(57)【特許請求の範囲】
【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、電子ビームにより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し、
前記ルツボは、電流計を介してアースされており、前記ルツボに入射した電子ビームの電子が電流計を通過できるように構成されていることを特徴とする連続イオンプレーティング装置。
【請求項２】
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に記載の連続イオンプレーティング装置。
【請求項３】
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に記載の連続イオンプレーティング装置。
【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／ｍｉｎ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】
【０００９】
【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、電子ビームにより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し、前記ルツボは、電流計を介してアースされており、前記ルツボに入射した電子ビームの電子が電流計を通過できるように構成されてい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。また、電流計により、ルツボからアースに流れる電流を計測することができ、電子ビームの強度（電流）を正確に計測することができる。
【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、参考例による連続イオンプレーティング装置を示す構成図である。この図において、参考例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１５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３ｂ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、参考例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１５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１６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１８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の参考例と同様である。
【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１５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】参考例による連続イオンプレーティング装置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
【図１】
0003788632.tif 000002
【図２】
0003788632.tif 000003
【図３】
0003788632.tif 000004
【図４】
0003788632.tif 000005