCMP装置・消耗品の市場について分析し、技術の概要や市場の基本構造、CMP装置・消耗品の主な種類と特徴、ユーザー側の要件、全体的な市場規模の動向見通し、主要企業のプロファイル・製品・戦略などを調査しております。

目次

第1章 イントロダクション

第2章 エグゼクティブサマリー

• イントロダクション
• 市場機会

第3章 平坦化方法

• 平面性の必要性
  • リソグラフィー
  • 蒸着
  • エッチング
• 活用領域
  • 誘電体
  • 金属
• 平坦化技術
  • 局所的平坦化
  • 全体的平坦化
• CMP
  • 背景事情
  • 研究の取り組み
  • 長所と短所
  • 処理パラメーター
  • デバイス処理パラメーター

第4章 CMP消耗品

• スラリー
  • 種類
  • pHの影響
  • 酸化剤
  • 粒子の形態の影響
  • 化学品の流通管理
  • スラリーサプライヤーのプロファイル
  • 研磨材サプライヤー
• CMP後洗浄
• 研磨パッド
  • 種類
  • 性能
  • スラリーレスパッド

第5章 CMP装置

• シングルヘッドアプローチ
  • 利点
  • 欠点
• マルチヘッドアプローチ
• 装置のプロファイル
  • Applied Materials
  • Ebara
  • Strasbaugh
  • Novellus
  • Nikon
  • Doosan Mecatec
  • その他の参入企業
• クラスター型ツール
• 競合する非CMPツール

第6章 ユーザー側の問題

• 所有コスト
• ユーザーの要件
• ベンダーのベンチマーク
  • 価格
  • ベンダーのコミットメントと姿勢
  • ベンダーの機能
  • システムの機能
• ユーザーとサプライヤーの相乗効果
  • 機器評価中のフィードバック
  • デバイス製造中のフィードバック
• 信頼性
• 設備の保守性

第7章 市場予測

• イントロダクション
• 市場予測の前提条件
• 装置市場
  • イントロダクション
  • CMPポリッシャー市場
• 消耗品市場
  • スラリー
  • パッド

List of Figures

• 1.1. Process Integration for CMP
• 3.1. Levels of Integration of Dynamic Rams
• 3.2. Planarization Lengths of Various Methods
• 3.3. Normalized Removal Rates
• 3.4. Reduced Complexity With Copper
• 3.5. Copper Loss From CMP
• 3.6. CMP Copper Process Technologies
• 3.7. CMP Performance Improvements
• 3.8. Polish Endpoint Control
• 4.1. Effect of Nitrate Ions on the Cu Removal Rate
• 4.2. Removal Rate of Ta
• 4.3. Bulk Chemical Distribution System
• 4.4. Through The Brush Chemical Delivery
• 4.5. Megasonics Post-CMP Clean
• 4.6. Micrograph Of 3M Slurryless Pad
• 6.1. Effect of Tool MTBF on CMP Cost
• 6.2. Removal Rate Vs Throughput and CMP Cost
• 7.1. Worldwide CMP Polisher Market
• 7.2. Worldwide CMP Slurry Market Forecast
• 7.3. CMP Slurry Market by Application
• 7.4. ILD Slurry Market Share
• 7.5. STI Slurry Market Share
• 7.6. Copper Barrier Slurry Market Share
• 7.7. Copper Step 1 Slurry Market Share
• 7.8. Worldwide CMP Pad Market Forecast
• 7.9. CMP PAD Market Shares

List of Tables

• 3.1. Interconnect Levels of Logic Device
• 3.2. Typical Process Specifications
• 3.3. Organic Polymers for IMD Applications
• 3.4. CMP Process Variables
• 3.5. Optimized CMP and Post-CMP Clean Parameters
• 3.6. Interconnect Materials by Segment
• 4.1. CMP Slurry Suppliers
• 4.2. Abrasive Suppliers and Products
• 4.2. Oxide CMP Pad Properties and Performance
• 6.1. Polisher Equipment Targets
• 6.2. Post-CMP Clean Equipment Targets
• 7.1. Worldwide CMP Polisher Market Forecast
• 7.2. Worldwide CMP Polisher Market Shares
• 7.3. Worldwide CMP Slurry Market Forecast
• 7.4. Worldwide Slurry Market Shares
• 7.5. Worldwide CMP Pad Market Forecast

Driving Forces

The Chemical Mechanical Planarization (CMP) market, encompassing both the equipment and slurry sectors, is currently experiencing a dynamic period of growth and innovation, driven by the escalating demands of the semiconductor industry. As the complexity of semiconductor devices continues to increase, with the push towards smaller nanometer processes and the integration of more functions per chip, the role of CMP in the manufacturing process has become more critical than ever. This precision material removal process is essential for ensuring the planarity of wafer surfaces between successive lithography and etching steps, a requirement that becomes increasingly challenging as device geometries shrink.

The CMP equipment market is witnessing significant technological advancements aimed at improving the efficiency, accuracy, and consistency of the planarization process. Manufacturers are focusing on developing equipment that can accommodate the increasing size of wafers and the need for finer control over material removal rates. This includes enhancements in pad conditioning techniques, head and carrier technologies, and the integration of more sophisticated endpoint detection systems to prevent over-polishing. The emphasis on automation and software integration is also prominent, with CMP equipment increasingly featuring advanced monitoring and adjustment capabilities to minimize human error and adapt to varying process conditions in real time.

Simultaneously, the CMP slurry market is evolving in tandem with equipment advancements to meet the stringent requirements of new materials and complex structures found in advanced semiconductor devices. Slurry formulations are becoming more diverse and specialized, tailored to specific material removal needs, such as copper, tungsten, or dielectric materials.

The development of slurry involves a delicate balance between abrasive particle size, concentration, and chemical additives to achieve the desired removal rate and surface finish, while minimizing defectivity. Environmental considerations are also coming to the forefront, with a push towards developing more eco-friendly slurry compositions that reduce waste and are safer for workers.

Market growth is being fueled by the burgeoning demand for consumer electronics, highperformance computing platforms, and data storage solutions, all of which require advanced semiconductor chips. Additionally, the automotive sector's increasing reliance on electronic components for electric vehicles and driver assistance systems is contributing to the expansion of the CMP market. The rise of 5G technology and the Internet of Things (IoT) further compounds the demand for semiconductors, indirectly driving the need for more efficient and capable CMP processes.

However, the CMP market faces challenges, including the high cost of equipment and materials, the need for continual innovation to keep pace with semiconductor evolution, and the management of supply chain complexities. The global nature of the semiconductor industry also exposes the CMP market to geopolitical tensions and trade disputes, which can impact material sourcing, manufacturing, and sales.

In conclusion, the CMP equipment and slurry market is at a critical juncture, with opportunities and challenges in equal measure. As the semiconductor industry continues to push the boundaries of technology, the importance of CMP in manufacturing advanced devices will only grow. The market's ability to adapt to rapid technological changes, along with its capacity to innovate in both equipment and consumables, will be key factors in meeting the future demands of the semiconductor manufacturing process.

About This Report

This 225-page report provides an overview of the current market size and growth trajectory for CMP equipment and slurry markets. Include historical data, forecasts, and factors driving market expansion or contraction.

It discusses the latest trends shaping the CMP equipment and slurry markets, such as advancements in semiconductor technology, materials diversity, environmental sustainability, automation, and global market expansion.

Key Players operating in the CMP equipment and slurry markets and analyzed and forecast, along with their market share, key product offerings, and competitive strategies. Slurry markets are analyzed by slurry type and slurry supplier:

Oxide slurry

• ILD Slurry
• STI Slurry,

W Slurry

Copper slurry

• Cu Barrier Slurry
• Cu Slurry Step 1

This report identifies key challenges facing the CMP equipment and slurry markets, such as rising production costs, technological barriers, geopolitical tensions, and competitive pressures. It provides insights into the future outlook for CMP equipment and slurry markets, including anticipated growth opportunities, emerging technologies, potential disruptors, and strategic recommendations for stakeholders.

Table of Contents

Chapter 1. Introduction

Chapter 2. Executive Summary

• 2.1. Introduction
• 2.2. Market Opportunities

Chapter 3. Planarization Methods

• 3.1. Need for Planarity
  • 3.1.1. Lithography
  • 3.1.2. Deposition
  • 3.1.3. Etching
• 3.2. Applications
  • 3.2.1. Dielectrics
  • 3.2.2. Metals
• 3.3. Planarization Techniques
  • 3.3.1. Local Planarization
    • 3.3.1.1. Deposition-Etchback
    • 3.3.1.2. ECR
    • 3.3.1.3. Oxide Reflow
    • 3.3.1.4. Spin-on-Glass
    • 3.3.1.5. TEOS-Ozone
    • 3.3.1.6. Laser
  • 3.3.2. Global Planarization
    • 3.3.2.1. Spin-On Polymer
    • 3.3.2.2. Polyimide Coating
    • 3.3.2.3. Isotropic Etch
    • 3.3.2.4. Spin Etch Planarization
    • 3.3.2.5. Electropolishing
• 3.4. CMP
  • 3.4.1. Background
  • 3.4.2. Research Efforts
  • 3.4.3. Advantages and Disadvantages
  • 3.4.4. Process Parameters
    • 3.4.4.1. STI Planarization
    • 3.4.4.2. Copper CMP
    • 3.4.4.3. Low-K Integration
    • 3.4.4.4. Defect Density
    • 3.4.4.5. Metrology
  • 3.4.5. Device Processing Parameters
    • 3.4.5.1. Memory Devices
    • 3.4.5.2. Logic Devices

Chapter 4. CMP Consumables

• 4.1. Slurries
  • 4.1.1. Types
  • 4.1.2. pH Effects
  • 4.1.3. Oxidizers
  • 4.1.4. Particle Morphology Effects
  • 4.1.5. Chemical Distribution Management
  • 4.1.6. Slurry Supplier Profiles
  • 4.1.7. Abrasive Suppliers
• 4.2. Post-CMP Clean
• 4.3. Polishing Pads
  • 4.3.1. Types
  • 4.3.2. Performance
  • 4.3.3. Slurryless Pads

Chapter 5. CMP Equipment

• 5.1. Single-Head Approach
  • 5.1.1. Advantages
  • 5.1.2. Disadvantages
• 5.2. Multi-Head Approach
  • 5.2.1. Advantages
  • 5.2.2. Disadvantages
• 5.3. Equipment Profiles
  • 5.3.1. Applied Materials
  • 5.3.2. Ebara
  • 5.3.3. Strasbaugh
  • 5.3.4. Novellus
  • 5.3.5. Nikon
  • 5.3.6. Doosan Mecatec
  • 5.3.7. Other Entrants
• 5.4. Clustered Tools
• 5.5. Competitive Non-CMP Tools

Chapter 6. User Issues

• 6.1. Cost of Ownership
• 6.2. User Requirements
• 6.3. Benchmarking a Vendor
  • 6.3.1. Pricing
  • 6.3.2. Vendor Commitment and Attitudes
  • 6.3.3. Vendor Capabilities
  • 6.3.4. System Capabilities
• 6.4. User-Supplier Synergy
  • 6.4.1. Feedback During Equipment Evaluation
  • 6.4.2. Feedback During Device Production
• 6.5. Reliability
• 6.6. Equipment Maintainability

Chapter 7. Market Forecast

• 7.1. Introduction
• 7.2. Market Forecast Assumptions
• 7.3. Equipment Market
  • 7.3.1. Introduction
  • 7.3.2. CMP Polisher Market
• 7.4. Consumable Market
  • 7.4.1. Slurry
  • 7.4.2. Pads