专利名称：连续的脉冲激光镀膜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子机械技术领域尤其涉及一种连续的脉冲激光镀膜装置。
背景技术：
脉冲激光沉积是一种物理真空镀膜技术。脉冲激光沉积技术最重要的优点之一就
是能保持靶材与薄膜成分一致，有利于多组分化合物薄膜的镀膜。目前已广泛用于多组分
超导薄膜、氧化物铁电、压电、热电、半导体、超硬、铁磁等薄膜材料。由于在镀膜过程中需要
真空的工艺环境，故脉冲激光沉积装置均配有泵抽系统及相关的气路控制及检测系统；多
数镀膜装置配有加热系统；亦有一些设备实行对整台设备的计算机控制。 现一般的脉冲激光沉积装置均是针对静止或小尺寸样品而设计的，只能在小面积
实现脉冲激光沉积，而无法对于移动中的长带型样品进行脉冲激光沉积，更不能实现同一
样品的多样式镀膜，这就导致了这些设备使用率低，对生产来说有效率低下的问题。很显
然，现有的脉冲激光沉积装置功能单一化，其适用范围过于局限，已满足不了脉冲激光沉积
技术在规模化方面的应用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种连续的脉冲激光镀膜装置，它可在不破坏真空的条 件下，在一个腔体内辅助配有磁控溅射镀膜功能，从而可实现对样品单一或多种、间断或连 续的镀膜，尤其对同一个样品可连续完成脉冲激光沉积和磁控溅射镀膜过程中的一个或多 个镀膜过程。 为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案 —种连续的脉冲激光镀膜装置，由真空镀膜室、泵抽及真空测量系统、气路及电控 系统组成，所述的气路系统的各气路接入真空镀膜室，所述真空镀膜室内布控有若干个脉 冲激光镀膜用靶材装置，所述靶材装置上有可实现公转及自转的靶材，配置一基带巻绕系 统，该基带巻绕系统包括有分置在真空镀膜室两侧的放带室及收带室，放带室及收带室与 真空镀膜室通过管道相通，放带室及收带室间的走带穿越该管道及真空镀膜室。在真空镀 膜室的一侧管道中布有磁控溅射靶。 本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置的激光源发出的脉冲激光在靶面的X和Y轴
方向可以实现连续扫描，其可以是通过光路上的透镜在X和Y轴方向的转动实现。 在真空镀膜室中安装有加热器。 所述的磁控溅射靶与样品距离可调。 所述的靶材为公转及自转速度可调的靶材。 在真空镀膜室内配有用于监测和控制长带样品的张力传感器。 本实用新型的优点是 1、与一般的脉冲激光沉积装置相比，本实用新型即适于静止小尺寸样品，也适于 长带型样品在移动中连续镀膜。[0014] 2.采用大面积的加热灯对样品加热，升温速率快，有效温度高，加热面积大，无污 染，可使移动样品受热均匀。 3.本实用新型在一侧通道安置了磁控溅射装置，在不增加任何真空设施的条件下 (溅射靶和溅射电源除外)实现了一装置多功能。根据实验需求，可在脉冲激光镀膜的同时 或前、后对样品进行磁控溅射镀膜。与单一功能的真空镀膜装置相比增加了功能，降低了制 造成本。 4.本实用新型布有多个脉冲激光耙位，可公转和自转；脉冲激光可在耙面的X和Y 轴方向连续扫描，故很方便长带型样品在移动中连续镀膜。
图1为本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置结构示意图具体实施方式如图1所示，本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置的基础配置同于现有镀膜装
置，由真空镀膜室、泵抽及真空测量系统、气路及电控系统(可采用分体控制柜分别控制，
亦可集所有电控于一整体控制柜，由现有技术可实现，此处不赘述)组成，气路系统的各气
路接入真空镀膜室。并在真空镀膜室内布控有脉冲激光镀膜用靶材装置。 本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置设有一独立真空镀膜室l，其可为筒形卧式
双层水冷全不锈钢结构的独立单室，亦可为其它形状。 本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置的改进点在于磁控靶与样品距离可调，并 配有观察窗。在真空镀膜室1内布控有多个脉冲激光镀膜用靶材装置，并将靶材装置上的 靶材设计为可公转及自转的结构形式(现有技术可实现，此处不赘述)。 在连续的脉冲激光镀膜装置中配置一基带巻绕系统，该基带巻绕系统包括有分置 在真空镀膜室1两侧的放带室6及收带室5，放带室及收带室与真空镀膜室通过管道相通， 放带室及收带室间拉动的走带穿越该管道及真空镀膜室。放带室里有一个巻带盘，基带 (样品)事先缠绕在巻带盘上，巻带盘转动受控于外面的电机，可采用计算机控制基带的行 走，从而使得运行速度和时间精确可控。供带室(包括放带室及收带室)通过泵抽系统及 真空镀膜室相连的管路进行抽气。 在真空镀膜室1 一侧的通道中安装了一个磁控溅射靶，以可实现样品的磁控溅射
镀膜，该磁控溅射靶有电源控制开关，即可是手动的，亦可利用计算机技术实现自动控制，
正如前面所述，可由相应的控制柜实施独立控制，亦可开发研制成一体机控制。 本实用新型连续的脉冲激光镀膜装置还配有机架台7，真空镀膜室、基带巻绕系统
固定在其上，泵抽系统(包括有分子泵2、机械泵3等)安置在其内；机架的两侧有用于活
性固定放带室6、收带室5的小支架台。 所述的真空镀膜室内还装有样品挡板、加热器挡板，另还装有磁控溅射靶挡板。可 以根据镀膜的需要用时打开、不用时遮住样品。 所述的气路及控制系统采用单气路或两条以上气路直通或经质量流量计通入真 空镀膜室。 在真空镀膜室的旁侧设一用于旁路抽气的旁抽阀10。真空镀膜室的前面开门上可放有若干个(本实施例中二个)封接观察窗9，真空镀膜室后面有引线法兰及截止阀，一个 旁抽阀。还可留有易拆卸的接口并配以相应的盲板，用于连接其它设施。 在放带室6、收带室5的前面亦均可开设观察窗。 真空镀膜室内还可配有张力传感器，用于监测和控制长带样品的张力。对连续移
动的样品可进行无损张力控制，并可精确控制长带样品双向的移动速度。 上述靶材的公转及自转速度、张力传感器及带动长带样品双向移动的电机均可通
过配备计算机系统实现控制，保证整个系统高质量的完成镀膜。 真空镀膜室中安装有加热器8，可采用大面积的加热灯以对样品高速率加热，使移 动样品受热均匀。本实施例中，样品即为由放带、收带室控制行走的欲镀膜的基带，其下边 设置挡板。在行进的基带(样品)上面设一套加热器，加热器可由卤素灯组成，对基带加热 高达900°C。 上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型的申请专利保护范围。 本实用新型可用于在长带上镀多层膜，还可以用于短样品、静止样品镀多层膜。其 工作过程是(以长带样品为例)将欲镀膜的基带缠放在放带室的巻带盘上，抽真空；待达 到所需真空度时，开启加热控制；通所需气体；公转至所需靶位，并使靶自转，启动电机开 始走带，并打开控制和激光源。若需同时或前、后于激光镀膜，在相应时段开启磁控溅射靶 的电源控制开关(按照预先设定的次序排定顺序)，以便进行相关的磁控靶溅射镀膜。在行 走状态，膜厚均匀性能够达到5%。
权利要求一种连续的脉冲激光镀膜装置，由真空镀膜室、泵抽及真空测量系统、气路及电控系统组成，所述气路系统的各气路接入真空镀膜室，在真空镀膜室内布控有若干个脉冲激光镀膜用靶材，其特征在于所述的靶材可公转及自转，配置一基带卷绕系统，该基带卷绕系统包括有分置在真空镀膜室两侧的放带室及收带室，放带室及收带室与真空镀膜室通过管道相通，放带室及收带室间的走带穿越该管道及真空镀膜室，在真空镀膜室的一侧管道中布有磁控溅射靶。
2. 根据权利要求1所述的连续的脉冲激光镀膜装置，其特征在于在真空镀膜室中安 装有加热器。
3. 根据权利要求1所述的连续的脉冲激光镀膜装置，其特征在于所述的磁控溅射靶 与样品距离可调。
4. 根据权利要求1所述的连续的脉冲激光镀膜装置，其特征在于所述的靶材为公转 及自转速度可调的靶材。
5. 根据权利要求1所述的连续的脉冲激光镀膜装置，其特征在于在真空镀膜室内配 有用于监测和控制长带样品的张力传感器。
专利摘要一种连续的脉冲激光镀膜装置，由真空镀膜室、泵抽及真空测量系统、气路及电控系统组成，所述气路系统的各气路接入真空镀膜室，真空镀膜室内布控有若干脉冲激光镀膜用靶材装置，靶材装置上有可实现公转及自转的靶材，配置一基带卷绕系统，该基带卷绕系统包括有分置在真空镀膜室两侧的放带室及收带室，放带室及收带室与真空镀膜室通过管道相通，放带室及收带室间的走带穿越该管道及真空镀膜室，在真空镀膜室的一侧管道中布有磁控溅射靶。它可在不破坏真空的条件下，在腔体内辅助配有磁控溅射镀膜功能，从而可实现对样品单一或多种、间断或连续的镀膜，尤其对同一个样品可连续完成脉冲激光沉积和磁控溅射镀膜过程中的一个或多个镀膜过程。
文档编号C23C14/56GK201545909SQ20092024611
公开日2010年8月11日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者张华 , 杨坚 申请人:北京有色金属研究总院