CN115341180A - 激光扫描溅射部件 - Google Patents

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杨景婷
金魁
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Abstract

本申请公开了激光扫描溅射部件，包括：底座；调节装置，位于底座上；多个第二支架，位于调节装置上，沿第三方向延伸；第一支架，位于多个第二支架上；其中，调节装置调节第二支架和第一支架沿第一方向和/或第二方向运动，第一方向、第二方向和第三方向两两互相垂直。本申请的激光扫描溅射部件，采用角度与位置可调节的支架固定激光器，可以改变激光器的入射方向(包括入射角度以及入射位置)从而将激光束直接入射到反应腔的靶材上进行薄膜沉积，极简的直线光路大幅度地降低了激光能量的损耗，激光光路部件的“整体移动扫描”工作模式为激光扫描溅射提供了极高的稳定性以及一致性。

Description

激光扫描溅射部件
技术领域
本发明涉及薄膜沉积技术领域，特别涉及一种激光扫描溅射部件。
背景技术
超导薄膜制成的天线、谐振器、滤波器、延迟线等微波通讯器件具有常规材料(如金、银等)无法比拟的高灵敏度，从而受到各国军方的重视，成为未来电子对抗战中的关键技术，也是新一代通信技术的“未来”。在大型粒子加速器中，超导薄膜也表现出了巨大的市场前景。
脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition，PLD)技术作为制备超导薄膜的重要技术，通过激光与靶材料的相互作用，在靶材料的法线方向产生等离子体，等离子体在基片的表面成核，长大形成薄膜。
现有技术中的脉冲激光沉积中，一般采用的激光扫描溅射部件为高性能的工业级别准分子激光器，通过反射镜调节入射到反应腔靶材表面的激光束路径。这种激光器不仅存在售价高、重量大、不易移动等问题，同时也存在激光束因反射镜的反射而导致的能量损耗问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种激光扫描溅射部件，采用小型的激光器搭配相应的支架，不仅降低了成本，易于移动，而且实现了激光束直接入射反应腔靶材表面，降低了激光束的能量损耗。
根据本发明的一方面，提供一种激光扫描溅射部件，包括：底座；调节装置，位于所述底座上；多个第二支架，位于所述调节装置上，沿第三方向延伸；第一支架，位于多个所述第二支架上；其中，所述调节装置调节所述第二支架和所述第一支架沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向、第二方向和第三方向两两互相垂直。
可选地，还包括：激光器，位于所述第一支架上，用于产生激光束。
可选地，所述调节装置包括：第一面板和第二面板；紧固件，固定于所述第一面板上，用于固定所述第二支架和所述调节装置；第一滑动件，用于可滑动的固定所述第一面板和所述第二面板，位于所述第一面板和所述第二面板之间，以使所述第一面板和第二面板沿第一方向相对运动；第二滑动件，用于可滑动的固定所述第二面板和所述底座，位于所述第二面板和所述底座之间，以使所述第二面板和底座沿第二方向相对运动。
可选地，所述调节装置还包括：第一调节件，与所述第一滑动件连接，用于控制所述第一面板和第二面板沿第一方向的自动化高精度位移扫描控制；第二调节件，与所述第二滑动件连接，用于控制所述第二面板和底座沿第二方向的自动化高精度位移扫描控制。
可选地，所述多个第二支架为可调节支架。
可选地，所述调节装置还包括：第三调节件，与所述第二支架连接，用于调节所述第二支架在第三方向上的长度以调节所述第一支架的倾斜角度。
可选地，所述多个第二支架上设置有第四调节件，用于调节所述第二支架在第三方向上的长度以调节所述第一支架的倾斜角度。
可选地，所述第一调节件、第二调节件和/或第三调节件包括高精度精密电机。
可选地，所述激光器具有指示灯，所述指示灯产生的指示光束与激光束平行，用于所述激光器的调节瞄准。
可选地，所述激光器产生的激光束的波长包括1064nm，532nm，355nm，266nm，不同波长可以自动选择切换。
可选地，所述底座包括：支撑架，与所述调节装置连接；滑轮，位于所述支撑架底部，用于移动所述激光扫描溅射部件。
可选地，所述滑轮包括打开状态和锁紧状态，在所述打开状态下，所述激光扫描溅射部件可以移动；在所述锁紧状态下，所述激光扫描溅射部件不能移动。
可选地，还包括：激光电源，固定于所述支撑架中，用于给所述激光器提供电源。
本申请提供的激光扫描溅射部件，采用可调节的支架固定激光器，可以改变激光器的入射方向(包括入射角度以及入射位置)，从而将激光束直接入射到反应腔的靶材上进行薄膜沉积，极简的直线光路大幅度地降低了激光能量的损耗，激光光路部件的“整体移动扫描”工作模式为激光扫描溅射提供了极高的稳定性以及一致性。
进一步地，所述激光器为小型固态激光器，体积小，重量轻。其中，本申请采用的功率较低的激光器，可以降低设备的成本，而且降低了设备的体积。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件，由于采用小型的激光器，使得整个激光扫描溅射部件的重量都很小，从而可以通过装配高精度精密电机很方便的对整个激光扫描溅射部件进行预定方向的自动化高精度位移扫描控制。此外，由于激光器可以采用重约25公斤的小型固态激光器，从而通过调节装置控制激光器进行第一方向和第二方向的运动的过程也较为方便，进而也可以提高在靶材的扫描过程中靶材表面不同位置扫描点的激光能量的一致性。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件中，激光器上设置有指示灯，可以产生指示光束，方便调节激光器的倾斜角度、移动方向等。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件模块化的设计方案不但具有更高的技术兼容性和灵活性，还可达到整体系统快速装卸的目的。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的脉冲激光沉积装置的立体图；
图2示出了根据本发明实施例的激光扫描溅射部件的侧视图；
图3示出了根据本发明实施例的激光扫描溅射部件的调节装置。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一区域“下面”或“下方”。
如果为了描述直接位于另一层、另一区域上面的情形，本文将采用“直接在……上面”或“在……上面并与之邻接”的表述方式。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1示出了根据本发明实施例的脉冲激光沉积装置的立体图；图2示出了根据本发明实施例的激光扫描溅射部件的侧视图；图3示出了根据本发明实施例的激光扫描溅射部件的调节装置。
参考图1，本发明实施例的脉冲激光沉积装置100包括：沉积装置110和多个激光扫描溅射部件120，图1示出了具有三个激光扫描溅射部件120的实施例。
在该实施例中，沉积装置110包括：反应腔，位于反应腔侧壁上的多个第一窗口，第二窗口，用于支撑反应腔的支架，分别位于反应腔外部上方和下方的电机，以及真空结构。其中，第一窗口为激光束入射窗口，第二窗口例如为观察窗口，电机用于带动反应腔内部的加热台和基片旋转，以及用于带动反应腔内部的固定台和靶材旋转，真空结构用于对反应腔内部进行抽真空，以维持反应腔内部的真空气压。
进一步地，参考图2，每个激光扫描溅射部件120分别包括：激光器121，第一固定部122，第一支架123，第二支架124，调节装置125和底座。
其中，第一支架123为一平面支架结构，激光器121的底部经由第一固定部122与第一支架123的一侧表面固定连接，即第一支架123用于固定和支撑激光器121。在该实施例中，激光器121上还具有指示灯，该指示灯位于激光器121的激光束出射口附近，可以产生与激光束平行的指示光束，该指示光束在调节激光器的高度、倾斜度时用于调节瞄准，以便激光器121的调节合适。
第二支架124与第一支架123的另一侧表面固定连接，其中，第二支架124包括多个垂直方向延伸可调节支架，通过调节第二支架124中不同位置的可调节支架的伸缩情况，从而可以调整第一支架123的表面高度以及倾斜度，进而调整激光器121的水平高度以及倾斜度。
调节装置125位于第二支架124的另一端，并与第二支架124固定连接，调节装置125具有驱动结构，用于改变第二支架124、第一支架123以及激光器121的位置方向等。
底座位于调节装置125的下方，大致呈长方体结构，包括支撑架127。支撑架127的上表面与调节装置125的下表面固定连接，一方面用于承载调节装置125、第二支架124、第一支架123以及激光器121等，另一方面用于给激光器121提供一个高度。
其中，调节装置125的具体结构如图3所示，调节装置125包括第一面板1251，第二面板1256，紧固件1252，第一滑动件1257以及第二滑动件1254。
紧固件1252包括多个，固定于第一面板1251的上表面，紧固件1252用于固定第二支架124的底部与调节装置125。第一滑动件1257位于第一面板1251和第二面板1256之间，用于可滑动的固定第一面板1251和第二面板1256，同时使得第一面板1251和第二面板1256之间可以在水平面内沿着第一滑动件1257的延伸方向相对移动。第二滑动件1254位于第二面板1256和支撑架127的上表面之间，用于可滑动的固定第二面板1256和支撑架127的上表面，同时使得第二面板1256和支撑架127之间可以在水平面内沿着第二滑动件1254的延伸方向相对移动。第一滑动件1257和第二滑动件1254的延伸方向垂直。
在该实施例中，第一滑动件1257的延伸方向为第一方向，例如为y方向，第二滑动件1254的延伸方向为第二方向，例如为x方向，第一方向和第二方向互相垂直。由于调节装置125经由第二支架124和第一支架123与激光器121连接，因此沿第一滑动件1257的第一方向移动第一面板1251时，激光器121也会沿第一方向移动；沿第二滑动件1254的第二方向移动第二面板1256时，激光器121也会沿第二方向移动。此外，第二支架124的可调节支架延伸方向为第三方向，例如为z方向，第三方向与第一方向和第二方向两两垂直。
进一步地，调节装置125还包括第一调节件1255和第二调节件1253。一调节件1255位于第一面板1251和第二面板1256之间，与第一滑动件1257连接，用于控制第一面板1251相对第二面板1256沿第一方向的高精度位移扫描控制。第二调节件1253位于第二面板1256与支撑架127的上表面之间，与第二滑动件1254连接，用于控制第二面板1256相对于支撑架127沿第二方向的高精度位移扫描控制。
在该实施例中，第一调节件1255和第二调节件1253例如分别为一个高精度精密电机，分别用于控制调节装置125沿第一方向和第二方向的自动化位移扫描控制。进一步地，还可以通过修改程序，改变第一调节件1255和第二调节件1253的位移扫描路径时间等。
进一步地，调节装置125还可以包括第三调节件(图中未示出)，第三调节件与多个第二支架124连接，用于控制多个第二支架124在第三方向的长度，进而调节第一支架123和激光器121的倾斜角度，第三调节件例如为高精度精密电机。在其他实施例中，还可以在多个第二支架124上设置第四调节件(图中未示出)，通过第四调节件控制多个第二支架124在第三方向的长度，第四调节件例如为螺纹旋钮。
进一步地，每个激光扫描溅射部件120还包括：激光电源126，底座还包括滑轮128。其中，激光电源126位于支撑架127中，一方面用于给激光器121提供电源，另一方面增加激光扫描溅射部件120中下部的重量，改变激光扫描溅射部件120的重心，使得激光扫描溅射部件120不容易发生倾倒等问题；滑轮128位于支撑架127的底部四周，使得整个激光扫描溅射部件120可以移动。此外，滑轮128包括打开和锁紧两个状态，在打开状态下，可以推动整个激光扫描溅射部件120移动到预定位置；在锁紧状态下，滑轮128不能发生移动，使得激光扫描溅射部件120可以停留在预定位置。
本申请提供的激光扫描溅射部件，采用可调节的支架固定激光器，可以改变激光器的入射方向(包括入射角度以及入射位置)，从而将激光束直接入射到反应腔的靶材上进行薄膜沉积，极简的直线光路大幅度地降低了激光能量的损耗，激光光路部件的“整体移动扫描”工作模式为激光扫描溅射提供了极高的稳定性以及一致性。
进一步地，所述激光器为小型固态激光器，体积小，重量轻。其中，本申请采用的功率较低的激光器，可以降低设备的成本，而且降低了设备的体积。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件，由于采用小型的激光器，使得整个激光扫描溅射部件的重量都很小，从而可以通过装配的高精度精密电机很方便的对整个激光扫描溅射部件进行预定方向的自动化高精度位移扫描控制。此外，由于激光器可以采用重约25公斤的小型固态激光器，从而通过调节装置控制激光器进行第一方向和第二方向的运动的过程也较为方便，进而也可以提高在靶材的扫描过程中靶材表面不同位置扫描点的激光能量的一致性。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件中，激光器上设置有指示灯，可以产生指示光束，方便调节激光器的倾斜角度、移动方向等。
进一步地，本申请的激光扫描溅射部件模块化的设计方案不但具有更高的技术兼容性和灵活性，还可达到整体系统快速装卸的目的。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (13)

1.一种激光扫描溅射部件，包括：
底座；
调节装置，位于所述底座上；
多个第二支架，位于所述调节装置上，沿第三方向延伸；
第一支架，位于多个所述第二支架上；
其中，所述调节装置调节所述第二支架和所述第一支架沿第一方向和/或第二方向运动，所述第一方向、第二方向和第三方向两两互相垂直。
2.根据权利要求1所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，还包括：
激光器，位于所述第一支架上，用于产生激光束。
3.根据权利要求1所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述调节装置包括：
第一面板和第二面板；
紧固件，固定于所述第一面板上，用于固定所述第二支架和所述调节装置；
第一滑动件，用于可滑动的固定所述第一面板和所述第二面板，位于所述第一面板和所述第二面板之间，以使所述第一面板和第二面板沿第一方向相对运动；
第二滑动件，用于可滑动的固定所述第二面板和所述底座，位于所述第二面板和所述底座之间，以使所述第二面板和底座沿第二方向相对运动。
4.根据权利要求3所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述调节装置还包括：
第一调节件，与所述第一滑动件连接，用于控制所述第一面板和第二面板沿第一方向的自动化高精度位移扫描控制；
第二调节件，与所述第二滑动件连接，用于控制所述第二面板和底座沿第二方向的自动化高精度位移扫描控制。
5.根据权利要求1或4所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述多个第二支架为可调节支架。
6.根据权利要求5所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述调节装置还包括：
第三调节件，与所述第二支架连接，用于调节所述第二支架在第三方向上的长度以调节所述第一支架的倾斜角度。
7.根据权利要求5所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述多个第二支架上设置有第四调节件，用于调节所述第二支架在第三方向上的长度以调节所述第一支架的倾斜角度。
8.根据权利要求4或6所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述第一调节件、第二调节件和/或第三调节件包括高精度精密电机。
9.根据权利要求2所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述激光器具有指示灯，所述指示灯产生的指示光束与激光束平行，用于所述激光器的调节瞄准。
10.根据权利要求2所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述激光器产生的激光束的波长包括1064nm，532nm，355nm，266nm，不同波长可以自动选择切换。
11.根据权利要求1所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述底座包括：
支撑架，与所述调节装置连接；
滑轮，位于所述支撑架底部，用于移动所述激光扫描溅射部件。
12.根据权利要求11所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，所述滑轮包括打开状态和锁紧状态，
在所述打开状态下，所述激光扫描溅射部件可以移动；
在所述锁紧状态下，所述激光扫描溅射部件不能移动。
13.根据权利要求11所述的激光扫描溅射部件，其特征在于，还包括：激光电源，固定于所述支撑架中，用于给所述激光器提供电源。
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