中國(guó)粉體網(wǎng)訊  靜電卡盤(pán)又稱(chēng)為靜電吸盤(pán)（ESC），在半導(dǎo)體設(shè)備中價(jià)值比較高的部件之一,，是一種半導(dǎo)體工藝中的硅片夾持工具,，利用靜電吸附原理來(lái)固定硅片,。

靜電卡盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

來(lái)源：Shinko官網(wǎng),，光大證券研究所

目前，靜電吸盤(pán)廣泛應(yīng)用于集成電路制造工藝中,，特別是刻蝕,、PVD、CVD等核心工藝中,。

靜電吸盤(pán)按照主體材質(zhì)劃分,，可分為氧化鋁陶瓷和氮化鋁陶瓷（一般應(yīng)用于靜電吸盤(pán)、加熱器）兩大類(lèi),。陶瓷材料具有良好的導(dǎo)熱性,，耐磨性及高硬度，且對(duì)比金屬材料在電絕緣性方面有著先天的優(yōu)勢(shì),。氧化鋁材料熱導(dǎo)率及相關(guān)機(jī)械性能均不及氮化鋁陶瓷,，在半導(dǎo)體加工中，對(duì)硅片的溫度控制相當(dāng)重要,，如果無(wú)法保證硅片表面的均溫,，則在對(duì)硅片的加工過(guò)程中將無(wú)法確保加工的均勻性，加工精度將受到極大的影響,，因此行業(yè)內(nèi)目前均以氮化鋁陶瓷作為靜電吸盤(pán)的最優(yōu)制造材料,。

作為離子注入、刻蝕等關(guān)鍵制程核心零部件之一,，為滿(mǎn)足在高真空等離子體或特氣環(huán)境中起到對(duì)晶圓的夾持和溫度控制等作用的需要,，需加入其他導(dǎo)電物質(zhì)使得 ESC總體電阻率滿(mǎn)足功能性要求，還需在較低的燒結(jié)溫度下實(shí)現(xiàn)納米級(jí)陶瓷粉體快速致密化,，靜電吸盤(pán)表面處理后還要達(dá)到0.01微米左右的涂層,，才能制備出致密性高、晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,、體電阻率分布均勻且符合靜電卡盤(pán)使用特性的專(zhuān)用陶瓷材料,。因此,，ESC的制造需要對(duì)材料的導(dǎo)熱性，耐磨性及硬度指標(biāo)非常了解,，對(duì)精密機(jī)加工和表面處理技術(shù)要求也很高,。

從技術(shù)角度看，除所承載晶圓規(guī)格尺寸逐步增大之外,，靜電卡盤(pán)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為溫度均勻性控制需求提升,，即分區(qū)溫控溫區(qū)數(shù)量逐漸提高。2000年前后,，分區(qū)溫控溫區(qū)數(shù)量一般為2區(qū),，2000年至2005年期間，分區(qū)溫控溫區(qū)數(shù)量一般為4區(qū),，而在現(xiàn)階段,，已有超過(guò)100溫區(qū)的靜電卡盤(pán)產(chǎn)品被研發(fā)生產(chǎn)并投入實(shí)際應(yīng)用。

靜電吸盤(pán)（ESC）行業(yè)的發(fā)展與半導(dǎo)體設(shè)備配套需求密切相關(guān),。近年來(lái),，隨著國(guó)家加大半導(dǎo)體領(lǐng)域的投入，我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備采購(gòu)額逐年增加,，推動(dòng)了包括靜電吸盤(pán)（ESC）在內(nèi)的核心部件的采購(gòu)量增長(zhǎng)。此外,，隨著中國(guó)大陸晶圓產(chǎn)能的建設(shè)和擴(kuò)產(chǎn),，中國(guó)成為全球晶圓產(chǎn)能增長(zhǎng)的重心，帶動(dòng)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的需求增長(zhǎng),，為國(guó)產(chǎn)靜電吸盤(pán)（ESC）的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇,。

而從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，全球靜電吸盤(pán)呈高度壟斷格局,，主要被日本企業(yè)主導(dǎo),，即使是全球設(shè)備龍頭如應(yīng)材、Lam,、TEL等企業(yè),，同樣需要從日本企業(yè)采購(gòu)大量靜電吸盤(pán)滿(mǎn)足全新設(shè)備及備件需求。全球半導(dǎo)體晶圓靜電吸盤(pán)的主要供應(yīng)商包括SHINKO（新光電氣）,、TOTO,、NGK、京瓷等,。

據(jù)QY Research數(shù)據(jù),，2017-2021年全球靜電卡盤(pán)市場(chǎng)銷(xiāo)售額從15.5億美元增長(zhǎng)至17.1億美元CAGR2.5%。QYResearch預(yù)計(jì)2022-2028年全球靜電卡盤(pán)市場(chǎng)銷(xiāo)售額將由17.9億美元增長(zhǎng)至24.1億美元,，CAGR為5.1%,。

靜電卡盤(pán)屬于半導(dǎo)體設(shè)備中耗材,，目前靜電吸盤(pán)僅能通過(guò)向設(shè)備原廠(chǎng)或日本SHINKO、TOTO,、NGK,、京瓷等企業(yè)采購(gòu)，疊加美國(guó)對(duì)中國(guó)部分企業(yè)的管理限制,，難說(shuō)可能?chē)?guó)內(nèi)各Fab隨時(shí)會(huì)被列入“實(shí)體清單”,，以及近期日本對(duì)華新增的尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出口管制政令，靜電吸盤(pán)的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)迫在眉睫,。

我國(guó)靜電卡盤(pán)行業(yè)發(fā)展時(shí)間較短,，尚處于起步階段，但也有不少企業(yè)實(shí)現(xiàn)階段性成果,，如華卓精科,、海拓創(chuàng)新、君原電子,、珂瑪材料等,。但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，距離國(guó)外先進(jìn)水平還有一定的差距,。而靜電吸盤(pán)的研發(fā)及生產(chǎn)除了如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、加工精度、顆粒物控制等幾點(diǎn)外,，還需要注意以下幾個(gè)難點(diǎn)：

粉體開(kāi)發(fā)

目前行業(yè)內(nèi)均以氮化鋁陶瓷作為靜電卡盤(pán)的最優(yōu)制造材料,，氮化鋁原材料需要從粉體燒制成圓盤(pán)樣式，再進(jìn)行后加工,。但粉體便成了難倒各路研發(fā)企業(yè)的第一道難關(guān),，高純度的氮化鋁粉體的制備仍然有較多困難。

燒結(jié)工藝

據(jù)了解,，日本NGK在燒結(jié)過(guò)程中,，可以將粉體燒結(jié)過(guò)程中的收縮率控制在10%左右，而國(guó)內(nèi)絕大部分廠(chǎng)家燒結(jié)的收縮率大于等于20%,，遠(yuǎn)高于國(guó)際一流水平,。

加工工藝

由于靜電吸盤(pán)一般是一次燒結(jié)成型的，后續(xù)可以進(jìn)行表面處理等加工,，但主體結(jié)構(gòu)無(wú)法再調(diào)整,。因此對(duì)于需要加熱和控溫的靜電吸盤(pán)，怎樣在燒結(jié)過(guò)程中將電極和吸盤(pán)主體燒制在一起,，以及燒制過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生其他雜質(zhì)和殘留,，同時(shí)保證表面的平整度。

靜電卡盤(pán)是一個(gè)需要投入大量人力物力去研發(fā)和攻克的半導(dǎo)體核心零部件,，非一日之功,。2024年4月25日,，中國(guó)粉體網(wǎng)將在江蘇蘇州舉辦“第三屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)暨第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)交流會(huì)”，屆時(shí),，清華大學(xué)潘偉教授將帶來(lái)題為《靜電卡盤(pán)—半導(dǎo)體設(shè)備關(guān)鍵陶瓷零部件原理,、結(jié)構(gòu)與性能》的報(bào)告，講述半導(dǎo)體設(shè)備關(guān)鍵陶瓷零部件靜電卡盤(pán)的發(fā)展之路,。

來(lái)源：

半導(dǎo)體設(shè)備資訊站：ESC-Electrostatic Chuck 靜電吸盤(pán)

安信證券：半導(dǎo)體行業(yè)研究：設(shè)備國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵環(huán)節(jié),，半導(dǎo)體零部件藍(lán)海啟航

山云資本：半導(dǎo)體核心零部件必攻克的一關(guān)：靜電吸盤(pán)丨半導(dǎo)體小組

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（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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