CN104769151A

CN104769151A - 成膜装置

Info

Publication number: CN104769151A
Application number: CN201380059564.6A
Authority: CN
Inventors: 藤井博文
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: EP2921572A1; JP6016753B2; EP2921572B1; WO2014076947A1; PT2921572T; JP2014114507A; BR112015011074A2; CN104769151B; KR20150065883A; US20150247233A1; EP2921572A4

Abstract

提供一种对基材（W）的表面进行PVD处理而形成被膜、并且能够提高其厚度的均匀性的成膜装置（1）。该装置具备收容基材（W）的真空腔室（2）、设在其内壁面上的多个蒸发源、和一边支承多个基材（W）一边使上述基材（W）在真空腔室（2）内移动的基材支承部件（3）。多个蒸发源配置为在沿着台旋转中心轴的方向上排列，包括第1蒸发源和在其内侧相邻的第2蒸发源（4b、4c），所述第1蒸发源是与基材（W）的两端侧对置的蒸发源（4a、4d）中的至少一方。第1蒸发源配置为，比第2蒸发源更向基材（W）侧突出。

Description

成膜装置

技术领域

本发明涉及进行PVD处理的成膜装置。

背景技术

一般而言，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。

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。

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。

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。

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。

专利文献1：特许第4693002号公报。

发明内容

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。

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

图1是表示有关本发明的第1实施方式的成膜装置的图。

图2是将有关上述第1实施方式的成膜装置放大的图。

图3是表示蒸发源与基材的间隔的图。

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。

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。

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。

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。

图8是表示有关本发明的第2实施方式的成膜装置的图。

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。

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。

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。

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。

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。

图14是沿着图13的XIV－XIV线的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

［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。

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、TiAlN等）的成膜。

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。

以下，说明第1实施方式的成膜装置1的详细情况。

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4a、4b、4c、4d、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。

上述工件台3一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。

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。

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。

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。

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。

上述基材保持装置一边保持上述各基材组S一边使这些基材组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。

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上述台主体的旋转连动，而使上述各旋转轴、各圆板及载置在其上的各基材组S绕该基材旋转中心轴旋转。这样，各基材组S一边绕上述台旋转中心轴公转，一边在保持在工件台3上的位置与上述公转连动而通过图略的连动机构旋转。即自转。

上述多个蒸发源4a～4d配置在上述真空腔室2的内壁面中的、相对于如上述那样配置基材组S的工件台3在左右方向上排列的部位。各蒸发源4a～4d包括蒸发材料保持体和安装在该蒸发材料保持体上的蒸发材料。通过上述蒸发材料的蒸发产生金属离子，对上述基材W的表面照射。

如图1、图2所示，有关第1实施方式的上述各蒸发源4a～4d配置在真空腔室2的一侧的内壁面（在图1中是真空腔室2的右侧内壁面）上。各蒸发源4a～4d在上述工件台3的径向上与基材组S对置的区域内分别配置于在沿着上述台旋转中心轴的方向、即与工件台3使基材W移动的方向正交的上下方向上排列的4个位置处。

另外，有关本发明的将多个蒸发源排列的方向只要是相对于基材支承部件使基材移动的方向交叉的方向就可以，也可以并不一定正交。

图1及图2所示的上述蒸发源4a～4d中的蒸发源4a、4d相当于第1蒸发源，以与被工件台3支承的基材组S的两端侧对置的方式设置。蒸发源4a配置为，使该蒸发源4a的上表面的高度与上述基材组S的上端的高度一致、或者该蒸发源4a比该基材组S的上端向上方稍稍突出。同样，蒸发源4d配置为，使该蒸发源4d的下表面的高度与上述基材组S的下表面的高度一致、或者该蒸发源4d比该基材组S的下表面向下方稍稍突出。

上述蒸发源4b、4c相当于一对第2蒸发源，与上述各蒸发源4a、4d的内侧分别相邻。以上所述的4个蒸发源4a～4d具有相互大致相同的大小（上下方向的尺寸）。例如，各蒸发源4a～4d的蒸发材料部分从台旋转中心轴观察是圆形，具有φ100mm左右的直径。

上述蒸发源4a配置在比上述基材组S的上端向上方稍稍突出的高度位置#A，蒸发源4d配置在比基材组S的下端向下方稍稍突出的高度位置#D。蒸发源4b及蒸发源4c处于蒸发源4a与蒸发源4d之间，分别配置在沿着台旋转中心轴的方向以等间隔（等间距）排列那样的高度位置#B、#C。如上述那样，蒸发源4a、蒸发源4d相当于配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的第1蒸发源，蒸发源4b、蒸发源4c相当于与各第1蒸发源相邻而配备的第2蒸发源。

如图2所示，蒸发源4a配置为，相对于蒸发源4b向基材组S侧突出。换言之，蒸发源4a配置在比与其内侧相邻的蒸发源4b更接近于基材组S的位置。即，基材组S与蒸发源4a的距离（X）比基材组S与蒸发源4b的距离（X₁）小（X<X₁）。此外，蒸发源4d与蒸发源4a同样配置为，比在该蒸发源4d的内侧相邻的蒸发源4c更向基材组S侧突出。换言之，蒸发源4d配置在比蒸发源4c更接近于基材组S的位置。即，有关该实施方式的4个蒸发源4a～4d在正面观察沿着上述台旋转中心轴的方向排列为将C字状反转的形状。

将这些蒸发源4a～4d从台旋转中心轴观察时的排列的形状没有被特别限定。例如，这些蒸发源4a～4d也可以从台旋转中心轴观察以沿着该台旋转中心轴的直线状配置，也可以以非直线状、例如曲折状或螺旋状配置。

图3（a）～图3（c）表示任意的基材组S和配置在与该基材组S的上端侧对置的位置处的作为第1蒸发源的蒸发源4a（第1蒸发源）及在其内侧相邻的作为第2蒸发源的蒸发源4b的沿着台旋转中心轴的方向的位置关系的例子。图3（a）表示配置在与基材组S的上端侧对置的位置处的作为第1蒸发源的蒸发源4a处于相对于该基材组S在径向上较近的位置时的该蒸发源4a的上下方向的位置即与台旋转中心轴平行的方向的位置（高度位置）。同样，图3（b）表示上述蒸发源4a处于比图3（a）所示的位置从基材组S在径向上稍稍离开的位置时的该蒸发源4a的上下方向的位置，图3（c）表示上述蒸发源4a处于从上述基材组S在径向上较远离开的位置时的该蒸发源4a的上下方向的位置。

如图3（a）～图3（c）所示，配置在与基材组S的上端侧对置的位置处的蒸发源4a配置为，随着与基材组S的径向的距离（图3（a）～图3（c）所示的距离X₂、X₃、X₄）变大而沿着台旋转中心轴的方向从基材组S的端部（在图3（a）～图3（c）中是上端）更大地向上方突出，即蒸发源4a从该基材组S的上端的上方突出量（图3（a）～图3（c）所示的突出量Y₂、Y₃、Y₄）变大（X₂<X₃<X₄，Y₂<Y₃<Y₄）。此外，与蒸发源4a相邻的作为第2蒸发源的蒸发源4b与蒸发源4a的配置同样，在随着与基材组S的距离变大而沿着与台旋转中心轴平行的方向向基材组S的端部接近的方向上配置。

该关系关于以与基材组S的下端侧对置的方式配置的作为第1蒸发源的蒸发源4d也是同样的。通过这样配置蒸发源4a、4d，即使是因为真空腔室2的构造上的制约或基材W的制约（材质、大小等）而需要使基材组S与蒸发源4a、4d的距离较大地离开的情况，也能够进行对于基材组S的处理。

［实验例］

以下，参照附图对使用图1所示的成膜装置1在基材W的表面上形成硬质被膜的实验例进行说明。

如图1所示，首先在真空腔室2内的旋转式的工件台3（例如，Φ700mm）上，搭载包括作为成膜对象的多个基材W的多个基材组S（例如，高度600mm）。在该搭载后，将真空腔室2内部排气，形成大致真空状态，例如氮压力为3Pa左右的状态。

另一方面，从放电电源对蒸发源4a～4d供给100A的电弧电流，从偏压电源对工件台3上的基材W赋予用来附加负电压的30V的偏压。将这样在基材W的表面上形成硬质被膜的操作持续两小时。将基材W成膜处理的范围（处理空间）为基材组S的旋转轴方向的全长。此外，基材组S的处理中心的位置、即基材组S的处理区域的高度方向的中心的位置是从基材组S的下端向上方300mm的位置。即，处理区域的高度方向的中心位置关于基材组S的基材旋转中心轴方向（上下方向）被设定在该基材组S的中间的位置。

以下，按照以下的表1及图4～图7，说明在基材W的表面上形成硬质被膜的实验例的结果。表1是将使用图1所示的成膜装置1在条件1～4下在基材W的表面上形成硬质被膜的各实验例的结果汇总的表，图4～图7是将这些实验例的结果表示在曲线图中的图。

图4表示条件1下的成膜处理的结果。该条件1下的成膜相当于第1比较例。在该条件1下，使用多个蒸发源中的一个（例如，蒸发源4b）在基材W的表面上形成硬质被膜。该蒸发源4b配置为，使该蒸发源4b的中心处于从基材组S的处理中心（处理区域的高度方向的中心位置）向上方100mm的位置，蒸发源4b与基材组S的距离（TS距离：X₁）是160mm。该条件1下的成膜的结果是，基材W的膜厚的最大值为3.0μm。并且，如图4所示，表示膜厚分布的曲线为在与蒸发源4b对应的位置处具有膜厚的峰值（表示硬质被膜最厚）、朝向基材W的上下硬质被膜逐渐变薄那样的山型的曲线。

图5表示条件2下的成膜处理的结果。该条件2下的成膜相当于第2比较例。在该条件2下，也使用作为多个蒸发源中的一个的蒸发源4b在基材W的表面上形成硬质被膜。该蒸发源4b配置为，使其中心处于从基材组S的处理中心向上方100mm的位置，蒸发源4b与基材组S的距离（TS距离：X）是比条件1的距离小的140mm（X<X₁）。结果，基材W的膜厚的最大值为3.3μm。并且，如图5所示，表示膜厚分布的曲线为膜厚使与蒸发源4b对应的位置为膜厚的峰值（表示硬质被膜最厚）、朝向基材W的上下而硬质被膜变薄那样的山型的曲线，并且，为比与图4所示的条件1对应的曲线更尖锐地突出的曲线。因此，如果使蒸发源向基材组S侧接近，则形成在基材W上的硬质被膜的膜厚在蒸发源的中心轴高度附近变厚，可以确认从这里在上下方向上离开约100mm以上的位置处变薄。

图6表示条件3下的成膜处理的结果。该条件3下的成膜相当于第3比较例。在该条件3下，使用全部4个蒸发源4a～4d在基材W的表面上形成硬质被膜，但各蒸发源4a～4d与基材组S的距离（TS距离：X₁）都是160mm。此外，蒸发源4a～4d沿着台旋转中心轴方向以180mm间隔的等间距配置。结果，基材W的膜厚最大值为3.44μm，最小值为2.88μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.16μm，基材W的膜厚分布的离差为±8.9%。图6将与仅由单一的蒸发源得到的膜厚分布对应的曲线用虚线表示，将与由上述4个蒸发源4a～4d得到的膜厚分布对应的曲线用实线表示，而在后者的曲线中，处理空间的上端部及下端部处的下降变大（膜厚：2.88μm）。因此，可以确认在基材W的上下方向的两端侧形成的硬质被膜的厚度变薄。

图7表示条件4下的成膜处理的结果，该条件4下的成膜与本发明的实施例对应。在该条件4下，使用全部4个蒸发源4a～4d在基材W的表面上形成硬质被膜，并且，蒸发源4a与基材组S的距离（TS距离：X）及蒸发源4d与基材组S的距离（X）是140mm，相对于此，蒸发源4b与基材组S的距离（X₁）及蒸发源4c与基材组S的距离（X₁）是160mm。即配置为，使配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的作为第1蒸发源的蒸发源4a及蒸发源4d（即，第1蒸发源）比在该蒸发源4a及蒸发源4d的内侧相邻的作为第2蒸发源的蒸发源4b及蒸发源4c更向基材组S侧突出。此外，蒸发源4a～4d沿着旋转轴方向以180mm间隔的等间距配置。

结果，基材W的膜厚最大值为3.57μm，最小值为3.13μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.35μm，基材W的膜厚分布的离差为±6.6%，该结果比条件3好。图7将与仅由单一的蒸发源得到的膜厚分布对应的曲线用虚线表示，将与由上述4个蒸发源4a～4d得到的膜厚分布对应的曲线用实线表示。在表示后者的膜厚分布的曲线中，处理空间的上端部及下端部处的下降变小（膜厚：3.13μm）。此外还可以确认，上述曲线中的与蒸发源4b及蒸发源4c对应的部分比较平滑，相对于此，与蒸发源4a及蒸发源4d对应的部分比较尖锐。

因而，通过如与本发明的实施例对应的例如条件4那样配置多个蒸发源4a～4d，能够使从各蒸发源4a～4d照射的蒸发粒子到达基材W的比例变多，并且能够在基材W的表面上得到更均匀的硬质被膜。进而，能够使基材W的膜厚的中心值（平均值）也增大。

［第2实施方式］

接着，一边参照图8～图12一边对本发明的第2实施方式进行说明。有关该第2实施方式的成膜装置1也与有关第1实施方式的成膜装置1同样，具备支承分别包括多个基材W的多个基材组S的工件台3。一边该工件台3将上述各基材组S以该基材组S在上下方向上延伸的直立姿势支承，一边对各基材组S中包含的基材W进行硬质被膜的形成。在该第2实施方式中，各基材组S的姿势也没有被限定。例如，如果在真空腔室2内将各基材组S以在左右方向上延伸的姿势配置，也能够对各基材组S中包含的基材W形成硬质被膜。

图8所示的有关本发明的第2实施方式的成膜装置1的结构在以下的方面与图1所示的有关第1实施方式的装置（参照图1）大致相同。即，第2实施方式的成膜装置1具备收容基材W的真空腔室2、设在该真空腔室2的内壁面上的多个蒸发源和上述工件台3，该工件台3一边支承上述基材组S，一边使该基材组S绕对各基材组S赋予的上下方向的基材旋转中心轴旋转。除此以外，该成膜装置1具有使配置在真空腔室2中的上述多个蒸发源产生真空电弧放电的图略的放电电源、和对载置在上述工件台3上的各基材W附加负电压的图略的偏压电源。

但是，在第2实施方式中，在上述多个蒸发源包括5个蒸发源4a、4b、4c、4d、4e这一点上与第1实施方式不同。这些蒸发源4a～4e设在真空腔室2的内壁面（在图8中，真空腔室2的右侧内壁面）上，并且分别配置在能够与配置在上述工件台3上的各基材组S分别对置的高度位置#A～#E。这些蒸发源4a～4e具有相互大致相同的大小（上下高度）。例如，各蒸发源4a～4d的蒸发材料部分从台旋转中心轴观察是圆形，具有φ100mm左右的直径。

如图8所示，上述蒸发源4a配置在比该蒸发源4a的上下方向的中央部位靠上侧的部分比基材组S的上端向上方向突出那样的高度位置#A。上述蒸发源4d配置在比该蒸发源4d的上下方向的中央部位靠下侧的部分比基材组S的下端朝下突出那样的高度位置#D。蒸发源4b、蒸发源4c及蒸发源4e配置在上述蒸发源4a与上述蒸发源4d之间。有关该实施方式的上述蒸发源4b、4c及4e分别配置在沿着上下方向等间隔（等间距）排列的高度位置#B、#C及#E。另外，根据后述实验的条件，也有使蒸发源的配置的间隔为不等间隔（不等间距）的情况。

上述蒸发源4a及蒸发源4d是配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的一对第1蒸发源，上述蒸发源4b及蒸发源4c是与作为上述各第1蒸发源的蒸发源4a、4d的内侧分别相邻而配备的第2蒸发源。蒸发源4a以相对于蒸发源4b向基材W侧突出的方式配置。换言之，蒸发源4a以比蒸发源4b更接近于基材组S侧的方式配置。即，基材组S与蒸发源4a的距离（X₅）比基材组S与蒸发源4b的距离（X₆）小（X₅<X₆）。此外，蒸发源4d与蒸发源4a同样，以相对于蒸发源4c向基材组S侧突出的方式配置。换言之，蒸发源4d以比蒸发源4c更接近于基材组S侧的方式配置。

上述蒸发源4e相当于与上述蒸发源4c、4d的内侧相邻的第3蒸发源。有关该实施方式的蒸发源4e的高度位置是与基材组S的处理高度中心相同的高度位置，即是与基材组S的上下方向中央部位的高度位置同等的高度位置#E。在该实施方式中，相当于第3蒸发源的蒸发源4e与基材组S的距离和相当于第2蒸发源的上述蒸发源4b、4c与基材组S的距离相同。

即，有关该实施方式的5个蒸发源4a～4e在正面观察沿着台旋转中心轴的方向以将C字状反转的形状配置。将这5个蒸发源4a～4e从上述台旋转中心轴观察时的排列的形状也可以是沿着该台旋转中心轴的方向（即，上下轴方向）的直线状，也可以是非直线状。例如也可以配置为曲折排列，也可以配置为螺旋状。

［实验例］

以下，参照附图对使用图8所示的成膜装置1在基材W的表面上形成硬质被膜的实验例进行说明。

如图8所示，首先在真空腔室2内的旋转式的工件台3（例如，φ700mm）上，搭载分别包括作为成膜对象的多个基材W的多个基材组S（例如，高度600mm）。在该搭载后，将真空腔室2内部排气，形成大致真空状态，例如氮压力为3Pa左右的状态。

另一方面，从放电电源对蒸发源4a～4e供给100A的电弧电流，从偏压电源对工件台3上的基材W赋予用来附加负电压的30V的偏压。将这样在基材W的表面上形成硬质被膜的操作持续两小时。将基材W成膜处理的范围（处理空间）关于基材组S的基材旋转中心轴方向为该基材组S的全长。此外，基材组S的处理中心的位置（处理区域的高度方向的中心的位置）是从基材组S的下端向上方300mm的位置。即，处理区域的高度方向的中心位置被设定在基材组S的基材旋转中心轴方向（上下方向）的中间位置。

以下，按照以下的表2及图9～图12，说明在基材W的表面上形成硬质被膜的实验例的结果。表2是将使用图8所示的成膜装置1在条件5～8下在基材W的表面上形成硬质被膜的各实验例的结果汇总的表，图9～图12是将这些实验例的结果曲线图化的图。

图9表示条件5下的成膜处理的结果。该条件5下的成膜相当于第4比较例。在该条件5下，蒸发源4a～4e分别与基材组S的距离（TS距离：X₆）都是160mm。蒸发源4a～4e沿着上下方向以等间距配置。相互相邻的蒸发源彼此的间距（P₁～P₄）都是150mm。将该条件5作为使用图8的装置的实验例中的各条件的基准。该条件5下的成膜的结果是，基材W的膜厚最大值为3.92μm，最小值为3.46μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.69μm，基材W中的膜厚分布的离差是±6.3%。并且，如图9所示，表示膜厚分布的曲线在处理空间的上端部及下端部较大地下降（膜厚：3.46μm）。因此可以确认，在基材W的长度方向的两端侧形成的被膜的厚度变薄。

图10表示条件6下的成膜处理的结果。该条件6下的成膜相当于第5比较例。该条件6是从条件5将5个蒸发源4a～4e的间距（P₁～P₄）变更的条件。具体而言，条件6下的蒸发源4a与蒸发源4b的间距（P₁）及蒸发源4c与蒸发源4d的间距（P₄）是145mm，蒸发源4b与蒸发源4e的间距（P₂）及蒸发源4e与蒸发源4c的间距（P₃）都是155mm。此外，蒸发源4a～4e与基材组S的距离（TS距离：X₆）都是160mm。

该条件6下的成膜的结果是，基材W的膜厚最大值为3.95μm，最小值为3.52μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.74μm，基材W中的膜厚分布的离差为±5.8%。并且，如图10所示，表示膜厚分布的曲线在与处理空间的上端部及下端部对应的部位下降（膜厚：3.52μm）。因此可以确认，在基材W的长度方向的两端侧形成的被膜的厚度变薄。

图11表示条件7下的成膜处理的结果，该条件7下的成膜相当于本发明的实施例。在该条件7下，与上述条件5相比，与基材组S的两端侧对置的作为一对第1蒸发源的蒸发源4a、4d与基材组S的距离（TS距离：X₅）都被变更为140mm。此外，蒸发源4b与基材组S的距离（X₆）、蒸发源4e与基材组S的距离（X₆）及蒸发源4c与基材组S的距离（X₆）都被变更为160mm。即配置为，使配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的作为一对第1蒸发源的蒸发源4a及蒸发源4d比配置在这些蒸发源4a与蒸发源4d之间的多个蒸发源、即作为第2蒸发源的蒸发源4b、4c及作为第3蒸发源的蒸发源4e的哪个都向基材组S侧突出。此外，蒸发源4a～4e中的相互相邻的蒸发源彼此的间距（P₁～P₄）都是150mm。

该条件7下的成膜的结果是，基材W的膜厚最大值为3.92μm，最小值为3.70μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.81μm，基材W中的膜厚分布的离差为±3.0%，为比条件5及条件6好的结果。并且可以确认，如图11所示，几乎没有表示膜厚分布的曲线中的与处理空间的上端部及下端部对应的部位的下降（膜厚：3.70μm）。

图12表示条件8下的成膜处理的结果，该条件8下的成膜也相对于本发明的实施例。在该条件8下，与条件5相比，与基材组S的两端侧对置的作为一对第1蒸发源的蒸发源4a、4d与基材组S的距离（TS距离：X₅）被变更为145mm。蒸发源4b与基材组S的距离（X₆）、蒸发源4c与基材组S的距离（X₆）及蒸发源4e与基材组S的距离（X₆）都是160mm。蒸发源4a～4e中的相互相邻的蒸发源彼此的间距（P₁～P₄）都被变更为145mm。因而配置为，使配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的作为一对第1蒸发源的蒸发源4a、4d比配置在这些蒸发源4a、4d之间的多个蒸发源、即作为第2蒸发源的蒸发源4b、4c及作为第3蒸发源的蒸发源4e的哪个都向基材组S侧突出。此外，蒸发源4a与蒸发源4b的间距（P₁）及蒸发源4c与蒸发源4d的间距（P₄）被变更为148mm，蒸发源4b与蒸发源4e的间距（P₂）及蒸发源4c与蒸发源4e的间距（P₃）都被变更为152mm。即，相当于一对第1蒸发源的蒸发源4a、4d与在它们的内侧分别相邻的相当于一对第2蒸发源的蒸发源4b、4c的上下方向的间隔P₁、P₄都比该蒸发源4b、4c与在其内侧相邻的相当于第3蒸发源的蒸发源4e的间隔P₂、P₃小。

结果，基材W的膜厚最大值为3.88μm，最小值为3.69μm。此外，基材W的膜厚的中心值（平均值）为3.78μm，基材W中的膜厚分布的离差为±2.5%，为比条件7更好的结果。并且可以确认，如图12所示，在表示膜厚分布的曲线中，与处理空间的上端部及下端部对应的部位的下降（膜厚：3.69μm）被改善。

这样，将配置在与基材组S的两端侧对置的位置处的蒸发源4a、4d接近于基材组S侧而配置，由此能够使基材W的表面的被膜成为大致均匀的膜厚。进而，能够使基材W的膜厚的中心值（平均值）也增大。此外，将蒸发源4a～4e的上下方向的间距适当地变更、具体而言使相当于第1蒸发源的蒸发源4a、4d与相当于第2蒸发源的蒸发源4b、4c的间隔P₁、P₄比该蒸发源4b、4c与其内侧的相当于第3蒸发源的蒸发源4e的间隔P₂、P₃小，能够使形成在基材W的表面上的被膜的膜厚的离差变小。

蒸发源4b、4c、4e的配置在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当变更。在图8所示的配置中，蒸发源4b与基材组S的距离、蒸发源4e与基材组S的距离及蒸发源4c与基材组S的距离都相同，但例如也可以是蒸发源4b与基材组S的距离比蒸发源4e与基材组S的距离小且比蒸发源4a与基材组S的距离大。同样，也可以是蒸发源4c与基材组S的距离比蒸发源4e与基材组S的距离小且比蒸发源4d与基材组S的距离大。即，蒸发源4b、蒸发源4e及蒸发源4c的配置并不限于如图8所示那样在上下方向上排列为直线状的配置。

此外，在第2实施方式的成膜装置1中，也可以如图3所示那样配置为，随着基材W与作为第1蒸发源的蒸发源4a、4d的距离变大而这些蒸发源4a、4d沿着台旋转中心轴的方向从基材组S的端部突出。

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。该成膜装置具备划定真空腔室12的一对分隔板16a、16b。在该真空腔室12内设置基材支承部13，在该基材支承部13上载置基材组S′。该成膜装置与第1实施方式同样具备多个蒸发源14a～14d，这些蒸发源14a～14d沿着夹设在上述两分隔板16a、16b彼此之间的一对侧壁中的一方的内壁面在上下方向即与纸面垂直的方向上配置。一边使基材组S′在真空腔室12内在水平方向即纸面的左右方向上直线地往复运动一边进行成膜处理。

图14是沿着图13的XIV－XIV线的剖视图。如图14所示，上述蒸发源14a～14d以与第1实施方式相同的排列设在真空腔室12内。因而，第3实施方式与第1实施方式不同的只是真空腔室内的基材组S′的移动方式，其以外的点是同样的。成膜的过程也与第1实施方式同样。

另外，此次公开的实施方式在全部的方面都是例示而不应被认为是限制性的。特别是，在此次公开的实施方式中没有明示地公开的事项，例如动作条件及测量条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等采用不脱离本领域的技术人员通常实施的范围如果是通常的本领域的技术人员就能够容易地想到的值。

例如，图1所示的蒸发源4a～4d配置为，使其中最上侧的蒸发源4a和最下侧的蒸发源4d的两者相对于其他蒸发源4b、4c向基材侧突出，但本发明也包括仅该蒸发源4a、4d中的某一方向基材侧突出的形态。例如，在当以蒸发源4a～4d的哪个都不向基材侧突出的排列成膜时基材的上端部的膜厚显著较小而下端部的膜厚的减小是许容范围内的情况下，仅通过仅上侧的蒸发源4a向基材侧突出，也能够实现膜厚的均匀化的提高。

如以上这样，根据本发明，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。该成膜装置具备：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。

根据该装置，通过上述第1蒸发源配置为比与其相邻的上述第2蒸发源更接近于基材侧，能够提高基材的表面的膜厚的均匀性。

另外，所谓“上述基材支承部件使上述基材移动的方向”，在该基材进行直线移动以外的移动的情况下是指该移动轨迹的切线的方向。

作为上述基材支承部件，优选的是工件台，所述工件台一边支承上述基材一边使上述基材绕对该基材赋予的基材旋转中心轴旋转，并绕与上述基材旋转中心轴平行的台旋转中心轴旋转。

在本发明中，更优选的是，上述多个蒸发源中的分别位于上述多个蒸发源排列的方向的两端的两个蒸发源都是上述第1蒸发源。

此外，优选的是，上述第1蒸发源配置在下述位置，所述位置与上述基材的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的两端中的至少一端对置。

优选的是，上述多个蒸发源还包括第3蒸发源，所述第3蒸发源与上述第2蒸发源相邻且位于与第1蒸发源侧相反侧；上述各第1蒸发源与在其内侧相邻的第2蒸发源之间的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的间隔，比上述第2蒸发源与在其内侧相邻的上述第3蒸发源之间的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的间隔小。该配置能够使形成在基材的表面上的被膜的膜厚的离差变小。

Claims

1.一种成膜装置，对多个基材的表面进行PVD处理，由此形成膜，所述成膜装置的特征在于，

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。

2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述基材支承部件是工件台；

上述工件台一边支承上述基材一边使上述基材绕对该基材赋予的基材旋转中心轴旋转，并绕与上述基材旋转中心轴平行的台旋转中心轴旋转。

3.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述多个蒸发源中的分别位于上述多个蒸发源排列的方向的两端的两个蒸发源都是上述第1蒸发源。

4.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述第1蒸发源配置在下述位置，所述位置与上述基材的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的两端中的至少一端对置。

5.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，

上述多个蒸发源还包括第3蒸发源，所述第3蒸发源与上述第2蒸发源相邻且位于与第1蒸发源侧相反侧；上述各第1蒸发源与在其内侧相邻的第2蒸发源之间的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的间隔，比上述第2蒸发源与在其内侧相邻的上述第3蒸发源之间的相对于上述基材支承部件使该基材移动的方向垂直的方向的间隔小。