[发明专利]具有可互换掩模的脉冲式激光沉积

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脉冲式激光沉积的设备，所述设备包括：

-衬底支架，所述衬底支架上安装有衬底；

-靶支架，所述靶支架上安装有靶材料并且与衬底支架相对；

-激光设备，所述激光设备用于指引激光束投射至靶材料上；以及

-掩模(shadow mask)，所述掩模布置于衬底上。

背景技术

脉冲式激光沉积(PLD)是用于在目标物上布置涂层的已知技术。利用该技术靶材料的材料被激光烧蚀，从而实现该靶材料的等离子体羽。该等离子体羽随后被沉积在衬底上，从而产生靶材料在衬底上的涂层。

PLD起初被开发用于涂覆小的衬底表面，通常为10毫米乘10毫米。这通常用于研究环境中，其中小的衬底涂覆有各种具有高薄膜品质的材料。

由该研究产生涂覆更大表面的需求。这已导致革新的技术，通过所述革新的技术能够涂覆具有若干英寸或更大的典型直径的表面。

衬底能够使用该PLD技术涂覆有若干层。由于具有若干层的衬底，可以通过应用光刻法制造设备。该制造工艺的缺点为：衬底必须从真空室被移除并且必须被运送至用于光刻法的无尘室。光刻工艺经常被用于微加工中以有选择地移除部分薄膜(或衬底的主体)。其被用于将几何图案从光掩模转移至衬底上的感光化学物(光敏抗蚀剂，或简称“抗蚀剂”)上。一系列的化学和/或物理处理随后将曝光图案刻到光敏抗蚀剂下方的材料内。在复杂的集成电路(例如现代CMOS)中，晶片将经历光刻循环高达50次。

有时需要将衬底运回至真空室以通过PLD布置额外的涂层。由于由衬底的灰尘颗粒所引起的污染风险，该方法是不期望的。另一缺点为具有薄膜和结构的衬底经常必须被再次加热以用于沉积工艺。冷却之后的加热能够对所沉积的薄膜的性能产生影响并且必须同样被加以限制。在沉积期间构造图案的另一方法是以小的掩模-衬底距离将掩模或漏印板放置于衬底的顶部上。该配置确保通过PLD在衬底上涂覆特定的图案。该掩模通过螺丝或螺栓被附接至衬底并且通常被安装在真空室外的衬底上和从真空室外的衬底上移除。需要将掩模与衬底布置成紧密接触以实现使掩模的清晰图像传递至衬底上。

由于现有PLD技术将衬底支架竖直布置，因此，该种附接更为必要。如果掩模没有适当地附接至衬底，则掩模可以移动或甚至从衬底松掉。

发明内容

因此，本发明的一个目的是至少部分地解决上述的问题。

通过本发明实现该目的，所述发明的特征在于：掩模被布置于可移动圆盘中，所述可移动圆盘在轴向方向上可移动至衬底支架并从衬底支架移动。

使用根据本发明的设备，可以在期望的时候布置并且移除掩模。这通过远离衬底支架移动可移动圆盘来完成，以使得圆盘在平行于衬底表面的方向上自由移动。然后圆盘被移动至所期望的位置，例如移动至掩模被定位于衬底支架上方的位置中。最后，圆盘再次被降下至衬底支架上，以使得在衬底支架上的衬底与布置于可移动圆盘中的掩模之间建立紧密的接触。

圆盘的移动可能为旋转、平移或两者在一个或更多维度上的组合。优选地，圆盘能够在轴向方向上被平移并且围绕轴线被旋转。

优选地，可移动圆盘包括若干掩模。这使PLD技术能够制造具有复杂结构的设备。

在根据本发明的设备的一个实施例中，可移动圆盘包括至少一个用于容纳掩模的开口。优选地，开口包括用于支承掩模的凸缘。

在该实施例中，掩模被容纳于开口中，所述开口确保掩模相对于可移动圆盘的正确位置。根据本发明的设备的一个优选实施例包括用于推动至少一个掩模抵靠可移动圆盘的弹簧装置。当掩模被弹力安装时，能够解决在与衬底表面垂直的方向上对齐中的小差异。此外，弹簧装置提供相当大的恒力，掩模通过所述恒力被压靠在衬底上。

为了大面积PLD，衬底有时被旋转。如果衬底旋转，则掩模必须同样旋转。为确保旋转的掩模和衬底之间的间隙较小，相对较重的环能够被放置于掩模的顶部上从而能够开发出额外的作用力。该环被放置成使得没有掩模的孔被覆盖。环可以具有复杂的结构以使得掩模的中间部位也能够被推靠在衬底上。

在根据本发明的设备的另一优选实施例中，至少一个掩模包括用于将掩模相对于可移动圆盘对齐的主对齐装置。这些对齐装置可以例如包括布置于掩模上的脊，所述脊与可移动圆盘中的凹口协同发挥作用。