CN117626192A - 一种薄膜沉积装置和薄膜沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜沉积装置，包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)；还包括衬底运动机构(7)，以使所述衬底(6)平动或转动地接受来料；还包括全靶面扫描机构，以使处于聚焦状态的激光光斑均匀地分布到整个靶面，从而均匀地消耗靶材而不致局部击穿。本发明还提供一种薄膜沉积方法。本发明提供的薄膜沉积装置和薄膜沉积方法，基于千赫‑兆赫脉冲光纤激光器，选用在一个维度上有大尺寸的靶材，在该维度上进行线性扫描(或接近线性扫描)以提供该维度的大尺寸线性蒸发源；同时正对靶材的衬底以平动或转动的形式充分接受来料；上述两个维度相乘，即实现大面积薄膜的镀制。

Description

一种薄膜沉积装置和薄膜沉积方法

技术领域

本发明属于薄膜材料制备技术领域，尤其涉及一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置和薄膜沉积方法。

背景技术

脉冲激光沉积(PLD)技术是一种在真空环境中，利用激光从靶材轰击出原子(或原子团簇)，并沉积到基片上的镀膜方法。最常见的是利用卤素气体(如氟气)与稀有气体(如氪气)受激辐射的准分子激光器(Excimer Laser)。然而这类激光器工作频率一般在100Hz以下，对靶面的扫描速率较低，难以开展大面积薄膜制备。相比之下，千赫-兆赫脉冲光纤激光器(Fiber Laser)，具有高得多的工作频率，其线扫描速度可以用光斑直径与工作频率的乘积来计算。例如，对于光斑直径为20μm，工作频率为50kHz的***，其线扫描速度可达1000mm/s。这是实现大面积薄膜沉积的技术基础。但是，这类激光器需要严格保证激光光斑在靶材表面处于聚焦状态，否则不具备足够功率密度以轰击出原子。

专利文献CN112760600A公开了一种聚焦扫描式脉冲激光薄膜沉积装置以及沉积方法，利用汇聚透镜将准直激光汇聚到0.01mm量级，焦点落在靶材上，使固态靶材表面原子气化从而实现样品处薄膜沉积。该设备通过X、Y方向的振镜，使光斑在靶材表面进行面扫描。然而，由于靶材表面与激光成约45度角，会面临小于45度区间与大于45度区间之间存在光程差而偏离焦深的问题。

该文献给出的解决方案为：通过Z方向的机械运动实时调节靶材与透镜之间的距离以抵消此光程差，以使靶面的光斑始终处于焦点位置。这种Z方向的机械调节必须实时满足聚焦状态，故而要求对靶材移动机构、偏转振镜这两套独立设备进行相位耦合，否则就会发生离焦而无法将靶料溅出。因此其控制精度要求高、容错率低，增加了该薄膜沉积装置的复杂度、降低了可靠性；另一方面，该文献中不具备样品运动机构、样品加热机构，导致衬底接受来料的均匀性较差，薄膜沉积质量受到影响，而且无法实现大面积薄膜的沉积。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置和薄膜沉积方法，可实现大面积薄膜的连续制备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种薄膜沉积装置，包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)、衬底(6)和全靶面扫描机构；所述激光***(1)包括脉冲光纤激光器、准直镜、偏转振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上；其中，还包括衬底运动机构(7)，以使所述衬底(6)平动或转动地接受来料；

当所述衬底(6)以平动的形式接受来料时，所述衬底运动机构(7)包括一沿X轴延伸的转轴，所述衬底(6)为以X轴为幅面宽度、以所述转轴为旋转轴而以Y轴方向平动的整幅大面积衬底；所述靶材(4)为与以X轴方向延伸的长条形，靠近所述衬底(6)；

当所述衬底(6)以转动的形式接受来料时，所述衬底(6)在所述衬底运动机构(7)的驱动下转动，所述靶材(4)为圆盘状且与所述衬底(6)平行；

通过所述全靶面扫描机构，处于聚焦状态的激光光斑均匀地分布到整个靶面，从而均匀地消耗靶材而不致局部击穿。

为了保证激光光斑不偏离焦深，本发明提出一种在定焦聚焦场镜模式下光斑在靶材表面以线性(或近似线性)扫描的方式用以解决专利文献CN112760600A中依靠真空腔中复杂的Z方向耦合补偿才能维持二维面扫描的缺点；在某些不允许靶材运动的特殊场合，本发明还提出采用具备三维动态变焦功能的聚焦场镜以解决对有一定宽度的固定靶在45度倾斜角下进行面扫描时所面临的离焦问题。

较佳地，还包括靶材运动机构(5)，以驱动所述靶材(4)运动。

当所述衬底(6)采用平动的形式时，所述靶材(4)为与以X轴方向延伸的圆柱体或长方体；

所述靶材运动机构(5)驱动圆柱体的靶材(4)绕以X轴方向延伸的转轴转动或驱动长方体的靶材(4)沿Z轴或Y轴方向平移。

较佳地，当所述衬底(6)采用转动的形式时，所述衬底(6)为圆盘状，所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)旋转；

所述靶材(4)的旋转方向与圆盘状的所述衬底(6)的旋转方向相反。

所述靶材(4)至少在一个维度上具有大的尺寸；该维度的大尺寸保证了大面积的镀膜；当所述靶材(4)为圆柱体或长方体时，长条方向为所述的大尺寸维度；当所述靶材(4)为圆盘状时，其直径为所述的大尺寸维度。

所述全靶面扫描机构包括激光束(8)对靶材(4)在所述大尺寸维度的线性或近似线性扫描；该扫描机构通过偏转振镜实现，并且始终处于焦深范围内；单个激光器的最大线性扫描范围由所配置聚焦透镜的焦距与焦深共同决定；为了增加该维度的尺寸，可将多个激光器进行拼接。

所述全靶面扫描机构还包括激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于圆柱体或圆盘状的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的转动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于长方体的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的平动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；也可以通过扫描振镜的面扫描来实现，若只需要在狭小范围内面扫描且始终处于聚焦透镜的焦深范围内，则选用定焦透镜，若需要在较宽范围内进行面扫描，则需要使用动态调焦的聚焦透镜结合两块振镜进行三维扫描以保证在宽度方向扫描时扔处于聚焦状态。

所述靶材运动机构(5)的运动状态与由扫描振镜控制的激光光斑的位置不具有相位依赖关系，可以相对独立地运动而不影响聚焦状态。

所述动态调焦的聚焦透镜的调焦过程与两块扫描振镜具有相位依赖关系；当激光束(8)与靶面倾角增大时，光路变短，则调短焦距，当激光束(8)与靶面倾角减小时，光路变长，则调长焦距。

较佳地，所述衬底运动机构(7)包括衬底加热装置，用于调节所述衬底(6)的温度；沉积时，开启所述衬底加热装置，以增加落入所述衬底(6)的粒子的流动性，提高薄膜沉积质量。

较佳地，所述加热装置的加热方式包括激光加热、电阻丝热辐射加热和高温体热传导加热中的至少一种。

较佳地，所述脉冲光纤激光器的输出频率范围为1kHz-9MHz。

第二个方面，本发明还提供一种薄膜沉积方法，如上所述的薄膜沉积装置的激光***(1)的脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到靶材(4)的表面，形成直径小于100μm的聚焦光斑，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到衬底(6)上；所述衬底(6)以平动或转动的运动形式接受来料，所述靶材(4)至少在一个维度上具有大的尺寸，该维度的大尺寸保证了大面积的镀膜；当所述靶材(4)为圆柱体或长方体时，长条方向为所述的大尺寸维度；当所述靶材(4)为圆盘状时，其直径为所述的大尺寸维度。

优选地，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，形成直径小于100μm的聚焦光斑，光斑在所述靶材(4)上进行全靶面扫描；全靶面扫描包括在大尺寸维度方向的高速扫描，该扫描由偏转振镜实现，为线性或近似线性扫描，该方向的扫描速度不低于50mm/s；全靶面扫描还包括激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于圆柱体或圆盘状的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的转动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于长方体的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的平动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；也可以通过扫描振镜的面扫描来实现，若只需要在狭小范围内面扫描且始终处于聚焦透镜的焦深范围内，则选用定焦透镜，若需要在较宽范围内进行面扫描，则需要使用动态调焦的聚焦透镜结合两块振镜进行三维扫描以保证在宽度方向扫描时扔处于聚焦状态。

优选地，所述薄膜沉积装置包括一个或多个激光***；单个激光器的最大线性扫描范围最大不超过0.5m，若需要更大幅面的镀膜，则需要将多个激光器进行拼接，以适应更大尺寸的靶材与衬底。

优选地，还设置衬底加热装置，用于调节所述衬底(6)的温度；沉积时，开启所述衬底加热装置，以增加落入所述衬底(6)的粒子的流动性，提高薄膜沉积质量。

根据本发明，本发明的薄膜沉积装置，采用的激光***由千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、偏转振镜、聚焦场镜组成，其出射的脉冲激光通过真空腔的视窗后，聚焦到靶材上，使靶材表面受热以羽辉形式挥发镀制到衬底上。本发明中的靶材至少一个维度上有较大尺度，可以为长圆柱体、长的长方体或直径较大的圆盘，这个最大尺度决定了大面积薄膜沉积的幅面宽度。激光高速线性扫靶的同时，通过靶材转动或平动，使激光光斑均匀落到整个靶材；在某些不允许靶材运动的特殊场合下，选用具备三维动态变焦功能的聚焦场镜对有一定宽度的固定靶以45度倾斜角进行面扫描以维持实时聚焦状态。衬底则以平动或转动的运动形式充分接受来料，从而实现大面积均匀镀膜。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的薄膜沉积装置和薄膜沉积方法，基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器，使用至少在一个维度有大尺寸的靶材，在所述大尺寸方向对靶材高速地进行线性或(或接近线性)扫描并维持聚焦状态，结合衬底的平动或转动充分接受来料，实现大面积薄膜沉积。在沉积过程中，可对衬底加热以增加落入所述衬底的粒子的流动性，提高薄膜沉积质量。本发明提供的全靶面扫描分为定焦透镜与动态调焦透镜两种模式。本发明提供的在定焦透镜模式下的设计，解除了激光扫靶过程中振镜运动与靶材运动这两套独立***的相位耦合要求，降低了控制难度，提高了设备的可靠性。本发明提供的动态调焦透镜模式下的全靶面扫描设计，将调焦透镜与振镜搭建成一套整体光学设备，进行整体控制，可以实现对静止靶材在实时聚焦下的全靶面扫描。这两种模式的共同点都是保证落在靶面的光斑实时处于聚焦状态、光斑均匀地分布到整个靶材表面，从而均匀地消耗靶材而不致局部击穿。。

附图说明

图1为本发明实施例1的薄膜沉积装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2的薄膜沉积装置的结构示意图；

图3为本发明实施例3的薄膜沉积装置的结构示意图；

图4为本发明实施例4的薄膜沉积装置的结构示意图；

图5为本发明实施例5的薄膜沉积装置的结构示意图。

具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

实施例一

图1为本发明一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置的结构示意图。如图1所示，所述薄膜沉积装置包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)，其中激光***(1)包括千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、X方向振镜、Y方向振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上，薄膜沉积装置可配置一套或多套激光***(1)。所述靶材(4)为与以X轴方向延伸的圆柱体，圆柱体靶材(4)可在靶材运动机构(5)的驱动下转动。柔性衬底(6)以平动的形式接受来料，在以转轴形式的衬底运动机构(7)的驱动下以Y轴方向行进。衬底运动机构(7)的辊筒可带加热功能。

聚焦光斑以千赫至兆赫的工作频率，以相对于XY平面以约45度的方向，照射到圆柱形靶材的上表面，并沿X轴方向作线性扫描；由于未涉及Y方向扫描，故而在面扫描过程中倾角保持不变、未偏离焦深。羽辉主要沿靶材表面法向出射(即图中Z方向)，沉积到位于上方的衬底。圆柱形靶材以角速度(ω)转动，满足以下关系：

ωR＝n vΦ/L

其中，R代表靶材的直径，v代表光斑的线扫描速度，L代表单个激光器的线扫描范围，Φ代表光斑直径，当激光以单向扫描时n取1，当激光以往复扫描时n取2。

柔性衬底(6)绕过辊轴后沿Y方向行进，行进速度根据沉积速率和厚度要求设定；衬底运动机构的辊轴(7)带加热功能，可以用来调节衬底温度；也可在衬底背面另外配置电热丝、电子束、激光等加热单元。薄膜沉积宽度由靶材长度、衬底宽度决定。由于单套激光器沿X方向的扫描幅度有限，对于较长的靶材可以配置多套激光***。柔性衬底可以沿行进方向(Y方向)连续沉积。

实施例二

图2为本发明的一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置的结构示意图。如图2所示，所述薄膜沉积装置包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)，其中激光***(1)包括千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、X方向振镜、Y方向振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上，薄膜沉积装置可配置一套或多套激光***(1)。所述靶材(4)为狭长长方体，并且可在靶材运动机构(5)的驱动下视物料消耗情况沿Z方向上升，柔性衬底(6)以平动的形式接受来料，在以转轴形式的衬底运动机构(7)的驱动下以Y轴方向行进。衬底运动机构(7)的辊筒可带加热功能。

聚焦光斑以千赫至兆赫的工作频率，以相对于XY平面以约45度的方向，照射到狭长长方体靶材(4)的上表面，沿X轴方向作快速线性扫描、沿Y方向作低速扫描，由于狭长靶材沿Y方向尺度较小，故而在面扫描过程中倾角只有小幅变化、未偏离焦深。羽辉主要沿靶材表面法向出射(即图中Z方向)，沉积到位于上方的衬底。狭长靶材在一段时间消耗后，沿Z方向缓慢上升以作补充。

柔性衬底(6)绕过辊轴后沿Y方向行进，行进速度根据沉积速率和厚度要求设定；衬底运动机构的辊轴(7)带加热功能，可以用来调节衬底温度；也可在衬底背面另外配置电热丝、电子束、激光等加热单元。薄膜沉积宽度由靶材长度、衬底宽度决定。由于单套激光器沿X方向的扫描幅度有限，对于较长的靶材可以配置多套激光***。柔性衬底可以沿行进方向(Y方向)连续沉积。

实施例三

图3为本发明的一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置的结构示意图。如图3所示，所述薄膜沉积装置包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)，其中激光***(1)包括千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、X方向振镜、Y方向振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上，薄膜沉积装置可配置一套或多套激光***(1)。所述靶材(4)为长方体，并且可在靶材运动机构(5)的驱动下沿Y方向作往复平移运动，柔性衬底(6)以平动的形式接受来料，在以转轴形式的衬底运动机构(7)的驱动下以Y轴方向行进。衬底运动机构(7)的辊筒可带加热功能。

聚焦光斑以千赫至兆赫的工作频率，以相对于XY平面以约45度的方向，照射到长方体靶材(4)的上表面，沿X轴方向作快速线性扫描；由于未涉及Y方向扫描，故而在面扫描过程中倾角保持不变、未偏离焦深。靶材(4)在运动机构(5)的驱动下沿Y方向作往复运动(该运动不需要与激光扫描振镜作相位耦合)，保证靶材表面物料均匀消耗。羽辉主要沿靶材表面法向出射(即图中Z方向)，沉积到位于上方的衬底。

柔性衬底(6)绕过辊轴后沿Y方向行进，行进速度根据沉积速率和厚度要求设定；衬底运动机构的辊轴(7)带加热功能，可以用来调节衬底温度；也可在衬底背面另外配置电热丝、电子束、激光等加热单元。薄膜沉积宽度由靶材长度、衬底宽度决定。由于单套激光器沿X方向的扫描幅度有限，对于较长的靶材可以配置多套激光***。柔性衬底可以沿行进方向(Y方向)连续沉积。

实施例四

图4为本发明的一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置的结构示意图。本实施例针对某些不允许靶材运动的特殊场合。如图4所示，所述薄膜沉积装置包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)，其中激光***(1)包括千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、X方向振镜、Y方向振镜和具备三维动态调焦功能的聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上，薄膜沉积装置可配置一套或多套激光***(1)。所述靶材(4)为长方体，而且固定不动，柔性衬底(6)以平动的形式接受来料，在以转轴形式的衬底运动机构(7)的驱动下以Y轴方向行进。衬底运动机构(7)的辊筒可带加热功能。

聚焦光斑以千赫至兆赫的工作频率，以相对于XY平面以约45度的方向，照射到长方体靶材(4)的上表面，沿X轴方向作快速线性扫描，沿Y方向低速扫描，虽然倾角有一定改变、但通过动态调焦保证在靶面扫描过程中始终处于聚焦状态。聚焦场镜的动态调焦与所述X、Y两块振镜协同运动、具有相位依赖关系。靶材(4)不运动。羽辉主要沿靶材表面法向出射(即图中Z方向)，沉积到位于上方的衬底。

柔性衬底(6)绕过辊轴后沿Y方向行进，行进速度根据沉积速率和厚度要求设定；衬底运动机构的辊轴(7)带加热功能，可以用来调节衬底温度；也可在衬底背面另外配置电热丝、电子束、激光等加热单元。薄膜沉积宽度由靶材长度、衬底宽度决定。由于单套激光器沿X方向的扫描幅度有限，对于较长的靶材可以配置多套激光***。柔性衬底可以沿行进方向(Y方向)连续沉积。

实施例五

图5为本发明的一种基于千赫-兆赫脉冲光纤激光器的大面积薄膜沉积装置的结构示意图，适合圆盘形样品(如晶圆)。如图5所示，所述薄膜沉积装置包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)和衬底(6)，其中激光***(1)包括千赫-兆赫脉冲光纤激光器、准直镜、X方向振镜、Y方向振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上，薄膜沉积装置可配置一套或多套激光***(1)。所述靶材(4)为圆盘形，而且在靶材运动机构(5)的驱动下旋转，衬底(6)也为圆盘形，而且在衬底运动机构(7)的驱动下旋转，靶材(4)的旋转方向与衬底(6)的旋转方向相反。衬底运动机构(7)可带加热功能。

聚焦光斑以千赫至兆赫的工作频率，以相对于靶材(4)所在平面以约45度的方向入射，沿Z轴方向作快速线性扫描，沿Y方向低速、微幅扫描，光束(8)在靶材上形成窄扇形的扫描轨迹(9)，一方面保证倾角只有小幅改变、处于焦深范围内，另一方面保证靶材的均匀消耗。靶材、样品以相反的方向各自旋转。靶材的旋转运动不需要与激光扫描过程进行相位耦合。羽辉主要沿靶材表面法向出射，沉积到位于前方的衬底。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种薄膜沉积装置，其特征在于，包括至少一个激光***(1)、带有视窗(2)的真空腔体(3)、靶材(4)、衬底(6)和全靶面扫描机构；所述激光***(1)包括脉冲光纤激光器、准直镜、偏转振镜和聚焦场镜，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，在真空环境下所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到所述衬底(6)上；其中，还包括衬底运动机构(7)，以使所述衬底(6)平动或转动地接受来料；

当所述衬底(6)以平动的形式接受来料时，所述衬底运动机构(7)包括一沿X轴延伸的转轴，所述衬底(6)为以X轴为幅面宽度、以所述转轴为旋转轴而以Y轴方向平动的整幅大面积衬底；所述靶材(4)为与以X轴方向延伸的长条形，靠近所述衬底(6)；

当所述衬底(6)以转动的形式接受来料时，所述衬底(6)在所述衬底运动机构(7)的驱动下转动，所述靶材(4)为圆盘状且与所述衬底(6)平行；

通过所述全靶面扫描机构，处于聚焦状态的激光光斑均匀地分布到整个靶面，从而均匀地消耗靶材而不致局部击穿。

2.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，还包括靶材运动机构(5)，以驱动所述靶材(4)运动。

3.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，当所述衬底(6)采用平动的形式时，所述靶材(4)为与以X轴方向延伸的圆柱体或长方体；所述靶材运动机构(5)驱动圆柱体的靶材(4)绕以X轴方向延伸的转轴转动或驱动长方体的靶材(4)沿Z轴或Y轴方向平移。

4.根据权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，当所述衬底(6)采用转动的形式时，所述衬底(6)为圆盘状，所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)旋转；所述靶材(4)的旋转方向与圆盘状的所述衬底(6)的旋转方向相反。

5.根据权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材(4)至少在一个维度上具有大的尺寸；该维度的大尺寸保证了大面积的镀膜；当所述靶材(4)为圆柱体或长方体时，长条方向为所述的大尺寸维度；当所述靶材(4)为圆盘状时，其直径为所述的大尺寸维度。

6.根据权利要求1或5所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述全靶面扫描机构包括激光束(8)对靶材(4)在所述大尺寸维度的线性或近似线性扫描；该扫描机构通过偏转振镜实现，并且始终处于焦深范围内；单个激光器的最大线性扫描范围由所配置聚焦透镜的焦距与焦深共同决定；为了增加该维度的尺寸，可将多个激光器进行拼接。

7.根据权利要求6所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述全靶面扫描机构还包括激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于圆柱体或圆盘状的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的转动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于长方体的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的平动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；也可以通过扫描振镜的面扫描来实现，若只需要在狭小范围内面扫描且始终处于聚焦透镜的焦深范围内，则选用定焦透镜，若需要在较宽范围内进行面扫描，则需要使用动态调焦的聚焦透镜结合两块振镜进行三维扫描以保证在宽度方向扫描时扔处于聚焦状态。

8.根据权利要求7所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述靶材运动机构(5)的运动状态与由扫描振镜控制的激光光斑的位置不具有相位依赖关系，可以相对独立地运动而不影响聚焦状态。

9.根据权利要求7所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述动态调焦的聚焦透镜的调焦过程与两块扫描振镜具有相位依赖关系；当激光束(8)与靶面倾角增大时，光路变短，则调短焦距，当激光束(8)与靶面倾角减小时，光路变长，则调长焦距。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述衬底运动机构(7)包括衬底加热装置，用于调节所述衬底(6)的温度；沉积时，开启所述衬底加热装置，以增加落入所述衬底(6)的粒子的流动性，提高薄膜沉积质量。

11.根据权利要求10所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述加热装置的加热方式包括激光加热、电阻丝热辐射加热和高温体热传导加热中的至少一种。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述脉冲光纤激光器的输出频率范围为1kHz—9MHz。

13.一种薄膜沉积方法，其特征在于，如权利要求1-12任一项所述的薄膜沉积装置的激光***(1)的脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到靶材(4)的表面，形成直径小于100μm的聚焦光斑，在真空环境下在所述靶材(4)表面受热以羽辉形式挥发镀制到衬底(6)上；所述衬底(6)以平动或转动的运动形式接受来料，所述靶材(4)至少在一个维度上具有大的尺寸，该维度的大尺寸保证了大面积的镀膜；当所述靶材(4)为圆柱体或长方体时，长条方向为所述的大尺寸维度；当所述靶材(4)为圆盘状时，其直径为所述的大尺寸维度。

14.根据权利要求13所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述脉冲光纤激光器发出的脉冲激光经准直镜、偏转振镜、聚焦场镜，获得可偏转的激光束(8)，通过真空腔体(3)的视窗(2)后聚焦到所述靶材(4)的表面，形成直径小于100μm的聚焦光斑，光斑在所述靶材(4)上进行全靶面扫描；全靶面扫描包括在大尺寸维度方向的高速扫描，该扫描由偏转振镜实现，为线性或近似线性扫描，该方向的扫描速度不低于50mm/s；全靶面扫描还包括激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于圆柱体或圆盘状的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的转动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；对于长方体的靶材(4)，通过所述靶材运动机构(5)驱动所述靶材(4)的平动来实现激光束(8)对靶材(4)在另一个维度上的扫描；也可以通过扫描振镜的面扫描来实现，若只需要在狭小范围内面扫描且始终处于聚焦透镜的焦深范围内，则选用定焦透镜，若需要在较宽范围内进行面扫描，则需要使用动态调焦的聚焦透镜结合两块振镜进行三维扫描以保证在宽度方向扫描时扔处于聚焦状态。

15.根据权利要求14所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述薄膜沉积装置包括一个或多个激光***；单个激光器的最大线性扫描范围最大不超过0.5m，若需要更大幅面的镀膜，则需要将多个激光器进行拼接，以适应更大尺寸的靶材与衬底。

16.根据权利要求14或15所述的薄膜沉积方法，其特征在于，还设置衬底加热装置，用于调节所述衬底(6)的温度；沉积时，开启所述衬底加热装置，以增加落入所述衬底(6)的粒子的流动性，提高薄膜沉积质量。