JP2012506490A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、物品（１２）を真空処理するための装置（１０）に関する。装置は、物品を処理圧力において真空処理可能な処理領域（１４）と、周囲圧力において装置に物品を取付け可能な取付け領域（１８）とを含む。物品を真空処理できるように、密閉通路（２４）に沿って取付け領域から処理領域へ物品を運搬するために、複数の物品キャリア（２０）が設けられる。キャリア（２０）は、物品を通路に沿って運搬する際に通路の内面に対して封止を行うための個々の封止手段（２６）を含む。取付け領域において周囲圧力下で取付けられ、処理領域に運搬された物品が処理圧力下で真空処理されるように、封止手段（２６）は、取付け領域から処理領域まで通路に沿って封止手段を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗する。

Description

本発明は、真空または非常に低い圧力条件下において物品を処理するための装置に関するが、任意の差圧処理にも応用可能である。

低圧または真空処理は、例えば、ポリエステル膜上へのアルミニウムのスパッタリング、硬度を高めるための鋼の窒化、透明電極形成のためのガラス上へのインジウムスズ酸化物のスパッタコーティング、接着剤に対する反応性を高めるためのコールドプラズマ処理など材料の特性を処理または改変するために、化学物質を材料に適用するために、または低圧力条件下での材料または物品に対する、例えばそれらを凍結乾燥するなどの他の何らかの処理を実施するために、製造業において広く適用されている。上記雰囲気処理としては、例えば、殺菌、低温殺菌、レンダリング、特殊薬品製造などが挙げられる。

製品または中間材料を真空処理するためには、周囲圧力にある保持領域から、処理圧力にある処理チャンバへと製品を移す必要がある。移動を達成しうる一つの方法は、単純に製品（または製品のバッチ）を処理チャンバに配置して、該チャンバを処理圧力まで排気することである。処理に続いて、チャンバ圧力を周囲圧力まで増加させて、製品を取出すことができる。このような処理は、処理中の各製品または各製品のバッチに対してチャンバ内の圧力を周囲圧力と処理圧力との間で循環させる必要があるために、非効率的である。圧力の循環には、エネルギーを要し、時間がかかるため、大型で高額なチャンバを用いない限り、製品の処理量は低い。製品密度の高い大型のチャンバは、均一な処理に対して弊害をもたらしうる。

処理は、周囲圧力と処理圧力との間で圧力が循環する１つ以上のロードロックチャンバを組み込むことによって改良することができる。製品は、ロードロックチャンバが処理圧力にある時に、ロードロックチャンバから処理チャンバへ移動させることができる。製品は、ロードロックチャンバが周囲圧力にある時に、ロードロックチャンバ内外へ移動させることができる。この後者の処理は、処理チャンバを処理圧力に維持しておくことができ、これにより比較的連続した処理を行うことができるという利点を有する。しかしながら、この処理では、ロードロックチャンバを周囲圧力と処理圧力との間で循環させなければならず、チャンバ間の移動を可能にする自動回転運動を行う仕切弁が必要とされ、これにより複雑性と、コストおよび故障の可能性が増す。

製品が平面状または二次元（例えば薄い可撓性シートまたは硬質剛性半連続シート）である場合、製品を、処理チャンバの排気を可能にする多数のシールを介して処理チャンバ内外へ移動させることができる。シールは、製品が該シールを通過する際に、平面状製品の平坦面に対して封止を行う。この目的のために、ホイッスリング（whistling）またはラビリンスシールが一般的に用いられているが、該シールは製品の平坦性に依存し、移動中の製品を圧迫するか、高圧領域から低圧領域へのガスの進入を制限するために、製品と十分に近接した複数の、場合によっては可撓性のシールで構成される。このような処理は、平面状ではなく、不規則な形状を有するか多孔性であるか、または容易に変形しうる三次元製品の処理には適していない。
（従来技術）
特許文献１（Ｇｒｅｎｃｉら）は、プラスチック材料、とりわけＰＶＣおよびＣＰＶＣから真空部品を製造する方法を開示しており、該方法において、プラスチック部品は長期間、高真空または超高真空にさらされ、その時点において、ガス放出速度は高真空および超高真空用途に要求される限度内のレベルまで大幅に低下する。

特許文献２は、ロードロックチャンバが試料を空気から真空中へと移し、ロボットが試料をあるチャンバから別のチャンバへ動かすマルチチャンバ装置について記載している。その目的は、設置面積を減らし、処理量を高め、真空容積を減らし、ならびに装置を拡張可能にすることである。

特許文献３は、円形配置において、ロボット工学と組み合わせた従来の真空ゲートおよびキャリアを使用することを教示している。
特許文献４も、真空ゲートとロボットアームを有する従来のロードロックを用いて基板を移動させるための装置について記載している。特許文献４は、過剰な操作による基板への損傷を減らすことを意図している。

米国特許第５，４２５，２６４号明細書 米国特許出願公開第２００５／０１１１９３６号明細書 国際公開第２００５／０１１１９３６号 特開２００１−１９６４３７号公報

本発明の第１の態様によると、物品の真空処理装置が提供され、該装置は、大気圧にある取付け領域において少なくとも１つのキャリアを受容するように適合された流体通路と、使用時に、処理のために１つ以上の物品を受容する中間容積を画定する少なくとも１つのシールを有するキャリアと、大気圧に対して低い圧力にあるとともに、前記通路内に画定される処理領域と、キャリアを通路に沿って取付け領域から処理領域へ、続いて出口領域へ移動させる手段と、使用時に通路と連通し、前記取付け領域と前記処理領域との中間にある通路内のキャリアの内部圧力を減少させるように動作し、かつ前記処理領域と前記出口領域との中間にある通路内のキャリアの内部圧力を増加させるように動作する、少なくとも１つのポンプとを含む。

理想的には、キャリアは、その各端部に１つずつ配置された２つのシールを有する。
したがって、キャリア（およびそれらの内容物）は、取付け領域から処理領域へと通過する際に、圧力の漸次的減少を経ることが明らかであろう。キャリアが処理領域に到達すると、各キャリア内に収められた物品に対して、非常に低い圧力または真空での処理を行うことができる。処理に続いて、キャリアは、出口領域に進められるが、この領域もまた大気圧にあり、ここから物品をキャリアから取出すことができる。

通路は理想的には、断面がキャリアのシールと適合する壁によって画定される。
好ましくは、シールはキャリアの第１の端部および第２の端部の外周に延びる変形可能なフランジ部分から形成され、これにより、使用時には、フランジを隔てて圧力差が生じる。シールは、円形断面を有する管と適合させるために理想的には円板形状を有するが、カップ形状であってもよく、有益には、可撓性材料の輪を呈するように２つの平坦な円板間に挟まれた可撓性材料の形態である。シールは、例えば、圧力封止、耐摩耗性、潤滑性、処理雰囲気との材料適合性などの特性の組み合わせを与えるために、緩くまたは堅く積層されてもよい。

通路の内壁は、シールと壁との間の摩擦を軽減しながらも、気密（またはほぼ気密）シールを維持するために、理想的には平滑で研磨されており、任意にポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）などの材料によって被覆されていてもよい。しかしながら、軽減された摩擦は、さらに平滑壁の微粗化を与えられてもよい。本例において、そのように粗化された内壁は、圧力差が小さい、すなわち５００ｈＰａ（５００ミリバール）未満、より好ましくは１０ｈＰａ（１０ミリバール）未満の領域内になければならない。

真空または非常に低い圧力での処理について言及したが、本発明は大気圧よりも高い圧力で使用するように改変されてもよいことが理解される。
したがって、本発明の第２の態様によれば、高圧で物品を処理するための装置が提供され、該装置は、物品を高い処理圧力で処理することのできる処理領域と、物品を周囲圧力において装置内に取付け可能な取付け領域と、物品を高圧下で処理できるように、物品を密閉通路に沿って取付け領域から処理領域へ運搬するための複数の物品キャリアとを含み、前記キャリアは、物品を通路に沿って運搬する際に通路の内面に対して封止を行うための個々の封止手段を含み、取付け領域において周囲圧力で取付けられ、処理領域へ運搬された物品が処理圧力において処理されるように、前記封止手段は取付け領域から処理領域まで前記通路に沿って前記封止手段を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗する。

本発明の利点は、圧力を調整するために自動制御バルブを必要としないことである。その理由は、圧力が処理領域に向かって所望の比率で減少（または増加）し、出口領域に向かって所望の比率で増加（または減少）するように、流体通路の長さを調整することができるためである。さらなる利点として、１つ以上の処理を並行して、各キャリア上のシールによって互いに分離したまま行うことができる。

しかしながら、流体通路の壁内にバルブを間隔をおいて配置してもよく、これらは、キャリアのシールと流体通路の壁との間に画定される容積内の圧力を減少させるように働く１つ以上のポンプに接続される。

ポンプおよび／またはバルブを、キャリアを移動させるための手段と同期して作動させるように動作する制御手段を任意に設け、これにより、１つ以上のキャリアが第１の位置から第２の位置へ移動すると、キャリア外の場所に対する、（流体通路の壁およびキャリアのシールの中間の容積によって画定されるような）キャリア内の場所との間の圧力差を少なくとも維持するために、ポンプおよび／またはバルブが作動される。

好ましくは、キャリア外の場所に対する、キャリア内の場所との間の圧力差は、キャリアが処理領域に向かって移動するにつれて増加する。
処理領域は、プラズマ処理領域であってよい。あるいは、他の低圧処理を処理領域において行ってもよく、それらには、真空蒸着および／またはエッチング処理、乾燥、注入または凍結乾燥、または有用であろう任意の組み合わせが含まれる。

キャリアは理想的には、典型的には０．１メガパスカル（ＭＰａ）を超える圧力差によって生じる高い圧縮力に耐えることのできる剛性材料から形成される。
理想的には、キャリアは円筒状であり、管または管状通路の内側に嵌合するように適合されており、中空であり、かつ処理または加工すべき物品を受容する形状に作られている。キャリアは外周を囲むように配置されたシールを有し、そのシールは有益には通路の形状を受け継ぎ、それに適合する材料で形成され、結果として通路に沿ってキャリアが移動する際にわずかに変形する。シールのタイプと材料の所与の組み合わせ、壁を形成する材料、および個々の圧力計画に対して最適な大きさがあることが理解される。

力がかかると変形する適切な材料の一例はポリウレタンであり、これは、２ｍｍ〜１０ｍｍの厚さのフランジとして配置された場合に、効率的なシールを生じる。例えば可撓性の縁部およびより厚く堅い中心部を有する複合断面ポリウレタン円板、またはカップ状円板、または摩擦を減らすための複合材料シール、例えば、ポリウレタンとＰＴＦＥの積層体または潤滑剤をドープしたポリウレタンなどのより複雑なシールを用いてもよい。すべての例において、シールは、典型的には通路の内径よりも１０１％〜１０７％大きい径によって、管または管状通路の内径に干渉することになる。

キャリアを移動させる手段には、当接するキャリア列を押すように配置される水圧または空圧ラム、電磁アクチュエータ、ボールねじまたは同様のアクチュエータ、１つ以上の電動コンベヤ、および直接的機械的係合手段、例えば、相互係合フック、トート（ｔａｕｇｈｔ）ワイヤまたはラックアンドピニオン装置などが含まれる。

有益には、処理すべき物品または製品を含むキャリアは、使用時には、互いに直接接触するように配置され、これにより、取付け領域から処理領域およびそこから出口へと密閉通路に沿って進められるキャリア列またはキャリア鎖を画定する。これは理想的には、１つのキャリアから隣のキャリアに伝達される、例えば水圧ラムからの一軸性の力をかけることによって達成される。

本発明の他の好ましいおよび／または任意の特徴は、添付の請求項において規定される。

真空処理装置を示す図。 図１に示される真空処理装置のキャリアを示す図。 代替の真空処理装置を示す図。 装置の線形型の代替実施形態の図式的形態を示す図。 閉じた回路またはループ内の装置のさらなる代替実施形態を示す図。

次に、図面を参照しながら本発明を例示のみの目的で説明する。
図１および２を参照すると、物品または製品１２を真空処理するための装置１０が示されている。処理装置は、例えば１３３Ｐａ〜０．１Ｐａの範囲にある低圧力または真空を含む、周囲大気圧に対して３０００ｈＰａ（３バール）までの圧力差において物品を処理するのに適しているが、この範囲外の圧力であっても適用可能である。真空処理は、物品の表面を機能化するための技術、例えば、スパッタリング、物品の改変（例えば、硬度を高めるための鋼の窒化、プラズマ処理、または物品への薬品の塗布による）、ならびに、医薬品、食品および可食物などを乾燥または凍結乾燥するための技術を含む。

装置１０は、多くの物品を迅速に処理することが要求または希望される技術に対して特に適している。
装置１０は、物品を非常に低いまたは真空処理圧力付近で真空処理できる処理領域１４を含む。処理領域は、１つ以上の真空ポンプ１６によって真空ポート１５を介して排気される。さらに、他のポンプまたは１つ以上のバルブによって制御される平衡空気抜き装置が、入口または取付け領域（大気圧または周囲圧力にある）から、非常に低い圧力または真空にある処理領域へと圧力を徐々に減少（または増加）させるように働く。

処理領域は、未処理の物品をチャンバ内に送り込み、また処理物品をチャンバから取出すことのできる開口部を有する真空チャンバからなるものであってよく、あるいは、高空気（または他のガス）圧力下にあるものであってもよい。処理領域１４は、一般的に、多くの物品の処理の間中、要求される処理圧力に維持可能である。その理由は、後に詳述するように、物品は、処理領域内の圧力を著しく変えることなく、チャンバへ移されるかチャンバから取出されることができるためである。

物品１２は、取付け領域１８において周囲圧力で装置１０内に取付けられる。この点に関して、物品を取付け領域１８から処理領域１４へ運搬するための複数の物品キャリア２０が設けられる（図２にさらに詳しく示す）。キャリア２０は、処理すべき物品１２を取付け可能な個々の区画２２を含む。図示のように、キャリアは、一般に細長い正円筒であるが、閉端部を有し、壁と側面が強い剛性を有する任意の構造であってもよい。区画２２は、各端部から間隔をおいてキャリアの側方方向に沿って形成される。区画２２は、物品の周りに十分な空間をもたせて処理を行うために、物品を容易に受容するように寸法決めかつ配置されており、その結果、処理領域内において物品の大きな表面積を真空処理することができる。

装置１０は、いわゆる三次元物品（すなわち、ガラスまたは金属のシートのように平面状ではない物品）を運搬するのに適している。キャリアは、物品が典型的には完全に区画２２内に嵌合し、したがってキャリアの外側の側方範囲を超えることがないように寸法決めおよび配置される。物品がキャリアの外側の側方範囲を超えると、通路の内面と干渉して、封止手段（後述）による封止を妨げる場合があることが理解できよう。

キャリア２０は、取付けられた物品を取付け領域１８から処理領域へ密閉通路２４に沿って運搬する。本実施形態において、密閉通路２４は、略円筒形の内面を有する管である。

図２を参照すると、キャリア２０は、キャリアが通路に沿って移動する際に通路２４の内面に対して封止を行うための個々の封止手段２６を含む。したがって、封止手段は、取付け領域から処理領域へ、さらにそこを越えてキャリアとともに移動する通路内の閉塞を提供する。

封止手段２６は、取付け領域から処理領域までの通路に沿って封止手段２６を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗する摩擦シールなどの１つ以上のシールを含んでいてもよい。したがって、取付け領域内で周囲圧力において取付けられ、処理領域まで運搬された物品が、処理圧力において真空処理されるように、キャリアの封止手段は処理領域の大幅な排気を可能にする。

（シールの品質に応じて）封止手段を越えて処理領域へのある程度の限られたガス漏れが起こりうることは理解できよう。さらに、処理領域に入る直前に、キャリアは処理圧力より大きい圧力にあってもよいため、キャリアが処理領域に入ると、処理領域の圧力はわずかに上昇するかもしれない。圧力変化は、製品のガス放出特性に依存し、中間領域２８および４２の長さ、およびシール２６の品質および数の選択によって制御されうる。

図２において、封止手段は、２つのシール３４，３６を含む。第１シール３４は、区画２２の前方に位置し、区画の進行方向（図２中、矢印で示す）に関して前方で通路に対して封止を行う。第２シール３６は、区画の後方に位置し、区画の後方で通路に対して封止を行う。したがって、シール３４，３６は、区画２２内の圧力を維持する。各シールは、通路２４の内面と係合できるように、キャリアの前方および後方の側方外周を囲むように延びる。通路２４の内面が略円筒形であれば（図示のように）、シールは通路の内部形状に対応するように略円形であり、好ましくは内径の１０１％〜１０７％である。

同心性と、それによるシール２６の有効性を維持するために、キャリア２０の外径の少なくとも２つの部分を通路２４の内径の９５％〜９９％の間で作成してもよい。あるいは、類似の寸法の半剛性スペーサーディスクをシール２６の群に含めてもよく、それ以外ではシールは通路２４の内径の１０１％〜１０７％である。

代替の構成において、各キャリア２０は、区画の前方または後方のいずれかに配置される単一のシールを含んでいてもよい。この場合、キャリアの区画の圧力は、当該キャリア上の１つのシールと、隣接キャリア上の別のシールとによって維持される。

図１に示す通路２４は、周囲圧力と処理圧力との間の圧力に維持されるように適合された中間圧力領域２８を含む。この点に関して、通路は、１つ以上の真空ポンプ３２に接続するための真空ポート３０，３１を有している。ポンプ３２および１６は一体であってもよく、その場合、処理領域がポンプの主入口に接続され、真空ポート３０，３１が真空ポンプの中間入口に接続されてもよい。

中間領域は、取付け領域から処理領域への圧力のより漸次的な減少（または増加）をもたらす。このようにして、通路内のキャリアの封止手段を隔てた圧力差は、周囲圧力と処理圧力との間の圧力差よりも小さくなる。したがって、周囲圧力と処理領域との間にいくつかの中間領域を設けるということは、各シールが相対的により小さい圧力差に耐えればよいことを意味する。処理領域が１３．３Ｐａに維持され、取付け領域が大気圧である場合、中間領域は１３３Ｐａ〜１３．３Ｐａに維持されるとよい。

中間圧力領域２８は、異なる圧力下にある２つのサブ領域を含む。通路２４内の圧力が処理領域に向かって段階的に減少するように、第１のサブ領域は、真空ポート３０を介して排気される第２のサブ領域よりも高い圧力まで真空ポート３１を介して排気される。３つ以上のサブ領域を設けてもよい。一般に例えば真空ポート３１を介して排気される第１のサブ領域が大部分の空気を除去し、ポンプ３３によって独立的にポンプ送りされることになる。

キャリア２０は、通路に沿った１つのキャリアの動きが、その通路に沿った鎖内の別のキャリアの動きをもたらすように、隣のキャリアに接して配置され、通路に沿ったキャリアの列または鎖を形成する。キャリアは、必要であれば、キャリア同士の間隔をおくためのスペーシング手段を含んでいてもよい。キャリアは、例えば、周囲圧力下に配置された水圧ラムによって通路に沿って移動または押されることができる。あるいは、キャリアは通路に沿って連結され、引かれることもできる。

装置１０は、周囲圧力において装置から物品１２を取外すことのできる取外し領域３８をさらに含む。第２の密閉通路４０は、処理領域１４から取外し領域３８へと延びる。第２の密閉通路は、通路２４と類似しており、簡潔さのために同様の特徴については再度詳述は行わない。キャリア２０は、処理領域から取外し領域まで処理済み物品を運搬する第２の通路に沿って移動することができる。

キャリアの封止手段２６は、物品を第２の通路に沿って運搬する際に、第２の密閉通路４０の内面に対して封止を行う。処理圧力において処理され、取外し領域に運搬された物品を周囲圧力において取外すことができるように、封止手段は取外し領域から処理領域まで第２の通路に沿って封止手段を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗する。このようにして、処理領域をほぼ処理圧力に維持しながら、処理済み物品を装置から取出すことができる。

第１の通路２４内の封止手段は、取外された領域から処理領域への（すなわち、図１の右側に向かう）ガスまたは蒸気の流れに抵抗し、第２の通路４０においては、取外し領域から処理領域への（すなわち、図１の左側へ向かう）ガスまたは蒸気の流れに抵抗することが理解されよう。したがって、封止手段２６は、キャリア２０の進行方向について両方向の流れを制限するのに適していなければならない。

第１の通路２４と同様に、第２の通路４０は、第２の通路４０内のキャリアの封止手段２６を隔てた圧力差が、周囲圧力と処理圧力の間の圧力差よりも小さくなるように、周囲圧力と処理圧力の間に維持されるように適合された中間圧力領域４２を含む。

中間圧力領域４２は、複数のサブ領域であって、前記通路に沿って１つのサブ領域から前記処理領域に向かって順に個々の圧力に維持されるように適合された複数のサブ領域を含んでいてもよい。この点に関して、第２の通路は、真空ポート４４および４６を介して排気することができる。ポート４６を付随したサブ領域は、ポート４４を付随したサブ領域よりも高い圧力に維持され、これにより、通路４０内の圧力は、処理領域から取外し領域３８へと段階的に増加する。第２の通路４０は、真空ポンプ３２によって排気されてもよい。

好ましい実施形態において、中間領域４２は、おそらくは処理領域１４に隣接する１つの真空ポートに対して以外は、能動的にポンプ送りされない。このようにして、任意の処理廃液をキャリア／製品から、例えば真空ポート４４を介して除去してもよい。圧力の漸次的上昇は、取外し領域３８に向けて進行するにつれ、領域４２において自然に生じることになる。圧力の上昇は、中間領域４２の長さおよびシールとキャリアの数によって制御される。シールの各側の領域が、それらの領域がバルブを通過する際に効率的にポンプ送りされるように、アクチュエータのストロークと同期して通路を排気するように制御装置を配置してもよい。

次に、使用時の装置１０について説明する。
キャリア２０は、図１に示すように、第１の通路２４に沿って処理領域１４を通り、そして第２の通路４０に沿って配置される。キャリア２０の封止手段２６は、取付け領域１８および取外し領域３８から処理領域を封止する。真空ポンプ１６，３２および３３は、処理領域が処理圧力となり、第１および第２の通路が中間圧力となるように、それぞれ処理領域１４および通路２４，４０を排気するように運転される。取付け領域１８において１つ以上のキャリア２０の区画２２に物品１２が取付けられる。

その後、キャリアが通路に沿って移動する。キャリアの第１シール３４が第１の通路内の真空ポート３１上を通過する際に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間から排気され、これにより、区画２２内の圧力を第１の中間圧力（例えば１５０Ｐａ）まで減少させる。第１シール３４が第１の通路内の真空ポート３０上を通過する際に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間から排気され、これにより、区画２２内の圧力を第１の中間圧力から第２の中間圧力（例えば１５Ｐａ）まで減少させる。キャリア２０の連続的な移動が第１シール３４を処理領域に進入させ、この時に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間から排気されて、これにより区画内の圧力を第２の中間圧力から処理圧力（例えば１３Ｐａ）に減少させる。

物品の真空処理は、処理領域において行われる。キャリア２０は、連続的または半連続的に移動してもよく、処理領域の長さは、キャリアが実施される処理のために処理領域内に十分滞在できるように選択されなければならない。あるいは、キャリア２０は、処理が行われている間、処理領域内で停止するようにしてもよい。

密閉経路の長さに沿っていくつかの処理サブ領域があってもよく、各領域は、各領域内でのキャリアの滞在時間が、完遂すべき適切な処理に対して十分となるように選択された長さを有していればよい。製品の取付けおよび取外しを含むすべてのそのような処理は、並行して行われるので、製品の処理にかかる時間は、実質的に密閉通路の長さに依存する。密閉通路が長ければ長いほど、製品を含む任意の１つのキャリアに対する処理時間は短くなり、したがって、全体の処理速度が速くなる。

処理に続いて、キャリアから廃ガスを除去する必要がないことを想定した場合に、キャリアは、第２の通路４０に沿って移動する。第１シール３４が真空ポート４４を通過する際に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間に進入し、区画２２内の圧力を第２の中間圧力（例えば、５００Ｐａ）まで高める。第１シール３４が真空ポート４６を通過する際に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間に進入し、区画２２内の圧力を第１の中間圧力（例えば、１０００Ｐａ）まで高める。第１シール３４が、取外し領域に移動する際に、ガスまたは蒸気が第１シール３４と第２シール３６との間に進入し、区画２２内の圧力を周囲圧力（例えば、大気圧）まで高めて、物品が取外されるようにする。

好ましい動作方法は、おそらくは真空ポート４４を介して廃ガスを除去する以外は、第２の通路４０内のどのキャリアも能動的に排気されないことである。その後、能動的なポンプ送りが行われていない第２の通路４０において、シール３４および３６は、取外し領域から空気を徐々に漏出させる。通路４０の長さは、漏出速度が小さく、処理領域において見られる漏れがおよそゼロとなるように選択される。

図３に示した代替構成において、密閉通路２４，４０は、それに沿ってキャリア２０が、物品を取付けおよび取外し可能な周囲圧力領域４８と、物品を処理可能な処理圧力に維持された処理領域１４との間を循環できるような回路を形成する。

図５は、線形閉回路またはループ処理装置を含む装置を示したものであり（同図において、同様の部分には同じ参照符号を付している）、自動取外し器２５と自動取付け器２７を有している。キャリア２０は、大気入口または取付け位置１８から通路２４内へと進められ、該通路２４をキャリアが真空または非常に低い圧力にある処理領域１４へと移動する。キャリア２０内の物品１２が処理された後、キャリアは圧力増加領域４２から出口位置３８へと移動する。出口位置において、通路は斜めに切り取られるか、および／またはわずかに傾くか、あるいはキャリアが処理通路から外れてコンベヤ５０上に転がるようにまたは移動するようにさせる他の何らかのアクチュエータが設けられる。出口領域３８において、処理された製品が取出され、新しい未処理の製品が、今度はコンベヤ５０の領域５８に移動するキャリア中に置かれる。

コンベヤは、キャリアを領域１８まで運び戻す任意の方法、例えば、ラム装置を内臓してもよく、その場合、キャリアは端と端とがつながった状態を保ち、コンベヤに沿って互いに押し合うか、ベルト、空圧または、キャリア間に間隙がある場合の他の同様の移動装置によって輸送される。有益には、コンベヤは密閉されていてもよいし、キャリア内の製品に適用してもよい１つ以上の前処理工程、例えば、乾燥、加熱、被覆、噴霧などを組み込んでもよい。領域１４内の製品の真空処理のために、コンベヤ５０に沿って適用してもよい特に有用な前処理工程は、領域５２における真空乾燥である。

領域５８内の雰囲気を、領域５６において低圧力に、領域２５において大気圧に戻すように分離する、コンベヤに沿ったいくつかの低圧力段階があってもよい。領域５６内の低圧力を達成するために、真空ポート５４を１つのポンプまたは多数のポンプ７０に接続して、製品がコンベヤ５０を横断する際に製品のガス放出を行うようにしてもよい。出口位置２５において、通路は斜めに切り取られるか、および／またはわずかに傾くか、あるいはキャリア２０がコンベヤ通路５０から外れて取付け領域１８に転がるようにまたは移動するようにさせる他の何らかのアクチュエータが設けられて、サイクルが再度開始する。

有益には、処理された物品であるキャリアの内容物１２は、領域３８においてキャリアから物品を（例えば梱包のために）取出す人に提示されるか、または物品を取出すための機械的な手段が設けられる。有益には、取付けと取外しが同じ場所で行われるように、処理済み物品を処理されるべき新たな物品と取り替えてもよい。

真空処理を実施するための装置の他の変形には単純な線形処理ラインが含まれ、その一例を図５に示す。
図４は、線形処理装置を含む装置を示したものであり（同図において、同様の部分には同じ参照符号を付している）、取付け位置１８および取外し位置３８を有している。キャリア２０は、大気入口または取付け位置１８から通路２４内へと進められ、該通路２４を通ってキャリアは非常に低い圧力にある処理領域１４へと移動する。キャリア２０内の物品１２が処理された後、キャリアは圧力増加領域４２から出口位置３８へと移動し、ここでキャリアは通路４０から取出され、処理済み製品１２がキャリアから取出される。その後、キャリアは取付け位置１８へと返送される。新たな未処理製品１２をキャリア開口部２２内に配置し、サイクルを再度開始する。

以下の実施例は、本開示をさらに例示するものである。
実施例１：図４および図２を参照して、２４ｃｍ×２４ｃｍの綿布試料１２をキャリア内に１つずつ配置した。キャリア２０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から製造し、内径が通路の９７％であり、長さが４２ｃｍである。通路の１０２％の内径を有する図２のポリウレタン円板シール３４を各キャリアの各端部に配置する。それぞれ綿布の試料を有する１８個のキャリア２０を取付け領域１８内に連続的に配置し、ラムによって通路２４内に進めた。３つのポンプによって真空を適用し、これにより、第１の真空ポート３３においては１３３ＰＡの圧力が保持され、第１の中間領域２８においては２５０Ｐａ、処理領域１４内は１０Ｐａに保持された。真空が達成された状態で、外部電極を用いて領域１４内にプラズマを照射し、１３．５６ＭＨｚソースとフッ化モノマーを同一領域に導入した。さらなる綿布試料を含むキャリアを、取付けステーションに連続的に供給し、通路２４の長さに沿って押し進め、出口領域３８から取出した。８個のキャリアが出口領域から出された後に、最初の「処理済み」キャリア、すなわちプラズマと処理薬品を受けたものが出口領域３８から押し出された。

綿試料は、疎水性効果を示した。続いて、さらに８個のキャリアに通路を横断させ、十分に処理した。処理領域１４内の圧力は約１０Ｐａに維持した。
実施例２：靴は、真空チャンバ内に置かれると、典型的には水と溶媒をガス放出する材料から作られるが、このガス放出はＣＶＤおよびＰＥＣＶＤ処理を妨害しうる。図５に示した領域を参照して、５０足のスポーツ（トレーニング）用の靴を各キャリア内に１足ずつ配置し、本発明の閉回路連続機械の取付けステーションに供給した。１足の靴を含むキャリアに、まず約１２００Ｐａの真空が動的に適用されている前処理コンベヤの領域５２内を移動させた。キャリアは、約６．５分間前後、この真空乾燥領域内に留まった。

領域２５および１８は大気圧にあり、接続され、清浄な乾燥空気を含んで密閉されており、これにより、コンベヤ５０から処理ライン領域２８，１４，４２まで移動する際の水吸収を防いでいる。次に、キャリアを処理ライン領域２８内に進め、処理領域１４などを通して出口領域３８に進める。１足の靴に対するサイクル時間は３０秒であり、処理領域１４では１８Ｐａの圧力を維持した。良好で均一な処理効果が達成された。

同じバッチからの靴を、バッチ機械を用いて処理し、乾燥空気を用いて１０時間予備乾燥させた。達成された処理圧力は３０Ｐａであり、一足あたりの処理サイクル時間は９０秒であった。変動的な処理効果が達成された。

改変および代替を有するいくつかの実施形態によって本発明を説明してきたが、本明細書を読んで理解したところで、当業者にはさらなる実施形態や改変が明らかとなろう。そのようなすべての実施形態および改変が、添付の請求項で規定されるような本発明の範囲内に含まれるものとする。

例えば、非常に低い圧力または真空において処理を行うとしてきたが、装置は高圧における処理のために改変してもよい。同様に、布地やスポーツ靴以外の物品を処理してもよい。例えば、湿ることが不都合な、ガラス製品やピペット、管類、および狭導管または流体経路などの他の物品などの実験器具などの固体物品を処理してもよい。

Claims (31)

1. 物品の真空処理装置であって、
   大気圧にある取付け領域において少なくとも１つのキャリアを受容するように適合された流体通路と、
   使用時に、処理のために１つ以上の物品を受容する中間容積を画定する少なくとも１つのシールを有するキャリアと、
   大気圧に対して低いか、または高い圧力にあるとともに、前記通路内に画定される処理領域と、
   キャリアを、通路に沿って取付け領域から処理領域へ、続いて出口領域へ移動させる手段と、
   使用時に通路と連通し、前記取付け領域と前記処理領域との中間にある通路内のキャリアの内部圧力を減少または増加させるように動作し、かつ前記処理領域と前記出口領域との中間にある通路内のキャリアの内部圧力を増加または減少させるように動作する少なくとも１つのポンプまたは圧力差手段と
   を含む装置。
2. 通路の断面は、キャリアの断面と適合する請求項１に記載の装置。
3. キャリアの第１の端部および第２の端部の周囲に延びる変形可能なフランジ部分からシールが形成されることにより、使用時にフランジを隔てて圧力差が生じる請求項１または２に記載の装置。
4. シールは、キャリアの第１の端部および第２の端部の周囲に延びる空気式「Ｕ」、「Ｔ」または「Ｖ」型シールから形成されることにより、使用時にフランジを隔てて圧力差が生じる請求項１または２に記載の装置。
5. シールは、円形断面を有する管と適合するような円板形である請求項３に記載の装置。
6. シールは、２つの平坦な円板の間に挟まれるとともに、可撓性材料の輪を呈する可撓性材料からなる請求項１に記載の装置。
7. シールは、使用時に気密（またはほぼ気密）シールを維持すると同時にシールと壁との摩擦を軽減するために、ポリテトラフルオロエタン（ＰＴＦＥ）などのフッ化ポリマーまたは二硫化モリブデンと複合化または積層化された可撓性材料からなる請求項１に記載の装置。
8. シールは、使用時にガス密（またはほぼガス密）シールを維持すると同時にシール材料による処理の汚染を減少させるために、シールが可撓性の不活性被覆によって処理環境から保護されている請求項７に記載の装置。
9. 通路の内壁は理想的には平滑であり、かつ研磨されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 使用時に気密（またはほぼ気密）シールを維持すると同時にシールと壁との間の摩擦を軽減するために、壁がポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）などの材料によって被覆される請求項９に記載の装置。
11. 処理圧力において物品を真空処理可能な処理領域と、
    周囲圧力において装置内に物品を取付け可能な取付け領域と、
    取付け領域から処理領域へ密閉通路に沿って物品を運搬し、物品を真空処理可能にするための複数の物品キャリアと
    を含む物品の真空処理装置であって、
    前記キャリアは、物品を通路に沿って運搬する際に通路の内面に対して封止を行うための個々の封止手段を含み、周囲圧力において取付け領域に取付けられるとともに処理領域まで運搬された物品を処理圧力において真空処理可能であるように、前記封止手段は、取付け領域から処理領域まで前記通路に沿って前記封止手段を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗することを特徴とする装置。
12. 通路に沿ってキャリアを進めるように配置されたアクチュエータを含む、請求項１１に記載の装置。
13. 流体通路の壁内にバルブが間隔をおいて配置され、前記バルブは前記ポンプに連結されることにより、キャリアのシールと流体通路の壁との間に画定される容積内の圧力を減少させるように作動する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 流体通路の壁内に間隔をおいて配置されたバルブが、制御信号に応答して開閉する請求項１３に記載の装置。
15. キャリアを移動させる手段と同期してポンプおよびバルブの少なくともいずれか一方を作動させるための制御手段が設けられることより、１つ以上のキャリアが第１の位置から第２の位置へ移動すると、キャリア外の場所に対する、（流体通路の壁およびキャリアのシールの中間の容積によって画定される）キャリア内の場所との間の圧力差を少なくとも維持するように、ポンプおよびバルブの少なくともいずれか一方が作動される請求項１４に記載の装置。
16. 処理領域はプラズマ処理領域である請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 処理領域は真空蒸着である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
18. 処理領域は乾燥である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
19. 処理領域は注入を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
20. 処理領域は凍結乾燥である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
21. キャリアは理想的には強い力、典型的には０．１メガパスカル（ＭＰａ）を超える圧力差から生じる力に耐えることのできる剛性材料から形成される。
22. 前記通路の内面は略円筒形であり、前記封止手段は略円形かつ前記キャリアの外周に沿って延びている請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。
23. キャリアは円筒形状であり、かつ取付けのための開口を有する中空である請求項２２に記載の装置。
24. キャリアを移動させるための手段は、水圧ラム、空圧ラム、電磁アクチュエータ、ボールまたはローラねじアクチュエータ、１つ以上の電動コンベヤ、および直接的機械的係合手段からなる群からのアクチュエータを含む請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 周囲圧力において装置から物品を取外し可能な取外し領域と、第２の密閉前処理通路であって、それに沿って前記キャリアが新たな未処理物品を取付け領域に運搬可能な通路とを含む請求項１〜２４のいずれか一項に記載の装置。
26. 前記キャリアの前記封止手段は前記第２の密閉された前処理通路の内面に対して封止を行うことにより、物品が第２の通路に沿って運搬される際に、物品が処理圧力において前処理され、周囲圧力において取付けられるための取付け領域に運搬されるように、前記封止手段が、取外し領域から処理領域まで前記第２の通路に沿って前記封止手段を通過するガスまたは蒸気の流れに抵抗する請求項２５に記載の装置。
27. 前記第２の前処理通路は、前記第２の通路内のキャリアの封止手段を隔てた圧力差が周囲圧力と処理圧力との間の圧力差未満になるように、周囲圧力と処理圧力との間の圧力に維持されるように適合された中間圧力領域を含む請求項２５または２６に記載の装置。
28. 前記中間圧力領域は、複数のサブ領域であって、前記通路に沿って１つのサブ領域から前記処理領域に向かって順に個々の圧力に維持されるように適合された複数のサブ領域を含む請求項２７に記載の装置。
29. 密閉通路は回路を形成し、物品を取付けおよび取外し可能な周囲圧力領域と、物品を処理可能な処理圧力にある処理領域との間で、前記回路に沿って前記キャリアが循環する請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の装置。
30. 物品の真空処理方法であって、
    キャリアに１つ以上の被処理物品を取付けて、前記キャリアを大気圧にある取付け領域において通路内に配置する工程であって、前記キャリアが処理のために１つ以上の物品を受容する中間容積を画定する第１および第２のシールを有する工程と、
    キャリアが実質的に真空の処理領域に到達するまで、第１の圧力の領域からより低い圧力の領域へと通路に沿ってキャリアを進める工程と、
    処理領域においてキャリア内に配置された前記物品を処理する工程と、
    キャリアを処理領域から出口領域に移動させる工程と
    を含む方法。
31. 請求項３０に記載の方法によって真空処理された物品。

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