DE3043693A1 - Vorrichtung zur oberflaechenbehandlung mit mikrowellenplasma - Google Patents

Vorrichtung zur oberflaechenbehandlung mit mikrowellenplasma

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DE3043693A1 DE19803043693 DE3043693A DE3043693A1 DE 3043693 A1 DE3043693 A1 DE 3043693A1 DE 19803043693 DE19803043693 DE 19803043693 DE 3043693 A DE3043693 A DE 3043693A DE 3043693 A1 DE3043693 A1 DE 3043693A1
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Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER 3 U 4 J Q 3
PAT E N TAN WALT E
DR. ING. C. IiOFTMANN (1930-1970) . DI ? L-I N G. W. EITLE · D R. RER. N AT. K. H OFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEHN
DIPL-(NG. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEUASTRASSö 4 · D-8000 M D N CH EN 81 . TELEFON (089) VU087 · TELEX 05-2961? (PATH E)
34 245 p/hl
Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, Kawasaki-shi / Japan
Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung mit Mikrowellenplasma
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung mit Mikrowellenplasma, welche ein Plasma verwendet, das durch eine Mikrowellenentladung erzeugt wird, um eine Oberfläche eines aus elektroleitfähigem Material, wie Metall, bestehenden Gegenstandes zu behandeln.
Ea ist bereits eine Oberflächenbehandlungsvorrichtung mit Vervendung eines Plasmas bekannt geworden, bei der eine elektx-ische Energie hoher Frequenz von weniger als einigen 10 MHz in einen geschlossenen Behälter eingeführt wird, um ein bestimmtes im Behälter eingeschlossenes Gas zu entladen. Diese elektx-ische Energie wird durch eine Spule oder dgl. erzeugt, die außerhalb des geschlossenen Behälters angeordnet ist. Das so entladene Gas wandelt sich in ein Plasma, welches dann mit einer Oberfläche des Gegenstandmaterials reagiert. So kann die Oberfläche behandelt 'werden. Dieses bei derartigen her-
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kömmlichen Geräten verwendete System hat jedoch eine Vielzahl von Nachteilen. Die Hauptnachteile sind die folgenden:
Bei dem System, welches eine Hochfrequenzentladung verwendet, kann eine ausreichende Anpassung zwischen Plasma und Generator nicht leicht erzielt werden. Im Entladungsbereich verursachter Energieverlust liegt auf einem hohen Niveau. Dieser Energieverlust wird durch Reflexion der elektrischen Energie hoher Frequenz von der Entladungskammer nach außen verursacht. Dementsprechend kann die erzeugte elektrische Energie nicht wirkungsvoll für die Herstellung eines Plasmas ausgenutzt werden. Die Kompensation eines solch niedrigen Wirkungsgrades erfordert die Installation eines großräumigen Generators und einer großen Energiequelle. Konsequenterweise ist die Produktionsmenge aktivierten Gases und aktivierter Ionen im Plasma gering, so daß sich der Behandlungs- und Reaktionswirkungsgrad über den gesamten Prozeß auf einem niedrigen Niveau befinden.
Es ist eine andere Vorrichtung bekannt, die als Vorrichtung zum chemisch trockenen Ätzen (CDE) verwendet wird. Mit dieser Vorrichtung wird die Behandlung in einem Bereich durchgeführt, die von dein Plasmaerzeugungsbereich getrennt ist. Sogar bei diesem Gerät wurde kürzlich eine Mikrowellenentladung für die Erzeugung eines Plasmas verwendet. Dieses System beinhaltet herkömmlicherweise die Erzeugung des Plasmas in einem Bereich, der in die Mikrowellenführung eindringt. Wenn dementsprechend die Behandlung dazu bestimmt ist, in dem Plasma durchgeführt zu v/erden, können weder eine große Anzahl von Gegenstände noch großräumige Gegenstände behandelt werden, weil die Dimension des Entladungsbereiches durch die. Dimension der Wellenführung stark eingeschränkt ist. Ein anderer anhaftender Nachteil besteht darin, daß dcr Druck des Plasmagases nicht leicht innerhalb eines weiten
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Bereiches gesteuert v/erden kann.
Hinsichtlich dieser Nachteile ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung mit Plasma, erzeugt durch eine Mikrowellenentladung, zu schaffen, bei der die Oberflächenbehandlung des Gegenstandes innerhalb einer Plasmaerzeugungskammer erfolgt, die für die Behandlung von Oberflächen einer Vielzahl von verschiedensten Gegenständen verwendbar ist und Vorteile
dahingehend mit sich bringt, daß der Behandlungs- und Reaktionswirkungsgrad hervorstechend höher ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Plasmaerzeugungskammer folgende Teile umfaßt: eine Mikrowellen-Energieerzeugungseinrichtung,, eine Wellenführung zum übertragen einer von. dieser Mikrowellenenergieerseugungseinrichtung erzeugten Mikrowelle, einen geschlossenen Behälter, welcher die Plasmaerzeugungskammer bildet und mit einer Evakuierungseinrichtung und einer Gasversorgungseinrichtung versehen ist und von der Wellenführung durch geeignete Trennmittel getrennt ist, eine Antenne zum Übertragen der Mikrowelle, die durch die Trenneinrichtung so ragt, daß ein Ende der Antenne in die Wellenführung und das andere Ende in den geschlossenen Behälter ragt und eine Stützeinrichtung, welche sich innerhalb des geschlossenen Behälters befindet, an der Antenne angebracht i.st und in der Lage ist, einen elektrisch leitfähigen, zu behandelnden Gegenstand derart abzustützen, daß die Antenne und der Gegenstand elektrisch miteinander verbunden sind.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die durch die Wellenführung übertragene Mikrowelle mittels einer metallischen Antenne in den geschlossenen Behälter eingeführt. Der zu behandelnde Gegenstand ist so angeordnet, daß er über
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eine Stützeinrichtung elektrisch mit der Antenne verbunden ist. So wird der zu behandelnde Gegenstand dazu gezwungen, an sich als Antenne zu wirken. Dies erlaubt die Erzeugung eines Plasmas um den so angeordneten Gegenstand mit einer hohen Dichte. Die Oberflächenbehandlung wird dementsprechend sehr wirkungsvoll ausgeführt. Bei dieser Vorrichtung steht der einem Plasmaerzeugungsbereich schaffende geschlossene Behälter mit der Mikrowellenführung nur über die Antenne in Verbindung. Aus diesem Grund kann die Oberflächenbehandluncj mittels Plasma innerhalb eines großdimensionierten Behälters unabhängig vom Durchmesser der Wellenführung realisiert werden. Somit kann Plasma über einen größeren Bereich erzeugt und der Druck des erzeugten Plasmagases innerhalb eines weiten Bereiches gesteuert werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Nitriervorrichtung für eine Metalloberfläche, welche ein Plasma aus einer gasförmigen Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff verwendet und die Erfindung verkörpert und
Figur 2 einen vergrößerten Querschnitt mit der Darstellung des Bereiches X, welcher in Figur 1 durch einen geschlossenen Kreis gekennzeichnet ist.
In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Mikrowellen-L'nergieer Zeugungsvorrichtung, welche beispielsweise Mikrowellen einer Frequenz von 2,450 MIIs erzeugt. Die erzeugten Mikrowellen werden dann durch eine Wellenführung 2 (109 χ 55 mm, in Ubereinstimfaung mit dem Japanischen Industrie-Standard (JIS) WRJ-2) übertragen. Die Wellenführung 2 ist
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mit einer Änpaß- bzw. Abgleicheinrichtung ausgerüstet, zum Anpassen oder Abgleichen der übertragung einer Mikrowelle. Diese Einrichtung besteht aus einem Kolben 3 und einem Drei-Stab-Tuner 4. Eine Plasmaerzeugungskammer hat die Form eines geschlossenen Behälters 5 aus rostfreiem Stahl (Innendurchmesser 30 cm und Länge 50 cm). Der geschlossene Behälter besteht aus einem Nicht-Mikrowellen-Ubertragungsmaterial, so daß verhindert werden kann, daß Mikrowellen aus dem Behälter austreten. Aus diesem Grund können mögliche Beeinflussungen der Außenseite des Behälters, wie die Veränderung einer äußeren Impedanz verhindert werden, so daß eine eingeführte Energie wirksam arbeiten kann. Der geschlossene Behälter 5 kann andererseits aus einem nicht-metallischen Material bestehen, welches mit einem elektrole.itfähigen Film beschichtet ist. Außerdem kann der geschlossene Behälter 5 aus einem nicht-metallischen Material bestehen, welches an der Außenwand mit einem Wassermantel versehen ist. Der geschlossene Behälter 5 ist mit einem Ventilator 6 und einem Gaseinlaß 7 versehen. Der Ventilator 6 ist über ein Ventil 9 mit einer Evakuierungsvorrichtung 8 verbunden. Die Evakuierungsvorrichtung 8 umfaßt eine Diffusionspumpe 8a, eine Rotationspumpe 8b und eine Kälte-Auffangvorrichtung 8c. Der Gaseinlaß 7 ist über ein Ventil 10 und einen Strömungsmesser 11 mit einem Stickstof f zylinder 12 verbunden. Der Gaseinlaß 7 ist ebenso über ein Ventil 13 und einen Strömungsmesser 14 mit einem Wasserstoffzylinder 15 verbunden.
Der geschlossene Behälter 5 hat einen Durchmesser von zumindest einer Hälfte der Wellenlänge der eingeführten Mikrowellc. Innerhalb des Behälters 5 werden ein zu behandelnder Gegenstand 16 oder eine Vielzahl von zu behandelnden Gegenständen 1G von einem metallischen Stützpol 18 abgestützt, welchen- vorzugsweise ein Rohr aus rostfreiem Stahl ist.
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Die Abstützvorrichtung für den zu behandelnden Gegenstand ist mit dem oberen Ende einer Antenne 17 verbunden, welche in den Kessel 5 beispielsweise auf solche Weise ragt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Der geschlossene Behälter 8 ist weiterhin mit einer lonisationsvakuummeßlehre 19 ausgerüstet, \im das Vakuumniveau des Innenraums des Behälters in einem bestimmten Evakuierungszustand zu beobachten. Weiterhin ist ein Druckmeßgerät 20, welches mit einer Membran arbeitet, vorgesehen, um den Druck des Innenrauns des Behälters 5 %n einem bestimmten Behandlungszustand zu beobachten. Der geschlossene Behälter 5 ist dann an der Außenwand mit einem Kühlrohr 21 versehen, so daß der Behälter 5 von der Außenseite dadurch gekühlt werden kann, daß Kühlwasser durch das Rohr 21 strömt.
Die durch die Wellenführung 2 übertragene Mikrowelle wird von der Antenne 17, die aus Kupfer oder rostfreiem Stcihl besteht und in die Mikrowellenführung 2 ragt, aufgefangen und dann in den geschlossenen Behälter 5 geleitet. Die Antenne sollte vorzugsweise eine rohrförmige Antenne sein. Die Antenne 17 ist luftdicht durch eine Quartzscheibe 22 und im wesentlichen durch deren Mitte geführt. Ein Ende der Anterne ragt in das Innere des geschlossenen Behälters 5 und das andere Ende in das Innere der Wellenführung 2. Die Qu?rtzscheibe 22 und der geschlossene Behälter 5 und weiterhin die Scheibe 22 und die Wellenführung 2 sind beide über O-Ringe 23 bzw. 23'' miteinander verbunden, um so luftdichte Verbindungen herzustellen. Es besteht keine besondere Begrenzung hinsichtlich der Formgestaltung der Stützeinrichtung 18, soweit die Stützeinrichtung in der Lage ist, den zu behandelnden Gegenstand (Probe) 16 so abzustützen, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Gegenstand 16 und der Antenne aufrechterhalten wird. Daher stellt die Form des Stützpols 18 in Figur 1 keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Stützein-
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richtung 18 selbst eine Antenne sein, indem die Antenne in \
den Behälter 5 ragt. |
Beim Durchführen einer Behandlung wird der geschlossene Be- > halter 5 evakuiert und dann eine Mischung aus Stickstoff- . gas und Wasserstoffgas in einem geeigneten Verhältnis in den Behälter 5 eingeführt. Bei der Einführung der gasförmigen Mischung wird auf diese Mischung eine Mikrowellenenergie aufgebracht, um ein Plasma 24 zu erzeugen. So wird das Ntrieren der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes 16 durchgeführt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der Gegenstand 16 selbst als Antenne, so daß ein Plasma hoher Dichte auf den Gegenstand 16 erzeugt wird.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung und eine Betriebsweise der Vorrichtung werden nachfolgend weiter hinsichtlich einer Plasma nitrierung, einer Stahllegierung, wie SACM-1 beschrieben .
Gegenstände 16 als Stahllegierungsplatten mit einer Dimension von 120 mm χ 50 mm χ 5 mm (siehe Figur 1) werden an den Stütseinrichtungen 18 aus rostfreiem Stahl befestigt. Sod:·.in wird die Stützeinrichtung 18 in das obere Ende der Antenne 17 eingesetzt und dort .befestigt. Nachfolgend wird der geschlossene Behälter bis zum Erreichen eines Niveaus von 1x10 Torr evakuiert, indem die in der Evakuierungsvorrichtung 8 befindliche Diffusionspumpe 8a betrieben wird. Dann wj rd das Ventil für die Diffusionspumpe 8a geschlossen v.nc'i ein Stickstof f gas und ein Wasserstoff gas werden durch Öffnen dar Ventile 10 und 13 unter den Bedingungen eingeführt, bei denen dor Druck im Behälter 5 auf ungefähr 1,5 Torr gehalten wird. Dan Verhältnis zwischen dem Stickstoffgas und dem V.'aKccratoffgas kann in Abhängigkeit von dem Nitrierzweck ν<irj J ort werden. Bei diesem Beispiel beträgt das Verhältnis
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1:1.' Das Ventil 9 ist so eingestellt, daß es die Strömungsrate der gasförmigen Mischung auf ungefähr 20 cc/mm hält, die in die Auffangvorrichtung 8c strömt, dio durch flüssigen Stickstoff durch Betrieb der Rotationspumpe 8b der Evakuierurigsvorrichtung 8 gekühlt wird. Unter diesen Umständen wird die gasförmige Mischung durch die Mikrowellenenergie einer Frequenz von 2,450 MHz. und dem Ausgang von 2 KW r die von der Mikrowellen-Energie-Erseugungsquelle 1 erzeugt wird, entladen, um ein Plasma 24 zu erzeugen. Im durch die Mikrowellenentladung erzeugten Plasma sind aktive Spezien, wie ein Stickstoffion, ein Stickstoff-Wasserstoff-Ion und verschiedene Radikale anwesend. Die so produzierten aktiven Spezien reagieren mit dem Gegenstand 16. Die Plasmareaktion wird.für 2 h vorgenommen und dann die Entladung beendet. Dann wird der Gegenstand 16 in dem Zustand aus dem Behälter 5 entnommen, in dem der Behäiter 5 gehalten wird, wenn er mit Stickstoffgas gefüllt wird. Der so hergestellte Gegenstand hat eine grau verwandelte Oberfläche. Durch metallographische Studien vorgenommene Sektionsphotographien lehren, daß in der Gegenstandplatte eine sehr harte Nitridschicht von einer Dicke von nahezu 100 bis 200 ixm ausgebildet ist.
Die Plasmabehandlungsvorrichtung der zuvor beschriebenen Ausführungsform umfaßt den geschlossenen Behälter 5, der eine Erzeugungskammer für ein räumliches Plasma bildet, welche, von der Wellenführung 2 getrennt ist. Dementsprechend ergeben sich folgende Vorteilet Erstens kann eine große Anzahl von Gegenständen zuverlässig in einem Vorgang behandelt werden, und zwar sogar sehr große Gegenstände, und zweitens kann die Entladung stabil gehalten werden, sogar wenn der Gasdruck des entladenen Pleismas sich innerhalb eines großen Bereiches verändert. Daher ist die vorliegende Vorrichtung auf die verschieden·.;te Oberflächenbehandlung oder die verschiedensten Plasmareakt.ionon anwendbar.
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Insbesondere da der Entladungsraum groß ist und die Entladung sogar bei einem niedrigen Druck (beispielsweise
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10 bis 10 Torr) infolge der Hochfrequenzeigenschaften der Mikrowelle stabil gehalten werden kann, werden die mittleren freien Weglängen der Ionen und der Radikalen zur Erzeugung einer homogenen Plasmaverteilung erheblich verlängert. Aus diesem Grund kann die Behandlung auf einer Oberfläche mit einer homogenen Verteilung realisiert werden. Da darüber hinaus der zu behandelnde Gegenstand an siqh als Antenne für die Erzeugung des Mikrowellenplasmas dient, können die für das Nitrieren notwendigen aktiven Spezies, wie in dem um die Antenne erzeugten Plasma hoher Dichte vorhandenen Ionen und Radikale, sehr wirkungsvoll aufgebracht werden. Entsprechend wird der Energiewirkungsgrad erheblich verbessert.
Ρλο Verwendung der Mikrcwellenentladung erleichtert eine Anpassung zwischen Plasma und Generator. Da darüber hinaus die M:iJ:j:üwelle durch Verwendung einer Wellen führung und einer Metallantenne übertragen wird, wird der elektromagnetische Reflexionsverlust erheblich herabgesetzt. Dies hat einen hohen elektrischen Energiewirkungsgrad zur Folge. Da weiterhin eine erhebliche Energie leicht in ein Plasma eingegeben werden kann, wird die Behandlungsrate erhöht und dementsprechend eine kürzere Behandlungszeit realisiert.
BoJ. der zuvor genannten Beschreibung einer Ausführungsform wird eine Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff erwähnt. Jeu· ich können natürlich auch andere Gase, wie Ammoniak verwundet werden. Die Behandlung ist natürlich auch nicht auf das NiLrieren beschränkt. Andere Behandlungen wie das Carbon!rieren und das Boritrieren sind in gleicher Weise anwendbar.
Wie zuvor beschrieben, ist die ein Mikrowellenplasma der
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vorliegenden Erfindung verwendende Behandlungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes innerhalb einer Plasmaerzeugungskammer. Die Mikrowelle wird aus einer Wellenführung mittels einer Metallantenne in einen geschlossenen Behälter eingegeben. Der zu behandelnde Gegenstand wirkt für sich als Antenne,^ weil der zu behandelnde Gegenstand, welcher elektrisch leitend ist, elektrisch mit der Antenne innerhalb des Behälters verbunden ist. Daher ist es nicht nur vorteilhaft, daß der Reaktionswirkungsgrad hervorragend verbessert wird, sondern daß auch ein Plasma über einen ausgedehnten Bereich erzeugt werden kann. Darüber hinaus ergeben sich noch andere Vorteile, gemäß denen der Plasmagasdruck innerhalb eines weiten Bereiches steuerbar ist. Konsequenterweise ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung für äas Nitrieren, Carbonisieren, Ätzen und dgl« von Oberflächen einer Vielzahl und einer großen Verschiedenheit von Ct-cjenständen oder von anderen zu behandelnden Oberflächen anwendbar, die Plasraareaktionen verwenden.
Zusammengefaßt ist auszuführen, daß gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes vorgesehen ist, die ein Mikrowellenplasma innerhalb einer Plasmaerzeugungskammer verwendet. Diese Kammer umfaßt: eine Mikrcwcllen-Enargie-Erzeugungsein:·: j chtimg, eine Re] lenführung zum überführen einer von der Erzeugungseinrichtung erzeugten Mikrowelle, einen geschlossenen Behälter, der die Plasmaorzeugungskammer bildet und von der Wellenführung durch geeignete Trennmittel getrennt ist, eine Antenne zum Übertragen der Mikrowelle, deren eines Ende in die Wellenführung und deren anderes Ende in den geschlossenen Behälter ragt und eine Stützeinrichtung zum Halten oder Abstützen der elektrisch-leitfähiyen, zu behandelnden Gegenstände, die innerhalb des geschlossenen Behältern vorgesehen iyt
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und so c\uf der Antenne angebracht ist, daß die Antenne und der elektrisch-leifcfähige Gegenstand elektrisch miteinander verbunden sind.
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Claims (1)

  1. HO.FFMA.NN · EITL-E & PARTNER
    ΡΛ.Τ Ii N TAN WALTE
    DR. ING. E. HOFFMANN (19301976) . DIPL.-INC. W. FlTLC · D R. R Π R. N AT. K. HO H FMAN N · D I PL.· I N G. W. LE H N
    DIPI..ING. K. FUCHSLt · DR. RSR. ΝΛΤ. B. HANSEN ARABBLLAS1RASSE 4 · D-8000 MO N CH C N Bl ■ ■ TELE FON (089) 9Π0Β? · TELEX 05-29019 (PAT H E)
    34 245. p/hl
    Tokyo Shibciura Denki Kabuehiki Kaisha, Kawasaki-shi / Japan
    Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung mit
    Mikrowellenplasina
    Pafcentan sprüche ·
    f 1 .J Vorrichtung zum Behandeln einer Oberfläche eines zu behandelnden Gegenstandes mit Mikrowellenplasma innerhalb einer Plasmaerzeugungskammer', dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaerzeaigungskammer folgende Teile umfaßt: eine Mikrowellen-Energieerzeugungseinrichtung (1), eine Wellenführung (2) zura Übertragen einer von dieser Mikrowellenenergieerzeugungseinrichtung (1) erzeugten Mikrowelle, einen geschlossenen Behälter (5), welcher die Plasraaerseugungskammer bildet und mit einer Evakuierungeeinrichtung (S) und einer Gasversorgungseinrichtung (10, 11, 12; 13, 14, 15; 7) versehen ist und von der Wellenführiing (2} durch geeigr.oto Trennmittel (22) getrennt ist, eine. Antenne (17) zum Übertragen der Mikrowelle, die durch die Trenneinrichtung (22) so ragt, daß ein Ende der Antenne in die Wellenführung (2) und das andere Ende in den geschlossenen
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    Behälter (5) ragt und eine Stützeinrichtung (18), welche sich innerhalb des geschlossenen Behälters (5) befindet, an der Antenne angebracht ist und in der Lage ist, einen elektrisch leitfähigen, zu behandelnden Gegenstand (16) derart abzustützen, daß die Antenne (17) und. der Gegenstand elektrisch miteinander verbunden sind.
    2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der geschlossene Behälter (5) aus einem Nicht-Mikrowellenübertragungsmetall oder einem nichtmetallischen, mit einem elektrisch leitfähigen Film beschichteten Material oder einem nicht-metallischen Material besteht, welches an der Außenwand mit einem Wassermantel ausgerüstet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 r dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Behälter (5) aus rostfreiem Stahl besteht.
    4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche
    1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der geschlossene Behälter (5) einen 'Durchmesser hat, welcher zumindest eine Hälfte der einzuführenden Mikrowelle hat.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennmittel als eine Quartzscheibe (22) ausgebildet sind, welche zwischen dem geschlossenen Behälter (5) und der Mikrowellenführung (2) unter Zwischenschaltung von eine luftdichte Verbindung bewirkenden O-Ringen (23, 23') vorgesehen ist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (17) im wesentlichen zentral durch die Trenneinrichtung (22) geführt und dort luftdicht gehalten ist.
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    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet, daß die Antenne aus rostfreiem Stahl besteht und die Form eines Rohres hat.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützeinrichtung als ein Pol oder Rohr (18) aus rostfreiem Stahl besteht, dessen eines Ende mit deia oberen Ende der Antenne (17)
    verbunden ist, welches in den geschlossenen Behälter (5) ι
    ^ agt.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützeinrichtung ein verlängerter Teil der Antenne ist.
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GB (1) GB2064279B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297343A1 (de) * 1987-06-25 1989-01-04 BEERWALD, Hans Triggerbare Funkenstrecke
DE4037090A1 (de) * 1990-11-22 1992-05-27 Leybold Ag Vorrichtung zum auskoppeln von mikrowellenleistung aus einem ersten raum in einen zweiten raum
DE4113142A1 (de) * 1991-03-14 1992-09-17 Leybold Ag Vorrichtung zur erzeugung von glimmentladungen
DE4136297A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-06 Plasma Electronic Gmbh, 7024 Filderstadt, De Vorrichtung zur lokalen erzeugung eines plasmas in einer behandlungskammer mittels mikrowellenanregung
US5283538A (en) * 1990-11-22 1994-02-01 Leybold Aktiengesellschaft Apparatus for coupling microwave power out of a first space into a second space

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4423303A (en) * 1980-05-06 1983-12-27 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Apparatus for treating powdery materials utilizing microwave plasma
JPS5782955A (en) * 1980-11-12 1982-05-24 Hitachi Ltd Microwave plasma generating apparatus
AU549376B2 (en) * 1983-02-25 1986-01-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Plasma treatment
AU544534B2 (en) * 1983-06-14 1985-06-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Plasma coating
JPH0693447B2 (ja) * 1983-12-23 1994-11-16 株式会社日立製作所 マイクロ波プラズマ処理装置
JPH0627323B2 (ja) * 1983-12-26 1994-04-13 株式会社日立製作所 スパツタリング方法及びその装置
EP0152511B1 (de) * 1984-02-23 1990-01-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabehandlung von Kunstharz
US5364519A (en) * 1984-11-30 1994-11-15 Fujitsu Limited Microwave plasma processing process and apparatus
JPS61131454A (ja) * 1984-11-30 1986-06-19 Fujitsu Ltd マイクロ波プラズマ処理方法と装置
US4675206A (en) * 1985-04-19 1987-06-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for the production of a surface-coated article
CA1327769C (en) * 1986-06-20 1994-03-15 Shoji Ikeda Powder treating method and apparatus used therefor
US4883570A (en) * 1987-06-08 1989-11-28 Research-Cottrell, Inc. Apparatus and method for enhanced chemical processing in high pressure and atmospheric plasmas produced by high frequency electromagnetic waves
US4804431A (en) * 1987-11-03 1989-02-14 Aaron Ribner Microwave plasma etching machine and method of etching
JP2805009B2 (ja) * 1988-05-11 1998-09-30 株式会社日立製作所 プラズマ発生装置及びプラズマ元素分析装置
US4851630A (en) * 1988-06-23 1989-07-25 Applied Science & Technology, Inc. Microwave reactive gas generator
JPH02141494A (ja) * 1988-07-30 1990-05-30 Kobe Steel Ltd ダイヤモンド気相合成装置
US5091049A (en) * 1989-06-13 1992-02-25 Plasma & Materials Technologies, Inc. High density plasma deposition and etching apparatus
US5023056A (en) * 1989-12-27 1991-06-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Plasma generator utilizing dielectric member for carrying microwave energy
DE4003904A1 (de) * 1990-02-09 1991-08-14 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum behandeln von substraten in einem durch mikrowellen erzeugten, gasgestuetzten plasma
US5363749A (en) * 1990-03-16 1994-11-15 Tecogen, Inc. Microwave enhanced deep fat fryer
US5234565A (en) * 1990-09-20 1993-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Microwave plasma source
JP3101330B2 (ja) * 1991-01-23 2000-10-23 キヤノン株式会社 マイクロ波プラズマcvd法による大面積の機能性堆積膜を連続的に形成する方法及び装置
EP0512677B1 (de) * 1991-04-04 1999-11-24 Hitachi, Ltd. Verfahren und Vorrichtung zur Plasmabehandlung
JP3323530B2 (ja) * 1991-04-04 2002-09-09 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
US6008133A (en) * 1991-04-04 1999-12-28 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for dry etching
US5474650A (en) * 1991-04-04 1995-12-12 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for dry etching
US5480533A (en) * 1991-08-09 1996-01-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Microwave plasma source
US5510088A (en) * 1992-06-11 1996-04-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Low temperature plasma film deposition using dielectric chamber as source material
US5567241A (en) * 1993-04-30 1996-10-22 Energy Conversion Devices, Inc. Method and apparatus for the improved microwave deposition of thin films
US5387288A (en) * 1993-05-14 1995-02-07 Modular Process Technology Corp. Apparatus for depositing diamond and refractory materials comprising rotating antenna
US5501740A (en) * 1993-06-04 1996-03-26 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5556475A (en) * 1993-06-04 1996-09-17 Applied Science And Technology, Inc. Microwave plasma reactor
US5641359A (en) * 1996-02-08 1997-06-24 Applied Materials, Inc. Process gas delivery system
JP2967060B2 (ja) * 1997-02-21 1999-10-25 日本高周波株式会社 マイクロ波プラズマ発生装置
GB2336603A (en) * 1998-04-23 1999-10-27 Metaltech Limited A method and apparatus for plasma boronising
JP4595276B2 (ja) * 2000-12-25 2010-12-08 東洋製罐株式会社 マイクロ波プラズマ処理方法及び装置
US7510664B2 (en) * 2001-01-30 2009-03-31 Rapt Industries, Inc. Apparatus and method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for shaping of damage free surfaces
US7591957B2 (en) * 2001-01-30 2009-09-22 Rapt Industries, Inc. Method for atmospheric pressure reactive atom plasma processing for surface modification
US6660177B2 (en) * 2001-11-07 2003-12-09 Rapt Industries Inc. Apparatus and method for reactive atom plasma processing for material deposition
EP1361437A1 (de) * 2002-05-07 2003-11-12 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Ein neuer biologischer Tumormarker und Methoden für die Detektion des krebsartigen oder nicht krebsartigen Phenotyps von Zellen
US7227097B2 (en) 2002-05-08 2007-06-05 Btu International, Inc. Plasma generation and processing with multiple radiation sources
US7445817B2 (en) 2002-05-08 2008-11-04 Btu International Inc. Plasma-assisted formation of carbon structures
US7494904B2 (en) * 2002-05-08 2009-02-24 Btu International, Inc. Plasma-assisted doping
US7465362B2 (en) 2002-05-08 2008-12-16 Btu International, Inc. Plasma-assisted nitrogen surface-treatment
US7497922B2 (en) 2002-05-08 2009-03-03 Btu International, Inc. Plasma-assisted gas production
US7638727B2 (en) 2002-05-08 2009-12-29 Btu International Inc. Plasma-assisted heat treatment
US7432470B2 (en) 2002-05-08 2008-10-07 Btu International, Inc. Surface cleaning and sterilization
US7560657B2 (en) 2002-05-08 2009-07-14 Btu International Inc. Plasma-assisted processing in a manufacturing line
US7498066B2 (en) * 2002-05-08 2009-03-03 Btu International Inc. Plasma-assisted enhanced coating
US7189940B2 (en) * 2002-12-04 2007-03-13 Btu International Inc. Plasma-assisted melting
US7371992B2 (en) 2003-03-07 2008-05-13 Rapt Industries, Inc. Method for non-contact cleaning of a surface
US20040173316A1 (en) * 2003-03-07 2004-09-09 Carr Jeffrey W. Apparatus and method using a microwave source for reactive atom plasma processing
US7297892B2 (en) * 2003-08-14 2007-11-20 Rapt Industries, Inc. Systems and methods for laser-assisted plasma processing
US7304263B2 (en) * 2003-08-14 2007-12-04 Rapt Industries, Inc. Systems and methods utilizing an aperture with a reactive atom plasma torch
US6811662B1 (en) * 2003-08-22 2004-11-02 Powership Semiconductor Corp. Sputtering apparatus and manufacturing method of metal layer/metal compound layer by using thereof
KR100628887B1 (ko) * 2005-02-01 2006-09-26 삼성전자주식회사 마이크로웨이브 에너지를 이용하여 기판 상에 막을형성하는 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
US8707857B2 (en) 2005-08-08 2014-04-29 Ronald M. Popeil Cooking device to deep fat fry foods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757733A (en) * 1971-10-27 1973-09-11 Texas Instruments Inc Radial flow reactor
US4101411A (en) * 1976-04-15 1978-07-18 Hitachi, Ltd. Plasma etching apparatus
JPH05171597A (ja) * 1991-12-26 1993-07-09 Mitsui Toatsu Chem Inc 紙塗工用組成物

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55131175A (en) * 1979-03-30 1980-10-11 Toshiba Corp Surface treatment apparatus with microwave plasma

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757733A (en) * 1971-10-27 1973-09-11 Texas Instruments Inc Radial flow reactor
US4101411A (en) * 1976-04-15 1978-07-18 Hitachi, Ltd. Plasma etching apparatus
JPH05171597A (ja) * 1991-12-26 1993-07-09 Mitsui Toatsu Chem Inc 紙塗工用組成物

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Der Grosse Brockhaus (1979) Bd. 5 Stichw. "Höchstfrequenztechnik/Hohlleiter" *
Elektrisches Nachrichtenwesen Bd. 43 No. 1(1968) S. 3-9 *
US-Z.: Rev. Sci. Instruments, Vol. 48, Nr. 7, å77, S. 762-766 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0297343A1 (de) * 1987-06-25 1989-01-04 BEERWALD, Hans Triggerbare Funkenstrecke
DE4037090A1 (de) * 1990-11-22 1992-05-27 Leybold Ag Vorrichtung zum auskoppeln von mikrowellenleistung aus einem ersten raum in einen zweiten raum
US5283538A (en) * 1990-11-22 1994-02-01 Leybold Aktiengesellschaft Apparatus for coupling microwave power out of a first space into a second space
DE4113142A1 (de) * 1991-03-14 1992-09-17 Leybold Ag Vorrichtung zur erzeugung von glimmentladungen
DE4136297A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-06 Plasma Electronic Gmbh, 7024 Filderstadt, De Vorrichtung zur lokalen erzeugung eines plasmas in einer behandlungskammer mittels mikrowellenanregung

Also Published As

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GB2064279A (en) 1981-06-10

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