用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高真空和超高真空设备系统的配置，具体涉及了一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置。
【背景技术】
[0002]受摩尔定律驱动，半导体微电子器件尺寸以指数量级迅速向纳米尺度缩减。高真空和超高真空薄膜沉积制备成为现代半导体微电子与超微集成电路技术的必备手段。为实现在高真空和超高真空中的连续作业，避免薄膜沉积过程受到污染，以及提高工作效率，通常使用样品传递系统从大气氛围向高真空和超高真空腔室逐级传递样品。
[0003]高通量组合半导体材料芯片合成技术，通过在固态原子或离子在极短的扩散尺度进行薄膜沉积，同时配合分立的掩模板面阵阵列转换，或者连续匀速的掩模板运动，实现高通量组合新材料芯片制备，以指数量级加快新材料的发现与筛选速度，是加速高新材料合成与筛选，以及优化合成工艺和确定合成路线的必要手段。一方面，由于掩模板具有一定厚度，使用多级掩模板进行逐层沉积时，如果发生各级掩模板阵列图形错位，加上在阵列图形边缘的遮蔽效应，将造成膜层覆盖缺失，或者不均匀，导致不能形成所需的材料数据库。因此，必须保证多级掩膜板相对于原位样品台的相对位置的完全一致。当样品面积较小，而掩模板点阵数目大(大容量数据库)，点阵单元面积在亚毫米级时，对多级掩膜板相对于原位样品台的位置校准变得极为关键。另一方面，必须保证掩膜板转换运动时，与薄膜之间留有恰当间隙，避免摩擦破坏已经沉积的薄膜表面。对于连续梯度型数据库制备，必须控制掩模板相对于原位样品台的移动速率与精度，以保证形成厚度连续变化的楔形薄膜。
[0004]此外，在微纳电子器件制备和微机电系统(MEMS)制备过程，通常需要按照设计版图使用掩膜板进行固定图案沉积，或者进行原位金属电极沉积，也需要在高真空或超高真空系统中使用方便灵活的样品传递和掩膜装置。
【实用新型内容】
[0005]为解决上述技术问题，我们提出了一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置，其目的:样品的装载与卸载不需要中断设备系统的高真空或超高真空状态；样品固定方便可靠，不会在工艺过程中由于样品台的原位旋转或相对运动而脱落，并且不受工艺过程，如原位高温退火时的热辐射影响；掩膜板的位置可以相对于样品台位置进行精确调整，可以精确控制掩模板与样品(夹具)之间间距为分离或贴合状态；掩模板可以相对于样品台做定位位移，也可以做连续位移；掩膜板及其运动控制不受高温工艺影响。
[0006]为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0007]一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置，包括掩膜板传递装置、掩膜板、可拆卸样品托、挡板、冷却水管、样品传递杆和与掩膜板相应的固定插板，固定插板通过第一支持杆设置在样品台的转轴上，所述的掩膜板通过支架滑动安插在掩膜板传递装置中；
[0008]冷却水管设置在挡板的两侧和顶端，冷却水管的两端均设有不锈钢软管，不锈钢软管的末端与真空法兰流体馈穿导件相连通，冷却水管通过不锈钢软管和真空法兰流体馈穿导件与沉积室外部冷却循环水路形成闭路连接；
[0009]挡板设置在沉积室内；
[0010]样品传递杆设置在掩膜板的一侧，样品传递杆的进样端设有与可拆卸样品托相应的转换接头。
[0011]优选的，样品传递杆上设有直线推送装置和原位旋转装置，且安装于高真空的进样室里，在不中断主沉积腔室高真空或超高真空状态下，通过进样室从大气向高真空或超尚真空传递样品。
[0012]优选的，转换接头的一端设有双柱插头，双柱插头之间设有第一旋转锁头，转换接头的另一端设有与样品传递杆相连接的固定接头。
[0013]优选的，所述的冷却水管通过与掩膜板移动相应移动的第二支持杆的一端固定在挡板上，第二支持杆的另一端设有传动装置，传动装置与外部的传动控制装置相连接。
[0014]优选的，掩膜板的厚度< 0.2_，掩模板上可以是面阵阵列图形，或者其他固定设计图形和图案组合，也可以是用于连续梯度薄膜沉积的实心掩膜板。
[0015]为了使可拆卸样品托能固定在固定插板上，固定插板的内侧设有第二固定锁定槽孔，第二固定锁定槽孔内设有螺纹固定孔；可拆卸样品托的中部安插有与螺纹固定孔相应的螺纹丝杆，螺纹丝杆的一端设有与第二固定锁定槽孔相应的第二旋转锁头。
[0016]为了螺纹丝杆具有足够的动力安插在螺纹固定孔中，螺纹丝杆的另一端设有与第一旋转锁头相应的可旋转第一锁定槽孔。
[0017]为了将固定样品(衬底)，还包括夹具，夹具由平头螺钉和厚度< 0.2mm的夹片组成，夹片通过平头螺钉固定在可拆卸样品托的螺纹孔中。
[0018]为了防止可拆卸样品托在移动中脱离转换接头，可拆卸样品托朝向样品传递杆的侧部设有与双柱插头相应的双孔插孔。
[0019]优选的，挡板上设有与可拆卸样品托尺寸相应的蒸发窗孔。
[0020]为了精确控制挡板的移动，传动控制装置或为手动微调金属波纹管，或为步进电机驱动。
[0021]为了精确控制掩膜板的移动，掩膜板传递装置为二维直线传动控制装置，分别使用步进电机在两个相互垂直的方向上控制掩膜板进行移动。
[0022]通过上述技术方案，该装置与薄膜沉积设备形成一个整体，处于完全密封的状态，样品的装载与卸载不需要中断设备系统的高真空或超高真空状态；样品固定方便可靠，不会在工艺过程中由于样品台的原位旋转或相对运动而脱落，并且不受工艺过程，如原位高温退火时的热辐射影响；掩膜板的位置可以相对于样品台位置进行精确调整，可以精确控制掩模板与样品(夹具)之间间距为分离或贴合状态；掩模板可以相对于样品台做定位位移，也可以做连续位移；掩膜板及其运动控制不受高温工艺影响。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型所公开的一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置在掩膜板的轴线与可拆卸样品托的轴线相垂直时的结构示意图；
[0025]图2为本实用新型所公开的一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置在掩膜板的轴线与可拆卸样品托的轴线相垂直时的传动部分的局部放大图；
[0026]图3为本实用新型所公开的一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置在掩膜板的轴线与可拆卸样品托的轴线相垂直时的仰视示意图；
[0027]图4为本实用新型所公开的一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置在掩膜板的轴线与可拆卸样品托的轴线相平行时的分解结构示意图。
[0028]图中数字和字母所表示的相应部件名称:
[0029]1.掩膜板传递装置2.掩膜板21.固定插板22.第二固定锁定槽孔23.第一支持杆3.可拆卸样品托31.第二旋转锁头32.可旋转第一锁定槽孔4.挡板41.蒸发窗孔5.冷却水管51.第二支持杆6.样品传递杆61.转换接头7.第一旋转锁头。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]下面结合示意图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0032]如图1、图2和图4所示，一种用于薄膜沉积设备系统的样品传递和掩膜装置，包括掩膜板传递装置1、掩膜板2、可拆卸样品托3、挡板4、冷却水管5、样品传递杆6和与掩膜板2相应的固定插板21，固定插板21通过第一支持杆23设置在样品台的转轴上，所述的掩膜板2通过支架滑动安插在掩膜板传递装置I中，挡板4设置在沉积室内，样品传递杆6设置在掩膜板2的一侧，样品传递杆6的进样端设有与可拆卸样品托3相应的转换接头61，其中，掩膜板传递装置I为二维直线传动控制装置，分别使用步进电机在两个相互垂直的方向上控制掩膜板2进行移动，确保了掩膜板2的移动足够精确。
[0033]所述的样品传递杆6上设有直线推送装置和原位旋转装置，使样品传递杆6具有直线推送和原位旋转的能力，且安装于高真空的进样室里，在不中断主沉积腔室高真空或超高真空状态下，通过进样室从大气向高