一種直寫式真空蒸發系統及其方法

一種直寫式真空蒸發系統及其方法
【專利摘要】本發明提出一種直寫式真空蒸發系統及其方法，屬于鍍膜加工領域。裝置包括電子束發生裝置、真空蒸發室、真空系統、樣品室、驅動器、多路信號采集調理模塊、主控計算機、量子檢測臺、控制柜、顯示與檢測模塊。方法包括：步驟1，準備；步驟2，抽真空；步驟3，定位；步驟4，靶材蒸發；步驟5，靶材束沉積鍍膜；步驟6，樣品臺特定軌跡運動；步驟7，判斷；步驟8，量子效應檢測；步驟9，是否具有量子效應。本發明克服了現有真空蒸發系統中樣品固定的鍍膜機制，控制蒸發材料以直寫形式鍍膜到做超精密運動的基片表面，實現了量子功能器件制備中對圖案、點陣和多層結構的加工要求，有效提高了真空蒸發鍍膜的精度、效率和功能。
【專利說明】一種直寫式真空蒸發系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用于鍍膜加工的真空蒸發系統，尤其涉及一種基于納米操控系統的直寫式真空蒸發系統，可實現對單層圖樣、陣列及多層復合結構的直接蒸鍍加工。
【背景技術】
[0002]隨著人們對微觀世界的深入認識，器件單元在趨近量子特征尺度的量子激發、弛豫、輸運等行為逐步被揭示和研究，并可能通過改變各種可控條件，實現量子調控。而量子功能器件的制備，是量子調控研究的重要基礎，針對高精度、高品質量子功能器件的先進制備和加工技術，是這一領域研究和應用的成功之本。目前主流的做法是借用成熟的微電子器件和集成化芯片加工技術，如光刻圖形技術、電子束圖形刻寫技術、鍍膜沉積技術等，并把這些加工技術整合在一起，其優點是集成化程度高，精度高，重復性好，但也存在著專業儀器系統購置昂貴、制備工序復雜及雜質污染的問題。
[0003]真空蒸發技術作為一種成熟的材料加工制備方法，已經有效應用于人工量子功能器件與材料的制備。傳統真空蒸發系統，包括電子束發生裝置、真空蒸發室、真空系統及樣品室等主要部分，其原理是將固體材料置于高真空環境中加熱，使之升華或蒸發并沉積于樣品臺上的基片表面，形成鍍膜。盡管傳統真空蒸發技術可以實現針對量子功能器件的簡單制備，但因其只能對襯底基片的表面鍍膜，無法直接實現諸如單層圖樣、納米陣列和多層復合結構的制備。而 “嫁接”傳統微電子刻蝕加工工藝方式，步驟復雜，設備昂貴，更由于去膠過程不完備，導致量子功能器件在加工過程中受到“工序雜質”的污染，嚴重影響量子調控研究的準確性，難以滿足現代量子科學的研究需要。
[0004]中國專利CN102011096A提出了一種可控制蒸發氣流分布和成分的真空蒸發系統，該發明通過蒸發槍的噴口錐形和導向塞形狀的設計，不僅能夠實現大面積的蒸發均勻性，而且通過調節導向塞與噴口的相對位置，可以實現定面積、多組分的蒸發鍍膜。但是由于該系統在蒸渡過程中基板是固定不動的，因而只能生成一定厚度的表面鍍層，無法直接實現特定幾何形狀的鍍膜。
[0005]中國專利CN101985736A提出了一種多工位漸變薄膜鍍制設備，該設備具有一套基片換位機構，待鍍基片在真空室內能夠自動更換，通過特定的掩膜機構能夠實現非均勻薄膜的鍍制。但該設備中一套掩膜機構只能鍍制一種類型的變密度片，不同類型的變密度片則需要更換不同的掩膜機構，操作復雜，并且無法直接完成針對各類單層、多層和陣列形式的量子功能器件結構要求。
[0006]因此，針對上述真空蒸發裝置存在的不足，非常有必要研制一種專門針對人工量子功能器件和信息功能材料制備的納米器件鍍膜加工設備裝置，突破現有真空蒸發裝置在這些研究領域的應用瓶頸，避免過分依賴“嫁接”微電子加工領域的復雜工藝方法，提高量子和材料研究實驗的有效性、準確性和效率。

【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種全新的真空蒸發鍍膜系統，用以解決現有技術中存在的鍍膜結構單一，無法單獨完成高精度、好品質的復雜結構要求，以及“嫁接”微電子加工領域后復雜工藝方法帶來的化學試劑、雜質、工藝交叉污染和破壞的問題。
[0008]本發明為解決技術問題所采取的技術方案是:
[0009]一種直寫式真空蒸發系統，包括電子束發生裝置、真空蒸發室、真空系統、樣品室、驅動器、多路信號采集調理模塊、主控計算機、量子檢測臺、控制柜、顯示與檢測模塊。
[0010]所述的樣品室在保持現有真空蒸發裝置樣品室結構的基礎上，引入納米移定位樣品臺和掩膜機構，所述的掩膜機構位于納米移定位樣品臺下方。所述的掩膜機構將真空蒸發室中蒸發出的高純度氣態靶材束轉變為具有納米尺度大小的氣態靶材束流，直接沉積在襯底基片上。
[0011]所述的納米移定位樣品臺，主要由基座、柔性機構、納米光柵傳感器、樣品臺、壓電陶瓷執行器、預緊螺釘及樣品夾具組成；
[0012]所述的樣品臺位于基座的中心，樣品臺四周通過柔性機構與基座相連；樣品臺上用樣品夾具固定襯底基片；柔性機構為通過柔性鉸鏈鉸接的柔性桿構成；柔性鉸鏈在壓電陶瓷執行器推力的作用下產生彈性變形，通過柔性桿將壓電陶瓷執行器的運動傳遞給樣品臺；此外，壓電陶瓷 執行器的信號線與驅動器相連。
[0013]所述基座的相鄰兩側面中間位置開有通孔，內部安裝有壓電陶瓷執行器，壓電陶瓷執行器的一端與預緊螺釘相連，預緊螺釘通過螺紋安在基座上，壓電陶瓷執行器的另一端與柔性機構接觸；通過調節預緊螺釘，調節壓電陶瓷執行器預緊力的大小。壓電陶瓷執行器通電后，與柔性機構接觸一端伸長，通過柔性機構推動樣品臺運動；
[0014]基座的另兩個相鄰側面中間位置安裝納米光柵傳感器，采集納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊；
[0015]所述的主控計算機包括軌跡生成模塊、跟蹤控制模塊、定位控制模塊以及量子檢測臺定位控制模塊，主控計算機的輸入端與多路信號采集調理模塊相連接，輸出端連接驅動器和控制柜。主控計算機的量子檢測臺定位控制模塊連接量子檢測臺。其中多路信號采集調理模塊傳遞鍍膜率反饋信號、納米光柵信號以及激光位置信號分別對應給主控計算機的軌跡生成模塊、跟蹤控制模塊和定位控制模塊。
[0016]所述的軌跡生成模塊主要由膜厚儀、軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊、鍍膜率控制算法模塊、參考軌跡生成算法模塊構成。
[0017]膜厚儀實時檢測襯底基片的鍍膜率信號，并傳遞給多路信號采集調理模塊，經調理后，轉變成數字信號，傳遞給軌跡生成模塊中的軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊，轉變為鍍膜率信息后，傳遞給鍍膜率控制算法模塊，得到鍍膜加工時間及納米移定位樣品臺移動速率和方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊，生成納米移定位樣品臺的參考運動軌跡，并傳遞給跟蹤控制模塊和控制柜，控制柜將參考運動軌跡傳遞給顯示與檢測模塊并予以顯示。
[0018]所述的跟蹤控制模塊由跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、納米跟蹤控制器模塊及跟蹤控制信號放大驅動模塊構成；
[0019]多路信號采集調理模塊采集納米光柵信號進行調理后，轉變成數字信號，傳遞給跟蹤控制模塊中的跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊，轉變為納米移定位樣品臺的位置信息，并傳遞給納米跟蹤控制器模塊，納米跟蹤控制器模塊將納米移定位樣品臺及襯底基片的實際運動軌跡，傳遞給控制柜，同時另將位置信息與參考運動軌跡比較，得到跟蹤控制指令，傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊，進行放大，并傳遞給驅動器和控制柜，驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動，從而控制納米移定位樣品臺及固定在其上的襯底基片完成所需的軌跡運動；
[0020]所述的定位控制模塊主要由激光尺、定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、納米定位控制器模塊及定位控制信號放大驅動模塊構成；
[0021]激光尺實時測量納米移定位樣品臺及襯底基片的位置信號，傳遞給多路信號采集調理模塊，進行調理后傳遞給定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊得到納米移定位樣品臺及襯底基片的位置信號，并傳遞給納米定位控制器模塊，納米定位控制器模塊反饋生成定位控制指令，將納米移定位樣品臺及襯底基片的實際位置傳遞給控制柜，同時將定位控制指令傳遞給定位控制信號放大驅動模塊予以放大并傳遞給驅動器和控制柜；驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動，控制柜根據所傳遞過來的實際位置信號、放大的定位控制指令以及結合參考位置信息，協調各功能模塊統一工作，同時也通過顯示與檢測模塊予以顯示。 [0022]所述的參考位置信息是納米移定位樣品臺最終到達的位置，是控制柜面板最初設定的初始位置信息。
[0023]所述的量子檢測臺定位控制模塊由量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、量子檢測臺定位控制器模塊、量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊構成，
[0024]量子檢測臺定位控制模塊的主要功能是控制量子檢測臺承載襯底基片達到設定的參考位置進行量子效應檢測。
[0025]量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊收集量子檢測臺位置信號并進行調理，轉變成數字信號；并傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊，量子檢測臺定位控制器模塊產生定位控制指令；傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊，進行放大，后輸出給量子檢測臺，控制量子檢測臺承載襯底基片達到設定的參考位置，進行量子效應檢測。同時根據該量子檢測臺位置信號得到量子檢測臺實際位置的信息，并傳遞給控制柜，通過顯示與檢測模塊予以顯示；
[0026]本發明一種直寫式真空蒸發系統的方法如下:
[0027]步驟1:準備，根據鍍膜加工需要，將相應的靶材放置在真空蒸發室中，同時將襯底基片通過樣品夾具固定在納米移定位樣品臺上。
[0028]步驟2:抽真空，在真空系統的作用下，將真空蒸發室及樣品室抽成真空并保持真空狀態。
[0029]步驟3:定位，利用主控計算機將襯底基片運動到指定的參考位置；
[0030]具體的操作過程是:
[0031](I)在控制柜的輸入面板輸入納米移定位樣品臺的初始參考位置信息，并傳遞給主控計算機的定位控制模塊；
[0032](2)激光尺實時測量納米移定位樣品臺及襯底基片的位置信號，并將激光位置信號傳遞給多路信號采集調理模塊；
[0033](3)納米定位控制器模塊根據激光位置信號得到納米移定位樣品臺的實際位置信息，同所要到達的參考位置相比較，根據位置的差別，產生對應的定位控制指令；[0034](4)定位控制信號放大驅動模塊將定位控制指令予以放大后傳遞給驅動器，通過驅動器驅動納米移定位樣品臺的壓電陶瓷執行器運動，具體的操作過程是:壓電陶瓷執行器伸長后，下端與預緊螺釘固連，上端推動柔性機構，柔性鉸鏈產生彈性變形，通過柔性桿推動樣品臺；樣品臺承載襯底基片運動到指定的參考位置，為后期的鍍膜做準備。
[0035]步驟4:靶材蒸發:電子束發生裝置發出電子束進入真空蒸發室，通過磁場控制電子束方向，打向靶材并使其升華蒸發為高純度氣態靶材束，進入樣品室；
[0036]步驟5:靶材束沉積鍍膜:進入樣品室的高純度氣態靶材束，在掩膜機構的作用下，氣態靶材束轉變為可精確控制的準直靶材氣體，并以納米尺度大小的束流直接沉積在固定在納米移定位樣品臺上的襯底基片上，所述的納米尺度大小具體由相應的模板尺度精度決定。
[0037]步驟6:樣品臺特定軌跡運動:利用主控計算機控制襯底基片運動，從而在襯底基片上形成與運動軌跡相一致的幾何圖形，完成復雜拓撲結構的量子功能器件的鍍膜加工；
[0038]具體的操作過程是:
[0039](I)軌跡生成模塊中的膜厚儀用來實時檢測襯底基片的鍍膜率信號，并傳遞給多路信號采集調理模塊；
[0040](2)軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊將鍍膜率反饋信號轉變為鍍膜率信息后，傳遞給鍍膜率控制算法模塊， [0041](3)鍍膜率控制算法模塊利用鍍膜率信息，結合量子功能器件的鍍膜加工要求，得到鍍膜加工時間及納米移定位樣品臺的移動速率和方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊，
[0042](4)參考軌跡生成算法模塊生成納米移定位樣品臺的參考運動軌跡，并將參考運動軌跡傳遞給跟蹤控制模塊和控制柜，控制柜將參考運動軌跡傳遞給顯示與檢測模塊并予以顯示；
[0043](5)壓電陶瓷執行器通電后伸長，通過柔性機構推動樣品臺運動，納米光柵傳感器采集納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊；
[0044](6)多路信號采集調理模塊采集納米光柵信號進行調理后，傳遞給跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊，后轉變為納米移定位樣品臺的位置信息，傳遞給納米跟蹤控制器1旲塊；
[0045](7)納米跟蹤控制器模塊將納米移定位樣品臺及襯底基片的實際運動軌跡傳遞給控制柜，同時將實際運動軌跡與參考運動軌跡比較，算得跟蹤控制指令，傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊后，將跟蹤控制指令予以放大，傳遞給驅動器和控制柜；
[0046](8)驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動，從而控制襯底基片完成量子功能器件所需的軌跡運動，完成量子功能器件所需的幾何圖形鍍膜加工。
[0047]步驟7:判斷膜厚是否達到加工要求，如果是，則進行步驟8，如果不是，返回步驟4 ；
[0048]具體的判斷方法是:利用膜厚儀實時檢測襯底基片的鍍膜率信號，來檢測襯底基片的膜厚信息；
[0049]步驟8:量子效應檢測:襯底基片鍍膜加工完成后，將襯底基片從樣品室中取出，并將襯底基片固定在量子檢測臺上，量子檢測臺定位控制模塊控制量子檢測臺的位置，以便對襯底基片上的加工樣品進行量子效應檢測。
[0050]具體的操作過程是:量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊采集到量子檢測臺位置信號，進行調理，轉變成數字信號后；傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊，產生量子檢測臺定位控制指令；傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊，予以放大，后輸出給量子檢測臺，控制量子檢測臺承載襯底基片達到設定的參考位置進行量子效應檢測。
[0051]步驟9:檢測襯底基片上的加工樣品是否具有量子效應，如果具有，則結束，如果不具有量子效應，則返回步驟I重新開始。
[0052]此外，控制柜同電子束發生裝置、真空系統、主控計算機及樣品室相互通信，綜合處理各模塊傳遞的信息，保證各功能模塊之間信息交互和協同操作，監控各模塊功能協調運行，并將得到納米移定位樣品臺及襯底基片的運動軌跡、定位信息及膜厚信息傳遞給顯示與檢測模塊，在線顯示加工過程，并實時監測。
[0053]本發明的 優點與積極效果在于:
[0054](I)本發明提出一種直寫式真空蒸發系統，突破性地改變了現有真空蒸發系統中樣品固定的鍍膜機制，實現了樣品加工臺多維度上的納米精度移位運動，并控制蒸發材料以直寫形式鍍膜到運動的基底表面，有效滿足了量子功能材料研究所需要的各種復雜制備要求。
[0055](2)本發明提出一種直寫式真空蒸發系統，盡管采用了全新的直寫式鍍膜加工方式，但依然保留了傳統真空蒸發系統中電子束發生裝置、蒸發室及真空系統等組件的原有設計，新發明模塊與原系統部分有效整合，極大地節約了成本。
[0056](3)本發明提出一種直寫式真空蒸發系統的方法，創新性地提出了將量子功能器件制備工藝要求，特別是鍍層厚度、拓撲形狀及立體鍍層的分布等要求，以膜厚變化速率檢測信息為依據，數學描述為納米移定位平臺的運動軌跡，進而運用超精密伺服跟蹤算法實現加工平臺對生成軌跡的跟蹤，完成新型人工量子功能器件的制備。
[0057](4)本發明提出一種直寫式真空蒸發系統的方法，從控制理論方面提出和發展了針對納米移位系統的超精密魯棒跟蹤算法，并與納米微動平臺的設計和建模相結合，實現了納米移定位臺的超精密跟蹤，有效提高了直寫式真空蒸發鍍膜的精度、效率和功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]圖1為現有真空蒸發系統的裝置示意圖；
[0059]圖2為本發明提供的直寫式真空蒸發系統簡易圖；
[0060]圖3為本發明提供的直寫式真空蒸發系統樣機示意圖；
[0061]圖4為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的納米移定位樣品臺示意圖；
[0062]圖5為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的主控計算機示意圖；
[0063]圖6為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的軌跡生成模塊示意圖；
[0064]圖7為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的跟蹤控制模塊示意圖
[0065]圖8為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的定位控制模塊示意圖；
[0066]圖9為本發明提供的直寫式真空蒸發系統的量子檢測臺定位控制模塊示意圖；
[0067]圖10為本發明提供的直寫式真空蒸發系統工作方法流程圖；[0068]圖中:1、電子束發生裝置；2、真空蒸發室；3、真空系統；4、樣品室；5、掩膜機構；
6、納米移定位樣品臺；7、襯底基片；8、主控計算機；9、控制柜；10、顯與檢測|旲塊；11、驅動器；12、多路信號采集調理模塊；13、軌跡生成模塊；14、跟蹤控制模塊；15、定位控制模塊；16量子檢測臺定位控制模塊；17量子檢測臺；
[0069]其中:6_1、基座；6_2、柔性鉸鏈；6_3柔性桿；6_4、納米光柵傳感器；6_5、樣品臺；6-6、柔性機構；6-7、壓電陶瓷執行器；6-8、預緊螺釘；6-9、樣品夾具；
[0070]13-1膜厚儀；13_2軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊；13_3鍍膜率控制算法模塊；13-4參考軌跡生成算法模塊；14-1跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊；14-2納米跟蹤控制器模塊；14-3跟蹤控制信號放大驅動模塊；15-1激光尺；15_2定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊；15_3納米定位控制器模塊；15-4定位控制信號放大驅動模塊；16_1量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊；16-2量子檢測臺定位控制器模塊；16-3量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊。
【具體實施方式】
[0071]下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0072]本發明旨在突破現有真空蒸發技術鍍膜方法的局限性，并針對量子功能器件和材料制備中的多種工藝和 精密度要求，提供一種以納米移定位樣品加工臺為核心技術的直寫式真空蒸發系統。
[0073]本發明的直寫式真空蒸發系統，以超精密魯棒跟蹤算法為控制核心，在現有電子束真空蒸發系統的基礎上，引入了掩膜機構5、納米移定位樣品臺6、主控計算機8的軌跡生成模塊13、定位控制模塊15、跟蹤控制模塊14、及顯示與檢測模塊10模塊，如圖2和圖3所示，不僅能實現傳統真空蒸發系統無法提供的各類復雜工藝和加工要求，簡化相關基礎研究的實驗方法，而且能夠避免材料和量子功能器件因多種原因產生的污染，提高實驗的效率和準確度。
[0074]如圖1所示，在保持傳統真空蒸發系統中電子束發生裝置1、真空系統3以及真空蒸發室2的結構不變的基礎上，通過改變樣品室4的原理、結構和功能，引入掩膜機構5、襯底基片7及納米移定位樣品臺6，如圖2所示，通過對納米移定位樣品臺6的精密運動控制以及蒸鍍材料的掩膜控制，從而實現精確的直寫式鍍膜，完成量子功能器件制備中對圖案、點陣和多層結構的加工要求。
[0075]所述的直寫式真空蒸發系統與傳統真空蒸發系統顯著不同，其直接把要沉積的靶材，如金、銅、鋁等“書寫”在指定的位置，可靈活地進行多種套寫和可控的空間異質結構。通過將一些高純度氣態靶材束在接近襯底基片7的掩膜機構5間形成高度定向等效沉積率并可精確控制的準直靶材氣體，并以納米尺度大小的束流直接沉積在襯底基片7上，通過控制承載襯底基7的納米移定位樣品臺6做特定的超精密軌跡運動，實現鍍膜幾何圖形或量子功能器件的拓撲結構，達到納米精度量子納米器件金屬化沉積成型的制備目的。為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，并在兼顧考慮系統結構優化、工藝等因素的基礎上，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0076]本發明以納米伺服系統為核心技術，如圖3所示，一種直寫式真空蒸發系統，包括電子束發生裝置1、真空蒸發室2、真空系統3、樣品室4、驅動器11、多路信號采集調理模塊12、主控計算機8、量子檢測臺17、控制柜9、顯示與檢測模塊10。
[0077]本發明中電子發生裝置1、真空蒸發室2和真空系統3結構保持與傳統真空蒸發裝置相同，改變樣品室4的結構、原理與功能，在傳統真空蒸發裝置樣品室結構的基礎上，弓丨入掩膜機構5和納米移定位樣品臺6。
[0078]如圖4所示，所述的納米移定位樣品臺6，主要由基座6-1、柔性機構6-6、納米光柵傳感器6-4、樣品臺6-5、壓電陶瓷執行器6-7、預緊螺釘6-8及樣品夾具6_9組成；所述的基座6-1、柔性機構6-6和樣品臺6-5為相互連接的一體結構，由同一塊材料切割而成。所述的樣品臺6-5在基座6-1的中心，所述的柔性機構6-6為由柔性桿6-3通過柔性鉸鏈6_2鉸接構成的四個分體組成，分別在樣品臺6-5的四個側面上，柔性鉸鏈6-2能夠依靠材料的彈性變形實現微小運動的傳遞；此外，壓電陶瓷執行器6-7的信號線與驅動器11相連。
[0079]所述的預緊螺釘6-8和壓電陶瓷執行器6-7各兩個，垂直安裝在基座6_1的左側面和下側面中間位置，所述的壓電陶瓷執行器6-7安裝在基座6-1側面的圓孔中，所述的預緊螺釘6-8安裝在壓電陶瓷執行器6-7的外面，預緊螺釘6-8通過螺紋安在基座6-1上，預緊螺釘6-8和圓孔的具體尺寸由壓電陶瓷執行器6-7的尺寸決定，壓電陶瓷執行器6-7的下端頂在預緊螺釘6-8的上端，壓電陶瓷執行器6-7的上端頂在柔性機構6-6上，通過調節預緊螺釘6-8，調節壓電陶瓷執行器6-7預緊力的大小。
[0080]所述的納米移定位樣品臺6是一個二自由度的納米平臺，能夠在Xy平面內沿X和Y軸兩個方向平動，所述的納米光柵傳感器6-4有兩個，分別垂直安裝在基座6-1的上側面和右側面中間位置，與預緊螺釘6-8和壓電陶瓷執行器6-7的安裝位置相對應，納米光柵傳感器6-4用來實時檢 測樣品臺在X和Y軸兩個方向上的位移信息，也就是納米光柵信號。
[0081]所述的納米移定位樣品臺6的具體實施過程是:當給壓電陶瓷執行器6-7通電后，壓電陶瓷執行器6-7就會伸長，當左側的壓電陶瓷執行器6-7伸長后，由于下端被預緊螺釘6-8頂住,只能向前給柔性機構6-6 —個推力,柔性鉸鏈6-4在壓電陶瓷執行器6-7推力的作用下產生微小彈性變形，柔性機構6-6的柔性桿6-3通過柔性鉸鏈6-4會向前運動，通過柔性桿6-3將壓電陶瓷執行器6-7的運動傳遞給樣品臺6-5，繼而推動中間的樣品臺6-5沿X方向運動，上面的納米光柵傳感器6-4就會采集到樣品臺6-5沿X方向的位移信息，也就是納米光柵信號，然后將納米光柵信號傳遞給多路信號采集調理模塊12 ;當下側的壓電陶瓷執行器6-7伸長后，由于下端被預緊螺釘6-8頂住，只能向上給柔性機構6-6 —個推力，柔性鉸鏈6-4在壓電陶瓷執行器6-7推力的作用下產生微小彈性變形，柔性機構6-6的柔性桿6-3通過柔性鉸鏈6-4會向前運動，通過柔性桿6-3將壓電陶瓷執行器6-7的運動傳遞給樣品臺6-5，繼而推動中間的樣品臺6-5沿Y方向運動，右側的納米光柵傳感器6-4就會采集到樣品臺6-5沿Y方向的位移信息，也就是納米光柵信號，然后將納米光柵信號傳遞給多路信號采集調理模塊12 ；
[0082]所述的樣品臺6-5為正方形,4個角的位置固定有4個樣品夾具6_9，用以固定襯底基片7。所述的襯底基片7用于沉積蒸發出的氣態靶材，隨納米移定位樣品臺6 —起做特定的超精密軌跡運動，完成幾何圖形或量子功能器件的拓撲結構的鍍膜，從而實現精確地
直寫式鍍膜。
[0083]所述的納米移定位樣品臺6通過基座6-1上的螺栓孔固定在樣品室4內，所述的掩膜機構5是直接安裝在樣品室4的內壁上，在納米移定位樣品臺6的下方，通過一根桿從樣品室4中伸出來，接到電機上，通過電機控制掩膜機構5的位置。所述的掩膜機構5將真空蒸發室2中蒸發出的高純度氣態靶材束轉變為具有納米尺度大小的氣態靶材束流，直接沉積在襯底基片7上。所述的納米移定位樣品臺6在主控計算機8的跟蹤控制模塊14及定位控制模塊15的作用下，承載襯底基片7實現納米級精密運動。
[0084]所述的主控計算機8包括軌跡生成模塊13、跟蹤控制模塊14、定位控制模塊15及量子檢測臺定位控制模塊16四個模塊，主控計算機8的輸入端與多路信號采集調理模塊12相連接，輸出端連接驅動器11和控制器9。主控計算機8的量子檢測臺定位控制模塊16連接量子檢測17，多路信號采集調理模塊12將采集的鍍膜率反饋信號傳遞給主控計算機8的軌跡生成模塊13，將采集的納米光柵信傳遞給主控計算機8的跟蹤控制模塊14，將采集的激光位置信號傳遞給主控計算機8的定位控制模塊15。
[0085]所述的主控計算機8通過驅動器11控制納米移定位樣品臺6完成納米級精度運
動。
[0086]所述的軌跡生成模塊13由膜厚儀13-1、軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊13-2、鍍膜率控制算法模塊13-3、參考軌跡生成算法模塊13-4構成。所述的膜厚儀13-1的探頭放置在樣品室4內部，用來實時檢測襯底基片7的鍍膜率信號，并將鍍膜率反饋信號傳遞給多路信號采集調理模塊12，多路信號采集調理模塊12將采集到的鍍膜率反饋信號進行調理后，轉變成計算機可以處理的數字信號，再傳遞給軌跡生成模塊13中的軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊13-2，所述的軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊13-2將鍍膜率反饋信號轉變為鍍膜率信息后，傳遞給鍍膜率控制算法模塊13-3，鍍膜率控制算法模塊13-3利用該鍍膜率信息，結合量子功能器件的鍍膜加工要求，提出對鍍膜加工的時間及納米移定位樣品臺移動速率和方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊
13-4，參考軌跡生成算法模塊13-4利用鍍膜率信息、對鍍膜加工時間和納米移定位樣品臺移動速率和方向的要求，結合量子功能器件的加工要求，生成納米移定位樣品臺6的參考運動軌跡，并將參考運動軌跡傳遞給跟蹤控制模塊14和控制柜9,控制柜9將參考運動軌跡傳遞給顯示與檢測模塊10并予以顯示。
[0087]所述的跟蹤控制模塊14由跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊14-1、納米跟蹤控制器模塊14-2及跟蹤控制信號放大驅動模塊14-3構成；所述的多路信號采集調理模塊12將采集到的納米光柵信號進行調理后，轉變成計算機可以處理的數字信號，傳遞給跟蹤控制模塊14中的跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊14-1，跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊14-1將納米光柵信號轉變為納米移定位樣品臺6的位置信息，并將該位置信息傳遞給納米跟蹤控制器模塊14-2，納米跟蹤控制器模塊14-2 —方面根據傳遞過來的位置信息得到納米移定位樣品臺6及襯底基片7的實際運動軌跡，并傳遞給控制柜9，另一方面將該位置信息與參考軌跡生成算法模塊13-4傳遞來的參考運動軌跡比較，并根據誤差算得跟蹤控制指令，將跟蹤控制指令傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊
14-3，所述的跟蹤控制信號放大驅動模塊14-3將跟蹤控制指令予以放大，并將放大的跟蹤控制指令傳遞給驅動器11和控制柜9，驅動器11驅動壓電陶瓷執行器6-7運動，從而控制納米移定位樣品臺6及固定在其上的襯底基片7完成所需的軌跡運動。控制柜9根據所傳遞過來的實際運動軌跡、放大的跟蹤控制指令以及參考軌跡生成算法模塊13-4傳遞過來的參考運動軌跡信息，協調各功能模塊統一工作，同時也通過顯示與檢測模塊10予以顯
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[0088]所述的定位控制模塊15主要由激光尺15-1、定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊15-2、納米定位控制器模塊15-3及定位控制信號放大驅動模塊15-4構成；
[0089]所述的定位控制模塊15利用多路信號采集調理模塊12傳遞來的激光位置信號，反饋產生針對納米移定位樣品臺6的控制指令，實現系統納米定位要求，并抑制各種外部干擾和振動影響。
[0090]所述的激光尺15-1的探頭固定在在樣品室4的外壁，發出的激光通過樣品室4外壁上的玻璃打在納米移定位樣品臺6上，激光尺15-1實時測量納米移定位樣品臺6及固定在其上的襯底基片7的位置信號，并將測量得到的激光位置信號傳遞給多路信號采集調理模塊12。
[0091]所述的定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊15-2用來接收多路信號采集調理模塊12采集的激光位置信號，得到納米移定位樣品6臺及襯底基片7的位置信號，并將之傳遞給納米定位控制器模塊15-3，所述的納米定位控制器模塊15-3利用激光位置信號，并通過抑制各種外部干擾和震動的影響，反饋生成針對納米移定位樣品臺6的定位控制指令，一方面根據傳遞過來的激光位置信號得到納米移定位樣品臺6及襯底基片7的實際位置，并傳遞給控制柜9，另一方面將定位控制指令傳遞給定位控制信號放大驅動模塊15-4，所述的定位控制信號放大驅動模塊15-4將定位控制指令予以放大并將放大后的定位控制指令傳遞給驅動器11和控制柜9 ;驅動器11驅動壓電陶瓷執行器6-7運動，從而控制納米移定位樣品臺6及固定在其上的襯底基片7實現系統納米級超精密定位要求；控制柜9根據所傳遞過來的實際位置信號、放大的定位控制指令以及結合參考位置信息，協調各功能模塊統一工作，同時也通過顯示與檢測模塊10予以顯示。所述的參考位置信息是納米移定位樣品臺6最終到達的位置，是控制柜9面板人為最初設定的初始位置信息，定位控制模塊15的納米定位控制器模塊15-3會根據納米移定位樣品臺6的實際位置信息，跟最終要到達的參考位置比較，根據位置的差別，得出相對應的控制指令，控制納米移定位樣品臺6達到設定的參考位置。
[0092]所述的量子檢測臺定位控制模塊16由量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊16-1、量子檢測臺定位控制器模塊16-2、量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊16-3構成，量子檢測臺定位控制模塊16的主要功能是控制量子檢測臺17承載襯底基片達到設定的參考位置進行量子效應檢測。
[0093]量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊16-1用來收集量子檢測臺17的內置傳感器采集的量子檢測臺位置信號并進行調理，轉變成計算機可以處理的數字信號；并將該量子檢測臺位置信號傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊16-2，量子檢測臺定位控制器模塊16-2 —方面根據該量子檢測臺位置信號，跟最終要到達的參考位置比較，根據位置的差別，產生針對量子檢測的量子檢測臺定位控制指令；并將該量子檢測臺定位控制指令傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊16-3，量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊16-3將該量子檢測臺定位控制指令予以放大，并將放大后的量子檢測臺定位控制指令輸出給量子檢測臺17，控制量子檢測臺17承載襯底基片7達到設定的參考位置，進行量子效應檢測。量子檢測臺定位控制器模塊16-2另一方面根據該量子檢測臺位置信號得到量子檢測臺實際位置的信息，并傳遞給控制柜9，控制柜9據所傳遞過來的量子檢測臺實際位置的信息以及參考位置信息，協調各功能模塊統一工作，同時也通過顯示與檢測模塊10予以顯示。所述的參考位置信息是量子檢測臺17承載襯底基片最終到達的位置，通過控制柜9輸入面板人為設定。
[0094]所述的控制柜9同電子束發生裝置1、真空系統3、主控計算機8及樣品室4相互通信，綜合處理各模塊傳遞的信息，保證各功能模塊之間信息交互和協同操作，監控各模塊功能協調運行。
[0095]所述的顯示與檢測模塊10由控制柜9控制，綜合基片運動狀態和膜厚信息，在線顯示加工過程，并實時監測。
[0096]如圖10所示，本發明一種直寫式真空蒸發系統的方法如下:
[0097]步驟1:準備，根據鍍膜加工要求，將相應的靶材金放置在真空蒸發室2中，同時將襯底基片7通過樣品夾具6-9固定在納米移定位樣品臺6上。
[0098]步驟2:抽真空 ，在真空系統3的作用下，將真空蒸發室2及樣品室4抽成真空并保持真空狀態。
[0099]步驟3:定位，利用主控計算機將襯底基片運動到指定的參考位置；
[0100]具體的操作過程是:
[0101](I)在控制柜9的輸入面板輸入納米移定位樣品臺6的參考位置信息，控制柜9將該初始位置信息傳遞給主控計算機8的定位控制模塊15，
[0102](2)激光尺15-1實時測量納米移定位樣品臺6及固定在其上的襯底基片7的位置信號，并將測量得到的激光位置信號傳遞給多路信號采集調理模塊12。
[0103](3)定位控制模塊15中的納米定位控制器模塊15-3根據多路信號采集調理模塊12傳遞過來的激光位置信號得到納米移定位樣品臺6的實際位置信息，同所要到達的參考位置相比較，根據位置的差別，產生對應的定位控制指令，
[0104](4)所述的定位控制指令被定位控制信號放大驅動模塊15-4予以放大后傳遞給驅動器11，通過驅動器11驅動納米移定位樣品臺6的壓電陶瓷執行器6-7運動，具體的操作過程是:
[0105]當左側的壓電陶瓷執行器6-7伸長后，由于下端被預緊螺釘6-8頂住，只能向前給柔性機構6-6 —個推力，柔性機構6-6的柔性鉸鏈6-2產生微小的彈性變形,柔性桿6-3通過柔性鉸鏈6-2會向前運動，繼而推動中間的樣品臺6-5沿X方向運動；當下側的壓電陶瓷執行器6-7伸長后，由于下端被預緊螺釘6-8頂住，只能向上給柔性機構6-6 —個推力，柔性機構6-6的柔性鉸鏈6-2產生微小的彈性變形，柔性桿6-3通過柔性鉸鏈6-2會向上運動，繼而推動中間的樣品臺6-5沿Y方向運動，柔性鉸鏈6-2通過自身材料的微小彈性變形，將壓電陶瓷執行器6-7的運動傳遞給樣品臺6-5，樣品臺6-5承載襯底基片7運動到指定的參考位置，為后期的鍍膜做準備。
[0106]步驟4:靶材蒸發:電子束發生裝置I發出電子束進入真空蒸發室2，通過磁場控制電子束方向，打向放置在真空蒸發室2的靶材金并使其升華蒸發為高純度氣態靶材束，進入樣品室4。
[0107]步驟5:靶材束沉積鍍膜:進入樣品室4的高純度氣態靶材束，在掩膜機構5的作用下，氣態靶材束轉變為可精確控制的準直靶材氣體，并以納米尺度大小的束流直接沉積在固定在納米移定位樣品臺6上的襯底基片7上，所述的納米尺度大小具體由相應的模板尺度精度決定。
[0108]步驟6:樣品臺特定軌跡運動:利用主控計算機8控制樣品臺6-5和襯底基片7運動，從而在襯底基片7上形成與運動軌跡相一致的幾何圖形，完成特定的超精密軌跡運動，特定的幾何圖形，復雜拓撲結構的量子功能器件的鍍膜加工；
[0109]具體的操作過程是:
[0110](I)主控計算機8的軌跡生成模塊13中的膜厚儀13-1用來實時檢測襯底基片7的鍍膜率信號，并將鍍膜率反饋信號傳遞給多路信號采集調理模塊12，
[0111](2)多路信號采集調理模塊12將采集到的鍍膜率反饋信號進行調理后，轉變成計算機可以處理的數字信號，再傳遞給軌跡生成模塊13中的軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊13-2，所述的軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊13-2將鍍膜率反饋信號轉變為鍍膜率信息后，傳遞給鍍膜率控制算法模塊13-3，
[0112](3)鍍膜率控制算法模塊13-3利用該鍍膜率信息，結合量子功能器件的鍍膜加工要求，提出鍍膜的加工時間和納米移定位樣品臺6移動速率及方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊13-4,
[0113](4)參考軌跡生成算法模塊13-4利用鍍膜率信息、對鍍膜加工時間和納米移定位樣品臺6移動速率和方向的要求，結合量子功能器件的加工要求，生成納米移定位樣品臺6的參考運動軌跡，并將參考運動軌跡傳遞給跟蹤控制模塊14和控制柜9,控制柜9將參考運動軌跡傳遞給顯示與檢 測模塊10并予以顯示；
[0114](5)壓電陶瓷執行器6-7通電后伸長，通過柔性機構6-6推動樣品臺6_5運動，納米光柵傳感器6-4采集納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊12 ；
[0115]納米光柵傳感器6-4用來實時檢測樣品臺6-5在X和Y軸兩個方向上的位移信息，也就是納米光柵信號，當左側的壓電陶瓷執行器6-7運動時，帶動柔性機構6-6進行運動，繼而推動樣品臺6-5沿X方向運動，上面的納米光柵傳感器6-4就會采集到樣品臺沿X方向的納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊12 ;當下側的壓電陶瓷執行器6-7運動時，帶動柔性機構6-6進行運動,繼而推動樣品臺6-5沿Y方向運動,右面的納米光柵傳感器6-4就會采集到樣品臺6-5沿Y方向的納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊12 ；
[0116](6)多路信號采集調理模塊12將采集到的納米光柵信號進行調理后，轉變成計算機可以處理的數字信號，傳遞給跟蹤控制模塊14中的跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊14-1，跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊14-1將納米光柵信號轉變為納米移定位樣品臺6的位置信息，并將該位置信息傳遞給納米跟蹤控制器模塊14-2 ；
[0117](7)納米跟蹤控制器模塊14-2將該位置信息與參考軌跡生成算法模塊13-4傳遞來的參考運動軌跡比較，并根據誤差算得跟蹤控制指令，將跟蹤控制指令傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊14-3，所述的跟蹤控制信號放大驅動模塊14-3將跟蹤控制指令予以放大，并將放大的跟蹤控制指令傳遞給驅動器11和控制柜9 ；
[0118](8)驅動器11驅動壓電陶瓷執行器6-7運動，柔性鉸鏈6-2通過自身材料的微小彈性變形，將壓電陶瓷執行器6-7的運動傳遞給樣品臺6-5，樣品臺6-5承載襯底基片7完成量子功能器件所需的軌跡運動，從而完成量子功能器件所需的幾何圖形鍍膜加工。[0119]步驟7:判斷膜厚是否達到加工要求，如果是，則進行步驟8，如果不是，返回步驟4 ;具體的判斷方法是:利用膜厚儀13-1實時檢測襯底基片7的鍍膜率信號，來檢測襯底基片7的膜厚信息；
[0120]步驟8:量子效應檢測:襯底基片7鍍膜加工完成后，將襯底基片7從樣品室4中取出，并將襯底基片7固定在量子檢測臺17上，由主控計算機8的量子檢測臺定位控制器模塊16-2控制量子檢測臺17的位置，以便準確對襯底基片上的加工樣品進行量子效應檢測。
[0121]具體的操作過程是:量子檢測臺17的內置傳感器采集到量子檢測臺位置信號，并傳遞給量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊16-1，經過調理，轉變成計算機可以處理的數字信號后；傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊16-2，量子檢測臺定位控制器模塊16-2根據該量子檢測臺位置信號，得到量子檢測臺17的實際位置信息，跟最終要到達的參考位置比較，根據位置的差別，產生針對量子檢測的量子檢測臺定位控制指令；并傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊16-3，將定位控制指令予以放大，輸出給量子檢測臺17，控制量子檢測臺17承載襯底基片7達到設定的參考位置進行量子效應檢測。
[0122]步驟9:判斷襯底基片7上的加工樣品是否具有量子效應，如果具有，則結束，如果不具有量子效應，則返回步驟I重新開始。
[0123]此外，控制柜9同電子束發生裝置1、真空系統3、主控計算機8及樣品室4相互通信，綜合處理各模塊傳遞的 信息，保證各功能模塊之間信息交互和協同操作，監控各模塊功能協調運行，并將得到納米移定位樣品臺6及襯底基片7的運動軌跡、定位信息及膜厚信息傳遞給顯示與檢測模塊10，在線顯示加工過程，并實時監測。
[0124]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，用來解釋說明本發明，而不能理解為對本發明的限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種直寫式真空蒸發系統，其特征在于:包括電子束發生裝置、真空蒸發室、真空系統、樣品室、驅動器、多路信號采集調理模塊、主控計算機、量子檢測臺、控制柜、顯示與檢測模塊； 所述的樣品室內部具有納米移定位樣品臺與掩膜機構；所述的納米移定位樣品臺，由基座、柔性機構、納米光柵傳感器、樣品臺、壓電陶瓷執行器、預緊螺釘及樣品夾具組成； 所述的樣品臺位于基座的中心；樣品臺四周通過柔性機構與基座相連；樣品臺上用樣品夾具固定襯底基片； 基座的相鄰兩側面中間位置開有通孔，內部安裝有壓電陶瓷執行器，壓電陶瓷執行器的一端通過預緊螺釘與基座固定，另一端與柔性機構接觸；壓電陶瓷執行器通電后，與柔性機構接觸一端伸長，通過柔性機構推動樣品臺運動； 基座的另兩個相鄰側面中間位置安裝有納米光柵傳感器，采集納米光柵信號后傳遞給多路信號采集調理模塊； 所述的掩膜機構將真空蒸發室中蒸發出的高純度氣態靶材束轉變為具有納米尺度大小的氣態靶材束流；直接沉積在納米移定位樣品臺上的襯底基片上； 所述的主控計算機包括軌跡生成模塊、跟蹤控制模塊、定位控制模塊以及量子檢測臺定位控制模塊，主控計算機的輸入端連接多路信號采集調理模塊，輸出端連接驅動器和控制柜；主控計算機的量子檢測臺定位控制模塊連接量子檢測臺； 所述的軌跡生成模塊由膜厚儀、軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊、鍍膜率控制算法模塊、參考軌跡生成算法模塊構成； 膜厚儀檢測襯底基片的鍍膜率信號，傳遞給多路信號采集調理模塊進行調理，轉變成數字信號傳遞給軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊，轉變成鍍膜率信息，然后傳遞給鍍膜率控制算法模塊，由鍍膜率控制算法模塊得到鍍膜加工時間及納米移定位樣品臺移動速率和方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊，由參考軌跡生成算法模塊生成納米移定位樣品臺的參考運動軌跡，并傳遞給跟蹤控制模塊和控制柜，通過顯示與檢測模塊予以顯示； 所述的跟蹤控制模塊由跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、納米跟蹤控制器模塊及跟蹤控制信號放大驅動模塊構成； 多路信號采集調理模塊采集納米光柵信號進行調理后，轉變成數字信號傳遞給跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊，轉變為納米移定位樣品臺的位置信息，傳遞給納米跟蹤控制器模塊，納米跟蹤控制器模塊將納米移定位樣品臺及襯底基片的實際運動軌跡傳遞給控制柜，同時將實際運動軌跡與參考運動軌跡比較，得到跟蹤控制指令，傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊后，將跟蹤控制指令進行放大，傳遞給驅動器和控制柜，通過驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動； 所述的定位控制模塊由激光尺、定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、納米定位控制器模塊及定位控制信號放大驅動模塊構成； 激光尺實時測量納米移定位樣品臺及襯底基片的位置信號，傳遞給多路信號采集調理模塊進行調理后，轉變成數字信號通過定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊傳遞給納米定位控制器模塊，由納米定位控制器模塊生成定位控制指令，將實際位置信號反饋給控制柜，同時將定位控制指令傳遞給定位控制信號放大驅動模塊，經放大后傳遞給驅動器和控制柜；驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動； 所述的量子檢測臺定位控制模塊由量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊、量子檢測臺定位控制器模塊、量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊構成； 量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊收集量子檢測臺位置信號，經調理后轉變成數字信號；傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊，產生定位控制指令；傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊后進行放大，輸出給量子檢測臺；同時量子檢測臺定位控制器模塊將量子檢測臺實際位置信息，傳遞給控制柜通過顯示與檢測模塊予以顯示；
2.應用權利要求1所述的直寫式真空蒸發系統的方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:準備，根據鍍膜加工需要，將相應的靶材放置在真空蒸發室中，將襯底基片通過樣品夾具固定在納米移定位樣品臺上； 步驟2:抽真空，在真空系統的作用下，將真空蒸發室及樣品室抽成真空并保持真空狀態； 步驟3:定位，利用主控計算機將襯底基片運動到指定的參考位置； 步驟4:靶材蒸發:電子束發生裝置發出電子束進入真空蒸發室，通過磁場控制電子束方向，打向靶材并使其升華蒸發為高純度氣態靶材束，進入樣品室； 步驟5:靶材束沉積鍍膜:進入樣品室的高純度氣態靶材束，在掩膜機構的作用下，氣態靶材束轉變為可精確控制的準直靶材氣體，并以納米尺度大小的束流直接沉積在襯底基片上; 步驟6:樣品臺特定軌跡運動:利用主控計算機控制襯底基片運動，從而在襯底基片上形成與運動軌跡相一致的幾何圖形； 步驟7:判斷膜厚是否達到加工要求，如果是，則進行步驟8，如果不是，返回步驟4 ； 具體的判斷方法是:利用膜厚儀實時檢測襯底基片的鍍膜率信號，來檢測襯底基片的膜厚信息； 步驟8:量子效應檢測:襯底基片鍍膜加工完成后，將襯底基片從樣品室中取出，并固定在量子檢測臺上，量子檢測臺定位控制模塊控制量子檢測臺的位置，對襯底基片上的加工樣品進行量子效應檢測； 步驟9:判斷襯底基片上的加工樣品是否具有量子效應，如果具有量子效應，則結束，如果不具有量子效應，則返回步驟I重新開始。
3.如權利要求2所述的直寫式真空蒸發系統的方法，其特征在于:步驟3中所述的定位的具體操作過程為: (1)在控制柜的輸入面板輸入納米移定位樣品臺的初始參考位置信息，并傳遞給主控計算機的定位控制模塊； (2)激光尺實時測量納米移定位樣品臺及襯底基片的位置信號，并將激光位置信號傳遞給多路信號采集調理模塊； (3)納米定位控制器模塊根據激光位置信號得到納米移定位樣品臺的實際位置信息，同所要到達的參考位置相比較，根據位置的差別，產生對應的定位控制指令； (4)定位控制信號放大驅動模塊將定位控制指令予以放大后傳遞給驅動器，通過驅動器驅動納米移定位樣品臺的壓電陶瓷執行器運動，具體的操作過程是:壓電陶瓷執行器伸長后，下端與預緊螺釘固連，上端推動柔性機構，柔性鉸鏈產生彈性變形，通過柔性桿推動樣品臺；樣品臺承載襯底基片運動到指定的參考位置，為后期的鍍膜做準備。
4.如權利要求2所述的直寫式真空蒸發系統的方法，其特征在于:步驟6中所述的樣品臺特定軌跡運動的具體操作過程為: (1)軌跡生成模塊中的膜厚儀用來實時檢測襯底基片的鍍膜率信號，并傳遞給多路信號采集調理模塊； (2)軌跡生成模塊高速信號采集與調理接口模塊將鍍膜率反饋信號轉變為鍍膜率信息后，傳遞給鍍膜率控制算法模塊； (3)鍍膜率控制算法模塊利用鍍膜率信息，結合量子功能器件的鍍膜加工要求，得到鍍膜加工時間及納米移定位樣品臺的移動速率和方向，然后傳遞給參考軌跡生成算法模塊； (4)參考軌跡生成算法模塊生成納米移定位樣品臺的參考運動軌跡，并將參考運動軌跡傳遞給跟蹤控制模塊和控制柜，控制柜將參考運動軌跡傳遞給顯示與檢測模塊并予以顯示； (5)壓電陶瓷執行器通電后伸長，通過柔性機構推動樣品臺運動，納米光柵傳感器采集納米光柵信號，然后傳遞給多路信號采集調理模塊； (6)多路信號采集調理模塊采集納米光柵信號進行調理后，傳遞給跟蹤控制模塊高速信號采集與調理接口模塊，后轉變為納米移定位樣品臺的位置信息，傳遞給納米跟蹤控制器模塊； (7)納米跟蹤控制器模塊將納米移定位樣品臺及襯底基片的實際運動軌跡傳遞給控制柜，同時將實際運動軌跡與參考運動軌跡比較，算得跟蹤控制指令，傳遞給跟蹤控制信號放大驅動模塊后，將跟蹤控制指令予以放大，傳遞給驅動器和控制柜； (8)驅動器驅動壓電陶瓷執行器運動，控制襯底基片完成量子功能器件所需的軌跡運動，從而完成量子功能器件所需的幾何圖形鍍膜加工。
5.如權利要求2所述的直寫式真空蒸發系統的方法，其特征在于:步驟8中所述的量子檢測臺定位控制模塊控制量子檢測臺位置的具體過程為: 量子檢測臺定位控制模塊高速信號采集與調理接口模塊采集到量子檢測臺位置信號，進行調理，轉變成數字信號后；傳遞給量子檢測臺定位控制器模塊，產生量子檢測臺定位控制指令；傳遞給量子檢測臺定位控制信號放大驅動模塊，予以放大，后輸出給量子檢測臺，控制量子檢測臺承載襯底基片達到設定的參考位置，進行量子效應檢測。
【文檔編號】C23C14/30GK103946416SQ201480000021
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】閆鵬, 張立源, 張震, 郭雷 申請人:北京航空航天大學