(3) 曝光
将匀胶烘干待用的玻片上放置掩膜,用光刻机紫外光曝光,后用显影液显影掉被曝光部分。
(4) 镀膜
将显影好的2片玻片分别镀Al、CuO,工艺参数如下表2.1所示:
表2.1 薄膜沉积参数
膜材料 Ar气流量
/SCCM 本底真空度
/Pa 工作气压
/Pa 溅射功率
/W 镀膜时间
/min
Al 30 5×10-3 0.5 200 120
CuO 30 5×10-3 0.5 250 120
(5)超声剥离
将镀好膜的玻片放入装有丙酮的烧杯中,放入超声清洗器中,超声剥离掉中间部分未被曝光的光刻胶,再用去离子水清洗吹干。可得出具有明显台阶状的单层薄膜。
(6) 膜厚度测量
采用Olympus公司生产的LEXT OLS3100型激光共聚焦显微镜分别测得Al、CuO厚度,再通过计算得出成膜平均速率,激光共聚焦显微镜下Al、CuO单层薄膜形状如图2.5,图2.6所示。测试结果表2.2所示。
表2.2 成膜平均速率
膜材料 镀膜时间/min 膜厚/um 成膜平均速率/(nm•min-1)
Al
CuO 120
120 5.5
5.0 45.841.7
图2.5 激光共聚焦显微镜下Al膜3D视图 图2.6 激光共聚焦显微镜下CuO膜3D视图
2.1.2.3 Al/CuO复合薄膜的制备
本实验采用掩膜法在同一基片上镀Al/CuO/Al/CuO/Al五层复合膜,为了使膜的附着性更好,先在玻璃基底上镀一层过渡层Ti,使Al/CuO的附着性更好,通过对比没有过渡层和有过渡层的Al/CuO复合薄膜,发现没有过渡层的Al/CuO复合薄膜有明显起皮现象,而有过渡层的Al/CuO复合薄膜无明显起皮现象。
与光刻法相比,本工艺流程具有试验周期短的优点。使用图所示的工艺流程制备试验样品,避免了甩胶、光刻、坚膜等繁琐的光刻工艺流程。镀好膜之后能马上进行下一步骤的实验。
当然,本工艺流程也有许多不足的地方,例如难以实现0.5mm尺寸以下图形薄膜的制备;制备而成的薄膜有可能会有污染而对性能测定有一定影响等等。但作为本文电阻特性测量的样品,严格采用本工艺制作的复合薄膜已经能达到实验的要求。
为了达到对比电阻随调制周期和调制比变化的目的,本文采用调整CuO镀膜时间的方法,得到不同调制周期和调制比的Al/CuO复合薄膜。实验步骤和工艺流程如图2.7所示。
图2.7 镀Al/CuO复合薄膜工艺流程图
各部分工艺说明如下:
(1)清洗
清洗步骤和前面光刻部分一样。
(2)粘贴掩膜
掩膜为黄铜材料的圆环,通过线切割工艺而得。将双面胶小心贴于非镂空部分后,将掩膜平贴于干净基片上。需要注意掩膜必须平整,若因掩膜弯曲或弯折使得与基片接触不紧密,会造成环形边界模糊,且桥膜薄厚分布不均。
(3)镀膜
镀膜是薄膜制备过程的核心步骤,镀膜的好坏直接关系到薄膜的电阻、膜厚、表面光洁度、致密性等性质进而直接影响其化学物理性能。若不能控制每层膜镀膜过程基本相同,将造成实验数据不能客观显示其物理化学性能的变化规律。镀膜步骤如下:
真空镀膜装置的具体操作步骤如下:
1、 开冷却水,空气压缩机。开总电源,机械泵,旁抽阈,开其他设备电源预热。
2、 真空度5 Pa以下时,关旁抽阈,开前级阈,分子泵,闸板阈(开到位,绿色指示灯亮),真空度5E-3 Pa时,开始清洗。
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