隨著5G通信的普及、DX的進(jìn)步、生成式AI和自動駕駛的擴(kuò)展以及半導(dǎo)體制造設(shè)備市場，預(yù)計未來半導(dǎo)體的需求將繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計從2024年起，該市場將大幅增長，到2022年將超過創(chuàng)紀(jì)錄的市場規(guī)模。

　　近日，日本住友大阪水泥株式會社宣布已開始在其市川辦事處(千葉縣市川市)建設(shè)半導(dǎo)體制造設(shè)備關(guān)鍵部件靜電吸盤(ESC)的新生產(chǎn)大樓，以提高產(chǎn)能。ESC是半導(dǎo)體制造過程中利用靜電力來固定硅晶圓的部件，被用作半導(dǎo)體制造設(shè)備的主要部件。為了應(yīng)對市場增長，日本住友大阪水泥株式會將投資約120億日元來提高產(chǎn)能，包括建設(shè)新的制造大樓，并將現(xiàn)有產(chǎn)能提高約一倍。

靜電吸盤(ESC)

，靜電卡盤避免了傳統(tǒng)機(jī)械卡盤在使用過程中由于壓力、碰撞等機(jī)械原因?qū)斐刹豢尚迯?fù)的損傷，減少了顆粒污染，增大了晶片的有效加工面積，同時克服了真空吸盤不可以應(yīng)用于低壓環(huán)境、無法通過背吹氣體對晶片溫度進(jìn)行有效控制的缺陷。因此，靜電卡盤己經(jīng)取代了傳統(tǒng)的機(jī)械卡盤和真空吸盤。目前，靜電吸盤廣泛應(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。

陶瓷靜電吸盤

　　靜電吸盤按照主體材料材質(zhì)劃分，可分為氧化鋁和氮化鋁(一般應(yīng)用于靜電吸盤加熱器)兩大類;按照靜電吸盤力學(xué)模型來劃分，可分為庫倫(電介質(zhì))和迥斯熱背(J-R)兩大類。其中電介質(zhì)類靜電吸盤的材料可以由純氧化鋁、氮化鋁、氧化硅等;迥斯熱背類靜電吸盤的材料可以由氧化鋁、氮化鋁、氧化硅等材料摻雜適量的金屬粉末混凝燒結(jié)而成。

　　目前普遍的靜電吸盤技術(shù)主要是以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料。陶瓷材料具有良好的導(dǎo)熱性，耐磨性及高硬度且對比金屬材料在電絕緣方面有著先天的優(yōu)勢。

靜電吸盤(ESC)

　　一個典型的靜電吸盤夾持系統(tǒng)是一個三明治結(jié)構(gòu)包括三部分：電介質(zhì)吸附層、電極層、基底層，三部分都以層狀結(jié)構(gòu)疊合在靜電吸盤內(nèi)自表層到底座依次為電介質(zhì)吸附層、電極層和基底層。除了比較常見的三層型靜電吸盤外，還有結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的靜電吸盤。

靜電吸盤結(jié)構(gòu)示意圖

　　實際應(yīng)用中，圓片充當(dāng)上表面的電極，下電極和電介質(zhì)被整合制造在一個部件中。在圓片制造過程中，一個直流電壓加在圓片和下電極之間，圓片由于靜電吸引力被夾持在靜電吸盤上。此外，圓片的熱量可以通過流經(jīng)圓片背面的熱傳導(dǎo)氣體如氦氣傳導(dǎo)出去，達(dá)到溫度控制的作用。

靜電吸盤的技術(shù)方向

　　關(guān)于ESC靜電吸盤的研究主要集中在以下幾個方面：

　?、?提高夾持力和穩(wěn)定性

　　在實際應(yīng)用中，由于工件表面的不均勻性、形狀的復(fù)雜性和重力影響，需要提高ESC靜電吸盤的夾持力和穩(wěn)定性。為此，研究人員一直在探索新的材料和設(shè)計方法。

　?、?提高適用范圍和靈活性

　　隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和應(yīng)用場景的不斷變化，需要適應(yīng)各種形狀、大小、材料的工件夾持。因此，ESC靜電吸盤的研究也逐漸向多種形狀、材料、尺寸的工件應(yīng)用擴(kuò)展。同時，一些新型的ESC靜電吸盤還加入了自適應(yīng)夾持和遠(yuǎn)程控制等功能，提高了其靈活性和自動化程度。

　?、?提高耐用性和穩(wěn)定性

　　在長期使用過程中，ESC靜電吸盤可能會遭受外力、溫度變化等因素的影響，導(dǎo)致夾持力和穩(wěn)定性下降。因此，研究人員在材料選擇和設(shè)計上也在不斷進(jìn)行改進(jìn)，以提高ESC靜電吸盤的耐用性和穩(wěn)定性。

靜電吸盤市場規(guī)模及競爭格局

　　根據(jù)QY Research的數(shù)據(jù)，2021年全球靜電吸盤市場銷售額為17.14億美元，預(yù)計2028年將達(dá)到24.12億美元，2022-2028年復(fù)合增長率為5.06%。從銷量上看，2021年全球靜電吸盤銷量為5.54萬件，預(yù)計2028年將達(dá)到7.99萬件。

　　全球靜電吸盤市場高度壟斷，由日本和美國企業(yè)主導(dǎo)，集中度較高，全球前五大制造商市占率超過80%。主要廠商包括美國Applied Materials、美國Lam Research、日本SHINKO、日本TOTO、日本NTK等公司，其中Applied Materials和Lam為自己的半導(dǎo)體設(shè)備配套生產(chǎn)靜電吸盤，它們將生產(chǎn)的刻蝕、PVD、CVD等設(shè)備配套靜電吸盤一起銷售給晶圓廠，由于靜電吸盤屬于消耗品，使用壽命一般不超過兩年，因此靜電吸盤具有較大的替換市場。

　　康碩電氣集團(tuán)有限公司(簡稱“康碩集團(tuán)”)于2010年在北京成立?？荡T集團(tuán)作為國家高新技術(shù)企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)，致力于關(guān)鍵零部件領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、開發(fā)、生產(chǎn)和成果轉(zhuǎn)化，涉及新材料、新工藝、新裝備、智能制造等多個領(lǐng)域，是國內(nèi)關(guān)鍵零部件領(lǐng)域智能制造系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，被工信部認(rèn)定為關(guān)鍵零部件創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化的承載平臺，并被授予國家級智能制造試點示范工廠揭榜單位稱號。

　　康碩集團(tuán)以批量化增材制造解決方案為基礎(chǔ)，并延伸涉及到等材制造、減材制造、綠色智能制造、低應(yīng)力制造、無損檢測等多種先進(jìn)制造檢測技術(shù)，可實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的研發(fā)、中試、批量生產(chǎn)全流程制造，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于航空航天、能源動力、國防裝備、軌道交通、汽車工業(yè)等行業(yè)，竭誠為廣大科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)用戶提供7*24小時專業(yè)技術(shù)服務(wù)。