随着半导体工艺迈向5nm、3nm，晶圆固定精度成制造瓶颈。机械卡盘易磨损、真空吸盘难适配高端场景，而静电卡盘以非接触、高均匀夹持力，成PVD、ETCH等设备的核心。长期被日企垄断、曾价达数十万元的它，如今国内企业正积极突破静电卡盘的技术桎梏。本文拆解其原理、优势、技术痛点与市场格局，看这个“晶圆抓手”如何支撑先进制造。
01 晶圆固定的主流方案
在半导体制造中，晶圆固定技术直接影响半导体加工精度与效率。当前主流方案包括机械卡盘、真空吸盘及静电卡盘三类。
（1）机械卡盘：通过手动、气动、液压或电动驱动卡爪夹持晶圆。其优点是操作灵活，但存在显著缺陷——夹持力易衰减、精度低、卡爪与晶圆摩擦易磨损，且夹持空间占用大，可能导致晶圆边缘损耗。
图 机械卡盘（来源：ROTOMORS)
（2）真空吸盘：利用多孔陶瓷（如氧化铝、碳化硅）的孔隙结构形成真空通道，通过负压吸附晶圆。该方案依赖孔隙率与真空度控制，易出现吸附不均匀；多孔结构降低陶瓷强度，长期使用易磨损，表面光洁度下降；孔隙易残留夹杂物，清洁困难；此外，真空环境适配性差（如真空工艺场景不适用）、加热功能难以集成，限制了其应用范围。
图 陶瓷真空吸盘（来源：三磨所）
（3）静电卡盘（静电吸盘）：是一种适用于真空环境或等离子环境的超洁净晶圆载体，通过静电力吸附晶圆，无需机械接触，理论上具备更高精度与洁净度，是当前半导体制造的主流高端方案。其核心分为库伦型与J-R型两类，但技术门槛高，早期被国外垄断，价格昂贵（曾达数十万至百万元人民币）。该产品广泛应用于PVD、PECVD、ETCH、EUVL和离子注入等高端半导体制造设备。
图 静电卡盘（来源：三磨所）
02 静电卡盘原理、优势及技术痛点
静电卡盘的基本结构由导电基座（通常由金属或半导体材料制成）和绝缘层（通常由陶瓷或聚合物材料制成）组成，工件放置在绝缘层上。绝缘层下方设有连接到电源的电极。当在导电基座和电极之间施加电压时，绝缘层中会产生电场，从而产生静电力，将工件固定到位。
图源：海拓创新
静电卡盘与机械夹持系统相比具有以下优势：
（1）均匀的夹持力：静电卡盘可以将夹持力均匀地分布在工件的整个表面上，确保均匀的接触，并最大限度地降低工件变形或损坏的风险。
（2）非接触式夹持：由于静电卡盘依靠静电力来夹持工件，因此卡盘与工件之间无物理接触，从而降低了污染或损坏精密表面的风险。
（3）高精度和可重复性：静电卡盘可精确控制夹持力，从而实现工件的精确定位和对准。此外，它们还具有出色的可重复性，确保在多个加工周期内获得一致的结果。
（4）兼容多种材料：静电卡盘可与多种材料配合使用，包括半导体、陶瓷、玻璃和金属，适用于各种制造应用。
按照不同产品类型，静电卡盘包括如下几个类别：
1.氧化铝静电卡盘
2.氮化铝静电卡盘
3.碳化硅静电卡盘
在静电卡盘领域，即便近年国内企业逐步突破，仍面临以下痛点：
1. 吸附稳定性弱：吸附力受电极均匀性、加热温场分布双重影响。电极分布不均直接导致局部电场畸变，吸附力失衡；加热不均则引发材料局部温度波动，改变电学性能（如介电常数），进一步加剧吸附力不均。
2. 消电荷时间长：静电卡盘撤电后，微小区域内高电势差引发电荷爬行，电荷在局部残留释放缓慢。残留电荷导致下次吸附时电压需求波动、吸附力不一致，严重制约生产效率。
3. 易开裂问题突出：常用材料如氮化铝（AlN）、氧化铝（Al₂O₃）抗热震性差，快速升降温（如半导体工艺中的短时间高温加热与冷却）易引发热应力开裂；碳化硅（SiC）虽抗热震性较好，但存在氢氟酸腐蚀风险及碳污染隐患。
03 静电卡盘市场现状及发展趋势
近年来，受半导体器件需求增长和先进制造工艺推动，陶瓷静电卡盘市场经历了显著的增长和演变。静电卡盘在半导体制造中发挥着至关重要的作用，它提供精确可靠的晶圆处理能力，这对于实现高水平的生产率和良率至关重要。
目前，陶瓷静电卡盘行业主要由日本公司主导。日本公司掌握着成熟的技术。许多国家和地区，都需要从日本进口。
中国在半导体静电卡盘领域已经取得了一定的技术突破。如中国大陆企业北京华卓精科科技股份有限公司和石家庄中瓷科技的静电卡盘更新技术已达到标准和客户验收要求。
除了载体晶圆尺寸的逐步增大外，静电卡盘的发展趋势主要体现在对温度均匀性控制需求的增加。未来几年，集成电路器件的主流生产工艺预计将达到10纳米、7纳米和5纳米。为了确保生产的一致性，PVD、ETCH、离子注入机等高端半导体设备对静电卡盘的控温能力和耐高温性能提出了更为严格的要求。现阶段，已有超过100个温区的静电卡盘产品被研发生产并投入实际应用。艾邦建有静电卡盘产业微信群，欢迎扫描下方二维码，添加管理员微信，即可加入。
国内外静电卡盘企业主要有：
1. 日本新光电气工业株式会社
2. 日本京瓷
3. 美国应用材料
4. 韩国迈科陶瓷有限公司
5. 美国泛林集团
6. 日本碍子株式会社
7. 海拓创新技术（杭州）有限公司
8. 苏州珂玛
9. 中国电子科技集团有限公司
10. 北京华卓精科科技股份有限公司
11. 石家庄中瓷科技
等，以上排名不分先后。
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一、展会精彩内容
·展出范围
陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介质陶瓷、压电陶瓷、钛酸钡、碳酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化锆、玻璃粉、氮化铝、LTCC介质陶瓷粉体、稀土氧化物、生瓷带等；
精密陶瓷：氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钇、结构陶瓷、高温陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷轴承、陶瓷球、半导体陶瓷（搬运臂、陶瓷劈刀、静电卡盘、蚀刻环……）、3D打印陶瓷、燃料电池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纤陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
陶瓷基板及封装外壳：陶瓷封装外壳、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜电路板、厚膜电路板、陶瓷封装基座、热沉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、莫来石粉体及基板等；
金属材料：银粉、金粉、铜粉、镍粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用内/外电极浆料、LTCC银浆、金浆、钨钼浆料、铜浆、靶材、无氧铜带、可伐合金、金属冲压件等；
助剂：陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂、烧结助剂等；
陶瓷加工设备：砂磨机、球磨机、真空脱泡机、三辊机、喷雾造粒机、干压机、流延机、注塑机、3D打印机、模具、干燥设备、研磨机、精雕机、裁片机、激光设备、打孔机、填孔机、丝网印刷机、叠层机、层压机、等静压机、热切机、整平机、排胶炉、烧结炉、钎焊设备、电镀设备、化学镀、喷银机、浸银机、端银机、真空镀膜设备、显影设备、去膜设备、蚀刻机、湿制程设备、等离子清洗、超声波清洗、自动化设备、剥离强度测试仪、AOI检测设备、打标机；
封装测试设备：贴片机、引线键合机、封盖机、平行缝焊封帽、切筋机、钎焊设备、激光调阻机、网络分析仪、热循环测试设备、测厚仪、氦气检漏仪、老化设备、外观检测、超声波扫描显微镜、X-光检测、激光打标、分选设备、测包编带机等；
耗材：离型膜、载带（塑料和纸质）、耐火材料、承烧板/匣钵（氧化铝、刚玉莫来石、氮化硼等）、承烧网、发泡胶、研磨耗材（金刚石微粉、研磨液）、精密网版、清洗剂、电镀药水等。
二、展位预订
李小姐：18823755657 （同微信）
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