中国粉体网讯  芯片制造包含上千道工序，测试是贯穿生产全程的质检关口。半导体检测设备是保证芯片生产高成品率的关键，贯穿于集成电路生产全过程，是集成电路生产的核心设备之一，也被称为芯片良率的“守门人”。

随着HBM高带宽存储、Chiplet先进封装、AI算力芯片大规模落地，全球半导体设备市场正在保持高速增长。根据SEMI的预测，全球半导体测试设备销售额预计将从2025年的117亿美元增长至2028年的208亿美元，年复合增速约为21%，高于半导体设备市场整体水平。这也促使半导体先进制程持续向高精度、微尺度与高洁净方向演进，也对检测设备关键材料的稳定性、洁净性及功能适配性提出了更高的要求。多孔陶瓷作为半导体先进制程检测设备中的关键功能材料，其结构特征与性能水平直接关系检测过程的洁净控制、热稳定保障与精密支撑效果。

多孔陶瓷在半导体检测设备中的应用

真空吸盘

传统致密材料的吸盘往往依赖局部开孔供气或抽气，容易在表面形成压力集中区，导致晶圆边缘翘曲、局部吸附不稳及微振动放大等问题。

多孔陶瓷真空吸盘

多孔陶瓷在半导体检测设备真空吸盘中的应用，价值在于利用连续的微孔结构实现气流均匀分布与稳定吸附支撑，从而满足晶圆传输、定位及检测过程对平整度和受力一致性的严格要求。其凭借均匀渗透特性，可将负压或气浮压力在整个接触界面上平缓释放，使吸附面压力波动控制在较小范围内，晶圆表面变形量明显降低。

相关应用表明，采用优化孔径结构的多孔陶瓷吸盘后，吸附均匀性可提升30%以上，晶圆面内高度差控制在3μm以内，局部应力集中现象明显减弱，颗粒二次污染风险同步下降。在气浮支撑状态下，其微孔网络还能形成稳定气膜，使晶圆与承载面之间保持低接触甚至非接触传输，摩擦损伤率下降40%左右，定位重复精度提升至±1μm以内。因此，该类结构在高洁净、高平稳和高重复性的检测场景中表现出良好的工程适配性，已成为先进制程检测设备提升承载稳定性与吸附一致性的关键支撑部件。

精密气体过滤与颗粒捕集

检测设备中的保护气体、载气、局部吹扫气体若夹带颗粒杂质，则容易对光学路径、样品表面、传感单元造成污染，从而引起检查信号波动，结果偏差。与普通过滤材料相比，在高流速、长期运行条件下，普通过滤材料容易出现孔道变形、过滤效率衰减、二次脱落问题，而多孔陶瓷凭借较高的热稳定性和抗腐蚀能力，能够在复杂工况在维持稳定的过滤从性能。

多孔陶瓷应用于半导体检测设备的精密气体过滤与颗粒捕集系统，这主要是依靠其具有可控孔径、良好连通性、稳定骨架结构，以此实现对微米及亚微米级颗粒的高效拦截，并输出洁净气流。根据相关研究、工程应用的情况，若将多孔陶瓷的孔径控制在5μm以下，并将孔隙率维持在35%~45%，则对于0.3μm以上的颗粒而言，其捕集效率能够达到99.7%以上，对于1μm级的颗粒，去除效率可稳定地保持在99.9%左右。

热管理组件

多孔陶瓷在半导体检测设备热管理组件中的应用，主要体现在均热板支撑层与隔热结构功能层两个方面，其连续孔道和稳定骨架有利于热量扩散、热应力缓冲及局部温升抑制。检测设备在长时间光源照射、精密传感和高速运动状态下，局部区域易形成热集聚，若热分布不均，便会引起结构微变形和测量漂移。将多孔陶瓷引入均热板内部支撑结构后，可利用孔隙网络强化工质回流与热量均匀扩散，使热扩散效率提升约28%，热源区域峰值温度降低6～10℃，表面温差控制在2.5℃以内。

多孔陶瓷均热板与隔热结构热流分布示意

用于隔热结构时，多孔陶瓷较低的热导率和良好的热稳定性可有效削弱热传递，典型材料在常温下热导率可控制在0.8~1.5 W/(m·K)范围内，使关键检测单元周边温升幅度降低30%以上，同时保持较好的尺寸稳定性。

多孔陶瓷制备技术与结构调节技术

多孔陶瓷的孔隙形态、连通特征与骨架均匀性在很大程度上取决与制备工艺路径，目前多孔陶瓷的制备技术一般分为模板法、溶胶－凝胶法、发泡法及3D打印法。

模板法与发泡法的工艺对比与结构控制

模板法与发泡法作为当前较为常见的两类成形方式，在半导体检测设备用多孔陶瓷制备中各有各自的优势。

模板法借助有机泡沫、纤维网络或可去除颗粒构建预设孔道，可较好地复制模板结构特征，使材料获得孔径分布较集中、连通性较高且规则性较强的三维骨架，适用于对气体通透均匀性和吸附稳定性要求较高的真空吸盘与过滤部件。

发泡法则通过在浆料内部引入气泡并控制其稳定过程形成孔隙结构，工艺流程相对简洁，孔隙率调节范围较宽，便于实现轻量化和大尺寸构件制备，但若浆料黏度、表面张力或发泡稳定性控制不足，易导致孔径离散较大及局部塌陷等问题。

相比而言，模板法在孔结构可控性和重复一致性方面更具优势，可将孔径波动控制在较小范围内，发泡法在成本控制与成型效率方面表现更为突出，适合对结构复杂度要求相对适中的应用场景。

模板法与发泡法制备多孔陶瓷的结构形成机理示意

溶胶-凝胶与烧结工艺对微观结构的影响

溶胶-凝胶过程通过前驱体水解与缩聚反应实现组分的分子级均匀分散，可明显改善材料成分分布不均和局部缺陷集中的问题，使后续成形后的孔壁组织更加连续细密。在溶胶－凝胶制备多孔陶瓷过程中，缩合、干燥和烧成过程至关重要，其中，烧结工艺通过温度、保温时间与升降温速率的协同调节，进一步影响颗粒颈部生长、孔隙收缩行为及晶界演化特征。

不同工艺条件下多孔陶瓷微观结构性能对比

烧结温度偏低时，材料内部结合不足，孔壁强度较弱且易残留较多微裂纹；烧结温度过高则可能引起孔隙收缩过度、连通性下降甚至局部闭孔增加，削弱其在吸附支撑和气体过滤中的功能表现。

相较于常规粉体直接烧结方式，溶胶-凝胶结合优化烧结制度后，可实现气孔结构更加均一，孔径偏差下降30%以上，抗弯强度提升20%左右，同时保持较好的比表面积与热稳定性，为半导体检测设备中多孔陶瓷关键部件的高可靠应用提供了稳定的微观结构基础。

小结

随着半导体先进制程向更小线宽、更高精度、更严洁净标准不断迈进，多孔陶瓷正从传统功能材料持续演变为高性能、精细化且适配系统的材料。面向未来的应用场景，行业会更注重多孔陶瓷的孔结构设计、材料纯度把控、多功能一体化集成，通过建立可调孔径、分级孔道、高均匀骨架结构，实现吸附支撑、颗粒过滤、热管理等性能的协同进步。

来源：

张昕等：半导体先进制程检测设备多孔陶瓷关键技术研究

唐钰栋等：多孔陶瓷的制备工艺及研究现状

常旸基金：全球半导体行业综述（七）：中国大陆半导体测试设备进展

（中国粉体网编辑整理/空青）

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