JPH0773994A - 中空陰極アレイおよびこれを用いた表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板表面の被覆物を除去するのに用いる中空
陰極アレイを開示する。 【構成】 中空陰極アレイ２は、プラズマ前駆態ガス供
給源および電源１８とに接続されたハウジング１０から
構成され、これが真空中に配置される。上記ハウジング
の壁には等間隔に複数の開口１４が設けられており、こ
の開口を介してプラズマが生成されるようになされてい
る。処理すべき基板２２は、上記開口に対して平行に所
定の距離を隔てて配置される。上記の構成によって、複
数のプラズマトーチが生成されて上記開口から延び、こ
れによって上記基板の被覆物をプラズマエッチングして
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新奇な中空陰極アレイに
関するものであり、特に、プラズマを生成するための中
空陰極アレイ、およびこれを用いた基板表面処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延鋼、ステンレス鋼、あるいはそ
の他の鉄素材や鉄合金、アルミニュウムおよびアルミニ
ューム合金箔およびシート素材、銅および銅合金やシー
ト素材などの金属シート素材は、圧力伝達媒体に油
（「圧延油」）を用いて薄い標準規格に圧延することに
よって作成される。また、保存中において金属が雰囲気
中の酸素あるいは水分にさらされて酸化されるのを防ぐ
ために、オイル、グリース、あるいはその他の炭化水素
（「輸送油」）で覆うことが行われる。しかし、これら
の被覆物は塗料やクロムなどの恒久的な被覆を行う際
に、除去する必要がある。炭化水素を含む有機材料が塗
布された鋼板は、テトラクロロエチレンなどの溶剤に浸
して洗浄を行うことによって清浄にすることが可能であ
るが、このような溶剤は、安全上の理由から廃棄が非常
に難しくまた高価になってきている。一方、プラズマ洗
浄を用いて酸化物あるいは炭化水素などの物質を金属表
面から除去することも可能である。しかし、この方法は
一般に高価であり、また大型のシート状の材料を通常の
プラズマエッチ装置内で実用的な速度で処理することは
不可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような理由から、
シート状金属素材をプラズマを用いて洗浄し有機物ある
いはその他の被覆物をすばやく安価に除去する実用的な
方法の探求が続けられている。本発明は、このような手
段と方法とを提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】我々は、中空陰極アレイ
を作成し、これをプラズマ源として用いるとシート状金
属素材を含むいろいろな材料の表面を処理を行うことが
有効であることを見いだした。このような用途に効果的
に用い得る中空陰極アレイシステムは、その１つの壁に
沿って等間隔に複数の開口が開けられたハウジングから
構成される。これらの開口の大きさとハウジングの壁の
厚さは、これらの開口の中でプラズマが生成されて、生
成されたプラズマが開口から放出され、これによって実
効的に中空陰極アレイが形成されるように選定される。
この中空陰極アレイは、真空チャンバー内に設置され
る。処理しようとする基板は、この中空陰極アレイの開
口と平行に、所定の距離を隔てて配置される。マグネッ
トアセンブリを基板の下部あるいは上部に配置して磁気
的増強を行うことによって、プラズマが開口から放出さ
れるときに、プラズマを収束させるようにできる。ある
いは、互いに逆極性のマグネットアセンブリを基板の下
部とハウジングの上部に配置するようにしてよい。

【０００５】本発明の中空陰極アレイを用い、ＤＣある
いはＡＣ電源に接続されたハウジング内に適当なプラズ
マ前駆態ガスを通過させながら、シート素材を中空陰極
アレイ下部を通過させることによってシート状材料の洗
浄を行うことが可能である。電力およびガス流量は、ハ
ウジングの全ての開口において強固なプラズマ放電が起
こるように調節される。本発明の中空陰極アレイは、開
口の直径と間隔、開口の部分のハウジングの厚さ、中空
陰極ハウジング内部のガス圧力とパワーとを適当に選択
することによって、どのような大きさにもすることがで
きる。従って、酸化物および炭化水素を含む表面物質を
腐食する、あるいはこれと反応を起こすプラズマ前駆態
ガスを用いて、圧延金属素材や箔などの幅広のシート状
材料を均一にプラズマ処理し、シート表面からこれらの
表面物質を除去することが可能である。

【０００６】

【実施例】図面を参照した説明においては、同様の部分
は、同様の参照を用いる。この発明の目的に適した中空
陰極アレイについて、図１を参照しながら説明する。中
空陰極アレイ２は、底板１２を有するハウジング１０か
ら構成されており、この底板１２には、等間隔に複数の
開口が貫通して設けられている。また、吸入口１７から
ハウジング１０内にプラズマ前駆態ガスが供給されるよ
うになされている。また、ハウジング１０には電源１８
が接続されている。ハウジング１０は、真空チャンバー
内に図２に示したように配置される。また、処理すべき
基板２２は、底板１２の下部にこれと平行に置かれる。
基板２２をコンベアにのせて、１つあるいはそれ以上の
底板１２の下部を通過させるようにすることもできる。
あるいは、真空チャンバー２０の内部あるいは外部に配
置されたリールからストリップ状の金属素材を供給して
１つあるいはそれ以上の底板１２の下部を通過させた後
に別のリールに巻取るようにすることによって基板の供
給を行うようにすることも可能である。リールを真空チ
ャンバー２０の外に配置した場合には、ストリップ状金
属の真空チャンバー２０の内外への出し入れは、既知の
精巧なエアーロック技術を用いて行う。真空チャンバー
２０は、真空ポンプ（図示せず）に接続された排出口２
４を有している。

【０００７】図３は、図１の真空チャンバー内に配置さ
れた中空陰極の他の実施例を示したものであり、基板２
２をプラズマエッチする速度を速めるためにマグネット
アセンブリ２６が設けられている。基板２２の下部ある
いは上部に配置されたマグネットアセンブリ２６は、開
口１４中に生成されたプラズマを基板２２に向かって収
束させ、またさらに、プラズマ中の反応性粒子の比率を
増大させて、与えられた中空陰極構造とパワーにおいて
エッチ速度を増大させる働きを有する。マグネットアセ
ンブリ２６は、基板２２の下部あるいは上部に配置する
ようにもできるし、あるいは、第１のマグネットアセン
ブリ２６を基板２２の下部に配置し、第２のマグネット
アセンブリ２８をハウジング１０の上部に配置するよう
にもできる。後者の場合には、マグネットアセンブリ２
６と２８は互いに逆の極性となるようになされる。マグ
ネットアセンブリ２６および２８は、例えば複数の棒磁
石を用いて構成することができる。本発明の中空陰極を
マグネットによって増強することによって得られる改良
された結果について以下にさらに説明する。上記の装置
が中空陰極アレイとして機能するには、放電パワーある
いは放電電流、およびガス流量のいずれもが、ハウジン
グ１０の大きさ、および底板１２の開口の直径と長さと
によって定まる最小レベルよりも大きくなっていること
が必要である。

【０００８】パワーが低すぎる場合には、例えばおよそ
５００Ｗ以下であると、ハウジングがグロー放電電極棒
として働き、放電電圧はパワーの増大に従って著しい増
大を示す。底板の長さが１６インチ（４０．６４セン
チ）で、厚さが１／４インチ（０．６４センチ）、また
底板に0.５インチ（１．２７センチ）の間隔で直径１／
１６インチ（０．１６センチ）の開口が３２個設けられ
ている場合では、パワーをおよそ５００Ｗ以上まで増大
させると、チューブは中空陰極モードに切り替わるが、
このパワーレベルでは、プラズマ放電は安定ではなく、
すべての開口において同じ放電強度が得られるわけでは
なく、放電ゆらぎが見られる。しかし、パワーが１５０
０Ｗを超えると、プラズマ放電は、安定となり、強固な
放電がすべての開口から放出されるのが見られる。さら
にパワーが増大すると、平面強度がさらに増加してい
く。一般には、パワーレベルがおよび３ｋＷであるとき
に安定な中空陰極放電動作が得られる。これよりさらに
パワーを増大するには、ハウジングを充分に冷却して開
口の内部でアーク放電が起こるのを防ぐようにする必要
がある。この中空陰極アレイにおいては、中空陰極ハウ
ジング内にプラズマ前駆態ガスをあらかじめ定められた
流量だけ流すことによって、中空陰極の開口の上部に圧
力差が保持される。中空陰極が正しく動作するには、ハ
ウジング内の前駆態ガスの圧力が最低必要な値以上とな
っていることが必要である。

【０００９】必要最小圧力は、底板１２に設けられた開
口の直径に依存する。各開口１４の直径は、グロー放電
における陰極暗黒部の大きさの少なくとも２倍となって
いることが必要である。陰極暗黒部の大きさは、圧力に
反比例するので、圧力が大きくなるほど、暗黒部は小さ
くなり、従って開口１４お大きさを小さくすることがで
き、しかも開口を小さくしてもすべての開口１４の内部
で放電が開始するようにできる。望ましくは、例えば、
ハウジング内のガス圧力が一般にはおよそ0.１からおよ
び5.０Ｔｏｒｒとなるように充分な流量のガスを流す必
要がある。圧力がこのような値、あるいこれ以上となる
と、放電の暗黒部が非常に小さくなり、従って放電を例
えば１／１６インチ（０．１６センチ）の直径の開口の
内部で起こすことが可能となる。本発明の中空陰極アレ
イのハウジングは、例えば、アルミニウム、チタン、ス
テンレス鋼、銅、タングステン、プラチナ、クロム、ニ
ッケル、ジルコニウム、モリブデン、などの金属、ある
いはこれらの合金、またはこれらと他の既知の元素との
合金を用いて作成することができ、その１つの壁の長さ
方向には等間隔に複数の開口を設ける。また、ハウジン
グは、図１に示されているように、その断面の開口部分
に底板を結合することによって作成することができる。
開口の直径はいろいろに設定することが可能である、後
の具体例でさらに説明するように、厚さが１／８インチ
のステンレス鋼の底板を用いて直径が約１／１６インチ
（約０．１６センチ）の開口を設けると非常に良い結果
が得られる。

【００１０】用いるプラズマ前駆態ガスはプラズマによ
ってどのような処理をしようとしているかに従って選択
する。洗浄処理に対しては、プラズマ前駆態ガスとし
て、例えば、窒素、水素、酸素、オゾン、亜酸化窒素、
アルゴン、ヘリウムなどのガス、あるいは、空気（酸素
と窒素の混合ガス）、酸素と水素の混合ガス、酸素とヘ
リウムの混合ガスなどの混合ガスを用いることができ
る。その他の既知の腐食ガス、例えばハロゲン化物、ハ
ロゲン化炭素をプラズマ前駆態ガスとして採用すること
もできる。エッチ洗浄によって表面の炭化水素を除去す
るには、反応性酸素（励起状態の分子あるいは原子）を
ハウジングの開口に形成させて、油などの炭化水素分子
と反応させ、これを細分子構造に分解すると、細分子構
造は元の炭化水素よりも一般に揮発性が高く、少なくと
もより容易に蒸発させることができ、生成された揮発性
物質はシステムの排気系に排出される。基板の良好な洗
浄を達成するために考慮すべき他の要因として、基板２
２と、底板１２の下部から放出される放電部との間の距
離、すなわち図４に示されているプラズマ放電トーチ長
３０がある。ハウジング１０の内部の圧力が高過ぎる
と、プラズマ放電放出長、すなわちトーチ３０が非常に
短くなる。底板１２と基板２２との間の距離ｄは、良好
な洗浄が可能な距離の範囲内となっている必要がある。
好適な距離は約0.５インチ（約１．２７センチ）から1.
５インチ（約３．８１センチ）である。

【００１１】ハウジンブ１２の温度を制御するために、
中空陰極アレイを水冷ジャケットあるいはその他の既知
の冷却手段で包むようにすることができる。水冷ジャケ
ットは、ハウジング１０、あるいは底板１２、またはこ
れらの両方に装着させることができる。また、ガスおよ
び水ミスト冷却手段を用いてハウジング１０と底板１２
の温度調節を行うようにすることも可能である。底板１
２の温度を下げることによって、より大きなパワーを中
空陰極アレイ２に加えることが可能となり、従って、洗
浄すべき基板をより高速に移動させることが可能とな
る。圧延素材を中空陰極アレイの下部をさらに高速で通
過させるためには、処理しようとしている金属素材を接
地することが有効である。このようにすると、陰極に印
可されたパワーが基板を介して消費されるために、プラ
ズマによって基板温度が上昇する。このように基板温度
が上昇することによって低分子量の炭化水素の揮発が加
速される。このように、金属シートを接地し、またパワ
ーを増大させることによってプラズマ洗浄を行おうとし
ている金属シートをより高速で通過させるようにするこ
とができる。だだし、このようにするには底板あるいは
ハウジングを十分に冷却することが必要である。本発明
の中空陰極アレイを複数用いた場合には、３００フィー
ト／分以上のコンベア速度を容易に達成することが可能
である。

【００１２】中空陰極アレイ２を２個以上組み合わせた
場合には、単相ＡＣ電源を用いて絶縁トランスの２次コ
イルをこれらの２つの陰極に接続させるようにすること
ができる。このとき、２次コイルの中間点は、適当なイ
ンピーダンスを介して接地することもできるし、あるい
は直接に接地することもできる。または全く接続しなく
ともよい。図５において、２つの中空陰極１１０Ａおよ
び１１０Ｂがトランス１３２の２次コイル１３０に接続
されている。２次コイル１３０の中間点１３４はインピ
ーダンス１３６を介して接地されている。このインピー
ダンスの大きさを変えてプラズマ電位を変化させ、接地
された基板１２０に対するイオン衝撃強度を制御するこ
とができる。ＡＣ電源の周波数は例えばおよそ５０Ｈｚ
からおよそ５０ＭＨｚの範囲とすることが可能である
が、もし可能であればおよそ６０−１００ｋＨｚの周波
数を用いるようにするのが好適である。次に、具体例を
示しながら本発明をさらに説明する。ただし、これらの
具体例だけに本発明が限定されるものではない。

【００１３】

【例１】厚さが１／８インチ（０．３２センチ）で、長
さが１６インチ（４０．６４センチ）のステンレス鋼の
底板に６５個の１／１６インチ（０．１６センチ）の開
口を１／８インチ（０．３２センチ）間隔で設けた図３
に示したような構造の中空陰極アレイを用いた。基板を
底板の１インチ下の位置に、電気的に浮遊状態で配置
し、この基板の１インチ下の位置に、３つのマグネット
を１組とする８組のマグネットを１列に並べたマグネッ
トアセンブリ２６を設置した。このようにすることによ
って、およそ２５０ガウスの磁界を底板１２の上部に発
生させることができる。真空チャンバー２０内を真空に
引いてから、酸素ガスをハウジング１０内に流した。チ
ャンバー内の圧力は0.６Ｔｏｒｒに維持した。ＤＣ電源
を用いた1.２から６Ａ電流を流し、６５個のすべての開
口において安定な中空陰極プラズマ放電を得ることがで
きた。上記の中空陰極アレイを用いて、５ミルの厚さの
アルミニウム箔のプラズマ洗浄を行った。処理されたア
ルミニウム箔の洗浄効果は、純水に対する接触角を測定
することによって評価した。ガラス基板上にスパッタさ
せた純粋なアルミニウムの場合には、接触角はおよそ３
度となるが、未処理のアルミニウム箔の場合には表面に
炭化水素が付着しているために接触角はおよそ８５度か
ら９５度となる。接触角がおよそ１０度以下であれば、
表面は非常に望ましい清浄な状態となっている。

【００１４】アルミニウム箔を中空陰極の下部をいろい
ろな速度で通過させた。その結果は図６に示されてい
る。図６は、接触角と分／インチを単位としたライン速
度との関係をグラフとして示したものである。ライン速
度を下げると、箔が中空陰極アレイからのプラズマにさ
らされる時間が長くなる。このとき、予想される通り、
接触角は小さくなる。すなわち箔はより良く洗浄され
る。図６において、Ａは処理前のアルミニウム箔の接触
角である。直線Ｂは、電気的に浮遊状態とされたステン
レス鋼製の底板を用いたＤＣパワーを印可した場合にお
いて得られる接触角を示している。直線Ｃは、ステンレ
ス鋼製の底板を接地してＤＣパワーを印可した場合にお
いて得られる接触角を示している。また直線Ｄは、接地
されたアルミニウム製の底板を用いてＡＣパワーを印可
した場合の接触角を示したものである。ライン速度を１
フィート／分として２ｋＷのＤＣパワーを印可した場合
に非常に優れた結果が得られているが、このライン速度
はやや遅い。ライン速度を上げるには、中空陰極アレイ
に印可するパワーをさらに増大することが必要である。
次の表Ｉはいろいろなパワーレベルとライン速度におけ
る電気的に浮遊状態としたアルミニウムシートに対する
接触角をまとめて示したものである。

【００１５】 表 Ｉ 試料 パワー コンベア速度 プラズマ暴露量 接触角 (kW) (in/min) (W・ min/in) （度） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− １ 1.０６ ２００ 5.３ ２２±３ ２ 1.０６ １００ １0.６ １８±３ ３ 2.１７ １００ ２1.７ １１±３ ４ 2.１７ ２3.５ １７3.６ ０ プラズマ暴露量を２1.７Ｗ・ｍｉｎ／ｉｎとすると、受
け入れ可能な接触角度である１０度に近い接触角が得ら
れた。

【００１６】

【例２】この例では、中空陰極アレイに印可するパワー
を変化させたときにプラズマ強度の変化がどのようにな
るかをマグネット増強を行った場合と行わない場合の両
方に対して示す。例１の中空陰極（システムＡ）を用い
た場合に、酸素プラズマによって生成される原子酸素量
を酸素発光強度（７７７ｎｍ）を測定することによって
いろいろなパワーレベルに対して求めた。ＤＣ電源を用
いた場合では、１／８インチ（０．３２センチ）の厚さ
のステンレス鋼製の底板に直径１／１６（０．１６セン
チ）インチの開口を設けたものを用いて、チャンバー圧
力を0.３Ｔｏｒｒとしたときに、最も高い発光が見られ
た。１／２インチ（１．２７センチ）間隔の３２個の開
口を有する底板（システムＢ）を用いた場合にも、同様
な結果が得られた。図７は、発光スペクトル強度を陰極
パワーの関数として、マグネットを用いない場合（図７
Ａ）、基板下部に単一マグネットアセンブリを配置した
場合（図７Ｂ）、２組のマグネットアセンブリのうち１
つを基板下部に他方をハウジング上部に配置した場合
（図７Ｃ）についてグラフ表示したものである。これら
から明らかなように、マグネットアセンブリを用いるこ
とによって原子酸素の生成が約２倍に増大される。また
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃから、６５個の開口のアレイ（シス
テムＡ）内に中空陰極放電を維持するためには（黒つぶ
しの円）、３２個の開口のアレイ（システムＢ）におけ
る場合（白抜きの円）よりも、より大きな陰極パワーを
印可することが必要であることがわかる。

【００１７】

【例３】１／４インチ（０．６４センチ）の厚さのアル
ミニウムに３２個の３／３２（０．２４センチ）インチ
の直径の開口を設けた底板を用い、約0.３Ｔｏｒｒから
0.６Ｔｏｒｒの間のいろいろいな圧力において、５００
Ｗから３０００Ｗの範囲のＡＣパワーを印可して、中空
陰極放電を起こさせた。このときの原子酸素線強度と、
パワーとの関係は、ステンレス鋼製の底板を用いてＤＣ
パワーを印可した場合と同様であった。図８Ａは、いろ
いろな圧力における原子酸素ピーク強度を、アルミニウ
ム底板を用いて９０ｋＨｚのＡＣパワーを印可した場合
（白抜きの円）と、１／８インチ（０．３２センチ）の
厚さのステンレス鋼に１／１６インチ（０．１６セン
チ）の直径の開口を設けた底板にＤＣパワーを印可した
場合（黒つぶしの円）とについて比較した結果を示した
ものである。 図８Ｂは、同様な比較を基板の下部にマ
グネットを配置した場合について行った結果を示したも
のである。図８Ｃは、同様な比較を基板の下部と中空陰
極の上部の両方にマグネットを配置した場合について行
った結果を示したものである。

【００１８】６０−１００ｋＨｚの範囲の周波数のＡＣ
パワーを印可した場合に原子酸素線発光強度が最も強く
なった。また、マグネットアセンブリを用いることによ
って発光強度が増大されている。次の表IIは、アルミニ
ウム箔を接地した場合において、いろいろなパワーとラ
イン速度に対する接触角についてのデータをまとめたも
のである。 表 II 試料 パワー コンベア速度 プラズマ暴露量 接触角 (kW) (in/min) (W・ min/in) （度） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ 1.０６ ２００ 5.３ ８±２ ６ 0.８３ １００ 8.３ ５±２ ７ 1.０６ １００ １0.６ ３±２ ８ 2.１７ １００ ２1.７ ０ プラズマ暴露量を２1.７Ｗ・ｍｉｎ／ｉｎとした場合に
は、接触角が０度となった。また、コンベア速度を２０
０ｉｎ／ｍｉｎとし、プラズマ暴露量を5.３Ｗ・ｍｉｎ
／ｉｎとした場合において、実用上において十分に良好
な接触角である８度が得られている。また、アルミニウ
ム箔を接地すると接触角が減少すること、すなわち箔が
より良く洗浄されることも明らかである。

【００１９】

【例４】例３における洗浄処理をＡＣハウジングを変え
て、接地したアルミニウム箔に対して再度行った。その
接触角に関するデータを次の表 IIIに示す。 表 III 試料 パワー コンベア速度 プラズマ暴露量 接触角 (kW) (in/min) (W・ min/in) （度） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ９ 0.５０ ２００ 2.５ ７±２ １０ 0.５０ １００ 5.０ ４±２ １１ 1.００ １００ １0.０ ２±２ １２ 2.００ １００ ２0 ０ 表III から、コンベア速度を２００ｉｎ／ｍｉｎとした
とき、2.５Ｗ・ｍｉｎ／ｉｎの小さなプラズマ暴露量で
実用上十分に良好な接触角が得られていることがわかろ
う。炭化水素が被覆されている金属シートあるいは箔に
対して、熱処理を前処理として行ってから上記のプラズ
マ処理を行うようにすることも可能である。熱処理を行
うことによって、低分子量のオイル分子を揮発させるこ
とができる。この揮発化ステップに続いて本発明による
中空陰極アレイを用いたプラズマ洗浄を行う。炭化水素
素オイルは１ｍｇ／ｃｍ² ／ｍｉｎ／ｋＷの速度で除去
される。

【００２０】以上の例においては前駆態ガスとして酸素
を用いたが、その他のガス、例えば、窒素、空気、水蒸
気、水素、あるいはこれらとフッ化ガスとの混合あるい
はアルゴンなどの不活性混合との混合、または上記のガ
スの任意に組み合わせ、例えば空気や、酸素とアルゴン
との混合ガスを用いるようにすることも可能である。ま
た、水素あるいは水素を含む混合ガスなどの還元性ガス
を用いると、アルミニウムなどの金属シートから酸化物
を除去することが可能である。基板からハウジングの開
口までの相対距離は、ハウジングの材料に応じて変える
ことができる。ハウジングを構成する金属材料は、電源
としてＡＣ電源を用いるのかあるいはＡＣ電源を用いる
のか、またマグネットによる増強を行うのかどうかに応
じていろいろに変えることができる。一般に、基板位置
が中空陰極の開口から遠ざかるに従って、エッチング速
度が小さくなる。従って、基板と中空陰極開口との距離
は、一般には約0.５から1.５インチ（１．２７から３．
８１センチ）の範囲に維持される。基板の下部にマグネ
ットを配置することによって、開口から放出されるプラ
ズマの収束性が向上する。従って、マグネットを用いた
場合には基板と開口との距離をさらに大きくすることが
可能である。マグネット増強を採用し、ガスの圧力を低
くしたときに、より安定な中空陰極の性能がよりあって
いとなり、このときの、中空陰極アレイの開口と基板と
の間の好適な距離はおよそ1.０インチである。

【００２１】また、本発明の中空陰極アレイは、形状加
工がなされた基板を収納するのに適した形状に加工する
ことも可能である。図９は、半円状の基板２２と、やは
り半円状の中空陰極ハウジング１０とを示したものであ
り、この場合においても基板２２とトーチとの間隔は一
定に維持されている。基板および中空陰極アレイハウジ
ングは、例えば、湾曲形状、リング形状、長方形などの
任意の形状とすることが可能であることは明らかであろ
う。ただし、中空陰極ハウジング１０と基板の両方とも
が互いに整合した形状となっており、基板２２と開口１
４のアレイとの間の距離が均一となっていることが必要
である。また、上記のエッチングガスの代わりに堆積ガ
スを用いると、本発明の中空陰極アレイをプラズマＣＶ
Ｄ（化学蒸着）プロセスに用いることも可能である。す
なわち、適当な堆積前駆態ガスを用いてプラズマを生成
させ、上記の金属シートを含めたいろいろな基板上にい
ろいろな膜を堆積させたり、あるいは被覆させたりする
ことができる。以上、本発明を具体的な例に基づいて説
明したが、本発明は、これらの具体例のみに限定される
ものではなく、これらと等価な材料、構成要素をも含む
ものである。例えば、適当なプラズマ前駆態ガスと適当
な反応条件を用いて、その他のいろいろなプラズマ処理
を行うことが可能である。さらに、以上に説明した金属
シート素材を、その他のいろいろな基板、例えば、高分
子フィルムやガラス板などに置き換えることも可能であ
る。従って、本発明は、特許請求の範囲の記載によって
定義されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による装置の分解組立図であ
る。

【図２】図２は、真空チャンバー内に設置された中空陰
極アレイの断面を示した概略図である。

【図３】図３は、真空チャンバー内に設置された、他の
実施例による中空陰極アレイの断面を示した概略図であ
る。

【図４】図４は、中空陰極の１つの開口と基板、および
これらの間に生成されたプラズマ放電を示した概略図で
ある。

【図５】図５は、絶縁性基板に対する洗浄を可能とする
ＡＣ電源接続を示した概略図である。

【図６】図６は、プラズマ暴露量と接触角（度）との関
係を表したグラフである。

【図７】図７は、原子酸素発光と陰極パワーとの関係
を、マグネット増強を行った場合と行わなかった場合の
両方について示したグラフである。

【図８】図８は、原子酸素発光と陰極パワーとの関係
を、マグネット増強を行った場合と行わなかった場合に
ついて、またＤＣパワーおよびＡＣパワーを印可した場
合について、真空チャンバー内のいろいろなガス圧力に
対して示したグラフである。

【図９】図９は、他の実施例による、湾曲した底板を有
する中空陰極アレイの断面図である。

【符号の説明】

２ 中空陰極アレイ １０ ハウジング １２ 底板 １４ 開口 ２２ 基板 ２６、２８ マグネットアセンブリ

フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン ケイ クローメンフーク アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07940マディソン ベッドフォード コー ト 18 (72)発明者 イン エイブラハム アイ ベルキンド アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07060ノース プレインフィールド マー ティンズ ウェイ 184 (72)発明者 ゾルタン オーバン ジュニア アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08823フランクリン パーク アムバーリ ー コート 18

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁に複数の開口が間隔をおいて設けられ
   たハウジングであって、真空中において作動されたとき
   に上記の開口からプラズマが生成されて放出されるよう
   に上記の開口の大きさと上記ハウジングの厚さが選択さ
   れており；プラズマ前駆態ガスを上記ハウジングに供給
   するための手段；及び上記ハウジングに電力を供給する
   ための手段とを具備していることを特徴とする中空陰極
   アレイ。
2. 【請求項２】 少なくとも１つのマグネットアセンブリ
   を基板の近く、あるいはハウジングの近くに設置し、プ
   ラズマが上記の開口から放出される際にプラズマを収束
   させるようになされていることを特徴とする請求項１に
   記載の中空陰極アレイ。
3. 【請求項３】 上記の電力供給手段がＤＣ電源であるこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の中空陰極アレ
   イ。
4. 【請求項４】 ２つの隣接した中空陰極アレイが絶縁ト
   ランスの２次コイルに接続されており、上記電力供給手
   段が６０ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲の周波数を有す
   るＡＣ電源であることを特徴とする請求項１または２に
   記載の中空陰極アレイ。
5. 【請求項５】 （ａ）プラズマ前駆態ガスを供給するス
   テップ；（ｂ）壁に複数の開口が間隔をおいて設けられ
   該開口からプラズマ放電が放出されるようになされたハ
   ウジングによって構成された中空陰極アレイに対して電
   力を供給することによって、プラズマを生成させるステ
   ップ；及び（ｃ）表面を上記プラズマに対してさらすス
   テップとを含むことを特徴とする真空中において表面を
   処理する方法。
6. 【請求項６】 処理を行うべき表面が真空チャンバー内
   に上記の開口と平行に所定の距離を隔てて配置されてい
   ることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 上記表面の近く、または上記ハウジング
   の近くに配置された少なくとも１つのマグネットアセン
   ブリを用いて、プラズマが上記の開口から放出される際
   にプラズマを収束させるステップをさらに含むことを特
   徴とする請求項５または６に記載の方法。
8. 【請求項８】 上記表面が金属シート表面であり、ま
   た、上記金属シート表面を熱処理して上記シートの表面
   の低分子量物質を揮発させるステップをさらに含んでい
   ることを特徴とする請求項５、６または７に記載の方
   法。
9. 【請求項９】 上記表面がアルミニウムであることを特
   徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項１０】 上記プラズマ前駆態ガスが酸素を含ん
    でいることを特徴とすることを特徴とする請求項５乃至
    ９のいずれかに記載の方法。