特許 6867418 被処理物体の表面に１価又は多価イオンを注入する方法及び方法を実施するデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6867418

(24)【登録日】2021年4月12日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】被処理物体の表面に１価又は多価イオンを注入する方法及び方法を実施するデバイス

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/317 20060101AFI20210419BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/317 Z

   H01J37/20 A

   H01L21/265 F

   H01L21/265 W

   H01L21/265 603A

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-567736(P2018-567736)

(86)(22)【出願日】2018年4月12日

(65)【公表番号】特表2019-525394(P2019-525394A)

(43)【公表日】2019年9月5日

(86)【国際出願番号】EP2018000200

(87)【国際公開番号】WO2018188804

(87)【国際公開日】20181018

【審査請求日】2018年12月25日

【審判番号】不服-12678(P-12678/J1)

【審判請求日】2020年9月10日

(31)【優先権主張番号】17166644.9

(32)【優先日】2017年4月13日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】506425538

【氏名又は名称】ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】ヴュイユ，ピエリ

(72)【発明者】

【氏名】コシャン，ロジェ

(72)【発明者】

【氏名】バザン，ジャン−リュック

(72)【発明者】

【氏名】ミコ，シラ

(72)【発明者】

【氏名】コール，アルネ

【合議体】

【審判長】 瀬川 勝久

【審判官】 松川 直樹

【審判官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２５４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１０９６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１３９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１０６８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５４４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１７６８５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01J37/317

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

天然及び合成サファイア、無機ガラス、ポリマーならびにセラミックから作成される時計ガラス用の被処理物体（３０）の表面に反射防止表面処理のために１価又は多価イオンを注入する方法であって、前記方法は、前記被処理物体（３０）の表面の方に、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源（１）により生成したイオン・ビーム（１２）を向けることにあるステップを含み、前記方法は、
・少なくとも１つの１次電子ビーム（２８）を生成し、前記１次電子ビーム（２８）を、前記１次電子ビーム（２８）が前記イオン・ビーム（１２）を通過するように向けることであって、前記１次電子ビーム（２８）の電子と前記イオン・ビーム（１２）のイオンとの再結合によって、前記イオン・ビーム（１２）の発散が低減される、前記向けること、及び
・前記１次電子ビームが前記イオン・ビーム（１２）を横断した後、標的（３２）上での前記１次電子ビーム（２８）の反射によって２次電子ビーム（３４）を生成すること
にあるステップも含み、前記標的（３２）は、前記２次電子ビーム（３４）が前記被処理物体（３０）の表面上に落下するように向ける、方法。

【請求項2】

前記被処理物体（３０）は、非導電性材料又は半導体材料から作製することを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記被処理物体（３０）を作製する材料は、天然及び合成サファイア、無機ガラス、ポリマー並びにセラミックにより形成される群から選択することを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記被処理物体（３０）を作製する材料は、導電性材料であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記被処理物体（３０）を作製する材料は、結晶質又は非晶質の金属合金、セラミック、並びに貴金属及び非貴金属により形成される群から選択することを特徴とする、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記１価又は多価イオンＥＣＲイオン源（１）により前記被処理物体（３０）の表面に注入する原子は、窒素Ｎ、炭素Ｃ、酸素Ｏ、アルゴンＡｒ、ヘリウムＨｅ及びネオンＮｅにより形成される群から選択することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

窒素原子は、二窒素前駆体ガスのイオン化によって得、炭素原子は、メタン前駆体ガスのイオン化によって得、酸素原子は、二酸素前駆体ガスのイオン化によって得ることを特徴とする、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記被処理物体（３０）の表面温度は、遠隔式にリアルタイムで測定することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記被処理物体（３０）の表面の電位又は前記被処理物体（３０）を支持する台（３６）の電位は、リアルタイムで測定することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記被処理物体（３０）の表面は、１×１０¹⁶イオン／ｃｍ²と１５×１０¹⁶イオン／ｃｍ²との間に含まれる範囲内にある少なくとも１つのイオン注入量により処理すること、及び１価又は多価イオン加速電圧は、７．５ｋＶと３５ｋＶとの間に含まれることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

天然及び合成サファイア、無機ガラス、ポリマーならびにセラミックから作成される時計ガラス用の被処理物体（３０）の表面に反射防止表面処理のために１価又は多価イオンを注入するデバイスであって、前記デバイスは、ＥＣＲイオン源（１）及び電子銃（１６）を備え、前記ＥＣＲイオン源（１）は、イオン・ビーム（１２）を生成し、前記電子銃（１６）は、１次電子ビーム（２８）を生成し、前記ＥＣＲイオン源（１）及び前記電子銃（１６）は、前記１次電子ビーム（２８）が前記イオン・ビーム（１２）に交差するように配置し、前記１価又は多価イオン注入デバイスは、標的（３２）を更に備え、前記標的（３２）は、前記１次電子ビーム（２８）が前記イオン・ビーム（１２）を通過した後の前記１次電子ビーム（２８）の経路上に置き、前記標的（３２）は、前記イオン・ビーム（１２）のイオンと再結合していない前記１次電子ビーム（２８）の電子と前記標的（３２）との間の衝突により生成した２次電子ビーム（３４）が前記被処理物体（３０）の表面上に衝突するように向ける、デバイス。

【請求項12】

前記２次電子ビーム（３４）は、前記被処理物体（３０）を上に置く台（３６）にも衝突することを特徴とする、請求項１１に記載の１価又は多価イオン注入デバイス。

【請求項13】

前記デバイスは、前記被処理物体（３０）の表面温度を遠隔式にリアルタイムで測定する温度センサ（３８）も含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の１価又は多価イオン注入デバイス。

【請求項14】

前記デバイスは、前記被処理物体（３０）の表面及び／又は前記被処理物体（３０）を支持する前記台（３６）の電位を測定する機器（４０）を含むことを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の１価又は多価イオン注入デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、１価又は多価イオン・ビームにより物体の表面を処理する方法に関し、この物体は、特に、限定はしないが合成サファイアから作製される。この方法は、例えば合成サファイアから作製した物体の表面からの望ましくない反射を低減し、可視波長スペクトルにおけるそのような材料の長期光透過を改善することを目的とする。本発明による方法は、特に、合成サファイア時計ガラスの反射防止表面処理に適用し、その光透過性を改善することを意図する。こうした条件において、時計ガラスの表面は、可視光範囲において良好な反射防止特性を有する。より一般的には、本発明は、任意の種類の導電性材料、半導体材料又は絶縁材料に適用され、本発明によるイオン注入方法により、そのような材料を使用して作製した物体の表面機械特徴、特に耐引掻性を改善することを目的とする。

【背景技術】

【0002】

サファイア又は鋼玉は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の結晶から形成され、その色は、こうした材料内の微量の不純物（酸化物）の存在によって決定される。したがって、チタン及び鉄が存在するとサファイアに青色をもたらし、バナジウムが存在すると青紫色をもたらし、クロムが存在するとピンク色をもたらすことが公知である。最後に、鉄がサファイア内に存在すると、サファイアに黄色又は緑色の外観をもたらす。

【0003】

この配色は、不純物が、材料の透過及び吸収スペクトル、したがってその色を修正するエネルギー準位を鋼玉の禁止ギャップ内に出現させるということにより説明できる。

【0004】

サファイアは、熱処理することができる。かなり軽量若しくはかなり濃色である又はかなりの内包物を有する石が加熱される。この熱処理は、石内に存在する微量の不純物を溶解することによって、色を向上させ、石の輝きを改善するものである。

【0005】

研究室で合成サファイア及びルビーを製造することは、１９世紀の初頭以来公知である。こうした合成石の化学組成及び物理特性は、天然石の化学組成及び物理特性と同じである。しかし、合成石は、少なくとも、最も初期の段階で製造された合成石については、合成石の全体的に湾曲する結晶化ラインによって、天然石と区別することができる。

【0006】

合成サファイアは、その高い耐引掻性のために、特に、時計ガラス、又は光学カメラ、特にスマート・フォンのレンズを作製するために使用される。今日では、合成サファイアの生成は工業規模で実施される。

【0007】

合成サファイアの表面は、約１５％の入射光を反射することが周知であり、これにより、時計文字板、平坦なコンピュータ画面又は携帯電話画面が表示する情報の読取りが妨げられる。

【0008】

合成サファイア表面の光反射率の値は、フレネルの式を使用して得られ、フレネルの式は、９０°の入射角でディオプトリを通過する光線の場合、以下の反射（Ｒ）及び透過（Ｔ）係数：
Ｒ＝（（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１））²
Ｔ＝４ｎ１×ｎ２／（ｎ２＋ｎ１）²
が得られ、式中、ｎ１及びｎ２は、ディオプトリによって分離されている媒体の反射指数である。

【0009】

エネルギー保存の原理を考慮して、Ｒ＋Ｔ＝１が得られる。

【0010】

空気（ｎ１＝１）及び合成サファイア（ｎ２＝１．７６）の場合、上記の式により、Ｒ＝０．０７５８、Ｔ＝１−Ｒ＝０．９２４２が得られる。言い換えれば、合成サファイア表面上に直交して落下する７．６％の可視光は反射され、９２．４％の可視光は透過する。

【0011】

互いに平行に延在し、互いに離れている受入面及び放出面から形成した合成サファイア条片の場合、光学的損失は、２倍高く、したがって約１５％である。この高い反射の周囲光は、例えば、合成サファイア時計ガラスの下に位置する時計文字板によって表示する情報（針、日付表示、装飾）の読取りを困難にする。

【0012】

金属酸化物を付着させることにある反射防止方法があるが、こうした方法は、実施が比較的複雑で高額である。例えば、時計ガラスの場合、使用する方法の１つは、金属酸化物薄膜の真空蒸着（１０^-5torr）から構成される。無菌室型無塵筐体において、まず、時計ガラスを清浄化ラインで清浄化し、次に、超音波により乾燥させる。次に、真空室のベルジャーに挿入した支持体に時計ガラスを組み付ける。こうした真空室のベルジャー内部の真空は、金属酸化物の昇華による、大気圧よりも低い温度での蒸着を可能にする。蒸着は、金属酸化物をジュール加熱することによって、又は電子銃を使用して酸化物を衝突させることによって達成することができる。真空の質、蒸着速度、及び付着させる膜の厚さは、完全に制御しなければならない。当然、これらの厚さは均一でなければならない。

【0013】

他の、それほど高額ではない種類の気相蒸着があり（物理蒸着又はＰＶＤとしても公知）、この蒸着は、フッ化マグネシウムＭｇＦ₂（光反射指数１．３８）又は氷晶石Ｎａ_３Ａ１Ｆ_６（光反射指数１．３５）を付着させることにある。こうした材料の反射指数は、互いに近いが、これらの耐引掻性は、合成サファイアの耐引掻性に劣る。その耐引掻性を改善するために合成サファイア上に作製したＰＶＤ蒸着は、引掻きによる傷が付くか又は剥離することがあり、これにより、合成サファイアに対し得ることができるあらゆる利点が完全に除かれる。

【0014】

「合成サファイア」とは、可視光を透過する材料を意味する。合成サファイアは、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）から形成される。物理的な言い方では、合成サファイアは、超硬質結晶質材料であり（モース硬度では９に等しい硬度）、鋼玉族に属し、１．７６に等しい非常に高い反射指数を有する。

【0015】

より一般的には、本発明は、限定はしないが、合成サファイア、ポリカーボネート、無機ガラス及びセラミック等のあらゆる種類の材料に関する。被処理材料は、導電性であっても、半導体であっても、絶縁性であってもよい。

【0016】

他の公知の表面処理技法は、被処理物体の表面へのイオン注入から構成される。

【0017】

こうしたイオン注入方法は、例えば電子サイクロトロン共鳴型１価又は多価イオン源により被処理物体の表面に衝突させることにある。この種のデバイスは、ＥＣＲイオン源としても公知である。

【0018】

ＥＣＲイオン源は、電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマを生成する。マイクロ波は、イオン化を目的とする一定量の低圧ガスに、電子サイクロトロン共鳴に対応する周波数で注入するものであり、電子サイクロトロン共鳴は、イオン化される一定量のガスの内部に位置する領域に加えられる磁界によって規定される。マイクロ波は、イオン化される一定量のガス内に存在する遊離電子を加熱する。熱擾乱により、これらの遊離電子は、原子又は分子と衝突し、イオン化することになる。生成されるイオンは、使用するガス種に対応する。このガスは、純ガスであっても、化合物であってもよい。ガスは、固体又は液体材料から得られる蒸気であってもよい。ＥＣＲイオン源は、１価イオン、即ち、イオン化度が１に等しいイオン、又は多価イオン、即ち、イオン化度が１よりも高いイオンを生成することができる。

【0019】

本特許出願の範囲において、ＥＣＲ型１価又は多価イオン源が関係する。かなり手短に言うと、本特許出願に添付の図１に示すように、全体を全体参照数字１により示すＥＣＲイオン源は、イオン化される一定量のガス４及び高周波６を導入する噴射段２、プラズマ１０を中で生成する磁気閉込め段８、並びにプラズマ１０からイオンを抽出し、陽極１１ａ及び陰極１１ｂにより加速可能にする抽出段１１を含み、陽極１１ａと陰極１１ｂとの間には、高電圧を印加する。

【0020】

多価ＥＣＲイオン源１の出口で生成したイオン・ビーム１２の態様を本特許出願に添付の図２に示す。このイオン・ビーム１２は、ＥＣＲイオン源１の出口で発散する傾向があることに留意されたい。このことは、全て同じ電気記号を有するイオンが互いに反発する傾向があることにより説明することができる。イオン・ビーム１２は、ＥＣＲイオン源１の出口で発散する傾向があるため、このことは、被処理物体の表面においてイオンの分散不均一性に関する問題を生じさせる。

【0021】

被処理物体の表面へのイオン注入に関連する別の問題は、１価又は多価イオンが堆積するにつれて、被処理物体の表面に静電位が次第に出現することに関する。実際、被処理物体の表面に注入するイオンの数が多いほど、静電場が高くなり、より多くの被処理物体の表面がＥＣＲイオン源から到来するイオンを反発する傾向があり、このことも、被処理物体へのイオン注入方法における、不均一性に関する問題を生じさせる。被処理物体が導電性である場合、遊離電子、又は被処理物体を生成した材料に弱く結合している電子の少なくとも一部が、注入されたイオンと再結合することができる限り、この問題はあまり存在しない。しかし、被処理物体を非導電性材料から作製した場合、電子と１価又は多価イオンとの間の再結合現象は発生せず、被処理物体の表面においてイオンの均一な分散を保証することが困難である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

本発明の目的は、被処理物体の表面へのイオン注入方法を提供することによって、他の問題に加えて上述の問題を克服することであり、この方法は、特に、物体表面での前記イオンの均一な分散を保証することができる。

【課題を解決するための手段】

【0023】

この目的で、本発明は、被処理物体の表面に１価又は多価イオンを注入する方法に関し、この方法は、被処理物体の表面の方に、ＥＣＲ型１価又は多価イオン源により生成したイオン・ビームを向けることにあるステップを含み、方法は、少なくとも１つの１次電子ビームを生成し、この１次電子ビームを、１次電子ビームが多価イオン・ビームを通過するように向けることにあるステップも含む。

【0024】

補完的な特徴によれば、本発明の方法は、１次電子ビームがイオン・ビームを横断した後、標的上での１次電子ビームの反射によって２次電子ビームを生成することにあるステップも含み、標的は、２次電子ビームが被処理物体の表面上に落下するように向ける。

【0025】

本発明の別の特徴によれば、被処理物体は、非導電性材料から作製する。被処理物体を作製する材料は、天然及び合成サファイア、無機ガラス、ポリマー並びにセラミックにより形成される群から選択する。

【0026】

本発明の別の特徴によれば、被処理物体は、導電性材料から作製する。本発明は、特に、結晶質又は非晶質金属合金、並びに貴金属及び非貴金属に関する。

【0027】

本発明の更に別の特徴によれば、被処理物体を作製する材料は、天然及び合成サファイア、無機ガラス、ポリマー、結晶質又は非晶質の金属合金、セラミック、並びに貴金属及び非貴金属により形成される群から選択する。

【0028】

本発明の更に別の特徴によれば、１価又は多価イオンＥＣＲイオン源により被処理物体の表面に注入し得る原子は、窒素Ｎ、炭素Ｃ、酸素Ｏ、アルゴンＡｒ、ヘリウムＨｅ及びネオンＮｅにより形成される群から選択する。

【0029】

本発明の更に別の特徴によれば、窒素原子は、二窒素前駆体ガスのイオン化によって得、炭素原子は、メタン前駆体ガスのイオン化によって得、酸素原子は、二酸素前駆体ガスのイオン化によって得る。

【0030】

本発明の更に別の特徴によれば、被処理物体の表面温度は、温度センサにより遠隔式にリアルタイムで測定する。サファイア物体の表面温度の測定に好適な温度センサは、フランスの企業ＬｕｍａＳｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓが照会番号ＩＮ５／９ Ｐｌｕｓの名で販売しているものである。

【0031】

本発明の更に別の特徴によれば、被処理物体の表面の電位又は被処理物体を支持する台の電位は、リアルタイムで測定する。

【0032】

したがって、本発明の結果として、特に、多価イオンの電荷が被処理物体の表面上に衝突する前に、電荷を制御することが可能である。

【0033】

少なくとも１つの１次電子ビームを正電荷イオン（又は陽イオン）・ビームの方に向けることによって、少なくとも一部の電子がビーム内の陽イオンと再結合することは明らかである。この再結合は、陽イオンの電荷の低減又は相殺を生じさせるが、運動エネルギーによって運ばれ、被処理物体の表面上に衝突するのは中性粒子であることが非常に多い。

【0034】

ビームの１価又は多価イオンの電荷が低減又は相殺されることは、２つの非常に良い結果を有する：一方では、イオンが静電気により互いに反発する可能性が低くなるため、イオン・ビームがあまり発散しない；もう一方では、被処理物体の表面の電位及び／又は被処理物体を上に置く台の電位は低いため、被処理物体の表面及び台が、ＥＣＲ源から到来するイオンを反発する可能性が低くなる。したがって、（帯電しているか帯電していないかにかかわらず）被処理物体の表面上に衝突する原子の運動エネルギーをより正確に制御し、したがって、被処理物体の表面上に形成するコーティングの質をより正確に制御することが可能である。

【0035】

被処理物体の表面コーティングの質及び均一性の制御は、２次電子ビームの使用によって更に向上し、２次電子ビームは、１次ビーム電子が標的上に再結合した後に得られ、２次電子ビームの向きは、２次電子が被処理物体の表面上に衝突するように選択する。２次電子は、被処理物体の表面上に落下すると、表面に注入された多価イオンと再結合し、前記イオンの静電荷を低減又は相殺し、このことは、被処理物体の表面及び被処理物体を支持する台の静電位の低減に寄与し、したがって、多価イオンが前記表面によって反発される現象が低減する。

【0036】

最後に、被処理物体の表面の静電位及び／又は前記物体の温度を制御すると、（イオン化されているか否かにかかわらず）被処理物体の表面上に衝突する原子の運動エネルギーを制御する精度を更に向上させる。

【0037】

本発明の他の特徴及び利点は、本発明による方法の例示的実装形態に対する以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。この例は、添付の図面を参照して、単に非限定的な例として示す。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】従来技術による、上記で挙げた１価又は多価ＥＣＲイオン源の概略図である。

【図2】図１の１価又は多価ＥＣＲイオン源の出口におけるイオン・ビームを示す概略図である。

【図3】本発明による、１価又は多価イオンを被処理物体の表面に注入するデバイスの概略図である。

【図4】本発明による、図３に示す１価又は多価イオン源デバイスの出口におけるイオン・ビームを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

本発明は、１価又は多価イオンが被処理物体の表面上に衝突する前に、ＥＣＲ型の１価又は多価イオン源により生成したイオンの静電荷の全て又は一部を相殺することにある一般的発明概念から進行する。前記イオンの静電荷を低減させることにより、前記イオンの互いへの反発をより少なくし、イオンが生成するビームの発散がより少なくなるようにする。同様に、（中性原子であるかイオン化原子であるかにかかわらず）被処理物体の表面上に衝突する原子は、前記表面に既に注入されているイオンによってあまり反発されず、このため、被処理物体のためのより均一な表面コーティングが得られる。この結果を達成するために、本発明は、電子ビームをイオン・ビームの方に向けることを教示する。電子は、イオン・ビームを通過する際、前記イオンと再結合し、イオンの静電荷を低減又は相殺する。この効果を強化するために、本発明は、電子がイオン・ビームを通過した後の電子の経路上に標的を置き、電子を被処理物体の表面の方に向け直し、被処理物体の表面に既に注入されているイオンの静電荷の低減又は相殺にも寄与するようにすることを提案する。物理特性、特に機械特性（物体表面の硬度の増大）及び光学特性（透過材料から作製した物体の表面反射の低減）を向上させるため、イオン注入及び電荷の相殺によって物体の表面を処理することが本発明の目的である。

【0040】

図３は、本発明による、１価又は多価イオンを被処理物体の表面に注入するデバイスの概略図である。全体を全体参照数字１４で示すこのイオン注入デバイスは、図１に示したのと同じ種類のＥＣＲイオン源１を含む。

【0041】

本発明によれば、このＥＣＲイオン源１に関連付けた電子銃があり、電子銃は、全体を全体参照数字１６で示す。公知のように、電子銃は、導電材料から真空に電子を抽出することによって電子ビームを生成するデバイスであり、真空において、電子は電界によって加速される。

【0042】

関係するケースでは、好ましくは、冷陰極電界放出電子銃を使用する。この目的で、電子銃１６は、例えば黒鉛から作製し、開口２０が中に配置される陽極１８、及び極細先端部２４をもつ形態の金属陰極２２を含む。高電圧は、陽極１８と金属陰極２２との間の発電器２６により印加する。この高電圧の作用下、金属陰極２２の端部の先端効果により、かなり強力な電界が生成される。この強力な電界により、金属陰極２２の先端部２４からのトンネル効果によって電子を抽出し、電子を加速させ、電子ビーム２８を生成することが可能であり、電子ビーム２８は、陽極１８内に配置した開口２０を通過するにつれて伝播する。以下に表す理由のため、電子銃１６によって放出される電子を１次電子と呼ぶ。

【0043】

一変形形態によれば、金属陰極２２の先端部２４から電子を抽出することは、熱により支援することができる。

【0044】

本発明によれば、電子銃１６が生成する電子ビーム２８は、電子ビーム２８がイオン・ビーム１２を通過するように向けられる。１次電子の一部は、イオン・ビーム１２を通過すると、イオンと再結合し、前記イオンの電荷の低減又は相殺を生じさせるが、運動エネルギーによって運ばれ、被処理物体３０の表面上に衝突するのは中性原子（又は少なくとも、より低い静電荷を有する原子）であることが非常に多い。

【0045】

本発明の補完的な特徴によれば、１次電子ビーム２８の経路上に配置される標的３２があり、標的３２上に、イオン・ビーム１２を通過した後にイオンと再結合していない１次電子が落下する。標的３２は、１次電子ビーム２８の電子と標的３２との間の衝突により生成された２次電子ビーム３４が、被処理物体３０の表面及び被処理物体３０を上に置く台３６上に衝突するように向けられる。このケースにおいても、２次電子ビーム３４の電子は、被処理物体の表面に注入するイオンの静電荷を相殺又は低減する。

【0046】

本発明の更に別の特徴によれば、被処理物体３０の表面温度は、温度センサ３８により遠隔式にリアルタイムで測定する。サファイア物体の表面温度の測定に好適な温度センサは、フランスの企業ＬｕｍａＳｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓが照会番号ＩＮ５／９ Ｐｌｕｓの名で販売しているものである。

【0047】

本発明の更に別の特徴によれば、被処理物体３０の表面電位又は被処理物体３０を支持する台の電位は、電圧測定機器４０によりリアルタイムで測定する。

【0048】

本発明は、１価又は多価イオンを被処理物体の表面に注入するデバイスにも関し、このデバイスは、ＥＣＲイオン源１及び電子銃１６を備え、ＥＣＲイオン源１はイオン・ビーム１２を生成し、電子銃は１次電子ビーム２８を生成し、ＥＣＲイオン源１及び電子銃１６は、１次電子ビーム２８がイオン・ビーム１２を交差するように配置する。

【0049】

１価又は多価イオン注入デバイスは、標的３２も含み、標的３２は、１次電子ビーム２８がイオン・ビーム１２を通過した後の１次電子ビーム２８の経路上に置かれる。標的３２は、１次電子ビーム２８の電子と標的３２との間の衝突により生成された２次電子ビーム３４が、被処理物体３０の表面及び被処理物体３０を上に置く台３６上に衝突するように向けられる。

【0050】

１価又は多価イオン注入デバイスは、被処理物体３０の表面温度を遠隔式にリアルタイムで測定する温度センサ３８も含む。

【0051】

１価又は多価イオン注入デバイスは、被処理物体３０の表面及び／又は被処理物体３０を支持する台３６の電位を測定する機器４０も含む。

【0052】

１次電子ビーム２８が交差した後の、ＥＣＲイオン源１の出口で生成したイオン・ビーム１２の態様を本特許出願に添付の図４に示す。このイオン・ビーム１２は、ＥＣＲイオン源１を出た後、例えあったとしても、ほとんど発散していないことに留意されたい。このことは、多数のイオンの電荷（「＋」で示す）が、１次電子ビーム２８の電子（「−」で示す）とイオン・ビーム１２のイオンとの再結合によって相殺又は低減されるということにより説明できる。１次電子ビーム２８の発散が少なくとも大幅に低減するため、被処理物体３０の表面における多価イオンの分散均一性をかなり向上させる。

【0053】

本発明は、たった今説明した実施形態に限定されないこと、及び当業者によって、添付の特許請求の範囲により定義する本発明の範囲を逸脱することなく様々な単純な修正及び変形を想定できることは明らかである。特に、使用するイオン注入量は、１×１０¹⁶イオン／ｃｍ²と１５×１０¹⁶イオン／ｃｍ²との間に含まれる範囲内にあること、及び１価又は多価イオン加速電圧は、７．５ｋＶと３５ｋＶとの間に含まれることに留意されたい。また、本発明は、より詳細には、限定はしないが、時計ガラス作製のための（天然サファイア又は合成サファイアにかかわらず）サファイア物体の表面処理に適用されることは理解されよう。本発明によるイオン注入方法により、そのようなガラスが反射する入射光の量は著しく低減し、これにより、こうしたガラスの下に置かれる表示部材が表示する情報（針、日付表示、装飾等）の可読性を著しく向上させる。本発明は、他の種類の材料（例えばセラミック又は結晶質若しくは非晶質の金属材料）にも適用され、こうした材料の機械特性、特に耐引掻性は、イオン注入及び電荷中和方法を上記材料に適用すると大幅に改善される。２次電子ビームは、１次電子ビームからの電子、及び１次電子ビームの電極によって標的から抽出された電子の両方を含むことにも留意されたい。最後に、本発明によれば、ＥＣＲイオン源は、１価又は多価イオン、即ち、イオン化度が１に等しいか又はイオン化度が１を超えるイオンを生成することができ、イオン・ビームは、全てが同じイオン化度を有するイオンを含み得るか、又は異なるイオン化度を有するイオンの混合から得ることができることに留意されたい。

【符号の説明】

【0054】

１ 電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）イオン源
２ 噴射段
４ イオン化される一定量のガス
６ 高周波
８ 磁気閉込め段
１０ プラズマ
１１ 抽出段
１１ａ 陽極
１１ｂ 陰極
１２ イオン・ビーム
１４ イオン注入デバイス
１６ 電子銃
１８ 陽極
２０ 開口
２２ 金属陰極
２４ 先端部
２６ 発電器
２８ １次電子ビーム
３０ 被処理物体
３２ 標的
３４ ２次電子ビーム
３６ 台
３８ 温度センサ
４０ 電圧測定機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】