JP4386473B2 - Film thickness control method and film thickness control apparatus in arc ion plating apparatus - Google Patents

Film thickness control method and film thickness control apparatus in arc ion plating apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法及び膜厚制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アークイオンプレーティング装置は、例えば工具表面への硬質皮膜の形成などに使用され、また、金属箔や樹脂フィルムなどのフィルム状基材表面への薄膜コーティングにも使用されている。
このようなフィルム状基材へのコーティングに使用される装置では、例えば本発明の説明図である図2に示すように、真空槽1内にターゲット8が設置され、このターゲット8表面にアーク放電を生じさせることで発生する蒸発物質8aの飛散方向にキャンロール7が設けられている。このキャンロール7にフィルム状の基材4を巻き掛けて走行させ、この基材4におけるキャンロール7への巻き掛け領域表面に蒸発物質8aを付着させることによって、基材4表面への薄膜コーティングを行うようになっている。
【0003】
上記のような装置では、従来、ターゲット表面に生じさせるアーク放電のアーク電流値や基材の走行速度を、コーティング膜の膜厚に合わせて予め設定し、その後、アーク電流値や基材走行速度を各設定値で維持しながら、コーティングが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにアーク電流値や基材の走行速度を予め所望の膜厚に合わせて設定し、この状態でコーティングを継続した場合に、基材表面に実際に形成されるコーティング膜の膜厚が次第に低下し、基材が長さの長い金属箔等の場合、この箔の最初の部分と最終部分とで厚さの差が大きくなって、製品不良が発生するという問題を生じている。
【0005】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、基材表面に形成されるコーティング膜の膜厚均一性を向上し得ると共に、そのための装置構成を簡素なものとすることが可能であり、さらに、コーティング製品の品質をより向上し得るアークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法及び膜厚制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願発明者等は、アークイオンプレーティング装置での膜厚変動要因を種々検討し、この結果、コーティングの進行に伴って増加していくターゲットの消耗が大きな膜厚変動要因となっていることを新たに知見し、本発明をなすに至った。
【0007】
すなわち、本発明のアークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法は、真空槽内で基材を走行させながらターゲット表面にアーク放電を発生させ、ターゲットからの蒸発物質を基材表面に付着させて膜形成を行うアークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法において、予め前記ターゲットに流すアーク電流の上限値を定め、前記ターゲットに流すアーク電流の電流値が前記上限値に達するまでは前記ターゲットの消耗量に合わせて前記アーク電流の電流値を増加させ、前記アーク電流の電流値が前記上限値に達した以降は前記アーク電流の電流値を前記上限値に維持しながら前記ターゲットの消耗量に合わせて前記基材の走行速度を低下させることを特徴とするものである。
【0008】
アークイオンプレーティング装置では、前述したように、ターゲット表面にアーク放電を発生させ、大電流が集中したアークスポットを生じさせてターゲット表面を局部的に蒸発させながらコーティングが行われる。したがって、ターゲットはコーティングの継続に伴って次第に消耗する。そして、アーク電流が一定の場合、このターゲットの消耗量の増加に伴って、単位時間当たりの蒸発量が次第に低下するのである。この結果、基材の搬送速度が一定の場合には、基材表面に形成されるコーティング膜の膜厚は次第に薄くなる。
【0009】
そこで本発明では、ターゲットの消耗に合わせて基材の走行速度を低下させる。これにより、基材表面における単位面積当たりの蒸発物質の付着量をより均一に維持することができ、この結果、膜厚均一性を向上することができる。また、ターゲットの消耗に合わせてアーク電流値を増加させ、ターゲットの消耗に応じて低下する蒸発量を補償することで、上記と同様に、膜厚均一性を向上することが可能となる。
【0010】
上記方法を好適に実施するための膜厚制御装置としては、請求項2記載のように、真空槽内で基材を設定速度に合わせて走行させる走行駆動手段と、ターゲットに設定電流値に応じたアーク電流が流れるように電力を供給するアーク電源とを備え、ターゲット表面でのアーク放電により発生する蒸発物質を、走行する基材表面に付着させて膜形成を行うアークイオンプレーティング装置における膜厚制御装置において、前記設定電流値が予め定めた上限値に達するまでは前記ターゲットの消耗量に合わせて前記設定電流値を増加させ、前記設定電流値が前記上限値に達した以降は前記アーク電流の電流値を前記上限値に維持しながら前記ターゲットの消耗量に合わせて前記設定速度を低下させる制御を行う設定値変更手段を設けて構成される。
【0011】
この場合、請求項3記載のように、アーク放電時におけるアーク電流の時間積分を逐次求めるアーク電流積算手段を設け、このアーク電流の時間積分値の増加に合わせて上記の変更を行うように構成することが望ましい。すなわち、上記のアーク電流の時間積分値とターゲットの消耗量とはほぼ比例関係にある。したがって、積算電流計等で構成し得るアーク電流積算手段を追設し、その計測値に基づく制御構成とすることで、ターゲットの消耗量に応じた自動補正機能を有する装置をより簡素なものとすることができる。
【0012】
すなわち、ターゲットの消耗量に合わせてアーク電流値を増加させていくだけの制御では、その電流値に応じてターゲット表面の温度上昇の度合いが大きくなり、その輻射熱が、ターゲットに対向する位置で走行する基材に作用する。この結果、基材が例えばフィルム状の金属箔などの場合に、基材の局部的な温度上昇に伴う熱膨張が生じ、これが、基材にシワを発生させて製品不良となるおそれがある。
【0013】
そこで、アーク電流に対する上限値を定め、この上限値近傍でアーク電流の増加を抑えて、その後は基材の走行速度を低下させる制御を行うことで、基材の過熱が防止され、これによって、膜厚均一性に優れたコーティングをなし得ると共に、上記したシワの発生のない良質の製品を製造することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明一実施形態について説明する。
図2は、アークイオンプレーティング装置における真空槽1内の要部構成を模式的に示すものであって、真空槽1内は隔壁1aによって基材搬送駆動室2と蒸着室3とに区画されている。基材搬送駆動室2には、フィルム状の基材4が巻付けられた巻出しロール5と、基材4を巻取る巻取ロール6と、これら両ロール5・6間に配置されたキャンロール7とが設けられている。
【0015】
キャンロール7は、隔壁1aに形成されている開口を通して、外周面の一部が蒸着室3側に突出するように配置されている。このキャンロール7に巻出しロール5から供給される基材4を巻き掛けて走行させた後、巻取ロール6で巻取るように構成されている。なお、走行状態の基材4に作用する張力が所定の範囲に維持されるように、基材4の走行経路上には自動張力調整装置(図示せず)がさらに設けられている。
【0016】
一方、蒸着室3内には、基材4表面にコーティングする膜に対応する材質から成るターゲット8と、図示してはいないが、このターゲット8の表面に真空アーク放電を発生させるための放電発生機構とが設けられている。
上記装置で、例えば厚さ:50μm、幅:500mmのアルミニウム金属箔を基材4とし、これに例えばチタン膜をコーティングする場合を例に挙げて、その製造手順を説明する。
【0017】
まず、巻出しロール5に巻付けられた上記の基材4の先端部を、キャンロール7に巻き掛けた後に巻取りロール6に係止し、真空槽1の基材搬送駆動室2内に、図2に示す状態にセットする。また、蒸着室3内には、チタン製のターゲット8を装着する。その後、図示しない真空ポンプを駆動して真空槽1内を排気し、所定の真空度に達した後に、前記放電発生機構の作動を開始して、カソード電極としてのターゲット8と、放電発生機構におけるアノード電極との間に所定の電圧を印加し、ターゲット8の表面にアーク放電を生じさせる。
【0018】
同時に、巻出しロール5とキャンロール7および巻取りロール6とを互いに同期させて回転させることにより、基材4の走行を開始させる。
上記のように、ターゲット8の表面に真空中でアーク放電を生じさせることにより、放電電流が集中したアークスポットによって、ターゲット8表面の微小領域が蒸気化する。この蒸気はさらに電離してプラズマ流が形成され、このプラズマ流から、負のバイアス電圧が印加されている前記キャンロール7の方向に正イオンが蒸発物質8aとして引き出される。これが、キャンロール7に巻き掛けられて走行する基材4表面に付着し、基材4にターゲット8と同材質、すなわち、チタンから成る膜がコーティングされる。この膜厚が所望の値になるように、基材4の走行速度およびアーク電流値が、後述する膜厚制御装置10により制御されながら、上記のコーティングが継続される。
【0019】
上記の膜厚制御装置10には、図1に示すように、前記した巻出しロール5や巻取りロール6・キャンロール7を回転駆動する基材走行駆動モータ(走行駆動手段)11がモータコントローラ12を介して接続されている。また、膜厚制御装置10には、前記放電発生機構とターゲット8との間で発生するアーク放電の放電電力を供給するアーク電源14がさらに接続されている。
【0020】
膜厚制御装置10から、設定速度に応じた速度指令信号がモータコントローラ12に出力され、これによって、基材走行駆動モータ11が上記の速度指令信号に合わせた回転速度で駆動される。また、アーク電源14には設定電流値に応じたアーク電流指令信号が出力され、この指令信号に応じた電流値でアーク放電が維持されるように、上記アーク電源14からの供給電力が制御される。そして、上記の設定速度や設定電流値は、後述するように、コーティングの経過に伴って膜厚制御装置10内で逐次変更して出力されるようになっており、したがって、この膜厚制御装置10は、設定値変更手段としての機能を有している。
【0021】
なお、基材走行駆動モータ11には速度検出器13が付設されている。この速度検出器13での検出信号は上記膜厚制御装置10に入力され、この検出信号を設定速度と比較し、その比較結果に応じた増速、或いは減速の修正信号をモータコントローラ12にさらに出力する。これにより、基材4は上記の設定速度に合わせた速度で維持されながら、前記巻出しロール5からキャンロール7を経て巻取りロール6へと走行する。
【0022】
一方、アーク電源14には、出力中のアーク電流値を逐次時間積分するアーク電流積算手段としての積算電流計15が付設され、その計測値が逐次膜厚制御装置10に入力されるように構成されている。この計測値に応じて、膜厚制御装置10で設定速度や設定電流値の変更が行われるが、その詳細については後述する。
基材4が幅広の場合には、前記蒸着室3内に、基材4の幅方向に沿って複数のターゲット8…が設置されて基材4へのコーティングが行われる。この場合、基材4表面に形成される膜厚が幅方向に均一になるように、上記各ターゲット8…毎に適正なアーク電流値が定められて個別に制御される。したがって、上記積算電流計15は、各ターゲット8…毎に積算電流値を計測し、これらを膜厚制御装置10に出力するように構成されている。
【0023】
上記構成の膜厚制御装置10には、運転に先立って、下記項目a〜eが図示しない操作盤から入力される。
a. 基材走行速度初期値Vis (単位:m/min)
b. アーク電流初期値Iis(k) (単位:A)
但し、kはターゲットNo. で、k=1,2,3,…
c. アーク電流上限値Ixe (単位:A)
d. ターゲット限界量Lxe (単位:A・Hr)
e. 補正率S (単位:%)
基材走行速度初期値Visと、各ターゲット8…毎のアーク電流初期値Iis(k)とは、所望の膜厚に応じて予め求められているもので、これらの値に合わせて、運転が開始される。
【0024】
アーク電流上限値Ixeは、後述するように、運転の継続に伴ってアーク電流をアーク電流初期値Iisから次第に増加させる制御を行う場合に、その上限値として設定されるものである。
ターゲット限界量Lxeはターゲット8の使用限界である。すなわち、ターゲット8はアーク放電によって蒸発し消費される。そして、残量が少なくなってくると、アーク放電による安定した蒸発が維持されなくなる。そこで、この安定した蒸発を維持し得る使用限界を予め求めている。なお、この使用限界、すなわち残量は、初期重量が一定であれば累積蒸発量で表すことができる。そして、この累積蒸発量は、アーク電流の時間積分(以下、累積電流量という)に略比例することから、ここでは、この使用限界時までの累積電流量(単位:A・Hr) がターゲット限界量Lxeとして設定される。
【0025】
補正率Sは次のように設定される。すなわち、アーク電流と基材4の走行速度とを、それらの上記した各初期値Iis(k) ・Visとしたままで、ターゲット限界量Lxeに達するまでコーティングを試験的に実施し、このときに基材4の表面に形成されたコーティング膜の初期の膜厚と終了時の膜厚との比を予め求め、この比を補正率Sとして設定する。例えば、終了時の膜厚が初期の膜厚と同じであれ ば補正率Sとして 100%が、初期の膜厚の半分に低下していれば、補正率Sとして 200%が設定される。
【0026】
なお、ここでいう「膜厚」とは、「一定の時間(単位時間)内に堆積する膜厚」の意である。
上記のような初期設定を終了して運転が開始されると、前記膜厚制御装置10は、基材走行速度初期値Visとアーク電流初期値Iisとに応じた速度指令信号とアーク電流指令信号とを、それぞれモータコントローラ12とアーク電源14とに出力する。これにより、上記各初期値Vis・Iisでの基材4の走行とアーク放電とが開始され、基材4表面へのコーティングが開始される。
【0027】
その後、膜厚制御装置10には、前記の積算電流計15での各ターゲット8…毎の計測値が各々のターゲット消耗量L(k) (k=1,2,3,…)として逐次入力され、この入力信号に応じて、基材4の走行速度をその初期値Visから次第に低下させる制御や、アーク電流をその初期値Iisから次第に増加させる制御を行う。
次に、上記のようにターゲット消耗量L(k) に応じた制御を行う理由について説明する。
【0028】
表1には、アーク電流を一定としたままで試験的にコーティングを行い、このときのターゲットの重量変化について実測した結果の一例を示している。すなわち、コーティング開始時T0にそれぞれ重量が1770g であった各ターゲットNo.4〜6,10〜12に対し、その後のコーティングの進行に伴う重量変化を、適当な時期T1, …T5毎に、そのときまでの累積電流量Lと共に順次測定したものである。
【0029】
【表1】

Figure 0004386473
【0030】
図3中に、表1における累積電流量Lとターゲットの平均重量Wとの関係をグラフ化して示している。図のように、ターゲットの平均重量Wの低下は累積電流量Lに対して直線状ではなく、その低下の度合いは、累積電流量Lの増加に伴って徐々に小さくなっている。
このことは、ターゲットからの時々刻々の蒸発量が、累積電流量Lの増加、すなわち、ターゲットの消耗に伴って次第に低下していることを意味する。そこで、表1の測定データに基づき、ターゲットからの蒸発量と累積電流量との関係をさらに求めれば、表2のようになる。
【0031】
【表2】
Figure 0004386473
【0032】
同表から、例えばT0〜T1の期間での中間時点、すなわち、累積電流量Lが 975.5AHrの時点で、単位電流量当たりの蒸発量vは0.089gであり、これが、T1〜T2の期間における累積電流量L=2859.5AHrの時点では、0.077g/AHrに低下することが示されている。これをグラフ化したものも図3中に示している。
なお、上記のように蒸発量が次第に低下する現象については、ターゲットに対する冷却効果や表面性状の変化が考えられる。すなわち、一般にターゲットは背面側で冷却されており、したがって、ターゲットが消耗すると冷却効果が次第に大きくなる。また、アーク放電の継続に伴ってターゲット表面は次第に荒れてくる。これらに起因して、蒸発量の低下が生じるものと考えられる。
【0033】
このように、アーク電流が一定のままでコーティングを行うと、ターゲットからの蒸発量vが次第に低下することから、コーティング開始時に所望の厚さに合わせてアーク電流初期値Iisや基材走行速度初期値Visを設定しても、基材表面に形成されるコーティング膜の膜厚は、上記のような蒸発量vの低下に比例して次第に低下する。
【0034】
そこで、コーティング開始時の膜厚で均一に維持するためには、上記のような蒸発量の低下を補償する操作が必要となる。すなわち、コーティング開始時の初期蒸発量をv0 、累積電流量Lの時点での蒸発量をvとしたときの両者の比C(=v0/v)に応じて、基材走行速度を低下させる操作やアーク電流を増加させる操作を行うことで、膜厚を均一に維持することが可能になる。
【0035】
前記表2中には、さらに、上記の比Cと累積電流量Lとの関係を求めるために、蒸発量vの逆数をそれぞれ算出して付記し、その算出結果を図3中にグラフ化して示している。同図のように、算出値はほぼ一直線上にプロットされており、したがって、1/vは累積電流量Lに対する一次式で近似することができる。したがって、上記の比Cも、
C=v0 /v=a1+a2・L ……(1)
のように、累積電流量Lについて一次式で表される関係を有している。これにより、上記の比C、すなわち補正係数は、累積電流量Lの変化毎に逐一求めておく必要はなく、(1) 式での定数a1,a2 が定まれば、この(1) 式に基づき、逐次算出することができる。
【0036】
そこで、本実施形態では、前記したように、アーク電流一定の試験で、累積電 流量Lが0のときの初期膜厚t0と、ターゲット限界量Lxeのときの最終膜厚txeとを予め求めている。すなわち、これらの膜厚比S'(=t0/txe)は、初期蒸発量v0と、ターゲット限界量Lxeのときの蒸発量vxeとの比に相当する。そして、これらの値に基づき、(1) 式での定数a1,a2 は、
a1=1 (∵L=0のとき、C=v0/v0 =1)
a2=(S'−1)/Lxe
となる。また、前記した操作盤で設定される%単位での補正率Sと上記の膜厚比S'との関係(S=100×S')を加味して(1) 式を書き換えれば、
C={(S-100) ×( L/Lxe) +100 }/100 ……(2)
となる。
【0037】
この補正係数Cを、前記膜厚制御装置10ではターゲット消耗量Lの増加に応じて時々刻々算出し、基材4の走行速度を制御する場合には、補正速度VをV=Vis/Cで演算し、初期時からの蒸発量の低下に合わせて基材4の走行速度を低下させる。また、アーク電流を制御する場合には、補正電流IをI=Iis×Cで演算し、蒸発量が初期蒸発量と同等に維持されるように、アーク電流を増加させる制御を行う。
【0038】
次に、前述したように複数のターゲット8…が設けられている場合での上記の膜厚制御装置10での具体的な制御手順について、(i)基材の走行速度制御をアーク電流制御よりも優先して行う場合(基材走行速度制御)と、(ii)アーク電流制御を基材の走行速度制御よりも優先して行う場合(アーク電流制御)とに分けて説明する。
【0039】
(i)基材走行速度制御
この制御では、まず、前記(2) 式に基づいて、各ターゲット8毎の補正係数C(k) を次式(3) により求める。
C(k) ={(S-100) ×( L(k)/Lxe) +100 }/100 ……(3)
ここでkはターゲットNoで、k=1,2,3,…
そして、C(k) のうちの最大の値をCMAX とし、この補正係数CMAX によって 基材4の補正速度Vt を、
t =Vis/CMAX ……(4)
で求め、これに応じた速度指令信号を前記モータコントローラ12に出力することにより、基材4の走行速度を上記Vt に低下させる。
【0040】
このとき、基材走行駆動系における速度制御精度の信頼性が、例えば小数点1桁である場合には(4) 式で得られた補正速度Vtにおける2桁以下は切り捨てる。そして、この切り捨て分を補い、かつ各ターゲット8…の消耗量が異なった場合に全てのターゲットからの蒸発量を同一とするために、各アーク電流I(k) を下記演算式(5) にてさらに補正する。すなわち、このときに2桁以下を切り捨てた補正速度をVtCとし、補正後のアーク電流をI(k) とするとき、
(Vis/VtC) ×(I(k) /Iis) =C(k)
となるように、
I(k) =Iis(k) ×(VtC/Vis) ×{(S-100) ×(L(k)/Lxe) +100 }…(5) の演算式で算出し、その結果に基づいて、各ターゲットでのアーク電流I(k) を初期電流Iisから増加させる。
【0041】
このような制御を行うことにより、基材4の全長にわたって均一なコーティング膜を形成することができる。しかも、上記のように基材走行速度の制御を優先して行い、その速度制御精度に合わせてアーク電流制御を加味することで、基材4の走行速度駆動系の制御精度がそれほど高くない構成でも、コーティング膜の均一をより高めた膜形成を行わせることが可能となる。
【0042】
(ii)アーク電流制御
この制御では、まず、前記同様に、各ターゲット毎の補正係数C(k) を、
C(k) ={(S-100) ×( L(k)/Lxe) +100 }/100 ……(6)
によって算出し、この算出結果から、各ターゲット毎の補正電流I(k) を、
I(k) =Iis(k) ×C(k) ……(7)
で求める。この結果に応じたアーク電流指令信号を前記アーク電源14に出力することによって、各ターゲット8…に流れるアーク電流を各々のアーク電流初期値Iis(k) から次第に増加させる。
【0043】
そして、このアーク電流制御では、上記(7) 式によって算出される補正電流I(k) を前記アーク電流上限値Ixeと比較し、補正電流I(k) の中で一つでも上限値Ixeを超えた場合には、前記アーク電源14への出力はアーク電流上限値Ixeに対応する指令信号とし、補正電流I(k) とアーク電流上限値Ixeとの差に相当する補償は基材の走行速度制御で行う。すなわち、このときの補正電流I(k) とアーク電流上限値Ixeとの比の最大値をCMAX とするとき、さらに補正走行速度Vt を、
t =Vis/CMAX ……(8)
で求め、これを前記モータコントローラ12に出力し、基材4の走行速度を低下させる。
【0044】
なお、この場合に、基材4の走行速度制御精度の信頼性が例えば小数点1桁である場合には、前記と同様に、補正走行速度Vtにおける2桁以下は切り捨て、この切り捨て分を補うために、さらに補正アーク電流を前記同様に算出し直す。すなわち、2桁以下を切り捨てたときの補正走行速度をVtCとするとき、
(Vis/VtC) ×(I(k) /Iis) =C(k)
となるように、
I(k) =Iis×(VtC/Vis) ×C(k) ……(9)
を算出し、これをアーク電源14に出力して、アーク電流を増加させる制御を行う。これにより、アーク電流は、その上限値Ixeをわずかに超える値以下に抑えられた状態で維持される。
【0045】
このような制御により、基材4の全長にわたって均一なコーティング膜を形成することができる。しかも、上記のようにアーク電流の制御を優先して行う場合に、その上限値を過度に超えないように、基材の走行速度制御が併用される。これにより、アーク電源14としてその可変範囲がそれほど広くなく、また、基材の 走行駆動系もそれほど高精度のものでない簡単な構成で、膜厚の均一性をより高 精度に維持することができる。
【0046】
特に、上記のようにアーク電流の上昇を予め設定した上限値近傍で抑える構成では、コーティング製品の品質の低下をより確実に防止できる。すなわち、アーク電流値を増加させていくと、その電流値に応じてターゲット表面における温度上昇の度合いが大きくなり、その輻射熱が、ターゲットに対向する位置で走行する基材に作用する。このような輻射熱により、従来、基材が例えばフィルム状の金属箔などの場合に、基材の局部的な温度上昇に伴う熱膨張が生じて、これに起因するしわが基材に発生していた。
【0047】
そこで、上記のように上限値を設定し、この上限値でアーク電流の増加を抑え、その後の補正は基材の走行速度を低下させる制御とすることで、上記したようなシワの発生のない良質の製品を製造することが可能となる。
【0048】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明においては、ターゲットの消耗に合わせて基材の走行速度を低下させ、また、アーク電流値を次第に増加させるので、基材が長尺の場合でも全体にわたっての膜厚均一性が向上し、これによってコーティング製品の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態におけるアークイオンプレーティング装置の制御構成を示すブロック図である。
【図2】 上記装置の要部構成を示す模式図である。
【図3】 アーク電流の累積電流量の増加に対するターゲット重量および蒸発量、蒸発量の逆数の各変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 真空槽
4 基材
8 ターゲット
8a 蒸発物質
10 膜厚制御装置(設定値変更手段)
11 基材走行駆動モータ(走行駆動手段)
14 アーク電源
15 積算電流計(アーク電流積算手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film thickness control method and a film thickness control apparatus in an arc ion plating apparatus.
[0002]
[Prior art]
The arc ion plating apparatus is used for forming a hard film on the surface of a tool, for example, and also used for thin film coating on the surface of a film-like substrate such as a metal foil or a resin film.
In an apparatus used for coating on such a film-like substrate, for example, as shown in FIG. 2 which is an explanatory view of the present invention, a target 8 is installed in a vacuum chamber 1 and arc discharge is generated on the surface of the target 8. The can roll 7 is provided in the scattering direction of the evaporating substance 8a generated by generating the above. A thin film coating is applied to the surface of the base material 4 by causing the film-like base material 4 to wrap around the can roll 7 and running and attaching an evaporating substance 8a to the surface of the base material 4 where the can roll 7 is wound. Is supposed to do.
[0003]
In the above apparatus, conventionally, the arc current value of arc discharge generated on the target surface and the traveling speed of the substrate are set in advance according to the film thickness of the coating film, and then the arc current value and the substrate traveling speed are set. The coating is performed while maintaining at each set value.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the arc current value and the traveling speed of the base material are set according to the desired film thickness in advance as described above and coating is continued in this state, the coating film actually formed on the surface of the base material When the thickness gradually decreases and the base material is a long metal foil or the like, the difference in thickness between the first part and the last part of the foil becomes large, resulting in a problem that product defects occur. .
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is to improve the film thickness uniformity of the coating film formed on the surface of the base material and to simplify the apparatus configuration therefor. It is also possible to provide a film thickness control method and a film thickness control apparatus in an arc ion plating apparatus that can further improve the quality of a coated product.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventors of the present application have studied various factors of film thickness variation in the arc ion plating apparatus, and as a result, a film with a large target consumption that increases as the coating progresses. The inventors have newly found that this is a factor of thickness variation, and have made the present invention.
[0007]
That is, the film thickness control method in the arc ion plating apparatus according to the present invention generates an arc discharge on the target surface while the substrate is running in a vacuum chamber, and deposits the evaporated substance from the target on the substrate surface. In the film thickness control method in the arc ion plating apparatus that performs the formation, an upper limit value of the arc current that flows through the target is determined in advance, and the amount of consumption of the target until the current value of the arc current that flows through the target reaches the upper limit value The current value of the arc current is increased in accordance with the current value, and after the current value of the arc current reaches the upper limit value, the current value of the arc current is maintained at the upper limit value to match the consumption amount of the target. The traveling speed of the base material is reduced.
[0008]
In the arc ion plating apparatus, as described above, coating is performed while generating an arc discharge on the target surface, generating an arc spot where a large current is concentrated, and locally evaporating the target surface. Therefore, the target is gradually consumed as the coating continues. When the arc current is constant, the evaporation amount per unit time gradually decreases as the target consumption increases. As a result, when the transport speed of the base material is constant, the film thickness of the coating film formed on the surface of the base material becomes gradually thinner.
[0009]
Therefore, in the present invention, the traveling speed of the base material is reduced in accordance with the consumption of the target. Thereby, the adhesion amount of the evaporated substance per unit area on the substrate surface can be maintained more uniformly, and as a result, the film thickness uniformity can be improved. Further, by increasing the arc current value in accordance with the consumption of the target and compensating for the evaporation amount that decreases in accordance with the consumption of the target, it is possible to improve the film thickness uniformity as described above.
[0010]
As a film thickness control device for suitably carrying out the above method, as described in claim 2, the driving means for driving the substrate in accordance with the set speed in the vacuum chamber, and the target according to the set current value A film in an arc ion plating apparatus, which has an arc power supply for supplying electric power so that a flowing arc current flows, and forms a film by attaching an evaporating substance generated by arc discharge on a target surface to the surface of a traveling substrate In the thickness control device, the set current value is increased in accordance with the consumption amount of the target until the set current value reaches a predetermined upper limit value, and after the set current value reaches the upper limit value, the arc is increased. configured to provide a set value changing means for performing control to reduce the set speed to match the current value of the current to the consumption of the target while maintaining in said upper limit value
[0011]
In this case, as described in claim 3, there is provided an arc current integrating means for successively obtaining a time integral of the arc current during arc discharge, and the above change is performed in accordance with an increase in the time integral value of the arc current. It is desirable to do. That is, the time integral value of the arc current and the amount of consumption of the target are substantially proportional to each other. Therefore, by adding an arc current integrating means that can be configured with an integrating ammeter, etc., and having a control configuration based on the measured value, a device having an automatic correction function according to the consumption amount of the target can be made simpler. can do.
[0012]
That is, in the control in which the arc current value is increased in accordance with the amount of consumption of the target, the degree of temperature rise on the target surface increases according to the current value, and the radiant heat travels at a position facing the target. Acts on the substrate. As a result, when the base material is, for example, a film-like metal foil, thermal expansion accompanying a local temperature rise of the base material occurs, which may cause wrinkles on the base material and cause a product defect.
[0013]
Therefore, an upper limit value for the arc current is determined, and an increase in the arc current is suppressed in the vicinity of the upper limit value, and then the control of lowering the traveling speed of the base material is performed, thereby preventing overheating of the base material. A coating excellent in film thickness uniformity can be formed, and a high-quality product without the occurrence of wrinkles can be produced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 schematically shows a configuration of a main part in the vacuum chamber 1 in the arc ion plating apparatus. The vacuum chamber 1 is divided into a substrate transport driving chamber 2 and a vapor deposition chamber 3 by a partition wall 1a. ing. In the base material conveyance drive chamber 2, an unwinding roll 5 around which a film-like base material 4 is wound, a winding roll 6 for winding up the base material 4, and a canister disposed between these two rolls 5, 6. A roll 7 is provided.
[0015]
The can roll 7 is arranged so that a part of the outer peripheral surface protrudes toward the vapor deposition chamber 3 through an opening formed in the partition wall 1a. The substrate 4 supplied from the unwinding roll 5 is wound around the can roll 7 and traveled, and then wound up by the winding roll 6. An automatic tension adjusting device (not shown) is further provided on the travel path of the base material 4 so that the tension acting on the base material 4 in the travel state is maintained in a predetermined range.
[0016]
On the other hand, in the vapor deposition chamber 3, a target 8 made of a material corresponding to a film to be coated on the surface of the base material 4 and a discharge generated for generating a vacuum arc discharge on the surface of the target 8 (not shown). Mechanism.
The manufacturing procedure will be described with reference to an example in which an aluminum metal foil having a thickness of 50 μm and a width of 500 mm is used as the base material 4 and coated with, for example, a titanium film.
[0017]
First, the front end portion of the base material 4 wound around the unwinding roll 5 is wound around the can roll 7 and then locked to the take-up roll 6, and is placed in the base material transport driving chamber 2 of the vacuum chamber 1. , Set to the state shown in FIG. A titanium target 8 is mounted in the vapor deposition chamber 3. Thereafter, a vacuum pump (not shown) is driven to evacuate the vacuum chamber 1, and after reaching a predetermined degree of vacuum, the operation of the discharge generation mechanism is started, and the target 8 as a cathode electrode and the discharge generation mechanism A predetermined voltage is applied between the anode electrode and an arc discharge on the surface of the target 8.
[0018]
At the same time, the unwinding roll 5, the can roll 7 and the winding roll 6 are rotated in synchronization with each other, thereby starting the running of the substrate 4.
As described above, by causing arc discharge on the surface of the target 8 in a vacuum, a minute region on the surface of the target 8 is vaporized by the arc spot where the discharge current is concentrated. This vapor is further ionized to form a plasma flow, from which positive ions are extracted as an evaporating substance 8a in the direction of the can roll 7 to which a negative bias voltage is applied. This adheres to the surface of the base material 4 that runs around the can roll 7, and the base material 4 is coated with the same material as the target 8, that is, a film made of titanium. The coating is continued while the running speed and arc current value of the base material 4 are controlled by a film thickness control device 10 described later so that the film thickness becomes a desired value.
[0019]
As shown in FIG. 1, the film thickness control device 10 includes a base material travel drive motor (travel drive means) 11 that rotationally drives the unwinding roll 5, the winding roll 6, and the can roll 7. Connected through twelve. The film thickness controller 10 is further connected to an arc power source 14 that supplies discharge power of arc discharge generated between the discharge generation mechanism and the target 8.
[0020]
A speed command signal corresponding to the set speed is output from the film thickness control device 10 to the motor controller 12, whereby the base material travel drive motor 11 is driven at a rotational speed in accordance with the speed command signal. Also, an arc current command signal corresponding to the set current value is output to the arc power source 14, and the power supplied from the arc power source 14 is controlled so that arc discharge is maintained at the current value corresponding to the command signal. The Then, as described later, the set speed and the set current value are sequentially changed and output in the film thickness control apparatus 10 as the coating progresses. Therefore, the film thickness control apparatus 10 has a function as setting value changing means.
[0021]
The base material travel drive motor 11 is provided with a speed detector 13. A detection signal from the speed detector 13 is input to the film thickness control device 10, and the detection signal is compared with a set speed, and a correction signal for acceleration or deceleration according to the comparison result is further sent to the motor controller 12. Output. Thereby, the base material 4 travels from the unwinding roll 5 to the winding roll 6 through the can roll 7 while being maintained at a speed according to the set speed.
[0022]
On the other hand, the arc power source 14 is provided with an integrating ammeter 15 as an arc current integrating means for sequentially integrating the arc current value being output, and the measured value is sequentially input to the film thickness controller 10. Has been. Depending on the measured value, the film thickness control device 10 changes the set speed and the set current value, details of which will be described later.
When the substrate 4 is wide, a plurality of targets 8 are installed in the vapor deposition chamber 3 along the width direction of the substrate 4 to coat the substrate 4. In this case, an appropriate arc current value is determined for each of the targets 8... And individually controlled so that the film thickness formed on the surface of the substrate 4 is uniform in the width direction. Therefore, the integrated ammeter 15 is configured to measure an integrated current value for each target 8... And output them to the film thickness controller 10.
[0023]
Prior to operation, the following items a to e are input to the film thickness control apparatus 10 having the above configuration from an operation panel (not shown).
a. Base material traveling speed initial value V is (unit: m / min)
b. Initial value of arc current I is (k) (Unit: A)
Where k is the target number and k = 1,2,3, ...
c. Arc current upper limit I xe (unit: A)
d. Target limit L xe (Unit: A · Hr)
e. Correction factor S (Unit:%)
The base material traveling speed initial value V is and the arc current initial value I is (k) for each target 8... Are obtained in advance according to the desired film thickness. Operation starts.
[0024]
As will be described later, the arc current upper limit value I xe is set as the upper limit value when control is performed to gradually increase the arc current from the arc current initial value I is as the operation continues.
The target limit amount L xe is the use limit of the target 8. That is, the target 8 is evaporated and consumed by arc discharge. When the remaining amount is reduced, stable evaporation due to arc discharge is not maintained. Therefore, a use limit that can maintain this stable evaporation is obtained in advance. Note that the use limit, that is, the remaining amount can be expressed as a cumulative evaporation amount if the initial weight is constant. This accumulated evaporation amount is approximately proportional to the time integral of the arc current (hereinafter referred to as the accumulated current amount), so here the accumulated current amount (unit: A · Hr) up to the limit of use is the target limit. Set as quantity Lxe .
[0025]
The correction factor S is set as follows. That is, with the arc current and the traveling speed of the base material 4 set to the initial values I is (k) · Vis as described above, the coating is experimentally performed until the target limit amount L xe is reached, At this time, a ratio between the initial film thickness of the coating film formed on the surface of the substrate 4 and the film thickness at the end is obtained in advance, and this ratio is set as the correction factor S. For example, if the film thickness at the end is the same as the initial film thickness, the correction rate S is set to 100%, and if the film thickness is reduced to half the initial film thickness, the correction rate S is set to 200%.
[0026]
Here, the “film thickness” means “film thickness deposited within a certain time (unit time)”.
When the initial setting as described above is completed and the operation is started, the film thickness control device 10 determines the speed command signal and the arc current according to the base material traveling speed initial value V is and the arc current initial value I is. Command signals are output to the motor controller 12 and the arc power supply 14, respectively. Thereby, the running of the base material 4 and the arc discharge at the initial values V is · I is are started, and coating on the surface of the base material 4 is started.
[0027]
Thereafter, the measured value of each target 8... By the integrated ammeter 15 is sequentially input to the film thickness controller 10 as each target consumption amount L (k) (k = 1, 2, 3,...). It is, in response to the input signal, performs control and gradually decrease the running speed of the substrate 4 from its initial value V iS, increasingly control for increasing the arc current from its initial value I iS.
Next, the reason why the control according to the target consumption amount L (k) is performed as described above will be described.
[0028]
Table 1 shows an example of a result of actual coating with respect to a change in the weight of the target when the coating was experimentally performed with the arc current kept constant. That is, for each target Nos. 4-6, 10-12, which had a weight of 1770 g at the start of coating T0, the change in weight with the progress of subsequent coating was determined at appropriate times T1, ... T5. It is measured sequentially with the accumulated current amount L up to the time.
[0029]
[Table 1]
Figure 0004386473
[0030]
In FIG. 3, the relationship between the accumulated current amount L and the average weight W of the target in Table 1 is shown in a graph. As shown in the figure, the decrease in the average weight W of the target is not linear with respect to the accumulated current amount L, and the degree of the decrease gradually decreases as the accumulated current amount L increases.
This means that the amount of evaporation from the target every moment gradually decreases as the accumulated current amount L increases, that is, the target is consumed. Therefore, if the relationship between the evaporation amount from the target and the accumulated current amount is further obtained based on the measurement data in Table 1, Table 2 is obtained.
[0031]
[Table 2]
Figure 0004386473
[0032]
From the table, for example, at an intermediate point in the period from T0 to T1, that is, when the accumulated current amount L is 975.5 AHr, the evaporation amount v per unit current amount is 0.089 g, and this is the period from T1 to T2. It is shown that the cumulative current amount L decreases to 0.077 g / AHr at the time of L = 2859.5 AHr. A graph of this is also shown in FIG.
As for the phenomenon in which the evaporation amount gradually decreases as described above, a cooling effect on the target and a change in surface properties can be considered. That is, the target is generally cooled on the back side, and therefore the cooling effect gradually increases when the target is consumed. In addition, the target surface gradually becomes rough as arc discharge continues. It is considered that the evaporation amount is reduced due to these reasons.
[0033]
As described above, when coating is performed with the arc current kept constant, the evaporation amount v from the target gradually decreases. Therefore, the arc current initial value I is and the substrate traveling speed are matched to the desired thickness at the start of coating. Even if the initial value Vis is set, the film thickness of the coating film formed on the substrate surface gradually decreases in proportion to the decrease in the evaporation amount v as described above.
[0034]
Therefore, in order to maintain a uniform film thickness at the start of coating, an operation for compensating for the decrease in the evaporation amount as described above is required. That is, the base material traveling speed is decreased according to the ratio C (= v 0 / v) between the initial evaporation amount at the start of coating v 0 and the evaporation amount at the time of the accumulated current amount L as v. It is possible to maintain a uniform film thickness by performing an operation for increasing the arc current and an operation for increasing the arc current.
[0035]
Further, in Table 2, in order to obtain the relationship between the ratio C and the accumulated current amount L, the reciprocal of the evaporation amount v is calculated and added, and the calculation result is graphed in FIG. Show. As shown in the figure, the calculated values are plotted on a substantially straight line, and therefore 1 / v can be approximated by a linear expression with respect to the accumulated current amount L. Therefore, the above ratio C is also
C = v 0 / v = a 1 + a 2 · L (1)
As shown, the cumulative current amount L has a relationship represented by a linear expression. Thus, the ratio C, that is, the correction coefficient does not need to be obtained for each change of the accumulated current amount L. If the constants a 1 and a 2 in the equation (1) are determined, this (1) It can be calculated sequentially based on the formula.
[0036]
Therefore, in the present embodiment, as described above, in the test with a constant arc current, the initial film thickness t 0 when the accumulated current L is 0 and the final film thickness t xe when the target limit amount L xe are obtained. It has been determined in advance. That is, these film thickness ratios S ′ (= t 0 / t xe ) correspond to the ratio between the initial evaporation amount v 0 and the evaporation amount v xe at the target limit amount L xe . Based on these values, the constants a 1 and a 2 in equation (1) are
a 1 = 1 (when ∵L = 0, C = v 0 / v 0 = 1)
a 2 = (S′−1) / L xe
It becomes. In addition, if formula (1) is rewritten in consideration of the relationship (S = 100 × S ′) between the correction rate S in% units set on the operation panel and the film thickness ratio S ′ described above,
C = {(S-100) * (L / Lxe ) +100} / 100 (2)
It becomes.
[0037]
The correction coefficient C is calculated from time to time in accordance with the increase in the target consumption amount L in the film thickness control device 10, and when the traveling speed of the base material 4 is controlled, the correction speed V is set to V = V is / C. And the traveling speed of the base material 4 is decreased in accordance with the decrease in the evaporation amount from the initial stage. When the arc current is controlled, the correction current I is calculated by I = I is × C, and the control is performed to increase the arc current so that the evaporation amount is maintained equal to the initial evaporation amount.
[0038]
Next, as described above, with respect to a specific control procedure in the film thickness control apparatus 10 in the case where a plurality of targets 8 are provided, (i) the substrate traveling speed control is controlled by the arc current control. Are also divided into the case where the control is performed with priority (base material travel speed control) and the case where (ii) the arc current control is performed with priority over the travel speed control of the base material (arc current control).
[0039]
(I) Substrate traveling speed control In this control, first, the correction coefficient C (k) for each target 8 is obtained by the following equation (3) based on the equation (2).
C (k) = {(S-100) × (L (k) / L xe ) +100} / 100 (3)
Where k is the target number and k = 1, 2, 3, ...
The maximum value of C (k) is defined as C MAX, and the correction speed V t of the substrate 4 is determined by this correction coefficient C MAX .
V t = V is / C MAX (4)
In determined, by outputting a speed command signal corresponding thereto to the motor controller 12 decreases the traveling speed of the substrate 4 in the V t.
[0040]
At this time, if the reliability of the speed control accuracy in the base material traveling drive system is, for example, one digit after the decimal point, two digits or less in the corrected speed V t obtained by the equation (4) are discarded. Then, in order to compensate for this cut-off, and to make the evaporation amount from all the targets equal when the consumption amount of each target 8 is different, each arc current I (k) is expressed by the following equation (5). Then correct further. In other words, when the correction speed rounded down by 2 digits is V tC and the corrected arc current is I (k),
(V is / V tC ) × (I (k) / I is ) = C (k)
So that
I (k) = I is (k) × (V tC / V is ) × {(S-100) × (L (k) / L xe ) +100} (5) Based on the above, the arc current I (k) at each target is increased from the initial current I is .
[0041]
By performing such control, a uniform coating film can be formed over the entire length of the substrate 4. Moreover, the control of the running speed drive system of the base material 4 is not so high by giving priority to the control of the running speed of the base material as described above and adding the arc current control in accordance with the speed control accuracy. However, it is possible to perform film formation with higher uniformity of the coating film.
[0042]
(Ii) Arc current control In this control, first, as described above, the correction coefficient C (k) for each target is set as follows.
C (k) = {(S-100) × (L (k) / L xe ) +100} / 100 (6)
From this calculation result, the correction current I (k) for each target is
I (k) = I is (k) x C (k) (7)
Ask for. By outputting an arc current command signal corresponding to this result to the arc power source 14, the arc current flowing through each target 8 is gradually increased from the respective arc current initial value I is (k).
[0043]
In this arc current control, the correction current I (k) calculated by the above equation (7) is compared with the arc current upper limit value I xe, and even one of the correction currents I (k) has an upper limit value I. if it exceeds xe, the output of the arc power supply 14 is a command signal corresponding to the arc current limit I xe, compensation and correction current I (k) corresponding to the difference between the arc current limit I xe is This is done by controlling the running speed of the substrate. That is, when the maximum value of the ratio of the correction current I (k) and the arc current upper limit value I xe at this time is C MAX , the correction travel speed V t is further set to
V t = V is / C MAX (8)
This is output to the motor controller 12 to reduce the traveling speed of the base material 4.
[0044]
In this case, if the reliability of the traveling speed control accuracy of the base material 4 is, for example, one digit after the decimal point, the two digits or less in the corrected traveling speed V t are rounded down to compensate for this rounding down as described above. Therefore, the corrected arc current is recalculated in the same manner as described above. That is, when V tC is the corrected traveling speed when rounding off two digits or less,
(V is / V tC ) × (I (k) / I is ) = C (k)
So that
I (k) = I is × (V tC / V is ) × C (k) (9)
Is calculated and output to the arc power source 14 to control to increase the arc current. Thus, the arc current is maintained in a state where the arc current is suppressed to a value slightly exceeding the upper limit value I xe .
[0045]
By such control, a uniform coating film can be formed over the entire length of the substrate 4. In addition, when the arc current control is given priority as described above, the running speed control of the base material is used in combination so as not to exceed the upper limit value excessively. As a result, the variable range of the arc power source 14 is not so wide, and the travel driving system of the base material can be maintained with higher accuracy with a simple configuration with less precision. .
[0046]
In particular, in the configuration in which the increase in arc current is suppressed in the vicinity of the preset upper limit as described above, it is possible to more reliably prevent the quality of the coated product from being deteriorated. That is, as the arc current value is increased, the degree of temperature rise on the target surface increases in accordance with the current value, and the radiant heat acts on the substrate that travels at a position facing the target. Conventionally, when the base material is, for example, a film-like metal foil, such radiant heat causes thermal expansion accompanying a local temperature rise of the base material, and wrinkles due to this have occurred in the base material. It was.
[0047]
Therefore, the upper limit is set as described above, and the increase in arc current is suppressed by this upper limit, and the subsequent correction is controlled to reduce the traveling speed of the base material, so that the above-described wrinkle does not occur. It becomes possible to produce a high-quality product.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the traveling speed of the base material is reduced in accordance with the consumption of the target, and the arc current value is gradually increased. Therefore, even when the base material is long, the entire film is formed. Thickness uniformity is improved, which can improve the quality of the coated product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a control configuration of an arc ion plating apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a main configuration of the apparatus.
FIG. 3 is a graph showing changes in target weight, evaporation amount, and inverse number of evaporation amount with respect to an increase in the accumulated current amount of arc current.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum chamber 4 Base material 8 Target
8a Evaporating substance
10 Film thickness controller (setting value changing means)
11 Substrate travel drive motor (travel drive means)
14 Arc power supply
15 Integrating ammeter (Arc current integrating means)

Claims (3)

真空槽内で基材を走行させながらターゲット表面にアーク放電を発生させ、ターゲットからの蒸発物質を基材表面に付着させて膜形成を行うアークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法において、
予め前記ターゲットに流すアーク電流の上限値を定め、
前記ターゲットに流すアーク電流の電流値が前記上限値に達するまでは前記ターゲットの消耗量に合わせて前記アーク電流の電流値を増加させ、
前記アーク電流の電流値が前記上限値に達した以降は前記アーク電流の電流値を前記上限値に維持しながら前記ターゲットの消耗量に合わせて前記基材の走行速度を低下させる
ことを特徴とするアークイオンプレーティング装置における膜厚制御方法。
In a film thickness control method in an arc ion plating apparatus that generates an arc discharge on a target surface while running the substrate in a vacuum chamber, and forms a film by attaching an evaporation substance from the target to the substrate surface.
An upper limit value of the arc current flowing through the target is determined in advance,
Until the current value of the arc current flowing through the target reaches the upper limit value, the current value of the arc current is increased according to the consumption amount of the target,
After the current value of the arc current reaches the upper limit value, the traveling speed of the base material is decreased according to the consumption amount of the target while maintaining the current value of the arc current at the upper limit value. Film thickness control method for arc ion plating apparatus.
真空槽内で基材を設定速度に合わせて走行させる走行駆動手段と、ターゲットに設定電流値に応じたアーク電流が流れるように電力を供給するアーク電源とを備え、ターゲット表面でのアーク放電により発生する蒸発物質を、走行する基材表面に付着させて膜形成を行うアークイオンプレーティング装置における膜厚制御装置において、
前記設定電流値が予め定めた上限値に達するまでは前記ターゲットの消耗量に合わせて前記設定電流値を増加させ、前記設定電流値が前記上限値に達した以降は前記アーク電流の電流値を前記上限値に維持しながら前記ターゲットの消耗量に合わせて前記設定速度を低下させる制御を行う設定値変更手段が設けられている
ことを特徴とするアークイオンプレーティング装置における膜厚制御装置。
A traveling drive means for traveling the base material at a set speed in a vacuum chamber, and an arc power source for supplying electric power so that an arc current corresponding to a set current value flows to the target, and by arc discharge on the target surface In the film thickness control device in the arc ion plating apparatus that forms the film by attaching the generated evaporating substance to the traveling substrate surface,
The set current value is increased in accordance with the consumption amount of the target until the set current value reaches a predetermined upper limit value, and after the set current value reaches the upper limit value, the current value of the arc current is increased. A film thickness control apparatus in an arc ion plating apparatus, characterized in that setting value changing means is provided for performing control to reduce the set speed in accordance with the consumption amount of the target while maintaining the upper limit value .
アーク放電時におけるアーク電流の時間積分値を逐次求めるアーク電流積算手段がさらに設けられ、
上記設定値変更手段が、アーク電流積算手段で求められたアーク電流の時間積分値の増加に合わせて上記の変更を行う
ことを特徴とする請求項2記載のアークイオンプレーティング装置における膜厚制御装置。
Arc current integration means for sequentially obtaining the time integral value of arc current during arc discharge is further provided,
3. The film thickness control in an arc ion plating apparatus according to claim 2, wherein the set value changing means performs the change in accordance with an increase in the time integral value of the arc current obtained by the arc current integrating means. apparatus.
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JP4972514B2 (en) * 2007-10-12 2012-07-11 株式会社アルバック Equipment for forming fine particles on film using vacuum arc evaporation source
FR2971261B1 (en) * 2011-02-08 2013-09-20 Centre Nat Rech Scient DEVICE AND METHOD FOR ION SPREADING
JP5805553B2 (en) * 2012-02-17 2015-11-04 住友重機械工業株式会社 Deposition equipment
WO2017033994A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 国立大学法人熊本大学 Metal foil catalyst, method for producing same and catalyst converter
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