隨著5G通信的普及、DX的進步、生成式AI和自動駕駛的擴展以及半導體制造設備市場，預計未來半導體的需求將繼續(xù)擴大，預計從2024年起，該市場將大幅增長，到2022年將超過創(chuàng)紀錄的市場規(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)建設半導體制造設備關鍵部件靜電吸盤(ESC)的新生產大樓，以提高產能。ESC是半導體制造過程中利用靜電力來固定硅晶圓的部件，被用作半導體制造設備的主要部件。為了應對市場增長，日本住友大阪水泥株式會將投資約120億日元來提高產能，包括建設新的制造大樓，并將現(xiàn)有產能提高約一倍。

靜電吸盤(ESC)

，靜電卡盤避免了傳統(tǒng)機械卡盤在使用過程中由于壓力、碰撞等機械原因對晶片造成不可修復的損傷，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用于低壓環(huán)境、無法通過背吹氣體對晶片溫度進行有效控制的缺陷。因此，靜電卡盤己經(jīng)取代了傳統(tǒng)的機械卡盤和真空吸盤。目前，靜電吸盤廣泛應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劃分，可分為氧化鋁和氮化鋁(一般應用于靜電吸盤加熱器)兩大類;按照靜電吸盤力學模型來劃分，可分為庫倫(電介質)和迥斯熱背(J-R)兩大類。其中電介質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而成。

　　目前普遍的靜電吸盤技術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)是一個三明治結構包括三部分：電介質吸附層、電極層、基底層，三部分都以層狀結構疊合在靜電吸盤內自表層到底座依次為電介質吸附層、電極層和基底層。除了比較常見的三層型靜電吸盤外，還有結構比較復雜的靜電吸盤。

靜電吸盤結構示意圖

　　實際應用中，圓片充當上表面的電極，下電極和電介質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)圓片背面的熱傳導氣體如氦氣傳導出去，達到溫度控制的作用。

靜電吸盤的技術方向

　　關于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

　　在實際應用中，由于工件表面的不均勻性、形狀的復雜性和重力影響，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)展和應用場景的不斷變化，需要適應各種形狀、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、尺寸的工件應用擴展。同時，一些新型的ESC靜電吸盤還加入了自適應夾持和遠程控制等功能，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，導致夾持力和穩(wěn)定性下降。因此，研究人員在材料選擇和設計上也在不斷進行改進，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，預計2028年將達到24.12億美元，2022-2028年復合增長率為5.06%。從銷量上看，2021年全球靜電吸盤銷量為5.54萬件，預計2028年將達到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，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為自己的半導體設備配套生產靜電吸盤，它們將生產的刻蝕、PVD、CVD等設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。

　　康碩電氣集團有限公司(簡稱“康碩集團”)于2010年在北京成立?？荡T集團作為國家高新技術企業(yè)、國家專精特新“小巨人”企業(yè)，致力于關鍵零部件領域的基礎研究、開發(fā)、生產和成果轉化，涉及新材料、新工藝、新裝備、智能制造等多個領域，是國內關鍵零部件領域智能制造系統(tǒng)解決方案供應商，被工信部認定為關鍵零部件創(chuàng)新成果產業(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。

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