KR102496043B1

KR102496043B1 - 타깃 교환 장치 및 표면 처리 설비

Info

Publication number: KR102496043B1
Application number: KR1020207026454A
Authority: KR
Inventors: 다쿠미 우마다; 유키히로 신가키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-02-06
Also published as: EP3778983A1; CN111868294B; CN111868294A; WO2019189122A1; EP3778983A4; JP6601601B1; RU2743387C1; KR20200118870A; US20210025050A1; JPWO2019189122A1

Abstract

PVD 법에 사용하는 타깃을 용이하게 교환할 수 있는 타깃 교환 장치 및 이것을 사용한 표면 처리 설비를 제공한다. 상기 타깃 교환 장치는, 타깃을 교환하는 타깃 교환 장치로서, 상기 타깃이, 챔버 내부의 감압 공간의 피표면 처리재에 대해, PVD 법에 의해 표면 처리를 실시하기 위해 사용되고, 상기 타깃을 유지하는 타깃 유지부와, 상기 타깃 유지부를, 상기 타깃이 상기 감압 공간의 상기 피표면 처리재와 대면하는 위치에서, 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구와, 상기 챔버에 장착된 상기 타깃 유지부를, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 차단 기구를 구비한다.

Description

타깃 교환 장치 및 표면 처리 설비

본 발명은, 타깃 교환 장치 및 표면 처리 설비에 관한 것이다.

방향성 전기 강판은, 변압기 및 발전기 등의 철심 재료로서 사용되는 연자성 재료이다. 방향성 전기 강판은, 철의 자화 용이축인 <001> 방위가 강판의 압연 방향으로 고도로 정렬된 결정 조직을 갖는다. 이와 같은 집합 조직은, 방향성 전기 강판의 제조 공정에 있어서, 이른바 Goss 방위라고 칭해지는 {110}<001> 방위의 결정립을 우선적으로 거대 성장시키는, 마무리 어닐링을 통해 형성된다. 방향성 전기 강판의 제품의 자기 특성으로는, 자속 밀도가 높고, 철손이 낮은 것이 요구된다.

방향성 전기 강판의 자기 특성은, 강판 표면에 인장 응력 (장력) 을 인가함으로써 양호해진다. 강판에 인장 응력을 인가하는 종래 기술로는, 강판 표면에 두께 2 ㎛ 정도의 포스테라이트 피막을 형성하고, 그 위에, 두께 2 ㎛ 정도의 규인산염을 주체로 하는 피막을 형성하는 기술이 일반적이다. 강판과 비교하여 낮은 열 팽창률을 갖는 규인산염 피막을 고온에서 형성하고, 그것을 실온까지 저하시켜, 강판과 규인산염 피막의 열 팽창률의 차에 의해 강판에 인장 응력을 인가한다. 이 규인산염 피막은, 방향성 전기 강판에 필수적인 절연 피막으로서도 기능한다. 절연에 의해, 강판 중의 국부적인 와전류의 발생이 방지된다.

마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판의 표면을 화학 연마 또는 전해 연마에 의해 평활화하고, 그 후, 강판 상의 피막에 의해 인장 응력을 인가함으로써, 철손을 크게 저하시킬 수 있다.

그러나, 강판과 규인산염 피막 사이에 있는 포스테라이트 피막은, 앵커 효과에 의해 강판에 밀착된다. 그 때문에, 필연적으로 강판 표면의 평활도는 열화된다. 또, 규인산염과 금속의 밀착성은 낮아, 표면을 경면화한 강판에 직접 규인산염 피막을 성막할 수 없다. 이와 같이, 종래의 방향성 전기 강판의 피막 구조 (강판/포스테라이트 피막/규인산염 피막) 에 있어서는, 강판의 표면을 평활화할 수는 없다.

그래서, 강판 표면의 평활도를 유지하고, 또한 강판에 큰 인장 응력을 인가하기 위해, 강판 상에, CVD 법 또는 PVD 법을 이용하여, TiN 등으로 이루어지는 세라믹스 피막을 성막하는 기술이 개시되어 있다 (특허문헌 1 ∼ 2 를 참조).

일본 공개특허공보 평01-176034호 일본 공개특허공보 소62-040368호

포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판 등의 피표면 처리재에 대해, 타깃을 사용하여, PVD 법에 의해 성막 등의 표면 처리를 실시하는 경우, 타깃은, 챔버 내의 감압 공간에 배치되고, 고온으로 한 조건에서 사용된다. 표면 처리가 진행되어 타깃이 소모된 경우에는, 타깃을 교환한다.

그러나, 타깃을 교환할 때마다 챔버 내를 전체적으로 대기에 개방하거나 냉각시키거나 할 필요가 있다. 이 때문에, 생산성이 열등하다.

특히, 반송되는 피표면 처리재에 대해, 타깃을 사용하여 연속적으로 표면 처리를 실시하는 경우에는, 타깃을 교환할 때마다 표면 처리 설비의 조업을 정지시키는 것을 필요로 하므로, 표면 처리 설비의 가동률 등이 저하된다.

PVD 법의 일종인 이온 플레이팅법에 의해 표면 처리하는 경우에는, 타깃의 뒤쪽 (피표면 처리재와는 반대측) 에 플라즈마 유도용의 자석을 설치한다. 이 때문에, 거대한 타깃은 사용하지 못하여, 상대적으로 작은 타깃을 사용한다. 그러면, 타깃의 소모가 보다 빨라져, 타깃을 보다 빈번히 교환할 필요가 생긴다.

본 발명은, 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, PVD 법에 사용하는 타깃을 용이하게 교환할 수 있는 타깃 교환 장치 및 이것을 사용한 표면 처리 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 하기 구성을 채용함으로써 상기 목적이 달성되는 것을 알아내어 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 이하의 [1] ∼ [21] 을 제공한다.

[1] 타깃을 교환하는 타깃 교환 장치로서, 상기 타깃이, 챔버 내부의 감압 공간의 피표면 처리재에 대해, PVD 법에 의해 표면 처리를 실시하기 위해 사용되고, 상기 타깃을 유지하는 타깃 유지부와, 상기 타깃 유지부를, 상기 타깃이 상기 감압 공간의 상기 피표면 처리재와 대면하는 위치에서, 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구와, 상기 챔버에 장착된 상기 타깃 유지부를, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 차단 기구를 구비하는 타깃 교환 장치.

[2] 상기 피표면 처리재가, 상기 감압 공간에서 반송되고, 상기 타깃을 사용하여 연속적으로 표면 처리가 실시되는, 상기 [1] 에 기재된 타깃 교환 장치.

[3] 상기 착탈 기구는, 복수의 상기 타깃 유지부를, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라 병렬 배치하고, 각각 개별적으로 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 기구이고, 상기 차단 기구는, 상기 반송 방향을 따라 병렬 배치된 복수의 상기 타깃 유지부를, 각각 개별적으로, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 기구인, 상기 [2] 에 기재된 타깃 교환 장치.

[4] 상기 타깃 유지부는, 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 상기 타깃을 유지하는, 상기 [2] 또는 [3] 에 기재된 타깃 교환 장치.

[5] 복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있는, 상기 [4] 에 기재된 타깃 교환 장치.

[6] 복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 지그재그 배열되어 있는, 상기 [4] 에 기재된 타깃 교환 장치.

[7] 상기 피표면 처리재가 세로 방향으로 반송되는, 상기 [2] ∼ [6] 중 어느 하나에 기재된 타깃 교환 장치.

[8] 반송되는 상기 피표면 처리재의 양면측에 배치되는, 상기 [2] ∼ [7] 중 어느 하나에 기재된 타깃 교환 장치.

[9] 상기 감압 공간으로부터 차단된 상기 타깃 유지부를 대기에 개방하는 밸브를 추가로 구비하는, 상기 [1] ∼ [8] 중 어느 하나에 기재된 타깃 교환 장치.

[10] 상기 피표면 처리재가, 금속띠인, 상기 [1] ∼ [9] 중 어느 하나에 기재된 타깃 교환 장치.

[11] 상기 피표면 처리재가, 포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판인, 상기 [1] ∼ [10] 중 어느 하나에 기재된 타깃 교환 장치.

[12] 반송되는 피표면 처리재에 대해, 타깃을 사용하여, PVD 법에 의해 연속적으로 표면 처리를 실시하는 표면 처리 설비로서, 내부에 감압 공간을 갖고, 상기 감압 공간에서 상기 피표면 처리재가 반송되는 챔버와, 상기 타깃을 유지하는 타깃 유지부와, 상기 타깃 유지부를, 상기 타깃이 상기 감압 공간에서 반송되는 상기 피표면 처리재와 대면하는 위치에서, 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구와, 상기 챔버에 장착된 상기 타깃 유지부를, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 차단 기구를 구비하는 표면 처리 설비.

[13] 상기 착탈 기구는, 복수의 상기 타깃 유지부를, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라 병렬 배치하고, 각각 개별적으로 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 기구이고, 상기 차단 기구는, 상기 반송 방향을 따라 병렬 배치된 복수의 상기 타깃 유지부를, 각각 개별적으로, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 기구인, 상기 [12] 에 기재된 표면 처리 설비.

[14] 상기 타깃 유지부는, 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 상기 타깃을 유지하는, 상기 [12] 또는 [13] 에 기재된 표면 처리 설비.

[15] 복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있는, 상기 [14] 에 기재된 표면 처리 설비.

[16] 복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 지그재그 배열되어 있는, 상기 [14] 에 기재된 표면 처리 설비.

[17] 상기 피표면 처리재가 세로 방향으로 반송되는, 상기 [12] ∼ [16] 중 어느 하나에 기재된 표면 처리 설비.

[18] 상기 착탈 기구 및 상기 차단 기구가, 반송되는 상기 피표면 처리재의 양면측에 배치되는, 상기 [12] ∼ [17] 중 어느 하나에 기재된 표면 처리 설비.

[19] 상기 감압 공간으로부터 차단된 상기 타깃 유지부를 대기에 개방하는 밸브를 추가로 구비하는, 상기 [12] ∼ [18] 중 어느 하나에 기재된 표면 처리 설비.

[20] 상기 피표면 처리재가, 금속띠인, 상기 [12] ∼ [19] 중 어느 하나에 기재된 표면 처리 설비.

[21] 상기 피표면 처리재가, 포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판인, 상기 [12] ∼ [20] 중 어느 하나에 기재된 표면 처리 설비.

본 발명에 의하면, PVD 법에 사용하는 타깃을 용이하게 교환할 수 있는 타깃 교환 장치 및 이것을 사용한 표면 처리 설비를 제공할 수 있다.

도 1 은, 챔버와 함께 타깃 교환 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 타깃 유지부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3 은, 착탈 기구를 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 레일 홈에 타깃 유지부가 삽입된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 차단 기구를 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 위치 P1 의 셔터판이 개구를 닫은 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 위치 P1 의 타깃 유지부가 인출된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8 은, 타깃의 배열을 나타내는 모식도이다.
도 9 는, 타깃의 다른 배열을 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 반송되는 피표면 처리재의 양면측에 타깃 교환 장치가 배치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 세로 방향으로 반송되는 피표면 처리재의 양면측에 타깃 교환 장치가 배치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12 는, 표면 처리 설비를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 13 은, 전처리실에 타깃 교환 장치를 설치한 표면 처리 설비를 나타내는 모식도이다.

이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 단, 본 발명은, 이하의 실시형태로 한정되지 않는다. 이하의 도면에서는, 일부 부재를 잘라내어 나타내고 있는 경우가 있다.

[타깃 교환 장치]

도 1 은, 챔버 (201) 와 함께 타깃 교환 장치 (101) 를 나타내는 단면도이다.

챔버 (201) 의 내부는, 도시되지 않은 배기구로부터 배기됨으로써, 감압 공간 (204) 으로 되어 있다. 챔버 (201) 의 감압 공간 (204) 에서 화살표 A 의 방향 (반송 방향이라고도 한다) 으로 피표면 처리재 (S) 가 반송된다. 피표면 처리재 (S) 의 상세는 후술하지만, 피표면 처리재 (S) 가 압연된 금속띠인 경우, 피표면 처리재 (S) 는 압연 방향으로 반송된다.

감압 공간 (204) 에서는, 반송되는 피표면 처리재 (S) 에 대해, PVD 법에 의해, 타깃 (T) 을 사용하여 연속적으로 성막 등의 표면 처리가 실시된다. 표면 처리시에는, 감압 공간 (204) 에 있어서, 타깃 (T) 에 스퍼터링이나 아크 방전이 실시된다. 표면 처리시에 타깃 (T) 은, 도시되지 않은 히터에 의해 가열된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 타깃 교환 장치 (101) 는, 타깃 (T) 을 유지하는 타깃 유지부 (121) 를 갖고, 또한, 착탈 기구 (151) 및 차단 기구 (171) 를 갖는다.

착탈 기구 (151) 는, 복수의 타깃 유지부 (121) 를, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향을 따라 병렬 배치하고, 각각 개별적으로 챔버 (201) 에 자유롭게 착탈 가능하게 장착한다. 타깃 유지부 (121) 가 유지하는 타깃 (T) 은, 착탈 기구 (151) 에 의해, 감압 공간 (204) 에서 반송되는 피표면 처리재 (S) 와 대면하는 위치에 위치 결정된다.

차단 기구 (171) 는, 챔버 (201) 에 장착된 타깃 유지부 (121) 를, 감압 공간 (204) 으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단한다. 보다 상세하게는, 차단 기구 (171) 는, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향을 따라 병렬 배치된 복수의 타깃 유지부 (121) 를, 각각 개별적으로, 감압 공간 (204) 으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단한다.

다음으로, 도 2 ∼ 도 5 에 기초하여, 타깃 교환 장치 (101) 의 각 부 (타깃 유지부 (121), 착탈 기구 (151), 및, 차단 기구 (171)) 를, 보다 상세하게 설명한다.

도 2 에 기초하여, 타깃 유지부 (121) 를 설명한다. 도 1 도 참조한다.

도 2 는, 타깃 유지부 (121) 를 나타내는 분해 사시도이다. 타깃 유지부 (121) 는, 일방향으로 긴 판상의 유지부 본체 (122) 를 갖는다. 유지부 본체 (122) 는, 주위로 돌출된 돌출부 (123) 를 갖는다. 돌출부 (123) 에 의해 돌출면 (124) 이 형성되어 있다. 돌출부 (123) 의 일단면에는, 파지부 (130) 가 형성되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 유지부 본체 (122) 의 일면측 (도 2 에서는 상면측) 에는, 원기둥상으로 깎인 오목부 (125) 가 형성되어 있다. 오목부 (125) 속에 타깃 (T) 이 배치된다. 타깃 (T) 의 형상은 특별히 규정되지 않지만, 처리의 자유도 및 원료의 사용 효율의 관점에서 환형 (丸型) 이 바람직하다. 본 실시형태의 타깃 (T) 은, 실크 햇 모양이며, 차양부 (126) 를 갖는다. 오목부 (125) 속에 배치된 타깃 (T) 의 차양부 (126) 를 누르도록 하여, 추가로, 링상 부재 (127) 가 오목부 (125) 에 끼워넣어진다. 링상 부재 (127) 는, 공지된 수단에 의해, 오목부 (125) 에 장착되거나 분리된다. 이렇게 하여, 타깃 (T) 은 타깃 유지부 (121) 에 유지된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 돌출부 (123) 의 돌출면 (124) 에는, O 링 등의 시일 부재 (128) 가 배치된다. 시일 부재 (128) 는, 돌출면 (124) 에 접착되어 있는 것이 바람직하다.

도 2 에서는 도시하지 않지만, 유지부 본체 (122) 에는, 오목부 (125) 에 배치되는 타깃 (T) 과 겹치는 위치에, 자석 (129) (도 1 을 참조) 이 매립되어 있다. 자석 (129) 은, 예를 들어 PVD 법의 일종인 이온 플레이팅법에서 사용되는 공지된 자석이다.

다음으로, 도 3 및 도 4 에 기초하여, 착탈 기구 (151) 를 설명한다. 도 1 도 참조한다.

도 3 은, 착탈 기구 (151) 를 나타내는 사시도이다. 챔버 (201) 를 구성하는 챔버 부재 (202) 에 의해, 레일 홈 (131) 이 형성되어 있다. 레일 홈 (131) 은, 챔버 (201) 에서 반송되는 피표면 처리재 (S) (도 3 에서는 도시 생략) 의 일면측 (도 1 에서는, 피표면 처리재 (S) 의 하측) 에, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향을 따라 형성되어 있다. 1 쌍의 레일 홈 (131) 이, 공극 (132) 을 사이에 두고 마주 대하고 있다. 1 쌍의 레일 홈 (131) 에, 타깃 유지부 (121) 의 돌출부 (123) 및 시일 부재 (128) 가 삽입된다. 즉, 도 3 은, 레일 홈 (131) 에 타깃 유지부 (121) 가 삽입되기 전의 상태를 나타내는 사시도이다.

도 4 는, 레일 홈 (131) 에 타깃 유지부 (121) 가 삽입된 상태를 나타내는 사시도이다. 돌출부 (123) 및 시일 부재 (128) 의 합계 두께보다, 레일 홈 (131) 의 홈 폭 (도 4 중의 상하 방향의 거리) 쪽이 짧다 (좁다). 이 때문에, 타깃 유지부 (121) 가 레일 홈 (131) 에 삽입된 상태에서는, 시일 부재 (128) 가 챔버 부재 (202) 에 밀착된다. 이렇게 하여, 챔버 (201) 의 감압 공간 (204) 은 밀폐된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 타깃 유지부 (121) 가 레일 홈 (131) 에 삽입된 상태에서는, 챔버 부재 (202) 에 형성된 개구 (133) 로부터 타깃 (T) 이 노출된다. 이렇게 하여, 타깃 유지부 (121) 에 유지된 타깃 (T) 과, 챔버 (201) 에서 반송되는 피표면 처리재 (S) 가 대면한다 (도 1 도 참조).

레일 홈 (131) 에 삽입된 타깃 유지부 (121) 는, 예를 들어 파지부 (130) 를 파지하여 인발함으로써, 레일 홈 (131) 으로부터 인출되어, 챔버 (201) 로부터 분리할 수 있다.

이와 같이, 챔버 부재 (202), 레일 홈 (131), 개구 (133), 돌출부 (123), 시일 부재 (128) 등에 의해, 타깃 유지부 (121) 를 챔버 (201) 에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구 (151) 가 구성된다.

착탈 기구 (151) 는, 도 3 및 도 4 에 기초하여 설명한 실시형태로 한정되지 않는다.

예를 들어, 타깃 유지부 (121) 는, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향으로 발출 (拔出) (삽입) 되는 것으로 한정되지 않고, 피표면 처리재 (S) 로부터 이반되는 방향 (도 1 중의 하방향) 으로 분리되는 것이어도 된다.

다음으로, 도 5 에 기초하여, 차단 기구 (171) 를 설명한다. 도 1 도 참조한다.

도 5 는, 차단 기구 (171) 를 나타내는 사시도이다. 챔버 (201) 에서 반송되는 피표면 처리재 (S) 와, 착탈 기구 (151) 사이에는, 챔버 부재 (145) 에 의해 개구 (146) 가 형성되어 있다. 통상, 개구 (146) 는 닫혀 있지 않다. 이 때문에, 반송되는 피표면 처리재 (S) 와 타깃 (T) 은 대면하고 있다 (도 1 을 참조).

챔버 부재 (145) 에 있어서의 착탈 기구 (151) 가 위치하는 측에는, 셔터판 (141) 이 배치되어 있다. 셔터판 (141) 은, 축 (142) 을 중심으로 하여, 전기적인 작용에 의해 회동 (回動) 된다. 축 (142) 은, 챔버 부재 (145) 에 고정된 축 유지부 (143) 에 의해 자유롭게 회전 가능하게 유지되어 있다. 축 (142) 의 축 방향은, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향이다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 셔터판 (141) 의 일면측 (개구 (146) 를 덮는 측) 에는, O 링 등의 시일 부재 (144) 가 배치되어 있다. 시일 부재 (144) 는, 셔터판 (141) 에 접착되어 있는 것이 바람직하다.

셔터판 (141) 은 전기적인 작용에 의해 개구 (146) 를 닫는 방향으로 회동된다. 이로써, 시일 부재 (144) 가 챔버 부재 (145) 에 밀착된다. 이렇게 하여, 챔버 (201) 에 장착된 타깃 유지부 (121) 가 감압 공간 (204) 으로부터 차단된다. 개구 (146) 를 닫고 있는 셔터판 (141) 은, 전기적인 작용에 의해, 개구 (146) 를 여는 방향으로 회동된다.

이와 같이, 셔터판 (141), 축 (142), 축 유지부 (143), 시일 부재 (144), 챔버 부재 (145), 개구 (146) 등에 의해, 차단 기구 (171) 가 구성된다.

차단 기구 (171) 는, 도 5 에 기초하여 설명한 실시형태로 한정되지 않는다.

예를 들어, 셔터판 (141) 은, 축 (142) 을 중심으로 회동되는 것으로 한정되지 않고, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향으로 발출 (삽입) 되는 것이어도 된다.

또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 밸브 (161) 가, 개구 (146) 와, 레일 홈 (131) 에 삽입되어 있는 타깃 유지부 (121) 사이에 형성되어 있다. 밸브 (161) 는, 챔버 (201) 의 외측에 설치되어 있고, 챔버 (201) 의 내부에 접속되어 있다. 밸브 (161) 가 열림으로써, 챔버 (201) 의 외측과 내부가 연통된다.

셔터판 (141) 이 개구 (146) 를 닫아 타깃 유지부 (121) 가 감압 공간 (204) 으로부터 차단되어 있는 경우, 이 타깃 유지부 (121) 는, 밸브 (161) 가 열림으로써, 대기에 개방된다.

이와 같은 구성에 있어서, 통상은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 모든 셔터판 (141) 은 열려 있어, 개구 (146) 를 막지 않는다. 또한, 모든 1 쌍의 레일 홈 (131) 에 타깃 유지부 (121) 가 삽입되어 있다. 이 때, 타깃 유지부 (121) 의 시일 부재 (128) 는 챔버 부재 (202) 에 밀착되어 있으므로, 감압 공간 (204) 은 밀폐되어 있다.

이와 같은 상태에서, 감압 공간 (204) 에서 피표면 처리재 (S) 가 반송되고 있다. 반송되고 있는 피표면 처리재 (S) 에 대해, 타깃 (T) 을 사용하여, 연속적으로 표면 처리가 실시되고 있다. 모든 타깃 유지부 (121) 의 타깃 (T) 이, 피표면 처리재 (S) 에 대한 표면 처리에 사용되고 있다.

여기서, 도 6 및 도 7 에 기초하여, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향의 가장 상류측의 위치 P1 의 타깃 (T) 을 교환하는 경우를 설명한다.

타깃 (T) 을 교환하는 타이밍은, 통상, 표면 처리에 사용된 타깃 (T) 이 소모된 타이밍이다. 이와 같은 타이밍은, 경험적으로 유도되는 것이어도 되고, 도시되지 않은 공지된 기구에 의해 타깃 (T) 의 시간 경과적인 질량 감소를 센싱하고, 그 센싱 결과로부터 판단되는 것이어도 된다.

도 6 은, 위치 P1 의 셔터판 (141) 이 개구 (146) 를 닫은 상태를 나타내는 단면도이다. 먼저, 교환되는 위치 P1 의 타깃 (T) 의 가열이 정지된다. 그리고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 위치 P1 의 셔터판 (141) 을 회동시켜, 개구 (146) 를 닫는다. 이로써, 위치 P1 의 타깃 유지부 (121) 는, 감압 공간 (204) 으로부터 차단된다. 그 후, 위치 P1 의 밸브 (161) 를 연다. 이로써, 위치 P1 의 타깃 유지부 (121) 의 타깃 (T) 은, 대기에 개방되어 냉각된다. 이 때, 개구 (146) 를 닫고 있는 셔터판 (141) 은, 대기압에 가압되어, 밀폐도가 증가한다.

도 7 은, 위치 P1 의 타깃 유지부 (121) 가 인출된 상태를 나타내는 단면도이다. 다음으로, 위치 P1 의 셔터판 (141) 이 개구 (146) 를 닫은 상태인 채로, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 위치 P1 의 타깃 유지부 (121) 를 인출한다. 이 때, 파지부 (130) 를 파지하여, 타깃 유지부 (121) 를 레일 홈 (131) 을 따라 인발하면 된다.

인출한 타깃 유지부 (121) 에 있어서, 링상 부재 (127) 를 분리하고, 소모된 타깃 (T) 을 오목부 (125) 로부터 제거한다. 그 후, 새로운 타깃 (T) 을 오목부 (125) 에 배치하고, 그 후, 링상 부재 (127) 를 끼워넣는다. 이렇게 하여, 새로운 타깃 (T) 이 타깃 유지부 (121) 에 유지된다.

새로운 타깃 (T) 을 유지한 타깃 유지부 (121) 를, 위치 P1 의 1 쌍의 레일 홈 (131) 에 삽입한다. 이로써, 위치 P1 의 타깃 유지부 (121) 는, 다시 도 6 과 동일한 상태가 된다. 이 시점에서, 위치 P1 의 새로운 타깃 (T) 의 가열을 개시해도 된다. 그 후, 밸브 (161) 를 닫은 다음, 위치 P1 의 셔터판 (141) 을 회동시켜, 개구 (146) 를 연다. 이로써, 위치 P1 의 셔터판 (141) 은, 다시 도 1 과 동일한 상태가 된다. 위치 P1 의 타깃 (T) 은, 다시 감압 공간 (204) 에 노출되어, 피표면 처리재 (S) 의 표면 처리에 사용되기 시작한다. 이와 같이 하여, 챔버 (201) 의 내부를 전체적으로 대기에 개방하거나 냉각시키거나 하지 않고, 위치 P1 의 타깃 (T) 만을 용이하게 교환할 수 있다.

위치 P1 의 타깃 (T) 을 교환한 후, 예를 들어, 위치 P1 보다 반송 방향의 하류측 (위치 P2, 위치 P3 …) 에 위치하는 타깃 (T) 을, 동일하게 교환할 수 있다.

1 개의 위치 (예를 들어, 위치 P1) 의 타깃 (T) 이 교환되고 있는 동안에 있어서도, 피표면 처리재 (S) 는 반송되고 있어, 다른 위치 (예를 들어, 위치 P2, 위치 P3 …) 의 타깃 (T) 을 사용하여 연속적으로 표면 처리가 실시되고 있다.

따라서, 본 실시형태에 의하면, 조업 (피표면 처리재 (S) 의 반송이나, 반송되는 피표면 처리재 (S) 에 대한 연속적인 표면 처리) 을 정지하지 않고, 타깃 (T) 을 교환할 수 있다.

이와 같은 효과를 얻기 위해, 타깃 유지부 (121) 는 2 개 이상이 바람직하다. 즉, 적어도, 타깃 (T) 이 교환되는 타깃 유지부 (121) 와, 그 교환이 한창일 때에 표면 처리에 사용되는 타깃 유지부 (121) 가 존재하는 것이 바람직하다.

피표면 처리재 (S) 의 반송 방향 (압연 방향) 에 배치되는 타깃 유지부 (121) 의 개수가 많을수록, 반송 속도를 높일 수 있다. 이 때문에, 타깃 유지부 (121) 는 4 개 이상이 보다 바람직하다. 다만 상기 개수가 지나치게 많으면 챔버 (201) 가 지나치게 길어지는 등의 문제가 생길 수 있는 점에서, 타깃 유지부 (121) 는 80 개 이하가 바람직하다.

한번에 챔버 (201) 로부터 분리되는 타깃 유지부 (121) 의 개수는, 특별히 한정되지 않지만, 조업을 정지하지 않고 타깃 (T) 을 교환하기 위해서는, 적어도 1 개의 타깃 유지부 (121) 는 분리하지 않는 것이 바람직하다.

밸브 (161) 의 설치 및 개폐는 생략해도 된다. 예를 들어, 셔터판 (141) 을 회동시켜 개구 (146) 를 닫은 후 (도 6 을 참조), 밸브 (161) 를 열지 않고 타깃 유지부 (121) 를 인발할 수 있으면 (도 7 을 참조), 그와 같이 해도 된다. 그 경우, 타깃 유지부 (121) 는 인발됨으로써, 당연히, 대기에 개방되어 냉각된다. 타깃 유지부 (121) 가 인발된 후, 개구 (146) 를 닫고 있는 셔터판 (141) 은, 대기압에 가압되어, 밀폐도가 증가한다.

그리고, 인발한 타깃 유지부 (121) 에 있어서, 상기와 마찬가지로, 소모된 타깃 (T) 을 분리하고, 새로운 타깃 (T) 을 유지시킨다. 새로운 타깃 (T) 을 유지시킨 타깃 유지부 (121) 를, 레일 홈 (131) 에 삽입한다.

그 후, 새로운 타깃 (T) 의 가열을 개시하면서, 셔터판 (141) 을 회동시켜 개구 (146) 를 연다. 이로써, 새로운 타깃 (T) 은, 다시 감압 공간 (204) 에 노출되어, 피표면 처리재 (S) 의 표면 처리에 사용되기 시작한다.

다음으로, 도 8 및 도 9 에 기초하여, 타깃 (T) 의 배열 상태를 설명한다.

도 8 은, 타깃 (T) 의 배열을 나타내는 모식도이다. 타깃 유지부 (121) 마다의 타깃 (T) 의 개수는, 특별히 한정되지 않고, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향의 길이에 따라 적절히 설정된다. 도 2 ∼ 도 4 에 있어서는, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향을 따라 3 개의 타깃 (T) 이 타깃 유지부 (121) 에 유지된 예를 도시하였다. 그러나, 이것은 모식적인 도시에 지나지 않고, 예를 들어, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 7 개의 타깃 (T) 이 타깃 유지부 (121) 에 유지되어 있어도 된다.

도 8 에 있어서는, 타깃 유지부 (121) 의 타깃 (T) 은, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향 (화살표 A 의 방향) 을 따라, 가상선 L1 과 같이, 직선상으로 배열되어 있다.

도 9 는, 타깃 (T) 의 다른 배열을 나타내는 모식도이다. 타깃 유지부 (121) 의 타깃 (T) 은, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향 (화살표 A 의 방향) 을 따라, 가상선 L2 와 같이, 지그재그 배열 (번개형으로 배열) 되어 있어도 된다. 이 경우, 피표면 처리재 (S) 의 폭 방향으로 두루 타깃 (T) 을 사용한 표면 처리가 실시되기 때문에 바람직하다.

다음으로, 도 10 및 도 11 에 기초하여, 타깃 교환 장치 (101) 의 배치의 변형예를 설명한다.

도 10 은, 반송되는 피표면 처리재 (S) 의 양면측에 타깃 교환 장치 (101) 가 배치된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 10 에 있어서는, 타깃 (T) 이, 챔버 (201) 의 내부에서 반송되는 피표면 처리재 (S) 의 양면측에 배치되어 있다.

반송되는 피표면 처리재 (S) 의 양면에 성막하는 경우, 편면씩 성막하면, 편면측만 성막되었을 때에, 피표면 처리재 (S) 에 휨이 발생하고, 이 휨 등의 영향으로부터, 성막이 불균일해질 우려도 생각된다.

그러나, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 타깃 (T) 을 피표면 처리재 (S) 의 양면측에 배치함으로써, 반송되는 피표면 처리재 (S) 의 양면측을 동시에 성막할 수 있어, 균일한 피막이 얻어진다.

도 11 은, 세로 방향으로 반송되는 피표면 처리재 (S) 의 양면측에 타깃 교환 장치 (101) 가 배치된 상태를 나타내는 단면도이다. 도 11 에 있어서는, 피표면 처리재 (S) 가 세로 방향 (도 11 중, 아래에서부터 위를 향하는 방향) 으로 반송되고 있다. 이와 같은 경우에 있어서도, 반송되는 피표면 처리재 (S) 의 편면측 또는 양면측에, 타깃 (T) 및 타깃 교환 장치 (101) 를 배치할 수 있다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 피표면 처리재 (S) 의 양면측에 배치함으로써, 반송되는 피표면 처리재 (S) 에 대해, 양면측을 동시에 성막할 수 있어, 균일한 피막이 얻어진다.

[표면 처리 설비]

다음으로, 도 12 에 기초하여, 본 발명의 표면 처리 설비의 일 실시형태를 설명한다.

도 12 는, 표면 처리 설비 (1) 를 개략적으로 나타내는 모식도이다. 표면 처리 설비 (1) 는 페이오프 릴 (19) 을 갖는다. 페이오프 릴 (19) 에는, 피표면 처리재 (S) 의 반송 전 코일 (11) 이 걸려 있다. 페이오프 릴 (19) 로부터 인출된 피표면 처리재 (S) 는, 표면 처리 설비 (1) 의 각 부에서 반송되어, 권취 릴 (20) 에 다시 권취되어, 반송 후 코일 (18) 이 된다.

표면 처리 설비 (1) 는, 피표면 처리재 (S) 의 반송 방향순으로, 입측 (入側) 감압 설비 (21), 전처리 설비 (31), 성막 설비 (41), 및, 출측 (出側) 감압 설비 (51) 를 갖는다.

입측 감압 설비 (21) 는 복수 단의 입측 감압실 (22) 을 갖는다. 전처리 설비 (31) 는 전처리실 (32) 을 갖는다. 성막 설비 (41) 는 성막실 (42) 을 갖는다. 출측 감압 설비 (51) 는 복수 단의 출측 감압실 (52) 을 갖는다.

입측 감압실 (22), 전처리실 (32), 성막실 (42), 및, 출측 감압실 (52) 의 내부를 제외하고, 피표면 처리재 (S) 는, 대기압 분위기 내에서 반송된다.

피표면 처리재 (S) 의 조성이나 재질은 특별히 한정되지 않고, 피표면 처리재 (S) 로는, 예를 들어, 금속띠, 필름, 반도체 등을 들 수 있다.

이하에서는, 피표면 처리재 (S) 가, 금속띠의 일종인 마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판인 경우를 예로 설명한다. 즉, 페이오프 릴 (19) 에는, 마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판 (S) (이하, 간단히 「강판 (S)」이라고도 표기한다) 의 반송 전 코일 (11) 이 걸려 있다.

마무리 어닐링을 거친 방향성 전기 강판은, 통상, 포스테라이트 피막을 갖는다.

강판 (S) 은, 포스테라이트 피막을 갖는 경우, 입측 감압 설비 (21) 의 입측 감압실 (22) 에 도입되기 전에, 도시되지 않은 연마 설비 등에서 연마되어, 포스테라이트 피막이 제거된다. 한편, 강판 (S) 이 포스테라이트 피막 등의 산화물 피막을 가지지 않는 것인 경우에는, 연마되지 않고, 입측 감압 설비 (21) 의 입측 감압실 (22) 에 도입된다.

강판 (S) (포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판) 은, 입측 감압 설비 (21) 의 입측 감압실 (22) 에 도입된다. 복수 단의 입측 감압실 (22) 의 내압은, 전처리실 (32) 및 성막실 (42) 에 접근함에 따라 단계적으로 감소한다. 이렇게 하여, 강판 (S) 에 가해지는 압이, 대기압으로부터 전처리실 (32) 및 성막실 (42) 의 내압에 가까워진다.

단계적으로 내압을 변화시킴으로써, 압력차로 인한 강판 (S) 의 사행을 억제할 수 있다. 입측 감압실 (22) 의 단수는, 3 단 이상이 바람직하다.

입측 감압실 (22) 을 통과한 강판 (S) (포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판) 은, 전처리 설비 (31) 의 전처리실 (32) 에 도입되고, 감압 조건하에서 전처리가 실시되어, 표면에 부착된 불순물이 제거된다.

전처리가 실시된 강판 (S) (포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판) 은, 성막 설비 (41) 의 성막실 (42) 에 도입된다. 성막실 (42) 에서 반송되는 강판 (S) 의 표면 상에, 감압 조건하에서 성막이 실시된다.

성막 후의 강판 (S) 은, 출측 감압 설비 (51) 의 출측 감압실 (52) 에 도입된다. 복수 단의 출측 감압실 (52) 의 내압은, 성막실 (42) 로부터 이반됨에 따라 단계적으로 상승한다. 이렇게 하여, 강판 (S) 에 가해지는 압이, 전처리실 (32) 및 성막실 (42) 의 내압으로부터 대기압으로 되돌려진다.

단계적으로 내압을 변화시킴으로써, 압력차로 인한 강판 (S) 의 사행을 억제할 수 있다. 출측 감압실 (52) 의 단수는, 3 단 이상이 바람직하다.

출측 감압 설비 (51) 를 나온 강판 (S) 은, 그 후, 권취 릴 (20) 에 권취되어, 반송 후 코일 (18) 이 된다.

다음으로, 전처리 설비 (31) 및 성막 설비 (41) 를 보다 상세하게 설명한다. 먼저 성막 설비 (41) 를 설명한다.

＜성막 설비＞

성막 설비 (41) 의 성막실 (42) 의 내부는 배기되어, 감압 공간으로 되어 있다. 성막실 (42) 의 감압 공간에서 반송되는 강판 (S) (포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판) 의 표면 상에, PVD (Physical Vapor Deposition) 법에 의해 성막이 실시된다.

성막실 (42) 에는, 예를 들어, 질소 가스 등의 성막을 위한 원료 가스 (분위기 가스) 가 도입된다. 강판 (S) 은 가열되고, 질화물 피막 등의 피막이 강판 (S) 의 표면 상에 형성된다.

강판 (S) 을 가열하는 수단으로는, 성막실 (42) 의 내부가 감압 공간인 점에서, 필연적으로 버너 등은 사용할 수 없다. 대신에, 예를 들어, 유도 가열 (IH), 전자빔 조사, 레이저, 적외선 등의 산소를 필요로 하지 않는 수단이면 특별히 한정되지 않고, 적절히 사용된다.

PVD 법은, 이온 플레이팅법이 바람직하다. 성막 온도는, 제조의 형편상, 300 ∼ 600 ℃ 가 바람직하고, 성막실 (42) 의 내부의 압력 (내압) 은 0.1 ∼ 100 Pa 가 바람직하다. 성막시에는, 강판 (S) 을 음극으로 하여 -10 ∼ -100 V 의 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 원료의 이온화에 플라즈마를 사용함으로써, 성막 속도를 높일 수 있다.

강판 (S) 에 성막되는 피막으로는, 질화물 피막이 바람직하고, 금속 질화물 피막이 보다 바람직하며, Zn, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Y, Nb, Mo, Hf, Zr, W 및 Ta 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속을 함유하는 금속 질화물 피막이 더욱 바람직하다. 이것들은 암염형 구조를 취하기 쉽고, 강판 (S) 의 지철의 체심 입방 격자와 정합하기 쉽기 때문에, 피막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

강판 (S) 에 성막되는 피막은, 단층으로 이루어지는 피막이어도 되고, 복수의 층으로 이루어지는 피막이어도 된다.

성막실 (42) 에 있어서는, 강판 (S) 의 표면에서의 반응에 의해 생성되는 가스량, 및, 투입되는 원료 가스량 등이 지배적이 된다. 한편, 배기를 지나치게 강하게 하면, 원료 가스가 강판 (S) 까지 충분히 도달하지 않는 경우가 있다. 이러한 사항들을 고려하여, 원하는 내압이 되도록 배기한다 (전처리실 (32) 에 있어서도 동일).

성막실 (42) 이 갖는 배기구 및 원료 가스의 투입구 등은, 도시를 생략하고 있다 (전처리실 (32) 에 있어서도 동일).

성막실 (42) 에 있어서는, 투입하는 원료 가스량의 0.5 ∼ 1 배의 배기량이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서는, 챔버인 성막실 (42) 에 있어서, 도 1 ∼ 도 7 에 기초하여 설명한 복수의 타깃 교환 장치 (101) 의 착탈 기구 (151) 및 차단 기구 (171) (모두 도 12 에서는 도시 생략) 가, 반송되는 강판 (S) 의 하면측 및 상면측에 설치되어 있다 (도 10 을 참조). 강판 (S) 은, 성막실 (42) 에서 세로 방향으로 반송되어도 된다 (도 11 을 참조). 성막실 (42) 에는, 상기 서술한 밸브 (161) (도 12 에서는 도시 생략) 가 형성되어 있다.

성막시에는, 피막의 원료가 되는 타깃이 사용된다. 타깃 유지부 (121) (도 12 에서는 도시 생략) 에는, 강판 (S) 의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 타깃이 유지되어 있다. 복수의 타깃은, 강판 (S) 의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있어도 되고 (도 8 을 참조), 지그재그 배열되어 있어도 된다 (도 9 를 참조).

강판 (S) 의 반송 방향에 있어서의 어느 위치의 타깃이 소모된 경우, 타깃 교환 장치 (101) 에 의하면, 표면 처리 설비 (1) 의 조업을 정지하지 않고, 그 위치의 타깃을 용이하게 교환할 수 있다.

＜전처리 설비＞

다음으로, 성막 설비 (41) (성막실 (42)) 의 상류측에 배치된 전처리 설비 (31) (전처리실 (32)) 를 설명한다.

입측 감압실 (22) 을 거친 강판 (S) 은, 전처리 설비 (31) 의 전처리실 (32) 에 도입되어, 감압 조건하에서, 강판 (S) 의 표면 상에 부착된 산화물 등의 불순물을 제거하는 전처리가 실시된다.

성막 전에 전처리함으로써, 성막 설비 (41) 에서 형성되는 피막 (예를 들어, 질화물 피막) 의 강판 (S) 에 대한 밀착성이 현저하게 향상된다. 이 때문에, 전처리 설비 (31) 는, 필수의 설비는 아니지만, 형성하는 것이 바람직하다.

전처리의 방법으로는, 이온 스퍼터링이 바람직하다. 이온 스퍼터링의 경우, 사용하는 이온종으로는, 아르곤 및 질소 등의 불활성 가스의 이온, 또는, Ti 및 Cr 등의 금속의 이온을 사용하는 것이 바람직하다.

전처리실 (32) 의 내부는 감압되고, 스퍼터링 이온의 평균 자유 공정을 높이기 위해, 전처리실 (32) 의 내압은 0.0001 ∼ 1 Pa 가 바람직하다.

강판 (S) 을 음극으로 하여, -100 ∼ -1000 V 의 바이어스 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

도 13 은, 전처리실 (32) 에 타깃 교환 장치 (101) 를 설치한 표면 처리 설비 (1) 를 나타내는 모식도이다. 도 13 에 있어서는, 표면 처리 설비 (1) 의 일부의 도시를 생략하고 있다.

전처리실 (32) 에서의 전처리에 Ti 및 Cr 등의 금속의 이온을 사용하는 경우, 금속의 타깃을 사용하여, PVD 법 (특히, 이온 플레이팅법) 에 의해 전처리할 수 있다.

이 경우, 예를 들어, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 챔버인 전처리실 (32) 에 있어서, 도 1 ∼ 도 7 에 기초하여 설명한 복수의 타깃 교환 장치 (101) 의 착탈 기구 (151) 및 차단 기구 (171) (모두 도 13 에서는 도시 생략) 를, 반송되는 강판 (S) 의 하면측 및 상면측에 설치할 수 있다 (도 10 을 참조). 강판 (S) 은, 전처리실 (32) 에서 세로 방향으로 반송되어도 된다 (도 11 을 참조). 전처리실 (32) 에는, 상기 서술한 밸브 (161) (도 13 에서는 도시 생략) 가 형성되어 있다.

도 13 에 나타내는 바와 같은 전처리실 (32) 로 함으로써, 타깃을 사용하여, 강판 (S) 의 양면측으로부터 동시에 전처리할 수 있다. 이 때, 타깃 유지부 (121) (도 13 에서는 도시 생략) 에는, 강판 (S) 의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 타깃을 유지시킨다. 복수의 타깃은, 강판 (S) 의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있어도 되고 (도 8 을 참조), 지그재그 배열되어 있어도 된다 (도 9 를 참조).

강판 (S) 의 반송 방향에 있어서의 어느 위치의 타깃이 소모된 경우, 타깃 교환 장치 (101) 를 사용함으로써, 표면 처리 설비 (1) 의 조업을 정지하지 않고, 그 위치의 타깃을 용이하게 교환할 수 있다.

실시예

이하에, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이것들로 한정되지 않는다.

＜실시예 1＞

마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판 (S) (판두께 : 0.23 mm) 의 반송 전 코일 (11) (총 질량 8 t) 을, 도 12 에 기초하여 설명한 표면 처리 설비 (1) 에 제공하여 성막하였다. 강판 (S) 의 반송 속도는 30 m/min 으로 하였다. 보다 상세하게는, 기계 연마에 의해 포스테라이트 피막을 제거한 강판 (S) 을 전처리실 (32) 에 도입하고, Ar 이온 스퍼터링에 의해 표면의 불순물을 제거하였다. 이어서, 성막실 (42) 에서 강판 (S) 의 표면에 PVD 법에 의해 TiN 피막 (막 두께 : 0.3 ㎛) 을 성막하였다. PVD 법은, 이온 플레이팅법으로 하고, 성막 온도는 400 ℃ 로 하였다.

실시예 1 에 있어서는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 강판 (S) 의 반송 방향을 따라 10 개의 타깃 교환 장치 (101) 를 성막실 (42) 에 설치하였다. 1 개의 타깃 유지부 (121) (도 12 에는 도시 생략) 에는, 강판 (S) 의 폭 방향으로 3 개의 타깃을 유지시켰다. 타깃의 형상은, φ100 mm, 높이 50 mm 로 하였다.

실시예 1 에 있어서는, 2 시간마다 한번에 2 개의 타깃 유지부 (121) (도 12 에는 도시 생략) 를 인출하여, 성막에 사용되어 소모된 구 (舊) 타깃을, 미사용의 신 (新) 타깃으로 교환하였다. 신타깃이 성막에 사용되기 시작하는 타이밍을, 구타깃을 성막에 사용하는 것을 멈추고 나서 정확히 2 시간 후로 하였다. 즉, 실시예 1 에 있어서는, 성막에 사용되는 타깃 열수는, 항상 8 렬로 하였다.

성막실 (42) 의 출측에서, 강판 (S) 의 양면측에 형성된 TiN 피막의 막 두께를 검사하였다. 막 두께는, 형광 X 선으로 Ti 강도를 측정함으로써 검사하였다.

검사 결과, 전체적으로 막 두께의 변동이 매우 적었다.

1000 시간의 시험 중, 성막실 (42) 의 내부를 전체적으로 대기에 개방하거나 냉각시키거나 할 정도의 메인터넌스는 불필요하였다. 이 때문에, 시험 중의 표면 처리 설비 (1) 의 가동률을 극한까지 높일 수 있었다. 구체적으로는, 가동률은 99 ％ 정도였다.

＜비교예 1＞

성막실 (42) 에 타깃 교환 장치 (101) 를 설치하지 않고, 타깃을 성막실 (42) 의 내부에 고정시켰다. 성막에 사용되는 타깃 열수는, 실시예 1 과 마찬가지로 8 렬로 하였다. 1 렬의 타깃수는, 강판 (S) 의 폭 방향으로 3 개로 하였다.

그 이외의 조건은 실시예 1 과 동일하게 하여 성막을 실시하고, 성막실 (42) 의 출측에서, 강판 (S) 의 양면측에 형성된 TiN 피막의 막 두께를 검사하였다.

검사 결과, 성막 초기에는 양면에서 막 두께의 차는 거의 관찰되지 않고 균일하게 피막을 형성할 수 있었지만, 성막 개시로부터 약 8 시간만에 막 두께가 감소하기 시작하여, 10 시간만에 거의 성막되지 않게 되었다. 요컨대, 타깃을 성막실 (42) 의 내부에 고정시킨 비교예 1 에 있어서는, 8 시간마다 메인터넌스를 필요로 함을 알 수 있었다.

8 시간마다의 메인터넌스시에는, 성막실 (42) 의 개방 및 냉각에 약 3 시간, 재배기 및 재가열에 약 5 시간을 필요로 한 점에서, 1000 시간의 시험 중의 표면 처리 설비 (1) 의 가동률은 50 ％ 정도였다.

1 : 표면 처리 설비
11 : 반송 전 코일
18 : 반송 후 코일
19 : 페이오프 릴
20 : 권취 릴
21 : 입측 감압 설비
22 : 입측 감압실
31 : 전처리 설비
32 : 전처리실 (챔버)
41 : 성막 설비
42 : 성막실 (챔버)
51 : 출측 감압 설비
52 : 출측 감압실
101 : 타깃 교환 장치
121 : 타깃 유지부
122 : 유지부 본체
123 : 돌출부
124 : 돌출면
125 : 오목부
126 : 차양부
127 : 링상 부재
128 : 시일 부재
129 : 자석
130 : 파지부
131 : 레일 홈
132 : 공극
133 : 개구
141 : 셔터판
142 : 축
143 : 축 유지부
144 : 시일 부재
145 : 챔버 부재
146 : 개구
151 : 착탈 기구
161 : 밸브
171 : 차단 기구
201 : 챔버
202 : 챔버 부재
204 : 감압 공간
A : 화살표
S : 피표면 처리재 (마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판)
T : 타깃
P1 : 위치
P2 : 위치
P3 : 위치

Claims

타깃을 교환하는 타깃 교환 장치로서, 상기 타깃이, 챔버 내부의 감압 공간의 피표면 처리재에 대해, PVD 법에 의해 표면 처리를 실시하기 위해 사용되고,
상기 타깃을 유지하는 타깃 유지부와,
상기 타깃 유지부를, 상기 타깃이 상기 감압 공간의 상기 피표면 처리재와 대면하는 위치에서, 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구와,
상기 챔버에 장착된 상기 타깃 유지부를, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 차단 기구를 구비하고,
상기 타깃 유지부는 상기 챔버로부터 분리될 수 있고,
상기 피표면 처리재가, 상기 감압 공간에서 반송되고, 상기 타깃을 사용하여 연속적으로 표면 처리가 실시되고,
상기 차단 기구는, 상기 착탈 기구와 반송되는 상기 피표면 처리재 사이에 위치하는 개구 및 상기 개구를 개폐하는 셔터판을 포함하고,
상기 셔터판은 축을 중심으로 회전하며, 상기 축의 축 방향은 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향이며, 또한 상기 축의 축 방향은 상기 피표면 처리재의 폭 방향인, 타깃 교환 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 착탈 기구는, 복수의 상기 타깃 유지부를, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라 병렬 배치하고, 각각 개별적으로 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 기구이고,
상기 차단 기구는, 상기 반송 방향을 따라 병렬 배치된 복수의 상기 타깃 유지부를, 각각 개별적으로, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 기구인, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 타깃 유지부는, 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 상기 타깃을 유지하는, 타깃 교환 장치.
제 4 항에 있어서,
복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있는, 타깃 교환 장치.
제 4 항에 있어서,
복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 지그재그 배열되어 있는, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가 세로 방향으로 반송되는, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
반송되는 상기 피표면 처리재의 양면측에 배치되는, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감압 공간으로부터 차단된 상기 타깃 유지부를 대기에 개방하는 밸브를 추가로 구비하는, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가, 금속띠인, 타깃 교환 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가, 포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판인, 타깃 교환 장치.
반송되는 피표면 처리재에 대해, 타깃을 사용하여, PVD 법에 의해 연속적으로 표면 처리를 실시하는 표면 처리 설비로서,
내부에 감압 공간을 갖고, 상기 감압 공간에서 상기 피표면 처리재가 반송되는 챔버와,
상기 타깃을 유지하는 타깃 유지부와,
상기 타깃 유지부를, 상기 타깃이 상기 감압 공간에서 반송되는 상기 피표면 처리재와 대면하는 위치에서, 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 착탈 기구와,
상기 챔버에 장착된 상기 타깃 유지부를, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 차단 기구를 구비하고,
상기 타깃 유지부는 상기 챔버로부터 분리될 수 있고,
상기 피표면 처리재가, 상기 감압 공간에서 반송되고, 상기 타깃을 사용하여 연속적으로 표면 처리가 실시되고,
상기 차단 기구는, 상기 착탈 기구와 반송되는 상기 피표면 처리재 사이에 위치하는 개구 및 상기 개구를 개폐하는 셔터판을 포함하고,
상기 셔터판은 축을 중심으로 회전하며, 상기 축의 축 방향은 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향이며, 또한 상기 축의 축 방향은 상기 피표면 처리재의 폭 방향인, 표면 처리 설비.
제 12 항에 있어서,
상기 착탈 기구는, 복수의 상기 타깃 유지부를, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라 병렬 배치하고, 각각 개별적으로 상기 챔버에 자유롭게 착탈 가능하게 장착하는 기구이고,
상기 차단 기구는, 상기 반송 방향을 따라 병렬 배치된 복수의 상기 타깃 유지부를, 각각 개별적으로, 상기 감압 공간으로부터 자유롭게 개폐 가능하게 차단하는 기구인, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 타깃 유지부는, 상기 피표면 처리재의 반송 방향과 직교하는 방향으로, 복수의 상기 타깃을 유지하는, 표면 처리 설비.
제 14 항에 있어서,
복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 직선상으로 배열되어 있는, 표면 처리 설비.
제 14 항에 있어서,
복수의 상기 타깃이, 상기 피표면 처리재의 반송 방향을 따라, 지그재그 배열되어 있는, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가 세로 방향으로 반송되는, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 착탈 기구 및 상기 차단 기구가, 반송되는 상기 피표면 처리재의 양면측에 배치되는, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 감압 공간으로부터 차단된 상기 타깃 유지부를 대기에 개방하는 밸브를 추가로 구비하는, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가, 금속띠인, 표면 처리 설비.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 피표면 처리재가, 포스테라이트 피막을 가지지 않는 방향성 전기 강판인, 표면 처리 설비.