光刻工艺（英语：photolithography 或 optical lithography）是半导体器件与LCD液晶屏制备的一个关键步骤，利用光将设计的精细图案转移至基板上，是一种对图案精度要求极高的工艺。目前，半导体及LCD制造设备中使用的氧化铝基精细陶瓷主要为白色或象牙白色。然而，在光源或焦平面周围的部件中，这些白色陶瓷会反射光线，产生眩光，影响设备性能。与之相比，黑色氧化铝陶瓷在保持其特有的强度和耐久性的同时，能够有效抑制表面反射，在波长240～2600nm范围内（涵盖了从紫外光到近红外光的多个区域），其反射率仅为5.1%～15.3%^【1】。

黑色材料通常具有较低的光线反射率

陶瓷真空吸盘是半导体制造中用于夹持及承载的常见设备零件。在光制程环节，采用黑色的真空吸盘可以减少加工时吸盘反射杂光造成的干扰。传统真空吸盘易将薄膜材料吸入表面的空气孔内，导致薄膜材料变形、下垂、应变和边缘翘曲等问题，而采用多孔陶瓷制作的真空吸盘使用超细微米级孔和孔间距能够可靠地处理更薄、更精细的工件，可以避免上述问题。多孔陶瓷真空吸盘由微孔陶瓷和框架组成，气孔尺寸通常为微米级甚至纳米级，其传递真空的部分为多孔陶瓷板，多孔陶瓷板装配在底座的沉孔中，其周边与底座粘结密封，底座为精密陶瓷或金属材料加工而成。

多孔陶瓷真空吸盘（多孔陶瓷卡盘）：吸附部是黑色多孔氧化铝陶瓷，外部是黑色致密氧化铝陶瓷，粘合面为黑色，以减少光反射，适用于光学检测装置，来源：Asuzac

多孔陶瓷真空吸盘结构：通过向多孔体施加负压力来吸附、固定被吸附物

黑色氧化铝陶瓷是以Al₂O₃为主要成分，过渡金属氧化物作为着色剂，同时添加烧结助剂，在一定的温度下烧结而成，其中着色剂是此类陶瓷的重要组成，决定了最终呈色。用作真空吸盘的此类陶瓷，在选用着色剂时，要保证真空吸盘的呈色程度、机械强度、孔隙率以及孔径大小。

黑色氧化铝“呈色机理”

物质的颜色由其对可见光的选择性吸收决定。若物质对可见光全部波长均吸收，则呈现黑色。

当然对于不可见光（如紫外线、红外线），若被吸收，也表现出相应的特性，例如热吸收或紫外屏蔽。

Al₂O₃陶瓷主要是采用过渡金属氧化物作为其着色剂。过渡金属元素的离子最外层为d轨道，是非球形对称轨道，在晶体场作用下，过渡金属元素离子的d轨道发生能级分裂，形成不同的能级，电子在不同能级的d轨道之间跃迁，跃迁能在1-4eV之间，对应着吸收一定波长的光，波长范围正好落在可见光区，使物质呈色，物质呈现的颜色为其所吸收的光波的补色。调整AI₂O₃陶瓷配方中着色氧化物的比例，在一定条件下制得的陶瓷样品，能吸收极大比例的可见光从而呈现黑色（当然，如果用于光制程还需考虑黑色氧化铝陶瓷对工作光波长范围的吸收）。

多孔氧化铝陶瓷

作为吸盘传递真空的关键组件，氧化铝多孔陶瓷的孔洞往往非常微细，孔隙率需在30%-50%，孔径要求则在微米级甚至纳米级，可以保证工件表面贴合于真空吸盘时，不会因为负压而造成表面的刮伤、凹陷等不良因素。

多孔氧化铝陶瓷是一种基体为氧化铝，经过高温烧结，内部含有大量相互贯通并且与表面也相通的微孔或孔洞结构的陶瓷材料。当下广泛应用的制备此类陶瓷的方法有：添加造孔剂法、发泡法、有机泡沫浸渍法、冷冻干燥法和凝胶注模法

相关阅读：如何制备低收缩高强度的多孔氧化铝陶瓷？

参考资料：

1、Asuzac 株式会社精细陶瓷事业部，黑色氧化铝

2、TSJ株式会社.防静电功能得到提高的黑色氧化铝陶瓷部件以及制备方法

3、赵元豪. 黑色多孔氧化铝陶瓷的制备工艺研究[D]. 北京:北京交通大学,2022.

编辑整理：粉体圈Alpha