WO2019208551A1 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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WO2019208551A1
WO2019208551A1 PCT/JP2019/017166 JP2019017166W WO2019208551A1 WO 2019208551 A1 WO2019208551 A1 WO 2019208551A1 JP 2019017166 W JP2019017166 W JP 2019017166W WO 2019208551 A1 WO2019208551 A1 WO 2019208551A1
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WO
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film
evaporation source
film forming
center axis
workpiece
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PCT/JP2019/017166
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English (en)
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Inventor
藤井　博文
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown

Definitions

  • the present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on a film forming surface of a workpiece.
  • a hard film such as chromium nitride has been formed on a film formation surface of the workpiece, for example, an outer peripheral surface by a film formation method such as PVD. Has been done.
  • the piston ring is a metal member having a shape in which a part of the annular ring is interrupted, and has a pair of opposed end portions facing each other across a space that is the interrupted portion.
  • the piston ring is used by being inserted into an engine cylinder while being deformed in a direction in which the outer diameter of the piston ring is reduced, that is, a direction in which the pair of opposed end portions approach each other.
  • the force to open outwardly is the largest on the pair of opposed end portions. That is, since the pair of opposed end portions are most strongly pressed against the inner wall of the cylinder, they are most easily worn when the engine is used.
  • Patent Document 1 a film forming method described in Patent Document 1 is known as a film forming method in which the film thickness of the hard film at the pair of opposed ends of the piston ring is made larger than the film thickness of the hard film at other portions. .
  • the piston ring is placed on a rotary table, the rotary table is driven by a motor to rotate and revolve the piston ring, and a speed command is given to the motor. Controlling the motor so that the rotation speed of the piston ring is slowed when a pair of opposed ends of the ring are substantially directly opposed to the evaporation source.
  • This motor control makes it possible to make the thickness of the hard coating at the pair of opposed end portions larger than the thickness of the hard coating at other portions.
  • An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of accurately controlling the film thickness distribution in the circumferential direction of a film formed on a film forming surface of a workpiece.
  • a film forming apparatus that forms a film on a side surface of the workpiece facing the direction orthogonal to the revolution center axis while revolving the workpiece around a predetermined revolution center axis.
  • the film forming apparatus is at least one first evaporation source having an exit surface from which particles as a material for forming the coating film protrudes, and the first evaporation source is arranged symmetrically with respect to a reference line,
  • the reference line passes through the revolution center axis when viewed along the direction in which the revolution center axis extends and is orthogonal to the boundary line, and the boundary line is drawn by the workpiece that revolves around the revolution center axis.
  • At least one first evaporation source that extends in the radial direction of at least one, and at least one that is located on the opposite side of the first evaporation source across the boundary line and that is symmetrical with respect to the reference line
  • Two second evaporation sources a first power supply for supplying electric energy to the first evaporation source to eject particles for forming the film from the emission surface of the first evaporation source, and the second evaporation source
  • the coating from the exit surface A second power source for supplying the second evaporation source with electric energy for causing particles to be formed to jump out, and a specific region in which the film is to be formed thicker than other regions on the side surface of the workpiece.
  • a workpiece rotating device that revolves the workpiece around the revolution center axis while supporting the workpiece so that the workpiece maintains a posture in a specific radial direction selected from the radial directions of the workpiece, and the workpiece is formed on the workpiece
  • the first power source is arranged so that a portion formed by particles popping out from the exit surface of the first evaporation source is thicker than a portion formed by particles popping out from the exit surface of the second evaporation source.
  • a control device that controls application of electric energy to one evaporation source and application of electric energy from the second power source to the second evaporation source.
  • the film forming method is a step of arranging the work such that a specific region where the film is to be formed thicker than other regions of the film formation surface of the work is directed to a specific direction.
  • the direction is a direction that intersects a boundary line that defines a boundary between the first arrangement area and the second arrangement area, and the first arrangement area includes a material for forming the film in the first arrangement area.
  • the at least one first evaporation source having an exit surface from which the particles to be ejected are arranged, and the second arrangement region is an exit from which particles serving as a material for forming the film in the second arrangement region are ejected.
  • a work placement step which is a region where at least one second evaporation source having a surface is placed, and a first coating portion which is a portion formed by particles popping out from the emission surface of the first evaporation source in the coating.
  • the total amount of electric energy given to the first evaporation source for jumping out is larger than the total amount of electric energy given to the second evaporation source for jumping out particles for forming the film from the emission surface of the second evaporation source.
  • a film forming step of forming the film on the film forming surface of the work such that the specific region of the film forming surface of the work faces the specific direction.
  • FIG. 1 is a plan view showing a film forming apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the film forming apparatus 10 is configured to perform physical vapor deposition, for example, arc ion plating, on each side surface of the plurality of piston rings 100 while revolving a plurality of piston rings 100, each of which is a workpiece, around a predetermined revolution center axis CL1.
  • 2 is an apparatus for forming the film 90 shown in FIG. 2 by sputtering or sputtering.
  • Each side surface of the plurality of piston rings 100 is an outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 facing a direction orthogonal to the revolution center axis CL1 (horizontal direction in this embodiment), and a film is formed thereon. This is a surface to be deposited.
  • the outer peripheral surface 110 has a substantially cylindrical shape in this embodiment.
  • the film forming apparatus 10 includes a chamber 20, a first target 30 (first evaporation source), a second target 40 (second evaporation source), and a first arc power supply 50 that supplies an arc current to the first target 30.
  • First power source a second arc power source 60 (second power source) for supplying an arc current to the second target 40, a work rotating device 70 for revolving each of the plurality of piston rings 100, and a first arc power source 50 and a control device 80 for controlling the current of the second arc power supply 60.
  • the target facing direction (in this embodiment, the horizontal direction and the vertical direction on the paper surface of FIG. 1), which is the direction in which the first target 30 and the second target 40 face each other, is the Y direction.
  • the horizontal direction (left and right direction on the paper surface of FIG. 1) orthogonal to the Y direction is defined as the X direction, and the direction perpendicular to each of the X direction and the Y direction (in this embodiment, the vertical direction and the paper surface of FIG. The direction perpendicular to the Z direction.
  • the chamber 20 is a housing that accommodates the plurality of piston rings 100, the first target 30, and the second target 40, each of which is a film formation target, that is, a workpiece.
  • the chamber 20 has a plurality of side walls, a top wall connected to the upper edge of each of the plurality of side walls 22, and a bottom wall connected to the lower edge of each of the plurality of side walls.
  • the plurality of side walls include a pair of side walls 22A and 22B facing each other in the Y direction and a pair of side walls 22C and 22D facing each other in the X direction.
  • the plurality of side walls 22A to 22D, the top wall, and the bottom wall surround the internal space 24.
  • the plurality of piston rings 100, the first target 30, and the second target 40 are located in the internal space 24.
  • the first target 30 as the first evaporation source and the second target 40 as the second evaporation source each form a film 90 as shown in FIG. 2 on the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100.
  • the film forming material is a material for forming a hard film, for example, chromium or titanium when a hard film such as chromium nitride or titanium nitride is formed.
  • the first target 30 and the second target 40 according to the present embodiment are formed of the same material. That is, the materials constituting the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 by the first target 30 and the second target 40 are the same.
  • the first target 30 has a first emission surface 32, and particles serving as the coating material, that is, the material of the coating 90 to be formed on the outer peripheral surface 110, protrude from the first emission surface 32.
  • the second target 40 has a second emission surface 42, and particles that become the coating material, that is, the material constituting the coating 90 to be formed on the outer peripheral surface 110 shoot out from the second emission surface 42.
  • the first target 30 is attached to one side wall 22A of the pair of side walls 22A and 22B facing each other in the Y direction among the plurality of side walls 22A to 22D.
  • the second target 40 is attached to the other side wall 22B of the pair of side walls 22A and 22B facing in the Y direction (that is, the side wall located on the opposite side of the side wall 22A to which the first target 30 is attached) 22B.
  • the second emission surface 42 of the second target 40 faces the first emission surface 32 of the first target 30 in the Y direction.
  • the second emission surface 42 faces the first emission surface 32 in a direction orthogonal to the height direction of the chamber 20 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, ie, the Z direction).
  • the first and second exit surfaces 32 and 42 are parallel to the revolution center axis CL1 which is a turning center of a revolution table 74 described later.
  • the first target 30 is disposed on the opposite side of the second target 40 with the boundary line BL interposed therebetween.
  • a boundary between the first arrangement area and the second arrangement area is defined.
  • the first arrangement area is an area in which the first target 30 is arranged in the first arrangement area
  • the second arrangement area is an area in which the second target 40 is arranged in the second arrangement area. It is.
  • the boundary line BL passes through the revolution center axis CL ⁇ b> 1 that is the turning center of the revolution table 74 as viewed from above the chamber 20. That is, the boundary line BL extends in the turning radial direction of the revolving table 74.
  • the first target 30 and the second target 40 are arranged so that the reference line SL passes through the centers of the first and second targets 30 and 40. That is, the first target 30 and the second target 40 are arranged so as to be symmetric (symmetric in the X direction) with respect to the reference line SL.
  • the reference line SL is orthogonal to the boundary line BL in FIG. 1, that is, as viewed from above the chamber 20 (that is, as viewed from the direction in which the revolution center axis CL1 extends).
  • the reference line SL passes through the revolution center axis CL1.
  • the first arc power source 50 as the first power source gives the first target 30 electrical energy for particles to jump out of the first emission surface 32.
  • the first arc power supply 50 causes an arc current corresponding to the electric energy to flow through the first target 30.
  • the second arc power source 60 as the second power source gives the second target 40 electrical energy for particles to jump out from the second emission surface 42.
  • the second arc power source 60 according to this embodiment allows an arc current corresponding to the electric energy to flow through the second target 40.
  • the first arc power source 50 and the second arc power source 60 each have a cathode and an anode.
  • the cathode of the first arc power supply 50 is connected to the first target 30, and the anode of the first arc power supply 50 is connected to the chamber 20.
  • the cathode of the second arc power source 60 is connected to the second target 40, and the anode of the second arc power source 60 is connected to the chamber 20.
  • FIG. 2 is a plan view showing the piston ring 100.
  • the piston ring 100 is a member having a shape in which a part of the ring is interrupted, that is, a shape extending in the circumferential direction over approximately 360 °.
  • the piston ring 100 has a pair of opposed end portions 102 and 102 that face each other across a space 101 that is a portion where a part of the annular ring is interrupted. Therefore, the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 has a substantially arc shape in plan view.
  • a film 90 is formed on the outer peripheral surface 110 by the film forming apparatus 10 in order to prevent wear of the outer peripheral surface 110.
  • the coating 90 includes a first coating portion 92 formed by particles from the first target 30 and a second coating portion 94 formed by particles from the second target 40.
  • the second coating portion 94 covers at least a region of the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 that is not covered by the first coating portion 92.
  • At least a part of the first coating portion 92 formed by particles from the first target 30 in the coating 90 is based on the thickness of the second coating portion 94 formed by particles from the second target 40. Has a large thickness.
  • the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 includes a specific region that is a partial region in the circumferential direction.
  • the specific region is a region in which a film thicker than a film formed in other regions other than the specific region is to be formed.
  • the specific region is a region corresponding to a portion that is most severely worn inside the cylinder of the engine when the piston ring 100 is used in an engine, generally, the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102 and 102. An area corresponding to 110.
  • the first coating portion 92 is included in the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100. Regions corresponding to the pair of opposed end portions 102 and 102 (that is, the specific region) are covered. That is, the first coating portion 92 is a portion of the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 and formed by particles from the first target 30, and the second target 40. And the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102 and 102 is covered with the outer peripheral surface 110.
  • the workpiece rotating device 70 shown in FIG. 1 is configured such that each of the plurality of piston rings 100 sequentially passes through the reference line SL connecting the first emission surface 32 and the second emission surface 42.
  • the piston ring 100 is revolved around the revolution center axis CL1.
  • the work rotating device 70 is configured so that the specific region of each of the outer peripheral surfaces 110 of the plurality of piston rings 100, that is, a region other than the specific region, as shown in FIG. 2.
  • a region where a thicker film 90 (see FIG. 2) is to be formed thicker and corresponding to the pair of opposed end portions 102, 102 is always in the Y direction, that is, the first target 30 and the first target.
  • first target side The side where the first emission surface 32 of the first target 30 is present along the target facing direction (the vertical direction in the drawing of FIG. 1), which is the direction in which the two targets 40 face each other (the upper side of the drawing in FIG. 1).
  • first target side each of the plurality of piston rings 100 is supported.
  • the work rotating device 70 is seen from above the chamber 20 (that is, seen from the direction in which the revolution center axis CL1 extends), and each of the pair of opposed end portions 102, 102 of the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100.
  • the first target side (the side on which the first exit surface 32 exists) in the Y direction, which is the direction in which the outer peripheral surface of the outer surface intersects the boundary line BL (orthogonal direction in the example shown in FIG. 1);
  • Each of the plurality of piston rings 100 is supported so as to face the upper side of one paper surface.
  • the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102, 102 of the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 faces a specific radial direction selected from the radial directions of the revolving table 74.
  • the pair of opposed end portions 102 and 102 in the piston ring 100 has the piston. It is in a state of being located on the first target side in the target facing direction, that is, in the Y direction with respect to the center of the ring 100 (for example, the center when it is assumed that the piston ring 100 has a complete annular shape). More preferably, the state is such that the straight line passing through the center of the piston ring 100 and extending in the Y direction passes between the pair of opposing ends 102, 102. , 102 exist.
  • the work rotation device 70 includes a rotation table 72 and a drive source (not shown).
  • the rotary table 72 is disposed so as to be able to turn around the revolution center axis CL1, and the plurality of piston rings 100 revolve around the revolution center axis CL1 in accordance with the turning.
  • the piston ring 100 is supported.
  • the revolution center axis CL ⁇ b> 1 extends in the Z direction at a position between the first target 30 and the second target 40.
  • the rotary table 72 includes the revolution table 74 and a plurality of rotation tables 76.
  • the revolution table 74 is arranged around the revolution center axis CL1 extending in the Z direction so as to be able to turn in the revolution direction indicated by an arrow AR1 in FIG.
  • the plurality of rotation tables 76 are arranged in the circumferential direction of the revolution table 74, and each of the plurality of rotation tables 76 supports the piston ring 100 on the rotation table 74 while supporting the piston table 100. It can rotate in the rotation direction indicated by the arrow AR2 in FIG. 1 around the rotation center axis CL2 in the Z direction passing through the center of the rotation table 76.
  • the revolution table 74 rotates around the revolution center axis CL1 upon receiving a driving force from the driving source.
  • the revolution center axis CL ⁇ b> 1 extends in the height direction of the chamber 20, that is, the Z direction, and passes through the center of the revolution table 74 when viewed along the height direction of the chamber 20.
  • the revolution table 74 has a disk shape.
  • the revolution table 74 is disposed between the first exit surface 32 and the second exit surface 42.
  • Each of the plurality of rotation tables 76 rotates around the rotation center axis CL2 while supporting the piston ring 100 on the rotation table 76, and rotates around the rotation center axis CL1 of the rotation table 74.
  • the revolution center axis CL is revolved. That is, the rotation center axis CL2 is a rotation center axis set for each of the plurality of rotation tables 76, and the revolution center axis CL1 is a turning center axis of the revolution table 74 and at the same time the plurality of rotation tables 76. It is each revolution center axis.
  • the rotation center axis CL2 set for each of the plurality of rotation tables 76 extends in the height direction of the chamber 20, that is, the Z direction, and the rotation table when viewed from the height direction of the chamber 20. It passes through the center of 76. Therefore, the rotation center axis CL2 is parallel to the revolution center axis CL1.
  • a rotation driving force is given to each of the plurality of rotation tables 76 as the revolution table 74 turns, and the rotation driving force causes each of the plurality of rotation tables 76 to rotate around the revolution center axis CL1. It rotates around the rotation center axis CL2 while revolving.
  • the plurality of piston rings 100 on the plurality of rotation tables 76 are positioned such that the opposed ends 102 and 102 of the piston ring 100 face the first target. It is possible to revolve while always maintaining.
  • a workpiece operation mechanism that is a mechanism for realizing the movement of the plurality of piston rings 100 will be described with reference to FIGS.
  • the workpiece operating mechanism has a plurality of guided members 77 and guide members 78 as shown in FIG.
  • the plurality of guided members 77 are provided on each of the plurality of rotation tables 76, and the guide member 78 is disposed so as to guide each of the plurality of guided members 77 collectively.
  • Each of the plurality of guided members 77 includes a rotating shaft 771, a connecting piece 773, and a guided projection 772.
  • the rotating shaft 771 extends in the Z direction, is connected to the center portion of the rotating table 76 so as to rotate integrally with the rotating table 76, and is supported by the revolving table 74.
  • the rotary shaft 771 is inserted into a through hole 741 formed so as to penetrate the revolving table 74 in the thickness direction, that is, the Z direction.
  • the upper connection part connected and the lower protrusion part which protrudes below rather than the said revolution table 74 are provided.
  • the connecting piece 773 extends from the lower projecting portion of the rotating shaft 771 in the rotational radius direction (horizontal direction in this embodiment) of the rotation table 76.
  • the connecting piece 773 is on the back side of the revolving table 74, that is, on the side opposite to the revolving table 76 with the revolving table 74 in the thickness direction of the revolving table 74, that is, the Z direction (in this embodiment, the lower side). Side).
  • the guided protrusion 772 protrudes downward from a tip portion which is an end portion on the opposite side to the rotating shaft 771 among both end portions of the connecting piece 773. That is, the guided projection 772 extends in parallel to the rotating shaft 771 and on the side opposite to the revolving table 74.
  • the guide member 78 is fixed on the bottom wall of the chamber 20.
  • the guide member 78 is formed with a guide groove 781 that can be engaged with the guided projections 772 of the plurality of guided members 77.
  • the guide groove 781 opens upward, and the guided protrusion 772 is inserted into the guide groove 781.
  • the guide groove 781 has an annular shape having a diameter substantially equal to the diameter of the revolution orbit circle C1 of the rotation table 76, and the center of the guide groove 781 extends in the direction in which the revolution center axis CL1 extends (the above-mentioned
  • the boundary line BL is offset in the direction (the X direction) extending from the center of the revolution circle C1 as viewed from the Z direction.
  • the revolution circle circle C1 is a locus drawn by the center of the rotation table 76 (the rotation center axis CL2) as the rotation table 76 revolves.
  • the diameter of the guide groove 781 is the diameter of a guide base circle that is a circle passing through the center position in the width direction of the guide groove 781.
  • Each of the plurality of rotation tables 76 is configured to rotate around the rotation center axis CL2 corresponding to the center axis of the rotation shaft 771 in a state where the rotation shaft 771 is inserted into the through hole 741. While being supported by the table 74, the revolution table 74 revolves around the revolution center axis CL1 as the revolution table 74 rotates around the revolution center axis CL1. At this time, the guided projection 772 connected to the rotating shaft 771 via the connecting piece 773 moves along the guide groove 781, that is, guided along the guide base circle.
  • each of the plurality of rotation tables 76 rotates around the rotation center axis CL2 along with the rotation around the rotation center axis CL1 of the plurality of rotation tables 76, and thereby the plurality of rotation tables 76.
  • the pair of opposed end portions 102, 102 of the plurality of piston rings 100 are maintained facing the first target side (the upper side in FIG. 1) in the target facing direction, that is, the Y direction. Make it possible.
  • each of the plurality of rotation tables 76 rotates about the rotation center axis CL2 with respect to the rotation table 74 as the rotation table 74 rotates about the rotation center axis CL2, thereby,
  • the pair of opposed end portions 102, 102 of the plurality of piston rings 100 supported by the plurality of rotation tables 76 can always be maintained in a state of facing the first target side.
  • the opposed end portions 102 of each of the plurality of piston rings 100 are located on the first target side with respect to the guided projection 772.
  • the positional relationship between the opposed end portions 102 and 102 and the guided projection 772 is not limited.
  • the relative position of the opposed end portion 102 with respect to the guided projection 772 can be appropriately changed according to the positions of the first and second targets 30 and 40.
  • the plurality of rotation tables 76 are arranged so as to be aligned in the circumferential direction of the revolution table 74, that is, the turning direction of the revolution table 74.
  • Each of the plurality of rotation tables 76 has a disk shape.
  • the plurality of rotation tables 76 are disposed between the first emission surface 32 and the second emission surface 42.
  • Each of the plurality of rotation tables 76 has a work placement surface facing upward, and each of the plurality of piston rings 100 is placed on the work placement surface.
  • the workpiece mounting surface may be a single piston ring 100, or a plurality of piston rings 100 stacked in the thickness direction of the rotation table 76, that is, in the Z direction parallel to the rotation center axis CL2. It may be.
  • Each of the plurality of rotation tables 76 is provided with a work holding member for holding the piston ring 100 placed on the rotation table 76.
  • the work holding member has a support column 762 and a rib 763.
  • the support column 762 extends upward from the workpiece placement surface along the revolution center axis CL ⁇ b> 2 and supports the piston ring 100 in a state of being inserted inside the piston ring 100.
  • the ribs 763 are positioning members for determining the positions of the pair of opposed end portions 102 and 102 with respect to the rotation table 76 in the rotation direction of the rotation table 76.
  • the rib 763 protrudes in the rotation radius direction of the rotation table 76 from a specific position in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the support column 762 and extends in the vertical direction (Z direction).
  • the rib 763 is interposed between the pair of opposed end portions 102, 102 in the piston ring 100 in a state where the support column 762 is positioned inside the piston ring 100, whereby the pair of opposed end portions 102,
  • the rotation of the rotation table 76 so that the rotation of the rotation table 76 maintains the state in which each of the 102 faces the first target (upward in the drawing of FIG. 1) in the target facing direction (vertical direction in the drawing of FIG. 1).
  • the piston ring 100 is positioned relative to the table 76.
  • the control device 80 is configured such that the first coating portion 92 formed by particles popping out from the first emission surface 32 of the first target 30 among the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 has the first.
  • the driving of the first arc power source 50 and the second arc power source 60 is controlled so as to be thicker than the second coating portion 94 formed by the particles popping out from the second emission surface 42 of the two targets 40. More specifically, the control device 80 causes the total amount of particles that jump out of the first exit surface 32 and adhere to the outer peripheral surface of each of the plurality of piston rings 100 to jump out of the second exit surface 42.
  • the second arc power supply 60 generates the arc current that the first arc power supply 50 flows to the first target 30 so that the total amount of particles adhering to the outer peripheral surface of each piston ring 100 is larger. Larger than the arc current flowing through This is because the portion of the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 that covers the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102 and 102 (that is, at least a part of the first coating portion 92) is It is possible to have a thickness larger than the thickness of the second coating portion 94.
  • the first power supply operation in which the first arc power supply 50 applies the arc current to the first target 30.
  • the period may be the same as or different from the second power supply operation period in which the second arc power supply 60 applies an arc current to the second target 40.
  • the control device 80 includes a first current control unit 82 and the second current control unit 84 as shown in FIG.
  • the first current control unit 82 performs current control of the first arc power supply 50.
  • the second current control unit 84 performs current control of the second arc power supply 60.
  • a film forming method using such a film forming apparatus 10 will be described with reference to FIG.
  • arc ion plating AIP is employed.
  • the film forming method includes a preparation step S11, a work placement step S12, and a film forming step S13. Hereinafter, these steps will be described.
  • the preparation step S11 is a step of preparing the film forming apparatus 10.
  • the workpiece placement step S12 is a step of placing the plurality of piston rings 100 on the workpiece placement surfaces of the plurality of rotation tables 76.
  • the piston ring 100 supported by each of the plurality of rotation tables 76 has the pair of opposed end portions 102 and 102 in the piston ring 100 such that the first target 30 and the second target. 40 by the ribs 763 on the rotation table 76 so as to face the first target side (upper side in the drawing sheet of FIG. 1) in the target facing direction (vertical direction in the drawing sheet of FIG. 1). Positioned in the circumferential direction.
  • the film forming step S13 is a step of forming a film 90 on the outer peripheral surface 110 of each of the plurality of piston rings 100 as shown in FIG.
  • the formation of the film 90 that is, the film formation, causes each of the plurality of piston rings 100 to revolve around the revolution center axis CL1, and the pair of opposed end portions 102, 102 of each piston ring 100 are always in contact with each other regardless of the revolution.
  • the rotation is performed while rotating around the rotation center axis CL2 so as to face the first target in the target facing direction.
  • the film forming step S ⁇ b> 13 is performed in a reduced pressure environment in the chamber 20.
  • a bias potential is applied to each of the plurality of piston rings 100 from a bias potential applying device (not shown) through the work rotating device 70.
  • the first arc power source 50 applies an arc current to the first target 30 while the bias potential is applied to each of the plurality of piston rings 100, and the second arc power source 60 arcs to the second target 40. Apply current.
  • arc discharge occurs between the first target 30 and the inner surface of the chamber 20, and the material of the first target 30 evaporates from the first emission surface 32 of the first target 30. Particles pop out. The particles collide with the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100.
  • the coating 90 as shown in FIG. 2 is formed on the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100. Accordingly, the coating 90 includes the first coating portion 92 formed by particles from the first target 30 and the second coating portion 94 formed by particles from the second target 40.
  • each of the plurality of piston rings 100 includes the pair of opposed end portions 102 and 102 of the piston ring 100 facing the first target side in the target facing direction. It passes alternately in front of the first emission surface 32 and in front of the second emission surface 42. In this way, the coating 90 as shown in FIG. 2 is formed on the outer peripheral surface 110 of each of the plurality of piston rings 100 over the entire circumference.
  • the controller 80 is configured so that the arc current that the first arc power source 50 gives to the first target 30 is larger than the arc current that the second arc power source 60 gives to the second target 40. And the operation of the second arc power supply 50, 60 is controlled. As shown in FIG. 2, this means that the thickness of the first coating portion 92 formed per unit time by the particles from the first target 30 per unit time by the particles from the second target 40. It is made larger than the thickness of the second film portion 94 formed on the surface. Accordingly, the first coating portion 92 of the coating 90 finally formed on the outer peripheral surface of the piston ring 100 is thicker than the second coating portion 94.
  • the first coating portion 92 covers the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102 and 102 of the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100
  • the second coating portion 94 includes the outer peripheral surface 110 of the outer peripheral surface 110.
  • the outer peripheral surface of the portion located on the opposite side of the pair of opposed end portions 102, 102 is covered with the center of the piston ring 100 in between.
  • a period during which the arc current applied to the first target 30 by the first arc power supply 50 is greater than the arc current applied to the second target 40 from the second arc power supply 60 (hereinafter referred to as “current difference applying period”). May be the same as the total film formation period, which is a period for forming the film 90, or may be a part of the total film formation period.
  • the aspect in which the current difference application period is a part of the total film formation period is, for example, an aspect in which the total film formation period includes a plurality of current difference application periods. In short, a range that satisfies the condition that the thickness of the film formed per unit time by the particles from the first target 30 is larger than the thickness of the film formed by the particles from the second target 40 per unit time.
  • the length of the current difference application period can be arbitrarily set.
  • the drive control of the first and second arc power supplies 50 and 60 is not required without adjusting the revolution speed of the piston ring 100 as in the prior art.
  • the thickness of the first coating portion 92 formed by particles popping out from the first emission surface 32 in the coating 90 is the thickness of the second coating portion 94 formed by particles protruding from the second emission surface 42.
  • the control that is, the power supply control for partially thickening the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 of the piston ring 100 has higher reproducibility than the revolution speed control. This makes it possible to control the film thickness distribution in the circumferential direction of the coating 90 formed on the outer peripheral surface 110 with high accuracy.
  • the rotary table 72 of the work rotating device 70 is disposed so as to be rotatable around the revolution center axis CL ⁇ b> 1 extending in the Z direction between the first target 30 and the second target 40.
  • the plurality of piston rings 100 are supported so that each of the plurality of piston rings 100 revolves around the revolution center axis CL1 in accordance with the turning. That is, in the film forming method using the film forming apparatus 10, the plurality of piston rings 100 are arranged around the revolution center axis CL1 extending in the Z direction between the first target 30 and the second target 40. Revolving each of them, that is, moving the plurality of piston rings 100 along a predetermined revolving trajectory circle located between the first target 30 and the second target 40. In other words, the movement range of the plurality of piston rings 100 is limited to the revolution locus circle. This makes it possible to reduce the space required for moving the plurality of piston rings 100 for the purpose of film formation.
  • the formation of the film 90 using the second target 40 that is, the formation of the second film portion 94 is performed using the first target 30.
  • the film 90 may be formed after the formation of the first film portion 92 is completed.
  • the formation of the second coating portion 94 may be started during the formation of the first coating portion 92, that is, before the end of the formation.
  • the first target 30 and the second target 40 of the film forming apparatus 10 according to the embodiment are formed of the same material. However, in the present invention, the first target 30 and the second target 40 are different materials. The modification 1 formed by is also included.
  • the first coating portion 92 formed by particles popping out from the first emission surface 32 of the first target 30, and the second target The characteristics of the second coating portion 94 formed by the particles popping out from the 40 second emission surfaces 42 can be made different.
  • the first target 30 with a material harder than the material constituting the second target 40
  • the hardness of the first coating portion 92 is made higher than the hardness of the second coating portion 94.
  • This makes it possible to suppress wear of a portion covering the outer peripheral surface of each of the pair of opposed end portions 102 and 102 in the piston ring 100 in the coating 90 (that is, the first coating portion 92).
  • the control device 80 of the film forming apparatus 10 provides the first arc power source 50 to the first target 30 so that the first film portion 92 is thicker than the second film portion 94.
  • the arc current is set larger than the arc current applied to the second target 40 by the second arc power source 60
  • a measure for making the first coating portion 92 thicker than the second coating portion 94 is as follows. It is not limited to.
  • the present invention relates to a first power supply operation period in which the first arc power supply 50 applies an arc current to the first target 30, and a second power supply in which the second arc power supply 60 applies an arc current to the second target 40.
  • the modification 2 made longer than an operation period is also included.
  • the second modification there is a period for forming the film 90 using only the first target 30 within the entire period for forming the film 90, that is, the total film forming period.
  • the first coating portion 92 formed by the particles jumping out from the first emission surface 32 of the first target 30 is the second formed by the particles jumping out from the second emission surface 42 of the second target 40. It is possible to make it thicker than the film portion 94.
  • the first power supply operation period that is, the film formation period using the first target 30
  • the second power supply operation period that is, the film formation period using the second target 40
  • the second power supply At least a part of the operation period overlaps with a part of the first power supply operation period. That is, it is preferable that there is a period in which the first target 30 and the second target 40 are simultaneously used in the total film formation period, which is the entire period for forming the film 90. This makes it possible to shorten the total film formation period.
  • the second power supply operation period may be started after the end of the first power supply operation period.
  • the first power supply operation period may start after the end of the second power supply operation period.
  • the first power supply operation period only needs to exist within the total film formation period. For example, there may be a period in which the first power supply operation period and the second power supply operation period start at the same time and the film 90 is formed using only the first target 30 at the end of the total film formation period. . That is, only the first power supply operation period may exist at the end of the total film formation period. Alternatively, since the first power supply operation period starts before the second power supply operation period, there is a period in which the film 90 is formed using only the first target 30 at the beginning of the total film formation period. May be. That is, only the first power supply operation period may exist at the beginning of the total film formation period.
  • the first power supply operation period and the second power supply operation period start and end simultaneously, but the second power supply operation period is interrupted in the middle, that is, the first power supply operation period and the second power supply operation period are interrupted in the middle of the total film formation period.
  • the first power supply operation period can be made longer than the second power supply operation period also by the existence of a period in which the film 90 is formed using only one target 30.
  • the piston is controlled by controlling the driving of the first arc power supply 50 and the second arc power supply 60 in the same manner as in the above embodiment.
  • the film thickness distribution in the circumferential direction of the coating 90 formed on the outer peripheral surface of the ring 100 can be controlled with high accuracy.
  • the arc current that the first arc power source 50 gives to the first target 30 is the second arc power source 60 that is
  • the arc current applied to the two targets 40 may be the same or different.
  • the film deposition apparatus 10 illustrated in FIG. 1 includes a single first target 30, but the film deposition apparatus 10 according to the third modification illustrated in FIG. 6 includes two first targets 30.
  • the two first targets 30 are arranged so as to be symmetric with respect to the reference line SL.
  • Two first arc power sources 50 that are independent of each other are connected to the two first targets 30.
  • the two first arc power sources 50 are connected to a common first current control unit 82, and the first current control unit 82 includes arcs that the two first arc power sources 50 provide to the two first targets 30, respectively. Control the current.
  • the film deposition apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a single second target 40, but the film deposition apparatus 10 according to Modification 4 illustrated in FIG. 7 includes two second targets 40.
  • the two second targets 40 are arranged so as to be symmetric with respect to the reference line SL.
  • Two second arc power sources 60 that are independent of each other are connected to the two second targets 400.
  • the two second arc power sources 60 are connected to a common second current control unit 84, and the second current control unit 84 provides arcs that the two second arc power sources 60 provide to the two second targets 40, respectively. Control the current.
  • the electric energy applied to the evaporation source is the arc current applied to the target that is the evaporation source for AIP, but the electric energy applied to the evaporation source in the present invention is not limited to the arc current.
  • the electric energy given to the evaporation source may be, for example, sputtering power supplied to the evaporation source for sputtering.
  • the workpiece to be deposited is a piston ring, but the workpiece according to the present invention is not limited to the piston ring.
  • the workpiece has an outer peripheral surface in which a specific area where a film is to be formed thick is set, it is possible to perform film formation in which the film in the specific area is partially thickened by the film forming apparatus according to the present invention.
  • the workpiece may be a cutting tool used for cutting. In such a cutting tool, for example, a portion of the outer peripheral surface of the cutting tool that is in contact with a cutting object that rotates at high speed (that is, a rake face) is set as a specific region where a film is to be formed thick.
  • the film forming apparatus 10 includes the first target 30 and the second target 40
  • the film forming apparatus according to the present invention assists the formation of the film using the first and second targets. Additional targets for may be included.
  • a film forming apparatus and a film forming method capable of accurately controlling the film thickness distribution in the circumferential direction of the film formed on the side surface of the workpiece are provided.
  • a film forming apparatus that forms a film on a side surface of the workpiece facing the direction orthogonal to the revolution center axis while revolving the workpiece around a predetermined revolution center axis.
  • the film forming apparatus is at least one first evaporation source having an exit surface from which particles as a material for forming the coating film protrudes, and the first evaporation source is arranged symmetrically with respect to a reference line, When viewed along the direction in which the revolution center axis extends, the reference line passes through the revolution center axis and is orthogonal to the boundary line, and the boundary line is an orbital circle drawn by the workpiece that revolves around the revolution center axis.
  • At least one first evaporation source that extends in the radial direction, and at least one that is positioned on the opposite side of the first evaporation source with the boundary line interposed therebetween and is symmetrical with respect to the reference line
  • a second evaporation source for supplying electric energy to the first evaporation source to eject particles for forming the film from the emission surface of the first evaporation source, and emission of the second evaporation source
  • the coating from the surface A second power source that supplies the second evaporation source with electric energy for causing particles to be ejected, and a specific region in which the film is to be formed thicker than other regions of the side surface of the workpiece.
  • a workpiece rotating device that revolves the workpiece around the revolution center axis while supporting the workpiece so that the workpiece maintains a posture in a specific radial direction selected from the radial directions of the workpiece, and the workpiece is formed on the workpiece
  • the first film portion which is a portion formed by particles popping out from the emission surface of the first evaporation source
  • the second film portion which is a portion formed by particles protruding from the emission surface of the second evaporation source.
  • the first film portion can be made thicker than the second film portion with high accuracy by controlling electric energy applied to the first evaporation source and the second evaporation source.
  • the film thickness can be controlled by adjusting the rotation speed of the workpiece, but such mechanical movement control tends to cause a response delay.
  • response delay hardly occurs in the control of the electric energy applied to the first evaporation source and the second evaporation source. This makes it possible to perform the control of making the film formed on the side surface of the workpiece partially thick with good reproducibility. As a result, the film thickness distribution in the circumferential direction of the film formed on the side surface of the workpiece can be controlled with high accuracy.
  • control device makes the total amount of electric energy given to the first evaporation source during the period of forming the film larger than the total amount of electric energy given to the second evaporation source.
  • the control device for example, makes the amount of electric energy given to the first evaporation source per unit time larger than the amount of electric energy given to the second evaporation source per unit time.
  • control device may perform a first power supply operation period in which electric energy is applied from the first power source to the first evaporation source, and electric energy is supplied from the second power source to the second evaporation source. It is longer than the given second power supply operation period.
  • control device starts the first power supply operation period and the second power supply operation period so that at least a part of the second power supply operation period overlaps a part of the first power supply operation period. And control termination.
  • Such partial overlap of the first and second power supply operation periods is required to form the entire coating as compared with the case where the other starts after one of the first and second power supply operation periods ends.
  • the total film formation period can be shortened.
  • the workpiece rotating device is parallel to the revolution center axis with respect to the revolution table at a position distant from the revolution center axis in the radial direction of the revolution table, and a revolution table capable of turning around the revolution center axis.
  • at least one rotation table rotatably arranged around the rotation center axis, and an annular shape at a position shifted from the orbital circle in the direction in which the boundary line extends when viewed along the direction in which the revolution center axis extends.
  • a guide member formed with a guide groove, and the rotation table connected to the rotation table so as to rotate about the rotation center axis integrally with the rotation table, and in the guide groove as the rotation table revolves. In the guide groove so that the specific region of the side surface of the workpiece is maintained in the specific radial direction. Further comprising a guided member to be engaged, the.
  • a film can be formed on the work by partially thickening the film formed on the side surface of the work.
  • the second evaporation source may be formed of a material different from the material constituting the first evaporation source.
  • the film forming method is a step of arranging the work such that a specific region where the film is to be formed thicker than other regions of the film formation surface of the work is directed to a specific direction.
  • the direction is a direction that intersects a boundary line that defines a boundary between the first arrangement area and the second arrangement area, and the first arrangement area includes a material for forming the film in the first arrangement area.
  • the workpiece placement step which is a region where at least one second evaporation source having the first, and the first coating portion which is a portion formed by particles popping out from the emission surface of the first evaporation source of the coating, Second evaporation Particles for forming the film from the emission surface of the first evaporation source during the period of forming the film so as to be thicker than the second film part, which is a part formed by the particles protruding from the emission surface of Therefore, the total amount of electric energy given to the first evaporation source is larger than the total amount of electric energy given to the second evaporation source for causing particles for forming the film to jump out from the emission surface of the second evaporation source. And a film forming step of forming the film on the film forming surface of
  • the first coating portion can be made thicker than the second coating portion with high accuracy by controlling the electric energy applied to the first evaporation source and the second evaporation source, respectively. .
  • the film thickness can be controlled by adjusting the rotation speed of the workpiece, but such mechanical movement control tends to cause a response delay.
  • a response delay hardly occurs, which means that the film formed on the film formation surface of the workpiece is partially thickened. This makes it possible to perform control with good reproducibility.
  • the film thickness distribution in the circumferential direction of the film formed on the side surface of the workpiece can be controlled with high accuracy.
  • the film forming step includes, for example, making the amount of electric energy given to the first evaporation source per unit time larger than the amount of electric energy given to the second evaporation source per unit time.
  • the first power supply operation period in which electric energy is applied to the first evaporation source is longer than the second power supply operation period in which electric energy is applied to the second evaporation source. To include.
  • the first power supply operation period is set to be longer than the second power supply operation period so that at least a part of the second power supply operation period overlaps a part of the first power supply operation period. Including lengthening.
  • the overlap between the first power supply operation period and the second power supply operation period is the total film formation required to form the entire film as compared with an aspect in which one of the first power supply operation period and the second power supply operation period is started and the other is started.
  • the period can be shortened.
  • the workpiece is revolved around a revolution center axis extending in a direction parallel to the emission surface of the first evaporation source. Rotating the work around a rotation center axis parallel to the revolution center axis so that the specific region of the film formation surface of the work faces the specific direction.
  • the work is revolved around the revolution center axis while maintaining a posture such that a specific region of the film formation surface of the work is directed in a specific direction, thereby allowing the work in a small space. It is possible to perform film formation for partially thickening the film formed on the film formation surface of the work.

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Abstract

ワークに形成される皮膜の周方向の膜厚分布を精度良く制御することが可能な成膜装置及び成膜方法が、提供される。前記成膜方法及び装置は、ワークの被成膜面に形成される皮膜のうち第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分が第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分よりも厚くなるように、皮膜を形成する期間において第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量を第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量よりも大きくすることを、含む。

Description

成膜装置及び成膜方法
　本発明は、ワークの被成膜面に皮膜を形成するための成膜装置及び成膜方法に関する。
　従来、エンジンのピストンリングなどのワークの耐摩耗性を向上するために、当該ワークの被成膜面、例えば外周面、に窒化クロムなどの硬質皮膜をＰＶＤなどの成膜方法によって形成することが行われている。
　例えば、前記ピストンリングは、円環の一部が途切れた形状を有する金属製の部材であり、その途切れた部分である空間を挟んで互いに向かい合う一対の対向端部を有している。前記ピストンリングは、当該ピストンリングの外径を小さくする方向、すなわち前記一対の対向端部が互いに近づく方向、に変形しながらエンジンのシリンダに挿入されて使用される。この使用状態では、前記一対の対向端部に、外側に開こうとする力が最も大きくかかる。すなわち、当該一対の対向端部は、シリンダ内壁に最も強く押し付けられるので、エンジンの使用時に最も摩耗しやすい。
　そこで、前記一対の対向端部の摩耗を防止するために、前記ピストンリングの外周面に硬質皮膜を形成するとともに当該硬質皮膜の厚みを前記対向端部において部分的に厚くすることが考えられる。
　従来、ピストンリングの一対の対向端部での硬質皮膜の膜厚を他の部位の硬質皮膜の膜厚よりも大きくする成膜方法として、特許文献１に記載の成膜方法が知られている。
　この成膜方法は、ピストンリングを回転テーブルに載せることと、当該回転テーブルをモータにより駆動して前記ピストンリングを自転及び公転させることと、前記モータに対して速度指令を与えることにより、前記ピストンリングの一対の対向端部が蒸発源にほぼ正対するときに当該ピストンリングの自転速度が遅くなるように前記モータを制御することと、を含む。このモータの制御は、前記一対の対向端部における硬質皮膜の厚みを他の部位における硬質皮膜の厚みよりも大きくすることを可能にしている。
　しかし、上記のようにモータを制御してピストンリングの自転速度を変える成膜方法では、モータに対して速度指令を与えてから回転テーブル上のピストンリングの実際の自転速度が目標自転速度に達するまでにタイムラグがある。そのタイムラグは、ピストンリングなどのワークの重量、または回転テーブルの状態や温度などにより成膜処理中に変化するので、ピストンリングの自転速度の制御の再現性が低い。すなわち、ピストンリングの対向端部が蒸発源に向いているときに当該ピストンリングの自転速度を遅くする速度制御を確実に行うことが難しい。このことは、当該対向端部における膜厚を精度良く制御することを困難にする。この課題は、ピストンリング以外のワークの表面に形成される膜の厚みをその周方向について異ならせるような成膜についても同様に生じ得る。
特許第４６８０３８０号公報
　本発明の目的は、ワークの被成膜面に形成される皮膜の周方向の膜厚分布を精度良く制御することが可能な成膜装置及び成膜方法を提供することである。
　提供されるのは、ワークを所定の公転中心軸線周りに公転させながら前記ワークのうち前記公転中心軸線と直交する方向を向く側面に皮膜を形成する成膜装置である。当該成膜装置は、前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源であって、当該第１蒸発源は基準線に対して対称に配置され、前記基準線は前記公転中心軸線が延びる方向に沿って見たときに前記公転中心軸線を通過し且つ境界線に直交し、前記境界線は前記公転中心軸線周りに公転する前記ワークが描く軌道円の径方向に延びる、少なくとも１つの第１蒸発源と、前記境界線を挟んで前記第１蒸発源と反対の側に位置するとともに前記基準線に対して対称となるように配置される少なくとも１つの第２蒸発源と、前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第１蒸発源に与える第１電源と、前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第２蒸発源に与える第２電源と、前記ワークの側面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が前記軌道円の径方向の中から選ばれる特定径方向を向く姿勢を前記ワークが保つように前記ワークを支持しながら、前記ワークを前記公転中心軸線周りに公転させるワーク回転装置と、前記ワークに形成される皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分よりも厚くなるように、前記第１電源から前記第１蒸発源への電気エネルギーの付与及び前記第２電源から前記第２蒸発源への電気エネルギーの付与を制御する制御装置とを備える。
　また、提供されるのは、ワークの被成膜面に皮膜を形成する成膜方法である。当該成膜方法は、前記ワークの前記被成膜面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が特定方向を向くように前記ワークを配置する工程であって、前記特定方向は第１配置領域と第２配置領域との境界を規定する境界線に対して交差する方向であり、前記第１配置領域は当該第１配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源が配置される領域であり、前記第２配置領域は当該第２配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第２蒸発源が配置される領域である、ワーク配置工程と、前記皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第１皮膜部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第２皮膜部分よりも厚くなるように、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第１蒸発源に与える電気エネルギーの総量を前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第２蒸発源に与える電気エネルギーの総量よりも大きくするとともに前記ワークの被成膜面のうち前記特定領域が前記特定方向を向くようにして、前記ワークの前記被成膜面に前記皮膜を形成する成膜工程とを備える。
本発明の実施の形態による成膜装置の平面図である。 前記成膜装置により成膜が施されるワークであるピストンリングを示す平面図である。 前記成膜装置における公転テーブルの回転に伴って複数の自転テーブルをそれぞれ回転させるワーク操作機構を示す平面図である。 前記ワーク操作機構を示す側面図である。 図１に示す成膜装置を用いて行われる成膜方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例３による成膜装置の平面図である。 本発明の実施の形態の変形例４による成膜装置の平面図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。
　図１は、本発明の実施の形態による成膜装置１０を示す平面図である。
　前記成膜装置１０は、それぞれがワークである複数のピストンリング１００を所定の公転中心軸線ＣＬ１周りに公転させながら前記複数のピストンリング１００の各々の側面に物理蒸着法、例えば、アークイオンプレーティングやスパッタリング、によって図２に示される皮膜９０を形成するための装置である。前記複数のピストンリング１００のそれぞれの側面は、前記公転中心軸線ＣＬ１と直交する方向（この実施の形態では水平方向）を向く当該ピストンリング１００の外周面１１０であって、その上に成膜が施される被成膜面である。前記外周面１１０は、この実施の形態では略円筒状をなす。
　前記成膜装置１０は、チャンバ２０と、第１ターゲット３０（第１蒸発源）と、第２ターゲット４０（第２蒸発源）と、第１ターゲット３０にアーク電流を供給する第１アーク電源５０（第１電源）と、第２ターゲット４０にアーク電流を供給する第２アーク電源６０（第２電源）と、前記複数のピストンリング１００の各々を公転させるワーク回転装置７０と、第１アーク電源５０及び第２アーク電源６０の電流制御を行う制御装置８０とを備える。
　以下の説明では、第１ターゲット３０と第２ターゲット４０とが互いに対向する方向であるターゲット対向方向（この実施の形態では水平方向であって図１の紙面上における上下方向）をＹ方向とし、前記Ｙ方向と直交する水平方向（図１の紙面上における左右方向）をＸ方向とし、これらＸ方向及びＹ方向の各々に垂直な方向（この実施の形態では上下方向であって図１の紙面に対して垂直な方向）をＺ方向とする。
　前記チャンバ２０は、それぞれが成膜対象すなわちワークである前記複数のピストンリング１００と、前記第１ターゲット３０と、前記第２ターゲット４０とを収容する筐体である。前記チャンバ２０は、複数の側壁と、複数の側壁２２の各々の上縁に連結された天壁と、複数の側壁の各々の下縁に連結された底壁とを有する。前記複数の側壁は、この実施の形態では、互いに前記Ｙ方向に対向する一対の側壁２２Ａ，２２Ｂと、互いに前記Ｘ方向に対向する一対の側壁２２Ｃ，２２Ｄと、を含む。当該複数の側壁２２Ａ～２２Ｄ、当該天壁及び当該底壁は内部空間２４を囲む。前記複数のピストンリング１００と、前記第１ターゲット３０と、前記第２ターゲット４０とは、前記内部空間２４内に位置する。
　前記第１蒸発源である前記第１ターゲット３０及び前記第２蒸発源である前記第２ターゲット４０は、それぞれ、前記ピストンリング１００の前記外周面１１０に図２に示すような皮膜９０を形成するための成膜材料を含む。当該成膜材料は、この実施の形態では硬質皮膜を形成するための材料、例えば、窒化クロムや窒化チタンのような硬質皮膜を形成する場合にはクロムやチタン、である。本実施の形態に係る前記第１ターゲット３０及び前記第２ターゲット４０は、互いに同じ材料で形成されている。つまり、前記第１ターゲット３０及び前記第２ターゲット４０によって前記ピストンリング１００の前記外周面１１０に形成される皮膜９０を構成する材料は互いに同じである。
　前記第１ターゲット３０は第１出射面３２を有し、当該第１出射面３２から前記皮膜材料、つまり、前記外周面１１０に形成されるべき前記皮膜９０の材料、となる粒子が飛び出す。第２ターゲット４０は第２出射面４２を有し、当該第２出射面４２から前記皮膜材料、つまり、前記外周面１１０に形成されるべき前記皮膜９０を構成する材料、となる粒子が飛び出す。前記第１ターゲット３０は、前記複数の側壁２２Ａ～２２Ｄのうち前記Ｙ方向に互いに対向する一対の側壁２２Ａ，２２Ｂの一方の側壁２２Ａに取り付けられる。前記第２ターゲット４０は、前記Ｙ方向に対向する一対の側壁２２Ａ，２２Ｂの他方の側壁（つまり、第１ターゲット３０が取り付けられた側壁２２Ａとは反対側に位置する側壁）２２Ｂに取り付けられる。前記第２ターゲット４０の前記第２出射面４２は、前記第１ターゲット３０の前記第１出射面３２と前記Ｙ方向に対向している。換言すれば、前記第２出射面４２は、前記チャンバ２０の高さ方向（図１における紙面に垂直な方向、つまり、Ｚ方向）に対して直交する方向において前記第１出射面３２と対向している。前記第１及び第２出射面３２，４２は、それぞれ、後述する公転テーブル７４の旋回中心である前記公転中心軸線ＣＬ１に平行である。
　前記第１ターゲット３０は、前記境界線ＢＬを挟んで前記第２ターゲット４０と反対の側に配置されている。前記境界線ＢＬは、図１において、すなわち前記チャンバ２０の上方から見て（つまり、後述する公転テーブル７４の公転中心軸線ＣＬ１が延びる方向に沿って見て）前記チャンバ２０の前記内部空間２４における第１配置領域と第２配置領域との境界を規定する。前記第１配置領域は、当該第１配置領域内に前記第１ターゲット３０が配置される領域であり、前記第２配置領域は当該第２配置領域内に前記第２ターゲット４０が配置される領域である。前記境界線ＢＬは、前記チャンバ２０の上方から見て前記公転テーブル７４の旋回中心である前記公転中心軸線ＣＬ１を通過している。つまり、前記境界線ＢＬは前記公転テーブル７４の旋回径方向に延びている。
　前記第１ターゲット３０及び前記第２ターゲット４０は、当該第１及び第２ターゲット３０，４０のそれぞれの中心を基準線ＳＬが通過するように配置されている。つまり、前記第１ターゲット３０及び前記第２ターゲット４０は、それぞれ、前記基準線ＳＬを中心として対称（前記Ｘ方向に対称）となるように配置されている。前記基準線ＳＬは、図１において、すなわち前記チャンバ２０の上方から見て（つまり、前記公転中心軸線ＣＬ１が延びる方向から見て）前記境界線ＢＬと直交している。前記基準線ＳＬは、前記公転中心軸線ＣＬ１を通過している。
　前記第１電源としての前記第１アーク電源５０は、前記第１出射面３２から粒子が飛び出すための電気エネルギーを前記第１ターゲット３０に与える。具体的に、この実施の形態に係る前記第１アーク電源５０は、前記第１ターゲット３０に前記電気エネルギーに相当するアーク電流を流す。前記第２電源としての前記第２アーク電源６０は、第２出射面４２から粒子が飛び出すための電気エネルギーを前記第２ターゲット４０に与える。具体的に、この実施の形態に係る前記第２アーク電源６０は、前記第２ターゲット４０に前記電気エネルギーに相当するアーク電流を流す。前記第１アーク電源５０及び前記第２アーク電源６０は、それぞれ、陰極及び陽極を有する。前記第１アーク電源５０の前記陰極は前記第１ターゲット３０に接続され、前記第１アーク電源５０の前記陽極は前記チャンバ２０に接続される。前記第２アーク電源６０の前記陰極は前記第２ターゲット４０に接続され、前記第２アーク電源６０の前記陽極は前記チャンバ２０に接続される。
　前記ワークである前記複数のピストンリング１００のそれぞれについて、図２を参照しながら説明する。図２は、前記ピストンリング１００を示す平面図である。
　前記ピストンリング１００は、円環の一部が途切れた形状、つまり、周方向に略３６０°に亘って延びる形状、を有する部材である。すなわち、ピストンリング１００は、円環の一部が途切れた部分である空間１０１を挟んで互いに対向する一対の対向端部１０２，１０２を有する。従って、当該ピストンリング１００の前記外周面１１０は平面視で略円弧状をなす。
　前記外周面１１０には、当該外周面１１０の摩耗防止のために上記の成膜装置１０によって皮膜９０が形成される。前記皮膜９０は、前記第１ターゲット３０からの粒子によって形成される第１皮膜部分９２と、前記第２ターゲット４０からの粒子によって形成される第２皮膜部分９４と、を含む。前記第２皮膜部分９４は、前記ピストンリング１００の前記外周面１１０のうち少なくとも前記第１皮膜部分９２によって覆われていない領域を覆う。前記皮膜９０のうち前記第１ターゲット３０からの粒子によって形成される前記第１皮膜部分９２の少なくとも一部は、前記第２ターゲット４０からの粒子によって形成される前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きな厚みを有する。
　前記ピストンリング１００の外周面１１０は、その周方向についての一部の領域である特定領域を含む。当該特定領域は、当該特定領域以外の他の領域に形成される皮膜よりも厚い皮膜が形成されるべき領域である。当該特定領域は、前記ピストンリング１００がエンジンに使用される時に当該エンジンのシリンダの内部で最も激しく磨耗する部分に相当する領域、一般には、前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面１１０に相当する領域、である。
　前記外周面１１０に形成される前記皮膜９０のうち前記第１ターゲット３０からの粒子によって形成される部分、すなわち前記第１皮膜部分９２、の少なくとも一部は、ピストンリング１００の外周面１１０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２にそれぞれ相当する領域（つまり前記特定領域）を覆う。すなわち、前記第１皮膜部分９２は、前記外周面１１０に形成される前記皮膜９０の一部であって前記第１ターゲット３０からの粒子によって形成される部分であり、且つ、前記第２ターゲット４０からの粒子によって形成される前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きな厚みを有し、前記外周面１１０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面を覆う。
　図１に示される前記ワーク回転装置７０は、前記複数のピストンリング１００の各々が前記第１出射面３２と第２出射面４２とを結ぶ前記基準線ＳＬを順次通過するように、前記複数のピストンリング１００を前記公転中心軸線ＣＬ１周りに公転させる。当該複数のピストンリング１００の公転中、前記ワーク回転装置７０は、図２に示されるように前記複数のピストンリング１００のそれぞれの外周面１１０のうちの特定領域、すなわち、当該特定領域以外の領域よりも厚い皮膜９０（図２参照）が厚く形成されるべき領域であって前記一対の対向端部１０２、１０２にそれぞれ対応する領域、が常に前記Ｙ方向、すなわち前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０とが互いに対向する方向である前記ターゲット対向方向（図１の紙面における上下方向）に沿って前記第１ターゲット３０の前記第１出射面３２が存在する側（図１の紙面における上側；以下、「第１ターゲット側」と称する。）を向くように、前記複数のピストンリング１００の各々を支持している。つまり、前記ワーク回転装置７０は、チャンバ２０の上方から見て（つまり前記公転中心軸線ＣＬ１が延びる方向から見て）ピストンリング１００の外周面１１０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面が前記境界線ＢＬに対して交差する方向（図１に示す例では、直交する方向）である前記Ｙ方向において前記第１ターゲット側（前記第１出射面３２が存在する側；図１の紙面における上側）を向くように、前記複数のピストンリング１００の各々を支持している。要するに、前記ピストンリング１００の外周面１１０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面は、前記公転テーブル７４の径方向の中から選ばれる特定径方向を向いている。
　前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面が前記ターゲット対向方向すなわち前記Ｙ方向において前記第１ターゲット側を向く状態は、前記ピストンリング１００における一対の対向端部１０２、１０２が当該ピストンリング１００の中心（例えば、当該ピストンリング１００が完全な円環形状であると仮定した場合の中心）よりも前記ターゲット対向方向すなわちＹ方向において前記第１ターゲット側に位置する状態である。当該状態は、より好ましくは、前記ピストンリング１００の中心を通過して前記Ｙ方向に延びる直線が前記一対の対向端部１０２、１０２の間を通過するような位置に当該一対の対向端部１０２、１０２が存在する状態である。
　前記ワーク回転装置７０は、回転テーブル７２と、図示されない駆動源と、を含む。前記回転テーブル７２は、前記公転中心軸線ＣＬ１周りに旋回可能となるように配置され、その旋回に伴って前記複数のピストンリング１００の各々が前記公転中心軸線ＣＬ１周りに公転するように当該複数のピストンリング１００を支持する。前記公転中心軸線ＣＬ１は、前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０との間の位置で前記Ｚ方向に延びる。
　前記回転テーブル７２は、前記公転テーブル７４と、複数の自転テーブル７６と、を含む。前記公転テーブル７４は、前記Ｚ方向に延びる前記公転中心軸線ＣＬ１周りに、図１に矢印ＡＲ１で示される公転方向に旋回可能となるように、配置される。前記複数の自転テーブル７６は、前記公転テーブル７４の周方向に並ぶように配置され、当該複数の自転テーブル７６の各々はその上に前記ピストンリング１００を支持しながら前記公転テーブル７４に対して当該自転テーブル７６の中心を通る前記Ｚ方向の自転中心軸線ＣＬ２周りに、図１に矢印ＡＲ２で示される自転方向に回転可能である。
　前記公転テーブル７４は、前記駆動源からの駆動力の供給を受けて前記公転中心軸線ＣＬ１周りに回転する。前記公転中心軸線ＣＬ１は、前記チャンバ２０の高さ方向すなわち前記Ｚ方向に延び、かつ、当該チャンバ２０の高さ方向に沿って見たときの前記公転テーブル７４の中心を通る。前記公転テーブル７４は、円板形状を有する。前記公転テーブル７４は、前記第１出射面３２と前記第２出射面４２との間に配置されている。
　前記複数の自転テーブル７６のそれぞれは、当該自転テーブル７６の上に前記ピストンリング１００を支持しながら前記自転中心軸線ＣＬ２周りに自転するとともに、前記公転テーブル７４の前記公転中心軸線ＣＬ１周りの旋回に伴って当該公転中心軸線ＣＬ周りに公転する。つまり、前記自転中心軸線ＣＬ２は前記複数の自転テーブル７６のそれぞれについて設定された回転中心軸線であり、前記公転中心軸線ＣＬ１は前記公転テーブル７４の旋回中心軸線であると同時に前記複数の自転テーブル７６のそれぞれの公転中心軸線である。前記複数の自転テーブル７６のそれぞれについて設定された前記自転中心軸線ＣＬ２は、前記チャンバ２０の高さ方向すなわち前記Ｚ方向に延び、かつ、前記チャンバ２０の高さ方向から見たときの前記自転テーブル７６の中心を通る。従って、前記自転中心軸線ＣＬ２は前記公転中心軸線ＣＬ１に平行である。
　前記複数の自転テーブル７６のそれぞれには、前記公転テーブル７４の旋回に伴って回転駆動力が与えられ、当該回転駆動力により、前記複数の自転テーブル７６のそれぞれは、前記公転中心軸線ＣＬ１周りに公転しながら前記自転中心軸線ＣＬ２周りに自転する。このことは、前記公転テーブル７４の旋回に伴って前記複数の自転テーブル７６の上の前記複数のピストンリング１００を当該ピストンリング１００の対向端部１０２，１０２が前記第１ターゲット側を向く姿勢を常に維持したまま公転させることを可能にする。
　このような前記複数のピストンリング１００の動きを実現するための機構であるワーク操作機構について図３及び図４を参照しながら説明する。
　前記ワーク操作機構は、図４に示されるような複数の被ガイド部材７７とガイド部材７８とを有する。前記複数の被ガイド部材７７は、前記複数の自転テーブル７６のそれぞれに設けられ、前記ガイド部材７８は前記複数の被ガイド部材７７のそれぞれを一括してガイドするように配置される。
　前記複数の被ガイド部材７７のそれぞれは、回転シャフト７７１と、連結片７７３と、被ガイド突起７７２と、を有する。前記回転シャフト７７１は、前記Ｚ方向に延び、前記自転テーブル７６と一体に回転するように当該自転テーブル７６の中心部分に連結されるとともに前記公転テーブル７４に支持される。前記回転シャフト７７１は、例えば、前記公転テーブル７４を厚さ方向すなわち前記Ｚ方向に貫通するように形成された貫通孔７４１に挿通され、これにより、前記公転テーブル７４の上側で前記自転テーブル７６につながる上側連結部分と前記公転テーブル７４よりも下側に突出する下側突出部分とを有する。前記連結片７７３は前記回転シャフト７７１の前記下側突出部分から前記自転テーブル７６の回転半径方向（この実施の形態では水平方向）に延びる。前記連結片７７３は、前記公転テーブル７４の裏側、つまり、前記公転テーブル７４の厚さ方向すなわち前記Ｚ方向において前記公転テーブル７４を挟んで前記自転テーブル７６と反対の側（この実施の形態では下側）に位置している。前記被ガイド突起７７２は、前記連結片７７３の両端部のうち前記回転シャフト７７１と反対側の端部である先端部から下方に突出する。すなわち、当該被ガイド突起７７２は、前記回転シャフト７７１と平行に且つ前記公転テーブル７４とは反対の側に延びている。
　前記ガイド部材７８は、前記チャンバ２０の底壁の上に固定されている。前記ガイド部材７８には、前記複数の被ガイド部材７７の前記被ガイド突起７７２と係合可能なガイド溝７８１が形成されている。当該ガイド溝７８１は上向きに開口し、当該ガイド溝７８１内に前記被ガイド突起７７２が嵌入される。図３に示すように、当該ガイド溝７８１は、前記自転テーブル７６の公転軌道円Ｃ１の直径と略同等の直径を有する円環状をなし、その中心は、前記公転中心軸線ＣＬ１が延びる方向（前記Ｚ方向）から見て前記公転軌道円Ｃ１の中心から前記境界線ＢＬが延びる方向（前記Ｘ方向）にオフセットされている。前記公転軌道円Ｃ１は、前記自転テーブル７６の公転に伴って当該自転テーブル７６の中心（前記自転中心軸線ＣＬ２）が描く軌跡である。前記ガイド溝７８１の直径は、当該ガイド溝７８１の幅方向の中央位置を通る円であるガイド基礎円の直径である。
　前記複数の自転テーブル７６の各々は、前記回転シャフト７７１が前記貫通孔７４１に挿通された状態で当該回転シャフト７７１の中心軸に相当する前記自転中心軸線ＣＬ２周りに回転可能となるように前記公転テーブル７４に支持されながら、前記公転テーブル７４の前記公転中心軸線ＣＬ１周りの回転に伴って当該公転中心軸線ＣＬ１周りに公転する。このとき、前記回転シャフト７７１に前記連結片７７３を介して連結される前記被ガイド突起７７２が前記ガイド溝７８１に沿って移動する、すなわち、前記ガイド基礎円に沿ってガイドされる、ことにより、前記複数の自転テーブル７６の公転にかかわらず前記連結片７７３の先端部（被ガイド突起７７２とつながる端部）のいずれもが前記Ｘ方向の一方（図４では左方向）を向く状態が維持される。このことは、前記複数の自転テーブル７６のそれぞれが当該複数の自転テーブル７６の前記公転中心軸線ＣＬ１周りの公転に伴って前記自転中心軸線ＣＬ２周りに自転し、これにより、当該複数の自転テーブル７６の公転中に前記複数のピストンリング１００の前記一対の対向端部１０２、１０２のそれぞれが前記ターゲット対向方向すなわち前記Ｙ方向において前記第１ターゲット側（図１では上側）を向いた状態を維持することを可能にする。つまり、複数の自転テーブル７６の各々は、前記公転テーブル７４の前記公転中心軸線ＣＬ２周りの旋回に伴って、当該公転テーブル７４に対してそれぞれの前記自転中心軸線ＣＬ２周りに自転し、これにより、当該複数の自転テーブル７６のそれぞれに支持される前記複数のピストンリング１００の前記一対の対向端部１０２，１０２が常に前記第１ターゲット側を向いた状態を維持することができる。
　図３に示す例では、前記複数のピストンリング１００のそれぞれの対向端部１０２，１０２が前記被ガイド突起７７２よりも前記第１ターゲット側に位置している。しかし、当該対向端部１０２，１０２と当該被ガイド突起７７２との位置関係は限定されない。前記被ガイド突起７７２に対する対向端部１０２の相対位置は、前記第１及び第２ターゲット３０，４０の位置に応じて適宜変更可能である。
　前記複数の自転テーブル７６は、前記公転テーブル７４の周方向、つまり前記公転テーブル７４の旋回方向、に並ぶように配置される。前記複数の自転テーブル７６のそれぞれは円板形状を有する。前記複数の自転テーブル７６は前記第１出射面３２と前記第２出射面４２との間に配置される。
　前記複数の自転テーブル７６のそれぞれは上を向くワーク載置面を有し、当該ワーク載置面上に前記複数のピストンリング１００のそれぞれが載置される。前記ワーク載置面には、単一のピストンリング１００であってもよいし、前記自転テーブル７６の厚さ方向すなわち前記自転中心軸線ＣＬ２と平行な前記Ｚ方向に積層された複数のピストンリング１００であってもよい。
　前記複数の自転テーブル７６の各々には、当該自転テーブル７６の上に載置される前記ピストンリング１００を保持するためのワーク保持部材が設けられている。当該ワーク保持部材は、支柱７６２とリブ７６３とを有する。前記支柱７６２は、前記ワーク載置面から前記公転中心軸線ＣＬ２に沿って上向きに延び、前記ピストンリング１００の内側に挿入された状態で当該ピストンリング１００を支持する。前記リブ７６３は、前記自転テーブル７６の自転方向について当該自転テーブル７６に対する前記一対の対向端部１０２，１０２の位置を決めるための位置決め部材である。当該リブ７６３は、前記支柱７６２の外周面における周方向の特定位置から前記自転テーブル７６の自転半径方向に突出し、かつ上下方向（前記Ｚ方向）に延びる。当該リブ７６３は、前記支柱７６２が前記ピストンリング１００の内側に位置する状態で当該ピストンリング１００における前記一対の対向端部１０２、１０２の間に介在することにより、当該一対の対向端部１０２、１０２の各々が前記ターゲット対向方向（図１の紙面における上下方向）において前記第１ターゲット側（図１の紙面における上側）を向く状態が前記自転テーブル７６の自転によって維持されるように、当該自転テーブル７６に対して相対的に当該ピストンリング１００を位置決めする。
　前記制御装置８０は、前記ピストンリング１００の前記外周面１１０に形成される皮膜９０のうち第１ターゲット３０の前記第１出射面３２から飛び出す粒子によって形成される前記第１皮膜部分９２が前記第２ターゲット４０の前記第２出射面４２から飛び出す粒子によって形成される前記第２皮膜部分９４よりも厚くなるように、第１アーク電源５０及び第２アーク電源６０の駆動を制御する。より具体的に、前記制御装置８０は、前記第１出射面３２から飛び出して前記複数のピストンリング１００の各々の外周面に付着する粒子の総量が前記第２出射面４２から飛び出して前記複数のピストンリング１００の各々の外周面に付着する粒子の総量よりも多くなるように、前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に流すアーク電流を前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０に流すアーク電流よりも大きくする。このことは、前記外周面１１０に形成される前記皮膜９０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面を覆う部分（つまり、前記第１皮膜部分９２の少なくとも一部）が前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きな厚みを有することを可能にする。
　前記第１皮膜部分９２に前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きな厚みを与えることが可能であれば、前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に前記アーク電流を与える第１電源運転期間は、前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０にアーク電流を与える第２電源運転期間と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　前記制御装置８０は、具体的には、図１に示すような第１電流制御部８２と前記第２電流制御部８４とを有する。前記第１電流制御部８２は、前記第１アーク電源５０の電流制御を行う。前記第２電流制御部８４は、前記第２アーク電源６０の電流制御を行う。
　このような成膜装置１０を用いた成膜方法について、図５を参照しながら説明する。この成膜方法ではアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）が採用される。
　前記成膜方法は、準備工程Ｓ１１と、ワーク配置工程Ｓ１２と、成膜工程Ｓ１３とを備える。以下、これらの工程について説明する。
　前記準備工程Ｓ１１は、前記成膜装置１０を準備する工程である。
　前記ワーク配置工程Ｓ１２は、前記複数のピストンリング１００を前記複数の自転テーブル７６の前記ワーク載置面の上に配置する工程である。前記複数の自転テーブル７６の各々に支持される前記ピストンリング１００は、図１に示すように、当該ピストンリング１００における前記一対の対向端部１０２、１０２が前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０とが互いに対向する方向である前記ターゲット対向方向（図１の紙面における上下方向）において前記第１ターゲット側（図１の紙面における上側）を向くように、前記自転テーブル７６上のリブ７６３によって周方向について位置決めされる。
　前記成膜工程Ｓ１３は、図２に示されるように前記複数のピストンリング１００の各々の外周面１１０に皮膜９０を形成する工程である。当該皮膜９０の形成すなわち成膜は、前記複数のピストンリング１００の各々を前記公転中心軸線ＣＬ１周りに公転させるとともに、当該公転にかかわらず各ピストンリング１００の一対の対向端部１０２、１０２が常に前記ターゲット対向方向において前記第１ターゲット側を向くように前記自転中心軸線ＣＬ２周りに自転させながら、行われる。当該成膜工程Ｓ１３は、チャンバ２０内において減圧された環境下で行われる。
　前記複数のピストンリング１００の各々には、図示されないバイアス電位印加装置から前記ワーク回転装置７０を通じてバイアス電位が印加される。このようにバイアス電位が前記複数のピストンリング１００のそれぞれに印加された状態で、第１アーク電源５０が第１ターゲット３０にアーク電流を流すとともに、第２アーク電源６０が第２ターゲット４０にアーク電流を流す。これにより、前記第１ターゲット３０と前記チャンバ２０の内面との間でアーク放電が発生し、前記第１ターゲット３０の第１出射面３２から当該第１ターゲット３０の材料が蒸発して高エネルギーの粒子が飛び出す。当該粒子は前記ピストンリング１００の外周面１１０に衝突する。また、前記第２ターゲット４０と前記チャンバ２０の内面との間でアーク放電が発生し、前記第２ターゲット４０の前記第２出射面４２から当該第２ターゲット４０の材料が蒸発して高エネルギーの粒子が飛び出す。当該粒子も前記ピストンリング１００の外周面１１０に衝突する。このようにして当該ピストンリング１００の外周面１１０に図２に示されるような前記皮膜９０が形成される。従って、当該皮膜９０は、前記第１ターゲット３０からの粒子によって形成される前記第１皮膜部分９２と、前記第２ターゲット４０からの粒子によって形成される前記第２皮膜部分９４と、を含む。
　前記成膜工程Ｓ１３において、前記複数のピストンリング１００の各々は、当該ピストンリング１００の前記一対の対向端部１０２、１０２が前記ターゲット対向方向において前記第１ターゲット側を向いた状態で、前記第１出射面３２の前方及び前記第２出射面４２の前方を交互に通過する。このようにして前記複数のピストンリング１００の各々の外周面１１０にその全周に亘って図２に示されるような前記皮膜９０が形成される。
　前記制御装置８０は、前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に与えるアーク電流が、前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０に与えるアーク電流よりも大きくなるように、当該第１及び第２アーク電源５０，６０の作動を制御する。このことは、図２に示されるように、前記第１ターゲット３０からの粒子によって単位時間当たりに形成される前記第１皮膜部分９２の厚みを、前記第２ターゲット４０からの粒子によって単位時間当たりに形成される前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きくする。従って、最終的に前記ピストンリング１００の外周面に形成される皮膜９０の前記第１皮膜部分９２が前記第２皮膜部分９４よりも厚くなる。前記第１皮膜部分９２は、前記ピストンリング１００の外周面１１０のうち前記一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面を覆い、前記第２皮膜部分９４は、前記外周面１１０のうち前記ピストンリング１００の径方向について当該ピストンリング１００の中心を挟んで前記一対の対向端部１０２、１０２と反対の側に位置する部分の外周面を覆う。
　前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に与えるアーク電流を前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０に与えるアーク電流よりも大きくする期間（以下「電流差付与期間」と称する。）は、前記皮膜９０を形成するための期間である総成膜期間と同等であってもよいし、当該総成膜期間の一部であってもよい。前記電流差付与期間が前記総成膜期間の一部である態様は、例えば、当該総成膜期間が複数の電流差付与期間を含む態様である。要するに、前記第１ターゲット３０からの粒子によって単位時間当たりに形成される皮膜の厚みを前記第２ターゲット４０からの粒子によって単位時間当たりに形成される皮膜の厚みよりも大きくするという条件を満たす範囲で、前記電流差付与期間の長さは任意に設定されることが可能である。
　以上説明した成膜装置１０及びこれを用いた成膜方法においては、従来のようなピストンリング１００の公転速度の調整を要することなく、前記第１及び第２アーク電源５０，６０の駆動の制御により、前記皮膜９０のうち前記第１出射面３２から飛び出す粒子によって形成される前記第１皮膜部分９２の厚みを前記第２出射面４２から飛び出す粒子によって形成される前記第２皮膜部分９４の厚みよりも大きくすることができる。前記制御、すなわち、前記ピストンリング１００の外周面１１０に形成される皮膜９０を部分的に厚くするための電源制御、は、前記公転速度の制御に比べて再現性が高い。このことは、前記外周面１１０に形成される前記皮膜９０の周方向の膜厚分布を精度良く制御することを可能にする。
　前記成膜装置１０において、前記ワーク回転装置７０の前記回転テーブル７２は、前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０との間においてＺ方向に延びる前記公転中心軸線ＣＬ１周りに旋回可能に配置され、その旋回に伴って前記複数のピストンリング１００の各々が前記公転中心軸線ＣＬ１周りに公転するように複数のピストンリング１００を支持する。つまり、前記成膜装置１０を用いた前記成膜方法は、前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０との間において前記Ｚ方向に延びる前記公転中心軸線ＣＬ１周りに前記複数のピストンリング１００の各々を公転させること、すなわち、前記複数のピストンリング１００を前記第１ターゲット３０と前記第２ターゲット４０との間に位置する所定の前記公転軌跡円上に沿って移動させること、を含む。換言すれば、前記複数のピストンリング１００の移動範囲は前記公転軌跡円上に限定される。このことは、前記成膜を目的として前記複数のピストンリング１００を移動させるために必要な空間を小さくすることを可能にする。
　前記成膜装置１０及びこれを用いた前記成膜方法において、前記第２ターゲット４０を用いた前記皮膜９０の形成、すなわち前記第２皮膜部分９４の形成、は前記第１ターゲット３０を用いた前記皮膜９０の形成、すなわち前記第１皮膜部分９２の形成、が終了した後に行われてもよい。或いは、前記第２皮膜部分９４の形成が前記第１皮膜部分９２の形成中に、つまり当該形成の終了前に、開始されてもよい。
　［実施の形態の変形例１］
　前記実施の形態に係る成膜装置１０の前記第１ターゲット３０及び前記第２ターゲット４０は互いに同じ材料で形成されているが、本発明は、第１ターゲット３０と第２ターゲット４０とが異なる材料で形成された変形例１も包含する。
　前記変形例１においては、ピストンリング１００の外周面に形成される皮膜９０のうち前記第１ターゲット３０の第１出射面３２から飛び出す粒子によって形成される第１皮膜部分９２と、前記第２ターゲット４０の第２出射面４２から飛び出す粒子によって形成される第２皮膜部分９４と、の特性を異ならせることができる。例えば、前記第２ターゲット４０を構成する材料よりも硬質な材料によって前記第１ターゲット３０を形成することにより、前記第１皮膜部分９２の硬度を前記第２皮膜部分９４の硬度よりも高くすることができる。このことは、前記皮膜９０のうち前記ピストンリング１００における一対の対向端部１０２、１０２の各々の外周面を覆う部分（つまり、前記第１皮膜部分９２）の摩耗を抑制することを可能にする。
　［実施の形態の変形例２］
　前記実施の形態に係る成膜装置１０の制御装置８０は、前記第１皮膜部分９２が前記第２皮膜部分９４よりも厚くなるように、前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に与えるアーク電流を前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０に与えるアーク電流よりも大きくしているが、前記第１皮膜部分９２を前記第２皮膜部分９４よりも厚くするための方策は、これに限定されない。本発明は、第１アーク電源５０が第１ターゲット３０にアーク電流を与える期間である第１電源運転期間を、第２アーク電源６０が第２ターゲット４０にアーク電流を与える期間である第２電源運転期間よりも長くする変形例２も包含する。この変形例２によれば、皮膜９０を形成する全期間すなわち総成膜期間内に前記第１ターゲット３０のみを用いて当該皮膜９０を形成する期間が存在する。このことは、前記第１ターゲット３０の第１出射面３２から飛び出す粒子によって形成される前記第１皮膜部分９２を、前記第２ターゲット４０の第２出射面４２から飛び出す粒子によって形成される第２皮膜部分９４よりも厚くすることを可能にする。
　前記第１電源運転期間すなわち前記第１ターゲット３０を用いた成膜期間を前記第２電源運転期間すなわち前記第２ターゲット４０を用いた成膜期間よりも長くする場合、好ましくは、前記第２電源運転期間の少なくとも一部が前記第１電源運転期間の一部に重複する。つまり、前記皮膜９０を形成するための全期間である総成膜期間において前記第１ターゲット３０及び第２ターゲット４０を同時に使用する期間が存在することが、好ましい。このことは、前記総成膜期間を短くすることを可能にする。
　前記第２電源運転期間は前記第１電源運転期間の終了後に開始してもよい。或いは、前記第１電源運転期間が前記第２電源運転期間の終了後に開始してもよい。
　前記第１電源運転期間は、前記総成膜期間内に存在していればよい。例えば、前記第１電源運転期間と前記第２電源運転期間とが同時に開始して前記総成膜期間の最後に前記第１ターゲット３０のみを用いて皮膜９０を形成する期間が存在してもよい。つまり、総成膜期間の最後に前記第１電源運転期間のみが存在してもよい。あるいは、前記第１電源運転期間が前記第２電源運転期間よりも先に開始することにより、前記総成膜期間の最初に前記第１ターゲット３０のみを用いて皮膜９０を形成する期間が存在してもよい。つまり、総成膜期間の最初に前記第１電源運転期間のみが存在してもよい。あるいは、前記第１電源運転期間と前記第２電源運転期間が同時に開始しかつ終了するが、その途中で前記第２電源運転期間が中断すること、すなわち、前記総成膜期間の途中に前記第１ターゲット３０のみを用いて皮膜９０を形成する期間が存在すること、によっても前記第１電源運転期間を前記第２電源運転期間より長くすることができる。
　上記変形例１または２に係る成膜装置及びこれを用いた成膜方法においても、前記第１アーク電源５０及び前記第２アーク電源６０の駆動の制御により、前記実施の形態と同様に、ピストンリング１００の外周面に形成される皮膜９０の周方向の膜厚分布を精度良く制御することができる。
　つまり、前記第１皮膜部分９２が前記第２皮膜部分９４よりも厚くなるのであれば、前記第１アーク電源５０が前記第１ターゲット３０に与えるアーク電流は、前記第２アーク電源６０が前記第２ターゲット４０に与えるアーク電流と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　［実施の形態の変形例３］
　図１に示す前記成膜装置１０は、単一の第１ターゲット３０を備えるが、図６に示される変形例３に係る成膜装置１０は２つの第１ターゲット３０を備える。当該２つの第１ターゲット３０は、基準線ＳＬに対して互いに対称となるように配置される。前記２つの第１ターゲット３０には、それぞれ、互いに独立した２つの第１アーク電源５０が接続されている。当該２つの第１アーク電源５０は共通の第１電流制御部８２に接続され、当該第１電流制御部８２は、前記２つの第１アーク電源５０が前記２つの第１ターゲット３０にそれぞれ与えるアーク電流を制御する。
　［実施の形態の変形例４］
　図１に示す前記成膜装置１０は、単一の第２ターゲット４０を備えるが、図７に示される変形例４に係る成膜装置１０は、２つの第２ターゲット４０を備える。前記２つの第２ターゲット４０は、基準線ＳＬに対して互いに対称となるように配置される。前記２つの第２ターゲット４００には、それぞれ、互いに独立した２つの第２アーク電源６０が接続されている。当該２つの第２アーク電源６０は共通の第２電流制御部８４に接続され、当該第２電流制御部８４は、前記２つの第２アーク電源６０が前記２つの第２ターゲット４０にそれぞれ与えるアーク電流を制御する。
　以上説明した実施の形態及びその変形例はあくまでも例示である。本発明は、上述の実施の形態等の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。
　前記実施の形態では、蒸発源に与えられる電気エネルギーが、ＡＩＰ用の蒸発源であるターゲットに与えられるアーク電流であるが、本発明において蒸発源に与えられる電気エネルギーは前記アーク電流に限定されない。蒸発源に与えられる電気エネルギーは、例えば、スパッタリング用の蒸発源に供給されるスパッタ電力などでもよい。
　前記実施の形態では、成膜されるワークがピストンリングであるが、本発明に係るワークはピストンリングに限定されない。被膜を厚く形成すべき特定領域が設定された外周面を有するワークであれば、本発明に係る成膜装置によって当該特定領域における皮膜を部分的に厚くする成膜を行うことが可能である。例えば、ワークは切削加工に用いられるバイトでもよい。このようなバイトでは、例えば、当該バイトの外周面のうち高速回転する切削対象に接触する部分（すなわち、すくい面）が皮膜を厚く形成すべき特定領域として設定される。
　前記実施の形態に係る成膜装置１０は、第１ターゲット３０及び第２ターゲット４０を備えるが、本発明に係る成膜装置は、第１及び第２ターゲットを用いた成膜の形成を補助するためのさらなるターゲットを含んでもよい。
　以上のように、ワークの側面に形成される皮膜の周方向の膜厚分布を精度良く制御することが可能な成膜装置及び成膜方法が提供される。
　提供されるのは、ワークを所定の公転中心軸線周りに公転させながら前記ワークのうち前記公転中心軸線と直交する方向を向く側面に皮膜を形成する成膜装置である。当該成膜装置は、前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源であって、当該第１蒸発源は基準線に対して対称に配置され、前記基準線は前記公転中心軸線が延びる方向に沿って見たときに前記公転中心軸線を通過し且つ境界線直交し、前記境界線は前記公転中心軸線周りに公転する前記ワークが描く軌道円の径方向に延びる、少なくとも１つの第１蒸発源と、前記境界線を挟んで前記第１蒸発源と反対の側に位置するとともに前記基準線に対して対称となるように配置される少なくとも１つの第２蒸発源と、前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第１蒸発源に与える第１電源と、前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第２蒸発源に与える第２電源と、前記ワークの側面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が前記軌道円の径方向の中から選ばれる特定径方向を向く姿勢を前記ワークが保つように前記ワークを支持しながら、前記ワークを前記公転中心軸線周りに公転させるワーク回転装置と、前記ワークに形成される皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第１皮膜部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第２皮膜部分よりも厚くなるように、前記第１電源から前記第１蒸発源への電気エネルギーの付与及び前記第２電源から前記第２蒸発源への電気エネルギーの付与を制御する制御装置と、を備える。
　前記成膜装置においては、第１蒸発源及び第２蒸発源に与える電気エネルギーの制御により、も高い精度で、前記第１皮膜部分を前記第２皮膜部分よりも厚くすることができる。前記皮膜の厚さの制御は、ワークの自転速度を調整することによっても可能であるが、このような機械的な動きの制御では応答遅れが生じ易い。これに対し、前記第１蒸発源及び前記第２蒸発源にそれぞれ付与される電気エネルギーの制御では応答遅れが生じ難い。このことはワークの側面に形成される皮膜を部分的に厚くする制御を再現性良く行うことを可能にする。その結果、ワークの側面に形成される皮膜の周方向の膜厚分布を精度良く制御することができる。
　前記制御装置は、好ましくは、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量を前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量よりも大きくする。
　前記制御装置は、例えば、単位時間当たりに前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの量を単位時間当たりに前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの量よりも大きくする。
　前記制御装置は、あるいは、前記第１電源から前記第１蒸発源に対して電気エネルギーが与えられる期間である第１電源運転期間を前記第２電源から前記第２蒸発源に対して電気エネルギーが与えられる第２電源運転期間よりも長くする。
　前記制御装置は、より好ましくは、前記第２電源運転期間の少なくとも一部を前記第１電源運転期間の一部に重複させるように、前記第１電源運転期間及び前記第２電源運転期間の開始及び終了を制御する。
　このような第１及び第２電源運転期間の部分的な重複は、前記第１及び第２電源運転期間の一方が終了した後に他方が開始する場合と比べて、全皮膜を形成するのに要する総成膜期間を短くすることができる。
　前記ワーク回転装置は、好ましくは、前記公転中心軸線周りに旋回可能な公転テーブルと、前記公転中心軸線から前記公転テーブルの径方向に離れた位置において前記公転テーブルに対して前記公転中心軸線と平行な自転中心軸線周りに回転可能に配置された少なくとも１つの自転テーブルと、前記公転中心軸線が延びる方向に沿って見たときに前記軌道円から前記境界線が延びる方向にずれた位置で環状をなすガイド溝が形成されたガイド部材と、前記自転テーブルに当該自転テーブルと一体に前記自転中心軸線周りに回転するように当該自転テーブルに連結され、前記公転テーブルの公転に伴って前記ガイド溝内を移動することにより前記ワークの前記側面の前記特定領域が前記特定径方向を向く姿勢を維持するように前記ガイド溝に係合される被ガイド部材と、をさらに備える。
　このような態様においては、前記ワークの前記側面の前記特定領域が特定径方向を向くような姿勢を維持しながら前記ワークを前記公転中心軸線周りに公転させることにより、小さいスペース内で少なくとも１つのワークに対して当該ワークの側面に形成される皮膜を部分的に厚くする成膜を施すことができる。
　前記第２蒸発源は、前記第１蒸発源を構成する材料と異なる材料によって形成されていてもよい。
　このことは、前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される前記第１皮膜部分の特性と前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される前記第２皮膜部分の特性とを互いに異ならせることができる。
　また、提供されるのは、ワークの被成膜面に皮膜を形成する成膜方法である。当該成膜方法は、前記ワークの前記被成膜面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が特定方向を向くように前記ワークを配置する工程であって、前記特定方向は第１配置領域と第２配置領域との境界を規定する境界線に対して交差する方向であり、前記第１配置領域は当該第１配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源が配置される領域であり前記第２配置領域は当該第２配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第２蒸発源が配置される領域である、ワーク配置工程と、前記皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第１皮膜部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第２皮膜部分よりも厚くなるように、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第１蒸発源に与える電気エネルギーの総量を前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第２蒸発源に与える電気エネルギーの総量よりも大きくするとともに前記ワークの被成膜面のうち前記特定領域が前記特定方向を向くようにして、前記ワークの前記被成膜面に前記皮膜を形成する成膜工程とを備える。
　前記成膜方法においては、前記第１蒸発源及び第２蒸発源にそれぞれ与えられる電気エネルギーを制御することにより、高い精度で前記第１皮膜部分を前記第２皮膜部分よりも厚くすることができる。前記皮膜の厚さの制御は、ワークの自転速度を調整することによっても可能であるが、このような機械的な動きの制御では応答遅れが生じ易い。これに対し、前記第１蒸発源及び前記第２蒸発源にそれぞれ付与される電気エネルギーの制御では応答遅れが生じ難く、このことはワークの被成膜面に形成される皮膜を部分的に厚くする制御を再現性良く行うことを可能にする。その結果、ワークの側面に形成される皮膜の周方向の膜厚分布を精度良く制御することができる。
　前記成膜工程は、例えば、単位時間当たりに前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの量を単位時間当たりに前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの量よりも大きくすることを、含む。
　前記成膜工程は、あるいは、前記第１蒸発源に電気エネルギーが与えられる期間である第１電源運転期間を前記第２蒸発源に電気エネルギーが与えられる期間である第２電源運転期間よりも長くすることを、含む。
　前記成膜工程は、より好ましくは、前記第２電源運転期間の少なくとも一部を前記第１電源運転期間の一部に重複させるように前記第１電源運転期間を前記第２電源運転期間よりも長くすることを含む。
　前記第１及び第２電源運転期間の重複は、第１電源運転期間及び第２電源運転期間の一方が終了した後に他方を開始する態様と比べて、全皮膜を形成するのに要する総成膜期間を短くすることができる。
　前記成膜工程は、好ましくは、前記ワークの被成膜面に前記皮膜を形成するときに、前記第１蒸発源の出射面に平行な方向に延びる公転中心軸線周りに前記ワークを公転させながら前記ワークの前記被成膜面の前記特定領域が前記特定方向を向くように前記ワークを前記公転中心軸線と平行な自転中心軸線周りに自転させることを、含む。
　このような成膜工程では、前記ワークの前記被成膜面の特定領域が特定方向を向くような姿勢を維持しながら前記ワークを前記公転中心軸線周りに公転させることにより、小さいスペース内で前記ワークに対して当該ワークの前記被成膜面に形成される皮膜を部分的に厚くする成膜を施すことを、可能にする。

Claims (12)

  1. 　ワークを所定の公転中心軸線周りに公転させながら前記ワークのうち前記公転中心軸線と直交する方向を向く側面に皮膜を形成する成膜装置であって、
    　前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源であって、当該第１蒸発源は基準線に対して対称に配置され、当該基準線は前記公転中心軸線が延びる方向に沿って見たときに前記公転中心軸線を通過し且つ境界線に直交し、前記境界線は前記公転中心軸線周りに公転する前記ワークが描く軌道円の径方向に延びる、少なくとも１つの第１蒸発源と、前記境界線を挟んで前記第１蒸発源と反対の側に位置するとともに前記基準線に対して対称となるように配置される少なくとも１つの第２蒸発源と、
    　前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第１蒸発源に与える第１電源と、
    　前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるための電気エネルギーを前記第２蒸発源に与える第２電源と、
    　前記ワークの側面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が前記軌道円の径方向の中から選ばれる特定径方向を向く姿勢を前記ワークが保つように前記ワークを支持しながら、前記ワークを前記公転中心軸線周りに公転させるワーク回転装置と、
    　前記ワークに形成される皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第１皮膜部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第２皮膜部分よりも厚くなるように、前記第１電源から前記第１蒸発源への電気エネルギーの付与及び前記第２電源から前記第２蒸発源への電気エネルギーの付与を制御する制御装置と、を備える、成膜装置。
  2. 　請求項１に記載の成膜装置であって、
    　前記制御装置は、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量を前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量よりも大きくする、成膜装置。
  3. 　請求項２に記載の成膜装置であって、
    　前記制御装置は、単位時間当たりに前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの量を単位時間当たりに前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの量よりも大きくする、成膜装置。
  4. 　請求項２に記載の成膜装置であって、
    　前記制御装置は、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量が前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの総量よりも大きくなるように、前記第１電源が前記第１蒸発源に対して電気エネルギーを与える期間である第１電源運転期間を前記第２電源が前記第２蒸発源に対して電気エネルギーを与える期間である第２電源運転期間よりも長くする、成膜装置。
  5. 　請求項４に記載の成膜装置であって、
    　前記制御装置は、前記第２電源運転期間の少なくとも一部を前記第１電源運転期間の一部に重複させるように、前記第１電源運転期間及び前記第２電源運転期間の開始及び終了を制御する、成膜装置。
  6. 　請求項１～５の何れか１項に記載の成膜装置であって、
    　前記ワーク回転装置は、
    　前記公転中心軸線周りに旋回可能な公転テーブルと、
    　前記公転中心軸線から前記公転テーブルの径方向に離れて配置され、前記公転テーブルに対して前記公転中心軸線と平行な自転中心軸線周りに回転可能に配置された少なくとも１つの自転テーブルと、
    　前記公転中心軸線が延びる方向に沿って見たときに前記軌道円から前記境界線が延びる方向にずれた位置で環状をなすガイド溝が形成されたガイド部材と、
    　前記自転テーブルに当該自転テーブルと一体に前記自転中心軸線周りに回転するように当該自転テーブルに連結され、前記公転テーブルの公転に伴って前記ガイド溝内を移動することにより前記ワークの前記側面の前記特定領域が前記特定径方向を向く姿勢を維持するように前記ガイド溝に係合される被ガイド部材と、をさらに備える、成膜装置。
  7. 　請求項１～６の何れか１項に記載の成膜装置であって、
    　前記第２蒸発源は、前記第１蒸発源を構成する材料とは異なる材料によって形成されている、成膜装置。
  8. 　ワークの被成膜面に皮膜を形成する成膜方法であって、
    　前記ワークの前記被成膜面のうち他の領域よりも前記皮膜が厚く形成されるべき特定領域が特定方向を向くように前記ワークを配置する工程であって、前記特定方向は第１配置領域と第２配置領域との境界を規定する境界線に対して交差する方向であり、前記第１配置領域は当該第１配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第１蒸発源が配置される領域であり、前記第２配置領域は当該第２配置領域内に前記皮膜を形成するための材料となる粒子が飛び出す出射面を有する少なくとも１つの第２蒸発源が配置される領域である、ワーク配置工程と、
    　前記皮膜のうち前記第１蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第１皮膜部分が前記第２蒸発源の出射面から飛び出す粒子によって形成される部分である第２皮膜部分よりも厚くなるように、前記皮膜を形成する期間において前記第１蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第１蒸発源に与える電気エネルギーの総量を前記第２蒸発源の出射面から前記皮膜を形成するための粒子を飛び出させるために前記第２蒸発源に与える電気エネルギーの総量よりも大きくするとともに前記ワークの被成膜面のうち前記特定領域が前記特定方向を向くようにして、前記ワークの被成膜面に前記皮膜を形成する成膜工程と、を備える、成膜方法。
  9. 　請求項８に記載の成膜方法であって、
    　前記成膜工程は、単位時間当たりに前記第１蒸発源に与えられる電気エネルギーの量を単位時間当たりに前記第２蒸発源に与えられる電気エネルギーの量よりも大きくする、成膜方法。
  10. 　請求項８に記載の成膜方法であって、
    　前記成膜工程は、前記第１蒸発源に電気エネルギーが与えられる期間である第１電源運転期間を前記第２蒸発源に電気エネルギーが与えられる期間である第２電源運転期間よりも長くする、成膜方法。
  11. 　請求項１０に記載の成膜方法であって、
    　前記成膜工程は、前記第２電源運転期間の少なくとも一部を前記第１電源運転期間の一部に重複させるように、前記第１電源運転期間を前記第２電源運転期間よりも長くする、成膜方法。
  12. 　請求項８～１１の何れか１項に記載の成膜方法であって、
    　前記成膜工程は、前記ワークの前記被成膜面に前記皮膜を形成するときに、前記第１蒸発源の出射面に平行な方向に延びる公転中心軸線周りに前記ワークを公転させながら前記ワークの前記被成膜面の前記特定領域が前記特定方向を向くように前記ワークを前記公転中心軸線と平行な自転中心軸線周りに自転させることを含む、成膜方法。
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