JPH089775B2 - イオンプレーティング方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオンプレーティング方法および装置に係
り、特に広幅基板に高速で成膜するのに好適なイオンプ
レーティング方法および装置に関する。

［従来技術］ 近年、広幅の鋼板、例えば冷延鋼板にドライプロセス
皮膜を形成し、付加価値を高めることが試みられてい
る。なかでも皮膜の密着性、緻密性に優れ、かつ生産性
の高い方法としてイオンプレーティングが注目されてい
る。イオンプレーティングで生産性を上げるには皮膜材
料を高速で蒸発させる必要があり、材料の加熱源として
は高出力の電子銃が有利である。しかしながら、高速で
蒸発した材料を安定して高いイオン化率でイオン化する
には多くの技術的困難が伴ない、未だ広幅の鋼板に工業
的規模で適用し得る方法は確立していない。

特公昭57−57553号では、加熱源として電子銃を用
い、電極を坩堝近傍に配置してイオン化率を高め、膜質
の向上を図る方法を提案している。しかしこの方法は、
高速成膜時に放電が不安定になるため、小規模なバッチ
処理にしか適用できず、広幅坩堝を使って大面積の帯板
に高速でイオンプレーティングすることは困難である。

特開昭57−155369号では、蒸発粒子を坩堝上方のフー
ドにより集束した後、フード上部に配置された正電極と
熱電子放出用のフィラメントによりイオン化する方法が
提案されている。これによれば高速成膜時にも安定した
放電が得られるが、フィラメントの消耗が激しく、実生
産用の連続装置には適用できない。

特開昭63−45365号は、第３図に概略を示すように、
坩堝３全体を上方に開口部８を持つ内部室６で覆い、開
口部８より噴出する蒸気流を開口部８上方にある正電極
９でイオン化する方法が提案されている。この方法によ
れば、高速成膜時にも安定した放電が得られ、長時間の
操業にも耐え得る。ところが、内部室６上方の電極９は
坩堝３からの距離が遠いため、蒸発材４から発生する熱
電子を十分に加速することができず、このため蒸発粒子
のイオン化率が不充分で、特に高速成膜時にイオン化率
が著しく低下してしまう問題があった。

［発明が解決しようとする技術的課題］ 本発明は上記従来技術の問題点を解消するためになさ
れたもので、その目的とするところは、帯板、特に広幅
帯板に高速かつ安定して、しかも高いイオン化率でイオ
ンプレーティングして、優れた膜質を得るイオンプレー
ティング方法および装置を提供するものである。

［課題を解決する手段］ 本発明者等は、蒸気目的に沿って鋭意研究した結果、
電子銃で坩堝内の蒸発材料を加熱蒸発させ、同蒸気流を
正電圧を印加した電極でイオン化するに当って、坩堝上
方に蒸気流を収束させるためのフードを置き、その内部
に上記電極を置くことにより、高速成膜時にも放電を安
定化し、かつイオン化率を向上させられることを見出だ
し、本発明を完成したものである。

［作用］ すなわち、坩堝上方にフードを設置し、その内部に正
電極を設置することにより、蒸気流の拡散が防がれ、特
に高速蒸発時の蒸発材表面状態による蒸気の乱れが抑制
されるため放電が安定する。さらに高速成膜時に蒸発材
表面の蒸気圧が著しく向上し、そのため蒸発材表面から
発生する熱電子の平均自由行程が短くなっても、電極が
坩堝表面に近づけることが可能なため、なお十分に熱電
子を加速することが可能となり、高いイオン化率を維持
することができる。

［実施例］ 以下、本発明を第１図に示す実施例を参照して説明す
る。図示するイオンプレーティング装置は、真空雰囲気
を保持する真空槽１内に配置されており、その内部上方
を帯板11が貫通して走行するようになっている。真空槽
１内の下部には坩堝３が配置され、この中に蒸発材料Ｍ
が入っている。蒸発材料４には、Ni,Co,Fe,Ti,Zr,Ta,V,
Hf,などとともにCr,Mn,Mgなどが挙げられる。真空槽１
の片側には電子銃12が装着され、電子ビーム７を蒸気材
料４の表面に照射するようになっている。坩堝３と帯板
11との間にはフード５が配置され、このフード５は電子
ビーム７が通る側部を一部開口し、かつ上部に開口部８
を有している。フード５内部には電極９が配置され、こ
の電極９は四角枠形状に形成されている。電極９は直流
電源13の正極側に、坩堝３は直流電源13の負極側に接続
されている。

この装置では、中に配置された坩堝３内の蒸発材料４
に電子銃12から電子ビーム７を照射して、この蒸発材料
４を加熱して蒸発させる。そして電極９に正電圧に印加
して、蒸発材料４から発生した熱電子により、蒸気流を
イオン化する。イオン化された蒸気は、フード５で集束
され、フード５上部開口部８を通って、上方にある帯板
11に付着する。

この装置では、坩堝３上方にフード５を設けているの
で、蒸気流の拡散が防止され、特に高速蒸発時の蒸発材
表面状態による蒸気の乱れが抑制され、その結果、放電
が安定する。さらにフード５内部に電極９を設置してい
るので、電極９を電子ビームの妨害にならない範囲で可
能なかぎり蒸発材料４に近付けることができる。このた
め、高速成膜時に、蒸発材料表面に発生する熱電子の平
均自由行程が短くなっても、なお十分に電子を加速する
ことが可能になり、高いイオン化率を維持することがで
きる。

第２図は第１図に示す装置を用いた場合の成膜速度と
イオン化率の関係を、第３図に示す装置を用いた場合と
比較して示したグラフである。この場合、蒸発材料とし
てTiを用い、電子銃出力は40〜150KWの間で変化させ
た。電極に印加した電圧は＋40〜＋50Vであった。イオ
ン化率は基板に流れた電流値から計算した。第２図か
ら、従来法は成膜速度が上がるに従って、急激にイオン
化率が低下するのに対し、本発明は高速成膜時にも、従
来法に比べ高いイオン化率を維持することができること
が分かる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、帯板、特に広
幅帯板にイオンプレーティングするに当って、高速成膜
時にも放電が安定し、かつ高いイオン化率で成膜が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイオンプレーティング装置の概
略図、第２図は第１図に示す本発明に係る装置を用いた
場合の成膜速度とイオン化率の関係を、従来の装置を用
いた場合と比較して示した図、第３図は従来のイオンプ
レーティング装置の概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する帯板にイオンプレーティングする
   方法において、坩堝に入れた蒸発材料を電子銃のビーム
   で加熱蒸発させて蒸気流を発生させる工程と、発生した
   蒸気流をフードで集束させる工程と、上記フード内にあ
   る電極に坩堝に対して正電極を印加し、蒸発材料から発
   生した熱電子により上記蒸気流をイオン化する工程と、
   集束させイオン化した蒸気流をフードの上方を走行する
   帯板に付着せしめる工程とを具備した、イオンプレーテ
   ィング方法。
2. 【請求項２】走行する帯板にイオンプレーティングする
   装置において、蒸発材料を入れた坩堝と、この坩堝内の
   蒸発材料を加熱蒸発して蒸気流を形成する電子銃と、蒸
   気坩堝の上方に配置され、上記蒸気流を集束させるフー
   ドと、上記フード内に配置された電極と、この電極に坩
   堝に対して正電極を印加する電源とを具備して、フード
   の上方を走行する帯板にイオン化した蒸気流を付着させ
   るようにしたイオンプレーティング装置。