Brevet FR2547691A1 — publié le 19841221

La présente invention concerne le domaine technique de la production de plasmas dans une enceinte de tout type convenable et elle vise, plus spécialement, les moyens de confinement de tels plasmas dans une telle enceinte pour en améliorer les caractéristiques. On connait déjà, à cette fin, des structures de confinement du type magnétique formées de barreaux aimantés chargés de créer un champ réflecteur pour les électrons du plasma. Ces structures permettent de produire des plasmas a forte pression et froids, mais avec une efficacité qui diminue rapidement avec l'augmentation de la pression. La présente invention se propose de remédier à cet inconvénient en proposant des perfectionnements aux structures de confinement connues Pour atteindre ce but, la structure selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée par une cage multipolaire comprenant une armature en matière amagnétique, en forme d'enveloppe et supportant des barreaux à caractere magnétique permanent, s'étendant parallèlement entre eux en offrant, en direction du volume que la cage définit, une face de polarité successivement différente et en ce que cette cage comporte des moyens de confinement électrostatique passif comprenant des couches de matiere isolante s'étendant devant les faces des barreaux dirigées vers l'intérieur de la cage. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, a titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une vue schématique montrant une enceinte de production de plasma. La fig. 2 est une perspective représentant en partie une structure de confinement conforme à l'invention. La fig. 3 est une perspective partielle, a plus grande échelle, d'un élément constitutif de l'objet de l'invention. La fig. 4 est une perspective analogue a la fig. 3 mais montrant une variante de réalisation. La fig. l montre, de façon schématique, une installation permettant la production à'un plasma. Cette installation comprend une enceinte 1, reliée par une tubulure 2 à des moyens 3 de distribution d'un fluide gazeux approprié. L'enceinte 1 est également reliée par une tubulure 4 à des moyens 5 de pompage. Pour créer un plasma d 19 m térieur de l'enceinte 1, le fluide gazeux est entretenu à une Pression absolue de l'ordre de 10 5 à 10 1 Torrs. A cette fin, par exemple, les moyens de pompage 5 sont mis en marche pour créer un vide relatif, puis les moyens 3 sont réglés pour faire régner la pression absolue désirée. L'enceinte l est reliée à la masse par tout moyen convenable 6. Le volume interne 7, délimité par l'enceinte 1, peut être accessible par une ouverture 8, ménagée dans la paroi de fond la, pour faciliter l'utilisation, par esewple, a des fins de traitement de surface, traitement thermique, source d'ions. Cette ouverture 8 est fermée par un panneau amovible 9. L'enceinte 1 est associée a une source 12 de production d'un plasma qui est maintenue dans l'enceinte par une structure de confinement 14, objet de l'invention. Selon la fig. 1, cette structure 14 est constituée par une cage multipolaire d'enveloppe générale fermée mais pouvant être ouverte suivant l'utilisation qui est faite du plasma. Cette cage est maintenue par des supports isolants 15. Cette cage multipolaire peut être mise à la masse ou polarisée par l'intermédiaire d'une source de tension 16. Selon les fig. 2 et 3, la cage comprend une armature 18 réalise en toute matiere amagnétique et, par exemple, en acier inoxydable. L'armature 18 forme des supports 19 espacés, destinés a maintenir chacun un barreau 20 a caractère magnétique permanent. Les supports 19 s'étendent parallèlement entre eux avec un écartement, par exemple, de l'ordre de grandeur de la largeur de chaque barreau 20. Les barreaux sont montés et fixés, de toute façon convenable sur les supports, de manière qu'ils présentent chacun, en direction du volume interne défini par la cage multipolaire, une face de polarité successive différente. Le champ magnétique, ainsi créé entre les barreaux 20, comme cela est schématisé par les flèches et références de la fig. 2, possède un effet réflecteur pour les électrons du plasma qui est ainsi confiné à l'intérieur de la structure 14. De façon å limiter la perte d'électrons dans la partie des cônes de perte correspondant aux intersections des lignes de force du champ au droit de chaque barreau 20, il est prévu, dans le cadre de l'invention, de compléter l'enveloppe de confinement magnétique par des moyens de confinement électrostatique passif. Ces moyens comprennent, par exemple, une couche 21 de matière isolante recouvrant la face de chaque barreau dirigé vers le volume interne delimité par la cage 14. La couche 21 peut etre constituée par une feuille ou une pellicule de matière isolante, telle qu'en mica, capton, etc ... ou, encore, etre formée par le dépôt d'une couche de matière isolante en Au203, TiO2, etc ... A cette fin, l'armature 18 délimite des supports 19 profilés a section ouverte, comportant, dans le plan de cette dernière, des rebords 22 de maintien de la feuille ou couche de matière isolante 21. Dans le cas dButilisation de fluide gazeux réactif, l'armature 18 peut être constituée, comme illustré par la fig. 4, de maniere à comporter, a la place des supports 19, des membrures délimitant des logements étanches 23 dans lesquels sont maintenus et isolés les barreaux 20. Dans un tel cas, les moyens de confinement électrostatique peuvent être rapportés sur la face de chaque membrure orientée vers le volume interne délimité par la structure 14. Ces moyens peuvent être, comme précédemment, une couche de matériau isolant ou, encore, une plaquette, feuille ou film de matière isolante. L'association d'un confinement magnétique multipolaire et d'un confinement électrostatique passif permet, toutes choses restant égales par ailleurs, d'augmenter de façon significative la densité d'un plasma et, plus particulièrement, vers les fortes pressions. Une telle augmentation peut être d'un facteur de l'ordre de 2 à 10. L'association permet aussi de diminuer la température électronique d'un plasma d'un facteur de l'ordre de 2. L'association permet aussi, avec un milieu gazeux convenable, d'augmenter le taux de production d'ions négatifs. La structure 14 peut etre associée à une barrière-filtre 24 divisant le volume en deux parties respectivement de production de plasma et d'utilisation de ce dernier Une telle barrière comprend des barreaux magnétiques 20 associés à des moyens de confinement électrostatique prévus sur les deux faces correspondant aux p8le des barreaux aimantés et orientés vers les deux parties du volume. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y etre apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Structure de confinement pour enceinte de production de plasma, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une cage multipolaire comprenant une armature (18) en matière amagnétique, en forme d'enveloppe et supportant des barreaux (20) à caractere magnétique permanent, s'étendant parallèlement entre eux en offrant, en direction du volume que la cage définit, une face de polarité successivement différente et en ce que cette cage comporte des moyens (21) de confinement électrostatique passif com- prenant des couches de matière isolante s'étendant devant les faces des barreaux dirigées vers l'intérieur de la cage. 2 - Structure de confinement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les barreaux sont maintenus dans des supports (19) en forme de profilés ouverts possédant des rebords (22) de maintien d'une feuille ou plaque (21) de matière isolante. 3 - Structure de confinement selon la revendication 1, caractérisée en cè que l'armature comporte des supports (19) en forme de profilés fermés délimitant des logements étanches (23) contenant les barreaux. 4 - Structure de confinement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une barrièrefiltre (24) divisant le volume utile en deux parties et formée par des barreaux magnétiques associés, sur leurs faces de polarités différentes orientées vers les deux parties, à des moyens de confinement électrostatique passif.