本发明专利技术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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜图案化
，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。
技术介绍
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专利技术背景的理解，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，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，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。所述的薄膜的厚度从20 nm～5 μm。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0.1～500 W。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。本专利技术的优点和积极效果：本专利技术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专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容。实施例1如上述专利技术专利，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0.5 Pa，溅射功率为80 W，靶基距为5 cm，薄膜厚度控制为1.0 μm；（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0.4 mm×0.2 mm刻蚀图形输入激光刻蚀软件，设置激光刻蚀功率为0.9 W，激光光斑宽度为10 μm，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为图案化后的实物本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，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，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。
【技术特征摘要】
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，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，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...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐华蕊，朱归胜，颜东亮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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