[发明专利]一种掩模更换装置及高通量样品制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高通量组合材料芯片制备技术领域，具体涉及一种掩模更换装置，还涉及一种高通量样品的制备方法。

背景技术

材料高通量实验是在短时间内完成大量样品的制备与表征，其核心的思想是将传统材料研究中采用的顺序迭代方法改为并行处理，以量变引起材料研究效率的质变。作为“材料基因组技术”三大要素之一，高通量实验扮演着承上启下的关键角色。首先高通量实验可为材料模拟计算提供海量的基础数据，使材料数据库得到充实，同时，高通量实验可为材料模拟计算的结果提供实验验证，使计算模型得到优化、修正，更为重要的是高通量实验可快速地提供有价值的研究成果，直接加速材料的筛选和优化。高通量组合材料芯片技术就是材料高通量实验中发展最成熟的技术之一。

高通量组合材料芯片技术是在一块较小的基片上同时集成生长成千上万乃至上百万种不同组分、结构和性能的材料，并通过自动扫描式或并行式快速表征技术获得材料成分、结构和性能等关键信息，快速构建多元材料相图或材料数据库，从中快速筛选出性能优良的材料或快速找到材料的“组分-结构-性能”关联性，以此提高材料研发的效率。高通量组合材料芯片的制备过程通常分为“组合”和“成相”两个步骤，其中“组合”是将不同组成的材料按照一定顺序和组合比例规律进行顺序堆叠，然后通过分别采取低温和高温热处理的方式使材料发生均匀混合和成相的过程，完成组合材料芯片的制备。

由王海舟等人在《科技导报》2015,33(10)期中公开的论文《材料的高通量制备与表征技术》中，公开了分立模板镀膜法和连续模板镀膜法两种材料高通量组合制备技术，这两种制备方法所采用的模板分别称之为分立掩模和连续掩模，以制备组成方式不同的组合材料芯片样本库。其中，分立模板镀膜法是指将2元或4元分立掩模置于基片上方，采用磁控溅射、离子束溅射或激光脉冲沉积等薄膜沉积方法沉积薄膜于基片上，按照一定顺序依次旋转和更换掩模即可在基片上得到多个分立样品。这种方法除了完成材料的制备，用于筛选具备某种特性的材料以外，还特别适合于器件的制备和筛选。连续模板镀膜法指的是连续掩模通过往复连续移动，采用磁控溅射、离子束溅射或激光脉冲沉积等薄膜沉积方法在基底上形成厚度梯度分布膜层的一种方法，该方法可广泛应用于各种复杂化合物材料的连续相图绘制和掺杂改性研究，结合激光划线等技术，该方法同样适用于器件的高通量制备和研究。

然而现有的高通量组合材料制备设备都仅能完成两种镀膜法中的一种，如申请公布号为CN104213074A(申请号为201410414674.6)的中国发明专利申请《一种原位掩模转换装置及其使用方法》，该原位掩模转换装置利用旋转的盘体更换掩模，并利用驱动臂将基片推送至掩模上。该装置基片是通过驱动装置和喇叭口斜面控制对准掩模孔，基片与掩模之间需要在水平和垂直两个方向进行对准，掩模和基片的相对位置容易出现偏差，无法保证相对位置的精确性；同时，基片一旦安装完毕，在基片和掩模的相对位置较为固定，需要调整基片和掩模的相对角度时，基片无法相对于掩模进行精确旋转，该原位掩模转换装置技术难度大，操作复杂，的适用范围有限。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够精确控制掩模和基片相对位置，且能灵活调整掩模和基片相对位置的掩模更换装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够集分立掩模和连续掩模于一体的掩模更换装置。

本发明所要解决的三个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够方便实现各种样品成分分布要求的高通量样品制备方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种掩模更换装置，其特征在于：包括有能够进行转动的掩模转台、用于驱动所述掩模转台进行转动的第一驱动装置、用于放置基片的基片台，用于驱动基片台进行转动和升降的第二驱动装置，所述掩模转台与所述第一驱动装置传动连接，所述基片台和所述第二驱动装置传动连接；

所述转台上具有多个用于放置分立掩模的掩模安装位，放置在所述掩模安装位内的分立掩模能够随着掩模转台对应转动至所述基片台的上方。

所述掩模转台上还具有能够供所述基片台通过的连续掩模工作位。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：还包括有连续掩模板和用于驱动连续掩模板线性移动的第三驱动装置，所述连续掩模板传动连接在所述第三驱动装置上，所述连续掩模板能够在第三驱动装置的驱动下对应于基片台的位置在基片台的上方线性移动。