JPH06248443A - Ion plating device - Google Patents
Ion plating deviceInfo
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- JPH06248443A JPH06248443A JP5930093A JP5930093A JPH06248443A JP H06248443 A JPH06248443 A JP H06248443A JP 5930093 A JP5930093 A JP 5930093A JP 5930093 A JP5930093 A JP 5930093A JP H06248443 A JPH06248443 A JP H06248443A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は金属帯板に蒸着膜を連
続して形成するイオンプレ−ティング装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion plating apparatus for continuously forming a vapor deposition film on a metal strip plate.
【0002】[0002]
【従来の技術】薄膜を物理的に作成する方法として真空
蒸着法やイオンプレ−ティング法が使用されている。2. Description of the Related Art A vacuum vapor deposition method or an ion plating method is used as a method for physically forming a thin film.
【0003】真空蒸着法は真空中で薄膜を作ろうとする
物質を加熱して蒸発させ、その蒸気を金属等の表面に付
着させる簡便な方法であり、この真空蒸着法により金属
帯板に薄膜を連続して形成する方法が従来から使用され
ている。例えば特開平2-205677号公報,特開平1-208467
公報,特開平1-164759号公報等に示されている方法は、
図4に示すように、金属帯板1を送出コイル2から連続
して送り出し、巻取コイル3で巻取りながら、蒸着室5
の前後に入側差動排気室8aと前処理室7及び出側差動
排気室8bとを有する真空容器4内を通す。この金属帯
板1の表面を前処理室7で前処理した後、蒸着室5で金
属帯板1の表面に蒸発源12から蒸発する蒸着物質31
で被膜を形成している。この方法は処理前後の金属帯板
1のコイルを大気中に設置し、蒸着処理等だけを真空中
で行なう、いわゆるエア・ツ−・エア方式である。The vacuum vapor deposition method is a simple method of heating and evaporating a substance for forming a thin film in a vacuum and adhering the vapor to the surface of a metal or the like. A method of continuously forming has been conventionally used. For example, JP-A-2-205677 and JP-A-1-208467.
The methods disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-164759 and the like are
As shown in FIG. 4, the metal strip 1 is continuously fed from the feeding coil 2 and wound by the winding coil 3 while the vapor deposition chamber 5 is being wound.
Before and after, the inside of the vacuum container 4 having the inlet side differential exhaust chamber 8a, the pretreatment chamber 7 and the outlet side differential exhaust chamber 8b is passed. After the surface of the metal strip 1 is pretreated in the pretreatment chamber 7, the vapor deposition material 31 evaporates from the evaporation source 12 onto the surface of the metal strip 1 in the vapor deposition chamber 5.
To form a film. This method is a so-called air-to-air method in which the coil of the metal strip 1 before and after the treatment is installed in the atmosphere and only the vapor deposition treatment or the like is performed in a vacuum.
【0004】これに対して例えば特開平1-152278号公報
等に示されて方法は、図5に示すように、金属帯板1の
処理前後のコイルも含めて全て真空容器4内に装入する
インライン方式である。On the other hand, as shown in FIG. 5, the method disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-252278, all of the metal strip 1 including the coils before and after the treatment is loaded into the vacuum container 4. It is an in-line method.
【0005】これらの方法は方式こそ異なるが真空蒸着
処理を目的としているため、金属帯板1をア−ス電位と
している点で共通している。これに対してイオンプレ−
ティング法は基板と蒸着材料を入れた蒸発源との間に電
位差を与える点で真空蒸着法と異なる。そして膜質から
みると、イオンプレ−ティング法は薄膜の基板に対する
付着強度が大きい等、真空蒸着法より優れている点が多
い〔文献;日刊工業新聞発行「薄膜作成の基礎(第2
版)」(昭59,7,30)、「真空技術による高機能コ−テ
ィング」(昭62,12,22)等〕。Although these methods are different in system, they are common in that the metal strip 1 is set to the ground potential because it is intended for vacuum deposition processing. On the other hand,
The Ting method differs from the vacuum evaporation method in that a potential difference is applied between the substrate and the evaporation source containing the evaporation material. From the viewpoint of film quality, the ion plating method has many advantages over the vacuum evaporation method, such as high adhesion strength of the thin film to the substrate [Reference: Nikkan Kogyo Shimbun, "Basics of thin film formation (second
Version) "(Sho 59, 7, 30)," High-performance coating by vacuum technology "(Sho 62, 12, 22), etc.].
【0006】イオンプレ−ティング法は、例えば図6に
示すように、1/103〜1/105ト−ル程度の真空度に保
たれた真空容器4の中で電子銃10から発射された高速
電子51により、蒸発源12にある蒸着材料11を加熱
する。この加熱により蒸着材料11の表面から原子又は
クラスタ52aが蒸気流となって飛び出す。飛び出した
原子又はクラスタ52aの一部はイオン化アノ−ド53
から放電される電子54と衝突し、イオン又はクラスタ
イオン52bになる。このイオン又はクラスタイオン5
2bはバイアス電源16により蒸発源12に対して−50
〜−1000Vの負電位に印加された基板55に向かい、そ
の電位差により加速され、基板55に衝突,付着して薄
膜を形成する。In the ion plating method, for example, as shown in FIG. 6, the electron gun 10 is fired in a vacuum container 4 maintained at a vacuum degree of about 1/10 3 to 1/10 5 torr. The fast electron 51 heats the vapor deposition material 11 in the evaporation source 12. By this heating, atoms or clusters 52a are ejected from the surface of the vapor deposition material 11 as a vapor flow. Some of the atoms or clusters 52a that have jumped out are ionized nodes 53.
Collide with the electrons 54 discharged from and become ions or cluster ions 52b. This ion or cluster ion 5
2b is -50 with respect to the evaporation source 12 by the bias power source 16.
A thin film is formed by colliding with and adhering to the substrate 55, accelerated by the potential difference, toward the substrate 55 applied with a negative potential of ˜-1000V.
【0007】図6に示したイオンプレ−ティング法にお
いては、真空容器4と蒸発源12とを同電位のア−スに
接続し、真空容器4を基板55に対して正電位にするこ
とにより、真空容器4に金属イオン52bが付着しずら
くするとともに、金属イオン52bに指向性を持たせて
基板55に衝突するようにして、蒸着効率の向上やイオ
ン化効率の向上を図っている。In the ion plating method shown in FIG. 6, the vacuum container 4 and the evaporation source 12 are connected to the ground of the same potential, and the vacuum container 4 is set to a positive potential with respect to the substrate 55. The metal ions 52b are less likely to adhere to the vacuum container 4, and the metal ions 52b have a directivity to collide with the substrate 55 to improve the vapor deposition efficiency and the ionization efficiency.
【0008】しかしながら、上記イオンプレ−ティング
法のように基板55をア−スにしないような電位関係は
基板55の大きさが高々50cm×50cm以下の実験室レベル
におけるバッチ設備にしか適用できず、前述の金属帯板
1に連続的に薄膜を形成する連続処理設備への適用は非
常に困難とされてきた。However, the potential relationship that the substrate 55 is not grounded as in the ion plating method can be applied only to the batch equipment at the laboratory level in which the size of the substrate 55 is at most 50 cm × 50 cm. It has been considered very difficult to apply to the continuous processing equipment for continuously forming a thin film on the metal strip 1 described above.
【0009】その理由は、膜質の向上のために基板55
の前処理を行なうのに、バッチ設備では、例えば図7に
示すように、基板55と蒸発源12との間にシャッタ6
1を挿入し、シャッタ61をア−スに接地させ、基板5
5とシャッタ61間にArガス導入装置62からArガ
スを導する。そして基板55にバイアス電源16で−50
0〜−2000Vの負のバイアス電圧を印加し、基板55と
シャッタ61間に直流グロ−放電を発生させて、基板5
5のボンバ−ドメント処理を行なっている。その後、シ
ャッタを開けて、前述のイオンプレ−ティング処理を施
している。ここで注目しなければならないのは、前処理
とイオンプレ−ティング処理を行なうときに必要なバイ
アス電圧の値が異なる点である。このバイアス電圧の値
はバッチ設備であるために変えることができる。The reason is that the substrate 55 is used to improve the film quality.
In order to perform the pretreatment of the shutter 6 in the batch equipment, for example, as shown in FIG.
1 is inserted, the shutter 61 is grounded to the ground, and the substrate 5
Ar gas is introduced from the Ar gas introduction device 62 between the No. 5 and the shutter 61. Then, the bias power supply 16 is applied to the substrate 55 at -50
A negative bias voltage of 0 to -2000 V is applied to generate a DC glow discharge between the substrate 55 and the shutter 61, and the substrate 5
5 bombardment treatment is performed. After that, the shutter is opened and the above-mentioned ion plating process is performed. What should be noted here is that the values of the bias voltage required when performing the pretreatment and the ion plating treatment are different. The value of this bias voltage can be changed because it is a batch facility.
【0010】一方、図4や図5に示した連続処理設備に
おいては、連続して送られる金属帯板1の電位を前処理
室7と蒸着室5で変えることはできないため、前処理室
7と蒸着室5とで同じ電位に保たざるを得ない。しか
も、連続処理設備に於いては、図示していないがコイル
払出し装置,コイル巻取り装置,デフレクタロ−ル,シ
−ルロ−ル等の金属帯板1と接する複雑な機械も多い上
に、真空容器や真空ポンプを初めとするア−ス電位の構
成部品も多い。このため、金属帯板1にア−スに対して
100V以上の電位差を与えると、異常放電を発生するこ
とが多くなる。On the other hand, in the continuous processing equipment shown in FIGS. 4 and 5, the potential of the metal strip 1 that is continuously fed cannot be changed between the pretreatment chamber 7 and the vapor deposition chamber 5, so the pretreatment chamber 7 The vapor deposition chamber 5 and the vapor deposition chamber 5 must be kept at the same potential. Moreover, in the continuous processing equipment, although not shown, there are many complicated machines such as a coil payout device, a coil winding device, a deflector roll, a seal roll, etc., which come into contact with the metal strip plate 1, and a vacuum. There are many ground potential components such as containers and vacuum pumps. Therefore, the metal strip 1 is
When a potential difference of 100 V or more is applied, abnormal discharge often occurs.
【0011】したがって金属帯板1にイオンプレ−ティ
ング法により連続的に薄膜を形成する場合は、例えば特
開昭64-25982号公報に示されているように、金属帯板を
ア−ス電位にし、真空容器やそれに相当する電位シ−ル
ド板,蒸発源等をア−スに対して正電位に印加したり、
特開昭63-18062号公報に示すように、あらかじめ洗浄し
た金属帯板を真空容器の入側ダクトで加熱しながら負の
極性を付与して蒸着室に送り、成膜処理をしたりしてい
る。Therefore, when a thin film is continuously formed on the metal strip 1 by the ion plating method, the metal strip is set to the ground potential as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-25982. , Applying a vacuum container or a potential shield plate equivalent to it, an evaporation source, etc. to a positive potential with respect to the ground,
As shown in JP-A-63-18062, while heating a pre-cleaned metal strip in the inlet duct of a vacuum container, it is given a negative polarity and sent to the vapor deposition chamber for film formation. There is.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属帯
板をア−ス電位にし、真空容器やそれに相当する電位シ
−ルド板,蒸発源等をア−スに対して正電位に印加する
方法によると、真空容器内の金属帯板以外の部品全てを
ア−スに対して絶縁処理を施さなくてはならない。蒸着
効率の向上,膜質の向上,膜厚分布の均一化と種々の対
策のために複雑化する真空容器の全てに、上記のような
絶縁対策を施すのは非常に困難であり、コストもかか
る。さらに絶縁対策をした部分に経時変化により導電性
蒸着材料が付着し、絶縁劣化、さらに絶縁破壊が生じ異
常放電等のトラブルが頻繁に発生し、安定した操業がで
きないという短所があり、抜本的な対策が望まれてい
た。However, according to the method in which the metal strip plate is set to the ground potential, and the vacuum container, the potential shield plate corresponding thereto, the evaporation source, etc. are applied to the ground in a positive potential. Therefore, all parts other than the metal strip in the vacuum container must be insulated from the ground. It is very difficult and costly to apply the above-mentioned insulation measures to all vacuum vessels that are complicated due to various measures such as improvement of vapor deposition efficiency, improvement of film quality, uniformization of film thickness distribution. . In addition, the conductive vapor deposition material adheres to the part where insulation measures are taken over time, causing insulation deterioration, further insulation breakdown, and frequent problems such as abnormal discharge, which makes stable operation impossible. Measures were desired.
【0013】また、あらかじめ洗浄した金属帯板に負の
極性を付与して蒸着室に送る場合には、蒸着室内を例え
ば1/104ト−ル程度の圧力にしても、送出コイル室を
始めとして入側ダクトや出側ダクト等の部分で圧力が1
×1/102ト−ル以上になり易い。1×1/102ト−ル以
上の圧力ではパッシェンの法則が成り立つが、パッシェ
ンの法則によると、平等電界中で異常放電を含めた放電
開始電圧Vは圧力Pと電極間隔Lの積PLに関係する。
したがって大型真空装置においては1×1/102ト−ル
以上の圧力のもとにバイアス電圧を印加された金属帯板
があると広範な位置関係にあるア−ス部材との間で異常
放電が発生し易くなる。このため蒸着室以外の個所で異
常放電が発生する危険性があった。また、この場合は、
金属帯板の洗浄と成膜処理を一貫してできないという短
所もあった。In addition, when a negative polarity is applied to a metal strip that has been washed in advance and the metal strip is sent to the vapor deposition chamber, even if the pressure in the vapor deposition chamber is set to about 1/10 4 torr, the delivery coil chamber is started. As a result, the pressure is 1 in the inlet duct and outlet duct.
× 1/10 2 Torr or more easily. Paschen's law is established at a pressure of 1 × 1/10 2 torr or more. According to Paschen's law, the discharge start voltage V including abnormal discharge in a uniform electric field is the product PL of the pressure P and the electrode interval L. Involved.
Therefore, in a large vacuum device, if there is a metal strip plate to which a bias voltage is applied under a pressure of 1 × 1/10 2 torr or more, an abnormal discharge will occur between an earth member and a wide range of positional relationships. Is likely to occur. Therefore, there is a risk that abnormal discharge may occur in a place other than the deposition chamber. Also, in this case,
There is also a disadvantage that the cleaning and film forming process of the metal strip cannot be performed consistently.
【0014】さらに、例えば500mm幅程度以上の金属
帯板にイオンプレ−ティング法により連続的に薄膜を形
成する大型のイオンプレ−ティング装置においては、蒸
発源と金属帯板との間の放電空間の放電インピ−ダンス
が何らかの原因により数十Hzから数kHzの振動数に
より変化する。このような周波数変動にはバイアス電源
の制御が追いつかず、例えば図8に示すように、放電電
圧が設定電圧Vsに対して大きく変動し実効投入電力が
不安定になるとともに、瞬間的な過電流により電源が頻
繁に落ちてしまうという重大な問題もあった。Further, in a large ion plating apparatus for continuously forming a thin film on a metal strip having a width of about 500 mm or more by an ion plating method, discharge in a discharge space between an evaporation source and the metal strip. The impedance changes due to a frequency of several tens Hz to several kHz for some reason. Control of the bias power supply cannot catch up with such frequency fluctuations, and as shown in FIG. 8, for example, the discharge voltage fluctuates greatly with respect to the set voltage Vs, the effective applied power becomes unstable, and instantaneous overcurrent is generated. There was also a serious problem that the power supply was frequently shut down.
【0015】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、異常放電を防止し金属帯板に効率良
く被膜を形成するとともに、安定して操業できるイオン
プレ−ティング装置を得ることを目的とするものであ
る。The present invention has been made to solve the above disadvantages, and an object thereof is to obtain an ion plating apparatus capable of preventing abnormal discharge, efficiently forming a film on a metal strip, and operating stably. It is what
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この発明に掛かるイオン
プレ−ディング装置は、処理前の金属帯板を送り出す送
出コイルから処理後の金属帯板を巻取る巻取コイルまで
を電気的に絶縁して収納し、圧力を原則として1×1/
102ト−ル未満に下げた真空容器と、真空容器と蒸発源
とをア−ス電位とし、金属帯板にア−ス電位より負の電
位を加えて蒸着処理を行なうバイアス電源と、金属帯板
と蒸発源との間に接続した一定容量以上のコンデンサと
を備えたことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An ion plating apparatus according to the present invention electrically insulates from a sending coil for sending a metal strip before processing to a winding coil for winding a metal strip after processing. Stored, pressure is 1 × 1 /
A vacuum vessel with a pressure lower than 10 2 torr, a bias vessel with a vacuum vessel and an evaporation source at an earth potential, a bias power source for applying a negative potential to the metal strip plate from the earth potential, and a metal. It is characterized by comprising a capacitor having a certain capacity or more connected between the strip plate and the evaporation source.
【0017】また、直流グロ−放電を利用した前処理電
源を上記蒸着処理を行なうバイアス電源と並列に接続す
ると良い。この場合は真空容器内の圧力を前処理室を除
いて1×1/102ト−ル未満に下げることが好ましい。Further, it is preferable to connect a pretreatment power source using DC glow discharge in parallel with a bias power source for performing the above vapor deposition process. In this case, it is preferable to reduce the pressure in the vacuum container to less than 1 × 1/10 2 torr except for the pretreatment chamber.
【0018】[0018]
【作用】一般に真空中における異常放電を含めてグロ−
放電やア−ク放電等の各種放電は陰極からの電子放出が
その発端となっている。そこで、この発明においては、
処理前のコイルから処理後のコイルまで連続してつなが
った金属帯板の全体を真空容器内に収納して金属帯板と
真空容器とを電気的に絶縁し、真空容器と蒸着源とをア
−ス電位とし、金属帯板にア−ス電位より負の電位を加
えて異常放電発生源となり得る陰極を金属帯板に限定
し、かつ真空容器内の圧力を1×1/102ト−ル未満に
下げて、真空容器内における異常放電を抑制する。[Function] Generally, a glow discharge including abnormal discharge in vacuum occurs.
Electrons emission from the cathode is the origin of various discharges such as discharge and arc discharge. Therefore, in the present invention,
The entire metal strip that is continuously connected from the coil before treatment to the coil after treatment is housed in a vacuum container to electrically insulate the metal strip from the vacuum container, and to connect the vacuum container and the vapor deposition source. -A negative potential from the ground potential is applied to the metal strip to limit the cathode that can be the source of abnormal discharge to the metal strip, and the pressure in the vacuum container is set to 1 x 1/10 2 torr- To prevent abnormal discharge in the vacuum vessel.
【0019】また、金属帯板とア−ス電位にした蒸発源
との間に一定の容量以上のコンデンサを接続することに
より、放電空間における放電インピ−ダンスの変動をコ
ンデンサの充電と放電に置換して放電電圧が変動するこ
とを防ぎ、放電電圧をほぼ所望の値に保つ。Further, by connecting a capacitor having a certain capacity or more between the metal strip and the evaporation source set to the ground potential, the fluctuation of the discharge impedance in the discharge space is replaced with the charging and discharging of the capacitor. The discharge voltage is prevented from fluctuating and the discharge voltage is maintained at a substantially desired value.
【0020】また、前処理として、Arガス等を利用し
た直流グロ−放電によるボンバ−ドメント処理を同時に
行なうが、前処理電源をア−スに対して電気的に絶縁
し、前処理電源の陰極側を金属帯板にコンダクタロ−ル
等を介して電気的に接触させて、陰極側電位基準を金属
帯板の電位と一致させることにより、イオンプレ−ティ
ング中の蒸発源と金属帯板との間の放電インピ−ダンス
の変化や異常放電に伴う金属帯板の電位変化が前処理電
源制御の外乱となるのを防ぐ。Further, as pretreatment, a bombardment treatment by direct current glow discharge using Ar gas or the like is performed at the same time, but the pretreatment power source is electrically insulated from the ground, and the cathode of the pretreatment power source is electrically insulated. Between the evaporation source and the metal strip during ion plating by electrically contacting the metal strip with the metal strip via a conductor roll and matching the cathode side potential reference with the potential of the metal strip. It is possible to prevent a change in the discharge impedance and a change in the potential of the metal strip due to the abnormal discharge from becoming a disturbance of the pretreatment power supply control.
【0021】この直流グロ−放電を利用した前処理室に
おいては、高速プロセス実現上1/101〜1/102ト−ル
の圧力にする必要がある場合もあるが、この場合には真
空容器内の前処理室に対するシ−ルドを限定的に強化す
ることにより、真空容器内の圧力を前処理室を除いて1
×1/102ト−ル未満に下げる。In pre utilizing discharge treatment chamber, high-speed processes implemented on 1/10 1 to 1/10 2 bets - - [0021] The DC glow but may need to be pressure Le, vacuum in this case By limiting the shield to the pretreatment chamber in the container to a limited extent, the pressure in the vacuum container can be reduced to 1
× Lower to less than 1/10 2 torr.
【0022】[0022]
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示すライン構成
図である。図に示すように、金属帯板1は送出コイル2
から巻取コイル3まで全て真空容器4内に収納されてい
る。真空容器4は蒸着室5の前段に送出コイル2を収納
した送出コイル室6と前処理室7と差動排気室8とを有
し、蒸着室5の後段には巻取コイル3を収納した巻取コ
イル室9を有する。この真空容器4内は1×1/102ト
−ル未満、好ましくは1×1/103ト−ル未満の真空度
に保持されている。蒸着室5は金属帯板1に薄膜を形成
するものであり、電子銃10と金属蒸着材料11が収め
られ、バイアス電源16の陽極に接続された蒸発源12
を有する。そして金属帯板1と蒸発源12との間にはバ
イアス電源16と並列に容量の大きいコンデンサ23が
接続されている。前処理室7は金属帯板1に薄膜を形成
する前に直流グロ−放電を利用したボンバ−ドメント処
理を行なうものであり、前処理電源18の陽極に接続さ
れた前処理用アノ−ド13とシ−ルド14とを有する。FIG. 1 is a line configuration diagram showing an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the metal strip 1 is a delivery coil 2
All of the winding coil 3 to the winding coil 3 are housed in the vacuum container 4. The vacuum container 4 has a delivery coil chamber 6 in which the delivery coil 2 is housed, a pretreatment chamber 7 and a differential evacuation chamber 8 in front of the vapor deposition chamber 5, and a winding coil 3 is housed in the rear stage of the vapor deposition chamber 5. It has a winding coil chamber 9. The inside of the vacuum container 4 is maintained at a vacuum degree of less than 1 × 1/10 2 torr, preferably less than 1 × 1/10 3 torr. The vapor deposition chamber 5 is for forming a thin film on the metal strip 1 and contains the electron gun 10 and the metal vapor deposition material 11 and is connected to the anode of the bias power source 16 by an evaporation source 12
Have. A capacitor 23 having a large capacity is connected in parallel with the bias power source 16 between the metal strip 1 and the evaporation source 12. The pretreatment chamber 7 performs a bombardment treatment using a DC glow discharge before forming a thin film on the metal strip 1, and a pretreatment anode 13 connected to an anode of a pretreatment power source 18. And a shield 14.
【0023】この真空容器4に対して送出コイル2から
巻取コイル3までの金属帯板1は絶縁ロ−ル等で電気的
に絶縁してある。このように送出コイル2から巻取コイ
ル3までの金属帯板1全体を真空容器4内に収納するか
ら、金属帯板1を真空容器4に対して比較的簡単に絶縁
することができる。The metal strip 1 from the delivery coil 2 to the winding coil 3 is electrically insulated from the vacuum container 4 by an insulating roll or the like. Since the entire metal strip 1 from the delivery coil 2 to the winding coil 3 is housed in the vacuum container 4 in this manner, the metal strip 1 can be insulated from the vacuum container 4 relatively easily.
【0024】この金属帯板1には蒸着室5側に設けたコ
ンダクタロ−ル15を介してバイアス電源16の陰極が
接続され、前処理室7側に設けたコンダクタロ−ル17
を介して前処理電源18の陰極が接続されている。ま
た、真空容器4と真空容器4の各室に接続された真空ポ
ンプ19はア−スに接続されている。また、前処理電源
18はア−ス電位である真空容器4等とは電気的に絶縁
してある。そして蒸着室5内の金属帯板1にア−スに対
してバイアス電源12により−50〜−1000Vの負電位が
加えられている。また、前処理室7内の前処理電極13
には前処理電源18により金属帯板1に対して+500〜
+2000Vの電圧が加えられている。The metal strip 1 is connected to the cathode of a bias power source 16 via a conductor roll 15 provided on the vapor deposition chamber 5 side, and a conductor roll 17 provided on the pretreatment chamber 7 side.
The cathode of the pretreatment power source 18 is connected via the. Further, the vacuum container 19 and the vacuum pump 19 connected to each chamber of the vacuum container 4 are connected to the ground. Further, the pretreatment power source 18 is electrically insulated from the vacuum container 4 and the like having an earth potential. A bias power source 12 applies a negative potential of -50 to -1000 V to the ground of the metal strip 1 in the vapor deposition chamber 5. In addition, the pretreatment electrode 13 in the pretreatment chamber 7
+500 to the metal strip 1 by the pretreatment power source 18
+ 2000V voltage is applied.
【0025】上記のように構成されたイオンプレ−ティ
ング装置において、送出コイル室6から送り出された金
属帯板1は、前処理室7で直流グロ−放電を利用したボ
ンバ−ドメント処理による前処理をされたのち蒸着室5
に送られる。蒸着室5では電子銃10から発射される高
速電子により加熱された金属蒸着材料11から金属原子
(又はクラスタ)が飛び出している。この飛び出した金
属原子の一部(数%〜数10%)は、負電位に設定され
た金属帯板1と蒸発源12との間で金属プラズマ20を
形成する。この金属プラズマ20の金属イオン(又はク
ラスタイオン)が陰極となっている金属帯板1に吸引さ
れ、衝突して良質な薄膜を形成する。蒸着室5でイオン
プレ−ティング処理をされた金属帯板1は巻取コイル室
9に送られて巻取られる。In the ion plating apparatus constructed as described above, the metal strip 1 delivered from the delivery coil chamber 6 is subjected to a pretreatment by a bombardment treatment utilizing a direct current glow discharge in the pretreatment chamber 7. After that, deposition chamber 5
Sent to. In the vapor deposition chamber 5, metal atoms (or clusters) are ejected from the metal vapor deposition material 11 heated by the fast electrons emitted from the electron gun 10. A part (several% to several tens%) of the protruding metal atoms form a metal plasma 20 between the metal strip 1 and the evaporation source 12 which are set to a negative potential. The metal ions (or cluster ions) of the metal plasma 20 are attracted to the metal strip 1 serving as the cathode and collide with each other to form a good quality thin film. The metal strip 1 subjected to the ion plating process in the vapor deposition chamber 5 is sent to the winding coil chamber 9 and wound.
【0026】この薄膜を形成するときに、真空容器4と
蒸発源12等がア−ス電位になっており、金属帯板1の
みがア−ス電位より負の電位になっているから、蒸着室
5内における異常放電を抑制することができる。また、
この蒸着室5内の圧力を1×1/102ト−ル未満の低圧
にして、異常放電が起ることをより防止することができ
る。When the thin film is formed, the vacuum container 4 and the evaporation source 12 are at the ground potential, and only the metal strip 1 is at a negative potential from the ground potential. Abnormal discharge in the chamber 5 can be suppressed. Also,
The pressure in the vapor deposition chamber 5 can be set to a low pressure of less than 1 × 1 × 10 2 torr to further prevent abnormal discharge from occurring.
【0027】また、金属帯板1と蒸発源12とを容量の
大きいコンデンサ23で接続しているから、金属帯板1
と蒸発源12との間の放電空間における放電インピ−ダ
ンスに何らかの原因で変動が生じても、コンデンサ23
の充電と放電により金属帯板1と蒸発源12との間の放
電空間における放電インピ−ダンスの変動を吸収するこ
とができ、図2の放電電圧の変化特性図に示すように、
放電電圧をほぼ所定の電圧Vsで一定に保つことができ
る。したがって前記の異常放電防止と相俟って長期間に
わたり均一な薄膜を金属帯板1に形成することができ
る。Further, since the metal strip 1 and the evaporation source 12 are connected by the capacitor 23 having a large capacity, the metal strip 1
Even if the discharge impedance in the discharge space between the evaporation source 12 and the evaporation source 12 fluctuates for some reason, the capacitor 23
2 can absorb the fluctuation of the discharge impedance in the discharge space between the metal strip 1 and the evaporation source 12, and as shown in the change characteristic diagram of the discharge voltage of FIG.
The discharge voltage can be kept constant at an almost predetermined voltage Vs. Therefore, in combination with the above-mentioned prevention of abnormal discharge, a uniform thin film can be formed on the metal strip 1 for a long period of time.
【0028】このコンデンサ23の容量Cは1000(μ
F)以上、若しくは蒸発源12と金属帯板1との間にな
がれる電流をIB(A)としたときに、ほぼ(C/IB)
≧10(μF/A)、望ましくは(C/IB)≧50(μF/
A)にすると、放電電圧を安定させることができる。The capacitance C of this capacitor 23 is 1000 (μ
F) or more, or when the current flowing between the evaporation source 12 and the metal strip 1 is I B (A), it is approximately (C / I B )
≧ 10 (μF / A), preferably (C / I B) ≧ 50 (μF /
When set to A), the discharge voltage can be stabilized.
【0029】また、イオンプレ−ティング処理の前処理
として、前処理室7でボンバ−ドメント処理を行ない、
形成される膜質の向上をはかっているが、このボンバ−
ドメント処理を行なう前処理電源18はア−スに対して
電気的に絶縁されており、陰極側は、図3の等価回路図
に示すようにイオンプレ−ティング処理用のバイアス電
源16の陰極と並列に金属帯板1に接続してある。この
ためイオンプレ−ティング処理側のインピ−ダンス21
が変動して、金属帯板1のバイアス電圧が数10Vのオ−
ダ−で変動しても、その影響を前処理用の放電電圧に与
えることを防ぐことができ、前処理を安定して行なうこ
とができる。また、逆に前処理側インピ−ダンス22の
変動により放電電圧が変動しても、イオンプレ−ティン
グ側のバイアス電圧は全く変動せず、良好なイオンプレ
−ティング処理を行なうことができる。As a pretreatment for the ion plating treatment, a bombardment treatment is performed in the pretreatment chamber 7.
This bomber is designed to improve the quality of the formed film.
The pretreatment power supply 18 for performing the doping treatment is electrically insulated from the ground, and the cathode side is in parallel with the cathode of the bias power supply 16 for the ion plating treatment as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. It is connected to the metal strip 1. Therefore, the impedance 21 on the ion plating side
Fluctuates, and the bias voltage of the metal strip 1 is several tens of volts.
Even if it fluctuates in the liner, it is possible to prevent the influence thereof from affecting the discharge voltage for the pretreatment, and the pretreatment can be stably performed. On the contrary, even if the discharge voltage changes due to the change in the pretreatment-side impedance 22, the bias voltage on the ion-plating side does not change at all, and good ion-plating processing can be performed.
【0030】なお、上記実施例は真空容器4内を全て1
×1/102ト−ル未満の圧力にした場合について説明し
たが、直流グロ−放電を利用した前処理室7の圧力を1
/101〜1/102ト−ルのオ−ダにすると前処理速度を早
めることができる。この場合、前処理室7の異常放電は
シ−ルド14により抑制することができる。In the above embodiment, the inside of the vacuum container 4 is set to 1
The case where the pressure is set to less than × 1/10 2 torr has been described, but the pressure in the pretreatment chamber 7 using DC glow discharge is set to 1
The pretreatment speed can be increased by setting the order of / 10 1 to 1/10 2 tols. In this case, the abnormal discharge in the pretreatment chamber 7 can be suppressed by the shield 14.
【0031】このように、前処理室7の圧力を1/101
〜1/102ト−ルのオ−ダに設定し、前処理室7と蒸着
室5との間に設けた差動排気室8で真空度を速やかに高
めて、蒸着室5の圧力を1×1/102ト−ル未満の圧力
にすることができる。In this way, the pressure in the pretreatment chamber 7 is reduced to 1/10 1
The pressure is set to about 1/10 2 torr, and the degree of vacuum is quickly increased by the differential exhaust chamber 8 provided between the pretreatment chamber 7 and the vapor deposition chamber 5 to increase the pressure in the vapor deposition chamber 5. The pressure can be less than 1 × 1/10 2 torr.
【0032】また、上記実施例は蒸着材料として金属材
料を使用した場合について説明したが、イオンプレ−テ
ィング処理が可能な材料であればいずれの材料を使用し
ても良い。In the above embodiment, the case where the metal material is used as the vapor deposition material has been described, but any material may be used as long as it is a material that can be subjected to the ion plating treatment.
【0033】また、上記実施例では金属帯板1と蒸発源
12との間にバイアス電源16とは独立したコンデンサ
23を接続した場合について説明したが、実際のバイア
ス電源16の出力端子間には容量が小さいコンデンサが
接続されて内蔵していることがあるが、このバイアス電
源16に内蔵しているコンデンサの容量を大きくしてコ
ンデンサ23の代りにしても、上記実施例と同様な効果
を発揮することができる。In the above embodiment, the case where the capacitor 23, which is independent of the bias power supply 16, is connected between the metal strip 1 and the evaporation source 12 has been described, but between the output terminals of the actual bias power supply 16 is described. There is a case where a capacitor having a small capacity is connected and built-in. However, even if the capacity of the capacitor built in the bias power supply 16 is increased and the capacitor 23 is replaced, the same effect as that of the above-described embodiment is exhibited. can do.
【0034】[0034]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、処理前
のコイルから処理後のコイルまで連続してつながった金
属帯板の全体を真空容器内に収納して金属帯板と真空容
器とを電気的に絶縁し、真空容器と蒸着源とをア−ス電
位とし、金属帯板にア−ス電位より負の電位を加えて異
常放電発生源となり得る陰極を金属帯板に限定するよう
にしたから、真空容器の蒸着室内における異常放電を抑
制することができる。As described above, according to the present invention, the entire metal strip plate, which is continuously connected from the coil before treatment to the coil after treatment, is housed in the vacuum container, and the metal strip plate and the vacuum container are separated from each other. It is electrically insulated, and the vacuum container and the vapor deposition source are set to the ground potential, and a negative potential from the ground potential is applied to the metal strip so that the cathode that can be the abnormal discharge generation source is limited to the metal strip. Therefore, abnormal discharge in the vapor deposition chamber of the vacuum container can be suppressed.
【0035】また、金属帯板とア−ス電位にした蒸発源
との間に一定の容量以上のコンデンサを接続することに
より、放電空間における放電インピ−ダンスの変動をコ
ンデンサの充電と放電により抑制して放電電圧が変動す
ることを防ぐから、放電電圧をほぼ所望の値に保つこと
ができ、均一な薄膜を安定して金属帯板に形成すること
ができる。Further, by connecting a capacitor having a certain capacity or more between the metal strip and the evaporation source set to the ground potential, the fluctuation of the discharge impedance in the discharge space is suppressed by charging and discharging the capacitor. Since the discharge voltage is prevented from fluctuating, the discharge voltage can be maintained at a substantially desired value, and a uniform thin film can be stably formed on the metal strip.
【0036】さらに、金属帯板の存在する真空容器内の
圧力を1×1/102ト−ル未満に下げることにより、異
常放電が起ることをより確実に防止することができ、長
期間にわたり安定して金属帯板に薄膜を形成することが
できる。Furthermore, by lowering the pressure in the vacuum vessel in which the metal strip is present to less than 1 × 1/10 2 torr, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring more reliably, and It is possible to stably form a thin film on the metal strip plate.
【0037】また、前処理として、Arガス等を利用し
た直流グロ−放電によるボンバ−ドメント処理を同時に
行なうときに、前処理電源をア−スに対して電気的に浮
遊せしめ、両電源の陰極側を金属帯板に並列に接続させ
て、陰極側電位基準を一致させることにより、イオンプ
レ−ティング中の蒸発源と金属帯板との間の干渉を防
ぎ、金属帯板の前処理とイオンプレ−ティング処理を安
定的、かつ効率的に行なうことができ、高生産性を得る
ことができる。When the bombardment process by DC glow discharge using Ar gas or the like is simultaneously performed as the pretreatment, the pretreatment power source is electrically floated with respect to the ground, and the cathodes of the both power sources are electrically suspended. Side is connected in parallel to the metal strip, and by matching the cathode side potential reference, interference between the evaporation source and the metal strip during ion plating is prevented, and the pretreatment of the metal strip and the ion strip are performed. The coating process can be performed stably and efficiently, and high productivity can be obtained.
【0038】また、直流グロ−放電を利用した前処理室
と蒸着室とに圧力差を設けることにより、処理速度の高
速化を図ることができる。Further, by providing a pressure difference between the pretreatment chamber utilizing direct current glow discharge and the vapor deposition chamber, the processing speed can be increased.
【図1】この発明の実施例を示すライン構成図である。FIG. 1 is a line configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】上記実施例の蒸着室における放電電圧の変化特
性図である。FIG. 2 is a change characteristic diagram of a discharge voltage in the vapor deposition chamber of the above embodiment.
【図3】上記実施例の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the above embodiment.
【図4】従来の真空蒸着法によるライン構成図である。FIG. 4 is a line configuration diagram according to a conventional vacuum deposition method.
【図5】従来の真空蒸着法による他のライン構成図であ
る。FIG. 5 is another line configuration diagram according to a conventional vacuum deposition method.
【図6】従来のイオンプレ−ティング処理を示す構成図
である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional ion plating process.
【図7】従来のイオンプレ−ティング処理の前処理を示
す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a pretreatment of a conventional ion plating treatment.
【図8】従来の放電電圧の変化特性図である。FIG. 8 is a conventional discharge voltage change characteristic diagram.
1 金属帯板 2 送出コイル 3 巻取コイル 4 真空容器 5 蒸着室 7 前処理室 12 蒸発源 16 バイアス電源 18 前処理電源 23 コンデンサ 1 Metal Strip 2 Delivery Coil 3 Winding Coil 4 Vacuum Container 5 Deposition Chamber 7 Pretreatment Chamber 12 Evaporation Source 16 Bias Power Supply 18 Pretreatment Power Supply 23 Capacitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木部 洋 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 向井 敬峰 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Kibe 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Takamine Mukai 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Steel Tube Co., Ltd.
Claims (3)
射突させて被膜を形成するイオンプレ−ティング装置に
おいて、処理前の金属帯板を送り出す送出コイルから処
理後の金属帯板を巻取る巻取コイルまでを電気的に絶縁
して収納し、圧力を原則として1×1/102ト−ル未満
に下げた真空容器と、真空容器と蒸発源とをア−ス電位
とし、金属帯板にア−ス電位より負の電位を加えて蒸着
処理を行なうバイアス電源と、金属帯板と蒸発源との間
に接続した一定容量以上のコンデンサとを備えたことを
特徴とするイオンプレ−ティング装置。1. In an ion-plating apparatus for continuously depositing a vapor deposition material on a metal strip in a vacuum to form a coating film, a metal coil is fed from an untreated metal strip to a treated metal strip. A vacuum container in which the winding coil and the winding coil are electrically insulated and housed, and the pressure is reduced to less than 1 × 1/10 2 torr, and the vacuum container and the evaporation source are set to the ground potential, An ion preparatory apparatus comprising: a bias power source for performing a vapor deposition process by applying a negative potential to the metal strip plate to a negative potential, and a capacitor connected between the metal strip plate and the evaporation source and having a certain capacity or more. -A touching device.
上記蒸着処理を行なうバイアス電源と並列に接続した請
求項1記載のイオンプレ−ティング装置。2. The ion plating apparatus according to claim 1, wherein a pretreatment power source using DC glow discharge is connected in parallel with a bias power source for performing the vapor deposition process.
×1/102ト−ル未満に下げる請求項2記載のイオンプ
レ−ティング装置。3. The pressure inside the vacuum container is set to 1 excluding the pretreatment chamber.
3. The ion-plating device according to claim 2, wherein the ion-plating device is lowered to less than 1/10 < 2 > torr.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5930093A JPH06248443A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Ion plating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5930093A JPH06248443A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Ion plating device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06248443A true JPH06248443A (en) | 1994-09-06 |
Family
ID=13109390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5930093A Pending JPH06248443A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Ion plating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06248443A (en) |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP5930093A patent/JPH06248443A/en active Pending
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