[发明专利]一种直写式真空蒸发系统及其方法

摘要

本发明提出一种直写式真空蒸发系统及其方法，属于镀膜加工领域。装置包括电子束发生装置、真空蒸发室、真空系统、样品室、驱动器、多路信号采集调理模块、主控计算机、量子检测台、控制柜、显示与检测模块。方法包括：步骤1，准备；步骤2，抽真空；步骤3，定位；步骤4，靶材蒸发；步骤5，靶材束沉积镀膜；步骤6，样品台特定轨迹运动；步骤7，判断；步骤8，量子效应检测；步骤9，是否具有量子效应。本发明克服了现有真空蒸发系统中样品固定的镀膜机制，控制蒸发材料以直写形式镀膜到做超精密运动的基片表面，实现了量子功能器件制备中对图案、点阵和多层结构的加工要求，有效提高了真空蒸发镀膜的精度、效率和功能。

主权项

一种直写式真空蒸发系统，其特征在于：包括电子束发生装置、真空蒸发室、真空系统、样品室、驱动器、多路信号采集调理模块、主控计算机、量子检测台、控制柜、显示与检测模块；所述的样品室内部具有纳米移定位样品台与掩膜机构；所述的纳米移定位样品台，由基座、柔性机构、纳米光栅传感器、样品台、压电陶瓷执行器、预紧螺钉及样品夹具组成；所述的样品台位于基座的中心；样品台四周通过柔性机构与基座相连；样品台上用样品夹具固定衬底基片；基座的相邻两侧面中间位置开有通孔，内部安装有压电陶瓷执行器，压电陶瓷执行器的一端通过预紧螺钉与基座固定，另一端与柔性机构接触；压电陶瓷执行器通电后，与柔性机构接触一端伸长，通过柔性机构推动样品台运动；基座的另两个相邻侧面中间位置安装有纳米光栅传感器，采集纳米光栅信号后传递给多路信号采集调理模块；所述的掩膜机构将真空蒸发室中蒸发出的高纯度气态靶材束转变为具有纳米尺度大小的气态靶材束流；直接沉积在纳米移定位样品台上的衬底基片上；所述的主控计算机包括轨迹生成模块、跟踪控制模块、定位控制模块以及量子检测台定位控制模块，主控计算机的输入端连接多路信号采集调理模块，输出端连接驱动器和控制柜；主控计算机的量子检测台定位控制模块连接量子检测台；所述的轨迹生成模块由膜厚仪、轨迹生成模块高速信号采集与调理接口模块、镀膜率控制算法模块、参考轨迹生成算法模块构成；膜厚仪检测衬底基片的镀膜率信号，传递给多路信号采集调理模块进行调理，转变成数字信号传递给轨迹生成模块高速信号采集与调理接口模块，转变成镀膜率信息，然后传递给镀膜率控制算法模块，由镀膜率控制算法模块得到镀膜加工时间及纳米移定位样品台移动速率和方向，然后传递给参考轨迹生成算法模块，由参考轨迹生成算法模块生成纳米移定位样品台的参考运动轨迹，并传递给跟踪控制模块和控制柜，通过显示与检测模块予以显示；所述的跟踪控制模块由跟踪控制模块高速信号采集与调理接口模块、纳米跟踪控制器模块及跟踪控制信号放大驱动模块构成；多路信号采集调理模块采集纳米光栅信号进行调理后，转变成数字信号传递给跟踪控制模块高速信号采集与调理接口模块，转变为纳米移定位样品台的位置信息，传递给纳米跟踪控制器模块，纳米跟踪控制器模块将纳米移定位样品台及衬底基片的实际运动轨迹传递给控制柜，同时将实际运动轨迹与参考运动轨迹比较，得到跟踪控制指令，传递给跟踪控制信号放大驱动模块后，将跟踪控制指令进行放大，传递给驱动器和控制柜，通过驱动器驱动压电陶瓷执行器运动；所述的定位控制模块由激光尺、定位控制模块高速信号采集与调理接口模块、纳米定位控制器模块及定位控制信号放大驱动模块构成；激光尺实时测量纳米移定位样品台及衬底基片的位置信号，传递给多路信号采集调理模块进行调理后，转变成数字信号通过定位控制模块高速信号采集与调理接口模块传递给纳米定位控制器模块，由纳米定位控制器模块生成定位控制指令，将实际位置信号反馈给控制柜，同时将定位控制指令传递给定位控制信号放大驱动模块，经放大后传递给驱动器和控制柜；驱动器驱动压电陶瓷执行器运动；所述的量子检测台定位控制模块由量子检测台定位控制模块高速信号采集与调理接口模块、量子检测台定位控制器模块、量子检测台定位控制信号放大驱动模块构成；量子检测台定位控制模块高速信号采集与调理接口模块收集量子检测台位置信号，经调理后转变成数字信号；传递给量子检测台定位控制器模块，产生定位控制指令；传递给量子检测台定位控制信号放大驱动模块后进行放大，输出给量子检测台；同时量子检测台定位控制器模块将量子检测台实际位置信息，传递给控制柜通过显示与检测模块予以显示；