JP2016003394A

JP2016003394A - 管腔内ポリマー堆積装置及び方法

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Publication number: JP2016003394A
Application number: JP2015118778A
Authority: JP
Inventors: ケー．フーテデヴィッド; K Foote David
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-01-12
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Abstract

【課題】本発明の目的は、物品の通路を包囲する内面と、この内面と接触している物品との間の動摩擦係数を低減するように、通路を包囲する内面にコーティングを施す方法及び装置を提供することである。【解決手段】物品の通路の内側に処理ガスからプラズマを発生させ、このプラズマによって内面上にコーティングを堆積させる。物品は、必要に応じて、導電性導管の通路の内側に配置してもよい。物品又は導電性導管を、高周波発生器と結合し、物品の通路の内側にプラズマを発生させる。【選択図】図２

Description

本発明は、包括的にはプラズマ処理に関し、特に、表面を膜でコーティングする方法及び装置に関する。

シリコーンゴム材料は、高温用のシール及びＯリング、ハンドルグリップ、絶縁材、埋込み型装置等を含む、多様な用途に用いられている。シリコーンゴムは非常に粘着性（tacky）であり、このことは、特に物体を通路に通す場合に通路内面における表面摩擦が低いことが必要とされる用途において、問題を生じる可能性がある。

したがって、通路を包囲する内面と、この内面と接触している物体との間の動摩擦係数を低減する方法及び装置が必要である。

１つの実施形態において、物品内の通路を包囲する内面にコーティングを施す方法が提供される。該方法は、
前記物品の前記通路の内側に処理ガスからプラズマを発生させることと、
前記プラズマによって前記内面上に前記コーティングを堆積することと、
を含む。

別の実施形態において、物品の通路の内面にコーティングを施す装置が提供される。該装置は、
処理チャンバーと、
高周波発生器と、
前記物品を収めるように構成されている通路を有する導電性導管と、
を備える。該導電性導管は、前記処理チャンバーの内側に配置され、該導電性導管は、前記高周波発生器と結合され、前記物品が該導電性導管の前記通路に収まっている場合、電力を受け取って前記物品内の前記通路の内側にプラズマを発生させる。

プラズマ処理システムの正面斜視図である。本発明の一実施形態に係る、プラズマ処理システムの処理チャンバーの脱気可能空間と、脱気可能空間内に配置されている導管及び連係するチューブとを示す図である。図２の導管のうちの１つの斜視図である。図３の線４−４に略沿った断面図である。図２のチューブのうちの１つの斜視図である。図５の線６−６に略沿った断面図である。導管のうちの１つの内側に位置するチューブのうちの１つの斜視図である。図７の線８−８に略沿った断面図である。図８の丸で囲んだ領域の、プラズマ処理後の詳細な断面図である。直線往復運動式ボールオンフラット摩耗試験の、対照としての未処理試料についての結果と、本発明の実施形態に一致する方法で膜を施した処理済試料についての結果とを示すグラフである。

本明細書に援用され、本明細書の一部をなす添付図面は、本発明の実施形態を示し、上記本発明の概要及び下記詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役目を果たす。

図１及び図２を参照すると、プラズマ処理システム１０は、キャビネット１２と、キャビネット１２に付随する反応チャンバー、すなわち処理チャンバー１４と、処理チャンバー１４の壁によって囲まれる脱気可能空間１６とを備える。脱気可能空間１６は、処理チャンバー１４の壁に画定されているアクセス開口を通してアクセスされる。チャンバードア１８を開閉して、アクセス開口を通した脱気可能空間１６へのアクセスを提供することができる。チャンバードア１８は、チャンバードア１８の閉鎖状態において、処理チャンバーの周囲環境（surrounding ambient environment）から脱気可能空間１６を隔離する流体密シールを提供する。ヒンジ結合してもよいチャンバードア１８は、チャンバードア１８が閉鎖位置にある場合、処理チャンバー１４の一部に係合するラッチ２０を保持する。ラッチ２０を用いて、処理チャンバー１４を周囲環境に対してシールするようにチャンバードア１８を固定する。処理チャンバー１４は、アルミニウム合金又はステンレス鋼等の、高真空用途に好適な導電性材料によって形成されており、接地と結合してもよい。

処理チャンバー１４内に画定されている脱気可能空間１６は、真空ポンプシステム２３により、処理チャンバー１４のポンプポート２２を通して脱気される。真空ポンプシステム２３は、キャビネット１２の内側に位置してもよいし、キャビネット１２に隣接する床上に位置してもよい。真空ポンプシステム２３は、ポンプポート２２に接続される。真空ポンプシステム２３は、真空技術の当業者が認識する構成及び働きを有する１つ又は複数の真空ポンプを備えることができる。例えば、真空ポンプシステム２３は、協働してｍＴｏｒｒ範囲（range）にある処理チャンバー１４内の真空圧を達成及び維持するロータリーベーンポンプ及びルーツブロワーを備えることができる。真空ポンプシステム２３を用いて、脱気可能空間１６が通気される（vented：大気にされる）都度、脱気可能空間１６から大気ガスを排気し、さらに、例えば、処理チャンバー１４の前方近くの１つ又は複数のガスポート２４から、処理チャンバー１４の後方近くに位置するポンプポート２２にかけての、処理ガスの連続方向流をもたらす。ガスポート２４は、ガス管路によって処理ガス源２６と結合される。

プラズマ処理システム１０は、処理チャンバー１４の内側に位置する少なくとも１つの棚２８と、高周波（ＲＦ）発生器３０という代表形態にあるプラズマ励起源とを備える。ＲＦ発生器３０の出力は、インピーダンス整合ネットワーク３２を介して電力バス３４と結合することができ、更に、電力バス３４は、脱気可能空間１６の内側にある導電性導管４０ａ〜４０ｅと結合される導電性部材を含む。処理チャンバー１４の壁は、電力を供給されない接地した対電極として機能することができる。ＲＦ発生器３０は、例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数で動作することができる。ＲＦ発生器３０によって供給される電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚで約１００ワット〜約３００ワットの範囲とすることができる。ＲＦ発生器３０は、パルス式に電力を送出するように動作するよう、詳細には、パルス周波数（Ｈｚ）及びデューティサイクル（オンタイム％）等のパルスパラメーターに従って電力を送出するように動作するよう、構成することができる。例えば、パルスパラメーターの様々な組合せを規定するように、パルス周波数を１Ｈｚ〜１００００Ｈｚの範囲内で調整することができ、デューティサイクルを１％〜９９％の範囲で調整することができる。

プラズマ処理システム１０の制御装置３６は、１つ又は複数のコンピューティングデバイス又はコンピューティングシステム（ここではまとめてコンピューターと称する）上で実施してもよい。制御装置３６は、少なくとも１つのプロセッサと、メモリと、マスストレージメモリデバイスと、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースと、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）とを備えることができる。また、コンピューターは、ネットワーク及び／又はＩ／Ｏインターフェースを介して１つ又は複数の外部リソースに作動的に結合してもよい。

制御装置３６のプロセッサは、メモリに常駐するオペレーティングシステムの制御下で動作することができる。オペレーティングシステムは、メモリに常駐するコンピューターソフトウェアアプリケーション等の１つ又は複数のコンピューターソフトウェアアプリケーションとして実施されるコンピュータープログラムコードの命令を、プロセッサによって実行することができるように、コンピューティングリソースを管理することができる。また、１つ又は複数のデータ構造がメモリに常駐してもよい。制御装置３６のプロセッサ、オペレーティングシステム、又はアプリケーションによって、このデータ構造を用いて、プラズマ処理システム１０の堆積を実行する動作のレシピ（recipes）を提供するデータ等のデータを格納又は操作することができる。

制御装置３６のＩ／Ｏインターフェースは、本明細書に記載のプラズマ堆積を実行するために、プロセッサをプラズマ処理システム１０によって用いられるハードウェア（例えば、真空ポンプシステム２３、処理ガス源２６、ＲＦ発生器３０）に作動的に結合するマシンインターフェースを提供することができる。それにより、アプリケーションは、Ｉ／Ｏインターフェースを通した通信によって、ハードウェアと協働して機能し、本発明の実施形態を構成する種々の特徴、機能、又はプロセスを提供することができる。

制御装置３６のＨＭＩは、プロセッサに既知の方法で作動的に結合して、ユーザーがコンピューターと直接インタラクトすることを可能にしてもよい。ＨＭＩは、ビデオディスプレイ又は英数字ディスプレイ、タッチスクリーン、スピーカー、及びユーザーにデータを提供することが可能な任意の他の好適な視聴覚表示器（indicators）を含むことができる。ＨＭＩは、コマンド又はユーザーからの入力を受けて、この入ってきた入力をプロセッサに送信することが可能な英数字キーボード、ポインティングデバイス、キーパッド、押しボタン、コントロールノブ、マイク等の入力デバイス及び入力コントロールも含むことができる。

制御装置３６のマスストレージメモリデバイス上に、データベースが常駐してもよい。このデータベースを用いて、プラズマ処理システム１０を動作させるプロシージャのレシピを提供するデータ等の、プラズマ処理システム１０によって用いられるデータを、収集及び編成することができる。データベースは、データと、データを格納及び編成するサポートデータ構造と、プラズマ堆積を実行する手順の開始に応答して、データベースのレコードに格納されている情報、すなわちデータにアクセスするのに用いられるコンピューターソフトウェアアプリケーションの形態にある、データベース管理システムとを含むことができる。

複数の導電性導管４０ａ〜４０ｅは、処理チャンバー１４の内側に配置される。導電性導管４０ａ〜４０ｅは、重合コーティング（polymerized coating）すなわち重合膜を、チューブ５０ａ〜５０ｅのそれぞれの内腔５４という代表形態を有する内部通路の内部表面、すなわち内面５３上に形成することにより、チューブ材すなわちチューブ５０ａ〜５０ｅという代表形態にある物品の連続セットをバッチ処理するのに用いられる、再使用可能部品及びリサイクル可能部品を含む。

処理ガス源２６は、処理チャンバー１４内の脱気可能空間１６への処理ガスの流量を制御するように構成されている、１つ又は複数の質量流量制御装置を備えることができる。処理ガス源２６は、脱気可能空間１６におけるガス圧及び混合ガスの双方を調節することができる。処理ガス源２６は、不活性ガスと、蒸気又はガスの形態の前駆体モノマーとを含む処理ガスを供給することができる。この不活性ガスと、この前駆体モノマーとは、導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４内でホローカソードプラズマを維持するように十分な全処理圧において、脱気可能空間１６にそれぞれ存在する。処理ガスは、単一ストリームにおいて処理ガス源２６によって供給される不活性ガスと前駆体モノマーとの混合ガスを含むこともできるし、混合ガスが処理チャンバー１４の内側にのみ生成されるように、処理ガス源２６によって別個のガス管路を通して送り込まれる複合ガスを含むこともできる。

重合プロセス用のプロセスレシピは、プラズマ処理の性質によって変わり得る。１つの実施形態において、不活性ガスとしては、アルゴンを挙げることができ、前駆体モノマーとしては、ガス若しくは蒸気のテトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＤＭＳＯ）、又は１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ｔＤＭＳＯ）の分子を挙げることができる。前駆体モノマーの分子は、プラズマ形成プロセス中に分解することができ、イオン化分子は、内面５３上で縮合する際、結合（すなわち、重合）することができる。それにより、プラズマにより開始されるモノマー分子の反応によって、内面５３上に鎖及び／又は３次元ネットワークとしてのポリマーによって構成されているコーティング又は膜６０（図９）を形成することができる。１つの実施形態において、膜６０を構成するポリマーはシロキサンであり得る。

図３及び図４（同様の参照符号が図２の本発明の一実施形態に係る同様の特徴を示す）を参照すると、導電性導管４０ａ〜４０ｅのそれぞれは、長手軸４５に沿って一方の端４６から対置する端４８まで延びる内腔４４の形態の通路を包囲する、側壁４２を有する。内腔４４は、端４６、４８のそれぞれにおいて開口している。この代表的な実施形態では、導電性導管４０ａ〜４０ｅのそれぞれは、内径を有する中空円筒体を構成するとともに、アルミニウム合金のような金属等の導電体によって構成されている。

図５及び図６（同様の参照符号が図２〜図４の同様の特徴を示す）を参照すると、チューブ５０ａ〜５０ｅのそれぞれは、長さ方向に中空であり、長手軸５５に沿って一方の端５６から対置する端５８まで延びる内腔５４を包囲する側壁５２を有する。内腔５４は、端５６、５８のそれぞれにおいて開口している。導電性導管４０ａ〜４０ｅは個々に選択されるので、様々な寸法の導電性導管４０ａ〜４０ｅを用いることより、様々な直径のチューブであるチューブ５０ａ〜５０ｅの同時処理に制約を受けない。

図７〜図９（同様の参照符号が図２〜図６の本発明の一実施形態に係る同様の特徴を示す）を参照すると、チューブ５０ａ〜５０ｅを、導電性導管４０ａ〜４０ｅの内側に配置し、次に、チューブ５０ａ〜５０ｅが導電性導管４０ａ〜４０ｅの内側にある間に、処理チャンバー１４の内側に発生されるプラズマによってバッチ処理する。１つの実施形態において、チューブ５０ａ〜５０ｅのうちの１つ又は複数の対置する端５６、５８の一方又は双方が、導電性導管４０ａ〜４０ｅのうちの対応する導電性導管の、それぞれの対置する端４６、４８の内側に位置してもよい。別の実施形態において、チューブ５０ａ〜５０ｅのそれぞれの対置する端５６、５８の双方が、導電性導管４０ａ〜４０ｅのうちの対応する導電性導管のそれぞれの対置する端４６、４８の内側に位置してもよい。

導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４は、チューブ５０ａ〜５０ｅの外面５１に形状一致させてもよい。それにより、図７、図８において最もよく示されているように、チューブ５０ａ〜５０ｅが導電性導管４０ａ〜４０ｅに挿入される場合、チューブ５０ａ〜５０ｅの外面５１と、通路４４を包囲する導電性導管４０ａ〜４０ｅの内面４１との間の間隙、すなわちギャップが、最小限に抑えられ、好ましくは無視できるか又はなくなる。特に、一切のギャップが、このギャップ内でプラズマ励起を持続させないように十分小さいもの（例えば、１ミリメートル以下）とすることができる。導電性導管４０ａ〜４０ｅのそれぞれの内腔４４は、円筒幾何形状であり、この場合、表面５１の外径と、表面４１の内径とは、ギャップを最小限に抑えるために、互いに寸法が一致するように構成することができる。チューブ５０ａ〜５０ｅが導電性導管４０ａ〜４０ｅに挿入される場合、長手軸４５、５５は、平行であるように整列することができる。この代表的な実施形態では、長手軸４５、５５は、チューブ５０ａ〜５０ｅと導電性導管４０ａ〜４０ｅとのそれぞれの対が同軸であるので、同一線上に配することができる。

代表的な一実施形態において、図２に最もよく示されているように、導電性導管４０ａ〜４０ｅは、棚２８上にある場合、導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４及びチューブ５０ａ〜５０ｅの通路５４が同様に平行構成であるように、平行構成に向き付けることができる。例えば、導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４と、ひいてはチューブ５０ａ〜５０ｅの通路５４とは、プラズマ処理システム１０における処理ガス流の方向３９に向き付けることができる。この向きの選択により、処理ガス流の優先される方向３９がそれぞれの通路４４、５４の長手軸４５、５５に対して平行であるので、通路４４の内側への処理ガスの補充を向上させることができる。特に、プラズマ処理システム１０における処理ガス流が、全体として処理チャンバー１４の前方から処理チャンバー１４の後方に向かって送られる場合、導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４は、処理ガス流が一方の端４６から対置する端４８まで送られるように、同じ向きとすることができる。

導電性導管４０ａ〜４０ｅのそれぞれの内腔４４は、高密度プラズマを形成することができるホローカソード構造に類似する構造を規定する。一方で、プラズマ形成の物理的性質は、とりわけ、プラズマ放電に最適化された動作ガス圧の規定に依拠する。処理混合ガス及び処理圧は、通路４４の内側に発生されるホローカソードプラズマの強度を減少させるために最適化することができる。この最適化によって、モノマー前駆体を分解させることなくプラズマ重合プロセスを進行させることができ、それにより、通路５４の内側及び内面５３上に、許容可能な膜品質を特徴とするコーティング、すなわち膜６０（図９）の堆積をもたらすことができる。例えば、膜６０は、内腔５４の対置する端５６、５８間の軸５５に沿う長さに亘って、内面５３上の全ての場所において均一な厚さを有することができる。

使用時、処理チャンバー１４を大気圧まで通気し、チャンバードア１８を開放してアクセス開口を露出させ、導電性導管４０ａ〜４０ｅのそれぞれをチューブ５０ａ〜５０ｅのうちの１つに設置し（populated）、前もって必要とされる対の組合せを行う。チューブ５０ａ〜５０ｅのそれぞれの端５６を、導電性導管４０ａ〜４０ｅのうちの１つの内腔４４に、一方の端４６において挿入する。次に、チューブ５０ａ〜５０ｅのそれぞれを、それぞれの導電性導管４０ａ〜４０ｅの内腔４４を通して対置する端４８に向かって移動させる力を印加する。導電性導管４０ａ〜４０ｅは、導電性導管４０ａ〜４０ｅが固定位置にある状態で、チューブ５０ａ〜５０ｅが導電性導管４０ａ〜４０ｅの内側に配置されるように、処理チャンバー１４の内側に固定されているものとしてもよい。代替的には、チューブ５０ａ〜５０ｅは、処理チャンバー１４の外部で導電性導管４０ａ〜４０ｅの内側に設置して、この組立体を処理チャンバー１４に移動させてもよい。処理チャンバー１４の内側にある場合、導電性導管４０ａ〜４０ｅは、導管４０ａ〜４０ｅを電力供給電極の一部とすることができるように、ＲＦ発生器３０に結合される。

チャンバードア１８が閉鎖されると、ラッチ２０が係合して、処理チャンバー１４の脱気可能空間１６を周囲環境から隔離する。真空ポンプシステム２３は、好適な連係するバルブを用いて脱気可能空間１６と連通され、大気ガスが脱気可能空間１６から脱気される。処理チャンバー１４の内側の適切なベース圧力に達すると、処理チャンバー１４を真空ポンプシステム２３によって脱気しながら、処理ガスの流れを処理ガス源２６から脱気可能空間１６に供給することができる。具体的には、処理ガス源２６は、不活性ガスと前駆体モノマーガス又は前駆体モノマー蒸気とを含む処理ガスを供給する。不活性ガスの分圧が寄与して、通路５４の内側の動作圧が上昇する。チューブ５０ａ〜５０ｅの通路５４の内側、ひいては導電性導管４０ａ〜４０ｅの通路４４の内側で、対の通路４４、５４の各セット内にホローカソードプラズマを開始及び維持するように十分である全圧が達成される。

所望の処理圧が達成され、処理チャンバー１４の内側で安定化すると、ＲＦ発生器３０を作動させ、導電性導管４０ａ〜４０ｅに高周波電力を供給する。これにより、通路５４内の処理ガスを含むガス種を励起し、プラズマを形成する。導電性導管４０ａ〜４０ｅは、電力供給電極の一部であり、単にプラズマ中の浮動体（floating objects）ではない。チューブ５０ａ〜５０ｅは、それぞれの内腔５４内の処理ガスと、導電性導管４０ａ〜４０ｅのうちの対応する導電性導管との間に物理的に配置される。前駆体モノマーの分子は、プラズマ形成プロセス中に分解することができ、イオン化分子は、内面５３上で縮合する際、結合（すなわち重合）することができる。それにより、プラズマにより開始される前駆体モノマーの反応が、内面５３上にポリマー鎖及び／又は３次元ネットワークによって構成されている膜６０（図９）を形成することができる。前駆体モノマーが、ガス若しくは蒸気のテトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＤＭＳＯ）、又は１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ｔＤＭＳＯ）を含む場合、膜６０は、シロキサン膜を含むことができる。

チューブ５０ａ〜５０ｅ内での処理ガスの枯渇による影響を最小限に抑え、加熱を低減し、管腔内でより高品質の膜６０を成長させるために、堆積プロセス中にＲＦ電力をパルス式に送出し（pulsed）、それにより、プラズマは間欠的に励起され、交代する連続時間に関しては無効になる。パルス周波数及びデューティサイクルは、連続する電力パルス間で、新鮮な未反応ガス種が、脱気可能空間１６を起点として対置する端５６、５８からチューブ５０ａ〜５０ｅに拡散することが可能であるように設定される。例えば、膜堆積のパルスパラメーターは、１Ｈｚのパルス周波数と、１０％のデューティサイクルとを含むことができる。この特定の組合せのパルスパラメーターは、管腔内コーティングを堆積するための０．１秒の電力印加時間に、プラズマをオフにして通路５４を未反応前駆体分子で補充するように、導電性導管４０ａ〜４０ｅに電力印加しない０．９秒の時間が続く連続サイクルに変換される。パルスパラメーターの選択は、チューブ５０ａ〜５０ｅの直径及び長さ（例えば、アスペクト比）によって決めてもよい。また、パルス式の送出により、導電性導管４０ａ〜４０ｅに対するエネルギー入力全体を低減させることができ、それにより、チューブ５０ａ〜５０ｅに対する不都合な熱劣化を排除することができる。

処理中、５０ｍＴｏｒｒ以下の処理ガス圧の場合、ＴＭＣＴＳ等のモノマー前駆体を用いる最適な堆積の実施を達成することができる。この閾値圧以下の処理ガス圧は、膜６０の膜品質を向上させる及び／又は粉体の堆積を防止することができる。一方で、モノマー前駆体に関するこれらの処理ガス圧は、内腔４４内でホローカソードプラズマを発生させるのに必要なガス圧未満である。例えば、通路５４の内側にプラズマを維持するのに必要な処理圧は、７５ｍＴｏｒｒ以上である場合がある。

最適な堆積とホローカソードプラズマの発生とに関するこれらの競合する要件は、不活性ガスの分圧を、モノマー前駆体の分圧を含む処理ガスに導入することで両立させることができる。不活性ガスの分圧は、全処理圧（すなわち、不活性ガスの分圧とモノマー前駆体の分圧との合計）を増大させ、一定して、高品質膜特性を有するコーティングを堆積させるのに最適なレベルに前駆体モノマーの分圧を維持しながら、ホローカソードプラズマの発生を促進する。モノマー前駆体の分圧を５０ｍＴｏｒｒ以下に維持することができ、不活性ガスの分圧を導入して、全圧を７５ｍＴｏｒｒ以上の値まで上昇させることができる。

結果として得られる、チューブ５０ａ〜５０ｅの内腔５４の内面５３上への膜６０の堆積は、内面５３の特性を変更又は改変するのに有効とすることができる。例えば、膜６０は、チューブ５０ａ〜５０ｅの外面５１には作用を及ぼさずに、高摩擦材料（例えば、ゴム）製のチューブの粘着性（tack）を著しく減少させるのに有効とすることができる。例えば、チューブ５０ａ〜５０ｅは、シリコーンゴムによって構成することができ、チューブ５０ａ〜５０ｅの内面上の堆積した膜は、未処理状態と比較して粘着性及び表面摩擦を低減させることができる。チューブ５０ａ〜５０ｅの内側に粘着性低減膜を堆積させる本発明の種々の実施形態のプロセスは、実施が比較的安価かつ容易である。低粘着性表面は、チューブ５０ａ〜５０ｅの内腔５４への物体又は装置の挿入を容易にするとともに、接触するシリコーンゴム表面同士の、経時による不所望な接着を排除することができる。

代替的な一実施形態において、膜６０は、様々なタイプの材料を含むことができ、及び／又は様々な機能を有することができる。例として、膜６０には、拡散バリアを設けてもよいし、化学活性物質を設けてもよい。

代替的な一実施形態において、チューブ５０ａ〜５０ｅは、チューブ５０ａ〜５０ｅが金属等の導電体によって構成されているのであれば、導電性導管４０ａ〜４０ｅを使用せずに処理して、管腔内コーティングを設けることができる。チューブ５０ａ〜５０ｅは、電力供給電極の一部を形成する自立体（freestanding objects）を含み、単にプラズマ中の浮動体ではない。このユースケースが適用可能である自立体の一例は、ステントである。ステントは専ら、ＲＦエネルギーを、本明細書で上述した方法と同様の方法で、好適な処理ガス分圧及び電力制御と結合させ、間欠的なホローカソードプラズマを開始することを必要とする。処理前に、ステントをシリコーン等の粘着性材料でコーティングし、そしてその後、送達に向けてバルーンに取り付けてもよい。膜６０は、患者の体内に装置を送達する際に、ステント上の粘着性材料コーティングがバルーンに接着することを防止する役目を果たすことができる。

実施例及び比較例
本発明の実施形態に従ってシリコーンチューブ材を処理した。対照として、シリコーンチューブ材の一サンプルを未処理状態のままとした。チューブを長手方向に半分に切り分け、チューブ材試料を作成した。摩擦低減膜を施すことにより一方を処理し、他方を未処理とした。

シリコーンチューブ材をアルミニウム製の導管の内側に配置し、この導管を更に電力バスと結合した。前駆体モノマー（テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ））を３標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の体積流量で、２０ｓｃｃｍの体積流量のアルゴンとともに処理チャンバーに供給した。処理チャンバーにおける圧力を１２０ｍＴｏｒｒ、導管に供給される電力を２００ワット、パルス周波数を１Ｈｚ、パルスデューティサイクルを１０％、また処理時間を３０分として、シロキサン膜を堆積した。

チューブ材試料を直線往復運動式ボールオンフラット摩耗試験に供した。この試験方法は、端部が球形の試料（すなわち「ボール」試料）を２つのチューブ材試料の平坦な内面に当接させた状態で摺動させることを含んだ。ボール試料及び各チューブ材試料を、互いに対して、直線的な往復摺動で動かした。水平に取り付けられた平板試料（flat specimen）に対して、ボール試料を通して鉛直方向下方に荷重を加えた。この試験方法は、試験中に摺動速度及び運動方向の変化が起こる往復摺動を伴ったので、一定の速度状態は維持されない。ボール試料及び各チューブ材試料の双方の寸法変化を用いて、摩耗量及び摩耗率を計算する。

試験中に摩擦力を測定し、この摩擦力を用いて、時間の関数としての接触状態又は運動摩擦係数の変化を評価した。ボール試料を、摩擦なし力変換器として設計された剛性レバーに取り付けた。各チューブ材試料が前後に運動する際、結果として生じる、ボール試料と平板試料との間に作用する摩擦力を、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）センサーを用いてレバーの非常に小さい撓みによって測定した。この試験方法は、摩擦摩耗挙動の判定及び調査を容易にする。

試験機器は、CSM Instruments社から市販されているピンオンディスク「Ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ」とした。試験条件及び試験パラメーターは、加えられる垂直力を０．１６７ニュートン、ストローク長を５０ミリメートル、摺動距離を０．５メートル、また最大線速度を０．００６メートル毎秒とした。データを５サイクル分取得し、第１のサイクルをデータ解析に用いた。ボール試料は、直径３ミリメートルであり、ＳＳ４４０Ｃグレード２５ステンレス鋼によって構成した。試験は、無潤滑状態とし、室温の空気中で行った。

測定は、５０ミリメートルごとの５つのセグメントになった各チューブ材試料の内面に亘って行った。測定から得たデータを解析する場合、ボール試料の位置の関数としてのチューブ材試料の平均摩擦係数（μ）が、図１０にプロットされている。平滑化のために、１０ポイントの移動平均を適用した。処理済試料に関するデータが、図１０においてデータポイントの下方集合によって表され、また、未処理試料に関するデータが、図１０においてデータポイントの上方集合によって表されている。未処理チューブ材の、全ての位置における平均動摩擦係数が、０．３０９±０．０６０であると判定され、処理済チューブ材の、全ての位置における平均動摩擦係数が、０．２４６±０．１１４であると判定された。試験結果の比較から明らかであるように、処理されたチューブ材の通路の内面をコーティングしている膜は、平均動摩擦係数を低減するのに有効であった。

本明細書における例えば「鉛直」、「水平」等の用語の指示は、基準系を定めるために、限定ではなく例として行われている。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の他の基準系を使用することができることが理解される。

或る部材が別の部材に若しくは別の部材と「接続」又は「結合」されるとして記載されている場合、その部材をその他方の部材に直接接続又は結合することもできるし、その代わりに、１つ又は複数の介在する部材が存在してもよいことが理解される。対照的に、或る部材が別の部材に若しくは別の部材と「直接接続」又は「直接結合」されるとして記載されている場合、介在する部材は存在しない。或る部材が別の部材に若しくは別の部材と「間接接続」又は「間接結合」されるとして記載されている場合、少なくとも１つの介在する部材が存在する。

本発明を種々の実施形態の記載によって示し、これらの実施形態をかなり詳細に記載したが、添付特許請求の範囲の範囲をそのような詳細に制限又はいかようにも限定することは意図していない。更なる利点及び変更形態は当業者には容易に明らかである。したがって本発明は、そのより広範な態様において、具体的な細部、代表的な装置及び方法、並びに図示及び記載の説明的な例に限定されない。それに応じて、本発明の包括的な概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、そのような細部から逸脱することができる。本発明の範囲自体は、添付特許請求の範囲によってのみ規定されるものとする。

Claims

物品内の通路を包囲する内面にコーティングを施す方法であって、該方法は、
前記物品の前記通路の内側に処理ガスからプラズマを発生させることと、
前記プラズマによって前記内面上に前記コーティングを堆積することと、
を含む、方法。
前記方法は、導電性導管の通路の内側に前記物品を配置することを更に含み、前記プラズマは、前記物品内の前記通路が該プラズマと前記導電性導管の前記通路との間にある状態で、前記導電性導管の内側に更に発生される、請求項１に記載の方法。
前記導電性導管の前記通路の内側に前記物品を配置することは、
前記物品を、前記導電性導管の前記通路に該導電性導管の第１の端において挿入することと、
前記物品を、前記導電性導管の前記通路を通して該導電性導管の第２の端に向かって移動させる力を印加することと、
を更に含む、請求項２に記載の方法。
前記導電性導管の内面と、前記物品の外面との間のギャップが、該ギャップにおいてプラズマ放電を阻止するように選択される、請求項２に記載の方法。
前記物品の前記通路の内側に前記プラズマを発生させることは、前記通路内の不活性ガスの分圧と前駆体モノマーの分圧とを含む全圧において、前記処理ガスを前記物品の前記通路に供給することを含む、請求項１に記載の方法。
前記前駆体モノマーは、テトラメチルシクロテトラシロキサンと、ヘキサメチルジシロキサンと、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ｔＤＭＳＯ）とからなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
前記導電性導管は、電源に結合され、前記物品の前記通路の内側に前記プラズマを発生させることは、或るパルス周波数及び或るデューティサイクルに従って、前記電源から前記導電性導管に高周波電力を供給することを含む、請求項５に記載の方法。
前記パルス周波数及び前記デューティサイクルは、該デューティサイクルの電力供給しない部分中に、前記物品の対置する端からの内方向ガス流により、前記処理ガスを前記物品の前記通路内に補充することができるように、前記物品の直径及び長さに基づき選択される、請求項７に記載の方法。
前記不活性ガスの前記分圧は、前記全圧を上昇させて、前記物品の前記通路の内側での前記プラズマの放電を持続させるように選択される、請求項５に記載の方法。
前記前駆体モノマーの前記分圧は、前記物品の第１の端と第２の端との間に均一な厚さで前記コーティングを堆積させるのに好適な堆積条件をもたらすように選択される、請求項５に記載の方法。
前記不活性ガスの前記分圧は、前記全圧を上昇させて、前記物品の前記通路の内側での前記プラズマの放電を持続させるように選択される、請求項１０に記載の方法。
前記導電性導管の前記通路と、前記物品の前記通路とを、処理チャンバーの内側の前記処理ガスの流れ方向に対して平行に向き付けることを更に含む、請求項５に記載の方法。
物品が、導電体によって構成されているとともに電源と結合され、前記物品の前記通路の内側に前記プラズマを発生させることは、或るパルス周波数及び或るデューティサイクルに従って、前記電源から前記物品に高周波電力を印加することを含む、請求項１に記載の方法。
前記パルス周波数及び前記デューティサイクルは、前記物品の直径及び長さに基づき選択される、請求項１３に記載の方法。
前記物品の前記通路の内側に前記プラズマを発生させることは、前記通路内の不活性ガスの分圧と前駆体モノマーの分圧とを含む全圧において、前記処理ガスを前記物品内の前記通路に供給することを含む、請求項１３に記載の方法。
物品内の通路の内面にコーティングを施す装置であって、該装置は、
処理チャンバーと、
高周波発生器と、
前記物品を収めるように構成されている通路を有する導電性導管であって、該導電性導管は、前記処理チャンバーの内側に配置され、該導電性導管は、前記高周波発生器と結合され、前記物品が該導電性導管の前記通路に収まっている場合、電力を受け取って前記物品内の前記通路の内側にプラズマを発生させる、導電性導管と、
を備える、装置。
前記処理チャンバーに処理ガスを供給するように構成されている処理ガス源と、
前記処理ガス源と結合される制御装置であって、該制御装置は、前記物品の前記通路内の不活性ガスの分圧と前駆体モノマーの分圧とを含む全圧において、前記処理ガスを前記処理チャンバーに供給するように前記処理ガス源を動作させるよう構成されている、制御装置と、
を更に備える、請求項１６に記載の装置。
前記物品の外面と、前記導電性導管の前記通路を包囲する内面とは、該物品の該外面と、該導電性導管の該通路を包囲する該内面との間のギャップを最小限に抑えるように構成されている、請求項１６に記載の装置。