成膜裝置的制作方法

專利名稱：成膜裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用來使成膜粒子堆積在例如滑動軸承的半部所具有的 凹狀面上而形成覆膜的成膜裝置。
背景技術：
近年來，因為汽車發動機的高輸出化等的緣由，例如滑動軸承那 樣的滑動部件的耐久性及耐燒傷性變得重要。滑動軸承一般具備將圓
筒2分割的形狀的一對半圓筒部，將它們組合為筒狀而使用。
作為用來改善這樣的半圓筒部的內面的耐久性、耐燒傷性的手段， 在特許2679920號公報(專利文獻1 )及特許2838032號公報(專利 文獻2)中，記載了在半圓筒狀基材的內面上通過濺射法、電弧離子 電鍍法等物理蒸鍍法形成滑動特性良好的材料、例如AlSn合金的覆膜 的技術。在上述物理蒸鍍法中，通過使蒸發源相對向于上述凹狀成膜 面、從該蒸發源將蒸氣供給到上述凹狀成膜面上而使其堆積，進行向 上述半圓筒狀基材的內面即凹狀成膜面的成膜。
但是，在該物理蒸鍍法中，有難以確保覆蓋在半圓筒狀基材的凹 狀成膜面上的覆膜的均勻性的問題。以濺射法為例，參照圖7說明其 理由。
圖7所示的'減射蒸發源31配置為使其相對向于部分圓筒狀基材W 的凹狀成膜面S，具備靶、和在其表面附近形成等離子P的機構。上 述等離子P使濺射原子從在上述靶表面上相對向于上述等離子P的部 位上形成的腐蝕區域蒸發，朝向上述凹狀成膜面S飛散。
但是，上述濺射原子主要向蒸發面的法線方向較多地釋放，有直 進的傾向。此外，在凹狀成膜面S上，也是其中的正對著上述蒸發源 31的底部比外周緣部附近更容易受到蒸氣。通過它們的傾向相乘地組 合，凹狀成膜面S的底部相對地變厚，其外周緣部附近膜厚變薄。進 而，在外周緣部附近，成膜粒子的前進路徑與覆蓋面所成的角度變淺， 所以形成在該外周緣部附近的覆膜有成為多孔而脆弱的結構的傾向。
這樣的問題在濺射法以外的其他物理蒸鍍法中也存在。所以，在特開2004-10915號公報(專利文獻3)中，公開了用來 在凹狀成膜面上形成均勻的膜的磁控管濺射裝置。該裝置具備磁鐵式 乾單元(磁控管蒸發源)，該靶單元具備具有形成為旋轉曲面狀的前 端部的單管、形成在該前端部的表面上的靶、和配置在上述單管的內
部中的磁鐵。上述靶配置在基材的凹狀成膜面的內側，通過從該靶的 表面飛散的'踐射粒子堆積在上述凹狀成膜面上而形成覆膜。
通常，磁控管蒸發源如上述靶單元那樣具備靶、和產生形成貫穿 其表面而出入的磁力線那樣的磁場的磁場形成機構，所以能夠通過該 磁場的作用將放電等離子關入在靶表面附近，由此能夠提高靶部件的 利用率。
例如，在特開平5-295536號公報(專利文獻4 )、及特開2003-96562 號公報(專利文獻5)的圖6中記載的磁控管蒸發源具備配置在靶的 背面側的直線狀的中央磁鐵、和包圍其周圍而配置的外周磁鐵。該中 央磁鐵及該外周磁鐵的磁極相互不同，在兩磁鐵之間的區域中形成貫 穿上述乾而將該中央磁鐵與該外周磁鐵連接的磁力線。
形成該磁力線的磁場由于具有由兩條直線部和將其兩端連接的弧 狀部構成的形狀，所以稱作跑道狀磁場。上述;^文電等離子由于^L該跑 道狀磁場關入，所以在靶的表面附近形成跑道狀的放電等離子。在相 對向于該跑道狀等離子的靶表面上，形成大范圍的跑道狀的腐蝕區域。 但是，在引用文獻3中記載的濺射裝置中，由于需要對每個基板 進行各成膜，所以生產效率較差。
專利文獻1特許2679920號公報
專利文獻2特許2838032號公報
專利文獻3特開2004-10915號7>才艮
專利文獻4特開平5-295536號公報
專利文獻5特開2003-96562號公報(圖6)

發明內容
本申請發明是鑒于這樣的問題而做出的，目的是提供一種在用來 在如構成滑動軸承的半圓筒部件那樣具有凹狀成膜面的基材的該凹狀 成膜面上進行成膜的裝置中、能夠容易地形成均勻的膜厚的覆膜、并 且批量生產率良好的成膜裝置。
6因此，有關本發明的成膜裝置，具備基材保持器，具有保持分
別具有凹狀成膜面的多個基材的多個基材保持部；成膜用蒸發源，包
括作為上述成膜粒子的原料的圓筒狀靶，在上述圓筒狀靶的表面上形 成有其形狀由與該圓筒狀靶的中心軸平行的方向的兩條直線部和將這 些直線部的兩端彼此連接的弧狀部構成的腐蝕區域，上述成膜粒子從 該腐蝕區域向上述圓筒狀乾的徑向外側蒸發。
上述基材保持器的各基材保持部被設置成使這些基材保持部在具 有與上述圓筒狀靶的中心軸平行的中心軸的圓筒面上沿著該圓筒面的 周向相互排列、并且由各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面朝向上 述圓筒面的徑向外側，上述基材保持器可繞上述圓筒面的中心軸旋轉 地設置在上述真空容器內，使得分別由上述各基材保持部保持的基材 的凹狀成膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且能使從該腐蝕區域蒸 發的成膜粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位置。
或者，也可以是，上述基材保持器的各基材保持部被設置成使這 些基材保持部在與上述圓筒狀靶的中心軸平行的平面上沿與該中心軸 正交的方向排列，并且由各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面朝向 上述圓筒狀靶側，上述基材保持器可沿著上述基材保持部的排列方向 直線移動地設置在上述真空容器內，使得分別由上述各基材保持部保 持的基材的凹狀成膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且能使從該腐 蝕區域蒸發的成膜粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位置。
根據上述成膜裝置，由于從圓筒狀靶的表面的腐蝕區域蒸發的成 膜粒子被沿該腐蝕區域的法線方向釋放，所以與平板型蒸發源相比能 夠擴大成膜粒子的釋放方向。這使得即使上述基材的凹狀成膜面的曲 率稍稍變化，也能夠使從形成在圓筒狀靶的表面上的腐蝕區域蒸發而 釋放的成膜粒子均勻地堆積到該凹狀成膜面的各部位上。
進而，上述基材保持器通過其旋轉或直線移動，能夠分別使各基
發的成膜粒子能夠堆積到上述凹狀成膜面上的成膜位置。由此，向多 個基材的凹狀成膜面的成膜效率提高。


圖1是有關本發明的第1實施方式的成膜裝置的主要部分的截面俯視圖。
圖2 (A)是表示堆迭了多個部分筒狀基材的堆疊體的立體圖，圖 2(B)是保持上述堆疊體的保持器主體的立體圖。
圖3是表示上述保持器主體的保持凹部的附近部分的局部放大剖 視圖。
圖4是構成設在上述成膜裝置的圓筒狀靶的內側的磁場發生裝置 的磁鐵的概略主視圖。
圖5是表示使上述磁場發生裝置沿上述圓筒狀靶的周向移動的狀 態的保持器主體及圓筒狀磁控管濺射蒸發源的截面俯視圖。
圖6是有關本發明的第2實施方式的成膜裝置的主要部分的截面 俯視圖。
圖7是表示以往的部分筒狀基材的凹狀成膜面的成膜狀態的剖視圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1~圖5對有關本發明的第1實施方式的濺射成膜 裝置進行說明。
圖1所示的濺射成膜裝置具備真空室1、設在真空室1內的基材 保持器2、和磁控管濺射蒸發源3。上述基材保持器2保持分別具有凹 狀成膜面S的多個部分圓筒狀基材W，上述磁控管濺射蒸發源3使成 膜粒子堆積在上述各部分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S上而形成覆 膜。
在上述磁控管濺射蒸發源3上，連接著對該蒸發源3供給濺射電 力的濺射電源(圖示省略)。在上述真空室l上，連接著用來將該真 空室1內維持為規定的氣壓的減壓裝置及濺射氣體供給裝置，在成膜 時，將氬氣等濺射氣體(放電氣體)向真空室1內通常導入0.01 10Pa 左右。在上述減壓裝置及上述氣體供給裝置中都可以采用周知的結構， 所以省略了其圖示。
作為上述部分圓筒狀基材W,代表性地可以舉出半分割構造的滑 動軸承的半圓筒狀基材。在汽車發動機用的滑動軸承的情況下，半圓 筒的直徑是50mm左右，其高度是15mm左右。該程度的尺寸的部分 圓筒狀基材W如圖2 ( A)所示，能夠在沿筒軸方向相互堆迭而構成堆疊體的狀態下被基材保持器2保持。但是，作為本發明的成膜對象 的基材的形狀除了具有凹狀成膜面的條件以外并沒有特別限定，除了 上述部分筒狀基材以外，例如也可以是凹面反射鏡那樣的結構。
上述基材保持器2具備圓筒狀的保持器主體6、和位于其中心軸 上的旋轉中心軸4，支承在上述真空室1中以使其以該旋轉中心軸4 為中心旋轉自如，更優選的是受馬達等驅動機構旋轉驅動。
如圖2 (B)所示，在上述保持器主體6的外周面(圓筒面)上， 用來保持由上述部分圓筒狀基材W構成的各堆疊體的多個保持凹部 (基材保持部)7沿該保持器主體6的周向排列設置。各保持凹部7 具有上述堆疊體能夠嵌入的半圓筒狀(即構成圓筒面的一部分的形狀) 的底面，形成為，使其中心軸與上述旋轉中心軸4平行。更具體地講， 由上述各部分圓筒狀基材W構成的堆疊體通過以該部分圓筒狀基材 W的凹狀成膜面S朝向上述保持器主體6的外周面的徑向外側的姿勢 嵌入在上述保持凹部7中，被該保持器主體6保持。
在圖中所示的裝置中，為了使部分圓筒狀基材W向各保持凹部7 的搭栽變得容易，以上述旋轉中心軸4朝向鉛直方向的姿勢設置有上 述基材保持器2。但是，基材保持器2的旋轉中心軸4也可以朝向其 他方向。此外，形成在保持器主體6上的基材保持部并不限于上述那 樣的保持凹部7，只要是能夠保持具有凹狀成膜面的基材的結構就可 以。
如圖3所示，在上述保持器主體6上，形成有與其保持凹部7平 行地延伸的冷卻水路8及氣體流路9。冷卻水路8設置在能夠將上述 保持器主體6的至少保持凹部7及其附近部位冷卻的位置上。噴出孔 9a從上述氣體流路9延伸到保持凹部7的底面，經由該氣體流路9及 該噴出孔9a，對位于上述保持凹部7的底面與保持在其中的部分圓筒 狀基材W的堆疊體之間的空間中供給氦氣或氬氣等熱傳遞用的惰性 氣體。該氣體在成膜時將在部分圓筒狀基材W中產生的熱迅速地傳遞 給保持器主體6。該熱傳遞的促進除了熱傳遞用氣體的供給以外，通 過在上述空間部中附設鋁或銦等熱傳遞性良好的軟質金屬部件也能夠 達到。這些熱傳遞促進機構在本發明并不是必須的結構。
上述磁控管濺射蒸發源3具有圓筒狀耙11、設在其內側的磁場發 生裝置12、和用來將其固定的圖示省略的轉動固定機構。上述圓筒狀耙11配置為，使其中心軸與上述基材保持器2的旋轉 中心軸4平行，并且設置為，使其繞其中心軸旋轉自如。上述磁場發 生裝置12配置為，使其能夠繞上述圓筒狀靶11的中心軸與該圓筒狀 把11獨立地轉動。上述轉動固定機構將上述磁場發生裝置12在任意 的轉動位置固定。
上述磁場發生裝置12是用來在成膜時產生跑道狀磁場而在上述 圓筒狀耙11的表面上形成跑道狀的腐蝕區域的裝置，具備中央磁鐵 13及外周磁鐵14、和將這些磁鐵13、 14彼此磁連接的磁短路部件15。
如圖4所示，上述中央磁鐵13具有沿一個方向延伸的形狀，配置 為，使其長度方向與上述圓筒狀靶11的中心軸平行。上述外周磁鐵 14呈包圍上述中央磁鐵13的跑道狀。即，具有在上述中央磁鐵13的 左右兩側與其平行地延伸的兩條直線狀部分14a、和將這些直線狀部 分14a的兩端彼此連接的圓弧狀部分14b。上述中央磁4失13及上述外 周磁鐵14配置為，使各自的磁性相互相反，以沿著兩磁鐵13、 14間 的跑道狀空間形成貫穿上述圓筒狀靶11而橫跨兩磁鐵13、 14的磁力 線。上述磁短路部件15配置在上述兩磁鐵13、 14的徑向的內側，具 有跨越兩A茲鐵13、 14的圓弧狀截面。
將形成上述那樣的形態的磁力線的磁場稱作跑道狀磁場。但是， 有關本發明的磁場發生裝置形成的磁場并不限于上述跑道狀磁場。例
而，形成的磁力線的兩條直線部也可以不是準確地平行的，此外，將 這些直線部連結的部分也可以不是準確的圓孤。即，只要整體上是跑 道狀就可以，也可以有一些變形。
作為上述磁場發生裝置12的磁鐵13、 14的材料，優選的是釤鈷 或釹磁鐵等殘留磁通密度較大的磁鐵，但也可以使用鐵素體磁鐵或超 傳導磁鐵等其他種類的磁鐵或電磁鐵。此外，也可以是將永久磁鐵與 電磁鐵組合等、將多個磁發生源組合的結構。
如果形成上述跑道狀磁場，則將圓筒狀乾11作為陰極而產生輝光 放電，由此產生放電等離子。由于該放電等離子在圓筒狀乾11的表面 附近被關入在上述跑道狀磁場中，所以結果形成跑道狀的放電等離子 P,沿著該放電等離子P而在上述圓筒狀靶11的表面上形成成膜粒子 濺射蒸發的區域、即跑道狀的腐蝕區域。上述圓筒狀乾11的外徑通常是100mm 250mm左右， 一般i殳定 為130mm 200mm左右。上述圓筒狀靶11的軸長更優選地設定為， 使圓筒狀耙ll表面的腐蝕區域的直線部相對向于堆疊體整體。 一般， 優選的是比設置在基材保持器2中的部分圓筒狀基材W的堆疊體的全 長長20cm到40cm左右。
通過上述跑道狀的等離子P形成的腐蝕部具有兩端部的圓弧部、 和夾設在其之間的兩條直線部，在兩直線部彼此之間產生某種程度的 間隔。該間隔可以通過圓筒狀靶11的直徑或磁場的設計來調節，代表 性地是30mm 100mm左右。
如圖l及圖5所示，形成在上述圓筒狀靶ll的表面上的腐蝕區域 的直線部的法線方向、即在垂直于上述圓筒狀靶11的中心軸的平面上 將形成在圓筒狀靶11的表面上的腐蝕區域的直線部與圓筒狀靶11的 中心軸連結的直線(以下有稱作"釋放蒸發中心線"的情況)的方向 如圖l所示，相對于連結基材保持器2的旋轉中心軸4與圓筒狀靶11 的中心軸的基準線SL具有規定的角度6 1、 62。在上述磁場發生裝 置12的中央磁鐵13位于上述基準線SL上的情況下，為6 1=62。 一 般，(6 1+6 2)設定為20° 80°左右。另外，在腐蝕區域不是跑道 狀而是實心的長圓狀的情況下，認為在該區域內密集地存在多個直線 部，上述釋放蒸氣中心線相對于基準線的角度只要對最外側的直線部 決定就可以。
在濺射成膜時，如果使用上述圓筒狀的磁控管濺射蒸發源3,則 與使用以往的平板狀磁控管蒸發源(例如圖7的濺射蒸發源31)的情 況相比，能夠將從腐蝕區域的直線部濺射蒸發的蒸氣的釋放方向相對 于基準線擴大。這能夠使朝向搭載在上述基材保持器2上的部分圓筒 狀基材W的凹狀成膜面S的外周緣附近的蒸氣量增加而抑制成膜面的 部位的差異帶來的膜厚的不均勻。
此外，圓筒狀靶11在磁場發生裝置12的位置被固定的狀態下能 夠與磁場發生裝置12獨立地旋轉，該旋轉能夠一邊使在該圓筒狀耙 11的表面上通過上述放電等離子P及上述磁場發生裝置12形成腐蝕 區域的部位偏移一邊成膜。這能夠實現靶材料的利用率的提高。
進而，上述基材保持器2的旋轉能夠使分別保持在其保持凹部7 中的部分圓筒狀基材W依次位于規定的成膜位置、即其凹狀成膜面S與上述腐蝕區域相對向而從該腐蝕區域蒸發的成膜粒子能夠堆積到上
述凹狀成膜面上的位置。這使向各凹狀成膜面s的成膜效率顯著地提高。
另一方面，由于上述磁場發生裝置12能夠與圓筒狀耙11另外地 沿圓筒狀靶11的周向移動，所以如圖5所示，能夠使濺射靶表面的跑 道狀的等離子的朝向相對于基準線沿上述周向變化。這能夠每隔規定 時間或每隔基材保持器2的規定轉數使圓筒狀靶11的周向的角度適當 變化，使蒸氣的釋放角度、即釋放蒸氣中心線與基準線所成的角度6 1、 6 2變化，由此，能夠使覆膜膜厚的均勻性進一步提高。
在圖5所示的例子中是61>62，但其中成較大側的角度ei的區 域中的釋放蒸氣主要堆積在部分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S的外周 緣部上。因而，該角度6 1也可以在上述釋放蒸氣中心線達到凹狀成 膜面S的外周緣附近的范圍內設定得較大。另一方面，由于成較小側 的角度62的區域中的釋放蒸氣主要堆積在凹狀成膜面S的底部，所
以能夠在比上述ei小的范圍內自由地設定。但是，由于通過中央磁
鐵13和外周^f茲鐵14的配置決定了 ( 6 1+62)的大小，所以如果ei (或62)決定了，則另一個61(或62)自然決定了。當然，可以在
如圖那樣變化為e i>e 2之后使磁場發生裝置12向相反側移動以使e
2>6 1，以使得部分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S的外周緣兩端部成 為均等的膜厚。在將磁場發生裝置12固定在圖1所示的位置上的狀態 下使用成膜裝置的情況下，由于凹狀成膜面S的外周緣附近中的主要 被成膜的只是單側部分，所以只要配置具備另外的圓筒狀靶的磁控管 濺射蒸發源以使其相對于基準線為對稱就可以。
上述ei或e2 (以下單記作"e")的適當的角度范圍也取決于
保持器主體6的直徑，但由于實際的保持器主體6的直徑是0.6 1.5m 左右，所以在此情況下6優選為10° ~40°左右。更優選的是15。 ~30 °左右。如果不到10° ，則從另一腐蝕區域的直線部釋放的蒸氣帶來 的向凹狀成膜面S的外周緣附近的蒸氣的堆積變得不充分。另一方面， 如果超過40。，則從一個腐蝕區域的直線部釋放的蒸氣散逸到保持器 主體6外，所以成膜效率下降。
接著，參照附圖6說明有關本發明的第2實施方式的成膜裝置。 由于該第2實施方式與上述第1實施方式的結構的差異只是關于基材保持器的結構，所以以此為中心進行說明，與第1實施方式的成膜裝 置相同的部件賦予相同的附圖標記而將其說明簡化或省略。
有關該第2實施方式的成膜裝置代替上述圓筒狀的基材保持器2 而具備長方體狀的基材保持器2A。該基材保持器2A設置在真空室1 內，以使其在圖例中能夠沿橫向(水平方向)直線移動，受圖示省略 的驅動機構向同向驅動。該基材保持器2A具有相對向于圓筒狀靶11 的平面狀的側面(與該圓筒狀靶11的中心軸平行的平面)，在該側面 上，形成有沿上述橫向即其可移動方向排列的多個保持凹部7A。在各 保持凹部7A中，嵌入著由多個部分圓筒狀基材W構成的堆疊體。在 各堆疊體中，在上述各部分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S的中心軸一 致的狀態下堆迭這些部分圓筒狀基材W，在此狀態下將這些部分圓筒 狀基材W保持在上述保持凹部7A內。
有關該第2實施方式的磁控管濺射蒸發源3配置在上述基材保持 器2A的正面上。該磁控管濺射蒸發源3的圓筒狀靶11以其中心軸朝 向上下方向的姿勢立設，以使其相對向于上述保持凹部7A。換言之， 上述基材保持器2的各保持凹部7在與上述圓筒狀靶11的中心軸平行 的平面(在該實施方式中是垂直面)上沿與該中心軸正交的方向(在 該實施方式中是左右方向)排列，保持上述各部分圓筒狀基材W以使 其凹狀成膜面朝向上述圓筒狀靶11側。并且，上述基材保持器2設置 在上述真空室1內，以使其能夠沿著這些保持凹部7的排列方向直線 移動。
在該第2實施方式中，上述基材保持器2通過其直線移動，也能 夠使分別保持在其保持凹部7中的部分圓筒狀基材W依次位于規定的 成膜位置、即其凹狀成膜面S與上述腐蝕區域相對向而從該腐蝕區域 蒸發的成膜粒子能夠堆積到上述凹狀成膜面上的位置，由此，能夠使 向各凹狀成膜面S的成膜的效率顯著地提高。
在該第2實施方式中，在垂直于上述圓筒狀靶ll的中心軸的平面 中，設有通過上述圓筒狀靶11的中心線、并且垂直于上述保持器主體 6A的移動方向的方向的基準線SL。與上述第1實施方式同樣，上述 磁控管濺射蒸發源3的磁場發生裝置12形成具有兩條直線部和其兩端 的圓弧部的跑道狀磁場，將由該直線部形成在圓筒狀乾11的表面上的 腐蝕區域的直線部與圓筒狀靶ll的中心軸連結的直線、即釋放蒸氣中心線與第1實施方式同樣，相對于上述基準線SL成6 1及62的角度。 由于有關該第2實施方式的保持器主體6A的保持凹部7A在平面上排 列，所以即使與第1實施方式相比角度ei或62較大，也能夠將濺射 粒子堆積在搭載于保持器主體6A上的部分圓筒狀基材W的凹狀成膜 面S的外周緣附近。但是，為了在實現從圓筒狀靶ll的腐蝕區域產生 的濺射蒸氣的有效利用的同時在凹狀成膜面S的外周緣附近成膜均勻 的膜厚的覆膜，可以設定為10° 50°左右、優選為10° ~40°左右、 更優選為15° 35°左右。
有關上述第1及第2實施方式的成膜裝置是將上述圓筒狀靶11作 為濺射蒸發源、使從上述圓筒狀靶11的表面釋放的成膜粒子堆積到部 分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S上而形成覆膜的濺射裝置，但有關本 發明的成膜裝置也可以是將上述圓筒狀靶11作為電孤蒸發源、使從上 述圓筒狀耙11的蒸發面通過電弧放電蒸發且離子化的成膜粒子堆積 到被外加了負的偏壓的部分圓筒狀基材W的凹狀成膜面S上而形成覆 膜的電弧離子電鍍(AIP)裝置。在此情況下，也通過將磁鐵或電磁 線圈等磁場發生裝置配置在圓筒狀乾的內側、形成沿中心軸方向較長 的跑道狀磁場，能夠以跑道狀掃描電弧斑，由此能夠形成跑道狀的腐 蝕區域。該腐蝕區域也并不限于跑道狀，也可以是也包含跑道狀部分 的內側部分的實心長圓狀的區域。
上述圓筒狀蒸發源優選的是，在垂直于上述圓筒狀靶的中心軸的 平面中，使連結上述圓筒狀靶的中心軸與上述腐蝕區域的直線部的直 線、和連結上述保持器主體的中心軸與上述圓筒狀靶的中心軸的基準 線所成的角度中的至少一個角度為10° ~40°的范圍。
以上，根據有關本發明的成膜裝置，由于從圓筒狀靶的表面的腐 蝕區域蒸發的成膜粒子被沿著該腐蝕區域的法線方向釋放，所以與以 往的平板型蒸發源相比擴大了成膜粒子的釋放方向。因此，能夠使從 成膜面的腐蝕區域釋放的成膜粒子均勻地堆積到被基材保持器保持的 基材的凹狀成膜面上。此外，在上述圓筒狀靶中，由于沿著其軸向在 大范圍內形成腐蝕區域，所以靶的利用效率較高，生產率良好。進而， 上述基材保持器的旋轉或直線移動能夠分別使各基材位于各基材的凹 狀成膜面與上述腐蝕區域相對向而從該腐蝕區域蒸發的成膜粒子能夠 堆積到上述凹狀成膜面上的成膜位置。這提高了向多個基材的凹狀成膜面的成膜效率。
此外，在與上述圓筒狀靶的采用相結合、將多個基材以層疊的狀 態保持在基材保持器的各基材保持部中的情況下，能夠在多個基材的 凹狀成膜面上同時進行成膜，批量生產率提高。
關于上述基材保持器，基材保持部是保持凹部，該保持凹部具有 一底面，該底面被形成為構成一部分圓筒面的形狀，并且上述基材嵌 入到該底面上，更優選的是這些保持凹部沿與上述圓筒面的中心軸正 交的方向排列。該保持凹部的排列是緊湊的構造，能夠使被各基材保 持部保持的基材位于上述成膜位置。
具體而言，可以是，上述基材保持器的各基材保持部被設置成使 這些基材保持部在具有與上述圓筒狀靶的中心軸平行的中心軸的圓筒 面上沿著該圓筒面的周向相互排列、并且由各基材保持部保持的基材 的凹狀成膜面朝向上述圓筒面的徑向外側，上述基材保持器可繞上述 圓筒面的中心軸旋轉地設置在上述真空容器內，使得分別由上述各基 材保持部保持的基材的凹狀成膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且 能使從該腐蝕區域蒸發的成膜粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位 置。該基材保持器僅通過繞其中心軸的旋轉，能夠使被各基材保持部 保持的基材依次位于上述成膜位置。
在此情況下，在上述成膜用蒸發源中，優選的是，在垂直于該圓 筒狀把的中心軸的平面中，在連結上述圓筒狀耙的中心軸與上述腐蝕 區域的直線部的直線和連結上述基材保持器的旋轉中心軸與上述圓筒
狀靶的中心軸的基準線所成的角度中的至少一個角度為10° ~40°的 范圍內形成上述腐蝕區域。
或者，也可以是，上述基材保持器的各基材保持部被設置成使這 些基材保持部在與上述圓筒狀靶的中心軸平行的平面上沿與該中心軸 正交的方向排列，并且由各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面朝向 上述圓筒狀靶側，上述基材保持器可沿著上述基材保持部的排列方向 直線移動地設置在上述真空容器內，使得分別由上述各基材保持部保 持的基材的凹狀成膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且能使從該腐 蝕區域蒸發的成膜粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位置。
在此情況下，在上述成膜用蒸發源中，優選的是，在與上述圓筒 狀靶的中心軸垂直的平面中，在連結上述圓筒狀靶的中心軸與上述腐
15蝕區域的直線部的直線和通過上述圓筒狀靶的中心軸且沿相對于上述 基材保持器的移動方向垂直的方向設置的基準線所成的角度中的至少
一個角度為10° ~50°的范圍內形成上述腐蝕區域。
上述成膜用蒸發源更優選的是，包括配設在上述圓筒狀靶的內側、 產生用來在該圓筒狀靶的表面上形成上述腐蝕區域的磁場的磁場發生 裝置。該磁場發生裝置能夠在使上述圓筒狀靶的表面相對向于被上述 基材保持器保持的基材的凹狀成膜面的同時、在其表面上形成上述腐 蝕區域。
該磁場發生裝置可以被設置成能夠沿上述圓筒狀靶的周向移動， 以使上述腐蝕區域在上述圓筒狀靶的周向上移動。該磁場發生裝置的 移動及伴隨著它的腐蝕區域的向周向的移動使從該腐蝕區域釋放的蒸 氣的釋放方向變化，由此，能夠進一步提高基材的凹狀成膜面的各部 位的覆膜的均勻性。
此外，上述成膜用蒸發源的圓筒狀靶優選地被設置成能夠與上述 磁場發生裝置分開獨立地繞該圓筒狀靶的中心軸旋轉。該旋轉能夠使 在該圓筒狀靶的表面上形成上述腐蝕區域的部位沿周向變更。該變更 能夠擴大能夠將圓筒狀靶的表面作為蒸發源使用的范圍，能夠進一步 提高圓筒狀靶的利用率。例如，也可以將圓筒狀靶的表面遍及其整周 作為蒸發源有效地利用。
在上述基材保持器上，可以設置將該基材保持器的至少基材保持 部冷卻的冷卻機構。該冷卻抑制伴隨著成膜的基材的溫度上升，使覆 膜的均質性提高。
此外，在上述基材保持器上可以設置促進其基材保持部與被該基 材保持部保持的基材之間的熱傳遞的熱傳遞促進機構。該熱傳遞促進 機構在成膜時使在被上述基材保持部保持的基材中產生的熱高效率地 向基材保持器側散逸，由此，能夠進一步抑制伴隨著成膜的基材的溫 度上升而進一步提高覆膜品質。
有關本發明的成膜裝置例如既可以是上述成膜用蒸發源為濺射蒸 發源、從上述圓筒狀靶的表面濺射蒸發的成膜粒子堆積到基材的凹狀 成膜面上而形成覆膜的濺射裝置，或者也可以是上述成膜用蒸發源為 電弧蒸發源、從上述圓筒狀靶的表面通過電弧放電而蒸發飛散的成膜 粒子堆積在基材的凹狀成膜面上而形成覆膜的電弧離子電鍍裝置。
權利要求
1、一種成膜裝置，是在真空容器內使成膜粒子堆積到分別具有凹狀成膜面的多個基材的該凹狀成膜面上而形成覆膜的成膜裝置，其特征在于，具備基材保持器，具有保持上述各基材的多個基材保持部；成膜用蒸發源，包括作為上述成膜粒子的原料的圓筒狀靶，在上述圓筒狀靶的表面上形成有其形狀由與該圓筒狀靶的中心軸平行的方向的兩條直線部和將這些直線部的兩端彼此連接的弧狀部構成的腐蝕區域，上述成膜粒子從該腐蝕區域向上述圓筒狀靶的徑向外側蒸發；上述基材保持器的各基材保持部被設置成使這些基材保持部在具有與上述圓筒狀靶的中心軸平行的中心軸的圓筒面上沿著該圓筒面的周向相互排列、并且由各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面朝向上述圓筒面的徑向外側，上述基材保持器可繞上述圓筒面的中心軸旋轉地設置在上述真空容器內，使得分別由上述各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且能使從該腐蝕區域蒸發的成膜粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位置。
2、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 在上述成膜用蒸發源中，在垂直于該圓筒狀靶的中心軸的平面中，在連結上述圓筒狀靶的中心軸與上述腐蝕區域的直線部的直錢和連結 上述基材保持器的旋轉中心軸與上述圓筒狀靶的中心軸的基準線所成 的角度中的至少一個角度為10° ~40°的范圍內形成上述腐蝕區域。
3、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 上述各基材保持部是保持凹部，該保持凹部具有一底面，該底面被形成為構成一部分圓筒面的形狀，并且上述基材嵌入到該底面上， 這些保持凹部沿與上述圓筒面的中心軸正交的方向排列。
4、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，上述成膜用蒸發源還包括配設在上述圓筒狀靶的內側、產生用來 在該圓筒狀乾的表面上形成上述腐蝕區域的磁場的磁場發生裝置。
5、 如權利要求4所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源的磁場發生裝置被設置成能夠沿著上述圓筒狀靶的周向移動，以使上述腐蝕區域在上述圓筒狀靶的周向上移動。
6、 如權利要求4所述的成膜裝置，其特征在于，上述成膜用蒸發源的圓筒狀靶被設置成能夠與上述磁場發生裝置 分開獨立地繞該圓筒狀靶的中心軸旋轉。
7、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 在上述基材保持器上，附設有將該基材保持器的至少基材保持部冷卻的冷卻機構。
8、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 在上述基材保持器上，設有促進其基材保持部與被該基材保持部保持的基材之間的熱傳遞的熱傳遞促進機構。
9、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源是濺射蒸發源，從上述圓筒狀靶的表面濺射蒸發的成膜粒子堆積到基材的凹狀成膜面上而形成覆膜。
10、 如權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 上述圓筒狀靶是電弧蒸發源，從上述圓筒狀乾的表面通過電弧放電而蒸發飛散的成膜粒子堆積到基材的凹狀成膜面上而形成覆膜。
11、 一種成膜裝置，是在真空容器內使成膜粒子堆積到分別具有 凹狀成膜面的多個基材的該凹狀成膜面上而形成覆膜的成膜裝置，其 特征在于，具備基材保持器，具有保持上述各基材的多個基材保持部； 成膜用蒸發源，包括作為上述成膜粒子的原料的圓筒狀靶，在上 述圓筒狀乾的表面上形成有其形狀由與該圓筒狀靶的中心軸平行的方區域，上述成膜粒子從該腐蝕區域向上述圓筒狀靶的徑向外側蒸發；上述基材保持器的各基材保持部被設置成使這些基材保持部在與 上述圓筒狀靶的中心軸平行的平面上沿與該中心軸正交的方向排列， 并且由各基材保持部保持的基材的凹狀成膜面朝向上述圓筒狀耙側， 上述基材保持器可沿著上述基材保持部的排列方向直線移動地設置在 上述真空容器內，使得分別由上述各基材保持部保持的基材的凹狀成 膜面分別位于與上述腐蝕區域相對向且能使從該腐蝕區域蒸發的成膜 粒子堆積在上述凹狀成膜面上的成膜位置。
12、如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于，在上述成膜用蒸發源中，在與該圓筒狀靶的中心軸垂直的平面中， 在連結上述圓筒狀靶的中心軸與上述腐蝕區域的各直線部的直線和通 過上述圓筒狀靶的中心軸且沿相對于上述基材保持器的移動方向垂直的方向延伸的基準線所成的角度中的至少一個角度為10° ~50°的范 圍內形成上述腐蝕區域。
13、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 上述各基材保持部是保持凹部，該保持凹部具有一底面，該底面被形成為構成一部分圓筒面的形狀，并且上述基材嵌入到該底面上， 這些保持凹部沿與上述圓筒面的中心軸正交的方向排列。
14、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源還包括配設在上述圓筒狀靶的內側、產生用來在該圓筒狀把的表面上形成上述腐蝕區域的磁場的磁碎發生裝置。
15、 如權利要求14所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源的磁場發生裝置被設置成能夠沿著上述圓筒狀靶的周向移動，以使上述腐蝕區域在上述圓筒狀靶的周向上移動。
16、 如權利要求14所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源的圓筒狀靶被設置成能夠與上述磁場發生裝置分開獨立地繞該圓筒狀靶的中心軸旋轉。
17、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 在上述基材保持器上，附設有將該基材保持器的至少基材保持部冷卻的冷卻才幾構。
18、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 在上述基材保持器上，設有促進其基材保持部與被該基材保持部保持的基材之間的熱傳遞的熱傳遞促進機構。
19、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 上述成膜用蒸發源是濺射蒸發源，從上述圓筒狀靶的表面濺射蒸發的成膜粒子堆積到基材的凹狀成膜面上而形成覆膜。
20、 如權利要求11所述的成膜裝置，其特征在于， 上述圓筒狀把是電弧蒸發源，從上述圓筒狀耙的表面通過電弧放電而蒸發飛散的成膜粒子堆積到基材的凹狀成膜面上而形成覆膜。
全文摘要
本發明的目的是提供一種能夠容易地形成均勻的膜厚的覆膜、并且批量生產率良好的成膜裝置。為此，具備具有多個基材保持部(7)的基材保持器(2)、和成膜用蒸發源(3)。成膜用蒸發源(3)包括圓筒狀靶(11)，在圓筒狀靶(11)的表面上形成有具有與其中心軸平行的方向的兩條直線部和將這些直線部的兩端彼此連接的弧狀部的形狀的腐蝕區域，成膜粒子從該腐蝕區域向圓筒狀靶(11)的徑向外側蒸發。基材保持器(2)將各基材(W)沿基材保持部(7)的排列方向移動，以使其凹狀成膜面(S)分別位于與腐蝕區域相對向的成膜位置。
文檔編號C23C14/34GK101688294SQ20088002177
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月30日 優先權日2007年6月25日
發明者玉垣浩 申請人:株式會社神戶制鋼所