[發明專利]一種掩模更換裝置及高通量樣品制備方法

在審

• 申請號: 201510973339.4
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105372112A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 閆宗楷;徐子明;向勇;胡潔赫;余應明
• 申請（專利權）人: 寧波英飛邁材料科技有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 劉鳳欽;王瑩

技術領域

本發明涉及高通量組合材料芯片制備技術領域，具體涉及一種掩模更換裝置，還涉及一種高通量樣品的制備方法。

背景技術

材料高通量實驗是在短時間內完成大量樣品的制備與表征，其核心的思想是將傳統材料研究中采用的順序迭代方法改為并行處理，以量變引起材料研究效率的質變。作為“材料基因組技術”三大要素之一，高通量實驗扮演著承上啟下的關鍵角色。首先高通量實驗可為材料模擬計算提供海量的基礎數據，使材料數據庫得到充實，同時，高通量實驗可為材料模擬計算的結果提供實驗驗證，使計算模型得到優化、修正，更為重要的是高通量實驗可快速地提供有價值的研究成果，直接加速材料的篩選和優化。高通量組合材料芯片技術就是材料高通量實驗中發展最成熟的技術之一。

高通量組合材料芯片技術是在一塊較小的基片上同時集成生長成千上萬乃至上百萬種不同組分、結構和性能的材料，并通過自動掃描式或并行式快速表征技術獲得材料成分、結構和性能等關鍵信息，快速構建多元材料相圖或材料數據庫，從中快速篩選出性能優良的材料或快速找到材料的“組分-結構-性能”關聯性，以此提高材料研發的效率。高通量組合材料芯片的制備過程通常分為“組合”和“成相”兩個步驟，其中“組合”是將不同組成的材料按照一定順序和組合比例規律進行順序堆疊，然后通過分別采取低溫和高溫熱處理的方式使材料發生均勻混合和成相的過程，完成組合材料芯片的制備。

由王海舟等人在《科技導報》2015,33(10)期中公開的論文《材料的高通量制備與表征技術》中，公開了分立模板鍍膜法和連續模板鍍膜法兩種材料高通量組合制備技術，這兩種制備方法所采用的模板分別稱之為分立掩模和連續掩模，以制備組成方式不同的組合材料芯片樣本庫。其中，分立模板鍍膜法是指將2元或4元分立掩模置于基片上方，采用磁控濺射、離子束濺射或激光脈沖沉積等薄膜沉積方法沉積薄膜于基片上，按照一定順序依次旋轉和更換掩模即可在基片上得到多個分立樣品。這種方法除了完成材料的制備，用于篩選具備某種特性的材料以外，還特別適合于器件的制備和篩選。連續模板鍍膜法指的是連續掩模通過往復連續移動，采用磁控濺射、離子束濺射或激光脈沖沉積等薄膜沉積方法在基底上形成厚度梯度分布膜層的一種方法，該方法可廣泛應用于各種復雜化合物材料的連續相圖繪制和摻雜改性研究，結合激光劃線等技術，該方法同樣適用于器件的高通量制備和研究。

然而現有的高通量組合材料制備設備都僅能完成兩種鍍膜法中的一種，如申請公布號為CN104213074A(申請號為201410414674.6)的中國發明專利申請《一種原位掩模轉換裝置及其使用方法》，該原位掩模轉換裝置利用旋轉的盤體更換掩模，并利用驅動臂將基片推送至掩模上。該裝置基片是通過驅動裝置和喇叭口斜面控制對準掩模孔，基片與掩模之間需要在水平和垂直兩個方向進行對準，掩模和基片的相對位置容易出現偏差，無法保證相對位置的精確性；同時，基片一旦安裝完畢，在基片和掩模的相對位置較為固定，需要調整基片和掩模的相對角度時，基片無法相對于掩模進行精確旋轉，該原位掩模轉換裝置技術難度大，操作復雜，的適用范圍有限。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術提供一種能夠精確控制掩模和基片相對位置，且能靈活調整掩模和基片相對位置的掩模更換裝置。

本發明所要解決的第二個技術問題是針對上述現有技術提供一種能夠集分立掩模和連續掩模于一體的掩模更換裝置。

本發明所要解決的三個技術問題是針對上述現有技術提供一種能夠方便實現各種樣品成分分布要求的高通量樣品制備方法。

本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為：一種掩模更換裝置，其特征在于：包括有能夠進行轉動的掩模轉臺、用于驅動所述掩模轉臺進行轉動的第一驅動裝置、用于放置基片的基片臺，用于驅動基片臺進行轉動和升降的第二驅動裝置，所述掩模轉臺與所述第一驅動裝置傳動連接，所述基片臺和所述第二驅動裝置傳動連接；

所述轉臺上具有多個用于放置分立掩模的掩模安裝位，放置在所述掩模安裝位內的分立掩模能夠隨著掩模轉臺對應轉動至所述基片臺的上方。

所述掩模轉臺上還具有能夠供所述基片臺通過的連續掩模工作位。

本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為：還包括有連續掩模板和用于驅動連續掩模板線性移動的第三驅動裝置，所述連續掩模板傳動連接在所述第三驅動裝置上，所述連續掩模板能夠在第三驅動裝置的驅動下對應于基片臺的位置在基片臺的上方線性移動。