CN103469153B - 一种多元组合薄膜的制备方法 - Google Patents

一种多元组合薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103469153B
CN103469153B CN201310413316.9A CN201310413316A CN103469153B CN 103469153 B CN103469153 B CN 103469153B CN 201310413316 A CN201310413316 A CN 201310413316A CN 103469153 B CN103469153 B CN 103469153B
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
forerunner
substrate
mask plate
sputter
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
CN201310413316.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103469153A (zh
Inventor
金魁
袁洁
许波
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.)
Institute of Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Physics of CAS
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 Institute of Physics of CAS filed Critical Institute of Physics of CAS
Priority to CN201310413316.9A priority Critical patent/CN103469153B/zh
Publication of CN103469153A publication Critical patent/CN103469153A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103469153B publication Critical patent/CN103469153B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种利用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜的方法，包括：提供衬底；提供具有掩模图案的掩模板；提供对应于多元组合薄膜中的各个组分的多个不同组分的前驱靶材；顺时针旋转多个不同组分的前驱靶材，使各个不同组分的前驱靶材依次被激光轰击，从而溅射出相应的前驱组分；利用掩模板使上述溅射出的相应的前驱组分沉积在衬底上，从而获得多元组合薄膜。本发明提供的方法可降低操作过程中各要素精密协调的难度，同时对激光器的要求也随之降低，从而降低成本，由此可获得高质量的多元组合薄膜。

Description

一种多元组合薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种利用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜的方法。
背景技术
多元组合薄膜是多种组分构成的薄膜，通过对前驱材料的选取可获得具有各种功能的薄膜，例如超导、铁电、介电等拥有丰富相变的材料。因其材料相图丰富，应用前景广阔，业已成为业内关注的重点。现有技术中常采用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜，组合激光分子束外延技术采用多种材料制成的靶材，通过准分子激光轰击相应材料的靶材，溅射出相应的前驱组分，从而使前驱组分沉积在衬底上。通过依次对不同材料的靶材进行周期性溅射，使衬底上形成多元组分构成的薄膜。以四前驱(四元)组合薄膜为例，现有技术中，在利用组合激光分子束外延技术制备四元组合薄膜的过程中需要同时协调掩模的单轴移动、激光变频、靶材周期性公转，因上述操作都需要自动化控制，因此操作难度较大，制备成本较高，而且对准分子激光器的性能要求也较高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，通过在衬底前放置经特殊设计的掩模图案，并利用空间中的二维移动，无需在激光变频的配合下就能获得高质量的四元组合薄膜，因此极大地降低了操作过程中各要素精密协调的难度，同时对激光器的要求也随之降低，从而降低成本。
本发明公开一种利用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜的方法，该方法包括：
提供衬底；
提供对应于多元组合薄膜中的各个组分的多个不同组分的前驱靶材；
顺时针旋转多个不同组分的前驱靶材，使各个不同组分的前驱靶材依次被激光轰击，从而溅射出相应的前驱组分；
提供具有掩模图案的掩模板；
利用掩模板使上述溅射出的相应的前驱组分沉积在衬底上，从而获得多元组合薄膜。
附图说明
图1示出组合激光分子束外延设备中的四种不同组分的前驱靶材；
图2示出制备多元组合薄膜初始阶段的掩模与衬底的相对位置关系；
图3示出各前驱组分A-D在衬底上的分布情况；
图4示出制备多元组合薄膜过程中的第一步结束时的掩模与衬底的相对位置关系；
图5示出制备多元组合薄膜过程中的第二步结束时的掩模与衬底的相对位置关系；
图6示出制备多元组合薄膜过程中的第三步结束时的掩模与衬底的相对位置关系；
图7示出制备多元组合薄膜过程中的第四步结束时的掩模与衬底的相对位置关系。
具体实施方式
首先对本发明中所采用的“上”、“下”、“左”、“右”方向进行定义，在本发明中，通过参照附图，本发明所述的“上”为附图中的+y轴方向；“下”为附图中的-y轴方向；“左”为附图中的-x方向；且“右”为附图中的+x方向。且y方向包含+y方向和-y方向，即为附图中的垂直方向，x方向包含+x方向和-x方向，即为附图中的水平方向。出于易于理解且表述清楚的目的，上述方向的定义仅为本发明中所述的特定实施方式中的一种特定的方向的定义，且本发明不限于此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可采用能够实施本发明的任意的方向定义。
利用组合激光分子束外延技术制备四元组合薄膜，其中四元组合薄膜包括A、B、C和D四种组分。
如图1中所示，其中A-D分别为四种不同组分的前驱靶材，四个靶材通过图中所示的顺时针旋转，依次被激光轰击，从而溅射出相应的前驱组分。图1中所示的情况是正在溅射前驱靶材A，在前驱靶材A的表面上形成含A组分的等离子体。
如图2中所示，其示出制备多元组合薄膜初始阶段的掩模与衬底的相对位置关系。其中掩模板的掩模图案为两个相对于点3呈中心对称的直角三角形窗口，但本发明不限于上述形状。掩模板的掩模图案包括上部三角形窗口图案以及下部三角形窗口图案，且上部三角形窗口图案具有与y方向平行的掩模板窗口边缘3-4，而下部三角形窗口图案具有与y方向平行的掩模板窗口边缘2-3。
衬底相对于下部三角形窗口图案位于掩模板窗口边缘2-3的右侧，即位于+x方向上的掩模板窗口边缘2-3的右侧。衬底的位置固定不动，而制备过程中的掩模板则沿x或y方向移动，即衬底相对于掩模板向反方向移动。且掩模板设置在前驱靶材与衬底之间。
以下说明多元组合薄膜的制备方法。
如图3以及图4中所示，执行步骤1：将前驱靶材A置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材A进行激光轰击，同时向右，即+x方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材A，当掩模板窗口边缘2-3与衬底的右边缘完全重合时停止前驱靶材A的溅射，从而在衬底上沉积图3的(b)中所示的A组分分布。
如图1、3和5中所示，执行步骤2：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材B置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材B进行激光轰击，同时向下，即-y方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材B，当掩模板窗口边缘3-4与衬底右边缘完全重合时停止前驱靶材B的溅射，从而在衬底上沉积图3的(c)中所示的B组分分布。
如图1、3和6中所示，执行步骤3：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材C置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材C进行激光轰击，同时向左，即-x方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材C，当掩模板窗口边缘3-4与衬底左边缘完全重合时停止前驱靶材C的溅射，从而在衬底上沉积图3的(d)中所示的C组分分布。
如图1、3和7中所示，执行步骤4：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材D置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材D进行激光轰击，同时向上，即+y方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材D，当掩模板窗口边缘2-3与衬底左边缘完全重合时停止前驱靶材D的溅射，从而在衬底上沉积图3的(e)中所示的D组分分布。此时掩模板回到图2中所示的初始位置，完成一个周期的溅射过程，此时在衬底上形成了如图3的(e)中所示的具有四元组分分布的薄膜。在以上过程中，采取合适的沉积速率使得一个周期内沉积的薄膜的厚度不超过一个元胞层的厚度。
执行步骤5：重复上述步骤1-4，执行多个周期的溅射过程，且四元组合薄膜的厚度取决于所执行的周期数。
上述A、B、C和D组分仅是示意性的，实际上本领域技术人员可根据要制备的多元组合薄膜中的相应组分选择相应材料的靶材，从而利用本发明的制备方法制造具有不同组分和不同功能的多元组合薄膜。
至此，上述描述已经详细的说明了本发明的利用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜的方法，相对于现有制备方法，本发明提出的方法极大地降低了操作过程中各要素精密协调的难度，同时对激光器的要求也随之降低，从而降低成本，通过本文公开的方法可获得高质量的多元组合薄膜。前文描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明范围和精神的前提下，可对本发明做出任何修改，且本发明的保护范围由所附的权利要求限定。

Claims (2)

1.一种利用组合激光分子束外延技术制备多元组合薄膜的方法，该方法包括： 
提供衬底； 
提供具有掩模图案的掩模板； 
提供对应于多元组合薄膜中的各个组分的多个不同组分的前驱靶材； 
顺时针旋转多个不同组分的前驱靶材，使各个不同组分的前驱靶材依次被激光轰击，从而溅射出相应的前驱组分； 
利用掩模板使上述溅射出的相应的前驱组分沉积在衬底上，从而获得多元组合薄膜，所述多元组合薄膜是包含A、B、C和D四种组分的四元组合薄膜，所述多个不同组分的前驱靶材分别包含A、B、C或D组分，其特征在于：
掩模板的掩模图案为两个呈中心对称的直角三角形，且包括上部三角形窗口图案以及下部三角形窗口图案，其中上部三角形窗口图案具有与y方向平行的掩模板窗口边缘3-4，而下部三角形窗口图案具有与y方向平行的掩模板窗口边缘2-3，且在制备过程中，衬底的位置固定不动，而掩模板则沿±x或±y方向移动；
所述方法的具体步骤包括：
步骤1：将前驱靶材A置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材A进行激光轰击，同时向+x方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材A，当掩模板窗口边缘2-3与衬底的右边缘完全重合时停止前驱靶材A的溅射，从而在衬底上沉积A组分分布； 
步骤2：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材B置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材B进行激光轰击，同时向-y方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材B，当掩模板窗口边缘3-4与衬底右边缘完全重合时停止前驱靶材B的溅射，从而在衬底上沉积B组分分布； 
步骤3：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材C置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材C进行激光轰击，同时向-x方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材C，当掩模板窗口边缘3-4与衬底左边缘完全重合时停止前驱靶材C的溅射，从而在衬底上沉积C组分分布； 
步骤4：将靶材顺时针旋转90度，使前驱靶材D置于衬底对面，启动激光器对前驱靶材D进行激光轰击，同时向+y方向匀速移动掩模板，开始溅射前驱靶材D，当掩模板窗口边缘2-3与衬底左边缘完全重合时停止前驱靶材D的溅射，从而在衬底上沉积D组分分布，由此完成一个周期的溅射过程； 
步骤5：重复上述步骤1-4，执行多个周期的溅射过程，且四元组合薄膜的厚度取决于所执行的周期数。
2.根据权利要求1所述的制备多元组合薄膜的方法，其中多元组合薄膜是超导、铁电或介电材料。
CN201310413316.9A 2013-09-12 2013-09-12 一种多元组合薄膜的制备方法 Expired - Fee Related CN103469153B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310413316.9A CN103469153B (zh) 2013-09-12 2013-09-12 一种多元组合薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310413316.9A CN103469153B (zh) 2013-09-12 2013-09-12 一种多元组合薄膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103469153A CN103469153A (zh) 2013-12-25
CN103469153B true CN103469153B (zh) 2014-10-22

Family

ID=49794190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310413316.9A Expired - Fee Related CN103469153B (zh) 2013-09-12 2013-09-12 一种多元组合薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103469153B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103871845B (zh) * 2014-04-01 2016-11-16 中国科学院物理研究所 组合薄膜制备装置和方法
CN112239845A (zh) * 2019-07-19 2021-01-19 天津丘山仪器科技有限公司 一种结构简单的组合材料制备装置
CN114703455B (zh) * 2022-02-21 2023-11-28 松山湖材料实验室 组合薄膜制备方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100590580B1 (ko) * 2005-03-21 2006-06-19 삼성전자주식회사 패턴된 강유전체 미디어의 제조방법
CN101487113A (zh) * 2009-02-16 2009-07-22 大连理工大学 掩模限位连续组分扩展薄膜材料库制备方法
EP2243855B1 (en) * 2009-04-22 2021-03-03 Solmates B.V. Pulsed laser deposition with exchangeable shadow masks

Also Published As

Publication number Publication date
CN103469153A (zh) 2013-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103469153B (zh) 一种多元组合薄膜的制备方法
TWI578371B (zh) 用來塗布基板之方法及塗布機
CN101765677B (zh) 通过溅射的成膜方法及其溅射设备
WO2012041557A1 (en) Systems and methods for forming a layer of sputtered material
CN101660134A (zh) 一种改善磁控溅射膜厚均匀性的方法
KR102096052B1 (ko) 박막 증착용 마스크 및 그것을 이용한 박막 증착 방법
CN104620370B (zh) 基板处理系统及处理基板的方法
JP2006052461A (ja) マグネトロンスパッタリング装置、円筒陰極、及び薄い複合膜を基板上に成膜する方法
CN104264110B (zh) 一种制备二维组合材料芯片的方法
CN103871845B (zh) 组合薄膜制备装置和方法
CN101586234A (zh) 一种确定多工位镀膜系统矩形靶最优转速比的方法
CN206706198U (zh) 磁控溅射装置和磁控溅射设备
KR20170000267U (ko) 2 개의 코팅 구역들에서의 회전식 타겟 어셈블리들에 의해 기판을 코팅하기위한 장치
US20190003039A1 (en) Sputter devices and methods
WO2010090197A1 (ja) 透明導電膜形成体及びその製造方法
CN102495444A (zh) 一种四台阶光栅及其制备方法
CN105252003A (zh) 一种飞机翼梁类零件的增材制造方法
EP2653584A1 (en) Vapor deposition shadow mask system for backplane and display screen with any size and method thereof
JP2009108404A (ja) 傾斜型薄膜
CN103938173A (zh) 一种共溅射旋转靶材及其制备方法
CN114703455B (zh) 组合薄膜制备方法及装置
JP2013189684A5 (ja) マスクブランクの製造方法及び転写用マスクの製造方法
KR20120130520A (ko) 스퍼터링용 분할 타겟 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법
CN102290336A (zh) 一种薄膜、图案层及其制造方法
CN103668091A (zh) 一种提高靶材溅射均匀性的旋转平面磁控溅射靶及运动

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Zhang Ye

Document name: Notification of Passing Examination on Formalities

SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: RESEARCH INSTITUTE OF PHYSICS, CHINESE ACADEMY OF

Free format text: FORMER OWNER: JIN KUI

Effective date: 20140922

C14 Grant of patent or utility model
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140922

Address after: 100190 Beijing City, Haidian District Zhongguancun South Street No. 8

Applicant after: Research Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences

Address before: 100190 Beijing City, Haidian District Zhongguancun South Street No. 8

Applicant before: Jin Kui

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

Granted publication date: 20141022

Termination date: 20150912

EXPY Termination of patent right or utility model