УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ПОДЛОЖКИ

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 элемент. На подогревателе установлена подложка, которая нагревается резистивным элементом при пропускании через него тока. Недостаток резистивного подогревателя заключается в том, что потребляет много электроэнергии; не обеспечивает нагрев подложки до высоких температур.
Известен также аппарат для катодного распыления (Р.Берри, П.Холл «Тонкопленочная технология». Москва, «Энергия», 1972, стр.25). Аппарат включает в себя катод большой площади и анод, а также резистивный нагреватель, на котором размещена подложка. Катод окружен тепловым высоковольтным экраном и является источником осаждаемого на подложку материала. Все это размещают под вакуумным колпаком в среде инертного газа. Аппарат работает следующим образом: при подаче высокого напряжения между анодом и катодом, из катода выбивается материал, который осаждается в виде пленки на подложке разогретой нагревателем.
Недостаток аппарата заключается в том, что скорость осаждения материала существенно зависит от положения подложки относительно катода. Для того, чтобы уловить максимальное количество распыленного материала, подложку следует размещать как можно ближе к катоду, не нарушая режима тлеющего разряда. Однако, по мере приближения подложки к катоду сила тока резко падает, даже если подложка еще не достигла границы круксова темного пространства, и скорость распыления резко снижается. В результате чего пленка на подложке получается неоднородной по толщине. Таким образом, в данном аппарате не предусмотрен механизм регулирования расстояния между подложкой и источником распыляемого материала, в качестве которого в данном случае выступает катод. Кроме того, нагрев подложки осуществляется резистивным нагревателем, который может обеспечить разогрев подложки в пределах сотен градусов. Для разогрева подложки до нескольких тысяч градусов, необходимо использовать мощный резистивный элемент, что влечет за собой резкое увеличение потребляемой электроэнергии. Экран, окружающий катод, не в полной мере предотвращает утечку тепловой энергии.
Полезная модель решает задачу получения пленки равномерной толщины и экономию электроэнергии, необходимой для разогрева подложки до высокой температуры.
Для обеспечения тепловой защиты в устройство дополнительно введены концентрично размещенные кольцевые тепловые анодные экраны, размещенные вокруг анода. Торцы анодных экранов входят в промежутки между катодными экранами, максимально отсекая выделяющееся тепло. Подложку устанавливают на аноде.
Для экономии потребляемой энергии в нагревателе установлен обычный маломощный резистивный элемент, а высокую температуру подложки получают за счет регулирования величины высокого напряжения, прикладываемого между анодом и катодом. При этом поверхность анода, на которой установлена подложка, можно разогреть до нескольких тысяч градусов. То есть, для разогрева подложки применен принцип действия электронно-лучевой пушки применяемой, например, в кинескопе.
Для получения на поверхности подложки пленки равномерной толщины, использован автономный источник осаждаемого материала (на чертеже не приведен), установленный соосно подложке. При этом его раструб направлен в сторону подложки. Применение автономного источника дает возможность регулировать расстояние между ней и подложкой.
Конструкция полезной модели (с вырезом) приведена на фигуре.
На основании 1 из изоляционного материала, установлен кольцевой катод 2. Внутри катода на контактах 3 и 4 закреплен резистивный элемент 5, представляющий собой спираль, выполненную из ленточного высокоомного материала. Один из контактов изолирован от корпуса катода изоляционной втулкой 6. На катоде установлен кольцевой изолятор 7, на который опирается анод 8. На анод подается высокое напряжение через тоководы 9, концы которых выведены на основание. На аноде установлена подложка 10. Основание установлено в кольцевом пазе металлического держателя катодных экранов 11, в который впаяны катодные экраны 12, 13 и 14. Над анодом установлены анодные экраны 15, 16 и 17, торцы которых размещены в промежутке между катодными экранами. Между собой анодные экраны скреплены крепежными элементами 18, 19, 20. Анодные экраны прикреплены к держателю катодных экранов посредством стоек 21 и крепежных элементов 22. Стрелками показано направление движения частиц осаждаемого на подложку материала, генерируемого автономным источником осаждаемого материала.
Устройство для подогрева подложки работает следующим образом.
Перед установкой устройства под вакуумный колпак, на аноде 8 устанавливают подложку 10. После этого на контакты 3 и 4 резистивного элемента 5 подают напряжение. Резистивный элемент нагревается и вокруг него образуется электронное облако. Одновременно подается высокое напряжение между катодом 2 и анодом 8, образующее
электронное поле. Электронное облако разгоняется электронным полем, и с большой скоростью соударяется с анодом, разогревая его. Изменяя величину анодного напряжения можно изменить скорость движения электронов от катода к аноду. Соответственно, изменяется и температура разогрева самого анода и размещенной на ней подложки.