静电卡盘国产化，半导体零部件的艰难突围

时间：2024-08-13

半导体产业有这样一条规律，“一代技术、一代工艺、一代设备”，先研发出技术，然后形成工艺,最后再形成设备。因为不断有新技术出现，产生了新工艺，新的设备才会有企业买。

而半导体设备的升级迭代，很大程度上有赖于精密零部件的关键技术突破。精密零部件不仅是半导体设备制造中难度较大、技术含量较高的环节之一，也是国内半导体设备“卡脖子”的环节之一，也支撑着整个半导体芯片制造和现代电子信息产业。

按照通用性划分，半导体零部件可以分为精密机加件和通用外购件。

精密机加件一般由各设备公司工程师自行设计，委外加工，一般只用于本公司生产设备，如工艺腔室、传输腔室。这种零部件的国产化相对容易，但对表面处理、精密机加工等技术要求较高。

而通用外购件一般是经过长期验证，得到众多设备商、晶圆制造厂广泛认可的零部件，更加标准化，应用数量也更大，不仅设备商会采购，晶圆厂也会采购此类部件作为耗材和备件使用，例如石英件、射频电源、泵、阀门、密封圈、流量计、陶瓷件等。这类零部件需要较强的通用性和一致性，且要得到设备商、晶圆厂的认证，因此国产化难度较大。

静电卡盘就属于开发技术难度较大的一种。

在先进的大规模集成电路制造过程中有着几百种工艺步骤，晶圆片需要在多达几百种的工艺设备之间来回传输并进行加工检测。在加工过程中，晶圆片必须被十分平稳、固定地安放在工艺设备上。

完成这一系列操作就需要用到卡盘，根据工作原理、结构形式、夹紧方式等方面的不同，卡盘主要分为机械卡盘、真空卡盘、静电卡盘三种类型。其中静电卡盘ESC由于其对工件损伤小、精度高等特点，被广泛运用于半导体制造工艺等需要精密加工的场景。

半导体工艺固定晶圆的“无形之手”

静电卡盘（Electrostatic Chuck，简称E-Chuck），其原理是利用静电吸附原理将待加工晶圆吸附在其表面，使晶圆保持较好的平坦度，可以抑制晶圆在工艺中的变形，并且可以通过背吹气体来控制晶圆表面温度。

相较于机械卡盘，静电吸盘减少了机械运动部件，降低了颗粒污染，增大晶片的有效面积。与真空吸盘相比，静电吸盘可用于低压强（真空）环境，适用于需要利用卡盘控制晶片温度的场合。

凭借这些特性，静电卡盘被广泛用于PVD、刻蚀机、离子注入机等设备，其在半导体制造工艺的多个环节扮演着重要作用。

现代半导体工艺中包含晶圆的清洗、氧化、光刻、刻蚀、沉积等环节，每个环节中又涉及到多种工序，这其中离子掺杂、离子注入、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等工序均需要保证晶圆的平稳固定，因此都需要静电卡盘来进行夹持。

无锡方克斯公司逐步涉及半导体核心零部件国产化替代，重点是静电卡盘（ESC）国产化设计。我们承诺全心全意为半导体生产厂家提供专业、独特、满意的服务。

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