成膜装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及进行PVD处理的成膜装置。
【背景技术】
[0002] -般而言，以切削工具的耐磨损性的提高及机械零件的滑动面的滑动特性的提高 为目的，对作为切削工具及机械零件的基材(成膜对象物）的表面进行通过物理蒸镀（PVD) 法等的硬质被膜（TiN、TiAlN、CrN等）的成膜。作为这样的硬质被膜的成膜中使用的装置， 可以举出电弧离子镀(AIP)装置及溅射装置等成膜装置。
[0003] 作为这样的进行PVD处理的成膜装置，已知有以下装置：具备收容基材的真空腔 室、设在该真空腔室内的多个蒸发源、和搭载基材且使该基材在蒸发源的周围回转的工件 台，对搭载在上述工件台上的基材的表面进行PVD处理。上述工件台绕上下方向的旋转中 心轴旋转，随着该旋转，使载置在该工件台上的基材自身绕作为其中心的上下轴心旋转即 自转。上述各蒸发源以与上述工件台的旋转轴心平行的姿势排列。
[0004] 作为上述进行PVD处理的成膜装置，在专利文献1中，公开了下述成膜装置：具备 真空腔室和配置在该真空腔室内的多个成膜用蒸发源。上述多个成膜用蒸发源以与设置在 上述工件台上的基材对置的方式配置，在真空腔室的高度方向上不重合而以大致一定间隔 排列。在该成膜装置中，通过使上述成膜用蒸发源发生真空电弧放电，从安装在该蒸发源上 的蒸发材料蒸发金属离子，通过将该金属离子对上述基材的表面照射而进行成膜处理。
[0005] 在使用上述专利文献1所公开那样的以往型的成膜装置在基材的表面上形成硬 质被膜的情况下，担心不能遍及作为成膜对象的基材的表面整体形成大致均匀的硬质被 膜。通常，在氮或烃类的气体（甲烷或乙炔等)的反应气体下，使配置在真空腔室内的多个蒸 发源发生真空电弧放电，使安装在蒸发源上的蒸发材料蒸发，将产生的金属离子对基材的 表面照射而形成氮化膜或碳化膜等硬质被膜。如果这样在基材的表面上形成硬质被膜，则 在基材的长度方向（沿着工件台的旋转轴心的方向、即上下轴心方向）上，在被膜的厚度中 发生离差。
[0006] 特别是，基材表面的被膜厚度在基材的长度方向中途部为最大，在基材的两端部 中的至少一个端部处为最小，其差较显著。因而，即使使用以往的成膜装置在基材的表面上 形成硬质被膜，该基材的被膜也不会成为作业者希望那样的大致均匀的厚度。
[0007] 专利文献1:特许第4693002号公报。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供下述成膜装置：在通过对多个基材的表面进行PVD处理而形 成被膜的成膜装置中，能够提高该被膜的厚度的均匀性。
[0009] 本发明提供的成膜装置具备：真空腔室，收容上述多个基材；基材支承部件，设在 上述真空腔室内，一边支承上述基材一边使上述基材在真空腔室内移动；和多个蒸发源，设 在上述真空腔室的内壁面上，配置为，在与上述基材支承部件使上述基材移动的方向交叉 的方向上成列排列。上述多个蒸发源包括第1蒸发源和第2蒸发源，所述第1蒸发源为该 多个蒸发源中的分别位于该多个蒸发源排列的方向的两端的两个蒸发源的至少一方，所述 第2蒸发源与该第1蒸发源相邻，上述第1蒸发源配置为，比上述第2蒸发源更向上述基材 侧突出。
【附图说明】
[0010] 图1是表示有关本发明的第1实施方式的成膜装置的图。
[0011] 图2是将有关上述第1实施方式的成膜装置放大的图。
[0012] 图3是表示蒸发源与基材的间隔的图。
[0013] 图4是表示通过使用图1所示的装置在条件1下进行成膜得到的膜厚分布的图。
[0014] 图5是表示通过使用图1所示的装置在条件2下进行成膜得到的膜厚分布的图。
[0015] 图6是表示通过使用图1所示的装置在条件3下进行成膜得到的膜厚分布的图。
[0016] 图7是表示通过使用图1所示的装置在条件4下进行成膜得到的膜厚分布的图。 [0017]图8是表示有关本发明的第2实施方式的成膜装置的图。
[0018] 图9是表示通过使用图8所示的装置在条件5下进行成膜得到的膜厚分布的状况 的图。
[0019] 图10是表示通过使用图8所示的装置在条件6下进行成膜得到的膜厚分布的状 况的图。
[0020] 图11是表示通过使用图8所示的装置在条件7下进行成膜得到的膜厚分布的状 况的图。
[0021] 图12是表示通过使用图8所示的装置在条件8下进行成膜得到的膜厚分布的状 况的图。
[0022] 图13是有关本发明的第3实施方式的成膜装置的平面示意图。
[0023] 图14是沿着图13的XIV-XIV线的剖视图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，基于【附图说明】本发明的实施方式。
[0025][第1实施方式] 在图1中表示有关本发明的第1实施方式的成膜装置1 (PVD处理装置)。该成膜装置 1具备收容多个基材W(工件）的真空腔室2,是利用物理的蒸镀法（PVD法）对配置在上述 真空腔室2内的上述各基材W(工件）的表面形成硬质被膜的装置。在该成膜装置1中，有 使用电弧离子镀法进行成膜的AIP装置、及使用溅射法进行成膜的溅射装置等。
[0026] 作为由这样的成膜装置1成膜的基材W可以考虑各种各样的结构，例如有切削工 具或在压力加工时使用的金属模等。由于在这些切削工具或金属模上，在切削加工时或压 力加工时作用较大的负荷，所以被要求耐磨损性及滑动特性等的提高。为了实现这样的特 性，使用PVD法对基材W的表面进行硬质被膜（TiN、TiAIN等）的成膜。
[0027] 在以后的说明中，设图1上的上下方向为成膜装置1及真空腔室2的上下方向，设 图1上的左右方向为成膜装置1及真空腔室2的左右方向。此外，设图1的进深方向为成 膜装置1及真空腔室2的前后方向。
[0028] 以下，说明第1实施方式的成膜装置1的详细情况。
[0029] 如图1所示，第1实施方式的成膜装置1的真空腔室2将分别包括多个基材W的 多个基材组S收容。该成膜装置1除了上述真空腔室2以外，还具有设在该真空腔室2的 内壁面上的多个蒸发源4 &、你、4(：、4(1、作为基材支承部件的工件台3、和使配置在上述真空 腔室2中的多个蒸发源4a~4d发生真空电弧放电的图略的放电电源。进而，在工件台3 上连接着对配置的基材W附加负电压的图略的偏压电源。
[0030] 上述工件台3 -边将收容在上述真空腔室2内的基材组S支承一边使这些基材组 S绕对该基材组S赋予的基材旋转中心轴旋转。但是，在本发明中，基材支承部件使基材移 动的方向没有被特别限定。例如基材支承部件也可以如后述第3实施方式所示那样使基材 直线移动。在本发明中，在基材进行直线移动以外的移动的情况下，"基材支承部件使基材 移动的方向"是指该移动轨迹的切线方向。
[0031] 有关第1实施方式的工件台3将各基材组S以该基材组S在上下方向上延伸的姿 势支承。工件台3通过使各基材组S绕上述基材旋转中心轴、详细地讲绕该基材组S的中心 轴即在上下方向上延伸的轴旋转，能够对配置在基材组S中的基材W形成硬质被膜。但是， 在本发明中，即使在真空腔室2内将基材W以绕在左右方向上延伸的轴旋转的方式配置，也 能够对该基材W形成硬质被膜。
[0032] 上述真空腔室2例如是立方体或长方体等具有六面体形状的中空的箱体。真空腔 室2是能够将其内部减压到真空状态、能够将其真空状态的内部气密地保持的容器。在真 空腔室2的侧壁上，开闭自如地设有用来将成膜前的基材W向真空腔室2内运入或将成膜 后的基材W从真空腔室2向外部运出的图略的门。在真空腔室2上，设有向真空腔室2内 部导入氮等反应气体的图略的气体导入口、和从真空腔室2内部将反应气体排出的图略的 气体排气口。
[0033] 上述工件台3配置在上述真空腔室2内的底部。工件台3将上述多个基材组S保 持。各基材组S包括多个上述基材W。工件台3具备台主体和未图示的基材保持装置。[0034] 上述台主体是圆板状的台，具有水平的上表面。在排列于该上表面上的多个位置 处分别能够将上述多个基材组S以起立姿势即基材组S的长度方向为上下方向的姿势配 置。该工件台3的台主体被设在真空腔室2的底部的大致中心的旋转支承体5支承。旋转 支承体5能够绕作为上下方向的轴的台旋转中心轴旋转。成膜装置1具备将上述旋转支承 体5及上述工件台3旋转驱动的马达等。上述旋转支承体5以其自身的中心轴与穿过工件 台3的中心的上下方向的轴大致一致而为同心状的方式支承着工件台3。因而，通过上述旋 转支承体5绕其中心轴旋转，工件台3也绕旋转支承体5的中心轴即台旋转中心轴旋转。
[0035] 上述基材保持装置一边保持上述各基材组S-边使这些基材组S绕基材旋转轴旋 转。基材保持装置包括多个圆板、分别连结在这些圆板上的多个旋转轴和连动机构。上述 各圆板沿着上述台主体的上表面排列，并且在与台主体的轴心同心的圆上分别配置在沿周 向以等间隔排列的多个位置处。上述各旋转轴固定在上述各圆板的下表面的中心处，以使 该中心和该旋转轴的中心轴在上下方向上排列。各旋转轴以绕其上下方向的中心轴即上述 基材旋转中心轴旋转自如的方式被上述台主体支承。各旋转轴通过其自身以上述基材旋转 中心轴为中心旋转，使载置在上述圆板之上的基材组S绕该基材组S的中心轴旋转。
[0036] 上述连动机构例如由周知的齿轮机构构成。上述连动机构与绕上述台旋转中心轴 的