分子束外延设备的原位掩膜架及分子束外延设备的制作方法

本申请涉及半导体制备，特别是涉及一种分子束外延设备的原位掩膜架及分子束外延设备。

背景技术：

1、分子束外延(mbe，molecular beam epitaxy)技术是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的技术。其基本原理是在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气，直接喷射到适当温度的衬底上，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在衬底上形成薄膜。

2、分子束外延设备就是利用分子束外延技术来制备多层薄膜的设备。其中，当多层薄膜制备时，需要利用掩膜板对薄膜进行掩膜刻蚀或生长。然而，在对薄膜掩膜前，需要从分子束外延设备的真空室内取出样品，将衬底与掩膜板一同固定到样品架上，之后再将样品架传入分子束外延设备的真空室内使用，整个过程操作复杂；况且，掩膜板采用螺纹件紧固于样品架上，当掩膜完成之后，掩膜板无法在真空室内与样品架脱离，只能在大气压下脱离，这使得衬底上的薄膜暴露于大气压下，不利于多层薄膜的制备。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种分子束外延设备的原位掩膜架及分子束外延设备。

2、一种分子束外延设备的原位掩膜架，其特征在于，包括：

3、座体，所述座体具有拆装槽，所述拆装槽与所述分子束外延设备的抓手的外形尺寸相适配，所述拆装槽具有相对的第一槽口与第一槽底、以及位于所述第一槽口与所述第一槽底之间的第一槽侧壁，所述拆装槽的第一槽底设有窗口；

4、掩膜片，所述掩膜片设置于所述窗口；

5、锁紧件，所述锁紧件设置于所述拆装槽的第一槽侧壁上，并能够被所述分子束外延设备的抓手抓取或释放，其中，所述锁紧件在所述拆装槽的第一槽底的投影位于所述窗口的外部；以及

6、夹持件，所述夹持件设置于所述座体的外部，并能够夹紧或松开所述分子束外延设备的加热台的基板上，而使所述掩膜片贴近或远离所述分子束外延设备的样品架上的样品。

7、在其中一个实施例中，所述抓手的前端设置有缺口，所述缺口包括依次相通的第一缺口段、第二缺口段及第三缺口段，所述第一缺口段沿所述抓手的轴向延伸并贯穿所述抓手的前端端面，所述第二缺口段沿所述抓手的径向延伸，所述第二缺口段沿所述抓手的轴向延伸；

8、所述锁紧件包括沿所述座体的径向设置于所述拆装槽内的第一锁紧柱，所述第一锁紧柱能够通过所述抓手的运动可在所述第一缺口段与所述第三缺口段之间运动，而被所述抓手抓取或释放。

9、在其中一个实施例中，所述座体上设置有安装孔，所述安装孔贯穿所述座体的外周面与所述拆装槽的第一槽侧壁；

10、所述锁紧件还包括与所述第一锁紧柱连接的固定座，所述固定座嵌设于所述安装孔内并与所述夹持件连接；其中，所述固定座的直径大于所述第一锁紧柱的直径。

11、在其中一个实施例中，所述加热台的基板上设置有第一安装凸起；

12、所述夹持件包括安装座及两个弹片，所述安装座设置于所述座体的外周面上，所述弹片沿所述拆装槽的第一槽口至第一槽底的方向延伸，两个所述弹片相对地设置于所述安装座沿高度方向的两侧而形成有夹持间隔；其中，所述夹持间隔在所述弹片变形前的最小宽度w1小于所述第一安装凸起的宽度w2,以使所述第一安装凸起被夹紧于两个所述弹片之间。

13、在其中一个实施例中，所述弹片包括与所述安装座连接的安装段及与所述安装段连接的夹持段，两个所述弹片的夹持段相向倾斜。

14、在其中一个实施例中，所述第一安装凸起具有第一侧面、两个第二侧面及两个避让槽，所述第一侧面面向所述加热台的基板，两个所述第二侧面相对设置于所述第一侧面的两侧，所述避让槽贯穿所述第一侧面及对应的所述第二侧面；

15、当所述原位掩膜架于所述加热台的基板上安装到位后，所述夹持段的远离所述安装段的部分收容到对应的所述避让槽中，以使所述夹持段的其他部分也能够与所述第一安装凸起抵压。

16、在其中一个实施例中，所述弹片还包括外翻段，所述外翻段设置于所述夹持段的远离所述安装段的一侧，所述外翻段与所述夹持段的交界处平滑过渡。

17、在其中一个实施例中，所述第一安装凸起具有第三侧面及限位槽，所述第三侧面背对所述加热台的基板，所述限位槽具有贯穿所述第三侧面的第二槽口、与所述第二槽口相对的第二槽底及相对设置于所述第二槽底两侧的两个第二槽侧壁；

18、所述安装座上设置有限位凸起，所述限位凸起具有第一限位面及两个第二限位面，所述第一限位面背对所述安装座，两个所述第二限位面相对设置于所述第一限位面的两侧，所述第一限位面能够当所述原位掩膜架朝向所述加热台的基板运动时与所述限位槽的第二槽底抵接，所述第二限位面能够当所述抓手转动而抓取或释放所述锁紧件时与所述限位槽上对应的第二槽侧壁抵接。

19、在其中一个实施例中，所述夹持件与所述锁紧件的数量设为两个，两个所述夹持件对称设置于所述座体中轴线的两侧，两个所述锁紧件对称设置于所述座体中轴线的两侧。

20、一种分子束外延设备，其特征在于，包括加热台、样品架、抓手及至少一个如上述任一项所述的原位掩膜架；

21、所述加热台包括加热台主体及可转动地设置于所述加热台主体上的基板，所述基板具有作业位，所述加热台主体具有至少一个存放位；

22、所述样品架设置于所述基板上，并用于将样品支撑于所述作业位；

23、所述抓手能够将所述原位掩膜架往返于所述作业位与对应的所述存放位。

24、上述原位掩膜架及分子束外延系统，通过在座体的拆装槽内设置锁紧件，可与分子束外延设备的抓手相配合，能够在分子束外延设备的真空室内移动，从而使得座体上的夹持件能够夹紧或松开分子束外延设备的加热台的基板，实现原位掩膜架的掩膜片与样品架上的样品贴近或远离。可见，掩膜片与样品的整个贴近、远离过程，无需样品架传入、传出分子束外延设备的真空室，也无需掩膜片采用螺纹件紧固于样品架上，如此既可以简化操作过程，也可以当掩膜完成之后，将掩膜板在真空室内与样品架脱离，可避免样品上的薄膜暴露于大气压下，利于多层薄膜的制备。

技术特征：

1.一种分子束外延设备的原位掩膜架，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的原位掩膜架，其特征在于，所述抓手的前端设置有缺口，所述缺口包括依次相通的第一缺口段、第二缺口段及第三缺口段，所述第一缺口段沿所述抓手的轴向延伸并贯穿所述抓手的前端端面，所述第二缺口段沿所述抓手的径向延伸，所述第二缺口段沿所述抓手的轴向延伸；

3.根据权利要求2所述的原位掩膜架，其特征在于，所述座体上设置有安装孔，所述安装孔贯穿所述座体的外周面与所述拆装槽的第一槽侧壁；

4.根据权利要求1所述的原位掩膜架，其特征在于，所述加热台的基板上设置有第一安装凸起；

5.根据权利要求4所述的原位掩膜架，其特征在于，所述弹片包括与所述安装座连接的安装段及与所述安装段连接的夹持段，两个所述弹片的夹持段相向倾斜。

6.根据权利要求5所述的原位掩膜架，其特征在于，所述第一安装凸起具有第一侧面、两个第二侧面及两个避让槽，所述第一侧面面向所述加热台的基板，两个所述第二侧面相对设置于所述第一侧面的两侧，所述避让槽贯穿所述第一侧面及对应的所述第二侧面；

7.根据权利要求5所述的原位掩膜架，其特征在于，所述弹片还包括外翻段，所述外翻段设置于所述夹持段的远离所述安装段的一侧，所述外翻段与所述夹持段的交界处平滑过渡。

8.根据权利要求4所述的原位掩膜架，其特征在于，所述第一安装凸起具有第三侧面及限位槽，所述第三侧面背对所述加热台的基板，所述限位槽具有贯穿所述第三侧面的第二槽口、与所述第二槽口相对的第二槽底及相对设置于所述第二槽底两侧的两个第二槽侧壁；

9.根据权利要求1至8任一项所述的原位掩膜架，其特征在于，所述夹持件与所述锁紧件的数量设为两个，两个所述夹持件对称设置于所述座体中轴线的两侧，两个所述锁紧件对称设置于所述座体中轴线的两侧。

10.一种分子束外延设备，其特征在于，包括加热台、样品架、抓手及至少一个如权利要求1至9任一项所述的原位掩膜架；

技术总结本申请涉及一种分子束外延设备的原位掩膜架及分子束外延设备。该原位掩膜架包括座体、掩膜片、锁紧件及夹持件，座体具有拆装槽，拆装槽与分子束外延设备的抓手外形尺寸相适配，拆装槽的第一槽底设有窗口；掩膜片设置于窗口；锁紧件设置于拆装槽的第一槽侧壁，能够被分子束外延设备的抓手抓取或释放；夹持件设置于座体外，能够夹紧或松开分子束外延设备的加热台的基板上，而使掩膜片贴近或远离分子束外延设备的样品架上的样品。该原位掩膜架使得掩膜片与样品的整个贴近、远离过程，无需样品架传入、传出分子束外延设备的真空室，也无需掩膜片采用螺纹件紧固于样品架上，可简化操作过程，也可避免样品上的薄膜暴露于大气压下，利于多层薄膜的制备。技术研发人员：崔凌霞,李景雷受保护的技术使用者：北京分量科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2