JPS63153268A - Method for controlling partial pressure of gas in continuous dry coating tank - Google Patents
Method for controlling partial pressure of gas in continuous dry coating tankInfo
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- JPS63153268A JPS63153268A JP29898986A JP29898986A JPS63153268A JP S63153268 A JPS63153268 A JP S63153268A JP 29898986 A JP29898986 A JP 29898986A JP 29898986 A JP29898986 A JP 29898986A JP S63153268 A JPS63153268 A JP S63153268A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、イオンブレーティングやスパッタリング等を
帯板等に連続的に施す連続ドライコーティング槽のガス
分圧を比較的簡単な装置で制御する方法に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for controlling gas partial pressure in a continuous dry coating tank in which ion blating, sputtering, etc. are continuously applied to a strip or the like using a relatively simple device. It is something.
従来の技術
近年、イオンブレーティング、スパッタリング等のドラ
イプロセスによるコーティング技術が金属基板表面の改
質にさかんに使用されるようになってきた0例えば、工
具やベアリング類の耐摩耗性向上のため炭化チタンや窒
化チタンのコーティングがさかんに行なわれている。こ
れらのプロセスでは窒素ガス、アセチレン等の反応ガス
とアルゴン等のキャリアガスを複数種類真空のコーティ
ング槽内へ導入し、放電エネルギーを利用して槽内で金
属原子と反応させて基板上ヘコーティ 。Conventional technology In recent years, coating technologies using dry processes such as ion blating and sputtering have been increasingly used to modify the surface of metal substrates. Titanium and titanium nitride coatings are frequently used. In these processes, multiple types of reactive gases such as nitrogen gas and acetylene and carrier gases such as argon are introduced into a vacuum coating tank, and electrical discharge energy is used to react with metal atoms in the tank to coat the substrate.
ングを行なう。Perform the
以ヒのような複数のガスをチャンバー内へ導入し反応さ
せるとき、反応による生成物であるコーティング槽の品
質は反応ガスの分圧に大きく左右される。従来これらの
分圧は積極的に制御されることなく、コーティング槽の
排気量とガスの導入量を試行錯誤的に変化させ、コーテ
ィング品質のよいガス量に固定するという方法がとられ
てきた。When a plurality of gases as described below are introduced into a chamber and reacted, the quality of the coating tank, which is a product of the reaction, is greatly influenced by the partial pressure of the reaction gases. Conventionally, these partial pressures have not been actively controlled, and the method has been to change the exhaust volume of the coating tank and the amount of gas introduced through trial and error, and fix the gas volume to a level that provides good coating quality.
発明が解決しようとする問題点
前記従来技術では、試行錯誤的に複数のガス究を決定し
てゆくために、最適蒸着条件を決定するのに多くの時間
を要した。Problems to be Solved by the Invention In the prior art described above, it took a lot of time to determine the optimum vapor deposition conditions because a plurality of gas conditions were determined by trial and error.
また、コーティング槽の排気量を変化させて操作圧力を
変化させる場合、導入ガス全数について再調整しなおす
必要がある等、操作性に問題があった。Furthermore, when changing the operating pressure by changing the displacement amount of the coating tank, there were problems in operability, such as the need to readjust the total number of introduced gases.
また、バッチ式の槽で単一のコーティング槽をコーティ
ングする場合は前記従来技術で対応できたが、帯板等を
連続的に通過させてコーティングする場合は、差圧シー
ル等隣接する別の真空槽の排気系にガスが流れ、コーテ
ィング槽のガス圧が乱されて所望のコーティングが得ら
れないことがある。In addition, when coating a single coating tank in a batch type tank, it was possible to use the conventional technology described above, but when coating by continuously passing a strip, etc., it is necessary to use another vacuum such as a differential pressure seal. Gas flows into the tank exhaust system, which may disturb the gas pressure in the coating tank and prevent the desired coating from being obtained.
本発明は連続ドライコーティングにおいて、コーティン
グ品質を左右する反応ガスの分圧を安定にかつ簡便な方
法で制御することにより、安定した高品質のコーティン
グを得ることを目的とする。An object of the present invention is to obtain a stable and high-quality coating in continuous dry coating by stably and easily controlling the partial pressure of a reaction gas that influences coating quality.
問題点を解決するための手段・作用
本発明は、真空のコーティング槽内に複数のガスを導入
しつつ該コーティング槽に材料を連続的に通過させて該
材料にコーティングする方法において、前記複数のガス
の流量比をあらかじめ定めておき、前記コーティング槽
内の全圧力を検出し、該検出値と目標圧力との比較に基
づいて前記複数のガスの合計流量を調整することを特徴
とする。Means/Function for Solving the Problems The present invention provides a method for coating a material by continuously passing a material through a vacuum coating tank while introducing a plurality of gases into the coating tank. The present invention is characterized in that the flow rate ratio of the gases is determined in advance, the total pressure within the coating tank is detected, and the total flow rate of the plurality of gases is adjusted based on a comparison between the detected value and a target pressure.
本発明におけるドライコーティングとは、真空槽内にて
コーティング槽となる固体物質および複数のガス(コー
ティング槽となるガスおよびキャリアガス)により材料
表面にドライコーティングするもので、イオンブレーテ
ィング(以下IPという)、スパッタリング(以下SP
という)などであり、これら各コーティング槽が単独で
あるいは組合されて連続的に配置されているものが対象
となる。Dry coating in the present invention refers to dry coating on the surface of a material using a solid substance that serves as a coating tank and a plurality of gases (a gas that serves as a coating tank and a carrier gas) in a vacuum chamber. ), sputtering (hereinafter referred to as SP
), etc., and the target is one in which each of these coating tanks is continuously arranged singly or in combination.
本発明における制御は、所定操作圧力に保とうとするコ
ーティング槽に、槽内の全圧力検出用の真空計とガス種
類別に設けられた複数のマスフローコントローラを設置
し、閉ループ制御系を構成することにより、コーティン
グ槽内の真空度を一定に制御する。複数のコーティング
槽に適用する場合は、各コーティング槽毎に閉ループ制
御系を構成する。Control in the present invention is achieved by installing a vacuum gauge for detecting the total pressure inside the tank and a plurality of mass flow controllers for each type of gas in the coating tank to maintain a predetermined operating pressure, thereby configuring a closed-loop control system. , the degree of vacuum in the coating tank is controlled at a constant level. When applying to multiple coating tanks, a closed loop control system is configured for each coating tank.
以下に本発明法を図面に示す装置例によって説明する。The method of the present invention will be explained below using an example of the apparatus shown in the drawings.
第1図は2基の巻出巻取装置1.1の間にイオンブレー
ティング装置2(以下IP装置という)と差圧シール装
置3とプラズマCVD装置4(以下P−CVD装置とい
う)がIP装置2、差圧シール装置3、P−CVD装置
4の順に直列に設けられて、これら各装置が連通した真
空容器5内に収容され、被コーティング材である帯板S
がIP装置2、P−CVD装置4を通過する間に、その
表面上に異種の被膜がコーティングされる設備のIP装
置2に本発明を適用した例である。なお1図中の6はタ
ーゲット、7は予熱ヒータ、8はガス導入口、9はIP
装置ヒータ、10はP−CVD装置ヒータ、11はスリ
ットである。In Figure 1, an ion brating device 2 (hereinafter referred to as IP device), a differential pressure sealing device 3, and a plasma CVD device 4 (hereinafter referred to as P-CVD device) are installed between two unwinding and winding devices 1.1. The device 2, the differential pressure seal device 3, and the P-CVD device 4 are installed in series in this order, and these devices are housed in a vacuum container 5 in communication with each other, and the strip S, which is the material to be coated, is
This is an example in which the present invention is applied to an IP device 2 of equipment in which a different type of film is coated on the surface of a film while it passes through an IP device 2 and a P-CVD device 4. In Figure 1, 6 is the target, 7 is the preheater, 8 is the gas inlet, and 9 is the IP
An apparatus heater, 10 is a P-CVD apparatus heater, and 11 is a slit.
IP装置2には反応ガスである馬ガスとキャリアガスで
あるArガスがマスフローコントローラ12を介して導
入されるようになっている。また、IP装置2内のガス
の全圧力を検出するための真空計vが設置されている。Horse gas as a reactive gas and Ar gas as a carrier gas are introduced into the IP device 2 via a mass flow controller 12. Further, a vacuum gauge v for detecting the total pressure of gas within the IP device 2 is installed.
マスフローコントローラ12は外部電気信号により導入
配管内を通過するガス量が調整できる形式のものを使用
する。マスフローコントローラ12と真空計Vは、比例
・積分・微分動作のPIDコントローラPIDと比例ア
ンプKにより構成される制御系に接続されている。The mass flow controller 12 is of a type in which the amount of gas passing through the introduction pipe can be adjusted by an external electric signal. The mass flow controller 12 and the vacuum gauge V are connected to a control system composed of a PID controller PID with proportional, integral, and differential operations and a proportional amplifier K.
巻出巻取装置1.1のいずれか一方に帯板Sのコイルを
装着し、帯板Sの一端を他方に装着して真空容器5内を
真空ポンプPで排気し、コーティングをしようとする操
作真空度より低い真空度まで真空度を上げる。A coil of the strip S is attached to either one of the unwinding and winding devices 1.1, one end of the strip S is attached to the other, the inside of the vacuum container 5 is evacuated by the vacuum pump P, and coating is attempted. Raise the vacuum level to a level lower than the operating vacuum level.
次に操作真空度の閉ループ制御系を動作させ、マスフロ
ーコントローラ12を介して反応ガスである心とキャリ
アガスであるArを導入する。これらの2種類の導入量
は、次のように調整される。Next, the closed-loop control system for the operating vacuum level is operated, and a reactant gas and a carrier gas are introduced via the mass flow controller 12. The amounts of these two types introduced are adjusted as follows.
NとArの流量比は、バッチのコーティング装置で実験
的に得られた最適な流量比に固定されるように比例アン
プにのゲインを該流量比に設定することにより定める。The flow rate ratio of N and Ar is determined by setting the gain of the proportional amplifier to the optimum flow rate ratio obtained experimentally in a batch coating apparatus.
本発明の制御が開始されると、真空計Vにより計測され
たIPP置2内の全圧力が操作真空度の目標値より低い
時はPIDコントローラPID及び比例アンプにの出力
はガス量の増加の信号を発し、この信号によりマスフロ
ーコントローラlz内を流れるガス量は増加し、槽内真
空度は目標の操作真空度へ近ずく。When the control of the present invention is started, when the total pressure inside the IPP station 2 measured by the vacuum gauge V is lower than the target value of the operating vacuum degree, the output to the PID controller PID and the proportional amplifier will change depending on the increase in the gas amount. A signal is generated, and in response to this signal, the amount of gas flowing through the mass flow controller lz increases, and the vacuum level in the tank approaches the target operating vacuum level.
逆に、IPP置2内金圧力が操作真空度の目標値より高
いときはPIDコントローラPID及び比例アンプにの
出力はガス量低下の信号を発し、槽内真空度は目標の操
作真空度へ近づく。Conversely, when the pressure inside the IPP unit 2 is higher than the target operating vacuum level, the output to the PID controller PID and the proportional amplifier will issue a signal to reduce the gas amount, and the internal vacuum level will approach the target operating vacuum level. .
以上のような全圧力制御がなされる間、IP装装置内内
Nガス量とAtガス量の比率はほぼ一定となり、所定の
操作真空度に保たれている間槽内のガス分圧もほぼ一定
に調整される。While the total pressure is controlled as described above, the ratio between the amount of N gas and the amount of At gas inside the IP equipment remains almost constant, and while the predetermined operating vacuum level is maintained, the gas partial pressure inside the tank also remains almost constant. Constantly adjusted.
本装置ではIPP置2内のガスが差圧シール装置3内へ
吸引されてもIPP置2内のガス分圧はほぼ一定に保た
れるため、差圧シール装置3の真空度によりIPP置2
内の操作真空度が乱されにくくなり、IPP置2での安
定したコーティングが得られる。In this device, even if the gas in the IPP device 2 is sucked into the differential pressure sealing device 3, the partial pressure of the gas in the IPP device 2 is kept almost constant.
The operating vacuum inside the container is less likely to be disturbed, and stable coating can be obtained in the IPP device 2.
実施例
実施例1
IP装置を使用し、ステンレス鋼帯表面に連続的にTi
Nをコーティングをするプロセスにおいて本発明を実施
した例を示す。Examples Example 1 Ti is continuously applied to the surface of a stainless steel strip using an IP device.
An example in which the present invention is implemented in a N coating process will be shown.
厚さ0.5脂濡、輻30Gmmの304系ステンレス鋼
帯をラインスピード0.1層/分で通板しながら、IP
装置の蒸着源としてTi、蒸着方法としてホロカソード
ガン方式1及応ガスとして馬、キャリアガスとしてAr
を使用してTiNをコーティングした。While passing a 304 series stainless steel strip with a thickness of 0.5 fat and a radius of 30 Gmm at a line speed of 0.1 layer/min, IP
The device uses Ti as the evaporation source, hollow cathode gun method 1 as the evaporation method, horse as the reactive gas, and Ar as the carrier gas.
was used to coat TiN.
このとき、操作真空度の目標値を1O−3Torr、N
2、Arの流量比をl:4とした0本発明の制御方式を
使用することにより、N2流量20SCCH,Ar流i
805CCN、操作真空度1O−3Torrに保たれ
品質のよいTiN被膜が得られた。At this time, the target value of the operating vacuum level is set to 1O-3Torr, N
2. By using the control method of the present invention with an Ar flow rate ratio of 1:4, the N2 flow rate is 20SCCH, the Ar flow rate is
805 CCN, the operating vacuum was maintained at 1 O-3 Torr, and a TiN film of good quality was obtained.
実施例2
SP装置を使用し、ステンレス鋼帯表面に連続的にTi
Nをコーティングするプロセスにおいて、本発明を実施
した例を示す、ラインスピード、被コーティング材は実
施例1と同様とした。Example 2 Using an SP device, Ti was continuously applied to the surface of a stainless steel strip.
In the N coating process, the line speed and material to be coated were the same as in Example 1, showing an example in which the present invention was implemented.
SP装置のターゲツト材としてTi、反応ガスとしてN
2、キャリアガスとしてArを使用した。Ti is used as the target material of the SP device, and N is used as the reaction gas.
2. Ar was used as a carrier gas.
このとき、操作真空度の目標値は5XlO−’Torr
、 N2、Arの流量比を3ニアとした。本発明の制御
方式を使用することにより、為流量15SCCH,Ar
流量35SCCM、操作真空度は5XlO−3Torr
に保たれ品質のよいTiN被膜が得られた。At this time, the target value of the operating vacuum level is 5XlO-'Torr.
, the flow rate ratio of N2 and Ar was set to 3nea. By using the control method of the present invention, the flow rate is 15SCCH, Ar
Flow rate 35SCCM, operating vacuum level 5XlO-3Torr
A TiN film of good quality was obtained.
実施例3
第1図に示したIP装置、P−CVD装置の複合プロセ
スのIP装装備側本発明を適用した例を示す、コーティ
ング材料はIP装置でTie、 P −CVD装置でア
モルファス5i02とし、連続的にTiN、アモルファ
ス5i022層コーティングを行なった・
ラインスピード、被コーティング材は前記実施例1と同
様である。Example 3 The IP equipment side of the combined process of the IP equipment and the P-CVD equipment shown in Fig. 1 shows an example in which the present invention is applied.The coating material was Tie in the IP equipment and amorphous 5i02 in the P-CVD equipment. Two layers of TiN and amorphous 5i02 were coated continuously. The line speed and material to be coated were the same as in Example 1 above.
IP装置の蒸着源、蒸着方式、使用ガスは実施例1と同
様とした。またP−CVD装置ではSiH4とN20の
混合ガスを約0.5Torrの真空度に保ち。The evaporation source, evaporation method, and gas used in the IP apparatus were the same as in Example 1. In addition, in the P-CVD equipment, a mixed gas of SiH4 and N20 is maintained at a vacuum level of approximately 0.5 Torr.
高周波放電によりTiN被膜した上にアモルファス5i
02をコーティングした。Amorphous 5i coated with TiN by high frequency discharge
02 was coated.
IP装置の心、Arの流量比を1:4とし、操作真空度
の目標値を1O−3Torrとし本発明を適用した結果
、馬流量は約25SC:CM、 Ar流礒は11005
CC、操作真空度は1O−3Torrに保たれた。As a result of applying the present invention with the Ar flow rate ratio of the core of the IP device set to 1:4 and the target value of the operating vacuum level to 1O-3 Torr, the horse flow rate was approximately 25SC:CM, and the Ar flow rate was 11005.
CC, the operating vacuum was maintained at 10-3 Torr.
本発明を適用した結果、ステンレス上に品質のよいTi
N被膜がコーティングされた上にアモルファス5i07
がコーティングされた品質のよい2層コーティングが得
られた。As a result of applying the present invention, high quality Ti can be deposited on stainless steel.
Amorphous 5i07 coated with N film
A two-layer coating of good quality was obtained.
発明の効果
本発明により、イオンブレーティングやスパッタリング
などの連続ドライコーティングが品質よく安定して形成
され装色性、耐食性などの良好な帯板コイル製品の製造
が可能である。Effects of the Invention According to the present invention, a continuous dry coating such as ion blasting or sputtering can be stably formed with good quality, and it is possible to manufacture a strip coil product with good coloring properties and corrosion resistance.
第1図は本発明方法を実施するための設備の一例を示す
概略図である。
l・・・巻出巻取装置、2・・・イオンブレーティング
装置、3・・・差圧シール装置、4・・・プラズマCV
D装置、5・・・真空容器、6・・・ターゲット、7・
・・予熱ヒータ、8・・・ガス導入口、9・・・IP装
置ヒータ、lO・・・P−CVD装置ヒータ、11・・
・スリット、12・・・マスフローコントローラ、P・
・・排%装置、S・・・帯板、■・・・真空計、PID
・・・PIDコントローラ、K・・・比例アンプ。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of equipment for carrying out the method of the present invention. 1... Unwinding and winding device, 2... Ion brating device, 3... Differential pressure sealing device, 4... Plasma CV
D device, 5... vacuum container, 6... target, 7.
... Preheating heater, 8... Gas inlet, 9... IP device heater, lO... P-CVD device heater, 11...
・Slit, 12...Mass flow controller, P.
...Exhaust % device, S...Strip plate, ■...Vacuum gauge, PID
...PID controller, K...proportional amplifier.
Claims (1)
ーティング槽に材料を連続的に通過させて該材料にコー
ティングする方法において、前記複数のガスの流量比を
あらかじめ定めておき、前記コーティング槽内の全圧力
を検出し、該検出値と目標圧力との比較に基づいて前記
複数のガスの合計流量を調整することを特徴とする連続
ドライコーティング槽のガス分圧制御方法。In a method for coating a material by continuously introducing a plurality of gases into a vacuum coating tank and passing the material through the coating tank, the flow rate ratio of the plurality of gases is determined in advance, and 1. A gas partial pressure control method for a continuous dry coating tank, characterized in that the total flow rate of the plurality of gases is adjusted based on a comparison between the detected value and a target pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29898986A JPS63153268A (en) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Method for controlling partial pressure of gas in continuous dry coating tank |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29898986A JPS63153268A (en) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Method for controlling partial pressure of gas in continuous dry coating tank |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63153268A true JPS63153268A (en) | 1988-06-25 |
Family
ID=17866785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29898986A Pending JPS63153268A (en) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | Method for controlling partial pressure of gas in continuous dry coating tank |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63153268A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02122623A (en) * | 1988-11-01 | 1990-05-10 | Tokyo Electron Ltd | Sputter apparatus |
JP2008150677A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Miyako Roller Industry Co | Continuous coating method to film and continuous coating device |
JP2011006737A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Hitachi Zosen Corp | Vacuum film-forming apparatus and vacuum film-forming method |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP29898986A patent/JPS63153268A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02122623A (en) * | 1988-11-01 | 1990-05-10 | Tokyo Electron Ltd | Sputter apparatus |
JP2008150677A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Miyako Roller Industry Co | Continuous coating method to film and continuous coating device |
JP2011006737A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Hitachi Zosen Corp | Vacuum film-forming apparatus and vacuum film-forming method |
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