CN112654731A - 热丝化学气相沉积装置 - Google Patents

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广田悟史
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Abstract

本发明提供一种能够将多个基材容易地配置在腔室内的热丝化学气相沉积装置。热丝化学气相沉积装置(1)具有腔室(2)、多个丝、分别支撑多个基材(5)的多个基材支撑体(4)以及载物台(31)。多个基材支撑体(4)能够通过开口部(2H)沿指定的插入方向插入于腔室(2)的内部，并以使多个基材(5)沿所述插入方向隔开间隔被配置的方式分别支撑多个基材(5)。载物台(31)具有以使多个基材(5)与多个丝相向被配置的方式容许多个基材支撑体(4)被载置的载置面，在腔室(2)的内部以使多个基材支撑体(4)在腔室宽度方向上邻接被配置的方式支撑多个基材支撑体(4)。

Description

热丝化学气相沉积装置
技术领域
本发明涉及一种在基材上形成覆膜(coating film)的热丝化学气相沉积装置。
背景技术
以往，作为在基材表面形成金刚石薄膜等覆膜的包覆装置(coating device)，已知热丝化学气相沉积装置。在此种热丝化学气相沉积装置中，碳氢(甲烷)和氢的混合气体利用被加热至1000度以上的丝而预先被加热，通过该加热气体被导入到基板表面，从而利用碳氢的热分解而金刚石沉积。
在专利文献1中公开了为了在立体形状的被加工物的表面沉积均匀的金刚石膜而在布设成圆筒状的丝内部配置被加工物(基材)的技术。在该技术中，具备骨骼构件，该骨骼构件具备多个支柱和连结该多个支柱的环状的梁。通过在骨骼构件的支柱和梁上缠绕1根丝，从而形成圆筒状的加热区域。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开平4-6274号
在专利文献1记载的技术中，当进行包覆处理时，基材(被加工物)被配置在圆筒状的加热区域的内部。在此种构造中，难以以提高包覆处理效率为目的将多个基材配置在圆筒状的加热区域内。此外，在基材为硬质工具那样的重量物的情况下，存在将多个基材配置在加热区域的准备作业需要较多的时间的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将多个基材容易地配置在腔室内的热丝化学气相沉积装置。
本发明所提供的是对多个基材进行包覆处理的热丝化学气相沉积装置，该热丝化学气相沉积装置包括：腔室，具有形成有开口部的腔室主体和以能够封闭以及开放所述开口部的方式安装于所述腔室主体的门部；多个丝，被配置在所述腔室的内部，用于加热原料气体；多个基材支撑体，能够通过所述开口部沿指定的插入方向插入于所述腔室的内部，该多个基材支撑体以使所述多个基材沿所述插入方向隔开间隔被配置的方式分别支撑所述多个基材；以及载物台，具有以使所述多个基材与所述多个丝相向配置的方式容许所述多个基材支撑体被载置的载置面，并在所述腔室的内部以使所述多个基材支撑体在与所述插入方向交叉的腔室宽度方向上邻接配置的方式支撑所述多个基材支撑体。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的立体图。
图2是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的立体图。
图3是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的正视图。
图4是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的俯视图。
图5是本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的电气框图。
图6是本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的多个丝部件(filament cartridge)的立体图。
图7是本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的多个丝部件的立体图。
图8是本发明的一实施方式所涉及的丝部件的连结构件的剖视图。
图9是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的正视图，是丝部件被脱离后的状态的正视图。
图10是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的立体图，是表示丝部件被安装的情况的立体图。
图11是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的立体图，是丝部件被安装后的状态的立体图。
图12是本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的保持部的剖视图。
图13是丝部件被支撑在本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的保持部的状态的剖视图。
图14是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的立体图，是表示基材支撑体被安装的情况的立体图。
图15是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的俯视图，是表示基材支撑体被安装的情况的俯视图。
图16是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的正视图，是表示工作台上升的情况的正视图。
图17是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的立体图，是表示工作台上升后的状态的立体图。
图18是表示本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置的内部构造的正视图，是表示工作台上升后的状态的正视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1。图1是本实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1的立体图。图2至图4分别是表示热丝化学气相沉积装置1的内部构造的立体图、正视图以及俯视图。另外，在图2中省略了后述的腔室2的一部分的图示。
热丝化学气相沉积装置1对多个工件5(基材)进行包覆处理。在本实施方式中，作为一例，工件5是钻刀片。作为工件5的材料，一般使用硬质合金。热丝化学气相沉积法是利用热分解生成的生成物或化学反应形成薄膜的方法。热丝化学气相沉积法是化学气相沉积法(CVD)的一种，利用丝释放出的热能引起的原料气体的分解生成物或化学反应。热丝化学气相沉积装置1可以适合使用于碳系薄膜、特别是金刚石薄膜(多晶金刚石薄膜)的成膜。在本实施方式中，热丝化学气相沉积装置1通过热丝化学气相沉积法在工件5的表面形成金刚石薄膜。作为用于此种金刚石薄膜的成膜的原料气体，使用混合了碳氢等碳化合物气体和氢气体的混合气体。在本实施方式中，使用以体积比率计包含1％的甲烷和99％的氢的混合气体。
热丝化学气相沉积装置1包括具有内部空间的腔室2。腔室2具有腔室主体2S和未图示的门部。腔室主体2S界定所述的内部空间。腔室主体2S具有底部20、4个(多个)脚部21、前凸缘22、右侧壁23、顶板24、左侧壁25以及后壁26(图1、图2)。在前凸缘22形成有开口部2H。未图示的门部可开闭地安装于腔室主体2S。闭状态的门部封闭开口部2H。此外，开状态的门部开放开口部2H。4个脚部21的下端部从底部20朝向下方延伸。另外，各脚部21具有气缸构造，能够伸缩。脚部21的上端部被配置在腔室2的内部，并连接于后述的工作台3。腔室2的内部空间连通于未图示的真空泵，当进行包覆处理时，腔室2的内部空间被设为真空或大致真空状态。
而且，热丝化学气相沉积装置1包括工作台3、分别支撑多个工件5的多个工件支撑块4(基材支撑体)、丝电极单元6(丝单元)、固定电极71、可动电极72、左支撑部73以及右支撑部74。
工作台3在腔室2的内部水平配置，支撑多个工件支撑块4。当俯视时，工作台3呈矩形形状，在工作台3的下表面部的四个角落分别连接有所述的脚部21。另外，如果通过后述的工作台驱动部83而各脚部21伸缩，则工作台3在腔室2的内部上下移动。工作台3具有俯视时呈矩形状的载物台31。在载物台31形成有凹状的固定部31S，以便使多个工件支撑块4在左右方向上无间隙地被配设。
多个工件支撑块4分别呈在前后方向上较长地延伸的长方体形状(长条形状)。多个工件支撑块4能够通过腔室2的开口部2H沿所述插入方向(参照图14的箭头DS)插入于腔室2的内部。在工件支撑块4的上表面部开出(形成)有能够保持工件5的多个支撑孔4H(参照图9)(孔部、基材保持部)，工件5可以沿上下方向插入于该支撑孔4H。详细而言，在各工件支撑块4，在左右方向上隔开间隔形成有2列支撑孔4H群，各支撑孔4H群包含在前后方向上隔开间隔被配置的多个支撑孔4H。此时，多个支撑孔4H的前后方向上的间隔均等地被设定。其结果，多个工件支撑块4以使多个工件5沿所述插入方向隔开间隔被配置的方式分别支撑多个工件5。
另外，所述的载物台31具有以使多个工件5与多个丝60相向配置的方式容许多个工件支撑块4被载置的载置面。并且，载物台31在腔室2的内部以使多个工件支撑块4在与指定的插入方向(参照图14的箭头DS)交叉的腔室宽度方向(图14的左右方向)上邻接配置的方式支撑多个工件支撑块4。特别是，在本实施方式中，载物台31包括具有载置面的主体部31H、限制部31T(立壁)以及一对侧壁31R。限制部31T通过抵接于载置在载物台31的载置面上的多个工件支撑块4的所述插入方向远端侧，从而在所述插入方向上约束多个工件支撑块4。此外，一对侧壁31R分别抵接于载置在载物台31的载置面上的多个工件支撑块4中位于左右方向的两端部的一对工件支撑块4的侧面。并且，一对侧壁31R在左右方向上的间隔被设定为使多个工件支撑块4在左右方向上互相抵接，并在左右方向上约束多个工件支撑块4。
如图2、图3所示，丝电极单元6在腔室2的内部被配置在工作台3(多个工件5)的上方。丝电极单元6具有多个丝60(图4)。另外，关于丝电极单元6的构造将在后面进一步详述。
固定电极71和可动电极72分别被配置在腔室2的内部。如图2、图4所示，固定电极71和可动电极72以沿前后方向延伸的方式被配置。固定电极71与多个丝60的左端部(第一方向的一端部)电气连接。另一方面，可动电极72与多个丝60的右端部(第一方向的另一端部)电气连接。固定电极71和可动电极72与后述的加热电源81电气连接。固定电极71和可动电极72接收加热电源81的电力并将规定的电流流通于多个丝60的左端部与右端部之间。其结果，多个丝60被加热。
左支撑部73和右支撑部74分别支撑固定电极71和可动电极72。此外，左支撑部73和右支撑部74将加热电源81和丝电极单元6电气连接。因此，在左支撑部73和右支撑部74的内部配设有未图示的电气配线。左支撑部73具有露出于腔室2的外部的左外侧支撑部731和位于腔室2的内部的左内侧支撑部732(图3)。同样，右支撑部74具有露出于腔室2的外部的右外侧支撑部741和位于腔室2的内部的右内侧支撑部742。在本实施方式中，右支撑部74的右内侧支撑部742具备能够伸缩的工作缸构造。右内侧支撑部742在后述的电极驱动部82(图5)产生的驱动力作用下，在腔室2的内部伸缩。其结果，可动电极72在腔室2的内部可以沿左右方向移动(参照图4的箭头DR)。
另外，如图3、图4所示，在腔室2的右侧壁23和左侧壁25分别开出了用于使左支撑部73和右支撑部74贯穿的贯穿孔23H、25H。这些贯穿孔与各支撑部之间的间隙利用未图示的密封件而被封闭。图5是本实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1的电气框图。热丝化学气相沉积装置1还具备控制部80。控制部80用于综合控制热丝化学气相沉积装置1的动作，作为控制信号的发送接收对象与加热电源81、电极驱动部82、工作台驱动部83(移动机构)、操作部84以及显示部85等电气连接。另外，控制部80还与热丝化学气相沉积装置1所具备的其他单元电气连接。另外，热丝化学气相沉积装置1还具备气体流量的控制部等(未图示)。
加热电源81通过将规定的电流流通于固定电极71和可动电极72，从而将多个丝60加热为约2000℃至2500℃。加热电源81优选使用具备稳定的直流特性的高频脉冲电源。
电极驱动部82具备未图示的马达和齿轮机构。电极驱动部82产生在腔室2的内部使可动电极72移动的驱动力。电极驱动部82连结于右支撑部74。
工作台驱动部83具备未图示的马达和齿轮机构。工作台驱动部83产生在腔室2的内部使工作台3上下移动的驱动力。工作台驱动部83连结于4个脚部21。
操作部84由未图示的操作面板构成，受理用于控制热丝化学气相沉积装置1的各种操作。
显示部85由未图示的液晶面板构成，显示热丝化学气相沉积装置1的各种动作信息等。
控制部80由CPU(Central Processing Unit)、存储控制程序的ROM(Read OnlyMemory)、作为CPU的作业区域而被使用的RAM(Random Access Memory)等构成，通过CPU执行所述控制程序，从而以功能性地具备电源控制部801、驱动控制部802、运算部803、判断部804、存储部805以及输出部806的方式动作。
电源控制部801根据被输入到操作部84的操作信息控制加热电源81。电源控制部801控制加热电源81的输出(kW)、加热时间等。
驱动控制部802根据被输入到操作部84的操作信息控制电极驱动部82，使可动电极72左右移动。此外，驱动控制部802根据被输入到操作部84的操作信息控制工作台驱动部83，使工作台3上下移动。
运算部803根据丝60的加热时间运算丝60的热膨胀量。此外，运算部803基于该热膨胀量运算可动电极72的移动设定量。
判断部804基于加热电源81的电流值的变化判断丝60的断线。如果由判断部804判断为丝60断线了，则断线信息被显示于显示部85。
存储部805存储用于控制热丝化学气相沉积装置1的各种参数、阈值信息等。作为一例，存储部805存储用于运算部803运算丝60的热膨胀量的参数。
输出部806根据电源控制部801以及驱动控制部802对加热电源81以及电极驱动部82的控制，输出各种指令信号。
＜关于丝电极单元的构造>
下面，进一步详述本实施方式所涉及的多个丝部件的构造。图6及图7是包含本实施方式所涉及的多个部件(cartridge)的丝电极单元6的立体图。图8是丝电极单元6的连结构件63的剖视图。
在本实施方式中，丝电极单元6具有第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C(多个丝部件)。另外，第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C具有相同的构造。各部件在所述门部被开放的状态下可以通过开口部2H(图1)安装于腔室2的内部。以下，以第一部件6A为例说明其构造。第一部件6A具有多个丝60、左框部61(丝保持机构)、右框部62(丝保持机构)以及一对连结构件63。另外，各部件即使左右反转也能安装于腔室2内。
多个丝60(图4)分别沿左右方向(第一方向)延伸，并在前后方向(与第一方向交叉的第二方向)上互相隔开间隔而被配置。丝60使用其线径为0.05～1.0mm的钨或钽等高熔点金属线。另外，在各丝部件中分别配设20根丝60。
左框部61是沿前后方向延伸的构件，支撑多个丝60各自的左端部。左框部61具有左框前端部611、左框后端部612以及多个丝卡止部613。左框前端部611被配置在左框部61的前端部，支撑前侧的连结构件63的左端部。左框后端部612被配置在左框部61的后端部，支撑后侧的连结构件63的左端部。多个丝卡止部613分别卡止丝60的左端部(参照图13)。另外，如果左框部61被支撑于固定电极71，则通过丝卡止部613，丝60的左端部与加热电源81导通。
同样，右框部62是沿前后方向延伸的构件，支撑多个丝60各自的右端部。右框部62具有右框前端部621、右框后端部622以及多个丝卡止部(未图示，与所述的丝卡止部613一样)。右框前端部621被配置在右框部62的前端部，支撑前侧的连结构件63的右端部。右框后端部622被配置在右框部62的后端部，支撑后侧的连结构件63的右端部。多个丝卡止部分别卡止丝60的右端部。另外，如果右框部62被支撑于可动电极72，则通过丝卡止部，丝60的右端部与加热电源81导通。
一对连结构件63分别将左框部61和右框部62的前后方向上的两端部沿左右方向连结。参照图7及图8，连结构件63具有金属制的第一支撑杆631和第二支撑杆632以及绝缘衬套633。此外，第一支撑杆631包含小径部631A和大径部631B。第二支撑杆632包含远端部632A。如图8所示，在第一支撑杆631的大径部631B形成有圆筒状的空洞部。绝缘衬套633呈圆筒形状，预先被嵌入于大径部631B的空洞部。如图8所示，第二支撑杆632的远端部632A被插入于第一支撑杆631内的绝缘衬套633中。另外，绝缘衬套633由陶瓷等绝缘材料形成，阻止第一支撑杆631与第二支撑杆632之间的放电。此外，由于绝缘衬套633相对于金属制的远端部632A滑动接触性高，因此，能够减轻伴随连结构件63的伸缩动作而施加于电极驱动部82的驱动负荷。如上所述，如果在电极驱动部82产生的驱动力作用下可动电极72左右移动，则连接于可动电极72的右框部62以及前后一对第二支撑杆632追随可动电极72而移动。此时，在绝缘衬套633的内部，第二支撑杆632的远端部632A滑动移动。这样，在本实施方式中，第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C将多个丝60平行保持，并且连结构件63可以沿丝60延伸的方向伸缩。另外，第一支撑杆631的大径部631B以及第二支撑杆632的远端部632A构成本发明的伸缩部63H(图8)。伸缩部63H通过从右支撑部74接收电极驱动部82的驱动力，从而以容许左框部61与右框部62之间的距离变化的方式伸缩。
<关于保持部>
图9是表示本实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1的内部构造的正视图，是丝电极单元6脱离后的状态的正视图。图10是表示丝电极单元6的各部件被安装于固定电极71及可动电极72的情况的立体图。图11是丝电极单元6的各部件被保持在固定电极71及可动电极72的状态的立体图。此外，图12是热丝化学气相沉积装置1的固定电极71的剖视图，图13是丝电极单元6的各部件被保持在固定电极71的状态的剖视图。
在本实施方式中，固定电极71和可动电极72具有保持丝电极单元6的保持部。另外，固定电极71和可动电极72呈左右对称的形状，因此，下面以固定电极71为例进行说明。如图12所示，固定电极71呈向右侧开放的剖面匸字形状。换句话说，固定电极71具有卡合凹部71H(保持部)。卡合凹部71H形成在固定电极71的前后方向的整个区域。在卡合凹部71H的上端部形成有电极上侧卡合部71J，在卡合凹部71H的下端部形成有电极下侧卡合部71K。电极上侧卡合部71J的剖面呈三角形状，被上侧倾斜部71J1以及上内侧部71J2界定。同样，电极下侧卡合部71K的剖面呈三角形状，被下侧倾斜部71K1以及下内侧部71K2界定。另外，如图12所示，上侧倾斜部71J1和下侧倾斜部71K1互相平行，朝向卡合凹部71H的内部(朝向左方向)向下倾斜。此外，固定电极71以及可动电极72构成本发明的丝保持机构的一部分。
另一方面，参照图13，第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C的左框部61呈能够嵌合于固定电极71的卡合凹部71H的形状。即，左框部61具有形成在左上端部的上凸部61A和形成在左下端部的下凸部61B。在下凸部61B的右侧形成有下凹部61C。上凸部61A和下凸部61B分别具有抵接于上侧倾斜部71J1和下侧倾斜部71K1的倾斜面(图13)。
说明如图7所示第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C预先以上下重叠的方式被组合，丝电极单元6一体地安装于固定电极71及可动电极72的情况。如图13所示，第一部件6A的上凸部61A嵌入于第二部件6B的下凹部61C，并且，第二部件6B的上凸部61A嵌入于第三部件6C的下凹部61C，从而3个部件互相被连结。另外，可动电极72以及右框部62侧也一样。然后，丝电极单元6中位于最下方的第一部件6A的下凸部61B嵌合于固定电极71的电极下侧卡合部71K(图12)，并且第一部件6A沿固定电极71插入于腔室2内。此时，第一部件6A的右框部62也通过同样的构造沿可动电极72插入于腔室内。另一方面，丝电极单元6中位于最上方的第三部件6C的上凸部61A嵌合于固定电极71的电极上侧卡合部71J(图12)，并且第三部件6C沿固定电极71插入于腔室2内。此时，第三部件6C的右框部62也通过同样的构造沿可动电极72插入于腔室内。另外，丝电极单元6的第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C如图6、图10所示也可以从下依次插入于腔室2内。
如上所述，在本实施方式中，固定电极71和可动电极72呈引导通过开口部2H沿平行于前后方向的安装方向(图10的箭头DS)插入于腔室2的内部空间的第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C的形状。此外，固定电极71和可动电极72以使多个丝60与多个工件5在上下方向(与包含第一方向和第二方向的平面交叉的第三方向)上相向的方式保持各部件的左框部61和右框部62(图3、图4)。并且，安装在腔室2内的第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C的多个丝60在上下方向上互相隔开间隔而被配置。其结果，在左右方向上邻接的丝60之间形成如在上下方向上穿过第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C的空间。当进行包覆处理时，在该空间如后所述地插入被工件支撑块4支撑的工件5。
图14是表示本实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1的内部构造的立体图，是表示工件支撑块4被安装于工作台3的情况的立体图。此外，图15是表示热丝化学气相沉积装置1的内部构造的俯视图，是表示工件支撑块4被安装于工作台3的情况的俯视图。如上所述，工作台3具备载物台31。在载物台31形成有凹状的固定部31S(图3)。固定部31S在左右方向上的宽度相当于多个(10个)工件支撑块4的左右方向的宽度之和加上微小的间隙配合公差的长度。当工件5为钻刀片时，由于重量大而难以一次将较多的工件5载置在载物台31上。在本实施方式中，如图14及图15所示，由于多个工件支撑块4呈沿前后方向延伸的长方体形状，因此，能够将分布于载物台31整体的多个工件5(图15)分割载置在载物台31上。此外，凹状的固定部31S具有在左右方向上定位多个工件支撑块4的功能。而且，载物台31具有被配置在固定部31S的后端部的限制部31T(图4、图14)(立壁)。限制部31T是沿左右方向延伸的壁部，通过抵接于多个工件支撑块4，限制工件支撑块4的后端位置。其结果，被支撑在多个工件支撑块4上的多个工件5在前后方向以及左右方向上的位置被限制。换句话说，形成在各工件支撑块4上的多个支撑孔4H(图9)当从上下方向(第三方向)观察时，以使多个工件5分别配置于被保持在固定电极71和可动电极72的丝电极单元6的各部件的多个丝60之间的方式开口于工件支撑块4上。并且，载物台31的固定部31S以使多个工件5分别被配置在多个丝60之间的方式限制工件支撑块4的位置。
图16是表示本实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1的内部构造的正视图，是表示载物台31(工作台3)上升的情况的正视图。图17是表示热丝化学气相沉积装置1的内部构造的立体图，是表示载物台31上升后的状态的立体图。此外，图18是表示热丝化学气相沉积装置1的内部构造的正视图，是表示载物台31上升后的状态的正视图。
作为对多个工件5的包覆处理准备，如上所述，丝电极单元6被安装于固定电极71以及可动电极72，并且，支撑多个工件5的多个工件支撑块4分别被安装于载物台31上。然后，如果未图示的门部被封闭，则利用真空泵而腔室2内被设为大致真空状态，并且被导入混合气体。如果作业人员对操作部84(图5)进行操作，则工作台驱动部83使工作台3向上方移动(图16、图17的箭头DT)。其结果，在包含前后方向以及左右方向的平面内，多个工件5分别位于多个丝60之间。另外，在本实施方式中，如图18所示，以使工件5的顶端位于第三部件6C的丝60与第二部件6B的丝60之间的方式控制工作台3的上方移动。
接着，根据作业人员的操作，电源控制部801控制加热电源81，如果电流流入固定电极71以及可动电极72，则开始加热多个丝60。此时，各丝60伴随加热而热膨胀。在本实施方式中，如上所述，电极驱动部82可以使可动电极72沿左右方向(丝60延伸的方向)移动。运算部803根据式1运算丝60的热膨胀量ΔL(mm)。
ΔL＝α×(T2-T1)×L (式1)
另外，在式1中，α是每个材料的热膨胀系数，T1是室温(℃)，T2是用辐射温度计测量的丝60的温度，L(mm)是丝60的原来的长度。
然后，驱动控制部802控制电极驱动部82使可动电极72向右方(拉拽丝60的方向)移动由运算部803运算出的热膨胀量。此时，在本实施方式中，由于可动电极72移动丝60的热膨胀量，因此，丝60不会被施加多余的张力。其结果，抑制伴随各丝60的热膨胀而丝60的中央部朝向下方垂下的情况(变形)。此种可动电极72的移动控制(丝60的姿势控制)主要在丝60的温度上升的加热初期阶段执行。另外，也可以在对工件5的包覆处理时间的整个阶段继续进行此种控制。
不久，如果各丝60达到对应加热电源81的输入电力的规定的加热温度，则在腔室2内，丝60加热原料气体，石墨以及其他非金刚石碳与原子氢反应并蒸发。在此，原子氢与原始的碳氢气体(甲烷)反应，以形成反应性高的碳氢物种。当该物种分解时，氢被释放，形成纯碳即金刚石，在工件5上形成金刚石膜。
如上所述，在本实施方式中，当进行包覆处理时，由于抑制丝60的中央部朝向下方垂下，因此抑制在丝60的长度方向(左右方向)上丝60与工件5之间的距离变动。因此，抑制根据载物台31上的位置而工件5的成膜速度变动的情况以及成膜结果(膜厚、均匀性)发生偏差的情况。另外，如本实施方式那样多个丝60在腔室2内沿上下方向以及前后方向上邻接配置的情况下，如果使用以往那样的辐射温度计直接测量丝60的温度，则测量精确度容易降低。此外，由于丝60的直径小，因此，测量被辐射的红外线、电磁波困难，并且测量设备昂贵。另一方面，在本实施方式中，根据加热电源81的输出电力运算丝60的热膨胀量，并且根据该热膨胀量而可动电极72被移动。因此，与直接测量丝60的温度的情况相比，控制偏差得到抑制，丝60的姿势稳定地被保持，并且对工件5的包覆质量提高。
如上所述，在本实施方式中，支撑多个丝60的丝部件6A、6B及6C通过开口部2H被插入于腔室2的内部。此时，固定电极71及可动电极72引导各丝部件，因此，能够容易地将丝部件插入于腔室2内。此外，固定电极71及可动电极72以使多个丝60与多个工件5相向的方式在腔室2内保持各丝部件。因此，能够将多个丝60容易地配设在腔室2内部的包覆处理位置。此外，在多个丝60的一部分断开了的情况下，通过更换丝部件，就能容易地将断开的丝60去除。
此外，在本实施方式中，能够将多个丝部件容易对腔室2的内部进行装拆。此外，由于多个丝部件的丝60在上下方向上隔开间隔而被配置，因此，在前后方向上邻接的丝60之间能够形成可以插入工件5的包覆处理空间。
此外，在本实施方式中，即使在包覆处理中多个丝60热膨胀的情况下，也能够通过电极驱动部82使左框部61与右框部62之间的距离变化来防止多个丝60的下垂、变形。此外，由于丝部件的一对连结构件63分别具有伸缩部63H，因此，能够在维持多个丝60的部件构造的情况下抑制因热膨胀导致的所述变形。
此外，在本实施方式中，分别支撑多个工件5的多个工件支撑块4能够通过开口部2H插入于腔室2的内部。此时，作业人员能够一边使多个工件支撑块4在载物台31的载置面上滑动一边沿指定的插入方向插入。因此，即使工件5为重量物，也能将多个工件5在腔室2的内部容易地配置在与多个丝60相向的包覆处理位置上。此外，被载置在载置面上的多个工件支撑块4在左右方向(腔室宽度方向)上邻接配置。因此，能够将多个工件5较密地配置在腔室2的内部。
此外，在本实施方式中，通过多个工件支撑块4的远端部分别抵接于限制部31T，从而不仅限制多个工件支撑块4，而且还限制被支撑在各工件支撑块4上的多个工件5在插入方向上的位置。此外，在多个工件支撑块4依次被插入的情况下，先被插入的工件支撑块4能够引导之后被插入的邻接的工件支撑块4。此外，如果所有的工件支撑块4被插入，不仅多个工件支撑块4被限制，而且被支撑在各工件支撑块4上的多个工件5在腔室宽度方向上的位置也被限制。其结果，各工件5的位置被限制，能够稳定地执行对工件5的包覆处理。
此外，根据本实施方式，具备丝保持机构，该丝保持机构在腔室2的内部，以使多个丝60沿平行于所述插入方向的第一方向分别延伸，并且在与所述第一方向交叉的第二方向上互相隔开间隔被配置，而且在与包含所述第一方向以及所述第二方向的平面交叉的第三方向上与多个工件5相向的方式，保持多个丝60。另外，也可以具备其他的丝保持机构，该其他的丝保持机构在腔室2的内部，以使多个丝60沿与所述插入方向交叉的第一方向分别延伸，并且在平行于所述插入方向的第二方向上互相隔开间隔被配置，而且在与包含所述第一方向以及所述第二方向的平面交叉的第三方向上与多个工件5相向的方式，保持多个丝60。根据这些构成，包含多个丝60的平面在上下方向(第三方向)上与多个工件5相向配置。因此，能够在较广的范围对多个工件5实施包覆处理。
而且，在本实施方式中，通过工件5分别被插入于工件支撑块4的多个支撑孔4H，并且，工件支撑块4被工作台3的载物台31保持，从而能够对准相对于多个丝60的多个工件5的包覆处理位置。
此外，在本实施方式中，通过由工作台驱动部83使包含载物台31的工作台3沿上下方向移动，从而能够使载物台31在包覆处理位置与离开位置之间移动，其中，在包覆处理位置将多个工件5保持在邻接于多个丝60的位置，在离开位置与包覆处理位置相比将工件5保持在从多个丝60更向下方向离开的位置。
以上说明了本发明的一实施方式所涉及的热丝化学气相沉积装置1，但本发明并不限定于这些方式。作为本发明所涉及的热丝化学气相沉积装置，可以采用如下的变形实施方式。
(1)在所述的实施方式中，说明了第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C沿与多个丝60延伸的方向(左右方向)交叉(垂直)的前后方向(图10的箭头DS)被插入于腔室2内的方式，但是各部件也可以采用沿多个丝60延伸的方向被插入于腔室2内的方式。此时，在腔室2内，多个丝60沿前后方向延伸。该方向平行于多个工件支撑块4被插入的方向。而且此时，图10的固定电极71及可动电极72分别被配置在腔室2的前侧以及后侧即可。此外，当装拆部件时，优选被配置在前侧的电极退避到下方或上方，以不妨碍部件装拆的方式被配置。此外，腔室2的载物台31、各丝部件也可以采用沿铅垂方向被配置的方式。即，图1中的热丝化学气相沉积装置1也可以采用绕水平的轴旋转90度的构造。而且，第一部件6A、第二部件6B以及第三部件6C中丝60的长度方向和工件支撑块4的长度方向也可以互相交叉(垂直)地被配置。
(2)此外，在所述的实施方式中，说明了固定电极71和可动电极72构成本发明的保持部的方式，但是向多个丝60施加电压的电极构造也可以采用其他方式。此时，也可以在腔室2内包括分别具备与所述的实施方式一样的卡合凹部71H的一对保持部，并从与该保持部不同的路径向丝60施加电压。
(3)此外，在所述的实施方式中，说明了电极驱动部82根据丝60的热膨胀使可动电极72移动的方式，但本发明并不限定于此。热丝化学气相沉积装置1也可以不具备使电极(保持部)移动的机构而只具备丝电极单元6的部件构造。此外，工件支撑块4也可以不被分割为多个块而包含载置于载物台31上的1个块。
(4)此外，在所述的实施方式中，说明了根据多个丝60的热膨胀而可动电极72被移动时，利用式1运算可动电极72的移动量的方式，但本发明并不限定于此。也可以采用预先通过实验测量对应加热电源81的输出以及丝60的加热时间(电压施加时间)的丝60的热膨胀量(实验数据)，并存储于存储部805的方式。此时，驱动控制部802(图5)也可以根据实际的包覆处理中的加热电源81的输出以及加热时间，从存储部805参照所对应的热膨胀量，并对应该热膨胀量使可动电极72移动。此外，也可以通过组合所述的式1以及实验数据，利用实验数据校正通过式1导出的热膨胀量，进行对丝60的热膨胀具有更高的精确度的可动电极72的移动控制。
本发明所提供的是对多个基材进行包覆处理的热丝化学气相沉积装置。该热丝化学气相沉积装置包括：腔室，具有形成有开口部的腔室主体和以能够封闭以及开放所述开口部的方式安装于所述腔室主体的门部；多个丝，被配置在所述腔室的内部，用于加热原料气体；多个基材支撑体，能够通过所述开口部沿指定的插入方向插入于所述腔室的内部，该多个基材支撑体以使所述多个基材沿所述插入方向隔开间隔被配置的方式分别支撑所述多个基材；以及载物台，具有以使所述多个基材与所述多个丝相向配置的方式容许所述多个基材支撑体被载置的载置面，并在所述腔室的内部以使所述多个基材支撑体在与所述插入方向交叉的腔室宽度方向上邻接配置的方式支撑所述多个基材支撑体。
根据本构成，分别支撑多个基材的多个基材支撑体能够通过开口部插入于腔室的内部。此时，作业人员能够一边使多个工件支撑体在载物台的载置面上滑动一边沿指定的插入方向插入。因此，能够将多个基材在腔室的内部容易地配置在与多个丝相向的包覆处理位置上。此外，被载置在载置面上的多个基材支撑体在腔室宽度方向上邻接配置。因此，能够将多个基材较密地配置在腔室的内部。
在所述构成中，所述载物台也可以具有：主体部，具有所述载置面；立壁，通过抵接于被载置在所述载置面上的所述多个基材支撑体的所述插入方向远端侧，从而在所述插入方向上约束所述多个基材支撑体；以及一对侧壁，分别抵接于被载置在所述载置面上的所述多个基材支撑体中位于所述腔室宽度方向的两端部的一对基材支撑体的侧面，所述一对侧壁在所述腔室宽度方向上的间隔被设定为使所述多个基材支撑体在所述腔室宽度方向上互相抵接并且使所述多个基材支撑体在所述腔室宽度方向上被约束。
根据本构成，通过多个基材支撑体的远端部分别抵接于立壁，从而不仅多个基材支撑体被约束，而且被支撑在各基材支撑体上的多个基材在插入方向上被约束。此外，在多个基材支撑体依次被插入的情况下，先被插入的基材支撑体能够引导之后被插入的邻接的基材支撑体。此外，如果所有的基材支撑体被插入，不仅多个基材支撑体被约束，而且被支撑在各基材支撑体上的多个基材在腔室宽度方向上被约束。
在所述构成中，也可以还包括：丝保持机构，以使所述多个丝在所述腔室的内部沿作为所述插入方向和所述腔室宽度方向中的一个方向的第一方向分别延伸，并且在作为所述插入方向和所述腔室宽度方向中的另一个方向的第二方向上互相隔开间隔被配置，而且在与包含所述第一方向以及所述第二方向的平面交叉的第三方向上与所述多个基材相向的方式，保持所述多个丝。
根据本构成，包含多个丝的平面在第三方向上与多个基材相向配置。因此，能够在较广的范围对多个基材实施包覆处理。
在所述构成中，优选在各所述多个基材支撑体上沿所述插入方向形成有分别保持多个所述基材的多个基材保持部，从所述第三方向观察时，所述基材支撑体中的所述多个基材保持部的位置被设定于所述多个基材分别被配置在所述多个丝之间的位置。
根据本构成，通过基材分别被保持在基材支撑体的多个基材保持部上，并且基材支撑体被支撑在载物台上，从而能够容易地对准相对于多个丝的多个基材的位置。
在所述构成中，优选还包括：移动机构，以使所述载物台在包覆处理位置与离开位置之间移动的方式，使所述载物台沿所述第三方向移动，其中，所述包覆处理位置是将所述多个基材保持在接近所述多个丝的位置，所述离开位置是与所述包覆处理位置相比将所述多个基材保持在从所述多个丝更向所述第三方向离开的位置。
根据本构成，通过移动机构使载物台沿第三方向移动，从而能够使载物台在包覆处理位置与离开位置之间移动。

Claims (5)

1.一种热丝化学气相沉积装置，对多个基材进行包覆处理，其特征在于包括：
腔室，具有形成有开口部的腔室主体和以能够封闭以及开放所述开口部的方式安装于所述腔室主体的门部；
多个丝，被配置在所述腔室的内部，用于加热原料气体；
多个基材支撑体，能够通过所述开口部沿指定的插入方向插入于所述腔室的内部，该多个基材支撑体以使所述多个基材沿所述插入方向隔开间隔被配置的方式分别支撑所述多个基材；以及
载物台，具有以使所述多个基材与所述多个丝相向配置的方式容许所述多个基材支撑体被载置的载置面，并在所述腔室的内部以使所述多个基材支撑体在与所述插入方向交叉的腔室宽度方向上邻接配置的方式支撑所述多个基材支撑体。
2.根据权利要求1所述的热丝化学气相沉积装置，其特征在于，所述载物台具有：
主体部，具有所述载置面；
立壁，通过抵接于被载置在所述载置面上的所述多个基材支撑体的所述插入方向远端侧，从而在所述插入方向上约束所述多个基材支撑体；以及
一对侧壁，分别抵接于被载置在所述载置面上的所述多个基材支撑体中位于所述腔室宽度方向的两端部的一对基材支撑体的侧面，所述一对侧壁在所述腔室宽度方向上的间隔被设定为使所述多个基材支撑体在所述腔室宽度方向上互相抵接并且使所述多个基材支撑体在所述腔室宽度方向上被约束。
3.根据权利要求1或2所述的热丝化学气相沉积装置，其特征在于还包括：
丝保持机构，以使所述多个丝在所述腔室的内部沿作为所述插入方向和所述腔室宽度方向中的一个方向的第一方向分别延伸，并且在作为所述插入方向和所述腔室宽度方向中的另一个方向的第二方向上互相隔开间隔被配置，而且在与包含所述第一方向以及所述第二方向的平面交叉的第三方向上与所述多个基材相向的方式，保持所述多个丝。
4.根据权利要求3所述的热丝化学气相沉积装置，其特征在于，
在各所述多个基材支撑体上沿所述插入方向形成有分别保持多个所述基材的多个基材保持部，
从所述第三方向观察时，所述基材支撑体中的所述多个基材保持部的位置被设定于所述多个基材分别被配置在所述多个丝之间的位置。
5.根据权利要求4所述的热丝化学气相沉积装置，其特征在于还包括：
移动机构，以使所述载物台在包覆处理位置与离开位置之间移动的方式，使所述载物台沿所述第三方向移动，其中，所述包覆处理位置是将所述多个基材保持在接近所述多个丝的位置，所述离开位置是与所述包覆处理位置相比将所述多个基材保持在从所述多个丝更向所述第三方向离开的位置。
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