(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板又は絶縁基板をプラズマ処理するための方法であって、少なくとも１つの基板が、処理領域（２）を有する真空チャンバを、この処理領域（２）を通って実質的に連続的に通過するようになされ、プラズマが、無線周波発生器に接続されるインダクタ（４）による前記処理領域（２）内での無線周波誘導結合によって維持され、前記インダクタ（４）が、前記プラズマと前記インダクタ（４）の間に配置されるファラデー遮蔽（７）によって、前記基板（３）の表面によって放出される物質によるあらゆる汚染から保護される方法において、前記ファラデー遮蔽（７）が導電電極を構成することを特徴とし、且つ、前記ファラデー遮蔽（７）が、前記プラズマ中に存在する前記基板（３）に対して、或いは対電極（２３）に対して平均すると正に電気的に分極され、従って前記プラズマ中に存在するイオンが前記基板（３）に向かって、或いは前記対電極（２３）に向かって加速され、また、前記ファラデー遮蔽（７）を形成する前記電極部分で前記プラズマから電子が回収され、前記プラズマが、前記ファラデー遮蔽と前記処理領域内の前記基板の間、或いは前記ファラデー遮蔽と前記対電極の間に生成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ファラデー遮蔽（７）が、負のパルスを含む連続する分極サイクルにさらされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ファラデー遮蔽（７）の励起周波数が、前記インダクタ（４）に結合される前記無線周波発生器の周波数に対して少なくとも１／１０だけ低い周波数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ファラデー遮蔽（７）の励起周波数が、１ＭＨｚ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記ファラデー遮蔽（７）が前記基板（３）に対して平均すると正に分極されることを特徴とし、また、前記ファラデー遮蔽（７）への電源がこの遮蔽（７）と前記基板（３）の間に接続され、且つ、前記処理領域（２）内の前記ファラデー遮蔽（７）の前面を移動する前記基板（３）の面積に比例する電力に調整されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ファラデー遮蔽（７）と前記基板（３）の表面又は前記対電極の表面との間に、２ｃｍ、好ましくは５ｃｍの最短距離が維持されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記無線周波発生器によって前記インダクタ（４）に電力が供給される前に前記処理領域（２）にプラズマが生成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記プラズマが、前記基板（３）が前記処理領域（２）に入り、及び／又は前記処理領域（２）から出るポイントにおける磁界の生成によって前記処理領域（２）に閉じ込められることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ファラデー遮蔽（７）と前記基板（３）の間に印加される電力が、前記プラズマを生成するように作用する無線周波電力に少なくとも等しいことを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ファラデー遮蔽（７）を介した前記プラズマへの前記インダクタ（４）の電磁出力の透過が、互いに実質的に平行で、且つ、前記インダクタ（４）の中を起誘導電流が流れる方向に対して実質的に直角である一連のスロット（１５）が存在することによって許容されることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
金属基板又は絶縁基板が実質的に連続的に通過することができる処理領域（２）を有する真空チャンバを備える、プラズマによって金属基板又は絶縁基板を処理するためのデバイスであって、前記デバイスが、プラズマを生成するために無線周波発生器に接続されるインダクタ（４）と、前記プラズマに隣接し、且つ、前記プラズマと前記インダクタ（４）の間に配置される、前記基板（３）の表面によって放出される物質によるあらゆる汚染から前記インダクタ（４）を保護するためのファラデー遮蔽（７）とを備え、前記プラズマが、前記処理領域（２）又は前記ファラデー遮蔽と対電極（２３）の間に存在する空間に生成されるデバイスにおいて、前記ファラデー遮蔽（７）が導電電極を構成し、また、前記基板（３）に対して、或いは前記対電極（２３）に対して平均すると正に電気的に分極されることを特徴とし、且つ、前記ファラデー遮蔽（７）が、前記プラズマが前記ファラデー遮蔽（７）と前記処理領域内の前記基板（３）の間、或いは前記ファラデー遮蔽（７）と前記対電極（２３）の間に生成されるように配置されることを特徴とするデバイス。
【請求項１２】
前記インダクタ（４）と前記ファラデー遮蔽（７）の間に中間の空間が提供され、この空間に誘電材料（１１）が充填されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記インダクタ（４）と前記ファラデー遮蔽（７）の間の距離が０．１ｃｍと１０ｃｍの間であることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記中間誘電材料（１１）が、重合体、テフロン（登録商標）、セラミック独立気泡又はガラス或いはアルミナ・ウールを含むことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記ファラデー遮蔽（７）とこの遮蔽（７）への電源との間に低域通過フィルタが提供され、それにより１ＭＨｚ未満、好ましくは１００ｋＨｚ未満の周波数のみの通過が許容されることを特徴とする請求項１１から１４までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記ファラデー遮蔽（７）が、互いに実質的に平行で、且つ、前記インダクタ（４）の中を起誘導電流が流れる方向に対して実質的に直角である一連のスロット（１５）を有することを特徴とする請求項１１から１５までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記スロット（１５）の反対側の前記プラズマ側に、前記スロット（１５）から若干の距離を隔てて長い部材（１６）が配置されることを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
接地に接続されるか、またはフローティング電位に維持される、前記インダクタ（４）を取り囲む遮蔽（１８）が提供されることを特徴とする請求項１１から１７までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記インダクタ（４）と前記遮蔽（１８）の間に、誘電材料（１７）が充填される中間の空間が存在することを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記インダクタ（４）が少なくとも１つの誘導回を備えることを特徴とする請求項１１から１９までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記インダクタ（４）が１ＭＨｚと１７０ＭＨｚの間の周波数で励起されることを特徴とする請求項１１から２０までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記ファラデー遮蔽（７）への電源が、前記インダクタ（４）に結合される周波数の１／１０以下である励起周波数を有することを特徴とする請求項１１から２１までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
点火プラズマの生成を可能にするための手段が提供されることを特徴とする請求項１１から２２までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記インダクタ（４）及び前記ファラデー遮蔽（７）が前記処理領域（２）を取り囲むスリーブの形態であり、その長手方向の軸が前記基板（３）が移動する方向に実質的に対応しており、このスリーブが、前記基板（３）が前記処理領域（２）に入り、且つ、前記処理領域（２）から出ることができる入口開口及び出口開口を有することを特徴とする請求項１１から２３までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記スリーブがその長手方向に端から端まで延在する開口を有することを特徴とする請求項２４に記載のデバイス。
【請求項２６】
対電極（２３）であって、前記プラズマ及びこの対電極（２３）の界面によって形成されるシースのほぼ厚さの幅（ｄ）を有する開口即ちスロットを有する対電極（２３）が、前記ファラデー遮蔽（７）を形成する前記導電電極の反対側に提供され、前記ファラデー遮蔽（７）が前記対電極（２３）に対して平均すると正に電気的に分極され、それによりプラズマ源又はイオン源が構成されることを特徴とする請求項１１から２３までのいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記ファラデー遮蔽（７）を形成する前記導電電極と前記対電極の間に出口格子（２７）が存在し、この出口格子（２７）が前記ファラデー遮蔽（７）の電位と同じ電位に置かれ、且つ、前記出口格子（２７）と前記対電極（２３）の間からプラズマが出ることができないよう、前記対電極（２３）と対向して、前記対電極（２３）から十分に短い距離を隔てて配置されることを特徴とする請求項２６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線、桁、管、板、プロファイル、あらゆるタイプの横断面、条片及び／又はシートの形態の金属基板又は絶縁基板、並びにサポート上に配置される部品、例えば、ずらりと並んだローラ又はモノレール輸送システムなどの一般的には任意の種類のデバイスによって処理領域に輸送される金属フック又はバスケットのプラズマ処理、詳細には、量産における浄化及び／又は加熱のための方法に関する。
【０００２】
この方法によれば、処理すべき基板が処理領域を有する真空チャンバ内を所与の方向に移動し、同じく本発明の主題であるデバイスによって、電極と基板の間の後者の表面の近傍で電気放電が生成される。
【０００３】
本発明による方法及びデバイスによれば、詳細には基板上の汚染層、例えば表面金属酸化物及び表面炭素などを除去することができ、従って、引き続いて真空蒸着技法によって加えられるコーティングの粘着が促進される。
【０００４】
また、本発明によれば、基板を有効に加熱することができ、従って金属製品を焼きなます役割を果たすことができ、或いは圧力が１０００ミリバール未満のガスの形態の反応物質が処理領域で添加される際の拡散又は基板との反応による表面化合物の形成を保証することができる。本発明による方法は、十分に導電性である任意の基板に適用することができ、従って、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅及び他の金属でできている基板にも等しく良好に適用することができ、また、薄い電気絶縁層がコーティングされた導電性基板にも等しく良好に適用することができ、本発明の特定の実施例では、本質的には真空蒸着方法による亜鉛めっきに先立つ軟鋼の予備処理を目的とした産業用途向けに開発されているが、絶縁基板に適用することができる。詳細には鋼製品の処理を目的としてこれまで使用されている処理方法と比較すると、この新規な方法に著しい利点を付与しているのは、用途のこの極めて優れた柔軟性である。この極めて優れた柔軟性は、以下でより詳細に説明されるように、この方法によれば、例えば、この新規なデバイスによって生成されるプラズマがそれらの表面に拡散することができることを条件として、あらゆる形態の横断面を有する製品の開放された表面を処理することができるだけではなく、部分的に閉ざされた表面を処理することも可能であることによるものである。この方法は、その特定の励起デバイスにより、電気アークの形成に対して、二次電子の生成によるプラズマの加熱に基づいている従来技術による方法よりはるかに鈍感である。最後に、この新規な方法によれば、さらに、処理すべき製品に面している電極を交番励起又はパルス励起することにより、例えば電流を通さないペイントでコーティングされた鋼シート、プロファイル又は桁などの電気絶縁物質で覆われた金属表面を処理することができる。
【背景技術】
【０００５】
プラズマによって金属製品を浄化又は加熱するためのこれまで知られている方法にはいくつかの欠点がある。
・それらが処理することができるのは、せいぜい厚さ数ナノメートルの一層の金属酸化物で覆われた金属表面のみであり、従って極めて高度に酸化した製品、或いは重合体がコーティングされた製品を浄化することはできない。
・従来技術で知られている、二次電子の放出によるプラズマの生成に排他的に基づいているこれらの方法は、電気アークの形成に対して極端に好都合であり、この電気アークが場合によっては基板の汚染除去を極めて困難にし、さらには不可能にしており、また、生成されるアークのエネルギーの散逸による表面融点の形成によって、基板の表面が回復不可能に劣化することがある。
・従来技術によって可能であるのは、幾何形状が単純な金属基板であって、処理デバイスを適切に通過する、開放表面が極めて広い本質的に長い基板の処理のみである。ＷＯ０２／１２５９１に記載されている本発明に先行する従来技術によれば、例えば金属製品のすべての外面を単一の操作で処理することは不可能であり、例えば、桁、管及びプロファイルの処理を不可能にし、また、金属加工産業に特有の連続的に移動するラインにおける条片の幅の変動及び条片の不可避的な横方向の運動のため、シートの処理、詳細には鋼シートの処理を著しく複雑にしている。これは、既存の方法には、処理すべき表面の裏面に磁石のアレイを配置することによってマグネトロン放電を基板の表面に生成する必要があることによるものである。これは、磁石のアレイが配置される表面とは反対側の表面の近傍にマグネトロン放電によるプラズマの形成を許容するだけの十分に強烈な磁界を得るために、明らかにこの技術を比較的薄いシート及び条片の処理に限定している。これは、とりわけ、磁気誘導界によって同じく飽和させなければならない軟鋼シートの場合がそうである。ＷＯ０２／１２５９１に記載されている、長い製品が通過しなければならない少なくとも１つの磁気鏡を使用しているデバイスは、この問題を解決しているが、十分な数に及ぶ実際的な用途のためには、依然として大きな欠点を抱えている。これは、このデバイスは、事実上すべての横断面を備えた桁、プロファイル、薄いシート又は分厚いシート、管、線、等々などの任意の形状の細長い製品を処理することができるが、実際には、長く、従って処理デバイスを適切に通過しない製品の末端を処理するためには、同じく特定の欠点を抱えていることによるものである。この場合、処理領域における基板の長さが制限される、処理すべき製品の表面のマグネトロン放電ゾーンは、製品が通過しない磁気鏡の方向に不十分であるプラズマの軸方向の閉込めのため、安定したプラズマを形成するためには場合によっては不十分であることが分かる。この問題を解決するために、単純な手段は、末端を処理している間、電離速度を速くし、それにより、製品が通過しない磁気鏡の方向における軸方向同時二極性拡散によるプラズマの損失を補償することによってプラズマの密度を維持するために、有用な電力を大きくすることからなっている。しかしながら、これは、システムの管理を著しく複雑にしている。このデバイスの他の欠点は、このデバイスが困難であるのは、著しく閉ざされた内部表面を有する製品の処理を可能にすることのみであることである。従って、例えば、このデバイスは、Ｕ字形、Ｔ字形又はＩ字形の桁の表面全体を処理することができるが、部分的に閉ざされたＵ字形の内部表面、又はその軸に沿って分割されたパイプの内部表面の処理はより困難である。このデバイスの他の欠点は、プラズマの電気特性が本質的に基板の幾何構造及び表面特性に依存しており、複数の基板を並列に処理している間、例えば桁が処理領域を並列に通過している間に、不安定性が生成される可能性があることに関係している。この場合、プラズマはインピーダンスがより小さい領域に優先的に形成されるため、放電には、処理領域に並列に置かれるすべての基板に対してプラズマを形成する義務はなく、従って特定の製品が処理されない可能性がある。また、電気絶縁材料を備えた特定の領域で基板が湾曲している場合、別の欠点が生じ、ＷＯ０２／１２５９１に記載されているマグネトロン放電の機能に必要な軸方向の対称性が妨害され、従って部品を処理することができなくなる。実際問題として、これまで知られているデバイス及び方法の欠点は、基板が金属酸化物で著しく汚染されている場合に頻繁に出現する。この場合、基板へのイオンの流れを個々に制御することは不可能であり、従って放電電圧によって電気アークの形成が促進され、そのために有用な出力密度が著しく制限されることになり、延いてはアーク・スポットによる基板表面損傷の危険なくしては基板の汚染除去が場合によっては不可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ０２／１２５９１
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」ｂｙ  Ｉａｎ  Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  ＩＳＢＮ  ０４７１８５７０８４（１９８９）
【非特許文献２】「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」ｐａｒ  Ｉａｎ  Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  ＩＳＢＮ  ０４７１８５７０８４（１９８９）、２８頁
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
提案される、本発明による方法及びデバイスの目的は、以下の手段によってこれらの欠点を解決することである。
・プラズマの加熱は、もはや二次電子の放出には依存せず、基本的には、極めて高度に汚染された基板の処理、さらには表面が電気絶縁材料で覆われ、且つ、形状が変化した基板の処理を可能にする電磁エネルギーの無線周波（ＲＦ）誘導結合によるオーム性であり、且つ、確率的である。例えば、長い基板の末端、必ずしも細長くない基板、又は高度に閉ざされた基板の内部表面を処理することができる。
・本発明の主要な実施例では、もはやプラズマの生成には作用しない対電極／基板システムは、基板に向かうイオンの加速における電位差及び基板上でのそれらの流れを個々に制御することができる。これは、イオンの流れがプラズマ密度のみに依存し、且つ、放電で結合されるＲＦ電力に正比例することによるものである。
【０００９】
ＲＦ誘導結合は、ＲＦ電力の大部分がシース中のイオンの加速に使用される容量結合と比較すると、所与の電力で高い密度のプラズマを生成するための比較的単純で、且つ、知られている手段である。ＲＦ誘導結合は、通常、電磁エネルギーの透過を許容するために誘電材料（セラミック、ガラス又は水晶）から形成される真空チャンバの外側に置かれるインダクタ・ソレノイドによって印加される。本発明によって参照されている、例えばビーム及び鋼シートの処理に関連するタイプの産業処理プラントの場合、真空チャンバのサイズは、外部の大気圧によって生成されることになる力が、誘電材料からのこのサイズの真空チャンバの一部の構築を極端に複雑にし、さらには危険にするようなサイズになっている。これは、寸法が１メートルを超える場合、補剛材を備えた鋼製又はアルミニウム製の機械溶接構造が不可避であることによるものである。この機械的な制約は、真空チャンバの内部へのインダクタの配置を余儀なくしており、そのためには本発明が解決することができる電気的な性質の困難が伴っている。
【００１０】
これらの表面のイオン・ボンバードメントに引き続く金属部品の汚染除去処理により、除去された汚染層から大量の原子が放出され、ジュール効果による損失を最小化するためには、可能な限り小さい表面抵抗を維持しなければならないインダクタをこれらの原子から保護しなければならない。インダクタは、例えばソレノイドによって形成される。通常、インダクタは銅でできており、また、ＲＦ電流は本質的にインダクタの表面を流れるため、有利には、その表面抵抗を可能な限り小さくするために、その表面に銀の堆積物がコーティングされている。
【００１１】
本発明によれば、インダクタの近傍に配置される、インダクタの形状と同様の形状を有するファラデー遮蔽により、汚染除去表面によって放出される物質、例えば鉄などの物質によるあらゆる汚染からのインダクタの結合表面の保護が保証され、ファラデー遮蔽の設計は、インダクタのこの能動表面を総合的に保護することができるだけでなく、処理領域におけるＲＦ電磁出力の最適透過を許容することができる。
【００１２】
とりわけ有利な構成では、ファラデー遮蔽は、インダクタ・ソレノイド内に配置される金属構造によって形成され、互いに平行で、且つ、ソレノイドを通って移動する起誘導電流が流れる方向に対して直角の一連のスロットを有している。個々のスロットは、ファラデー遮蔽に固着され、且つ、処理領域と同じ側に、スロットによって生成される電気キャパシタンスを短絡しないよう、スロットから若干の距離を隔ててスロットと整列して置かれる長い金属部材によって保護される。従って、長い部材は、汚染がこれらのスロットを通ってソレノイドの表面に到達しないよう、ファラデー遮蔽内の個々のスロットと向かい合って位置している。
【００１３】
ファラデー遮蔽及び長いスロットを保護する長い部材は、インダクタの影響領域外に位置していることが好ましい２つのフランジによってアセンブルされる。これらのフランジは、有利には、水で冷却される。これらのフランジは、好ましくは誘導ソレノイドの影響領域外に配置しなければならないが、ファラデー遮蔽が十分に長い長さを有し、従ってそれらがソレノイドの外側に配置され、また、誘導される電流のシートにならないよう、ソレノイドの末端から十分に離れて配置される場合、実際にそのように配置されることになる。ファラデー遮蔽が閉電気回路を構成しないよう、延いてはファラデー遮蔽内に誘導される電流のレベルがさらに低くなるよう、この手段をファラデー遮蔽のサポート・フランジ内の一般的には１つ、場合によっては複数の絶縁セクションと組み合わせることが恐らく有利であると思われる。
【００１４】
シミュレーションによってのみ、長いスロットの最適構造、インダクタに対するフランジの位置、及び個々のフランジに提供すべき絶縁セクションの数を決定することができる。最適構造は、インダクタによってファラデー遮蔽を介して放射される電磁出力の最大透過をもたらす構造である。
【００１５】
ファラデー遮蔽は、本発明によれば、処理すべき１つ又は複数の基板に向かって導かれる電極を構成し、且つ、それらを処理するために必要な電力の結合を許容するために、基板又は基板と対向する電極に対して、経時的に、平均すると電気的に正に分極される。
【００１６】
従ってこの電極は、本発明によれば、上で言及したファラデー遮蔽を構成し、且つ、基板処理条件を悪化させることなく、処理される基板から除去される汚染層のその表面への蓄積を可能にしている。
【００１７】
本発明によるデバイスの場合、ファラデー遮蔽は、従って、対電極に対して、或いは処理すべき基板に対して平均すると正に分極されるプラズマに隣接する導電電極、詳細にはプラズマと接触する導電電極を構成している。従って主として陽極を形成しているファラデー遮蔽の目的は、プラズマから電極を回復することであり、従って他の手段によって生成されるプラズマ上の電気回路を閉じることである。この他の手段は、ファラデー遮蔽を介した無線周波誘導電磁励起であることが好ましい。従ってファラデー遮蔽は、プラズマ中に存在するイオンを、例えば処理すべき基板によって形成される対電極に向かって加速する。
【００１８】
プラズマは、２つの電極の間の中間の空間、及び処理領域のファラデー遮蔽と基板の間又はファラデー遮蔽と対電極の間のいずれか一方の間の中間の空間に生成される。
【００１９】
ファラデー遮蔽を形成する電極とインダクタとの間のあらゆる漂遊プラズマの形成を防止することが極めて重要である。そのためには、この電極とインダクタの間の自由空間を、これらの表面とすべてのプラズマとの間に形成することができるシースの厚さ未満の寸法に制限しなければならない。このシースの厚さは、通常、１ｍｍ未満又はその近辺である。
【００２０】
さらに、容量結合を制限するためにインダクタとファラデー遮蔽を形成する電極との間の容量性リアクタンスを大きくするためにも、また、構築上の理由からも、これらの表面の間の少なくとも数ミリメートルの分離を維持しなければならない。そのためには、ファラデー遮蔽とインダクタの間は、通常、１ｃｍないし１０ｃｍの距離を維持しなければならない。
【００２１】
これらの２つの条件に順応するために、本発明によれば、ファラデー遮蔽を形成する電極からインダクタを分離する空間における中間誘電材料の配置が提供される。インダクタ及び電極が例えばその目的のために提供される冷却回路内の水の循環によって適切に冷却される場合、テフロン（登録商標）などの中間重合体材料を使用することができ、或いはセラミック独立気泡、ガラス、アルミナ・ウールを中間材料として有利に利用することも可能である。これは、後者が、温度に耐えることができ、且つ、プラズマが隣接する繊維の近傍を介して形成することができる自由空間を制限する利点を有していることによるものである。
【００２２】
残念ながら、中間誘電体が置かれる、インダクタとファラデー遮蔽を形成する電極との間の空間が広くなると、これらの２つの電極の間の容量結合リアクタンスは大きくなるが、ファラデー遮蔽に向かうＲＦ運動電流は、この手段によってのみでは十分に小さくならない。これは、この空間が広くなると、起誘導電流もプラズマ中に誘導される電流から遠ざかる方向に移動することによるものであり、従って誘導リアクタンスを大きくすることによってＲＦ電圧の振幅が大きくなりそれは、ファラデー遮蔽が小さくすることを模索している漂遊ＲＦ容量性電流が大きくなることを意味している。
【００２３】
従って、ファラデー遮蔽を形成する電極と、その電極に接続される電源との間に低域通過フィルタを置くことによってこのＲＦ漂遊電流を阻止することが推奨される。実際には、ファラデー遮蔽に接続される発生器へ向かうあらゆるＲＦ電流を阻止している間、ファラデー遮蔽を交番励起又はパルス励起することができるため、１ＭＨｚ未満、好ましくは１００ｋＨｚ未満の周波数のみを通過させることができるフィルタが適切であり、一方、インダクタに接続されるＲＦ発生器へ向かう、ファラデー遮蔽に接続される発生器の最低周波数信号は、インダクタ・ソレノイドとファラデー遮蔽を形成する電極との間の空間によって生成される高容量性リアクタンスによって阻止される。低域通過フィルタは、通常、ファラデー遮蔽とその発生器の間に直列に置かれるチョーク、及びチョークの一方の末端を接地に接続するコンデンサからなっているが、他の等価構成も可能である。
【００２４】
従って、本発明によるデバイスは、ＲＦ信号を阻止することが意図され、且つ、ファラデー遮蔽とその電源の間に位置している低域通過フィルタを使用するために結合されるインダクタへ向かう高い周波数に等しいか、或いはそれより周波数が低い信号を阻止するだけの十分な中間空間の存在によって従来技術から区別される。この空間の中では、中間誘電材料が存在しているため、プラズマを形成することはできない。
【００２５】
接地遮蔽は、真空チャンバ内への機械的な固定を可能にし、個々の製造キャンペーンの後に必要な保全及び浄化の間、それらを操作するための掛鎖の備品の提供を可能にし、また、真空チャンバ内におけるＲＦ放出の抑制を可能にするべく、すべての処理デバイスを保護するために有利に提供することができる。この場合、この遮蔽と一方ではインダクタとの間、また、他方ではファラデー遮蔽を形成する電極との間のあらゆる漂遊プラズマの形成を防止するための予防策を講じなければならず、また、接地へのＲＦ容量結合による運動を介した電流損失に対する予防策を講じなければならない。漂遊電流は、遮蔽の内部表面とインダクタ・ソレノイドの外部表面との間に少なくとも数ミリメートルの十分な空間を維持することによって小さくなり、また、必要に応じてファラデー遮蔽のフランジを備えることによって小さくなる。
【００２６】
あらゆる漂遊プラズマの形成を防止するためには、遮蔽及びインダクタ並びにファラデー遮蔽の間の空間に、固体材料、独立気泡又は繊維状材料の形態の重合体、セラミック又はガラスなどの中間誘電材料を充填しなければならない。ガラス繊維でできた織物も当然使用することができる。これらの材料は、想定されている温度範囲と両立しなければならず、また、処理中に基板が汚染されることがないよう、使用中、極端な脱ガスがあってはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるデバイスの特定の実施例を示す略斜視図である。
【図２】図１に示されているデバイスを構築している様々なエレメントの分解図である。
【図３】図１及び２に示されている本発明の実施例のファラデー遮蔽を形成している電極の斜視図である。
【図４】本発明によるデバイスの他の実施例の略図である。
【図５】プラズマ源を使用するための本発明によるデバイスの興味深い実施例の分解図である。
【図６】イオン源を使用するための本発明によるデバイスの興味深い実施例の分解図である。
【図７】本発明による、アセンブルされたプラズマ源又はイオン源を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
様々な図において、同じ参照符号は、類似したエレメント又は全く同じエレメントに関連している。
【００２９】
１．本発明によるデバイス
図１ないし３は、本発明のとりわけ興味深い実施例によるデバイスを概略的に示したものである。このデバイス１は、真空チャンバの中に取り付けられており、１つ又は複数の金属基板を実質的に連続的に移動させることができる処理領域２を備えている。この処理領域２はデバイスの内側に位置している。
【００３０】
図１には、長手方向に互いに平行な３つの金属桁３が貫通して移動しているデバイスが示されている。これらの桁３は、図には示されていないが、処理デバイスの上流側及び下流側にずらりと並んだローラによってサポートされている。
【００３１】
デバイスは、処理領域２にプラズマを生成するための手段を有している。これらの手段は、とりわけ、無線周波誘導結合によって処理領域２にプラズマを生成するための無線周波発生器に結合されたインダクタ４を備えている。少なくとも部分的に処理領域２を取り囲んでいるインダクタ４は、有利には、回を備えたソレノイドによって形成されている。このインダクタ４は、その目的のために提供されているコネクタ５及び６によって、同じく図には示されていないインピーダンス整合回路を介して無線周波発生器（図示せず）に接続されている。いずれか一方のコネクタ５又は６を無線周波発生器に接続することができ、次に、もう一方のコネクタ５又は６が接地に接続される。無線周波電圧振幅を接地に対して１／２にするプッシュ・プル構成などの他の等価構成を使用することも可能であることは明らかである。
【００３２】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は、インダクタ４とプラズマが形成される処理領域２との間に提供されており、基板の表面によって放出される物質によるあらゆる汚染からインダクタを保護している。この電極７には、用途の要求に応じて、場合によってはパルスであってもよい直流電力が供給され、或いは周波数が１ＭＨｚ未満の高周波（ＨＦ）電力が供給される。電極７は、直流電力又はＨＦ電力を供給するためのコネクタ８を有している。
【００３３】
電極７を冷却することができるようにするために、電極７は、コネクタ９によって供給され、また、コネクタ１０によって吐出される水循環回路を有している。
【００３４】
インダクタ４及びファラデー遮蔽７は、処理領域２を取り囲むスリーブの形態をしている。スリーブの長手方向の軸は、実質的に基板が移動する方向に対応している。スリーブは、基板が処理領域２に入り、且つ、処理領域２から出ることができる入口開口及び出口開口を有している。
【００３５】
図３に示されているように、ファラデー遮蔽７を形成している電極は、２つのフランジ１２と１３の間に位置している中央部分からなっている。これらのフランジ１２及び１３は導電材料から製造されており、環状の形状をしている。中央部分は、連続する条片１４を備えており、その両側の末端はそれぞれフランジ１２及び１３に接続されている。条片１４と条片１４の間にはスロット１５が存在している。これらのスロット１５は、基板が移動する方向に平行に延在していること、つまり言い換えると、インダクタ４を構成しているソレノイドの軸に実質的に平行に延在していることが好ましい。従ってこれらのスロット１５は、起誘導電流がインダクタ４の中を流れる方向に対して実質的に直角である。
【００３６】
スロット１５は、処理領域２内のファラデー遮蔽７を形成している電極の内側に置かれた長い部材１６によって保護されており、また、この電極７のフランジ１２及び１３によってサポートされている。長い部材１６と条片１４の間は、スロット１５を短絡しないよう、また、インダクタ４によって生成される電磁界を処理領域２まで延在させることができるよう、若干の距離が維持されている。一方のフランジ１２は、上で言及した、その水冷回路のためのコネクタ９及び１０を備えており、また、直流電源又はＨＦ電源によって電極７を基板３に対して電気分極させるためのコネクタ８を備えている。
【００３７】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は、必ずしも連続する条片によって形成する必要はなく、スロットの形態の連続する開口を備えた金属シートを備えることも可能であることは明らかである。
【００３８】
上で説明したデバイスの実施例の変形形態では、フランジ１２及び１３は、閉回路を形成しないよう、また、インダクタ４によってその中に誘導される可能性のある電流の振幅のリダクションに寄与するよう、少なくとも１つの切抜きを有することができる。
【００３９】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は、インダクタ４の内側への導入に先立って、誘電材料１１で覆われることが好ましい。
【００４０】
インダクタ４は、遮蔽１８によって覆われる前に中間誘電材料１７によって保護される。遮蔽１８は、通常、接地に電気接続される。この遮蔽１８は、コネクタ５及び６の通過を可能にする開口１９、２０及び２１を有している。また、遮蔽１８は、場合によっては、真空チャンバ内のその固定点によって遮蔽１８を接地から分離することによってフローティング電位に維持することも可能である。
【００４１】
図４は、本発明によるデバイスの特定の構成の略図である。この構成によれば、Ｉ字形断面を有するビーム３などのトン数が大きい長い製品を処理することができる。デバイス１の横断面は、製品３の横断面に適合されている。この構成では、処理デバイス１は、インダクタ４及びファラデー遮蔽７を形成している電極を備えており、ファラデー遮蔽７を形成している電極のフランジ１２及び１３は、誘導される電流の起源にならないよう、インダクタ４から出現している。中間誘電材料１７及び遮蔽１８は、デバイスの能動部分を強調するために図には示されていない。中間誘電材料１１は、インダクタ４と電極７の間に位置しているため、図では見ることができない。インダクタ４にはコネクタ５及び６によってＲＦ電力が供給される。処理デバイス１の頂部部分には開口２２が残されており、必要に応じて、図には示されていないがモノレールの下方に懸垂されたサポートによって、処理すべき製品を輸送することができる。このモノレールは、処理領域２の外側を移動する。
【００４２】
開口２２がデバイス１の底部部分に存在している状況を想像することも可能である。その場合、１つ又は複数のレール上を移動する運搬車に基板を載せて処理領域２を輸送することが可能である。また、下向きに配向された開口２２を使用する場合、ファラデー遮蔽７を形成している電極に蓄積する汚染層から分離されるデブリスを、図には示されていないが回収容器の中に回収することも可能である。
【００４３】
そのとりわけ有利な形態の１つでは、１つ又は複数の回を備えるソレノイドによって形成することができるインダクタは、一般に任意の幾何構造を有することができることを強調しておくことは有用である。これは、インダクタによって誘導される電磁界がプラズマの周囲、及びインダクタを保護するファラデー遮蔽を形成している電極の近傍に極限され、電磁界の強度がデバイスの一般的な幾何構造には実質的に無関係であり、また、他の独立したデバイスとのいかなる近接にも実質的に無関係であることによるものである。これは、特定の用途に利用することができる。例えば、基板の特定の面を処理する場合、場合によっては、同じ形状のインダクタ及びファラデー遮蔽を形成する電極であって、その表面がこの特定の面に実施的に平行であり、且つ、その前面を製品が通過するインダクタ及びファラデー遮蔽を形成する電極を提供することが可能である。
【００４４】
従って、例えば、処理すべき面とは反対側のファラデー遮蔽を形成しているその電極によって保護された平らなインダクタからなる平らなデバイスの前面を通過する鋼シートの２つの面をこの方法によって個々に処理することができる。この構成によれば、シートを水平方向に１８０°折り返すことにより、デバイスをシートの下方に配置して、シートの２つの面を処理することができ、且つ、ファラデー遮蔽を形成しているその電極を、汚染層を回収するための容器として使用することができる。
【００４５】
デバイスのこのモジュラー設計のもう１つの利点は、電流が移動する長さを制限することによってインダクタのリアクタンスを制限することができ、また、大型の製品を処理する場合に、無線周波電力を複数のインダクタに分割することができることである。例えば１台の自動車の完全な車体を処理しなければならない場合、４つのデバイス、つまり車体の頂面及び底面を処理するための幅が２メートルの２つのデバイス、及び車体の側面を処理するための幅が１．５メートルの２つのデバイスを使用してシステムを設計することができる。また、このモジュラー設計によれば、デバイスの幾何構造をいくつかの製品の内部表面の処理に適合させることができ、或いは異なる基板の特定の横方向の寸法に適合させるために、デバイスを横方向に移動させることができ、従って処理される基板が移動する方向に対して直角に移動させることができる。
【００４６】
２．本発明の動作条件及び特定の構成
２．１．処理ガスの性質及び圧力
金属製品、詳細には長い製品及び平らな製品の形態の鋼を浄化するために、真空チャンバ内に存在しているガスの圧力は、０．０５Ｐａと５Ｐａ（５×１０−４ミリバールと５×１０−２ミリバール）の間に固定される。
【００４７】
このガスは、通常、１００％のアルゴンから構成されている。特定の用途では、アルゴンは、酸素、水素又は場合によっては例えばＨｅ、Ｋｒ或いはＸｅなどの他の希ガスと組み合わせることができる。
【００４８】
本発明によるデバイスが、場合によってはガス分子を含有した形態でもたらされる元素の拡散処理を使用した製品を加熱するために使用される場合、処理ガスは、通常、アルゴンであり、基板の表面との反応性処理の場合、場合によっては、処理される製品の表面で拡散する元素を含有したガスと混合されている。このようなガスは、例えば、製品の表面で炭素を拡散させるために炭化水素ガスを含むことができ、或いは製品の表面に金属を加えるために有機金属ガスを含むことができる。ガスの全圧は、スパッタリングによる基板の表面の浸食を回避するためには、通常、５Ｐａより高くしなければならず、５Ｐａと１００Ｐａの間（０．０５ミリバールと１ミリバールの間）であることが好ましい。
【００４９】
２．２．インダクタの無線周波励起
インダクタ４は、インダクタの中を電流が移動する長さに応じて、１ＭＨｚと１７０ＭＨｚの間、好ましくは１ＭＨｚと３０ＭＨｚの間、詳細には１３．５６ＭＨｚの励起周波数を使用して有利に励起される。断面が大きいデバイスに対しては、インダクタのチョークのインピーダンスを小さくするために、最も低い周波数が選択される。これと同じ理由で、インダクタは、通常、１つの回のみを有しており、同じく、上で説明し、また、例えば図４に示されている開口を有するデバイスの構築を可能にしている。従って、これは、モノレールの上又は運搬車の上に懸垂された輸送デバイスの使用を可能にしており、及び／又は場合によってはファラデー遮蔽を形成している電極から、処理デバイスの下方に置かれた回収容器の中へ分離することができる汚染層の除去を可能にしている。
【００５０】
１３．５６ＭＨｚの従来の周波数が使用されることが好ましいが、インダクタの中を電流が移動する長さが３メートルを超えるプラントの場合、１０ＭＨｚ未満の周波数、詳細には２ＭＨｚと５ＭＨｚの間の周波数が有利である。１デバイス当たりの有用な無線周波電力は、デバイスのサイズに応じて様々であるが、一般的には５ｋＷ以上である。通常、この電力は、１インダクタ当たり５ｋＷと３０ｋＷの間であるが、もっと小さい電力、或いはもっと大きい電力を想定することも可能である。
【００５１】
２．３．ファラデー遮蔽を形成する電極の励起
ファラデー遮蔽を形成する電極は、処理される基板に対して、或いはファラデー遮蔽と基板の間に位置している対電極に対して正に分極される。この基板又はこの対電極は、必ずしもそうとは限らないが、通常、プラントの接地に接続される。処理される基板の電位又は対電極の電位に対する１分極サイクルの間の平均電力は正でなければならない。つまり、１周期にわたる電圧の積分とその周期との間の比率は正である。従って分極は、任意の負のパルスを使用して、基板又は対電極に対して正に直流分極することも、整流交流分極することも、或いは交流分極することも可能である。
【００５２】
ファラデー遮蔽を形成している電極の励起周波数は、インダクタに結合される無線周波数に対して少なくとも１／１０だけ低い周波数でなければならない。実際には、この励起周波数は、１ＭＨｚ未満、好ましくは１００ｋＨｚ未満である。直流電流の場合、この励起周波数は、恐らく負のパルスに対しては、詳細にはゼロである。
【００５３】
電源は、ファラデー遮蔽を形成している電極、及び基板又は基板と対向している電極に接続される。この電源は、ファラデー遮蔽を形成している電極と対向し、且つ、処理領域を通ってこの電極の前面を移動する基板の面積に比例する電力に調整される。
【００５４】
ファラデー遮蔽を形成している電極に印加される電力は、プラズマの生成を可能にするためには、インダクタに印加される無線周波電力に少なくとも等しいことが好ましいことに言及しておくことは有用である。有利には、電極に印加されるこの電力は、印加される無線周波電力より大きい。実際、この方法は、インダクタによって結合される無線周波電力に対する、ファラデー遮蔽を形成している電極の電力の比率が高いほど全く経済的である。この点は、かなりの電力を必要とし、また、ＲＦ電源の投資コスト及び使用コストが、１００ｋＨｚ未満の周波数で機能する電源の投資コスト及び使用コストよりはるかに高い、探求されている金属用途にとっては重要である。
【００５５】
２．４．処理デバイスを通過する基板が順応すべき条件
処理デバイスを通過する金属基板は、誘導される電流の起源にならないよう、限定された横方向寸法を有していなければならない。そのためには、基板は、インダクタによって誘導される電流の起源を構成するプラズマの周辺ゾーンと接触する状況下にあってはならず、このゾーンから十分に離れていなければならない。一般的には１センチメートル程度の厚さであり、プラズマ中に誘導される本質的にすべての電子流が循環し、且つ、エネルギーの伝達が、誘導電界と確率過程及び衝突過程による放電の電子との間に生じるプラズマのこの周辺ゾーンは、基板の表面に誘導されるあらゆる電流の生成から基板を保護している。従って本質的にすべての誘導電磁（ＥＭ）界が位置するプラズマの周辺に誘導される電流のこの層は、処理される基板が処理領域を通過するポイントにおける無視し得る電磁界の獲得を可能にしているため、その役割は重要である。従って、プラズマは、電磁波の伝搬に対する有効な遮蔽を提供しており、デバイスの軸方向におけるその振幅が極めて急激に減衰する。本発明によるデバイスの場合、導電材料の処理、詳細には軟鋼などの強磁性体の処理を可能にしているのは、この物理的特徴である。
【００５６】
そのためには、（１）基板が処理領域を通過する前にプラズマが存在していなければならないか、或いは（２）インダクタが無線周波電力下に置かれる前に、そのインダクタとは異なる手段によって点火プラズマを生成することができなければならず、また、（３）上で既に言及したように、処理される基板は、本質的にすべての電子流がプラズマ流中に誘導されるプラズマの周辺ゾーンから十分に離れた場所を通過しなければならない。実際には、基板の表面のいかなるポイントも、プラズマに向かって配向されるファラデー遮蔽を形成する電極の表面から５ｃｍ以上離れていなければならない。誘導電磁界は、インダクタから遠ざかる方向に移動するプラズマの表面に対して直角に測定される距離の関数として指数的に減少する。５ｃｍの距離における信号の振幅の減衰は、通常、その初期値の約９９％である。
【００５７】
従って、プラズマは、処理すべき１つ又は複数の基板がインダクタと整列して通過する前に、このインダクタの表面の近傍における無線周波誘導によって生成されるか、或いは基板の少なくとも一部が既にインダクタと整列して存在している場合、無線周波電力がインダクタに結合される前にプラズマを生成するために、点火プラズマを生成するための任意のデバイスが提供される。
【００５８】
基板を処理している最中に無線周波電力を遮断しなければならない場合は、プラズマを容量点火するためのデバイスがその用途にとりわけ適している。インダクタに電力が供給され、ファラデー遮蔽を形成している電極の近傍の処理領域に位置している点火電極を利用する場合、場合によってはインダクタの上で言及したコネクタ５又は６に生成される高い電圧を利用することが有利である。この点火電極は、例えばこの点火電極と基板の間に容量点火プラズマを生成することができるよう、上で言及したコネクタ５又は６に接続されている。
【００５９】
２．５．磁気鏡の使用
本発明によるデバイスの上で言及したフランジ１２及び１３部分に位置している入口開口及び出口開口における同時二極性拡散によるプラズマの損失を抑制するためには、直流電流であることが好ましい電流が流れているソレノイドからなる磁気鏡を利用することができる。これらの２つのソレノイドは、フランジ１２及び１３を取り囲むように位置していることが有利である。単純な手段は、フランジ１２及び１３と整列して位置している２つのソレノイドを遮蔽１８の周囲に配置することからなっている。これらのソレノイドには、個々のソレノイドと整列した最大磁気誘導界を生成するための個別の発電器によって電流が供給される。
【００６０】
３．実用用途の実例
３．１．平均的な断面積を有する長い鋼製品のための浄化デバイス
使用されるデバイスは、図１ないし３に示されているタイプのデバイスである。処理される製品は、２ｍ２／ｍの公称総比表面積を有している。ファラデー遮蔽７を形成している電極の主内部寸法は１ｍ×０．３ｍであり、０．５５ｍの有用な軸方向の長さを有している。ファラデー遮蔽７を形成している電極は水で冷却される。インダクタ・ソレノイド４は銅でできており、且つ、水で冷却され、また、その内部表面は、誘導されるプラズマの外部表面から２ｃｍ離れて位置している。
【００６１】
デバイスは、処理領域２内における製品３の輸送を可能にする２つのずらりと並んだローラの間の真空チャンバ内に固定される。遮蔽１８は、接地に維持される。真空チャンバには、圧力が５×１０−３ミリバール、温度が２６．８４℃（３００°Ｋ）のアルゴンが供給される。
【００６２】
インダクタ４のコネクタ６に接続された電極を備えた容量点火デバイスは、これらの条件の下で使用される。接地された製品３が対電極として利用される。プラズマが容量点火されると、プラズマは、１３．５６ＭＨｚ、１５ｋＷの有用な電力をその中に散逸している間、インダクタ・ソレノイド４を介した誘導によって維持される。
【００６３】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は、ファラデー遮蔽７と製品との間に５７ｋＷの電力を維持する直流電流発生器に接続され、それにより６００Ｖの電圧でのイオン・ボンバードメントによって製品の表面が確実に浄化される。プラズマの周囲の電磁界の減衰係数の逆数は１．１４ｃｍに等しい。プラズマの周囲は、本質的に誘導電流が流れるプラズマの表皮の厚さを意味している。
【００６４】
デバイスのインダクタが１３．５６ＭＨｚではなく、３．３９ＭＨｚで励起されると、他のすべての条件が等しくなり、プラズマの特性が不変になるが、インダクタ４のコネクタ５と６の間の励起回路のインピーダンスが小さくなる。
【００６５】
３．２．広い断面積を有する長い鋼製品のための浄化デバイス
使用されるデバイスは、図４に示されているタイプのデバイスであり、この材料にはいずれも示されていないが、遮蔽１８及び中間誘電材料１７を備えている。処理される製品は、３ｍ２／ｍの公称総比表面積を有している。ファラデー遮蔽７を形成している電極の主内部寸法は０．８ｍ×０．９ｍであり、０．５ｍの有用な軸方向の長さを有している。
【００６６】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は水で冷却される。インダクタ・ソレノイド４は銅でできており、且つ、水で冷却され、また、その内部表面は、誘導されるプラズマの外部表面から２ｃｍ離れて位置している。デバイスは、処理領域内における製品３の輸送を可能にする２つのずらりと並んだローラの間の真空チャンバ内に固定される。遮蔽１８は接地される。真空チャンバには、圧力が５×１０−３ミリバール、温度が２６．８４℃（３００°Ｋ）のアルゴンが供給される。
【００６７】
これらの条件の下で、コネクタ６に接続された電極からなる容量点火デバイスは、接地された製品３を対電極として使用してプラズマを点火し、点火されたプラズマは、インダクタ・ソレノイド４を介した誘導によって維持され、１３．５６ＭＨｚ、１５ｋＷの有用な電力をその中に散逸する。ファラデー遮蔽７を形成している電極は、ファラデー遮蔽７と製品との間に５０ｋＷの電力を維持する直流発生器に接続され、それにより６００Ｖの電圧でのイオン・ボンバードメントによって製品の表面が確実に浄化される。プラズマの周囲の電磁界の減衰係数の逆数は１．３７ｃｍに等しい。プラズマの周囲は、誘導電流が本質的に流れるプラズマの表皮の厚さを意味している。
【００６８】
３．３．鋼シートを連続的に浄化するように適合されたデバイス
使用されるデバイスは、図１ないし３に示されているタイプのデバイスである。処理される製品は、３ｍ２／ｍの公称総比表面積を有している。処理される製品は、詳細には、幅が１．５ｍのシートである。ファラデー遮蔽７を形成している電極の主内部寸法は１．７ｍ×０．２ｍであり、０．７ｍの有用な軸方向の長さを有している。ファラデー遮蔽７を形成している電極は水で冷却される。インダクタ・ソレノイド４は銅でできており、且つ、水で冷却され、また、その内部表面は、誘導されるプラズマの外部表面から２ｃｍ離れて位置している。デバイスは、垂直方向に移動するシートの中央平面が真空チャンバを通過するように真空チャンバ内に固定される。遮蔽１８は接地される。真空チャンバには、圧力が５×１０−３ミリバール、温度が２６．８４℃（３００°Ｋ）のアルゴンが供給される。
【００６９】
インダクタ４のコネクタ６に接続された電極を備えた容量点火デバイスは、これらの条件の下で使用される。接地されたシートを対電極として使用してプラズマが点火され、点火されたプラズマは、インダクタ・ソレノイド４を介した誘導によって維持され、１３．５６ＭＨｚ、２５ｋＷの有用な電力をその中に散逸する。
【００７０】
ファラデー遮蔽７を形成している電極は、ファラデー遮蔽７と基板との間に１４８ｋＷの電力を維持する直流発生器に接続され、それにより９００Ｖの電圧でのイオン・ボンバードメントによって基板の表面が確実に浄化される。プラズマの周囲の電磁界の減衰係数の逆数、つまり誘導電流が主として流れるプラズマの表皮の厚さは、これらの動作条件の下で１．２ｃｍに等しい。
【００７１】
４．プラズマ源又はイオン源を形成する本発明によるデバイス
また、本発明の原理によれば、プラズマ源又はイオン源を生成することができる。
【００７２】
図５は、プラズマ源を使用するための本発明によるデバイスの特定の構成を示したものである。この構成の場合、そのイオンが所与のエネルギーで加速されるプラズマの生成は、基板を全く分極させる必要なく実施される。これは、ファラデー遮蔽７を形成する電極と導電性基板の間にはもはや分極が確立されず、それどころか、電極７と格子２４の形態の対電極２３との間に確立されることによるものである。対電極２３は、特性寸法が「ｄ」の開口を有している。抽出格子２４の中に形成されている開口の特性寸法「ｄ」は、通常、プラズマの界面に自然に形成されるシースの厚さにほぼ等しく、また、この対電極２３は、その抽出電位に維持される。
【００７３】
格子２４中の開口の最適間隔は、シースの厚さの約２倍であり、これは、インダクタによって生成されるプラズマ密度に対応しており、また、平均すると、この格子２４に対して、ファラデー遮蔽７を形成する電極に印加される正の分極に対応している。これは、プラズマ源に対するこれらの条件の下では、プラズマは、定義によって開口を通って拡散することができず、また、次にこれらの開口を通過するイオンの経路を決定する電界線が静電学の法則によって予測されることによるものである。
【００７４】
ファラデー遮蔽７を形成する電極は、底２５及び側壁２６を備えた容器の形態をしている。スロット１５は、底２５に提供されており、互いに平行に、且つ、インダクタ４の中を流れる起誘導電流の方向に対して実質的に直角に延在している。
【００７５】
格子２４の抽出電位は、当然、平均すると、ファラデー遮蔽７を形成する電極の電位に対して負であり、これは、本発明によれば、平均すると正である。これは、対電極２３に対して固定されるのは、ファラデー遮蔽７を形成する電極の電位であることによるものである。対電極２３の電位は、場合によっては接地電位であることが有利である。これらの条件の下では、格子２４の面積の開放部分が、その投影総表面積と比較して広い場合、プラズマのシース部分に形成される電界線は、主としてこの格子２４を通過する。これは、例えば、タングステン、モリブデン、鋼又は他の材料でできた、寸法が開口の寸法「ｄ」より小さい交差金属線を使用することによって達成することができる。通常、「ｄ」の寸法は、正規の使用条件の下では約１ミリメートルであり、数分の１ミリメートルの金属線を使用して抽出格子２４を形成することも可能である。
【００７６】
本発明のこの特定の形態の他の実施例では、格子２４は、距離「ｄ」だけ互いに分離された平行線からなっていてもよい。
【００７７】
これは、ファラデー遮蔽７を形成する電極の電位が、平均すると対電極２４に対して＋６００Ｖであり、且つ、アルゴン・イオン中のシースの限界におけるプラズマ密度が約２×１０１１ｃｍ−３である場合、一般的に１．２ｍｍのシース厚さが観察されることによるものである。格子２４は、場合によっては、必要に応じて接地に接続される遮蔽１８と電気接触していることが有利である。
【００７８】
これらの条件の下で、磁界線を追従するイオンは、プラズマと格子２４の間に形成されるシースの電位によって決定される運動エネルギーで、この抽出格子２４中の開口を通過する。プラズマと格子２４の間に形成されるシースの電位自体は、ファラデー遮蔽７を形成する電極に固定される、対電極２３に対する電位によって決定される。上で説明した実例では、イオンは、イオン源から約６００ｅＶのエネルギーで抽出される。
【００７９】
正の空間電荷の形成を防止するために、イオンの流れは、通常、個々の電子源によって生成される電子の流れによって中和される。よりエレガントで、且つ、それほど高価ではない手段は、ファラデー遮蔽７を形成する電極を分極するためにパルス電源を使用することからなっている。これは、これらの条件の下では、継続期間が短い負のパルスを、ファラデー遮蔽７を形成する電極に反復して課すことにより、ファラデー遮蔽７を形成する電極に対するパルスによって正である格子中の開口から電子を逃がすことができ、且つ、イオンの流れを電気的に中和することができることによるものである。
【００８０】
従って、これは、実際はプラズマ源である。正の分極の継続期間と比較すると、負のパルスの継続期間は、極めて短い時間を維持することができる。負のパルス電位の絶対値にも同じことが言える。電子の移動度はイオンの移動度よりはるかに大きいことを前提として、正の電位の値と比較すると、負のパルス電位の絶対値は小さい値を維持することができる。
【００８１】
スロット１５は、ファラデー遮蔽７を形成する電極の中に製造することができる。これらのスロット１５は、図５には示されていないが、当然、長い部材１６によって保護することができ、また、電極７の壁２６に固定することができる。これらの壁２６は、図１ないし４に示されているフランジ１２及び１３と等価である。
【００８２】
プラズマ源の幾何構造は、図５の平面幾何構造に何ら限定されない。これは、この幾何構造は、図１ないし４に示されているような閉構造の幾何構造であってもよいことによるものである。幾何構造構成のこの特定の事例では、抽出格子２４は、ファラデー遮蔽７を形成する電極の幾何構造と同様の幾何構造を有していなければならず、また、ファラデー遮蔽７の電位から電気絶縁されるよう、壁２６の上に置かなければならない。
【００８３】
図６は、イオン源を使用するための本発明によるデバイスの一実施例を示したものである。
【００８４】
この場合、ファラデー遮蔽７を形成する電極は、ファラデー遮蔽７を形成する電極の電位と同じ電位に置かれる出口格子２７によって閉ざされている。平均すると正である出口格子２７の電位に対して、平均すると負の電位である対電極２３を形成する抽出格子２４は、約「ｄ」の距離を隔てて、イオン出口格子２７と対向して置かなければならない。これらの条件の下で、イオン源のよく知られている方法に基づいて、プラズマから始まってこれらの２つの格子を通過する電界線が、イオンがこれらの格子を衝撃しないよう、また、それらを浸食しないような電界線になるよう、これらの格子中の開口の幾何構造を最適化することができる。イオンは、次に、格子２７及び２４を分離しているギャップ「ｄ」中で本質的に加速される。これについては、例えば、「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」ｂｙ  Ｉａｎ  Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  ＩＳＢＮ  ０４７１８５７０８４（１９８９）に詳細に記載されている。
【００８５】
上記プラズマ源の事例で言及したように、図６には示されていないが、本発明の個々の電子源によってイオンの流れを中和することができる。しかしながら、ファラデー遮蔽７を形成する電極及び格子２７に印加される個々の負のパルスで、これらの電極７と格子２７の間に位置しているプラズマ体積から電子が逃れ、２つの格子２７と２４の間で加速された後、ファラデー遮蔽７を形成する電極の分極サイクルの主要部分の間に放出されるイオンの流れを中和するために抽出格子２４を通過することができるよう、パルス電源を利用してファラデー遮蔽７を形成する電極を分極することもとりわけ有利である。
【００８６】
ファラデー遮蔽７を形成する電極の形状と類似した形状を有する容器２８によって形成される遮蔽１８は、ファラデー遮蔽７を形成する電極を取り囲んでいる。誘電材料１１は、ファラデー遮蔽７を形成する電極とインダクタ１４の間に存在している。遮蔽１８を形成する容器２８の内部表面は、誘電材料１７でコーティングされている。ファラデー遮蔽７を形成する電極は、インダクタ４と共に遮蔽１８の中に収納される。
【００８７】
ファラデー遮蔽７を形成する電極は、抽出格子２４に対して平均すると正に分極される。抽出格子２４は、遮蔽１８に対して電気的に絶縁することができるが、一般的にはこの遮蔽１８の電位である。抽出格子２４の電位は接地電位であることが有利であるが、必ずしもその必要はない。
【００８８】
イオン源の場合、システムは、さらに、３つの電極、つまり出口格子２７、抽出格子２４、及びこれらの２つの格子２７と２４の間に位置する相補電極であって、出口格子２７よりも抽出格子２４の近くに位置し、デバイスには無関係の電子源によって電子が生成される際に、これらの電子が出口格子２７へ戻るのを防止するように抽出格子２４が作用する負の電位より若干高い負の電位に置かれる相補電極を備えることができる。この独立した電子源は、電子を放出するホロー陰極であっても、或いは電子を放出するフィラメントであってもよい。これらの格子によって形成される異なる電極中の開口の幾何構造及びそれらの相対位置は、いわゆるピアス等ポテンシャルの輪郭に基づいている（「Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」ｐａｒ  Ｉａｎ  Ｇ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ  ＩＳＢＮ  ０４７１８５７０８４（１９８９）、２８頁参照）。
【００８９】
図７は、図５又は６に分解図で示されている構成部品のアセンブリを示したものである。
【００９０】
図５及び７に示されている格子２４及び２７のメッシュ及び距離「ｄ」は、図面を分かり易くするためにスケール通りではないことは明らかである。
【００９１】
図には示されていないが、ファラデー遮蔽７を形成する電極の近傍へのガスの注入は、イオン源から出現するイオンの流れに関連するガスの損失を補償するために必要であるため、とりわけプラズマ源及びイオン源の場合、必ず必要である。
【００９２】
上で説明したプラズマ源又はイオン源は、構築を著しく単純にし、且つ、処理中の製品によってもたらされる汚染に対する抵抗力を強くする利点を有している。
【００９３】
さらに、プラズマは、誘導方式で経済的に生成され、また、イオンの加速も、直流電源、場合によってはパルス電源によって同じく経済的に達成される。従ってエネルギー効率が高いプラズマ源又はイオン源が製造される。
【００９４】
プラズマ源及びイオン源は、例えば真空コーティングに先立って造型用ガラスを予備処理するために、任意の幾何構造、詳細には寸法が大きい、例えば長さが最大３ｍの平面幾何構造に対して製造することができる。
【００９５】
プラズマ源を使用して造型用ガラスを浄化することができる。この場合、使用されるデバイスは、図５に示されているタイプのプラズマ源であり、スパッタリングによるコーティングに先立って幅３ｍのガラス板を浄化するように適合される。デバイスにはアルゴンが供給され、アルゴン・プラズマが生成される。そのイオンが、ファラデー遮蔽７を形成する電極に対するパルス直流電源による抽出格子２４の相対分極によって約３００ｅＶのエネルギーで抽出される。ファラデー遮蔽７を形成する電極の電位は、接地に対して＋３００Ｖであり、また、抽出格子２４は、接地された遮蔽１８の電位である。消費される電力は、１３．５６ＭＨｚの無線周波数における５ｋＷの場合、パルス直流電流で約１５ｋＷである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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