[go: up one dir, main page]

CN104465462B - 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法 - Google Patents

一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104465462B
CN104465462B CN201410781212.8A CN201410781212A CN104465462B CN 104465462 B CN104465462 B CN 104465462B CN 201410781212 A CN201410781212 A CN 201410781212A CN 104465462 B CN104465462 B CN 104465462B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
magnetron sputtering
film
etching
patterning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410781212.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104465462A (zh
Inventor
徐华蕊
朱归胜
颜东亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Electronic Technology
Original Assignee
Guilin University of Electronic Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Electronic Technology filed Critical Guilin University of Electronic Technology
Priority to CN201410781212.8A priority Critical patent/CN104465462B/zh
Publication of CN104465462A publication Critical patent/CN104465462A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104465462B publication Critical patent/CN104465462B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法。其工艺步骤为：①采用磁控溅射在基片上制备金属薄膜或无机非金属氧化物薄膜，并依据材料种类和工艺需要在薄膜制备过程中决定是否采用激光对薄膜进行加热处理；②将集成在磁控溅射仪上的激光刻蚀机与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使激光焦点落在薄膜的正表面上；③通过计算机设计好刻蚀图形输入或导入激光刻蚀软件，并设置激光参数和运动参数；④启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀。本发明使薄膜在磁控溅射制备完成后即可在基片台上实现图案化，无需取出，具有工艺简单、易于工业化的特点，特别适合于制作各种多层薄膜元器件。

Description

一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法
技术领域
本发明属于薄膜图案化技术领域，涉及一种薄膜图案制作的方法，特别是涉及一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法。
背景技术
激光刻蚀技术已广泛应用于半导体的穿孔、寄存器和电路的微调与修复等电子加工过程中，目前新兴的飞秒激光刻蚀技术更是引人瞩目，由于脉冲持续时间短，峰值功率高等独特的性能，飞秒激光刻蚀打破了传统的加工方法，开创了材料超精细、无热损伤和3D空间加工和处理的新领域。随着电子元器件向轻、薄、短、小和高性能、低成本的方向发展，薄膜的应用越来越广泛。传统的丝网印刷方式难以满足电子元器件进一步微型化的要求，薄膜化技术已成为电子元器件小型化发展的关键技术。磁控溅射技术作为一种成熟可靠，与半导体工艺兼容的薄膜化技术，已广泛应用于半导体器件的制备。在磁控溅射制备薄膜器件的实际应用中，经常需要制备具有特定形状的薄膜，现有实现薄膜图案的方式主要有三种：一是采用传统的光刻技术，即在薄膜沉积后通过涂光刻胶、掩膜、曝光、显影、刻蚀等工序来实现；二是在镀膜过程采用物理掩膜板进行掩膜；三是采用无掩膜光刻技术，它是一类不采用光刻掩膜版的光刻技术，即采用激光束或电子束直接在基片上制作出需要的图案，无掩膜光刻技术是降低光掩膜成本不断飞升问题的一个潜在解决方案。
对于薄膜化的单层或多层电子元器件，如薄膜电阻器、氧传感器以及多层陶瓷电容器(MLCC)等，在制作过程中涉及金属或无机非金属氧化物薄膜沉积和图案化等工序。特别是在电极薄膜图案化的过程中，如果采用磁控溅射+传统光刻胶光刻技术，将导致多层元器件的制作周期长，成本昂贵，无法满足实际需要为解决这一问题，国内外研究人员一直在不断努力开发各种快速图案化技术，由于激光的能量密度高、扫描轨迹可精确自动化控制等优点，激光刻蚀技术已广泛应用于薄膜电阻器的调阻过程。虽然目前利用激光制备薄膜以及激光脉冲磁控溅射技术均已成功运用，但利用飞秒激光刻蚀在电子元器件制造过程中的图案化却并不多见。
与电子束和离子束加工相比，激光加工不需要在真空环境，且具有加工速度快，热影响区小，加工精度高和易于实现自动化控制等优点，符合高效率、自动化、低能耗和大批量生产的发展趋势。因此，将激光刻蚀技术应用于元器件制造加工领域，对提高我国元器件加工水平具有十分重要的现实意义。
在背景中部分公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此上述信息可以包含不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种通过激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法，通过该方法可以实现金属薄膜或无机非金属氧化物薄膜的图案化，特别是可以直接在磁控溅射室内进行薄膜的快捷、低成本图案化，可有效减少薄膜的污染和提高器件的制造效率。该方法符合实验室研究和工业化生产需求，并可在薄膜制备的过程利用激光加热提高薄膜的生长质量和性能。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，采用磁控溅射在基片上制备金属薄膜或无机非金属氧化物薄膜，并依据材料种类和工艺需要在薄膜制备过程中决定是否采用激光对薄膜进行加热处理，再集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使激光焦点落在薄膜的正表面上，通过计算机设计好刻蚀图形输入或导入激光刻蚀软件，并设置激光参数和运动参数，启动激光刻蚀机，激光束对薄膜进行图案化刻蚀得到薄膜图案，工艺操作步骤为：
(1)在磁控溅射仪上安装靶材和基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空，调节并设定相应的溅射工艺参数；
(3)薄膜沉积，并依据材料种类和工艺要求决定是否在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使激光焦点落在薄膜的正表面上；
(5)将计算机设计好的刻蚀图形输入或导入激光刻蚀软件，并设置激光参数和运动参数；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀得到薄膜图案；
(7)如涉及多层薄膜的图案化可根据需要重复上述全部或个别步骤得到薄膜图案
所述的磁控溅射的方法包括直流磁控溅射法、射频磁控溅射法或反应磁控溅射法。
所述的金属薄膜包括Ni、Ag、Cu、Ti、Au或Pt的纯金属或其复合金属；所述的无机非金属氧化物薄膜包括BaTiO3、ZrO2、Li4Ti5O12、LiMn2O4、ITO、AZO或SnO2的无机非金属氧化物或其复合氧化物，也可以是金属和无机非金属氧化物的复合物。
所述的磁控溅射薄膜的厚度为20nm～5μm。
所述的激光刻蚀机是与磁控溅射仪集成为一体；所述的激光束可以是一束或多束，或者是经计算机控制沿图案快速循环运行的一束或多束的激光束。
所述的激光刻蚀机所用的激光器包括Nd:YAG激光器、CO2激光器，刻蚀的功率从0.1～500W。
所述的基片包括Al2O3、ZrO2、玻璃、石英、Si或不锈钢的薄片，以及沉积了所述各类材料混合后的薄片。
所述的计算机设计，可以采用AotoCAD或Pro/E专业的图形设计软件。
所述的磁控溅射仪控制真空至1×10-3Pa以上。
所述的薄膜图案涉及多层图案化的可以根据需要重复上述步骤重复薄膜图案化。
本发明的优点和积极效果：
本发明采用上述方法来实现对金属或无机非金属氧化物薄膜的图案化，一方面可以在薄膜沉积金属或无机非金属氧化物后，直接在磁控溅射仪内实现脉冲激光刻蚀形成图案化。另一方面，针对一些金属薄膜或无机非金属氧化物薄膜，在溅射的时同通过激光加热还可以增强薄膜的附着力，或促进无机非金属氧化物薄膜的晶化，提高薄膜的性能。较现有图案技术相比，具有成本低、工艺简单、易于工业化的优势，特别适合于薄膜元器件，特别是多层薄膜元器件的加工和制作。
附图说明
图1：是激光激光束刻蚀后Ag薄膜图案化的实物图。
图2：是激光束刻蚀后Ag薄膜的表面扫描电镜结果图。
图3：是激光束刻蚀后BaTiO3薄膜的表面扫描电镜结果图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
实施例1
如上述发明专利，具体实施步骤如下：
(1)在磁控溅射仪上安装金属Ag靶材和抛光ZrO2陶瓷基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至8.0×10-4Pa，充入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.5Pa，溅射功率为80W，靶基距为5cm，薄膜厚度控制为1.0μm；
(3)采用直流磁控溅射进行薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用Nd:YAG激光器发射的脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，采用Nd:YAG激光器，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在Ag薄膜的正表面上；
(5)将采用AotoCAD软件设计好的若干个长×宽为0.4mm×0.2mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为0.9W，激光光斑宽度为10μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，图1为图案化后的实物图，激光束刻蚀后Ag薄膜的表面情况如图2的SEM结果所示，Ag薄膜在激光刻蚀后的边缘清晰，激光刻蚀的宽度约为10μm；
实施例2
(1)在磁控溅射仪上安装BaTiO3陶瓷靶材和Si基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至8.0×10-4Pa，按90:10(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为1.2Pa，溅射功率为150W，靶基距为5cm，控制薄膜厚度为5μm；
(3)采用射频磁控溅射进行薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用CO2激光器发射的脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，采用CO2激光器，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使单束激光焦点落在BaTiO3薄膜的正表面上；
(5)采用Pro/E软件设计好的若干个长×宽为0.6mm×0.3mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为150W，激光光斑宽度为30μm，一束激光经计算机控制沿图案按单元逐个快速循环运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，激光束刻蚀后BaTiO3薄膜的表面情况如图3的SEM结果所示，BaTiO3薄膜在激光刻蚀后的边缘清晰，激光刻蚀的宽度约为32μm；
实施例3
(1)在磁控溅射仪上安装金属Ni靶材和石英玻璃基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至8.0×10-4Pa，充入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.7Pa，溅射功率为60W，靶基距为5cm，控制薄膜厚度为20nm；
(3)采用直流磁控溅射在常温条件下进行薄膜沉积；
(4)薄膜沉积完成后，采用Nd:YAG激光器，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使2束激光焦点落在Ni薄膜的正表面上；
(5)采用AotoCAD软件设计好的若干长×宽为0.6mm×0.3mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为0.5W，激光光斑宽度为10μm，两束激光束分别按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对Ni薄膜进行图案化刻蚀，实现薄膜的图案化。
实施例4
(1)在磁控溅射仪上安装AZO靶材和普通玻璃基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，按98:2(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为0.8Pa，溅射功率为100W，靶基距为5cm，控制薄膜厚度为0.4μm；
(3)采用直流磁控溅射进行薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光经透镜变换成若干个焦点落在AZO薄膜的正表面上；
(5)采用Pro/E软件设计好的若干个单元直径为0.5mm的圆形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为175W，激光光斑宽度为30μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现AZO薄膜的图形化；
实施例5
(1)在多靶磁控溅射仪上安装Ti靶材、Au靶材和普通玻璃基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，充入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.5Pa，溅射功率为80W，靶基距为5cm，控制Ti薄膜的厚度为20nm，Au薄膜的厚度为0.6μm；
(3)采用直流磁控溅射在不加热的条件下先后沉积Ti薄膜和Au薄膜；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光经透镜变换成若干个焦点落在Au/Ti薄膜的正表面上；
(5)采用Pro/E软件设计好的若干个单元直径为1mm的圆形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为260W，激光光斑宽度为10μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现Au/Ti薄膜的图形化；
实施例6
(1)在多靶磁控溅射仪上安装Cu靶材、Pt靶材和ZrO2陶瓷基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，充入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.3Pa，溅射功率为50W，靶基距为5cm，控制Cu薄膜的厚度为3.0μm，Au薄膜的厚度为100nm；
(3)采用直流磁控溅射先后沉积Cu薄膜和Pt薄膜，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使两束激光经透镜变换成若干个焦点落在Pt/Cu薄膜的正表面上；
(5)采用Pro/E软件设计好的若干个边长为6mm的正方形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为360W，激光光斑宽度为10μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现Pt/Cu薄膜的图形化；
实施例7
(1)在磁控溅射仪上安装金属Sn靶材和Si基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，按70:30(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为1Pa，溅射功率为90W，靶基距为5cm，控制薄膜厚度为1.5μm；
(3)采用反应磁控溅射沉积SnO2薄膜，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在SnO2薄膜的正表面上；
(5)采用AotoCAD软件设计好的若干个长宽为2mm×1mm的长方形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为180W，激光光斑宽度为10μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现SnO2薄膜的图形化；
实施例8
(1)在磁控溅射仪上安装ZrO2陶瓷靶材和石英基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，按95:5(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为0.8Pa，溅射功率为160W，靶基距为5cm，控制薄膜厚度为5μm；
(3)采用射频磁控溅射沉积ZrO2薄膜，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在ZrO2薄膜的正表面上；
(5)采用AotoCAD软件设计好的若干个长宽为6mm×3mm的长方形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为500W，激光光斑宽度为30μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现ZrO2薄膜的图形化；
实施例9
(1)在多靶共溅射磁控溅射仪上同时安装ITO、金属Ag靶材和石英玻璃基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至8.0×10-4Pa，按98:2(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为1.0Pa，溅射功率为80W，靶基距为5cm，控制ITO薄膜厚度为0.2μm；
(3)采用直流磁控溅射进行ITO薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)ITO薄膜沉积完成后，调整溅射参数：通入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.5Pa，溅射功率为40W，靶基距为5cm，控制Ag薄膜厚度为0.5μm；
(5)采用直流磁控溅射进行Ag薄膜沉积，沉积过程无需要激光加热；
(6)Ag/ITO复合薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在Ag/ITO薄膜的正表面上；
(7)采用AotoCAD软件设计好的若干长×宽为5mm×2mm的长条形刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为280W，激光光斑宽度为30μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(8)启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀，实现Ag/ITO复合薄膜的图形化；
实施例10
(1)在多靶共溅射磁控溅射仪上安装金属Ag靶材、BaTiO3陶瓷靶材和抛光Al2O3陶瓷基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至8.0×10-4Pa，充入纯氩气，设定并调节溅射气压为0.5Pa，溅射功率为60W，靶基距为5cm，Ag薄膜厚度为0.5μm；
(3)采用直流磁控溅射Ag薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)Ag薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在Ag薄膜的正表面上；
(5)采用AotoCAD软件设计好的若干长×宽为0.4mm×0.2mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为1.3W，激光光斑宽度为10μm，按单元逐个进行刻蚀运动，实现Ag薄膜的图案化；
(6)设置磁控溅射参数：按98：2(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为1.0Pa，溅射功率为120W，靶基距为5cm，BaTiO3薄膜厚度为0.5μm；
(7)采用射频磁控溅射进行BaTiO3薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(8)依上述(2)～(4)的步骤操作在BaTiO3薄膜上实现Ag薄膜的图案，再依上述(6)～(7)步骤沉积BaTiO3薄膜，依次类推，从而在抛光Al2O3基片上形成类Ag/BaTiO3/Ag/BaTiO3/Ag/Al2O3的多层薄膜器件的加工和制作。
实施例11
(1)在多靶共溅射磁控溅射仪上安装ITO、Li4Ti5O12、LiMn2O4陶瓷靶材和不锈钢基片；
(2)将磁控溅射仪抽真空至6.0×10-4Pa，按98:2(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为0.8Pa，溅射功率为100W，靶基距为5cm，ITO薄膜的厚度为0.2μm；
(3)采用直流磁控溅射进行ITO薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(4)ITO薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使一束激光焦点落在ITO薄膜的正表面上；
(5)将采用AotoCAD软件设计好的若干长×宽为10mm×6mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为400W，激光光斑宽度为30μm，按单元逐个进行刻蚀运动；
(6)更改磁控溅射参数：按95:5(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为1.0Pa，溅射功率为150W，靶基距为5cm，Li4Ti5O12薄膜厚度为2.5μm；
(7)采用射频磁控溅射进行Li4Ti5O12薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(8)更改磁控溅射参数：按96:4(体积比)的比例充入氩气和氧气，设定并调节溅射气压为0.8Pa，溅射功率为130W，靶基距为5cm，控制LiMn2O4薄膜的厚度为3.2μm；
(9)采用射频磁控溅射进行LiMn2O4薄膜沉积，并在薄膜沉积的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
(10)依照上述(2)～(5)的顺序在LiMn2O4/Li4Ti5O12/ITO薄膜上沉积ITO薄膜并图案，形成类ITO/LiMn2O4/Li4Ti5O12/ITO/不锈钢的多层薄膜器件的加工和制作。
以上所述的优化实施例意在具体说明本发明的思路。本发明之实施，并不限于以上优化实施例所公开的方式，凡基于上述涉及思路，进行简单推演与替换，得到的具体的金属或非金属导电薄膜的图形化，都属于本发明的实施。

Claims (10)

1.一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：采用磁控溅射在基片上制备金属薄膜或无机非金属氧化物薄膜，并依据材料种类和工艺需要在薄膜制备过程中决定是否采用激光对薄膜进行加热处理，再集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使激光焦点落在薄膜的正表面上，通过计算机设计好刻蚀图形输入或导入激光刻蚀软件，并设置激光参数和运动参数，启动激光刻蚀机，激光束对薄膜进行图案化刻蚀得到薄膜图案，工艺操作步骤为：
（1）在磁控溅射仪上安装靶材和基片；
（2）将磁控溅射仪抽真空，调节并设定相应的溅射工艺参数；
（3）薄膜沉积，并依据材料种类和工艺要求决定是否在薄膜沉积金属或无机非金属氧化物的过程中采用脉冲激光束对基片进行加热处理；
（4）薄膜沉积完成后，将集成在磁控溅射仪上的激光与溅射台上的基片进行定位，并调节激光刻蚀机使激光焦点落在薄膜的正表面上；
（5）将计算机设计好的刻蚀图形输入或导入激光刻蚀软件，并设置激光参数和运动参数；
（6）启动激光刻蚀对薄膜进行图案化刻蚀得到薄膜图案；
（7）如涉及多层薄膜的图案化可根据需要重复上述全部或个别步骤得到薄膜图案。
2.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的磁控溅射的方法包括直流磁控溅射法、射频磁控溅射法或反应磁控溅射法。
3.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的金属包括Ni、Ag、Cu、Ti、Au或Pt的纯金属或其复合金属；所述的无机非金属氧化物包括BaTiO3、ZrO2、Li4Ti5O12、LiMn2O4、ITO、AZO或SnO2的无机非金属氧化物或其复合氧化物，也可以是金属和无机非金属氧化物的复合物。
4.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的磁控溅射薄膜的厚度为20 nm～5 μm。
5.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的激光刻蚀机是与磁控溅射仪集成为一体；所述的激光束是一束或多束，或者是经计算机控制沿图案快速循环运行的一束或多束的激光束。
6.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的激光刻蚀机所用的激光器包括Nd:YAG激光器、CO2激光器，刻蚀的功率从0.5～500W。
7.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的基片包括Al2O3、ZrO2、玻璃、石英、Si或不锈钢的薄片，以及沉积了所述各类材料混合后的薄片。
8.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的计算机设计，采用AotoCAD或Pro/E专业的图形设计软件。
9.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的磁控溅射仪控制真空至1×10-3Pa以上。
10.根据权利要求1所述的一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的方法，其特征在于：所述的薄膜图案涉及多层图案化根据需要重复上述步骤重复薄膜图案化。
CN201410781212.8A 2014-12-16 2014-12-16 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法 Expired - Fee Related CN104465462B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410781212.8A CN104465462B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410781212.8A CN104465462B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104465462A CN104465462A (zh) 2015-03-25
CN104465462B true CN104465462B (zh) 2017-06-23

Family

ID=52911307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410781212.8A Expired - Fee Related CN104465462B (zh) 2014-12-16 2014-12-16 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104465462B (zh)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105006362B (zh) * 2015-07-28 2018-06-19 桂林电子科技大学 一种可剥离衬底的薄膜电容器制备方法
CN106947946B (zh) * 2016-01-06 2019-01-25 北京大学 一种表面图案化沉积金属的铁基材料及其制备方法与应用
CN105803395B (zh) * 2016-03-31 2018-05-25 长江大学 一种能降低介电损耗的多层Ni／BaTiO3薄膜的制备方法
CN105891949B (zh) * 2016-05-20 2019-03-29 上海大学 基于激光刻蚀空气柱二维光子晶体的制备方法
CN106207099B (zh) * 2016-09-21 2019-10-18 天津瑞晟晖能科技有限公司 一种三维LiMn2O4薄膜正电极及三维全固态薄膜锂离子电池的制备方法
WO2018119560A1 (zh) * 2016-12-26 2018-07-05 江南大学 一种化学盐覆层辅助激光正面刻蚀无机透明材料的加工方法
US11097950B2 (en) * 2017-05-15 2021-08-24 Korea Electronics Technology Institute Graphene fabrication method
CN107419571A (zh) * 2017-07-19 2017-12-01 广东欣丰科技有限公司 一种在纺织品表面形成图案的方法
CN108257731B (zh) * 2017-12-06 2020-03-31 江苏大学 叠加式金属网格型透明电极的激光定域去除制备方法
CN108031969A (zh) * 2017-12-29 2018-05-15 广东工业大学 一种微纳通道制作方法和装置
CN108342700A (zh) * 2018-03-22 2018-07-31 上海理工大学 一种图案可控的激光剥离金属薄膜的方法
CN108633186A (zh) * 2018-04-18 2018-10-09 北京航空航天大学 一种大面积激光直写制备柔性微型电极电路的方法
CN111235423B (zh) * 2020-01-15 2021-10-26 电子科技大学 室温高自旋霍尔角铂-稀土薄膜材料及其制备方法和应用
CN111446358B (zh) * 2020-05-22 2022-08-05 北京航空航天大学杭州创新研究院 基于脉冲激光烧蚀的高精度快速薄膜热电器件及其制备方法
CN112376025A (zh) * 2020-10-27 2021-02-19 吉林师范大学 一种调整Ag-ITO复合材料近红外区吸收峰波长的方法
CN112768596B (zh) * 2021-02-05 2023-04-07 北京航空航天大学杭州创新研究院 一种高集成度热电薄膜器件制备方法
CN113046706A (zh) * 2021-03-19 2021-06-29 宿迁学院 一种铝纳米粒子制备装置、制备方法及其应用
CN113192844A (zh) * 2021-04-09 2021-07-30 电子科技大学 一种基于co2激光退火工艺的氧化物薄膜晶化方法
CN113873738B (zh) * 2021-09-26 2024-01-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种自支撑碳基电容器靶及其制备方法
CN114654083A (zh) * 2022-04-13 2022-06-24 国家纳米科学中心 一种利用激光热诱导制造并组装合金纳米颗粒为有色图案的方法
CN117119859B (zh) * 2023-10-18 2024-01-23 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 钙钛矿太阳电池的制备装置及钙钛矿太阳电池的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617541B1 (en) * 1994-02-22 2003-09-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Laser etching method
CN102636958A (zh) * 2012-04-11 2012-08-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 提高激光热刻蚀图形分辨率的薄膜结构及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2674589B2 (ja) * 1995-11-09 1997-11-12 日本電気株式会社 レジストパターンの形成方法
US20110039042A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-17 Laurie Johansen Precious metal thin-film laminate (PMTL)

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6617541B1 (en) * 1994-02-22 2003-09-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Laser etching method
CN102636958A (zh) * 2012-04-11 2012-08-15 中国科学院上海光学精密机械研究所 提高激光热刻蚀图形分辨率的薄膜结构及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104465462A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104465462B (zh) 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法
CN204303766U (zh) 一种激光刻蚀与磁控溅射复合装置
CN105543796B (zh) 一种由磁控溅射制备纳米多孔铜薄膜材料的方法
CN103360122B (zh) 一种提高陶瓷工件表面金属化表面性能的方法
CN110666169A (zh) 一种多材料激光诱导向前转移3d打印装置及方法
CN101565278A (zh) 筒体式石英晶体的双面溅射被银装置
CN110449734A (zh) 一种气体保护下激光诱导反向转移制备导电图案的方法
CN109112602A (zh) 一种提高陶瓷涂层与金属基体结合力的激光方法
CN110729173A (zh) 一种提高高介电常数陶瓷基板金属膜层附着力的方法
CN110578124B (zh) 在柔性基体上制备硬质薄膜的方法及相关产品
CN111893453A (zh) 一种在尖锥形陶瓷腔体内壁制备微细金属涂层图案的方法
CN108441843B (zh) 材料表面金属图案的激光直写预成形光催化镀制备方法
CN1794376B (zh) 带有溅射膜电极的电感骨架及其生产方法
CN105666848B (zh) 一种压印电极微栅薄膜的模具辊制作方法
CN103487160A (zh) 一种Pt电阻温度传感器的制造方法
CN105568228A (zh) 一种放射状金属纳米线-陶瓷复合薄膜的制备方法
CN102051497B (zh) 金银镶嵌靶材及其薄膜的制备方法
JP2022523357A (ja) 物理的気相成長（ｐｖｄ）用ターゲットの製造方法
Pique et al. Laser direct writing of circuit elements and sensors
CN107186373A (zh) 一种钛基多层膜钎料及其制备方法
WO2017020534A1 (zh) 一种银铝合金晶振片镀膜工艺
JP2007173366A (ja) 回路パターンを有するガラス基板およびその製造方法
JP2007150050A (ja) プリント配線板の製造方法
CN114752908A (zh) 一种具有垂直阵列结构的金属/非金属复合薄膜的制备方法
JP2007186772A (ja) ガスフロースパッタリング成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170623

Termination date: 20171216

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee