TW202346623A

TW202346623A - 使用熱雷射蒸鍍系統之方法以及熱雷射蒸鍍系統

Info

Publication number: TW202346623A
Application number: TW112101414A
Authority: TW
Inventors: 沃夫岡布勞恩
Original assignee: 馬克斯普朗克科學促進學會
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2023-12-01
Also published as: EP4448827A1; WO2023138769A1

Abstract

本發明係關於一種使用熱雷射蒸鍍(TLE)系統(100)的方法，該系統(100)包括可填充反應氣氛(14)的反應室(10)、佈置在該反應室(10)中的一個或多個源(30)、以及雷射源(50)，每個源(30)包括源材料(32)，該雷射源(50)用於在該源(30)的表面(34)處提供雷射輻射(52)並藉此蒸鍍該源材料(32)。此外，本發明係關於一種熱雷射蒸鍍系統(100)，包括可填充反應氣氛(14)的反應室(10)、佈置在該反應室(10)中的一個或多個源(30)、以及由該反應室(10)提供的耦合裝置(12)，每個源(30)包括源材料(32)，該耦合裝置(12)用於將雷射輻射(52)耦合到該反應室(10)中以撞擊該源(30)的表面(34)並藉此蒸鍍該源材料(32)。

Description

使用熱雷射蒸鍍系統之方法以及熱雷射蒸鍍系統

本發明係關於一種使用熱雷射蒸鍍系統的方法，該系統包括可填充反應氣氛(atmosphere)的反應室、佈置在該反應室中的一個或多個源、以及雷射源，每個源包括源材料，該雷射源用於在該源的表面處提供雷射輻射並藉此蒸鍍該源材料。此外，本發明係關於一種熱雷射蒸鍍系統，包括可填充反應氣氛的反應室、佈置在該反應室中的一個或多個源、以及由該反應室提供的耦合裝置，每個源包括源材料，該耦合裝置用於將雷射輻射耦合到該反應室中以撞擊該源的表面並藉此蒸鍍該源材料。

在熱雷射蒸鍍(thermal laser evaporation；TLE)中，材料在受控環境中蒸鍍，特別是在充滿反應氣氛的反應室中，通過雷射加熱，通常是為了在表面上塗上一層薄膜。熱雷射蒸鍍的效率依賴於源表面的局部加熱，因為生長速率隨著雷射輻照點內的功率密度呈指數增長。

這種單個加熱點70形成最簡單的雷射強度圖案60，在圖1的左半部分描繪，用“A”表示。當通過雷射束54(通常通過雷射輻射52)局部加熱時，待蒸鍍的源30的源材料32的固體塊形成空間限制的熔體體積36，其形成在源材料32本身內，如由圖1右圖中的虛弧線所繪示者，用“B”表示，或形成在一個容納坩堝內。

如圖1的圖像“B”中已經描繪的，熔化的源材料32在熔體體積36內形成對流38。對流38通常由較高溫度下較低密度的熱膨脹液體驅動，導致較輕的液體在重力場中向上運動，以及較冷、較稠密的源材料32的向下運動。根據源材料32的特性，流動方向也可能是相反的，並且過程的細節在不同的源材料和不同的邊界條件之間可能顯著不同。

在圖2中，圖1的圖像“B”的蒸鍍過程是在稍後的狀態下描繪的。如圖所示，所述對流38經常導致蒸鍍過程的擾動。特別是，強對流38可以傳輸大量源材料32，從而增加直徑及特別是熔體體積36的深度。特別地，強對流38可以在源30內的熔體體積36的表面34上產生具有丘和谷的高度差。這些可能變得湍流和不穩定，可能通過撞擊雷射束54對表面34的動態傾斜、不同傾斜元件的不均勻加熱而放大，在圖2中由代表反射雷射束56的兩個不同虛線箭頭指示。在高功率密度下，這可能導致不穩定的蒸鍍，甚至液滴飛濺，從而導致沉積薄膜出現缺陷和不均勻性。

鑑於上述情況，本發明的一個目的是提供一種改進的使用熱雷射蒸鍍系統的方法和一種改進的熱雷射蒸鍍系統，它們沒有上述先前技術的缺點。特別地，本發明的一個目的是提供一種使用熱雷射蒸鍍系統的改進方法和一種改進的熱雷射蒸鍍系統，其允許從大表面面積進行穩定、高通量蒸鍍。

該目的由各自的獨立專利請求項來滿足。特別地，該目的通過根據獨立請求項1的使用熱雷射蒸鍍系統的方法和根據獨立請求項20的熱雷射蒸鍍系統來實現。附屬請求項描述了本發明的較佳實施例。關於根據本發明第一態樣的方法所描述的細節和優點也涉及根據本發明第二態樣的熱雷射蒸鍍系統，反之亦然，如果具有技術意義的話。

根據本發明的第一態樣，該目的通過使用熱雷射蒸鍍(TLE)系統的方法來實現，該系統包括可填充反應氣氛的反應室、佈置在該反應室中的一個或多個源、以及雷射源，每個源包括源材料，該雷射源用於在該源的表面提供雷射輻射並藉此蒸鍍該源材料，其中，該雷射輻射具有空間調變強度圖案，其中，該空間調變強度圖案包括間隔開的具有至少局部最大強度的兩個或多個加熱點。

根據本發明第一態樣的方法旨在用於熱雷射蒸鍍系統或簡稱為TLE系統。這樣的系統通常是已知的。由雷射源提供的雷射束用於蒸鍍源材料，在大多數情況下用於將蒸鍍的源材料沉積到作為靶材提供的基板10上。在大多數情況下，雷射能量在源表面上的沉積導致源材料熔化，形成液體源材料的熔體體積。然而，在本發明的範圍內，用詞「蒸鍍過程」還涵蓋源材料的昇華過程。

源佈置在反應室內，該反應室相對於環境大氣是可密封的並且可填充有反應氣氛。所述反應氣氛可以是真空，特別是低至10^-2hPa或甚至更低，或包含在壓力下適合待沉積材料的反應氣體，例如為蒸鍍的源材料的氧化物的沉積提供氧氣的反應氣體。迄今為止，工作距離為60mm時測試的最大值高達10^-2hPa。由於在10^-2hPa下可以毫無問題地沉積，因此可能會有更高的值。

在大多數情況下，雷射輻射通過耦合裝置耦合到反應室中。所述耦合裝置可以是例如反應室的室壁中的簡單窗口。然而，根據本發明的耦合裝置還可以包括用於形成撞擊在源材料的表面上的雷射輻射的自適應光學元件。

在根據本發明第一態樣的方法中，雷射輻射具有空間調變強度圖案。特別地，所述空間調變強度圖案包括間隔開的具有至少局部最大強度的兩個或多個加熱點。

較佳地，根據本發明的加熱點是圓形的，特別是具有圓形對稱的高斯(Gaussian)強度分佈，例如通過將雷射輻射聚焦到源材料的表面上來提供。可以提供光斑尺寸(spot sizes)，較佳定義為高斯分佈的全寬半高(full width half max)值，直徑小於10mm，較佳地小於1mm。

在本發明的意義上，在其中一個加熱點處之雷射輻射的至少局部最大強度意指該些加熱點被強度圖案內的區域包圍，在該區域中雷射輻射的強度低於或最大等於該加熱點處的雷射輻射強度。換句話說，在每個加熱點周圍的區域中，雷射輻射的強度都不高於加熱點本身。

特別地，在兩個或多個加熱點中的至少一個處的雷射輻射的強度是作為整體在空間調變強度圖案內達到的最大強度。換言之，根據本發明，雷射輻射強度的局部最大值是在兩個或多個加熱點中的至少一個的位置處達到。

總之，通過實施根據本發明第一態樣的方法，禁止提供具有單個加熱點的雷射輻射。從雷射輻射到源材料中的能量沉積係分佈在源材料表面的較大區域上。此外，不同的能量密度和由此圖案定義的溫度最大值產生溫度最大值和最小值，因此產生浮力中心，其大小和位置遵循雷射光圖案的調變。

所述溫度圖案的形成導致由在源材料中形成的熔體體積中的對流形成的單元(cell)的尺寸減小。這減少了對流區的深度，從而減少了熔體體積的深度，以允許更平坦的源，而不會那麼容易熔化。

此外，還可以實現對流單元的空間定位(spatial localization)。在相同的表面張力下，較小的對流單元導致較小的表面擾動，因此提高了對源的湍流(turbulence)和飛濺(splattering)的抵抗力。換句話說，可以增加蒸鍍源材料的通量的均勻性。

同時，可以增加在蒸鍍過程中熔化的源材料的表面面積。由於該區域是作為一個整體參與蒸鍍過程，故可以增加蒸鍍源材料的通量。

總之，通過實施與TLE系統一起使用的根據本發明的第一態樣的方法，可以限定和穩定源或源材料的液體熔體體積中的對流圖案。這導致從具有增加的均勻性的大表面面積進行高通量蒸鍍，因此允許高且均勻的總沉積通量。

此外，根據本發明第一態樣的方法的特徵在於，雷射輻射強度在兩個或多個加熱點處至少基本相等或相等。因此，從雷射輻射到源材料中的能量沉積在所述加熱點處也至少基本上相等或相等。可以進一步增加對流圖案的均勻性以及因此對源的湍流和飛濺的抵抗力。

根據根據本發明第一態樣的方法的替代實施例，對於一個或多個源中的每一個，雷射輻射強度在兩個或多個加熱點處是不同的。因此，從雷射輻射到源材料中的能量沉積在所述加熱點處也是不同的。由此可以提供特定形狀的對流圖案。

此外，根據本發明第一態樣的方法的特徵在於，熱雷射蒸鍍系統包括兩個或多個源，並且其中，對於兩個或多個源中的至少兩個，空間調變強度圖案至少基本相等或相等。因此，即使使用一個以上的源進行蒸鍍，也可以使每個源的能量沉積均等。特別地但不限於，對於提供相同源材料的源，可以提供來自TLE系統中存在的所有源的源材料的均勻蒸鍍。

替代地或附加地，根據本發明的第一態樣的方法可以包括熱雷射蒸鍍系統包括兩個或多個源，並且其中，空間調變強度圖案對於兩個或多個源中的至少兩個是不同的。因此，如果使用多個源進行蒸鍍，則可以具體設置每個源的能量沉積。特別地，每個源可以較佳地包括其自己的源材料。換句話說，不同源提供的源材料是不同的。作為非限制性示例，第一源可以提供鈦作為源材料，第二源為鈮和第三源為鉭。通過為不同的源提供不同的空間調變強度圖案，可以考慮特定的邊界條件，例如各個源材料的熔化溫度。由此可以提供不同源材料的均勻且特別是同時的蒸鍍。

根據本發明第一態樣的方法的另一個實施例，兩個或多個加熱點通過至少局部最大強度的線形的加熱線在空間調變強度圖案內連接，其中，加熱線的第一端連接至兩個加熱點中的一個，加熱線的第二端連接至兩個加熱點中的另一個。換言之，根據該實施例，在所述加熱點之間在雷射輻射的至少局部最大強度的強度圖案內延伸加熱線。因此，也沿著所述加熱線增加到源材料中的能量沉積。結果，可以增加液體熔體體積中對流圖案的成形和控制。

特別地，具有至少局部最大雷射輻射強度的每條加熱線可以被描述為在其各自端點處連接兩個加熱點。強度圖案內的閉合加熱線也是可能的。沿著這樣的閉合加熱線，可以在任意位置限定兩個加熱點，這兩個加熱點隨後由閉合加熱線自動連接。

此外，根據本發明的第一態樣的方法可以進一步增強，因為沿著加熱線的雷射輻射強度從加熱線的第一端處的加熱點的強度逐漸地、特別是單調地變化成加熱線的第二端處的加熱點的強度。通過沿著所述加熱線提供逐漸地、特別是單調地變化的強度，可以禁止沿著加熱線的強度的不穩定或階梯狀變化。由此可以更容易地確保形成均勻的對流圖案。根據本發明的逐漸變化僅包括沿加熱線的平滑(smooth)強度變化，其中，單調變化還要求雷射輻射的強度沿加熱線僅減小或僅增加或沿整個加熱線保持恆定。

此外，根據本發明第一態樣的方法的特徵在於，加熱線至少部分是直的和/或彎曲的和/或以圓弧的形式成形。此列表包含加熱線的較佳形狀，但是其他形狀和形狀的組合也是可能的。特別地，可以相對於本發明蒸鍍過程的邊界條件和/或預期的對流圖案，特別是相對於所使用的源材料來選擇相應加熱線的形狀。

根據本發明第一態樣的方法的另一個實施例，空間調變強度圖案係關於對稱點旋轉對稱。通過提供旋轉對稱的空間調變強度圖案，所產生的對流圖案也將是旋轉對稱的。由此可以提高蒸鍍的源材料的通量的均勻性。此外，源和/或提供的源材料通常也包括關於對稱點或對稱軸的這種旋轉對稱。因此，可以簡化使雷射輻射的強度圖案適應源和/或提供的源材料的形狀。

根據本發明的第一態樣的方法可以進一步增強，因為空間調變強度圖案以30°和/或45°和/或60°和/或72°和/或90°和/或135°和/或180°的角度旋轉對稱。此列表包含旋轉對稱的較佳角度，但是其他角度也是可能的。

根據本發明第一態樣的方法的另一個實施例，空間調變強度圖案是周期性的。在周期性強度圖案中，包含一些元件(例如彼此固定排列的加熱點或加熱線)的小構建塊重複一次、兩次或更多次以形成整體強度圖案。因此，相鄰構建塊的元件之間的距離和相對方向保持不變。由此可以更容易地確保形成均勻的對流圖案。

根據根據本發明第一態樣的方法的替代實施例，空間調變強度圖案是準週期性的。此外，在準週期強度圖案中，包含一些元件(例如加熱點或加熱線)的小構建塊重複一次、兩次或更多次以形成整體強度圖案。然而，相鄰構建塊之間的距離和相對取向，以及構建塊的元件的可選內部佈置，是根據到所選固定元件的距離而改變，在大多數情況下是增加的。所述固定元件可以較佳地是點或鏡面或對稱軸，用於提供整體旋轉或反轉對稱的強度圖案。由此可以更容易地提供形成具有空間依賴性、特別是徑向依賴性的對流圖案。

根據本發明第一態樣的方法的又一替代實施例，空間調變強度圖案是非週期性的。由此可以提供任何形狀的強度圖案。

作為特定示例，本發明意義上的非週期性強度圖案還特別涵蓋整體上是非週期性的但其分量是周期性和/或準週期性的強度圖案。特別是，對於具有多個源的TLE系統，每個源都有自己的源材料，專用於每個源的強度圖案的分量可以是周期性的、對稱的和/或準週期性的，這取決於相應源材料的需要，其中強度圖案整體上是非週期性的。

此外，根據本發明第一態樣的方法的特徵在於，在空間調變強度圖案內，雷射輻射強度在加熱點和/或加熱線之外至少基本上為零或為零。換句話說，強度圖案在至少具有局部最大強度的區域和所有其他區域之間具有明顯、突然的邊界。特別地，由此可以提供到源材料中的局部能量沉積。在大多數情況下，這提供了對對流圖案的高度控制。

作為替代，根據本發明的第一態樣的方法可以包括，在空間調變強度圖案內，雷射輻射強度在加熱點和/或加熱線之外逐漸減小，特別是逐漸減小到零。例如，可以根據與相應加熱點和/或加熱線的距離來降低強度，特別是與所述距離的比例、多項式或任何合適的單調函數依賴性。換句話說，強度圖案包括平滑調變的強度變化。因此，由此可以禁止能量沉積到源材料中的突然變化。這可以導致所形成的對流圖案具有更高的均勻性。此外，與強度突然下降到零相比，通常可以更容易地提供所述雷射輻射強度的逐漸降低。

此外，根據本發明第一態樣的方法可以包括相對於源材料選擇空間調變強度圖案。通過相對於源材料選擇相應的強度圖案，可以考慮源材料的特性以及由此產生的用於蒸鍍過程的邊界條件。由此可以更容易地提供均勻的對流圖案並因此提供蒸鍍的源材料的高通量。

此外，根據本發明第一態樣的方法可以通過基於計算和/或模擬來選擇相對於源材料的空間調變強度圖案來增強。可以為範圍廣泛的源材料和/或源的不同形狀提供計算和/或模擬。因此，可以以簡單且特別快速和低成本的方式為雷射輻射尋找和定義最合適的強度圖案。

替代地或附加地，根據本發明的第一態樣的方法的特徵可以在於選擇相對於源材料的空間調變強度圖案是基於實驗結果的。通過使用實驗結果來選擇最合適的強度圖案，可以在選擇過程中實施已經鞏固的知識。特別地，可以在相同環境中獲得實驗結果，例如關於要使用的反應氣氛和/或在要使用的實際反應室中。因此，可以避免在選擇過程中基於不適用假設的可能錯誤源。

在根據本發明的第一態樣的方法的另一個可能的實施例中，空間調變強度圖案另外包括雷射輻射強度的時間相關調變。這種時間相關調變例如可以是總強度的簡單降低和/或增加，導致例如蒸鍍源材料的脈衝通量。然而，強度圖案的空間形狀的時間相關性也是可能的，例如強度圖案的整體旋轉或橫向移動。此外，可以實現空間形狀的完全改變。從而可以提供時間相關的通量控制，包括蒸鍍的源材料的通量的空間形狀。這可用於抵消在源的初始加熱或最終冷卻期間、過程所需的通量調變期間以及由於源的耗盡而可能發生的不穩定性或漂移。

根據本發明的第二態樣，該目的通過一種熱雷射蒸鍍系統來滿足，該系統包括可填充反應氣氛的反應室、佈置在該反應室中的一個或多個源、以及由該反應室提供的耦合裝置，每個源包括源材料，該耦合裝置用於將雷射輻射耦合到該反應室中以撞擊該源的表面並藉此蒸鍍該源材料，其中，雷射源提供具有空間調變強度圖案的雷射輻射，並且其中，空間調變強度圖案包括間隔開的具有至少局部最大強度的兩個或多個加熱點。

在根據本發明的第二態樣的熱雷射蒸鍍系統中，由雷射源提供的雷射束用於蒸鍍源材料，在大多數情況下，將蒸鍍的源材料沉積到作為靶材提供的基板上。在本發明的範圍內，所述蒸鍍過程還包括源材料的昇華。雷射輻射通過耦合裝置耦合到反應室中。所述耦合裝置可以是例如反應室的室壁中的簡單窗口。

源佈置在反應室內，其相對於環境大氣是可密封的並且可填充有反應氣氛。所述反應氣氛可以是真空，特別是低至10^-12hPa或甚至更低，或包含在壓力下適合待沉積材料的反應氣體，例如為蒸鍍的源材料的氧化物的沉積提供氧氣的反應氣體。

在根據本發明第二態樣的系統中，雷射輻射具有空間調變強度圖案。特別地，所述空間調變強度圖案包括間隔開的具有至少局部最大強度的兩個或多個加熱點。兩個或多個加熱點也可以通過加熱線連接在空間調變強度圖案內，加熱線還包括至少局部最大強度。

同樣，根據本發明的加熱點較佳是圓形的，特別是具有圓形對稱的高斯強度分佈，例如通過將雷射輻射聚焦到源材料的表面上來提供。可以提供光斑尺寸，較佳定義為高斯分佈的全寬半高值，直徑小於10mm，較佳小於1mm。

在本發明的意義上，雷射輻射的至少局部最大強度意指該些加熱點被強度圖案內的區域包圍，在該區域中雷射輻射的強度低於或最大等於該加熱點處的雷射輻射強度。換句話說，在每個加熱點周圍的區域中，雷射輻射的強度都不高於加熱點本身。

特別地，在兩個或多個加熱點中的至少一個處的雷射輻射的強度是作為整體在空間調變強度圖案內達到的最大強度。換言之，根據本發明，最大的雷射輻射強度是在兩個或多個加熱點中的至少一個的位置處達到。

總之，根據本發明，並不要求保護其中雷射輻射具有單個加熱點的TLE系統。從雷射輻射到源材料中的能量沉積係分佈在源材料表面的較大區域上。此外，不同的能量密度和由此圖案定義的溫度最大值產生溫度最大值和最小值，因此產生浮力中心，其大小和位置遵循雷射圖案的調變。

所述溫度圖案的形成導致由在源材料中形成的熔體體積中的對流形成的單元的尺寸減小。這減少了對流區的深度，從而減少了熔體體積的深度，以允許更平坦的源，而不會那麼容易熔化。

此外，還可以實現對流單元的空間定位。在相同的表面張力下，較小的對流單元導致較小的表面擾動，因此提高了對源的湍流和飛濺的抵抗力。換句話說，可以增加蒸鍍源材料的通量的均勻性。

總之，在根據本發明的第二態樣的系統中，可以限定和穩定源或源材料的液體熔體體積中的對流圖案。這導致從具有增加的均勻性的大表面面積進行高通量蒸鍍，因此允許高且均勻的總沉積通量。

較佳地，根據本發明第二態樣的熱雷射蒸鍍系統的特徵可以在於熱雷射蒸鍍系統構造成執行根據本發明第一態樣的方法。藉此，根據本發明第二態樣的熱雷射蒸鍍系統提供了以上關於根據本發明第一態樣的方法所描述的所有特徵和優點。

在根據本發明的第二態樣的熱雷射蒸鍍系統的另一個實施例中，雷射源和/或耦合裝置包括用於提供具有空間調變強度圖案的雷射輻射的自適應光學元件。使用自適應光學元件是提供雷射輻射的空間調變強度圖案的一種特別簡單和有效的方式。特別地，自適應光學元件可用於在TLE系統運行期間動態地改變所提供的強度圖案。這允許產生不同的對流圖案，例如單元形狀或大小取決於撞擊源表面的雷射輻射的總強度。

此外，根據本發明的第二態樣的熱雷射蒸鍍系統可以包括雷射源和/或耦合裝置提供具有作為單個雷射束的空間調變強度圖案的雷射輻射。換句話說，包括其空間調變在內的完整強度圖案係提供作為單個雷射束。因此，特別簡單的光學元件可用於將雷射輻射引導到反應室中和/或反應室內並且最終引導到源的表面上。

或者，根據本發明第二態樣的熱雷射蒸鍍系統的特徵可以在於，雷射源和/或耦合裝置提供具有空間調變強度圖案的雷射輻射作為兩個或多個單獨的雷射束。特別是對於其中強度在加熱點和/或加熱線之外至少基本上為零或為零的強度圖案，使用兩個或多個單獨的雷射束可以是有利的。特別地，藉此可以更容易地提供空間調變強度圖案的零強度區域。

根據本發明第二態樣的熱雷射蒸鍍系統的另一個實施例，該系統包括兩個或多個源，每個源具有相同的源材料或具有不同種類的源材料。由此可以提供多種可能的蒸鍍過程。通過具有相同的源材料，分別蒸鍍的源材料被組合成蒸鍍的源材料的整體且增強的通量。通過具有不同的源材料，可以提供不同源材料的混合物的沉積。較佳地，對於兩個或多個源中的每一個，提供包括特別適配的空間調變強度圖案的雷射輻射。

此外，熱雷射蒸鍍系統的特徵在於，該系統包括一個或多個致動器，用於至少基本上垂直於或垂直於相應源的表面移動一個或多個源。較佳地，對於一個或多個源中的每一個，存在指定的致動器。通過移動各個源，昇華過程所導致的源材料之耗盡，以及由於源之高度的減小導致源的表面和待塗佈的基板的距離之增加，可以得到補償。因此，可以在延長的時期內提供所提供的昇華源材料的通量的均勻性。

10:反應室

12:耦合裝置

14:反應氣氛

20:自適應光學元件

30:源

32:源材料、源

34:表面

36:熔體體積、液體熔體體積

38:對流、強對流、對流單元

40:靶材

42:基板

50:雷射源

52:雷射輻射

54:雷射束

56:反射雷射束

60:雷射強度圖案、強度圖案、空間調變強度圖案

70:加熱點

80:加熱線

82:第一端、端部

84:第二端、端部

90:對稱點、對稱軸

100:熱雷射蒸鍍系統、系統

110:致動器

下面結合實施例並參考附圖對本發明進行詳細說明：

圖1係根據先前技術的強度圖案和蒸鍍過程的示意圖，

圖2係根據圖1所示的先前技術的蒸鍍過程的更詳細視圖，

圖3係根據本發明的空間調變強度圖案和蒸鍍過程的示意圖，

圖4係根據本發明的空間調變強度圖案的兩個示例，

圖5係根據本發明的空間調變強度圖案的另外兩個示例，

圖6係根據本發明的空間調變強度圖案的另外兩個示例，以及

圖7係根據本發明的熱雷射蒸鍍系統的示意圖。

圖3在左側(用“A”表示)示出如在根據本發明的方法中實現的並且在根據本發明的系統100(參見圖7)中提供的空間調變強度圖案60，以及在右側示出使用所述強度圖案60的蒸鍍過程(用“B”表示)。

強度圖案60包括以具有60°旋轉角的旋轉對稱圖案佈置的七個加熱點70。中央加熱點70還形成強度圖案60的對稱點90。

在加熱點60之外，雷射輻射52的強度(參見圖3的“B”)為零或至少接近於零。在替代且未描繪的實施例中，逐漸減小加熱點70外部的強度也是可能的。

圖像“B”顯示了通過由源材料32組成的源30的截面側視圖。作為若干雷射束54提供的雷射輻射52撞擊到源32的表面34上，遵循圖3的“A”中描繪的強度圖案60。這導致吸收的能量擴散，並且形成幾個相反旋轉的對流單元38。與圖2所示的單個加熱點70的情況相比，對流38的迴路明顯更小。

首先，這減少了熔體體積36的深度，允許更平坦的源32不容易熔化。

第二個效應是由對流38形成的對流單元的空間定位(spatial localization)。在相同的表面張力下，較小的對流單元導致對表面34的較小擾動，因此提高了對源材料32的湍流和飛濺的抵抗力。大量具有相反流動方向的相鄰對流38會產生表面34的穩定且空間固定的起伏。因此，可以實現從表面34的大部分穩定的高通量蒸鍍，允許蒸鍍的源材料32的高總沉積通量以及額外的高均勻性。

較佳地，相對於待蒸鍍的源材料32來選擇實施的空間調變強度圖案60。該選擇例如可以基於計算、模擬和/或實驗結果。

同時，可以保持遠離雷射輻射52的強度圖案70的外緣的強溫度梯度，從而仍然允許較佳的操作模式，其中液體熔體體積36被包含在相同源材料32的固體塊內。

圖4至6描繪了空間調變強度圖案70的幾個可能的實施例。下面描述本發明提供的強度圖案70的一般特性，其中描述的示例包括在描述中。

一般而言，所有描繪的強度圖案60包括數個加熱點70和/或數個加熱線80。根據實際應用，所述加熱點70和/或加熱線80的強度可以相等或不同。例如，在具有包括不同源材料32的若干不同源30的熱雷射蒸鍍系統100(參見圖7) 中，可以使用適合於每個源材料32的強度圖案60，包括但不限於雷射輻射52和每個加熱點70處和沿每個加熱線80的強度以及它們在強度圖案60內各自的空間佈置所實現的最大強度。

此外，對於已經提到的加熱點70，參見例如圖4、圖5中用“A”表示的強度圖案70，加熱線80也可以是空間調變強度圖案60的一部分，參見圖4、圖5中的“B”和圖6中所示的兩種強度圖案。

在每條加熱線80中，第一端82與一個加熱點70相連，第二端84與另一個加熱點70相連。對於閉合的加熱線80，如圖6所示，加熱線80的相應端部82、84可以沿相應的加熱線80任意選擇。

雷射輻射52的強度較佳地沿著加熱線80從第一端82處的加熱點70的強度值到第二端84處的加熱點70的強度值逐漸變化，特別是單調地(monotonously)變化。然而，如果所述加熱點70的強度值相同，則沿著加熱線80的強度也可以是恆定的。

如圖4、圖5的“B”所示，加熱線80可以是線性的。或者，它們也可以是彎曲的，甚至可以是如圖6所示的圓弧形。

為了提供均勻的蒸鍍圖案，已經發現強度圖案60關於對稱點(2D)或對稱軸(3D)90的旋轉對稱形狀是有利的。在圖4中，強度圖案是旋轉對稱的，旋轉角度為180°，在圖5中，旋轉角度為90°。然而，如圖6所示，具有完全旋轉對稱的強度圖案60也是可能的。

圖4、圖5中描繪的強度圖案是周期性的。此外，圖6的“A”中所示的強度圖案60在閉合的圓形的加熱線80之間的恆定徑向距離的意義上是周期性的。

與此相反，強度圖案60的準週期形狀也是可能的，其中例如閉合的圓形的加熱線80之間的徑向距離徑向增加，如圖6的“B”所示。

作為另一個未明確描述的示例，實施的空間調變強度圖案60的非週期性實施例也是可能的。特別地，在具有多個不同源的熱雷射蒸鍍系統100(參見圖7)中，每個源包括其自己的源材料32，為每個源選擇不同的強度圖案60並且因此為整體非週期性的強度圖案60是可能的。

此外，空間調變強度圖案60的時間相關調變(特別是圖4至6中描繪的強度圖案的時間相關調變)也是可能的。

圖7示出了根據本發明的熱雷射蒸鍍系統100的示意性簡化橫截面側視圖。在反應室10內，佈置了源30和靶材40，特別是基板42。反應室10充滿反應氣氛14，例如真空或合適的反應氣體。

經由耦合裝置12，作為一束或多束雷射束54提供的雷射輻射52被耦合到反應室10中以撞擊到源30的表面34上。雷射輻射52係由雷射源50提供。可以是雷射源50和/或耦合裝置12的一部分的自適應光學元件20，其較佳地是用於提供具有空間調變之強度圖案60的雷射輻射52，該強度圖案60經適當地選擇以用於相應的源材料32。

雷射輻射52撞擊到源30的表面34上，並且由於雷射輻射52包括上述空間調變強度圖案60，所以可以提供從大表面面積的源材料32的高通量蒸鍍。總之，可以在基板42處實現源材料32的高總沉積通量(如圖7中的箭頭所示)。致動器110可用於至少基本上垂直於其表面34移動源30。藉此可對昇華過程所引起的源材料32的消耗提供補償。