專利名稱：真空室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空室、包括這種真空室的真空系統(tǒng)、以及使用和制造這種真空室和 系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
真空室被普遍使用在廣泛的真空應(yīng)用中。申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到已知的真空室具有某些缺 點(diǎn)，特別是在帶電粒子束穿過存在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的室的應(yīng)用中。這可能發(fā)生在例如半 導(dǎo)體加工應(yīng)用中，例如離子注入系統(tǒng)。例如，一些傳統(tǒng)的真空室呈現(xiàn)相對(duì)高水平的電導(dǎo)率。 這可能會(huì)導(dǎo)致不期望的效果，例如由于變化的磁場(chǎng)感生出渦電流而在使用時(shí)室壁發(fā)生感應(yīng) 生熱，或者其致力于產(chǎn)生的磁場(chǎng)衰減。
在這種應(yīng)用中傳統(tǒng)上使用陶瓷真空室。然而，申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到這些陶瓷室也具有某 些問題。例如，為了提供可接受水平的真空性能，陶瓷室往往具有相對(duì)較厚的壁，從而增加 相關(guān)的成本、空間要求，并且當(dāng)磁場(chǎng)被施加到室中的帶電粒子束時(shí)，增加用于提供該磁場(chǎng)所 需的磁體的尺寸、成本和能耗。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于提供一種改進(jìn)的真空室，其特別是但不僅僅適于使用在隨時(shí)間變化 的磁場(chǎng)被從外部施加到真空室內(nèi)的帶電粒子束的環(huán)境中。然而，將會(huì)意識(shí)到，本發(fā)明的真空 室可以被使用在除此特定環(huán)境之外的廣泛的應(yīng)用中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種真空室，其中所述室的壁為非導(dǎo)電的且包括內(nèi) 層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和外層由不同的非導(dǎo)電材料形成，并且其中所述內(nèi)層 為不透氣層。
因此，根據(jù)本發(fā)明，真空室的壁為通過彼此聯(lián)接的由不同材料構(gòu)成的層形成的多 層壁。內(nèi)層為不透氣的非導(dǎo)電層。外層也為非導(dǎo)電層。以此方式，本發(fā)明提供非導(dǎo)電的真空室。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的真空室可以有利地但不僅僅使用在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)被從外 部施加到室內(nèi)的帶電粒子束的應(yīng)用中。這種設(shè)置經(jīng)常被使用在例如粒子加速器以及諸如離 子注入工藝等半導(dǎo)體加工應(yīng)用中，。
與壁導(dǎo)電的傳統(tǒng)室相比，通過提供非導(dǎo)電的真空室，可能引起的感應(yīng)生熱和磁場(chǎng) 畸變的水平可以被減小或消除。這是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的導(dǎo)電真空室壁(例如傳統(tǒng)的金屬壁的 室)相比，根據(jù)本發(fā)明的真空室的壁不支持任何顯著渦電流的發(fā)展。渦電流是不期望的，原 因在于根據(jù)環(huán)境渦電流可導(dǎo)致諸如部件熔化等效應(yīng)，或者可與室內(nèi)的粒子相互作用。以此 方式，本發(fā)明可以提供一種真空室，其允許在施加的磁場(chǎng)的影響下更精確地選擇帶電粒子 并將粒子聚焦在期望區(qū)域，并可以避免提供冷卻系統(tǒng)的需求。關(guān)于“非導(dǎo)電”，其意味著在實(shí) 踐中，相關(guān)結(jié)構(gòu)(例如壁、層等)在可能在使用時(shí)預(yù)期出現(xiàn)的條件下至少基本上非導(dǎo)電。由 此，層不呈現(xiàn)如下水平的電導(dǎo)率，即其會(huì)支持可熔化系統(tǒng)的部件(例如室的壁)的顯著渦電流，或者在給定環(huán)境中以不利的方式影響位于室中的任何粒子。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)層是密封室內(nèi)真空空間的壁的最內(nèi)層。因而，該層不可滲透氣體， 以至少基本上防止在使用時(shí)粒子通過該層遷移到真空空間中，從而允許獲得針對(duì)室的目標(biāo) 應(yīng)用的可接受水平的真空密封。
除了粒子通過真空室的壁遷移之外，可引起粒子釋放到內(nèi)部真空空間中的另一機(jī) 理已知為釋氣。釋氣是指當(dāng)例如粒子、濕氣、氣體、溶劑等物質(zhì)在真空的作用下從真空室的 壁釋放并進(jìn)入真空空間時(shí)可在真空系統(tǒng)中發(fā)生的現(xiàn)象。材料的釋氣特性已被深入研究，且 用作真空密封層的具有可接受低釋氣行為的材料是眾所周知的。真空室的壁應(yīng)該呈現(xiàn)足夠 低的釋氣水平以在給定環(huán)境中確保適當(dāng)?shù)男阅?，并?yōu)選呈現(xiàn)良好水平的釋氣性能。優(yōu)選地， 內(nèi)層為低釋氣層。在優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)層具有小于1X10_6豪巴升/秒(mbarl/sec)且優(yōu)選 小于lXlO^iibarl/sec的釋氣率。
將意識(shí)到，內(nèi)層可以由可被認(rèn)為在應(yīng)用環(huán)境中不透氣且非導(dǎo)電的任何材料制成。 相信使用其中內(nèi)層不透氣且非導(dǎo)電的多層壁自身即是新穎且有利的。由此，根據(jù)本發(fā)明的 另一方面提供一種真空室，其中所述室的壁包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和 外層由不同材料形成，并且其中所述內(nèi)層為非導(dǎo)電的不透氣層。
根據(jù)本發(fā)明的該另一方面，本發(fā)明可以包含關(guān)于本發(fā)明的其他方面所述的任何或 所有特征，它們并不互相矛盾。
根據(jù)本發(fā)明，在其任意方面和實(shí)施例中，優(yōu)選地，內(nèi)層為非金屬。該層可以為塑性 層，并優(yōu)選為聚合物層。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，內(nèi)層為聚酰亞胺層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用聚合物 材料(例如聚酰亞胺)可以是有利的，原因在于這種材料可以允許內(nèi)層被制成得更薄同時(shí) 仍提供充分的電絕緣性能、強(qiáng)度和真空完整性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)聚酰亞胺“Kapton. ”可特別適于 用作內(nèi)層。Kapton 具有化學(xué)式C22HltlN2O5。合適的聚合物的另一示例是Upilex 。可使用 的又一聚合物材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，例如Mylar 。內(nèi)層優(yōu)選由單個(gè)材料 形成且不是復(fù)合材料層。在一些實(shí)施例中，內(nèi)層為膜層。該層可以為非陶瓷層。
根據(jù)本發(fā)明，由于真空室的壁包括由不同材料構(gòu)成的層，因此內(nèi)層和外層可以彼 此協(xié)作以提供具有真空室所需特性的多層壁。因此，如果內(nèi)層和外層組合在一起提供所需 的特性，則每個(gè)層不必一定單獨(dú)呈現(xiàn)形成真空室壁的材料所需的所有特性。這可以減小對(duì) 設(shè)計(jì)者選擇壁的材料時(shí)的約束，并允許層從較大范圍的材料中選擇以進(jìn)行調(diào)整而使室具有 帶有期望平衡特性的壁，并允許通過適當(dāng)選擇內(nèi)層和外層的材料來優(yōu)化室的特定特性。例 如，假設(shè)內(nèi)層與外層的組合提供具有適當(dāng)堅(jiān)固性的復(fù)合壁，則內(nèi)層不必一定自支撐，或者足 夠牢固以承受在使用時(shí)室可能會(huì)經(jīng)歷的所有條件。
外層優(yōu)選為提供結(jié)構(gòu)的主體和室的整體性的增強(qiáng)層。因此，在一些實(shí)施例中，外層 支撐內(nèi)層。內(nèi)層可以例如被提供為在外層上的涂層。
外層可以是低釋氣和/或不透氣的。然而，將意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明，假設(shè)內(nèi)層被選 擇為提供合適的不透氣性和優(yōu)選的低釋氣性能，則外層材料不必單獨(dú)提供適于真空室的水 平的不透氣性或釋氣特性。以此方式，多層壁結(jié)構(gòu)允許不適于單獨(dú)使用(即在單層壁中) 的材料用作外層。因此，在一些實(shí)施例中，外層是透氣層，且可以呈現(xiàn)在真空室的環(huán)境中會(huì) 被認(rèn)為相對(duì)較高的釋氣性能水平。
外層可以由任何材料制成，但優(yōu)選由復(fù)合材料制成。外層優(yōu)選為復(fù)合材料層。這種復(fù)合材料層包括保持在基質(zhì)中的增強(qiáng)材料。優(yōu)選地，所述增強(qiáng)材料包括增強(qiáng)纖維和/或粒 子。優(yōu)選地，所述基質(zhì)為聚合物類基質(zhì)。該基質(zhì)用于將增強(qiáng)材料膠合到相關(guān)層中。增強(qiáng)材 料可以從玻璃、碳、或諸如聚酯或Kevlar等聚合物材料及其組合中選擇，且優(yōu)選包括玻璃、 碳、聚酯或Kevlar粒子和/或纖維、或其組合。優(yōu)選地，增強(qiáng)材料包括玻璃和/或碳纖維。 優(yōu)選地，基質(zhì)為聚合物基質(zhì)且包括結(jié)合劑，例如諸如環(huán)氧樹脂的樹脂。用于基質(zhì)的合適的結(jié) 合材料的其他示例包括氰酸酯、酚醛樹脂或聚酰亞胺(其可在處于液體形式時(shí)初始與增強(qiáng) 材料相組合)。例如，該層可以由被環(huán)氧樹脂膠合的碳或玻璃纖維或粒子形成，即碳纖維增 強(qiáng)環(huán)氧樹脂層。在一些實(shí)施例中，該層為碳纖維或玻璃增強(qiáng)聚酯層。優(yōu)選地，復(fù)合材料僅由 兩種材料形成。優(yōu)選地，該復(fù)合層為濕膠合的復(fù)合層。該層可以為非陶瓷層。復(fù)合材料層 的使用有利于使制造簡(jiǎn)單，這是因?yàn)閺?fù)合材料可以被卷繞到例如模子(former)上以提供 具有期望形狀和尺寸的室。對(duì)于給定尺寸的室而言，復(fù)合材料還可以提供比使用傳統(tǒng)的例 如金屬材料更輕重量的室。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)與室的壁由單一材料形成的傳統(tǒng)真空室相比，通過利用由兩種不同材料 構(gòu)成的兩層形成室的壁，所述壁的整體厚度可減小。在這種傳統(tǒng)室中，單一材料必須為室壁 提供所有必須的特性，從而不可避免地造成對(duì)不同特性的一定折衷。相比之下，在本發(fā)明的 實(shí)施例中，內(nèi)層可以被選擇為具有合適的不透氣性和非導(dǎo)電性的非常薄的層，并且具有相 對(duì)高強(qiáng)度厚度比的材料可被選擇用于外層，而不受到需要外層能夠密封真空空間的限制。 內(nèi)層和外層是以面對(duì)面的關(guān)系彼此聯(lián)接(例如在其間的分界面處彼此結(jié)合)的不同的層。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)層具有小于Imm優(yōu)選小于0. 5mm且最優(yōu)選小于0. 2mm的 厚度。內(nèi)層的厚度可以為至少0. 05mm，且優(yōu)選至少0. 1mm。該厚度可以被選擇為在從以上范 圍的任何組合中選擇的范圍內(nèi)。例如，在一些實(shí)施例中，內(nèi)層可以為0. 125mm的“Kapton ”或聚酰亞胺的襯層。
在優(yōu)選實(shí)施例中，外層具有小于5mm且優(yōu)選小于2. 5mm的厚度。外層可以具有至 少Imm且優(yōu)選至少1.5mm的厚度。外層的厚度可以在由這些范圍的任何組合限定的范圍內(nèi)。 在一些實(shí)施例中，外層為具有2mm厚度的碳纖維復(fù)合層。
根據(jù)本發(fā)明的真空室具有的壁厚可小于傳統(tǒng)陶瓷絕緣真空室的壁厚的一半，或甚 至五分之一至十分之一。已發(fā)現(xiàn)上述示例性結(jié)構(gòu)，即2mm厚碳纖維復(fù)合材料層和0. 125mm 厚Kapton ”聚酰亞胺層，提供與13mm厚陶瓷室等同的釋氣性能、強(qiáng)度和真空完整性。以 此方式，本發(fā)明可以提供一種真空室，其可被使用在可用空間受限的情況，還提供在使用時(shí) 對(duì)變化磁場(chǎng)的低敏感性，從而消除對(duì)冷卻系統(tǒng)的需求。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)層和外層的材料對(duì)可包括高頻電磁輻射和/或高能粒子 的高能束透明。優(yōu)選地，所述層對(duì)具有大于IXlO3eV的能量的高頻束透明。因而，優(yōu)選地， 所述材料對(duì)具有小于1\10_7(^的波長(zhǎng)或大于3\101妬的頻率的電磁輻射透明。優(yōu)選地， 內(nèi)層和外層至少對(duì)X射線和伽瑪輻射透明。
其中真空室對(duì)電磁輻射和/或粒子的高能束相對(duì)透明的實(shí)施例可以在高能束通 過室時(shí)減小所謂的“濺射”效應(yīng)。這是當(dāng)這種束撞擊室壁并產(chǎn)生低能二次粒子或被壁吸收 時(shí)引起的效應(yīng)。這種效應(yīng)是不期望的。二次粒子的產(chǎn)生可干擾分析待被測(cè)查的主束的能 力，或者干擾可靠地預(yù)測(cè)在離子注入工藝中入射到待被植入的材料上的束或粒子的特性的 能力。通過容器壁吸收一部分束或粒子可以生成熱，從而需要冷卻容器壁。
盡管在以上描述的本發(fā)明的方面和實(shí)施例中，真空室的壁是多層壁，但相信使用 由可用在根據(jù)本發(fā)明第一或第二方面的真空室的多層壁的內(nèi)層和外層中的非導(dǎo)電性壁材 料的組合有效形成的壁材料本身是有利的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種真空室，其中所述室的壁包括非導(dǎo)電的不透氣 的復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括保持在基質(zhì)中的增強(qiáng)材料。
優(yōu)選地，室的壁由此材料形成。在本發(fā)明的這些方面中，盡管壁可以由多于一層的 材料形成，但壁優(yōu)選為單層壁。基質(zhì)可以為可提供不透氣的非導(dǎo)電壁的任何合適的物質(zhì)，并 且可以為與用于在多層壁實(shí)施例中提供內(nèi)層的材料相同的材料。因此基質(zhì)優(yōu)選為聚合物 類基質(zhì)。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，聚合物材料為聚酰亞胺聚合物層。最優(yōu)選地，聚合物層為 Kapton ,層。
優(yōu)選地，所述增強(qiáng)材料包括增強(qiáng)纖維和/或粒子。增強(qiáng)纖維或粒子可以為與合并 到用于在與本發(fā)明第一方面相關(guān)的多層真空室的優(yōu)選實(shí)施例中提供外層的復(fù)合材料相同 類型的復(fù)合材料。由此，纖維或粒子優(yōu)選為玻璃和/或碳纖維或粒子。
此結(jié)構(gòu)的壁可以通過將液體聚合物(例如聚酰亞胺)與增強(qiáng)纖維組合以提供混合 纖維性聚合物結(jié)構(gòu)而形成。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)的單層壁可提供在以上討論的真空室的環(huán)境中使用所必須的特 性，例如釋氣性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、非導(dǎo)電性和不透氣性。增強(qiáng)纖維主要提供強(qiáng)度，而聚合物材料 主要負(fù)責(zé)提供不透氣性和低釋氣特性，并密封真空空間。在本發(fā)明的這些方面和實(shí)施例中， 單復(fù)合壁的例如關(guān)于釋氣性能、對(duì)電磁輻射透明等特性可以如同關(guān)于上述本發(fā)明的多層方 面和實(shí)施例的內(nèi)層所述的那樣。壁的厚度可以為以上對(duì)多層壁描述的范圍或更薄。
根據(jù)本發(fā)明，在其任何方面和實(shí)施例中，真空室優(yōu)選進(jìn)一步包括端部法蘭以允許 室在使用時(shí)被連接到設(shè)備的鄰接部件。端部法蘭可與室的主體整體式形成。在這些實(shí)施例 中，端部法蘭可以例如由復(fù)合材料形成，該復(fù)合材料可以為與用于提供上述室的壁的層的 材料類型相同的材料。優(yōu)選地，端部法蘭被附接到(例如粘合到)室的主體。在端部法蘭 由導(dǎo)電材料(例如不銹鋼或鋁)制成的優(yōu)選實(shí)施例中，端部法蘭優(yōu)選位于距在使用時(shí)被施 加有隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的室的任何區(qū)域的一定距離處。這可以避免或減小由于法蘭引起的 產(chǎn)生渦電流的風(fēng)險(xiǎn)和/或期望的磁場(chǎng)的衰減?？商娲鼗蛄硗獾兀谶@些實(shí)施例中，專門的 聯(lián)接部可被使用在法蘭與室之間，以減小由于法蘭引起的任何衰減和/或產(chǎn)生渦電流的風(fēng) 險(xiǎn)。使用這種導(dǎo)電材料來提供端部法蘭可以是有利的，原因在于真空系統(tǒng)的其他部件典型 地由這種材料制成。然而，將意識(shí)到在一些實(shí)施例中，端部法蘭可以由非導(dǎo)電材料(例如復(fù) 合材料)制成。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，端部法蘭使用羽狀聯(lián)接部(feathered joint)被聯(lián) 接到真空室的壁。這在真空室的壁包括復(fù)合材料的實(shí)施例中是特別有利的，從而允許主復(fù) 合體成以階梯狀向下逐漸至沒有的羽狀。所述階梯允許端部法蘭與室的主體之間有更長(zhǎng)的 路徑和更好的結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的真空室在其任何方面和實(shí)施例中可根據(jù)其目標(biāo)使用的環(huán)境而具有 任何合適的形狀和形式。真空室可以是狹長(zhǎng)室，并優(yōu)選為管道形式。管道可以是圓柱形或 非圓柱形。在一些實(shí)施例中，室為橢圓形或四邊形，例如在豎直橫截面中為方形或矩形。
優(yōu)選地，真空室的寬度為其高度的約1. 5至2倍。
總體而言，使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)允許真空室的壁厚相對(duì)于例如具有對(duì)應(yīng)性能的傳統(tǒng)金屬室所需的厚度減小，并能夠避免與金屬導(dǎo)電室相關(guān)的潛在問題，從而允許室被使用在 更廣泛的環(huán)境中，包括交變場(chǎng)應(yīng)用。由于本發(fā)明可以避免如同在生產(chǎn)傳統(tǒng)金屬壁的室的情 況下需要在生產(chǎn)過程中加工移除的室的材料，因此可以提供成本降低。例如，在一些優(yōu)選實(shí) 施例中，室壁的外層可如下所述那樣被卷繞到模具(mould)上，或在單層實(shí)施例中，液體聚 合物和增強(qiáng)纖維和/或粒子的混合物可以被模塑成適當(dāng)?shù)男螤?。低成本且相?duì)高強(qiáng)度的室 可以允許其被制造得比傳統(tǒng)的例如陶瓷室更長(zhǎng)，從而具有端部法蘭可以在使用時(shí)距磁體更 遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，使得金屬或?qū)щ姺ㄌm或法蘭附接材料能夠被使用且導(dǎo)電材料的存在可能干擾施 加到室內(nèi)的粒子或束的風(fēng)險(xiǎn)減小。
在一些實(shí)施例中，真空室具有至少^cm、至少30cm、且在一些實(shí)施例至少40cm的 長(zhǎng)度。真空室的長(zhǎng)度可以小于80cm、小于70cm、小于60cm、或者小于50cm。
以上范圍僅僅是示例性的，將意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的真空室的壁結(jié)構(gòu)允許真空室 根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用被生產(chǎn)為各種尺寸和形狀，長(zhǎng)度從毫米至米變化跨度幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在較大的 多層真空室中，較強(qiáng)固的例如較厚的外層可被使用，以對(duì)內(nèi)層提供必須的增強(qiáng)，內(nèi)層可以根 據(jù)需要仍然保持與較小的室一樣薄。在根據(jù)本發(fā)明的另一方面的單層壁真空室中，通過選 擇適當(dāng)使用的增強(qiáng)纖維和/或粒子的比例和類型，壁的強(qiáng)度可以被調(diào)整至期望的水平。
在壁為多層壁的本發(fā)明的各方面中，優(yōu)選地，真空室的壁僅由內(nèi)層和外層組成。因 此優(yōu)選內(nèi)層為真空室壁的最內(nèi)層，外層為真空壁的最外層。內(nèi)層因而優(yōu)選被直接聯(lián)接到外 層，且所述層優(yōu)選在其間的分界面處直接彼此接觸。
第一層和第二層可以以任何合適的方式彼此聯(lián)接。所述層可以在連續(xù)區(qū)域上或在 離散區(qū)域中彼此結(jié)合。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述層使用多個(gè)離散的結(jié)合點(diǎn)彼此結(jié)合。結(jié)合點(diǎn) 的圖案優(yōu)選是均勻的，并優(yōu)選該結(jié)合在內(nèi)層和外層彼此接觸的整個(gè)表面區(qū)域上延伸。在可 以有助于確保即使當(dāng)施加真空壓力時(shí)所述層也在其整個(gè)表面區(qū)域上保持彼此緊固的結(jié)合。 特別是在外層透氣的優(yōu)選實(shí)施例中，在使用時(shí)相當(dāng)大水平的外部壓力將作用在內(nèi)層上，這 可驅(qū)使內(nèi)層與外層在其分界面處分離。
所述層可以借助于外部結(jié)合物質(zhì)(例如粘接劑或膠合劑層)而彼此聯(lián)接。在其他 實(shí)施例中，所述層可不使用外部結(jié)合層而彼此聯(lián)接，且優(yōu)選彼此自體結(jié)合。在一些實(shí)施例 中，內(nèi)層和外層優(yōu)選由兼容材料形成以利于將所述層彼此結(jié)合。例如，盡管外層的整個(gè)復(fù)合 材料不用于內(nèi)層的材料，但外層的成分可以具有與內(nèi)層的材料相同的總體化學(xué)性質(zhì)。例如， 當(dāng)內(nèi)層為聚合物層(例如聚酰亞胺層)時(shí)，復(fù)合材料層可被選擇為在基質(zhì)和/或增強(qiáng)材料 (例如纖維)中包括聚酰亞胺物質(zhì)。在一些實(shí)施例中，第二內(nèi)層被涂敷為外層上的涂層或襯 層。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)層和外層彼此熱結(jié)合。這可以通過將一層以熔化形式涂 敷到另一層，或者通過在將所述層設(shè)置為彼此接觸之后將熱施加到兩層而實(shí)現(xiàn)。然后熱可 以被以任何合適的方式來施加，例如通過將所述層布置于加熱環(huán)境中或者通過在離散點(diǎn)處 施加熱。結(jié)合點(diǎn)可以為超聲結(jié)合點(diǎn)，或可以使用熱和/或壓力產(chǎn)生。所述層彼此的結(jié)合可 以在用于固化復(fù)合外層的固化操作期間實(shí)現(xiàn)。然后施加的熱可以將所述層在其間的分界面 上(例如基本上連續(xù)的區(qū)域上)彼此結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)層和外層優(yōu)選至少在包圍真空區(qū)域的壁的區(qū)域上共同延伸。
在一些實(shí)施例中，真空室可以通過分別在內(nèi)部模具或外部模具上設(shè)立內(nèi)和外層而制成。由此，真空室可以通過將內(nèi)層材料涂敷到模具或模子、然后將外層材料涂敷到內(nèi)層材 料的外表面、或者通過將外層材料涂敷到模具的內(nèi)表面、并將內(nèi)層材料涂敷到外層材料的 內(nèi)表面而形成。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步提供一種形成根據(jù)本發(fā)明的真空室的方法，該方法包括步驟 將內(nèi)層材料涂敷到模具，以提供不透氣非導(dǎo)電層；以及將非導(dǎo)電的外層材料涂敷到所述內(nèi) 層的外表面，所述外層材料由不同于所述內(nèi)層的材料構(gòu)成。內(nèi)層的外表面為與該層的面對(duì) 模具的表面相反的表面。外層材料可以被直接或間接涂敷到內(nèi)層的外表面，例如帶有或不 帶有居間的膠合層。
根據(jù)本發(fā)明的該另一方面的內(nèi)層和外層材料可以為以上關(guān)于本發(fā)明的第一方面 所述的類型。本發(fā)明的該另一方面可以包括本發(fā)明的其他方面的任何或所有特征，它們并 不互相排除。
在外層為復(fù)合材料層的優(yōu)選實(shí)施例中，外層可以被卷繞到內(nèi)層上，且優(yōu)選被濕卷 繞到內(nèi)層上。以此方式，室可以比室必須通過適當(dāng)?shù)丶庸そ饘偌砩a(chǎn)的傳統(tǒng)金屬壁的室 更低廉的生產(chǎn)。在此操作期間，內(nèi)層可以被支撐在模具或其他合適的模子上。例如，內(nèi)層材 料(例如Kapton )可以被放置在模子或模具周圍，并在其邊緣相交的接縫區(qū)域中被密封 以提供連續(xù)的層。外層材料然后可以被卷繞在內(nèi)層上。
在其他實(shí)施例中，室可以使用吹塑法來構(gòu)造。在該方法中，外層材料被插入模具 中，并使外層材料與模具的形狀相一致，且內(nèi)層材料被涂敷到外層的內(nèi)表面。這可以通過驅(qū) 使外層向外抵靠模具的壁以使該層成形來完成。該薄片可以使用涂敷到其內(nèi)表面的空氣而 被向外吹，或者更優(yōu)選地通過將真空施加到模具的外側(cè)而被向外牽引。
在外層為復(fù)合材料層的優(yōu)選實(shí)施例中，外層可以以未固化或部分固化或“預(yù)浸”形 式被涂敷到內(nèi)層或模具。如果材料為“預(yù)浸”形式，則復(fù)合層的例如樹脂將被半固化，且不 處于其潤(rùn)濕狀態(tài)。在外層材料被涂敷到內(nèi)層的實(shí)施例中，外層優(yōu)選在其被布置在內(nèi)層周圍 之后固化。由此，在這些實(shí)施例中，外層材料可以在其未固化狀態(tài)下被卷繞到內(nèi)層上以提供 具有期望厚度的外層，然后被固化。固化操作將用于將外層材料結(jié)合到內(nèi)層。固化操作可 以包括將該層從潤(rùn)濕或預(yù)浸形式(即部分固化形式)固化成最終水平的干度。在內(nèi)層材料 被涂敷到外層之前外層被涂敷到模具的實(shí)施例中，外層優(yōu)選至少處于半固化或預(yù)浸形式， 以便于涂敷到模具。然后在將內(nèi)層材料涂敷到外層之后可以執(zhí)行最終的固化。
在一些實(shí)施例中，形成真空室的方法包括步驟將內(nèi)層材料涂敷到模具，將外層材 料卷繞到內(nèi)層上，并固化外層材料從而將外層膠合到內(nèi)層上以獲得多層結(jié)構(gòu)，并將該多層 結(jié)構(gòu)從模具上移除。將所述結(jié)構(gòu)從模具上移除的步驟可以包括移動(dòng)模具或多層結(jié)構(gòu)或移動(dòng) 這二者。
一旦生產(chǎn)出真空室結(jié)構(gòu)，則隔板(blank)可被放置在端部上，并且內(nèi)部空間被抽 空以允許測(cè)試室的真空度和漏率。這通常在一定烘干之后進(jìn)行。
本發(fā)明的真空室可以被使用在任何期望的應(yīng)用中。如上所述，該真空室特別適用 于真空室可能存在有變化的(例如交變)磁場(chǎng)的情況。將非導(dǎo)電層用于壁可以減小感應(yīng)生 熱的水平以及由此導(dǎo)致的部件熔化的風(fēng)險(xiǎn)，且減小在這種環(huán)境中可能使磁場(chǎng)畸變的渦電流 的產(chǎn)生。
因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種包括根據(jù)本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤├恼婵帐业恼婵障到y(tǒng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該真空系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于在使用時(shí)將隨時(shí) 間變化的(例如交變)磁場(chǎng)施加到所述真空室內(nèi)的帶電粒子束的裝置。例如，該裝置可以 為被設(shè)置用于對(duì)室施加隨時(shí)間變化的(例如交變)磁場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)磁體。所述磁體優(yōu)選 被設(shè)置在室的外部。隨時(shí)間變化的或交變磁場(chǎng)以此方式被施加的一個(gè)應(yīng)用為半導(dǎo)體加工應(yīng) 用，更特別是離子注入應(yīng)用。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)為半導(dǎo)體加工系統(tǒng)，并優(yōu)選為離子 注入系統(tǒng)。優(yōu)選地，半導(dǎo)體加工涉及半導(dǎo)體的制造。使用其中壁為非導(dǎo)電的本發(fā)明的室減 小由于在傳統(tǒng)金屬壁的真空室用在離子注入系統(tǒng)中時(shí)可能產(chǎn)生的金屬離子而造成的真空 污染的風(fēng)險(xiǎn)。然而，交變場(chǎng)被用在存在粒子束的其他應(yīng)用中。例如，交變場(chǎng)被用在可用于各 種環(huán)境(包括掃描例如貨車和行李等物品)的加速器中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明特別適用于涉及 交變磁場(chǎng)與帶電粒子束組合在一起使用的任何環(huán)境中。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種使用根據(jù)本發(fā)明的任何方面或?qū)嵤├恼婵帐业?方法，該方法包括使帶電粒子束通過真空室，并將隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)施加到真空室。優(yōu)選 地，該方法是半導(dǎo)體加工方法，且最優(yōu)選地是離子注入方法。優(yōu)選地，半導(dǎo)體加工方法包括 半導(dǎo)體的制造。優(yōu)選地，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)為交變場(chǎng)。
盡管內(nèi)層在上述本發(fā)明的多層實(shí)施例中被描述為非導(dǎo)電層，但可以設(shè)想在一些環(huán) 境中，例如對(duì)真空室施加相對(duì)較小或緩慢的隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的情況，假設(shè)薄金屬層是適 當(dāng)?shù)牡歪寶庑郧也恢С譁u電流發(fā)展超過該環(huán)境的可容許的水平，則薄金屬層可被用作室壁 的內(nèi)層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括真空室的半導(dǎo)體加工、優(yōu)選離子注入真空 系統(tǒng)，其中所述真空室具有包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層的壁，所述內(nèi)層和外層由不同 材料制成，其中所述內(nèi)層為不透氣層。
該另一方面中的真空室可以包括本發(fā)明的其他方面的任何或所有特征，它們并不 相互排除，且可以根據(jù)以上關(guān)于本發(fā)明的其他方面所述的任何材料來生產(chǎn)和使用。在這些 實(shí)施例中，內(nèi)層可以是金屬層。該層應(yīng)該足夠薄，以確保任何電導(dǎo)率均處于相對(duì)低的水平， 該水平低于可能致使例如產(chǎn)生的渦電流超過可容許水平或者致使對(duì)給定環(huán)境中的室的功 能進(jìn)行任何其他不期望的干擾的水平。外層可以非導(dǎo)電或可以呈現(xiàn)對(duì)于給定環(huán)境而言為適 當(dāng)水平的一定導(dǎo)電性。外層可以優(yōu)選為關(guān)于本發(fā)明第一方面描述的類型的復(fù)合材料層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種真空室，包括非導(dǎo)電的壁，所述壁包括內(nèi)層和聯(lián) 接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和外層由不同的非導(dǎo)電材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透 氣層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種真空室，包括包含非導(dǎo)電且不透氣的材料的壁， 所述材料為包括保持在基質(zhì)中的增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種真空室，包括壁，所述壁包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi) 層的外層，所述內(nèi)層和外層由不同材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣的非導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種真空系統(tǒng)，包括具有壁的真空室，其中所述真空 室的所述壁為非導(dǎo)電的且包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和外層由不同的非導(dǎo) 電性材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種半導(dǎo)體加工系統(tǒng)，包括具有壁的真空室，其中所 述壁包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和外層由不同材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種形成真空室的方法，包括將內(nèi)層材料涂敷到模 具，以提供不透氣的非導(dǎo)電層；以及將非導(dǎo)電的外層材料涂敷到所述內(nèi)層的外表面，所述外 層材料為與所述內(nèi)層不同的材料。


現(xiàn)在將通過示例的方式并參照附圖描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例，附圖中
圖1為從根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的真空室的側(cè)面和一端觀察的透視圖2為從圖1的真空室的側(cè)面和另一端觀察的透視圖3為沿室的在其寬度上的軸線(即沿圖1中標(biāo)出的線A-A)截取的真空室1的 橫截面圖4為沿室的在其高度上的軸線(即沿圖2中標(biāo)出的且垂直于線A-A的線B_B) 截取的該室的橫截面圖5更詳細(xì)地例示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的室的復(fù)合壁結(jié)構(gòu)；
圖6示意地示出根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的真空室壁與端部法蘭之間的連接的區(qū)域； 并且
圖7更詳細(xì)地例示出在圖6上標(biāo)出的區(qū)域“7”中的用于將真空室壁連接到端部法 蘭的羽狀聯(lián)接部。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖7描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
如可在圖1和圖2中最易于看到的那樣，真空室1具有矩形豎直截面，并具有在其 端部之間延伸的側(cè)壁2。在該室的每個(gè)端部存在相應(yīng)地聯(lián)接到其的法蘭3、4，用于將真空室 2連接到真空系統(tǒng)中的鄰接設(shè)備。
在具體例示的實(shí)施例中，真空室的寬度W超過其高度。寬度為高度的大約至少兩 倍。沿圖3的線W在室壁的內(nèi)表面之間測(cè)量到的室的寬度W為大約320mm。真空室的在圖 4中標(biāo)注為H的對(duì)應(yīng)高度為大約127mm。圓柱體的壁具有大約2. 125mm的厚度。該厚度在 圖3和圖4中標(biāo)注為t。真空室具有45cm的長(zhǎng)度L。將意識(shí)到，這些尺寸僅僅是示例性的， 并且真空室可以具有適于目標(biāo)應(yīng)用的任何尺寸。本發(fā)明可應(yīng)用于尺度從約幾毫米至幾米的 大范圍尺寸的室。
壁的結(jié)構(gòu)示意性地表示在圖5的橫截面圖中以及圖3和圖4的放大圖中。所述壁 通過由不透氣的非導(dǎo)電材料構(gòu)成的內(nèi)層20和由不同的非導(dǎo)電材料構(gòu)成的外層22形成。內(nèi) 層20為由“Kapton⑧”聚酰亞胺構(gòu)成的聚合物膜層。Kapton 具有化學(xué)式C22HltlN2O5。
內(nèi)層被直接聯(lián)接到作為復(fù)合材料層的外層22。外層22本身由兩種不同材料制成， 即增強(qiáng)材料和聚合物基質(zhì)，以提供在現(xiàn)有技術(shù)中已知的復(fù)合材料。外層是非導(dǎo)電的。在實(shí) 施例中，外層包括玻璃或碳纖維。基質(zhì)可以是環(huán)氧樹脂。在其他實(shí)施例中，外層可以是玻璃 增強(qiáng)聚酯層。內(nèi)層和外層使用均勻圖案的結(jié)合劑而彼此結(jié)合。將意識(shí)到，盡管在這些實(shí)施 例中復(fù)合材料中的個(gè)體(例如碳纖維)可以具有相對(duì)高的電導(dǎo)率，但由于它們被電絕緣基 質(zhì)物質(zhì)(例如環(huán)氧樹脂)包圍，因此整個(gè)復(fù)合材料可以具有根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施例所需的非導(dǎo)電性。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以此方式制成的室的電導(dǎo)率可以允許高達(dá)IKHz的交變磁場(chǎng)穿 過并經(jīng)受由于該室中的渦電流引起的小于45度的相移。
內(nèi)層20提供用于密封真空的低釋氣的不透氣層，而本身并非不透氣的外層22提 供增強(qiáng)層，從而使包括內(nèi)層20和外層22的復(fù)合壁材料2自支撐。在一示例性實(shí)施例中，外 層22具有2mm的厚度，內(nèi)層20具有0. 125mm的厚度。外層的厚度可以根據(jù)需要來選擇以 提供所需水平的強(qiáng)度。內(nèi)層為低釋氣層，從而將真空與可不必呈低釋氣的外部復(fù)合層隔離 密封。在實(shí)施例中，內(nèi)層具有小于IX 10_6mbarl/sec且優(yōu)選小于1 X 10_lclmbarl/sec的釋氣 率。
端部法蘭在所示實(shí)施例中為鋁或不銹鋼的端部法蘭。由于這種材料經(jīng)常被使用在 真空系統(tǒng)的其他部件中，從而利于將真空室連接到這些其他部件，因此這種材料是有利的。 然而，將意識(shí)到，代替使用金屬導(dǎo)電的端部法蘭，可以使用非導(dǎo)電材料(例如復(fù)合材料)。
參照?qǐng)D1至圖4，將會(huì)看到，法蘭3和4被連接到真空室的壁，在法蘭3和4與壁之 間分別設(shè)有邊緣密封件14、16。圖6和圖7例示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的可被用于將 真空室的壁連接到端部法蘭的羽狀聯(lián)接部。室的側(cè)壁2成以階梯狀向下至沒有的羽狀，以 允許端部法蘭與室的主體之間具有更長(zhǎng)的路徑和良好的結(jié)合。
將意識(shí)到，如上所述，非導(dǎo)電層是在室的目標(biāo)應(yīng)用中不呈現(xiàn)顯著水平的電導(dǎo)率的 層，即，使得不會(huì)產(chǎn)生顯著的渦電流。該層可以是完全非導(dǎo)電的或可以是基本上非導(dǎo)電的， 即根據(jù)這些目的帶有非常低水平的導(dǎo)電率。相似地，根據(jù)本發(fā)明的不透氣層不透氣至如下 程度，即其至少基本上防止粒子在使用時(shí)遷移到真空空間中，從而允許獲得針對(duì)室的目標(biāo) 應(yīng)用的可接受水平的真空密封。
將意識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，真空室的壁為由內(nèi)部不透氣的非導(dǎo)電層和自身 作為復(fù)合材料層的外部非導(dǎo)電層形成的復(fù)合壁。復(fù)合材料外層對(duì)真空室提供結(jié)構(gòu)整體性， 從而允許在傳統(tǒng)的室中使用更薄的密封內(nèi)層。例如，壁可以是僅由陶瓷材料制成時(shí)所需的 寬度的約五分之一至十分之一。為此原因，真空室可以比傳統(tǒng)真空室重量更輕且大體上結(jié) 構(gòu)更為緊湊，從而允許使用更小的磁體。這可導(dǎo)致附隨的成本節(jié)省，并且與其中磁場(chǎng)必須強(qiáng) 到足以穿透壁的帶有較厚壁的真空室相比還減小所需的功率量。
該更低成本的室可以允許其比傳統(tǒng)的陶瓷室被制成得更長(zhǎng)，從而還具有端部法蘭 可以在使用時(shí)距磁體更遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。然而，在室和端部法蘭的設(shè)計(jì)中提供高靈活性。例如，可 以使用非金屬的端部法蘭，例如由復(fù)合材料構(gòu)成的端部法蘭，或者，如果使用金屬的端部法 蘭，則可以適當(dāng)?shù)剡x擇將法蘭聯(lián)接到室的方法以根據(jù)需要減小產(chǎn)生的任何渦電流的水平。
由于真空室的壁為非導(dǎo)電的，因此可以避免傳統(tǒng)金屬室的問題，例如關(guān)于渦電流 的產(chǎn)生和對(duì)室內(nèi)粒子的干擾的問題。本發(fā)明的室可使用在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)(例如交變磁 場(chǎng))被施加到所述室的環(huán)境中，而不存在室熔化的危險(xiǎn)，且不會(huì)例如由于與從壁釋放的金 屬離子的污染而不利地影響室內(nèi)的粒子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于對(duì)應(yīng)水平的性能和堅(jiān)固性，與使用 傳統(tǒng)陶瓷或金屬室的情況相比，本發(fā)明允許使用更輕且更緊湊的室。這主要是由于可以使 用更薄的壁結(jié)構(gòu)。在壁結(jié)構(gòu)中使用復(fù)合材料還可以提供比使用傳統(tǒng)材料可獲得的強(qiáng)度重量 比相對(duì)更高的強(qiáng)度重量比。將意識(shí)到，對(duì)于較大的結(jié)構(gòu)或需要室具有更高強(qiáng)度的應(yīng)用，可能 需要更厚或更堅(jiān)固的外部增強(qiáng)層。內(nèi)層和外層的特性可以根據(jù)需要而調(diào)整以提供具有期望 特性的多層真空室壁。
真空室可以由內(nèi)層和外層形成，該內(nèi)層和外層造成該室對(duì)高頻電磁輻射或高能粒 子束透明。在這些實(shí)施例中，當(dāng)束撞擊容器壁時(shí)產(chǎn)生的二次粒子的濺射效應(yīng)或在吸收撞擊 容器壁的束時(shí)產(chǎn)生的熱可被減小，從而減小冷卻容器壁的要求，并減小粒子束污染的可能 性。
本發(fā)明的真空室可以使用在廣泛應(yīng)用中。然而，真空室可特別應(yīng)用于隨時(shí)間變化 的磁場(chǎng)被施加到移動(dòng)穿過真空罩的帶電粒子束的環(huán)境中。這是因?yàn)閮?nèi)部非導(dǎo)電層的存在 減小感應(yīng)熱的水平和可能在使用時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)畸變。在使用時(shí)，真空室可以因此使用位于 其任意一端的法蘭聯(lián)接到半導(dǎo)體加工系統(tǒng)的其他部件，例如離子注入系統(tǒng)或其他半導(dǎo)體制 造工藝。廣泛使用這種隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的一個(gè)應(yīng)用是半導(dǎo)體加工且特別是離子注入的應(yīng) 用。然而，存在許多在帶電粒子束的區(qū)域中使用隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)或交變磁場(chǎng)的其他應(yīng)用， 例如粒子加速器?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)粒子加速器有廣泛應(yīng)用，包括應(yīng)用在掃描物體(例如行李或車 輛)的環(huán)境中。
盡管內(nèi)層被描述為非導(dǎo)電層，但可以設(shè)想到在一些環(huán)境中，例如相對(duì)較小或緩慢 隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)被施加到真空室的情況，薄金屬層可用作室壁的內(nèi)層，前提是該薄金屬 層適當(dāng)?shù)氐歪寶馇也恢С譁u電流發(fā)展超過給定環(huán)境的可容許程度。金屬層的使用還可以提 供在一些環(huán)境(例如高真空應(yīng)用)中期望的更具吸引力的光亮的內(nèi)部真空密封層。
盡管以上描述的實(shí)施例包括多層壁，但根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，壁可以包括不 透氣的非導(dǎo)電復(fù)合材料。在實(shí)施例中，該材料為包括碳或玻璃增強(qiáng)纖維的聚酰亞胺材料。例 如，纖維可以被引入潤(rùn)濕的聚酰亞胺材料中。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，壁由單層的此材料形 成。將意識(shí)到，在這些實(shí)施例中，壁由本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)層和外層材料組合而成的材料 有效提供，使得所述壁在釋氣性能、非導(dǎo)電性、不透氣性和透明性方面提供與本發(fā)明第一實(shí) 施例的壁相似的特性。
根據(jù)本發(fā)明的任何方面和實(shí)施例的室的包括多層壁的真空壁可以以任何合適的 方式構(gòu)造。例如，室可以建立在模具上，從內(nèi)部不透層開始，然后令將形成外層的復(fù)合材料 涂敷到該內(nèi)部不透層。復(fù)合材料的外層可以通過將其卷繞在內(nèi)層周圍(例如作為濕卷繞復(fù) 合層)來涂敷。
生產(chǎn)根據(jù)以上圖1至圖6中例示出的實(shí)施例的真空室的一種典型方法可包括以下 步驟。首先，將Kapton 薄片放置在模子周圍。該模子可以是例如金屬模子。Kapton 薄 片的邊緣相交的接縫被密封。然后使其上具有Kapton 薄片的模子旋轉(zhuǎn)同時(shí)允許用環(huán)氧樹 脂潤(rùn)濕的玻璃或碳纖維自身纏繞在模子周圍。一旦獲得期望的壁厚，則模子和卷繞組件被 移至爐中以使環(huán)氧樹脂固化。這導(dǎo)致Kapton 粘附在玻璃或碳纖維上，從而提供通過環(huán)氧 膠結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)。最后，將模子從該結(jié)構(gòu)中取出，即通過其打開的端部。真空度可以在 一定烘干之后測(cè)量，通過在室的端部上放置隔板并將所有空氣泵浦出來以測(cè)量真空度和漏 率，從而驗(yàn)證其為期望水平。復(fù)合材料在被涂敷到Kapton⑧時(shí)可以已經(jīng)是“預(yù)浸”的形式， 即半固化，而代替使用濕環(huán)氧樹脂。
在其他實(shí)施例中，室可以使用吹塑方法構(gòu)造，包括插入預(yù)浸的復(fù)合材料薄片以在 模具中形成外層，并在固化之前施加真空到該模具的外側(cè)以將薄片牽引抵靠模具的端面。 模制且固化的外層然后可在內(nèi)部被內(nèi)部不透氣層的材料涂覆。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，任何模具可以通過真空室的根據(jù)需要塌陷的打開端部或多個(gè)打開端部移除。
將意識(shí)到，本發(fā)明可以避免與制造傳統(tǒng)真空室(在制造時(shí)可能需要將金屬機(jī)加工 成期望形狀)相關(guān)的成本。
權(quán)利要求
1.一種真空室，其中所述室的壁為非導(dǎo)電的且包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述 內(nèi)層和所述外層由不同的非導(dǎo)電材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空室，其中所述內(nèi)層為聚合物層，且優(yōu)選為聚酰亞胺層。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室，其中所述內(nèi)層為膜層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室，其中所述外層為不透氣的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室，其中所述外層為包括保持在基質(zhì)中的增 強(qiáng)材料的復(fù)合材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空室，其中所述增強(qiáng)材料包括纖維和/或粒子，優(yōu)選由玻璃 或碳纖維和/或粒子構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的真空室，其中所述基質(zhì)為聚合物類基質(zhì)，且優(yōu)選包括環(huán)氧 樹脂。
8.一種真空室，其中所述室的壁包括非導(dǎo)電且不透氣的材料，所述材料為包括保持在 基質(zhì)中的增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空室，其中所述基質(zhì)為聚合物類基質(zhì)，優(yōu)選包括聚酰亞胺， 并且所述增強(qiáng)材料包括纖維和/或粒子，優(yōu)選包括玻璃或碳纖維。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室，其中所述壁的厚度小于2.5mm，且優(yōu)選 小于2. 2mm。
11.一種真空室，其中所述室的壁包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層，所述內(nèi)層和所述外 層由不同材料形成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣的非導(dǎo)電層。
12.—種真空系統(tǒng)，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的真空系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為半導(dǎo)體加工系統(tǒng)，且優(yōu)選為離 子注入系統(tǒng)。
14.一種包括真空室的半導(dǎo)體加工真空系統(tǒng)，該半導(dǎo)體加工真空系統(tǒng)優(yōu)選為離子注入 真空系統(tǒng)，其中所述真空室具有包括內(nèi)層和聯(lián)接到該內(nèi)層的外層的壁，所述內(nèi)層和所述外 層由不同材料制成，并且其中所述內(nèi)層為不透氣層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的真空系統(tǒng)，其中所述內(nèi)層為金屬層。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的真空系統(tǒng)，包括用于在使用時(shí)將隨時(shí)間變化 的磁場(chǎng)施加到所述真空室內(nèi)的帶電粒子束的裝置。
17.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的真空室的方法，包括使用一個(gè)磁體 或多個(gè)磁體將隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)施加到所述真空室內(nèi)的帶電粒子束。
18.一種使用根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的真空系統(tǒng)的方法，包括將隨時(shí)間變 化的磁場(chǎng)施加到所述真空室內(nèi)的帶電粒子束。
19.一種形成根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的真空室的方法，包括步驟將內(nèi)層材料涂敷到模具，以提供不透氣的非導(dǎo)電層；以及將非導(dǎo)電的外層材料涂敷到 所述內(nèi)層的外表面，所述外層材料由不同于所述內(nèi)層的材料構(gòu)成。
20.一種形成真空室的方法，該方法包括步驟將內(nèi)層材料涂敷到模具，以提供不透氣 的非導(dǎo)電層；以及將非導(dǎo)電的外層材料涂敷到所述內(nèi)層的外表面，所述外層材料由不同于 所述內(nèi)層的材料構(gòu)成。
21.一種實(shí)質(zhì)上如本文所述的并參照附圖中任意之一的真空室、真空系統(tǒng)、使用真空室的方法或形成真空室的方法。
全文摘要
一種真空室(2)，包括具有由不透氣的非導(dǎo)電材料構(gòu)成的內(nèi)層(20)和由不同的非導(dǎo)電材料構(gòu)成的外層(22)的壁。所述內(nèi)層(2)為Kapton聚酰亞胺的聚合物膜層。所述外層(22)為復(fù)合材料，其包括限制在環(huán)氧樹脂的基質(zhì)中的增強(qiáng)碳或玻璃纖維。該真空室具有用于將該真空室附接到真空系統(tǒng)的相鄰部件的端部法蘭。該真空室通過將Kapton材料的薄片放置在模具周圍并將該薄片的端部密封在一起而制成。所述復(fù)合材料因而以其潤(rùn)濕形式被卷繞到所述內(nèi)層上以提供所述外層。所述外層材料因而被固化以干燥所述環(huán)氧樹脂，從而將該層膠合到所述內(nèi)層，且該多層結(jié)構(gòu)從所述模具移除。該真空室特別適于使用在存在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)的離子注入系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)B01J3/03GK102036745SQ200980118781
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者詹姆斯·卡明·拉梅奇, 邁克爾·科林·貝格 申請(qǐng)人:特斯拉工程有限公司