JP2003534458A - モバイルメッキシステムと方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 モバイルメッキシステムは、移動式貯蔵容器内の真空チャンバと、外部真空ポンプと、前記外部真空ポンプを制御する制御モジュールとを含む。前記外部真空ポンプは、モバイルメッキシステムが運搬されるときは、移動式貯蔵容器内に配置され、モバイルメッキシステムが静止して作動されるときは、移動式貯蔵容器外に配置される。外部真空ポンプは、フレキシブル配管セグメントを用いて、真空チャンバに結合され、真空チャンバ内と移動式貯蔵容器内の振動を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 関連出願 この出願は、ジェリー・ディー・キッドとクレイグ・ディー・ハリントンとダ
ニエル・エヌ・ホプキンスとを共同発明者として「プラズマメッキシステムと方
法」と題して１９９９年１０月２６日に出願された米国特許出願番号第０９/４
２７,７７５号と、ジェリー・ディー・キッドとクレイグ・ディー・ハリントン
とダニエル・エヌ・ホプキンスとを共同発明者として「コンフィギュラブル真空
システムと方法」と題して２０００年５月２２日に出願された米国特許出願第０
９/５７８,１６６号とに関するものである。

【０００２】 発明の技術分野 本発明は、一般に材料をメッキおよびコーティングするための真空システムお
よび蒸着技術の分野に関し、より詳細にはモバイル（移動式）メッキシステムと
方法に関する。

【０００３】 発明の背景 材料をメッキおよびコーティングし、処理された表面を作成するための蒸着技
術には、様々な蒸着技術が含まれる。これらの蒸着技術には、例えば、真空蒸着
、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、イオンメッキな
どがある。一般的に、これらの蒸着技術は、（ａ）対象物すなわち基板の表面を
準備および清掃するステップと、（ｂ）指定の作動パラメータで真空度すなわち
所望の圧力レベルを確立するステップと、（ｃ）蒸着を行なうステップとを伴う
。このような蒸着技術は、大きく高価で複雑なシステムや装置や機械を必要とす
る。

【０００４】 例えば、このような蒸着技術の多くは、所定の作動圧力の真空度を確立して維
持するために、高価で嵩張った複雑な真空システムを必要とする。このような真
空システムは、一般的に、真空チャンバと、機械式真空ポンプと、荒引真空ポン
プおよびフォアラインポンプと、拡散ポンプのような第２真空ポンプと、クライ
オポンプと、ターボ分子ポンプと、イオン真空ゲージのような複雑な圧力ゲージ
とを含む。これらの真空システムは、正確に所望の作動圧力とパラメータを維持
し継続させるために、しばしば、漏洩のない複雑な配管形態を必要とする。この
ような複雑な配管は、特に、接続面の問題或いは真空ポンプを作動することによ
って引き起こされる機械的な振動のために、パイプの曲がり部やパイプが接続さ
れるジョイント部で漏洩が起こり易い。

【０００５】 拡散ポンプのような一部または全部の真空ポンプは、大きく複雑な冷却システ
ムを必要とする。この冷却システムは、しばしば、真空ポンプの作動前あるいは
作動中に、何百ガロン何千ガロンもの水を使用して、冷却され循環されなければ
ならない。これにより、巨大な水槽と巨大な水槽内の水を冷却するための冷蔵シ
ステムとを有する巨大で嵩高い水冷システムが必要となる。

【０００６】 蒸着技術はこのような高価で複雑なシステムと装置と機械とを必要とするので
、このようなシステムは、一般的に、或る場所に永続的に据え付けられる。何百
ポンド何千ポンドもの重量の巨大な部品や構成要素を、すなわち、嵩高く輸送が
困難な部品や構成要素を、一蒸着技術を用いて、コーティングしたりメッキした
りする必要があるとき、唯一の選択肢は、このような巨大で嵩高い構成要素自体
に或いはその近傍に前記システムを永続的に据え付けることである。この場合、
このような巨大で嵩高い構成要素を、コーティングしたりメッキしたりするため
に、ほんの短い距離だけ移動することができる。

【０００７】 しかし残念ながら、これは非常に高価な選択肢なので、しばしば、コスト面で
禁止される。この高い出費には、不動産や装置を調達するコストとか、このよう
な複雑なシステムを据え付けるコストのみならず、このシステムを首尾良く作動
させ維持するために必要な専門技術を持った人を雇用したりするコストが含まれ
る。問題は、蒸着技術システムの設計にも存在する。このようなシステムは、特
殊な要求や設置の状況に合わせるために、全て特注設計の仕事を必要とする。完
成品引き渡し方式の蒸着技術システムは絶対に存在しない。図示されているよう
に、蒸着技術システムの設計、据え付け、作動、維持は複雑且つ高価である。そ
の結果、蒸着技術を用いての巨大で嵩高い構成要素のコーティングまたはメッキ
は、しばしば、利用不可能である。たとえ、このような巨大で嵩高い構成要素が
蒸着技術が提供する重要な利点によって利益を得ようとも、コーティングまたは
メッキを利用できないのである。

【０００８】 或る場合には、或る種の構成要素または部品を入手できるかは非常に重要であ
る。たとえコーティングまたはメッキによって重要な利点が得られたとしても、
出荷の遅れ或いは出荷停止というリスクは、如何に小さいものであっても、安全
性と経済的な両観点から或いはいずれか一方の観点から、リスクを取るには余り
にも大きい。例えば、原子力発電所で使用される反応容器ヘッドスタッドは、非
常に重要且つ唯一無二である。例えば隔年毎の原子力発電所での燃料の再装填な
ど、発電所が機能停止している間に、出荷が遅れたり出荷が停止するリスクは、
大き過ぎて取ることができない。例えば、老朽化のために原子力発電がオフライ
ンになると、毎日、数千万ドル或いは数百万ドルが消失する。このように、構成
要素または部品は非常に重要であるので、このような蒸着技術を通して実現され
る重要な利点があるにも拘わらず、蒸着技術を用いたメッキやコーティングのた
めに構成要素または部品が他の場所の出荷されることは決してない。

【０００９】 発明の概要 以上述べたことから、モバイルメッキシステムと方法の必要性が生じることが
認識される。前記モバイルメッキシステムと方法は、全ての複雑な関連装置とシ
ステムとを含めたメッキシステムが、ユーザの場所すなわち事実上所望の場所に
好都合に設けられる。本発明によるモバイルメッキシステムと方法とは、実質的
に、上に概説した欠点や問題を１つ以上解消するように提供される。

【００１０】 本発明の一局面によって、メッキ処理を行なうためのモバイルメッキシステム
が提供される。前記モバイルメッキシステムは、移動式の貯蔵容器（貯蔵ボリュ
ーム）内に配置された真空チャンバと、外部真空ポンプと、前記外部真空ポンプ
の作動の一部または全部を制御するための制御モジュールとを含んでいる。外部
真空ポンプは、モバイルメッキシステムが移動しているときは移動式貯蔵容器内
に配置され、モバイルメッキシステムが静止して作動しているときは移動式貯蔵
容器外に配置される。外部真空ポンプは、前記真空チャンバ内に所望の圧力を生
じさせるのを補助するために、真空チャンバと結合する。前記外部真空ポンプの
作動による真空チャンバ内および移動式貯蔵容器内の機械的な振動を減じたり消
失させるために、フレキシブル（可撓性）配管セグメントを使用して、前記外部
真空ポンプは前記真空チャンバと結合する。

【００１１】 本発明の別の局面によって、モバイルメッキシステムを使用するための方法が
提供される。前記方法は、メッキするために所望の場所にモバイルメッキシステ
ムを配置することと、移動式プラズマメッキシステムの移動式貯蔵容器の内部位
置から外部位置に外部真空ポンプを配置することと、フレキシブル配管セグメン
トを用いて、移動式プラズマメッキシステムの移動式貯蔵容器内の真空チャンバ
に前記外部真空ポンプを結合することとを含んでいる。前記方法は、また、前記
真空チャンバ内に基板とデポジタント（被覆物）とを置くことと、前記外部真空
ポンプを用いて、前記真空チャンバ内に所望の圧力を確立することと、前記デポ
ジタントで前記基板をメッキすることとを含んでいる。

【００１２】 本発明は、コーティングやメッキをするための複雑な蒸着技術やシステムや装
置や機械を事実上所望の場所に配置する能力を含む多くの技術的利点を提供する
。この能力は、実質的に、この重要な技術の利用可能性を増大させている。

【００１３】 本発明のもう１つの技術的利点は、巨大で嵩張った構成要素や部品に対して、
利用可能な蒸着技術からコーティングまたはメッキを行なせる能力を含んでいる
ことである。前記巨大で嵩張った構成要素や部品は、蒸着技術を使用する複雑な
システムを設計し作動し維持するのに重大な出費を伴うことなく出荷され得ない
し或いは容易に出荷され得ないものなのである。

【００１４】 本発明のさらに別の技術的利点は、原子力発電所に使用される反応容器のヘッ
ドスタッドのような重要な役割を担う構成要素をコーティングまたはメッキする
能力を含んでいることである。本発明によって蒸着技術が顧客に齎らされ、その
ために、出荷の遅れや出荷停止による容認できないリスクは無くなる。

【００１５】 本発明の別の技術的利点は、出荷コストを減少させたり消失させたりする能力
を含み、蒸着技術を使用して複雑なシステムを設計、作動、維持する実際の費用
やコスト高が生じる必然性を無くす能力を含んでいることである。このことは、
全体のコストを著しく減少させる。

【００１６】 本発明の更にまた別の技術的利点は、機械式荒引ポンプやフォアラインポンプ
などの騒がしい機械式真空ポンプを、移動式チャンバの外で作動させる能力を含
んでいることである。その結果、機械的振動は減少し、モバイルメッキシステム
の作動信頼性が増大する。

【００１７】 更にまた別の技術的利点は、モバイルメッキシステムの移動式貯蔵容器内で水
冷システムのような複雑な冷却システムを使用する能力を含んでいることである
。

【００１８】 更にまた別の技術的利点は、有害な廃棄副産物を生じたり残したりすることな
く、複雑な蒸着技術を使用する能力を含んでいることである。

【００１９】 他の技術的利点は、以下の図面や説明と前記請求の範囲とから、当業者には容
易に理解される。

【００２０】 本発明の詳細な説明 本発明の例示的な具体例を以下に説明するが、はじめに了解されておくべきこ
とは、本発明は、現在既知のもであれ既存のものであれ、かなり多く技術を用い
て実施できることである。本発明は、本明細書で説明し図示される例示的な設計
や具体例を含めて、以下で説明する例示的な具体例、図面および技術に限定され
るべきでない。

【００２１】 最初に、モバイル（移動式）メッキシステムと方法を用いて使用される蒸着技
術の種類を示すために、プラズマメッキのためのシステムと方法とが、図１から
図６に関して以下詳細に説明される。最後に、前記モバイルメッキシステムおよ
び方法の一実施例が、図７から図９について詳細に説明されるが、それは、図１
から図６に関して前述されたプラズマメッキシステム方式の蒸着技術を、一例と
して具体化したものである。

【００２２】 図１は、本発明の一実施例によるプラズマメッキ用システム１０を示す概略図
であり、前記システム１０は様々な材料をメッキするために使用できる。前記シ
ステム１０は、真空チャンバ１４内での基板１２のプラズマメッキを支える様々
な機器を含んでいる。適切な作動パラメータおよび条件が設定されると、フィラ
メント１６とフィラメント１８とに設けたデポジタント（被覆物）を蒸発すなわ
ち気化させて、プラズマを生成する。一般的に、このプラズマは、前記デポジタ
ントからの陽電荷イオンを含み、基板１２に引き寄せられて、そこで蒸着層を形
成する。このプラズマは、基板１２を取り巻くかあるいは基板１２の近傍に位置
するイオン雲と考えられる。このプラズマは、通常、フィラメント１６とフィラ
メント１８とから基板１２の最近接表面の近くに暗領域を発現させ、前記暗領域
は基板１２に対して前記陽イオンを加速させる。

【００２３】 フィラメント１６とフィラメント１８とはプラットフォーム２０とともに真空
チャンバ１４内に在り、プラットフォーム２０は基板１２を支持する。駆動アセ
ンブリ２２は、真空チャンバ１４内の駆動モータ２４とプラットフォーム２０の
メインシャフトとの間に結合されて図示されている。図１に示される本実施例で
は、プラットフォーム２０は、真空チャンバ１４内で回転するターンテーブルと
して設けられている。駆動アセンブリ２２は、駆動モータ２４の回転運動をプラ
ットフォーム２０のメインシャフトに機械的に伝達し、プラットフォーム２０に
回転を与える。プラットフォーム２０のメインシャフトの回転は、ベースプレー
ト軸受２８およびプラットフォーム軸受３０などの様々な支持軸受によって高め
られる。

【００２４】 図示されているように、真空チャンバ１４は、ベースプレート３２上に存在し
密閉される。真空チャンバ１４は、事実上、内部の真空および大気圧などの外圧
力に耐えるために適切な機械的特性をもつ材料を用いて設けられている。例えば
、真空チャンバ１４は、金属製チャンバまたはガラス製ベルジャーとして設けら
れている。別の実施例では、ベースプレート３２は、基板１２を支持するプラッ
トフォーム２０として機能する。ベースプレート３２は真空チャンバ１４の一部
と考えられる。

【００２５】 ベースプレート３２はシステム１０を機械的に支持し、一方、様々な装置が真
空チャンバ１４内でその底面から上面に貫通している。例えば、フィラメント１
６およびフィラメント１８は、フィラメント電力制御モジュール３４から電力を
受け取っている。留意すべきことは、図１には、２つのフィラメント電力制御モ
ジュール３４が示されているが、これら２つのモジュールは１つのモジュールと
して構成するのが好ましい。フィラメント１６およびフィラメント１８に電力を
供給するために、図１に示す如く、電気リード線はベースプレート３２を貫通し
なければならない。同様に、駆動モータ２４は、駆動アセンブリ２２に対し機械
的に作用してプラットフォーム２０を回転させるため、ベースプレート３２を貫
通しなければならない。以下に詳細に説明する電気フィードスルー２６も、ベー
スプレート３２を貫通していて、プラットフォーム２０と、やはり以下でより詳
細に説明する様々な信号発生器との間の導電経路になっている。好適な実施例で
は、電気フィードスルー２６は、プラットフォーム２０の底面と接触する整流子
として設けられ、プラットフォーム２０がターンテーブルとして構成されている
。電気フィードスルー２６は、整流子として構成されてもよいし、プラットフォ
ーム２０の底面と接触してプラットフォーム２０が回転しても電気的接触を保つ
ことができる金属ブラシとして構成してもよい。

【００２６】 フィラメント電力制御モジュール３４はフィラメント１６およびフィラメント
１８に電流を供給する。一実施例では、フィラメント電力制御モジュール３４は
、特定の期間、フィラメント１６に電流を供給し、次に、別の期間、フィラメン
ト１８に電流を供給することができる。フィラメントの構成される態様に応じて
、フィラメント電力制御モジュール３４はフィラメント１６とフィラメント１８
とに同時に電流を供給することも、または別個の間隔で供給することも可能であ
る。この融通性によって、１種類以上の特定のデポジタント材料を異なる時間に
基板１２上にプラズマメッキすることができる。フィラメント電力制御モジュー
ル３４は交流電流を前記フィラメントに供給することが好ましいが、任意の既知
の電流発生方法を用いて電流を供給してもよい。好適な実施例では、フィラメン
ト電力制御モジュール３４は、十分な振幅ないし大きさの電流を供給して、十分
な熱をフィラメント１６に発生させ、供給されたデポジタントを蒸発ないし気化
させている。

【００２７】 フィラメント１６またはフィラメント１８に供給されるデポジタントを確実に
均一に加熱するために、フィラメント制御モジュール３４によって供給する電流
は、好ましくは、漸増的段階的に供給されて、真空チャンバ１４内で溶融しつつ
あるデポジタントには、より均一な熱分布が生じる。

【００２８】 好適な実施例では、プラットフォーム２０は、ターンテーブルとして構成され
、前記のように機械的リンク機構によって回転する。図１に示すように、プラッ
トフォーム２０の回転速度を制御するために、速度制御モジュール３６が設けら
れてもよい。プラットフォーム２０は毎分５回転から毎分３０回転の速度で回転
するのが好ましい。プラズマメッキのためのプラットフォーム２０の最適回転速
度は、毎分１２回転から毎分１５回転の間にあると考えられる。プラットフォー
ム２０を回転させる利点は、基板１２をより均一にメッキないしコーティングで
きるということである。これは、複数の基板がプラットフォーム２０の表面上に
供給される場合に特に当てはまる。これにより、プラズマメッキ処理の間、それ
ら複数の基板の各々は、真空チャンバ１４内に平均して配置される。

【００２９】 他の実施例では、プラットフォーム２０を事実上所望の角度すなわち傾きに設
けることができる。例えば、プラットフォーム２０は、平坦面、水平面、垂直面
、傾斜面、曲面、曲線で囲まれた面、螺旋状面として設けてもよく、或いは、真
空チャンバ内に設けられた支持構造などの真空チャンバの一部分として設けても
よい。前記のように、プラットフォーム２０は固定されていてもよく、または回
転してもよい。別の実施例では、プラットフォーム２０は、１枚以上の基板を回
転させるため使用可能なローラを備えてもよい。

【００３０】 プラットフォーム２０は、好適な実施例では、電気フィードスルー２６と基板
１２との間の経路となるように、導電経路となるかまたは導電経路を備えている
。ある実施例では、プラットフォーム２０は、電気フィードスルー２６と基板１
２との間でプラットフォーム２０上の任意の箇所に導電経路が設けられるような
金属または導電材料として設けられる。そのような場合、プラットフォーム２０
とプラットフォーム２０を回転させるシャフトとの間には絶縁体２１が配置され
て電気的絶縁がなされることになる。別の実施例では、プラットフォーム２０は
、底面の一定箇所に電気的に結合された上面の一定箇所において導電材料を備え
ている。このようにすると、電気フィードスルー２６をプラットフォーム２０の
底部側の適切な箇所に配置する一方で、基板１２をプラットフォーム２０の上部
側の適切な箇所に配置することができる。このようにして、基板１２は電気フィ
ードスルー２６と電気的に結合される。

【００３１】 電気フィードスルー２６は、プラットフォーム２０および基板１２に直流（Ｄ
Ｃ）信号およびラジオ周波数（ＲＦ）信号を供給する。これら信号の各々に関す
る望ましい作動パラメータは以下でより詳細に説明する。好ましくは、直流信号
は直流電源装置６６により負電圧で生成され、ラジオ周波数信号はラジオ周波数
送信機６４により所望の電力レベルで生成される。これら２種類の信号は好まし
くはＤＣ／ＲＦミクサ６８において混合され、ラジオ周波数平衡ネットワーク（
回路網）７０を介して電気フィードスルー２６に送られ、ラジオ周波数平衡ネッ
トワーク７０は定常波反射電力を最小化することによって信号平衡化を行なう。
ラジオ周波数平衡ネットワーク７０は手動方式によって制御することが好ましい
。

【００３２】 別の実施例では、プラットフォーム２０は、例えば駆動モータ２４、駆動アセ
ンブリ２２などすべての支持器材、構造、装備を含めて除かれる。そのような場
合、基板１２が電気フィードスルー２６と電気的に結合される。

【００３３】 図１のシステム１０における残余の装備および構成部品は、真空チャンバ１４
内で所望の真空状態を創出、維持、制御するために用いられる。これは真空シス
テムを用いることによって実現される。この真空システムは、最初に真空チャン
バ１４内の圧力を下げるために用いられる荒引ポンプ４６および荒引バルブ４８
を備えている。またこの真空システムは、フォアラインポンプ４０と、ファオア
ラインバルブ４４と、拡散ポンプ４２と、主バルブ５０とを備えている。ファオ
アラインバルブ４４を開くと、フォアラインポンプ４０が作用開始可能となる。
拡散ポンプ４２を適切なレベルまで暖めるか加熱し、荒引バルブ４８を閉じるこ
とによって荒引ポンプ４６を止めた後、主バルブ５０が開かれる。これにより拡
散ポンプ４２は、真空チャンバ１４内の圧力を所望のレベルよりもさらに低下さ
せることができる。

【００３４】 その後、アルゴンなどのガス６０を真空チャンバ１４内に所望の速度で導入し
、真空チャンバ１４内の圧力を所望の圧力またはある圧力範囲内に上昇させても
よい。ガス制御バルブにより、ベースプレート３２を通って真空チャンバ１４内
に導入されるガス６０の流量が制御される。

【００３５】 本発明の教示に従い図５および６に関連して以下により詳細に説明するように
、すべての作動パラメータおよび条件を設定すると、システム１０内でプラズマ
メッキが行なわれる。基板１２には、真空チャンバ１４内でのプラズマ形成によ
って、ベース層、移行層、作用層などを一層以上含む蒸着層によるプラズマメッ
キを行なってもよい。このプラズマは、真空チャンバ１４内に導入されたガス６
０からの陽電荷イオンとともに、蒸発ないし気化したデポジタントからの陽電荷
のデポジタントイオンを含むことが好ましい。前記プラズマ内、そして最終的に
はデポジタント層の一部分としてアルゴンガスなどのガスイオンが存在しても、
デポジタント層の特性は大きくは低下しないものと考えられる。真空チャンバ１
４内への前記ガスの導入は、本発明の教示にもとづきプラズマが発生するよう真
空チャンバ１４内を所望の圧力に制御する上でも有用である。別の実施例では、
真空チャンバ１４内の前記圧力が真空システムによりもたらされ十分に維持され
るような、ガスの存在しない環境においてプラズマメッキ処理が行われる。

【００３６】 真空チャンバ１４内でのプラズマ発生は、フィラメント１６およびフィラメン
ト１８のようなフィラメント内でのデポジタントの加熱と、それぞれ所望の電圧
および電力レベルによる直流信号およびラジオ周波数信号の印加とによる熱電子
効果など様々な寄与因子の結果であると考えられる。

【００３７】 システム１０の真空システムは、拡散ポンプ、フォアラインポンプ、荒引ポン
プ、クライオポンプ、ターボ形ポンプ、本発明の教示にもとづき動作可能または
真空チャンバ１４内で圧力達成可能な他のポンプなど様々な真空システムのうち
いずれを備えてもよい。

【００３８】 前記のように、この真空システムは、荒引ポンプ４６と、フォアラインポンプ
４０とともに使用される拡散ポンプ４２とを備えている。荒引ポンプ４６は、荒
引バルブ４８を介して真空チャンバ１４とつながっている。荒引バルブ４８を開
くと、荒引ポンプ４６を用いて最初に真空チャンバ１４内の圧力を低下させるこ
とができる。真空チャンバ１４内で所望の、より低い圧力が達成されると、荒引
バルブ４８が閉じられる。荒引ポンプ４６は、ベースプレート３２を貫通する孔
ないし開口を介して真空チャンバ１４とつながっている。荒引ポンプ４６は機械
式ポンプとして設けることが好ましい。図１に示すシステム１０の真空システム
の好適な実施例では、本実施例の真空システムは、フォアラインバルブ４４を介
して拡散ポンプ４２に結合されたフォアラインポンプ４０を備えている。フォア
ラインポンプ４０は、拡散ポンプ４２と組み合わせて使用する機械式ポンプとし
て構成してもよく、それにより荒引ポンプ４６を用いて実現したよりもさらに低
いレベルまで真空チャンバ１４内の圧力を低下させるようになっている。

【００３９】 荒引ポンプ４６が真空チャンバ１４内の圧力を下げた後、ヒータを用いるとと
もに冷却のため冷却用の水または他の物質を必要とする拡散ポンプ４２は、主バ
ルブ５０と、図１において主バルブ５０の上方かつプラットフォーム２０の下方
の破線で示すようにベースプレート３２を貫通する様々な孔ないし開口とを介し
て真空チャンバ１４と連絡する。拡散ポンプ４２が加熱され作動可能になると、
主バルブ５０が開かれ、フォアラインポンプ４４と組み合わせた拡散ポンプ４２
の作用により真空チャンバ１４内の圧力をさらに引き下げることができる。例え
ば、真空チャンバ１４内の圧力を４ミリトル未満にすることが可能である。バッ
クスパッタリング処理中、真空チャンバ１４内の圧力は１００ミリトル以下２０
ミリトルまでのレベルに下げることができる。好ましくは、バックスパッタリン
グ処理中の真空チャンバ１４内の圧力は５０ミリトル以下３０ミリトルまでのレ
ベルである。プラズマメッキ処理中のシステム１０の正常動作中は、前記真空シ
ステムにより真空チャンバ１４内の圧力を４ミリトル以下０.１ミリトルまでの
レベルに下げることが可能である。プラズマメッキ処理中、前記真空システムを
用いて真空チャンバ１４内の圧力を１.５ミリトル以下０.５ミリトルまでのレベ
ルに下げることが好ましい。

【００４０】 図２は、ターンテーブル２０として構成されたプラットフォームの一実施例を
示す、プラズマメッキ用システムの真空チャンバの平面図である。ターンテーブ
ル２０は、基板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄをターンテーブル２０の
表面上に対称的に配置した状態で図示されている。ターンテーブル２０は時計回
りまたは反時計回りのいずれかに回転することができる。基板１２ａから１２ｄ
は事実上、入手可能な任意の材料でよく、図２には、各基板の平面図が円形とな
るような丸い円筒形の構成部品として示されている。

【００４１】 フィラメント電力制御モジュール３４は、第１組のフィラメント９４および９
６と第２組のフィラメント９０および９２とに電気的に接続されている。それら
の電気的接続は図２に完全には示されていないが、フィラメント電力制御モジュ
ール３４が第１組のフィラメント９４および９６または第２組のフィラメント９
０および９２に電流を供給可能であることが理解されるべきである。このように
して、前記蒸着層はベース層および作用層など２層の副層を備えることができる
。ベース層は第１組のフィラメント９４および９６に設けたデポジタントによっ
て最初に付与されることが好ましく、一方、作用層は、第２組のフィラメント９
０および９２に設けたデポジタントを用いて基板１２ａから１２ｄのベース層上
に蒸着される。

【００４２】 図２における基板の配置は、ターンテーブル２０の中央に近いほうの内向きの
表面とターンテーブル２０の外縁に近いほうの外向きの表面とを備えた基板の配
列として説明できる。例えば、基板１２ａから１２ｄの配列の内向きの表面は、
フィラメント９２およびフィラメント９６の近傍を回転するにつれて当然異なる
時間にフィラメント９２およびフィラメント９６に向けられる。同様に、基板１
２ａから１２ｄの外向きの表面は、フィラメント９０および９４の近傍を回転す
るにつれてフィラメント９０および９４に向けられる。

【００４３】 前記のように、フィラメント電力制御モジュール３４は直流や交流など事実上
いかなる形態でも電流を供給することができるが、電流を交流として供給するこ
とが好ましい。

【００４４】 動作中、ターンテーブル２０は例えば時計方向に回転し、基板１２ｂが前記フ
ィラメントの近傍ないし中を通過した後、それらフィラメントの近傍ないし中を
通過する次の基板は１２ｃなどになる。ある例では、第１組のフィラメント９４
および９６にはニッケル（またはチタン）などのデポジタントが装着され、第２
組のフィラメントには銀・パラジウム金属合金などのデポジタントが装着される
。ここでは、２回のショットによる付着および２層の蒸着層の例が示されている
。

【００４５】 本明細書を通じて説明しているように、真空チャンバ内におけるすべての作動
パラメータが設定された後、フィラメント電力制御モジュール３４は第１組のフ
ィラメント９４および９６に交流電流を通電ないし供給し、それにより真空チャ
ンバ内でニッケルが蒸発ないし気化してアルゴンガスなどのガスとともにプラズ
マを生成するようになっている。このプラズマ内の陽電荷のニッケルイオンと陽
電荷のアルゴンイオンとは、陰電位にある基板１２ａから１２ｄに引きつけられ
る。一般的に、基板が回転する際に基板が第１組のフィラメント９０および９２
に近いほど、より多くの材料が蒸着される。ターンテーブルは回転しているので
、均一ないしより平坦な層が様々な基板に付着する。

【００４６】 第１のプラズマが基板１２ａから１２ｄの配列上にメッキされて基板上にデポ
ジタント層のベース層が形成された後、フィラメント電力制御モジュール３４が
通電されて第２組のフィラメント９０および９２に十分な大きさの電流が供給さ
れる。同様に、アルゴンイオンと銀／パラジウムイオンとの間にプラズマが形成
され、回転している基板に作用層が形成される。

【００４７】 ベース層が付着する第１のショットの間、基板１２ａから１２ｄの外向きの表
面はフィラメント９４に配置されたニッケルデポジタントによりまずコーティン
グされる。同様に、それら基板の内向きの表面はフィラメント９６に配置された
ニッケルデポジタントによりコーティングされる。同じ関係が、銀／パラジウム
が基板上にプラズマメッキされ蒸着層を形成する第２のショットにも当てはまる
。

【００４８】 図３は、本発明の一実施例により基板１２をプラズマメッキするためのフィラ
メント１００の周囲におけるプラズマの形成および散乱を示す側面図である。フ
ィラメント１００はタングステンワイヤバスケットなどのワイヤバスケットとし
て構成され、フィラメント１００内に配置されるとともにフィラメント１００に
機械的に支持されたデポジタント１０２とともに図示されている。フィラメント
電力制御モジュール３４がフィラメント１００に十分な電流を供給すると、デポ
ジタント１０２は溶融または気化してプラズマ１０４が生成される。当然ながら
、プラズマメッキが起こるようなプラズマ状態を実現するためには、本発明のす
べての作動パラメータが存在していなければならない。

【００４９】 陰電位で供給される基板１２はプラズマ１０４の陽イオンを引きつけ蒸着層を
形成する。図示のように、プラズマ１０４の散乱パターンにより、プラズマ１０
４の陽イオンの大部分がフィラメント１００およびデポジタント１０２の近傍な
いしもっとも近い側に引きつけられる。基板１２の最上面に接触するプラズマ１
０４によって示されるように、回り込みが発生することになる。同様に、プラズ
マ１０４の陽イオンには、プラットフォームまたはターンテーブルに引き寄せら
れるものがある場合がある。図示のように、本発明は、前記デポジタントからの
イオンの大部分を蒸着層の形成に用いることにより蒸着層の作成に関する問題を
効率的に解決することができる。

【００５０】 図４は、ベース層１１０と、移行層１１２と、作用層１１４とを含む基板１２
の蒸着層を示す断面図である。この蒸着層を形成する様々な層の厚さは基板１２
の寸法との比例関係から大きく外れていることをはじめに留意すべきである。し
かし、この蒸着層の様々な副層ないし層の相対的な厚さは、本発明の一実施例に
従って相互に比例している。

【００５１】 一般的に、本発明の教えるところよると、基板上の蒸着層全体の厚さはおおむ
ね５００ないし２０，０００オングストロームの範囲にあると考えられる。好適
な実施例では、蒸着層の全体的な厚さは３,０００ないし１０,０００オングスト
ロームの範囲にあると考えられる。本発明は、ベース層１１０、移行層１１２、
作用層１１４などすべての副層を含む蒸着層の厚さの繰返し精度および制御性を
すぐれたものにすることができる。本発明は、層の厚さをおよそ５００オングス
トロームの精度で制御できるものと考えられる。また本発明を用いると１層ない
し任意の複数層の副層を備えた蒸着層を形成可能であることに言及すべきである
。

【００５２】 前記蒸着層の厚さは、通常、プラズマメッキされた基板の意図された用途の性
質にもとづいて決定される。これには、多くの他の変数や因子の中でも、作業環
境の温度、圧力、湿度などの変数が含まれる場合がある。各層に関する望ましい
金属またはデポジタントの種類の選択も、プラズマメッキされた基板の意図され
た用途の性質に大きく依存する。

【００５３】 例えば、本発明によれば、構成部品のかじり、かみ合いないし絡み合いが防止
されるかまたは大幅に抑えられる。かじりには、ねじ表面などの２つの表面がと
もに荷重を受けた際によく発生する係合した構成部品の焼付きが含まれる。かじ
りは構成部品の破砕や破損を招くことがあり、それらは多くの場合、深刻な損害
をもたらす。プラズマメッキを用いると、１以上の接触面をメッキすることによ
って、かじりを防止ないし抑えることができる。この有益な効果を実現するため
、様々なデポジタントを使用することができる。しかし、ニッケルまたはチタン
のベース層と銀／パラジウム金属合金の作用層とを１以上の接触面上に蒸着する
プラズマメッキ処理によってかじりを抑えることが好ましいと考えられる。華氏
６５０度を超えるような高温の用途に関しては、ニッケルまたはチタンのベース
層と金の作用層とを蒸着するプラズマメッキ処理によってかじりを抑えることが
好ましいと考えられる。

【００５４】 かじりを抑えるためにクロムはうまく作用しないことが実験から分かっている
が、これにはクロムをベース層、移行層、作用層のいずれかとして蒸着する場合
が含まれる。クロムは、プラズマメッキ処理中に制御することがより困難なデポ
ジタントになりうると考えられる。

【００５５】 非核用途におけるバルブステムなどのバルブ部品をメッキするためプラズマメ
ッキを利用することもでき、それらの部品は、チタンのベース層、金の移行層、
およびインジウムの作用層を用いてプラズマメッキすることが好ましい。原子力
プラント用などの核用途においては、インジウムは放射性同位元素を吸収しすぎ
ると考えられるため好適なプラズマメッキデポジタントではない。それよりも、
核用途におけるバルブステムは、ニッケルのベース層と銀／パラジウム金属合金
の作用層とを用いてプラズマメッキすることが好ましい。

【００５６】 図４に示すように、作用層１４は、対応する移行層１１２およびベース層１１
０よりも相当程度厚くして設けるのが普通である。また基板１２の上面のコーテ
ィングは、基板１２の中心ないし中央ないしその付近において薄くなるものとし
て図示されていることに留意すべきである。この効果は、プラズマメッキ処理中
にフィラメントがどのように配置されるかによっている。例えば、フィラメント
が図２および３に示すものと同様に配置される場合、基板１２の中央ないし中心
部は蒸着層の側部よりも全体的断面が概して薄くなる。

【００５７】 本明細書では様々な範囲の厚さについて論じてきたが、本発明は蒸着層の最大
厚さに限定されないものであることが理解されるべきである。蒸着層の厚さ、特
に作用層１１４の厚さは、通常、プラズマメッキされた基板１２が導入される作
業環境に応じて事実上任意の所望の厚さとすることができる。作用層１１４の下
のベース層１１０、移行層１１２および他の層は、対応する作用層１１４の厚さ
よりも相当薄くして設けることが好ましい。例えば、ベース層１１０および移行
層１１２は５００ないし７５０オングストロームの範囲の厚さで設け、作用層１
１４は事実上任意の厚さ、例えば１８,０００オングストロームで設けることが
可能である。

【００５８】 図５は、本発明の一実施例よるプラズマメッキ方法５００のフローチャートで
ある。この方法５００は、ブロック５０２で始まり、ブロック５０４へ進む。ブ
ロック５０４において、プラズマメッキされる材料または基板の処理準備がなさ
れる。これには、異物、汚染物質、および油の除去のための基板洗浄が含まれる
。鋼構造物塗装審議会(Steel Structures Painting Council (SSPC))によって規
定されているものなど様々な既知の洗浄処理を任意に利用することができる。例
えば、ＳＳＰＣ−５規格を用いて基板をホワイトメタル状態まで洗浄してもよい
。同様に、ＳＳＰＣ−１０規格を用いてもよい。好ましくは、基板にブラストを
かけるのがよい（例えば、異物や汚染物質をさらに確実に除去するためのビード
ブラスティングなど）。基板の表面に酸化層が存在してもよいことに留意すべき
である。本発明によれば、酸化層が存在していても、基板表面上に蒸着層をプラ
ズマメッキし、すぐれた付着性と機械的特性とを得ることができる。

【００５９】 方法５００は、次にブロック５０６へ進み、プラズマメッキシステムの必要条
件が設定される。これにはプラズマメッキ用システムの構成に応じて、様々な項
目のいずれかが含まれる。拡散ポンプを真空システムの一部分として用いる場合
、冷却水の利用可能性などの項目を設定する必要がある。同様に、プラズマメッ
キ用システムに関係する様々な装備、弁、および機構を操作するための潤滑油お
よび水の適切な利用可能性を設定する必要がある。アルゴンガスなどのガスの適
切な供給は、ブロック５１０に進む前のこの時点で確認および検査すべきである
。

【００６０】 拡散ポンプが真空システムの一部分として用いられると仮定すると、ブロック
５１０で拡散ポンプの操作準備が行なわれる。これには、フォアラインバルブの
開弁と、拡散ポンプと組み合わせて使用されるフォアライン真空ポンプの始動と
が含まれてもよい。フォアラインの真空が得られると、拡散ポンプのヒータに通
電がなされる。これにより拡散ポンプが作動する。

【００６１】 方法５００は、次にブロック５１２へ進み、真空チャンバが準備される。これ
には真空チャンバ内での基板の位置決めなどのいくつかの処理が含まれる。通常
これは基板を真空チャンバ１４内のプラットフォームまたはターンテーブル上の
所定の位置に位置決めないし配置することによって行なわれる。真空チャンバの
内容に接近する前に、真空チャンバの密閉を解く必要があり、ベルジャーまたは
外部部材をそのベースプレートから持ち上げることが好ましい。基板をプラット
フォーム上に位置決めすると、フィラメントを基板の配置に対して位置決めする
ことができる。

【００６２】 フィラメントの位置決めにはいくつかの技術が必要であり、フィラメントに供
給すべきデポジタントの量および種類、基板に対する距離だけでなく他のフィラ
メントに対する距離などの変数が含まれる。一般的にフィラメントは、フィラメ
ントの中心線またはデポジタントから基板の最も近い点までで測定した距離で、
基板から０.２５４ｃｍ（０.１インチ）ないし１５.２４ｃｍ(６インチ)離して
配置される。しかし好ましくは、デポジタントが蒸着層のベース層または移行層
となる場合、フィラメントまたはデポジタントと基板との距離は、６.９８５ｃ
ｍ（２.７５インチ）ないし８.２５５ｃｍ(３.２５インチ)の間のいずれかであ
る。同様に、デポジタントが、基板に蒸着される蒸着層の作用層となる場合、フ
ィラメントまたはデポジタントと基板との距離は、５.０８ｃｍ（２インチ）な
いし６.３５ｃｍ(２.５インチ)の間で与えられることが好ましい。

【００６３】 プラズマメッキ処理において複数のデポジタントまたは複数回のショットが用
いられる場合、第２デポジタントを保持するフィラメントに対する第１デポジタ
ントを保持するフィラメントの配置、そしてフィラメントの相互と基板とに対す
る各々の位置を考慮する必要がある。一般に、蒸着層のベース層、移行層、また
は作用層となるデポジタントを有する第１フィラメントから第２フィラメントの
距離は、０.２５４ｃｍ（０.１インチ）ないし１５.２４ｃｍ(６インチ)の間の
いずれかとすべきである。

【００６４】 ベース層となるデポジタントを有するフィラメント間の間隔は一般に、０.２
５４ｃｍ（０.１インチ）ないし１５.２４ｃｍ(６インチ)の間で与えられる。こ
の距離は、７.６２ｃｍ（３インチ）ないし１０.１６ｃｍ(４インチ)の間にある
ことが好ましい。前記フィラメントの間隔に関する情報は、フィラメントに設け
られたデポジタントが蒸着層の移行層となる場合にも当てはまる。同様に、蒸着
層の作用層となるデポジタントを有するフィラメント間の間隔は一般に、０.２
５４ｃｍ（０.１インチ）ないし１５.２４ｃｍ(６インチ)の間とすべきであるが
、好ましくは、６.３５ｃｍ（２.５インチ）ないし７.６２ｃｍ（３インチ）の
間である。

【００６５】 ブロック５１２のチャンバの準備は、プラズマメッキされるプラットフォーム
上の基板の配列の配置を考慮に入れる必要がある。例えば、散乱パターンにより
基板配列の内向き表面をデポジタントの到達範囲にするように真空チャンバ内で
位置決めされるフィラメントは、外向き表面の配列を到達範囲とするように真空
チャンバ内で位置決めされるフィラメントと比較した場合、２０ないし８０パー
セント質量または重量が小さいデポジタントを必要とする。内向きと外向きの基
準はプラットフォームまたはターンテーブルに対するものであり、内向きとはプ
ラットフォームまたはターンテーブルの中心に近い方の表面を指す。これは、一
般的にはプラズマの陽イオンを引きつける力のために、基板配列の内向き表面に
対するプラズマメッキ処理の効率が、基板配列の外向き表面に対するものよりも
高いためである。これにより、内向き表面および外向き表面上の蒸着層の厚さが
より均一になる。このような場合、好ましくはデポジタントの重量または質量は
、そのようなフィラメント位置の間で変える必要がある。一般に、これら２つの
位置の間の質量または重量の変化は、２０ないし８０パーセント異なるものであ
ってよい。好ましくは、内向き表面を覆うフィラメント内のデポジタントの質量
または重量は、外向き表面を覆うフィラメントのデポジタントよりも４０ないし
５０パーセント小さい。フィラメントに配置されるデポジタントの量は、蒸着層
およびその副層の所望の厚さに対応するものである。これは、より詳細に説明さ
れたものであり、図３に関連してより詳細に説明される。

【００６６】 フィラメントの種類は、プラズマ生成中のデポジタントの溶融ないし蒸発によ
りもたらされる散乱パターンに影響を及ぼす。本発明では、様々なフィラメント
の種類、形状、および構成のうちいずれを用いてもよい。例えば、フィラメント
は、タングステンバスケット、ボート、コイル、るつぼ、レイガン、電子ビーム
銃、ヒートガン、または真空チャンバ内に設けられた支持構造のような他の構造
として設けてもよい。フィラメントは一般に、フィラメントを流れる電流の印加
により加熱される。しかし、本発明では、フィラメント内でデポジタントを加熱
する任意の方法または手段を用いることができる。

【００６７】 真空チャンバの準備には、１個以上のフィラメント内にデポジタントを配置す
ることも含まれる。本発明は、プラズマを生成するように本発明の条件およびパ
ラメータの下で蒸発可能な事実上任意の材料の使用を予期している。例えば、前
記デポジタントは、金属合金、金、チタン、クロム、ニッケル、銀、スズ、イン
ジウム、鉛、銅、パラジウム、銀／パラジウム、様々な他の金属など事実上任意
の金属を含むことが可能である。同様に、前記デポジタントは、カーボン、非金
属、セラミック、金属炭化物、金属硝酸塩、様々な他の材料など他のいかなる材
料を含んでいてもよい。これらデポジタントは一般に、ペレット、顆粒、粒子、
粉体、線材、リボン、またはストリップの形状で供給される。フィラメントが適
正に位置決めされ装着されると、真空チャンバが閉じられ密閉される。これには
、真空チャンバのベル部分をそのベースプレートとともに密閉することが含まれ
てもよい。

【００６８】 方法５００は、次にブロック５１４へ進み、真空チャンバ内で真空状態を確立
開始する準備が行なわれる。図１に示すシステム１０のような実施例では、荒引
ポンプが始動して真空チャンバ内の真空排気を開始し、真空チャンバ内の圧力を
十分なレベルまで下げることによって、別のポンプが引き継いで真空チャンバ内
の圧力をさらに下げられるようにする。ある実施例では、荒引ポンプは始動可能
な機械式ポンプであり、荒引バルブを開くと真空チャンバと連絡することが可能
である。荒引ポンプがその所望の作用を達成して真空チャンバ内の圧力を所望な
いし所期のレベルまで下げると、荒引バルブが閉じられる。この時点で、方法５
００はブロック５１６に移行する。

【００６９】 ブロック５１６では、別の真空ポンプを用いて真空チャンバ内の圧力をさらに
低下させる。例えば、ある実施例では、拡散ポンプ／フォアラインポンプを利用
して真空チャンバ内の圧力をさらに低下させる。図１に示すような本発明の実施
例では、これはメインバルブを開き、機械式フォアラインポンプに支援された拡
散ポンプに真空チャンバ内の圧力をさらに下げさせることによって実施される。

【００７０】 一般に、真空チャンバ内の圧力は４ミリトル以下のレベルまで下げられる。好
ましくは、真空チャンバ内の圧力は１.５ミリトル以下のレベルまで下げられる
。方法５００のブロック５１８に関連して以下に説明するバックスパッタリング
を行なう場合、真空チャンバ内の圧力は１００ミリトル以下、一般には２０ミリ
トルないし１００ミリトルの範囲のレベルまで下げられる。バックスパッタリン
グを行なう好適な実施例では、真空チャンバ内の圧力は５０ミリトル以下のレベ
ル、一般には２０ミリトルないし５０ミリトルのレベルに下げられる。

【００７１】 次にブロック５１８に進み、バックスパッタリング処理を行なって基板をさら
に洗浄、準備してもよい。しかしそのような処理は必須ではないことを理解すべ
きである。バックスパッタリング処理は図６に関連して以下さらに詳細に説明す
る。バックスパッタリング処理には、真空チャンバ内でのプラットフォームまた
はターンテーブルの回転が含まれていてもよい。そのような場合、ターンテーブ
ルは一般に毎分５回転ないし毎分３０回転の速度で回転する。好ましくは、ター
ンテーブルは毎分１２回転ないし毎分１５回転の速度で回転する。このターンテ
ーブルの動作は、本発明の教示にもとづいて蒸着層が基板上に形成される際にも
利用することが好ましい。

【００７２】 方法５００は次にブロック５２０へ進み、作業真空が確立される。ブロック５
１４およびブロック５１６に関連して前に述べたように、真空チャンバ内には真
空状態がすでに確立されているが、真空チャンバ内の圧力をおおむね０.１ミリ
トルないし４ミリトルのレベルに上げるような流量で真空チャンバ内にガスを導
入することによって、作業真空を確立することが可能である。好ましくは、この
ガスの導入を利用して、真空チャンバ内の圧力は０.５ミリトルないし１.５ミリ
トルのレベルに引き上げられる。これにより、デポジタントイオンのプラズマ内
での衝突がなくなり、デポジタントの効率が向上するとともに、基板に清浄で付
着性の高い蒸着層が付与される。真空チャンバ内に導入されるガスは、様々なガ
スのうちのいずれでもよいが、不活性ガス、希ガス、反応性ガスまたはアルゴン
、キセノン、ラドン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、酸素、窒素、様々な他の
ガスなどのガスとして供給することが好ましい。このガスは不燃性ガスであるこ
とが望ましい。本発明はガスの導入を必要とせず、ガスの非存在下で実施可能で
あることを理解すべきである。

【００７３】 ブロック５２２では、前記システムの様々な作動パラメータおよび値が設定さ
れる。これには一般に、必要な場合、ターンテーブルの回転、直流信号の印加、
およびラジオ周波数信号の印加が含まれる。前記プラットフォームがターンテー
ブルまたは他の回転装置を備えると仮定すると、ターンテーブルの回転はこの時
点で設定することが好ましい。これは当然、ターンテーブルの回転がこれ以前に
始まっていないこと、および任意のバックスパッタリングブロック５１８を仮定
している。ターンテーブルの回転が設定されると、直流信号およびラジオ周波数
信号が基板に印加される。基板に対する直流信号の印加は一般に、１ボルトない
し５,０００ボルトの電圧の大きさで行なわれる。この電圧の極性はマイナスで
あることが好ましいが、これは必ず必要というわけではない。好適な実施例では
、基板に対する直流信号の印加は一般に、マイナス５００ボルトないしマイナス
７５０ボルトの電圧レベルで行なわれる。

【００７４】 基板に対するラジオ周波数信号の印加は一般に、１ワットないし５０ワットの
電力レベルで行なわれる。好ましくは、このラジオ周波数信号の電力レベルは、
１０ワットで、もしくは５ワットから１５ワットの範囲で与えられる。このラジ
オ周波数信号の周波数は、一般に、キロヘルツレンジかメガヘルツレンジの産業
用の所定の周波数で与えられる。好ましくは、このラジオ周波数信号は、１３.
５６キロヘルツの周波数で与えられる。ラジオ周波数という用語は、本明細書を
通じて、基板に対するラジオ周波数信号の生成および印加を説明するために用い
てきたが、ラジオ周波数という用語は、およそ１０キロヘルツから１００,００
０メガヘルツの周波数を有する信号という一般に理解されている定義に限定すべ
きでないことを理解すべきである。ラジオ周波数という用語には、真空チャンバ
内でのプラズマの生成または励起に使用可能またはそれらを促進可能な周波数成
分をもつどのような信号も含まれる。

【００７５】 ブロック５２２には、ミクサ回路を用い前記直流信号とラジオ周波数信号とを
混合して混合信号を生成することも含まれるのが好ましい。これにより１つの信
号のみが基板に印加される。これは一般に、前記真空チャンバのベースプレート
を貫通して延び、基板に電気的に結合されたプラットフォームの導電部と接触す
る電気フィードスルーを用いて行なわれる。ブロック５２２には、ラジオ周波数
平衡ネットワークを使用して前記混合信号を平衡化することが含まれてもよい。
好ましくは、この混合信号は、定常波反射電力を最小化することによって平衡化
される。これは手動方式で制御することが好ましい。

【００７６】 前記ミクサ回路から見たアンテナまたは出力の出力特性または負荷特性が変化
すると、ミクサまたはソースに戻る出力負荷により電気信号または波動が反射さ
れる際に問題が生じることがある。これらの問題には、ラジオ周波数送信機に対
するダメージと、十分なプラズマを生成してプラズマメッキ処理に好結果をもた
らすための基板および真空チャンバに対する電力伝達の減少とが含まれることが
ある。

【００７７】 この問題は、ある実施例ではその抵抗、インダクタンス、およびキャパシタン
スを含むインピーダンスを調整して反射波の存在を調和ないし低下させることが
可能なラジオ周波数平衡ネットワークを備えることによって軽減ないし解決する
ことができる。前記出力負荷またはアンテナのインピーダンスおよび電気的特性
は、プラズマの存在および／または欠如やプラットフォーム上の基板の形状およ
び性質などによって影響を受ける。プラズマメッキ処理中のそのような変化のた
め、処理中にラジオ周波数平衡ネットワークを調整し、定常波反射電力を最小化
、言い換えれば、定常波比のラジオ周波数送信機に対する戻りを防止ないし低下
させることが必要となる場合がある。これらの調整は、プラズマメッキ処理中に
操作員が手動で実施することが好ましい。他の実施例では、ラジオ周波数平衡ネ
ットワークは自動的に調整される。しかしながら、この自動調整が出力負荷の変
化を過度に補償したり追跡が不十分になったりしないように注意する必要がある
。

【００７８】 方法５００は次にブロック５２４に進み、デポジタントを溶融ないし蒸発させ
てプラズマを発生させる。本発明により与えられた条件でプラズマを発生させる
と、プラズマメッキにより基板の表面上に蒸着層が形成される。蒸着層は平均１
０eVないし９０eVの中位のエネルギー準位で形成されるものと考えられる。

【００７９】 デポジタントは一般に、デポジタントの周囲のフィラメントに電流を流すこと
により蒸発ないし気化する。好適な実施例では、デポジタント内により均一な熱
分布を実現するため、デポジタントは緩やかないし徐々に加熱される。これによ
りプラズマの生成が改善される。前記電流は、デポジタントを溶融させる熱をフ
ィラメントに発生させるのに十分な交流電流または他の電流として供給すること
ができる。他の実施例では、デポジタントと化学的に接触する作動物質の導入に
よりデポジタントを加熱してもよい。さらに他の実施例では、電磁エネルギーま
たはマイクロ波エネルギーを利用してデポジタントを加熱してもよい。

【００８０】 真空チャンバ内の前記条件は、プラズマ形成にとって適切なものである。前記
プラズマには一般的に、アルゴンイオンなどのガスイオンと、金、ニッケル、ま
たはパラジウムイオンなどのデポジタントイオンとが含まれる。これらガスイオ
ンおよびデポジタントイオンは一般的に、１個以上の電子の欠如により陽イオン
として与えられる。プラズマの生成は、ラジオ周波数信号の導入と、デポジタン
トの加熱による熱電子現象とにより促進されるものと考えられる。場合によって
は、陰電荷イオンを含むプラズマを発生させることができると予想される。

【００８１】 前記直流信号により基板に確立された陰電位は、前記プラズマの陽イオンを引
きつける。繰り返しになるが、これには第一にデポジタントイオンが含まれ、方
法５００において前もって導入されたガスからのアルゴンガスイオンなどのガス
イオンが含まれる。アルゴンイオンなどのガスイオンが含まれることは、蒸着層
の材料または機械的特性を劣化させるものとは考えられない。

【００８２】 これまでのいくつかの文献が示唆するところでは、前記プラズマのイオンが基
板に引き寄せられて蒸着層を形成する際の経路に影響を与えるため基板またはそ
の近傍に磁石を導入することが望ましいとされていることに留意すべきである。
実験的証拠が示唆するところでは、そのような磁石の導入は実際には望ましいも
のでなく、好ましくない効果をもたらしたということである。磁石の存在は、蒸
着厚さの不均一をもたらすとともに、前記処理の制御性、繰返し精度および確実
性の喪失ないし大幅な阻害をもたらす可能性がある。

【００８３】 蒸着層が複数の副層を備えるように設計する場合は必ず、ブロック５２４にお
いて複数回のショットを行なう必要がある。これは、一旦ベース層デポジタント
をそれらのフィラメントの加熱により溶融させ、移行層デポジタント（または付
着すべき次の層のデポジタントをそれらのフィラメントにおける熱の導入により
加熱溶融させるということを意味する。このようにして、任意の数の副層を蒸着
層に加えることができる。連続するデポジタント副層を形成する前に、先行する
層を完全ないしほぼ完全に形成しておくべきである。方法５００にはこのように
、真空チャンバ内で真空を解除したり再確立したりする必要なしに複数の副層に
より蒸着層を形成できるという大きな利点がある。これにより、プラズマメッキ
にかかる全体的な時間と費用を大幅に削減することができる。

【００８４】 方法５００は、次にブロック５２６へ進み、処理またはシステムが停止される
。図１に示すシステムの実施例では、主バルブを閉じ、真空チャンバの通気弁を
開いて真空チャンバ内の圧力を均等化する。その後、真空チャンバを開放し、基
板を直ちに取り出すことができる。これは、方法５００ではプラズマメッキ処理
中に基板に過度の熱が発生しないからである。このことは、基板および蒸着層の
素材または機械的構造が極端な温度によって悪影響を受けないので大きな利点と
なる。この後、プラズマメッキされた基板を必要に応じて使用することができる
。これら基板の温度は一般に華氏１２５度以下なので、熱防護なしに即座に基板
を扱うことができる。

【００８５】 方法５００には不要な副産物が発生しないという別の利点もあり、環境面の心
配がない。さらに、方法５００は、金や銀などの高価ないし貴重な金属が効率的
に利用され、かつ無駄にならないような、デポジタントを効率よく利用する効率
的な方法である。さらに、本発明は高エネルギー蒸着技術を用いていないので、
基板に冶金学的または機械的な悪影響が及ぶことがない。これは、本発明の蒸着
層は基板内に深く埋め込まれることはないが、それでもこの蒸着層がすぐれた付
着性、機械的特性、および材料特性を示すという事実によるものと考えられる。
ブロック５２８で基板が取り出された後、方法５００はブロック５３０で終了す
る。

【００８６】 図６は、本発明の一実施例よる本発明の前記システムおよび方法を用いたバッ
クスパッタリングの方法６００のフローチャートである。前記のように、プラズ
マメッキにより基板上に蒸着層を形成する前に基板をさらに洗浄するため、バッ
クスパッタリングを行なってもよい。バックスパッタリングは一般に、汚染物質
および異物を除去するものである。これにより、さらに清浄な基板が得られ、そ
の結果、より強固かつ均一な蒸着層が得られる。方法６００はブロック６０２か
ら開始され、ブロック６０４へ進んで、真空チャンバ内で所望の圧力を維持また
は創出する流量でガスが真空チャンバ内に導入される。これは、図５に関連して
ブロック５２０で前に説明したものと同様である。一般に、真空チャンバ内の圧
力は、１００ミリトル以下のレベル、例えば２０ミリトルないし１００ミリトル
の範囲とすべきである。好ましくは、前記圧力は３０ミリトルないし５０ミリト
ルのレベルで与えられる。

【００８７】 方法６００は、次にブロック６０６へ進み、適用可能な場合、プラットフォー
ムまたはターンテーブルの回転が設定される。前記のように、ターンテーブルの
回転は毎分５回転ないし毎分３０回転の速度とすることができるが、毎分１２回
転ないし毎分１５回転の速度とすることが好ましい。

【００８８】 次にブロック６０８へ進むと、直流信号が設定され、基板に印加される。この
直流信号は一般に１ボルトないし４,０００ボルトの大きさで与えられる。好ま
しくは、この直流信号はマイナス１００ボルトないしマイナス２５０ボルトの電
圧で与えられる。

【００８９】 ブロック６０８には、基板に印加されるラジオ周波数信号の発生も含まれる。
このラジオ周波数信号は一般に、１ワットないし５０ワットの電力レベルで与え
られる。好ましくは、このラジオ周波数信号は１０ワット、もしくは５から１５
ワットの電力レベルで与えられる。前記直流信号とラジオ周波数信号とは混合お
よび平衡化し、混合信号として基板に印加するのが好ましい。その結果、ブロッ
ク６０４で導入されたガスからプラズマが生じる。このガスは一般に、アルゴン
などの不活性ガスないし希ガスである。プラズマの組成には、このガスからの陽
イオンも含まれる。これらプラズマの陽イオンは、基板に対し引き寄せられると
ともに加速するが、この基板は陰電位を帯びて供給されることが好ましい。この
結果、基板から汚染物質が擦り取られたり取り除かれたりする。汚染物質や異物
が基板から除去されると、それらは前記拡散ポンプのような真空ポンプの動作に
よって真空チャンバから吸い出される。

【００９０】 次にブロック６１０へ進み、おおむね３０秒ないし１分の間、前記バックスパ
ッタリング処理を継続する。基板の状態および清浄度によって、バックスパッタ
リング処理をより長時間またはより短時間継続させてもよい。一般に、バックス
パッタリング処理は、バックスパッタリング処理によってもたらされるキャパシ
タンス放電が実質的に完了するか大幅に低下するまで継続することができる。こ
れは、基板の汚染物質からの容量放電と同時に起こる火花または光のバーストを
観察することによって視覚的に観測することが可能である。これはアーキングと
呼ばれることもある。

【００９１】 このバックスパッタリング処理中は、前記直流信号を制御しなければならない
。これは、通常は直流電源装置の手動調整によって行なわれる。好ましくは、こ
の直流信号の電圧は、直流電源装置に過負荷をかけることなく電圧を最大化する
ことができるレベルで与えられる。バックスパッタリング処理が継続するにつれ
て、バックスパッタリング処理中に生じるプラズマの変化のため直流電源装置内
の電流が変動する。このため、バックスパッタリング処理中に前記直流信号の電
圧レベルを調整することが必要となる。

【００９２】 方法６００は、次にブロック６１２へ進み、前記直流信号およびラジオ周波数
信号が除かれガスが遮断される。方法６００は、次にブロック６１４へ進み、こ
の方法は終了する。

【００９３】 図７は本発明の一実施例によるモバイルメッキシステム７００の平面図である
。前記モバイルメッキシステム７００は、移動式の貯蔵容器（貯蔵ボリューム）
７０２を使用する手段を提供する。好ましい実施形態では、移動式貯蔵容器７０
２は密閉あるいは半密閉の共用トレーラであり、「セミ」または「トレーラトラ
ック」などのディーゼルトラックによって牽引される。しかし、理解しておくべ
きことは、本発明の移動式貯蔵容器７０２は、事実上、利用可能な移動式貯蔵容
器や貨物ボックスやトレーラなどを用いたものがその実施手段とされる。利用可
能な移動式のものとしては、例えば、貨物ボックス、海陸貨物ボックス、トラッ
クトレーラ、トラクタトレーラ、セミトレーラ、バン、プラットフォームトレー
ラ、冷凍車、ダンプトレーラ、密閉デッキトレーラなどがある。

【００９４】 モバイルメッキシステム７００は、移動式貯蔵容器７０２の外に配置された外
部真空ポンプ７０４と共に示されている。これは、モバイルメッキシステム７０
０が固定状態で運転されている状況を示している。モバイルメッキシステム７０
０が移動中のとき、或いは作動モードにないとき、外部真空ポンプ７０４は移動
式貯蔵容器７０２内に収容されてもよい。例えば、アクセスドア７０６は、外部
真空ポンプ７０４の近傍に示されている。そして、好ましい実施形態では、アク
セスドア７０６を用いて、移動式貯蔵容器７０２と共に保管される。外部真空ポ
ンプ７０４は、輸送中は、移動式貯蔵容器７０２とともに存在する。本発明はア
クセスドアの位置または存在は、例えば、移動式貯蔵容器７０２に近づくために
も設けられているアクセスドア７０６あるいはアクセスドア７５４にの位置また
は存在に限定されるべきでない。好ましい実施形態では、外部真空ポンプ７０４
は、スキッド（受台）に取付けられた機械式荒引ポンプ７０８と機械式フォアラ
インポンプ７１０とを含んでいる。こうにして、外部真空ポンプ７０４は、好都
合且つ迅速に、アクセスドア７０６を通して、移動式貯蔵容器７０２へと或いは
移動式貯蔵容器７０２から移動し得る。例えば、外部真空ポンプ７０４は、フォ
ークリフトを用いて、移動式貯蔵容器７０２へと或いは移動式貯蔵容器７０２か
ら移動し得る。

【００９５】 移動式貯蔵容器７０２の外の外部真空ポンプ７０４の配置および作動は、メッ
キ処理中に移動式貯蔵容器７０２内に設けられる装置やシステム内に発生し得る
内部振動や騒音や漏洩を減少させたり消失させたりする重要な技術的利点を与え
る。この種の振動や機械的な歪は、メッキ処理全体に劇的な損傷を与え得る。一
般的に、外部真空ポンプ７０４は、移動式貯蔵容器７０２内に配置された真空チ
ャンバ７１２内に、所望の圧力を生じさせるのを補助するために設けられている
。その結果、所望のメッキ処理が、望ましく且つ信頼性のある作動パラメータの
下で行なわれる。好ましい実施形態では、荒引ポンプ７０８は、フレキシブル配
管セグメント７１４によって、真空チャンバ７１２に結合されている。同様に、
フォアラインポンプ７１０も、フレキシブル配管７１４を用いて真空チャンバ７
１２と結合される。真空チャンバ７１２との結合は、図７に示される実施例では
、拡散ポンプとして示された内部真空ポンプ７１６を介して行なわれる。また、
外部真空ポンプ７０４が、移動式貯蔵容器７０２の外に在り、他の装置や機械や
システム上にあることに加えて、フレキシブル配管７１４は、外部真空ポンプ７
０４によって引き起こされる機械的な振動や歪や騒音を消滅したり減少させたり
するのに役立つ。さらに、フレキシブル配管セグメント７１４では、そのフレキ
シブル配管セグメントの動きが考慮されていて、パイプが機械的なストレスを受
けたり疲労したりしないように、また、モバイルメッキシステム７００を完全に
運転停止しなければならないような割れや破損が潜在的に生じないようになって
いる。外部真空ポンプ７０４と真空チャンバ７１２との間のインターフェイス（
接合点）の一実施例が、図８と関連させて下記に詳述される。

【００９６】 話を進める前に強調しておくべきことは、本発明の移動式メッキ装置７００は
、特定の種類のメッキ処理やメッキシステムや成膜技術に全く限定されないこと
である。図１〜６に関連して上に詳細に述べたように、プラズマメッキシステム
またはプロセスは、モバイルメッキシステム７００を用いて実施される。本発明
は、実際上、真空チャンバや真空ポンプを使用する既知の入手可能なメッキ処理
を使用してもよい。例えば、限定されることなく、モバイルメッキシステム７０
０は、以下のメッキ処理、すなわち、真空蒸着、物理的気層蒸着法、化学的気層
蒸着法、イオンメッキ、イオン注入のいずれかを使用してもよい。本質的に、図
７に示されるモバイルメッキシステム７００は、図１に関連して上述されたプラ
ズマメッキシステム１０の実施を反映している。

【００９７】 移動式貯蔵容器７０２は、変圧器７１８を介して電源と電気的に結合されてい
る。変圧器７１８は、モバイルメッキシステム７００の様々な装置やシステムに
よって必要される適当な電圧と電力、或いは所望の電圧と電力、或いは必要な電
圧と電力を提供する。一実施形態では、図７には記載されていないが、電気バス
が移動式貯蔵容器７０２の天井近くに設けられてもよい。これにより、電源は、
移動式貯蔵容器７０２を貫いて利便性良く入手でき、安全上の問題とならないよ
うに配置される。図７には、また、空気調和機７２０が示されている。この空気
調和機７２０は、適切かつ快適な作動環境を提供するように機能すると共に、冷
却の必要な装置を冷却するのを補助する。

【００９８】 冷却システムは移動式貯蔵容器７０２内に示され、移動式貯蔵容器７０２は冷
却機７２２と水槽７２４と適当な配管あるいは継手とを含む。冷えた水すなわち
冷却水は、冷却機７２２から、拡散ポンプとして働く内部真空ポンプへと提供さ
れる。熱交換が冷却水と内部真空ポンプ７１６との間で行なわれ、続いて、水は
水槽７２４に戻される。水は、冷却のために、水槽７２４から冷却機７２２に供
給される。これは図１のシステム１０では示されていなかったが、内部真空ポン
プ７１６は、図１の拡散ポンプ４２と同様に、冷却システムが適切に作動するこ
とを必要とする。それは、特定のメッキ処理によって必要とされるように、真空
チャンバ７１２内の作動圧力が生じ維持されることを確実にするためである。冷
却機７２２は、冷凍ユニットを使用して行なわれ、冷凍ユニットによって生じた
高温度の排気ガスが、ダクト７２６を通して移動式貯蔵容器７０２内から排出さ
れる。

【００９９】 本発明のモバイルメッキシステム７００は、また、巨大で嵩高い且つ重い部品
を比較的簡単に取り扱うことができるという重要な利点がある。コーティングあ
るいはメッキされる基板や部品或いは構成要素は、移動式貯蔵容器７０２の主要
アクセスポイントで受け取られる。前記アクセスポイントは、図７に示すように
、主アクセスドア７２８と７３０とが開かれたときに、設置され、創生される。
基板が特に重く扱い難い状況においては、トロリー７３２やホイストアセンブリ
が主アクセスポイントすなわち開口部の近くに設けられる。図示の実施例では、
トロリー７３２またはホイストはフレーム構造を含み、フレーム構造は移動式貯
蔵容器７０２の天井近くに設けられている。トロリー／ホイスト７３２のフレー
ム構造は移動式であり、モータ７３４を介して動力が与えられる。トロリー／ホ
イスト７３２は、モータ７３４によって、移動式貯蔵容器７０２の主要開口部の
中に或いは主要開口部から転動または滑動する。これは、図示のホイール７３６
のようなホイールを用いて、移動式貯蔵容器７０２の天井部或いは上部近傍に配
置されたレール上或いはレールに沿って行なわれる。好ましい実施形態では、モ
バイルメッキシステム７００は、レール拡張部（「トロリーウイング」とも呼ば
れる）７３８，７４０を含んでいる。このレール拡張部７３８と７４０は、蝶番
式に取り付けられていて、上述のレールを延長するように配置され、その結果、
トロリー／ホイスト７３２が移動式貯蔵容器７０２の外側に延在できる。

【０１００】 ２矢で示されるように、トロリー／ホイスト７３２は、移動式貯蔵容器７０２
の内外を移動できる。トロリー／ホイスト７３２が、移動式貯蔵容器７０２の外
へ移動するとき、レール拡張部７３８と７４０とはレールを提供する。そのレー
ルに、例えばホイール７３６２のようなトロリー／ホイスト７３２の種々のホイ
ールが、載置されて転動する。

【０１０１】 作業中に、嵩張って取扱難い部品は、移動式貯蔵容器７０２の主要開口部すな
わちアクセスポイントの外側に設けられる。次に、モータ７３４を用いてトロリ
ー／ホイスト７３２が移動され、（図７には特に図示されていないが）トロリー
／ホイスト７３２のホイストが、取扱難い部品の基板の上または近傍に配置され
る。上述したように、前記トロリー／ホイスト７３２がモバイルメッキシステム
７００の移動式貯蔵容器７０２の外側に設けられるとき、転動拡張部７３８と７
４０がトロリー／ホイスト７３２を支持するために使用される。ホイストは、好
ましくは電気ホイストまたは動力付きホイストであるが、まず低位置にされ、次
に基板が適当なレベルにまで引き上げられる。次に、トロリー／ホイスト７３２
は移動式貯蔵容器７０２の主要開口部の内側の位置に移されて、前記基板が所望
の位置に設けられる。

【０１０２】 前記基板の所望の位置は、好ましくは、一般に移動式カートまたはプラットフ
ォーム７４２上に設けられる。次に、前記基板は、トロリー／ホイスト７３２の
ホイストを使用して基板を降ろすことによって、移動式カートまたはプラットフ
ォーム７４２上に置かれる。移動式カートまたはプラットフォーム７４２は、図
７に示す好ましい実施例では、トラック７４４上に設けられている。このことに
よって、前記基板は、トラック７４４上の移動式カートまたはプラットフォーム
７４２を用いて、真空チャンバ７４４に移動される。前記移動式カートまたはプ
ラットフォーム７４２の頂部に、テーブルまたはプラットフォームが配置され、
好ましくは、この表面上に、前記基板が載置されるように設けられる。次に、こ
のテーブルまたはプラットフォームと基板とは、真空チャンバ７１２内に配置さ
れる。一実施例では、このテーブルまたはプラットフォームは、その表面上の基
板と一緒に、真空チャンバ７１２の両側部に設けられたレールに沿って、真空チ
ャンバ７１２内に滑入する。真空チャンバ７１２は、図７の実施形態では、大き
な金属容器（金属ベッセル）として図示され、前記容器にはトラック７４４の最
近接箇所に大きなドア開口部が付いている。真空チャンバ７１２は、様々な既知
或いは利用可能な形態や材料によって提供され得る。

【０１０３】 嵩高い取扱いの厄介な基板（或いは、その他の問題となる基板）が真空チャン
バ７１２内に設けられるからには、メッキ処理は要望通り進めることができる。
例えば、メッキ処理は、図５に関連して上述されたように、プラズマメッキ法を
使用してもよい。このような場合、適当な作動パラメータは、図１に関連して上
述された装置全てを使用して設定される。一般的に、真空ポンプやバルブや関連
装置７４８のような他の関連装置など、メッキ処理を実施し監視するために必要
な様々な装置の全部または一部を制御するために、制御モジュール７４６が使用
される。前記不随の装置７４８は、１実施形態では、図１に示されるものと同様
な装置を含む。例えば、関連装置７４８は、図１の直流電源装置と同様な、前記
基板に所望の電圧を発生できる直流電源装置を含み得る。また、関連装置７４８
は、図１のラジオ周波数送信機６４と同様な、基板で所望の出力レベルでラジオ
周波数を発生できるラジオ周波数送信機を含み得る。さらに、関連装置７４８は
、前記真空ポンプ７１２内のフィラメントに所望のレベルの電流を発生できるフ
ィラメント電力制御モジュールを含み得る。制御モジュール７４６は、また、真
空チャンバ７１２内にアルゴンガス７５０のようなガスを導入するための制御装
置を提供してもよい。制御モジュール７４６は、また、モータ７５２を制御して
もよい。このモータは真空チャンバ７１２内で機械的エネルギーを与えるために
使用され、その機械的エネルギーは、基板が載置されるターンテーブルやプラッ
トフォーム上のローラを回転させる。これは、図１の駆動モータ２４と同じもの
である。

【０１０４】 さらに他の実施例では、モバイルメッキシステム７００は、移動式貯蔵容器７
０２の内に、ビードブラストキャビネットを含んでいる。このビードブラストキ
ャビネットは、図７には図示されていないが、基板がメッキのために真空チャン
バ７１２内に導入される前に、基板を洗浄するために使用される。

【０１０５】 図８は、本発明の一実施例によるモバイルメッキシステム７００の真空チャン
バ７１２と外部真空ポンプ７０４との接続部の側面図である。外部真空ポンプ７
０４は、荒引ポンプ７０８とフォアラインポンプ７１０とを含んでいる。荒引ポ
ンプ７０８とフォアラインポンプ７１０とは、共にポンプとモータとが付いた状
態で、スキッド（受台）７８０上に取り付けられて示されている。好ましい実施
形態では、スキッド７８０は、フォークリフトで吊り上げられるようになってい
る。

【０１０６】 荒引ポンプ７０８は、配管を介して真空ポンプ７１２に結合されている。前記
配管には、荒引分離バルブ７８２とフレキシブル配管セグメント７８４とが含ま
れる。前記フレキシブル配管セグメント７８４は、移動式貯蔵容器７０２の分離
ボックス７８６を貫いて或いは分離ボックス７８６まで延在して、移動式貯蔵容
器７０２内に至る。移動式貯蔵容器７０２内における荒引ポンプ７０８と真空チ
ャンバ７１２との間の結合には、フレキシブル配管セグメント７８８と、真空チ
ャンバ７１２に直接結合する前の荒引バルブ７９０とが含まれる。

【０１０７】 外部真空ポンプ７０４のフォアラインポンプ７１０から、内部真空ポンプ７１
６の拡散ポンプに至る間には、そして真空チャンバ７１２に至る間には、荒引ポ
ンプ７０８について上述したのと同様、様々な配管要素が含まれている。この結
合あるいは接続には、フレキシブル配管セグメント７９２が含まれ、このフレキ
シブル配管セグメント７９２は、分離ボックス７８６に接続して移動式貯蔵容器
７０２内へと延在する配管と結合している。また、この結合または接続には、フ
レキシブル配管セグメント７９４と、拡散ポンプ７１６と直接結合される前のフ
ォアラインバルブ７９６とが含まれている。前記拡散ポンプ７１６は、次に、メ
インバルブ７９８を介して真空チャンバ７１２に結合している。

【０１０８】 交差接続バルブ８００は、上述の２つの経路間を結合するように図示されてい
る。前記交差接続バルブ８００は通常閉じられている。しかし、機械的フォアラ
インポンプ７１０と機械的荒引ポンプ７０８のいずれか一方が故障したり或いは
保守点検が必要な場合、前記交差接続バルブ８００によって、前記ポンプの内の
一方のみで、所望の真空度を真空チャンバ７１２内に生じさせることできる。こ
れによって、顕著な柔軟性が付与されると共に運転全体の信頼性が向上する。

【０１０９】 図９は、本発明の一実施例によるモバイルメッキシステム７００を使用する方
法９００を示すフローチャートである。前記方法９００は、ブロック９０２から
始まりブロック９０４に進む。ブロック９０４では、モバイルメッキシステムは
所望の位置に配置すなわち置かれる。例えば、モバイルメッキシステムが原子力
発電所において使用される場合、モバイルメッキシステムは原子力発電所の現場
またはその近傍に配置される。したがって、損失輸送物や輸送遅れの恐れがなく
、コーティングあるいはメッキが必要な重要部品や構成要素を利便性良く且つ容
易に運搬することができる。ブロック９０６では、外部真空ポンプが、モバイル
メッキシステムの内部すなわち移動式貯蔵容器内から移動されて、移動貯蔵容器
の外に配置すなわち置かれる。これは、メッキ処理の障害となる機械的な騒音や
振動の強大な発生源が除かれるという少なからず重大な利点を提供する。

【０１１０】 方法９００はブロック９０８に進み、外部真空ポンプが、フレキシブルな配管
セグメントを用いて、真空チャンバに結合される。上で論じたように、これによ
って、外部真空ポンプが分離され、機械的なストレスやクラックや漏洩に依る破
損や故障が排除される。次に、ブロック９１０に進んで、反応容器ヘッドスタッ
ドのような基板が、デポジタントと共に真空チャンバの中に配置される。図７に
関連して論じられたように、基板が大きな嵩ばった構成要素である場合には、本
発明は、モバイルメッキシステムの移動式貯蔵容器の外まで届くトロリー／ホイ
ストを用いて、前記基板を便利に取り扱うことができるという非常に重要な利点
を提供する。次に、基板は、プラットフォームまたはテーブルの上に、望み通り
に正確に配置され、続いて、真空チャンバ内に滑走し配置される。

【０１１１】 方法９００は、ブロック９１２に進んで、メッキ処理が始まる。この処理は、
通常、真空チャンバ内を所望の圧力にすることと、真空チャンバ内を所望の作動
パラメータにすることとを含む。方法９００は、最終的に、ブロック９１４に進
む。ブロック９１４では、真空蒸着、プラズマプメッキ、物理的気相成長法（Ｐ
ＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、イオンメッキ、スパッタリング、イオン
注入などの周知且つ利用可能なメッキ技法または蒸着技法を用いて、基板にデポ
ジタントがメッキされる。最後に、方法９００はブロック９１６で終了する。

【０１１２】 このように、本発明により、上記で述べた利点のうち一つ以上を満たす移動式
真空システムおよび方法が提供されたことは明らかである。上記好適な実施例を
詳細に説明してきたが、上記で明らかにした利点のすべて、一つ、または幾つか
が存していないとしても、本発明の範囲から外れることなく種々の変更、代用、
および修正をなし得ることを理解すべきである。例えば、真空チャンバと外部真
空ポンプとは、１つ或いはそれ以上のフレキシブルな配管セグメントまたはジョ
イントを用いて結合されてもよく、また、例えば拡散真空ポンプやサイクロ（登
録商標）ポンプやターボ分子ポンプなどの真空ポンプを通して、結合されてもよ
い。本発明は、さまざまな材料および構成のいずれかを用いて実施することがで
きる。例えば、本発明ではさまざまな真空ポンプシステム、設備、および技術の
いずれを用いることも可能である。これらは、本発明において企図されかつその
範囲に含まれる移動式真空システムおよび方法の他の配置または構成の例のうち
の少数に過ぎない。

【０１１３】 本発明において離散的または別個のものとして説明および図示したさまざまな
構成部品、設備、物質、要素、および処理は、本発明の範囲から外れることなく
他の要素および処理と組み合わせるか、または一体化してもよい。例えば、２以
上のポンプは、真空チャンバ内の指定圧力または真空状態を与えたり維持するた
めに、結合されたり統合されてもよい。変更、代用、および修正の他の例は当業
者により容易に確かめられるものであり、それらは本発明の精神および範囲から
外れることなく実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 材料をメッキするために使用できる本発明の一実施例によるプラ
ズマメッキ用システムを示す概略図である。

【図２】 プラズマメッキ用システムの真空チャンバの平面図であり、ター
ンテーブルとして用いられたプラットフォームの一実施例を示している。

【図３】 本発明の一実施例により基板をプラズマメッキするためのフィラ
メントの周囲におけるプラズマの形成および散乱を示す側面図である。

【図４】 ベース層と、移行層と、作用層とを含む蒸着層を示す断面図であ
る。

【図５】 本発明の一実施例よるプラズマメッキ方法を示すフローチャート
である。

【図６】 本発明の一実施例よる本発明の前記システムを用いたバックスパ
ッタリングの方法を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の一実施例による移動式メッキシステムの平面図である。

【図８】 外部真空ポンプを前記モバイルメッキシステムの真空チャンバに
接続している部分の側面図である。

【図９】 本発明の一実施例による移動式メッキシステムを使用するための
方法を示すフローチャートである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年１０月１７日（２００２．１０．１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【００９４】 モバイルメッキシステム７００は、移動式貯蔵容器７０２の外に配置された外
部真空ポンプ７０４と共に示されている。これは、モバイルメッキシステム７０
０が固定状態で運転されている状況を示している。モバイルメッキシステム７０
０が移動中のとき、或いは作動モードにないとき、外部真空ポンプ７０４は移動
式貯蔵容器７０２内に収容されてもよい。例えば、アクセスドア７０６は、外部
真空ポンプ７０４の近傍に示されている。そして、好ましい実施形態では、アク
セスドア７０６を用いて、移動式貯蔵容器７０２内に保管される。外部真空ポン
プ７０４は、輸送中は、移動式貯蔵容器７０２内に存在する。本発明はアクセス
ドアの位置または存在は、例えば、移動式貯蔵容器７０２に近づくためにも設け
られているアクセスドア７０６あるいはアクセスドア７５４にの位置または存在
に限定されるべきでない。好ましい実施形態では、外部真空ポンプ７０４は、ス
キッド（受台）に取付けられた機械式荒引ポンプ７０８と機械式フォアラインポ
ンプ７１０とを含んでいる。こうにして、外部真空ポンプ７０４は、好都合且つ
迅速に、アクセスドア７０６を通して、移動式貯蔵容器７０２へと或いは移動式
貯蔵容器７０２から移動し得る。例えば、外部真空ポンプ７０４は、フォークリ
フトを用いて、移動式貯蔵容器７０２へと或いは移動式貯蔵容器７０２から移動
し得る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０１０９】 図９は、本発明の一実施例によるモバイルメッキシステム７００を使用する方
法９００を示すフローチャートである。前記方法９００は、ブロック９０２から
始まりブロック９０４に進む。ブロック９０４では、モバイルメッキシステムは
所望の位置に配置すなわち置かれる。例えば、モバイルメッキシステムが原子力
発電所において使用される場合、モバイルメッキシステムは原子力発電所の現場
またはその近傍に配置される。したがって、遺失輸送物や輸送遅れの恐れがなく
、コーティングあるいはメッキが必要な重要部品や構成要素を利便性良く且つ容
易に運搬することができる。ブロック９０６では、外部真空ポンプが、モバイル
メッキシステムの内部すなわち移動式貯蔵容器内から移動されて、移動貯蔵容器
の外に配置すなわち置かれる。これは、メッキ処理の障害となる機械的な騒音や
振動の強大な発生源が除かれるという少なからず重大な利点を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ダニエル・エヌ・ホプキンス アメリカ合衆国76116テキサス州フォー ト・ワース、メドーサイド・ドライブ8106 番 Ｆターム(参考） 4K029 CA01 CA05 CA10 DA01 DA02 DA08 DB18 DC34 DC35 EA03 EA09 4K030 EA11 FA01 JA16 KA00 KA23 KA26 KA41

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メッキ処理を行なうためのモバイルメッキシステムにおいて
   、 移動式貯蔵容器と、 前記移動式貯蔵容器内に配置された真空チャンバと、 前記モバイルメッキシステムが移動しているときに前記移動式貯蔵容器内に配
   置でき、前記モバイルメッキシステムが静止して作動しているときに前記移動式
   貯蔵容器の外部で作動でき、前記真空チャンバ内に所望の圧力を生じさせるのを
   補助するためにフレキシブル配管セグメントを通して前記真空チャンバに結合で
   きる外部真空ポンプと、 前記外部真空ポンプを制御できる制御モジュールとを 備えていることを特徴とするモバイルメッキシステム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記移動式貯蔵容器はトレーラであることを特徴とするモバイルメッキシステ
   ム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記移動式貯蔵容器は貨物ボックスであることを特徴とするモバイルメッキシ
   ステム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記貨物ボックスは陸海貨物ボックスであることを特徴とするモバイルメッキ
   システム。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記移動式貯蔵容器はトラックの貨物容器であることを特徴とするモバイルメ
   ッキシステム。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記外部真空ポンプはスキッドの上に設けられていることを特徴とするモバイ
   ルメッキシステム。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記外部真空ポンプは機械式ポンプであることを特徴とするモバイルメッキシ
   ステム。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記外部真空ポンプは荒引ポンプとフォアラインポンプとを含んでいることを
   特徴とするモバイルメッキシステム。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記荒引ポンプは、第１フレキシブル配管セグメントを使用して前記真空チャ
   ンバと結合している機械式ポンプであり、 前記フォアラインポンプは、第２フレキシブル配管セグメントを使用して前記
   真空チャンバと結合している機械式ポンプであることを特徴とするモバイルメッ
   キシステム。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記荒引ポンプと前記フォアラインポンプとは、スキッド上に設けられている
    ことを特徴とするモバイルメッキシステム。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記真空チャンバ内で所望の圧力を生じさせるのを補助するために、前記真空
    チャンバに結合できる内部真空ポンプを更に備え、 前記フォアラインポンプは、第２フレキシブル配管セグメントを通して前記真
    空チャンバと前記内部真空ポンプとに結合していることを特徴とするモバイルメ
    ッキシステム。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記内部真空ポンプは、荒引ポンプとフォアラインポンプとを含み、前記荒引
    ポンプは第１フレキシブル配管セグメントを使用して前記真空チャンバに結合し
    、前記フォアラインポンプは第２フレキシブル配管セグメントを通して前記真空
    チャンバと前記内部真空ポンプとに結合していることを特徴とするモバイルメッ
    キシステム。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記内部真空ポンプは拡散ポンプであることを特徴とするモバイルメッキシス
    テム。
14. 【請求項１４】 請求項１１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記内部真空ポンプを冷却できる冷却システムを更に備えていることを特徴と
    するモバイルメッキシステム。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記冷却システムは、 冷水を生じさせることができると共に、冷却のために前記冷水を前記内部真空
    ポンプに供給できる冷蔵室と、 前記内部真空ポンプから温水を受け取ることができると共に蓄え、前記温水を
    前記冷蔵室に供給できる水槽とを 含む水冷システムであることを特徴とするモバイルメッキシステム。
16. 【請求項１６】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記真空チャンバ内に配置されることができるとともに、メッキされる基板を
    支持できるプラットフォームと、 前記プラットフォームに対して前記真空チャンバ内にデポジタントを保持でき
    るフィラメントと、 関連装置とを更に備え、 前記関連装置は、 前記基板に所望の電圧を発生できる直流電源装置と、 前記基板上に所望のレベルのラジオ周波数信号を発生させることがで
    きるラジオ周波数送信機と、 前記フィラメントに所望のレベルの電流を発生させることができるフ
    ィラメント電力制御モジュールとを含み、 前記制御モジュールは、前記直流電源装置と前記ラジオ周波数発信機と前
    記フィラメント電力制御モジュールとを制御できることを特徴とするモバイルメ
    ッキシステム。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記プラットフォームはターンテーブルであり、 前記ターンテーブルの回転を制御できるモータを更に備え、 前記制御モジュールは前記モータを制御できることを特徴とするモバイルメッ
    キシステム。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記プラットフォームを支持すると共に前記プラットフォームを前記真空ポン
    プに運び込んだり前記真空ポンプから運び出したりできる移動式カートを更に備
    えていることを特徴とするモバイルメッキシステム。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記移動式カートは、トラック上で作動することを特徴とするモバイルメッキ
    システム。
20. 【請求項２０】 請求項１７に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 メッキを行なう前に基板を掃除できるビードブラストキャビネットを更に備え
    ていることを特徴とするモバイルメッキシステム。
21. 【請求項２１】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記真空チャンバ内に配置されることができると共に、メッキされる基板を支
    持できるプラットフォームと、 基板を吊り上げて前記プラットフォームに運ぶことができるトロリー／ホイス
    トとを 更に備えていることを特徴とするモバイルメッキシステム。
22. 【請求項２２】 請求項２１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記トロリー／ホイストが前記移動貯蔵容器の外側に移動して基板を吊り上げ
    、前記移動式貯蔵容器内の前記プラットフォームに運ぶことができるレール拡張
    部を更に備えていることを特徴とするモバイルメッキシステム。
23. 【請求項２３】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理はプラズマメッキであることを特徴とするモバイルメッキシス
    テム。
24. 【請求項２４】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理は真空蒸着を使用していることを特徴とするモバイルメッキシ
    ステム。
25. 【請求項２５】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理は物理的気相成長であることを特徴とするモバイルメッキシス
    テム。
26. 【請求項２６】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理は化学的気相成長であることを特徴とするモバイルメッキシス
    テム。
27. 【請求項２７】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理はスパッタリングであることを特徴とするモバイルメッキシス
    テム。
28. 【請求項２８】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理はイオンメッキであることを特徴とするモバイルメッキシステ
    ム。
29. 【請求項２９】 請求項１に記載のモバイルメッキシステムにおいて、 前記メッキ処理はイオン注入であることを特徴とするモバイルメッキシステム
    。
30. 【請求項３０】 メッキ処理を行なうためのモバイルメッキシステムにお
    いて、 移動式貯蔵容器と、 前記移動式貯蔵容器内に配置された真空チャンバと、 前記モバイルメッキシステムが移動しているときに前記移動式貯蔵容器内に配
    置するとができると共に、前記モバイルメッキシステムが静止して作動している
    ときに前記移動式貯蔵容器の外部で作動でき、前記真空チャンバ内に所望の圧力
    を生じさせるのを補助するためにフレキシブル配管セグメントを通して前記真空
    チャンバと結合できる外部真空ポンプと、 前記真空チャンバ内で所望の圧力を生じさせるのを補助するために、前記真空
    チャンバに結合できる内部真空ポンプと、 前記内部真空ポンプを冷却できる冷却システムと、 前記真空チャンバ内に配置され、メッキされる基板を支持できるプラットフォ
    ームと、 前記プラットフォームに対して前記真空チャンバ内にデポジタントを支持でき
    るフィラメントと、 関連装置とを備え、 前記関連装置は 前記基板に所望の電圧を発生できる直流電源装置と、 前記基板上に所望のレベルのラジオ周波数信号を発生させることがで
    きるラジオ周波数送信機と、 前記フィラメントに所望のレベルの電流を発生させることができるフ
    ィラメント電力制御モジュールと、 前記外部真空ポンプと前記内部真空ポンプと前記直流電源装置と前記
    ラジオ周波数発信機と前記フィラメント電力制御モジュールとを制御できる制御
    モジュールとを 含んでいることを特徴とするモバイルメッキシステム。
31. 【請求項３１】 モバイルメッキシステムを使用するための方法において、 メッキのために前記モバイルメッキシステムを所望の位置に配置するステップ
    と、 前記モバイルメッキシステムの移動式貯蔵容器の内部位置から外部位置に外部
    真空ポンプを配置するステップと、 フレキシブル配管セグメントを使用して、前記モバイルメッキシステムの前記
    移動式貯蔵容器内の真空チャンバに前記外部真空ポンプを結合させるステップと
    を備えていることを特徴とする方法。
32. 【請求項３２】 請求項３１に記載の方法において、 前記真空チャンバ内に基板とデポジタントとを置くステップと、 前記外部真空ポンプを使用して、前記真空チャンバ内の所望の圧力を確立する
    ステップと、 前記基板を前記デポジタントでメッキするステップとを 更に備えていることを特徴とする方法。