JP2019178348A - ターゲット供給装置および表面処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＶＤ法に用いるターゲットを容易にメンテナンスできるターゲット供給装置およびこれを用いた表面処理設備を提供する。【解決手段】ＰＶＤ法に用いるターゲットＴをチャンバ２０１の内部に供給するターゲット供給装置１０１であって、上記ターゲットＴを保持するターゲット保持部１２１と、２個以上の上記ターゲット保持部１２１を回転自在に支持し、１個の上記ターゲット保持部１２１が上記チャンバ２０１の内部に位置するときに、別の上記ターゲット保持部１２１を上記チャンバ２０１の外部に位置させる回転機構と、を備えるターゲット供給装置１０１。【選択図】図２

Description

本発明は、ターゲット供給装置および表面処理設備に関する。

方向性電磁鋼板は、変圧器および発電機等の鉄心材料として用いられる軟磁性材料である。方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である〈００１〉方位が、鋼板の圧延方向に高度に揃った結晶組織を有することが特徴である。このような集合組織は、方向性電磁鋼板の製造工程において、いわゆるＧｏｓｓ方位と称される｛１１０｝〈００１〉方位の結晶粒を優先的に巨大成長させる、仕上げ焼鈍を通じて形成される。方向性電磁鋼板の製品の磁気特性としては、磁束密度が高く、鉄損が低いことが要求される。

方向性電磁鋼板の磁気特性は、鋼板表面に引張応力（張力）を印加することによって良好になる。鋼板に引張応力を印加する従来技術としては、鋼板表面に厚さ２μｍ程度のフォルステライト被膜を形成し、その上に、厚さ２μｍ程度の珪リン酸塩を主体とする被膜を形成する技術が一般的である。
すなわち、鋼板と比べて低い熱膨張率を有する珪リン酸塩被膜を高温で形成し、それを室温まで低下させ、鋼板と珪リン酸塩被膜との熱膨張率の差によって、鋼板に引張応力を印加する。
この珪リン酸塩被膜は、方向性電磁鋼板に必須の絶縁被膜としても機能する。すなわち、絶縁によって、鋼板中の局部的な渦電流の発生が防止される。

仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面を化学研磨または電解研磨により平滑化し、その後、鋼板上の被膜により引張応力を印加することにより、鉄損を大きく低下できる。
しかし、鋼板と珪リン酸塩被膜との間にあるフォルステライト被膜は、アンカー効果により鋼板に密着する。そのため、必然的に鋼板表面の平滑度は劣化する。また、珪リン酸塩と金属との密着性は低く、表面を鏡面化した鋼板に直接珪リン酸塩被膜を成膜できない。このように、従来の方向性電磁鋼板の被膜構造（鋼板／フォルステライト被膜／珪リン酸塩被膜）においては、鋼板の表面を平滑化することはできない。

そこで、特許文献１には、鋼板表面の平滑度を維持し、更に鋼板に大きな引張応力を印加するために、鋼板上に、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて、ＴｉＮなどからなるセラミックス被膜を成膜する技術が開示されている。特許文献２には、ＰＶＤ法の１種であるイオンプレーティング法を用いて成膜するための設備が開示されている。

特開平０１−１７６０３４号公報 特開昭６２−０４０３６８号公報

特許文献２においては、チャンバ内を搬送される被成膜材に対して、片面ずつ成膜している。片面側だけに成膜されることにより、被成膜材に反りが発生し、この反り等の影響から、成膜が不均一になる場合がある。
このため、被成膜材に連続的に成膜する場合、被成膜材の両面側から同時に成膜する技術は、製品の品質安定化等の観点から、非常に重要である。
そこで、本発明者らは、図１に示すように、ＰＶＤ法に用いるターゲットを、チャンバ内を搬送される被成膜材の両面側に配置する態様を検討した。

図１は、ターゲットＴを被成膜材Ｓの両面側に固定した態様を示す斜視図である。図１においては、金属帯などの被成膜材Ｓが、チャンバ（図示せず）の内部を、図１中右側から左側に向けて搬送されている。チャンバは、表面処理設備などの設備に、その一部として組み込まれている。
チャンバの内部には、搬送される被成膜材Ｓの上面側に配置された上面側部材Ｃ１と、搬送される被成膜材Ｓの下面側に配置された下面側部材Ｃ２とが固定的に設けられている。複数個のターゲットＴが、被成膜材Ｓの搬送方向と直交する方向（被成膜材Ｓの幅方向）に沿って、上面側部材Ｃ１および下面側部材Ｃ２に埋設されて保持されている。こうして、ターゲットＴは、搬送される被成膜材Ｓの両面側に固定されている。
図１に示す態様によれば、搬送される被成膜材Ｓに対して、両面側を同時に成膜でき、均一な被膜が得られる。

しかし、ＰＶＤ法を用いて成膜するためには、ターゲットＴの裏側（被成膜材Ｓとは反対側）にプラズマ誘導用の磁石（図示せず）を設置するため、ターゲットＴとして巨大な金属塊は使えず、比較的に小さいターゲットＴを用いる。このため、ターゲットＴの消耗が早くなり、ターゲットＴの交換などのメンテナンスを頻繁に行なう必要がある。
更に、ターゲットＴは、チャンバ内を減圧（真空を含む）かつ高温にした条件で使用される。このため、ターゲットＴをメンテナンスするたびに、表面処理設備の操業を停止して、チャンバ内を開放したり冷却したりする必要がある。そうすると、表面処理設備の稼働率などが低下し、生産性が劣る。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、ＰＶＤ法に用いるターゲットを容易にメンテナンスできるターゲット供給装置およびこれを用いた表面処理設備を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供する。
［１］ＰＶＤ法に用いるターゲットをチャンバの内部に供給するターゲット供給装置であって、上記ターゲットを保持するターゲット保持部と、２個以上の上記ターゲット保持部を回転自在に支持し、１個の上記ターゲット保持部が上記チャンバの内部に位置するときに、別の上記ターゲット保持部を上記チャンバの外部に位置させる回転機構と、を備えるターゲット供給装置。
［２］上記回転機構が、２個以上の上記ターゲット保持部を有する回転基体と、上記回転基体を回転自在に支持する軸と、を備える、上記［１］に記載のターゲット供給装置。
［３］上記回転基体は、４個の上記ターゲット保持部を有する、上記［２］に記載のターゲット供給装置。
［４］搬送される被成膜材に対して、ターゲットを用いてＰＶＤ法により連続的に表面処理を施すためのチャンバと、上記ターゲットを保持するターゲット保持部と、２個以上の上記ターゲット保持部を回転自在に支持し、１個の上記ターゲット保持部が上記チャンバの内部に位置するときに、別の上記ターゲット保持部を上記チャンバの外部に位置させる回転機構と、を備える表面処理設備。
［５］上記回転機構が、２個以上の上記ターゲット保持部を有する回転基体と、上記回転基体を回転自在に支持する軸と、を備える、上記［４］に記載の表面処理設備。
［６］上記回転基体は、４個の上記ターゲット保持部を有する、上記［５］に記載の表面処理設備。
［７］上記被成膜材が、金属帯である、上記［４］〜［６］のいずれかに記載の表面処理設備。
［８］上記被成膜材が、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である、上記［４］〜［７］のいずれかに記載の表面処理設備。

本発明によれば、ＰＶＤ法に用いるターゲットを容易にメンテナンスできるターゲット供給装置およびこれを用いた表面処理設備を提供することができる。

ターゲットを被成膜材の両面側に固定した態様を示す斜視図である。 ターゲット供給装置をチャンバと共に示す模式図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 表面処理設備を概略的に示す模式図である。 前処理室にターゲット供給装置を用いた態様を示す模式図である。 実施例１の膜厚の時間変化を示すグラフである。 比較例１の膜厚の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。まず、図２および図３に基づいて、本発明のターゲット供給装置の一実施形態を説明する。

［ターゲット供給装置］
図２は、ターゲット供給装置１０１をチャンバ２０１と共に示す模式図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

図２および図３中の右側から左側に向けて、チャンバ２０１の内部を、被成膜材Ｓが、搬送されている。チャンバ２０１の内部では、搬送される被成膜材Ｓに対して、ＰＶＤ法により、ターゲットＴを用いて成膜などが行なわれる。成膜に際しては、チャンバ２０１の内部において、ターゲットＴにスパッタリングやアーク放電が施される。ターゲット供給装置１０１は、チャンバ２０１の内部にターゲットＴを供給する装置である。

本実施形態のターゲット供給装置１０１は、リング状の回転基体１１１を主体に構成されている。回転基体１１１は、搬送される被成膜材Ｓの下面側に配置されている。
回転基体１１１は、ターゲットＴを保持するターゲット保持部１２１を有する。本実施形態のターゲット保持部１２１は、回転基体１１１を構成する板状の部材である。
本実施形態の回転基体１１１においては、４個のターゲット保持部１２１が円周方向に等間隔で設けられている。ターゲット保持部１２１の個数は、２個以上であればよく、個数は４個に限定されない。ターゲット保持部１２１の個数については、後述する。

ターゲット保持部１２１は、３個のターゲットＴを保持している。例えば、板状のターゲット保持部１２１の一面側にターゲットＴが取り付けられることにより、ターゲットＴはターゲット保持部１２１に保持される。ターゲット保持部１２１ごとのターゲットＴの個数は、３個に限定されない。
ターゲットＴの形状は特に規定されないが、取り回しの自由度および原料の使用効率の観点から、丸型が好ましい。

回転基体１１１は、ターゲット保持部１２１どうしの間に、基部１３１を有する。基部１３１は、ターゲット保持部１２１と同様に、回転基体１１１を構成する板状の部材である。本実施形態の回転基体１１１においては、４個の基部１３１が円周方向に等間隔で設けられている。基部１３１の個数は、ターゲット保持部１２１の個数と同じであることが好ましい。

回転基体１１１の中心には、軸１５１が設けられている。軸１５１は、例えば、チャンバ２０１の外面に固定された図示しない軸保持部材によって、保持されている。
回転基体１１１は、軸１５１を支点にして、回転自在に支持されている。このとき、回転基体１１１と軸１５１とが固定され、この軸１５１が軸保持部材に対して回転自在であってもよいし、軸１５１が軸保持部材に固定され、この軸１５１に対して回転基体１１１が回転自在であってもよい。

チャンバ２０１の本体２０２には、回転基体１１１と並行に、チャンバ２０１の内部と外部とを貫通する間隙２０３が形成されている。間隙２０３は、回転基体１１１が通り抜け自在な形状を有する。
回転基体１１１が軸１５１を中心に回転することにより、ターゲット保持部１２１がチャンバ２０１の内部に入ったり、チャンバ２０１の外部に出たりする。

こうして、回転基体１１１および軸１５１などによって、１個のターゲット保持部１２１（ターゲット保持部１２１ｃ）がチャンバ２０１の内部に位置するときは、別のターゲット保持部１２１（ターゲット保持部１２１ａ）をチャンバ２０１の外部に位置させる回転機構が実現されている。

このような構成において、まず、チャンバ２０１の外部（大気中）の位置Ｐ１にあるターゲット保持部１２１ａに、ターゲットＴを取り付ける。このとき、チャンバ２０１の内部の位置Ｐ３にあるターゲット保持部１２１ｃのターゲットＴは、被成膜材Ｓに対する成膜に使用されている。チャンバ２０１の内部における位置Ｐ３を含む空間は、図示しない排気口によって排気され、かつ、位置Ｐ３にあるターゲットＴは、図示しないヒータによって加熱される。

また、このとき、チャンバ２０１の間隙２０３は、基部１３１（基部１３１ａおよび基部１３１ｄ）によって塞がれている。これにより、チャンバ２０１の内部に間隙２０３から空気が流入すること、および、この空気の流入によりチャンバ２０１の内部の排気が困難になることが抑制される。
したがって、回転基体１１１において、基部１３１は、対向する一対のターゲット保持部１２１が位置Ｐ１および位置Ｐ３にあるときに、間隙２０３に挟まる位置に設けられている。基部１３１を含む回転基体１１１の形状（厚さなど）は、間隙２０３を、チャンバ２０１の内部の排気が困難になることを抑制できる程度に隙間なく埋める形状である。

ターゲットＴの交換等のメンテナンスが必要なタイミングで、回転基体１１１を時計回りに９０度だけ回転させる。この回転により、位置Ｐ２にあったターゲット保持部１２１ｂが位置Ｐ３に移動し、ターゲット保持部１２１ｂのターゲットＴが成膜に使用され始める。このとき、ターゲット保持部１２１ａは位置Ｐ２に移動し、基部１３１ｄおよび基部１３１ｃが間隙２０３に挟まれる。
チャンバ２０１の内部において、位置Ｐ２を含む空間は、位置Ｐ３を含む空間と界壁２０４によって隔たれている。位置Ｐ２を含む空間も、位置Ｐ３と同様に、図示しない排気口から排気され、かつ、図示しないヒータにより加熱されている。
もっとも、位置Ｐ２は、成膜前の位置であることから、位置Ｐ３よりも、排気量や加熱量は、弱くてもよい。

次に、ターゲットＴの交換等のメンテナンスが必要なタイミングで、更に、回転基体１１１を時計回りに９０度だけ回転させる。この回転により、位置Ｐ２にあったターゲット保持部１２１ａが位置Ｐ３に移動し、ターゲット保持部１２１ａのターゲットＴが成膜に使用され始める。このとき、基部１３１ｃおよび基部１３１ｂが、間隙２０３を塞いでいる。

その後、更に、回転基体１１１を時計回りに９０度だけ回転させる。この回転により、位置Ｐ３にあったターゲット保持部１２１ａは位置Ｐ４に移動し、基部１３１ｂおよび基部１３１ａが間隙２０３に挟まれる。
位置Ｐ４を含む空間は、位置Ｐ３を含む空間と界壁２０５によって隔たれている。位置Ｐ４を含む空間は、排気されておらず大気圧条件であり、かつ、加熱されておらず、位置Ｐ４のターゲットＴは冷却される。

そして、更に、回転基体１１１を時計回りに９０度だけ回転させる。この回転により、位置Ｐ４にあったターゲット保持部１２１ａは位置Ｐ１に戻り、基部１３１ａおよび基部１３１ｄが間隙２０３を塞ぐ。位置Ｐ１に戻ったターゲット保持部１２１ａに対して、ターゲットＴの交換などのメンテナンスが行なわれる。
こうして、操業を停止することなしに、ターゲットＴを容易にメンテナンスできる。

上記効果を得るためには、少なくとも２個のターゲット保持部１２１が必要である。すなわち、成膜に使用されるターゲット保持部１２１（位置Ｐ３）と、メンテナンスされるターゲット保持部１２１（位置Ｐ１）とが必要である。

本実施形態のように、４個のターゲット保持部１２１があると、位置Ｐ３での成膜の前に、位置Ｐ２にて、事前に予備的に排気および加熱を行なうことができる。更に、位置Ｐ１でのメンテナンスの前に、位置Ｐ４にて、事前に冷却を行なうことができる。これにより、よりスムーズにターゲットＴを供給し、かつ、交換することができる。

ターゲット保持部１２１の個数の上限は、特に限定されないが、３０個以下が好ましい。この範囲であれば、メンテナンスの作業範囲が十分に確保され、作業性が良好である。

［表面処理設備］
次に、図４に基づいて、本発明の表面処理設備の一実施形態を説明する。

〈概要〉
図４は、表面処理設備１を概略的に示す模式図である。表面処理設備１は、ペイオフリール１９を有する。ペイオフリール１９には、被成膜材Ｓの通板前コイル１１が掛けられている。ペイオフリール１９から引き出された被成膜材Ｓは、表面処理設備１の各部を通板され、巻取りリール２０で再び巻き取られて、通板後コイル１８となる。

被成膜材Ｓの組成や材質は、特に限定されず、被成膜材Ｓとしては、例えば、金属帯、フィルム、半導体などが挙げられる。
本実施形態においては、被成膜材Ｓが、金属帯の１種である、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板である場合を例に説明する。すなわち、ペイオフリール１９には、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（以下、単に「鋼板Ｓ」とも表記する）の通板前コイル１１が掛けられている。

仕上げ焼鈍を経た方向性電磁鋼板は、通常、フォルステライト被膜を有する。
以下では、通板前コイル１１として巻き取られている仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓは、フォルステライト被膜を有するものとして説明するが、フォルステライト被膜などの酸化物被膜を有しないものであってもよい。
後者の場合、後述する研磨設備１３を省略できるため、低コスト化できる。前者の場合も、研磨設備１３での研磨量を減らして低コスト化するためには、フォルステライト被膜などの酸化物被膜は極薄であることが好ましい。

表面処理設備１は、鋼板Ｓの搬送方向順に、入側ルーパー１２、研磨設備１３、水洗設備１４、乾燥設備１５、入側減圧設備２１、前処理設備３１、成膜設備４１、出側減圧設備５１、出側ルーパー１６、および、シャー１７を有する。
入側減圧設備２１は、複数段の入側減圧室２２を有する。前処理設備３１は、前処理室３２を有する。成膜設備４１は、成膜室４２を有する。出側減圧設備５１は、複数段の出側減圧室５２を有する。
入側減圧室２２、前処理室３２、成膜室４２、および、出側減圧室５２の内部を除き、鋼板Ｓは、大気圧雰囲気内を搬送される。

通板前コイル１１から引き出されたフォルステライト被膜を有する鋼板Ｓは、入側ルーパー１２を通り、研磨設備１３に導入される。
研磨設備１３は、導入された鋼板Ｓの表面を研磨する。この研磨によりフォルステライト被膜は除去され、鋼板Ｓは、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板となる。
研磨設備１３における研磨としては、特に限定されず、機械研磨、電解研磨および化学研磨のいずれを用いてもよく、これら研磨の２つ以上を組み合わせた研磨であってもよいが、研削などの機械研磨を最初に施すことが好ましい。そうすることにより、電解研磨および化学研磨では鋼板Ｓの地鉄より被研磨速度が遅い酸化物被膜を容易に除去でき、最終的な表面粗さを低減できる。研磨後の鋼板Ｓの表面粗さは、算術平均粗さＲａで０．４μｍ以下が好ましい。

研磨設備１３での研磨の際には、鋼板Ｓから研磨屑が発生する。水洗設備１４および乾燥設備１５は、鋼板Ｓを水洗した後に乾燥することにより、鋼板Ｓから発生した研磨屑を取り除く。水洗および乾燥には、従来公知の技術が用いられる。

研磨屑が取り除かれた鋼板Ｓ（フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板）は、入側減圧設備２１の入側減圧室２２に導入される。複数段の入側減圧室２２の内圧は、前処理室３２および成膜室４２に接近するに従い、段階的に減少する。こうして、鋼板Ｓにかかる圧が、大気圧から、前処理室３２および成膜室４２の内圧に近づく。
段階的に内圧を変化させることにより、圧力差による鋼板Ｓの蛇行を抑制できる。入側減圧室２２の段数は、３段以上が好ましい。

入側減圧室２２を通過した鋼板Ｓ（フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板）は、前処理設備３１の前処理室３２に導入され、減圧条件下で前処理が施されて、表面に付着した不純物が除去される。
前処理が施された鋼板Ｓ（フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板）は、成膜設備４１の成膜室４２に導入される。成膜室４２を通板される鋼板Ｓの表面上に、減圧条件下で成膜が行なわれる。

成膜後の鋼板Ｓは、出側減圧設備５１の出側減圧室５２に導入される。複数段の出側減圧室５２の内圧は、成膜室４２から離反するに従い、段階的に上昇する。こうして、鋼板Ｓにかかる圧が、前処理室３２および成膜室４２の内圧から、大気圧に戻される。
段階的に内圧を変化させることにより、圧力差による鋼板Ｓの蛇行を抑制できる。出側減圧室５２の段数は、３段以上が好ましい。

出側減圧設備５１を出た鋼板Ｓは、その後、出側ルーパー１６を通り、シャー１７に導入される。シャー１７は、鋼板Ｓの端部を切り落とし整形する。整形後の鋼板Ｓは、巻取りリール２０に巻き取られて、通板後コイル１８となる。

次に、前処理設備３１および成膜設備４１をより詳細に説明する。先に成膜設備４１を説明する。

〈成膜設備（成膜室）〉
成膜設備４１の成膜室４２の内部を通板される鋼板Ｓ（フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板）の表面上に、減圧条件下で、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法により、成膜が行なわれる。

成膜室４２には、例えば、窒素ガスなどの成膜のための原料ガス（雰囲気ガス）が導入される。鋼板Ｓは、加熱され、窒化物被膜などの被膜が、鋼板Ｓの表面上に形成される。
鋼板Ｓを加熱する手段としては、成膜室４２の内部が排気されて減圧条件にあることから、必然的にバーナーなどは使用できないが、代わりに、例えば、誘導加熱（ＩＨ）、電子ビーム照射、レーザー、赤外線などの酸素を必要としない手段であれば特に限定されず、適宜用いられる。

ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法が好ましい。成膜温度は、製造の都合上、３００〜６００℃が好ましく、成膜室４２の内部の圧力（内圧）は、０．１〜１００Ｐａが好ましい。成膜に際しては、鋼板Ｓを陰極として−１０〜−１００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。原料のイオン化にプラズマを用いることにより、成膜速度を上げることができる。

鋼板Ｓに成膜される被膜としては、窒化物被膜が好ましく、金属窒化物被膜がより好ましく、Ｚｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｚｒ、ＷおよびＴａからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む金属窒化物被膜が更に好ましい。これらは岩塩型構造をとりやすく、鋼板Ｓの地鉄の体心立方格子と整合しやすいため、被膜の密着性を向上させることができる。
鋼板Ｓに成膜される被膜は、単層からなる被膜であってもよく、複数の層からなる被膜であってもよい。

成膜室４２においては、鋼板Ｓの表面での反応により生成するガス量、および、投入される原料ガス量などが支配的となる。一方、排気を強めすぎると、原料ガスが鋼板Ｓまで十分にたどり着かないことがある。これらの事項を考慮して、所望の内圧となるように排気する（前処理室３２においても同様）。
成膜室４２が有する排気口および原料ガスの投入口などは、図示を省略している（前処理室３２においても同様）。

成膜に際しては、被膜の原料等になるターゲットが用いられる。
本実施形態においては、チャンバである成膜室４２の内部にターゲットを供給する装置として、図２および図３に基づいて説明したターゲット供給装置１０１を用いる。成膜室４２の内部を搬送される鋼板Ｓの下面側および上面側に、上述した回転基体１１１が、軸１５１を支点にして、回転自在に支持されている。
鋼板Ｓの下面側の回転基体１１１においては、ターゲット保持部１２１（図４では図示せず）の上面側に、ターゲットＴ（図４では図示せず）を取り付ける。一方、鋼板Ｓの上面側の回転基体１１１においては、ターゲット保持部１２１の下面側に、ターゲットＴを取り付ける。こうして、鋼板Ｓの両面側から同時に成膜できる。
そして、適宜必要なタイミングで、回転基体１１１を回転させることにより、表面処理設備１の操業を停止することなしに、容易にターゲットＴの交換等のメンテナンスをし、かつ、別のターゲットＴを成膜室４２の内部に供給できる。

〈前処理設備（前処理室）〉
次に、成膜設備４１（成膜室４２）の上流側に配置された前処理設備３１（前処理室３２）を説明する。
入側減圧室２２を経た鋼板Ｓは、前処理設備３１の前処理室３２に導入され、減圧条件下で、鋼板Ｓの表面上に付着した酸化物等の不純物を除去する前処理が施される。
成膜前に前処理することにより、成膜設備４１で形成される被膜（例えば、窒化物被膜）の鋼板Ｓに対する密着性が顕著に向上する。このため、前処理設備３１は、必須の設備ではないが、設けることが好ましい。
前処理の方法としては、イオンスパッタリングが好ましい。イオンスパッタリングの場合、使用するイオン種としては、アルゴンおよび窒素などの不活性ガスのイオン、または、ＴｉおよびＣｒなどの金属のイオンを用いることが好ましい。
前処理室３２の内部は減圧され、スパッタリングイオンの平均自由工程を上げるために、前処理室３２の内圧は０．０００１〜１Ｐａが好適である。
鋼板Ｓを陰極として、−１００〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。

図５は、前処理室３２にターゲット供給装置１０１を用いた態様を示す模式図である。図５においては、表面処理設備１の一部の図示を省略している。
前処理室３２での前処理に、ＴｉおよびＣｒなどの金属のイオンを用いる場合、金属のターゲットを用いて、ＰＶＤ法により前処理できる。この場合、図５に示すように、チャンバである前処理室３２の内部にターゲットを供給する装置として、図２および図３に基づいて説明したターゲット供給装置１０１を用いることができる。
図５においては、前処理室３２の内部を搬送される鋼板Ｓの下面側および上面側に、上述した回転基体１１１が、軸１５１を支点にして、回転自在に支持されている。
鋼板Ｓの下面側の回転基体１１１においては、ターゲット保持部１２１（図５では図示せず）の上面側に、ターゲットＴ（図５では図示せず）を取り付ける。一方、鋼板Ｓの上面側の回転基体１１１においては、ターゲット保持部１２１の下面側に、ターゲットＴを取り付ける。こうして、鋼板Ｓの両面側から同時に前処理できる。
そして、適宜必要なタイミングで、回転基体１１１を回転させることにより、表面処理設備１の操業を停止することなしに、容易にターゲットＴの交換等のメンテナンスをし、かつ、別のターゲットＴを前処理室３２の内部に供給できる。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。

＜実施例１＞
仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（板厚：０．２３ｍｍ）の通板前コイル１１（総質量８ｔ）を、図４に基づいて説明した表面処理設備１に供し、成膜した。鋼板Ｓの搬送速度は３０ｍ／ｍｉｎとした。
より詳細には、研磨設備１３にて機械研磨によりフォルステライト被膜を除去した後、前処理室３２にてＡｒイオンスパッタリングにより表面の不純物を除去し、次いで、成膜室４２にてＰＶＤ法によりＴｉＮ被膜を、膜厚が０．３μｍとなるように成膜した。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法とし、成膜温度は４００℃とした。

実施例１においては、図４に示すように、成膜室４２にターゲット供給装置１０１を設置した。ターゲットＴ（図４では図示せず）の形状は、φ１００ｍｍ、高さ５０ｍｍとした。このようなターゲットＴを、鋼板Ｓの幅方向に３個並ぶように、回転基体１１１のターゲット保持部１２１（図４では図示せず）に取り付けた。８時間に一度、回転基体１１１を回転させて、ターゲットＴを交換した。

成膜室４２の出側にて、鋼板Ｓの両面側に形成されたＴｉＮ被膜の膜厚を検査した。膜厚は、蛍光Ｘ線でＴｉ強度を測定することにより検査した。
図６は、実施例１の膜厚の時間変化を示すグラフである。鋼板Ｓに表裏の区別はないが、通板後コイル１８として巻き取った際の外側の面をＡ面、内側の面をＢ面とした。図６のグラフに示すように、全体として膜厚の変動が非常に少なかった。
１０００時間の試験を行なったが、その間に、成膜室４２の内部を開放したり冷却したりするほどのメンテナンスは不要であった。このため、試験中の表面処理設備１の稼働率を極限まで高めることができた。具体的には、稼働率は９８％程度であった。

＜比較例１＞
成膜室４２にターゲット供給装置１０１を設置せずにターゲットＴを成膜室４２の内部に固定した以外は、実施例１と同様にして成膜を行ない、成膜室４２の出側にて、鋼板Ｓの両面側に形成されたＴｉＮ被膜の膜厚を検査した。
図７は、比較例１の膜厚の時間変化を示すグラフである。図７のグラフに示すように、成膜の初期は両面で膜厚の差はほとんど見られず均一に被膜を形成できたが、成膜の開始から約８時間で膜厚が減少し始め、１０時間でほぼ成膜されなくなった。つまり、ターゲットＴを成膜室４２の内部に固定した比較例１においては、８時間ごとにメンテナンスを要することが分かった。
１０００時間の試験を行なったが、８時間ごとのメンテナンスに際しては、成膜室４２の開放および冷却に約３時間、再排気および再加熱に約５時間を要したことから、試験中の表面処理設備１の稼働率は、５０％程度であった。

１：表面処理設備
１１：通板前コイル
１２：入側ルーパー
１３：研磨設備
１４：水洗設備
１５：乾燥設備
１６：出側ルーパー
１７：シャー
１８：通板後コイル
１９：ペイオフリール
２０：巻取りリール
２１：入側減圧設備
２２：入側減圧室
３１：前処理設備
３２：前処理室（チャンバ）
４１：成膜設備
４２：成膜室（チャンバ）
５１：出側減圧設備
５２：出側減圧室
１０１：ターゲット供給装置
１１１：回転基体
１２１：ターゲット保持部
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ：ターゲット保持部
１３１：基部
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ：基部
１５１：軸
２０１：チャンバ
２０２：本体
２０３：間隙
Ｃ１：上面側部材
Ｃ２：下面側部材
Ｓ：被成膜材、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板
Ｔ：ターゲット
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４：位置

Claims (8)

1. ＰＶＤ法に用いるターゲットをチャンバの内部に供給するターゲット供給装置であって、
   前記ターゲットを保持するターゲット保持部と、
   ２個以上の前記ターゲット保持部を回転自在に支持し、１個の前記ターゲット保持部が前記チャンバの内部に位置するときに、別の前記ターゲット保持部を前記チャンバの外部に位置させる回転機構と、を備えるターゲット供給装置。
2. 前記回転機構が、２個以上の前記ターゲット保持部を有する回転基体と、前記回転基体を回転自在に支持する軸と、を備える、請求項１に記載のターゲット供給装置。
3. 前記回転基体は、４個の前記ターゲット保持部を有する、請求項２に記載のターゲット供給装置。
4. 搬送される被成膜材に対して、ターゲットを用いてＰＶＤ法により連続的に表面処理を施すためのチャンバと、
   前記ターゲットを保持するターゲット保持部と、
   ２個以上の前記ターゲット保持部を回転自在に支持し、１個の前記ターゲット保持部が前記チャンバの内部に位置するときに、別の前記ターゲット保持部を前記チャンバの外部に位置させる回転機構と、を備える表面処理設備。
5. 前記回転機構が、２個以上の前記ターゲット保持部を有する回転基体と、前記回転基体を回転自在に支持する軸と、を備える、請求項４に記載の表面処理設備。
6. 前記回転基体は、４個の前記ターゲット保持部を有する、請求項５に記載の表面処理設備。
7. 前記被成膜材が、金属帯である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の表面処理設備。
8. 前記被成膜材が、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の表面処理設備。