專(zhuān)利名稱：用于激光直寫(xiě)的TeO_X基薄膜材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光直寫(xiě)，特別是一種用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
激光直寫(xiě)技術(shù)是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而于20世紀(jì)80年代中期提出的，雖 然歷史并不很長(zhǎng)，但卻取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。所謂激光直寫(xiě)，就是利用強(qiáng)度可變的激光束對(duì)基 片表面的光刻材料進(jìn)行變劑量曝光，光刻材料表面形成所要求的浮雕輪廓。因其一次成形 且無(wú)離散化近似，器件的衍射效率和制作精度比傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝套刻制作的器件均有較大 提高，廣泛應(yīng)用于各種微細(xì)形貌制作，光柵和二元光學(xué)器件等的制作。這對(duì)激光直寫(xiě)材料的 不斷發(fā)展提出了要求。于是不斷有研究人員開(kāi)發(fā)出各種激光直寫(xiě)材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料及其制備方法，該薄膜材 料是基于光熱效應(yīng)的激光直寫(xiě)材料，具有優(yōu)異的抗氧化性和熱穩(wěn)定性，并且在光刻前后對(duì) 比度大。本發(fā)明方法制備的薄膜具有薄膜致密度高、薄膜和基底之間附著力強(qiáng)、參數(shù)可控性 好、重復(fù)性高等特點(diǎn)。本發(fā)明的解決方案如下一種用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料，其特點(diǎn)在于該薄膜材料是由金屬Te或合 金SbTe通過(guò)與O2反應(yīng)而沉積在K9玻璃基片上形成的TeOx或(SbTe) Ox復(fù)合薄膜，其中X的 取值范圍為0<X<2。所述的用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料的制備方法，該方法包括下列步驟①基片的制備采用兩面拋光的K9玻璃基片，表面粗糙度小于lOnm，基片經(jīng)洗滌 劑和清水浸泡清洗，再用無(wú)水乙醇超聲波清洗三次，取出后用高純氮?dú)獯蹈纱?；②將所述的基片置于磁控濺射鍍膜機(jī)的基片架上，將濺射用的碲靶或碲銻合金靶 放在磁控濺射鍍膜機(jī)的靶基座上，所述的基片位于所述的靶基座上方80 100毫米高處；③用磁控濺射鍍膜機(jī)的機(jī)械泵和分子泵，將鍍膜機(jī)真空腔的真空度抽至5 X IO-4Pa 以下，通入氣體，采用氬氣為本底氣體、氧氣為反應(yīng)氣體，氧氣和氬氣流量比的取值范圍為 (0. 2 20) :80，保持濺射工作氣壓為0. 2 0. 7Pa ；采用射頻電源，濺射功率為30 50W， 在電場(chǎng)作用下氬原子電離成氬離子，并在電磁場(chǎng)作用下轟擊所述的碲靶或碲銻合金靶，所 述的碲靶或碲銻合金靶的一部分金屬原子和氧氣反應(yīng)生成氧化物和另一部分未反應(yīng)的金 屬原子同時(shí)濺射到所述的基片上，經(jīng)3至7分鐘后，在所述的基片上形成TeOx或(SbTe)Ox 復(fù)合薄膜，X的范圍在O到2之間。所述的靶材為直徑60mm、純度為99. 9%以上的碲靶或碲銻合金靶。本發(fā)明的技術(shù)效果本發(fā)明提出的用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料是基于光熱效應(yīng)的優(yōu)異激光直寫(xiě)材 料，具有優(yōu)異的抗氧化性和熱穩(wěn)定性，并且在光刻前后對(duì)比度大，適合作為激光直寫(xiě)材料。
采用藍(lán)光激光器在高精度二維移動(dòng)平臺(tái)上對(duì)本發(fā)明TeOx基薄膜材料進(jìn)行激光直寫(xiě)，獲得了良好的亞微米形貌。實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明采用的制備方法得到的薄膜具有致密度高、 薄膜和基底之間有良好的附著性、過(guò)程參數(shù)可控性好、重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料是由金屬Te或合金SbTe通過(guò)與O2反應(yīng)而 沉積在K9玻璃基片上形成的TeOx或(SbTe)Ox復(fù)合薄膜，其中X的取值范圍為0 < X < 2。本發(fā)明用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料的制備方法，包括下列步驟①基片的制備采用兩面拋光的K9玻璃基片，表面粗糙度小于lOnm，基片經(jīng)洗滌 劑和清水浸泡清洗，再用無(wú)水乙醇超聲波清洗三次，取出后用高純氮?dú)獯蹈纱茫虎趯⑺龅幕糜诖趴貫R射鍍膜機(jī)的基片架上，將濺射用的碲靶或碲銻合金靶放在磁控濺射鍍膜機(jī)的靶基座上，所述的基片位于所述的靶基座上方80 100毫米高處；③用磁控濺射鍍膜機(jī)的機(jī)械泵和分子泵，將鍍膜機(jī)真空腔的真空度抽至5 X IO-4Pa 以下，通入氣體，采用氬氣為本底氣體、氧氣為反應(yīng)氣體，氧氣和氬氣流量比的取值范圍為 (0. 2 20) 80，保持濺射工作氣壓為0. 2 0. 7Pa ；采用射頻電源，濺射功率為30 50W， 在電場(chǎng)作用下氬原子電離成氬離子，并在電磁場(chǎng)作用下轟擊所述的碲靶或碲銻合金靶，所 述的碲靶或碲銻合金靶的一部分金屬原子和氧氣反應(yīng)生成氧化物和另一部分未反應(yīng)的金 屬原子同時(shí)濺射到所述的基片上，經(jīng)3至7分鐘后，在所述的基片上形成TeOx或(SbTe)Ox 復(fù)合薄膜，X的范圍在O到2之間。所述的靶材為直徑60mm、純度為99. 9%以上的碲靶或碲銻合金靶。實(shí)施例1 以碲Te靶材為例，基片是兩面拋光的K9玻璃圓片，直徑和厚度分別為30mm和 1.2mm，表面粗糙度小于lOnm?；?jīng)洗滌劑浸泡和清水清洗，再用無(wú)水乙醇超聲波清洗三 次，取出后用高純氮吹干。濺射用的靶材為直徑60mm、純度99. 9%的金屬靶Te，將金屬靶 Te放置在磁控濺射鍍膜機(jī)的靶基座上；然后啟動(dòng)磁控濺射鍍膜機(jī)的機(jī)械泵和分子泵，將系 統(tǒng)本底真空度抽到2 X ICT4Pa后，通入氣體，采用氬氣為本底氣體、氧氣為反應(yīng)氣體，氧氣和 氬氣流量比為1 80，保持濺射工作氣壓為0.7Pa;射頻電源的濺射功率為40W，濺射時(shí)間 5min，最終制得包含Te和TeO2組分的復(fù)合薄膜，薄膜厚度lOOnm。通過(guò)對(duì)復(fù)合薄膜的測(cè)試 發(fā)現(xiàn)，制得的薄膜致密度高，薄膜和基底之間的附著性好，利用激光進(jìn)行直寫(xiě)后發(fā)現(xiàn)，光刻 前后對(duì)比度大，抗氧化性和熱穩(wěn)定性好。其他實(shí)例如下表所示。
實(shí)施例 靶材~~I本底真空度(Pa) I氧氣氬氣流量比I濺射氣壓(Pa) I濺射功率(W) I濺射時(shí)間(Hiin) 基片復(fù)合薄膜
________(O < χ < 2)
2TeIXlO4~ 0.6 80 ~0. 7307K9 玻璃TeOx —
3Te2X10—4~0.880 ~0.5503K9 玻璃TeOx —
4Te2. 5X10—4~ 1.2 80 ~0. 5405K9 玻璃TeOx —
5Sb2Te33X10—4~ 0.2 80 ~0. 7405K9 玻璃(SbTe)Ox _
6Sb2Te33. 2X10—4~ 0.6 80 ~0. 7307K9 玻璃(SbTe)Ox _
7Sb2Te33. 5X10—4~ 0.880 ~0.5503K9 玻璃(SbTe)Ox _
8Sb2Te31.8X104~ 1.0 80 ~0. 5405K9 玻璃(SbTe)Ox ~
權(quán)利要求
一種用于激光直寫(xiě)的TeOX基薄膜材料，其特征在于該薄膜材料是由金屬Te或合金SbTe通過(guò)與O2反應(yīng)而沉積在K9玻璃基片上形成的TeOX或(SbTe)OX復(fù)合薄膜，其中X的取值范圍為0＜X＜2。
2.權(quán)利要求1所述的用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料的制備方法，其特征在于該方法 包括下列步驟①基片的制備采用兩面拋光的K9玻璃基片，表面粗糙度小于lOnm，基片經(jīng)洗滌劑和 清水浸泡清洗，再用無(wú)水乙醇超聲波清洗三次，取出后用高純氮?dú)獯蹈纱?；②將所述的基片置于磁控濺射鍍膜機(jī)的基片架上，將濺射用的碲靶或碲銻合金靶放在 磁控濺射鍍膜機(jī)的靶基座上，所述的基片位于所述的靶基座上方80 100毫米高處；③用磁控濺射鍍膜機(jī)的機(jī)械泵和分子泵，將鍍膜機(jī)真空腔的真空度抽至5X10_4Pa以 下，通入氣體，采用氬氣為本底氣體、氧氣為反應(yīng)氣體，氧氣和氬氣流量比的取值范圍為 (0. 2 20) 80，保持濺射工作氣壓為0. 2 0. 7Pa ；采用射頻電源，濺射功率為30 50W， 在電場(chǎng)作用下氬原子電離成氬離子，并在電磁場(chǎng)作用下轟擊所述的碲靶或碲銻合金靶，所 述的碲靶或碲銻合金靶的一部分金屬原子和氧氣反應(yīng)生成氧化物和另一部分未反應(yīng)的金 屬原子同時(shí)濺射到所述的基片上，經(jīng)3至7分鐘后，在所述的基片上形成TeOx或(SbTe)Ox 復(fù)合薄膜，X的取值范圍在O到2之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于激光直寫(xiě)的TeOx基薄膜材料的制備方法，其特征在于所 述的靶材為直徑60mm、純度為99. 9%以上的碲靶或碲銻合金靶。
全文摘要
一種用于激光直寫(xiě)的TeOX基薄膜材料及其制備方法，其特點(diǎn)是該TeOX基薄膜材料是由金屬Te或合金SbTe通過(guò)反應(yīng)磁控濺射法在基片上沉積而成。本發(fā)明的TeOX(0＜x＜2)基薄膜材料用于光熱效應(yīng)的激光直寫(xiě)表明，具有優(yōu)異的抗氧化性和熱穩(wěn)定性、薄膜致密度高、薄膜和基底之間有良好的附著性、參數(shù)可控性好、重復(fù)性高，并且光刻前后對(duì)比度大，適合作為激光直寫(xiě)材料。
文檔編號(hào)C23C14/08GK101845608SQ20101016939
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者王小勇, 耿永友, 顧冬紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所