薄膜制程是指使用化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)的方式在晶片上得到理想的功能性薄膜层,在等离子真空气氛下,静电卡盘夹持晶圆以承受腔内等离子气氛、高温、及其他气相物质,静电卡盘起到夹持晶圆、加热或控制温度的功能。在物理气相沉积中以金属靶材作为阴极,采用水冷使冷阴极进行表面电弧蒸发。
随着半导体技术的发展,12寸晶圆制造成为主流,单一的加热区结构不足以满足晶片加热的需要,多温区结构的静电卡盘加热器总成也逐渐得到发展。多温区静电卡盘结构不仅对电介质材料的热性能和机械性能要求提高,也为制造工艺和结构设计提出了新的要求。
静电卡盘加热器总成具有较为复杂的结构,由多个功能部件通过物理方式进行组立,其中静电卡盘和加热器之间的热传递是尤为主要的方面,不仅需要满足温度传导的功能,也需要满足部件之间热膨胀系数的差异,不同材质部件之间的应力问题。在一定程度上,高温离子注入静电卡盘(碳化硅)在结构功能和使用需求上有一大部分与气相沉积用静电卡盘加热器总成重叠。
通常情况下,物理气相沉积和化学气相沉积过程中都伴随着真空和高温环境,因此对电介质导热性能和热膨胀系数要求较高,主流的设计理念都采用高致密、高相对介电参数的氧化铝或氮化铝作为静电卡盘的电介质材料。