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半导体零部件-陶瓷件静电吸盘


陶瓷件 —— 核心设备腔体内广泛使用的重要零部件

陶瓷件是使用氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷先进陶瓷材料经精密加工后制造的半导体设备零部件。

先进陶瓷材料在强度、精度、电学性能和耐腐蚀性等方面的优异表现,能满足真空、高温等特殊环境下的半导体制造复杂性能要求。精密陶瓷零部件广泛应用于光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、CMP等多个半导体制造关键流程的核心设备中,如轴承、导轨、内衬、静电吸盘、机械搬运臂等。尤其是在设备腔体内部,发挥支撑、保护、导流等功能。
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陶瓷件 —— 静电吸盘①概况


静电吸盘是一种适用于真空环境等离子体环境的超洁净晶圆片承载体。它利用静电吸附原理进行超薄晶圆片的平整均匀夹持,此外还发挥散热作用,运用静电吸盘的导热系统和通氦气的方式导出加工过程中产生的热量。该产品广泛应用于PVD、PECVD、ETCH、EUVL、离子注入等高端半导体制造装备。静电吸盘使用寿命一般不超过两年,属于消耗品,替换量大。

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静电吸盘的基本原理是利用异种电荷相互吸引的作用力实现对晶圆片的吸附,其主体结构为三明治结构,分为电介质层、电极层基底层

按照电介质层材料,静电吸盘主要分为库伦类和琼斯热背类(Johnsen-Rahbek)两大类。由于异种电荷距离更加接近,琼斯热背类静电吸盘可在较低电压下实现相同吸附力。

图表35:静电吸盘结构


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图表36:静电吸盘主体结构示意图

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资料来源:《J-R型氮化铝陶瓷静电吸盘的设计与制造》——牛晨旭 ,华福证券研究所

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陶瓷件 —— 静电吸盘②市场规模逐步扩大,美日厂商占据主导地位


受益于半导体设备市场的增长,全球静电吸盘市场规模逐步扩大。根据QYResearch数据,2021年全球静电吸盘市场规模达17.14亿美元,同比增长6.91%。预计2022-2028年CAGR为5.06%,到2028年市场规模将达24.12亿美元。中国市场方面,受益于晶圆厂在中国大陆大规模扩建,半导体设备需求快速增长。2021年中国静电吸盘市场规模达3.19亿美元,预计2028年将达5.24亿美元。

静电吸盘行业集中度高,美日厂商占据主导地位。2021年全球静电吸盘市场营收规模前三名为美国应用材料(Applied Materials)、泛林集团(Lam Research)和日本新光电气(SHINKO),分别占据市场43.86%,31.42%和10.20%的份额。美国的应用材料和泛林生产的静电吸盘主要供应自己的半导体设备,日本的新光电气、TOTO和NTK则为第三方供应商。目前国内北京华卓精科和广东海拓创新实现了静电吸盘产品的量产和商业化。

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