CN108842133A - 一种图形化静电卡盘的制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图形化静电卡盘的制备方法及设备，制备方法包括：选取超大尺寸(大于300mm)陶瓷片(AIN或Al₂O₃)作为基底，并印上图形化有机胶掩膜，利用离子束技术沉积具有高电阻率、高硬度、耐磨损性、抗离子冲蚀性的DLC膜层。沉积方法包括：采用高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)在基底注入金属元素形成梯度伪扩散层，接着采用90度超宽磁过滤金属阴极真空弧(FCVA)技术，沉积金属过渡层；在金属过渡层上，采用单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)沉积得到高sp2含量的DLC膜层；在所述高sp2含量DLC膜层上利用双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)沉积得到超硬DLC膜层；膜层的电阻可达到10‑50MΩ，硬度可达到80Gpa以上。通过实施本发明，能使静电卡盘具有优异的耐磨性和使用寿命。

Description

一种图形化静电卡盘的制备方法和设备

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种在图形化静电卡盘上沉积一层具有高电阻率、高硬度、耐磨损性、抗离子冲蚀性的DLC膜层的方法和设备。

背景技术

随着全球经济回暖，集成电路制造又迎来春天，对卡盘及静电卡盘的需求急剧上升。静电卡盘是半导体工艺中的硅片夹持工具，依靠静电产生吸附力，吸附夹持晶圆的关键夹持部件。其夹持系统一般是一个三明治结构：上下两层为电极，中间夹着一层电介质，其中硅片充当上表面的电极，下电极和电介质被整合制造在一个器件中，即称为静电卡盘。典型的静电卡盘表面介电层为绝缘层材料，一般采用陶瓷制造，静电卡盘价格昂贵且通常在使用半年或一年长时间后，出现污染、磨损和等离子体冲蚀等损坏情况，需要通过清洗、维修、翻新和更换等手段才能继续可靠使用。静电卡盘相对于其他硅片夹持技术有着明显优势，可是静电卡盘相关技术在国内却基本是空白一片。但现在对在AlN或Al₂O₃等陶瓷材料表面制作类金刚石涂层还未在文献中见到，很少类似相关报道。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的之一是利用类金刚石膜层高电阻率、高硬度、耐磨损性、抗离子冲蚀性的特性，同时结合金属真空蒸汽离子源(MEVVA)和磁过滤真空弧沉积系统 (FCVA)提出一种图形化静电卡盘制造方法和设备，能够制备得到在实际环境中具有高寿命，且耐磨性优异的静电卡盘。

进一步来讲，该图形化静电卡盘制造方法包括：在所述基底表面进行金属离子注入形成金属梯度伪扩散层，在金属伪扩散层表面沉积获得金属过渡层，随后在金属过渡层表面沉积第一层高sp2含量的DLC膜层，最后在第一层高sp2含量的DLC膜层表面沉积第二层超硬DLC膜层。

可选地，在一些实施例中，所述基底层为印有图形化有机胶掩膜的超大尺寸(大于300mm)AlN或Al₂O₃陶瓷片。所述金属元素为Ti或Cr，Au，Ag等，其注入束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²。

可选地，在一些实施例中，所述金属过渡层为Ti膜层或Cr，Au，Ag等膜层，且厚度为2-5μm。

可选地，在一些实施例中，利用所述90度超宽FCVA离子源，在所述金属梯度伪扩散层上，磁过滤沉积出金属过渡层；其中，所述金属过渡层的金属元素为Ti或Cr，Au， Ag，且厚度为2-5μm；进行所述磁过滤沉积时，弧流为80-130A，弯管磁场2.0～4.0A，负偏压-200-1000V，沉积温度为200-400℃，沉积真空度在1×10^-3-1×10^-1Pa范围交替变化，束流强度不低于1200mA，

可选地，在一些实施例中，利用所述单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在所述金属过渡层之上，沉积出第一层高sp2含量的DLC膜层，且厚度为100～500nm；进行所述磁过滤沉积时，在金属过渡层上施加高功率脉冲偏压为1～10kV，脉冲宽度为 0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为0.1～5MW，沉积温度20-80℃，同时通入载气氩气(Ar)，流量为0-10sccm，沉积时间10-30min；

可选地，在一些实施例中，利用所述双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在所述第二层软DLC膜层之上沉积出硬DLC膜层，且厚度为3～5μm；进行所述磁过滤沉积时，施加直流偏压为-300～-600V，起弧电流70-100A，弯管磁场2.0～4.0A，占空比20～80％，束流50-150mA，沉积温度20-40℃，沉积时间1-3h；

本发明实施例提出的图形化静电卡盘的制备设备用于实施上述任一所述的图形化静电卡盘的制备方法，该图形化静电卡盘的制备设备包括：注入装置，配置为利用高能金属蒸汽真空弧(MEVVA)系统，向样板表面注入金属Ti或Cr，Au，Ag元素，形成金属梯度伪扩散层；沉积装置，配置为1套90度超宽磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在金属伪扩散层表面沉积金属过渡层；1套单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在金属过渡层表面沉积第一层高sp2含量的DLC膜层；1套双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第一层高sp2含量的DLC膜层表面沉积第二层超硬DLC膜层。

相对于现有技术，本发明各实施例具有以下优势：

1.本发明实施例提出图形化静电卡盘的制备方法和设备，通过对样板进行高能的金属元素注入形成金属梯度伪扩散层，使其能够与样板乃至后续磁过滤沉积出的结构性膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强；

2.本发明实施例提出图形化静电卡盘的制备方法和设备，提出了一种新型的超厚超硬DLC膜层制备工艺，对金属过渡层施加高功率脉冲偏压制备软DLC膜层，通过金属层和软DLC膜层的结合来释放应力，以提高结合力。

3.本发明实施例提出图形化静电卡盘的制备方法和设备，通过对所述沉积装置的磁过滤弯管施加脉冲式正偏压，以提高等离子体的传输率，有利于提高薄膜硬度、耐磨性、致密性、膜基结合力等。

4.本发明实施例提出图形化静电卡盘的制备方法和设备，通过使用高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，对其引出电极以及加速电极重新设计，能够有效地对离子束流进行大幅展宽，实现达到对大宽度的工件处理的要求。

5.本发明实施例提出图形化静电卡盘的制备方法和设备，通过设置磁过滤弯管上的发散线包为等离子体出口线包，可以实现在陶瓷片基底上沉积得到创新性大尺寸的 DLC膜层。

6.本发明实例还提出新型的单T和双T型管道进行DLC膜层的沉积，可以有效提高磁过滤弯管的过滤效率，提高原子离化率，可使等离子体密度增加，成膜时大颗粒减少，应力减小，使得DLC膜层的质量比90度磁过滤沉积、磁控溅射、电子束蒸发等PVD沉积方法得到的DLC膜层具有更好的膜层质量以及更高的硬度。

7.此外，本发明实施例还提出一种沉积设备，该沉积设备设置有上述任一技术方案所述。需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明实施例的更多特点和优势将在之后的具体实施方式予以说明。

附图说明

构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的图形化静电卡盘的制备方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的图形化静电卡盘结构示意图；

图3为本发明实施例提供的金属真空蒸汽离子源(MEVVA)示意图及实物图；

图4为本发明实施例提供的磁过滤FCVA系统结构示意图；

图5为本发明实施例提供的试样切割后进行XPS检测得到的沉积层键能图谱；

图6本发明实施例提供的沉积试样SEM形貌照片；

图7本发明实施例提供的具有DLC涂层和无DLC涂层的实验件摩擦系数的对比数据；

图8本发明实施例提供的轮廓仪测得的不同摩擦时间下，划痕深度数据对比；

附图标记说明

200 大尺寸陶瓷片基底

210 金属梯度伪扩散层

220 金属过渡层

230 第一层高sp2键含量DLC膜层

240 硬DLC膜

300 MEVVA阴极靶材及实物图

301 引出电极示意图及实物图

302 加速电极示意图及实物图

303 触发电极

304 离子束

400 90度FCVA阴极

410 高脉冲线包

420 抑制线包

430 强脉冲线包

440 中间线包

450 磁过滤弯管

460 发散线包

470 工作台

480 单T型磁过滤FCVA示意图

490 双T型磁过滤FCVA示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

方法实施例

随着全球科技的发展，集成电路制造又重回高潮，对卡盘及静电卡盘的需求急剧上升。静电卡盘是半导体工艺中的硅片夹持工具，制备性能优异的静电卡盘有非常重要的意义。这里，提供一种图形化静电卡盘的制造方法。

需要说明的是，本实施例中，通过离子束技术制备DLC膜，选用的基底层为超大尺寸 (大于300mm)AlN或Al₂O₃陶瓷片。参照图1，其示出了本实施例DLC膜制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S100：利用表面印有图形化有机胶掩膜的超大尺寸(大于300mm)AlN或Al₂O₃陶瓷片作为基底。

本步骤中按照掩膜设计图制作丝印网版，掩膜胶使用耐温的日本Silicon RTV胶，该胶的耐温范围为80-400℃，并且在该范围内不释放气体，同时与基底结合强度不大于40N。通过自动(半自动或手动)的丝网印刷设备将图形化的有机胶印与陶瓷片表面。并在200℃的恒温环境下烘干。

S200：利用高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)离子注入系统，在样板表面上注入金属元素形成梯度伪扩散层。

其中，本步骤为利用高能金属离子注入基底，能够形成金属和基底材料的混合层，提高其表面以及后续膜层与基底的结合力。本步骤中，可选地，金属元素采用Ti或Cr，Au，Ag等，金属离子能量在100-400KeV范围交替变化，束流强度为1～10mA，注入剂量为 1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度200-500nm。

S300：利用90度超宽磁过滤阴极真空弧(FCVA)沉积系统，在梯度伪扩散层上沉积获得厚度范围在2-5μm的金属过渡层；

本步骤中，可选地，金属过渡层为Ti膜层或Cr，Au，Ag等膜层，且厚度为2-5μm。起弧电流为80-130A，束流强度不低于1200mA，弯管磁场2.0～4.0A，负偏压 -200-1000V，沉积时间为10-30min，沉积温度为200-400℃，金属纳米颗粒的尺寸为 50-100nm。

S400：采用单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，在所述金属过渡层之上，沉积得到厚度范围在100500nm的第一层高sp2含量的DLC膜层。

本步骤中，可选的，碳源为阴极，沉积得到第一层DLC膜层厚度为100500nm。施加高功率脉冲偏压为1～10kV，脉冲宽度为0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为0.1～5MW，沉积束流100-300mA，沉积温度20-80℃，同时通入载气为氩气(Ar)，流量为0-10sccm，沉积真空在1×10^-4-1×10^-2Pa范围交替变化，沉积时间10-30min。

S500：采用双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，在所述第一层高sp2含量的DLC膜层之上沉积得到厚度范围在3～5μm的第二层硬DLC膜层。

本步骤中，硬DLC膜层厚度为3～5μm，在第一层DLC膜层上施加直流偏压-300～ -600V，起弧电流70-100A，弯管磁场2.0～4.0A，沉积束流50-150mA，占空比20～80％，，沉积温度20-40℃，沉积时间1-3h。

S600：去除有机胶掩膜。

本步骤中，可选地，将样品在丙酮中浸泡1小时，然后使用塑料刀刮除有机胶掩膜，最后进行清洗和烘干。

上述实施例通过金属真空蒸汽离子源(MEVVA)系统注入的金属元素在基底上制备金属伪扩散层，90度超宽磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)沉积的金属元素构成的金属过渡层，单T和双T磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)沉积软硬结合的DLC膜层。此结构膜层与基底材料有非常好的结合强度，同时结合了DLC膜层的抗离子冲蚀性，超高电阻率、硬度以及优异的耐磨损性等特性，使具有表面涂层的静电卡盘在耐磨性和使用寿命等方面具有明显的优势。

设备实施例

为实现上述膜层的制备方法，基于上述各实施例，本实施例提出一种图形化静电卡盘的制造设备，该制造设备主要是基于大尺寸陶瓷片表面的改性设备，包括如下装置：

a)注入装置

注入装置用于利用高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，向所述基底层注入金属元素，

对所述基底层进行金属掺杂注入。

需要说明的是，MEVVA离子源主要由等离子体产生区和离子束引出区组成，等离子体产生区也就是金属蒸汽真空弧放电区。MEVVA离子注入就是采用MEVVA离子源产生的载能离子束轰击材料表面，对工件表面进行离子注入，从而改变材料表面的物理、化学性能的过程，使得薄膜与工件基体能够牢固地结合。

同时，所述的高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，通过对其引出电极以及加速电极重新设计，能够有效地对离子束流进行大幅展宽，能处理尺寸更宽的工件。如图3所示。

b)沉积装置，沉积装置(FCVA)主要用于沉积金属过渡层以及DLC膜层；

需要说明的是，FCVA主要是利用直流低压弧光放电产生金属或者碳等离子体，通过磁过滤装置引出到基体表面镀膜，通过在基材表面加上负压使得正离子向基体表面加速，使得镀层与工件基体能够进一步的牢固结合。如图4所示。

下面，在结合一实例，在具体实施过程中，对上述图形化静电卡盘制造方法作进一步说明：

结合附图说明，详细的介绍本发明的一种图形化静电卡盘的制造方法，实施步骤如下：

1.金属梯度伪扩散层210制备：注入：将基底层200固定在样品台470，并转动至注入靶位开始注入。注入离子源为纯度99.9％的纯金属Ti或Cr，Au，Ag等，注入条件为真空度为1×10^-3～6×10^-3Pa，注入金属离子能量在100-400KeV范围交替变化，束流强度为 1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度200-500nm。

2.金属过渡层220制备：金属离子沉积：转动样品至90度超宽磁过滤沉积靶位开始沉积。沉积弧源为纯度99％Ti源或Cr，Au，Ag源等，沉积条件为：真空度在1×10^-3-1× 10^{- 1}pa范围交替变化，起弧电流为80-130A，弯管磁场2.0～4.0A，负偏压-200-1000V，束流强度不低于1200mA，沉积时间为10-30min，沉积温度为200-400℃。

3.第一层高sp2键含量DLC膜层230制备：DLC膜沉积：沉积条件为，沉积弧源为纯度99％的碳弧源，真空度为1×10^-4～6×10^-2Pa，在220上施加高功率脉冲偏压为 1～10kV，脉冲宽度为0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为0.1～5MW，沉积温度20-80℃，通入载气氩气(Ar)，流量为0-10sccm，沉积时间 10-30min，沉积得到第一层高sp2键含量DLC膜层。

4.硬DLC膜240制备：在230之上施加直流偏压为-300～-600V，起弧电流 70-100A，弯管磁场2.0～4.0A沉积束流50-150mA，占空比20～80％，，沉积温度20-40℃，沉积时间为1-3h，沉积得到第二层超硬DLC膜。最终得到DLC膜层总厚度为3-5微米，硬度为40-100GPa。

为对金属/DLC复合膜进行分析，这里可参照图5、6a)、6b)，图5为试样切割后进行XPS检测得到的沉积层键能图谱；图6为沉积试样SEM形貌照片，a)为试样横截面形貌照片，b)为DLC表面形貌照片。结合图5可知，键能图谱中有一主峰，位于284.4-285.1eV 之间。由于碳sp2特征峰位于284.4eV，碳sp3特征峰位于285.2eV，说明该主峰由碳sp2 杂化峰和sp3杂化峰复合而成，证明表层沉积膜为具有亚稳态结构的类金刚石DLC薄膜。利用高斯函数进行分峰拟合，得到sp2/sp3比约为1/4，sp3含量较高，说明得到DLC膜性能更具有金刚石倾向性。从图6a)中可以看出，顶层DLC、金属过渡膜和底层陶瓷衬底三层结构层间界面清晰，层与层之间未见明显间隙和开裂，各个膜层之间结合良好。从图6b) 中可以看出，膜层较为平整，颗粒直径小而均匀，表面没有明显的大颗粒堆积现象，这主要是通过FCVA系统过滤了大颗粒粒子，从而形成了一层更为致密均匀的镀层。

对比测试例

为了进一步地显示本发明的膜层的有益效果，选用AlN陶瓷片作为基底进行摩擦磨损实验进行测试对比。

实施例一：没有DLC涂层的AlN陶瓷片；

实施例二：具有DLC涂层的AlN陶瓷片；

下面采用UMT摩擦磨损试验仪进行实验，具体设定为：使用直径4mm的SiC标准球，加载力200g，加载时间分别为5min，10min，15min，30min，60min，120min和180min，摩擦频率为2Hz，往返式摩擦。

参照图7，为具有DLC涂层和无DLC涂层的实验件摩擦系数的对比数据。

从图7可以看出，具有DLC涂层的氮化铝摩擦系数低于0.09，最低达到0.05左右，而未沉积DLC的氮化铝摩擦系数较大，约为0.8-0.9之间。摩擦系数体现了材料的耐磨性，摩擦系数越小，薄膜的耐磨性越好，具有DLC涂层的氮化铝摩擦系数约为没有涂层的氮化铝的1/10，耐磨性远好于没有涂层的镜面氮化铝。

参照图8，为轮廓仪测得的不同摩擦时间下，划痕深度数据对比。

从图8可以看出，具有DLC涂层的氮化铝在摩擦时间为5min，10min和15min的划痕损失微量，难以测量。摩擦30min后出现可测得深度，约为0.1μm，其在180min后的

深度为0.33μm。没有DLC涂层的氮化铝划痕深度均高于具有DLC涂层的氮化铝，在摩擦30min后深度就已经超过0.5μm，180min后划痕深度达到2.51μm，损失量为具有涂层的氮化铝的7.6倍。DLC涂层在长时间摩擦磨损情况下，保持良好的耐磨性，有效降低了静电卡盘氮化铝介质层的磨损。

静电卡盘的静电吸附力F理论计算公式为静电吸附力F的大小与陶瓷层厚度d的平方为正比关系。对于厚度为0.3mm的氮化铝介电层来说，没有涂层的介电层因不间断摩擦，磨损深度达到2.51um时，静电吸附力增加1.69％；具有DLC涂层的介电层在同等摩擦条件下，损失厚度为0.33um，静电吸附力增加0.22％。

一般情况下，静电力增加有利于有效吸附晶圆。但吸附力超过一定值，则会在吸附夹持过程中造成晶圆弯曲曲度增加而最终破裂。同时，在实际使用过程中，静电卡盘介电层表面状态(如粗糙度)的改变对电荷分布均匀性，以及静电吸附力大小稳定有很大影响。具有涂层的介电层能有效维持介电层表面状态，使电荷在介电层表面分布均匀，保证静电卡盘夹持晶圆过程中吸附力大小稳定一致。

另外，静电卡盘介电层的击穿电压与其厚度成正比，经过一段时间磨损后介电层厚度减薄，会增加击穿失效的概率。如前述实验数据，对于厚度为0.3mm的氮化铝来说，当没有涂层的介电层损失厚度达到2.51μm时，击穿电压下降0.84％；而具有DLC涂层的介电层在同等摩擦条件下，击穿电压仅下降0.11％。更重要的是，由于摩擦磨损，介电层表面可能会形成微观缺陷，进而造成电荷的局部堆积和微观击穿，导致静电卡盘使用寿命下降。

综上，通过FCVA工艺在静电卡盘的陶瓷介电层表面沉积DLC涂层，以达到增强其耐磨性的目的。通过研究沉积工艺，能够在陶瓷表面形成均匀、致密和高电阻率、高硬度、耐磨损性、抗等离子体离子冲蚀性的DLC涂层。沉积涂层后，实验件摩擦系数可以降低90％，在相同实验条件下其磨损大幅降低，进而有助于静电卡盘使用寿命的增加。

Claims (9)

1.一种图形化静电卡盘的制备方法，其特征在于，包括：

a)选取尺寸大于300mm的陶瓷片(AIN或Al₂O₃)作为基底，在基底表面印上图形化有机胶掩膜；

b)利用高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)离子注入系统，在样板表面上注入金属元素形成梯度伪扩散层，金属离子能量在100-400KeV范围内交替变化，注入深度200-500nm，注入剂量1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²；

c)利用90度超宽磁过滤金属阴极真空弧(FCVA)沉积系统，在梯度伪扩散层上沉积获得厚度范围在2-5μm的金属过渡层，金属起弧电流为80-130A，沉积时间为10-30min；

d)采用单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，在所述金属过渡层之上，沉积得到厚度范围在100～500nm的第一层高sp2含量的DLC膜层，DLC膜层的硬度为20-40Gpa，沉积温度20-80℃，沉积束流100-300mA，沉积时间10-30min，同时通入载气为氩气(Ar)，流量为0-10sccm，沉积真空在1×10^-4-1×10^-2pa范围交替变化；

e)采用双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，在所述第一层高sp2含量的DLC膜层之上沉积得到厚度范围在3～5μm的第二层硬DLC膜层，DLC膜层的硬度为40-100Gpa，沉积温度20-40℃，沉积束流50-150mA，沉积时间1-3h；

f)去除有机胶掩膜。

2.根据权利要求1所述的一种图形化静电卡盘的的制备方法，其特征在于：以300mm的大尺寸陶瓷片作为基底，通过自动(半自动或手动)的丝网印刷设备将图形化的有机胶掩膜印与基底表面，该胶的耐温范围为80-400℃，在该范围内不释放气体，同时与基底结合强度不大于40N。

3.根据权利要求1所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其特征在于：在样板表面采用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)离子注入设备进行注入，其注入金属元素为Ti或Cr，Au，Ag等，离子能量在100-400KeV范围交替变化，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²。

4.根据权利要求1所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其特征在于：

(a)在沉积金属过渡层时，金属膜层可为Ti或Cr，Au，Ag等膜层，起弧电流80-130A，弯管磁场2.0～4.0A，以及-200-1000V的负偏压条件下沉积厚度为2-5μm的金属层，沉积时温度为200-400℃，沉积时真空度在1×10^-3-1×10^-1Pa范围交替变化，束流强度不低于1200mA，金属纳米颗粒的尺寸在50-100nm范围。

(b)在沉积DLC膜时，施加高功率脉冲偏压复合直流偏压。

沉积第一层高sp2键含量DLC膜层时，采用单T型过滤管道，该管道磁过滤效率高，使大颗粒减少；在金属层施加高功率脉冲偏压为1～10kV，脉冲宽度为0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为0.1～5MW，沉积温度20-80℃，通入载气氩气(Ar)，流量为0-10sccm的条件下沉积厚度为100-500nm，硬度为20-40Gpa，高sp2键含量的第一层DLC膜层；

沉积第二层超硬DLC膜时，采用双T型磁过滤管道，该管道能降低沉积温度，同时基本无大颗粒；在第一层高sp2键含量的DLC膜层上施加直流偏压为-300～-600V，起弧电流70-100A，弯管磁场2.0～4.0A，占空比20～80％，沉积温度20-40℃的条件下沉积厚度为3～5μm，硬度为40-100Gpa，高sp3键含量，高电阻率的硬DLC膜层。

5.根据权利要求1所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其设备特征在于，包括：

(a)注入装置，配置为高能金属蒸汽真空弧(MEVVA)系统，同时金属离子源自带铅屏屏蔽装置，铅屏的厚度为10-50mm，利用所述MEVVA离子源向所述样板表面注入金属Ti或Cr，Au，Ag元素，形成金属伪扩散层；其中，金属离子能量在100-400KeV范围内交替变化，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²。

(b)沉积装置，配置为1套90度超宽磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，1套单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，1套双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统。

利用90度超宽磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在金属梯度伪扩散层之上沉积获得金属过渡层；通过超宽磁过滤弯管可以对离子束流有效扩展，从而能够对大尺寸工件进行工作处理；

利用单T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在金属过渡层上沉积获得第一层高sp2键含量DLC膜层；单T型磁过滤弯管的磁过滤效率高，可以明显减少大颗粒的出现；

利用双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第一层DLC膜层上沉积获得超硬DLC膜层；双T型磁过滤弯管能有效降低沉积温度，使应力明显减小，提升薄膜质量，同时基本无大颗粒出现。

6.根据权利要求5所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其设备特征在于：所述的高能金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，通过对其引出电极以及加速电极重新设计，能够有效地对离子束流进行大幅展宽，能处理100-600mm宽的工件。

7.根据权利要求5所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其设备特征在于：所述的90度超宽、单T型和双T型磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统装置包括：阴极靶材、第一强脉冲线包、抑制线包、磁过滤弯管，弯管上依次设置有强脉冲线包、中间线包和发散线包，使沉积装置能够满足100-600mm直径的陶瓷片均匀镀膜的要求。

8.如权利要求7所述的一种图形化静电卡盘的制备方法，其设备特征在于，对所述磁过滤弯管施加脉冲式正偏压，提高等离子体的传输率，有利于提高薄膜硬度、耐磨性、致密性、膜基结合力等；所述脉冲式正偏压频率0～100Hz，电压0～100V。

9.一种图形化静电卡盘的制备方法和设备，其特征在于，设置有采用权利要求1至4任一项在AIN或Al₂O₃陶瓷片基底上沉积DLC膜的方法，同时采用权利要求5至8所述设备而制造的图形化静电卡盘。