制备芯片需要用到半导体设备，如刻蚀机、光刻机、离子注入机等，打开半导体设备，里面运用了大量的陶瓷零部件，陶瓷零部件具有耐高温、耐腐蚀、精度高、强度高等优异性能，其可以很好地用在半导体设备内。大部分陶瓷零部件在半导体制程中作为设备的关键零部件直接与晶圆接触，可以实现晶圆表面温度高精度控制和快速升降温。
图 半导体陶瓷部件，wonikqnc
半导体陶瓷零部件属于先进陶瓷，通常采用高纯超细的无机材料来制备，包括氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氧化钇等。半导体陶瓷零部件种类包括半导体陶瓷手臂、陶瓷喷嘴、陶瓷窗、陶瓷腔体罩、多孔陶瓷真空吸盘等。
粉料制备
1）配料
原料中加入各种需要的材料，制备成特定配方的粉料。可以采用固相法、液相法、气相法等来制备。
2）机械球磨
球磨机是工业生产中常用的制备原料的设备，其内衬大多是陶瓷材料，也有的是采用高分子材料。将需要球磨的粉料加入到球磨机中，并加入各种陶瓷球作为研磨球。在研磨球和机械球磨后，粉料粒度可以达到微米级别。
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3）喷雾干燥
粉料成型
用相应配方制备的粉料来制备陶瓷生坯，陶瓷制品成型方法通常包括干压成型、等静压成型、流延成型、注射成型、凝胶注模成型等多种方法。用这些方法可以得到相应的陶瓷生坯。
1）干压成型
该工艺主要通过把造粒后颗粒级配适合的粉末，倒入到金属模腔中，用压头对其施加压力，压头在模腔中进行移位，并将压力传递给模具中的粉体颗粒，使其被压实，最终形成具有一定形状和强度的陶瓷素坯产品。
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2）等静压成型
该工艺是把需要压制成型的半导体陶瓷零部件放入等静压机中，利用液体不可压缩和均匀传递压力的性质从各个方向对试样进行均匀加压，当液体介质通过压力泵注入压力容器中时，其压强大小不变且均匀传递到各个方向，这样，陶瓷零部件在各个方向上受到均匀的大小一致的压力，从而使得陶瓷零部件更加致密。
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3）流延成型
流延成型是较复杂的一个工艺，它是能够一次成形制造出厚度从数十微米至毫米量级的陶瓷毛坯的湿式成形技术，将具有一定粘性且分散性较好的陶瓷浆料，从流延机浆料槽刀口流到基带上，将浆料展开，在表面张力的作用下，生成光滑上表面的坯膜，将坯膜连同基带一起送到烘干室内，在溶剂挥发后，有机粘结剂在陶瓷颗粒之间生成网络，从而生成具有一定强度和柔性的坯片，将干燥的坯片从基带上剥离后，卷轴备用。根据需要对产品进行裁切、冲压、穿孔等工序，再进行烧制，即可完成产品的加工。
4）注射成型
注射成型是将热塑性材料与陶瓷粉体混合成热溶体，然后注射到相对冷的模具中，待冷却后，将成型好的坯体制品顶出脱模即可，该工艺可以快速自动地进行批量生产，而且其工艺过程可以进行精确控制，该工艺可以成型复杂形状的陶瓷产品，应用较广。
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5）凝胶注模成型
高温烧结
陶瓷零部件制品有的是先排胶再烧结，有的是排胶和烧结一起完成。通常排胶温度低于烧结温度，不超过1000℃。高温烧结方式主要包括常压烧结、真空烧结、气氛烧结。通过烧结可以使得陶瓷由生坯转化为熟坯，变成致密结构。
1）常压烧结
常压烧结就是对材料不进行加压而使其在大气压力下烧结，是较常用的烧结方法，这种方法一般是在氧气气氛下或者某种特殊气体气氛条件下烧结。在常压烧结过程中，成型的坯体不受外加压力的作用，只是在常压下加热粉末颗粒的聚集体转变成晶粒结合体。
2）真空烧结
真空烧结是指在真空环境下，将特定形态的陶瓷坯体通过物理、化学作用，在真空状态下，转化为致密、硬的烧结体。氧化物陶瓷坯体中的孔隙主要是由水、氢和氧等物质组成，在烧结时它们会通过气孔逃逸。但是，一氧化碳，二氧化碳，尤其是氮，很难通过气孔逃逸，导致产品的致密性降低。通过真空烧结，可以使所有的气体都排出，因此，产品的致密度得到改善。
3）气氛烧结
精密加工
品检
表面处理
半导体设备对清洁度要求非常高，品检合格的半导体陶瓷零部件还需要进一步对其进行表面清洗，通常采用酸洗、碱洗、有机溶剂清洗等方法，清洗过后的产品干燥后，再次检查其品质，合格的产品到无尘室进行包装即可。
图 喷砂处理静电卡盘，来源：新东工业
有的特殊需求的陶瓷零部件，还需要进行电弧熔射、等离子喷涂、静电喷涂、气相沉积、超洁净清洗、阳极氧化、金属化复合等进一步的表面处理，使其达到使用要求。
来源：半导体陶瓷零部件种类及应用，陶近翁,等.
2025年8月26日-28日
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