半导体湿制程设备行业分析
作者:郭睿
梧桐树行业研究

半导体湿制程设备行业分析

报告简介

匀胶显影 

① 匀胶(涂胶)显影是湿制程的重要工序,涂胶显影决定了后续工序的精度,并对器件性能产生很大影响。涂胶的厚度与均匀性,显影液和显影时间的选择等都是极为重要的。 

② 涂胶一般采用旋转法来完成,显影目前广泛使用的是显影液喷洒方法。为了提高分辨率,目前每一种光刻胶几乎都配有专用的显影液,以保证高质量的显影效果,同时使用正胶相对于负胶来说可以得到更高的分辨率。 

③ 匀胶显影机承担着除了曝光以外的所有光刻工艺,包括光刻材料的涂布、烘烤、显影、晶圆背面的清洗,以及用于浸没式工艺的晶圆表面的去离子水冲洗等。最新的发展是把测量单元也集成到匀胶显影机中,形成在线检测。匀胶显影机一般由晶圆盒工作站、工艺处理部分、浸没式光刻工艺配套单元、以及和光刻机联机的接口界面四部分组成。一个用于量产的匀胶显影机台可以有多达 60-70个工艺单元。 

④ 匀胶显影机的核心在于旋涂单元和显影单元,技术壁垒较高,毛利率高,对设备的精度和稳定性要求高。2017 年匀胶显影设备市场规模为 22.8 亿美元,2018 年将达到 24.5亿美元,前5大供应商占据了90%以上的市场份额,集中度高。 ⑤ 在匀胶显影机供应商中,Tokyo Electron 市场份额最高,体量庞大,基金无力并购。SUSS MicroTec与 EV Group是欧洲公司,其中 SUSS位于德国慕尼黑附近,EV Group位于奥地利,其产品处于世界领先地位,创新能力强,客户质量好,在行业内拥有良好的口碑,同时公司规模较小,存在并购机会。 

刻蚀 

① 刻蚀分为湿法刻蚀(Wet Etching)和干法刻蚀(Dry Etching)。湿制程中用到的刻蚀技术是湿法刻蚀。湿法刻蚀又被称为化学腐蚀,其腐蚀过程与一般化学反应相似,刻蚀不同材料所选取的刻蚀液不同。湿法刻蚀又可分为硅的湿法刻蚀、SiO2的湿法刻蚀、氮化硅的湿法刻蚀以及金属的湿法刻蚀四类。

② 湿法刻蚀目前最主流的方式是反应离子刻蚀(RIE),另外还有磁场强化活性离子刻蚀。 

③ 刻蚀机的核心在于刻蚀速率、精度与稳定性,由于涉及到化学、物理、力学、机械、材料、电气等多学科知识与经验,刻蚀机技术壁垒非常高,毛利率也很高。2017 年刻蚀设备市场规模为54.4亿美元,2018年将达到58.5亿美元,前三大供应商占据了全球超过 90%以上的市场份额,集中度高。 

④ 在刻蚀机供应商中,Applied Materials市场份额最高,其次分别为 Lam Research、Hitachi High-Technologies 和 Tokyo Electron。刻蚀机市场竞争目前都是巨头间的游戏,不存在并购机会。 

化学机械平坦化(CMP) 

① CMP 技术是晶圆制造的关键技术之一,是实现晶圆全局平坦化的唯一技术。

② CMP 设备由研磨部分和清洗部分组成,研磨部分又包括抛光机运动组件、抛光过程控制、抛光垫修整器、研磨液供给与循环系统、终点检测系统。清洗部分负责硅片的清洗和甩干,做到“干进干出”。目前多研磨盘 CMP系统处于统治地位。 

③ CMP 设备的核心在于研磨部分,任何微小杂质的存在都可能会严重影响晶圆质量,从而导致产品报废,同时抛光时还需要考虑被抛光晶圆的均匀性与设备的稳定性,技术门槛高,毛利率高。2018年CMP设备市场空间为 16.44 亿美元,前三大供应商市场份额超过 70%。 

④ CMP设备重要的供应商包括 Applied Materials、EBARA Technologies、 Lapmaster Wolters 、 Logitech 以及TOKYO SEIMITSU 。其中 Applied Materials 和 Lapmaster Wolters 为美国公司,受制于中美贸易战等政治因素,并购可能性很低。EBARA Technologies 虽为日本公司 EBARA Corporation 的子公司,但其位于美国加州,并且在美国开展了大量业务,通过 CFIUS 审查的概率也很低。另外两家公司 Logitech 总部位于英国,TOKYO SEIMITSU 总部位于日本,两者体量相对较小,且在行业内拥有良好口碑,存在并购机会。 

清洗

① 清洗工艺在半导体制造中极为关键,随着技术节点的进步,加工工艺步骤也显著增多,而几乎所有工艺之前或后都需要清洗,清洗约占所有工艺步骤的30%。 

② 清洗工艺可主要分为预扩散清洗,粒子清除清洗,金属离子清除清洗,后刻蚀清洗,薄膜清除清洗等。清洗中主流清洗方法为化学清洗,化学清洗又可分为湿法化学清洗和干法化学清洗,其中湿法化学清洗技术处于主导地位。 

③ 湿法清洗包括 RCA 清洗、稀释 RCA 清洗以及 IMEC 清洗,随着器件工艺技术的关键尺寸不断缩小,新材料以及新工艺的引入,单晶圆湿式清洗处理技 术将取代批式清洗技术成为主流。 

④ 半导体清洗设备技术壁垒较高,2016 年半导体晶圆清洗市场规模为 40.2 亿美元,到 2024年底将达到 72.8亿美元。全球半导体晶圆清洗设备市场的前三名厂商是 Lam Research,Tokyo Electron 和 SCREEN Holdings(DNS), 行业前三名市场份额超过 85%,集中度高。这三家企业规模较大,并购机会很低。除此之外,PVA TePla AG 也涉足清洗设备,该公司位于德国,规模较小,行业内口碑好,存在并购机会。


目录概述

一、匀胶显影

二、刻蚀 

三、化学机械平坦化

四、清洗 

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