成膜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及進(jìn)行PVD處理的成膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] -般而言，以切削工具的耐磨損性的提高及機械零件的滑動面的滑動特性的提高 為目的，對作為切削工具及機械零件的基材(成膜對象物）的表面進(jìn)行通過物理蒸鍍（PVD) 法等的硬質(zhì)被膜（TiN、TiAlN、CrN等）的成膜。作為這樣的硬質(zhì)被膜的成膜中使用的裝置， 可以舉出電弧離子鍍(AIP)裝置及濺射裝置等成膜裝置。
[0003] 作為這樣的進(jìn)行PVD處理的成膜裝置，已知有以下裝置：具備收容基材的真空腔 室、設(shè)在該真空腔室內(nèi)的多個蒸發(fā)源、和搭載基材且使該基材在蒸發(fā)源的周圍回轉(zhuǎn)的工件 臺，對搭載在上述工件臺上的基材的表面進(jìn)行PVD處理。上述工件臺繞上下方向的旋轉(zhuǎn)中 心軸旋轉(zhuǎn)，隨著該旋轉(zhuǎn)，使載置在該工件臺上的基材自身繞作為其中心的上下軸心旋轉(zhuǎn)即 自轉(zhuǎn)。上述各蒸發(fā)源以與上述工件臺的旋轉(zhuǎn)軸心平行的姿勢排列。
[0004] 作為上述進(jìn)行PVD處理的成膜裝置，在專利文獻(xiàn)1中，公開了下述成膜裝置：具備 真空腔室和配置在該真空腔室內(nèi)的多個成膜用蒸發(fā)源。上述多個成膜用蒸發(fā)源以與設(shè)置在 上述工件臺上的基材對置的方式配置，在真空腔室的高度方向上不重合而以大致一定間隔 排列。在該成膜裝置中，通過使上述成膜用蒸發(fā)源發(fā)生真空電弧放電，從安裝在該蒸發(fā)源上 的蒸發(fā)材料蒸發(fā)金屬離子，通過將該金屬離子對上述基材的表面照射而進(jìn)行成膜處理。
[0005] 在使用上述專利文獻(xiàn)1所公開那樣的以往型的成膜裝置在基材的表面上形成硬 質(zhì)被膜的情況下，擔(dān)心不能遍及作為成膜對象的基材的表面整體形成大致均勻的硬質(zhì)被 膜。通常，在氮或烴類的氣體（甲烷或乙炔等)的反應(yīng)氣體下，使配置在真空腔室內(nèi)的多個蒸 發(fā)源發(fā)生真空電弧放電，使安裝在蒸發(fā)源上的蒸發(fā)材料蒸發(fā)，將產(chǎn)生的金屬離子對基材的 表面照射而形成氮化膜或碳化膜等硬質(zhì)被膜。如果這樣在基材的表面上形成硬質(zhì)被膜，則 在基材的長度方向（沿著工件臺的旋轉(zhuǎn)軸心的方向、即上下軸心方向）上，在被膜的厚度中 發(fā)生離差。
[0006] 特別是，基材表面的被膜厚度在基材的長度方向中途部為最大，在基材的兩端部 中的至少一個端部處為最小，其差較顯著。因而，即使使用以往的成膜裝置在基材的表面上 形成硬質(zhì)被膜，該基材的被膜也不會成為作業(yè)者希望那樣的大致均勻的厚度。
[0007] 專利文獻(xiàn)1:特許第4693002號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供下述成膜裝置：在通過對多個基材的表面進(jìn)行PVD處理而形 成被膜的成膜裝置中，能夠提高該被膜的厚度的均勻性。
[0009] 本發(fā)明提供的成膜裝置具備：真空腔室，收容上述多個基材；基材支承部件，設(shè)在 上述真空腔室內(nèi)，一邊支承上述基材一邊使上述基材在真空腔室內(nèi)移動；和多個蒸發(fā)源，設(shè) 在上述真空腔室的內(nèi)壁面上，配置為，在與上述基材支承部件使上述基材移動的方向交叉 的方向上成列排列。上述多個蒸發(fā)源包括第1蒸發(fā)源和第2蒸發(fā)源，所述第1蒸發(fā)源為該 多個蒸發(fā)源中的分別位于該多個蒸發(fā)源排列的方向的兩端的兩個蒸發(fā)源的至少一方，所述 第2蒸發(fā)源與該第1蒸發(fā)源相鄰，上述第1蒸發(fā)源配置為，比上述第2蒸發(fā)源更向上述基材 側(cè)突出。
【附圖說明】
[0010] 圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置的圖。
[0011] 圖2是將有關(guān)上述第1實施方式的成膜裝置放大的圖。
[0012] 圖3是表示蒸發(fā)源與基材的間隔的圖。
[0013] 圖4是表示通過使用圖1所示的裝置在條件1下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的圖。
[0014] 圖5是表示通過使用圖1所示的裝置在條件2下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的圖。
[0015] 圖6是表示通過使用圖1所示的裝置在條件3下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的圖。
[0016] 圖7是表示通過使用圖1所示的裝置在條件4下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的圖。 [0017]圖8是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實施方式的成膜裝置的圖。
[0018] 圖9是表示通過使用圖8所示的裝置在條件5下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的狀況 的圖。
[0019] 圖10是表示通過使用圖8所示的裝置在條件6下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的狀 況的圖。
[0020] 圖11是表示通過使用圖8所示的裝置在條件7下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的狀 況的圖。
[0021] 圖12是表示通過使用圖8所示的裝置在條件8下進(jìn)行成膜得到的膜厚分布的狀 況的圖。
[0022] 圖13是有關(guān)本發(fā)明的第3實施方式的成膜裝置的平面示意圖。
[0023] 圖14是沿著圖13的XIV-XIV線的剖視圖。
【具體實施方式】
[0024] 以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0025][第1實施方式] 在圖1中表示有關(guān)本發(fā)明的第1實施方式的成膜裝置1 (PVD處理裝置)。該成膜裝置 1具備收容多個基材W(工件）的真空腔室2,是利用物理的蒸鍍法（PVD法）對配置在上述 真空腔室2內(nèi)的上述各基材W(工件）的表面形成硬質(zhì)被膜的裝置。在該成膜裝置1中，有 使用電弧離子鍍法進(jìn)行成膜的AIP裝置、及使用濺射法進(jìn)行成膜的濺射裝置等。
[0026] 作為由這樣的成膜裝置1成膜的基材W可以考慮各種各樣的結(jié)構(gòu)，例如有切削工 具或在壓力加工時使用的金屬模等。由于在這些切削工具或金屬模上，在切削加工時或壓 力加工時作用較大的負(fù)荷，所以被要求耐磨損性及滑動特性等的提高。為了實現(xiàn)這樣的特 性，使用PVD法對基材W的表面進(jìn)行硬質(zhì)被膜（TiN、TiAIN等）的成膜。
[0027] 在以后的說明中，設(shè)圖1上的上下方向為成膜裝置1及真空腔室2的上下方向，設(shè) 圖1上的左右方向為成膜裝置1及真空腔室2的左右方向。此外，設(shè)圖1的進(jìn)深方向為成 膜裝置1及真空腔室2的前后方向。
[0028] 以下，說明第1實施方式的成膜裝置1的詳細(xì)情況。
[0029] 如圖1所示，第1實施方式的成膜裝置1的真空腔室2將分別包括多個基材W的 多個基材組S收容。該成膜裝置1除了上述真空腔室2以外，還具有設(shè)在該真空腔室2的 內(nèi)壁面上的多個蒸發(fā)源4 &、你、4(：、4(1、作為基材支承部件的工件臺3、和使配置在上述真空 腔室2中的多個蒸發(fā)源4a~4d發(fā)生真空電弧放電的圖略的放電電源。進(jìn)而，在工件臺3 上連接著對配置的基材W附加負(fù)電壓的圖略的偏壓電源。
[0030] 上述工件臺3 -邊將收容在上述真空腔室2內(nèi)的基材組S支承一邊使這些基材組 S繞對該基材組S賦予的基材旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)。但是，在本發(fā)明中，基材支承部件使基材移 動的方向沒有被特別限定。例如基材支承部件也可以如后述第3實施方式所示那樣使基材 直線移動。在本發(fā)明中，在基材進(jìn)行直線移動以外的移動的情況下，"基材支承部件使基材 移動的方向"是指該移動軌跡的切線方向。
[0031] 有關(guān)第1實施方式的工件臺3將各基材組S以該基材組S在上下方向上延伸的姿 勢支承。工件臺3通過使各基材組S繞上述基材旋轉(zhuǎn)中心軸、詳細(xì)地講繞該基材組S的中心 軸即在上下方向上延伸的軸旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)ε渲迷诨慕MS中的基材W形成硬質(zhì)被膜。但是， 在本發(fā)明中，即使在真空腔室2內(nèi)將基材W以繞在左右方向上延伸的軸旋轉(zhuǎn)的方式配置，也 能夠?qū)υ摶腤形成硬質(zhì)被膜。
[0032] 上述真空腔室2例如是立方體或長方體等具有六面體形狀的中空的箱體。真空腔 室2是能夠?qū)⑵鋬?nèi)部減壓到真空狀態(tài)、能夠?qū)⑵湔婵諣顟B(tài)的內(nèi)部氣密地保持的容器。在真 空腔室2的側(cè)壁上，開閉自如地設(shè)有用來將成膜前的基材W向真空腔室2內(nèi)運入或?qū)⒊赡?后的基材W從真空腔室2向外部運出的圖略的門。在真空腔室2上，設(shè)有向真空腔室2內(nèi) 部導(dǎo)入氮等反應(yīng)氣體的圖略的氣體導(dǎo)入口、和從真空腔室2內(nèi)部將反應(yīng)氣體排出的圖略的 氣體排氣口。
[0033] 上述工件臺3配置在上述真空腔室2內(nèi)的底部。工件臺3將上述多個基材組S保 持。各基材組S包括多個上述基材W。工件臺3具備臺主體和未圖示的基材保持裝置。[0034] 上述臺主體是圓板狀的臺，具有水平的上表面。在排列于該上表面上的多個位置 處分別能夠?qū)⑸鲜龆鄠€基材組S以起立姿勢即基材組S的長度方向為上下方向的姿勢配 置。該工件臺3的臺主體被設(shè)在真空腔室2的底部的大致中心的旋轉(zhuǎn)支承體5支承。旋轉(zhuǎn) 支承體5能夠繞作為上下方向的軸的臺旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)。成膜裝置1具備將上述旋轉(zhuǎn)支承 體5及上述工件臺3旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的馬達(dá)等。上述旋轉(zhuǎn)支承體5以其自身的中心軸與穿過工件 臺3的中心的上下方向的軸大致一致而為同心狀的方式支承著工件臺3。因而，通過上述旋 轉(zhuǎn)支承體5繞其中心軸旋轉(zhuǎn)，工件臺3也繞旋轉(zhuǎn)支承體5的中心軸即臺旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0035] 上述基材保持裝置一邊保持上述各基材組S-邊使這些基材組S繞基材旋轉(zhuǎn)軸旋 轉(zhuǎn)?；谋３盅b置包括多個圓板、分別連結(jié)在這些圓板上的多個旋轉(zhuǎn)軸和連動機構(gòu)。上述 各圓板沿著上述臺主體的上表面排列，并且在與臺主體的軸心同心的圓上分別配置在沿周 向以等間隔排列的多個位置處。上述各旋轉(zhuǎn)軸固定在上述各圓板的下表面的中心處，以使 該中心和該旋轉(zhuǎn)軸的中心軸在上下方向上排列。各旋轉(zhuǎn)軸以繞其上下方向的中心軸即上述 基材旋轉(zhuǎn)中心軸旋轉(zhuǎn)自如的方式被上述臺主體支承。各旋轉(zhuǎn)軸通過其自身以上述基材旋轉(zhuǎn) 中心軸為中心旋轉(zhuǎn)，使載置在上述圓板之上的基材組S繞該基材組S的中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0036] 上述連動機構(gòu)例如由周知的齒輪機構(gòu)構(gòu)成。上述連動機構(gòu)與繞上述臺旋轉(zhuǎn)中心軸 的