(57)【要約】  少なくとも以下のステップ：ａ）プロセスチャンバ（１）に最初に含まれているガスの温度を少なくとも第１の温度まで上昇させるステップ、ｂ）第２の温度であるパージガスをプロセスチャンバ（１）に導入するステップであって、第１の温度は第２の温度より高いステップを含む、プロセスチャンバ（１）をパージする方法。提供された方法を用いると、プロセスチャンバ（１）を、特に低いパージガスの消費量で及び／又は特に短いパージ時間で、窒素及び／又はアルゴンなどのパージガスでパージすることができる。これは、パージ前にプロセスチャンバ（１）に最初に含まれているガスの温度を上昇させることによって、したがってこのガスの濃度を低減することによって達成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）プロセスチャンバ（１）に最初に含まれているガスの温度を少なくとも第１の温度まで上昇させるステップ、
ｂ）第２の温度であるパージガスを前記プロセスチャンバ（１）に導入するステップであって、前記第１の温度は前記第２の温度より高いステップ
を少なくとも含む、プロセスチャンバ（１）をパージする方法。
【請求項２】
前記パージガスが不活性ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の温度が０℃未満である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ステップａ）の前、前記プロセスチャンバ（１）に最初に含まれているガスの温度が前記第１の温度よりも少なくとも５０Ｋ低い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップｂ）の前に液体窒素及び／又はアルゴンを蒸発させ、前記蒸発した窒素及び／又はアルゴンをステップｂ）で前記パージガスとして使用することをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記パージが、少なくとも、前記プロセスチャンバ（１）内の酸素濃度がパージ後に１０００ｐｐｍ［百万分率］未満になる程度に行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
以下のパラメータ、
・ステップｂ）の前記パージガスの流速、及び
・ステップｂ）が実行されるパージ時間、
の少なくとも１つが、以下のパラメータ、
・前記プロセスチャンバ（１）内で測定された温度、及び
・前記プロセスチャンバ（１）内で測定された酸素濃度、
の少なくとも１つに応じて制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度は、ステップｂ）で前記プロセスチャンバ（１）に導入された前記パージガスの体積が前記プロセスチャンバ（１）の総容積よりも１．５未満大きい係数である場合、ステップｂ）の後に前記プロセスチャンバ（１）内の酸素濃度が所定の最大酸素濃度を下回るように決定される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の温度は、ステップｂ）が実行されるパージ時間が５分未満の場合に、ステップｂ）の後、前記プロセスチャンバ（１）内の酸素濃度が所定の最大酸素濃度を下回るように決定される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
プロセスチャンバ（１）が請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によってパージされた後、積層造形法によって前記プロセスチャンバ（１）内で３次元製品を製造することを含む方法。
【請求項１１】
プロセスチャンバ（１）が請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法によってパージされた後、前記プロセスチャンバ（１）をオートクレーブとして使用することを含む方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成された制御ユニット（２）。
【請求項１３】
プロセスチャンバ（１）が、前記プロセスチャンバ（１）内の温度を上昇させるための少なくともヒータ（３）と、前記プロセスチャンバ（１）内の温度及び／又は少なくともパージを行う間のパージガスの流速を測定及び制御するための制御ユニット（２）とを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されたプロセスチャンバ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスチャンバ及びそれをパージする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
望ましくない化学反応を抑制するために、いくつかのプロセスは不活性雰囲気で行われる。これは例えば積層造形法の場合である。積層造形法のプロセスは、いくつかの用途に及ぶ。いくつかの用途によれば、製品は、前駆体粉末を提供することによって、及び例えばレーザによって局所的かつ選択的に粉末を溶融することによって製造される。これを複数の粉末層に対して行うと、製品が得られる。規定された雰囲気でプロセスを実行することが望ましい。規定された雰囲気は、例えば、酸素、窒素、アルゴン及び／又はヘリウムの特定の濃度を有し得、及び／又は特定の湿度を有し得る。
【０００３】
例えば、特に溶融プロセスステップ中の酸素の存在は、特に粉末が酸化する可能性があるため、製品の品質を損なう可能性がある。この影響を低減又は回避するために、積層造形法は通常、プロセスチャンバ内で不活性雰囲気で行われる。チタンベース合金などの材料では、窒素の存在も不利になる可能性がある。
【０００４】
また、オートクレーブは通常、不活性雰囲気で運転される。オートクレーブは、その環境に対して気密に密閉されたプロセスチャンバであり、特に製品の熱処理及び／又は化学処理に使用される。
【０００５】
プロセスチャンバ内の不活性雰囲気は、プロセスチャンバを不活性ガスでパージすることにより得ることができる。したがって、通常、不活性ガスがプロセスチャンバに導入され、プロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスを移動し、それと置き換わる。しかしながら、特に、プロセスチャンバの表面に酸素を結合する接着効果のために、特に、プロセスチャンバ内のわずかな酸素濃度は、かなり長いパージ時間にわたりパージすることによってのみ到達することができる。この目的のために、特に大量の不活性ガスが必要になるかもしれない。例えば、積層造形法では、パージには通常最大４０分かかり、この場合、理論的にはプロセスチャンバの体積の２又は３倍に等しい不活性ガスの体積が消費される。実際には、さらに大量の不活性ガスが消費されることがよくある。特に、プロセスチャンバをプロセスごとに頻繁に開く必要があり、したがって頻繁にパージしなければならない場合、パージ時間が長く、ガス消費量が多いという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、先行技術から知られているこれらの欠点を少なくとも部分的に克服すること、特に、プロセスチャンバ及びそれをパージするための方法を提供することであり、ここで、パージ時間及び／又はパージガスの消費量は特に少ない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、独立請求項の特徴によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に向けられている。
【０００８】
少なくとも以下のステップを含む、プロセスチャンバをパージする方法が提供される。
ａ）プロセスチャンバに最初に含まれているガスの温度を少なくとも第１の温度まで上昇させるステップ、
ｂ）第２の温度であるパージガスをプロセスチャンバに導入するステップであって、第１の温度は第２の温度より高いステップ。
【０００９】
プロセスチャンバという用語は、プロセスチャンバ内に配置された製品の製造又は処理などのプロセスを実行するのに適したあらゆる容積を網羅すると理解される。好ましくは、プロセスチャンバは、所定の雰囲気がプロセスチャンバ内で調整可能であるように、気密式に密閉することができる。所定の雰囲気は、１つ又は複数のガスの所定の濃度又は分圧及び／又は所定の全圧を含むことができる。また、所定の雰囲気は真空であり得る。特に、所定の雰囲気は、酸素の濃度が所定の値よりも低い不活性雰囲気であり得る。所定の雰囲気は、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、及び／又はアンモニウムを含み得、それぞれがそれぞれ所定の濃度又は所定の分圧を有する。特に、所定の雰囲気は、アルゴンとヘリウムの混合物、水素と窒素の混合物、アルゴンと酸素の混合物、アルゴンと窒素の混合物、アルゴンと水素の混合物、又は窒素とヘリウムの混合物であり得る。
【００１０】
プロセスチャンバは、好ましくは、例えば鋼などの金属の壁で作られたハウジング内に形成される。プロセスチャンバは、例えば、直方体、立方体又は円筒形の形状を有することができる。好ましくは、プロセスチャンバは、プロセスチャンバを開いて製品又はその先行物（例えば、前駆体粉末又は処理される前製品）をプロセスチャンバ内に入れることを可能にするための、及び／又は製品又はその先行物をプロセスチャンバから取り出すための少なくとも１つのドア又はフラップを含む。また、プロセスチャンバはその目的のためにエアロックを有することができる。さらに、プロセスチャンバは、好ましくは、プロセスチャンバ内にガスを導入するための、及び／又はプロセスチャンバからガスを除去するための少なくとも１つのポートを備える。特にそのようなポートを介して、所定の雰囲気をプロセスチャンバ内で調整することができる。プロセスチャンバに導入され、プロセスチャンバから除去されるガスの濃度に応じて、それぞれのポートは、好ましくは、プロセスチャンバの上面、下面、又は側面に配置される。例えば、特定のプロセスチャンバを異なるガスに使用できるように、複数のポートを設けることができる。これにより、特定のガスをプロセスチャンバに導入するため、及び／又は特定のガスをプロセスチャンバから除去するために最適なポートを使用することができる。
【００１１】
記載した方法を用いると、パージを特に高速で実行することができ、それにより、特に少量のパージガスが消費される。これは、特に、プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスの温度がステップａ）に従って上昇するときに得ることができる。プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスは、記載した方法の開始点を構成するガス又はガス状物質の混合物であり得る。特に、プロセスチャンバに最初に含まれているガスは空気であり得る。これは、実際にはほとんどの場合に当てはまる。それというのも、プロセスチャンバのパージは、通常、プロセスチャンバが、例えば、製品をプロセスチャンバに入れるため、及び／又は製品をプロセスチャンバから取り出すために開かれた後に実行されるからである。しかしながら、記載した方法は、プロセスチャンバ内に最初に存在するガスの組成に関係なく、プロセスチャンバをパージするために使用することができる。
【００１２】
パージは、プロセスチャンバ内に含まれるガスの交換として理解される。例えば、パージにより、最初にプロセスチャンバ内に含まれている空気を窒素で置き換えることができる。その後、プロセスチャンバが意図されるプロセスをプロセスチャンバ内で実行することができる。この種のパージは、静的プロセスと見なすことができる。プロセスチャンバが意図されるプロセスは、好ましくは、パージが完了した後に開始される。しかしながら、パージが完了する前に、プロセスチャンバが意図されているプロセスを開始することも可能である。
【００１３】
そのような静的パージの後、パージ区画を通るパージガスの一定の流れを提供することも可能である。これは連続パージと呼ばれることもある。連続パージは、陽圧下で、及び／又は測定値に応じて実行できる。
【００１４】
記載した方法を用いると、静的及び／又は連続パージを行うことができる。特に、静的パージは、プロセスチャンバ内のガスを最初に交換するために実行することができ、その後、連続パージを実行することができる。プロセスチャンバが意図されているプロセスは、特に連続パージ中に実行することができる。特に、ステップｂ）は、静的及び／又は連続パージの一部であり得る。また、連続パージ中及び／又はプロセスチャンバが意図されているプロセスの実行中に、パージ区画の容積を変えることが可能である。特に、パージ区画の容積は、プロセスチャンバが意図されるプロセスの段階に応じて変えることができる。このようにして、例えば、選択的レーザ溶融が行われる空間（これは例えばパージ区画であり得る）の容積を、製造された製品の体積の増加に応じて増加することができる。
【００１５】
プロセスチャンバ内に最初に存在するガスの温度を上昇させることにより、このガスの濃度は減少する。好ましくは、ステップａ）に従って温度を上昇させている間又はその後にプロセスチャンバの少なくとも１つのポートを開き、それによりプロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスの少なくとも一部が、ガスが温度の上昇に起因して膨張するにつれてプロセスチャンバから逃げることができるようにする。したがって、プロセスチャンバ内に含まれるガス分子又はガス原子の総数が減少する。これにより、プロセスチャンバ内の酸素分子の数の第１の減少がもたらされるが、酸素の分圧はこのステップによって大幅に変更されない。
【００１６】
プロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスがプロセスチャンバから追い出されてパージガスで置き換えられるとき、プロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスの濃度の減少により、パージ時間及び／又はパージガスの消費量を低減することができる。これは、ステップａ）の後にプロセスチャンバから除去する必要があるガス分子又はガス原子の数が減ったためである。さらに、温度の上昇により、プロセスチャンバ内の表面に吸着された分子の数が減少する。
【００１７】
ステップｂ）に従ってプロセスチャンバに導入されるパージガスは、最初にプロセスチャンバ内に含まれていたガスよりも低温である。したがって、パージガスは、パージガスがプロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスと同じ温度を有する場合のように、比較的高い濃度でプロセスチャンバに導入される。
【００１８】
第１の温度と第２の温度の差が大きいほど、ガスの濃度の差が大きくなり、パージ時間及びパージガスの消費量をより少なくすることができる。第１の温度は、好ましくは、第２の温度よりも少なくとも２０Ｋ、特に少なくとも５０Ｋ高い。
【００１９】
本方法の好ましい実施形態では、パージガスは不活性ガスである。
【００２０】
不活性パージガスを使用すると、プロセスチャンバ内で不活性雰囲気を得ることができる。不活性雰囲気は、所定の値を下回る酸素濃度及び／又は所定の値を上回る不活性ガスの濃度によって特徴付けることができる。それにより、他のガスの濃度は考慮されないままであり得る。好ましくは、不活性ガスは、窒素、ヘリウム、アルゴン及び／又は二酸化炭素である。
【００２１】
或いは、パージガスは空気であることが好ましい。
【００２２】
本方法のさらに好ましい実施形態では、パージは、少なくとも、プロセスチャンバ内の酸素濃度がパージ後に１０００ｐｐｍ［百万分率］未満になる程度に行われる。
【００２３】
パージ後の許容酸素濃度は、用途に依存する。例えば、選択的レーザ溶融の場合、最大１０００ｐｐｍの濃度が許容され得る。しかしながら、他の用途では、より低い酸素濃度が好ましい。例えば、クロム及び／又はニッケルなどの材料を処理する場合、２０ｐｐｍ未満の酸素濃度が好ましく、タンタルなどの材料では、５ｐｐｍ未満の酸素濃度が好ましい。プラスチック材料を処理する場合、最大５０００ｐｐｍの酸素濃度さえ許容可能であり得る。
【００２４】
本方法のさらに好ましい実施形態では、第２の温度は０℃未満である。
【００２５】
特に、プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスの温度がステップａ）に従って上昇する場合だけでなく、パージガスが特に低い温度でステップｂ）に従ってプロセスチャンバに導入される場合も、パージ時間及び／又はパージガス消費量を減らすことができる。好ましくは、第２の温度は−２０℃よりもさらに低い。プロセスチャンバ及び／又はその中に配置された製品からの損傷を防ぐために、プロセスガスの温度は少なくとも最小値より高い。第２の温度は−３０℃より高いことが望ましい。
【００２６】
本方法のさらに好ましい実施形態では、ステップａ）の前、プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスの温度は、第１の温度よりも少なくとも５０Ｋ低い。
【００２７】
好ましくは、プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスの温度は、第１の温度より少なくとも７５Ｋ低い。この実施形態では、プロセスチャンバ内に最初に含まれているガスの温度は、ステップａ）の間、すなわちステップａ）の最初から最後まで、少なくとも４０Ｋ、好ましくは少なくとも１００Ｋ、特に少なくとも２００Ｋ上昇される。これは、第１の温度と第２の温度の間のそれぞれの差に寄与し得る。
【００２８】
さらに好ましい実施形態では、本方法は、ステップｂ）の前に液体窒素及び／又はアルゴンを蒸発させるステップと、蒸発した窒素及び／又はアルゴンをステップｂ）でパージガスとして使用するステップとをさらに含む。
【００２９】
窒素とアルゴンは、多くの異なるプロセスに特に適した不活性ガスである。また、窒素とアルゴンは液体状態で、例えば貯蔵タンクに簡単に貯蔵することができる。ガス状の窒素及び／又はアルゴンを使用する前に、貯蔵タンクから抽出された窒素及び／又はアルゴンは、例えば、環境空気又は水などの媒体と熱を交換するための蒸発器又は熱交換器内で蒸発させることができる。特に、蒸発した窒素及び／又はアルゴンが使用される場合、特に低い第２の温度を容易に達成することができる。アルゴンは、特にチタンなどの材料の処理に使用することができる。
【００３０】
或いは、他のガス、特に液化してそれらの液体状態で貯蔵することができるようなガスを使用することができる。また、ガスの混合物を使用することもできる。
【００３１】
本方法のさらに好ましい実施形態では、以下のパラメータ、
・ステップｂ）のパージガスの流速、及び
・ステップｂ）が実行されるパージ時間、
の少なくとも１つが、以下のパラメータ、
・プロセスチャンバ内で測定された温度、及び
・プロセスチャンバ内で測定された酸素濃度、
の少なくとも１つに応じて制御される。
【００３２】
この実施形態は、プロセスチャンバ内で不活性雰囲気を得るのに特に適している。
【００３３】
パージガスの流速は、時間あたりでプロセスチャンバに導入されるパージガスの量、特にパージガスの質量又は体積である。すなわち、流速は、質量流量又は体積流量であり得る。パージ時間は、パージが実行される合計時間であり、それは特にステップｂ）の開始から終了までの合計時間である。パージガスの流速が高いほど、及び／又はパージ時間が長いほど、パージのためにプロセスチャンバ内に合計で導入されるパージガスの量、特に質量が多くなる。
【００３４】
パージの前、プロセスチャンバ内の温度と酸素濃度は、プロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスの温度と酸素濃度である。パージ中、プロセスチャンバ内の温度と酸素濃度は、プロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスとパージガスとの混合物の温度と酸素濃度である。パージ後、プロセスチャンバ内の温度と酸素濃度は、パージガス及びプロセスチャンバ内に最初に含まれていたガスの潜在残留物の温度と酸素濃度である。プロセスチャンバ内の温度及び酸素濃度は、好ましくは、少なくともステップａ）の一部の間に測定される。さらに、プロセスチャンバ内の温度及び酸素濃度は、少なくともステップｂ）の一部の間に測定することもできる。
【００３５】
パージガスの流速及び／又はパージ時間は、好ましくは、パージガスの消費量が達成可能な限り低くなるように制御される。多くの用途で、特にパージ時間は特に重要である。したがって、パージ時間を短縮することが特に好ましい。パージガスの流速及び／又はパージ時間は、例えば、プロセスチャンバ内の温度が所定の閾値よりも高い場合にのみパージガスを導入することによって、記載したように制御することができる。閾値は、例えば、経過時間及び／又はプロセスチャンバ内の酸素濃度に応じて事前に決定することができる。特に、所定値は、第１の温度以上の値に設定することができる。
【００３６】
本方法のさらに好ましい実施形態では、第１の温度は、ステップｂ）でプロセスチャンバに導入されたパージガスの体積がプロセスチャンバの総容積よりも１．５未満大きい係数である場合、ステップｂ）の後にプロセスチャンバ内の酸素濃度が所定の最大酸素濃度を下回るように決定される。
【００３７】
不活性雰囲気は最大酸素濃度によって特徴付けることができるので、この実施形態は、プロセスチャンバ内で不活性雰囲気を得るのに特に適している。
【００３８】
第１の温度が高いほど、プロセスチャンバに導入するパージガスは少なくて済む。したがって、第１の温度は、パージに利用可能な所与のパージガス量に対して、酸素濃度が所定の最大酸素濃度よりも低くなるように選択することができる。この実施形態では、使用できるパージガスの量は、最大でプロセスチャンバの総容積の１．５倍に設定される。ここでは、体積は、パージガスの実際の温度及び実際の圧力で決定されると考えられる。パージ中にパージガスの温度及び／又は圧力が変化した場合、それぞれの平均値が考慮されると考えられる。
【００３９】
プロセスチャンバの総容積は、パージすべき容積として定義される。すなわち、（メイン）プロセスチャンバからのガスがサブスペースにアクセスできる場合にのみ、パージチャンバに取り付けられるか、又はその一部を形成するそのようなサブスペースは、プロセスチャンバの総容積に含まれる。例えば、プロセスチャンバに接続されている粉末貯蔵部の容積は、粉末貯蔵部がプロセスチャンバと一緒にパージされなければならないようにプロセスチャンバからのガスが粉末貯蔵部にアクセスできるように接続が構成されている場合にのみ、プロセスチャンバの総容積に含まれる。
【００４０】
特定のパージ時間にわたる、及び第１の温度からのパージガスの特定の流速によるパージの後に到達した酸素濃度の依存性は、特に異なるパージ時間及び／又は異なるパージガス流速に対して、実験的に決定することができる。得られた依存性は、例えば、ルックアップテーブルとしてプロセスチャンバの制御ユニットに格納することができる。
【００４１】
本方法のさらに好ましい実施形態では、第１の温度は、ステップｂ）の後、ステップｂ）が実行されるパージ時間が５分未満の場合に、プロセスチャンバ内の酸素濃度が所定の最大酸素濃度より低くなるように決定される。
【００４２】
前の実施形態と同様に、本実施形態は、プロセスチャンバ内で不活性雰囲気を得るのに特に適している。ここで、取り組まれるのはパージ時間である。プロセスチャンバに導入されるパージガスの総量は、パージガスがプロセスチャンバに導入される流速と、パージの合計時間（パージ時間）によって決定される。特に、パージガスの量、特にパージガスの質量又は体積は、それぞれ質量流量又は体積流量の時間積分として得ることができる。したがって、パージガスの特定の総量及びパージガスの特定の流速は、それぞれのパージ時間に対応する。したがって、パージ時間要件は、パージガスの総量とパージガスの流速との特定の組み合わせに対応し、これは特定の第１の温度に対応する。
【００４３】
第１の温度からのパージガスの特定の流速でパージした後に到達した酸素濃度の依存性は、特にパージガスの異なる流速について、実験的に決定することができる。得られた依存性は、例えば、ルックアップテーブルとしてプロセスチャンバの制御ユニットに格納することができる。
【００４４】
本発明のさらなる態様によれば、記載した方法によってプロセスチャンバがパージされた後、積層造形法によりプロセスチャンバ内で３次元製品を製造することを含む方法が提供される。
【００４５】
プロセスチャンバをパージする方法について開示された詳細及び利点は、本方法に適用することができ、逆もまた同様である。
【００４６】
３次元製品を製造するために、積層造形法を実施することができる。それにより、製品の材料は、プロセスチャンバ内に粉末として提供される。したがって、粉末は前駆体材料と呼ぶことができる。前駆体粉末を局所的に、例えばレーザにより加熱することにより、粉末を溶融させ、したがって局所的に固体材料に変換することができる。これを複数の粉末層で行う場合、１層ずつ製品を得ることができる。
【００４７】
積層造形法は、好ましくは不活性雰囲気中で行われる。これにより、粉末及び／又は製品の酸化を防ぐことができる。また、不活性ガスを流すことにより、粉体層表面から残留粉体やヒュームを除去することができる。不活性ガスはまた、粉末へのヒューム及びスパッタの堆積を防止又は少なくとも低減することができる。
【００４８】
さらなる態様として、プロセスチャンバが記載された方法によってパージされた後、プロセスチャンバをオートクレーブとして使用することを含む方法が提供される。
【００４９】
プロセスチャンバをパージする方法について開示された詳細及び利点は、本方法に適用することができ、逆もまた同様である。
【００５０】
オートクレーブは、気密に密閉可能であり、且つ特に製品の熱処理及び／又は化学処理に使用することができるプロセスチャンバである。このような熱処理は、好ましくは、処理された製品の酸化を回避するために不活性雰囲気中で行われる。
【００５１】
特にオートクレーブでは、アンモニウムを含む所定の雰囲気を使用することができる。
【００５２】
さらなる態様として、記載された方法のいずれかを実行するように構成された制御ユニットが提供される。
【００５３】
記載された方法について開示された詳細及び利点は、制御ユニットに適用することができ、逆もまた同様である。
【００５４】
制御ユニットは、好ましくは、少なくとも１つの圧力センサ、少なくとも１つの温度センサ及び／又はプロセスチャンバ内のガス濃度、特に酸素濃度を測定するための少なくとも１つのセンサに接続される。
【００５５】
さらなる態様として、記載された方法のいずれかを実行するように構成されたプロセスチャンバが提供される。プロセスチャンバは、少なくともプロセスチャンバ内の温度を上昇させるためのヒータと、プロセスチャンバ内の温度及び／又は少なくともパージ中のパージガスの流速を測定及び制御するための制御ユニットとを備える。
【００５６】
記載された方法について開示された詳細及び利点は、プロセスチャンバに適用することができ、逆もまた同様である。
【００５７】
プロセスチャンバは、プロセスチャンバをパージするための記載された方法を実行するように構成され、記載された方法は、積層造形法によってプロセスチャンバ内で３次元製品を製造することを含み、及び／又は記載された方法は、プロセスチャンバをオートクレーブとして使用することを含む。ヒータは、例えば、プロセスチャンバ内の電気ヒータ、特に加熱コイルであり得る。
【００５８】
特許請求の範囲に明記された個々の特徴は、任意の所望の技術的に合理的な方法で互いに組み合わせ、本発明のさらなる実施形態を形成し得ることに留意されたい。本明細書は、特に図と併せて読まれる場合、本発明をさらに説明し、本発明の特に好ましい実施形態を特定する。次に、本発明及び技術分野の特に好ましい変形例を、添付の図を参照してより詳細に説明する。図に示される例示的な実施形態は、本発明を限定することを意図するものではないことに留意されたい。図は概略的であり、正確な縮尺ではない場合がある。図は以下を表示する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】プロセスチャンバの第１の実施形態の概略図。
【図２】プロセスチャンバの第２の実施形態の概略図。
【図３】プロセスチャンバの第３の実施形態の概略図。
【図４】図１〜３のいずれかのプロセスチャンバをパージするための方法の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１は、ヒータ３、温度センサ４及び酸素センサ５に接続された制御ユニット２を有するプロセスチャンバ１の第１の実施形態を示す。プロセスチャンバ１は、第１のポート６及び第２のポート７を含む。ヒータ３によってプロセスチャンバ１を加熱する間、プロセスチャンバ１内に含まれるガスは、第１のポート６が閉じている間、第２のポート７を介して排出することができる。
【００６１】
図２は、プロセスチャンバ１の第２の実施形態を示している。ここでは、図１と対照的に、ヒータ３は、接続ライン９内に第３のポート８と第１のポート７との間に設けられる。矢印で示すように接続ライン６とプロセスチャンバ１を通してガスを循環させることにより、プロセスチャンバ１内に含まれるガスを、ヒータ３によって加熱することができる。したがって、ヒータ３は、循環ヒータとして具体化されることが好ましい。
【００６２】
図３は、プロセスチャンバ１の第３の実施形態を示す。ここでは、酸素センサ５及びヒータ３のみが示されている。ガスは、第１のポート６を介してプロセスチャンバ１に導入することができ、第２のポート７を介したプロセスチャンバ１からのガスの排出は、バルブ１０によって制御することができる。また、焼結材料及び／又は組織から作られた分配要素１がプロセスチャンバ１内に提供される。第１のポート６を介してプロセスチャンバ１に導入されたガスは、分配要素１１を貫通することができる。分配要素１１は、プロセスチャンバ１に入るガスの分配を改善するような形状である。特に、分配要素１１は、プロセスチャンバ１内のガスの形状、サイズ及び／又は流速分布に基づいて適合され、ガスの分配がプロセスチャンバ１に適合されることを確実にする。
【００６３】
図１〜３のいずれのプロセスチャンバ１も、図４に示す方法に従ってパージすることができる。方法は次のステップを含む：
ａ）最初にプロセスチャンバ１に含まれているガスの温度を少なくとも第１の温度まで上昇させるステップ、
ｂ）第２の温度であるパージガスをプロセスチャンバ１に導入するステップであって、第１の温度は、０℃未満である第２の温度より高いステップ。
【００６４】
パージガスは、ステップｂ）の前に液体窒素及び／又はアルゴンを蒸発させ、蒸発した窒素及び／又はアルゴンをステップｂ）でパージガスとして使用することによって提供される。窒素及びアルゴンは不活性ガスである。
【００６５】
ステップｂ）は、少なくとも、プロセスチャンバ１内の酸素濃度がステップｂ）の後に１０００ｐｐｍ［百万分率］未満であるような程度まで実行される。
【００６６】
以下のパラメータ、
・ステップｂ）のパージガスの流速、及び
・ステップｂ）が実行されるパージ時間、
の少なくとも１つが、以下のパラメータ、
・プロセスチャンバ１内の温度センサ４（図１及び２にのみ示される）によって測定された温度、及び
・プロセスチャンバ１内の酸素センサ５によって測定された酸素濃度、
の少なくとも１つに応じて制御される。
【００６７】
第１の温度は、ステップｂ）でプロセスチャンバ１に導入されたパージガスの体積がプロセスチャンバ１の総容積よりも１．５未満大きい係数である場合、及び／又は、ステップｂ）が実行されるパージ時間が５分未満の場合、ステップｂ）の後にプロセスチャンバ１内の酸素濃度が所定の最大酸素濃度を下回るように決定される。
【００６８】
図２に示す方法に従ってプロセスチャンバ１がパージされた後、プロセスチャンバ１は、特に、積層造形法により、又はオートクレーブとして三次元製品を製造するために使用することができる。
【００６９】
提供された方法を用いると、プロセスチャンバ１を、パージガスの特に低い消費量で、及び／又は特に短いパージ時間で、窒素及び／又はアルゴンなどのパージガスでパージすることができる。これは、パージ前にプロセスチャンバ１内に最初に含まれているガスの温度を上昇させて、このガスの濃度を低下させることによって達成することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  プロセスチャンバ
２  制御ユニット
３  ヒータ
４  温度センサ
５  酸素センサ
６  第１のポート
７  第２のポート
８  第３のポート
９  接続ライン
１０  バルブ
１１  分配要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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