一種薄膜沉積及退火裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于薄膜制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種薄膜沉積及退火裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有薄膜制造工藝中，薄膜材料形成后需要進行后處理，該后處理過程包括退火處理，退火方式主要有熱退火和激光退火?，F(xiàn)有退火處理是在薄膜制備完成后離線進行的，工藝流程復雜，效率低下。并且，熱退火的溫度范圍受到薄膜和基底材料溫度特性的限制，比如薄膜材料的退火溫度高于基底材料所能承受的最高溫度時，不適用熱退火；激光退火有良好的區(qū)域選擇性，可以在維持基底溫度的情況下，實現(xiàn)薄膜材料的退火，但不同材料對激光的波長、能量密度、退火時間等要求不同，需要經(jīng)過理論計算和實驗來確定最佳激光退火條件，因此激光退火對工藝條件的要求也比較苛刻。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種薄膜沉積及退火裝置，旨在實現(xiàn)薄膜制備后在線原位退火，并且結(jié)合熱退火和激光退火的優(yōu)點，改善退火效果。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種薄膜沉積及退火裝置，包括真空腔體以及設置于所述真空腔體外的激光器和光束整形器，在所述激光器和光束整形器之間設有波長變換器，所述真空腔體的腔壁開有可供激光射入的窗口，在所述真空腔體內(nèi)，于所述激光的入射光路上設有轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設有靶材和反射鏡，在所述激光經(jīng)過所述靶材或反射鏡反射的光路上設有可承載薄膜的加熱器。
[0005]作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0006]在薄膜沉積時，所述光束整形器為聚焦鏡；在退火時，所述光束整形器為擴束鏡。
[0007]所述波長變換器采用二倍頻晶體、三倍頻晶體或可連續(xù)改變波長的光參量振蕩器。
[0008]所述反射鏡采用二維掃描反射鏡。
[0009]所述反射鏡為平面鏡或凸面鏡。
[0010]所述加熱器采用電爐絲加熱器。
[0011]所述轉(zhuǎn)盤上設有多個靶材位，其中一個靶材位安裝所述反射鏡，其他靶材位安裝所述靶材。
[0012]所述轉(zhuǎn)盤與所述真空腔體外的驅(qū)動裝置相連接。
[0013]在薄膜沉積時，所述靶材在隨所述轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)。
[0014]本實用新型提供的薄膜沉積及退火裝置與傳統(tǒng)裝置相比具有如下優(yōu)點:
[0015]1、在轉(zhuǎn)盤上設置反射鏡，在激光器和光束整形器之間設置波長變換器，使薄膜沉積后可以直接在原位退火，避免離線退火的復雜工藝，提高了薄膜制造的效率；
[0016]2、采用同光路實現(xiàn)薄膜的沉積和退火，裝置結(jié)構(gòu)簡潔而功能豐富，成本低；
[0017]3、薄膜形成于加熱器上，激光退火和熱退火可同時進行，也可以單獨進行，二者有機結(jié)合可以獲得良好的退火效果，對于退火溫度過高的薄膜材料，可以在較低的溫度下采用適量的激光照射退火，進而避免損傷基底材料。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的薄膜沉積及退火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖及退火狀態(tài)圖；
[0019]圖2是本實用新型實施例提供的薄膜沉積及退火裝置的薄膜沉積狀態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021]以下結(jié)合具體實施例對本實用新型的具體實現(xiàn)進行詳細描述:
[0022]本實用新型提供一種薄膜沉積及退火裝置，請參考圖1，該裝置包括真空腔體I以及設置于真空腔體I外的激光器2和光束整形器4，在激光器I和光束整形器4之間設有波長變換器3，真空腔體I的腔壁開有一窗口 11，可供激光射入真空腔體I。在真空腔體I內(nèi)，設有轉(zhuǎn)盤5和加熱器6，其中，轉(zhuǎn)盤5設置在激光的入射光路上，轉(zhuǎn)盤5上設有靶材7和反射鏡8，加熱器6設置在激光經(jīng)過靶材7或反射鏡8反射的光路上，為薄膜的制備提供承載面并具有加熱功能。該裝置用于薄膜沉積和薄膜退火，在薄膜沉積時，光束整形器4采用聚焦鏡，在退火時，光束整形器4采用擴束鏡。在本實施例中，轉(zhuǎn)盤5上可以設有多個靶材位，其中一個靶材位用于安裝上述反射鏡8，其他靶材位安裝靶材7。
[0023]以下通過薄膜制備和退火過程對該裝置進行進一步說明，參考圖2，薄膜沉積時，調(diào)節(jié)波長變換器3，獲得沉積所需波長的激光，調(diào)整轉(zhuǎn)盤5，使靶材7位于激光的傳輸光路上，預設波長的激光經(jīng)過聚焦鏡4聚焦，并穿過真空腔體I上的窗口 11進入真空腔體，照射在靶材7上，產(chǎn)生羽輝，沉積在加熱器6上形成薄膜9。參考圖1，在退火時，調(diào)節(jié)波長變換器3，獲得退火所需波長的激光，調(diào)整轉(zhuǎn)盤5，使反射鏡8位于激光的傳輸光路上，預設波長的激光經(jīng)過擴束鏡4形成面積大且亮度均勻的光束，激光束穿過真空腔體I的窗口 11，經(jīng)過反射鏡8反射后投射到薄膜9上，對薄膜進行激光退火處理。
[0024]上述薄膜沉積及退火裝置與傳統(tǒng)裝置相比具有如下優(yōu)點:
[0025]1、在轉(zhuǎn)盤上設置反射鏡，在激光器和光束整形器之間設置波長變換器，使薄膜沉積后可以直接在原位退火，避免離線退火的復雜工藝，提高了薄膜制造的效率；
[0026]2、采用同光路實現(xiàn)薄膜的沉積和退火，裝置結(jié)構(gòu)簡潔而功能豐富，成本低；
[0027]3、薄膜形成于加熱器上，激光退火和熱退火可同時進行，也可以單獨進行，短波長激光的熱效應較小，主要用于斷開薄膜材料中原子(或原子團)之間的結(jié)合鍵，而熱退火或長波長激光退火引起的熱振動主要提供了原子迀移的能量，二者有機結(jié)合可以獲得良好的退火效果。例如對于退火溫度過高的薄膜材料，可以在較低的溫度下采用適量的激光照射退火，進而避免損傷基底材料。
[0028]在本實施例中，波長變換器3可以采用二倍頻晶體、三倍頻晶體或可連續(xù)改變波長的光參量振蕩器。
[0029]該反射鏡8可以采用平面鏡或凸面鏡，當采用凸面鏡時，可以進一步擴大激光束照射在薄膜9上的光斑，當然，為了增大光斑，還可以對擴束鏡4的形狀進行改進，使之與反射鏡8相結(jié)合進一步擴大光斑。另外，反射鏡8可以采用二維掃描反射鏡，使激光掃描范圍更大且更均勻，適用于大面積薄膜的退火處理。
[0030]本實施例中的反射鏡8和靶材7的位置更換是通過轉(zhuǎn)盤5的公轉(zhuǎn)實現(xiàn)的，該轉(zhuǎn)盤5可以同真空腔體I外部的驅(qū)動裝置10相連接。另外，靶材7本身可以自轉(zhuǎn)，在薄膜沉積時，靶材7自轉(zhuǎn)使得激光照射在不同位置，提高靶材利用率及成膜質(zhì)量。
[0031]在本實施例中，加熱器6可以采用電爐絲加熱器或其他類型的加熱器。加熱器6本身可以承載薄膜9，其可以是能夠承載薄膜的具有加熱功能的基板，也可以單獨作為加熱器件而設置于另一基板上。另外，加熱器6本身也可以自轉(zhuǎn)，或平動及自轉(zhuǎn)同時進行，以進一步提尚成I旲質(zhì)量。
[0032]本實用新型還包括抽真空裝置，用于將真空腔體內(nèi)的空氣抽出，還可以包括其他功能結(jié)構(gòu)，本實施例不再贅述。
[0033]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種薄膜沉積及退火裝置，包括真空腔體以及設置于所述真空腔體外的激光器和光束整形器，其特征在于，在所述激光器和光束整形器之間設有波長變換器，所述真空腔體的腔壁開有可供激光射入的窗口，在所述真空腔體內(nèi)，于所述激光的入射光路上設有轉(zhuǎn)盤，所述轉(zhuǎn)盤上設有靶材和反射鏡，在所述激光經(jīng)過所述靶材或反射鏡反射的光路上設有可承載薄膜的加熱器。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，在薄膜沉積時，所述光束整形器為聚焦鏡；在退火時，所述光束整形器為擴束鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述波長變換器采用二倍頻晶體、三倍頻晶體或可連續(xù)改變波長的光參量振蕩器。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述反射鏡采用二維掃描反射鏡。
5.如權(quán)利要求1或4所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述反射鏡為平面鏡或凸面鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述加熱器采用電爐絲加熱器。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤上設有多個靶材位，其中一個靶材位安裝所述反射鏡，其他靶材位安裝所述靶材。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤與所述真空腔體外的驅(qū)動裝置相連接。
9.如權(quán)利要求1所述的薄膜沉積及退火裝置，其特征在于，在薄膜沉積時，所述靶材在隨所述轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)的同時進行自轉(zhuǎn)。
【專利摘要】本實用新型適用于薄膜制造技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種薄膜沉積及退火裝置，包括真空腔體以及設置于真空腔體外的激光器和光束整形器，在激光器和光束整形器之間設有波長變換器，真空腔體的腔壁開有可供激光射入的窗口，在真空腔體內(nèi)，于激光的入射光路上設有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上設有靶材和反射鏡，在激光經(jīng)過靶材或反射鏡反射的光路上設有可承載薄膜的加熱器。本實用新型在薄膜沉積后可以直接在原位退火，避免離線退火，提高了薄膜制造的效率；采用同光路實現(xiàn)薄膜的沉積和退火，裝置結(jié)構(gòu)簡潔而功能豐富，成本低；薄膜形成于加熱器上，激光退火和熱退火可同時進行，也可以單獨進行，二者有機結(jié)合可以獲得良好的退火效果。
【IPC分類】C23C16-56, C23C14-58
【公開號】CN204298456
【申請?zhí)枴緾N201420784534
【發(fā)明人】胡居廣, 王斌, 李啟文, 王劉楊, 陳濤, 向皓明
【申請人】深圳大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月11日