专利名称：防止衬底支座引起的金属污染的方法
防jbH"底iLt享I起的金属污染的方法
技术领域：
本发明涉及向衬^R供导电、无金属、亲水的 ^层的方法并涉及具有 这样涂层的衬底。
背景狄
于许多应用，^i^层需要是导电的。通常已知的;UfI金属例如过渡金属来掺
杂^i^层以影响涂层的导电性。
涂覆有^^层的部件的例子是传^/或M半"H^t底的部件，例i嗜
电卡盘、晶片M器、^^4十(lift pin)和加热器。
在一些微芯片制造i^呈中，这些部件需好电涂层，因itb^i^层通常掺 杂有金属如舰金属。
^tt^/^页域中，^^P的^i^^元素是Fe、 Cr、 Ni、 Co、 Ti、 W、 Zn、 Cu、 Mn、 Al、 Na、 Ca和K。
然而，尤其是对于半"^^应用而言，由于在半"Wt底上的金属污染可能 会劣化半"H^t底的电性能，因此可能的金属污染是一大担忧。 孩说理器 上的要素(feature)和线宽变^MH、，金属污染的风险变得更大。
在寸能与晶片接触的系统中，金属零件或金/W^剂的存在能够足以？ 1起 ^r属污染。晶片。
当前，如Na、 K和Cu的元素^全不食 受的9其它元素如A1和Ti对 于当代^^加工A^b许的。然而，将用于45纳米以下节点的工艺将不会允许 ^^类型的^r属污染。
因此，希望防止^f可可能的污染。
为了^微污染，必须定期清洗表面。通常地，偵月有机溶剂进行清洗。
5然而，由于对4狄挥发'財^^^ (V0C)的4a心日益增加，因jtbA们iL^寻 找#^/性的清洁方法。所以，在清洁工艺中^^1,^#发'1^且分非常令人关注。 由于^r刚石^^层""^ii^K的，润湿'树于这些应用是一个问题。
发明内容
本发明的一个目的另Li^J!^^支术的这些问题。 另一个目的是提^-种向衬底提供无金属导电涂层的方法，以避免金属污染。
本发明的另一目的是提^"种提高部件润湿性的方法，使得能够用去离子 水清洗该部件。
本发明的又一目的是提^-"种具有耐磨的、坚硬的、^f擦的、热稳定的、 导电的、无ir属的导电^)^层的^t底。
依据本发明的第一方面，提供了一种提高衬底润湿性的方法。
该方法包括向衬底至少局部提供导电、无金属、亲水的^i^"层。该# 涂^#^有氮，并JL该^^层的电阻剩氐于108 O-cm 。
通it^a包含氮的导电性无金属的涂层，衬底的润湿性fSl^表面更亲水而 提高。因此，可以更容易清'3fe^r覆衬底的表面。当表面更亲水时，可以4M去 离子水来清洗该表面，并且可以i^/fM VOC。
jj^卜，4條本发明的涂层K金属的。i^寸于其中金属污染是问题的应用 是重要的。
^^发明的一大优吝oU^覆罢同时是导电的、夭^r属的和亲水的。 ，本发明的涂^ft别适合于其中金属污U问题的衬底。 例如，这样的衬底包絲姊/或械^^t底的辦。 这样的部件的例子包括静电卡盘、晶片^器、加热器^^^针。 半"f^"^t底的例子包括^体晶片。
传i^/或^^Wt底的部件需要稍微导电的涂层，所ii^层it^半导 ^H"底的任何可能的污染。
当才娥械明的涂层满組些要求时，该涂辦为传錄/或絲"f^H" 底的辦的涂层时，特别令人感姨。
将无金属的导电^S^层至少^口到部件的与半"^^Hv^^触的一个或多
6个表面上。
可食fe^，还可以将ib^属的导电^tt^层;^到部件的其它表面上， 在一些实施方案中，部件的整个外表面M有it^属的导电^^层。 该涂^ii合于涂覆如下"W:该部件用于传^/或M^N^图形^^ ife^中所用的高^L液体。
底。这样的衬底的例子包括复印积瑯^N。供給降，或电火花加工(EDM)应用中所 用的部件。
^iJ^层的电阻^N^&低于108 Q-cm ,例如103 O-cra至108 Q-cm，更
>^ 104 cm至106 Q-cm。
氮的^im为0.1 - 20原子％，并且更^ii为3 - 7原子%。 在大多雌用中，m^层具有低的摩擦系数。对于半"^^应用，具有低
摩擦系数的涂^i^！来制^半导^t底上导致颗粒的摩擦il^损的形成和餘、。
M地，该涂层的摩擦系数低于O. 15,例如O. 05-0.10。
ji^卜，对于大多妙用，^^^层具有高的石级例如以敏划伤iUN员。
^i4J4，涂层的硬度高于10GPa，例如高于12GPa、 15GPa、 18GPa、 20GPa 或25 GPa。
^!ii^层的^^度范围是0. 5mm-10jLim，且更to2. 5 pm~8 jara。
可以考虑^f可类型的^ir。舰的^S^包括絲刚石碳饥C)涂层和类
金刚石纳米J^^ (DLN)涂层。
絲刚石碳饥C)涂层包含无定形的氩^^ (a~C:H)。 DLC涂层包含sp2和 sp3键合碳的^^，并具有0-80%，且皿20- 30y。的氩M。
DLC层的硬度 为15 GPa-25 GPa。更>^地，DLC层的硬度为18 GPa-25
GPa。
^r刚石纳米复^KDLN)涂层包含C、 H、 Si和O的无定形结构。R刚 石纳米复^涂层在商业上称为DYLY^涂层。
金刚石层纳米复^b层的;^tlM为10 GPa-20 GPa。
DLN涂层按相对于C、 Si和O的总量的比例含有40-90原子％ 的C、 5-40原子%的Si、和5 - 25原子％的0。 ^fe>，絲刚石纳米复讀组^^包含a~C: H和a-Si: 0的两个W目贯 穿的网络。
可用賴^^的贿净沐娜亥^ii^层。
M的J5t^Pv^^包括离子^^^、乐辦^b b^^、电S^C^、如i^虑或非过 滤电弧沉积、化学^目^^、如增强等离子,助化学^目J5^ 、M光电弧沉积。
，本发明的实施方案，可以^^导电、无金属、亲7jC的^j^层之前 树^Ji^附着^i^。
理论上，可考虑改"l^^层对衬底的附着性的任何涂层。
舰的附着^g"包絲自硅、元素周期表中IVB就素、VB絲素和VIB ;^l素中的至少一种元素。他逸的中间层包含Ti和/或Cr。
可肯她，附着^ii^包含多于一个层，例如两个或更多^r属层，每层均 包絲自硅、元素周期表中IVB就素、VB就素、VIB;^t素的金属，例如 Ti或Cr层。
作为替代，附着^i^:可以包含选自硅、元素周期表中IVB^l素、VB族 元素和vib;^l素的金属的碳^^、氮^^、碳氮4緣、^^^、 M/f綠、 碳氧氮4t^的一个或多个层。 一些例子是TiN、 CrN、 TiC、 Cr2C3、 TiCN和CrCN。
jW^卜，附着^JlitJr可以包含以下层的^H"组合选自硅、元素周絲中ivb ^l素、vb;^l素和vib;^l素的金属的一个或多个金属层，以及选自硅、元 素周M中ivb;^l素，vb;^L素和vib;^t素的金属的碳化物、氮化物、碳 氮化物、碳氧化物、氧IU^;、碳氧氮^^;的一个或多个层。
中间层的一些例子包括金属层^r^^tt^层的组合，金属层和金属氮 ^^层的组合，金属层和金M氮^^层的组合，第-^r属层、金^^tt^层 和第二金属层的组合，以;5L^""^r属层、金属氮^^层和第^ir属层的组合。
附着M层的厚度皿为l咖到1000nm，例如10nm到500nm。
可以通it^域已知的任何技术;^(秋附着^UM:，例如物理^目^^K如 ,或蒸发'
依据本发明的第二个方面，提供至少局部涂覆有导电的、无金属的、亲水 的^ii^层的^"底。该^^^#^有氮，并且电阻^N氐于108 Q-cm。
^fti^地，电阻率在103 Q-cm和108 Q-cm之间，且更艇在104 c迈和 106 Q-cm之间。优逸的衬底包拾传i^/iil^rf"Wt底的部件，例:W电卡盘、晶片
M器、加热器^^^#;传^/或^^高^yi液体的部件；复印一件以及
电火; ^工(EDM)应用中所用的部件。
依据本发明的第三个方面，提供了一种允许用去离子水清'^t底例如用于 传i^/i^rfWt底的部件的方法。该方法包^^骤
-提供衬底，所述衬底至少局部涂覆有导电的、无金属的、亲水的^i^ 层，所述^^，杂有氮，并且电阻剩氐于10s Q-cm;
-用去离子水清、3^斤述衬底。
清洗可以包括冲洗和/或^t^/或^^T其它的清洗方法。 通ii^口才緣本发明的涂层，衬底的润湿性,表面更亲水而提高。因此， 能^^)去离子水清#面。
iE脉将参照附图更详细^4翁ii^发明，其中
-图1 Ai^据^iL明的静电卡盘的^^面-图2是包^^i据本发明的起微的组件的麟面图。
本发明M实施方案的描述
参照图1描述依据本发明的静电卡盘10的M实施方案。 静电卡盘广泛用于将衬底如半#晶片或其它工件#口工期间^#在固定 的位置。
典型地，静电卡盘含有叠J^电介质材料^J^紅电介质材料内的一个 或多个电极。当向电g加电力时，在静电卡盘和置于其上的衬底之间产生了 吸引力。
可能需要用具有一些导电性的涂^MU^覆该静电卡盘，以使在静电卡盘 表面和晶片之间产生的W^少。
涂层的导电性^"助于将衬底维持在所希望的加工*且同时具有最小的 加工偏差。
然而，应该iat^^r可能的^r属污染。
参照图1描述了依据本发明的静电卡盘10的M实施方案。
9静电卡盘10包含
-至少一个电极ll;
—至少部分絲电极11的介电体12;
—无金属的导电^^层13，其至少部分絲介电体12。
当向电^Ufe^电力时，在静电卡盘和位于其上的衬底14之间产生吸引力。
依据本发明的M属导电^^层13具有卜10 pm，且舰3 - 7 Mm的厚 度。涂层的电阻率在1030-011和108 ri-cm之间，且更^Lii在104 Q-cm和106 Q -cm之间。
该涂层包含50- 70原子。/。的C、 20-30原子y。的H以及3-7原子。/。的N。该涂 层13的石M^ 15-19 GPa。
或可fr"定图案施加到介电体12上。
^i^，对该图案进行优化以提供最佳的静电夹紧力和产生最少颗粒的晶 片絲区。
图2显示了依据本发明的起，20。
起才辭十20包賴件21，该构件21具有适于提升和斷^t底24的尖端22。 起模针20至少在尖端22处涂覆有^r属的导电^^层23。 依据本发明的ifc^T属的导电^i^层24具有l-10Mm，且舰2-4nm
的厚度。该涂层具有103 - 108 Q-cm，且更Ml(y-106 cm的电阻率。
该涂层包含50-70原于/。的C、 20- 30原子W的H以及3-7原子。/。的N。涂
层23的^jJ(; 15-19 GPa。
10
权利要求
1. 提高衬底润湿性的方法，该方法在于向所述衬底至少局部提供导电的、无金属的、亲水的碳基涂层，所述碳基涂层掺杂有氮，所述碳基涂层具有低于108Ω-cm的电阻率。
2. 依据;M'澳求1的方法，其中所述衬M自如下传i^/或^半导^Mt底的部件、传^/或承载高M液体的部件、复印机部件以及电火花加工(EDM)应用中所用的部件。
3. 依据W'J要求1或2的方法,其中所述^i^层包含0.1 - 20原3、的氮。
4. 依据前ii^^要求中^^项的方法，其中所述^i^:层包含掺杂氮的类金刚石碳饥C)涂层，所述掺杂氮的絲刚石碳饥C)涂层包含无定形的IU诚U"C:H)。
5. 依据斥WJ要求1到3中^-项的方法，其中所述^i^层包含絲氮的务ir刚石纳米复，(DLN)涂层，所述掺杂氮的^r刚石纳米复^ (DLN)涂层包含C、 H、 0和Si。
6. 依据W决求5的方法，其中所述絲刚石纳米复絲涂层包含两个互相贯穿的网络絲定的絲刚石碳网络中主要为sp3键合碳的第一网络，和氧稳定的娃的第二网络。
7. 依据前^M'澳求中^""项的方法，其中^fe^所述^ii^层之前在所述衬;!Ui^a附着^i^。
8. 依据^U，澳求7的方法，其中所述附着^&包含至少一个层，所^包絲自硅、元素周棘中IVB就素、VB;^L素和VIB就素中的至少^t元素。
9. 提高衬底润湿性的方法，该方法在于向所述衬底至少局"lp^齡电的、无金属的、亲水的^Si^层，所述^|^^#^有氮，所述^4^层具有低于108 Q-cm的电阻率。
10. 至少局部涂覆有导电的、无金属的、亲水的^4^层的衬底，所i^it金属的导电^^^#^有氮，所述^l^层具有低于108 Q-cm的电阻率。
11. 依据 "要求10的衬底，其中所述衬M自如下传i^/或M半导^H"底的部件、传#/或承载高*液体的部件、复印机郎件以及电火花加工(EDM)应用中所用的部件。
12. 依据冲WJ要求10或11的衬底，其中所述^^层包含0.1 - 20原子°/。的氮。
13. 依据W'漆求10到12任一项的衬底，其中所述^^层包含掺杂氮的於刚石碳饥C)涂层，该絲氮的絲刚石碳(DLC)涂层包含无定形的氢4械(a-C:H)。
14. 依据权利要求10到12中^"-项的部件，其中所述^^层包含#^氮的^T刚石纳米复^ (DLN)涂层，所述掺杂氮的M刚石纳米复^ (DLN)涂层包含C、 H、 O和Si。
15. 依据WJ^求14的衬底，其中所述絲刚石纳米复^涂层包含两个5^目贯穿的网络H^急定的絲刚石碳网络中主要为sps键合碳的第一网络，和M定的硅的第二网络。
16. 依据W'J^求10到15中^->项的衬底，其中^^a所述^^层之前在所述衬;IUi^附着^iW。
17. 依据似，J^求16的衬底，其中所述附着^S包含至少一个层，所述层包絲自硅、元素周棘中IVB;^t素、VB就素和VIB^L素中的至少一种元素。
18. 允许用去离子7jc清';feH"底的方法，所述方法包^#骤-提供衬底，所述衬底至少局部涂覆有导电的、无^r属的、亲水的^^i^层，所述^i^v^^有氮，并且电阻剩氐于108 Q-cm;-用去离子水清^^斤述衬底。
全文摘要
本发明涉及提高衬底润湿性的方法，该方法在于向所述衬底至少局部提供导电性、无金属、亲水的碳基涂层。该碳基涂层掺杂有氮，并且电阻率低于10<sup>8</sup>Ω-cm。本发明还涉及至少局部涂覆有导电的、无金属的、亲水的碳基涂层的衬底。
文档编号H01L21/67GK101467243SQ200780020392
公开日2009年6月24日 申请日期2007年5月31日 优先权日2006年6月2日
发明者C·L·阿克曼, C·温卡特拉曼, E·德克姆潘尼尔, M·P·科尔克, R·格罗内恩 申请人:贝卡尔特股份有限公司