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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Film-bildende Vorrichtung zum Bilden eines Films an einem Werkstück durch Verwenden einer Bogenentladung.
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Die Film-bildende Vorrichtung, welche in der
JP 02016020218 A offenbart wird, ist eine Vorrichtung, welche einen Film bildet, indem an der Oberfläche eines Werkstücks Metallionen abgelagert werden, welche von einer Verdampfungsquelle durch eine Bogenentladung freigegeben wurden. Diese Film-bildende Vorrichtung weist eine zylindrische Verdampfungsquelle auf, welche einen Innenraum zum Aufnehmen eines Werkstücks, ein Schließteil zum Abdichten des Innenraums und eine Elektrode, die entlang der Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle vorgesehen ist, aufweist.
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Bei einer solchen Film-bildenden Vorrichtung bringt die externe Energiezufuhr bzw. Leistungszufuhr eine Entladungsspannung auf die Verdampfungsquelle auf. Die Vorspannungszufuhr bringt eine Vorspannung bzw. eine elektrische Spannung für eine Vorspannung bzw. eine elektrische Vorspannung auf das in den Innenraum der Verdampfungsquelle aufgenommene Werkstück auf. Das Schließteil ist geerdet. Dann wird der Stößel mit der Verdampfungsquelle in Kontakt gebracht, und unmittelbar danach von der Verdampfungsquelle getrennt, so dass eine Bogenentladung erzeugt wird, in welcher die Verdampfungsquelle als eine Kathode dient, und das Schließteil als eine Anode dient. Im Ergebnis wird eine hoch-dichte Stromstärke an der Bogenstelle an der Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle konzentriert, und werden Ionen freigegeben bzw. gelöst. In der Film-bildenden Vorrichtung, die in der vorstehenden Veröffentlichung beschrieben wird, ist die Elektrode entweder geerdet, oder sie wird mit einer positiven Spannung versorgt, die niedriger als die Spannung der Verdampfungsquelle ist, um als eine Anode ähnlich dem Schließteil zu funktionieren bzw. wirken.
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In dem Fall der Film-bildenden Vorrichtung, die in der vorstehenden Veröffentlichung beschrieben wird, weist die Elektrode eine Gasleitung zum Zuführen eines Prozessgases zu dem Innenraum der Verdampfungsquelle auf. Die von der Verdampfungsquelle freigegebenen Metallionen werden nicht nur an dem Werkstück, sondern auch an der Elektrode in einigen Fällen abgelagert. In diesem Fall kann, falls eine Bogenentladung wiederholt erzeugt wird, und der Ablagerungsbetrag der Metallionen an der Elektrode erhöht ist, ein Metallfilm gebildet werden, um die Öffnung der Gasleitung in die Elektrode zu blockieren bzw. zu versperren. Da die Film-bildende Vorrichtung der vorstehenden Veröffentlichung diese Faktoren nicht berücksichtigt, gibt es noch Raum für Verbesserungen.
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DE 10 2015 111 102 A1 offenbart ebenso eine Film-bildende Vorrichtung mit einer zylindrischen Verdampfungsquelle, einer Hilfselektrode und einer Gaszufuhr, um Ionen durch Lichtbogenentladung an einem Werkstück anzulagern.
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US 2008 017113 A1 offenbart eine Film-bildende Vorrichtung mit einer Innenelektrode, einer Gaszufuhr und einer Außenelektrode, um im Inneren eines Kunststoffbehälters Plasma anzulagern.
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Kurzabriss der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist eine Film-bildende bzw. Film-formende Vorrichtung vorgesehen, welche beinhaltet eine zylindrische Verdampfungsquelle, die aus einem Metall gebildet ist, und die einen Innenraum zum Aufnehmen eines Werkstücks beinhaltet, eine Elektrode, die in dem Innenraum der Verdampfungsquelle angeordnet ist, und eine Gasleitung, die ein Gas zu dem Innenraum der Verdampfungsquelle von einem Raum außerhalb der Verdampfungsquelle zuführt, und die einen Endbereich beinhaltet, der in dem Innenraum angeordnet ist, bzw. sich in dem Innenraum befindet. Die Film-bildende Vorrichtung ist dazu konfiguriert, einen Film durch ein Ablagern an dem Werkstück zu bilden, wobei Metallionen von der Verdampfungsquelle durch eine Bogenentladung freigegeben werden, welche zwischen der Verdampfungsquelle und der Elektrode erzeugt wird. Der Endbereich der Gasleitung beinhaltet einen ersten Abschnitt, der aus einem ersten Material gebildet ist, und einen zweiten Abschnitt, der aus einem zweiten Material gebildet ist. Das erste Material und das zweite Material weisen verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten auf.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration beinhaltet der Endbereich der Gasleitung den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt, welche aus Materialien gebildet sind, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wenn sich die Gasleitung wegen der Wärme der Bogenentladung ausdehnt bzw. expandiert, tritt in dem Grad der thermischen Ausdehnung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt eine Differenz auf. Das heißt, der Endbereich der Gasleitung wird wiederholt durch die Wärme der bei der Filmbildung erzeugten Bogenentladung thermisch ausgedehnt, um den Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zu ändern. Daher wird bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration auch in dem Fall, dass Metallionen an dem Endbereich der Gasleitung abgelagert werden, so dass ein Metallfilm gebildet wird, um den Endbereich der Gasleitung zu blockieren, das Ablösen bzw. Loswerden des Metallfilms gefördert.
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Die vorstehend beschriebene Film-bildende Vorrichtung beinhaltet vorzugsweise ein Adhäsion-verhinderndes Teil, das zwischen der Verdampfungsquelle und der Elektrode angeordnet ist, und das von der Verdampfungsquelle und der Elektrode elektrisch isoliert ist. Die Elektrode beinhaltet den ersten Abschnitt. Das Adhäsion-verhindernde Teil beinhaltet den zweiten Abschnitt. Der Endbereich der Gasleitung wird durch die Elektrode und das Adhäsions-verhindernde Teil ausgebildet.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist es unnötig, ein Teil vorzusehen, welches den Endbereich der Gasleitung zu der Elektrode und dem Adhäsions-verhindernden Teil separat ausbildet. Dieses trägt zu einem Reduzieren bei der Anzahl der Komponenten der Film-bildenden Vorrichtung bei.
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Bei der Film-bildenden Vorrichtung weist das erste Material, aus welchem die Elektrode gebildet ist, vorzugsweise einen höheren thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten als denjenigen des zweiten Materials, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil gebildet ist, auf.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist der thermische Leitfähigkeitskoeffizient der Elektrode höher als der thermische Leitfähigkeitskoeffizient des Adhäsions-verhindernden Teils. Daher ist es wahrscheinlicher, dass die Wärme der Elektrode zu den anderen Teilen als dem Adhäsion-verhindernden Teil übertragen wird. Da es wahrscheinlicher ist, dass die Wärme der Elektrode zu anderen Teilen entweicht, wird auf diese Weise verhindert, dass die Temperatur der Elektrode übermäßig hoch bleibt.
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Bei der Film-bildenden Vorrichtung weist das erste Material, aus welchem die Elektrode vorzugsweise gebildet ist, einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als denjenigen des zweiten Materials, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil gebildet ist, auf.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration weist das Adhäsion-verhindernde Teil einen größeren Grad der thermischen Ausdehnung als die Elektrode auf. Auch ist es weniger wahrscheinlich, wie vorstehend beschrieben, dass das Adhäsion-verhindernde Teil im Vergleich zu der Elektrode Wärme verliert. Somit dauert der Hoch-Temperatur-Zustand des Adhäsion-verhindernden Teils länger an als derjenige der Elektrode. Daher erhöht die vorstehend beschriebene Konfiguration die Dimensions-mäßige Differenz wegen der thermischen Ausdehnung zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil und der Elektrode, wodurch die Änderung in dem Abstand zwischen dem Adhäsions-verhindernden Teil und der Elektrode vor und nach der thermischen Ausdehnung erhöht wird.
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Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich werden, welche in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, wobei im Wege eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung illustriert werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung kann zusammen mit den Aufgaben und Vorteilen davon am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
- 1 eine quergeschnittene Ansicht ist, welche die Konfiguration einer Film-bildenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform schematisch zeigt,
- 2 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Konfiguration des Kupplungsteils zeigt,
- 3 eine quergeschnittene Ansicht ist, welche eine Weise schematisch zeigt, in welcher ein Metallfilm gebildet wird, wenn eine Bogenentladung in der Film-bildenden Vorrichtung wiederholt erzeugt wird,
- 4A eine quergeschnittene Ansicht ist, welche den Abstand zwischen der Elektrode und dem Adhäsion-verhindernden Teil vor der thermischen Ausdehnung wegen der Bogenentladung zeigt,
- 4B eine quergeschnittene Ansicht ist, welche eine Änderung in dem Abstand zwischen der Elektrode und dem Adhäsion-verhindernden Teil nach einer thermischen Ausdehnung wegen der Bogenentladung zeigt,
- 5 eine quergeschnittene Ansicht ist, welche die Konfiguration einer Film-bildenden Vorrichtung gemäß einer Modifikation schematisch zeigt,
- 6A eine quergeschnittene Ansicht ist, welche einen Endbereich einer Gasleitung vor einer thermischen Ausdehnung wegen einer Bogenentladung in einer Film-bildenden Vorrichtung gemäß einer anderen Modifikation zeigt, und,
- 6B eine quergeschnittene Ansicht ist, welche eine Weise zeigt, in welcher der Endbereich der Gasleitung nach einer thermischen Ausdehnung wegen einer Bogenentladung in der Film-bildenden Vorrichtung gemäß der Modifikation der 6A deformiert ist.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Film-bildende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 4B beschrieben werden.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, weist die Film-bildende Vorrichtung eine Verdampfungsquelle 10 auf. Die Verdampfungsquelle 10 ist zum Beispiel aus einem Metall, wie beispielsweise Titan, gebildet. Die Verdampfungsquelle 10 weist eine zylindrische Form mit einem Innenraum 10A darin auf. Die Verdampfungsquelle 10 ist mit einer externen Energiezufuhr 11 elektrisch verbunden. Die Verdampfungsquelle 10 weist ein erstes Ende (das untere Ende, wie es in der 1 gesehen wird) in einer Richtung auf, in welcher sich eine Zentralachse C erstreckt. Ein erstes Dichtteil 12 ist mit dem ersten Ende verbunden. Das erste Dichtteil 12 ist wie eine Scheibe geformt. Der Durchmesser des ersten Dichtteils 12 ist gleich dem Außendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Das erste Dichtteil 12 und die Verdampfungsquelle 10 sind miteinander mit einem isolierenden Dichtmaterial (nicht dargestellt) dazwischen gekoppelt. Das erste Dichtteil 12 ist geerdet. Ein Koppelteil 13 ist mit dem zweiten Ende (dem oberen Ende, wie es in der 1 gesehen wird) der Verdampfungsquelle 10 in der Axialrichtung gekoppelt.
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Wie es in der 2 gezeigt wird, weist das Koppelteil 13 eine ringartige Form auf. Das Koppelteil 13 weist eine erste Stirnseite 13A (die untere Stirnseite, wie es in der 2 gesehen wird) auf, mit welcher das obere Ende der Verdampfungsquelle 10 gekoppelt ist. Das Koppelteil 13 weist eine zweite Stirnseite 13B (die obere Stirnseite, wie es in der 2 gesehen wird) auf, welche sich an der zu der ersten Stirnseite 13A entgegengesetzten Seite befindet, und eine Einleitungsnut 13C, auf, welche eine Form aufweist, welche durch Ausschneiden der zweiten Stirnseite 13B vorgesehen wird. In dem Koppelteil 13 ist die Wanddicke des Bereichs, wo die Einleitungsnut 13C gebildet ist, das heißt die Länge des Koppelteils 13 in der axialen Richtung, kleiner als die Wanddicke des verbleibenden Bereiches. Der Außendurchmesser des Koppelteils 13 ist gleich dem Außendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Der Innendurchmesser des Koppelteils 13 ist kleiner als der Innendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Das Koppelteil 13 ist mit der Verdampfungsquelle 10 koaxial angeordnet. Somit ist, wie es in der 1 gezeigt ist, der Bereich des Innenumfangsbereichs des Koppelteils 13 näher zu der Zentralachse C als die Verdampfungsquelle 10 in der Radialrichtung (der Links-Rechts-Richtung, wie es in der 1 gesehen wird) positioniert. Das Koppelteil 13 wird hergestellt, indem ein leitfähiges Material geformt wird, und dann die gesamte Oberfläche mit einem isolierenden Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid, bedeckt wird. Daher weist das Koppelteil 13 isolierende Eigenschaften auf.
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Ein zylindrisches Adhäsion-verhinderndes Teil 14 ist mit der ersten Stirnseite 13A des Koppelteils 13 gekoppelt. Das Adhäsion-verhindernde Teil 14 ist aus einem rostfreien Stahl gebildet, und es erstreckt sich von dem Koppelteil 13 hin zu dem ersten Dichtteil 12. Der Außendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ist kleiner als der Innendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Der Innendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ist gleich dem Innendurchmesser des Koppelteils 13. Das Adhäsion-verhindernde Teil 14 ist koaxial mit der Verdampfungsquelle 10 angeordnet. Somit liegen die Außenwandoberfläche des Adhäsion-verhindernden Teils 14 und die Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle 10 einander gegenüber, während sie über den gesamten Umfang voneinander beabstandet sind. Die Innenwandoberfläche des Adhäsion-verhindernden Teils 14 und die Innenwandoberfläche des Koppelteils 13 fluchten im Übrigen miteinander.
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Die Film-bildende Vorrichtung beinhaltet auch eine Elektrode 15. Die Elektrode 15 ist aus Aluminium gebildet, und sie ist geerdet. Die Elektrode 15 beinhaltet einen ringförmigen Kontaktplattenbereich 15A, welcher mit der zweiten Stirnseite 13B des Koppelteils 13 in Kontakt ist, und einen zylindrischen Entladungsbereich 15B, welcher von einem Teil an dem Innenumfang des Kontaktplattenbereichs 15A gebogen ist, und sich in der Axialrichtung erstreckt. Der Entladungsbereich 15B erstreckt sich von dem Kontaktplattenbereich 15A hin zu dem ersten Dichtteil 12. Der Außendurchmesser des Entladungsbereichs 15B ist kleiner als der Innendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14. Der Entladungsbereich 15B ist koaxial mit dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 angeordnet. Daher ist das Adhäsion-verhindernde Teil 14 zwischen der Verdampfungsquelle 10 und der Elektrode 15 angeordnet. Die Außenwandoberfläche des Entladungsbereichs 15B liegt den Innenwandoberflächen des Adhäsion-verhindernden Teils 14 und des Koppelteils 13 gegenüber, und ist von diesen beabstandet. In der Axialrichtung befindet sich das distale Ende des Entladungsbereiches 15B an derselben Position wie das distale Ende des Adhäsion-verhindernden Teils 14. Da der Entladungsbereich 15B koaxial mit der Verdampfungsquelle 10 angeordnet ist, ist der Abstand in der radialen Richtung von der Außenwandoberfläche des Entladungsbereichs 15B zu der Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle 10 über den gesamten Umfang gleichmäßig.
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Darüber hinaus ist ein zweites Dichtteil 16 an den Kontaktplattenbereich 15A der Elektrode 15 gekoppelt. Das heißt, der Kontaktplattenbereich 15A ist Sandwich-artig zwischen dem zweiten Dichtteil 16 und dem Koppelteil 13 aufgenommen. Das zweite Dichtteil 16 ist wie eine Scheibe geformt. Der Durchmesser des zweiten Dichtteils 16 ist gleich dem Außendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Das zweite Dichtteil 16 und die Elektrode 15 sind miteinander mit einem isolierenden Dichtmaterial (nicht dargestellt) dazwischen gekoppelt. Das zweite Dichtteil 16 ist geerdet. Der Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 wird durch das erste Dichtteil 12 und das zweite Dichtteil 16 hermetisch abgedichtet.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, beinhaltet die Film-bildende Vorrichtung auch ein Einleitungsrohr 17, durch welches ein Prozessgas strömt. Als das Prozessgas kann ein Gas verwendet werden, das für eine Bogenentladung geeignet ist, wie beispielsweise ein Acetylengas oder ein Argongas. Das Einleitungsrohr 17 ist mit der Außenumfangsoberfläche der Elektrode 15 und der Außenumfangsoberfläche des Koppelteils 13 gekoppelt, und ist mit der Einleitungsnut 13C kommunizierend verbunden. Somit strömt das Prozessgas, welches durch das Einleitungsrohr 17 strömt, in den Raum zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 durch die Einleitungsnut 13C, und es wird zu dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 zugeführt. Das heißt, das Koppelteil 13, das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 bilden eine Gasleitung 18 zum Zuführen des Prozessgases von dem Raum außerhalb der Verdampfungsquelle 10 zu dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10. Die Gasleitung 18 beinhaltet eine Einleitungsleitung 18A und eine Kommunikationsleitung 18B. Die Einleitungsleitung 18A wird durch die Einleitungsnut 13C des Koppelteils 13 und den Kontaktplattenbereich 15A der Elektrode 15 ausgebildet. Die Kommunikationsleitung 18B wird durch die Innenwandoberfläche des Koppelteils 13 und die Außenwandoberfläche des Entladungsbereichs 15B der Elektrode 15 ausgebildet. Darüber hinaus beinhaltet die Gasleitung 18 auch eine Auslassleitung 18C, welche durch das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 ausgebildet wird. Die Auslassleitung 18C ist ein Endbereich der Gasleitung 18, der in dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 angeordnet ist.
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Ein Aluminium, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, weist einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als ein rostfreier Stahl auf, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist. Daher ist die Auslassleitung 18C in der Gasleitung 16 aus Materialien gebildet, welche unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform, entspricht ein Aluminium, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, einem ersten Material, und ein rostfreier Stahl, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist, entspricht einem zweiten Material. In der Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 entspricht der radial innenliegende Abschnitt, welcher durch die Elektrode 15 ausgebildet wird, einem ersten Abschnitt und entspricht der äußere Abschnitt, welcher durch das Adhäsion-verhindernde Teil 14 ausgebildet wird, einem zweiten Abschnitt. Ein Aluminium, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, weist einen höheren thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten als rostfreier Stahl auf, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist.
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Die Film-bildende Vorrichtung beinhaltet auch eine elektromagnetische Spule 19, welche angeordnet ist, um den Außenumfang der Verdampfungsquelle 10 zu umgeben, und sie erzeugt ein magnetisches Feld, wenn sie mit Energie beaufschlagt wird.
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Bei dieser Film-bildenden Vorrichtung wird ein Werkstück 100 in dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 aufgenommen, und wird der Innenraum 10A durch das erste Dichtteil 12 und das zweite Dichtteil 16 hermetisch abgedichtet. Während durch die Gasleitung 18 ein Prozessgas zugeführt wird, wird eine Entladungsspannung von der externen Energiezufuhr 11 zu der Verdampfungsquelle 10 zugeführt, und wird eine Vorspannung auf das Werkstück 100 durch eine Vorspannungszufuhr 101 aufgebracht. Das Werkstück 100 und das erste Dichtteil 12 sind voneinander durch ein isolierendes Teil, wie beispielsweise ein isolierendes Blatt (nicht dargestellt), isoliert. In diesem Fall wird eine Bogenentladung erzeugt, in welcher die Verdampfungsquelle 10 als eine Kathode dient, und die Elektrode 15 als eine Anode dient.
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Das Adhäsion-verhindernde Teil 14, welches zwischen der Verdampfungsquelle 10 und der Elektrode 15 angeordnet ist, ist mit dem Koppelteil 13 verbunden, welches isolierende Eigenschaften aufweist, und es ist von der Verdampfungsquelle 10 und der Elektrode 15 elektrisch isoliert. Somit wird, wie es in 1 gezeigt ist, die Erzeugung einer Glühentladung an dem Bereich zurückgehalten, wo das Adhäsion-verhindernde Teil 14 angeordnet ist, und wird eine Bogenentladung zwischen dem distalen Ende des Entladungsbereichs 15B der Elektrode 15 und der Verdampfungsquelle 10 erzeugt, wobei das Adhäsion-verhindernde Teil 14 vermieden wird. Wenn die Bogenentladung zwischen der Verdampfungsquelle 10 und der Elektrode 15 erzeugt wird, konzentriert sich eine hoch-dichte Stromstärke an einer Bogenstelle AS an der Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle 10, und Metallionen I werden freigegeben. Dann werden die Metallionen I an dem Werkstück 100 abgelagert, auf welches eine Vorspannung aufgebracht wird, wodurch ein Film gebildet wird. Die Stromstärke, welche durch die elektromagnetische Spule 19 strömt, wird geändert, um die Position zu ändern bzw. verschieben, an welcher die Bogenentladung in der Film-bildenden Vorrichtung in der Umfangsrichtung erzeugt wird, wodurch eine wiederholte Erzeugung einer Bogenentladung an einer bestimmten Position verhindert wird.
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Betriebsmäßige Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden nun unter Bezugnahme auf die 3, 4A und 4B beschrieben.
- (1) Die Metallionen I, welche wegen der Bogenentladung von der Verdampfungsquelle 10 freigegeben werden, werden nicht nur an dem Werkstück 100, sondern auch an Teilen, wie beispielsweise dem Adhäsion-verhindernden Teil 14, der Elektrode 15, den Dichtteilen 12,16 und dergleichen abgelagert.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, wird dann, wenn eine Bogenentladung wiederholt erzeugt wird, und sich der Ablagerungsbetrag der Metallionen I an dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 erhöht, ein Metallfilm M gebildet, um das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 zu verbinden, und ein Teil der Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 kann durch den Metallfilm M blockiert werden.
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Wie es in der 4A gezeigt wird, wird dann, wenn eine Bogenentladung in einem Zustand erzeugt wird, in welchem ein Teil der Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 durch den Metallfilm M blockiert wird, die Wärme der Bogenentladung auf das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 aufgebracht, und dehnt sie diese thermisch aus. Da sich der Grad der thermischen Ausdehnung zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 unterscheidet, ändert sich zu dieser Zeit der Abstand zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15, wie es in der 4B gezeigt ist. Das heißt, da die Elektrode 15 aus einem Material gebildet ist, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der höher als derjenige des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ist, ist der Grad der radial auswärtigen Ausdehnung der Elektrode 15 größer als der Grad der radial auswärtigen Ausdehnung des Adhäsion-verhindernden Teils 14, sodass der Abstand L2 zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 nach der thermischen Ausdehnung kürzer als der Abstand L1 zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 vor der thermischen Ausdehnung ist (L1 >L2). Wenn die Erzeugung der Bogenentladung gestoppt wird, fallen andererseits die Temperaturen der Elektrode 15 und des Adhäsion-verhindernden Teils 14. Demgemäß kehrt der Abstand zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 zu dem früheren Abstand L1 zurück, welcher vor der thermischen Ausdehnung vorgelegen hat. Auf diese Weise wird die Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 wiederholt mit der Wärme der Bogenentladung, welche während der Filmbildung erzeugt wird, thermisch ausgedehnt, sodass sich der Abstand zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 ändert. Im Ergebnis wird eine Druckspannung wiederholt auf den Metallfilm M aufgebracht, um den Metallfilm M rasch abzulösen, wie es in der 4B gezeigt ist. Auch falls Metallionen I an dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 abgelagert sind bzw. werden, um den Metallfilm M zu bilden, welcher wiederum die Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 blockiert, wird daher verhindert, dass der Metallfilm M damit fortfährt, sich anzulagern.
- (2) Da die Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 durch das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 ausgebildet wird, ist es nicht notwendig, Teile vorzusehen, welche getrennt von dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 die Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 ausbilden. Dies trägt zu der Reduktion bei der Anzahl an Komponenten der Film-bildenden Vorrichtung bei.
- (3) Wenn das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15 durch den Metallfilm M kurzgeschlossen werden, können das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Verdampfungsquelle 10 elektrisch miteinander verbunden werden, und wird eine Bogenentladung erzeugt, in welcher die Verdampfungsquelle 10 als eine Kathode dient, und das Adhäsion-verhindernde Teil 14, welches an einer Position angeordnet ist, die zu der Verdampfungsquelle 10 näher als die Elektrode 15 ist, als eine Anode dient. In einem solchen Fall ist es schwierig, die Position zu ändern, wo die Bogenentladung erzeugt wird, indem die Stromstärke zu der elektromagnetischen Spule 19 gesteuert wird, und wird eine Bogenentladung wiederholt in der kurz-geschlossenen Position erzeugt. Daher konzentriert sich eine Wärme an einer spezifischen Position in der Umfangsrichtung der Elektrode 15.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Adhäsion-verhindernde Teil 14 und die Elektrode 15, welche die Gasleitung 18 ausbilden, aus Materialien gebildet, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Daher wird der Abstand zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 geändert, indem die Wärme der Bogenentladung verwendet wird, um den Metallfilm M zu entfernen, welcher einen Kurzschluss zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 verursachen würde. Dies begrenzt im Gegenzug eine Konzentration einer Wärme an einer spezifischen Position an der Elektrode 15.
- (4) Ein Aluminium, aus welchem die Elektrode gebildet ist, weist einen höheren thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten als ein rostfreier Stahl auf, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist. Somit ist es leichter, die Wärme der Elektrode 15 zu anderen Teilen zu übertragen, wenn die Bogenentladung gestoppt ist, als die Wärme des Adhäsion-verhindernden Teils 14. Da es wahrscheinlicher ist, dass die Wärme der Elektrode 15 zu anderen Teilen abgeführt wird, wird auf diesem Wege die Temperatur der Elektrode 15 daran gehindert, übermäßig hoch zu verbleiben.
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Die vorstehend illustrierte Ausführungsform kann wie folgt modifiziert werden.
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Ein Kupfer kann als das erste Material eingesetzt werden, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, und ein Aluminium kann als das zweite Material eingesetzt werden, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist. Bei dieser Konfiguration weist das Material, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, einen höheren thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten und einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Material auf, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist. Somit wird zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (4) der folgende Vorteil erlangt.
- (5) Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Grad der thermischen Ausdehnung des Adhäsion-verhindernden Teils 14 größer als derjenige der Elektrode 15. Dann, wenn die Wärme der Bogenentladung empfangen wird, ist daher der Grad der radial auswärtigen Ausdehnung der Elektrode 15 kleiner als der Grad der radial auswärtigen Ausdehnung des Adhäsion-verhindernden Teils 14, so dass der Abstand zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 nach der thermischen Ausdehnung größer als der Abstand zwischen der Elektrode 15 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 vor der thermischen Ausdehnung ist. Dies bringt eine Zugspannung auf den Metallfilm M auf, wodurch ein Ablösen des Metallfilms M gefördert wird. Auch weist das Material, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist, einen geringeren thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten auf als das Material, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das Adhäsion-verhindernde Teil 14 im Vergleich mit der Elektrode 15 Wärme verliert. Daher dauert der Hoch-Temperatur-Zustand des Adhäsion-verhindernden Teils 14 länger als derjenige der Elektrode 15. Das heißt, bei dem Prozess, bei welchem die Temperatur der Elektrode 15 abgesenkt wird, und die thermische Ausdehnung ausgesetzt wird, können die Temperatur des Adhäsion-verhindernden Teils 14 und die thermische Ausdehnung des Adhäsion-verhindernden Teils 14 beibehalten werden, wodurch die dimensionsmäßige Differenz wegen der thermischen Ausdehnung zwischen dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 und der Elektrode 15 erhöht wird.
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Das erste Material, aus welchem die Elektrode 15 gebildet ist, und das zweite Material, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist, sind nicht auf einen rostfreien Stahl oder ein Aluminium beschränkt, und Metalle, wie beispielsweise ein Kupfer, ein Nickel, ein Wolfram, ein Molybdän und dergleichen, können eingesetzt werden, wenn es angemessen ist. Das erste Material und das zweite Material können ausgewählt werden, sodass der thermische Ausdehnungskoeffizient des ersten Materials höher als derjenige des zweiten Materials ist, und dass der thermische Leitfähigkeitskoeffizient des ersten Materials geringer als derjenige des zweiten Materials ist. Alternativ können das erste Material und das zweite Material ausgewählt werden, sodass der thermische Ausdehnungskoeffizient des ersten Materials geringer als derjenige des zweiten Materials ist, und dass der thermische Leitfähigkeitskoeffizient des ersten Materials geringer als derjenige des zweiten Materials ist. Darüber hinaus können das erste Material und das zweite Material ausgewählt werden, so dass der thermische Leitfähigkeitskoeffizient des ersten Materials gleich demjenigen des zweiten Materials ist. Die Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Materials und demjenigen des zweiten Materials ist vorzugsweise beispielsweise größer als die Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von SUS 304 und demjenigen von Aluminium, oder gleich wie diese, und noch bevorzugter größer als die Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von SUS 304 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium, oder gleich wie diese.
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In der Film-bildenden Vorrichtung ist es auch möglich, eine Gasleitung durch ein Verwenden anderer Teile als der Elektrode 15 und des Adhäsion-verhindernden Teils 14 auszubilden. Zum Beispiel kann die in der 5 gezeigte Konfiguration eingesetzt werden. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen werden denjenigen Komponenten gegeben, welche den entsprechenden Komponenten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ähnlich oder gleich sind, und auf detaillierte Erläuterungen wird verzichtet.
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Wie es in der 5 gezeigt ist, weist die Film-bildende Vorrichtung ein Adhäsion-verhinderndes Teil 14 auf, das mit einer ersten Stirnseite 13A eines Koppelteils 13 verbunden ist. Das Adhäsion-verhindernde Teil 14 ist ein zylindrisches Teil, das aus rostfreiem Stahl gebildet ist, und das sich von dem Koppelteil 13 hin zu dem ersten Dichtteil 12 erstreckt. Der Außendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ist kleiner als der Innendurchmesser der Verdampfungsquelle 10. Der Innendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ist größer als der Innendurchmesser des Koppelteils 13. Somit ist das Adhäsion-verhindernde Teil 14 an einer Position zwischen der Innenwandoberfläche der Verdampfungsquelle 10 und der Innenwandoberfläche des Koppelteils 13 angeordnet. Ein Ende einer zylindrischen Elektrode 50 ist an ein zweites Dichtteil 16 gekoppelt. Die Elektrode 50 ist aus Aluminium gebildet, und sie ist an das zweite Dichtteil 16 mit einem isolierenden Dichtmaterial (nicht dargestellt) dazwischen gekoppelt. Die Elektrode 50 ist geerdet. Die Elektrode 50 ist an einer Position angeordnet, die zu der Zentralachse C näher als das Koppelteil 13 ist.
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Zwischen der Elektrode 50 und dem Adhäsion-verhindernden Teil 14 ist eine Gasleitung 51 vorgesehen, die ein Gas von dem Raum außerhalb der Verdampfungsquelle 10 zu dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 zuführt. Ein Teil der Gasleitung 51 wird durch einen Außenzylinderbereich 52, welcher an die erste Stirnseite 13A des Koppelteils 13 gekoppelt ist, und einen Innenzylinderbereich 53, welcher an die zweite Stirnseite 13B des Koppelteils 13 gekoppelt ist, ausgebildet. Der Außenzylinderbereich 52 weist eine zylindrische Form auf, und seine Länge in der axialen Richtung ist gleich der Länge in der axialen Richtung des Adhäsion-verhindernden Teils 14. Der Innendurchmesser des Außenzylinderbereichs 52 ist gleich dem Innendurchmesser des Koppelteils 13. Der Außendurchmesser des Außenzylinderbereichs 52 ist kleiner als der Innendurchmesser des Adhäsion-verhindernden Teils 14.
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Der Innenzylinderbereich 53 beinhaltet einen ringförmigen Kontaktbereich 53A, welcher mit der zweiten Stirnseite 13B des Koppelteils 13 in Kontakt ist, und einen zylindrischen Bereich 53B, welcher von einem Bereich an dem Innenumfang des Kontaktbereichs 53A gebogen ist, und sich in der axialen Richtung erstreckt. Das zweite Dichtteil 16 ist mit dem Kontaktbereich 53A verbunden. Das heißt, der Kontaktbereich 53A ist Sandwich-artig zwischen das zweite Dichtteil 16 und das Koppelteil 13 zwischengefügt. Das zweite Dichtteil 16 und der Kontaktbereich 53A sind miteinander mit einem isolierenden Dichtmaterial (nicht dargestellt) dazwischen gekoppelt. Der zylindrische Bereich 53B erstreckt sich von dem Kontaktbereich 53A hin zu dem ersten Dichtteil 12. Der Außendurchmesser des zylindrischen Bereichs 53B ist kleiner als der Innendurchmesser des Koppelteils 13. Daher ist der zylindrische Bereich 53B angeordnet, um von dem Koppelteil 13 beabstandet bzw. separat zu sein, und er liegt dem Außenzylinderbereich 52 gegenüber. Darüber hinaus ist der Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs 53B größer als der Außendurchmesser der Elektrode 50. Der Außenzylinderbereich 52 ist zum Beispiel aus einem rostfreiem Stahl gebildet, und der Innenzylinderbereich 53 ist zum Beispiel aus einem Aluminium gebildet.
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Ein Einleitungsrohr 17 ist an die Außenumfangsoberfläche des Koppelteils 13 und die Außenumfangsoberfläche des Innenzylinderbereichs 53 gekoppelt, und es ist mit einer Einleitungsnut 13C kommunizierend verbunden. Das Prozessgas, welches durch das Einleitungsrohr 17 strömt, strömt in den Raum zwischen dem Außenzylinderbereich 52 und dem Innenzylinderbereich 53 durch die Einleitungsnut 13C, und es wird zu dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 zugeführt. Das heißt, die Gasleitung 51 wird durch das Koppelteil 13, den Außenzylinderbereich 52 und den Innenzylinderbereich 53 ausgebildet. Die Gasleitung 51 beinhaltet eine Einleitungsleitung 51A und eine Kommunikationsleitung 51B. Die Einleitungsleitung 51A wird durch die Einleitungsnut 13C des Koppelteils 13 und den Kontaktbereich 53A des Innenzylinderbereichs 53 ausgebildet. Die Kommunikationsleitung 51B wird durch die Innenwandoberfläche des Koppelteils 13 und die Außenwandoberfläche des zylindrischen Bereichs 53B des Innenzylinderbereichs 53 ausgebildet. Die Gasleitung 51 beinhaltet auch eine Auslassleitung 51C, welche durch den Außenzylinderbereich 52 und den Innenzylinderbereich 53 ausgebildet wird. Die Auslassleitung 51C ist ein Endbereich der Gasleitung 51, die bzw. der in dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 angeordnet ist.
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Bei dieser Konfiguration wird der Endbereich der Gasleitung 51 durch den Außenzylinderbereich 52 und den Innenzylinderbereich 53 ausgebildet, welche aus Materialien gebildet sind, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Somit entspricht bei dieser Konfiguration ein Aluminium, aus welchem der Innenzylinderbereich 53 gebildet ist, dem ersten Material und entspricht ein rostfreier Stahl, aus welchem der Außenzylinderbereich 52 gebildet ist, dem zweiten Material. In der Auslassleitung 51C der Gasleitung 51 entspricht der radial innere Abschnitt, welcher durch den Innenzylinderbereich 53 ausgebildet wird, dem ersten Abschnitt und entspricht der radial äußere Abschnitt, welcher durch den Außenzylinderbereich 52 ausgebildet wird, dem zweiten Abschnitt. Da der Innenzylinderbereich 53 und der Außenzylinderbereich 52 durch das isolierende Dichtmaterial und das Koppelteil 13 gelagert werden, sind die Zylinderbereiche 53, 52 von der Elektrode 50 und der Verdampfungsquelle 10 elektrisch isoliert.
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Diese Film-bildende Vorrichtung bringt eine Entladungsspannung auf die Verdampfungsquelle 10 von der externen Energiezufuhr 11 auf, während ein Prozessgas durch die Gasleitung 51 zugeführt wird, und sie bringt eine Vorspannung auf das Werkstück 100 unter Verwenden einer Vorspannungszufuhr 101 auf. Dies erzeugt eine Bogenentladung zwischen dem distalen Ende der Elektrode 50 und der Verdampfungsquelle 10. Wie es vorstehend beschrieben ist, sind der Außenzylinderbereich 52 und der Innenzylinderbereich 53 aus Materialien gebildet, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dann, wenn der Innenzylinderbereich 53 und der Außenzylinderbereich 52 thermisch ausgedehnt werden, indem sie die Wärme der Bogenentladung empfangen, wird daher der Abstand zwischen dem Innenzylinderbereich 53 und dem Außenzylinderbereich 52 verkürzt. Wenn die Erzeugung der Bogenentladung gestoppt wird, fallen im Gegensatz hierzu die Temperaturen des Außenzylinderbereichs 52 und des Innenzylinderbereichs 53. Demgemäß kehrt der Abstand zwischen dem Außenzylinderbereich 52 und dem Innenzylinderbereich 53 zu dem früheren Abstand zurück, welcher vor der thermischen Ausdehnung vorgelegen hat. Auch bei dieser Konfiguration kann daher durch ein wiederholtes thermisches Ausdehnen der Auslassleitung 51C der Gasleitung 51 mit der Wärme der Bogenentladung, welche während des Film-Bildens erzeugt wird, der Abstand zwischen dem Außenzylinderbereich 52 und dem Innenzylinderbereich 53 intermittierend geändert werden. Daher ist es möglich, denselben Vorteil wie den vorstehend beschriebenen Vorteil (1) zu erreichen. Das erste Material, aus welchem der Innenzylinderbereich 53 gebildet ist, und das zweite Material, aus welchem der Außenzylinderbereich 52 gebildet ist, sind nicht auf einen rostfreien Stahl oder ein Aluminium beschränkt, und Metalle wie beispielsweise ein Kupfer, ein Nickel, ein Wolfram, ein Molybdän und dergleichen, können eingesetzt werden, wenn es angemessen ist. Zusätzlich kann, falls ein rostfreier Stahl als das erste Material eingesetzt ist, aus welchem der Innenzylinderbereich 53 gebildet ist, und ein Aluminium als das zweite Material verwendet wird, aus welchem der Außenzylinderbereich 52 gebildet ist, der Abstand zwischen dem Innenzylinderbereich 53 und dem Außenzylinderbereich 52 erhöht werden, wenn die Zylinderbereiche 53, 52 die Wärme der Bogenentladung empfangen und sich thermisch ausdehnen.
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Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration können Materialien, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, als das Material, aus welchem die Elektrode 50 gebildet ist, und das Material, aus welchem der Innenzylinderbereich 53 gebildet ist, ausgewählt werden. Auch können Materialien, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, als das Material, aus welchem das Adhäsion-verhindernde Teil 14 gebildet ist, und das Material, aus welchem der Außenzylinderbereich 52 gebildet ist, ausgewählt werden. Darüber hinaus kann das Adhäsion-verhindernde Teil 14 weggelassen werden.
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Die Endbereiche der Gasleitungen 18 und 51 entsprechen nicht notwendigerweise den gesamten Auslassleitungen 18C und 51C. Zum Beispiel können bei der Ausführungsform, bei welcher die Auslassleitung 18C durch die vorstehend beschriebene Elektrode 15 und das Adhäsion-verhindernde Teil 14 ausgebildet wird, der Bereich, welcher durch den distalen Endbereich des Entladungsbereichs 15B der Elektrode 15 ausgebildet wird, und der distale Endbereich des Adhäsion-verhindernden Teils 14 als der vorstehend beschriebene Endbereich bezeichnet werden.
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Zum Beispiel kann der distale Endbereich des Entladungsbereichs 15B in der Elektrode 15 aus einem Aluminium gebildet sein, und kann der restliche bzw. verbleibende Bereich der Elektrode 15 aus einem rostfreiem Stahl gebildet sein. Da bei dieser Konfiguration das gesamte Adhäsion-verhindernde Teil 14, welches den distalen Endbereich beinhaltet, aus einem rostfreiem Stahl gebildet ist, sind der distale Endbereich der Elektrode 15 und der distale Endbereich des Adhäsion-verhindernden Teils 14, welche zueinander gegenüber liegen, durch Materialien verschiedener thermischer Ausdehnungskoeffizienten ausgebildet. Die restlichen Teile der Elektrode 15 und des Adhäsion-verhindernden Teils 14 sind aus demselben Material gebildet.
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Alternativ hierzu kann die gesamte Elektrode 15 aus einem Aluminium gebildet sein, und kann der distale Endbereich des Adhäsion-verhindernden Teils 14 aus einem rostfreiem Stahl gebildet sein, und können die restlichen Bereiche des Adhäsion-verhindernden Teils 14 aus einem Aluminium gebildet sein. In diesem Fall kann der Bereich, welcher durch den distalen Endbereich der Elektrode 15 und den distalen Endbereich des Adhäsion-verhindernden Teils 14 ausgebildet wird, der in dem Innenraum 10A der Verdampfungsquelle 10 angeordnete Endbereich in der Gasleitung 18 sein.
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Der distale Endbereich der Elektrode 15 bildet den ersten Abschnitt aus, und der distale Endbereich des Adhäsion-verhindernden Teils 14 bildet den zweiten Abschnitt aus. Auch bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, den Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in der Gasleitung 18 durch Verwenden der Wärme der Bogenentladung zu ändern, und kann der Metallfilm M, welcher an den Endbereich der Gasleitung 18 anhaftet, abgelöst werden.
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Die Konfiguration der Gasleitung ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt. Zum Beispiel können die in den 6A und 6B gezeigten Konfigurationen verwendet werden.
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Wie es in der 6A gezeigt ist, kann die Auslassleitung 18C, welche den Endbereich der Gasleitung 18 ausbildet, durch ein zylindrisches erstes Teil 60 und ein zylindrisches zweites Teil 61, welches einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser des ersten Teils 60 ist, ausgebildet sein. Das zweite Teil 61 ist ein bimetallisches Objekt, das durch einen Innenumfangsbereich 61A, der dem ersten Teil 60 gegenüberliegt, und einen Außenumfangsbereich 61B, der an die Außenumfangoberfläche des Innenumfangsbereichs 61A gekoppelt ist, ausgebildet ist. Der Innenumfangsbereich 61A ist aus einem Material gebildet, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der höher als derjenige des Außenumfangsbereichs 61B ist. Der Außenumfangsbereich 61B ist aus einem Material gebildet, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher höher als derjenige des ersten Teils 60 ist. Das heißt, die Materialien, aus welchen das zweite Teil 61 gebildet ist, sind beides Materialien, welche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, welche höher als derjenige des ersten Teils 60 sind. Bei der Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 entspricht der radial innere Abschnitt, welcher durch das erste Teil 60 ausgebildet wird, dem ersten Abschnitt, und entspricht der radial äußere Abschnitt, welcher durch das zweite Teil 61 ausgebildet wird, dem zweiten Abschnitt.
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Bei dieser Konfiguration ist der Grad einer radial auswärtigen Ausdehnung des ersten Teils 60 kleiner als der Grad der radial auswärtigen Ausdehnung des zweiten Teils 61. Wenn das erste Teil 60 und das zweite Teil 61 thermisch durch die Wärme der Bogenentladung ausgedehnt werden, ist daher der Abstand L4 zwischen dem ersten Teil 60 und dem zweiten Teil 61 nach der thermischen Ausdehnung länger als der Abstand L3 zwischen dem ersten Teil 60 und dem zweiten Teil 61 vor der thermischen Ausdehnung, wie es in der 6B gezeigt ist. Da das zweite Teil 61 ein bimetallisches Objekt ist, und der Innenumfangsbereich 61A einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Außenumfangsbereich 61B aufweist, wird der distale Endbereich des zweiten Teils 61 von dem ersten Teil 60 weggebogen. Gemäß einer solchen Konfiguration ist es möglich, den Abstand zwischen dem ersten Teil 60 und dem zweiten Teil 61 in einem noch größeren Maß zwischen vor und nach der thermischen Ausdehnung zu ändern. Daher ist es möglich, denselben Vorteil, wie den vorstehend beschriebenen Vorteil (1) zu erlangen.
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Die Beziehung zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials, aus welchem das erste Teil 60 gebildet ist, und den Materialien, aus welchen das zweite Teil 61 gebildet ist, ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt. Zum Beispiel kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials, aus welchem das erste Teil 60 gebildet ist, höher als derjenige der Materialien, aus welchen das zweite Teil 61 gebildet ist, sein. In dem zweiten Teil 61 kann der Innenumfangsbereich 61A aus einem Material gebildet sein, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher geringer als derjenige des Außenumfangsbereichs 61B ist. Darüber hinaus kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials, aus welchem das erste Teil 60 gebildet ist, geringer als derjenige eines der Materialien, aus welchen das zweite Teil 61 gebildet ist, und höher als derjenige des anderen sein. Kurz gesagt, es ist nur nötig, dass das erste Teil 60 und das zweite Teil 61, welche die Auslassleitung 18C der Gasleitung 18 bilden, aus Materialien gebildet sind, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Darüber hinaus kann das erste Teil 60 ein bimetallisches Objekt sein, wie es vorstehend beschrieben ist.
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Die Verdampfungsquelle 10 muss nicht notwendigerweise zylindrisch sein. Zum Beispiel kann die Verdampfungsquelle 10 eine röhrenförmige Form mit einem polygonalen Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus kann die Verdampfungsquelle 10 eine röhrenartige Form mit einem geschlossenen Ende aufweisen. In diesem Fall kann das erste Dichtteil 12 weggelassen werden.
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Die Konfiguration des Koppelteils 13 ist nicht auf diejenige der vorstehenden Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann eine Vielzahl an Einleitungsnuten 13C in der Umfangsrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall sind mehrere Einleitungsrohre 17 vorgesehen, um den mehreren Einleitungsnuten 13C zu entsprechen. Darüber hinaus ist die Konfiguration der Einleitungsleitungen 18A, 51A der Gasleitungen 18, 51 nicht auf die Einleitungsnut 13C beschränkt. Zum Beispiel kann die Einleitungsnut 13C durch ein Durchgangsloch, das sich durch das Koppelteil 13 hindurch erstreckt, ersetzt werden. An Stelle des Vorsehens der Einleitungsnut 13C in dem Koppelteil 13 können Lagerungsteile, wie beispielsweise Lagerungsstützen, die sich von der zu dem Koppelteil 13 weisenden Oberfläche zu dem Koppelteil 13 erstrecken, an dem Kontaktplattenbereich 15A der Elektrode 15 und dem Kontaktbereich 53A des Innenzylinderbereichs 53 vorgesehen sein. Bei dieser Konfiguration halten die Lagerungsstützen die Lücke zwischen dem Koppelteil 13 und der Elektrode 15 oder dem Innenzylinderbereich 53 frei, wobei die Einleitungsleitungen 18A, 51A der Gasleitungen 18, 51 vorgesehen werden.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen des Koppelteils 13 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Koppelteil 13 mit einem leitfähigen Material geformt, und wird dann in die Oberfläche des Koppelteils 13 mit einem isolierenden Material bedeckt. Das Koppelteil 13 kann jedoch durch ein anderes Verfahren hergestellt werden. Es ist zum Beispiel auch möglich, ein isolierendes Koppelteil 13 herzustellen, indem ein isolierendes Material in eine gewünschte Form geformt wird.
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Die vorstehend beschriebene Film-bildende Vorrichtung kann mit einem Stößel versehen sein. Der Stößel ist geerdet, und er kann zwischen einer Position in einem Kontakt mit der Verdampfungsquelle 10 und einer zurückgezogenen Position, in welcher er mit der Verdampfungsquelle 10 nicht in Kontakt steht, verlagert werden. In dieser Konfiguration wird eine Entladungsspannung auf die Verdampfungsquelle 10 von der externen Energiezufuhr 11 aufgebracht, und wird eine Vorspannung auf das Werkstück 100 durch die Vorspannungszufuhr 101 aufgebracht. Dann wird der Stößel mit der Verdampfungsquelle 10 in Kontakt gebracht, und unmittelbar danach von der Verdampfungsquelle 10 beabstandet; eine Bogenentladung wird erzeugt, in welcher die Verdampfungsquelle 10 als eine Kathode und die Elektrode 15 als eine Anode dient.
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Bei den vorstehend beschriebenen Endbereichen der Gasleitungen 18, 51 kann die Dicke von einem der Abschnitte erster Abschnitt und zweiter Abschnitt, welcher aus einem Material gebildet ist, welcher den höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, dünner als der andere gemacht sein. Bei dieser Konfiguration kann der Betrag an Deformation des dünneren Abschnitts der Abschnitte erster und zweiter Abschnitt größer als derjenige des Anderen in Bezug auf den Betrag der von der Bogenentladung übertragenen Wärme eingestellt werden. Dieser erlaubt es, den Abstand zwischen den Abschnitten erster und zweiter Abschnitt in hohem Maße zu ändern.
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Das Adhäsion-verhindernde Teil 14, der Entladungsbereich 15B der Elektrode 15, der Außenzylinderbereich 52 und der zylindrische Bereich 53B des Innenzylinderbereichs 53 sind in einer zylindrischen Form gebildet, aber diese Formen können geändert werden, wenn es notwendig ist. Das heißt, in dem Querschnitt in der Richtung, die zu der Axialrichtung orthogonal ist, ist jedes der vorstehenden Teile nicht darauf beschränkt, eine ringförmige Form aufzuweisen, sondern es kann zum Beispiel eine bogenförmige Form aufweisen. Eine solche Konfiguration verursacht, dass die Gasleitungen 18, 51 in bogenförmigen Formen bezüglich des Querschnitts gebildet werden. Wie es vorstehend beschrieben ist, sind die Gasleitungen 18, 51 nicht darauf beschränkt, vom Querschnitt her ringförmig zu sein. Auch bei einer solchen Konfiguration weisen die Endbereiche der Gasleitungen 18, 51 den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt auf, welche aus Materialien gebildet sind, welche verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Somit ist es durch Verwenden der Wärme der Bogenentladung möglich, der Abstand zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in der radialen Richtung und in der axialen Richtung zu ändern.
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Eine Film-bildende Vorrichtung beinhaltet somit eine zylindrische Verdampfungsquelle, eine Elektrode und eine Gasleitung. Die Verdampfungsquelle ist aus einem Material gebildet, und sie beinhaltet einen Innenraum zum Aufnehmen eines Werkstücks. Die Elektrode ist in dem Innenraum der Verdampfungsquelle angeordnet. Die Gasleitung führt ein Gas zu dem Innenraum der Verdampfungsquelle von einem Raum außerhalb der Verdampfungsquelle zu. Die Gasleitung beinhaltet einen Endbereich, der sich in dem Innenraum befindet. Der Endbereich der Gasleitung beinhaltet einen ersten Abschnitt, der aus einem ersten Material gebildet ist, und einen zweiten Abschnitt, der aus einem zweiten Material gebildet ist. Das erste Material und das zweite Material weisen verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten auf.
