用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高真空和超高真空設備系統的配置，具體涉及了一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置。
【背景技術】
[0002]受摩爾定律驅動，半導體微電子器件尺寸以指數量級迅速向納米尺度縮減。高真空和超高真空薄膜沉積制備成為現代半導體微電子與超微集成電路技術的必備手段。為實現在高真空和超高真空中的連續作業，避免薄膜沉積過程受到污染，以及提高工作效率，通常使用樣品傳遞系統從大氣氛圍向高真空和超高真空腔室逐級傳遞樣品。
[0003]高通量組合半導體材料芯片合成技術，通過在固態原子或離子在極短的擴散尺度進行薄膜沉積，同時配合分立的掩模板面陣陣列轉換，或者連續勻速的掩模板運動，實現高通量組合新材料芯片制備，以指數量級加快新材料的發現與篩選速度，是加速高新材料合成與篩選，以及優化合成工藝和確定合成路線的必要手段。一方面，由于掩模板具有一定厚度，使用多級掩模板進行逐層沉積時，如果發生各級掩模板陣列圖形錯位，加上在陣列圖形邊緣的遮蔽效應，將造成膜層覆蓋缺失，或者不均勻，導致不能形成所需的材料數據庫。因此，必須保證多級掩膜板相對于原位樣品臺的相對位置的完全一致。當樣品面積較小，而掩模板點陣數目大(大容量數據庫)，點陣單元面積在亞毫米級時，對多級掩膜板相對于原位樣品臺的位置校準變得極為關鍵。另一方面，必須保證掩膜板轉換運動時，與薄膜之間留有恰當間隙，避免摩擦破壞已經沉積的薄膜表面。對于連續梯度型數據庫制備，必須控制掩模板相對于原位樣品臺的移動速率與精度，以保證形成厚度連續變化的楔形薄膜。
[0004]此外，在微納電子器件制備和微機電系統(MEMS)制備過程，通常需要按照設計版圖使用掩膜板進行固定圖案沉積，或者進行原位金屬電極沉積，也需要在高真空或超高真空系統中使用方便靈活的樣品傳遞和掩膜裝置。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，我們提出了一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置，其目的:樣品的裝載與卸載不需要中斷設備系統的高真空或超高真空狀態；樣品固定方便可靠，不會在工藝過程中由于樣品臺的原位旋轉或相對運動而脫落，并且不受工藝過程，如原位高溫退火時的熱輻射影響；掩膜板的位置可以相對于樣品臺位置進行精確調整，可以精確控制掩模板與樣品(夾具)之間間距為分離或貼合狀態；掩模板可以相對于樣品臺做定位位移，也可以做連續位移；掩膜板及其運動控制不受高溫工藝影響。
[0006]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
[0007]一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置，包括掩膜板傳遞裝置、掩膜板、可拆卸樣品托、擋板、冷卻水管、樣品傳遞桿和與掩膜板相應的固定插板，固定插板通過第一支持桿設置在樣品臺的轉軸上，所述的掩膜板通過支架滑動安插在掩膜板傳遞裝置中；
[0008]冷卻水管設置在擋板的兩側和頂端，冷卻水管的兩端均設有不銹鋼軟管，不銹鋼軟管的末端與真空法蘭流體饋穿導件相連通，冷卻水管通過不銹鋼軟管和真空法蘭流體饋穿導件與沉積室外部冷卻循環水路形成閉路連接；
[0009]擋板設置在沉積室內；
[0010]樣品傳遞桿設置在掩膜板的一側，樣品傳遞桿的進樣端設有與可拆卸樣品托相應的轉換接頭。
[0011]優選的，樣品傳遞桿上設有直線推送裝置和原位旋轉裝置，且安裝于高真空的進樣室里，在不中斷主沉積腔室高真空或超高真空狀態下，通過進樣室從大氣向高真空或超尚真空傳遞樣品。
[0012]優選的，轉換接頭的一端設有雙柱插頭，雙柱插頭之間設有第一旋轉鎖頭，轉換接頭的另一端設有與樣品傳遞桿相連接的固定接頭。
[0013]優選的，所述的冷卻水管通過與掩膜板移動相應移動的第二支持桿的一端固定在擋板上，第二支持桿的另一端設有傳動裝置，傳動裝置與外部的傳動控制裝置相連接。
[0014]優選的，掩膜板的厚度< 0.2_，掩模板上可以是面陣陣列圖形，或者其他固定設計圖形和圖案組合，也可以是用于連續梯度薄膜沉積的實心掩膜板。
[0015]為了使可拆卸樣品托能固定在固定插板上，固定插板的內側設有第二固定鎖定槽孔，第二固定鎖定槽孔內設有螺紋固定孔；可拆卸樣品托的中部安插有與螺紋固定孔相應的螺紋絲桿，螺紋絲桿的一端設有與第二固定鎖定槽孔相應的第二旋轉鎖頭。
[0016]為了螺紋絲桿具有足夠的動力安插在螺紋固定孔中，螺紋絲桿的另一端設有與第一旋轉鎖頭相應的可旋轉第一鎖定槽孔。
[0017]為了將固定樣品(襯底)，還包括夾具，夾具由平頭螺釘和厚度< 0.2mm的夾片組成，夾片通過平頭螺釘固定在可拆卸樣品托的螺紋孔中。
[0018]為了防止可拆卸樣品托在移動中脫離轉換接頭，可拆卸樣品托朝向樣品傳遞桿的側部設有與雙柱插頭相應的雙孔插孔。
[0019]優選的，擋板上設有與可拆卸樣品托尺寸相應的蒸發窗孔。
[0020]為了精確控制擋板的移動，傳動控制裝置或為手動微調金屬波紋管，或為步進電機驅動。
[0021]為了精確控制掩膜板的移動，掩膜板傳遞裝置為二維直線傳動控制裝置，分別使用步進電機在兩個相互垂直的方向上控制掩膜板進行移動。
[0022]通過上述技術方案，該裝置與薄膜沉積設備形成一個整體，處于完全密封的狀態，樣品的裝載與卸載不需要中斷設備系統的高真空或超高真空狀態；樣品固定方便可靠，不會在工藝過程中由于樣品臺的原位旋轉或相對運動而脫落，并且不受工藝過程，如原位高溫退火時的熱輻射影響；掩膜板的位置可以相對于樣品臺位置進行精確調整，可以精確控制掩模板與樣品(夾具)之間間距為分離或貼合狀態；掩模板可以相對于樣品臺做定位位移，也可以做連續位移；掩膜板及其運動控制不受高溫工藝影響。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發明所公開的一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置在掩膜板的軸線與可拆卸樣品托的軸線相垂直時的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明所公開的一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置在掩膜板的軸線與可拆卸樣品托的軸線相垂直時的傳動部分的局部放大圖；
[0026]圖3為本發明所公開的一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置在掩膜板的軸線與可拆卸樣品托的軸線相垂直時的仰視示意圖；
[0027]圖4為本發明所公開的一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置在掩膜板的軸線與可拆卸樣品托的軸線相平行時的分解結構示意圖。
[0028]圖中數字和字母所表示的相應部件名稱:
[0029]1.掩膜板傳遞裝置2.掩膜板21.固定插板22.第二固定鎖定槽孔23.第一支持桿3.可拆卸樣品托31.第二旋轉鎖頭32.可旋轉第一鎖定槽孔4.擋板41.蒸發窗孔5.冷卻水管51.第二支持桿6.樣品傳遞桿61.轉換接頭7.第一旋轉鎖頭。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0031]下面結合示意圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0032]如圖1、圖2和圖4所示，一種用于薄膜沉積設備系統的樣品傳遞和掩膜裝置，包括掩膜板傳遞裝置1、掩膜板2、可拆卸樣品托3、擋板4、冷卻水管5、樣品傳遞桿6和與掩膜板2相應的固定插板21，固定插板21通過第一支持桿23設置在樣品臺的轉軸上，所述的掩膜板2通過支架滑動安插在掩膜板傳遞裝置I中，擋板4設置在沉積室內，樣品傳遞桿6設置在掩膜板2的一側，樣品傳遞桿6的進樣端設有與可拆卸樣品托3相應的轉換接頭61，其中，掩膜板傳遞裝置I為二維直線傳動控制裝置，分別使用步進電機在兩個相互垂直的方向上控制掩膜板2進行移動，確保了掩膜板2的移動足夠精確。
[0033]所述的樣品傳遞桿6上設有直線推送裝置和原位旋轉裝置，使樣品傳遞桿6具有直線推送和原位旋轉的能力，且安裝于高真空的進樣室里，在不中斷主沉積腔室高真空或超高真空狀態下，通過進樣室從大氣向高真空或超高真空傳遞樣品，樣品傳遞桿