JP2014513208A - 熱ワイヤを使用して被覆を行うための装置および方法 - Google Patents

Abstract

（ｉ）ワイヤ（１４）により加熱された被覆材料で基板（１２）を被覆するための真空チャンバ（１６）と、（ｉｉ）電動式ドライバ（２０）を備えるアクチュエータシステム（１８）とを含む、被覆装置（７００）が提供される。アクチュエータシステムは、被覆中にワイヤ（１４）に対して張力印加を行うように構成される。さらに、（ｉ）電動式ドライバを備えるアクチュエータシステム（１８）によりワイヤ（１４）に対して張力印加を行うことと、（ｉｉ）真空条件下において被覆材料（２８）で基板（１２）を被覆することとを含む、被覆基板（１２）を製造する方法が提供される。被覆することは、被覆材料が基板（１２）上に堆積される前に、被覆材料の温度上昇を誘発するために、動作温度にまでワイヤ（１４）の少なくとも一部分（１４ａ）を加熱することを含む。
【選択図】図７

Description

本発明の実施形態は、基板を被覆するための装置および方法に関する。特に、本発明の実施形態は、システムの熱素子として１本のワイヤまたは複数のワイヤを実装するための被覆装置および被覆方法に関する。詳細には、本明細書の実施形態は、被覆基板を製造する被覆装置および被覆方法に関する。

被覆装置は、基板の被覆を行うための熱素子として１本の電熱ワイヤ（または複数のワイヤ）を実装する場合がある。特に、これらの電熱ワイヤ（または複数のワイヤ）は、十分な高温まで加熱され得る。一般的には、気相の材料が、基板上に堆積される前に、加熱されたワイヤと相互作用する（例えばこのワイヤを覆って流れることにより、またはこのワイヤと物理的接触状態になることにより）。一般的には、堆積されることとなる材料とこのワイヤとの相互作用により、堆積材料に対する物理的変換および／または化学的変換が誘発される。かかる材料は、一般的には堆積前駆体と呼ばれる。例えば、加熱されたワイヤは、堆積材料が化学反応により分解されるように、堆積材料の温度上昇を誘発させ得る。例えば、かかる被覆装置は、熱ワイヤ化学気相成長（ＨＷＣＶＤ）システムを構築し得る。

一般的には、被覆装置において熱素子として使用されるワイヤの動作寿命は、限界を有する。したがって、ワイヤ（または複数のワイヤ）は、ある一定の動作時間の後には交換することが必要となり得る。この動作時間は、例えば１〜７日の動作など、比較的短い場合がある。これは、被覆装置のダウンタイムが比較的長いことおよび整備頻度が比較的高いことを意味し得る。ダウンタイムが長く、整備頻度が高いことは、製造コストの上昇および被覆装置の生産性の低下を一般的に意味する。

したがって、被覆装置の熱素子を構築するワイヤ（または複数のワイヤ）の動作寿命を高めることを促進する装置および方法が必要である。

上記に鑑みて、独立請求項１および３に記載の被覆装置と、独立請求項１１に記載の被覆基板を製造する方法とが提供される。本発明の他の態様、利点、および特徴は、従属請求項、説明、および添付の図面から自明である。

一実施形態においては、被覆装置が提供される。この被覆装置は、基板を被覆するための真空チャンバと、前記基板上に堆積されることとなる材料を加熱するために少なくともワイヤ部分を受けるように適合されたリアクタと、少なくとも１つの電気モータを備える電動式ドライバと、前記リアクタ内に少なくともこのワイヤ部分を送るおよび位置決めするように構成されたワイヤローラシステムとを備える。電動式ドライバは、使用時に、リアクタ内に位置決めされた少なくともこのワイヤ部分が、電動式ドライバにより調節可能な態様で張力印加され得るように、ワイヤローラシステムに対して動作可能なように結合される。

別の実施形態においては、ワイヤにより加熱された被覆材料で基板を被覆するための真空チャンバと、電動式ドライバを備えるアクチュエータシステムとを備える、被覆装置が提供される。アクチュエータシステムは、被覆中にワイヤに対して張力印加を行うように構成される。

さらに別の実施形態においては、被覆基板を製造する方法が提供される。この方法は、電動式ドライバを含むアクチュエータシステムによりワイヤに対して張力印加を行うことと、真空条件下において被覆材料で基板を被覆することとを含む。被覆することは、被覆材料が基板上に堆積される前に被覆材料の温度上昇を誘発するために、動作温度にまでワイヤの少なくとも一部分を加熱することを含む。

添付の図面を参照することを含め、本明細書の以降の部分において、本開示の最良の実施形態を含む当業者にとって完全かつ実施可能な程度の開示をより具体的に示す。

例示的な被覆装置の概略断面図である。 例えば図１の被覆装置を作動することなどにより被覆基板を製造する例示的な一方法を示す図である。 別の例示的な被覆装置の概略断面図である。 例えば図３の被覆装置を作動することなどにより被覆基板を製造する例示的な一方法を示す図である。 ある特定の構成における図３の被覆装置の概略断面図である。 別の特定の構成における図３の被覆装置の概略断面図である。 さらに別の例示的な被覆装置の概略断面図である。 別の例示的な被覆装置の概略断面図である。 さらに別の例示的な被覆装置の概略断面図である。 本明細書の実施形態による被覆装置を作動するように適合された制御システムの概略図である。

以下、様々な実施形態を詳細に参照する。これらの実施形態の１つまたは複数の例が、各図面において図示される。各例は、例示として提示されるものであり、限定としては意図されない。例えば、一実施形態の一部として図示または説明される特徴は、他の実施形態においてまたは他の実施形態と組み合わせて使用することにより、さらに他の実施形態を生み出すことが可能である。本開示は、かかる変更形態および変形形態を含むことが意図される。

本明細書において説明される実施形態は、ワイヤにより加熱された被覆材料で基板を被覆するための真空チャンバを備える被覆装置を備える。特に、典型的な実施形態によれば、基板は、解離された前駆体である被覆材料で被覆される。典型的には、前駆体は、ワイヤ加熱により解離される。特に、この被覆装置は、（ｉ）ワイヤを受け（例えば装置のリアクタ内に）、（ｉｉ）ワイヤ（またはリアクタ内のそのワイヤの少なくとも一部分）を加熱し、（ｉｉｉ）加熱されたワイヤと相互作用する被覆材料を加熱し、これにより被覆材料が化学的に反応および解離するように構成され得る。さらに、被覆装置は、電動式ドライバを有するアクチュエータシステムを備えてよい。このアクチュエータシステムは、被覆中にワイヤに対して張力印加を行うように構成される。電動式ドライバを備えるかかるアクチュエータシステムは、ワイヤの適切な張力印加を容易化する。さらに具体的には、本明細書の実施形態による被覆装置は、被覆プロセス中のワイヤの張力印加の調節を容易化する。

本明細書の実施形態は、一般的に、張力印加システムを介してワイヤに対する過剰応力の発生を回避するのを容易化する。かかる過剰応力は、ワイヤの動作寿命を短縮させ得る。さらに、本明細書の実施形態による電動式ドライバを備えるアクチュエータシステムは、一般的に、単純化された張力印加機構を容易化する。例えば、本明細書の実施形態の少なくともいくつかは、ワイヤに対して張力印加を行うためにワイヤに対して結合されたばね張力印加システムを実装しない。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることの可能なさらに他の実施形態によれば、アクチュエータシステムは、ワイヤが加熱される領域内にワイヤまたはワイヤの追加的部分を送出するために使用することも可能である。

本明細書の実施形態による真空チャンバは、少なくともその一部分が、真空条件、すなわち１０ミリバール未満の圧力、またはより具体的には１０^−３ミリバール未満の圧力を維持するように適合された、任意のチャンバであることが可能である。特に、化学気相成長（ＣＶＤ）向けの実施形態については、真空チャンバは、１ミリバール〜１０^−２ミリバールの圧力で作動されるように構成される。「被覆」という用語および「堆積」という用語は、本明細書においては同義的に使用される。典型的には、「被覆」は、基板上に被覆材料の薄膜を塗布するためのプロセスを指す。

典型的な実施形態によれば、被覆は、被覆材料のＣＶＤを含むか、または被覆材料のＣＶＤからなる。代替的には、被覆は、被覆材料の物理気相成長（ＰＶＤ）を含むか、または被覆材料の物理気相成長（ＰＶＤ）からなる。被覆は、被覆材料のＣＶＤおよびＰＶＤの組合せを含んでもよい。典型的な実施形態によれば、被覆材料は、基板上に堆積されることとなる材料か、または基板上に堆積された材料である。被覆材料は、基板上に同時におよび／または連続的に堆積され得る複数の成分を含んでもよい。

典型的な実施形態によれば、ワイヤは、被覆材料の加熱に適した材料を含む細長片またはフィラメント（一般的には細長いおよび／またはストリング状の）である。例えば、限定的ではないが、ワイヤは、電流の通過により適切な動作温度まで加熱され得る抵抗材料を含む可撓性フィラメントであってよい。例えば、限定的ではないが、ワイヤは、ＴａワイヤまたはＷワイヤであってよい。本明細書の実施形態によるワイヤは、ＨＷＣＶＤ用の装置において熱ワイヤを構築してよい。

典型的な実施形態によれば、アクチュエータシステムは、ワイヤの少なくとも一部分の張力印加および／または並進移動を実現するように構成された機構である。例えば、アクチュエータシステムは、ワイヤに対して張力印加を行うために、またはワイヤが加熱される領域内においてワイヤを並進移動させるために、ワイヤに対して力学的エネルギーを供給および伝達してよい。典型的な実施形態によれば、電動式ドライバは、少なくとも１つのモータを備えるドライバであり、このドライバは、ワイヤに対して結合されるように適合された１つまたは複数の要素を介してワイヤに対して張力印加を行うための１つまたは複数の力を発生させるように構成される。例えば、かかる力は、張力印加を行い、張力印加を調節し、および／またはワイヤの少なくとも一部分を並進移動させるために、アクチュエータシステムの要素を介して生成され得る。アクチュエータ要素は、１つまたは複数の回転可能要素を備えてもよく、この回転可能要素は、ワイヤに対する張力印加を実現するために電動式ドライバによる運動量またはトルクの生成によって作動され得る。このことに加えて、かかる運動量またはトルクは、被覆装置の反応区域またはリアクタの中に新規のワイヤ部分を導入するために生成され得る。

図面の以下の説明の中で、同一の参照数字は、同一の構成要素を指す。概して、各実施形態に関して異なる部分のみが説明される。

図１は、例示的な被覆装置１０の概略断面図である。例示的な被覆装置１０は、基板支持体（図示せず）上に基板１２を受けるように構成された真空チャンバ１６を備える。被覆装置１０は、ワイヤ１４を受けるようにさらに構成される。この例示的な実施形態においては、被覆装置１０は、ワイヤ１４の一部分１４ａを受けるように構成されたリアクタ２２を備える。本明細書の実施形態によれば、リアクタ２２は、被覆材料２８を加熱するために被覆材料２８がワイヤ１４と相互作用するのを可能にするように構成された被覆装置のある特定の部分である。本明細書において説明される他の実施形態と組み合わせることの可能なさらなる実施形態によれば、ワイヤの部分１４ａは、チャンバ１６内の反応領域内に設けることも可能である。

本明細書の実施形態によれば、被覆装置１０は、基板１２上に被覆材料２８を堆積する前に、ワイヤ１４が被覆材料２８と相互作用する（例えば被覆材料２８を加熱するために）ように構成される。特に、リアクタ２２は、（ｉ）蒸気状態、ガス状態、または揮発状態の被覆材料２８、（ｉｉ）蒸気状態、ガス状態、または揮発状態の被覆材料２８を加熱するためのワイヤ部分１４ａを受けるように構成されたチャンバにより構築され得る。いくつかの実施形態によれば、被覆材料２８は、基板１２上へのＣＶＤを実施するのに適した前駆体ガスであってよい。

本明細書の実施形態による被覆装置は、リアクタ２２中に配設された入口および／または通気口などの（しかしこれらに限定されない）、リアクタ２２内に被覆材料２８を導入するための手段を備えてよい。他の実施形態によれば、被覆材料２８は、ワイヤ１４に接する被覆材料２８が電熱ワイヤ１４により加熱され得るように、ワイヤ１４に接するように供給され得る。本明細書の実施形態によれば、被覆材料２８は、以下においてさらに詳細に説明されるように、被覆材料２８の分解を実現するためにワイヤ１４によって加熱される。

リアクタ２２は、ワイヤ１４により加熱済みの被覆材料２８が基板１２上に堆積し得るようにするための出口４２をさらに備えてよい。かかる実施形態においては、リアクタ２２は、ワイヤ部分１４ａが本明細書の実施形態によるリアクタ２２内に位置決めされ得るように、フィードスルー３８、４０を備えてよい。特に、フィードスルー３８、４０は、ワイヤ部分１４ａ（またはワイヤ１４の任意の他の部分）がリアクタ２２内に送り込まれ、リアクタ２２から出ることが可能になるように構成されてよい。

典型的な実施形態によれば、被覆装置１０は、リアクタ２２内に配設された少なくともワイヤ部分１４ａを加熱するための加熱システム３２を備える。追加的または代替的には、ワイヤ１４の他の部分が、加熱システム３２により加熱され得る。これにより、リアクタ２２内に位置決めされたワイヤ部分（ワイヤ部分１４ａなど）は、被覆材料２８が基板１２上に堆積する前に、被覆材料２８の温度上昇を誘発することが可能となる。以下においてさらに詳細に説明されるいくつかの実施形態においては、ワイヤ１４は、抵抗材料を含み、加熱システム３２は、少なくとも部分ワイヤ１４を介して電流を印加することによりこのワイヤ部分を加熱するための、電極システムを備える。

代替的には、加熱システム３２は、被覆材料２８が基板１２上に堆積する前にリアクタ２２内において加熱され得るように、少なくとも部分ワイヤ１４を加熱するのに適した、および典型的には加熱するように構成された、任意の加熱源を備えてよい。本明細書の少なくともいくつかの実施形態においては、加熱システム３２は、真空チャンバ１６内に、さらに具体的にはリアクタ２２内に設けられる。代替的には、加熱システム３２は、リアクタ２２および／または真空チャンバ１６の外部にてワイヤ１４に対して結合されるように構成されてよい。

典型的な実施形態によれば、被覆装置１０は、少なくともワイヤ１４の一部分に対して張力印加を行うためのワイヤ張力印加システムを備える。特に、被覆装置１０は、電動式ドライバ２０を備えるアクチュエータシステム１８を備える。本明細書の実施形態によれば、電動式ドライバ２０は、サーボモータおよびステッパモータからなる群より選択される少なくとも１つの電気モータを備える。特に、電動式ドライバ２０は、サーボモータなど（しかしこれに限定されない）の電気モータを備えてよい。代替的には、またはサーボモータと組み合わせて、電動式ドライバ２０は、ステッパモータを備えてよい。アクチュエータシステム１８は、基板１２の被覆中に、ワイヤ部分１４ａ（しかしこれに限定されない）などのワイヤ１４の少なくとも一部分に対して張力印加を行うように構成される。

典型的な実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、電動式ドライバ２０により線形力（すなわち電動式ドライバの線形運動により生成される力）および／または１つまたは複数の運動量もしくはトルクを生成することにより、ワイヤ１４に対して張力印加を行うように構成される。この例示的な実施形態においては、アクチュエータシステム１８は、牽引デバイス２４ａおよび固定手段２４ｂを備える張力印加システム２４を備える。牽引デバイス２４ａおよび固定手段２４ｂは、典型的には、（ｉ）リアクタ２２内にワイヤ部分１４ａを位置決めし、（ｉｉ）少なくともワイヤ部分１４ａに対して張力印加を行うように、構成される。

固定手段２４ｂは、ワイヤ部分１４ａがリアクタ２２内において張力印加され得るように、ワイヤ１４の一部分を固定するための任意の適切なデバイスであってよい。例えば、限定的ではないが、固定手段２４ｂは、真空チャンバ１６の壁部のクランプであってよい。代替的には、固定手段２４ｂは、牽引デバイス２４ａと同様の、しかし、ワイヤ部分が両牽引デバイス間におよび堆積前の被覆材料２８を加熱するための区域（リアクタ２２など）内に延在するように、リアクタ２２の対向側に配置された、追加的な牽引デバイスであってよい。代替的には、固定手段２４ｂは、以下においてさらに詳細に説明するように、（ｉ）ワイヤ１４の一部分を保管し、（ｉｉ）リアクタ２２内におけるワイヤ部分の張力印加を共同的に行うように構成された、ワイヤローラであってよい。

例示的な実施形態および本明細書の他の実施形態において、牽引デバイス２４ａは、ワイヤ１４が張力印加されるような位置３６にワイヤ１４を牽引するように構成されてよい。牽引デバイス２４ａは、ワイヤ１４の張力印加を実現するために、電動式ドライバ２０を備えてよく、または電動式ドライバ２０に対して動作可能なように結合されてよい。牽引デバイス２４ａは、ワイヤ１４が本明細書において説明されるように作動され得るように、ワイヤ１４に対して張力２６を印加するのに適した任意のデバイスであってよい。例えば、牽引デバイス２４ａは、運動量またはトルクの生成によりワイヤ１４に対して張力印加を行うように構成されたアクチュエータであってよい。代替的には、またはアクチュエータと組み合わせて、牽引デバイス２４ａは、ワイヤ１４に対して張力印加を行うために、ワイヤ１４に対して線形力を結合するように構成されてよい。

特に、牽引デバイス２４ａは、電動式ドライバ２０により作動される回転ホイールを有するトルクデバイスであってよい。ワイヤ１４の端部分が、位置３６においてこの回転ホイールに対して装着されてよい。かかる回転ホイールは、ワイヤ１４がこのホイールに対して結合される位置３６においてホイール回転軸３０に対してトルクを生成することが可能であってよい。他の実施形態によれば、牽引デバイス２４ａは、以下においてさらに詳細に論じるように、（ｉ）ワイヤ１４のバッチを保管し、（ｉｉ）リアクタ２２内にワイヤ１４を送り込み、（ｉｉｉ）被覆中にワイヤ１４の張力印加を共同的に行うように構成された、ワイヤローラであってよい。他の実施形態においては、牽引デバイス２４ａは、ワイヤ１４の一部分が張力印加されるようにトルクを生成するために、電動式ドライバ２０により移動可能な剛性ビームまたは屈曲部である。かかる剛性ビームまたは屈曲部は、ワイヤ１４が剛性ビームまたは屈曲部に対して結合される箇所にてトルクを生成することが可能であってよい。かかるトルクは、剛性ビームまたは屈曲部の停止部分またはヒンジ固定部分に対して生成されてよい。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、ワイヤ１４に対して任意の適切な力を印加することによりワイヤ１４に対して張力印加を行うように構成される。例えば、アクチュエータシステム１８は、モータ内の要素の線形運動により生成される力を結合するように構成されてよい。特に、かかる線形力は、所定の並進移動軸に対して平行に並進移動可能な作動要素により生成されてよい。この線形作動要素は、例えば水圧アクチュエータなどであってよいが、水圧アクチュエータに限定されない。

本明細書の任意の他の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態によれば、電動式ドライバ２０、特に電動式ドライバ２０の１つのモータまたは複数のモータは、トルク制御システムを使用することにより作動される。これにより、ワイヤ１４（または少なくともワイヤ１４の一部分）は、高い制御精度で直線位置に維持され得る。特に、これにより、ワイヤ１４は、所定の張力にて、およびワイヤ１４に対して過剰応力を生成することなく、リアクタ２２内に適切に位置決めされ得る。電動式ドライバ２０は、以下においてさらに詳細に説明されるように、例えばモータ制御システムなどにより、自動的に作動され得る。代替的には、電動式ドライバ２０は、手動的に制御され得る。例えば、電動式ドライバ２０は、被覆装置１０を本明細書において説明されるように機能させ得るのに適した適切な張力までワイヤ１４に対して張力印加を行うために、スイッチ、運動制御インターフェース、またはトルク制御インターフェースにより作動され得る。

この例示的な実施形態においては、リアクタ２２は、真空チャンバ１６内に備えられる。代替的な実施形態においては、リアクタ２２は、真空チャンバ１６の外部に、しかし被覆材料２８がワイヤ１４との相互作用後に真空チャンバ１６内に導入され得るように真空チャンバ１６と連通状態に、配設される。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、真空チャンバ１６の外部に設けられてよい。他の実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、真空チャンバ１６内に設けられてよい。他の実施形態によれば、アクチュエータシステム１８の第１の群の要素は、真空チャンバ１６内に設けられてもよく、アクチュエータシステム１８の第２の群の要素は、真空チャンバ１６の外部に設けられてよい。例えば図１の実施形態および本明細書の他の実施形態においては、アクチュエータシステム１８は、真空チャンバ１６の外部に部分的に配設される。特に、電動式ドライバ２０および牽引デバイス２４ａは、真空チャンバ１６の外部に設けられてもよい一方で、固定手段２４ｂは、真空チャンバ１６内に設けられてもよい。

この例示的な実施形態においては、ワイヤ１４は、フィードスルー３４を通して真空チャンバ１６へと送られる。典型的には、フィードスルー３４は、真空チャンバ１６が真空条件に維持されている間に、真空チャンバ１６内にワイヤ１４を送るのを可能にするように構成される。他の実施形態においては、例えばアクチュエータシステムが真空チャンバ１６内に設けられる場合には、真空チャンバ１６は、真空チャンバ１６内へのワイヤ１４の位置決めを可能にするためのフィードスルーシステム（フィードスルー３４など）を必要とはしない場合がある。

図２は、例えば図１の例示的な被覆装置１０または本明細書の実施形態による任意の他の被覆装置を作動することなどにより、被覆基板１２を製造する例示的な一方法２００を示す。例示的な方法２００は、電動式ドライバ２０を備えるアクチュエータシステム１８によりワイヤ１４に対して張力印加を行うこと２０２を含む。方法２００は、真空条件下において被覆材料２８で基板１２を被覆すること２０４をさらに含む。被覆すること２０４は、ワイヤ１４を加熱すること２０４ａを含む。例えば、被覆すること２０４は、ワイヤ部分１４ａなど（しかしワイヤ部分１４ａに限定されない）の少なくともワイヤ１４の一部分を動作温度にまで加熱することを含んでもよい。典型的には、この動作温度は、被覆材料２８が所定の条件下において基板１２上に堆積され得るように、被覆材料２８の温度上昇を誘発するのに適した温度である。特に、動作温度は、リアクタ２２内の被覆材料２８が、所望の堆積を生じさせるために例えば基板１２の表面における反応および／または分解などの化学プロセスを受け得るような、温度であってよい。

典型的な実施形態によれば、被覆装置１０は、ワイヤ１４がアクチュエータシステム１８により張力印加を受ける間に、ワイヤ１４を加熱するように構成される。方法２００は、張力印加を受けたワイヤ１４をかように加熱することをさらに含んでもよい。代替的には、またはこのことと組み合わせて、被覆装置１０は、張力非印加状態でワイヤ１４を加熱するように構成されてよい。方法２００は、張力非印加状態にあるワイヤ１４をかように加熱することをさらに含んでよい。

張力印加を行うこと２０２は、任意には、力、より具体的には電動式ドライバにより生成されたトルクを、非弾性結合システムによってワイヤへと結合することをさらに含んでもよい。例えば、被覆システム１０は、ワイヤ１４に対して張力印加を行うためにワイヤ１４に対して直接的に結合されたばね張力印加システムを含まないアクチュエータシステムにより、ワイヤ１４に対して張力印加を行うように構成されてよい。任意には、方法２００は、被覆プロセス中に生成されたトルクを制御することにより少なくともワイヤ部分１４ａの張力を調節すること２０８をさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、ワイヤの新規部分を供給するために、電動式ドライバにより作動されるワイヤ送りデバイスをさらに備える。これにより、反応区域内のワイヤ部分が、新規のワイヤ部分によって置換され、このことにより、被覆材料は、この材料の堆積前に新規のワイヤ部分により加熱され得る。本明細書の実施形態によれば、「新規のワイヤ部分」という用語は、被覆材料の温度を上昇させるために使用されたか、または被覆材料の温度を上昇させるように適合された区域内に配置されていた別のワイヤ部分（ワイヤ部分１４ａなど）とは少なくとも部分的に異なるワイヤ部分を指す。

特に、アクチュエータシステム１８は、（ｉ）被覆中にワイヤ１４に対して張力印加を行い、（ｉｉ）リアクタ２２またはシステムの他の反応区域内へと新規のワイヤ部分を送るように、構成されてよい。これにより、本明細書の少なくともいくつかの実施形態は、ワイヤ１４の適切な張力印加を容易化するばかりでなく、被覆材料を加熱するように構成されたワイヤ部分の交換を容易化する、アクチュエータシステムを提供する。かかるアクチュエータシステムは、被覆装置のダウンタイムの短縮化を容易化するばかりでなく、張力印加およびワイヤ交換を可能にすることにより、本明細書の実施形態による被覆装置の設計の単純化を容易化する。

図３は、ワイヤ送りデバイスを備える例示的な被覆装置３００の概略断面図である。この例示的な実施形態においては、ワイヤ送りデバイスは、ワイヤローラシステムにより構築される。この例示的な実施形態におけるワイヤローラシステムは、リアクタ２２内にワイヤを送り込むように構成される。さらに、リアクタ２２内のワイヤ部分は、典型的には、ワイヤローラシステムによりリアクタ内に位置決めされる。ワイヤローラシステムは、ワイヤローラ３２４ａおよびワイヤローラ３２４ｂを備えてもよく、これらのワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、アクチュエータシステム１８の一部を形成する。

ワイヤローラシステムは、ワイヤ部分（ワイヤ部分１４ａなど）がリアクタ２２内に位置決めされるように、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂ間にワイヤ１４を懸架するように構成されてよい。特に、両ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、本明細書の実施形態による張力印加機構２４を構築してよい。各ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、ワイヤ１４の別の部分が両ローラ間に延在するように、ワイヤ１４の一部分（例えばワイヤ１４のバッチなど）を保管するように構成されてよい。典型的には、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂ間に延在するワイヤ部分は、被覆材料２８を加熱するために配設されたワイヤ部分を含む。

ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの一方が、必要とされる場合に電動式ドライバ２０と共同してワイヤの一部分を巻き出すための巻出しローラとして構成されてよい。例えば、ワイヤローラ３２４ａが、ワイヤ１４を巻き出すために電動式サブドライバ２０ａに対して動作可能なように結合されてよい。ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの他方が、必要とされる場合に電動式ドライバ２０と共同してワイヤの一部分１４ａを巻き出すための巻出しローラとして構成されてよい。例えば、ワイヤローラ３２４ｂが、ワイヤ１４を巻くための電動式サブドライバ２０ｂに対して動作可能なように結合されてよい。これにより、図５および図６に示すように、被覆装置３００は、リアクタ２２へと新規のワイヤ部分１４ｂを導入するように作動可能となり得る。このようにして、両ローラ間に延在するワイヤ１４の部分が変更され得る。特に、これにより、ワイヤの新規部分が、被覆材料２８と相互作用するように送られ得る。例示的な被覆装置３００においては、ワイヤ送りデバイスは、矢印３０６の方向に新規のワイヤ部分を送るように構成される。

一実施形態によれば、両ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの特定の状況に応じて、巻出しローラまたは巻付けローラとして区別なく作動されるように構成されてよい。特定の実施形態によれば、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、巻出しローラおよび巻付けローラとして代わり得るものとして作動されるように構成されてよい。

いくつかの実施形態によれば、ワイヤ送りデバイスは、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂとして追加のローラを備えてよい。例えば、アクチュエータシステム１８は、ガイドローラのセット（図示せず）、または被覆装置３００を本明細書において開示されるように機能させ得るのに適した任意の他の種類のローラシステムを備えてよい。例えば、ワイヤ部分１４ａは、それぞれ各ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂに隣接して配設された２つのガイドローラ間に延在してよい。

典型的な実施形態によれば、ワイヤ送りデバイスは、ワイヤ送りおよびワイヤ張力印加を実施するために電動式ドライバシステムに対して動作可能なように結合される。被覆装置３００においては、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂはそれぞれ、電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂと共同して、（ｉ）上記に示すように被覆材料２８と相互作用するようにワイヤの新規部分を送り、（ｉｉ）被覆中にワイヤ１４に対して張力印加を行う。特に、電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、（ｉ）必要とされる場合にリアクタ２２内にワイヤの新規部分を送り、（ｉｉ）両ローラ間に延在するワイヤ部分の適切な張力を維持するために、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂを作動させるように構成されてよい。特に、アクチュエータシステム１８は、ワイヤ送り中に実質的に一定のワイヤ張力を維持するように構成されてよい。電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、以下においてさらに論じるように、例えばモータ制御システムなどにより、同期的に作動されてよい。

例示的な被覆装置３００においては、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、それぞれ、本明細書において説明されるようにワイヤ１４の張力印加を生じさせるトルク３２６ａ、３２６ｂを発生させるために、電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂに対して動作可能なように結合される。トルク３２６ａ、３２６ｂは、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの回転軸３３０ａ、３３０ｂに対するものと考えられる。特に、トルク３２６ａ、３２６ｂは、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂ内／外へのワイヤ１４の進入箇所３０４ａ／退出箇所３０４ｂにて生成され得る。トルク３２６ａ、３２６ｂは、典型的には、被覆材料２８と相互作用するように位置決めされたワイヤ１４またはワイヤ１４の少なくとも一部分が、適切な態様で張力印加され得るのを容易化する。さらに、ワイヤ１４に対して張力印加を行うためのトルク３２６ａ、３２６ｂの生成は、典型的には、ワイヤ１４の張力の調節にとって有利である。なぜならば、トルクは、ワイヤ１４の張力印加を制御するための適切な手段をもたらし得るからである。

いくつかの実施形態においては、図３に図示するように、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、真空チャンバ１６の外部に配設される。かかる実施形態においては、被覆装置３００は、ａ）フィードスルー（例えばフィードスルー３４ａまたは３４ｂの一方）を通して真空チャンバ１６内にワイヤ１４を送り込み、ｂ）別のフィードスルー（例えばフィードスルー３４ａまたは３４ｂの一方）を通して真空チャンバ１６外へとワイヤ１４を送り出すように、さらに構成されてよい。

本明細書の実施形態による被覆装置は、リアクタ２２内にワイヤ部分を送り込む前にこのワイヤ部分を処理するように適合されたワイヤ処理ユニットをさらに備えてよい。この処理されるワイヤ部分は、未使用ワイヤ部分であってよい。代替的には、この処理されるワイヤ部分は、被覆材料２８を加熱するために以前に使用されたワイヤ部分であってよい。例えば、かかる処理ユニットは、本開示による被覆装置のワイヤ送りデバイスの一要素に対して結合されてよい。例えば、かかる処理デバイスは、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの少なくとも一方に対して結合されてよい。特に、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂは、ワイヤ１４の使用済み部分を処理するために、処理システム（図示せず）に関連付けられてもよく、これにより、この部分は、被覆材料を加熱するために再利用され得る。

図４は、例えば図３の例示的な被覆装置３００または本明細書の実施形態によるワイヤ送りデバイスを備える任意の他の被覆装置を作動させることなどにより被覆基板１２を製造する例示的な一方法４００を示す。例示的な方法４００は、上述の張力印加ステップ２０２および被覆ステップ２０４と同様の張力印加ステップ４０２および被覆ステップ４０４を含む。被覆すること４０４は、被覆材料２８をワイヤ部分１４ａと相互作用させることにより被覆材料２８を加熱すること４０４ａを含んでもよい。本明細書の少なくともいくつかの実施形態によれば、方法４００は、新規のワイヤ部分１４ｂが基板１２上への堆積前に被覆材料２８を加熱するために使用され得るように、ワイヤ１４の新規部分１４ｂ（図５および図６を参照）を供給する（すなわち送る）ために、アクチュエータシステム１８を作動させること４０６をさらに含む。

少なくともいくつかの実施形態によれば、方法４００においては、新規のワイヤ部分１４ｂは、被覆材料２８が基板１２上に堆積されつつある間に供給される。すなわち、ワイヤ１４は、被覆材料２８と相互作用するワイヤ部分が継続的にまたは非継続的に置換されるように、被覆中に継続的にまたは非継続的に送られ得る。ワイヤ１４を非継続的に送ることにより、ワイヤ１４は、ワイヤ１４が静止状態に留まる所定の停止期間が後に続く、所定の送り期間中に、例えばリアクタ２２内などに送られる。ワイヤ１４は、１０ｍｍ／ｓなど、０．１ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓの送り速度または平均送り速度で送られてよい。

本明細書の他の実施形態と組み合わされ得るいくつかの実施形態によれば、新規のワイヤ部分１４ｂは、所定の時間間隔で供給される（すなわち送られる）。すなわち、ワイヤ１４は、被覆プロセス全体（または被覆プロセスの少なくとも一部分）にわたり、静止状態に留まってよい。新規のワイヤ部分は、所定のワイヤ使用期間が経過した後に送られ得る。例えば、ワイヤの新規部分は、少なくとも１０時間のワイヤ使用時間が経過した後に、またはより具体的には少なくとも８時間後に、またはさらにより具体的には少なくとも６時間後に、送られ得る（例えばリアクタ２２内に）。本明細書の実施形態によれば、ワイヤ使用時間は、ワイヤ１４の特定の部分（ワイヤ部分１４ａなど）が、被覆材料２８を加熱するために使用された時間を指す。

本明細書の実施形態による被覆装置は、少なくともワイヤ部分（図面におけるワイヤ部分１４ａなど）を加熱するように構成されたヒータを備えてよい。特に、かかるヒータは、ワイヤまたはワイヤの少なくとも一部分を、少なくとも１５００℃の温度まで、またはより具体的には少なくとも２８００℃まで加熱するように構成されてよい。特に、ワイヤ部分は、１５００℃〜２８００℃の温度で加熱されてよい。

少なくともいくつかの実施形態においては、被覆装置は、抵抗ワイヤを受けるように構成されてよい。かかる実施形態においては、被覆装置は、温度上昇が堆積されることとなる被覆材料（例えば被覆材料２８）において誘発され得るように、ワイヤ部分が加熱されるように電流を印加するために構成された電極システムを備えてよい。本明細書の少なくともいくつかの実施形態による被覆装置は、ワイヤ１４を抵抗加熱するためのコンタクト電極を実装してよい。このコンタクト電極は、アクチュエータシステム１８によるワイヤ１４の適切な張力印加および／または送りが、これらのコンタクト電極により損なわれないように、移動可能である。

特に、かかる電極システムは、（ｉ）ワイヤに対して電流を印加し、（ｉｉ）本明細書の実施形態によるアクチュエータシステムによるワイヤの張力印加を容易化するように構成された、クランプ電極を備えてよい。さらに、かかるクランプ電極は、（ｉｉｉ）本明細書の実施形態にしたがったアクチュエータシステムによる新規のワイヤ部分の送りを容易化するように、さらに構成されてよい。

かかるクランプ電極は、ワイヤの移動を少なくとも一方向に（例えばワイヤ張力印加方向または矢印３０６の方向などのワイヤ送り方向）に制限することなく、ワイヤに接触するように適合された、非能動ドライバによって構築されてよい。例えば、かかるクランプ電極は、平坦電極、ブラシ電極、自由転動するように構成された回転可能ローラ電極、または、ワイヤに接触するのに適するおよびワイヤに接触するように構成された、ならびにアクチュエータシステムによるワイヤの張力印加および並進移動を可能にする、任意の他のタイプの電極により、構築されてよい。

代替的には、またはこれらと組み合わせて、クランプ電極は、（ｉ）アクチュエータシステムにより調整されるクランプ電極の移動（例えば転動）によりワイヤに対して適切に張力印加を行い、および／または（ｉｉ）アクチュエータシステムのワイヤ送りデバイス（ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂなど）により調整されるクランプ電極の移動（例えば転動）によりワイヤの新規部分を送るのを可能にするために、本明細書の実施形態によるアクチュエータシステムの電動式ドライバ２０に対して動作可能なように結合される可動要素（クランプローラなど）を有してよい。

図７は、例示的な被覆装置７００の概略断面図を示す。例示的な被覆装置７００は、第１の電極カプリング７０２および第２の電極カプリング７０４を備える。電極カプリング７０２、７０４（および電極カプリング７０２、７０４の要素）は、図１〜図６および図８〜図１０に図示される実施形態などの、本明細書の実施形態の任意の他のものにおいて実装されてよい。第１の電極カプリング７０２および第２の電極カプリング７０４は、ワイヤ１４の少なくとも一部分に電流を印加するように構成されてよい。典型的には、ワイヤ１４のこの部分は、被覆材料２８と相互作用するように構成されたワイヤ部分１４ａである。これにより、ワイヤ部分１４ａは、電極カプリング７０２、７０４を介して印加された電流により動作温度にまで加熱され得る。第１の電極カプリング７０２および／または第２の電極カプリング７０４は、少なくとも１つのローラを備えてもよく、このローラは、ローラを作動させるために電動式ドライバに対して動作可能なように結合される。これにより、ワイヤ部分１４ａは、電極カプリング７０２、７０４がワイヤ１４と接触状態にある間に、アクチュエータシステム１８の作動により適切に張力印加され、送られ、および／または別のワイヤ部分によって置換され得る。

第１の電極カプリング７０２は、ワイヤ１４を協働的にクランプ固定するように構成された少なくとも一対のクランプローラ７０６、７０８を備えてよい。これにより、第１の電極カプリング７０２は、（ｉ）ワイヤ１４に対して所定の電圧を印加し、および／または（ｉｉ）アクチュエータシステム１８によりワイヤ１４を作動させることが可能となり得る。また、第２の電極カプリング４０４は、ワイヤ１４を協働的にクランプ固定するように構成された少なくとも一対のクランプローラ７１０、７１２をやはり備えてよい。これにより、第２の電極カプリング７０４は、（ｉ）ワイヤ１４に対して別の所定の電圧を印加し、および／または（ｉｉ）アクチュエータシステム１８によりワイヤ１４を作動させることを可能にし得る。

これらの所定の電圧は、所定の電流がワイヤ１４に対して、より具体的には電極カプリング７０２、７０４間においてクランプ固定されたワイヤ１４の部分（例えば限定的ではないがワイヤ部分１４ａ）に対して印加され得るような、電圧であってよい。特に、電極カプリング７０２、７０４は、電気接続部７２０、７２２を介して電圧源７１８へと電気的に接続されてよい。

いくつかの実施形態によれば、電極カプリング７０２、７０４は、電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄを作動させるために、電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄに対してそれぞれ結合される。他の実施形態によれば、電極カプリング７０２、７０４は、単一の電動式ドライバにより同時に作動される。本明細書の実施形態によれば、電極カプリング７０２、７０４に対して動作可能なように結合された電動式ドライバシステムは、以下においてさらに論じるように、モータ制御システムにより作動される。

本明細書の他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態によれば、加熱システム３２は、アクチュエータシステム１８の要素において実装され得る。例えば、ワイヤ１４と接触状態になるように適合されたアクチュエータシステム１８の要素は、本明細書において説明されるように電極カプリングとして使用されるようにさらに適合されてよい。特に、ワイヤ１４と接触状態になるように適合されたアクチュエータシステム１８の要素は、ワイヤ１４の少なくとも一部分に対して電流を印加するために、電圧源７１８に対して電気的に接続されてよい。かかる要素は、例えばワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂなどであってよいが、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂに限定されない。代替的には、追加の電極要素（ブラシ電極など）が、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂ内へのワイヤ１４の進入箇所３０４ａ、３０４ｂに近いワイヤ部分に対して電圧を印加するために、ワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂの付近に設けられてよい。

図７に図示する例示的な実施形態においては、電極カプリング７０２、７０４は、真空チャンバ１６内に配設される。代替的な実施形態によれば、第１の電極カプリング７０２および第２の電極カプリング７０４の少なくとも一方が、真空チャンバ１６の外部に配設されてよい。例えば、電極カプリング７０２、７０４は、真空チャンバ１６内に配設されてよい。同様に、電極カプリング７０２、７０４は、リアクタ２２の中または外に実装されてよい。

図８および図９は、被覆装置（例えば被覆装置８００または被覆装置９００）が複数のワイヤ１４を実装するように構成され、ワイヤのそれぞれが、基板１２上に堆積される被覆材料を加熱するためのものである、本明細書の他の実施形態と組み合わされ得る例示的な実施形態を示す。

図８の例示的な実施形態によれば、被覆装置８００は、ワイヤ８１０、８１２、８１４、８１６のそれぞれに対して張力印加を個別に行うように構成されたアクチュエータシステム１８を備える。これにより、複数のワイヤの少なくとも一部分が、リアクタ２２内において適切に張力印加され得る。特に、アクチュエータシステム１８は、複数のアクチュエータサブシステムを備え、サブシステムのそれぞれが、対応するワイヤの少なくとも一部分で張力印加を行うように適合されてよい。

例えば、この例示的な実施形態においては、アクチュエータシステム１８は、ワイヤ８１０に対して少なくとも部分的に張力印加を行うように適合された第１の作動サブシステム８０２を備える。第１の作動サブシステム８０２は、前述の実施形態におけるアクチュエータシステムと同様の態様で作動し得る。さらに、第１の作動サブシステム８０２は、前述と同様の態様でワイヤの新規部分を送るように適合され得る。第１の作動サブシステム８０２は、前述のように、ワイヤの張力印加、および任意にはワイヤの送りを実現するための要素８０２ａ、８０２ｂを備えてよい。例えば、限定的ではないが、各要素８０２ａ、８０２ｂは、本明細書の実施形態にしたがってワイヤ８１０を作動させるために電動式ドライバ（図示せず）に対して動作可能なように結合されたワイヤローラ（図示せず）を備えてよい。

例示的な被覆装置８００は、要素８０４ａおよび８０４ｂ、８０６ａおよび８０６ｂ、８０８ａおよび８０８ｂをそれぞれ備える、第２のアクチュエータサブシステム８０４、第３のアクチュエータサブシステム８０６、および第４のアクチュエータサブシステム８０８をさらに備えてよい。これらのアクチュエータサブシステムはそれぞれ、各ワイヤ８１２、８１４、８１６を作動させるように構成されてよい。この例示的な実施形態におけるアクチュエータサブシステムおよびワイヤの個数は、限定的なものではない。

これらのアクチュエータサブシステムは、その自動制御または手動制御を可能にするために共通制御システムに対して結合されてよい。代替的には、各アクチュエータサブシステムが、自動的または手動的な各サブシステムの個別制御を可能にするために、個別の制御システムに対して結合されてよい。

図９の例示的な実施形態によれば、被覆装置９００は、ワイヤ９１０、９１２、９１４、９１６に対して同時に張力印加を行うように構成されたアクチュエータシステム１８を備える。例えば、アクチュエータシステム１８は、本明細書の他の実施形態の場合と同様の態様で複数のワイヤに対してワイヤ張力印加を、および任意にはワイヤ送りを実現するために、要素９０２ａ、９０２ｂを備えてよい。例えば、限定的ではないが、要素８０２ａ、８０２ｂのそれぞれは、ワイヤローラを備え、ローラのそれぞれが、複数のワイヤのそれぞれのバッチを保管するように構成されてよい。さらに、各要素９０２ａ、９０２ｂは、本明細書の実施形態にしたがって複数のワイヤを作動させるためにワイヤローラに対して動作可能なように結合された電動式ドライバ（図示せず）をさらに備えてよい。

本明細書の実施形態による被覆装置は、そのある特定の用途に適した任意の個数のワイヤを作動させるように適合されてよい。例えば、被覆装置８００は、少なくとも２０個のワイヤを、またはより具体的には少なくとも３０個のワイヤを、またはより具体的には少なくとも４０個のワイヤを作動させるように適合されてよい。本明細書において「ワイヤ」を指す実施形態は、１つまたは複数のワイヤを一般的に含む。

本明細書の実施形態による被覆装置は、被覆基板が本開示にしたがって製造され得るように、被覆システムを制御するように適合された制御システムをさらに備えてよい。例えば、かかる制御システムは、図２および図４に関連して上述した方法ステップを実施するように適合されてよい。

図１０は、本明細書の実施形態による被覆装置を作動させるように適合された制御システム１０００の概略図を示す。特に、制御システム１０００は、被覆中にワイヤに対して張力印加を行うためにアクチュエータシステム１８を制御するように適合されてよい。特に、制御システム１０００は、電動式ドライバにより生成されたトルクを制御するように構成され、被覆装置の作動中にワイヤ１４の張力が調節可能となるようにワイヤ１４に対して結合された、張力制御システム１００２を備えてよい。

制御システム１０００は、接続部１００６を介して電動式ドライバ２０を作動させるように構成されたモータ制御システム１００４をさらに備えてよい。上述のように、電動式ドライバ２０は、アクチュエータシステム１８の様々な要素を作動させるために、少なくとも１つの電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備えてよい。特に、電動式ドライバ２０は、少なくとも１つの電気モータ１０２０を備えてよい。モータ制御システム１００４は、電動式ドライバ２０の複数のサブドライバを個別に作動させるように構成されてよい。特に、モータ制御システム１００４は、電動式ドライバ２０の各サブドライバを制御するために制御サブシステム（図示せず）を備えてよい。代替的には、モータ制御システム１００４は、電動式ドライバ２０の複数のサブドライバを同時に作動させるように構成されてよい。張力制御システム１００２は、ワイヤ１４の張力を調節するためにモータ制御システム１００４に対して動作可能なように結合されてよい。

特に、張力制御システム１００２は、電動式ドライバ２０により生成されたトルクを制御するように構成され、被覆装置の作動中にワイヤ１４の張力が調節され得るようにワイヤ１４に対して結合されてよい。例えば、張力制御システム１００２は、電動式ドライバ２０の１つのモータまたは複数のモータにより所定のトルクを発生させるために電動式ドライバ２０を（例えばモータ制御システム１００４を介して）制御するように構成されてよい。典型的には、電動式ドライバ２０内の少なくとも１つのモータのトルク制御により、所定の張力がワイヤ１４に対して過剰応力を発生させることなくワイヤ１４に対して印加されるのを保証することが容易になる。これにより、ワイヤ１４の動作寿命を延ばすことが一般的に容易になる。

本明細書の他の実施形態と組み合わされ得る一実施形態によれば、電動式ドライバ２０は、少なくとも１つの電気モータを備える。いくつかの実施形態によれば、少なくとも１つの電気モータは、サーボモータである。例えば、図１の例示的な実施形態においては、電動式ドライバ２０は、牽引デバイス２４ａを作動させるために１つの電気モータを備えてよい。この電気モータは、トルク制御を利用してモータ制御システム１００４により制御されるサーボモータであってよい。代替的には、この少なくとも１つの電気モータは、ステッパモータである。例えば、被覆装置１０の電動式ドライバ２０は、ステッパモータを備えてよい。

電動式ドライバ２０が１つまたは複数のサーボモータを備える場合には、モータ制御システム１００４は、サーボモータを作動させるように構成された運動制御デバイスを備えてよい。電動式ドライバ２０が１つまたは複数のステッパモータを備える場合には、モータ制御システム１００４は、ステッパモータを作動させるように構成された運動制御デバイス（例えば１つまたは複数のステッパ電源）を備えてよい。

少なくとも１つのサーボモータを備える電動式ドライバ２０は、より良好な精度で所定のワイヤ張力を維持することを容易化し得る。例えば、少なくとも１つのサーボモータを備える電動式ドライバは、少なくとも１５％の、またはより具体的には１０％の、またはさらにより具体的には５％の張力精度でワイヤ１４の張力を調節するように構成されてよい。代替的には、電動式ドライバ２０は（特にドライバ２０が少なくとも１つのステッパモータを備える場合には）、少なくとも６０％の、またはより具体的には５０％の、またはさらにより具体的には４０％の張力精度でワイヤ１４の張力を調節するように構成されてよい。少なくとも１つのサーボモータを備える電動式ドライバ２０は、張力リップルを最小限に抑えるのを容易にする。例えば、少なくとも１つのサーボモータを備える電動式ドライバは、少なくとも４％の、またはより具体的には２％の、またはさらにより具体的には１％の張力リップルでワイヤ１４の張力を調節するように構成されてよい。

少なくとも１つのステッパモータを備える電動式ドライバ２０は、（ｉ）システムコストの削減、（ｉｉ）システム作動性の強化、および／または（ｉｉｉ）本明細書の実施形態による被覆装置において電動式ドライバ２０を実装するのに必要な空間の削減の中の少なくとも１つを容易にし得る。

本明細書の他の実施形態と組み合わされ得る一実施によれば、電動式ドライバ２０は、図３の例示的な被覆装置３００において示されるように２つの電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂを備える。各電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、少なくとも１つの電気モータを備えてよい。例えば、各電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、トルク制御を利用してモータ制御システム１００４により制御される１つのサーボモータを備えてよい。これにより、ワイヤ１４の張力は、高い精度で維持され得る。代替的には、電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂの少なくとも一方が、１つのステッパモータを備えてよい。

本明細書の他の実施形態と組み合わされ得る別の実施形態によれば、電動式ドライバ２０は、図７の例示的な被覆装置７００におけるように、４つの電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄを備える。各電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、少なくとも１つの電気モータを備えてよい。一実施形態においては、（ｉ）被覆装置７００の各電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、トルク制御を利用してモータ制御システム１００４により制御される１つのサーボモータを備え、（ｉｉ）各電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄは、１つのサーボモータを備え、電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄのサーボモータの少なくとも一方が、速度制御を利用してモータ制御システム１００４により動作可能なように制御される。速度制御は、例えば、ゼロ速度設定点、ワイヤ１４の張力を調節するサブドライバにより生成されるトルクの２倍または３倍であるトルクを利用し、ワイヤ搬送のための位置制御を利用することなどにより、実装され得る。他の電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄは、トルク制御を利用することにより制御され得る。これにより、ワイヤ１４の張力は、高い精度で維持され得る。

代替的には、被覆装置７００においては、（ｉ）被覆装置７００の各電動式サブドライバ２０ａ、２０ｂは、低速パルスを利用してモータ制御システム１００４により制御される１つのステッパモータを備えてもよく、（ｉｉ）各電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄは、１つのステッパモータを備えてもよく、電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄのこれらのステッパモータの少なくとも一方が、低速パルスを利用してモータ制御システム１００４により制御される。他の電動式サブドライバ２０ｃ、２０ｄは、パルスを用いずに、しかし例えばゼロ速度設定点、任意にはワイヤ１４の張力を調節するサブドライバにより生成されるトルクの２倍または３倍であるトルクを利用して、および任意にはワイヤ搬送のための位置制御を利用して、制御され得る。これにより、ワイヤ１４の張力は、高い精度で維持され得る。

本明細書の実施形態によれば、電動式ドライバ２０のステッパモータは、低速パルスを利用して制御され得る。本明細書の実施形態によれば、低速パルスは、パルスあたり０．２２５度以下など、０．１２５度〜１．８度の回転を生じさせ得る。

本明細書の実施形態によれば、アクチュエータシステム１８は、被覆中にワイヤ１４の張力を所定の張力値に維持するように（特に張力制御システム１００２との関連において）構成されてよい。かかる所定の値は、１Ｎなど、約０．５Ｎ〜１．５Ｎの範囲に及ぶ張力値であってよい。この所定の値は、本明細書の実施形態による被覆装置により被覆材料が基板上に適切に堆積されるように調製され得るような、任意の張力値であってよい。典型的には、張力値は、ワイヤに対する過剰応力の生成が回避されるように、ワイヤの機械特性を考慮してあらかじめ決定される。

本明細書の実施形態によれば、制御システム１０００は、被覆材料２８が上述のように新規のワイヤ部分により加熱され得るように、ワイヤの新規部分を送出するためのワイヤ送りデバイス（上述のワイヤ送りデバイスなど）に対して動作可能なように結合されたワイヤ送り制御システム１００８をさらに備えてよい。典型的には、ワイヤ送り制御システム１００８は、電動式ドライバ２０の作動により新規のワイヤ部分を送出するために、モータ制御システム１００２に対して動作可能なように結合される。特に、ワイヤ送り制御システム１００８は、（ｉ）被覆中に新規のワイヤ部分を自動的に供給し（すなわち送り）、および／または（ｉｉ）上述のように所定の時間間隔で新規のワイヤ部分を自動的に供給するように、構成されてよい。

本明細書の実施形態による被覆装置は、張力、機械応力、弾性、ワイヤ温度、またはワイヤ１４の任意の他のパラメータなどの（しかしこれらに限定されない）、ワイヤ１４の少なくとも１つのパラメータを測定するように構成されたセンサシステム１０１０を備えてよい。特に、センサシステム１０１０は、ワイヤ１４の張力を測定するためにアクチュエータシステム１８に実装された張力トランスデューサを備えてよい。特に、張力トランスデューサは、牽引デバイス２４ａ、ワイヤローラ３２４ａ、および／またはワイヤローラ３２４ｂなどの（しかしこれらに限定されない）、ワイヤ１４に対してトルクを印加するアクチュエータシステム１８の要素において実装されてよい。

被覆装置は、測定された少なくとも１つのワイヤパラメータにしたがって電動式ドライバ２０を作動させるように構成されてよい。例えば、限定的ではないが、張力制御システム１００２は、ワイヤ張力を実質的に一定の所定の値に維持するために、閉ループ制御を利用して電動式ドライバ２０により生成された１つのトルク（または複数のトルク）を制御するようにさらに構成されてよい。閉ループ制御についての制御変数は、例えば測定されたワイヤ張力などであってよい。機械応力、弾性、ワイヤ温度、またはワイヤ１４の任意の他の適切なパラメータなどの、他の測定されたワイヤ１４のパラメータが、ワイヤ１４の張力を調節するために使用されてよい。

本明細書で議論された任意の実施形態と組み合わされ得る一実施形態によれば、ワイヤ１４の新規部分は、ワイヤ１４の１つの測定された特性が所定の値または所定の値域に達した場合に、本明細書の実施形態にしたがって送られてよい。これを目的として、継続的な加熱および／または被覆材料との相互作用により引き起こされるワイヤ１４の過剰摩耗を示唆するパラメータが使用されてよい。例えば、本明細書の実施形態による被覆装置は、ワイヤ弾性がワイヤ部分の過剰摩耗を示唆する所定の値を超過する場合に、新規のワイヤ部分を送るように構成されてよい。

制御システム１０００は、上述のように閉ループ制御を実装するためにセンサ制御システム１０１２を備えてよい。センサ制御システム１０１２は、接続部１０１４を介してセンサシステム１０１０に対して協働的に結合されてよい。典型的には、センサ制御システム１０１２は、センサシステム１０１０からの情報を処理するように、および作動システムの閉ループ制御を可能にするように構成される。例えば、センサ制御システム１０１２は、張力制御システム１００２およびモータ制御システム１００４を介して電動式ドライバ２０の閉ループ制御を実装するために、レギュレータ１０１６に関連付けられてよい。かかる閉ループ制御は、被覆装置を本明細書において説明されるように機能させ得るのに適した任意の制御方式を実装してよい。例えば、閉ループ制御は、論理制御もしくはシーケンス制御、フィードバック制御もしくは線形制御、またはこれらの組合せに基づく制御方式を実装してよい。特に、かかる閉ループ制御は、ＰＩＤベース制御方式を実装してよい。

本明細書の実施形態によれば、制御システム１０００は、本明細書の実施形態による加熱システム３２を制御するための加熱制御システム１０１８を備えてよい。加熱制御システム１０１８は、接続部１０２２を介して加熱システム３２に対して動作可能なように結合されてよい。加熱制御システム１０１８は、本明細書において説明されるように被覆を実施するために、ワイヤ１４に対して印加される電流を制御するように構成されてよい。一実施形態によれば、加熱制御システム１０１８は、センサシステム１０１０により測定されたワイヤパラメータを利用することによってワイヤ１４（またはワイヤ１４の少なくとも一部分）の温度を制御するために、センサ制御システム１０１２に対して動作可能なように結合される。例えば、限定的ではないが、加熱制御システム１０１８は、実際のワイヤ温度値などの（しかし実際のワイヤ温度値に限定されない）、センサシステム１０１０により測定されるパラメータを利用することによってワイヤ１４の温度を調整してよい。センサシステム１０１０は、デュアルチャネル赤外線パイロメータなどの（しかしデュアルチャネル赤外線パイロメータに限定されない）、ワイヤ温度を測定するのに適したセンサを備えてよい。

本明細書の実施形態によれば、制御システム１０００は、リアルタイムコントローラである。本開示の実施形態によれば、かかるリアルタイムコントローラは、例えば、とりわけマイクロ制御システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、論理回路、および／またはこれらに加えて本明細書において説明される機能を実行することが可能な任意の他の回路もしくはプロセッサを備えるコンピュータシステムなどの、任意の適切なプロセッサベースシステムまたはマイクロプロセッサベースシステムを備えてよい。いくつかの実施形態においては、制御システム１０００は、例えば２ＭビットＲＯＭおよび６４ＫビットＲＡＭを有する３２ビットマイクロコンピュータなどの、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えるマイクロプロセッサである。「リアルタイム」という用語は、入力の変化が結果に影響を及ぼした後の実質的に短期間に生じる結果を指し、この期間は、結果の重要性および／または結果を生成するために入力を処理するシステムの能力に基づき選択され得る、設計パラメータである。

本明細書の実施形態によれば、ワイヤ１４は、非剛性ワイヤであってよい。本明細書の実施形態によれば、「非剛性」という用語は、自己支持型ではないワイヤを指す。ワイヤ１４は、可撓性ワイヤであってよい。本明細書の実施形態によれば、ワイヤ１４は、Ｔａ、Ｗ、または炭素（しかしこれらに限定されない）などの本明細書において説明されるようにワイヤを機能させ得るのに適した任意の他の材料を含むかまたはこれらから構成されてよい。いくつかの実施形態によれば、ワイヤ１４は、約０．１ｍｍ〜約０．６ｍｍの、またはより具体的には約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの、またはさらにより具体的には約０．３ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲に及ぶ太さを有してよい。代替的には、ワイヤ１４は、０．２〜２ｍｍの太さなどの（しかしこれに限定されない）任意の適切な太さを有してよい。

本明細書の実施形態によるワイヤは、例えば、円筒状断面または平坦状断面を有してよいが、これらに限定されない。一般的には、本明細書の実施形態によるワイヤは、被覆装置を本明細書において説明されるように作動させ得るのに適した任意の断面を有してよい。

本明細書の実施形態による被覆装置は、熱ワイヤ化学気相成長（ＨＷＣＶＤ）被覆装置であってよい。特に、この被覆装置は、被覆材料２８が被覆装置の高温区域（例えばリアクタ２２）においてワイヤ部分と相互作用することにより化学反応を受けるように、構成されてよい。例えば、この被覆装置は、リアクタ２２（または被覆装置の任意の他の種類の高温区域）内に揮発性前駆体として被覆材料２８を導入するように構成されてよい。この被覆装置は、加熱されたワイヤ部分（ワイヤ部分１４ａなど）との相互作用により揮発性前駆体の反応を誘発するように構成されてよい。この被覆装置は、例えばリアクタ２２を通るガス流を実装することなどにより、プロセスの副生成物を除去するようにさらに構成されてよい。

本明細書の実施形態によるＨＷＣＶＤは、単結晶形態、多結晶形態、アモルファス形態、エピタキシャル形態、およびこれらの組合せなどの（しかしこれらに限定されない）所定の形態で基板１２上に材料を堆積するように構成されてよい。本明細書の実施形態によるＨＷＣＶＤは、シリコン、炭素繊維、炭素ナノ繊維、炭素ナノチューブ、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２など（しかしＳｉＯ_２に限定されない））、シリコン−ゲルマニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、窒化チタン、高誘電率誘電体、アモルファスＳｉ、微結晶Ｓｉ、Ｐ型ドープされたＳｉ、および／またはＮ型ドープされたＳｉなどの（しかしこれらに限定されない）、異なるタイプの材料（またはこれらの組合せ）を堆積するように構成されてよい。

本明細書の実施形態によれば、基板１２は、電子デバイスを製造するためのリジッド基板またはフレキシブル基板であってよい。例えば、限定的ではないが、基板１２は、タッチパネル、ＤＲＡＭ、またはフラッシュメモリを製造するための基板であってよい。特に、本明細書の実施形態による被覆装置は、タッチパネル、ＤＲＡＭ、またはフラッシュメモリを少なくとも部分的に作製するように構成されてよい。本明細書の実施形態は、これらのデバイスの中の１つを製造するための本明細書において説明されるような被覆装置を備えるモジュール式製造システムを予期する。また、本明細書の実施形態は、上述の方法の中の少なくとも１つを実装する、これらのデバイスの中の１つを製造するための方法を予期する。例えば、本明細書の実施形態による被覆装置は、上記のデバイスの中の１つについてアモルファスＳｉ、微結晶Ｓｉ、Ｐ型ドープされたＳｉおよびＮ型ドープされたＳｉ、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素の層を製造するように適合されてよい。また、本開示は、これらの層を製造する方法を予期する。

基板を製造するためのシステムおよび方法の例示的な実施形態が、上記において詳細に説明される。これらのシステムおよび方法は、本明細書において説明される特定の実施形態に限定されず、むしろ、これらのシステムの構成要素および／またはこれらの方法のステップは、本明細書において説明される他の構成要素および／またはステップとは独立的にならびに別個に使用されてよい。

例えば、本明細書の実施形態による被覆装置は、上述の結合システムなどの非弾性結合システム（例えば牽引デバイス２４ａまたはワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂ）を介して、電動式ドライバにより生成されたトルクをワイヤ１４に対して結合するように構成されてよい。特に、アクチュエータシステム１８は、ワイヤ１４に対して張力印加を行うためにばね結合システムを介在することなくワイヤ１４を作動させてよい。本明細書の実施形態によるかかる非弾性結合システムは、ワイヤ１４に対して張力印加を行うためのばね結合システムに比べて、ワイヤ１４に対する張力印加をより容易に行うことを容易化する点に留意されたい。かかるばね結合システムは、通常は事前張力印加処置を必要とするが、この処置は、複雑および／または不正確なものとなる場合がある。

また、別の例としては、本開示は、（ｉ）基板を被覆するための真空チャンバ、（ｉｉ）基板上に堆積されることとなる材料を加熱するために少なくともワイヤ部分を受けるように適合されたリアクタ、（ｉｉｉ）少なくとも１つの電気モータを備える電動式ドライバ、ならびに（ｉｖ）リアクタ内に少なくともそのワイヤ部分を送るおよび位置決めするように構成されたワイヤローラシステム（例えば本明細書において説明されるワイヤローラ３２４ａ、３２４ｂを備えるシステム）を備える、被覆装置を予期する。この実施形態においては、電動式ドライバは、使用時に、少なくともリアクタ内に位置決めされるワイヤ部分が電動式ドライバにより調節可能な態様で張力印加され得るように、ワイヤローラシステムに対して動作可能なように結合される。

本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、いくつかの図面に示され、他の図面においては示されない場合があるが、これは、専ら便宜上の理由によるものである。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴が、任意の他の図面の任意の特徴との組合せにおいて参照および／または特許請求されてよい。

この明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するために、ならびに、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれる方法を実施することを含め、当業者が本発明を実施するのを可能にするために、例を使用する。前述において様々な具体的な実施形態を開示したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲は同様に有効な変更形態を許容する点が、当業者には理解されよう。特に、上述の実施形態の相互に非排他的な特徴は、相互に組み合わされてよい。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲により規定され、当業者には想起される他の例を含み得る。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言と相違がない構造要素を有する場合には、または特許請求の範囲の文言から実質的には異ならない均等な構造要素を備える場合には、特許請求の範囲内に含まれるように意図される。

Claims (15)

1. 基板（１２）を被覆するための真空チャンバ（１６）と、
   前記基板（１２）上に堆積されることとなる材料を加熱するために少なくともワイヤ部分（１４ａ）を受けるように適合されたリアクタ（２２）と、
   少なくとも１つの電気モータ（１０２０）を含む電動式ドライバ（２０）と、
   前記リアクタ（２２）内に少なくとも前記ワイヤ部分を送るおよび位置決めするように構成されたワイヤローラシステム（３２４ａ、３２４ｂ）と
   を備え、
   前記電動式ドライバ（２０）は、使用時に、前記リアクタ内に位置決めされた少なくとも前記ワイヤ部分が前記電動式ドライバにより調節可能な態様で張力印加され得るように、前記ワイヤローラシステム（３２４ａ、３２４ｂ）に対して動作可能なように結合される、被覆装置（１０）。
2. 前記被覆装置（１０）は、熱ワイヤ化学気相成長被覆装置である、請求項１に記載の被覆装置。
3. ワイヤ（１４）により加熱された被覆材料で基板（１２）を被覆するための真空チャンバ（１６）と、
   前記被覆中に前記ワイヤ（１４）に対して張力印加を行うように構成された、電動式ドライバ（２０）を含むアクチュエータシステム（１８）と
   を備える、被覆装置（１０）。
4. 前記アクチュエータシステム（１８）は、前記電動式ドライバにより生成されたトルクを前記ワイヤに対して結合することにより前記ワイヤ（１４）に対して張力印加を行うように構成される、請求項３に記載の被覆装置。
5. 前記電動式ドライバ（２０）は、サーボモータおよびステッパモータからなる群より選択される少なくとも１つの電気モータを含む、請求項３または４に記載の被覆装置。
6. 前記電動式ドライバにより生成されたトルクを制御するように構成され、前記被覆装置の作動中に前記ワイヤ（１４）の張力が調節可能になるように、前記ワイヤ（１４）に対して張力印加を行うために前記ワイヤ（１４）に対して結合された、張力制御システム（１００２）をさらに備える、請求項３ないし５のいずれか一項に記載の被覆装置。
7. 前記アクチュエータシステムが送出することのために構成されており、特に、リアクタ（２２）内の被覆材料（２８）が前記基板（１２）上に前記被覆材料を堆積する前に新規のワイヤ部分（１４ｂ）で加熱され得るように、前記被覆装置の前記リアクタ（２２）内にワイヤの前記新規部分（１４ｂ）を送出するために、前記システムが、前記電動式ドライバ（２０）によって作動されるワイヤ送りシステム、いくつかの実施形態においてはワイヤローラシステム（３２４ａ、３２４ｂ）をさらに含む、請求項３ないし６のいずれか一項に記載の被覆装置。
8. 前記アクチュエータシステム（１８）に対して動作可能なように結合され、使用時に、
   前記新規のワイヤ部分が、被覆中に自動的に供給される、および／または
   前記新規のワイヤ部分が、所定の時間間隔で自動的に供給される
   ように構成された、送り制御システムをさらに備える、請求項７に記載の被覆装置。
9. 少なくとも１４００℃の温度まで少なくともワイヤ部分を加熱するように構成されたヒータをさらに備える、請求項３ないし８のいずれか一項に記載の被覆装置。
10. 前記被覆装置は、熱ワイヤ化学気相成長被覆装置である、請求項３ないし９のいずれか一項に記載の被覆装置。
11. 被覆基板（１２）を製造する方法であって、前記方法は、
    電動式ドライバを含むアクチュエータシステム（１８）によりワイヤ（１４）に対して張力印加を行うことと、
    真空条件下において被覆材料（２８）で前記基板（１２）を被覆することと
    を含み、
    前記被覆することは、前記被覆材料が基板（１２）上に堆積される前に前記被覆材料中の温度上昇を誘発するために、動作温度にまで前記ワイヤ（１４）の少なくとも一部分（１４ｂ）を加熱することを含む、方法。
12. 非弾性結合システムを介して前記ワイヤに対して前記電動式ドライバにより生成されたトルクを結合することと、
    前記トルクにより前記ワイヤの少なくとも前記加熱された部分（１４ａ）の張力を調節することと
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記被覆材料（２８）が、前記基板（１２）上に前記被覆材料を堆積する前に新規のワイヤ部分（１４ｂ）で加熱され得るように、前記ワイヤ（１４）の新規部分（１４ｂ）を送出するために前記アクチュエータシステム（１８）を作動させること
    をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記新規のワイヤ部分（１４ｂ）は、被覆材料（２８）が基板（１２）上に堆積されつつある間に、送出される、および／または
    前記新規のワイヤ部分（１４ｂ）は、所定の時間間隔で送出される、請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも１４００℃の温度にまで少なくとも前記ワイヤ部分を加熱することをさらに含む、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の方法。

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