JP5274659B2 - 支持体の両側上に同時に膜を蒸着するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無機支持体の両側上に同時に膜を蒸着し、前記支持体の特性を変更するための方法に関する。特に、本発明は、ガラスプレート上に膜を同時に蒸着することを目的とする。

また、本発明は、問題の方法を特に連続的に適用するための設備に関する。

様々な支持体の一方の側の上に薄膜被覆を蒸着するために様々な方法が使用される。それらは特に、エネルギーが所望の化合物を生成するため及び／又はそれらを支持体に結合するために生成される方法によって異なる。

薄膜被覆の蒸着は、電子工学、耐腐食性及び摩擦被覆、例えば耐火膜（チタン又はアルミニウム窒化物、炭化物及び酸化物）、光学特性（反射防止、太陽光保護、フィルターなど）を有する被覆、他の特別な表面特性（抗微生物、自己クリーニング、親水性、疎水性など）を与える被覆、及び様々な用途（光電池、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、有機光電池など）のための導電性酸化スズ膜のような種々の用途に使用される。

問題の支持体は様々なタイプ、例えばガラス、鋼、セラミック、有機ポリマー、熱可塑性プラスチックなどからなるものであることができる。

特にガラス分野において適用可能な薄膜蒸着技術は次の四つに主に分類されることができる：ゾルゲル；磁気スパッタリング；熱分解噴霧；及びＣＶＤ（化学蒸着）。

ＣＶＤは、熱い支持体上に前もって蒸発された化学的反応体又はプリカーサを送ることにあり、その反応体及びプリカーサは、熱い支持体と接触すると熱分解によって分解する。

この方法はフロートガラスの製造時にオンラインで広く適用される。

従って、薄膜（数十又は数百ｎｍのオーダーの厚さ）、特に酸化物が得られる。得られた膜は緻密で高純度である。一般に、それらは化学的にかつ機械的に極めて安定している。蒸着速度は高い。

しかしながら、蒸着されることができる材料の範囲は限定される。なぜならば揮発されることができかつガラス製造者に利用可能な温度範囲（５００〜７５０℃）内で熱分解するプリカーサを見つけることは難しいからである。

支持体温度を回避し、それゆえＣＶＤで使用されうるプリカーサの範囲、従って蒸着されうる材料の範囲を広げる一つの可能な方法は、通常のＣＶＤ（任意選択的に低温）をプラズマ装置と組み合わせることである。

ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相成長法）はいかなるプラズマを使用して適用してもよく、コールドプラズマ（平衡でない）又は熱プラズマ（平衡）を使用してもよい。

コールドプラズマが一般に好ましい。プラズマの活性種（電子、イオン、準安定など）は一般的には数ｅＶのエネルギーを持ち、従って化学プリカーサの解離又は活性化を起こしうる。

非平衡プラズマを維持するために、減圧で作用することが必要であることが多い。それゆえ、最も知られたＰＥＣＶＤ技術は低圧プラズマを使用する。

しかしながら、工業的な目的のためにこの方法を適用するために、コストを最小にすることが必要である。それゆえ、低圧プラズマ技術を大気圧に近い圧力範囲内で操作するプラズマ技術に移すことに工業的製造者の一部の関心が大きくなっている。

様々なプラズマタイプがプラズマ技術において知られている：
「グロー放電プラズマ」又は均一プラズマは、極めて均一な薄膜被覆の蒸着を可能にし、相対的に低いエネルギーレベルを要求する。しかしながら、それは長く、安定させるために制限された周波数領域内に制限されなければならない。それはまた、薄膜種の種類をより制限する。プラズマのエネルギーレベルを上げることは電気アークの発生を起こしうる。電極間に誘電プレートを配置することはグロー放電と電気アークの間の中間状態を得ることを可能にする。その状態は「フィラメント状態」と呼ばれる。フィラメントは本質的に不安定であるが、高エネルギーレベルを担持し、処理の時間の減少、従って支持体のスピードの加速を可能にする。他方、それらのランダムな製造のため、材料の逆説的に均一な蒸着速度が得られ、微小放電の極めて高い数値（一般的には１０^６／ｃｍ^２／秒）が所定の領域の１サイクル時に生成される。

通常のＣＶＤ処理方法の潜在的な可能性を大気圧プラズマ法の潜在的な可能性と合体させる努力がなされている。我々の選択は誘電バリヤー放電（ＤＢＤ）を使用することであった。これは、他のプラズマ法に対して、低圧及び大気圧の両方で操作し、大きい領域に対して連続的な処理を可能にする利点を有する。それは１メガワットまでのオーダーの有効電力を生成することを意味する。

かかる方法は、プラスチックを被覆するために例えばＷＯ２００５／１１３８５６においてずっと低い電力範囲について記載されている。ＷＯ２００４／０１３３７６は光触媒ＴｉＯ_２膜の蒸着のための専用のプラズマＣＶＤ法を記載する。この方法は、蒸着された被覆のグロー放電プラズマ後処理を要求する。

引用された両ケースにおいて、方法はあまり良くないエネルギー効率を持つ主要な欠点を有する。発生した電力のほとんどは純粋な損失として散逸される。問題は大部分において放電回路の容量インピーダンスに起因する。その容量インピーダンスは電極間の距離（結果として電極とそれらの間に配置された支持体との間の距離）が大きいほど高い。

ＷＯ２００７／０８９１４６は感熱性の表面（三酢酸セルロース）のグロー放電モードでの処理のための装置を記載する。伴なわれる電力レベルは相対的に低い（３００〜８００Ｗ）。この装置は特定の電力供給タイプ（パルスパワー発生器）を使用する。インピーダンスは、誘導コイルを並列及び直列に使用するだけのために、負荷を安定化させるのではなく、プラズマ放電で発生したプリカーサの分裂の程度を高めるために使用される。

ＷＯ９９／０４４１１は膜処理装置を記載し、そのＲＦ電力供給モードは高く反映された電力を誘導する。それゆえ、本発明で開発されたものとは違って複雑な二次回路が存在する。

ＪＰ２００７／２７３９１５は、二次側にＲＬＣ回路を与えられた低電力（５００Ｗ）真空プラズマ処理法を記載する。著者は、回路の共振に接近するのを補償するときに処理の効率が良好になることを報告する。

考えられるアプローチは、支持体の両側上に同時に膜を蒸着するように二つの反応領域を作るために支持体の各側上に間隙をなお維持しながら、二つの電極間に支持体を配置することであった。

本発明の第一目的は、支持体の両側上に同時に、可能なら異なる性質の膜を蒸着する際の時間を節約することである。

本発明の別の目的は、ＤＢＤ法を使用して支持体上に膜を蒸着するための設備のエネルギー効率を改良することである。

別の目的は、エネルギー効率を不当に劣化させずに蒸着の効率を改良することである。

本発明の別の目的は、この改良が様々なタイプの製造によって課される条件、特に様々な厚さの支持体、異なる膜のタイプなどにかかわらず、その効率を維持することを確実にすることである。

本発明の一つの主題は、無機支持体の両側上に同時蒸着するための方法において、それが以下の操作を含むことを特徴とする方法である：
−支持体を反応室内に導入するか、又は支持体を反応室内で走行させる、但し、反応室では少なくとも二つの電極が支持体の各側上に配置され、少なくとも一つの誘電バリヤーが支持体の少なくとも一方の側と少なくとも二つの電極の間に配置される；
−ＨＦ変圧器を含み、その二次側の端子に少なくとも二つの電極が接続される安定電力供給源を使用する；
−安定高周波電圧をこの変圧器の二次回路に発生する、但し、前記電圧は、少なくとも二つの電極の間の支持体の各側上にフィラメント状プラズマを発生するようなものである；
−少なくとも二つの電極を含む回路の固有インダクタと並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）を使用して、変圧器の二次側に発生される電圧と電流の間の位相シフトを減少する；
−混合物を反応室内の支持体の各側上に導入する、但し、前記混合物の組成は、プラズマと接触すると、それが分解し、支持体の対応する側上に膜として蒸着されることができる種を生成するようなものである；
−安定電力供給源によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又は少なくとも二つの電極を含む回路と並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、最適な反応特性を得るように方法の開始時又は方法の間に適合する；
−発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及び／又はインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、電気放電を維持するための電圧より高い電圧を持ち、結果として電極間に電流が流れる時間に相当する時間を延ばす高調波の生成を促進するように適合する；及び
−支持体を、前記支持体の各側上に所望の厚さの膜を得るのに十分な時間の間、室内に保持する。

本発明の方法は「工程（ｓｔｅｐｓ）」よりむしろ「操作（ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ）」に関して規定され、即ち、操作の連続は操作が上で示された順序で必ずしも実施される必要がないことに注意されるべきである。

本発明の方法の第一利点は、支持体の各側上のフィラメント状プラズマによって供給されるエネルギーが特に電極と支持体の間の各距離を調整することに調整されることができ、それによって多くの種類の組成を有する膜が同時に蒸着されることを可能にすることである。

一つの有利な実施形態によれば、反応室内の支持体の各側上に導入された混合物の組成は同一である。対称性の原理に従うことによって、調整を実施することは明らかに容易になり、様々な反応体間の干渉の問題も低減される。これは、製造において時間の節約及び空間の節約の両方をもたらす。

別の有利な実施形態によれば、反応室内の支持体の各側上に導入された混合物の組成は異なる。これは、支持体の対応する側上に異なる膜として蒸着されることができる種を生成させることを可能にする。これは製造において時間の節約及び空間の節約の両方をもたらす。

一つの有利な実施形態によれば、反応室内の支持体の各側上に導入された混合物は、機械的バリヤーによって二つの別個の領域に制限される。支持体自身は、これらの機械的バリヤーの一部を形成してもよい。

別の有利な実施形態によれば、前の実施形態とは任意選択的に相補的であるが、反応室内の支持体の各側上に導入される混合物は、吸引及び／又は送出装置によって二つの別個の領域に制限される。

好ましい実施形態によれば、方法は以下の操作をさらに含む：
−電圧を発生する設備の固有インダクタと並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）が使用され、発生した電圧と電流の間の位相シフトを低下する；
−調整可能なインダクタ（Ｌ）のインダクタンス、及び／又は発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数は、最適な反応特性を得るように工程の開始時又は工程中に適応される。

この実施形態の利点は、高調波の意図的な発生にかかわらず、回路内へのインダクタの導入が設備の力率を改良し、従ってその効率をかなり高めることである。この実施形態の別の利点は、蒸着された膜の特性をなお改良しながら、高い蒸着速度を得るために十分な活性エネルギーを発生できることである。

好ましい実施形態によれば、三次及び五次の高調波が優先的に促進される。

この実施形態の一つの利点は、同じ消費電力に対して、方法の効率が大きく改善されることである。

一つの有利な実施形態によれば、方法は、室内の雰囲気が予め決められた圧力にもたらされる操作をさらに含む。

有利には、支持体は絶縁しており、それ自体が少なくとも二つの電極の間に配置された誘電バリヤーの一つを形成する。

さらに、もし支持体が導電性であるなら、それ自体が電極の一つを構成してもよい。

混合物は好ましくは噴霧液、ガス又は反応性粉末の形で反応室内に導入される。

設備の電力は好ましくは少なくとも１００ｋＷ、より好ましくは少なくとも２００ｋＷである。好ましくは、設備の電力は少なくとも５００ｋＷである。実際には、設備は１．２ＭＷまでの電力を達成することができる。

本発明の別の主題は、支持体上に膜を蒸着するための設備であり、それは室、室内に支持体を導入するため又は室内で支持体を走行するための輸送手段及び支持手段を含む。高周波高電圧電力源は支持体の各側上に配置された少なくとも二つの電極に接続され、少なくとも一つの誘電バリヤーは少なくとも二つの電極の間に配置される。電力供給調整／制御手段は、室内に反応性物質を導入するための手段及び残留ガスを抽出するための手段と同様に設けられる。

好ましい実施形態によれば、調整可能なインダクタは電力供給回路と並列に配置される。この調整可能なインダクタの特性は、それが電極間で発生される電圧と高電圧源によって送出される全電流との間の位相シフトが調整されることができるようなものである。

この設備では、電力供給調整手段及びインダクタ制御手段は、電極間の電圧が電気放電を維持するための電圧より高い値で維持される時間を延ばす高調波の発生を可能にするように結合されることが有利である。

一つの有利な実施形態によれば、室はその端の両方で開放されており、それによって蒸着工程を連続製造設備内に組み込むことを可能にする。例えば、室は有利にはフロートガラス製造ラインのアニール炉内に含めることができ、支持体の支持手段は少なくとも一つのローラを含む。

一つの有利な実施形態によれば、室はその端の両方で開放されており、有利にはバッチ製造ライン内に組み込まれることができる。例えば、室は有利にはガラス調質ライン内に含めることができ、支持体の支持手段は少なくとも一つのローラを含む。

別の有利な実施形態によれば、室は閉じられており、それによって本発明の方法をバッチ表面処理操作内に組み込むことを可能にする。例えば、室は磁気スパッタリングタイプの処理ラインに配置されることができる。

好ましい実施形態によれば、位相シフトインダクタは本発明の設備に挿入される。このインダクタは、マンドレルのまわりに巻かれる、互いに絶縁された導電性要素の束からなるコイル；このマンドレル内に配置されかつこのマンドレルから絶縁され、インサートによって複数の区域に分割された磁気プランジャー芯；プランジャー芯に接続された位置決め装置；プランジャー芯を位置決め装置に接続する絶縁接続手段；及びマンドレルに対する磁気プランジャー芯の位置を調整するように位置決め装置に作用することができる制御システムを含む。

本発明の他の利点及び特徴は、図を参照して本発明の特別な実施形態の以下の詳細な記述から明らかになるだろう。

図１は、ガラス支持体上に膜を蒸着するための閉鎖された設備の概略側面図である。

図２は、プラズマ形成前の図１の設備のための等価な回路図である。

図３は、プラズマ生成後の図１の設備のための等価な回路図である。

図４は、本発明の好ましい実施形態による設備のための等価な回路図である。

図５は、従来の設備における電圧／電流のオシログラムである。

図６は、本発明の方法のおかげで得られた電圧／電流のオシログラムである。

図７は、本発明の設備のための電力供給システムのより詳細な等価な回路図である。

図８は、本発明によるガラス支持体上への膜蒸着のための両端で開放している設備の一つの実施形態の概略側面図である。

図９は、絶縁支持体の場合の設備の一実施形態の概略側面図であり、それは、蒸着室で一般に行われる条件下で、支持体自身が誘電バリヤーを形成し、それによって追加の誘電バリヤーを使用しない可能性を与える。

図１０は、本発明による設備のための誘導コイルの概略側面図である。

図１１は、図１０に示された誘導コイルに使用される巻線のストランドの横断面図である。

図面は必ずしも縮尺通りではない。

一般に、同様の要素は図において同様の参照符号によって示される。

図１は、別個のガラス容積上に膜を蒸着するためのバッチ法のために設計された閉鎖された室（２０６）を示す。この場合において、一つ又は二つのクロージャー装置（１３２）は、大気圧で作用するか又は大気圧から十分に離れた圧力（典型的には１０^−１Ｐａ〜１１０ｋＰａ）で作用することができる（図７に示された設備では、周囲圧力から離れるように強力な抽出装置を使用することが必要である）。良く知られたＣＶＤ技術を使用して、反応性混合物（１０８，２０８）が室（２０６）内に導入される。減圧で操作する方法の場合において、低い蒸気圧を持つ及び／又は毒性を持つ反応体（１０８，２０８）を、操作者の健康をいかなる点でも危険にさらさずに使用することができる。

従来の方法で行われることとは違って、反応性混合物は支持体の各側上に導入される。図１に示されるように、特性の賢明な選択は、場合により異なるタイプの膜を蒸着するときであってもガラス容積２の両側上に同時に作用することを可能にする。これは、二つのプラズマ領域（１１２，２１２）においてガラス容積２の各側上に異なる反応性物質（１０８，２０８）を導入するために様々なトリック（好適に配置された物理的分離又は抽出装置）を使用する可能性があるからである。これらの二つのプラズマ領域は、ガラス容積（２）とガラス容積の各側上に室（６）内に配置された二つの電極（１１０，２１０）との間に位置される。さらに、被覆される支持体（２）と二つの電極（１１０，２１０）との間の距離は所望の蒸着基準に従って調節及び調整されることができる。単一放電によって支持体の各側上にプラズマを発生することと関連する可能性は非常に多い。実際、両側上で処理された支持体のための適用の数はずっと増加している。さらに、同じ室内で同時に二つの膜を生成することは、時間を節約するだけでなく、床空間を広げる。それらは常に有利である。

上述のように、プラズマを発生するために、二つの電極が室２０６内に配置される。これらの電極（１１０，２１０）は、ガラスシート（２）が走行する方向に垂直な軸に沿って横たわる。高電圧がこれらの電極（１１０，２１０）の間に高周波数で適用されるので、（ハローによって概略的に示される）プラズマ（１１２，２１２）が発生され、それから支持体の各側上で室内に導入されるおそらく異なる反応体は必要なエネルギーを引き寄せ、多くの種類の化合物がガラスシートの両側上に同時に蒸着されることを可能にする。電圧は好ましくはピーク間で１ｋＶ〜２００ｋＶであり、より好ましくはピーク間で５ｋＶ〜１００ｋＶであり、さらにより好ましくはピーク間で１０ｋＶ〜４０ｋＶである。周波数は好ましくは１０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚであり、より好ましくは２０ｋＨｚ〜４００ｋＨｚ、さらにより好ましくは５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚである。

二つの電極間に電気アークを直接形成する危険の可能性を低下するために、誘電バリヤー（１４，１１４）を二つの電極（１１０，２１０）の位置間の室に配置してもよい。反応のために利用可能なエネルギーをさらに増加するために、ガラスシート２は高温であってもよい。かくして利用可能な熱エネルギーはプラズマによって送出されるエネルギーに加えられ、従って所望の組成の膜蒸着を増強する。

このタイプの方法において一般に起こる問題は、実験段階から工業生産まで拡大することを望むときにいつでも、プラズマを発生するために消費されるエネルギーに対して得られる低い効率である。結果として、この効率は、方法をエネルギー的に有利にするだけでなく、蒸着された膜の特性を改良しながら高い蒸着速度を得るために十分な活性エネルギーを発生することができるように改良されなければならない。これは本ケースではずっとそうである。なぜなら直列でコンデンサとして作用する二つの間隙は先験的に放電電流を減らすからである。結果として、良好な効率をなお維持しながら高い電力レベルを達成するための設備を持つことが必要である。

それゆえ、エネルギーに関与する全てのファクターの徹底的な研究が企てられ、それによって問題の設備を図２及び３に示すような二つの等価な回路図に極めて概略的に限定できるようになった。かかる設備のための等価な回路図は従来の設備（一つの膜だけが一回で蒸着されることができる設備）における回路図より明らかに複雑である。

図２は、点弧前の設備のための極めて簡略化した等価な回路図であり、高い電圧が電極（１１０，２１０）間に適用される。室２０６において放電を設置することは、並列及び直列で容量、即ちＣｐ（寄生抵抗Ｒｐと並列に寄生容量）、Ｃｄ（誘電体の容量）、Ｃｖ（ガラスの容量）及びＣｇ_１，Ｃｇ_２（ガスの容量）を加えることに本質的に相当する。

図３は、プラズマが発生されるときの同じ回路図を示す。このときに、Ｃｇ_１とＣｇ_２は抵抗Ｒｇ_１とＲｇ_２によって分路を作られ、それは二つのプラズマ領域の抵抗を表す。

放電がない場合（即ち、電極間で適用される電圧が点弧電圧以下である限り）、Ｒｇ_１及びＲｇ_２の値は極めて高く、電源によって送出される全電流は実際には純粋に容量性であり、反応部は電極及び支持体の絶縁体の誘電損失に本質的に依存する。放電時、放電を通して流れる「有用な」電流Ｉｇ_１及びＩｇ_２は常に、容量性成分と比較して低いままである。それゆえ、電圧源の使用は限定され、送出される電力は極めて高い無効電流を生成する際に消失され、一方、放電に「ワット化された」（同相）電力を送出する有効成分（Ｐｗ＝ＲｇＩｇ^２）だけが有用である。

ワット化された電力の不足を補償するために、設備と並列に「エネルギーリザーバ」として作用する誘導コイルＬを配置することが考えられ、容量性負荷によって吸収されるエネルギーと反対の位相で電流を発生することができる。これは、関与するエネルギーのほとんど完全な回収を可能にする。それゆえ、図４に示された等価な回路図が得られる。

しかしながら、このタイプの補償は例えば電流分布線と並列に誘導コイルを配置することによって得られた補償と同様ではないことが指摘されるべきである。これは、ここで関係するものが配電網の場合のように固定された容量性成分ではなく、周波数（ここではキロヘルツ周波数）、支持体の厚さ、及び室内に導入される反応体（それはガス及びプラズマなどの電気及び誘電特性の変動を誘発する）に従って著しく変動可能な負荷であるためである。結果として、高電圧で高電力設備で発生した負荷条件に耐えることがもちろんできるだけでなく、各タイプの製造時に課された条件に従って相対的に細かく調整される可能性を持つことができる、極めて特別なタイプの誘導コイルを使用することが必要である。これは、生じた負荷が特に様々な方法パラメータ、例えば反応体の性質、ガラスの厚さ、ガス間隙などによって変化するためである。ガス間隙は好ましくは０．５ｍｍ〜１００ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜２０ｍｍ、さらにより好ましくは３ｍｍ〜６ｍｍである。

確固とした具体的な方法で本発明の方法を使用する可能性を示す様々な試行は、この方法の有利な予期せぬ結果を輝かせるようにもたらした。

図５は、別の現象がＤＢＤプラズマ膜蒸着設備の凡庸な効率に対して部分的に関係することを示す。ＨＦ高電圧が各半周期で適用されるとき、適用される電圧が点弧電圧Ｖ_１以上である期間ｔ_１にわたってのみ放電が維持されることができる。この時間間隔は上記のパラメータに密接に関係する。もちろん、この現象は各半周期で繰り返される。それゆえ、方法の効率は半周期の長さに対するｔ_１の比率によって制限される。

フーリエの法則によれば、もし電力源が非線形双極子を供給するなら、生じた電流は線形とはならず、複雑な形となり、それは幾つかの曲線の重ね合わせ、即ち「基本」周波数及び高調波の合計を有するものに分解されうる。

本ケースでは、回路に誘導コイルを挿入することにより、図６に示すように、プラズマを通る電流の流れに相当する曲線のゆがみを生じることが見い出された。この曲線はフーリエ級数の原理を使用して基本周波数と高調波の級数に分解されることができ、その最も有意なものはそれらの振幅のために第三及び第五の奇数高調波である。図６でわかるように、電流に相当する曲線は、図５に示された曲線で観察される時間間隔ｔ_１よりずっと長い時間間隔ｔ_２にわたって一種の「平坦（ｐｌａｔｅａｕ）」を有する。この時間間隔の長さは、回路の特性、特にインダクタＬのインダクタンス及び周波数を変化することによって最適化されることができる。結果として、本発明の設備では、好適な特性の調整可能な誘導コイルを挿入することによって、全ての他のものを等しいとした場合に、有効電力の増加だけでなく、長い放電時間、結果としてずっと良好なエネルギー効率を得ることができる。

図７は、図４に描かれたものより完全な等価な回路図を示し、設備自体の従来技術と比較した場合の特徴をさらに良好に示す。この回路図を参照すると、安定しかつ最適に補償された電圧／電流曲線（ｃｏｓφ）を持つことを可能にする全ての調整（フィルタリング、補償など）が供給変圧器６０２の一次側６０１で本質的に実施されることがわかる。結果として、この変圧器６０２の二次回路６０４の図６に示された位相シフトを達成するために必要な唯一の調整手段は、プラズマ発生器と並列に配置されかつ極めて高い電圧で作用するように特別に設計された可変誘導コイル６０６である。

それゆえ、電力供給は次の方法で制御される：インバータ６０８（それはＤＣ供給電流をＡＣ電流に変換する）、並列発振回路、及び操作周波数を調整しかつ正確な有効電力を与えるための可変誘導コイルＬＶ１からなる非周期的発電機が使用される。極めて高い電力変圧器の一次回路には、電力制御装置６１０及びその関連安全回路（Ｐ／Ｓ）６１２が配置されている。

図６ａに示された回路図のおかげで、その後、ＬＶ２，Ｃｒ及びＣｐによって形成された負荷が安定なプラズマを半周期についてかなりの長い時間維持することができる三次及び五次高調波を促進するように非線形のままであるような方法で誘導コイルＬＶ２のインダクタンスを調整することは極めて簡単である（図５及び６参照）。

それゆえ、変圧器の一次側６０１及び二次側６０４でそれぞれ実施される操作は明らかな矛盾で作用する。その目的は、まず（一次側で）設備のｃｏｓφを増加すること（それによってその見掛けの効率を増加すること）であり、さらに、二次側で、この最適値が高調波を発生するように低下され、それは逆説的にプラズマ蒸着の効率を増加する。

もし二次回路内に挿入される極めて高い電力誘導コイルが極めて高い電圧まで上げられることが加えられるなら、かくして設計された設備は当業者には逆説的な一連の特徴を含む。

有効電力は好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２５％、さらにより好ましくは少なくとも５０％増加される。放電時間は好ましくは少なくとも１５％、より好ましくは少なくとも３０％、さらにより好ましくは少なくとも６０％増加される。誘導コイルの「最適な」インダクタンスを決定するために、（変圧器を含む）電力供給回路の固有インダクタンスを考慮することが必要であり、前記固有インダクタンスは必ずしも無視できないことが注意されるべきである。電力供給回路がそれ自身の共振周波数を持つので、Ｌのインダクタンスはある条件下では大きく減少されてもよい。

記載した方法の利点のうち、以下のものが述べられうる：
−既に前に指摘したように、実際に全ての調整及び関連する回路はＶＨＶ変圧器の上流に接続され、それによって操作者及び使用される構成要素の危険を低下する；
−蒸着効率の向上のため、使用される化学反応体の量を減らすことができる。結果として、製造コスト及び環境に対する衝撃の低下を別として、設備の汚れが少ないことが観察され、それによって追加のコストの節約が行なえる；
−蒸着速度が高くなり、結果として処理時間が少なくなる。結果として、高いスピードで移動する支持体が連続的に処理されることができる。逆に、処理室の幅は減少され、従って無視できない空間の節約が行なえる。最後に、単一の通過でずっと厚い膜を得る可能性があり、それは特にこれらの膜の特性の見地から有利であることが証明されうる；
−プリカーサの良好な分解がプラズマ内で起こる反応時に観察される。結果として、膜中の有機残留物の存在が避けられる。さらに、蒸着された膜はより緻密で、良好に結晶化され、従って蒸着された膜の光学的及び機械的特性の両方が改良される；
−膜の形で支持体上に蒸着される様々な種を増加することもでき、再び環境的な衝撃が少ない。

ガラスのプレカット容積のようなバッチ支持体のために使用される設備（設備は例えば磁気スパッタリングによる膜蒸着のためのラインに組み入れられることができる）に対して上述したものが、図８に示されたように、必要な変更を加えて、「フロートガラス」法を使用して連続ガラスライン内に組み入れられた設備に適用することは言うまでもない。設備は次いでアニーリング炉に配置され、その場合において支持体の温度は２０℃〜６００℃で変化されることができる。室１０６はそのとき開放タイプであるので、蒸着工程によって発生される熱分解残留物及びダストを除去する強力な抽出手段を持つことが必要である。図７に示された設備がまた、工業用ガラス調質ラインに組み入れてもよいことが注意されるべきである。

図９は、図８に示された設備の変形例である。もし支持体が絶縁しているなら、追加の誘電体（１４，１１４）をなしで済ますことができる。

図１０は、本発明の設備のための補償誘導コイル２０の一実施形態の簡略図である。この誘導コイル２０は、マンドレル２４のまわりに巻かれた巻線２２から本質的に作られる。その端子を横切る電圧は６０ｋＶであってもよいので、巻線を支持するマンドレルのために使用される材料の選択は極めて重要である。有利には、Ａｃｃｕｌｏｎが使用された。制御システムによって制御された位置決め装置２８に機械的に接続されかつ入念に絶縁されたプランジャー芯２６はこのマンドレル２４の内側に配置される。この誘導コイルが使用時に直面しなければならない特定の操作条件に照らすと、その実際の構成における一連の新機軸が採用される。従って、巻線２２は一束の銅線３０で作られ（図１１参照）、それは（表皮効果を考慮して）ＨＦ電流のための流れ断面を増加し、かつ加熱を減らすように絶縁されている。従って、５０個の相互に絶縁されたストランドからなる導電体の束を製造することによって全ＨＦ電流を５０の数で割ることができる。巻きピッチは、巻き間のアーク放電の危険ができるだけ低いように固定される。それゆえ、単一層から作られる巻線が好ましいが、それは装置全体が大きいという結果を招く。磁気芯２６の位置、それゆえ誘導コイル２０のインダクタンスは、この操作が操作者に対する危険なしで実施されることができるように遠隔制御によって調整される。

本発明は上で示しかつ記載された例示的実施形態に制限されないことは当業者に明らかである。

変圧器６０２の巻き数を減らしながら（従ってそのサイズもかなり減らしながら）ＶＨＶを得るように一次回路において容量電圧３倍器（Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３）を使用することもできることは言うまでもない。

本発明は、新規な特徴の各々及びそれらの組み合わせを含む。参照符号の存在は限定と見なすことはできない。用語「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」又は用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、述べられたもの以外の他の要素の存在をいかなる点でも除外できない。要素を導入するための不定冠詞（「ａ」又は「ａｎ」）の使用は複数のこれらの要素の存在を除外しない。本発明は特定の実施形態に関して記載され、それは純粋に例示であり、限定であると見なしてはならない。

Claims (21)

1. 無機支持体の両側上に同時蒸着するための方法において、それが以下の操作を含むことを特徴とする方法：
   −支持体を反応室（１０６，２０６）内に導入するか、又は支持体を反応室（１０６，２０６）内で走行させる、但し、反応室では少なくとも二つの電極（１１０，２１０）が支持体の各側上に配置され、少なくとも一つの誘電バリヤー（１４，１１４）が支持体の少なくとも一方の側と少なくとも二つの電極（１１０，２１０）の間に配置される；
   −ＨＦ変圧器を含み、その二次側の端子に少なくとも二つの電極が接続される安定電力供給源を使用する；
   −安定高周波電圧を前記変圧器の二次回路に発生する、但し、前記電圧は、少なくとも二つの電極（１１０，２１０）の間の支持体の各側上にフィラメント状プラズマ（１１２，２１２）を発生するようなものである；
   −少なくとも二つの電極を含む回路の固有インダクタと並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）を使用して、前記変圧器の二次側に発生される電圧と電流の間の位相シフトを減少する；
   −混合物（１０８，２０８）を反応室（１０６，２０６）内の支持体の各側上に導入する、但し、前記混合物の組成は、プラズマと接触すると、それが分解し、支持体の対応する側上に膜として蒸着されることができる種を生成するようなものである；
   −安定電力供給源によって送出される電圧及び／又は周波数、及び少なくとも二つの電極を含む回路と並列に配置された調整可能なインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、最適な反応特性を得るように方法の開始時又は方法の間に適合する；
   −発電機回路によって送出される電圧及び／又は周波数、及びインダクタ（Ｌ）のインダクタンスを、電極間に電流が流れる時間を延ばす高調波の生成を促進するように適合する；及び
   −支持体を、前記支持体の各側上に所望の厚さの膜を得るのに十分な時間の間、室内に保持する。
2. 反応室（１０６，２０６）内の支持体の各側上に導入された混合物の組成が同一であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 反応室（１０６，２０６）内の支持体の各側上に導入された混合物の組成が異なり、支持体の対応する側上に異なる性質の膜として蒸着されることができる種を生成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 反応室（１０６，２０６）内の支持体の各側上に導入された混合物が、機械的バリヤーによって、及び／又は吸引及び／又は送出装置によって二つの別個の領域に制限されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 三次及び五次の高調波が本質的に促進されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 少なくとも一つの電極（１１０，２１０）の位置及び／又は構成が最適な反応特性を得るように変化される操作をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 室（１０６，２０６）内の雰囲気が予め決められた圧力にもたらされる操作をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 室（１０６）が開放されており、支持体のための入口領域及び出口領域を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 室（２０６）が閉じられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
10. 支持体（２）が絶縁性であり、それ自体が誘電バリヤー（１４，１１４）の少なくとも一つを構成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 支持体（２）が導電性であり、それ自体が電極の一つを形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
12. 支持体（２）上に膜を蒸着するための設備であって、室（１０６，２０６）、室内に支持体を導入するための輸送手段及び支持手段、ＨＦ変圧器を含み、その二次側の端子に少なくとも二つの電極（１１０，２１０）が接続され、前記電極が支持体（２）の各側上に配置される安定高電圧高周波電力源、少なくとも二つの電極（１１０，２１０）の間に配置された少なくとも一つの誘電バリヤー（１４，１１４）、ＨＦ変圧器の上流に配置された電力供給調整／制御手段、反応性物質を室（１０６，２０６）内に導入するための手段（１０８，２０８）、及び残留物質を抽出するための手段を含む設備において、調整可能なインダクタ（Ｌ）が、少なくとも二つの電極を含む回路と並列に変圧器の二次回路に配置され、この調整可能なインダクタ（Ｌ）の特性が、電極（１０，１１０，２１０）間に発生される電圧と高電圧源によって送出される全電流との間の位相シフトを調節することができるようなものであり、変圧器の一次側に配置された電力供給調整手段、及びインダクタ（Ｌ）を制御するための手段が、電極間に電流が流れる時間を延ばす高調波を生成することができ、支持体の各側上に膜が同時に蒸着されるような方法で支持体の各側上にある二つの別個の領域にフィラメント状プラズマが発生されることを特徴とする蒸着設備。
13. 室（１０６）がその端の両方で開放されていることを特徴とする請求項１２に記載の蒸着設備。
14. 室（２０６）がその端の両方で閉じられていることを特徴とする請求項１２に記載の蒸着設備。
15. 請求項１２または１３に記載の蒸着設備において、それがフロートガラス製造ライン内に含まれ、室（１０６）がアニール炉に配置され、支持体支持手段が少なくとも一つのローラを含むことを特徴とする蒸着設備。
16. 請求項１２〜１４のいずれかに記載の蒸着設備において、それが調質ライン内に含まれることを特徴とする蒸着設備。
17. 請求項１２〜１４のいずれかに記載の蒸着設備において、それが低圧で作用する蒸着ライン内に含まれることを特徴とする蒸着設備。
18. 請求項１２〜１７のいずれかに記載の蒸着設備において、設備の電力が少なくとも１００ｋＷを有することを特徴とする蒸着設備。
19. 請求項１８に記載の蒸着設備において、設備の電力が少なくとも２００ｋＷを有することを特徴とする蒸着設備。
20. 請求項１９に記載の蒸着設備において、設備の電力が少なくとも５００ｋＷを有することを特徴とする蒸着設備。
21. 請求項１２〜２０のいずれかに記載の蒸着設備において、インダクタが以下のものを含むことを特徴とする蒸着設備：
    −マンドレル（２４）のまわりに巻かれる、互いに絶縁された導電性要素（３０）の束からなるコイル（２２）；
    −このマンドレル（２４）内に配置されかつこのマンドレル（２４）から絶縁された磁気プランジャー芯（２６）；
    −プランジャー芯（２６）に接続された位置決め装置（２８）；
    −プランジャー芯（２６）を位置決め装置に接続する絶縁接続手段；及び
    −マンドレル（２４）に対して磁気プランジャー芯（２６）の位置を調整するように位置決め装置に作用することができる制御システム。

Images