WO2014076947A1 - 成膜装置 - Google Patents

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藤井　博文
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株式会社神戸製鋼所
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    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus that performs PVD processing.
  • a hard film (TiN, TiAlN, CrN, etc.) is formed by a physical vapor deposition (PVD) method.
  • PVD physical vapor deposition
  • the apparatus used for forming such a hard film include film forming apparatuses such as an arc ion plating (AIP) apparatus and a sputtering apparatus.
  • a vacuum chamber that accommodates a base material, a plurality of evaporation sources provided in the vacuum chamber, a base material mounted thereon, and the base material around the evaporation source And a work table for turning, and performing a PVD process on the surface of a substrate mounted on the work table is known.
  • the work table rotates about the rotation center axis in the vertical direction, and the base material itself placed on the work table rotates, that is, rotates around the vertical axis that is the center of the work table.
  • the respective evaporation sources are arranged in a posture parallel to the rotation axis of the work table.
  • Patent Document 1 discloses a film forming apparatus that includes a vacuum chamber and a plurality of film forming evaporation sources disposed in the vacuum chamber.
  • the plurality of film-forming evaporation sources are arranged so as to face the base material installed on the work table, and are arranged at substantially constant intervals without overlapping in the height direction of the vacuum chamber.
  • this film forming apparatus by generating a vacuum arc discharge in the film forming evaporation source, metal ions are evaporated from the evaporation material attached to the evaporation source, and the metal ions are irradiated onto the surface of the substrate. Thus, a film forming process is performed.
  • the film thickness on the surface of the base material is maximized in the middle in the longitudinal direction of the base material, and is minimized at at least one of the both ends of the base material, and the difference is remarkable. Therefore, even if a hard film is formed on the surface of the substrate using a conventional film forming apparatus, the film on the substrate does not have a substantially uniform thickness as desired by the operator.
  • the present invention provides a film forming apparatus that forms a film by performing PVD treatment on the surfaces of a plurality of base materials, and can increase the uniformity of the thickness of the film. With the goal.
  • a film forming apparatus includes a vacuum chamber that accommodates the plurality of base materials, and a base material support that is provided in the vacuum chamber and moves the base material in the vacuum chamber while supporting the base material. And a plurality of evaporation sources arranged on the inner wall surface of the vacuum chamber and arranged in a row in a direction intersecting the direction in which the substrate support member moves the substrate.
  • the plurality of evaporation sources includes a first evaporation source that is at least one of two evaporation sources located at both ends of the plurality of evaporation sources in the direction in which the plurality of evaporation sources are arranged, and is adjacent to the first evaporation source.
  • the first evaporation source is disposed so as to protrude to the base material side with respect to the second evaporation source.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13.
  • FIG. 1 shows a film forming apparatus 1 (PVD processing apparatus) according to the first embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 1 includes a vacuum chamber 2 that houses a plurality of substrates W (workpieces), and each of the substrates disposed in the vacuum chamber 2 using a physical vapor deposition method (PVD method).
  • PVD method physical vapor deposition method
  • This is an apparatus for forming a hard film on the surface of W (workpiece).
  • Examples of the film forming apparatus 1 include an AIP apparatus that forms a film using an arc ion plating method and a sputtering apparatus that forms a film using a sputtering method.
  • the substrate W to be formed by such a film forming apparatus 1 can be considered as the substrate W to be formed by such a film forming apparatus 1, and examples thereof include a cutting tool and a mold used for press working. These cutting tools and dies are required to be improved in wear resistance and sliding characteristics because a large load is applied during machining and pressing. In order to realize such characteristics, a hard film (TiN, TiAlN, etc.) is formed on the surface of the substrate W using the PVD method.
  • TiN, TiAlN, etc. is formed on the surface of the substrate W using the PVD method.
  • the vertical direction on FIG. 1 is the vertical direction of the film forming apparatus 1 and the vacuum chamber 2
  • the horizontal direction on FIG. 1 is the horizontal direction of the film forming apparatus 1 and the vacuum chamber 2.
  • the depth direction in FIG. 1 is the front-rear direction of the film forming apparatus 1 and the vacuum chamber 2.
  • the vacuum chamber 2 of the film forming apparatus 1 accommodates a plurality of substrate sets S each including a plurality of substrates W.
  • the film forming apparatus 1 includes a plurality of evaporation sources 4 a, 4 b, 4 c, 4 d provided on the inner wall surface of the vacuum chamber 2, a work table 3 that is a substrate support member, A discharge power supply (not shown) for generating a vacuum arc discharge in the plurality of evaporation sources 4a to 4d arranged in the vacuum chamber 2.
  • a bias power supply (not shown) for applying a negative voltage to the arranged base material W is connected to the work table 3.
  • the work table 3 rotates the base material set S around the base material rotation center axis given to the base material set S while supporting the base material set S accommodated in the vacuum chamber 2.
  • the direction in which the substrate support member moves the substrate is not particularly limited.
  • the substrate support member may be a member that linearly moves the substrate as shown in a third embodiment described later.
  • the “direction in which the base material support member moves the base material” means a tangential direction of the movement locus.
  • the work table 3 supports each base material set S in a posture in which the base material set S extends in the vertical direction.
  • the work table 3 is arranged in the base material set S by rotating each base material set S around the base material rotation center axis, specifically, the central axis of the base material set S, that is, an axis extending in the vertical direction.
  • a hard film can be formed on the substrate W.
  • the vacuum chamber 2 is a hollow casing having a hexahedral shape such as a cube or a rectangular parallelepiped.
  • the vacuum chamber 2 is a container that can be decompressed to a vacuum state and can be kept airtight.
  • the vacuum chamber 2 is provided with an unillustrated gas introduction port for introducing a reaction gas such as nitrogen into the vacuum chamber 2 and an unillustrated gas exhaust port for exhausting the reaction gas from the inside of the vacuum chamber 2.
  • the work table 3 is disposed at the bottom of the vacuum chamber 2.
  • the work table 3 holds the plurality of base material sets S.
  • Each substrate set S includes a plurality of the substrates W.
  • the work table 3 includes a table body and a base material holding device (not shown).
  • the table body is a disk-shaped table and has a horizontal upper surface.
  • the plurality of base material sets S can be arranged in a standing posture, that is, in a posture in which the longitudinal direction of the base material set S is the vertical direction, at a plurality of positions aligned on the upper surface.
  • the table main body of the work table 3 is supported by a rotary support 5 provided substantially at the center of the bottom of the vacuum chamber 2.
  • the rotary support 5 is rotatable around a table rotation center axis that is a vertical axis.
  • the film forming apparatus 1 includes a motor that rotationally drives the rotary support 5 and the work table 3.
  • the rotary support 5 supports the work table 3 such that its own central axis is concentric with the vertical axis passing through the center of the work table 3. Accordingly, when the rotary support 5 is rotated around its central axis, the work table 3 is also rotated around the central axis of the rotary support 5, that is, around the table rotation central axis.
  • the base material holding device rotates the base material sets S around the base material rotation axis while holding the base material sets S.
  • the base material holding device includes a plurality of discs, a plurality of rotating shafts coupled to these discs, and an interlocking mechanism.
  • the disks are arranged along a top surface of the table main body and are arranged at a plurality of positions arranged at equal intervals in the circumferential direction on a circle concentric with the axis of the table main body.
  • Each rotating shaft is fixed so that the center and the center axis of the rotating shaft are aligned in the vertical direction at the center of the lower surface of each disk.
  • Each rotary shaft is supported by the table main body so as to be rotatable about its vertical center axis, that is, the base material rotation central axis.
  • Each rotating shaft rotates about the central axis of the base material set S by rotating about the central axis of the base material set S by rotating about the base material rotation central axis. .
  • the interlock mechanism is constituted by a known gear mechanism, for example.
  • the interlocking mechanism is configured so that each rotation shaft, each disk, and each substrate set S placed thereon is connected to the rotation center of the substrate so as to be interlocked with the rotation of the table body about the rotation axis of the table. Rotate around the axis. In this manner, each base material set S is rotated by the interlock mechanism (not shown) in conjunction with the revolution at a position held on the work table 3 while revolving around the table rotation center axis. . That is, it rotates.
  • the plurality of evaporation sources 4a to 4d are arranged in a portion of the inner wall surface of the vacuum chamber 2 that is aligned in the left-right direction with respect to the work table 3 on which the base material set S is arranged as described above.
  • Each of the evaporation sources 4a to 4d includes an evaporation material holder and an evaporation material attached to the evaporation material holder. Metal ions are generated by the evaporation of the evaporation material, and are irradiated onto the surface of the substrate W.
  • each of the evaporation sources 4a to 4d is disposed on one inner wall surface of the vacuum chamber 2 (in FIG. 1, the right inner wall surface of the vacuum chamber 2). ing.
  • Each of the evaporation sources 4a to 4d has a direction along the central axis of the table rotation, that is, a direction in which the work table 3 moves the substrate W in a region facing the substrate set S in the radial direction of the work table 3. They are arranged at four positions aligned in the vertical direction perpendicular to each other.
  • the direction in which the plurality of evaporation sources according to the present invention are arranged may be a direction that intersects the direction in which the substrate support member moves the substrate, and does not necessarily have to be orthogonal.
  • the evaporation sources 4a and 4d correspond to the first evaporation source, and are opposed to both end sides of the base material set S supported by the work table 3.
  • the height of the upper surface of the evaporation source 4a coincides with the height of the upper end of the substrate set S, or the evaporation source 4a slightly protrudes upward from the upper end of the substrate set S. Is arranged.
  • the height of the lower surface of the evaporation source 4d matches the height of the lower surface of the substrate set S, or the evaporation source 4d is slightly lower than the lower surface of the substrate set S. It is arranged to protrude.
  • the evaporation sources 4b and 4c correspond to a pair of second evaporation sources and are adjacent to the inside of the evaporation sources 4a and 4d, respectively.
  • the four evaporation sources 4a to 4d described above have substantially the same size (vertical dimension).
  • the evaporation material portion of each of the evaporation sources 4a to 4d is circular when viewed from the table rotation center axis and has a diameter of about ⁇ 100 mm.
  • the evaporation source 4a is disposed at a height position #A that slightly protrudes above the upper end of the substrate set S, and the evaporation source 4d is a height position that slightly protrudes below the lower end of the substrate set S. It is arranged at #D.
  • the evaporation source 4b and the evaporation source 4c are located between the evaporation sources 4a and 4d at height positions #B and #C that are arranged at equal intervals (equal pitch) along the direction of the table rotation center axis. Has been placed.
  • the evaporation source 4a and the evaporation source 4d correspond to the first evaporation sources arranged at the positions facing the both ends of the base material set S, and the evaporation source 4b and the evaporation source 4c are respectively the first evaporation sources. It corresponds to a second evaporation source arranged adjacent to the source.
  • the evaporation source 4a is arranged so as to protrude toward the base material set S with respect to the evaporation source 4b.
  • the evaporation source 4a is disposed at a position closer to the base material set S than the evaporation source 4b adjacent to the evaporation source 4a. That is, the distance (X) between the substrate set S and the evaporation source 4a is smaller than the distance (X 1 ) between the substrate set S and the evaporation source 4b (X ⁇ X 1 ).
  • the evaporation source 4d is disposed so as to protrude to the base material set S side from the evaporation source 4c adjacent to the inside of the evaporation source 4d.
  • the evaporation source 4d is arranged at a position closer to the base material set S than the evaporation source 4c. That is, the four evaporation sources 4a to 4d according to this embodiment are arranged in a shape obtained by inverting the C-shape along the direction of the table rotation center axis in a front view.
  • the shape of the array when these evaporation sources 4a to 4d are viewed from the table rotation center axis is not particularly limited.
  • these evaporation sources 4a to 4d may be arranged in a straight line along the table rotation center axis as viewed from the table rotation center axis, or arranged in a non-linear form, for example, a staggered pattern or a spiral pattern. May be.
  • FIGS. 3A to 3C show an arbitrary base set S and an evaporation source 4a (first evaporation source) which is a first evaporation source arranged at a position facing the upper end side of the base set S. And the example of the positional relationship along the direction of the table rotation center axis
  • FIG. 3A shows the state when the evaporation source 4a, which is the first evaporation source arranged at a position facing the upper end side of the base material set S, is in a position close to the radial direction with respect to the base material set S.
  • FIG. 3B shows the vertical position of the evaporation source 4a when the evaporation source 4a is located at a position slightly away from the base material set S in the radial direction from the position shown in FIG.
  • FIG. 3C shows the vertical position of the evaporation source 4a when the evaporation source 4a is far from the base material set S in the radial direction.
  • the evaporation source 4a disposed at a position facing the upper end side of the base material set S has a radial distance from the base material set S (FIG. 3 (a)).
  • the ends of the base material set S along the direction of the table rotation center axis (the upper ends in FIGS. 3A to 3C).
  • the upward protrusion amount of the evaporation source 4a From the upper end of the base material set S, that is, the upward protrusion amount of the evaporation source 4a (the protrusion amount Y 2 , shown in FIGS. 3A to 3C).
  • the evaporation source 4b which is the second evaporation source adjacent to the evaporation source 4a, is along a direction parallel to the table rotation center axis as the distance from the base material set S increases, as in the arrangement of the evaporation source 4a. Are arranged in a direction approaching the end of the base material set S.
  • the evaporation source 4d which is the first evaporation source arranged to face the lower end side of the base material set S.
  • a plurality of substrate sets S (for example, a height of 600 mm) including a plurality of substrates W to be deposited on a rotary work table 3 (for example, ⁇ 700 mm) in a vacuum chamber 2. ) Is installed. After this mounting, the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated to form a substantially vacuum state, for example, a state where the nitrogen pressure is about 3 Pa.
  • the range (processing space) in which the base material W is subjected to film formation processing is the entire length of the base material set S in the rotation axis direction.
  • the processing center position of the base material set S that is, the center position in the height direction of the processing region of the base material set S is a position 300 mm above the lower end of the base material set S. That is, the center position of the processing region in the height direction is set to an intermediate position of the base material set S with respect to the base material rotation center axis direction (vertical direction) of the base material set S.
  • Table 1 summarizes the results of each experimental example in which a hard film was formed on the surface of the substrate W under conditions 1 to 4 using the film forming apparatus 1 shown in FIG. These are graphs showing the results of these experimental examples.
  • FIG. 4 shows the result of the film forming process under condition 1.
  • Film formation under condition 1 corresponds to the first comparative example.
  • a hard film was formed on the surface of the substrate W using one of a plurality of evaporation sources (for example, the evaporation source 4b).
  • the evaporation source 4b is arranged so that the center of the evaporation source 4b is at a position 100 mm above the processing center of the substrate set S (the center position in the height direction of the processing region).
  • the distance from S (TS distance: X 1 ) is 160 mm.
  • the maximum value of the film thickness of the substrate W was 3.0 ⁇ m. Then, as shown in FIG.
  • the curve indicating the film thickness distribution has a film thickness peak (indicating that the hard film is thickest) at the position corresponding to the evaporation source 4b, and is directed upward and downward of the substrate W. As a result, it has a mountain-shaped curve that gradually reduces the thickness of the hard coating.
  • FIG. 5 shows the result of the film forming process under condition 2.
  • Film formation under condition 2 corresponds to the second comparative example.
  • a hard film was formed on the surface of the substrate W using the evaporation source 4b which is one of the plurality of evaporation sources.
  • the evaporation source 4b is arranged so that its center is at a position 100 mm above the processing center of the substrate set S, and the distance (TS distance: X) between the evaporation source 4b and the substrate set S is Condition 1 Smaller than that of 140 mm (X ⁇ X 1 ).
  • the maximum value of the film thickness of the substrate W was 3.3 ⁇ m.
  • the curve indicating the film thickness distribution has a film thickness peak at the position corresponding to the evaporation source 4b (indicating that the hard film is the thickest), and above and below the substrate W.
  • the curve becomes a mountain-shaped curve in which the hard film becomes thinner toward the surface, and the curve protrudes sharper than the curve corresponding to the condition 1 shown in FIG. From this, when the evaporation source is brought close to the substrate set S side, the film thickness of the hard film formed on the substrate W becomes thick near the center axis height of the evaporation source, and from there about 100 mm in the vertical direction. It can be confirmed that the film becomes thinner at positions farther away.
  • FIG. 6 shows the result of the film forming process under condition 3.
  • Film formation under condition 3 corresponds to a third comparative example.
  • a hard film is formed on the surface of the substrate W using all of the four evaporation sources 4a to 4d, but the distance between each evaporation source 4a to 4d and the substrate set S (TS distance: X 1 ) All are 160 mm.
  • the evaporation sources 4a to 4d are arranged at an equal pitch of 180 mm along the table rotation central axis direction.
  • the maximum value of the thickness of the substrate W was 3.44 ⁇ m, and the minimum value was 2.88 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows a curve corresponding to the film thickness distribution obtained only with a single evaporation source by a broken line and a curve corresponding to the film thickness distribution obtained by the four evaporation sources 4a to 4d by a solid line.
  • the depression at the upper end and the lower end of the processing space is large (film thickness: 2.88 ⁇ m). From this, it can be confirmed that the thickness of the hard coating formed on both ends of the base material W in the vertical direction is thin.
  • FIG. 7 shows the result of the film formation process under condition 4, and the film formation under condition 4 corresponds to an example of the present invention.
  • a hard film is formed on the surface of the substrate W using all of the four evaporation sources 4a to 4d, and the distance (TS distance: X) between the evaporation source 4a and the substrate set S and evaporation
  • the distance (X) between the source 4d and the substrate set S is 140 mm
  • the distance (X 1 ) between the evaporation source 4b and the substrate set S and the distance between the evaporation source 4c and the substrate set S (X 1 ) is 160 mm.
  • the evaporation source 4a and the evaporation source 4d (that is, the first evaporation source) which are the first evaporation sources arranged at positions facing the both ends of the base material set S are arranged inside the evaporation source 4a and the evaporation source 4d.
  • the second evaporation source adjacent to the evaporation source 4b and the evaporation source 4c are disposed so as to protrude toward the base material set S side.
  • the evaporation sources 4a to 4d are arranged at an equal pitch of 180 mm intervals along the rotation axis direction.
  • FIG. 7 shows a curve corresponding to the film thickness distribution obtained only with a single evaporation source by a broken line and a curve corresponding to the film thickness distribution obtained by the four evaporation sources 4a to 4d by a solid line.
  • the depression at the upper end and the lower end of the processing space is small (film thickness: 3.13 ⁇ m).
  • the film forming apparatus 1 according to the second embodiment also includes a work table 3 that supports a plurality of base material sets S each including a plurality of base materials W. . While the work table 3 supports each base material set S in a vertical posture in which the base material set S extends in the vertical direction, a hard coating is formed on the base material W included in each base material set S. . Even in the second embodiment, the posture of each base material set S is not limited. For example, even if each base material set S is disposed in the vacuum chamber 2 so as to extend in the left-right direction, a hard film can be formed on the base material W included in each base material set S.
  • the configuration of the film forming apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 8 is substantially the same as the apparatus according to the first embodiment (see FIG. 1) shown in FIG. That is, the film forming apparatus 1 of the second embodiment includes a vacuum chamber 2 that accommodates the substrate W, a plurality of evaporation sources provided on the inner wall surface of the vacuum chamber 2, and the work table 3.
  • the work table 3 rotates the base material set S about the base material rotation center axis in the vertical direction given to each base material set S while supporting the base material set S.
  • the film forming apparatus 1 includes a discharge power source (not shown) that generates a vacuum arc discharge in the plurality of evaporation sources arranged in the vacuum chamber 2 and each substrate W placed on the work table 3. And a bias power supply (not shown) for applying a negative voltage.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the plurality of evaporation sources include five evaporation sources 4a, 4b, 4c, 4d, and 4e.
  • These evaporation sources 4a to 4e are provided on the inner wall surface of the vacuum chamber 2 (in FIG. 8, the inner wall surface on the right side of the vacuum chamber 2), and are disposed on each base material set S arranged on the work table 3. They are arranged at height positions #A to #E that can face each other.
  • These evaporation sources 4a to 4e have substantially the same size (vertical height).
  • the evaporation material portion of each of the evaporation sources 4a to 4d is circular when viewed from the table rotation center axis and has a diameter of about ⁇ 100 mm.
  • the evaporation source 4a is arranged at a height position #A such that a portion above the central portion in the vertical direction of the evaporation source 4a protrudes upward from the upper end of the base material set S. ing.
  • the evaporation source 4d is arranged at a height position #D such that a portion below the central portion in the vertical direction of the evaporation source 4d protrudes downward from the lower end of the base material set S.
  • the evaporation source 4b, the evaporation source 4c, and the evaporation source 4e are disposed between the evaporation source 4a and the evaporation source 4d.
  • the evaporation sources 4b, 4c and 4e according to this embodiment are respectively arranged at height positions #B, #C and #E arranged at equal intervals (equal pitch) along the vertical direction. Depending on the experimental conditions described below, the intervals between the evaporation sources may be unequal (unequal pitch).
  • the evaporation source 4a and the evaporation source 4d are a pair of first evaporation sources arranged at positions facing both ends of the base material set S, and the evaporation source 4b and the evaporation source 4c are the first evaporation sources.
  • the second evaporation sources arranged so as to be adjacent to the inside of the evaporation sources 4a and 4d.
  • the evaporation source 4a is disposed so as to protrude toward the substrate W with respect to the evaporation source 4b. In other words, the evaporation source 4a is disposed so as to be closer to the base material set S side than the evaporation source 4b.
  • the distance (X 5 ) between the base material set S and the evaporation source 4a is smaller than the distance (X 6 ) between the base material set S and the evaporation source 4b (X 5 ⁇ X 6 ).
  • the evaporation source 4d is disposed so as to protrude toward the base material set S with respect to the evaporation source 4c. In other words, the evaporation source 4d is arranged so as to be closer to the base material set S side than the evaporation source 4c.
  • the evaporation source 4e corresponds to a third evaporation source adjacent to the inside of the evaporation sources 4c and 4d.
  • the height position of the evaporation source 4e according to this embodiment is the same height position as the processing height center of the base material set S, that is, the height position equivalent to the height position of the central portion in the vertical direction of the base material set S. #E.
  • the distance between the evaporation source 4e corresponding to the third evaporation source and the substrate set S is equal to the distance between the evaporation sources 4b and 4c corresponding to the second evaporation source and the substrate set S. .
  • the five evaporation sources 4a to 4e are arranged in a reversed shape of the C shape along the direction of the table rotation center axis in a front view.
  • the shape of the array when these five evaporation sources 4a to 4e are viewed from the table rotation center axis may be linear along the direction of the table rotation center axis (ie, the vertical axis direction), or may be non-linear. Good. For example, it may be arranged in a staggered arrangement or may be arranged in a spiral.
  • a plurality of base material sets S for example, high height workpieces 3) each including a plurality of base materials W to be deposited on a rotary work table 3 (for example, ⁇ 700 mm) in a vacuum chamber 2 are used. 600 mm).
  • the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated to form a substantially vacuum state, for example, a state where the nitrogen pressure is about 3 Pa.
  • an arc current of 100 A is supplied from the discharge power source to the evaporation sources 4a to 4e, and a bias voltage of 30 V for applying a negative voltage to the substrate W on the work table 3 is applied from the bias power source.
  • the range (processing space) in which the substrate W is subjected to film formation is the entire length of the substrate set S in the direction of the substrate rotation center axis of the substrate set S.
  • the position of the processing center of the base material set S (the position of the center of the processing region in the height direction) is a position 300 mm above the lower end of the base material set S. That is, the center position in the height direction of the processing region is set to an intermediate position in the substrate rotation center axis direction (vertical direction) of the substrate set S.
  • Table 2 summarizes the results of each experimental example in which a hard film was formed on the surface of the substrate W under conditions 5 to 8 using the film forming apparatus 1 shown in FIG. These are graphs of the results of these experimental examples.
  • FIG. 9 shows the result of the film forming process under the condition 5.
  • Film formation under condition 5 corresponds to a fourth comparative example. Under this condition 5, the distance (TS distance: X 6 ) between each of the evaporation sources 4a to 4e and the base material set S is 160 mm. The evaporation sources 4a to 4e are arranged at an equal pitch along the vertical direction. The pitches (P 1 to P 4 ) between the evaporation sources adjacent to each other are all 150 mm.
  • This condition 5 is a reference for each condition in the experimental example of the apparatus using FIG. As a result of film formation under this condition 5, the maximum value of the film thickness of the substrate W was 3.92 ⁇ m and the minimum value was 3.46 ⁇ m.
  • the center value (average value) of the film thickness of the substrate W was 3.69 ⁇ m, and the variation in the film thickness distribution on the substrate W was ⁇ 6.3%.
  • the curve which shows film thickness distribution has fallen largely in the upper end part and lower end part of processing space (film thickness: 3.46 micrometers). From this, it can be confirmed that the thickness of the film formed on both ends in the longitudinal direction of the substrate W is thin.
  • FIG. 10 shows the result of the film forming process under the condition 6.
  • Film formation under condition 6 corresponds to the fifth comparative example.
  • Condition 6 is obtained by changing the pitches (P 1 to P 4 ) of the five evaporation sources 4a to 4e from condition 5.
  • the pitch (P 1 ) between the evaporation source 4a and the evaporation source 4b and the pitch (P 4 ) between the evaporation source 4c and the evaporation source 4d under condition 6 are 145 mm
  • Both (P 2 ) and the pitch (P 3 ) between the evaporation source 4e and the evaporation source 4c are 155 mm.
  • the distance between the evaporation sources 4a to 4e and the base material set S (TS distance: X 6 ) is 160 mm.
  • the maximum value of the film thickness of the substrate W was 3.95 ⁇ m and the minimum value was 3.52 ⁇ m. Further, the center value (average value) of the film thickness of the substrate W was 3.74 ⁇ m, and the variation in the film thickness distribution on the substrate W was ⁇ 5.8%. And as shown in FIG. 10, the curve which shows film thickness distribution has fallen in the site
  • FIG. 11 shows the result of the film forming process under the condition 7, and the film forming under the condition 7 corresponds to the embodiment of the present invention.
  • this condition 7 compared with the above condition 5, the distance (TS distance: X 5) between the evaporation source 4a, 4d, which is a pair of first evaporation sources facing the both ends of the substrate set S, and the substrate set S. ) Have been changed to 140 mm.
  • the distance between the evaporation source 4b and the substrate set S (X 6), the distance between the evaporation source 4e and the distance between the base set S (X 6) and the evaporation source 4c and the substrate set S (X 6) is Both are changed to 160 mm.
  • a pair of evaporation sources 4a and 4d which are a pair of first evaporation sources, disposed at positions facing both ends of the base material set S are disposed between the evaporation sources 4a and 4d.
  • the plurality of evaporation sources that is, the evaporation sources 4b and 4c as the second evaporation source and the evaporation source 4e as the third evaporation source are arranged so as to protrude toward the base material set S side.
  • the pitch (P 1 to P 4 ) between the evaporation sources adjacent to each other among the evaporation sources 4a to 4e is 150 mm.
  • the maximum value of the film thickness of the substrate W was 3.92 ⁇ m and the minimum value was 3.70 ⁇ m. Further, the center value (average value) of the film thickness of the substrate W is 3.81 ⁇ m, and the variation in the film thickness distribution in the substrate W is ⁇ 3.0%, which is a better result than the conditions 5 and 6. became. And as shown in FIG. 11, it can confirm that the fall (film thickness: 3.70 micrometer) of the site
  • FIG. 12 shows the result of the film forming process under the condition 8, and the film forming under the condition 8 corresponds to the embodiment of the present invention.
  • this condition 8 compared with condition 5, the distance (TS distance: X 5 ) between the evaporation sources 4a and 4d, which are a pair of first evaporation sources facing the both ends of the substrate set S, and the substrate set S is 145 mm.
  • the distance between the evaporation source 4b and the substrate set S (X 6), the distance between the evaporation source 4c and the distance between the base set S (X 6) and the evaporation source 4e and the substrate set S (X 6) Both 160 mm.
  • the pitches (P 1 to P 4 ) between the evaporation sources adjacent to each other are changed to 145 mm. Therefore, the evaporation sources 4a and 4d, which are a pair of first evaporation sources arranged at positions facing both ends of the base material set S, are a plurality of evaporation sources arranged between the evaporation sources 4a and 4d. That is, they are arranged so as to protrude to the base material set S side from any of the evaporation sources 4b, 4c as the second evaporation source and the evaporation source 4e as the third evaporation source.
  • the pitch of the pitch (P 1) and the evaporation source 4c of the evaporation source 4a and the evaporation source 4b and the evaporation source 4d (P 4) is changed to 148 mm
  • the pitch (P 3 ) between the evaporation source 4c and the evaporation source 4e are both changed to 152 mm. That is, the vertical intervals P 1 , P 4 between the evaporation sources 4 a, 4 d corresponding to the pair of first evaporation sources and the evaporation sources 4 b, 4 c corresponding to the pair of second evaporation sources adjacent to each other inside them.
  • the maximum film thickness of the substrate W was 3.88 ⁇ m, and the minimum value was 3.69 ⁇ m.
  • the central value (average value) of the film thickness of the substrate W was 3.78 ⁇ m, and the variation in the film thickness distribution on the substrate W was ⁇ 2.5%, which was a better result than the condition 7. .
  • the film on the surface of the base material W is substantially uniform.
  • the film thickness can be made.
  • the central value (average value) of the film thickness of the base material W can also be increased.
  • the evaporation sources 4a and 4d corresponding to the first evaporation source and the evaporation sources 4b and 4c corresponding to the second evaporation source Are formed on the surface of the substrate W so that the distances P 1 and P 4 are smaller than the distances P 2 and P 3 between the evaporation sources 4b and 4c and the evaporation source 4e corresponding to the third evaporation source inside thereof. It is possible to reduce the variation in the film thickness of the coated film.
  • the arrangement of the evaporation sources 4b, 4c, 4e can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the distance between the evaporation source 4b and the substrate set S, the distance between the evaporation source 4e and the substrate set S, and the distance between the evaporation source 4c and the substrate set S are all the same.
  • the distance between the evaporation source 4b and the substrate set S may be smaller than the distance between the evaporation source 4e and the substrate set S, and may be larger than the distance between the evaporation source 4a and the substrate set S.
  • the distance between the evaporation source 4c and the substrate set S may be smaller than the distance between the evaporation source 4e and the substrate set S and larger than the distance between the evaporation source 4d and the substrate set S. That is, the arrangement of the evaporation source 4b, the evaporation source 4e, and the evaporation source 4c is not limited to a linear arrangement in the vertical direction as shown in FIG.
  • these evaporation sources 4a and 4a, 4d may be arrange
  • FIG. 13 is a schematic plan view of a film forming apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus includes a pair of partition plates 16 a and 16 b that define the vacuum chamber 12.
  • a base material support 13 is provided in the vacuum chamber 12, and a base material set S ′ is placed on the base material support 13.
  • the film forming apparatus includes a plurality of evaporation sources 14a to 14d, and these evaporation sources 14a to 14d are formed of a pair of side walls interposed between the partition plates 16a and 16b.
  • the base material set S ′ is subjected to film formation while being reciprocated linearly in the vacuum chamber 12 in the horizontal direction, that is, in the left-right direction on the paper surface.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • the evaporation sources 14a to 14d are provided in the vacuum chamber 12 in the same arrangement as in the first embodiment. Therefore, the third embodiment is different from the first embodiment only in how the substrate set S ′ is moved in the vacuum chamber, and the other points are the same.
  • the film forming process is the same as that in the first embodiment.
  • the evaporation sources 4a to 4d shown in FIG. 1 are such that both the uppermost evaporation source 4a and the lowermost evaporation source 4d protrude toward the base material side with respect to the other evaporation sources 4b and 4c.
  • the present invention also includes a mode in which only one of the evaporation sources 4a and 4d protrudes toward the substrate.
  • the film thickness at the upper end of the substrate is extremely small, but the decrease in the film thickness at the lower end is within an allowable range. The film thickness can be improved even if only the upper evaporation source 4a protrudes toward the substrate.
  • a film forming apparatus for forming a film by performing PVD treatment on the surfaces of a plurality of base materials, which can increase the uniformity of the thickness of the film.
  • a membrane device is provided.
  • the film forming apparatus includes: a vacuum chamber that houses the plurality of base materials; a base material support member that is provided in the vacuum chamber and moves the base material in the vacuum chamber while supporting the base material; A plurality of evaporation sources arranged on the inner wall surface of the vacuum chamber and arranged in a row in a direction crossing a direction in which the substrate support member moves the substrate.
  • the plurality of evaporation sources includes a first evaporation source that is at least one of two evaporation sources located at both ends of the plurality of evaporation sources in the direction in which the plurality of evaporation sources are arranged, and is adjacent to the first evaporation source.
  • the first evaporation source is disposed so as to protrude to the base material side with respect to the second evaporation source.
  • the uniformity of the film thickness on the surface of the substrate can be improved. it can.
  • the direction in which the base material supporting member moves the base material means the direction of the tangent of the movement locus when the base material moves other than linear movement.
  • two evaporation sources respectively located at both ends in the direction in which the plurality of evaporation sources are arranged are both the first evaporation sources.
  • the first evaporation source is disposed at both ends of the base material and facing at least one end of both ends in a direction perpendicular to a direction in which the base material support member moves the base material. It is preferable.
  • the plurality of evaporation sources further include a third evaporation source located adjacent to the second evaporation source and opposite to the first evaporation source side, and each of the first evaporation sources and a second adjacent to the inside thereof.
  • the interval between the evaporation source and the direction perpendicular to the direction in which the substrate support member moves the substrate is the interval between the second evaporation source and the third evaporation source adjacent to the inside. It is preferable that the base material supporting member is smaller than the interval in the direction perpendicular to the direction in which the base material is moved. This arrangement makes it possible to reduce variations in the film thickness of the film formed on the surface of the substrate.

Abstract

基材（Ｗ）の表面に対してＰＶＤ処理を行って皮膜を形成し、かつ、その厚みの均一性を高めることが可能な成膜装置（１）が提供される。この装置は、基材（Ｗ）を収容する真空チャンバ（２）と、その内壁面に設けられる複数の蒸発源と、複数の基材（Ｗ）を支持しながら前記基材（Ｗ）を真空チャンバ（２）内で移動させる基材支持部材（３）と、を備える。複数の蒸発源は、テーブル回転中心軸に沿う方向に並ぶように配置され、基材Ｗの両端側に対向する蒸発源（４ａ，４ｄ）のうちの少なくとも一方である第１蒸発源とその内側に隣接する第２蒸発源（４ｂ，４ｃ）とを含む。第１蒸発源は、第２蒸発源よりも基材（Ｗ）側に突出するように配置される。

Description

成膜装置
　本発明は、ＰＶＤ処理を行う成膜装置に関する。
　一般に、切削工具の耐磨耗性の向上や、機械部品の摺動面の摺動特性の向上を目的として、切削工具及び機械部品となる基材（成膜対象物）の表面に対して、物理的蒸着（ＰＶＤ）法やよる硬質皮膜（ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ等）の成膜が行われている。このような硬質皮膜の成膜に用いられる装置としては、アークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置やスパッタリング装置などの成膜装置が挙げられる。
　このようなＰＶＤ処理を行う成膜装置として、基材を収容する真空チャンバと、当該真空チャンバ内に設けられた複数の蒸発源と、基材を搭載し且つこの基材を蒸発源の周囲で旋回させるワークテーブルと、を備え、前記ワークテーブルに搭載された基材の表面に対してＰＶＤ処理を行うものが、知られている。前記ワークテーブルは、上下方向の回転中心軸回りを回転し、この回転に伴い、当該ワークテーブルに載置された基材自身をその中心である上下軸心回りに回転すなわち自転させる。前記各蒸発源は、前記ワークテーブルの回転軸心と平行な姿勢で配列されている。
　上述したＰＶＤ処理を行う成膜装置として、特許文献１には、真空チャンバと、この真空チャンバ内に配置される複数の成膜用蒸発源と、を備えた成膜装置が開示されている。前記複数の成膜用蒸発源は、前記ワークテーブルに設置された基材に対向するように配置され、真空チャンバの高さ方向に重なり合うことなくほぼ一定間隔で並べられている。この成膜装置では、前記成膜用蒸発源に真空アーク放電を生じさせることにより、当該蒸発源に取り付けられた蒸発材料から金属イオンが蒸発し、この金属イオンが前記基材の表面に照射されることにより、成膜処理が行われる。
　前記特許文献１に開示されているような従来型の成膜装置を用いて基材の表面に硬質皮膜を成膜する場合、成膜対象である基材の表面全体に亘って略均一な硬質皮膜を成膜することができないことが懸念される。通常、窒素や炭化水素系のガス（メタンやアセチレンなど）の反応ガス下で、真空チャンバ内に配置された複数の蒸発源に真空アーク放電を生じさせて、蒸発源に取り付けた蒸発材料を蒸発させ、発生した金属イオンを基材の表面に照射して窒化膜や炭化膜などの硬質皮膜を形成することが、行われる。このようにして基材の表面に硬質皮膜を形成すると、基材の長手方向（ワークテーブルの回転軸心に沿った方向、すなわち上下軸心方向）において、皮膜の厚みにばらつきが生じてしまう。
　特に、基材表面の皮膜厚さは、基材の長手方向中途部で最大となり、基材の両端部のうちの少なくとも一方の端部で最小となり、その差は著しい。したがって、従来の成膜装置を用いて基材の表面に硬質皮膜を成膜しても、この基材の皮膜は作業者が所望としているような略均一な厚みとはならない。
特許第４６９３００２号公報
　本発明は、複数の基材の表面に対してＰＶＤ処理を行うことにより皮膜を形成する成膜装置であって、当該皮膜の厚みの均一性を高めることが可能な成膜装置を提供することを目的とする。
　本発明が提供する成膜装置は、前記複数の基材を収容する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、前記基材を支持しながら前記基材を真空チャンバ内で移動させる基材支持部材と、前記真空チャンバの内壁面に設けられ、前記基材支持部材が前記基材を移動させる方向と交差する方向に列をなして並ぶように配置された複数の蒸発源と、を備える。前記複数の蒸発源は、当該複数の蒸発源のうち当該複数の蒸発源が並ぶ方向の両端にそれぞれ位置する２つの蒸発源の少なくとも一方である第１蒸発源と、当該第１蒸発源に隣接する第２蒸発源とを含み、前記第１蒸発源は前記第２蒸発源よりも前記基材側に突出するように配置されている。
本発明の第１実施形態に係る成膜装置を示す図である。 前記第１実施形態に係る成膜装置を拡大した図である。 蒸発源と基材との間隔を示した図である。 図１に示される装置を用いて条件１で成膜を行うことにより得られた膜厚分布を示す図である。 図１に示される装置を用いて条件２で成膜を行うことにより得られた膜厚分布を示す図である。 図１に示される装置を用いて条件３で成膜を行うことにより得られた膜厚分布を示す図である。 図１に示される装置を用いて条件４で成膜を行うことにより得られた膜厚分布を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る成膜装置を示す図である。 図８に示される装置を用いて条件５で成膜を行うことにより得られた膜厚分布の状況を示す図である。 図８に示される装置を用いて条件６で成膜を行うことにより得られた膜厚分布の状況を示す図である。 図８に示される装置を用いて条件７で成膜を行うことにより得られた膜厚分布の状況を示す図である。 図８に示される装置を用いて条件８で成膜を行うことにより得られた膜厚分布の状況を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る成膜装置の平面模式図である。 図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。
　以下、本発明の実施形態を、図に基づき説明する。
［第１実施形態］
　図１には、本発明の第１実施形態に係る成膜装置１（ＰＶＤ処理装置）が示されている。この成膜装置１は、複数の基材Ｗ（ワーク）を収容する真空チャンバ２を備え、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）を利用して、前記真空チャンバ２内に配置された前記各基材Ｗ（ワーク）の表面に硬質皮膜を成膜する装置である。この成膜装置１には、アークイオンプレーティング法を用いて成膜を行うＡＩＰ装置や、スパッタ法を用いて成膜を行うスパッタ装置などがある。
　このような成膜装置１で成膜される基材Ｗとしては、様々なものが考えられるが、例えば、切削工具やプレス加工のときに用いられる金型などがある。これら切削工具や金型には、削り出し加工時やプレス加工時に大きな負荷がかかるため、耐摩耗性や摺動特性などの向上が求められている。斯かる特性を実現するために、ＰＶＤ法を用いて、基材Ｗの表面に硬質皮膜（ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、等）の成膜が行われる。
　以降の説明において、図１上での上下方向を、成膜装置１及び真空チャンバ２の上下方向とし、図１上での左右方向を、成膜装置１及び真空チャンバ２の左右方向とする。また、図１の奥行き方向を、成膜装置１及び真空チャンバ２の前後方向とする。
　以下、第１実施形態の成膜装置１の詳細を説明する。
　図１に示すように、第１実施形態の成膜装置１の真空チャンバ２は、それぞれが複数の基材Ｗを含む複数の基材セットＳを収容する。当該成膜装置１は、前記真空チャンバ２に加え、この真空チャンバ２の内壁面に設けられた複数の蒸発源４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、基材支持部材であるワークテーブル３と、前記真空チャンバ２に配置された複数の蒸発源４ａ～４ｄに真空アーク放電を生じさせる図略の放電電源と、を有している。さらに、配置された基材Ｗに負の電圧を印可させる図略のバイアス電源がワークテーブル３に接続されている。
　前記ワークテーブル３は、前記真空チャンバ２内に収容された基材セットＳを支持しながらこれらの基材セットＳを当該基材セットＳについて与えられた基材回転中心軸回りに回転させる。しかし、本発明では基材支持部材が基材を移動させる方向は特に限定されない。例えば基材支持部材は後述の第３実施形態で示されるように基材を直線移動させるものでもよい。本発明において、基材が直線移動以外の移動をする場合、「基材支持部材が基材を移動させる方向」はその移動軌跡の接線方向を意味する。
　第１実施形態に係るワークテーブル３は、各基材セットＳを当該基材セットＳが上下方向に延びる姿勢で支持する。ワークテーブル３は、各基材セットＳを前記基材回転中心軸、詳しくは当該基材セットＳの中心軸すなわち上下方向に延びる軸、回りに回転させることにより、基材セットＳに配置された基材Ｗに対して硬質皮膜を形成することを可能にする。しかし、本発明では、真空チャンバ２内に基材Ｗが左右方向に延びる軸回りに回転するように配置されても、その基材Ｗに対して硬質皮膜を形成することが、可能である。
　前記真空チャンバ２は、例えば立方体や直方体などの六面体形状を有する空洞の筺体である。真空チャンバ２は、その内部を真空状態まで減圧することが可能であってその真空状態の内部を気密に保持できる容器である。真空チャンバ２の側壁には、成膜前の基材Ｗを真空チャンバ２内に搬入したり、成膜後の基材Ｗを真空チャンバ２から外部に搬出したりするための図略の扉が開閉自在に設けられている。真空チャンバ２には、真空チャンバ２内部へ窒素などの反応ガスを導入する図略のガス導入口と、真空チャンバ２内部から反応ガスを排出する図略のガス排気口とが設けられている。
　前記ワークテーブル３は、前記真空チャンバ２内の底部に配置されている。ワークテーブル３は、前記複数の基材セットＳを保持する。各基材セットＳは複数の前記基材Ｗを含む。ワークテーブル３は、テーブル本体と、図示されていない基材保持装置と、を備える。
　前記テーブル本体は、円板状の台であり、水平な上面を有する。この上面に並ぶ複数の位置にそれぞれ前記複数の基材セットＳが起立姿勢つまり基材セットＳの長手方向が上下方向となる姿勢で配置されることが可能である。このワークテーブル３のテーブル本体は、真空チャンバ２の底部の略中心に設けられた回転支持体５によって支持されている。回転支持体５は、上下方向の軸であるテーブル回転中心軸回りに回転可能である。成膜装置１は、前記回転支持体５及び前記ワークテーブル３を回転駆動するモータなどを備える。前記回転支持体５は、それ自身の中心軸がワークテーブル３の中心を通る上下方向の軸とほぼ一致して同心状となるようにワークテーブル３を支持している。従って、前記回転支持体５がその中心軸回りに回転することによって、ワークテーブル３も回転支持体５の中心軸すなわちテーブル回転中心軸回りに回転する。
　前記基材保持装置は、前記各基材セットＳを保持しながらこれらの基材セットＳを基材回転軸回りに回転させる。基材保持装置は、複数の円板と、これらの円板にそれぞれ連結される複数の回転軸と、連動機構と、を含む。前記各円板は、前記テーブル本体の上面に沿って並び、かつ、テーブル本体の軸心と同心の円上に周方向に等間隔で並ぶ複数の位置にそれぞれ配置されている。前記各回転軸は、前記各円板の下面の中心に当該中心と当該回転軸の中心軸とが上下方向に並ぶように固定されている。各回転軸は、その上下方向の中心軸つまり前記基材回転中心軸回りに回転自在となるように前記テーブル本体に支持されている。各回転軸は、それ自身が前記基材回転中心軸を中心に回転することで、前記円板の上に載置された基材セットＳを当該基材セットＳの中心軸の回りで回転させる。
　前記連動機構は、例えば周知の歯車機構により構成される。前記連動機構は、前記テーブル回転中心軸回りの前記テーブル本体の回転と連動するように、前記各回転軸、各円板及びその上に載置された各基材セットＳをその基材回転中心軸回りに回転させる。このようにして、各基材セットＳは、前記テーブル回転中心軸の回りを公転しつつ、ワークテーブル３上に保持された位置で、前記公転と連動して図略の連動機構により回転させられる。すなわち、自転する。
　前記複数の蒸発源４ａ～４ｄは、前記真空チャンバ２の内壁面のうち、前記のように基材セットＳが配置されるワークテーブル３に対して左右方向に並ぶ部位に、配置されている。各蒸発源４ａ～４ｄは、蒸発材料保持体と、当該蒸発材料保持体に取り付けられた蒸発材料と、を含む。前記蒸発材料の蒸発により金属イオンが発生し、前記基材Ｗの表面に照射される。
　図１，図２に示すように、第１実施形態に係る前記各蒸発源４ａ～４ｄは、真空チャンバ２の一方側の内壁面（図１では、真空チャンバ２の右側内壁面）に配置されている。各蒸発源４ａ～４ｄは、前記ワークテーブル３の径方向に基材セットＳと対向する領域内で、前記テーブル回転中心軸に沿う方向、つまり、ワークテーブル３が基材Ｗを移動させる方向と直交する上下方向、に並ぶ４つの位置にそれぞれ配置されている。
　なお、本発明に係る複数の蒸発源が配列される方向は、基材支持部材が基材を移動させる方向に対して交差する方向であればよく、必ずしも直交していなくてもよい。
　図１及び図２に示す前記蒸発源４ａ～４ｄのうち、蒸発源４ａ，４ｄは第１蒸発源に相当し、ワークテーブル３に支持されている基材セットＳの両端側に対向するように設けられる。蒸発源４ａは、当該蒸発源４ａの上面の高さが前記基材セットＳの上端の高さと一致し、あるいは、当該蒸発源４ａが当該基材セットＳの上端より上方向に若干突出するように配置されている。同様に、蒸発源４ｄは、当該蒸発源４ｄの下面の高さが前記基材セットＳの下面の高さと一致し、あるいは、当該蒸発源４ｄが当該基材セットＳの下面より下方向に若干突出するように配置されている。
　前記蒸発源４ｂ，４ｃは、一対の第２蒸発源に相当し、前記各蒸発源４ａ，４ｄの内側にそれぞれ隣接する。以上述べた４つの蒸発源４ａ～４ｄは互いに略同じ大きさ（上下方向の寸法）を有している。例えば、各蒸発源４ａ～４ｄの蒸発材料部分がテーブル回転中心軸から見て円形であってφ１００ｍｍ程度の直径を有している。
　前記蒸発源４ａは、前記基材セットＳの上端より上方に若干突出する高さ位置♯Ａに配置されており、蒸発源４ｄは、基材セットＳの下端より下方に若干突出する高さ位置♯Ｄに配置されている。蒸発源４ｂ及び蒸発源４ｃは、蒸発源４ａと蒸発源４ｄとの間にあって、テーブル回転中心軸の方向に沿って等間隔（等ピッチ）で並ぶような高さ位置♯Ｂ，♯Ｃにそれぞれ配置されている。前記のように、蒸発源４ａ、蒸発源４ｄは、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された第１蒸発源に相当し、蒸発源４ｂ、蒸発源４ｃは、各第１蒸発源に隣接するように配備された第２蒸発源に相当する。
　図２に示すように、蒸発源４ａは、蒸発源４ｂに対して基材セットＳ側に突出するように配置されている。言い換えれば、蒸発源４ａは、その内側に隣接する蒸発源４ｂよりも基材セットＳに近い位置に配置されている。つまり、基材セットＳと蒸発源４ａとの距離（Ｘ）は、基材セットＳと蒸発源４ｂとの距離（Ｘ１）よりも小さい（Ｘ＜Ｘ１）。また、蒸発源４ｄは、蒸発源４ａと同様に、当該蒸発源４ｄの内側に隣接する蒸発源４ｃよりも基材セットＳ側に突出するように配置されている。言い換えれば、蒸発源４ｄは、蒸発源４ｃよりも基材セットＳに近い位置に配置されている。すなわち、この実施の形態に係る４つの蒸発源４ａ～４ｄは、正面視で前記テーブル回転中心軸の方向に沿って、Ｃの字状を反転した形状に配列されている。
　これらの蒸発源４ａ～４ｄをテーブル回転中心軸から見たときの配列の形状は、特に限定されない。例えば、これらの蒸発源４ａ～４ｄは、テーブル回転中心軸から見て当該テーブル回転中心軸に沿う直線状に配置されていてもよいし、非直線状、例えば千鳥状や螺旋状に配置されていてもよい。
　図３（ａ）～（ｃ）は、任意の基材セットＳと、その基材セットＳの上端側に対向する位置に配置された第１蒸発源である蒸発源４ａ（第１蒸発源）及びその内側に隣接する第２蒸発源である蒸発源４ｂと、のテーブル回転中心軸の方向に沿った位置関係の例を示している。図３（ａ）は、基材セットＳの上端側に対向する位置に配置された第１蒸発源である蒸発源４ａが当該基材セットＳに対して径方向に近い位置にあるときの当該蒸発源４ａの上下方向の位置つまりテーブル回転中心軸と平行な方向の位置（高さ位置）を示している。同様に、図３（ｂ）は、前記蒸発源４ａが図３（ａ）に示す位置よりも基材セットＳから径方向に少し離れた位置にあるときの当該蒸発源４ａの上下方向の位置を示し、図３（ｃ）は、前記蒸発源４ａが前記基材セットＳから径方向に遠く離れた位置にあるときの当該蒸発源４ａの上下方向の位置を示している。
　図３（ａ）～（ｃ）に示されるように、基材セットＳの上端側に対向する位置に配置された蒸発源４ａは、基材セットＳとの径方向の距離（図３（ａ）～（ｃ）に示される距離Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４）が大きくなるにつれて、テーブル回転中心軸の方向に沿って基材セットＳの端（図３（ａ）～（ｃ）では上端）からより大きく上方向に突出するように、つまり、当該基材セットＳの上端からの蒸発源４ａの上方向の突出量（図３（ａ）～（ｃ）に示される突出量Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４）が大きくなるように、配置されている（Ｘ２＜Ｘ３＜Ｘ４、Ｙ２＜Ｙ３＜Ｙ４）。また、蒸発源４ａに隣接する第２蒸発源である蒸発源４ｂは、蒸発源４ａの配置と同様に、基材セットＳとの距離が大きくなるにつれて、テーブル回転中心軸と平行な方向に沿って基材セットＳの端部に近づく方向に配置される。
　この関係は、基材セットＳの下端側に対向するように配置された第１蒸発源である蒸発源４ｄについても同様である。このように蒸発源４ａ，４ｄを配置することで、真空チャンバ２の構造上における制約や基材Ｗの制約（材質・大きさ等）のために基材セットＳと蒸発源４ａ，４ｄとの距離を大きく離す必要がある場合であっても、基材セットＳに対する処理が可能となる。
［実験例］
　以下、図１に示す成膜装置１を用いて基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した実験例について、図を参照して述べる。
　図１に示すように、まず真空チャンバ２内の回転式のワークテーブル３（例えば、Φ７００ｍｍ）に、成膜対象となる複数の基材Ｗを含む複数の基材セットＳ（例えば、高さ６００ｍｍ）が搭載される。この搭載後、真空チャンバ２内部が排気されてほぼ真空状態、例えば、窒素圧力が３Ｐａ程度の状態が形成される。
　一方、放電電源から蒸発源４ａ～４ｄに１００Ａのアーク電流が供給され、バイアス電源からワークテーブル３上の基材Ｗに負の電圧を印可させるための３０Ｖのバイアス電圧が与えられる。このようにして基材Ｗの表面に硬質皮膜を成膜する操作が２時間続けられる。基材Ｗを成膜処理する範囲（処理空間）は、基材セットＳの回転軸方向の全長とされる。また、基材セットＳの処理中心の位置、つまり基材セットＳの処理領域の高さ方向の中心の位置、は基材セットＳの下端から３００ｍｍ上方の位置である。つまり、処理領域の高さ方向の中心位置は、基材セットＳの基材回転中心軸方向（上下方向）について当該基材セットＳの中間の位置に設定される。
　以下、次の表１及び図４～図７に従って、基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した実験例の結果を説明する。表１は、図１に示す成膜装置１を用いて条件１～４の下で基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した各実験例の結果をまとめたものであり、図４～図７は、これら実験例の結果をグラフに示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図４は、条件１での成膜処理の結果を示している。当該条件１での成膜は第１比較例に相当する。この条件１では、複数の蒸発源のうちの一つ（例えば、蒸発源４ｂ）を用いて基材Ｗの表面に硬質皮膜が形成された。当該蒸発源４ｂは、当該蒸発源４ｂの中心が基材セットＳの処理中心（処理領域の高さ方向の中心位置）から１００ｍｍ上方の位置にあるように配置され、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ１）は１６０ｍｍである。この条件１での成膜の結果、基材Ｗの膜厚の最大値は、３．０μｍとなった。そして、図４に示すように、膜厚分布を示す曲線は、蒸発源４ｂに対応する位置で膜厚のピーク（硬質皮膜が最も厚いことを示す）を有し、基材Ｗの上下に向かって徐々に硬質皮膜が薄くなるような山型の曲線となっている。
　図５は、条件２での成膜処理の結果を示している。当該条件２での成膜は第２比較例に相当する。この条件２でも、複数の蒸発源のうちの一つである蒸発源４ｂを用いて、基材Ｗの表面に硬質皮膜が形成された。当該蒸発源４ｂは、その中心が基材セットＳの処理中心から１００ｍｍ上方の位置にあるように配置されており、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ）は条件１のそれよりも小さい１４０ｍｍである（Ｘ＜Ｘ１）。その結果、基材Ｗの膜厚の最大値は、３．３μｍとなった。そして、図５に示すように、膜厚分布を示す曲線は、膜厚が蒸発源４ｂに対応する位置を膜厚のピーク（硬質皮膜が最も厚いことを示す）とし、基材Ｗの上下に向かって硬質皮膜が薄くなるような山型の曲線となり、しかも、図４に示される条件１に対応する曲線よりも鋭く突出した曲線となっている。このことから、蒸発源を基材セットＳ側に近接させると、基材Ｗに形成される硬質皮膜の膜厚は、蒸発源の中心軸高さ付近で厚くなり、そこから上下方向に約１００ｍｍ以上離れた位置では薄くなることが確認できる。
　図６は、条件３での成膜処理の結果を示している。当該条件３での成膜は第３比較例に相当する。この条件３では、４つの蒸発源４ａ～４ｄをすべて用いて、基材Ｗの表面に硬質皮膜が形成されるが、各蒸発源４ａ～４ｄと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ１　）はいずれも１６０ｍｍである。また、蒸発源４ａ～４ｄは、テーブル回転中心軸方向に沿って１８０ｍｍ間隔の等ピッチで配置されている。その結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．４４μｍとなり、最小値は２．８８μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．１６μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±８．９％となった。図６は、単一の蒸発源のみで得られる膜厚分布に相当する曲線を破線で、前記４つの蒸発源４ａ～４ｄにより得られた膜厚分布に相当する曲線を実線で示しているが、後者の曲線では処理空間の上端部及び下端部での落ち込みが大きくなっている（膜厚：２．８８μｍ）。このことから、基材Ｗの上下方向の両端側に形成される硬質皮膜の厚みが薄くなっていることが確認できる。
　図７は、条件４での成膜処理の結果を示しており、当該条件４での成膜は本発明の実施例に相当する。この条件４では、４つの蒸発源４ａ～４ｄをすべて用いて、基材Ｗの表面に硬質皮膜が形成され、かつ、蒸発源４ａと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ）及び蒸発源４ｄと基材セットＳとの距離（Ｘ）が１４０ｍｍであるのに対し、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離（Ｘ１）及び蒸発源４ｃと基材セットＳとの距離（Ｘ１）は１６０ｍｍである。すなわち、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された第１蒸発源である蒸発源４ａ及び蒸発源４ｄ（すなわち、第１蒸発源）が、当該蒸発源４ａ及び蒸発源４ｄの内側に隣接する第２蒸発源である蒸発源４ｂ及び蒸発源４ｃよりも基材セットＳ側に突出するように配置されている。また、蒸発源４ａ～４ｄは、回転軸方向に沿って１８０ｍｍ間隔の等ピッチで配置されている。
　その結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．５７μｍとなり、最小値は３．１３μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．３５μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±６．６％となり、この結果は条件３より良好である。図７は、単一の蒸発源のみで得られる膜厚分布に相当する曲線を破線で、前記４つの蒸発源４ａ～４ｄにより得られた膜厚分布に相当する曲線を実線で示している。後者の膜厚分布を示す曲線では処理空間の上端部及び下端部での落ち込みが小さくなっている（膜厚：３．１３μｍ）。また、前記曲線のうち蒸発源４ｂ及び蒸発源４ｃに対応する部分は比較的なだらかであるのに対し、蒸発源４ａ及び蒸発源４ｄに対応する部分は比較的鋭いことも確認できる。
　従って、本発明の実施例に対応する、例えば条件４のように複数の蒸発源４ａ～４ｄを配置することにより、各蒸発源４ａ～４ｄから照射された蒸発粒子が基材Ｗに到達する割合を多くできると共に、基材Ｗの表面により均一な硬質皮膜を得ることができる。さらに、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）も増大させることができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図８～図１２を参照しながら説明する。この第２実施形態に係る成膜装置１も、第１実施形態に係る成膜装置１と同様に、それぞれが複数の基材Ｗを含む複数の基材セットＳを支持するワークテーブル３を備える。このワークテーブル３が前記各基材セットＳを当該基材セットＳが上下方向に延びる立直姿勢で支持しながら、各基材セットＳに含まれる基材Ｗに対して硬質皮膜の形成が行われる。この第２実施形態でも、各基材セットＳの姿勢は限定されない。例えば、真空チャンバ２内に各基材セットＳが左右方向に延びる姿勢で配置されても、各基材セットＳに含まれる基材Ｗに対して硬質皮膜を形成することが可能である。
　図８に示す、本発明の第２実施形態に係る成膜装置１の構成は、図１に示す、第１実施形態に係る装置（図１参照）と、以下の点で略同じである。すなわち、第２実施形態の成膜装置１は、基材Ｗを収容する真空チャンバ２と、この真空チャンバ２の内壁面に設けられる複数の蒸発源と、前記のワークテーブル３とを備え、このワークテーブル３は、前記基材セットＳを支持しながら各基材セットＳに与えられた上下方向の基材回転中心軸回りに当該基材セットＳを回転させる。加えて、この成膜装置１は、真空チャンバ２に配置された前記複数の蒸発源に真空アーク放電を生じさせる図略の放電電源と、前記ワークテーブル３上に載置された各基材Ｗに負の電圧を印可させる図略のバイアス電源と、を有する。
　しかしながら、第２実施形態では、前記複数の蒸発源が５個の蒸発源４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを含む点で、第１実施形態と相違する。これらの蒸発源４ａ～４ｅは、真空チャンバ２の内壁面（図８では、真空チャンバ２の右側内壁面）上に設けられ、かつ、前記ワークテーブル３に配置された各基材セットＳにそれぞれ対向することが可能な高さ位置♯Ａ～♯Ｅにそれぞれ配置されている。これらの蒸発源４ａ～４ｅは互いに略同じ大きさ（上下高さ）を有している。例えば、各蒸発源４ａ～４ｄの蒸発材料部分がテーブル回転中心軸から見て円形であってφ１００ｍｍ程度の直径を有している。
　図８に示すように、前記蒸発源４ａは、当該蒸発源４ａの上下方向の中央部位より上側の部分が基材セットＳの上端より上方向に突出するような高さ位置♯Ａに配置されている。前記蒸発源４ｄは、当該蒸発源４ｄの上下方向の中央部位より下側の部分が基材セットＳの下端より下向きに突出するような高さ位置♯Ｄに配置されている。蒸発源４ｂ、蒸発源４ｃ及び蒸発源４ｅは、前記蒸発源４ａと前記蒸発源４ｄとの間に配置されている。この実施の形態に係る前記蒸発源４ｂ，４ｃ及び４ｅは、上下方向に沿って等間隔（等ピッチ）に並ぶ高さ位置♯Ｂ，♯Ｃ及び♯Ｅにそれぞれ配置されている。なお、後述する実験の条件によって、蒸発源の配置の間隔が不等間隔（不等ピッチ）とされることもある。
　前記蒸発源４ａ及び蒸発源４ｄは、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された一対の第１蒸発源であり、前記蒸発源４ｂ及び蒸発源４ｃは、前記各第１蒸発源である蒸発源４ａ，４ｄの内側にそれぞれ隣接するように配備された第２蒸発源である。蒸発源４ａは、蒸発源４ｂに対して基材Ｗ側に突出するように配置されている。言い換えれば、蒸発源４ａは、蒸発源４ｂよりも基材セットＳ側に近くなるように配置されている。つまり、基材セットＳと蒸発源４ａとの距離（Ｘ５）は、基材セットＳと蒸発源４ｂとの距離（Ｘ６）よりも小さい（Ｘ５＜Ｘ６）。また、蒸発源４ｄは、蒸発源４ａと同様に、蒸発源４ｃに対して基材セットＳ側に突出するように配置されている。言い換えれば、蒸発源４ｄは、蒸発源４ｃよりも基材セットＳ側に近くなるように配置されている。
　前記蒸発源４ｅは、前記蒸発源４ｃ，４ｄの内側に隣接する第３蒸発源に相当するものである。この実施形態に係る蒸発源４ｅの高さ位置は、基材セットＳの処理高さ中心と同じ高さ位置、つまり、基材セットＳの上下方向中央部位の高さ位置と同等の高さ位置♯Ｅである。この実施形態では、第３蒸発源に相当する蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離が、第２蒸発源に相当する前記蒸発源４ｂ，４ｃと基材セットＳとの距離と同等である。
　すなわち、この実施形態に係る５つの蒸発源４ａ～４ｅは、正面視でテーブル回転中心軸の方向に沿って、Ｃの字状を反転した形で配置されている。これら５つの蒸発源４ａ～４ｅを前記テーブル回転中心軸から見たときの配列の形状は、当該テーブル回転中心軸の方向（すなわち、上下軸方向）に沿う直線状でもよいし、非直線状でもよい。例えば、千鳥配列に配置されていてもよいし、螺旋状に配置されていてもよい。
［実験例］
　以下、図８に示す成膜装置１を用いて、基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した実験例について、図を参照して述べる。
　図８に示すように、まず真空チャンバ２内の回転式のワークテーブル３（例えば、φ７００ｍｍ）に、成膜対象となる複数の基材Ｗをそれぞれが含む複数の基材セットＳ（例えば、高さ６００ｍｍ）が搭載される。この搭載後、真空チャンバ２内部が排気されてほぼ真空状態、例えば、窒素圧力が３Ｐａ程度の状態が形成される。
　一方、放電電源から蒸発源４ａ～４ｅに１００Ａのアーク電流が供給され、バイアス電源からワークテーブル３上の基材Ｗに負の電圧を印可させるための３０Ｖのバイアス電圧が与えられる。このようにして基材Ｗの表面に硬質皮膜を成膜する操作が２時間続けられる。基材Ｗを成膜処理する範囲（処理空間）は、基材セットＳの基材回転中心軸方向について当該基材セットＳの全長とされる。また、基材セットＳの処理中心の位置（処理領域の高さ方向の中心の位置）は、基材セットＳの下端から３００ｍｍ上方の位置である。つまり、処理領域の高さ方向の中心位置は、基材セットＳの基材回転中心軸方向（上下方向）の中間位置に設定される。
　以下、次の表２及び図９～図１２に従って、基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した実験例の結果を説明する。表２は、図８に示す成膜装置１を用いて条件５～８の下で基材Ｗの表面に硬質皮膜を形成した各実験例の結果をまとめたものであり、図９～図１２は、これら実験例の結果をグラフ化したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図９は、条件５での成膜処理の結果を示している。当該条件５での成膜は第４比較例に相当する。この条件５では、蒸発源４ａ～４ｅのそれぞれと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ６）がいずれも１６０ｍｍである。蒸発源４ａ～４ｅは、上下方向に沿って等ピッチで配置されている。互いに隣接する蒸発源同士のピッチ（Ｐ１～Ｐ４）はいずれも１５０ｍｍである。この条件５は、図８を用いた装置の実験例での各条件の基準とされる。この条件５での成膜の結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．９２μｍとなり、最小値は３．４６μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．６９μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±６．３％となった。そして、図９に示すように、膜厚分布を示す曲線は、処理空間の上端部及び下端部において大きく落ち込んでいる（膜厚：３．４６μｍ）。このことから基材Ｗの長手方向の両端側に形成される皮膜の厚みが薄くなっていることが確認できる。
　図１０は、条件６での成膜処理の結果を示している。当該条件６での成膜は第５比較例に相当する。この条件６は、条件５から５つの蒸発源４ａ～４ｅのピッチ（Ｐ１～Ｐ４）を変更したものである。具体的に、条件６での蒸発源４ａと蒸発源４ｂとのピッチ（Ｐ１）及び蒸発源４ｃと蒸発源４ｄとのピッチ（Ｐ４）は１４５ｍｍ、蒸発源４ｂと蒸発源４ｅとのピッチ（Ｐ２）及び蒸発源４ｅと蒸発源４ｃとのピッチ（Ｐ３）はいずれも１５５ｍｍである。また、蒸発源４ａ～４ｅと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ６）はいずれも１６０ｍｍである。
　この条件６での成膜の結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．９５μｍとなり、最小値は３．５２μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．７４μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±５．８％となった。そして、図１０に示すように、膜厚分布を示す曲線は、処理空間の上端部及び下端部に対応する部位で落ち込んでいる（膜厚：３．５２μｍ）。このことから、基材Ｗの長手方向の両端側に形成される皮膜の厚みが薄くなっていることが確認できる。
　図１１は、条件７での成膜処理の結果を示しており、当該条件７での成膜は本発明の実施例に相当する。この条件７では、前記条件５と比較して、基材セットＳの両端側に対向する一対の第１蒸発源である蒸発源４ａ，４ｄと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ５）がいずれも１４０ｍｍに変更されている。また、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離（Ｘ６）、蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離（Ｘ６）及び蒸発源４ｃと基材セットＳとの距離（Ｘ６）はいずれも１６０ｍｍに変更されている。すなわち、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された一対の第１蒸発源である蒸発源４ａ及び蒸発源４ｄが、これら蒸発源４ａと蒸発源４ｄとの間に配置されている複数の蒸発源、すなわち、第２蒸発源である蒸発源４ｂ，４ｃ及び第３蒸発源である蒸発源４ｅ、のいずれよりも基材セットＳ側に突出するように配置されている。また、蒸発源４ａ～４ｅのうち互いに隣接する蒸発源同士のピッチ（Ｐ１～Ｐ４）はいずれも１５０ｍｍである。
　この条件７での成膜の結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．９２μｍとなり、最小値は３．７０μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．８１μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±３．０％となり、条件５及び条件６より良好な結果となった。そして、図１１に示すように、膜厚分布を示す曲線のうち処理空間の上端部及び下端部に対応する部位の落ち込み（膜厚：３．７０μｍ）がほとんどなくなっていることが確認できる。
　図１２は、条件８での成膜処理の結果を示しており、当該条件８での成膜も本発明の実施例に相当する。この条件８では、条件５と比べ、基材セットＳの両端側に対向する一対の第１蒸発源である蒸発源４ａ，４ｄと基材セットＳとの距離（ＴＳ距離：Ｘ５）が１４５ｍｍに変更されている。蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離（Ｘ６）、蒸発源４ｃと基材セットＳとの距離（Ｘ６）及び蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離（Ｘ６）はいずれも１６０ｍｍである。蒸発源４ａ～４ｅのうち互いに隣接する蒸発源同士のピッチ（Ｐ１～Ｐ４）はいずれも１４５ｍｍに変更されている。従って、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された一対の第１蒸発源である蒸発源４ａ，４ｄは、これら蒸発源４ａ，４ｄとの間に配置されている複数の蒸発源、すなわち、第２蒸発源である蒸発源４ｂ，４ｃ及び第３蒸発源である蒸発源４ｅのいずれよりも基材セットＳ側に突出するように配置されている。また、蒸発源４ａと蒸発源４ｂとのピッチ（Ｐ１）及び蒸発源４ｃと蒸発源４ｄとのピッチ（Ｐ４）は１４８ｍｍに変更され、蒸発源４ｂと蒸発源４ｅとのピッチ（Ｐ２）及び蒸発源４ｃと蒸発源４ｅとのピッチ（Ｐ３）はいずれも１５２ｍｍに変更されている。つまり、一対の第１蒸発源に相当する蒸発源４ａ，４ｄと、これらの内側にそれぞれ隣接する一対の第２蒸発源に相当する蒸発源４ｂ，４ｃとの上下方向の間隔Ｐ１，Ｐ４は、いずれも、当該蒸発源４ｂ，４ｃとその内側に隣接する第３蒸発源に相当する蒸発源４ｅとの間隔Ｐ２，Ｐ３よりも小さい。
　その結果、基材Ｗの膜厚は、最大値が３．８８μｍとなり、最小値は３．６９μｍとなった。また、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）は、３．７８μｍとなり、基材Ｗにおける膜厚分布のばらつきは、±２．５％となり、条件７よりさらに良好な結果となった。そして、図１２に示すように、膜厚分布を示す曲線において処理空間の上端部及び下端部に相当する部位の落ち込み（膜厚：３．６９μｍ）が改善されていることが確認できる。
　このように、基材セットＳの両端側に対向する位置に配置された蒸発源４ａ，４ｄを基材セットＳ側に近接させて配置することで、基材Ｗの表面の皮膜を略均一の膜厚にすることができる。さらに、基材Ｗの膜厚の中心値（平均値）も増大させることができる。また、蒸発源４ａ～４ｅの上下方向のピッチを適当に変更すること、具体的には、第１蒸発源に相当する蒸発源４ａ，４ｄと第２蒸発源に相当する蒸発源４ｂ，４ｃとの間隔Ｐ１，Ｐ４を当該蒸発源４ｂ，４ｃとその内側の第３蒸発源に相当する蒸発源４ｅとの間隔Ｐ２，Ｐ３よりも小さくすることが、基材Ｗの表面に形成された皮膜の膜厚のばらつきを少なくすることを可能にする。
　蒸発源４ｂ，４ｃ，４ｅの配置は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。図８に示す配置では、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離、蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離、及び蒸発源４ｃと基材セットＳとの距離はいずれも同じであるが、例えば、蒸発源４ｂと基材セットＳとの距離が、蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離より小さく、かつ、蒸発源４ａと基材セットＳとの距離より大きくてもよい。同様に、蒸発源４ｃと基材セットＳとの距離が、蒸発源４ｅと基材セットＳとの距離より小さく、かつ、蒸発源４ｄと基材セットＳとの距離より大きくてもよい。つまり、蒸発源４ｂ、蒸発源４ｅ、及び蒸発源４ｃの配置は、図８に示すように上下方向に直線状に並ぶものに限られない。
　また、第２実施形態の成膜装置１においても、図３に示すように、基材Ｗと第１蒸発源である蒸発源４ａ，４ｄとの距離が大きくなるにつれて、これらの蒸発源４ａ，４ｄがテーブル回転中心軸の方向に沿って基材セットＳの端部から突出するように配置されてもよい。
　図１３は、本発明の第３実施形態に係る成膜装置の平面模式図である。この成膜装置は、真空チャンバ１２を画定する一対の仕切板１６ａ，１６ｂを備える。その真空チャンバ１２内に基材支持部１３が設けられ、この基材支持部１３に基材セットＳ′が載置される。この成膜装置は、第１実施形態と同様に複数の蒸発源１４ａ～１４ｄを備え、これらの蒸発源１４ａ～１４ｄは、前記両仕切板１６ａ，１６ｂ同士の間に介在する一対の側壁のうちの一方の内壁面に沿って上下方向すなわち紙面に垂直な方向に配置されている。基材セットＳ′は、真空チャンバ１２内で水平方向すなわち紙面の左右方向に直線的に往復動させられつつ、成膜処理される。
　図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。図１４に示すように、前記蒸発源１４ａ～１４ｄは第１実施形態と同じ配列で真空チャンバ１２内に設けられている。従って、第３実施形態が第１実施形態と相違するのは、真空チャンバ内での基材セットＳ′の移動のさせ方のみであり、それ以外の点は同様である。成膜のプロセスも第１実施形態と同様である。
　なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
　例えば、図１に示される蒸発源４ａ～４ｄは、そのうち最も上側の蒸発源４ａと最も下側の蒸発源４ｄの双方が他の蒸発源４ｂ，４ｃに対して基材側に突出するように配置されているが、本発明は、当該蒸発源４ａ，４ｄのうちのいずれか一方のみが基材側に突出する態様も含む。例えば、蒸発源４ａ～４ｄのいずれも基材側に突出しない配列で成膜したときに基材の上端部の膜厚は著しく小さいが下端部の膜厚の減少が許容範囲内である場合には、上側の蒸発源４ａのみが基材側に突出するだけでも膜厚の均一化の向上が可能である。
　以上のように、本発明によると、複数の基材の表面に対してＰＶＤ処理を行うことにより皮膜を形成する成膜装置であって、当該皮膜の厚みの均一性を高めることが可能な成膜装置が提供される。この成膜装置は、前記複数の基材を収容する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、前記基材を支持しながら前記基材を真空チャンバ内で移動させる基材支持部材と、前記真空チャンバの内壁面に設けられ、前記基材支持部材が前記基材を移動させる方向と交差する方向に列をなして並ぶように配置された複数の蒸発源と、を備える。前記複数の蒸発源は、当該複数の蒸発源のうち当該複数の蒸発源が並ぶ方向の両端にそれぞれ位置する２つの蒸発源の少なくとも一方である第１蒸発源と、当該第１蒸発源に隣接する第２蒸発源とを含み、前記第１蒸発源は前記第２蒸発源よりも前記基材側に突出するように配置されている。
　この装置によれば、前記第１蒸発源がこれに隣接する前記第２蒸発源よりも基材側に近くなるように配置することで、基材の表面の膜厚の均一性を高めることができる。
　なお、「前記基材支持部材が前記基材を移動させる方向」とは、当該基材が直線移動以外の移動をする場合にはその移動軌跡の接線の方向を意味する。
　前記基材支持部材としては、前記基材を支持しながら当該基材について与えられた基材回転中心軸回りに前記基材を回転させつつ前記基材回転中心軸と平行なテーブル回転中心軸回りに回転するワークテーブルが、好適である。
　本発明では、前記複数の蒸発源のうち、前記複数の蒸発源が並ぶ方向の両端にそれぞれ位置する２つの蒸発源がともに前記第１蒸発源であることが、より好ましい。
　また、前記第１蒸発源は、前記基材の両端であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の両端のうちの少なくとも一方の端に対向する位置に配置されることが、好ましい。
　前記複数の蒸発源は、前記第２蒸発源に隣接し且つ第１蒸発源側とは反対側に位置する第３蒸発源をさらに含み、前記各第１蒸発源とその内側に隣接する第２蒸発源との間隔であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の間隔は、前記第２蒸発源とその内側に隣接する前記第３蒸発源との間隔であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の間隔よりも小さいことが、好ましい。この配置は、基材の表面に形成される皮膜の膜厚のばらつきを少なくすることを可能にする。

Claims (5)

  1. 　複数の基材の表面に対してＰＶＤ処理を行うことにより膜を形成する成膜装置であって、
    　前記複数の基材を収容する真空チャンバと、
    　前記真空チャンバ内に設けられ、前記基材を支持しながら前記基材を真空チャンバ内で移動させる基材支持部材と、
    　前記真空チャンバの内壁面に設けられ、前記基材支持部材が前記基材を移動させる方向と交差する方向に列をなして並ぶように配置された複数の蒸発源と、
    を備え、
    　前記複数の蒸発源は、当該複数の蒸発源のうち当該複数の蒸発源が並ぶ方向の両端にそれぞれ位置する２つの蒸発源の少なくとも一方である第１蒸発源と、当該第１蒸発源に隣接する第２蒸発源とを含み、前記第１蒸発源は前記第２蒸発源よりも前記基材側に突出するように配置されている、成膜装置。
  2. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記基材支持部材は、ワークテーブルであり、
    　前記ワークテーブルは、前記基材を支持しながら当該基材について与えられた基材回転中心軸回りに前記基材を回転させつつ前記基材回転中心軸と平行なテーブル回転中心軸回りに回転する、成膜装置。
  3. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記複数の蒸発源のうち、前記複数の蒸発源が並ぶ方向の両端にそれぞれ位置する２つの蒸発源がともに前記第１蒸発源である、成膜装置。
  4. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記第１蒸発源は、前記基材の両端であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の両端のうちの少なくとも一方の端に対向する位置に配置される、成膜装置。
  5. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記複数の蒸発源は、前記第２蒸発源に隣接し且つ第１蒸発源側とは反対側に位置する第３蒸発源をさらに含み、前記各第１蒸発源とその内側に隣接する第２蒸発源との間隔であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の間隔は、前記第２蒸発源とその内側に隣接する前記第３蒸発源との間隔であって前記基材支持部材が当該基材を移動させる方向に垂直な方向の間隔よりも小さい、成膜装置。
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