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一、半导体设备行业的前景和市场容量 中国大陆半导体设备市场： 1、市场规模和增长 中国大陆的半导体设备市场在2022年达到了283亿美元，相比2021年增长了显著比例。这一增长反映出中国在全球半导体产业中的快速发展。根据中投顾问的预测，2024年，这一市场规模预计将进一步增长至337亿美元。中国大陆的半导体市场增长主要由本地需求驱动，特别是在智能手机、数据中心和汽车电子等领域。 2、进口依赖和国产化机遇 目前，中国大陆的半导体设备市场在很大程度上依赖于进口。特别是在高端制程设备领域，如光刻机和高精度刻蚀设备，中国大陆主要依赖国际供应商。但这也为国内企业提供了巨大的国产化机遇。随着技术进步和政府支持，中国大陆企业在清洗设备、管式炉和扩散设备等领域的国产化率已有显著提高。国产化的推进有望减少对进口的依赖，同时提升本地供应链的稳定性。为了应对这些挑战，中国大陆的企业和研究机构正在加大研发投入，以期提升核心技术的自主研发能力。政府的支持和政策优惠也在助力这一进程。 3、国产设备的发展趋势 鉴于上述挑战，中国正加速发展国产检测与量测设备。例如，精测电子等国内头部企业正在快速增长。据2023年第三季度报告，精测电子的半导体领域订单增长了67%，达到14.89亿人民币，这反映了国内对高质量国产设备的需求正在迅速增长。国产设备的优点包括成本效益和更快的本地服务响应，而挑战则在于提高技术水平，尤其是在精度和可靠性方面。 中国半导体行业的这些发展趋势，体现了国内对于高技术自主化的追求以及在全球半导体产业中的逐渐崛起。 二、半导体行业主要设备： SPM腐蚀机，兆声波清洗机，片盒清洗机，碱腐蚀机，预清洗设备、去损伤清洗机、制绒清洗机、去磷硅玻璃清洗机，全自动硅芯/硅棒清洗机，CCP 刻蚀机，ICP 刻蚀机，晶圆划片机，晶圆划减薄机，太阳能电池等离子刻蚀机、硅片导片机、石英装载机、硅片上下料机、双插片机、石英上下料机等，产品广泛用于太阳能光伏行业、光电行业、新能源行业。 三、半导体清洗介绍： 1、 什么是半导体清洗 半导体清洗是指利用特殊的设备，将基材表面环境的污染物去除掉的工艺过程。在半导体制造中，清洗部份是非常重要的步骤，工艺清洗不良将会极大地影响半导体表面的光电性能，从而影响到最终半导体制造出来的电子产品。 2、半导体清洗工艺的必要性 在硅晶体管和集成电路生产中,几乎每道工序都有硅片清洗的问题,所有与硅片接触的媒介都可能对硅片造成污染,硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响。污染途径可能来自于水、大气、设备、各类化学试剂以及人为加工造成的污染,污染可以分为颗粒污染、有机物污染和金属污染。若半导体材料表面存在痕量杂质,如钠离子、金属和其他杂质粒子等,在高温过程中会扩散、传播,进入半导体材料内部,对器件不利。要得到高质量的半导体器件,硅片必须具有非常洁净的表面。 几乎所有制程前后都频繁的进行清洗，晶圆的清洁程度直接影响集成电路的成品率。随着半导体制程不断升级，清洗次数直线上升，由《半导体工艺流程基础》一书中得知，最重要的清洗环节有三次，第一次是加工前对硅片的清洗，去除硅片表面杂质，保证后续操作精度；第二次是氧化加膜后的清洗，将半导体表面不必要的金属氧化物以及有机物去除，以保证涂胶均匀度；第三次是离子注入后的清洗，主要是将表面的金属离子去除，防止发生短路。实际上，随着工艺不断进步，精度不断上升，清洗越来越不限于这三个环节，加工的每一步都会伴随一定的清洗步骤。 3、半导体清洗设备市场规模： 2015年全球半导体清洗设备市场规模为26亿美元，预计2020年将达37亿美元，复合增长率为7%。预计中国大陆地区每年的湿法清洗设备的空间在15-20亿美元，到2023年清洗机的国产化率可达40%-50%，即国产设备的市场空间在40-70亿元；且预计未来12寸晶圆的槽式和单片式清洗设备将是市场的主要增量。其中单片式清洗机领域公司有望成为少数几家具备核心技术的国产设备商。
3、半导体清洗工艺 （1）、湿法清洗。湿法清洗是针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水，对晶圆表面进行无损伤清洗，以去除晶圆制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层、抛光残留物等物质。它可同时采用超声波清洗、加热、真空等辅助技术手段，是目前主流的清洗方式、占整个清洗制程的90%以上，但同时由于化学试剂使用多，会造成化学污染、交叉污染、晶片损伤等。 （2）干法清洗。干法清洗是指不使用化学溶剂的清洗技术，主要包括等离子清洗、超临界气相清洗、束流清洗、气相清洗法、紫外-臭氧清洗法等技术。干法清洗包括等，优点在于化学用量少、清洗环境友好、低磨损等等，不断受到市场更多关注，但同时缺点同样明显，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，目前在28nm及以下技术节点的逻辑产品和存储产品有应用晶圆制造产线上通常以湿法清洗为主，少量特定步骤采用湿法和干法清洗相结合的方式互补所短，构建清洗方案。未来清洗设备的湿法工艺与干法工艺仍将并存发展，均在各自领域内向技术节点更先进、功能多样化、体积小、效率高、能耗低等方向发展，在短期内湿法工艺和干法工艺无相互替代的趋势。
3、半导体清洗设备： 目前，市场上最主要的清洗设备有单晶圆清洗设备、自动清洗台和洗刷机三种。在21世纪至今的跨度上来看，单晶圆清洗设备、自动清洗台、洗刷机是主要的清洗设备，其他清洗设备包括超声/兆声清洗设备、晶圆盒清洗设备、干法清洗设备（如等离子清洗设备）等，占比较小。下面主要介绍3种主要的清洗设备。
单晶圆清洗设备有着极高的制程环境控制能力与微粒去除能力，市场份额相对小。单晶圆清洗设备一般采取旋转喷淋的方式，用化学喷雾对单晶圆进行清洗的设备，相对自动清洗台清洗效率较低，产能较低，但有着极高的制程环境控制能力与微粒去除能力。可用于多种工艺中，包括扩散前清洗、栅极氧化前清洗、外延前清洗、CVD前清洗、氧化前清洗、光刻胶清除、多晶硅清除等多个清洗环节和部分刻蚀环节中。还有另一种单晶圆清洗设备采取超声波清洗方式，市场份额相对小。 自动清洗台清洗产能高，适合大批量生产，但无法达到单晶圆清洗设备的清洗精度，很难满足在目前顶尖技术下全流程中的参数要求。自动清洗台，也称槽式全自动清洗设备，以多槽为主，也有少部分单槽设备，是指在化学浴中同时清洗多个晶圆的设备，原理为利用机械手臂将放置晶圆的载体依次放入不同腔室进行各步清洗。优点是清洗产能高，适合大批量生产，但无法达到单晶圆清洗设备的清洗精度，很难满足在目前顶尖技术下全流程中的参数要求。并且，由于同时清洗多个晶圆，自动清洗台无法避免交叉污染的弊端。 单晶圆清洗设备与自动清洗台在应用环节上没有较大差异，两者的主要区别在于清洗方式和精度上的要求。简单而言，单晶圆清洗设备是逐片清洗，自动清洗台是多片同时清洗，所以自动清洗台的优势在于设备成熟、产能较高，而单晶圆清洗设备的优势在于清洗精度高，背面、斜面及边缘都能得到有效的清洗，同时避免了晶圆片之间的交叉污染。 洗刷台在晶圆抛光后清洗中占有重要地位。采取旋转喷淋的方式，但配合机械擦拭，有高压和软喷雾等多种可调节模式，用于适合以去离子水清洗的工艺中，包括锯晶圆、晶圆磨薄、晶圆抛光、研磨、CVD等环节中，尤其是在晶圆抛光后清洗中占有重要地位。 4、松下伺服系统在半导体清洗中的应用： （1）12寸全自动磨片清洗机
生产主线为：H2O超声槽1、界面活化剂槽2、H2O超声槽3、界面活化剂槽4、H2O超声槽5、HCL槽6、H2O超声槽7，共7个制程工位。本机台是一个人机界面（触摸屏）加PLC和松下伺服系统控制的全自动控制系统，操作者只须将清洗花篮放置于上料工位上，再由PLC控制机械手将花篮输送到各个工位，按照事先输入的程序对晶片进行各工艺处理。
（2）全自动GaN去光阻清洗机：
生产主线为：上料台、超声循环溢流槽1、循环溢流槽2、循环溢流槽3、QDR槽4、QDR槽5、下料台，共5个制程工位。本设备均采用伺服系统，定位精度高，动作迅速，性能可靠，使用寿命长；及背部设有吸风口，为防止污染空气，用户需外接风管抽风。本机台是一个人机界面（触摸屏）加PLC控制的自动控制系统，操作者只须将清洗花篮放置于上料工位上，再由PLC控制机械手将花篮输送到各个工位，按照事先输入的程序对晶片进行各工艺处理。 加工对象：蓝宝石基底的GaN、砷化镓基底的AlGaInP晶片和PSS衬底。 |
