专利名称：用于沉积大面积金刚石膜的灯丝排布固定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种发射电子的灯丝及灯丝架装置，特别涉及沉积大面积金刚石膜用的一种灯丝排布结构。
制备金刚石膜有多种工艺方法，而制备大面积金刚石膜较为普遍的方法是电子增强化学气相沉积法。在反应室的底盘上装有灯丝固定装置，该装置与反应室电绝缘，其上固定有灯丝。灯丝下方装有衬底台，基片放置在衬底台上。反应室上方的进气口充入工作气体和原料气体。用交流电压使灯丝温度达到2000℃以上，用直流电压使灯丝与基片之间形成负偏压，在灯丝与基片之间形成的电子流轰击基片表面，在高温作用下反应室内的碳氢气体分解为碳氢活性基因，并在基片表面形成金刚石膜。用这种方法制备大面积金刚石膜，灯丝排布是关键技术之一。
为了得到较大面积的均匀热场，可以采用多种形式的灯丝排布结构，比如，多条弯丝式结构、栅状直丝式结构等。与本实用新型相近的结构是栅状带半圆形缓冲的直热丝结构。即，用多根直热丝平行并联排列，每根灯线的两端各自有一段半圆形弯曲部分。图1给出这种结构的示意图。图1中，1是直热灯丝，两端有弯曲部分，即半圆灯丝12，直热灯丝1的两端头用钨杆8联接，构成并联电路。栅状灯丝的两端用螺钉5卡固和限位。由于有多条直热灯丝1平行并排安装，可以加大热场面积，使基片受热均匀，还由于半圆灯丝12的存在，缓冲直热灯丝1受热产生的形变，保持栅状灯丝的平整和保持栅状灯丝与基片间的距离。但是，在制备大面积金刚石膜时，要求直热灯丝比较长，各条直热灯丝1的形变量增大，两端的半圆灯丝12会无法缓解灯丝的伸长，造成栅状灯丝的不平整，也很难保证栅状灯丝与基片的平行；由于各条灯丝与钨杆8接触不紧，易造成直热灯丝1的横向移动，使热场不均匀；由于沉积金刚石膜时，钨杆8表面也会有金刚石沉积，而造成电接触不良；由于用螺钉5对灯丝固定和限位，造成安装不便。上述缺点在制备大面积金刚石膜，沉积时间大于100小时后就更加明显，更为突出。
本实用新型在于克服现有技术的缺点，达到在沉积金刚石膜的整个过程中，灯丝平整、不易移动，支架表面不粘附沉积物，接触良好、结构简单、使用方便的目的。
本实用型的目的是通过下述技术方案实现的。用铜制的灯丝支架，包括有四根支腿，每两根支腿之间横有一根灯丝固定器，两灯丝固定器截面可以是圆形的，每根灯丝从其下底面绕过，勾挂固定，多根灯丝均匀排列形成栅状。灯丝支腿及灯丝固定器内是空心连通的，做为通水冷却机构。每根灯丝的端头挂在灯丝挂板上的小孔上，或连接一条弹簧后挂在灯丝挂板的小孔上，但至少有一端必须联接弹簧9再挂在小孔上。灯丝挂板用镙钉固定在灯丝固定器的上表面。
具体结构由图2、图3给出。
图2、3中，多根直热灯丝1构成栅状热丝，安装在灯丝支架上。灯丝支架由四根铜制支腿3和分别横在两根支腿3之间的铜制灯丝固定器2组成。支腿3和灯丝固定器2内是空心连通的，其间通冷却水(图中用→表示通冷却水的方向)。灯丝固定器2的横截面是圆缺形的。通过镙钉5将灯丝挂板4固定在灯丝固定器2上面，每根直热灯丝1两端分别绕过两个灯丝固定器2的下底面，或直接挂在灯丝挂板4的小孔上，或连接一条弹簧9再挂在灯丝挂板4的小孔上。铜制的灯丝固定器2使多根直热灯丝2并联起来，用交流电源为直热灯丝1供电，铜制的灯丝固定器2及支腿3起到导线作用，因此四根支腿3与沉积金刚石膜的反应室是绝缘的。图中的10为衬底基座，工作时通水冷却，11为置于衬底基座10上的基片，其上沉积金刚石膜。
为了保证各根直热灯丝1并联时电接触良好和防止弹簧受热而影响缓冲直热灯丝1的受热形变，在灯丝固定器2上用螺钉5固定有钨杆调节块6、钨杆8和调节螺钉7，共四个钨杆调节块6分别装在两个灯丝固定器2的两端端面。钨杆调节块6开有两端为圆弧形的长孔，用于插入钨杆8，长孔的开孔方向是使钨杆8插入后，钨杆8与灯丝固定器2轴线相平行，钨杆8与绕过灯丝固定器2下底面后的直热灯丝1相接触。在钨杆调节块6上垂直钨杆8方向上水平开有螺孔，调节螺钉7能对准长孔向前旋进。当旋动调节螺钉7时，可使钨杆8在长孔内前后移动，从而可调节直热灯丝1的松紧程度，既保持钨杆8与直热灯丝1的电接触良好，又使弹簧9易于拉伸，还可以防止弹簧9受热。
用弹簧9拉紧直热灯丝1，加上灯丝挂板4上的等距小孔作用，基本上保证了直热灯丝1是平行等距的。更保险的办法是在灯丝固定器2的圆弧形下底面，横向开有等间距的等深度的浅槽，让每根直热灯丝1沿浅槽绕过灯丝固定器2的下底面。
既可以在直热灯丝1的一端连接弹簧9，另一端直接挂在灯丝桂板4上，也可以让直热灯丝1的两端都连接弹簧9再挂在灯丝挂板4上。
本实用新型具有栅状灯丝平整热场均匀，直热灯丝并联电接触良好，灯丝固定器不粘附沉积物等特点，在长时间工作情况下其特点保持不变，有利于大面积金刚石膜的制备。灯丝固定器既固定直热灯丝、并联电路，又能通水冷却；灯丝不用螺钉固定，只是勾挂在灯丝挂板上，因而结构简单实用，使用也很方便，钨杆调节块的安装，使直热灯丝电接触有了进一步保证，而且可以调节直热灯丝的松紧程度，使工作更稳定可靠。这种灯丝排布方式已在实际工作中应用，效果良好，灯丝间距在4～5mm以上，灯丝直径在Φ0.5mm以上，灯丝与基片距离很近时，热场均匀，这在解决制备大面积金刚石膜、制备金刚石厚膜，在工作时间100小时以上时，优越性就更为明显。
图1是现有技术的栅状带有半圆形缓冲的直热丝结构示意图。
图2是本实用新型的灯丝排布固定装置的主视图。
图3是图2的俯视图。
权利要求1.一种用于沉积大面积金刚石膜的灯丝排布固定装置，由直热灯丝(1)构成栅状热丝，安装在灯丝支架上，其特征在于，所说的灯丝支架由四根铜制支腿(3)和分别横在两根支腿(3)之间的铜制灯丝固定器(2)组成，支腿(3)和灯丝固定器(2)内是空心连通的，其间通冷却水；在灯丝固定器(2)上面，固定有灯丝挂板(4)，每根直热灯丝(1)两端分别绕过两个灯丝固定器(2)的下底面，或直接挂在灯丝挂板(4)的小孔上，或连接一条弹簧(9)再挂在灯丝挂板(4)的小孔上，但至少有一端必须连接弹簧(9)再挂在小孔上。
2.按照权利要求1所述的用于沉积大面积金刚石膜的灯丝排布固定装置，其特征在于，在灯丝固定器(2)上，用螺钉(5)固定有钨杆调节块(6)，钨杆(8)和调节螺钉(7)，钨杆调节块(6)共四个装在两个灯丝固定器(2)的两端端面，钨杆调节块(6)开有前后两端为圆弧形的长孔，用于插入钨杆(8)，长孔的开孔方向是使钨杆(8)插入后，钨杆(8)与灯丝固定器(2)轴线相平行，钨杆(8)与绕过灯丝固定器(2)下底面后的直热灯丝(1)相接触；调节螺钉(7)沿垂直钨杆(8)方向并对准长孔向前旋进。
3.按照权利要求1或2所述的用于沉积大面积金刚石膜的灯丝排布固定装置，其特征在于，在灯丝固定器(2)的圆弧形下底面，横向开有等间距的等深度的浅槽，让每根直热灯丝(1)沿浅槽绕过灯丝固定器(2)的下底面。
专利摘要本实用新型属沉积大面积金刚石膜用的灯丝排布固定装置。由支腿(3)和横在两支腿上的灯丝固定器(2)构成支架,支架内是空心连通的,直热灯丝(1)排布成栅状,绕过灯丝固定器(2)下底面联接弹簧(9)再挂在灯丝挂板(4)上。钨杆调节块(6)和调节螺钉(7)可使钨杆(8)在钨杆调节块的长孔内前后移动,本实用新型具有灯丝平整热场均匀、电接触良好、铜制的支架不粘附沉积物等特点,结构简单、使用方便、工作稳定、特别适合长时间使用制备大面积金刚石膜。
文档编号C04B41/00GK2325390SQ98214049
公开日1999年6月23日 申请日期1998年5月15日 优先权日1998年5月15日
发明者吕宪义, 金曾孙, 姜志刚, 邹广田 申请人:吉林大学