Нагреватель

Полезная модель относится к электронной технике и предназначена, в частности, для нагрева подложки в процессе нанесения на нее тонких пленок. Предлагаемая полезная модель решает задачу усовершенствования существующей конструкции нагревателя. В частности - разогревает подложку до 1000-1200°С и создает равномерный градиент температуры на ее поверхности. Для этого нагревательный элемент выполнен из пиролитического графита, а один из токопроводов, с которым он контактирует, выполнен подвижным, (движется по направляющей), что позволяет нагревательному элементу удлиняться в продольном направлении, двигаясь вместе с токопроводом. При этом нагревательный элемент не выгибается. Нагреватель можно поворачивать вокруг оси и устанавливать под нужным углом к потоку напыляемого на подложку материала. Каждый токопровод выполнен составным и включает в себя медную шину и электрически контактирующую с ней пластину из пористого графита.

Полезная модель относится к электронной технике и предназначена, в частности, для нагрева подложки в процессе нанесения на нее тонких пленок.

Известно, что в процессе нанесения тонких пленок (например, при изготовлении микросхем), поверхность подложки для хорошей адгезии напыляемого материала должна быть нагрета до определенной температуры. Для этой цели применяют различные методы нагрева. Например, известен резистивный подогреватель (Карпухин В.В, Соколов И.А, Кузнецов Г.Д «Технология материалов электронной техники», Москва, МИСиС, 1995). Подогреватель представляет собой металлический корпус, внутрь которого помещен резистивный нагревательный элемент. На подогревателе установлена подложка, которая нагревается резистивным элементом при пропускании через него тока. Недостаток резистивного подогревателя заключается в том, что не обеспечивает нагрев подложки до температур (1000-1200°С).

Резистивные элементы по конструкции разделяются на проволочные и ленточные (З.Ю.Готра «Технология микроэлектронных устройств», М., «Радио и связь», 1991, стр.271). Недостаток указанных резистивных элементов заключается в том, что они неравномерно разогревают поверхность подложки, что отрицательно сказывается на физико-химических свойствах напыляемой тонкой пленки. Кроме того, материалы, из которых выполнены резистивные элементы (вольфрам, молибден, тантал, никель хромель, кадмий и т.д) эффективно работают только в вакууме и в среде инертного газа. Если в технологическом процессе в качестве рабочего газа применить химически активные газы (например, азот), то нагреватели, выполненные из перечисленных выше материалов разрушаются. Наиболее равномерный градиент температуры можно получить, применив плоский резистивный нагревательный элемент, к которому жестко закреплены токопроводы. Недостаток такого резистивного нагревательного элемента заключается в том, что при пропускании через него тока он, нагреваясь, удлиняется и выгибается (т.к находится в фиксированном положении между двумя жестко установленными токопроводами), что опять таки приводит к неравномерному разогреву поверхность подложки.

Предлагаемая полезная модель решает задачу усовершенствования существующей конструкции нагревателя. В частности - позволяет разогреть подложку до высоких температур и создает равномерный градиент температуры на ее поверхности.

Для достижения поставленной цели плоский нагревательный элемент выполнен из пиролитического графита, а один из токопроводов, с которым он контактирует, выполнен подвижным, (движется по направляющей), что позволяет нагревательному элементу

удлиняться в продольном направлении, двигаясь вместе с токопроводом. При этом нагревательный элемент не выгибается, равномерно разогревая подложку.

Конструкция полезной модели приведена на фигурах 1 и 2.

На основании 1 с осью вращения 2 шарнирно установлена изоляционная пластина 3 из высокоомной керамики, к которой при помощи крепежа 4 прикреплен неподвижный и подвижный и токопроводы. Подвижный токопровод свободен и к изоляционной пластине не прикреплен. Токопроводы выполнены составными, и включают медные шины 5 и 6 с контактами 7, и присоединенные к ним крепежом 8 пластины 9 и 10, выполненные из пористого графита. Токопровод выполнен составным из материалов с различной теплопроводностью для лучшего рассеивания тепла нагревательного элемента в окружающее пространство. Между пластинами закреплен плоский нагревательный элемент 11, выполненный из пиролитического графита. Перед нагревательным элементом установлена маска 12 с отверстием, выполненная из сапфира. К маске с обратной стороны закреплена подложка 13. Температура подложки измеряется термопарой 14. За нагревательным элементом установлен термоизолирующий экран, выполненный из вспененного кварца 15, снабженный керамической вставкой 16 на основе корунда. Изоляционная пластина 3 снабжена направляющей 17. Нагреватель закрыт термоизолирующим кожухом (на чертежах не показан).

Нагреватель работает следующим образом.

При подаче напряжения на контакты 7 токопроводов, ток протекает по медным шинам 5 и 6 и графитовым пластинам 9 и 10, разогревая размещенный между ними плоский нагревательный элемент 11. Раскаленный до высокой температуры нагревательный элемент линейно расширяется и отодвигает подвижный токопровод вдоль направляющей 17, не изгибаясь. Следует отметить, что нагревательный элемент начинает разогреваться от центра (1000-1200°С) к краям. Постепенно, за счет рассеивания тепла на графитовых пластинках и медных шинах, температура снижается, и в области контактов падает до 600°С. Нагреватель можно поворачивать вокруг оси 2 и устанавливать под нужным углом к потоку напыляемого на подложку материала. Маска предохраняет поверхность нагревательного элемента от загрязнения потоком напыляемого материала.

Нагреватель, включающий основание, изоляционную пластину, токопроводы, маску, термоизолирующий экран, термопару, плоский нагревательный элемент и кожух, отличающийся тем, что один из токопроводов выполнен подвижным и движется вдоль направляющей, а изоляционная пластина и основание соединены осью вращения, причем плоский нагревательный элемент выполнен из пиролитического графита, а каждый токопровод выполнен составным и включает в себя медную шину и электрически контактирующую с ней пластину из пористого графита.