專利名稱：一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置的制作方法
一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電子機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置。
技術(shù)背景
脈沖激光沉積是一種物理真空鍍膜技術(shù)。脈沖激光沉積技術(shù)最重要的優(yōu)點(diǎn)之一就 是能保持靶材與薄膜成分一致，有利于多組分化合物薄膜的鍍膜。目前已廣泛用于多組分 超導(dǎo)薄膜、氧化物鐵電、壓電、熱電、半導(dǎo)體、超硬、鐵磁等薄膜材料。由于在鍍膜過程中需要 真空的工藝環(huán)境，故脈沖激光沉積裝置均配有泵抽系統(tǒng)及相關(guān)的氣路控制及檢測(cè)系統(tǒng)；多 數(shù)鍍膜裝置配有加熱系統(tǒng)；亦有一些設(shè)備實(shí)行對(duì)整臺(tái)設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制。
現(xiàn)一般的脈沖激光沉積裝置均是針對(duì)靜止或小尺寸樣品而設(shè)計(jì)的，只能在小面積 實(shí)現(xiàn)脈沖激光沉積，而無法對(duì)于移動(dòng)中的長(zhǎng)帶型樣品進(jìn)行脈沖激光沉積，更不能實(shí)現(xiàn)同一 樣品的多樣式鍍膜，這就導(dǎo)致了這些設(shè)備使用率低，對(duì)生產(chǎn)來說有效率低下的問題。很顯 然，現(xiàn)有的脈沖激光沉積裝置功能單一化，其適用范圍過于局限，已滿足不了脈沖激光沉積 技術(shù)在規(guī)?；矫娴膽?yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，它可在不破壞真空的條件 下，在一個(gè)腔體內(nèi)輔助配有磁控濺射鍍膜功能，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品單一或多種、間斷或連續(xù) 的鍍膜，尤其對(duì)同一個(gè)樣品可連續(xù)完成脈沖激光沉積和磁控濺射鍍膜過程中的一個(gè)或多個(gè) 鍍膜過程。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案
一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，由真空鍍膜室、泵抽及真空測(cè)量系統(tǒng)、氣路及電控 系統(tǒng)組成，所述的氣路系統(tǒng)的各氣路接入真空鍍膜室，所述真空鍍膜室內(nèi)布控有若干個(gè)脈 沖激光鍍膜用靶材裝置，所述靶材裝置上有可實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)的靶材，配置一基帶卷繞系 統(tǒng)，該基帶卷繞系統(tǒng)包括有分置在真空鍍膜室兩側(cè)的放帶室及收帶室，放帶室及收帶室與 真空鍍膜室通過管道相通，放帶室及收帶室間的走帶穿越該管道及真空鍍膜室。在真空鍍 膜室的一側(cè)管道中布有磁控濺射靶。
本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置的激光源發(fā)出的脈沖激光在靶面的X和Y軸方向 可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)掃描，其可以是通過光路上的透鏡在X和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
在真空鍍膜室中安裝有加熱器。
所述的磁控濺射靶與樣品距離可調(diào)。
所述的靶材為公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)速度可調(diào)的靶材。
在真空鍍膜室內(nèi)配有用于監(jiān)測(cè)和控制長(zhǎng)帶樣品的張力傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
1、與一般的脈沖激光沉積裝置相比，本發(fā)明即適于靜止小尺寸樣品，也適于長(zhǎng)帶 型樣品在移動(dòng)中連續(xù)鍍膜。
2.采用大面積的加熱燈對(duì)樣品加熱，升溫速率快，有效溫度高，加熱面積大，無污 染，可使移動(dòng)樣品受熱均勻。
3.本發(fā)明在一側(cè)通道安置了磁控濺射裝置，在不增加任何真空設(shè)施的條件下(濺 射靶和濺射電源除外)實(shí)現(xiàn)了一裝置多功能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，可在脈沖激光鍍膜的同時(shí)或 前、后對(duì)樣品進(jìn)行磁控濺射鍍膜。與單一功能的真空鍍膜裝置相比增加了功能，降低了制造 成本。
4.本發(fā)明布有多個(gè)脈沖激光靶位，可公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)；脈沖激光可在靶面的X和Y軸 方向連續(xù)掃描，故很方便長(zhǎng)帶型樣品在移動(dòng)中連續(xù)鍍膜。


圖1為本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置的基礎(chǔ)配置同于現(xiàn)有鍍膜裝置，由 真空鍍膜室、泵抽及真空測(cè)量系統(tǒng)、氣路及電控系統(tǒng)(可采用分體控制柜分別控制，亦可集 所有電控于一整體控制柜，由現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)，此處不贅述)組成，氣路系統(tǒng)的各氣路接入 真空鍍膜室。并在真空鍍膜室內(nèi)布控有脈沖激光鍍膜用靶材裝置。
本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置設(shè)有一獨(dú)立真空鍍膜室1，其可為筒形臥式雙層 水冷全不銹鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)立單室，亦可為其它形狀。
本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置的改進(jìn)點(diǎn)在于磁控靶與樣品距離可調(diào)，并配有 觀察窗。在真空鍍膜室1內(nèi)布控有多個(gè)脈沖激光鍍膜用靶材裝置，并將靶材裝置上的靶材 設(shè)計(jì)為可公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)形式(現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)，此處不贅述)。
在連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置中配置一基帶卷繞系統(tǒng)，該基帶卷繞系統(tǒng)包括有分置 在真空鍍膜室1兩側(cè)的放帶室6及收帶室5，放帶室及收帶室與真空鍍膜室通過管道相通， 放帶室及收帶室間拉動(dòng)的走帶穿越該管道及真空鍍膜室。放帶室里有一個(gè)卷帶盤，基帶 (樣品)事先纏繞在卷帶盤上，卷帶盤轉(zhuǎn)動(dòng)受控于外面的電機(jī)，可采用計(jì)算機(jī)控制基帶的行 走，從而使得運(yùn)行速度和時(shí)間精確可控。供帶室(包括放帶室及收帶室)通過泵抽系統(tǒng)及 真空鍍膜室相連的管路進(jìn)行抽氣。
在真空鍍膜室1 一側(cè)的通道中安裝了一個(gè)磁控濺射靶，以可實(shí)現(xiàn)樣品的磁控濺射 鍍膜，該磁控濺射靶有電源控制開關(guān)，即可是手動(dòng)的，亦可利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制， 正如前面所述，可由相應(yīng)的控制柜實(shí)施獨(dú)立控制，亦可開發(fā)研制成一體機(jī)控制。
本發(fā)明連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置還配有機(jī)架臺(tái)7，真空鍍膜室、基帶卷繞系統(tǒng)固定 在其上，泵抽系統(tǒng)(包括有分子泵2、機(jī)械泵3等)安置在其內(nèi)；機(jī)架的兩側(cè)有用于活性固 定放帶室6、收帶室5的小支架臺(tái)。
所述的真空鍍膜室內(nèi)還裝有樣品擋板、加熱器擋板，另還裝有磁控濺射靶擋板?？?以根據(jù)鍍膜的需要用時(shí)打開、不用時(shí)遮住樣品。
所述的氣路及控制系統(tǒng)采用單氣路或兩條以上氣路直通或經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)通入真空鍍膜室。
在真空鍍膜室的旁側(cè)設(shè)一用于旁路抽氣的旁抽閥10。真空鍍膜室的前面開門上可放有若干個(gè)(本實(shí)施例中二個(gè))封接觀察窗9，真空鍍膜室后面有引線法蘭及截止閥，一個(gè) 旁抽閥。還可留有易拆卸的接口并配以相應(yīng)的盲板，用于連接其它設(shè)施。
在放帶室6、收帶室5的前面亦均可開設(shè)觀察窗。
真空鍍膜室內(nèi)還可配有張力傳感器，用于監(jiān)測(cè)和控制長(zhǎng)帶樣品的張力。對(duì)連續(xù)移 動(dòng)的樣品可進(jìn)行無損張力控制，并可精確控制長(zhǎng)帶樣品雙向的移動(dòng)速度。
上述靶材的公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)速度、張力傳感器及帶動(dòng)長(zhǎng)帶樣品雙向移動(dòng)的電機(jī)均可通 過配備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，保證整個(gè)系統(tǒng)高質(zhì)量的完成鍍膜。
真空鍍膜室中安裝有加熱器8，可采用大面積的加熱燈以對(duì)樣品高速率加熱，使移 動(dòng)樣品受熱均勻。本實(shí)施例中，樣品即為由放帶、收帶室控制行走的欲鍍膜的基帶，其下邊 設(shè)置擋板。在行進(jìn)的基帶(樣品)上面設(shè)一套加熱器，加熱器可由鹵素?zé)艚M成，對(duì)基帶加熱 高達(dá)900 °C。
上述各實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及 附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本發(fā)明的申請(qǐng)專利保護(hù)范圍。
本發(fā)明可用于在長(zhǎng)帶上鍍多層膜，還可以用于短樣品、靜止樣品鍍多層膜。其工作 過程是(以長(zhǎng)帶樣品為例)將欲鍍膜的基帶纏放在放帶室的卷帶盤上，抽真空；待達(dá)到所 需真空度時(shí)，開啟加熱控制；通所需氣體；公轉(zhuǎn)至所需靶位，并使靶自轉(zhuǎn)，啟動(dòng)電機(jī)開始走 帶，并打開控制和激光源。若需同時(shí)或前、后于激光鍍膜，在相應(yīng)時(shí)段開啟磁控濺射靶的電 源控制開關(guān)(按照預(yù)先設(shè)定的次序排定順序)，以便進(jìn)行相關(guān)的磁控靶濺射鍍膜。在行走狀 態(tài)，膜厚均勻性能夠達(dá)到5%。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，由真空鍍膜室、泵抽及真空測(cè)量系統(tǒng)、氣路及電控系 統(tǒng)組成，所述氣路系統(tǒng)的各氣路接入真空鍍膜室，在真空鍍膜室內(nèi)布控有若干個(gè)脈沖激光 鍍膜用靶材，其特征在于所述的靶材可公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)，配置一基帶卷繞系統(tǒng)，該基帶卷繞系 統(tǒng)包括有分置在真空鍍膜室兩側(cè)的放帶室及收帶室，放帶室及收帶室與真空鍍膜室通過管 道相通，放帶室及收帶室間的走帶穿越該管道及真空鍍膜室，在真空鍍膜室的一側(cè)管道中 布有磁控濺射靶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，其特征在于所述脈沖激光在靶 面的X和Y軸方向?yàn)檫B續(xù)掃描式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，其特征在于在真空鍍膜室中安 裝有加熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，其特征在于所述的磁控濺射靶 與樣品距離可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，其特征在于所述的靶材為公轉(zhuǎn) 及自轉(zhuǎn)速度可調(diào)的靶材。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，其特征在于在真空鍍膜室內(nèi)配 有用于監(jiān)測(cè)和控制長(zhǎng)帶樣品的張力傳感器。
全文摘要
一種連續(xù)的脈沖激光鍍膜裝置，由真空鍍膜室、泵抽及真空測(cè)量系統(tǒng)、氣路及電控系統(tǒng)組成，所述氣路系統(tǒng)的各氣路接入真空鍍膜室，真空鍍膜室內(nèi)布控有若干脈沖激光鍍膜用靶材裝置，靶材裝置上有可實(shí)現(xiàn)公轉(zhuǎn)及自轉(zhuǎn)的靶材，配置一基帶卷繞系統(tǒng)，該基帶卷繞系統(tǒng)包括有分置在真空鍍膜室兩側(cè)的放帶室及收帶室，放帶室及收帶室與真空鍍膜室通過管道相通，放帶室及收帶室間的走帶穿越該管道及真空鍍膜室，在真空鍍膜室的一側(cè)管道中布有磁控濺射靶。它可在不破壞真空的條件下，在腔體內(nèi)輔助配有磁控濺射鍍膜功能，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品單一或多種、間斷或連續(xù)的鍍膜，尤其對(duì)同一個(gè)樣品可連續(xù)完成脈沖激光沉積和磁控濺射鍍膜過程中的一個(gè)或多個(gè)鍍膜過程。
文檔編號(hào)C23C14/56GK102031491SQ20091009391
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者張華 , 楊堅(jiān) 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院