半导体设备零部件应用广泛，参与制造全工艺流程。按照典型集成电路设备腔体内部流 程来分，半导体零部件可以分为传送装置类、电源和射频控制类、气体输送类、真空控 制类、温度控制类和光学类，下面对腔体及各类关键零部件进行详细介绍：
（一）腔体及机械零部件。腔体是半导体设备关键零部件，主要用于刻蚀、薄膜沉积设备中。腔体通常由高纯度、 耐腐蚀的材料制成，主要为不锈钢和铝合金。腔体为晶圆生产提供耐腐蚀、洁净和高真 空环境，用于承载并控制芯片制造过程中的化学反应和物理反应过程，主要应用于刻蚀、 薄膜沉积设备，也少量用于离子注入、高温扩散等设备。腔体所需核心技术为高精密多 工位复杂型面制造技术和表面处理特种工艺技术，以保证反应过程中腔体的真空环境、 洁净程度和耐腐蚀性能。
腔体按使用功能可分为过渡腔、传输腔和反应腔： 过渡腔：是设备中晶圆真空环境入口，晶圆从外部运输至设备入口，经过前端模块 （EFEM）后进入过渡腔，方从大气环境转换为真空环境，后续再进入真空环境的传 输腔、反应腔进行工艺反应。过渡腔以铝合金为主，技术相对简单。 传输腔：是晶圆在过渡腔和反应腔之间进行转移的中间平台。传输腔材料主要是不 锈钢，腔体需要保证密封性和真空度，同时由于传输腔需要与不同工艺的反应腔连 接，也需要采用不同的表面处理工艺来保证洁净度和耐腐蚀性。传输腔主要由腔体、 中央的真空机械手、传输腔与反应腔连接处的门阀，以及各种真空密封件组成。 反应腔：是晶圆加工和生产的工作空间，由于多种工艺气体会流入反应腔内发生化 学反应，其对洁净度和耐腐蚀性要求较高，尤其是先进制程对于洁净度要求更高。 反应腔中包括内衬、匀气盘等核心零部件，对性能要求更为严苛。
反应腔内部又有多种机械件，按不同材料及作用可分为金属工艺件、金属结构件及非金 属机械件：
金属工艺件：在设备中与晶圆直接接触或直接参与晶圆反应。以匀气盘为例，在薄 膜沉积及刻蚀过程中，特种工艺气体通过匀气盘上的小孔后均匀沉积在晶圆表面，以确保膜层的均匀性，其加工与表面处理为技术难点。金属工艺件一般需要经过高 精密机械制造和复杂的表面处理特种工艺过程，具备高精密、高洁净、超强耐腐蚀、 耐击穿电压等特点，工艺制程复杂。
金属结构件：结构件一般起连接、支撑和冷却等作用，对平面度和平行度有较高的 要求，部分结构零部件同样需要具备高洁净、强耐腐蚀能力和耐击穿电压等性能。 代表产品包括托盘、铸钢平台、流量计底座、冷却板等，不同产品差异较大，难点包 括不锈钢的高精密加工、超高光洁度制造、表面处理等技术。
非金属机械件：包括石英制品、陶瓷产品等，技术门槛极高。以静电卡盘（E-Chuck） 为例，它是在晶圆制造过程中为防止晶圆变形，利用静电吸附原理对超薄晶圆片进 行平整均匀夹持的零部件，被广泛用于刻蚀、沉积、离子注入等设备中。目前现有 的静电卡盘以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，并且进行分区温度控制，层 次较多结构复杂，通常采用陶瓷与电极高温共烧而成，技术难度高。
（二）传送装置类零部件。EFEM 是连接物料搬运系统与晶圆处理系统的桥梁。设备前端模块（Equipment Front End Module，EFEM）指在高洁净环境下，将单片晶圆通过精密机械手传输至工艺、检测模块 的晶圆前端传输系统。它安装在工艺设备的前面，主要应用于晶圆的自动上下料，核心 部件主要包括晶圆装载系统（Load Port）、大气机械手（Robot）、晶圆对准器（Aligner） 和空气过滤器（FFU）。不仅包括薄膜/刻蚀设备，大多单片加工的设备均有这一模块，如 光刻机、单片清洗机、涂胶显影机、CMP 等。
机械手承担晶圆定位与快速、平稳搬运作用，真空机械手技术壁垒高。机械手通常由控 制器、驱动器、手臂及末端执行器等部分组成，其核心部件片直接与晶圆接触，需要极 高的控制精度、运动速度、稳定性和可靠性，并且要在高洁净度的环境中运行。按使用 环境可分为大气手和真空手，其中真空手对于洁净度、精确度、晶圆固定方式等有更高 的要求。且由于真空手直接进入工艺腔，要求材料耐高温、耐磨，并且需要具备更高洁 净度及抗腐蚀性能。
（三）电源和射频控制类零部件。射频电源是重要电气类零部件，为等离子体配套电源，具有较高技术难度和壁垒。射频 电源是可以产生固定频率的正弦波、具有一定频率的高频电源，主要由射频信号源、射 频功率放大器及阻抗匹配器组成，其中，射频功率放大器是射频电源的核心。作为等离 子体配套电源，射频电源主要应用于离子注入、薄膜沉积和刻蚀设备，并且由于射频电 源直接关系到反应腔体中的等离子浓度，均匀度以及稳定度，要求其能够提供稳定的直 流电压、低噪声和较好的线性度，技术难度较高。
（四）气体输送类零部件。供气系统在半导体制造中发挥重要作用，包括刻蚀、离子注入、薄膜沉积、氧化等制程。 供气系统将气体从气源端输出，气体通过气柜出来，然后通过多功能阀箱及二次配阀盘 进行分流，最后通往工艺机台，作为半导体制造中不可或缺的一环直接影响生产运行及 产品质量。在大规模 IC 制造厂中，气体种类多、品质要求高、用气需求量大，对系统的 稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产要求十分严格。供气系统包括 Gas box、MFC 等 关键部件，并集成了阀门、接头等管道元件以及其它必要的测量与控制仪器。
气柜模组（Gas Box）是半导体供气系统关键组成，集成了流量/压力的测量及控制系统、 气体混合、输送等零部件。Gas Box 是特种工艺气体输送控制装置，按照晶圆生产工艺的 具体需求对不同特殊工艺气体进行传输、分配和混合。在半导体制程设备中，Gas Box 主 要用于刻蚀、薄膜沉积和离子注入设备等。模组集成了流量、压力测量与控制以及气体 混合与输送部件，以实现对工艺气体的流量、压力、浓度、混配比及反应时间等方面的 精准控制并确保洁净度、耐腐蚀性及安全性。 气体管路主要应用于半导体设备中的特殊工艺气体传送，是连接气源到反应腔的传输管 道。可分为气源到气柜的大批量洁净管路和气柜到反应腔的超高洁净管路，后者工艺相 对复杂、单价相对较高、长度相对较长。由于晶圆加工过程中的气体具有纯度高、腐蚀性强、易燃易爆及毒性的特点，因此对管路的密封性、洁净度及耐腐蚀能力有较高要求， 表面处理为关键技术与难点所在。
气体阀及气体流量控制器（MFC）是气柜中关键零部件： 气体阀：阀门是在流体管路系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。按工 作压力可分为真空阀和非真空阀，用于供气系统中的为非真空阀，包括隔膜阀、调 压阀、波纹管阀等。隔膜阀是用隔膜作启闭件封闭流道、截断流体、并将阀体内腔 和阀盖内腔隔开的截止阀，调压阀是把从钢瓶、压缩机等来源排出的气体或液体的 压力降低到分析仪等设备所需的较低值的阀门。 MFC：是一种用于精确控制气体或液体的流量的设备，在气体供应系统中，MFC 用 于确保整个制造过程中气体的稳定供应，而在刻蚀、薄膜沉积、离子注入等过程中， MFC 通常用于控制工艺所需气体的流量以确保反应的均匀性与精确性。由于涉及特 种工艺气体，MFC 除了要求精度、准确度外还需要材料的密封性、耐腐蚀性与高洁 净度，存在较多技术壁垒。
（五）真空控制类零部件。真空系统为半导体最大细分子系统，包含众多组件与零部件。半导体器件的生产，除需 要超净的环境外，有些工序还必须在真空中进行，以避免氧化和污染，保证芯片品质和性能。真空系统通常由真空泵、真空阀门、真空测量仪器、真空腔体、真空管路及法兰等 核心零部件构成。其中真空泵用来获得及维持真空环境；真空阀门主要用来调节流量、 切断或接通管路的元件；真空管路及法兰用于系统的可拆卸部位及安装需要的连接部位； 真空测量仪器则通常需在反应腔体、传送模组等安装完毕后的漏气检查。
真空泵为系统获取真空环境的核心零部件，在薄膜沉积、刻蚀、离子注入等对真空环境 要求较高的干法工艺中应用广泛。真空泵是利用机械、物理或化学方法，用以产生、改 善和维持真空环境的装置，主要包括干泵、分子泵、低温泵三大类。干泵通过电机驱动 转子将气体排出以实现抽气功能，包括爪式、涡旋式、罗茨式和螺杆式真空泵，应用领 域广泛；分子泵通过高速旋转的转子将动量传递给气体分子，使其获得定向速度并被压 缩至排气口，主要类型有涡轮分子泵和磁悬浮分子泵，后者在半导体领域应用广泛；低 温泵利用低温表面冷凝和吸附气体来抽气，能够达到超真空，但因其需要定期释放和再 生，市场相对较小。
真空阀为气体流量调节核心零部件，种类较多且技术要求高。阀门为半导体真空系统中 的核心零部件，起到开闭、控制流量、调节压力等作用，真空阀指用在真空系统中的阀 门，按照功能可分为隔离阀、控制阀、传输阀。隔离阀起隔绝/接通作用，营造真空环境； 控制阀主要起到控制气体流量和压力的作用；传输阀则可用于晶圆在腔体之间或腔体和Load Lock 之间的传输，根据阀门的工作方式划分，隔离阀和控制阀又包括闸阀、角阀、 蝶阀、球阀、钟摆阀等。真空阀门为标准件，对精度要求较高且使用寿命较长，一般需要 通过市场的长期验证，技术壁垒较高。
真空计为真空设备必要零部件，细分种类较多。真空计（Vacuum Gauge），也称真空规， 是一种测量真空度的仪器，主要分为三类：一是绝对压力的真空计，如波登式真空计和 电容式真空计；二是热传导式真空计，如皮拉尼真空计（热电阻）；三是电离式真空计， 如冷阴极真空计和热阴极真空计。此外还包括质谱分析仪、磁悬浮转子真空计。真空计 主要应用于粗真空环境及工艺过程中，在刻蚀、CVD、外延等等离子体工艺所需要的真 空环境以及气体通入腔体时都需要对腔体内的真空度进行实时监控，皮拉尼真空计和电 容薄膜真空计在半导体领域应用较多。
O-Ring 密封圈是用于半导体生产的通用密封件，也是主要耗材之一。在半导体制造中， 弹性体密封垫的可靠性非常关键，对清洁度和纯净度的要求非常严格，同时密封件必须 能够在高真空度及侵蚀性化学气体的压力作用下及高温环境中长期工作。用于半导体生 产的密封圈通常为 FFKM 全氟醚橡胶材料，该材料成本高昂，其耐等离子体腐蚀、气体 腐蚀、酸碱腐蚀、高温腐蚀、橡胶密封高洁净度要求，有助于保持密封的完整性，减少维修次数并提高安全性，是半导体制造的最佳密封材料。
（六）温度控制类零部件。温控装置实现工艺制程的控温需求，是不可或缺的关键设备。半导体专用温控装置 （Chiller）主要用于半导体制造过程中精确控制反应室的温度，是集成电路制造过程中不 可或缺的关键零部件。它是一种自平衡循环装置，主要由换热器、循环泵、压缩机和控 制系统组成，按照技术路线可分为热交换器型、单级压缩型、复叠型、热电型，按通道数 量可分为单通道、双通道和三通道。Chiller 主要应用于刻蚀、离子注入、扩散、薄膜沉 积、CMP 等环节。
（七）光学类零部件。光学系统是半导体设备核心卡脖子环节，决定集成电路工艺制程节点。光学系统是光刻 机与量检测设备重要组成，覆盖半导体制造全流程。光刻机光学子系统是半导体光学系 统的核心，其中包括光源、照明系统和物镜系统。
光源：是光刻机的核心构成之一，其波长决定了光刻机的工艺能力。光刻机根据光 源不同可分成紫外（UV）光刻机、深紫外（DUV）光刻机、极紫外（EUV）光刻机 三类，光源波长越短对应制程节点越先进，技术难度也越高。
照明系统：位于光源和物镜系统之间，其作用是将光源发出的光束进行整形匀化后， 为掩膜提供成像曝光所需的照明模式和照明光场。其组件包括光瞳整形透镜、匀光 单位、扫描狭缝和中继镜。
物镜系统：物镜系统的功能是实现光线的聚焦以将掩膜版上的图形缩放至晶圆表面。 投影物镜是光刻机中最昂贵、最复杂的核心部件之一，为了精确成像，严格控制像 差，光刻机透镜平整度和光洁度要求度极高。
