Der Riese der Körperpflege- und Waschmittelindustrie ist heimlich zum "Chip-Reinigung"-Champion geworden.

Bericht von Chips Technology am 19. August: Am 5. August veröffentlichte der japanische Konsumgüterriese Kao seinen Halbjahresbericht für das Geschäftsjahr 2026. In dem Finanzbericht des Unternehmens, das für Waschmittel und Gesichtsreiniger bekannt ist, wurde eine wenig bekannte Geschäftslinie zum zentralen Wachstumsmotor – Präzisionsreinigungsmittel für Halbleiter.

Laut dem Finanzbericht hält Kao bei den Präzisionsreinigungsmitteln für Package Substrate im nachgelagerten Halbleiterprozess einen Marktanteil von etwa 60 %; im vorgelagerten Prozess nimmt Kao bei den Chemikalien, die in bestimmten NAND-Herstellungsverfahren verwendet werden, den ersten Marktanteil ein.

Gleichzeitig erzielte das chemische Geschäft von Kao, einschließlich der mit Präzisionsreinigungsmitteln für Halbleiter verbundenen Umsätze, einen Nettoumsatz von 247,2 Milliarden Yen (ca. 10,44 Milliarden Yuan), was einem Anstieg von 9,4 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Die Wachstumsrate ist mehr als doppelt so hoch wie die des Konsumgütergeschäfts von Kao und es ist der am schnellsten wachsende Bereich im betreffenden Zeitraum. Derzeit sind die Reinigungsmittel von Kao bereits in die Lieferketten führender Halbleiterunternehmen wie TSMC, Samsung und Kioxia eingetreten.

Auf der Finanzkonferenz am 5. August erklärten Führungskräfte von Kao, dass das Unternehmen sich zunehmend auf hochwertige Geschäfte wie Elektronikmaterialien und halbleiterbezogene Produkte ausrichtet, und sein vorgelagertes Chemikaliengeschäft expandiert derzeit von NAND zu den beliebteren Bereichen DRAM und logische Halbleiter.

Wie konnte ein Unternehmen, das für Reinigungsmittel und Körperpflegeprodukte bekannt ist, überhaupt in dem hochschwelligen Bereich der Halbleitermaterialien eine Spitzenposition im Nischenmarkt einnehmen?

01. Angefangen bei einer Seife, Eintritt in den Markt für Präzisionsreinigung in den 1990er Jahren

1887 gründete der Gründer von Kao, Tomiro Nagase, ein Gemischtwarenladen namens „Nagase Shoten“ in Tokio, der hauptsächlich verschiedene westliche Waren verkaufte, wobei Seife eine wichtige Produktkategorie war.

Damals war Seife in Japan hauptsächlich importiert und teuer, während die Qualität der einheimischen Seife gering war. Tomiro Nagase erkannte das Geschäftspotenzial und entwickelte drei Jahre später eine Gesichtsseife mit angemessenem Preis und hoher Qualität. Diese Seife wurde später „Kao“ benannt, und das Unternehmen erhielt seinen Namen davon.

Der Gründer von Kao, Tomiro Nagase, und die Seifenprodukte von Kao

Das Seifengeschäft stieß schnell an Grenzen: die Rohstoffe. Der Kern von Seife sind Fette, und die Technologie zur Tiefverarbeitung von Fetten lag in den Händen europäischer und amerikanischer Hersteller. Um nicht von Rohstoffen abhängig zu sein, nahm das von Kao gebaute Werk in Tokio 1925 den Betrieb auf und realisierte die skalierte Produktion von Glycerin; 1928 stellte Kao das erste Backfett für die Lebensmittelindustrie in Japan her und erweiterte die Anwendung von Fetten von Seife auf Lebensmittel. Das ursprünglich für die Seifenproduktion entstandene Fettchemiegeschäft entwickelte sich allmählich zu einem eigenständigen Geschäftsbereich.

1951 begann Kao mit dem Verkauf von Tensiden, dem Kernbestandteil von synthetischen Waschmitteln, was auch der Ursprung des späteren „Kao Chemical“-Geschäfts ist. Tenside können alle Vorgänge steuern, die beim Kontakt von Flüssigkeiten mit Feststoffen auftreten: Benetzung, Penetration, Dispergierung und Ablösung. Nach der Beherrschung dieser Technologie erhielt Kao den Zugang zu fast allen „Grenzflächenproblemen“.

In den folgenden Jahrzehnten expandierte das Chemiegeschäft von Kao schrittweise entlang dieser Linie: In den 1960er Jahren wurden die von ihnen entwickelten Polyurethankatalysatoren und Betonzusatzmittel im Bau von Autobahnen und Hochhäusern eingesetzt; die in den 1970er Jahren eingeführten Deinkingmittel für Altpapier passten zur Welle des Altpapiers; die Tonerkleber für Kopierer in den 1980er Jahren profitierten von der Automatisierung des Bürobetriebs. Die Branchen, zu denen diese Produkte gehören, scheinen nichts miteinander zu tun zu haben, aber der Kern bleibt immer die Grenzflächensteuerung.

Die Schnittstelle zwischen Kao und Halbleitern begann mit einer industriellen Umstrukturierung, die durch Umweltvorschriften ausgelöst wurde. Freon war damals das gängige Lösungsmittel für die Reinigung von Leiterplatten und Präzisionsteilen, es hatte gute Eigenschaften, war flüchtig und nicht brennbar, und die gesamte Branche war stark davon abhängig. Jedoch nach der Unterzeichnung des Montrealer Protokolls im Jahr 1987 begann das Auslaufen der ozonschädigenden Fluorchlorkohlenwasserstoffe (vertreten durch Freon und andere Stoffe).

Unter dem Verbot mussten die Ersatzstoffe mehrere fast widersprüchliche Bedingungen gleichzeitig erfüllen: Fett- und Flussmittelrückstände entfernen, Metalle und Harze nicht korrodieren, leicht ausspülbar sein und Abfälle behandelbar machen. Die verschiedenen nacheinander auftauchenden Ersatzlösungsmittel hatten alle offensichtliche Mängel, und die Branche geriet zeitweise in eine Situation, in der „konforme Produkte nicht gut funktionieren und gut funktionierende Produkte nicht konform sind“.

Das war genau die Stärke von Kao. Einer der Kernkonflikte bei der Entwicklung von Konsumgütern ist das Gleichgewicht zwischen Reinigungskraft und Milde, und die Erfahrung von Kao in der Rohstoffreinigung und Formulierungen mit geringen Rückständen passte genau zu den Reinheitsanforderungen der Elektronikreinigung.

1991 brachte Kao das CLEANTHROUGH wässrige Reinigungsmittel auf den Markt, ersetzte Freon durch ein Tensid-Mischsystem, trat in den Markt für Präzisionsreinigung ein und sammelte Prozessdaten und Kundenbeziehungen für den späteren Einstieg in die Halbleiterreinigung.

02. Produkte decken die vorgelagerten und nachgelagerten Prozesse von Halbleitern ab und erweitern sich zu angrenzenden Bereichen

In den mehr als dreißig Jahren danach erweiterte sich die CLEANTHROUGH-Produktlinie von Kao stetig entlang des Aufstiegs der Elektronikfertigung. Im Jahr 2001 nahm Kao die Produktion von Poliermitteln für die Herstellung von Festplatten (HDD)-Scheiben auf, und die Produkte erweiterten sich von der Reinigung zum Schleifprozess; danach schrumpfte die Chipfertigungstechnologie kontinuierlich, und das Reinigungsobjekt der Produkte wurde von Leiterplatten auf Wafer aktualisiert, so dass schrittweise ein Produktsystem aufgebaut wurde, das das Spülen von Siliziumwafern, Partikelentfernung, Verbesserung der Benetzbarkeit und Photoresist-Entfernung abdeckt, und es gibt entsprechende Produkte für fast jeden Reinigungsprozess.

Unterstützt werden diese Produkte von der von Kao sogenannten „Präzisions-Grenzflächensteuerungstechnologie“. Grundsätzlich liegt ihr Kern darin, die Gleichmäßigkeit der Reinigungswirkung auf komplexen Nanostrukturen zu erreichen, gleichzeitig die Selektivität für verschiedene Materialien aufrechtzuerhalten und die erforderlichen Spezifikationen der Halbleiterindustrie in Bezug auf Reinheit, Partikelkontrolle und Metallverunreinigungssteuerung zu erfüllen.

Genauer gesagt, im vorgelagerten Waferherstellungsprozess macht die Reinigung etwa 30 % der gesamten Prozessschritte aus. Fortschrittliche Fertigungsverfahren haben eine geringe Toleranz gegenüber Partikeln, Metallionen und organischen Rückständen, und übermäßige Rückstände können die Ausbeute der Produkte beeinträchtigen. Die herkömmliche RCA-Reinigung basiert auf mehreren Zyklen starker Chemikalien wie Wasserstoffperoxid, Schwefelsäure, Ammoniak und Flusssäure, was Probleme wie Beschädigung der Waferoberfläche, hoher Wasser- und Stromverbrauch und hohe Belastung bei der Abfallbehandlung mit sich bringt.

Der Ansatzpunkt von Kao ist die Vorreinigung und das Spülmittel der KS-2200-Serie für Siliziumwafer: Nach dem Polieren mit Siliziumdioxid-Schleifmittel haften an der Oberfläche eines 300-mm-Wafers nach Berechnungen von Kao etwa 7 Billionen Partikel, und die Siliziumoberfläche ist von Natur aus hydrophob, so dass die Flüssigkeit schwer gleichmäßig benetzen kann. Die KS-2200-Serie verbessert die Benetzbarkeit der Siliziumwafer-Oberfläche durch superhydrophile Modifikation, lässt den Wasserfilm gleichmäßig ausbreiten und hemmt die Haftung von Partikeln mechanistisch, wodurch die Anzahl der Reinigungszyklen reduziert wird.

Ein weiterer wichtiger Indikator für die Partikelentfernung ist die Verhinderung von Sekundärverschmutzung. Die KS-3000-Serie von Kao ist für Szenarien wie die Reinigung nach dem CMP-Prozess, Photomasken und Quarzvorrichtungen konzipiert. Sie verbessert die Dispersionsstabilität von Partikeln durch Tenside und reguliert das Zeta-Potential der Partikeloberfläche, um elektrostatische Abstoßung zu erzeugen, wodurch verhindert wird, dass abgelöste Siliziumdioxid- und Ceroxid-Partikel während des Spülvorgangs wieder haften.

Bei der Photoresist-Entfernung verwendet die KS-7000-Serie von Kao den Mechanismus des Quellens und Ablösens statt der chemischen Auflösung, wodurch das Risiko von Beschädigungen der darunter liegenden Metallleitungen verringert wird; halbwässrige Netzmittel wie KS-2010 werden verwendet, um die Benetzbarkeit der Flüssigkeit in schmalen Spaltstrukturen zu verbessern.

Der Verpackungsprozess ist der Bereich mit dem höchsten Marktanteil von Kao. Die Linienbreite und der Linienabstand von hochwertigen ABF-Trägerplatten sind bereits unter 10 Mikrometer gesunken, die Mikrolochstrukturen sind tief und schmal. Wenn Bohrschlamm, Galvanikrückstände und Flussmittel nicht gründlich entfernt werden, kann es zu Kurzschlüssen oder Zuverlässigkeitsausfällen durch Ionenwanderung kommen.

Die Schwierigkeit in diesem Prozess liegt in der Selektivität: Auf derselben Platte koexistieren verschiedene Materialien wie Kupfer, Harz, Nickel und Gold. Das Reinigungsmittel muss in die feinen Strukturen eindringen, um Verunreinigungen zu entfernen, ohne irgendein Substrat zu korrodieren, und es muss selbst leicht ausspülbar sein mit extrem geringen Ionenrückständen.

Kao hat diesen Prozess stark unterteilt, und jedes Produkt entspricht einem spezifischen Prozessproblem. Rückstände von Kolophonium-Lotpaste und Flussmittel sind die häufigsten Verunreinigungen bei der Verpackungsreinigung. Die Lösung von Kao ist CLEANTHROUGH 750H, ein Reinigungsmittel für hochdichte Verpackungen mit OSP-organischer Lötmaske, das gängige Verpackungsformen wie BGA, CSP, WLCSP, PiP und PoP abdeckt und Rückstände auflöst, ohne die OSP-Membran selbst zu beschädigen.

Ein weiteres Problem tritt nach der Reinigung auf: Kupfer-OSP-Lötpads neigen dazu, sich während des Reinigungsprozesses zu verfärben, was die Zuverlässigkeit des nachfolgenden Lötens beeinträchtigt. 770A wurde speziell für dieses Problem entwickelt. Mit der Zunahme von Leistungshalbleitern erweitert sich das Reinigungsobjekt weiter auf Sintermaterialien und hochschmelzende Lote in Leistungsmodulen, wofür Kao ebenfalls spezielle Produktlinien bereitgestellt hat.

Neben der Reinigung erstreckt sich das Produktportfolio von Kao auch auf angrenzende Prozesse. Für die Herstellung von Leiterbahnen auf Trägerplatten und Lotkugel-Bumps muss der Trockenfilm-Photoresist entfernt werden. Kao bietet Entfernungsmittel einschließlich aminfreier Formulierungen an, die den Kunden Spielraum für die Abwasserbehandlung lassen; bei der 2.5D/3D-Verpackung waren hartnäckige Rückstände, die nach der Hochtemperatur- oder Laserbehandlung von temporären Klebematerialien verbleiben, einst ein Engpass für die Massenproduktion, und die dazugehörigen Reinigungsmittel sind ebenfalls im Produktangebot von Kao enthalten.

03. Direkte Beteiligung an der Kundenprozessentwicklung, Positionierung in der von KI angetriebenen Expansionswelle

Kao hat sich in der Halbleiterindustrie nicht nur durch Produkte etabliert, sondern auch durch ein kommerzielles System, das um die Produktionslinien der Kunden herum aufgebaut ist.

Das Geschäftsmodell für Halbleitermaterialien hat ein Merkmal: Sobald ein Produkt die Kundenprüfung bestanden hat und in den Massenproduktionsprozess eintritt, sind die Kosten für den Austausch des Lieferanten extrem hoch. Der Austausch des Reinigungsmittels bedeutet die erneute Durchführung einer vollständigen Zuverlässigkeitsprüfung, was langwierig ist und Ausbeuterisiken birgt. Daher hat der Marktanteil führender Lieferanten in der Regel eine hohe Bindungswirkung.

Um diese Brancheneigenschaft voll auszunutzen, betreibt Kao in Wakayama (Japan) und Hsinchu (Taiwan, China) Präzisionsreinigungszentren (Fine Cleaning Center), die Kunden Messanalysen für Reinigungs- und Ablöseprozesse anbieten und an der Prozessentwicklung der Kunden teilnehmen, anstatt nur Chemikalien zu verk