JPH07216551A - 回転する表面上の基材に堆積させる装置と方法 - Google Patents
回転する表面上の基材に堆積させる装置と方法Info
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- JPH07216551A JPH07216551A JP7000006A JP695A JPH07216551A JP H07216551 A JPH07216551 A JP H07216551A JP 7000006 A JP7000006 A JP 7000006A JP 695 A JP695 A JP 695A JP H07216551 A JPH07216551 A JP H07216551A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンドのCVD堆積等の高温のプラズ
マビームを用いる堆積装置において、堆積条件の重要な
条件の1つである温度の調節を容易に行うことができる
装置を提供する。 【構成】 基材の加熱した成分を収めるための堆積チャ
ンバー、回転可能なマンドレルアセンブリー、マンドレ
ルアセンブリーから拡がる第1フィンを有するマンドレ
ルの支持材、第1フィンに重なることができる第2フィ
ンを有する並進可能なアセンブリーであって、前記第1
フィンと前記第2フィンの重なりを変えるように並進可
能なアセンブリー、回転可能なマンドレルアセンブリー
を回転させる手段、並進可能なアセンブリーを並進させ
る手段、並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手
段、並進可能なアセンブリーの並進を制御する手段を含
んでなる基材への堆積装置である。
マビームを用いる堆積装置において、堆積条件の重要な
条件の1つである温度の調節を容易に行うことができる
装置を提供する。 【構成】 基材の加熱した成分を収めるための堆積チャ
ンバー、回転可能なマンドレルアセンブリー、マンドレ
ルアセンブリーから拡がる第1フィンを有するマンドレ
ルの支持材、第1フィンに重なることができる第2フィ
ンを有する並進可能なアセンブリーであって、前記第1
フィンと前記第2フィンの重なりを変えるように並進可
能なアセンブリー、回転可能なマンドレルアセンブリー
を回転させる手段、並進可能なアセンブリーを並進させ
る手段、並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手
段、並進可能なアセンブリーの並進を制御する手段を含
んでなる基材への堆積装置である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、材料の堆積の間の温度
調節に関係し、より詳しくは、回転する表面上に堆積さ
れながら高い熱エネルギー束を受ける基材の温度調節に
関係する。
調節に関係し、より詳しくは、回転する表面上に堆積さ
れながら高い熱エネルギー束を受ける基材の温度調節に
関係する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
材料の層のような基材に、例えばジェット状のプラズマ
を用いて堆積する技術はかなり以前より知られている。
例えば、米国特許第4471003号と同448716
2号は、半導体や他の材料の堆積のためにプラズマを利
用するアーグジェットプラズマ堆積装置を開示してい
る。アーク領域にシリコン化合物のような適当な化合物
を注入することによってイオンと電子が生成し、プラズ
マを加速し、集中させる磁場を利用することによって、
ジェット(ビーム)が生成する。最近になって、このタ
イプの装置が合成ダイヤモンドの堆積に使用されてい
る。ダイヤモンドの優れた物理的化学的特性が、ダイヤ
モンドを多くの機械的、熱的、光学的、電子的用途に望
ましいものにし、プラズマジェット堆積によって合成ダ
イヤモンドを堆積することができることは、特にプラズ
マジェット技術がこれら又は他の目的のために改良され
ることができるならば、用途の大きな拡大が予想され
る。炭化水素と水素のプラズマは、電気アークを用いて
得ることができ、得られたプラズマは、集中用と加速用
の磁石を用いて基材の方に集中・加速され、この結果、
多結晶ダイヤモンド皮膜が基材上に堆積する。参考文献
として、例えば米国特許第5204144号を参照する
ことができ、基材上に合成ダイヤモンドを堆積するため
の或るタイプのプラズマジェット堆積を開示している。
材料の層のような基材に、例えばジェット状のプラズマ
を用いて堆積する技術はかなり以前より知られている。
例えば、米国特許第4471003号と同448716
2号は、半導体や他の材料の堆積のためにプラズマを利
用するアーグジェットプラズマ堆積装置を開示してい
る。アーク領域にシリコン化合物のような適当な化合物
を注入することによってイオンと電子が生成し、プラズ
マを加速し、集中させる磁場を利用することによって、
ジェット(ビーム)が生成する。最近になって、このタ
イプの装置が合成ダイヤモンドの堆積に使用されてい
る。ダイヤモンドの優れた物理的化学的特性が、ダイヤ
モンドを多くの機械的、熱的、光学的、電子的用途に望
ましいものにし、プラズマジェット堆積によって合成ダ
イヤモンドを堆積することができることは、特にプラズ
マジェット技術がこれら又は他の目的のために改良され
ることができるならば、用途の大きな拡大が予想され
る。炭化水素と水素のプラズマは、電気アークを用いて
得ることができ、得られたプラズマは、集中用と加速用
の磁石を用いて基材の方に集中・加速され、この結果、
多結晶ダイヤモンド皮膜が基材上に堆積する。参考文献
として、例えば米国特許第5204144号を参照する
ことができ、基材上に合成ダイヤモンドを堆積するため
の或るタイプのプラズマジェット堆積を開示している。
【0003】各種の商業的用途において、割合に大きい
サイズのダイヤモンド皮膜を有することが望ましい。プ
ラズマジェット堆積法において、特定の瞬間に基材上で
活性な堆積面積の具体的なサイズを制限する種々の因子
がある。例えば、アークジェットプラズマ堆積装置内に
加熱混合ガスを生成するためにアークを使用する場合、
ビームの直径は多くの因子によって制限されることがあ
る。プラズマビームの横断面は一般に実際の用途におい
て制約されるため、その上にダイヤモンド皮膜を堆積さ
せたい面積は、堆積ビームよりも大きいことがある。こ
のことは、堆積プロセスの間に、ビームと標的基材をお
互いの関係において動かすことが望ましいことがあるこ
とを意味する。このことは、堆積の間に基材を回転さ
せ、基材全体の温度の均一性を高め、さらに大きな面積
の基材の有効範囲を得る助けをすることによって達成さ
れた。
サイズのダイヤモンド皮膜を有することが望ましい。プ
ラズマジェット堆積法において、特定の瞬間に基材上で
活性な堆積面積の具体的なサイズを制限する種々の因子
がある。例えば、アークジェットプラズマ堆積装置内に
加熱混合ガスを生成するためにアークを使用する場合、
ビームの直径は多くの因子によって制限されることがあ
る。プラズマビームの横断面は一般に実際の用途におい
て制約されるため、その上にダイヤモンド皮膜を堆積さ
せたい面積は、堆積ビームよりも大きいことがある。こ
のことは、堆積プロセスの間に、ビームと標的基材をお
互いの関係において動かすことが望ましいことがあるこ
とを意味する。このことは、堆積の間に基材を回転さ
せ、基材全体の温度の均一性を高め、さらに大きな面積
の基材の有効範囲を得る助けをすることによって達成さ
れた。
【0004】高温のプラズマビームは高いエネルギー密
度を有し、適当な運転温度と堆積温度に維持するため、
堆積の間に基材を冷却する必要がある。定置マンドレル
で運転する場合、液体が循環する熱交換器を容易に採用
することができる。しかし、回転するマンドレルに冷却
を行うことは相当に難しい。例えば、回転シールを必要
とする方法と高温の流体は、高価で信頼性に劣る傾向に
ある。また、正確な温度調節が不足することがある。
度を有し、適当な運転温度と堆積温度に維持するため、
堆積の間に基材を冷却する必要がある。定置マンドレル
で運転する場合、液体が循環する熱交換器を容易に採用
することができる。しかし、回転するマンドレルに冷却
を行うことは相当に難しい。例えば、回転シールを必要
とする方法と高温の流体は、高価で信頼性に劣る傾向に
ある。また、正確な温度調節が不足することがある。
【0005】本発明の目的の1つは、回転するマンドレ
ル上の基材に堆積させながら、温度を調節する能力を改
良することである。
ル上の基材に堆積させながら、温度を調節する能力を改
良することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、マンドレル上
の基材の堆積の際の、回転するマンドレルの温度調節を
容易にするものであり、1つの例として、ダイヤモンド
の化学蒸着にプラズマを使用し、回転するマンドレルの
上での合成ダイヤモンドの堆積である。基材を堆積する
ための本発明の装置の1つの態様にしたがうと、基材の
加熱した成分を含む堆積チャンバーを提供する。マンド
レルアセンブリーを提供し、支持材の上に装着したマン
ドレルを含む。マンドレルアセンブリーは軸の上で回転
可能であり、そのマンドレルは前記チャンバー内に表面
を有する。マンドレル支持材は、マンドレルのアセンブ
リーの回転軸から外側に拡がる第1フィンを有する。そ
の第1フィンに重なることができる第2フィンを有する
並進可能なアセンブリーを用意し、並進可能なアセンブ
リーは第1と第2のフィンの重なりの程度を変化させる
ように並進可能である。また、回転可能なマンドレルの
アセンブリーを回転させるための手段を提供し、並進可
能なアセンブリーを並進させるための手段を提供する。
熱交換手段を前記並進可能なアセンブリーに接続する。
マンドレルアセンブリーと熱交換手段の間の熱的連絡を
制御するために、並進可能なアセンブリーの並進を制御
する手段を提供する。
の基材の堆積の際の、回転するマンドレルの温度調節を
容易にするものであり、1つの例として、ダイヤモンド
の化学蒸着にプラズマを使用し、回転するマンドレルの
上での合成ダイヤモンドの堆積である。基材を堆積する
ための本発明の装置の1つの態様にしたがうと、基材の
加熱した成分を含む堆積チャンバーを提供する。マンド
レルアセンブリーを提供し、支持材の上に装着したマン
ドレルを含む。マンドレルアセンブリーは軸の上で回転
可能であり、そのマンドレルは前記チャンバー内に表面
を有する。マンドレル支持材は、マンドレルのアセンブ
リーの回転軸から外側に拡がる第1フィンを有する。そ
の第1フィンに重なることができる第2フィンを有する
並進可能なアセンブリーを用意し、並進可能なアセンブ
リーは第1と第2のフィンの重なりの程度を変化させる
ように並進可能である。また、回転可能なマンドレルの
アセンブリーを回転させるための手段を提供し、並進可
能なアセンブリーを並進させるための手段を提供する。
熱交換手段を前記並進可能なアセンブリーに接続する。
マンドレルアセンブリーと熱交換手段の間の熱的連絡を
制御するために、並進可能なアセンブリーの並進を制御
する手段を提供する。
【0007】本発明の好ましい態様において、マンドレ
ル支持材は、マンドレルアセンブリーの回転軸から外側
に拡がる複数の第1フィンを有し、並進可能なアセンブ
リーは第1フィンの間にさし込む複数の第2フィンを有
し、並進可能なアセンブリーは第1フィンと第2フィン
の間のさし込みの程度を変えるように並進可能である。
この態様において、支持材はほぼ円筒形であり、第1フ
ィンは環状の形状を有する。
ル支持材は、マンドレルアセンブリーの回転軸から外側
に拡がる複数の第1フィンを有し、並進可能なアセンブ
リーは第1フィンの間にさし込む複数の第2フィンを有
し、並進可能なアセンブリーは第1フィンと第2フィン
の間のさし込みの程度を変えるように並進可能である。
この態様において、支持材はほぼ円筒形であり、第1フ
ィンは環状の形状を有する。
【0008】本発明の方法の1つの態様にしたがうと、
次の過程を含んでなる基材の堆積方法が開示される。即
ち、基材の成分を含有する蒸気を生成し、その蒸気に接
触するマンドレルと、支持材から拡がる複数のラジエー
タフィンを有する支持材を含む回転するマンドレルアセ
ンブリーを提供し、ラジエータフィンの間に複数のレセ
プターフィンをさし込み、マンドレル上での前記基材の
堆積の際に、前記マンドレルを冷却するために前記レセ
プターフィンに熱交換を施す。レセプターフィンの移動
は、ラジエータフィンの間にさし込んだレセプターフィ
ンの範囲を調節し、マンドレルの温度を調節する。開示
の態様において、マンドレルの領域の温度を測定し、そ
の測定した温度にしたがってレセプターフィンを移動さ
せる。
次の過程を含んでなる基材の堆積方法が開示される。即
ち、基材の成分を含有する蒸気を生成し、その蒸気に接
触するマンドレルと、支持材から拡がる複数のラジエー
タフィンを有する支持材を含む回転するマンドレルアセ
ンブリーを提供し、ラジエータフィンの間に複数のレセ
プターフィンをさし込み、マンドレル上での前記基材の
堆積の際に、前記マンドレルを冷却するために前記レセ
プターフィンに熱交換を施す。レセプターフィンの移動
は、ラジエータフィンの間にさし込んだレセプターフィ
ンの範囲を調節し、マンドレルの温度を調節する。開示
の態様において、マンドレルの領域の温度を測定し、そ
の測定した温度にしたがってレセプターフィンを移動さ
せる。
【0009】次の詳細な説明と添付の図面より、本発明
の特徴と長所が容易に明らかになるであろう。
の特徴と長所が容易に明らかになるであろう。
【0010】
【実施例及び作用効果】図1に関して、本発明にしたが
った、本発明の方法の態様に実施することができる化学
蒸着(CVD)装置の1つの態様を示している。堆積チ
ャンバー100は、プラズマジェットCVD堆積装置2
00の下部にあり、1以上の真空ポンプ装置(図示して
いない)で排気する。
った、本発明の方法の態様に実施することができる化学
蒸着(CVD)装置の1つの態様を示している。堆積チ
ャンバー100は、プラズマジェットCVD堆積装置2
00の下部にあり、1以上の真空ポンプ装置(図示して
いない)で排気する。
【0011】装置200は真空ハウジング211の中に
収められ、円筒状のホルダー、ロッド状陰極292、注
入した流体が陰極の上を通過することが可能なように陰
極の近隣に装着したインジェクター295を含むアーク
生成領域を含む。円筒状の陽極は291と示している。
例示の態様において、注入する流体は、例えば水素とメ
タンの混合物である。或いは、メタンを下流で供給して
もよい。陽極291と陰極292は、例えば直流の電源
(図示していない)によって励起する。参照番号217
と示した円筒状の磁石は、プラズマの発生を制御する助
けに利用する。115と示すノズルは、範囲内にビーム
サイズを調節するために使用することができる。冷却液
を循環することができる随意の冷却コイル234を、磁
石の中に位置させることができる。
収められ、円筒状のホルダー、ロッド状陰極292、注
入した流体が陰極の上を通過することが可能なように陰
極の近隣に装着したインジェクター295を含むアーク
生成領域を含む。円筒状の陽極は291と示している。
例示の態様において、注入する流体は、例えば水素とメ
タンの混合物である。或いは、メタンを下流で供給して
もよい。陽極291と陰極292は、例えば直流の電源
(図示していない)によって励起する。参照番号217
と示した円筒状の磁石は、プラズマの発生を制御する助
けに利用する。115と示すノズルは、範囲内にビーム
サイズを調節するために使用することができる。冷却液
を循環することができる随意の冷却コイル234を、磁
石の中に位置させることができる。
【0012】運転の例として、水素とメタンの混合物を
インジェクター295に供給し、アーク生成領域の前方
でプラズマを形成し、堆積領域の方に加速して集中させ
る。当該技術で知られているように、メタンの炭素が選
択的にダイヤモンドとして堆積しながら、合成多結晶ダ
イヤモンドが前記のプラズマから生成することができ、
生成するグラファイトはガス化を促進する水素と結合し
て散逸する。プラズマジェット堆積装置のより詳しい説
明のためには、参考文献として米国特許第447100
3号、同4487162号、同5204144号があ
る。例えば、物理的蒸着装置や他のタイプのCVDプラ
ズマ堆積装置を含む他の適切なタイプの堆積装置も、開
示する本発明の特徴を備えて使用可能であることが理解
されるであろう。
インジェクター295に供給し、アーク生成領域の前方
でプラズマを形成し、堆積領域の方に加速して集中させ
る。当該技術で知られているように、メタンの炭素が選
択的にダイヤモンドとして堆積しながら、合成多結晶ダ
イヤモンドが前記のプラズマから生成することができ、
生成するグラファイトはガス化を促進する水素と結合し
て散逸する。プラズマジェット堆積装置のより詳しい説
明のためには、参考文献として米国特許第447100
3号、同4487162号、同5204144号があ
る。例えば、物理的蒸着装置や他のタイプのCVDプラ
ズマ堆積装置を含む他の適切なタイプの堆積装置も、開
示する本発明の特徴を備えて使用可能であることが理解
されるであろう。
【0013】この態様の堆積チャンバーは、その中にマ
ンドレル又はプラットホーム121を有し、マンドレル
121は支持材をも含むマンドレルアセンブリーの一部
であり、コア123とフィン125を有する(図2参
照)。モーター129と連結したシャフト127は、マ
ンドレルアセンブリーの回転軸を決める。シャフトは例
えばステンレス鋼で作成することができる。この態様に
おいて、主としてラジエータフィンとして役立つ同軸の
平行な間隔を設けたフィン125の積み重ねとコア12
3は、銅又は割合に熱伝導率の高い他の適当な材料で作
成することができる。フィンは双曲線の根本を有するこ
とができ、輻射率を高めるためにコーティングすること
ができる。1以上、好ましくは数枚(図示するように)
のラジエータフィンを採用することができる。好ましく
は、当該技術で知られるような所望の回転速度に調節で
きるモーター129が、コア123、フィン125、及
びマンドレル121を含むマンドレルアセンブリーを回
転し、マンドレルの表面はプラズマビームの堆積に使用
する。ここで、マンドレル上の堆積の意味は、マンドレ
ルに直接堆積すること、及びマンドレルに固定した何ら
かのものの上に堆積することの両方を含むものとする。
必ずしも必要ではないが、一般に、モリブデンのような
基材(図示していない)を、例えばボルト止めによって
マンドレル又はプラットホーム121の表面上に装着す
ることができ、基材をマンドレルと一緒に回転させなが
ら合成ダイヤモンドの皮膜を基材上に堆積することがで
きる。当該技術で知られているように、図示してはいな
いが、プラズマビームはダイヤモンドが堆積する面積よ
りもかなり小さいことがある。
ンドレル又はプラットホーム121を有し、マンドレル
121は支持材をも含むマンドレルアセンブリーの一部
であり、コア123とフィン125を有する(図2参
照)。モーター129と連結したシャフト127は、マ
ンドレルアセンブリーの回転軸を決める。シャフトは例
えばステンレス鋼で作成することができる。この態様に
おいて、主としてラジエータフィンとして役立つ同軸の
平行な間隔を設けたフィン125の積み重ねとコア12
3は、銅又は割合に熱伝導率の高い他の適当な材料で作
成することができる。フィンは双曲線の根本を有するこ
とができ、輻射率を高めるためにコーティングすること
ができる。1以上、好ましくは数枚(図示するように)
のラジエータフィンを採用することができる。好ましく
は、当該技術で知られるような所望の回転速度に調節で
きるモーター129が、コア123、フィン125、及
びマンドレル121を含むマンドレルアセンブリーを回
転し、マンドレルの表面はプラズマビームの堆積に使用
する。ここで、マンドレル上の堆積の意味は、マンドレ
ルに直接堆積すること、及びマンドレルに固定した何ら
かのものの上に堆積することの両方を含むものとする。
必ずしも必要ではないが、一般に、モリブデンのような
基材(図示していない)を、例えばボルト止めによって
マンドレル又はプラットホーム121の表面上に装着す
ることができ、基材をマンドレルと一緒に回転させなが
ら合成ダイヤモンドの皮膜を基材上に堆積することがで
きる。当該技術で知られているように、図示してはいな
いが、プラズマビームはダイヤモンドが堆積する面積よ
りもかなり小さいことがある。
【0014】例示の態様において、並進可能な2つのア
センブリー140と150を用意し、各々は少なくとも
1枚、好ましくは数枚のフィンを有し(図にそれぞれ1
41、151と示す)、フィンは間隔を設けて平行であ
り、ラジエータフィン125の表面に重なることができ
るそれぞれの表面を有し、即ち、フィン141とフィン
151は、回転するマンドレルアセンブリーのフィン1
25を間にさし込むに適する。この態様において、フィ
ン141と151は例えば銅で作成することができ、レ
セプターフィンであり、並進可能なアセンブリー140
と150のそれぞれの支持アーム142と152(同様
に銅で作成することができる)から拡がる。支持アーム
142と152は熱交換器として役立ち、それぞれ14
3と153に示したようなその装置内を通る熱交換用液
体を有する。この態様において、並進可能なアセンブリ
ー140と150のそれぞれの支持アーム142と14
3は、支持材146と156のそれぞれの溝144と1
54(図3参照)に並進可能なように装着され、支持材
は堆積装置200の下側部分にシールされている。各々
の支持材の底部は、そのそれぞれの溝をスライドするこ
とができ、直線的駆動(図示していない)によって並進
可能であり、それぞれ147と157で示したサーボ機
構で制御される。また、例示の態様の装置は、プラズマ
ビームからフィンと駆動装置を遮蔽するために使用する
上部ガードプレート133(図示していない手段によっ
て別個に冷やすことができる)、及び回転するマンドレ
ルアセンブリーと共に回転することができる下部ガード
プレート131を含む。
センブリー140と150を用意し、各々は少なくとも
1枚、好ましくは数枚のフィンを有し(図にそれぞれ1
41、151と示す)、フィンは間隔を設けて平行であ
り、ラジエータフィン125の表面に重なることができ
るそれぞれの表面を有し、即ち、フィン141とフィン
151は、回転するマンドレルアセンブリーのフィン1
25を間にさし込むに適する。この態様において、フィ
ン141と151は例えば銅で作成することができ、レ
セプターフィンであり、並進可能なアセンブリー140
と150のそれぞれの支持アーム142と152(同様
に銅で作成することができる)から拡がる。支持アーム
142と152は熱交換器として役立ち、それぞれ14
3と153に示したようなその装置内を通る熱交換用液
体を有する。この態様において、並進可能なアセンブリ
ー140と150のそれぞれの支持アーム142と14
3は、支持材146と156のそれぞれの溝144と1
54(図3参照)に並進可能なように装着され、支持材
は堆積装置200の下側部分にシールされている。各々
の支持材の底部は、そのそれぞれの溝をスライドするこ
とができ、直線的駆動(図示していない)によって並進
可能であり、それぞれ147と157で示したサーボ機
構で制御される。また、例示の態様の装置は、プラズマ
ビームからフィンと駆動装置を遮蔽するために使用する
上部ガードプレート133(図示していない手段によっ
て別個に冷やすことができる)、及び回転するマンドレ
ルアセンブリーと共に回転することができる下部ガード
プレート131を含む。
【0015】図2は、図1のマンドレルアセンブリーと
並進するアセンブリーを示すが、並進可能なアセンブリ
ーが完全に引かれており(即ち、径方向に最も外側の位
置)、マンドレルアセンブリーのフィン125と並進可
能なアセンブリー140と150との間の熱交換は殆ど
又は全くない。以降でさらに説明するように、並進する
アセンブリーの位置は、間にさし込む程度によって調節
することができ、それによって所望の程度の熱交換を達
成する。
並進するアセンブリーを示すが、並進可能なアセンブリ
ーが完全に引かれており(即ち、径方向に最も外側の位
置)、マンドレルアセンブリーのフィン125と並進可
能なアセンブリー140と150との間の熱交換は殆ど
又は全くない。以降でさらに説明するように、並進する
アセンブリーの位置は、間にさし込む程度によって調節
することができ、それによって所望の程度の熱交換を達
成する。
【0016】図3は、本発明の態様の並進するアセンブ
リーのフィン141とフィン151の形状を示し(この
平面図で見ることができる各々のアセンブリーの上部の
フィンのみ)、またこの態様に使用する定置レセプター
アセンブリー160と170のレセプターフィン161
とレセプターフィン171の形状を示す。定置レセプタ
ーアセンブリー160と170は、横断面が並進可能な
対応品140と150に似ているように見えるであろ
う。これらはそれぞれ数枚の間隔を設けた平行なフィン
をそれぞれの支持アーム162と172に結合して有
し、上部のフィン161と171を図3に見ることがで
きる。支持アーム162と172は熱交換器として役立
ち、それぞれ163と173に示すその中を通過する熱
交換用液体を有する。この構成において、定置レセプタ
ーフィンはほぼ長方形であるが、回転するマンドレルア
センブリーの支持材の円形に合わせるように内側のエッ
ジが曲線であり、並進するレセプターフィンは同様にほ
ぼ長方形である。例示の態様において、定置レセプター
アセンブリーのフィンは、回転するフィンの環の約半分
を覆い(図3の破線で示すように)、並進するフィン
は、完全に引き入れた位置において、回転するフィンの
環状面積の残りの約半分を覆う。レセプターアセンブリ
ーとフィンには多くの変化が可能であることが理解され
るであろうが、並進調節装置には、限定されるものでは
ないが、例えば1、2、3、又はそれ以上の並進するレ
セプターフィンのアセンブリーを使用し、0、1、2、
又はそれ以上の定置レセプターフィンのアセンブリーを
使用することもできる。1つの例として、図4は、定置
レセプターアセンブリーを含まず、回転するマンドレル
アセンブリーの支持材に合うようにその前面に円形の部
分を有するレセプターフィン(上部のフィン441と4
51をそれぞれ見ることができる)を備えた2つの回転
するアセンブリー440と450を含む配置を示す。同
様に、回転するマンドレルアセンブリーの環状フィンを
破線で示す。例えば、アセンブリーの1つ(440又は
450)は定置式でもよいことが理解されるであろう。
リーのフィン141とフィン151の形状を示し(この
平面図で見ることができる各々のアセンブリーの上部の
フィンのみ)、またこの態様に使用する定置レセプター
アセンブリー160と170のレセプターフィン161
とレセプターフィン171の形状を示す。定置レセプタ
ーアセンブリー160と170は、横断面が並進可能な
対応品140と150に似ているように見えるであろ
う。これらはそれぞれ数枚の間隔を設けた平行なフィン
をそれぞれの支持アーム162と172に結合して有
し、上部のフィン161と171を図3に見ることがで
きる。支持アーム162と172は熱交換器として役立
ち、それぞれ163と173に示すその中を通過する熱
交換用液体を有する。この構成において、定置レセプタ
ーフィンはほぼ長方形であるが、回転するマンドレルア
センブリーの支持材の円形に合わせるように内側のエッ
ジが曲線であり、並進するレセプターフィンは同様にほ
ぼ長方形である。例示の態様において、定置レセプター
アセンブリーのフィンは、回転するフィンの環の約半分
を覆い(図3の破線で示すように)、並進するフィン
は、完全に引き入れた位置において、回転するフィンの
環状面積の残りの約半分を覆う。レセプターアセンブリ
ーとフィンには多くの変化が可能であることが理解され
るであろうが、並進調節装置には、限定されるものでは
ないが、例えば1、2、3、又はそれ以上の並進するレ
セプターフィンのアセンブリーを使用し、0、1、2、
又はそれ以上の定置レセプターフィンのアセンブリーを
使用することもできる。1つの例として、図4は、定置
レセプターアセンブリーを含まず、回転するマンドレル
アセンブリーの支持材に合うようにその前面に円形の部
分を有するレセプターフィン(上部のフィン441と4
51をそれぞれ見ることができる)を備えた2つの回転
するアセンブリー440と450を含む配置を示す。同
様に、回転するマンドレルアセンブリーの環状フィンを
破線で示す。例えば、アセンブリーの1つ(440又は
450)は定置式でもよいことが理解されるであろう。
【0017】例示の態様において、レセプター手段によ
る重なり合いの程度は、基材の表面温度を監視し、所望
の表面温度に維持するに適切な熱交換を得るための放射
面積を調節するような検討された制御ループによって調
節する。図3の例示の態様において、全熱交換面積の約
45%をこの仕方で調節することができる。(図4の場
合は全熱交換面積の100%を調節することができる
が、このことは殆どの用途に必要ないであろう。)系の
関係のエネルギーバランスは次のようになる。
る重なり合いの程度は、基材の表面温度を監視し、所望
の表面温度に維持するに適切な熱交換を得るための放射
面積を調節するような検討された制御ループによって調
節する。図3の例示の態様において、全熱交換面積の約
45%をこの仕方で調節することができる。(図4の場
合は全熱交換面積の100%を調節することができる
が、このことは殆どの用途に必要ないであろう。)系の
関係のエネルギーバランスは次のようになる。
【0018】Qin=Emandrel +Qout (1) 最初は、マンドレルの温度を上げるために系からのエネ
ルギー放出を制限することができる(例、熱交換を行わ
ない)。マンドレルが所望の温度に達した後、マンドレ
ルの温度を一定に保つため、系から出るエネルギーQ
out は系に入るエネルギーQinと同じべきである。実際
の熱交換の状態は、伝熱の勾配と効率のために複雑であ
るが、高温部材の表面から放射されるエネルギーは次式
によって見積もることができる。
ルギー放出を制限することができる(例、熱交換を行わ
ない)。マンドレルが所望の温度に達した後、マンドレ
ルの温度を一定に保つため、系から出るエネルギーQ
out は系に入るエネルギーQinと同じべきである。実際
の熱交換の状態は、伝熱の勾配と効率のために複雑であ
るが、高温部材の表面から放射されるエネルギーは次式
によって見積もることができる。
【0019】 Q=C×e×A×(Th 4 − Tc 4 )+kA(Th − Tc ) (2) ここで、Qは放射される熱エネルギー Aは放射面積 Cはステファン−ボルツマン定数 eは輻射率 Th はラジエータの絶対温度 Tc はレセプターの絶対温度 kは熱伝達係数 支持用の熱物体(マンドレル支持材)と放射フィンは、
堆積ターゲットに近い温度になるであろう。レセプター
温度は、冷却用流体の循環によって所望の割合に低い温
度に又はその近くの温度に維持することができ、それに
よって温度差を最大限にする。ラジエータとレセプター
の輻射率と受理性は、暗い艶なしのコーティングによっ
て最適化することができる。エネルギー調節の機会を提
出する残りの因子は面積Aである。ラジエータとレセプ
ターのフィンの重なりと重なりの解除は効率的に面積を
変化させ、それによってQout の調節を可能にすること
ができる。マンドレル支持材の中の熱交換は、割合に熱
伝導率が高い、例えば運転温度で溶融することができる
錫をその中に熱交換用液体として提供することによって
向上することができる。また、熱交換用液体は磁気を利
用して攪拌することもできる。
堆積ターゲットに近い温度になるであろう。レセプター
温度は、冷却用流体の循環によって所望の割合に低い温
度に又はその近くの温度に維持することができ、それに
よって温度差を最大限にする。ラジエータとレセプター
の輻射率と受理性は、暗い艶なしのコーティングによっ
て最適化することができる。エネルギー調節の機会を提
出する残りの因子は面積Aである。ラジエータとレセプ
ターのフィンの重なりと重なりの解除は効率的に面積を
変化させ、それによってQout の調節を可能にすること
ができる。マンドレル支持材の中の熱交換は、割合に熱
伝導率が高い、例えば運転温度で溶融することができる
錫をその中に熱交換用液体として提供することによって
向上することができる。また、熱交換用液体は磁気を利
用して攪拌することもできる。
【0020】本発明の特徴にしたがうと、堆積表面の又
はその近くの温度(マンドレルの表面、その上に置いた
基材の表面、又は堆積が進行する層の表面でよい)は、
例えば温度センサー192(図2)を使用して検知する
ことができる。センサー192は、図2に示すようにし
て配置することができ、又は回転する堆積アセンブリー
の上に配置することもでき、制御回路に電気接続するた
めの例えばスリップリング機構を使用した適当な手段を
用意する。この態様において、センサー192を制御回
路に接続して示しており、そのアウトプットは、並進可
能なレセプターアセンブリーの位置を決めるそれぞれの
サーボ機構147と157を制御することにより、並進
可能なレセプターアセンブリー140と150の並進を
制御するために使用する。制御回路図の1つの態様を図
5に示す。温度を表示する信号をアナログからデジタル
の変換器501に接続し、そのアウトプットはプロセッ
サーサブシステム550に接続し、これは例えばInt
el486プロセッサー(559)を基礎にした、イン
プット/アウトプットインターフェース551、キーボ
ート552、モニター553、メモリー554、及び時
計と時間回路558を含む通常使用される機能と周辺機
器を有するパーソナルコンピューターでよい。プロセッ
サーサブシステムによって決まる制御信号は、デジタル
からアナログの変換器503に接続し、そのアウトプッ
トはサーボ機構147と157(例、図2)に接続す
る。運転において、検出した温度を表す信号は、アナロ
グからデジタルの変換器501に接続し、次いでプロセ
ッサーインターフェース551に接続する。予め記憶し
た理想的な温度挙動に基づき(又は運転者が調節)、プ
ロセッサーサブシステムは、プロセッサーインターフェ
ースより、デジタルからアナログの変換器503と、次
いで並進可能なアセンブリーに接続する制御信号を計算
する。サーボ機構がデジタル信号によって制御できるタ
イプであれば、デジタルからアナログの変換器503は
必要ないであろう。
はその近くの温度(マンドレルの表面、その上に置いた
基材の表面、又は堆積が進行する層の表面でよい)は、
例えば温度センサー192(図2)を使用して検知する
ことができる。センサー192は、図2に示すようにし
て配置することができ、又は回転する堆積アセンブリー
の上に配置することもでき、制御回路に電気接続するた
めの例えばスリップリング機構を使用した適当な手段を
用意する。この態様において、センサー192を制御回
路に接続して示しており、そのアウトプットは、並進可
能なレセプターアセンブリーの位置を決めるそれぞれの
サーボ機構147と157を制御することにより、並進
可能なレセプターアセンブリー140と150の並進を
制御するために使用する。制御回路図の1つの態様を図
5に示す。温度を表示する信号をアナログからデジタル
の変換器501に接続し、そのアウトプットはプロセッ
サーサブシステム550に接続し、これは例えばInt
el486プロセッサー(559)を基礎にした、イン
プット/アウトプットインターフェース551、キーボ
ート552、モニター553、メモリー554、及び時
計と時間回路558を含む通常使用される機能と周辺機
器を有するパーソナルコンピューターでよい。プロセッ
サーサブシステムによって決まる制御信号は、デジタル
からアナログの変換器503に接続し、そのアウトプッ
トはサーボ機構147と157(例、図2)に接続す
る。運転において、検出した温度を表す信号は、アナロ
グからデジタルの変換器501に接続し、次いでプロセ
ッサーインターフェース551に接続する。予め記憶し
た理想的な温度挙動に基づき(又は運転者が調節)、プ
ロセッサーサブシステムは、プロセッサーインターフェ
ースより、デジタルからアナログの変換器503と、次
いで並進可能なアセンブリーに接続する制御信号を計算
する。サーボ機構がデジタル信号によって制御できるタ
イプであれば、デジタルからアナログの変換器503は
必要ないであろう。
【0021】図6に関して、本発明の態様にしたがった
図5のプロセッサーサブシステム550を制御するため
のルーチンのフロー図を示す。所望の運転温度範囲
(例、堆積プロセスの所与の段階)のTmin と Tmax
をブロック610と示したように読み込む。温度範囲は
運転者が決めることができ、又は予め記憶させることも
できる。また、所望の温度又は温度範囲は堆積プロセス
の過程で変わることがあり、時間又は測定条件の任意の
適当な関数として制御できることが理解されるであろ
う。ブロック620は温度センサー192(図2)によ
って検出された温度の読みと記憶を表す。温度は連続的
に検出することができ、例えば所望のサンプリング速度
で採取し、ブロック620はその時点の温度の読みと記
憶を表す。次いでその時点の温度(T)が所定の範囲よ
りも低いか(T<Tmin )、所定の範囲内にあるか(T
min <T<Tmax )、所定の範囲より高いか(T>T
max )について決定を行う(決定ブロック630)。そ
の時点の温度が所定の範囲内にあると、温度制御用の並
進レセプターの調節は行わず、ブロック620に再度入
る。その時点の温度が所定の範囲より低いと、ブロック
650に入り、このブロックは、並進するレセプターア
センブリーを外側に所定の増加分で動かす操作用の制御
信号の発生を表し、それによって向かい合ったラジエー
タとレセプターのフィンの有効面積を減らし、回転する
マンドレルアセンブリーからの熱交換を減らす。ここ
で、その時点の温度が所定の運転範囲よりも高いと(T
>Tmax )ブロック660に入り、このブロックは、並
進するレセプターアセンブリーを内側に所定の増加分で
動かす操作用の制御信号の発生を表し、それによって向
かい合ったラジエータとレセプターのフィンの有効面積
を増やし、熱交換を増やす(即ち、この場合は冷却を増
す)。ブロック650又は660で示した制御信号の発
生を行った後、引き続く運転のためにブロック620に
再度入る。検出した温度にしたがって並進するアセンブ
リーを、一緒に又は別々に制御するこの他の種々のルー
チンも使用可能であることが理解されるであろう。
図5のプロセッサーサブシステム550を制御するため
のルーチンのフロー図を示す。所望の運転温度範囲
(例、堆積プロセスの所与の段階)のTmin と Tmax
をブロック610と示したように読み込む。温度範囲は
運転者が決めることができ、又は予め記憶させることも
できる。また、所望の温度又は温度範囲は堆積プロセス
の過程で変わることがあり、時間又は測定条件の任意の
適当な関数として制御できることが理解されるであろ
う。ブロック620は温度センサー192(図2)によ
って検出された温度の読みと記憶を表す。温度は連続的
に検出することができ、例えば所望のサンプリング速度
で採取し、ブロック620はその時点の温度の読みと記
憶を表す。次いでその時点の温度(T)が所定の範囲よ
りも低いか(T<Tmin )、所定の範囲内にあるか(T
min <T<Tmax )、所定の範囲より高いか(T>T
max )について決定を行う(決定ブロック630)。そ
の時点の温度が所定の範囲内にあると、温度制御用の並
進レセプターの調節は行わず、ブロック620に再度入
る。その時点の温度が所定の範囲より低いと、ブロック
650に入り、このブロックは、並進するレセプターア
センブリーを外側に所定の増加分で動かす操作用の制御
信号の発生を表し、それによって向かい合ったラジエー
タとレセプターのフィンの有効面積を減らし、回転する
マンドレルアセンブリーからの熱交換を減らす。ここ
で、その時点の温度が所定の運転範囲よりも高いと(T
>Tmax )ブロック660に入り、このブロックは、並
進するレセプターアセンブリーを内側に所定の増加分で
動かす操作用の制御信号の発生を表し、それによって向
かい合ったラジエータとレセプターのフィンの有効面積
を増やし、熱交換を増やす(即ち、この場合は冷却を増
す)。ブロック650又は660で示した制御信号の発
生を行った後、引き続く運転のためにブロック620に
再度入る。検出した温度にしたがって並進するアセンブ
リーを、一緒に又は別々に制御するこの他の種々のルー
チンも使用可能であることが理解されるであろう。
【0022】図7は、ラジエータのフィン725がマン
ドレルからマンドレルの回転軸の方向に延びる本発明の
別な態様を示す。この態様において、レセプターフィン
751は軸方向に動く。別な面として、運転は図1の態
様と同様でよい。また、フィンはこれらの中間の任意の
角度で提供することができる。本発明の別な特徴にした
がうと、ラジエータとレセプターのフィンの間のガスの
熱伝導率を変えることによって、フィンの間の熱交換を
改良することができる(レセプターフィンの並進を伴う
又は伴わない)。図1のような装置の運転の間に、一般
に水素ガス(堆積チャンバーの雰囲気の殆どを占める)
がフィンの間のスペースに存在する。水素ガスは割合に
高い熱伝導率を有する。フィンの間の熱伝導率を一時的
に下げるため(前記の式2の1つの項に関係)、フィン
の間の領域に違う熱伝導率を有するガスを導入すること
ができる。例えば、図8において支持アーム(例、図1
の支持アーム142)の中を通るチューブ810とバル
ブ805にアルゴンガス源(ガス源は図示していない)
を接続し、チューブ810は、レセプターフィン141
の間の領域に出口を有する枝811に枝別れする。バル
ブ805を開けたとき、同じ温度と圧力では水素ガスよ
り熱伝導率がかなり低いアルゴンガスがフィンの間の領
域に流出し、フィンの間の熱伝導率が下がり、それによ
って熱交換が減る。バルブ805を閉めることによって
アルゴンの流れを止めると、熱交換(典型的に冷却の場
合)は減る。低い圧力での運転において、熱伝導率を変
化させるためにフィンの間のガス圧力を変えることもで
きる。
ドレルからマンドレルの回転軸の方向に延びる本発明の
別な態様を示す。この態様において、レセプターフィン
751は軸方向に動く。別な面として、運転は図1の態
様と同様でよい。また、フィンはこれらの中間の任意の
角度で提供することができる。本発明の別な特徴にした
がうと、ラジエータとレセプターのフィンの間のガスの
熱伝導率を変えることによって、フィンの間の熱交換を
改良することができる(レセプターフィンの並進を伴う
又は伴わない)。図1のような装置の運転の間に、一般
に水素ガス(堆積チャンバーの雰囲気の殆どを占める)
がフィンの間のスペースに存在する。水素ガスは割合に
高い熱伝導率を有する。フィンの間の熱伝導率を一時的
に下げるため(前記の式2の1つの項に関係)、フィン
の間の領域に違う熱伝導率を有するガスを導入すること
ができる。例えば、図8において支持アーム(例、図1
の支持アーム142)の中を通るチューブ810とバル
ブ805にアルゴンガス源(ガス源は図示していない)
を接続し、チューブ810は、レセプターフィン141
の間の領域に出口を有する枝811に枝別れする。バル
ブ805を開けたとき、同じ温度と圧力では水素ガスよ
り熱伝導率がかなり低いアルゴンガスがフィンの間の領
域に流出し、フィンの間の熱伝導率が下がり、それによ
って熱交換が減る。バルブ805を閉めることによって
アルゴンの流れを止めると、熱交換(典型的に冷却の場
合)は減る。低い圧力での運転において、熱伝導率を変
化させるためにフィンの間のガス圧力を変えることもで
きる。
【0023】本発明を特定の態様について説明してきた
が、当業者であれば本発明の思想と範囲の中で変化を加
えることは可能であろう。例えば、マンドレルはプラズ
マビームの軸について或る角度にあることができ、この
態様は本発明の原理を用いて行うことができる。また、
殆どの場合は冷却作用が一般的であろうが、本発明の方
法を制御した加熱に使用することも可能である。
が、当業者であれば本発明の思想と範囲の中で変化を加
えることは可能であろう。例えば、マンドレルはプラズ
マビームの軸について或る角度にあることができ、この
態様は本発明の原理を用いて行うことができる。また、
殆どの場合は冷却作用が一般的であろうが、本発明の方
法を制御した加熱に使用することも可能である。
【図1】部分的に図取りした状態の、本発明の方法の実
施に使用することができる本発明による装置の略図であ
る。
施に使用することができる本発明による装置の略図であ
る。
【図2】マンドレルの冷却を最小限にするために引いた
レセプターフィンを備えた図1の装置の一部である。
レセプターフィンを備えた図1の装置の一部である。
【図3】図1の態様のマンドレルアセンブリーと並進可
能なアセンブリーの平面図である。
能なアセンブリーの平面図である。
【図4】本発明の別な態様にしたがったレセプターフィ
ンの別な構造を示す。
ンの別な構造を示す。
【図5】本発明の態様にしたがって使用することができ
る制御回路図の構成図である。
る制御回路図の構成図である。
【図6】本発明の態様にしたがって、図5の回路図のプ
ロセッサーをプログラムするためのルーチンの流れ図で
ある。
ロセッサーをプログラムするためのルーチンの流れ図で
ある。
【図7】本発明の別な態様にしたがったインターリービ
ングフィンの横断面図である。
ングフィンの横断面図である。
【図8】ラジエーターとレセプターフィンの間に注入す
るガスを示し、本発明の別な特徴を示す。
るガスを示し、本発明の別な特徴を示す。
100…堆積チャンバー 121…マンドレル 125…ラジエータフィン 150…レセプターアセンブリー 200…プラズマジェットCVD堆積装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシュー シンプソン アメリカ合衆国,マサチューセッツ 01776,サドバリー,ブラックスミス ド ライブ 15
Claims (23)
- 【請求項1】 次の構成成分を含んでなる基材への堆積
装置: ・前記基材の加熱した成分を収めるための堆積チャンバ
ー、 ・支持材の上に装着したマンドレルを含むマンドレルア
センブリーであって、前記マンドレルアセンブリーは軸
の上で回転可能であり、前記マンドレルは前記チャンバ
ー内に表面を有するマンドレルアセンブリー、 ・前記マンドレルアセンブリーから拡がる第1フィンを
有する前記マンドレルの支持材、 ・前記第1フィンに重なることができる第2フィンを有
する並進可能なアセンブリーであって、前記第1フィン
と前記第2フィンの重なりを変えるように並進可能なア
センブリー、 ・前記回転可能なマンドレルアセンブリーを回転させる
手段、 ・前記並進可能なアセンブリーを並進させる手段、 ・前記並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手段、 ・前記マンドレルアセンブリーと前記熱交換手段の間の
熱的連絡を制御するための前記並進可能なアセンブリー
の並進を制御する手段。 - 【請求項2】 前記マンドレル支持材は、前記マンドレ
ルアセンブリーから拡がる複数の第1フィンを有し、前
記並進可能なアセンブリーは、前記第1フィンの間にさ
し込む複数の第2フィンを有し、前記並進可能なアセン
ブリーは、第1フィンと第2フィンのさし込み度合いを
変えるために並進可能である請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記複数の第1フィンは間隔を設けた平
行なフィンであり、前記複数の第2フィンは間隔を設け
た平行なフィンである請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記マンドレルの支持材はほぼ円筒状で
あり、前記第1フィンは環状の形状を有する請求項3に
記載の装置。 - 【請求項5】 前記第1フィンは、前記マンドレルアセ
ンブリーの回転軸から外側に拡がる請求項4に記載の装
置。 - 【請求項6】 前記第1フィンの間にさし込む複数の別
なフィンを有する別の並進可能なアセンブリー、別の並
進可能なアセンブリーを並進させる手段、別の並進可能
なアセンブリーに接続した熱交換手段をさらに含む請求
項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記第1フィンの間にさし込む複数の別
なフィンを有する定置アセンブリー、前記定置アセンブ
リーに対して並進させる手段、前記定置アセンブリーに
接続した熱交換手段をさらに含む請求項5に記載の装
置。 - 【請求項8】 前記第1フィンの間にさし込む複数の別
なフィンを有する定置アセンブリー、前記定置アセンブ
リーに対して並進させる手段、前記定置アセンブリーに
接続した熱交換手段をさらに含む請求項6に記載の装
置。 - 【請求項9】 前記第1フィンは、前記マンドレルから
前記軸の方向に拡がる請求項3に記載の装置。 - 【請求項10】 前記熱交換手段は、前記並進可能なア
センブリーと熱交換用流体を連絡する手段を含む請求項
1に記載の装置。 - 【請求項11】 前記熱交換手段は、前記並進可能なア
センブリーと熱交換用流体を連絡する手段を含む請求項
3に記載の装置。 - 【請求項12】 次の構成成分を含んでなるダイヤモン
ド皮膜の堆積装置: ・炭素含有ガスと水素のプラズマを収めるための堆積チ
ャンバー、 ・支持材の上に装着したマンドレルを含むマンドレルア
センブリーであって、前記マンドレルアセンブリーは軸
の上で回転可能であり、前記マンドレルは前記チャンバ
ー内に表面を有するマンドレルアセンブリー、 ・前記マンドレルアセンブリーの回転軸から外側に延び
る、間隔を設けた平行な複数のラジエータフィンを有す
る前記マンドレルの支持材、 ・前記ラジエータフィンの間にさし込むことができる、
間隔を設けた平行な複数のレセプターフィンを有する並
進可能なアセンブリーであって、前記レセプターフィン
と前記ラジエータフィンとのさし込みの度合いを変える
ように並進可能なアセンブリー、 ・前記回転可能なマンドレルアセンブリーを回転させる
手段、 ・前記並進可能なアセンブリーを並進させる手段、 ・前記並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手段、 ・前記マンドレルアセンブリーと前記熱交換手段の間の
熱的連絡を制御するための前記並進可能なアセンブリー
の並進を制御する手段。 - 【請求項13】 前記マンドレルの支持材はほぼ円筒状
であり、前記第1フィンは環状の形状を有する請求項1
2に記載の装置。 - 【請求項14】 前記ラジエータフィンの間にさし込む
複数の別なレセプターフィンを有する別の並進可能なア
センブリー、別の並進可能なアセンブリーを並進させる
手段、別の並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手
段をさらに含む請求項12に記載の装置。 - 【請求項15】 前記ラジエータフィンの間にさし込む
複数の別なレセプターフィンを有する別の並進可能なア
センブリー、別の並進可能なアセンブリーを並進させる
手段、別の並進可能なアセンブリーに接続した熱交換手
段をさらに含む請求項13に記載の装置。 - 【請求項16】 前記ラジエータフィンの間にさし込む
複数の別なレセプターフィンを有する定置アセンブリ
ー、前記定置アセンブリーに対して並進させる手段、前
記定置アセンブリーに接続した熱交換手段をさらに含む
請求項12に記載の装置。 - 【請求項17】 前記熱交換手段は、前記並進可能なア
センブリーと熱交換用流体を連絡する手段を含む請求項
12に記載の装置。 - 【請求項18】 前記マンドレルの領域の温度を測定す
る手段、及び測定した温度にしたがって前記並進させる
手段を制御する手段をさらに含む請求項1に記載の装
置。 - 【請求項19】 次の過程を含んでなる基材の堆積方
法: ・前記基材の成分を含有する蒸気を生成し、 ・前記蒸気に接触するマンドレルと、支持材から拡がる
複数のラジエータフィンを有する支持材を含む回転する
マンドレルアセンブリーを提供し、 ・前記ラジエータフィンの間に複数のレセプターフィン
をさし込み、 ・前記マンドレル上での前記基材の堆積の際に、前記マ
ンドレルを冷却するために前記レセプターフィンに熱交
換を施す。 - 【請求項20】 前記マンドレルの温度を調節するた
め、前記ラジエータフィンの間にさし込んだ前記レセプ
ターフィンの度合いを調節するように、前記レセプター
フィンを移動させることをさらに含む請求項19に記載
の方法。 - 【請求項21】 前記マンドレルの領域の温度を測定
し、測定した温度にしたがって前記レセプターフィンの
移動を制御することをさらに含む請求項20に記載の方
法。 - 【請求項22】 さし込んだフィンの間にガスを注入
し、ラジエータフィンとレセプターフィンの間の熱伝導
を調節することをさらに含む請求項19に記載の方法。 - 【請求項23】 さし込んだフィンの間にガスを注入
し、ラジエータフィンとレセプターフィンの間の熱伝導
を調節することをさらに含む請求項20に記載の方法。
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