專利名稱：脈沖激光淀積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及新型薄膜制備技術(shù)，具體地說是一種脈沖激光淀積設(shè)備。
脈沖激光淀積(PLD)是80年代后發(fā)展起來的新型薄膜制作技術(shù)，80年代末期，脈沖寬度為幾十個納米，瞬時功率可達(dá)GW的準(zhǔn)分子紫外激光器已經(jīng)問世，強(qiáng)激光能將固態(tài)物質(zhì)熔化并蒸發(fā)，蒸發(fā)物淀積在襯底上沉積成膜，通常采用的設(shè)備為筒形，轉(zhuǎn)靶不分公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)，效率低，噪聲大，經(jīng)常出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。
為了克服上述不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理、工作方便、效率高、噪聲低的脈沖激光淀積裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由真空室、轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)、樣品架、加熱爐、離子槍和真空抽氣裝置組成，其特征在于其中所述真空室為球形，所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)和樣品架分別通過法蘭安裝在真空室里，其樣品架與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)相對放置，并在一個中心線上，所述真空室球體上設(shè)有多個法蘭窗，其中兩個法蘭窗在激光入射束與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)靶面相交45°角處，于樣品架兩側(cè)，另安裝一把清洗樣品用離子槍于轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)一側(cè)的真空室球體上，所述加熱爐通過穿過真空室球體上的法蘭設(shè)在樣品架兩個磁力軸中間，真空室底部與真空抽氣裝置接通；所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)由公轉(zhuǎn)機(jī)械軸、自轉(zhuǎn)磁力軸、固定支架、公轉(zhuǎn)架、靶位和靶檔板組成，其中所述由電機(jī)驅(qū)動的自轉(zhuǎn)磁力軸與公轉(zhuǎn)機(jī)械軸分別通過真空室球體上的法蘭安裝在固定支架上，于真空室球體內(nèi)，在公轉(zhuǎn)機(jī)械軸末端設(shè)有公轉(zhuǎn)架，公轉(zhuǎn)架上通過加裝齒輪軸周向均布靶位多個，所述自轉(zhuǎn)磁力軸末端通過齒輪與公轉(zhuǎn)架上的齒輪嚙合，所述靶檔板安裝在自轉(zhuǎn)磁力軸上，于靶位前方；所述加裝加熱爐的樣品架由安裝在真空室球體上的兩個磁力軸、樣品檔板、傳遞軸、樣品托組成，其中一個磁力軸在加熱爐一側(cè)，與加熱爐用支桿相連，其末端設(shè)樣品檔板于裝在爐殼上的樣品托前方，另一個由電機(jī)驅(qū)動的磁力軸通過軸承座裝有傳遞軸，所述傳遞軸通過其上的齒輪與爐殼上的齒輪嚙合，所述爐殼與加熱爐爐體軸承安裝；所述真空抽氣裝置為加裝機(jī)械泵的渦輪分子泵，所述渦輪分子泵用閘板閥與真空室相連；所述靶位數(shù)量為2～8個；所述真空室球體上設(shè)法蘭窗數(shù)量在于2～23個范圍內(nèi)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)計(jì)合理，工作方便。本實(shí)用新型采用球形真空室，使得轉(zhuǎn)靶、樣品架和激光入射口法蘭相對位置比較容易布置，它可以設(shè)置2個激光入射口，球形真空室上又可以開出多個法蘭窗口，這為用戶在其內(nèi)做工作提供了方便的條件。
2.具有離子束清洗功能。本實(shí)用新型設(shè)置了考夫曼(Kaufman)離子槍，具有離子束清洗樣品的功能，用φ25mm離子束低能量300～1500ev轟擊清洗樣品，區(qū)別于其他激光淀積設(shè)備。
3.具有轉(zhuǎn)靶公轉(zhuǎn)換位，單靶位自轉(zhuǎn)功能。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)靶機(jī)械設(shè)計(jì)成多個靶位，均可安裝不同靶材，轉(zhuǎn)靶手動公轉(zhuǎn)進(jìn)行換位，單靶位采用直流力矩電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)，即只激光入射的靶位自轉(zhuǎn)，其余5個靶位的轉(zhuǎn)動減少齒輪磨損，減少噪音，功耗小，節(jié)能。
4.制備薄膜均勻。采用本實(shí)用新型加熱爐不轉(zhuǎn)、樣品自轉(zhuǎn)，樣品轉(zhuǎn)軸不通過加熱爐體，既保證所制備薄膜的均勻性，又克服了原圓筒形設(shè)備加熱轉(zhuǎn)軸受熱卡死的弊病。


圖1為本實(shí)用新型俯視圖。
圖2為本實(shí)用新型主視圖。
圖3為圖2中轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖2中樣品架結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1、2所示，由真空室1、轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2、樣品架3、加熱爐4、離子槍5和真空抽氣裝置6組成，其中所述真空室1為球形，所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2和樣品架3分別通過法蘭安裝在真空室1里，其樣品架3與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2相對放置，并在一個中心線上，所述真空室1球體上設(shè)有18個法蘭窗，其中兩個法蘭窗在激光入射束與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2靶面相交45°角處，于樣品架3兩側(cè)，另安裝一把清洗樣品用考夫曼(Kaufman)離子槍5于轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2一側(cè)的真空室1球體上，所述加熱爐4通過穿過真空室1球體上的法蘭設(shè)在樣品架3兩個磁力軸31中間，真空室1底部與真空抽氣裝置6接通；所述真空抽氣裝置6為加裝2XZ-8機(jī)械泵的FB600渦輪分子泵，所述渦輪分子泵用閘板閥與真空室1相連；如圖3所示，所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)2由公轉(zhuǎn)機(jī)械軸21、自轉(zhuǎn)磁力軸22、固定支架23、公轉(zhuǎn)架24、靶位25和靶檔板26組成，其中所述由電機(jī)驅(qū)動的自轉(zhuǎn)磁力軸22與公轉(zhuǎn)機(jī)械軸21分別通過真空室1球體上的法蘭安裝在固定支架23上，于真空室1球體內(nèi)，在公轉(zhuǎn)機(jī)械軸21末端設(shè)有公轉(zhuǎn)架24，公轉(zhuǎn)架24上通過加裝齒輪軸周向均布靶位6個，所述自轉(zhuǎn)磁力軸22末端通過齒輪與公轉(zhuǎn)架24上的齒輪嚙合，所述靶檔板26安裝在自轉(zhuǎn)磁力軸22上，于靶位25前方；如圖4所示，所述加裝加熱爐4的樣品架3由安裝在真空室1球體上的兩個磁力軸31、樣品檔板32、傳遞軸33、樣品托34組成，其中一個磁力軸31在加熱爐4一側(cè)，與加熱爐4用支桿35相連，其末端設(shè)樣品檔板32于裝在爐殼41上的樣品托34前方，另一個由電機(jī)驅(qū)動的磁力軸31通過軸承座36裝有傳遞軸33，所述傳遞軸33通過其上的齒輪與爐殼41上的齒輪嚙合，所述爐殼41與加熱爐4爐體軸承安裝。
本實(shí)用新型的基本工作原理如下當(dāng)一束超強(qiáng)的脈沖激光經(jīng)透鏡聚焦后投射到靶位置25上時，靶材就會被激光所加熱、熔化、氣化直至變?yōu)榈入x子體，所述等離子體從靶向襯底傳輸，最后輸運(yùn)到樣品上的燒蝕物，在所述樣品上凝聚、成核到形成一層薄膜。
權(quán)利要求1.一種脈沖激光淀積裝置，由真空室(1)、轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)、樣品架(3)、加熱爐(4)、離子槍(5)和真空抽氣裝置(6)組成，其特征在于其中所述真空室(1)為球形，所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)和樣品架(3)分別通過法蘭安裝在真空室(1)里，其樣品架(3)與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)相對放置，并在一個中心線上，所述真空室(1)球體上設(shè)有多個法蘭窗，其中兩個法蘭窗在激光入射束與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)靶面相交45°角處，于樣品架(3)兩側(cè)，另安裝一把清洗樣品用離子槍(5)于轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)一側(cè)的真空室(1)球體上，所述加熱爐(4)通過穿過真空室(1)球體上的法蘭設(shè)在樣品架(3)兩個磁力軸(31)中間，真空室(1)底部與真空抽氣裝置(6)接通。
2.按照權(quán)利要求1所述脈沖激光淀積裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)(2)由公轉(zhuǎn)機(jī)械軸(21)、自轉(zhuǎn)磁力軸(22)、固定支架(23)、公轉(zhuǎn)架(24)、靶位(25)和靶檔板(26)組成，其中所述由電機(jī)驅(qū)動的自轉(zhuǎn)磁力軸(22)與公轉(zhuǎn)機(jī)械軸(21)分別通過真空室(1)球體上的法蘭安裝在固定支架(23)上，于真空室(1)球體內(nèi)，在公轉(zhuǎn)機(jī)械軸(21)末端設(shè)有公轉(zhuǎn)架(24)，公轉(zhuǎn)架(24)上通過加裝齒輪軸周向均布靶位(25)多個，所述自轉(zhuǎn)磁力軸(22)末端通過齒輪與公轉(zhuǎn)架(24)上的齒輪嚙合，所述靶檔板(26)安裝在自轉(zhuǎn)磁力軸(22)上，于靶位(25)前方。
3.按照權(quán)利要求1所述脈沖激光淀積裝置，其特征在于所述加裝加熱爐(4)的樣品架(3)由安裝在真空室(1)球體上的兩個磁力軸(31)、樣品檔板(32)、傳遞軸(33)、樣品托(34)組成，其中一個磁力軸(31)在加熱爐(4)一側(cè)，與加熱爐(4)用支桿(35)相連，其末端設(shè)樣品檔板(32)于裝在爐殼(41)上的樣品托(34)前方，另一個由電機(jī)驅(qū)動的磁力軸(31)通過軸承座(36)裝有傳遞軸(33)，所述傳遞軸(33)通過其上的齒輪與爐殼(41)上的齒輪嚙合，所述爐殼(41)與加熱爐(4)爐體軸承安裝。
4.按照權(quán)利要求1所述脈沖激光淀積裝置，其特征在于所述真空抽氣裝置(6)為加裝機(jī)械泵的渦輪分子泵，所述渦輪分子泵用閘板閥與真空室(1)相連。
5.按照權(quán)利要求2所述脈沖激光淀積裝置，其特征在于所述靶位(25)數(shù)量為2～8個。
6.按照權(quán)利要求1所述脈沖激光淀積裝置，其特征在于所述真空室(1)球體上設(shè)法蘭窗數(shù)量在于2～23個范圍內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種脈沖激光淀積裝置。由真空室、轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)、樣品架、加熱爐、離子槍和真空抽氣裝置組成,其中真空室為球形,轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)和樣品架分別安裝在真空室里,相對設(shè)置,在一個中心線上,所述真空室球體上設(shè)有多個法蘭窗,其中兩個法蘭窗在激光入射束與轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)靶面相交45°角處,于樣品架兩側(cè),安裝離子槍于轉(zhuǎn)靶機(jī)構(gòu)一側(cè)的真空室球體上,加熱爐設(shè)在樣品架上的兩個磁力軸間,真空室底部與真空抽氣裝置接通。其設(shè)計(jì)合理、工作方便,效率高、噪聲低。
文檔編號C23C14/24GK2412019SQ9925078
公開日2000年12月27日 申請日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者李求恕, 馮彬, 呂祺, 孫榮昌, 曾志群, 潘福全, 戚暉, 金振奎, 閻佐健 申請人:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心