JPH09143698A - 連続イオンプレーティング装置 - Google Patents

連続イオンプレーティング装置

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JPH09143698A
JPH09143698A JP29956995A JP29956995A JPH09143698A JP H09143698 A JPH09143698 A JP H09143698A JP 29956995 A JP29956995 A JP 29956995A JP 29956995 A JP29956995 A JP 29956995A JP H09143698 A JPH09143698 A JP H09143698A
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Tadahide Shirakawa
忠秀 白川
Joshi Shinohara
譲司 篠原
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IHI Corp
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 鋼板をシールライン(アース電位)から絶縁
することなくアース(接地)した状態で、イオンプレー
ティングができる連続イオンプレーティング装置を提供
する。 【解決手段】 被処理材1をアース電位としルツボ15
を+電位に印加するバイアス電源18を備え、これによ
り、ルツボから被処理材に向かう電界を形成する。ま
た、被処理材1に対向してルツボ近傍に設けられたバイ
アス電極22と、被処理材をアース電位としバイアス電
極を+電位に印加するバイアス電源18を備える。更
に、成膜室16内に成膜室から絶縁され、かつルツボ1
5を囲むバイアス壁20を備え、バイアス壁20をバイ
アス電源18により+電位に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被処理材に連続的にイ
オンプレーティングする連続イオンプレーティング装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】イオンプレーティング装置は、真空中で
材料を加熱して蒸発させ、蒸発材料を放電等でイオン化
し、材料イオン(陽イオン)を鋼板等の被処理材(陰
極)の表面に衝突・凝固させて被膜を作る成膜プロセス
である。かかるイオンプレーティング装置は、通常の真
空蒸着装置よりも更に緻密で強固な被膜ができる長所を
有し、TiN,Al−Mn合金,Ti−Cr合金,等の
成膜に用いられている。
【0003】図3は、切板(シート材)の鋼板1にイオ
ンプレーティングする従来のイオンプレーティング装置
の構成図であり、真空成膜室6,ルツボ5,電子銃3及
びその電源3a,プラズマ発生装置7,バイヤス電源
8,等を備え、電子銃3による電子ビーム2でルツボ5
内の材料4を加熱して蒸発させ、プラズマ発生装置7に
より蒸発材料にプラズマを付加してイオン化し、材料イ
オン(陽イオン)を電位差により鋼板1(陰極)に向け
て加速し、鋼板の表面に蒸発材料を衝突・凝固させるよ
うになっている。なお、蒸発材料をイオン化するため
に、RFコイル7a、アーク放電器7b等の別の手段も
適用される。
【0004】図3において、鋼板1を陰極に保持するた
めに、鋼板1は成膜室6から絶縁して保持され、成膜室
6を陽極(+)、鋼板1を陰極(−)にしてその間にバ
イヤス電源8(DC500〜1000V)が設置され、
鋼板1と蒸発源(ルツボ5)との間にバイアスを印加
し、イオンプレーティングを行うようになっている。ま
た、電子銃3から電子ビーム(−)を放射するために、
電子銃3の本体及び成膜室6を陽極(+)、電子銃3の
電子発生器3bを陰極(−)にしてその間に電子銃電源
3a(例えば、約DC30kV)が設置される。更に通
常、成膜室6(陽極側)は接地してアースされ、漏電を
防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4は、鋼板に連続的
にイオンプレーティングする連続イオンプレーティング
装置の模式図である。連続イオンプレーティング装置
は、入側と出側の真空シール装置,予備加熱室,成膜
室,等からなり、大気圧下でアンコイラーから巻き戻さ
れた鋼板1を入側の真空シール装置で真空中に通し、予
備加熱室で予備加熱した後、成膜室で成膜し、成膜後の
鋼板を出側の真空シール装置で大気圧中に取り出しリコ
イラーで巻き取るようになっている。
【0006】しかし、図4の連続イオンプレーティング
装置では、鋼板1を陰極に保持するために、鋼板1を成
膜室から絶縁するばかりでなく、アンコイラー,リコイ
ラー,入側と出側の真空シール装置,予備加熱室,等の
すべての装置において、鋼板をシールライン(アース電
位)から絶縁する必要があった。そのため、例えば、鋼
板1を駆動するローラの軸受部等に絶縁材を用いる必要
が生じ、構造が複雑になるばかりでなく、絶縁性能が低
く、信頼性に乏しい問題点があった。特に、高速の連続
イオンプレーティング装置では、200〜500m/m
inのライン速度で成膜を行い、しかも、数百時間連続
して操業するため、軸受等の一部が損傷しても、運転再
開に長時間かかり稼働率が大幅に低下するおそれがあっ
た。
【0007】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、鋼板
をシールライン(アース電位)から絶縁することなくア
ース(接地)した状態で、イオンプレーティングができ
る連続イオンプレーティング装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、連続的
に走行する被処理材に材料を蒸着するための真空成膜室
と、該成膜室内に設置され材料を収納するルツボと、ル
ツボ内の材料を蒸発させる蒸発装置と、蒸発した材料を
イオン化させるイオン化装置と、を備えた連続イオンプ
レーティング装置において、被処理材をアース電位とし
ルツボを+電位に印加するバイアス電源を備え、これに
より、ルツボから被処理材に向かう電界を形成する、こ
とを特徴とする連続イオンプレーティング装置が提供さ
れる。
【0009】また、別の発明によれば、連続的に走行す
る被処理材に材料を蒸着するための真空成膜室と、該成
膜室内に設置され材料を収納するルツボと、ルツボ内の
材料を蒸発させる蒸発装置と、蒸発した材料をイオン化
させるイオン化装置と、を備えた連続イオンプレーティ
ング装置において、被処理材に対向してルツボ近傍に設
けられたバイアス電極と、被処理材をアース電位としバ
イアス電極を+電位に印加するバイアス電源を備え、こ
れにより、ルツボから被処理材に向かう電界を形成す
る、ことを特徴とする連続イオンプレーティング装置が
提供される。
【0010】上記本発明の構成によれば、絶縁性能が低
く、構造も複雑な鋼板絶縁によるイオンプレーティング
に換わり、鋼板をアース電位とし、かつルツボから被処
理材に向かう電界を形成することができ、簡便な構造で
鋼板をシールライン(アース電位)から絶縁することな
くアース(接地)した状態で、イオンプレーティングが
可能となる。
【0011】本発明の好ましい実施形態によれば、成膜
室内に成膜室から絶縁され、かつルツボを囲むバイアス
壁を備え、該バイアス壁は、前記バイアス電源により+
電位に印加される。この構成により、ルツボを囲むバイ
アス壁にルツボと同電位のバイアス電圧を印加し、これ
により蒸発した材料イオン(陽イオン)の成膜室内壁へ
の付着を防止し、プラズマの安定化、イオン化粒子の被
処理材への集中化を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付して使用する。図1は、本
発明による連続イオンプレーティング装置の第1実施形
態を示す構成図である。この図において、本発明の連続
イオンプレーティング装置10は、連続的に走行する被
処理材1(例えば鋼板)に材料4を蒸着するための真空
成膜室16と、成膜室16内に設置され材料4を収納す
るルツボ15と、ルツボ15内の材料4を蒸発させる蒸
発装置13と、蒸発した材料をイオン化させるイオン化
装置17と、を備えている。
【0013】真空成膜室16の内部は、図示しない真空
装置により排気され、蒸着に適した真空度(例えば10
-3〜10-5torr程度)に保持されている。また、真
空成膜室16の上流側及び下流側には、真空シール装置
9が設置され、真空成膜室16の内部を真空に保持した
まま、被処理材1を外気から真空中に導入し、かつ真空
中から外気に取り出すことができるようになっている。
【0014】蒸発装置13は、この図においては、電子
銃3と電子銃電源3aからなり、電子銃3による電子ビ
ーム2でルツボ15内の材料4を加熱して蒸発させるよ
うになっている。また、電子ビーム2の方向をルツボ1
5に向ける磁界を発生させる磁界発生装置(図示せ
ず)、例えば、電磁石を備えている。イオン化装置17
は、この図では、RFコイル17aとプラズマ発生装置
17bからなる。RFコイル17aは、高周波を発生す
るコイル(Radio Frequency Coil)であり、マイクロ波等
の高周波を発生させて蒸発元素(又は材料)を直接イオ
ン化することができる。また、プラズマ発生装置17b
は、内部に設けられた電極間で放電し、イオン化したガ
スを放出して、蒸発元素をイオン化するようになってい
る。なお、これらは、単独でも、併設してもよく、或い
は、アーク放電等の別の手段により蒸発元素をイオン化
させてもよい。
【0015】図1の連続イオンプレーティング装置10
は、更に、被処理材1をアース電位としルツボ15を+
電位に印加するバイアス電源18を備えている。このバ
イアス電源18は、例えば、DC500〜1000Vで
あり、その陰極(−)がアースされ、陽極(+)がルツ
ボ15に接続されている。また、被処理材1、被処理材
1を支持又は駆動するローラ、真空シール装置9、真空
成膜室16、等は全てアース(接地)されている。ま
た、電子銃電源3aは、例えば、約DC30kVであ
り、その陽極(+)がアースされ、陰極(−)が電子銃
3の電子発生器3bに接続されている。
【0016】上述した構成により、連続イオンプレーテ
ィング装置10の大部分は、アース電位(0V)に保持
され、ルツボ15が+電位に、電子銃3の電子発生器3
bが−電位に保持される。電子銃3のルツボ15に対す
る電位差は、図3の例に比較してバイアス電源18の電
位分が大きくなるが、この分の電子銃電源3aの電圧を
下げることにより、同様の電子ビーム2を放射すること
ができる。
【0017】図1において、本発明の連続イオンプレー
ティング装置10は、更に、成膜室16内に成膜室16
から絶縁され、かつルツボ15を囲むバイアス壁20を
備える。このバイアス壁20は、バイアス電源18によ
りルツボ15と同一の+電位に印加されている。上述し
た構成により、絶縁性能が低く、構造も複雑な鋼板絶縁
によるイオンプレーティングに換わり、被処理材1をア
ース電位とし、かつルツボ15から被処理材1に向かう
電界を形成することができ、簡便な構造で被処理材1を
シールライン(アース電位)から絶縁することなくアー
ス(接地)した状態で、ルツボから被処理材に向かう電
界を形成することができ、イオンプレーティングが可能
となる。
【0018】また、上述したバイアス壁20を備えるこ
とにより、ルツボ15を囲むバイアス壁20にルツボ1
5と同電位のバイアス電圧を印加することができ、これ
によりイオン化された蒸発粒子(陽イオン)の成膜室1
6の内壁への付着を防止し、プラズマの安定化、イオン
化粒子の被処理材への集中化を図ることができる。
【0019】図2は、本発明による連続イオンプレーテ
ィング装置の第2実施形態を示す構成図である。この図
において、被処理材1に対向してルツボ15の近傍にバ
イアス電極22が設けられ、バイアス電源18により、
被処理材1をアース電位としバイアス電極22を+電位
に印加している。また、ルツボ15は、バイアス電源1
8の陰極(−)に接続され、かつ電流計23を介してア
ースされている。その他の構成は、図1の第1実施形態
と同様である。
【0020】図2の構成により、ルツボ15をアース
(接地)した状態で、バイアス電極22と被処理材1と
の間に、ルツボ15から被処理材1に向かう電界を形成
することができる。また、電流計23により、ルツボ1
5からアースに流れる電流を計測することができ、電子
銃3による電子ビーム2の強度(電流)を正確に計測す
ることができる。また、図2の例では、電子銃3のルツ
ボ15に対する電位差は、図3の例と同一であり、従来
と同様の電子ビーム2を放射することができる。
【0021】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0022】
【発明の効果】上述したように、本発明の連続イオンプ
レーティング装置は、鋼板をシールライン(アース電
位)から絶縁することなくアース(接地)した状態で、
イオンプレーティングができる、優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による連続イオンプレーティング装置の
第1実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明による連続イオンプレーティング装置の
第2実施形態を示す構成図である。
【図3】切板(シート材)の鋼板1にイオンプレーティ
ングする従来のイオンプレーティング装置の構成図であ
る。
【図4】鋼板に連続的にイオンプレーティングする連続
イオンプレーティング装置の模式図である。
【符号の説明】
1 被処理材(鋼板) 2 電子ビーム 3 電子銃 3a 電子銃電源 3b 電子発生器 4 材料 5 ルツボ 6 成膜室 7 プラズマ発生器 7a RFコイル 9 真空シール装置 10 連続イオンプレーティング装置 13 蒸発装置 15 ルツボ 16 真空成膜室 17 イオン化装置 17a RFコイル 17b プラズマ発生装置 18 バイアス電源 20 バイアス壁 22 バイアス電極 23 電流計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続的に走行する被処理材に材料を蒸着
    するための真空成膜室と、該成膜室内に設置され材料を
    収納するルツボと、ルツボ内の材料を蒸発させる蒸発装
    置と、蒸発した材料をイオン化させるイオン化装置と、
    を備えた連続イオンプレーティング装置において、 被処理材をアース電位としルツボを+電位に印加するバ
    イアス電源を備え、これにより、ルツボから被処理材に
    向かう電界を形成する、ことを特徴とする連続イオンプ
    レーティング装置。
  2. 【請求項2】 連続的に走行する被処理材に材料を蒸着
    するための真空成膜室と、該成膜室内に設置され材料を
    収納するルツボと、ルツボ内の材料を蒸発させる蒸発装
    置と、蒸発した材料をイオン化させるイオン化装置と、
    を備えた連続イオンプレーティング装置において、 被処理材に対向してルツボ近傍に設けられたバイアス電
    極と、被処理材をアース電位としバイアス電極を+電位
    に印加するバイアス電源を備え、これにより、ルツボか
    ら被処理材に向かう電界を形成する、ことを特徴とする
    連続イオンプレーティング装置。
  3. 【請求項3】 成膜室内に成膜室から絶縁され、かつル
    ツボを囲むバイアス壁を備え、該バイアス壁は、前記バ
    イアス電源により+電位に印加される、ことを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の連続イオンプレーティング装
    置。
  4. 【請求項4】 前記蒸発装置は、ルツボ内の材料に荷電
    粒子を照射する荷電粒子照射装置である、ことを特徴と
    する請求項1又は2に記載の連続イオンプレーティング
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2482303A3 (en) * 2011-01-28 2013-08-21 United Technologies Corporation Deposition apparatus and methods

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2482303A3 (en) * 2011-01-28 2013-08-21 United Technologies Corporation Deposition apparatus and methods

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