[发明专利]一种高度可调的磁控加热一体式装置及其制备方法

权利要求书

1.一种高度可调的磁控加热一体式装置，其特征在于：包括顶部加热板、相对设置的两个调节磁壁、相对设置的两个随动磁壁、四个支撑壁和底部加热板，其中顶部加热板、两个调节磁壁、两个随动磁壁和底部加热板围成四方体，两个调节磁壁和两个随动磁壁与顶部加热板通过聚酰亚胺作为铰链相连接，四个支撑壁与底部加热板之间利用聚酰亚胺作为铰链相连接；其中每个调节磁壁分别由两个支撑壁调节高度并固定；两个调节磁壁正交于顶部加热板和底部加热板对立分布，调节磁壁中心设有通光孔，调节磁壁内表面与通光孔同心设置有磁场线圈，调节磁壁通光孔两侧分别设有一与顶部加热板垂直的滑道，滑道远离通光孔的一侧平行设有一凸起阵列；支撑壁顶端为斜切面，斜切面通过横梁连接一挡块，挡块上设有凹槽；横梁穿过调节磁壁上的滑道，并沿滑道上下滑动，挡块上的凹槽与滑道外侧的凸起阵列契合固定。

2.根据权利要求1所述的一种高度可调的磁控加热一体式装置，其特征在于：顶部加热板和底部加热板正反面上均对称设有加热线圈，加热导线按矩形轮廓缠绕，加热导线在缩进边界线处向内缠绕缩进一层，加热导线分别在顶部加热板和底部加热板中心处通过通孔延伸至背部并分别缠绕出与正面线圈图案以顶部加热板和底部加热板为对称平面的对称线圈图案。

3.根据权利要求1所述的一种高度可调的磁控加热一体式装置，其特征在于：调节磁壁上的凸起阵列中相邻两个凸起间的距离为100微米，因此高度调节的精度为100微米。

4.根据权利要求1所述的一种高度可调的磁控加热一体式装置，其特征在于：两个随动磁壁正交于顶部加热板和底部加热板对立分布，随动磁壁中心设有通光孔，随动磁壁内表面与通光孔同心设置有磁场线圈。

5.一种高度可调的磁控加热一体式装置，其特征在于：该装置由第一可折叠组件和第二可折叠组件围合而成，其中，第一可折叠组件包括顶部加热板、两个调节磁壁和两个随动磁壁，其中两个调节磁壁分别与顶部加热板相对的两边连接，两个随动磁壁分别与顶部加热板相对的另两边连接，调节磁壁和随动磁壁沿顶部加热板边界向相同方向垂直折叠形成第一可折叠组件；第二可折叠组件包括底部加热板和两对支撑壁，其中两对支撑壁分别与底部加热板相对的两边连接，两对支撑壁沿底部加热板边界向相同方向折叠形成第二可折叠组件；两对支撑壁分别与相对的一对调节磁壁活动连接，通过调节支撑壁与调节磁壁的连接位置来调节第一可折叠组件的高度；

该装置的制备方法，包括以下步骤：

(1)顶部加热板、两个调节磁壁和两个随动磁壁的一体式加工工艺，具体为：

(11)通过光刻定义调节磁壁上的凸起图案，去除多余光刻胶，通过反应离子刻蚀或湿法刻蚀腐蚀100～200微米厚的硅，形成调节磁壁上的凸起阵列，经过化学机械抛光使得硅片表面平整化；

(12)在硅表面涂覆一层聚酰亚胺，加热使其固化；

(13)在聚酰亚胺表面光刻定义调节磁壁与随动磁壁上的磁场线圈图案，用磁控溅射工艺沉积500°A的铬和5000°A的金作为磁场线圈的金属材料，剥离多余金属，完成调节磁壁与随动磁壁上的磁场线圈的制备；

(14)继续在表面匀涂一层光刻胶，通过光刻同时定义调节磁壁上的滑道图案、调节磁壁与随动磁壁上通光孔图案以及顶部加热板上中心通孔图案，通过RBE工艺刻穿硅片同时完成调节磁壁上的滑道、调节磁壁与随动磁壁上通光孔以及顶部加热板上中心通孔的加工；

(15)通过光刻定义顶部加热板上的加热线圈图案，磁控溅射沉积第二层金属作为加热线圈材料，选用无磁性的铜或无磁性的镍铬合金作为金属材料，薄膜厚度为3微米至5微米，剥离工艺去除多余金属，实现顶部加热板上单面的加热线圈的制备；

(16)使用同(15)一样的工艺在反面加工顶部加热板上反面的加热线圈，并使正反面金属材料通过中心通孔实现连接，剥离工艺去除多余金属实现顶部加热板双面加热线圈的制备；

(17)在背面通过光刻定义顶部加热板与调节磁壁和随动磁壁之间的板壁间边界，通过反应离子刻蚀去除边界上的全部硅，实现从一个单元片上分割出顶部加热板、调节磁壁和随动磁壁，顶部加热板与调节磁壁、随动磁壁间仅通过柔性的聚酰亚胺相连接，完成第一可折叠组件的制备；

(2)底部加热板和支撑壁的一体加工工艺，具体为：

(21)在硅片背面利用光刻定义支撑壁上凹槽的图案，通过DRIE或湿法腐蚀刻蚀出凹槽，凹槽规格需大于调节磁壁上的凸起规格；

(22)在硅片背面沉积一层氮化硅，通过光刻定义支撑壁上的横梁的图案，在KOH溶液中进行各向异性腐蚀刻穿硅片，完成支撑壁上具有一定斜角的横梁的制备；

(23)在硅片正面涂覆一层聚酰亚胺，加热固化；

(24)通过光刻定义底部加热板中心通孔图案，通过DRIE刻穿硅片；

(25)光刻定义底部加热板上正面的加热线圈的图案，磁控溅射工艺在正面沉积一层金属薄膜作为底部加热板上加热线圈材料，剥离工艺去除多余金属材料实现底部加热板上单面加热线圈的制备；

(26)光刻定义底部加热板上背面的加热线圈的图案，在背面沉积相同的加热线圈金属材料，使正反面金属材料通过中心通孔实现连接，剥离工艺去除多余金属实现底部加热板上双面加热线圈的制备；

(27)在背面通过光刻定义底部加热板和支撑壁之间的板壁间边界，通过反应离子刻蚀去除边界上的全部硅，实现从一个单元片上分割出底部加热板和四个支撑壁，使得底部加热板和支撑壁间仅通过柔性的聚酰亚胺相连接，完成第二可折叠组件的制备。