[发明专利]薄膜制备方法、高通量组合材料芯片制备方法及其系统

说明书

本发明涉及薄膜材料制备领域，本发明所提供的薄膜制备方法，其可基于对靶材进行旋转并控制其旋转的速度，可使前一种靶材的待沉积材料还在岛状生长状态未形成层状薄膜时，另一种靶材继续进行沉积，即可实现不同靶材的待沉积材料以原子混合的方式进行沉积，因此无需在额外设置热处理过程即可实现多种材料的均匀混合，大大降低了薄膜制备难度，提升了薄膜制备的精准度和良率。本发明还提供一种高通量组合材料芯片制备方法及系统，其也可实现不同靶材的待沉积材料以原子混合的方式进行高通量组合沉积，使高通量组合材料芯片的制备流程简化，结合相关高通量表征技术，为材料基因数据库的构建快速提供海量的材料数据，最终推动材料按需设计和智能制造。

【技术领域】

本发明涉及薄膜材料制备领域，尤其涉及薄膜制备方法、高通量组合材料芯片制备方法及其装置。

【背景技术】

随着材料技术研究的不断深入，高通量材料试验技术得到了较快发展，其本质上是在一块基底上通过微电子工艺或其他精密制备方法，进行多种成分或制备工艺的可控分布和精准微区制备，实现一个基底上最多100万个不同成分或其他工艺参数的样品单元制备，配合高通量快速扫描或并行表征技术，就可以在较短时间内实现对一个复杂体系、海量实验样品的系统制备与测试，最终量变带来质变，实现了材料研发过程的加速。

特别是近年来发展的基于多层膜扩散工艺的In-line制备技术发展迅速，基于该技术可以实现大面积薄膜的均匀沉积，在此基础上，通过连续掩膜板和可自转的基底控制成分在基底上的可控分布，即可通过不同材料的厚度实现各样品单元上成分比例的调控。但是目前已有的材料制备系统较为复杂，占有较大空间，且为实现多层膜均匀扩散，以便材料样品实现目标成分的合成，需要对其热处理过程进行特别设计，通过优化热处理温度、气氛和制备工艺等多种参数等实现，耗时费力。

【发明内容】

为克服现有基于多层膜扩散工艺的高通量薄膜样品技术中，材料样品制备需要匹配特殊热处理温度、气氛和制备工艺，耗时费力等技术问题，本发明提供一种薄膜制备方法、高通量组合材料芯片制备方法及其装置。

本发明为了解决上述技术问题，提供以下技术方案：一种薄膜制备方法，其包括以下步骤：提供目标基底，将两个及以上靶材以预设旋转速度旋转移动；在靶材与目标基底之间设置宽度可调整的狭缝，靶材的轴向延伸线与狭缝两端连接的夹角小于多个靶材之间的夹角，当靶材旋转至目标位置，该靶材上的待沉积材料经过狭缝混合后沉积至目标基底上，形成薄膜。

优选地，目标位置为靶材与目标基底对应的位置，沉积该靶材上的待沉积材料至目标基底上，形成薄膜，具体包括：控制掩膜板在靶材与目标基底之间移动；当靶材旋转至与目标基底对应时，控制掩膜板的移动速度至与预设旋转速度匹配，使该靶材上的待沉积材料经过狭缝后沉积至目标基底上，形成薄膜。

优选地，通过调整靶材的预设旋转速度以获得多层薄膜或共沉积薄膜，在目标基底上沉积形成多层薄膜的预设旋转速度小于在目标基底上沉积形成共沉积薄膜的预设旋转速度。

优选地，当多个靶材上的待沉积材料在目标基底沉积形成共沉积薄膜时，所述靶材的预设旋转速度为靶材的旋转角速度，目标基底移动通过狭缝所需时间t大于靶材旋转通过狭缝所需时间T。

本发明为了解决上述技术问题，提供又一技术方案：一种高通量组合材料芯片制备方法，其包括以下步骤：提供多个可移动的目标基底以及两个及以上可旋转靶材；靶材旋转的预设旋转速度与目标基底的移动速度呈预设比例，在靶材与目标基底之间设置宽度可调整的狭缝，靶材的轴向延伸线与狭缝两端连接的夹角小于多个靶材之间的夹角，当一靶材旋转至与其中一目标基底对应的目标位置，该靶材上的待沉积材料经过狭缝混合后沉积至该目标基底上；及控制掩膜板的移动速度，重复不同靶材的待沉积材料沉积于该目标基底上，以获得高通量组合材料芯片。

优选地，提供设于靶材与目标基底之间的狭缝，靶材上的待沉积材料通过狭缝沉积至目标基底上，当多个靶材上的待沉积材料在目标基底沉积形成共沉积薄膜时，目标基底移动通过狭缝宽度的时间t大于靶材旋转通过狭缝宽度的时间T。