组合薄膜制备方法及装置制造方法及图纸

公开了一种组合薄膜制备方法及装置，方法包括：在靶台上安装至少一个靶材，在基片台上安装基片；采用至少一个激光束轰击所述靶材以产生沉积物；控制所述激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间，以此控制所述靶材的对应成分在所述基片不同沉积区域上的沉积物含量，在所述基片上形成厚度沿所述基片表面任一方向变化的薄膜。本发明专利技术提供的组合薄膜制备方法，通过精确控制激光束在扫描路径上的扫描速率，可以提高组合薄膜的厚度均匀性，保证不同沉积区域化学组分精细可控，进而提高薄膜性能。进而提高薄膜性能。进而提高薄膜性能。

Preparation method and device of composite film

【技术实现步骤摘要】
组合薄膜制备方法及装置


[0001]本专利技术涉及薄膜沉积
，特别涉及一种组合薄膜制备方法及装置。

技术介绍

[0002]组合薄膜(Combinatorial films)是由不同组分构成的薄膜，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，也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组合薄膜，组合激光分子束外延技术采用不同材料制成的靶材，通过准分子激光轰击相应的靶材，溅射出相应的前驱组分，从而使前驱组分沉积在基片上。通过依次对不同材料的靶材进行周期性溅射，使基片上形成组合薄膜。
[0003]现有技术中，通常通过掩膜控制激光束照射靶材形成的羽辉体与基片之间的沉积时间，来控制基片不同沉积区域的薄膜沉积。但采用这种方式沉积组合薄膜时，对于大尺寸的组合薄膜的沉积存在膜厚分布不均匀的情况。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种组合薄膜制备方法及装置，通过控制激光束在靶材表面的扫描路径上的扫描速率的变化情况，来控制基片不同沉积区域的沉积时间，进而精确控制薄膜厚度的生长情况，提高组合薄膜的厚度均匀性。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供一种组合薄膜的制备方法，包括：在靶台上安装至少一个靶材，在基片台上安装基片；采用至少一个激光束轰击所述靶材以产生沉积物；控制所述激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间，以此控制所述靶材的对应成分在所述基片不同沉积区域上的沉积物含量，在所述基片上形成厚度沿所述基片表面任一方向变化的薄膜。
[0006]可选地，控制所述激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间的步骤之后还包括：更换靶材，重复上述沉积过程，从而在所述基片上形成多个不同的靶材的沉积物以获得组合薄膜。
[0007]可选地，所述靶台上安装有多个靶材，多个靶材分别对应所述基片的至少一部分沉积区域，相邻靶材之间通过掩模板相互隔离。
[0008]可选地，所述激光束的扫描路径对应所述基片的半径或直径时，控制所述激光束在所述扫描路径上的扫描速率逐渐增大和/或逐渐减小。
[0009]可选地，所述基片上沉积物的含量沿所述基片的半径或直径连续变化。
[0010]可选地，所述激光束的扫描路径对应所述基片的直径时，控制所述激光束在所述扫描路径上的扫描速率逐渐增大或逐渐减小。
[0011]可选地，所述基片沿中心旋转，以改变所述多个靶材对应的沉积区域。
[0012]可选地，所述基片沿中心旋转的运动规律包括运动方向和运动速度，所述运动方向包括：顺时针转动、逆时针转动；所述运动速度包括：匀速转动、非匀速转动。
[0013]可选地，所述激光束的扫描路径沿所述基片表面的至少一个方向。
[0014]可选地，所述激光束在所述扫描路径上的扫描速率的变化规律至少包括增大和减小中的一个。
[0015]可选地，所述至少一个激光束包括多个激光束，在所述多个靶材中的相应靶材处于与所述基片相对的溅射位置的情形下，所述多个激光束交替轰击或同时轰击所述相应靶材。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供一种组合薄膜制备设备，包括：反应腔，以及位于所述反应腔内的靶台和基片台，所述靶台上用于安装靶材，所述基片台用于安装基片，其中，通过控制激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间，以此控制所述靶材对应成分在所述基片不同沉积区域上的沉积物含量。
[0017]可选地，还包括：多个激光器，位于所述反应腔外，分别用于产生轰击对应靶材的激光束；电机组，位于所述反应腔外，与所述靶台、所述基片台和所述激光器连接，用于控制所述靶台、所述基片台和所述激光器移动。
[0018]可选地，所述电机组用于控制所述激光器产生的激光束在所述靶材上的扫描路径以及扫描速率。
[0019]可选地，所述电机组控制所述激光器与对应所述靶材相对移动，且所述靶材沿所述靶材中心自转以改变所述激光束在所述靶材上的光斑位置。
[0020]可选地，所述反应腔上还包括多个窗口，所述激光器产生的激光束经由对应的所述窗口到达相应靶材。
[0021]可选地，多个激光器交替启用或同时启用。
[0022]本专利技术提供的组合薄膜制备方法及装置，在沉积大面积组合薄膜的过程中，通过控制激光束扫描靶材时的扫描速率，来控制基片不同沉积区域的沉积时间，形成沿基片的径向厚度发生梯度变化的薄膜，同时可以控制组合薄膜的厚度分布，提高组合薄膜的性能。
附图说明
[0023]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0024]图1示出了根据现有技术的组合薄膜的厚度分布图；
[0025]图2示出了根据现有技术的组合薄膜制备设备；
[0026]图3a和图3b示出了本专利技术第一实施例的组合薄膜的沉积图；
[0027]图4a和图4b示出了本专利技术第一实施例的组合薄膜的俯视图和截面图；
[0028]图5示出了本专利技术第二实施例的组合薄膜的沉积图；
[0029]图6示出了本专利技术第二实施例的组合薄膜的俯视图；
[0030]图7示出了本专利技术实施例的组合薄膜的厚度分布图。
具体实施方式
[0031]以下将参照附图更详细地描述本专利技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
[0032]应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一区域“下面”或“下方”。
[0033]如果为了描述直接位于另一层、另一区域上面的情形，本文将采用“直接在
……
上面”或“在
……
上面并与之邻接”的表述方式。
[0034]图1示出了根据现有技术的组合薄膜的厚度分布图。
[0035]现有技术中，在大面积沉积薄膜时，由于基片和/或靶材的旋转，以及激光束的扫描路径，最终形成的薄膜在厚度方面存在不均匀的现象，如图1所示，形成的薄膜在基片的不同沉积区域，由于各种因素使得薄膜的厚度存在一些误差，需要对薄膜进行膜厚方面的补偿，才能得到一个厚度均匀的薄膜。
[0036]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0037]图2示出了根据现有技术的组合薄膜制备设备；图3a和图3b示出了根据本专利技术实施例的组合薄膜的厚度分布图；图4a和图4b示出了根据本专利技术实施例的组合薄膜的示意图。
[0038]如图2所示，本申请的组合薄膜制备设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：在靶台上安装至少一个靶材，在基片台上安装基片；采用至少一个激光束轰击所述靶材以产生沉积物；控制所述激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间，以此控制所述靶材的对应成分在所述基片不同沉积区域上的沉积物含量，在所述基片上形成厚度沿所述基片表面任一方向变化的薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制所述激光束在扫描路径上的扫描速率以改变所述基片不同沉积区域的沉积时间的步骤之后还包括：更换靶材，重复上述沉积过程，从而在所述基片上形成多个不同的靶材的沉积物以获得组合薄膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述靶台上安装有多个靶材，多个靶材分别对应所述基片的至少一部分沉积区域，相邻靶材之间通过掩模板相互隔离。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述激光束的扫描路径对应所述基片的半径或直径时，控制所述激光束在所述扫描路径上的扫描速率逐渐增大和/或逐渐减小。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基片上沉积物的含量沿所述基片的半径或直径连续变化。6.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述基片沿中心旋转，以改变所述多个靶材对应的沉积区域。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述基片沿中心旋转的运动规律包括运动方向和运动速度，所述运动方向包括：顺时针转动、逆时针转动；所述运动速度包括：匀速转动、非匀速转动。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述激光束的扫描路径沿所述靶材表面的至少一个方...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯中沛，金魁，袁洁，许波，赵忠贤，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：