36] W下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0037] 如圖1所示,本實施例中的高通量組合材料忍片制備設備,包括用于制備組合材 料忍片前驅體的制備腔1、用于組合材料忍片前驅體熱處理的熱處理腔2、用于放入基片和 取出樣品的取樣腔3、過渡腔4。
[003引其中過渡腔4與制備腔1、熱處理腔2、取樣腔3分別能夠進行連通,制備腔1、熱處 理腔2、取樣腔3分別與過渡腔4之間設置有閥口,通過閥口的開啟和關閉實現過渡腔4與 審恪腔1、熱處理腔2、取樣腔3之間的連通和隔離。如此在隔離狀態下,制備腔1、熱處理腔 2、取樣腔3、過渡腔4則分別可W進行獨立工作。由于熱處理時間較長,通常熱處理腔2可W設置多個W供多個組合材料忍片前驅體忍片同時進行加熱處理。
[0039] 該過渡腔4內設置有一個傳遞裝置,從而利用傳遞裝置實現基片在制備腔1、熱處 理腔2、取樣腔3之間的過渡傳遞。傳遞裝置可W在現有的傳遞裝置中進行選取,如可W使 用機械手抓持物品進行移動傳遞。
[0040] 熱處理腔2內具有非加熱區和專口用于對組合材料忍片前驅體進行熱處理的加 熱區。
[0041] 制備腔1內設置有一組合材料忍片前驅體沉積裝置,該組合材料忍片前驅體沉積 裝置包括能夠安裝多個祀材11的祀材架19、安裝在祀材架19正面上的至少一個祀材11、 與祀材11相對設置的基片12、能覆蓋在基片12上的掩模13、用于放置基片12的放置臺 18、用于驅動放置臺18轉動和移動的驅動裝置、用于隔離祀材11的隔離板15和用于調節 材料沉積速度的調節機構。
[0042] 祀材架19上具有呈陣列分布的多個安裝位,根據需要將設定數量的祀材11可W 安裝在祀材架19的特定的安裝位上。與現有通用的磁控瓣射裝置類似,祀材架19內設置 有多個永磁體191,該多個永磁體191對應于安裝位排列設置在祀材11的背面,用于控制在 祀材11上形成與基片12移動方向相垂直的方向上的均勻刻蝕區長度。刻蝕區長度根據組 合材料忍片大小的不同可W通過調節永磁體191分布規律和祀材11的大小來改變。本實 施例中,可W通過調節永磁體191的分布規律和祀材11的大小保證在與基片12移動方向 相垂直方向上,材料沉積速率相同。
[0043] 隔離板15連接在祀材架19上并設置在兩個相鄰的安裝位之間,使用時,隔離板15 可W避免相鄰祀材11之間的相互影響。
[0044] 根據需要,調節機構可W設置為覆蓋設置在祀材11正面上的出射狹縫裝置16,也 可W設置為設置在祀材11正面一側的遮板17。本實施例中的調節機構同時包括出射狹縫 裝置16和遮板17,遮板17設置在出射狹縫裝置16的前端。其中出射狹縫裝置16上具有 一寬度可調的狹縫161,使用時可W通過調節祀材11電源功率W及狹縫161寬度,進而調節 材料的沉積速率。而遮板17可W通過調節斜面傾角大小的不同W調節材料沉積的范圍,從 而起到對基片12上所沉積材料厚度的調節。通過調節機構的調節作用,可W控制基片12 上沉積材料的厚度在單原子至微米量級范圍內變化。
[0045]掩模13可W根據需要使用移動掩模或者分立掩模。使用分立掩模時,則可在放置 臺18上放置多種掩模13,從而可W根據需要進行掩模13的更換。基于多種不同掩膜13的 更換要求,組合材料忍片前驅體沉積裝置還包括掩模更換裝置,該掩模更換裝置可W設置 在放置臺18上或者其他位置,如可W在放置臺18上安裝一機械手作為掩模更換裝置,通過 機械手進行不同掩模13的更換,進而將掩模13根據要求覆蓋在基片12的上方。
[0046] 為了方便實現基片12自轉和移動,驅動裝置包括用于驅動放置臺18旋轉的旋轉 機構141W及用于帶動放置臺18和旋轉機構141進行二維平面移動的傳動機構142。旋轉 機構141設置在放置臺18下方,傳動機構142設置旋轉機構141下方。在工作時,旋轉機 構141帶動放置臺18進行旋轉,進而在放置臺18的帶動下,實現基片12的自轉。傳動機 構142則能夠帶動放置臺18在相互垂直的兩個方向上的移動,進而實現基片12在二維平 面上的移動。
[0047] 本實施例中利用上述的高通量組合材料忍片設備,W鐵鉆儀=元組合材料忍片的 制備過程為例對高通量組合材料忍片制備方法進行說明。
[0048] 該鐵鉆儀=元組合材料忍片的制備包括W下步驟: W例步驟一、將作為沉積原料的鐵、鉆、儀立種元素單質祀材11分別安裝在祀材架19 上設定的安裝位上,祀材架19上排列分布的永磁體191能夠使祀材上刻蝕區長度大于 100mm,如此完成組合材料忍片前驅體沉積裝置的安裝;
[0050] 將安裝好的組合材料忍片前驅體沉積裝置置于制備腔內,然后關閉制備腔1和過 渡腔4之間的閥口;
[0051] 對制備腔1、熱處理腔2、取樣腔3、過渡腔4抽真空至需要的背底真空度;
[0052] 步驟二、本實施例中的基片12呈等邊=角形,將外切圓尺寸為=英寸的等邊=角 形基片12放置入取樣腔3中,然后對取樣腔3抽真空至與過渡腔4真空度相當時,打開取 樣腔3與過渡腔4之間的閥口,通過過渡腔4內的傳遞裝置將基片12自取樣腔4傳送入過 渡腔4內,然后關閉取樣腔3與過渡腔4之間的閥口;
[0053] 對過渡腔4抽真空至與制備腔1內真空度基本相當時,打開過渡腔4與制備腔1 之間的閥口,通過過渡腔4內的傳遞裝置將基片12自過渡腔4傳送至制備腔1中的放置臺 18上,保證等邊=角形的基片12中一個頂點至該頂點對邊的垂線與基片12的移動方向相 平行,并且該頂點位于移動方向的前端,然后關閉過渡腔4與制備腔1之間的閥口;
[0054] 步驟=、對制備腔1進行抽真空處理,使得氣壓降至所需要的背底真空度時,開始 向制備腔1內通入Ar氣,同時持續抽真空使得腔體內的氣壓保持在0.l-5Pa,按照如此氣壓 要求保持Ar氣的通入和抽真空工作;
[0055] 步驟四、打開祀材11的瓣射電源,將祀材11調節至正常啟輝狀態;
[0056] 步驟五、本實施例中要求鐵、鉆、儀=種材料在基片12上依次按照順序實現梯度 線性沉積,故根據預先設計好的鐵、鉆、儀=種材料的分布規律和沉積順序,基片12依次勻 速移動經過各個單質祀材11的下方,利用磁控瓣射的制備工藝完成基片12上鐵、鉆、儀= 種組分材料的沉積,具體過程如下:
[0057] 該步驟中,掩模13根據需要采用移動掩模,掩模更換裝置工作,將掩模13移動至 基片12的上方,使得掩模13覆蓋部分基片12 ;
[0058] 調整鐵單質祀材下方的遮板17角度,調節鐵單質祀材電源功率和鐵單質祀材覆 蓋的出射狹縫裝置16的狹縫161寬度,進而調節鐵在基片12上的沉積速率為設定aA、;
[0059] 磁控瓣射過程中,通過傳動機構142驅動放置臺18,從而帶動基片12相對于鐵單 質祀材W勻速Vl(vl〉0)移動經過鐵單質祀材下方,在此過程中,掩模13相對于基片12保 持靜止,進而控制材料鐵在基片12上未被掩模13遮擋的部分任意一點的沉積時間為tl,最 終將材料鐵的沉積厚度控制在2~3nm;
[0060] 利用旋轉機構141驅動放置臺18轉動,從而帶動基片12相對于原位置順時針自 轉120度,同時保持掩模13仍處于原始位置不變;
[0061] 調整好鉆單質祀材下方的遮板17,調節鉆單質祀材電源功率和鉆單質祀材覆蓋 的出射狹縫裝置16的狹縫161寬度,進而調節鉆在基片12上的沉積速率為磁控瓣 射過程中,通過傳動機構142驅動放置臺18,從而帶動基片12相對于鉆單質祀材W勻速v2(v2〉0)移動經過鉆單質祀材下方,在此過程中,掩模13相對于基片12保持靜止,進而控 制材料鉆在基片12上未被掩模13遮擋的部分任意一點的沉積時間為t2,最終將材料鉆的 沉積厚度巧制在2~3nm;
[0062] 利用旋轉機構141驅動放置臺18轉動,從而帶動基片12相對于原位置繼續沿順 時針方向自轉120度,同時保持掩模13仍處于原始位置不變;
[0063] 調整好儀單質祀材下方的遮板17,調節儀單質祀材電源功率和儀單質祀材覆蓋 的出射狹縫裝置16的狹縫161寬度,進而調節儀在基片12上的沉積速率為cA/s,磁控瓣 射過程中,通過傳動機構142驅動放置臺18,從而帶動基片12相對于儀單質祀材W勻速 v3(v3〉0)移動經過鉆單質祀材下方,在此過程中,掩模13相對于基片12保持靜止,進而控 制材料儀在基片12上未被掩模13遮擋的部分任意一點的沉積時間為t3,最終將材料鉆的 沉積厚度控制在2~3nm;
[0064] 此時基片12則從起始位置移動到終點位置。通過傳動機構142驅動放置臺18至 制備腔1中的初始位置,基片12在旋轉機構141的驅動下繼續沿順時針方向自轉120度, 從而基片12回復到原始位置;
[0065] 該步驟中,基片在各單