一種制備多材料分區(qū)組成的薄膜層的掩膜方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于薄膜制備領域，具體涉及一種制備多材料分區(qū)組成的薄膜層的掩膜方法。
【背景技術】
[0002]在薄膜的生產制備過程中，通常需要使同一層薄膜由多種不同材料分區(qū)域組成。目前主要利用光刻掩膜技術解決此問題，其基本思路是先在基底上鍍一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強光通過掩膜板照射到光刻膠上，將光刻膠未被掩膜板遮蓋的區(qū)域腐蝕，再用清洗液將腐蝕的光刻膠除去，露出下面的基片，然后沉積粒子，就形成了由光刻膠和某種材料組成的混合膜層。這種光刻的方法存在諸多缺點:首先，當混合層中要求的材料種類繁多，且不允許包含光刻膠時，使用這種方法就得考慮怎么將那些未發(fā)生光-化學反應的光刻膠除去，且不影響已沉積的材料，而且材料種數(shù)的增加會使整個工藝過程變得格外復雜；其次要求承載光刻膠的基底也具有耐腐蝕性，這就限制了基底材料的選擇，更不允許以易腐蝕的薄膜層作為多材料混合膜的下層；再次，這種光刻方法涉及到光-化學反應、腐蝕清洗液等，易在薄膜中引入其他雜質。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種制備多材料分區(qū)組成的薄膜層的掩膜方法。
[0004]本發(fā)明的制備多材料分區(qū)組成的薄膜層的掩膜方法，依次包括以下步驟:
(a)將單晶硅基底固定于支撐架上，置于鍍膜裝置的粒子照射區(qū)；
(b)取二氧化硅薄片，根據(jù)要制備的多材料分區(qū)組成的薄膜層中第一種材料的邊界輪廓，在二氧化硅薄片上加工與之位置、形狀、大小完全相同的開孔區(qū)域，作為第一塊掩膜板；
(C)將第一塊掩膜板覆蓋在單晶硅基底上，覆蓋時使掩膜板側邊定位銷沿支撐架定位槽由上往下嵌入，覆蓋后將掩膜板和單晶硅基底夾緊；
(d)沉積多材料分區(qū)組成的薄膜層中第一種薄膜材料；
(e)取下第一塊掩膜板；
(f)參照步驟(b)~(e)，沉積多材料分區(qū)組成的薄膜層中第二種薄膜材料；
(g)參照步驟(b)~(e)，沉積多材料分區(qū)組成的薄膜層中第三種薄膜材料；
(h)參照步驟(b)~(e)，沉積其余薄膜材料直到多材料分區(qū)組成的薄膜層制備完成。
[0005]所述的多材料分區(qū)組成的薄膜層為由兩種或以上材料分區(qū)域組成的單層薄膜。
[0006]所述的多材料分區(qū)組成的薄膜層厚度小于I微米。
[0007]所述的薄膜材料包括金、銀、銅、氮化硅、氧化鈦、氧化鋁。
[0008]所述的單晶硅基底為形狀規(guī)則的平面基底。
[0009]所述的鍍膜裝置包括真空磁控濺射鍍膜裝置、真空化學氣相沉積鍍膜裝置、真空離子蒸發(fā)鍍膜裝置。
[0010]所述的二氧化硅薄片的長、寬分別與單晶硅基底的長、寬相等，且厚度小于0.3毫米。
[0011]利用本發(fā)明的方法，在制備多材料分區(qū)組成的薄膜層之前，須根據(jù)欲制備的薄膜產品的要求，選用合適的基底、支撐架，并生產對應的掩膜板?；撞牧弦话氵x用單晶硅；選擇支撐架時，不僅要求其適用于當前的鍍膜裝置，還要求其有一定的固定、定位功能(例如定位槽)，可以將基底、掩膜板按指定位置固定在支撐架上，防止基底、掩膜板在鍍膜過程中發(fā)生位置變化，這樣才能確保掩膜精度；掩膜板須根據(jù)欲制備的多材料分區(qū)組成的薄膜層中每種材料的邊界輪廓進行定制，一種材料對應一塊掩膜板。定制時，選用不易變形的、厚度小于0.3毫米的脆性材料(一般選用二氧化硅)，先加工成與基底形狀、大小完全相同的薄板，再在其上加工出與多材料分區(qū)組成的薄膜層中某一種材料邊界輪廓的位置、形狀、大小完全相同的開孔區(qū)域，作為多材料分區(qū)組成的薄膜層中這種材料對應的掩膜板。同理，繼續(xù)定制生產多材料分區(qū)組成的薄膜層中其他各種材料對應的掩膜板。最后將所有這些掩膜板組成一套掩膜板，僅供制備與之對應的多材料分區(qū)組成的薄膜層時使用。若欲制備的多材料分區(qū)組成的薄膜層中每種材料的分布發(fā)生改變，則須重新定制生產對應的掩膜板。
[0012]利用本發(fā)明的方法，在制備多材料分區(qū)組成的薄膜層的過程中，先將基底固定于支撐架上，移動至鍍膜裝置的粒子照射區(qū)?？筛鶕?jù)薄膜產品需要，在基底上預先沉積只含一種材料的薄膜，這個過程與傳統(tǒng)的鍍膜方法相同。當需要制備多材料分區(qū)組成的薄膜層時，就需要使用根據(jù)此多材料分區(qū)組成的薄膜層定制生產的一套掩膜板。首先取出這套掩膜板中的任意一塊，放置在基底上方，使掩膜板與基底上表面或基底上已存在的膜層貼合，保證掩膜板與基底的外邊緣精準對齊，并使用支撐架將掩膜板固定、與基底簡單夾緊。然后將帶掩膜板、基底的支撐架移至粒子照射區(qū)，沉積與當前基底上掩膜板相對應的多材料分區(qū)組成的薄膜層中的材料。待沉積完成之后，將基底上的掩膜板取下，標記為已使用。然后從未使用的掩膜板中取出另外一塊，參照以上相同的方法，更換至基底上方，連同支撐架一起移至粒子照射區(qū)，沉積另一種多材料分區(qū)組成的薄膜層中的材料。以相同的方法，直到多材料分區(qū)組成的薄膜層中所有材料沉積完成。最后，還可根據(jù)實際產品需求，在多材料分區(qū)組成的薄膜層上繼續(xù)沉積其他薄膜層。
[0013]本發(fā)明中，若欲制備的多材料分區(qū)組成的薄膜層的面積相對于基底面積很小，則可在定制此多材料分區(qū)組成的薄膜層對應的掩膜板過程中，將每塊掩膜板上的開孔區(qū)域以相同的方式陣列:即每塊掩膜板上開有多個形狀完全相同的孔，且所有掩膜板上的多孔排布方式完全相同。這樣就能在一次薄膜制備過程中，同時生產多個完全相同的多材料分區(qū)組成的薄膜層產品，提高了生產效率。
[0014]本發(fā)明具有很多優(yōu)點:(1)制備多材料分區(qū)組成的薄膜層時，不使用光刻膠，不會影響已沉積的薄膜材料；(2)由于不使用光刻膠，就不存在膠的腐蝕問題，因此薄膜材料選擇更為廣泛，且對基底要求不高；(3)制備的多材料分區(qū)組成的薄膜層中各種材料在各自的指定區(qū)域內純度較高；(4)掩膜方法、過程采用純機械的方式，方法本身及借用的輔助工具(基底、掩膜板、支撐架)均簡單、易用、可靠，相比于傳統(tǒng)的光刻掩膜技術，大幅簡化了工藝流程、降低了雜質含量、生產成本。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1中的掩膜機構示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例1中的整套掩膜板疊放剖視圖；
圖3為本發(fā)明實施例1中的廣品不意圖；
圖中，1.支撐架 2.單晶硅基底 3.掩膜板 4.定位槽 5.定