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半导体设备湿法清洗市场分析:单片式清洗成主流,国产设备三大龙头错位竞争

发布时间:2020-09-21  来源:立鼎产业研究网  点击量: 128 

按照清洗原理来分,清洗设备可分为干法清洗设备和湿法清洗设备。湿法工艺是指使用腐蚀性或氧化性较强的溶剂进行喷雾或擦洗,使硅表明的杂质与溶剂发生化学反应,生成可溶性物质或气体,从而将晶圆表明的颗粒或其他金属离子清洗掉。干法工艺指不使用化学试剂的清洗技术,包含等离子清洗、气相清洗等。在实际生产过程中一般将两种方法结合使用,目前 90%以上的清洗步骤以湿法设备为主,少部分特定站点使用干法清洗来提高清洗效率。至纯科技主要生产湿法清洗设备。

湿法清洗工艺占比达90%


来源:盛美半导体

按照同时清洗晶圆的数量来分,清洗设备可分为槽式清洗和单片式 清洗。槽式清洗是将多片晶圆(一般为100-200 片)放入清洗槽中,集中清洗,此类清洗机效率高,成本低缺点是浓度较难控制,可能产生交叉污染等。单片式清洗是将每一片晶圆送至各个腔体进行单独喷淋式清洗,这样容易控制清洗质量,也可提高单片晶圆不同位置的清洗均匀度,但清洗效率较低。

槽式清洗设备原理


来源:中电网

单片式清洗设备原理


来源:中电网

清洗工艺升级推动单 片式清洗机对槽式清洗机的取代。在 45nm 工艺周期到来时,批量清洗由于交叉污染、清洗均匀可控性和后续工艺相容性差等问题已无法适应新的清洗要求,单片式清洗开始取代批量清洗。单片式清洗首先能够在整个制造周期提供更好的工艺控制,即改善了单个晶圆和不同晶圆间的均匀性,这提高了良率;其次更大尺寸的晶圆和更紧缩的制程设计对于杂质更敏感,批量清洗中若出现交叉污染的影响会更大,进而危及整批晶圆的良率,这会带来高成本的芯片返工支出;另外圆片边缘清洗效果更好,多品种小批量生产的适配性等优点也是单片式清洗的优势之一。截至 2016 年,单片式清洗市场份额约占八成,槽式清洗设备约占两成。目前公司槽式设备已有批量重复订单,单片式于 2019 年中已进行客户验证,预计 2020 年单片式清洗设备将开始贡献规模收入。

槽式清洗与单片式清洗工艺对比


资料来源:公开资料

目前中国市场主要湿法设备厂商以日本和欧美为主,本土设备商主要有 至纯科技、北方华创和盛美 半导体,但三家合计市场份额不到10%。目前来看,盛美半导体目前主要产品是单片式清洗设备,至纯科技的单片式清洗设备正在客户验证阶段,北方华创和至纯科技目前仍主要以槽式清洗为主,三者核心产品存在差异,正面竞争较少。

近年国产设备中标占比明显上升,国产清洗设备龙头迎 历史 机遇。统计了2019年以来国内主要晶圆代工厂的清洗设备招标情况:华力二期累计释放 26 台清洗设备,国产化率 19%,其中盛美半导体和沈阳芯源分别中标 3 台、2 台清洗设备;长江存储累计释放 20 台清洗设备,国产化率 35%,盛美半导体和苏州芯矽分别中标 5 台、2 台清洗设备。2019 年至纯科技获得中芯、德州仪器、燕东、华润的湿法设备重复订单,新增华虹集团 ICRD、台湾力晶、中车、华为等用户,客户拓展状况良好。截至 2019年末,至纯 科技 已取得近40台正式订单, 其中包括 12寸单片设备订单。目前公司设备已经具备国产替代能力,未来有望借助国产化趋势持续扩大订单量。

中国国内的半导体清洗设备的主要厂家有三家,体量都不大,分别是盛美半导体,北方华创和至纯科技。盛美股份 2019 年收入为 7.57 亿元,净利润为 1.35 亿元。产品主要是单片式清洗设备,占比总收入的72.81%,槽式清洗机设备占比总收入的 6%。北方华创主要清洗设备产品为单片及槽式清洗设备,可适用于技术节点为 65nm28nm 工艺的芯片制造。其中,北方华创自有低端的单片清洗设备,并通过收购美国 Akrion 实现了槽式清洗设备的国产化。北方华创 2019 年收入 40.58 亿元,净利润 3.09 亿元。清洗机业务大约占比北方华创总收入的 5%左右。

盛美半导体在国内半导体清洗行业单片式领域 市占率为第一。产品线最为丰富,具有显著技术优势。其 SAPSTEBO 技术使兆声波能量均匀分布在晶圆上,避免其对晶圆电路的损害,同时又提高了清洗效果。北方华创和至纯科技主要以槽式清洗为主,至纯科技的单片式清洗设备正在客户验证阶段,目前 三者核心产品存在差异,正面竞争较少。

至纯科技是单片式清洗机的后进入者,但团队技术实力强。目前在国内市场,各晶圆代工厂主要产线依旧集中在 14nm 以上,至纯科技刚切入单片式领域,主要是定制个性化单片式清洗设备,目前足以满足各代工厂的需求。

 


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