CN1291059C - 在衬底上沉积薄膜的方法、衬底和通过该方法制造的金刚石膜 - Google Patents

在衬底上沉积薄膜的方法、衬底和通过该方法制造的金刚石膜 Download PDF

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Abstract

一种在衬底(2)上沉积薄膜的方法，包括用激光束(12)烧蚀靶(16)，以产生沿传播方向离开靶的表面(17)延伸的蒸发物的烟柱(19)。激光束聚焦在靶表面(17)之前并在烟柱(19)中的有限距离(d)处，由此为烟柱(19)中的蒸发物赋予增加的能量。也可以高速旋转靶，以便赋予蒸发物预定的速度分量，该速度分量使以较低速移动的蒸发物偏离传播方向，并防止被沉积到衬底上。在金刚石膜的形成中该方法很有用，并且已经应用在微芯片制造、可视显示单元、太阳能转换、光学、光电技术、保护表面、医学应用以及切割和钻孔应用等领域。

Description

在衬底上沉积薄膜的方法、衬底 和通过该方法制造的金刚石膜
技术领域
本发明涉及通过靶的激光烧蚀在衬底上形成薄膜的方法，例如，已知的脉冲激光沉积(“PLD”)技术。本发明特别适于金刚石膜的形成，但并不限于此，而是可以应用于任何材料的膜的形成中，例如可用于超导膜生长工艺中、光电子和半导体电子中。
背景技术
在高质量薄膜的生成中采用PLD的各种技术已经研究了多年。
PLD包括将脉冲激光引导到放在室中的靶材料上，该室通常是真空室。激光的能量使靶表面的材料烧蚀并蒸发成为烟柱。烟柱包括原子、离子、分子和微粒或原子团的混合物。随着材料被烧蚀，烟柱扩散到室中。烟柱中的蒸发物的能量范围通常从几个eV到几百eV的数量级。通过在烟柱传播的方向中放置衬底，烧蚀的材料在衬底的各层沉积为层，从而形成薄膜。
用于产生薄膜的PLD的优点已经很好地被证明，但是，该工艺具有不能形成高质量薄膜的缺点。在烟柱中存在的微粒降低了合成薄膜的质量。已经开发出了各种减少烟柱中的微粒和减少沉积在衬底上的微粒的方法。
国际专利公开WO99/13127介绍了通过激光脉冲在真空室中蒸发靶的方法，聚焦到最佳的强度，以便消除烟柱中的微粒。最佳强度由激光脉冲持续时间和靶材料的特性限定。预先确定激光脉冲的重复速率，以便在衬底处产生连续的蒸发材料的气流。脉冲重复速率一般在千赫到几百兆赫的范围内；脉冲持续时间优选为皮秒或飞秒。该申请介绍了通过蒸发石墨靶形成薄膜。薄膜是sp3和sp2键合的无定形碳的混合物，开且几乎没有颗粒。
关于PLD的论文由WO99/13127的发明人Rode等人在Journal ofApplied Physics 85，No.8(1999年4月15日)的第4222页发表。
国际专利公开WO00/22184介绍了采用短脉冲激光(100皮秒或更短)的薄膜，特别是类金刚石碳膜的PLD方法。采用这种激光据称能产生含有不成团的单个原子离子的烟柱。使用高平均功率飞秒激光使沉积速率达到了25μm/hr。
美国专利5,858,478介绍了薄膜的PLD方法，其中用脉冲激光烧蚀靶表面的材料。在靶和衬底之间的直线上放置屏蔽物，并用磁场使被烧蚀的材料的烟柱中的离子向着衬底转弯，而中性微粒继续通过衬底。该方法避免了大的中性微粒沉积到衬底上。
美国专利5,411,722介绍了用激光烧蚀靶来形成薄膜的方法。衬底通常平行于烧蚀材料烟柱的传播方向放置。沉积室包括惰性或活泼气体的低背景压力，以利于烟柱的径向扩散(相对于烟柱的传播方向)。大的、重的微粒没有明显的径向扩散，不太可能沉积到衬底上。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种通过选择所需的蒸发物能量来生产高质量薄膜的改进的方法。所生产的薄膜最好基本上没有微粒。
在第一方面，本发明提供一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶的表面，以产生从靶的表面沿传播方向扩散的蒸发物的烟柱；以及
在烟柱的传播方向上放置衬底，从而烟柱中的蒸发物沉积在衬底上；
其中激光束聚焦在靶表面之前的有限距离中，从而使所述聚焦产生的光束的最小横截面位于该临界密度区中，由此将增加的能量赋予在烟柱中的蒸发物，并且由此在该烟柱中产生一个冲击波。
有利地，由激光束实现激光烧蚀。在可选实施例中，激光束为第二激光束，所述激光烧蚀由第一激光束进行。
本发明部分地基于具有宽能量范围的蒸发物并不总是适用于薄膜的沉积这样一种观察。已知为了在沉积膜中获得所需种类的键，必须在衬底上沉积只在相关能量范围内的蒸发物。例如，对于碳膜中的sp3键，蒸发物的相关能量范围为100eV到200eV的数量级。较低能量的微粒或蒸发物将主要产生sp2键并具有一些sp3键。另一方面，具有较高能量的微粒或蒸发物可能破坏在膜中已存在的键并产生sp3和sp2键的混合物。蒸发物的动能的范围依赖于靶上的激光通量、激光波长以及靶材料。为了在石墨靶和510nm波长激光的情况下获得能量范围为50eV到100eV的蒸发物，在靶表面上的最佳激光通量在5×108-109W/cm2的范围内。但是，单独调整这些参数不是产生所需能量范围的粒子所必需的。
本发明也是由以下知识所激发的，在激光辐射与靶相互作用期间，可能在烟柱内得到蒸发物区，在该烟柱中能够有效吸收激光的能量。在该区域中蒸发物的密度称作临界密度。该临界密度n依赖取决于激光波长λ(μm)，并可以由公式n＝1.1×1021/λ2来量化。只有当激光通量接近1010W/cm2或更高时，由蒸发物吸收的能量才变得明显。在临界密度区中激光能量的输入将产生在4π的立体角中扩散的“冲击波”。为了在该点得到激光能量的最有效的输入，激光脉冲持续时间必须大于电子热传导时间(大约1ns)。
当在烟柱中预定距离(用cm表示)处的蒸发物的密度达到临界密度(如这里所定义的)时，在烟柱中产生冲击波：
d＝1.38×106(ε/A)1/2Δt
其中：ε是微粒的能量，用eV度量
A是微粒的原子量
Δt是激光脉冲的上升时间(s)
在靶表面的前面，在脉冲持续期间最好在激光通量达到最大时并且激光束最好聚焦在临界密度区中，由此发生碰撞吸收。
蒸发物的烟柱优选地包括临界密度区(如这里所定义的)，并且优选地激光束聚焦在临界密度区中，从而在烟柱中产生冲击波。临界密度取决于激光的波长，并优选地在4×1021蒸发物/cm3以上。在预定时间内传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着衬底加速，而在预定时间内没有传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着靶的表面加速。形成薄膜所需要的能量根据靶材料和要形成的膜而变化。
为此，本发明提供了在衬底上通过靶的激光烧蚀以产生沉积烟柱来形成薄膜的工艺，其中调整在烟柱中的最高密度区中的激光束通量，以获得蒸发物的有效能量吸收，以便蒸发物获得足够的能量来沉积到衬底上。放置衬底从而能量水平在预定范围以外的蒸发物不能沉积到衬底上。
光束的最小横截面最好基本包括光束的整个聚焦区。光束由透镜聚焦，并且光束的焦点区定义为在透镜的光学焦点紧前和紧后面的激光束的区域。焦点区的中点偏移到靶表面的前方。距离依赖于靶材料和激光通量，但通常在1μm到10mm的范围内。
最好在靶上的激光束的横截面大于激光束的最小横截面。使用较短焦距的透镜可以在焦点区得到更强的通量，从而增加在烟柱最浓密区域吸收的能量。优选地焦距小于35cm。
应当理解，在烟柱中的烧蚀蒸发物具有一定的速度范围。在优选实施例中，对蒸发物施加预定的速度分量，以由预定的速度分量使烟柱中的蒸发物移动更慢，从而偏离传播方向，并防止沉积到衬底上。该速度取决于靶材料，但通常大于2000rev/min，更优选的大于5000rev/min，并可以达到40,000rev/min。
优选地，速度的预定分量通过靶的移动，例如圆柱形靶的高速旋转来赋予。更优选地，速度的预定分量基本上沿靶表面的切线方向。
在第二方面，本发明提供了一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶，以产生蒸发物烟柱，在该烟柱中的蒸发物具有一定的速度范围，该烟柱沿传播方向从靶的表面延伸；
在靶表面的前面的有限距离处聚焦激光束，从而定位光束的最小横截面，由此在烟柱中产生所述聚焦，而此赋予烟柱中蒸发物以增加的能量；
在烟柱的传播方向中放置衬底；以及
赋予蒸发物预定的速度分量；
其中在距离靶表面预定的距离处放置衬底，由该预定的速度分量使烟柱中以较低速移动的蒸发物偏离传播方向并防止该以较低速移动的蒸发物沉积到衬底上。
有利地，激光烧蚀由激光束进行。在可选实施例中，激光束为第二激光束，所述激光烧蚀由第一激光束进行。
用本发明的方法产生的典型的膜厚度范围从原子级的厚度(超薄膜)直到由沉积速度和沉积时间限制的膜厚度。
在第三方面，本发明提供了一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶，以产生蒸发物烟柱，在该烟柱中的蒸发物具有一定的速度范围，烟柱沿传播方向从靶的表面延伸；
在烟柱的传播方向中放置衬底；以及
赋予蒸发物预定的速度分量；
其中在距离靶表面预定的距离处放置衬底，由该预定的速度分量使烟柱中以较低速移动的蒸发物偏离传播方向并防止该以较低速移动的蒸发物沉积到衬底上。
在另一方面，本发明提供其上沉积薄膜的衬底，根据本发明的方法的一个方面在衬底上沉积薄膜。在本发明的这一方面中，最好衬底涂覆金刚石薄膜。
在第四方面，本发明提供一种在衬底上通过靶的激光烧蚀以产生蒸发物的沉积烟柱来形成薄膜的方法，其中该烟柱包括一个临界密度区；其中调整在烟柱中该临界密度区中的激光束通量，以获得蒸发物的有效能量吸收，从而蒸发物获得足够的能量以沉积到衬底上；该衬底被设置在距离靶预定的距离处，以使能量水平在预定范围以外的蒸发物不能沉积到该衬底上。
在又一方面中，本发明提供用于根据本发明的方法的各方面之一在衬底上沉积的薄膜。最好该膜为金刚石膜。
本发明还提供了用于实施本发明的各方面的方法的装置(如在附图中所定义的)。
附图说明
现在参考附图通过例子的方式介绍本发明，其中：
图1是根据本发明的实施例的PLD方案的图示；
图2是图1中的焦点区和激光烟柱的放大图；
图3示出了采用旋转靶表面对靶表面的烧蚀蒸发物的速度过滤；以及
图4为采用本发明的实施例的方法得到的薄膜的喇曼光谱。
具体实施方式
参考图1，激光器10产生脉冲光束12，由光学器件(未示出)引导，并由透镜14在靶16前面小的但有限的距离处聚焦。在本发明的该实施例中，激光器10为10kHz、20ns、铜蒸汽激光器(CVL)，脉冲能量为2mJ每脉冲，激光束的波长为510nm。靶16和衬底20放在室22中，该室优选为真空室。真空度优选为10-3Torr的数量级或更高。对于金刚石或类金刚石膜的生产，靶16由石墨制成。
有利地，靶16为圆柱形(图3)，并绕其垂直于入射激光束12的轴延伸的纵轴旋转。靶16的旋转避免了连续的激光脉冲打击靶表面17的同一个位置(消除弹坑的形成)。激光束12或靶16可以额外地或交替地在垂直于激光束轴的平面中被扫描，以避免形成弹坑。
入射光束可以一定的角度被引导到靶表面17上。在优选实施例中，靶16的直径为40mm，并以104rev/min的速率绕其轴旋转。应当理解，靶16可以是多种适当形状中的任一个(适当的形状一般包括，例如，矩形、球形或圆柱形)，并且以本领域的普通技术人员所理解的任何常规方式被移动或扫描。
激光束12与靶16的表面17的相互作用产生烧蚀材料的激光烟柱18(图2)，该烟柱向衬底20传播并沉积在该衬底20上。图1所示的区19示出了烟柱18向衬底20的传播方向。衬底20放在与靶16相距95mm的便利位置上。下面说明选择该距离的基础。靶到衬底的典型距离在几cm到20cm的范围内。可选对衬底20进行加热，以帮助膜的沉积层粘附到衬底上。但是，在本发明的某些实施例中，不需要加热。
本发明部分地基于以下观察：为了产生高质量的薄膜，特别是金刚石膜，需要高质量的烟柱。在被靶的固体表面吸收之后，形成包含例如原子、分子、电子、离子、分子团和微尺寸固体颗粒的高能核素的混合物的等离子体烟柱。大量微尺寸颗粒的存在通常不利于本工艺的最佳结果。因此，高质量的烟柱包含较少的微尺寸颗粒，并且其中的原子和离子所具有的能量级适于膜的形成。例如，建议为了得到金刚石结构的sp3碳-碳键，烧蚀的原子和离子应当具有100eV到200eV数量级的能量，优选在70-200eV范围内。
为了实现靶材料的蒸发和烧蚀，激光脉冲的通量能量最好大于预定的阈值。已经证明，用于石墨蒸发的阈值通量能量为30MW/cm2(Danilov等人，1988年12月的Sov.J.Quantum Electron.18(12)第1610页)。在靶材料是石墨的情况下，过低的脉冲能量通量将导致石墨结构或其他非金刚石碳膜的形成，而过高的脉冲能量通量将导致材料的污染颗粒从靶的表面喷出并沉积到衬底上，或衬底被颗粒的高能碰撞损坏。在本发明的靶材料为石墨的实施例中，在靶表面的脉冲能量通量优选在5×108-109W/cm2。
图2示出了用低脉冲能量和纳秒脉冲持续时间的脉冲激光器10产生高质量烟柱。用透镜14在靶表面17处得到激光通量，并在靶表面17前面的有限距离d处聚焦激光束12。距离d优选为1μm到10mm的范围，最优选在靶表面前面大约0.46mm处。距离d取决于激光通量和其它参数。
将透镜14的焦点设置在靶表面17的前面有利地将光束的焦点区24放在激光烟柱18中。光束12的焦点区24定义为在透镜14的光学焦点的紧前和紧后面的激光束12的区域，在该区域中光束的横截面大致等于在光学焦点处光束的直径。光束12的横截面一般为圆形或椭圆形。结果，在靶表面处激光束大于最小横截面，并由此小于最大能量密度。靶材料被激光脉冲蒸发和烧蚀，但是在烟柱本身中的被烧蚀的蒸发物的能量没有高到足以形成金刚石膜的程度。
将光束14的焦点区24定位在靶表面17的前面为蒸发物提供了额外的能量，从而能够形成金刚石膜。在这种情况下，焦点区24增加了激光烟柱18的等离子体温度，并且在烟柱中的蒸发物变得更加活跃(后面进一步的讨论)。即，在激光烟柱18中的蒸发物具有由激光脉冲打击到靶表面17所提供的初始能量。然后通过激光烟柱18与透镜14的焦点区24的相互作用使该能量增加。
在烧蚀材料的烟柱中存在蒸发物的密度为“临界密度”的区域。在本说明书中，术语“临界密度”定义为蒸发物足以允许在烟柱中激光的能量被有效的吸收的密度。临界密度n取决于激光波长λ(μm)，并可通过公式n＝1.1×1021/λ2来确定其值。在一个优选实施例中，蒸发物的临界密度为4×1021蒸发物/cm3。只有当激光通量接近1010W/cm2或更高时，蒸发物的能量吸收才变得明显。
在临界密度区中激光能量的输入将产生“冲击波”效应或在4π立体角中延伸的等离子体波，并在透镜14的光学焦点处集中。在冲击波的中心处，即在激光的焦点处和在临界密度区中的蒸发物吸收激光的能量并且能量变得更高。通过临界密度区的较快的、高能的蒸发物被冲击波的前端加速离开靶表面。没有到达焦点的较慢的、能量较低的微粒的能量增加，但受冲击波的后端作用并被推回到靶表面。
在临界点处激光束的通量优选从1010watt/cm2到1014watt/cm2。在本发明的特别优选的实施例中，激光束的通量为1011Watt/cm2的数量级。
通过在烟柱的临界密度区中聚焦激光束，产生作为有效的速度过滤器的冲击波。具有足以到达或通过临界密度区的能量的微粒的能量增加并向着衬底加速，而低能量、慢速的蒸发物被推回到靶表面。为了产生金刚石膜，打击衬底的蒸发物的速度最好在3×106cm/s到9×106cm/s之间。特别优选的速度为5×106cm/s。
在本实施例的操作的一个例子中，在靶表面17的激光通量为1.5×109W/cm2，并且在靶表面17上的点的半径为4.6×10-3cm。聚焦透镜14的焦距为15cm，焦点区的中点距离靶表面0.46mm。在临界密度区中蒸发物的密度为4×1021蒸发物/cm3，激光通量接近1011W/cm2。
焦点区的长度(L)用下式计算：
L＝0.414f2·θ/D
其中：f为透镜的焦距；
θ为光束的散度(divergence)；以及
D为透镜中光束的直径。
短焦距透镜的使用，优选小于35cm，相对于长焦距透镜对于石墨的蒸发能够得到最佳的激光束通量，在透镜14的焦点区24提供高得多的密度，以提高输入到激光烟柱18中的能量的效力。
图3示出了在衬底20上沉积蒸发物。如上所述，激光束12聚焦在距离靶表面17的前面的短距离处。靶16是绕其纵轴旋转的石墨圆柱体。
激光束12与靶表面17的相互作用产生了向衬底20传播的蒸发物的烟柱18。没有任何屏蔽或外力的影响，一定范围的蒸发物沉积到衬底20上，虽然是可选的，但在本发明的其它实施例中可以采用屏蔽或外力。应当注意，移动较慢的，即低能蒸发物为较重的、较大的在高质量薄膜的生产中所不想要的微粒，而单个原子和离子相对移动较快。
除了上述的速度过滤方法，另一个限制沉积到衬底20上的蒸发物的类型的方法是以高速度绕靶的(或一个)纵轴旋转靶16。这种旋转不仅避免了激光脉冲连续打击靶表面17的同一个位置(消除弹坑的形成)，还为蒸发物赋予了有效的速度分量。烧蚀微粒的该速度分量最好基本沿靶表面17的切线方法。在本发明的一个实施例中，靶的旋转速度为104rev/min。该旋转速度使速度小于104cm/s的微粒从衬底偏离。靶的旋转速度最好大于2000rev/min，更优选大于5000rev/min，且可以高达40000rev/min。
应当理解，靶16的旋转速度可相应于衬底到靶表面的距离进行调整。例如，如果衬底离靶较近，则旋转速度应当增加。
如图3所示，速度分量对低速移动的微粒的影响比对快速移动的原子和离子的影响大。快速移动的蒸发物的传播方向由轨迹26表示，即，这些蒸发物的方向基本上没有受到速度的切向分量的影响。低速移动的蒸发物的轨迹28清楚地显示出速度的切向分量的影响。这些低速移动的微粒偏离了它们的传播方向，并被引导离开衬底20。可选的屏蔽30放置在衬底20的一侧，以便于防止不想要的蒸发物偏离到衬底20上。
本领域的普通技术人员应当理解，因为在衬底方向传播的蒸发物的数量减少了，所以在衬底上沉积的蒸发物的速率也降低了。优选的沉积速率在0.5到25/min，更优选为2到10/min并且在一个实施例中沉积速率为5/min。相信相对于常规速率(例如，0.8到6/s)较低的沉积速率还有助于在衬底上形成平坦、光滑的材料层。通过增加脉冲重复速率可以增加沉积速率。
采用优选实施例的方法，在硅衬底上很容易得到基本纯净的金刚石(即，sp3键碳)薄膜。该膜基本上不存在或几乎不存在sp2键微粒和污染物微粒。
由喇曼显微分光镜检查由申请人生产的薄膜以确认沉积膜的化学特性与人造金刚石的相同。在图4中示出了这些膜中的一个的喇曼光谱。
因为石墨的喇曼密度比所测量的金刚石的喇曼密度大50倍(用785nm波长)，所以喇曼光谱是检测薄膜上存在石墨的非常有效的手段。对于这里所公布的衬底为石英和硅(100)晶片。
发现sp3振动方式在中心接近1100cm-1的宽范围上延伸，而表现出振动频率的sp2的位置超过1600cm-1。对于图4所示的光谱，没有表现出碳的石墨化(graphitisation)。没有观察到以1333cm-1为中心的单宝石(gem)金刚石晶体的特征强喇曼峰，一个原因是所观察的膜上的金刚石为纳米尺寸。没有观察到上述特征峰的第二个原因是膜的厚度至少小于微探针的五倍。
原子力显微镜方法(AFM)也用于观察同一个样品的表面形态。观察到硅衬底被小晶粒、多晶连续膜所覆盖。在样品的表面上发现的最高结晶体的特征为70nm高。对于200nm厚的膜，所得到的平均表面粗糙度为15nm。也用AFM来检查薄膜的导电性。根据电流的AFM图像，发现该膜完全不导电。
本领域的普通技术人员应当理解，所述方法并不限于金刚石薄膜的生产，也可应用在通过激光烧蚀和沉积技术生产其它高质量薄膜的应用中。例如，在上述实施例中，虽然本发明的所述方法方面在真空中实现，但是本发明的方法也可在用于氮化物膜的生产的氮气氛中实现，或在存在一种或者两种或多种环境或引入气体的组合的多种情形中进行。还应当理解，可以使用其它衬底材料，包括例如塑料、玻璃、石英和钢。
虽然上述本发明的实施例利用了绕自身纵轴旋转的圆柱形、同质石墨靶，但本发明的方法也可以采用其它形状和材料的靶，以便生产具有所需成分的薄膜。例如，靶可以是完全由一种材料或合成材料制成的矩形厚板。合成靶可以具有例如石墨、铜和镍的层，或在圆柱形靶的情况下，靶可分为不同材料段。
在靶由多种材料制成的情况下，激光束扫过每种材料的各自表面，在工艺中产生来自每种材料的蒸发物烟柱。同样地，可以保持激光束固定而扫描靶。
本领域的技术人员还应当理解，虽然本发明的上述介绍说明了单个激光器的使用，本发明的方法也可以用两个或多个激光器或将一个激光器分为多个光束分量来实施。在使用两个激光束的情况下，一个激光束用于从靶表面烧蚀材料，而第二个激光束可聚焦在烟柱中，用于激发烟柱中的蒸发物，如上所述。
当使用多组分靶时，也可以采用多激光束，引导各激光束到各个材料表面上。在多组分靶上使用多激光束的实施例中，可选择各光束的激光通量以适应靶的各成分。
应当理解，在本说明书中公开和限定的本发明延伸到所提到的或由正文或附图显而易见的各个特性的两个或多个的所有可选择的组合。所有这些不同组合构成了本发明的各个可选方面。

Claims (34)

1.一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶的表面，以产生沿传播方向离开靶的表面延伸的蒸发物的烟柱，该烟柱包括一个临界密度区；
在烟柱的传播方向上放置衬底，从而烟柱中的蒸发物沉积在该衬底上；
其中一个激光束聚焦在靶表面之前的有限距离处，从而使从所述聚焦产生的光束的最小横截面位于该临界密度区中，由此赋予烟柱中的蒸发物增加的能量，并且由此在该烟柱中产生一个冲击波。
2.根据权利要求1的方法，其中所述靶表面的所述激光烧蚀由所述激光束实现。
3.根据权利要求1的方法，其中在预定时间内传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着衬底加速，同时在该预定时间内没有传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着靶的表面加速。
4.根据权利要求1的方法，其中激光束的最小横截面基本包括激光束的整个焦点区。
5.根据权利要求1的方法，其中所述激光束为一个第二激光束，且所述激光烧蚀由一个第一激光束实现。
6.根据上述任何一个权利要求的方法，还包括对蒸发物赋予预定的速度分量，以便由该速度分量使烟柱中以较低速移动的蒸发物偏离传播方向并防止该以较低速移动的蒸发物被沉积到衬底上。
7.根据权利要求6的方法，其中预定的速度分量由靶的运动来赋予。
8.根据权利要求7的方法，其中靶为圆柱形靶，并且靶的运动包括圆柱形靶的高速旋转。
9.根据权利要求6的方法，其中预定的速度分量基本沿靶表面的切线方向。
10.一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶的表面，以产生蒸发物烟柱，在该烟柱中的蒸发物具有一定的速度范围，该烟柱沿传播方向离开靶的表面延伸；
在靶表面前面的有限距离处聚焦激光束，从而使从所述聚焦产生的光束的最小横截面位于该烟柱中，从而赋予烟柱中的蒸发物增加的能量；
在烟柱的传播方向中放置衬底；以及
赋予蒸发物预定的速度分量；
其中在距离靶表面预定的距离处放置衬底，以便由该速度分量使烟柱中以较低速移动的蒸发物偏离传播方向并防止该以较低速移动的蒸发物被沉积到衬底上。
11.根据权利要求10的方法，其中所述靶表面的所述激光烧蚀由所述激光束实现。
12.根据权利要求10的方法，其中烟柱包括一个临界密度区，并且激光束被聚焦在该临界密度区中。
13.根据权利要求12的方法，其中在烟柱中产生一个冲击波。
14.根据权利要求12的方法，其中在预定时间内传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着衬底加速，同时在该预定时间内没有传播到临界密度区以外的烟柱中的蒸发物被冲击波向着靶的表面加速。
15.根据权利要求10的方法，其中所述激光束为一个第二激光束，所述激光烧蚀由一个第一激光束实现。
16.根据权利要求10到15中任何一个的方法，其中预定的速度分量由靶的运动来赋予。
17.根据权利要求16的方法，其中靶为圆柱形靶，并且靶的运动包括该圆柱形靶的高速旋转。
18.根据权利要求17的方法，其中速度分量基本沿靶表面的切线方向。
19.一种在衬底上沉积薄膜的方法，该方法包括：
激光烧蚀靶，以产生蒸发物烟柱，在烟柱中的蒸发物具有一定的速度范围，该烟柱沿传播方向离开靶的表面延伸；
在烟柱的传播方向中放置衬底；以及
当蒸发物被从靶烧蚀时赋予该蒸发物预定的速度分量；
其中在距离靶表面预定的距离处放置衬底，以便由该预定的速度分量使烟柱中以较低速移动的蒸发物偏离传播方向并防止该以较低速移动的蒸发物被沉积到衬底上。
20.一种在衬底上通过靶的激光烧蚀以产生蒸发物的沉积烟柱来形成薄膜的方法，其中该烟柱包括一个临界密度区；其中调整在烟柱中该临界密度区中的激光束通量，以获得蒸发物的有效能量吸收，从而蒸发物获得足够的能量以沉积到衬底上；该衬底被设置在距离靶预定的距离处，以使能量水平在预定范围以外的蒸发物不能沉积到该衬底上。
21.据权利要求20的方法，其中激光束聚焦在烟柱中的临界密度区中。
22.根据权利要求20或21的方法，其中在烟柱中产生一个冲击波。
23.一种衬底，其具有根据权利要求1-5，7-15，17-21中任何一个所限定的方法沉积在其上的薄膜。
24.根据权利要求23的衬底，其中薄膜为金刚石膜。
25.一种衬底，其具有根据权利要求6所限定的方法沉积在其上的薄膜。
26.根据权利要求25的衬底，其中薄膜为金刚石膜。
27.一种衬底，其具有根据权利要求16所限定的方法沉积在其上的薄膜。
28.根据权利要求27的衬底，其中薄膜为金刚石膜。
29.一种衬底，其具有根据权利要求22所限定的方法沉积在其上的薄膜。
30.根据权利要求29的衬底，其中薄膜为金刚石膜。
31.根据权利要求1-5，7-15，17-21中任何一个的方法制造的金刚石膜。
32.根据权利要求6的方法制造的金刚石膜。
33.根据权利要求16的方法制造的金刚石膜。
34.根据权利要求22的方法制造的金刚石膜。
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