一、半导体清洗设备行业简介
半导体清洗设备是半导体制造过程中的关键设备,其主要功能是去除硅片制造、晶圆制造和封装测试过程中可能存在的各种杂质,如颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等,以避免这些杂质影响芯片的良率和产品性能。随着半导体制造工艺技术的不断提升,芯片尺寸不断缩小,对杂质敏感度提升,清洗步骤也在不断增加,90nm的芯片清洗工艺约90道,20nm的清洗工艺则达到了215道,目前清洗步骤占整个半导体工艺所有步骤约1/3,几乎所有制作过程前后都需要清洗,为清洗设备带来了广阔的增长空间。
根据清洗介质的不同,半导体清洗技术可以分为湿法清洗和干法清洗两种。目前湿法清洗为主流的清洗技术,占总清洗步骤的90%以上。湿法清洗是根据不同的工艺需求,主要是通过去离子水、清洗剂等对晶圆表面进行无损伤清洗,以去除晶圆制造过程中的杂质。干法清洗是指不使用化学溶剂,采用气态的氢氟酸刻蚀不规则分布的有结构的晶圆二氧化硅层,虽然具有对不同薄膜有高选择比的优点,但可清洗污染物比较单一,目前主要在28nm及以下技术节点的逻辑产品和存储产品有应用。根据清洗方法的不同,湿法清洗包括溶液浸泡法、机械刷洗法、二流体清洗、超声波清洗、兆声波清洗、批式旋转喷淋法六种方法,干法清洗包括等离子清洗、气相清洗和束流清洗三种方法。
二、半导体清洗设备行业分类
目前主流的湿法清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等,其中单片清洗设备市场份额占比最高。湿法清洗工艺路线下主流的清洗设备存在先进程度的区分,主要体现在可清洗颗粒大小、金属污染、腐蚀均一性以及干燥技术等标准。
| 设备种类 | 清洗方式 | 应用特点 | 先进程度 |
| 单片清洗设备 | 高压喷淋、二流体清洗和兆声波清洗 | 微粒去除能力强,能够避免晶圆之间交叉污染;但每个腔体每次仅能清洗单片晶圆,设备产能较低 | 很高 |
| 槽式清洗设备 | 溶液浸泡法、兆声波清洗 | 每个腔体能够清洗多片晶圆,产能较高,适宜大批量生产;但颗粒去除能力控制差,且容易引起交叉污染风险 | 高 |
| 组合式清洗设备 | 溶液浸泡法和旋转喷淋组合清洗 | 产能、清洗精度较高,并可大幅度降低硫酸使用量;但产品造价较高 | 很高 |
| 批式旋转喷淋清洗设备 | 旋转喷淋 | 可实现120℃至200℃的高温硫酸工艺要求;但各项工艺参数较难控制,晶圆破损后整个清洗腔内的所有晶圆均有报废风险 | 高 |
三、半导体清洗设备行业产业链结构
中国半导体清洗设备行业的产业链结构从上游到下游依次包括原材料和零部件供应、中游的清洗设备设计与制造、以及下游的IC制造等应用领域。上游环节主要涉及气路系统、控制系统、照明系统、安全保护装置等关键零部件和系统的供应;中游环节则专注于半导体清洗设备的设计和制造,包括管路系统、恒温系统、排风系统等核心组件的集成;下游环节是清洗设备的终端应用,主要服务于IC制造等半导体生产过程,确保芯片制造过程中的清洁度要求得到满足。
四、全球半导体清洗设备行业发展现状
全球半导体清洗设备行业市场规模的上涨主要得益于以下几个方面:首先,随着5G、物联网、人工智能、云计算等新兴技术的发展,对高性能芯片的需求不断增加,推动了半导体行业的整体增长;其次,半导体制造工艺持续向更高密度和更小尺寸发展,导致对清洗步骤和设备的技术要求提高,增加了对先进清洗设备的需求;再者,全球晶圆厂的建设和扩建,尤其是中国大陆等地区的积极投资,带动了对半导体设备,包括清洗设备的需求。数据显示,2023年全球半导体清洗设备行业市场规模约为73亿美元。
图表:2021-2023年全球半导体清洗设备行业市场规模

全球前五大厂分别是应用材料、阿斯麦、东京电子、泛林科技和科天半导体,分别来自美国、日本和荷兰。凭借完整的产业链和丰富的技术专利积累,美日欧等发达国家在半导体领域长期保持了全面领先。
全球半导体清洗设备市场结构主要由不同类型的清洗技术与设备组成,包括单片清洗设备、槽式清洗设备、批发螺旋喷淋清洗设备以及组合式清洗设备等,其中单片清洗设备因其高效率和适应先进工艺的能力而占据市场主导地位,而槽式清洗和批式旋转喷淋清洗设备则以其成本效益和适合大批量生产的特点在市场中占有一席之地,组合式清洗设备则结合了单片和槽式清洗的优势,满足了市场对高效率和高灵活性的双重需求。
《2024-2029年中国半导体设备行业市场分析及发展前景预测报告》由中研普华产业研究院撰写,本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析,重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力,以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态,对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

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