(57)【要約】  加工部材の表面を被覆するためのシステムは、前記加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、加工部材の内部を真空にするための真空源とを含む。処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するために、ガス供給部が使用され、加工部材の内部に中空陰極効果を確立するように、制御システムが、バイアスシステムと真空源とガス供給部とを制御する。１対の結合ヘッドが、３本の軸の１つまたは複数において移動可能な関節式アームの上に支持され、取外し可能なシールドを含んで、ヘッドとアノードを受け入れるためのアノード取付け部とを保護する。関節式アームによって、システムは複数の異なる形状と異なるサイズの加工部材に対処することができ、同時にシールドは堆積工程中に結合ヘッドを保護する。【選択図】図１
2009544853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工部材を処理するためのシステムであって、
加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、
加工部材の内部を真空にするための真空源と、
処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、
前記バイアスシステム、前記真空源、および前記ガス供給部を制御するための制御システムと、
結合ヘッドと
を含み、前記結合ヘッドは、
前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口および処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有するケーシングと、
前記ケーシングを、導入されたあらゆるガスから少なくとも部分的に遮蔽するための取外し可能なシールドと
を含む、システム。
【請求項２】
前記シールドが、その内部にガスを受け入れるための入口を、また前記結合ヘッドの出口に結合するための出口を有する円形シールドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記シールドが、アノードを前記ケーシングの中に挿入するときにアノードを受け入れるためのアノード開口部を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ケーシングが、前記ケーシングの内部にアノードを受け入れるためのアノード取付け部を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記アノード取付け部が外部取付け部を含み、前記外部取付け部を通じて、前記ケーシングの中に突き出るように前記アノードを挿入することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記結合ヘッドを複数のさまざまなサイズの加工部材に結合するための、サイズ調整可能な継手をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記継手がウルトラトール型管継手を含む請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
調整可能な取付け部をさらに含み、前記調整可能な取付け部上に前記結合ヘッドが配置され、前記取付け部が３つの軸の１つまたは複数で調整可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記調整可能な取付け部が線形トラックを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記調整可能な取付け部が関節式アームを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記調整可能な取付け部が関節式アームおよび線形トラックを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記調整可能な取付け部が複数の枢動アームを含み、これらのうちの１つまたは複数が、隣接アームに対して枢動するように実質的に垂直の軸の周りで取り付けられている請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記調整可能な取付け部が、関節式アームを含み、かつガスを前記結合ヘッドに搬送するためのガス通路を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記調整可能な取付け部が、ガスを前記結合ヘッドに搬送するための内部ガス通路を有する関節式アームを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記調整可能な取付け部が、隣接アームに対して枢動するようにベアリングの中に取り付けられた複数の枢動アームを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記調整可能な取付け部が複数の枢動アームを含み、前記複数の枢動アームが、ガス通路と、隣接アームと連絡するための入口および出口とを有し、また各アーム対の１つまたは複数の間にガスシールを有する請求項８に記載のシステム。
【請求項１７】
前記結合ヘッドが位置合せ表面を有する閉鎖可能な開口部を含み、前記シールドが、対応する位置合せフランジを含み、前記シールドが、前記位置合せフランジの相互作用によって前記ハウジング内で少なくとも部分的に位置合せされる請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記閉鎖可能な開口部が透明部分を有するドアを含む請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記結合ヘッドがさらに第２位置合せ表面を含み、前記シールドが第２位置合せフランジを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
加工部材を間に収容するため、および前記加工部材の中に設けられた開口に結合するために置かれた２つの結合ヘッドをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス供給部が前記結合ヘッドの間に交差結合部を含み、かつ２つの真空ポンプを含み、前記真空ポンプの各々が、その中のガスを排出するために前記交差結合部に連結され、前記ポンプを互いに隔離するために前記ポンプの間に遮断弁をさらに含む請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の結合ヘッドに連結された１つまたは複数の真空ポンプを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記１つまたは複数の結合ヘッドからの出口に１つまたは複数のプラズマ反射器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数のプラズマ反射器が先細の反射器を含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ガス供給部が１つまたは複数の異なるガスのガス溜めを含み、前記制御システムが、前記１つまたは複数の異なるガスの、システムへの選択的導入を制御するためのガス順序付け制御を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ガス供給部が、前記ガスを生成するように液体を加熱するための加熱器を含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ガス供給部が、材料液体源を蒸発させるための蒸発器を含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ガス供給部が、加圧ガス源と、圧力および圧力供給を制御するための圧力制御装置とを含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記バイアスシステムが、プラズマが前記加工部材の中に発生するように電圧を印加するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記制御システムが、前記加工部材の中に中空陰極効果を確立するように前記真空源および前記ガス源を調整するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
アノードを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
シールドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
加工部材を処理するためのシステムであって、
加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、
加工部材の内部を真空にするための真空源と
処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、
前記バイアスシステム、前記真空源、および前記ガス供給部を制御するための制御システムと、
１対の結合ヘッドと
を含み、前記１対の結合ヘッドは、
ケーシングを有する入力結合ヘッドであって、前記ケーシングが、前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口と、処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有する、入力結合ヘッドと、
ケーシングを有する出力結合ヘッドであって、前記ケーシングが、加工部材に連結するためおよび前記加工部材からガスを受け入れるための入口と、前記真空源と連結するための出口とを有する、出力結合ヘッドと、
ケーシングを、導入されたガスから少なくとも部分的に遮蔽するための取外し可能なシールドと
を含む、システム。
【請求項３４】
前記結合ヘッドの前記出口が加工部材の内部と流れ連絡するように、前記加工部材を前記結合ヘッドに連結するステップと、
中空陰極効果を確立して前記加工部材の内部にプラズマを発生させるように、前記加工部材の内部の圧力を低下させ、かつ前記加工部材とカソードとの間にバイアス電圧を印加するステップと
処理用材料の堆積または注入を可能にするように、処理用材料を含むガスを前記結合ヘッドの中に導入し、かつ前記ガスを前記加工部材の中に通すステップと
を含む、請求項１に記載のシステムを動作させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品の表面を処理するためのシステムおよび方法に関し、限定的ではないが特に、複雑な形状を有する管などの構成部品の内側表面を被覆または修正する際に使用するためのこの種のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
「プラズマ化学気相堆積法」（すなわちＰＥＣＶＤ）は、種々の基板上に薄膜を形成するために使用される知られた技法である。例えば、Ｆｅｌｔらの米国特許第５２２４４４１号は、急速プラズマ堆積のための装置を開示している。酸化ケイ素のプラズマ化学気相堆積法では、蒸発した有機シリコン化合物、酸素、およびヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスなどの成分を含むガス流が、低い圧力の囲まれた室の中に送られ、このガス流またはその成分からグロー放電効果が確立される。基板をプラズマの近くに配置すると、酸化ケイ素層が基板の上に堆積する。このようなシステムでは、圧力は一般的に真空ポンプシステムによって大気圧から低下される。放電またはプラズマが形成されるように、電極表面が、システムの中に導入されたガスと電気的に連絡する。この放電の目的は、システムの中で複合分子の部分を励起して、これらを被覆しようとする加工部材または基板の上に堆積させることである。
【０００３】
「中空陰極効果」の使用は、本出願の譲受人が所有する公開された国際特許出願番号ＷＯ２００６／０１９５６５から知られており、この場合、チューブおよび管の内側表面が、加工部材自体が堆積室を形成する処理法によって修正される。処理は、加工部材に処理ガスを通しながら、および加工部材の内部を低圧に維持しながら、加工部材の内部または単に外部にある電極と加工部材自体との間にバイアス電圧を加えることによって、加工部材の内部で実施される。処理ガスは、堆積しようとする、または注入しようとする元素を含み、圧力は、電子の平均自由飛程が加工部材の直径よりもわずかに小さい「中空陰極効果」を確立し維持するために十分に低く、こうして構成部品自体の下または表面に所望の元素の電子振動および注入または堆積を引き起こす。
【０００４】
プラズマ堆積システム（ＰＶＤまたはＣＶＤのいずれか）は一般に、固定サイズの真空室を使用し、被覆しようとする加工部材がその室内に置かれる。この真空室を、ガスを導入する前にポンプで降圧し、室内の電極の間に電力を印加してプラズマを発生させる。部品が真空室のサイズ限界を超えない限り、さまざまなサイズの加工部材を外部から被覆することができる。しかし、内側表面を被覆する能力は非常に限られる。本出願の譲受人が所有する公開された国際特許出願番号ＷＯ２００６／０１９５６５は、内側表面の処理に役立つ構成を開示している。この構成では、管は両端で密封されて密封容積を作り、この容積を真空にすることができ、この中に処理ガスを通すことができ、その後、管の外側に位置するアノードと管自体との間にバイアス電圧を印加し、こうして被覆に必要なプラズマを作り出す。この構成は、当技術分野において長い構成部品を処理するための完全に許容されるシステムを提供するが、これを複雑な形状の処理において使用すること、またはさまざまなサイズの構成部品に対処すること、またはさまざまなサイズの構成部品開口部に対処することは容易ではない。さらに、アノード自体が被覆効果を受け、その性能は時間と共に劣化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、加工部材の内部を真空にするための真空源と、処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、バイアスシステム、真空源、およびガス供給部を制御するための制御システムと、結合ヘッドとを含み、この結合ヘッドは、前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口および処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有するケーシング、および前記ケーシングを、導入されたあらゆるガスから少なくとも部分的に遮蔽するための取外し可能なシールドを含む、管などの加工部材を処理するためのシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の代替形では、加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、加工部材の内部を真空にするための真空源と、処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、バイアスシステム、真空源、およびガス供給部を制御するための制御システムと、１対の結合ヘッドとを含み、この１対の結合ヘッドは、前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口と、処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有するケーシングを有する入力結合ヘッド、ならびに加工部材に連結するためおよび前記加工部材からガスを受け入れるための入口と、前記真空源と連結するための出口とを有するケーシングを有する出力結合ヘッドを含み、さらに、ケーシングを、導入されたガスから少なくとも部分的に遮蔽する取外し可能なシールドを含む、加工部材を処理するためのシステムを提供する。
【０００７】
シールドが、この内部にガスを受け入れるための入口を、また結合ヘッドの出口に結合するための出口を有する円形シールドを含むことは好ましい。これは、アノードを前記ケーシングの中に挿入するときにアノードを受け入れるためのアノード開口部を含むこともできる。ケーシングは、前記ケーシングの内部にアノードを受け入れるためのアノード取付け部を含むこともでき、この取付け部は外部取付け部を含んでもよく、これを通じて、前記ケーシングの中に突き出るように前記アノードを挿入することができる。
【０００８】
さまざまな開口部サイズを有する加工部材に対処するために、前記結合ヘッドを複数のさまざまなサイズの加工部材に結合するための、サイズ調整可能な継手を備えてもよい。このような継手は、多くのさまざまなサイズの加工部材に対処するために容易に変えられるウルトラトール型管継手を含んでもよい。
【０００９】
調整可能な取付け部によってさらなる調整度が提供され、調整可能な取付け部上に前記結合ヘッドが配置され、３つの軸の１つまたは複数で調整を可能にする。ある構成では、この調整可能な取付け部は線形トラックを含むが、別の構成では、これは関節式アーム配置を含む。さらに別の構成では、調整可能な取付け部は、関節式アームと線形トラックとの組合せを含む。調整可能な取付け部を関節式アームの形で備えるとき、これは複数の枢動アームを含んでもよく、このうちの１つまたは複数は、隣接アームに対して枢動するように実質的に垂直の軸の周りで取り付けられる。このような構成は、異なるサイズの加工部材の間の変化に迅速に対処するように、結合ヘッドの位置の迅速な変更を可能にする。関節式アームは、外部ガス供給通路を備えてもよく、または好ましい構成で説明されるように、取付けヘッドへおよび取付けヘッドからのガスの通過を容易にするようにアーム自体の中に内部通路を形成してもよい。内部通路の使用は、過剰なアーム移動の結果として供給管がねじれる、または破損する可能性を減らし、概して作業環境における乱雑さを減らす。内部ガス通路を備えると、アームは、隣接アームとの連絡のための入口と出口とを含み、さらに、確実にガスが大気に逃げないようにアーム自体の間にガスシールを含む。漏えいの保全性を確保するために、このガスシールを差動ポンプ式（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ  ｐｕｍｐｅｄ）にすることができる。
【００１０】
結合ヘッドが閉鎖可能な開口またはドアを備え、これを通じてシールドを挿入することができ、この中に、加工部材自体の中のプラズマ発生の観察を可能にするように、さらにアノードの状態をモニタリングするように視界窓を位置決めすることができることは好ましい。閉鎖可能な開口の一部分は、少なくとも部分的にハウジングの内部にシールドを置くように、シールド自体の上に設けられた対応する位置合せフランジと協働するための位置合せ面を備えることもできる。シールドをさらに正確に置くために、シールド自体の上に第２位置決めフランジまたは部分による位置合せのためにヘッド上に第２位置合せ面を使用することは好ましい。
【００１１】
ある好ましい構成では、システムは、加工部材を結合ヘッド間に収容し、前記加工部材自体の上の開口に結合させるような、実質的に上述のように一対の結合ヘッドを含む。この構成は、異なるサイズと異なる形状の多くの加工部材を高速で処理したいときに特に有利である。
【００１２】
上記のシステムは、結合ヘッドの間に交差結合ダクトをさらに備え、各結合ヘッドに関連して設けられた２つの真空ポンプを含むこともできる。交差結合によって、両方の真空ポンプを、加工部材の中の圧力を低下させるときには組合せで、加工部材を通じてガスを引き出すときには個別に使用することができる。
【００１３】
１つまたは複数の結合ヘッドと加工部材自体との間で１つまたは複数のプラズマ反射器を使用することによって、利益が得られることが判明している。このような反射器は、プラズマが加工部材に入る前にプラズマが完全に展開するのを確実にする助けになり、これは加工部材の表面に対するさらに一様な処理の適用を確保する助けになる。
【００１４】
多くの異なる方法でガスを発生または導入することができる。例えばガス加圧源を使用してもよく、この場合は、ガス源とヘッドとの間に簡単な圧力調整器および質量流量制御器（ＭＦＣ）を使用することができる。別法として、気泡管または蒸発器を使用することもできる。
【００１５】
上記の構成では、加工部材の中にプラズマを発生させるために十分な電圧を印加するようにバイアスシステムが構成され、真空源は中空陰極効果を確立するように構成される。
【００１６】
本システムは、取外し可能なアノードとシールドとを使用するが、これらの構成部品を嵌合してもよい。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によれば、前記結合ヘッドの出口が加工部材の内部と流れ連絡するように前記加工部材を前記結合ヘッドに連結するステップと、中空陰極効果を確立して前記加工部材の内部にプラズマを発生させるように、前記加工部材の内部の圧力を低下させて、加工部材とアノードとの間にバイアス電圧を印加するステップと、処理用材料の堆積または注入を可能にするように、処理用材料を含むガスを前記結合ヘッドの中に導入して、これを前記加工部材の中に通すステップとを含む、上述のシステムを動作させる方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】加工部材と結合ヘッドとの間の相対的位置と相互作用とを示す、本システムの全体図である。
【図２】関節式アームとこれらの結合ヘッドとの相互作用をさらに詳細に示す、図１のシステムの各部分の等角図である。
【図３】結合ヘッド間の相互関係を示す助けになる、入口および出口結合ヘッドの断面図である。
【図４】任意のガラス製の中心合せされたドア／開口の位置を示す、結合ヘッドの全体図である。
【図５】ヘッド内部のシールドの位置と、シールドと開口とに対するアノードの位置とを示す、図４の結合ヘッドの端面図である。
【図６】前記シールドの中へのガスの通過と、前記シールドの内部へのアノードの挿入とを可能にするために開口が備えられていることを示す、図３および５に示すシールドの全体図である。
【図７】結合ヘッドを互いに位置決めするために線形トラックが使用される、本システムの代替形の概略図である。
【図８】結合ヘッドと加工部材へのガス供給と電気的接続とを示す概略図である。
【図９】図２に示すアームの間のジョイントの分解図である。
【図１０】結合組立体をもたらすように組み立てられた図９の要素の部分断面図である。
【図１１】上述のシステムと共に使用するために適したプラズマシールドの断面図である。
【図１２】アーム部分の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に全体的に図面を、しかし特に図１を参照すると、加工部材１２の表面を修正するためのシステム１０は基底部分１４を含み、基底部分１４の上に、第１結合ヘッド１６および任意の第２結合ヘッド１８が取り付けられている。ヘッド１６、１８の１つまたは両方は、３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚの１つまたは複数における移動のために、関節式アーム２０（ラベルなし）の上に相対移動のために取り付けられている。アーム自体２０は複数の枢動アーム２２、２４、２６を含み、これらの各々は軸ＹおよびＺ内の移動に対処するように軸Ａ、Ｂ、Ｃの周りで枢動可能であり、また各アームが、ガス通路を形成するように入口２８から出口３０まで延びる内部通路を備えていることは好ましく、ガス通路の機能は本明細書において後で詳述する。任意に、鎖線３２で概略的に示す外部ガス供給管を経てガスを供給することもできる。アームは、ガスシールを組み込んだベアリングマウントによって互いに取り付けられ、この構成によってアームは、ガスが大気中に逃げるのを防止しながら互いに枢動することができる。この構成は、後で詳述する図９および１０を参照することによって最もよくわかる。アーム組立体の一端は、アーム全体をＺ軸で移動できるようにする３８で概示する「上昇下降」機構を備えている。次に図１および２を組み合わせて参照すると、アームの他方の自由端が結合ヘッド１６、１８を備え、これらは各々、軸Ｄの周りで回転運動するようにベアリングマウント５２、５４に取り付けられていることが理解されよう。軸Ａ〜Ｄの周りの移動の組合せによって、結合ヘッドは所望の位置の間で迅速に位置変えすることができ、種々の形状の加工部材の結合を容易にすることができる。交差結合ダクト４０が基底部分の内部に備えられ、アームを基部自体の内部に設けられた真空ポンプ４２、４４に連結する作用をする。遮断器４６、４８、５０によって、ポンプを共にあるいは個別に使用して、システム１０の上に配置された加工部材１２の片端または両端から真空を引き出すことが可能になる。
【００２０】
次に図１〜６を全体的に参照すると、結合ヘッド自体は実質的に同じであり、したがって同様な参照番号は同じ構成部品を表示するために使用されることになる。ヘッド１６、１８は、アーム内のガス通路に連結された第１開口部５８と、ヘッドの間で位置決めされた加工部材１２と連結するための第２開口部６０とを有する外部ケーシング５６を含む。さらに別の開口部６４を覆うドア６２が蝶番６６によって取り付けられ、ロック機構６８とシール７０とを備えて結合ヘッド１６、１８の内部へのアクセスを容易にするとともに、必要なときには真空の維持も容易にする。加工部材の内部に作られたプラズマをすべて観察できるように、任意の透明窓７２をドア６２に備えることもできる。ケーシング５６は、アノード７６を受け入れるための取付け点７４をさらに備え、アノード７６は、加工部材１２と連絡する開口部の近くで位置決めされるように、ケーシングを通って結合ヘッド自体の内部に延在する。シールド７８（図３および５において最もよくわかる）がフランジ付き位置合せ面８０によってヘッド１６、１８の中に取外し可能に取り付けられ、位置合せ面８０は、ヘッド自体の開口部分の上に設けられた対応する位置合せ面８２と係合する。フランジ８０から離れたシールド７８の端部は、第２位置合せフランジまたは部分８４を備え、この第２位置合せフランジまたは部分８４は、ヘッド１６、１８上の対応する位置合せ面８６と係合する。図６は、シールドをさらに詳しく図示しており、さらに処理用ガスをヘッドに入れるようにするための開口８８と、アノード７６を挿入することができるさらに別の開口９０とを図示している。
【００２１】
次に特に図３を参照すると、システムのさらに別の構成部品が、例えば、ヘッド１６、１８に対するＫＦ１００（商標）（４インチ（１０．２ｃｍ）直径）型管継手９４および加工部材に対する４インチ（１０．２ｃｍ）ウルトラトール型管継手９６の形で、調整可能な継手９２を含む。（より小さな、またはより大きな）他の直径の加工部材には、ヘッドに対するＫＦ１００（商標）管継手に上または下で適合する異なる直径のウルトラトール（商標）管継手を備えたコネクタを使用することによって対処することができる。ＫＦ１００（商標）管継手の中の中心合せリング９８は、セラミックなどの絶縁材料で作られ、カソードとしてバイアスをかけられた管とヘッド１６、１８との間に電気的絶縁をもたらす。またさらに別のセラミック片１００を管の外径とアノードハウジングの内径との間に挿入して、管の外側における迷走プラズマの形成を防止することができる。
【００２２】
図７は、結合ヘッド１６、１８が各々、２０４において概略的に示す上昇下降機構によって線形トラック構成２０２の上に取り付けられた、代替システム２００を図示する。結合ヘッド１６、１８と密封機構との詳細は、結合アーム２２、２４、２６がないことを除いて上述のままである。
【００２３】
図８は、ガス供給部および電気接続状況を概略レイアウトによって図示する。加工部材１２は連結部２２０、２２２によってガス供給部に連結され、連結部２２０、２２２は、概して２２４、２２６、および２２８で示す種々のガス供給構成に連結されている。真空ポンプ４２，４４は、交差結合ダクト４０に連結されて示されている。種々の形のガス供給部を使用できることが理解されるが、読者は、射出機構２３２からのリキッドダイヤモンドのような成分のソースを蒸発させるために蒸発器２３０が設けられた、２２４における蒸発器構成に注目されたい。この射出機構は、加熱型フラッシュ蒸発器２２４において完全に蒸発される少量の液体を供給する。アルゴンまたは窒素などの不活性キャリアガスを加えて、蒸発液体を真空室へ送る助けをすることができる。項目２２６は加熱器構成２３４を図示し、この中で前駆体液体が、これがある一定の蒸気圧を有するようになる温度にまで加熱される。次いでキャリアガスは加熱された液体を通じて「泡化」され、こうしてガス泡は、その温度と圧力における液体の蒸気圧を泡発生器における全圧で割った比として、ある量の前駆体液体を取り出す。固体前駆体の場合には、昇華器を使用することもできる。この場合、個体を加熱してある一定の蒸気圧を発生し、キャリアガスを使用して前駆体ガスを真空室へ移動させる。項目２２８は、概して２３８で示される加圧ガス源が概して２４０で示される質量流量制御器を経て供給され、次いで連結部２２０および／または２２２に向けられる、さらに別の構成を開示する。図１に概示されているように、バイアスシステムが概して２４２で示されており、これはＤＣ電力源と、加工部材１２およびアノード７６に接続されたパルス化機構とを含む。制御コンピュータまたはＣＰＵが概して２４４で示され、処理工程中に必要に応じて前記コンピュータを制御するために、ガス供給および電気供給構成部品に接続されている。制御コンピュータは、所望のまたは予めプログラムされた制御シーケンスにしたがって供給の選択を制御するための順序付け制御を含む。
【００２４】
上述の動作には、前記ヘッド１６、１８が加工部材１２とフローシリーズ状態になり、前記加工部材内部の圧力を真空ポンプ４２、４４の動作によって所望の圧力にまで低下させるように、加工部材１２を結合ヘッド１６、１８に連結することが必要である。次に、中空陰極効果を確立して前記加工部材自体の中にプラズマを発生させるように、バイアスシステム２４２によって加工部材とカソードとの間にバイアス電圧を加える。制御コンピュータ２４４は、中空陰極効果を作り出すためおよび処理用材料の堆積または注入のための所望の条件をもたらすように、バイアス電圧の印加、真空ポンプ、およびガス供給を制御するように構成される。次に、加工部材自体の中または表面上への処理用材料の注入または堆積を容易にするために、必要に応じて一連のガス処理ステップを実施する。このような工程は、開示された国際出願ＷＯ２００６／０１９５６５に詳細に記載されており、したがって本明細書ではさらに詳しくは説明しない。
【００２５】
次に図９および１０を参照すると、アーム２２、２４、２６の間に設けられた結合組立体３００が図示されており、これから、組立体は上部分３０２と下部分３０４をそれぞれ含むことがわかる。上部分は、３本の周囲方向に延びる溝３０８、３１０、および３１２を有する外側表面３０６を含み、これらの溝は、３１８で概示するベアリングの両側でシール３１４および３１６を収納する。上部分３０２は組立体の下部分の中に組み入れられ、こうしてシール３１４、３１６およびベアリング３１８は下部分３０４上の内側表面３２０と係合し、ベアリング表面の両側で気密封止を実現し、このベアリングによって一部分の他部分に対する回転が可能になり、したがってアーム２２、２４、２６の相関結合が容易になる。図９および１０にはさらに、上部表面３２６と下部表面３２８の上にそれぞれ設けられた追加のシール３２２および３２４が示されており、これらのシールは、動作時に、継手が固定されたアーム部分に対する継手の端部を封止する作用をする。継手の固定を容易にするために、ボルト（図示せず）を受け入れるために下部分３０４のフランジ３３２に一連の穴３３０を設けてもよく、これらのボルトを下部アームにおけるねじ穴（図１２）の中に固定することができる。上部分は、上部アームの内側部分から通されるボルト（図示せず）を受け入れるために、対応するねじ穴３３４を備えることもできる。図１０において特に興味を引くのは概して３３６で示す排気出口であり、これは穴３３８を含み、穴３３８は部分３０４を通過して延在し、内側端部においてベアリング３１８が位置する溝３１２と連絡している。穴の一部分は、管継手３４２を受け入れるためのねじ山３４０を備え、管継手３４２は、一端に設けられた対応するねじ部分３４４と他方の自由端上の可とう性チューブ３４６とを有する。可とう性チューブ３４６は、図１の排気ポンプ４２、４４または個別のポンプ（図示せず）に機能的に連結されている。一連の継手ベアリングをマニホルドチューブ系統（図示せず）によって連接することもできる。動作時には、アームを通過して継手のベアリング部分の中に逃げるあらゆる処理用ガスを一掃するように、シール３１４および３１６の間で低下した圧力が維持される。このようなシステムを本明細書では「差圧排気式」とも呼ぶ。
【００２６】
図１１は、図３に示す継手９２の代替を図示する。この代替では、壁３１８が管継手９４、９６の間で先細になっており、これによってプラズマは被覆しようとする構成部品に入る前に完全に発展することができる。実際に、壁は、発生したプラズマがこの部分を通過するときにプラズマを漏斗状に絞るデフレクタのように作用する。図１２は、アーム構成２２、２４、２６の斜視図を示し、また図９および１０の継手部材３００の部分３０４、３０６をこれらのそれぞれのアーム部分に固定できるように備えたボルト締め位置３６０を図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工部材を処理するためのシステムであって、
加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、
加工部材の内部を真空にするための真空源と、
処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、
前記バイアスシステム、前記真空源、および前記ガス供給部を制御するための制御システムと、
結合ヘッドと
を含み、前記結合ヘッドは、
前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口および処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有するケーシングと、
前記ケーシングを、導入されたあらゆるガスから少なくとも部分的に遮蔽するための取外し可能なシールドであって、処理しようとする加工部材に入る前の前記ガスがそこを通過するように導びくために、その内部にガスを受け入れるための入口と前記結合ヘッドの出口に結合するための出口とを備えたシールドと、
を含む、システム。
【請求項２】
前記１つまたは複数の結合ヘッドからの出口に１つまたは複数のプラズマ反射器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１つまたは複数のプラズマ反射器が先細の反射器を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記シールドが、円形シールドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記シールドが、アノードを前記ケーシングの中に挿入するときにアノードを受け入れるためのアノード開口部を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ケーシングが、前記ケーシングの内部にアノードを受け入れるためのアノード取付け部を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記アノード取付け部が外部取付け部を含み、前記外部取付け部を通じて、前記ケーシングの中に突き出るように前記アノードを挿入することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記結合ヘッドを複数のさまざまなサイズの加工部材に結合するための、サイズ調整可能な継手をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記継手がウルトラトール型管継手を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
調整可能な取付け部をさらに含み、前記調整可能な取付け部上に前記結合ヘッドが配置され、前記取付け部が３つの軸の１つまたは複数で調整可能である請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記調整可能な取付け部が線形トラックを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記調整可能な取付け部が関節式アームを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記調整可能な取付け部が関節式アームおよび線形トラックを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記調整可能な取付け部が複数の枢動アームを含み、これらのうちの１つまたは複数が、隣接アームに対して枢動するように実質的に垂直の軸の周りで取り付けられている請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記調整可能な取付け部が、関節式アームを含み、かつガスを前記結合ヘッドに搬送するためのガス通路を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記調整可能な取付け部が、ガスを前記結合ヘッドに搬送するための内部ガス通路を有する関節式アームを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
前記調整可能な取付け部が、隣接アームに対して枢動するようにベアリングの中に取り付けられた複数の枢動アームを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記調整可能な取付け部が複数の枢動アームを含み、前記複数の枢動アームが、ガス通路と、隣接アームと連絡するための入口および出口とを有し、また各アーム対の１つまたは複数の間にガスシールを有する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
前記結合ヘッドが位置合せ表面を有する閉鎖可能な開口部を含み、前記シールドが、対応する位置合せフランジを含み、前記シールドが、前記位置合せフランジの相互作用によって前記ハウジング内で少なくとも部分的に位置合せされる請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記閉鎖可能な開口部が透明部分を有するドアを含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記結合ヘッドがさらに第２位置合せ表面を含み、前記シールドが第２位置合せフランジを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
加工部材を間に収容するため、および前記加工部材の中に設けられた開口に結合するために置かれた２つの結合ヘッドをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ガス供給部が前記結合ヘッドの間に交差結合部を含み、かつ２つの真空ポンプを含み、前記真空ポンプの各々が、その中のガスを排出するために前記交差結合部に連結され、前記ポンプを互いに隔離するために前記ポンプの間に遮断弁をさらに含む請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記１つまたは複数の結合ヘッドに連結された１つまたは複数の真空ポンプを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ガス供給部が１つまたは複数の異なるガスのガス溜めを含み、前記制御システムが、前記１つまたは複数の異なるガスの、システムへの選択的導入を制御するためのガス順序付け制御を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ガス供給部が、前記ガスを生成するように液体を加熱するための加熱器を含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ガス供給部が、材料液体源を蒸発させるための蒸発器を含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ガス供給部が、加圧ガス源と、圧力および圧力供給を制御するための圧力制御装置とを含む請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記バイアスシステムが、プラズマが前記加工部材の中に発生するように電圧を印加するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記制御システムが、前記加工部材の中に中空陰極効果を確立するように前記真空源および前記ガス源を調整するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
アノードを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３２】
シールドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
加工部材を処理するためのシステムであって、
加工部材をアノードに対して負にバイアスするように加工部材とアノードに接続するためのバイアスシステムと、
加工部材の内部を真空にするための真空源と
処理用材料を含有するガスを前記加工部材に導入するためのガス供給部と、
前記バイアスシステム、前記真空源、および前記ガス供給部を制御するための制御システムと、
１対の結合ヘッドと
を含み、前記１対の結合ヘッドは、
ケーシングを有する入力結合ヘッドであって、前記ケーシングが、前記ガス供給部からガスを受け入れるための入口と、処理しようとする加工部材と連結するための出口とを有する、入力結合ヘッドと、
ケーシングを有する出力結合ヘッドであって、前記ケーシングが、加工部材に連結するためおよび前記加工部材からガスを受け入れるための入口と、前記真空源と連結するための出口とを有する、出力結合ヘッドと、
ケーシングを、導入されたガスから少なくとも部分的に遮蔽するための取外し可能なシールドと
を含む、システム。
【請求項３４】
前記結合ヘッドの前記出口が加工部材の内部と流れ連絡するように、前記加工部材を前記結合ヘッドに連結するステップと、
中空陰極効果を確立して前記加工部材の内部にプラズマを発生させるように、前記加工部材の内部の圧力を低下させ、かつ前記加工部材とカソードとの間にバイアス電圧を印加するステップと
処理用材料の堆積または注入を可能にするように、処理用材料を含むガスを前記結合ヘッドの中に導入し、かつ前記ガスを前記加工部材の中に通すステップと
を含む、請求項１に記載のシステムを動作させる方法。
【国際調査報告】
2009544853.tif 000015