成膜装置以及成膜方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够精确地控制形成于工件上的覆膜在周向上的膜厚分布的成膜装置以及成膜方法。所述成膜方法以及装置包含以使形成于工件的被成膜面的覆膜中通过从第一蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分比通过从第二蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分厚的方式，在形成覆膜的期间使施加于第一蒸发源的电能的总量大于施加于第二蒸发源的电能的总量的情况。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成膜装置以及成膜方法
本专利技术涉及一种用于在工件的被成膜面形成覆膜的成膜装置以及成膜方法。
技术介绍
以往，为了提高发动机的活塞环等工件的耐磨性而通过PVD等成膜方法在该工件的被成膜面，例如外周面形成氮化铬等硬质覆膜。例如，所述活塞环是呈圆环的一部分断开的形状的金属制的构件，具有隔着作为该断开的部分的空间彼此相向的一对相向端部。所述活塞环一边朝向使该活塞环的外径变小的方向、即所述一对相向端部彼此接近的方向变形一边被插入于发动机的气缸而被使用。在该使用状态下，施加于所述一对相向端部的朝向外侧展开的力最大。即，该一对相向端部最强地推压于气缸内壁，因此，在使用发动机时最容易磨损。对此，为了防止所述一对相向端部的磨损，考虑在所述活塞环的外周面形成硬质覆膜，并使该硬质覆膜的厚度在所述相向端部局部地变厚。以往，作为使活塞环的一对相向端部的硬质覆膜的膜厚大于其他部位的硬质覆膜的膜厚的成膜方法已知专利文献1记载的成膜方法。该成膜方法包含：将活塞环载置在旋转台的步骤；利用马达驱动该旋转台使所述活塞环自转及公转的步骤；以及通过向所述马达发出速度指令，从而以当所述活塞环的一对相向端部大致与蒸发源正对时使该活塞环的自转速度变慢的方式控制所述马达的步骤。该马达控制可以使所述一对相向端部的硬质覆膜的厚度比其他部位的硬质覆膜的厚度大。但是，在如上所述地控制马达来改变活塞环的自转速度的成膜方法中，从对马达发出速度指令起至旋转台上的活塞环的实际的自转速度达到目标自转速度为止存在时滞。该时滞根据活塞环等工件的重量或者旋转台的状态以及温度等而在成膜处理过程中发生变化，因此，活塞环的自转速度控制的再现性低。即，难以可靠地进行当活塞环的相向端部面向蒸发源时使该活塞环的自转速度变慢的速度控制。这使得难以精确地控制该相向端部的膜厚。此问题在使形成于活塞环以外的工件的表面的膜厚在其周向上不同的成膜中也会同样地发生。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公报第4680380号
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够精确地控制形成于工件的被成膜面的覆膜在周向上的厚度分布的成膜装置以及成膜方法。所提供的是一种一边使工件绕规定的公转中心轴线公转一边在所述工件的面向垂直于所述公转中心轴线的方向的侧面形成覆膜的成膜装置。该成膜装置包括：至少一个第一蒸发源，具有让作为用于形成所述覆膜的材料的粒子飞出的射出面，该第一蒸发源相对于基准线被对称地配置，当沿着所述公转中心轴线延伸的方向观察时，该基准线通过所述公转中心轴线且垂直于边界线，所述边界线沿着绕所述公转中心轴线公转的所述工件描绘的轨道圆的径向延伸；至少一个第二蒸发源，隔着所述边界线位于所述第一蒸发源的相反侧，并且，相对于所述基准线被对称地配置；第一电源，向所述第一蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第一蒸发源的射出面飞出的电能；第二电源，向所述第二蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第二蒸发源的射出面飞出的电能；工件旋转装置，一边以使所述工件保持所述工件的侧面中所述覆膜应与其他区域相比较厚地形成的特定区域面向从所述轨道圆的径向中选择的特定径向的姿势的方式支撑所述工件，一边让所述工件绕所述公转中心轴线公转；以及控制装置，以使形成于所述工件的覆膜中通过从所述第一蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第一覆膜部分比通过从所述第二蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第二覆膜部分厚的方式，控制从所述第一电源向所述第一蒸发源施加的电能以及从所述第二电源向所述第二蒸发源施加的电能。而且，所提供的是一种在工件的被成膜面形成覆膜的成膜方法。该成膜方法包括以下工序：工件配置工序，以使所述工件的所述被成膜面中所述覆膜应与其他区域相比较厚地形成的特定区域面向特定方向的方式配置所述工件，所述特定方向是与规定第一配置区域和第二配置区域的边界的边界线交叉的方向，所述第一配置区域是配置至少一个第一蒸发源的区域，该第一蒸发源具有让作为用于形成所述覆膜的材料的粒子飞出到该第一配置区域内的射出面，所述第二区域是配置至少一个第二蒸发源的区域，该第二蒸发源具有让作为用于形成所述覆膜的材料的粒子飞出到该第二配置区域内的射出面；以及成膜工序，以使所述覆膜中通过从所述第一蒸发源的射出面飞出的粒子丽形成的部分即第一覆膜部分比通过从所述第二蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第二覆膜部分厚的方式，在形成所述覆膜的期间使为了让用于形成所述覆膜的粒子从所述第一蒸发源的射出面飞出而施加于所述第一蒸发源的电能总量大于为了让用于形成所述覆膜的粒子从所述第二蒸发源的射出面飞出而施加于所述第二蒸发源的电能总量，并使所述工件的被成膜面中的所述特定区域面向所述特定方向，由此在所述工件的被成膜面形成所述覆膜。附图说明图1是本专利技术的实施方式的成膜装置的俯视图。图2是表示通过所述成膜装置被实施成膜的工件、即活塞环的俯视图。图3是表示伴随所述成膜装置的公转台的旋转而使多个自转台分别旋转的工件操作机构的俯视图。图4是表示所述工件操作机构的侧视图。图5是表示利用图1所示的成膜装置进行的成膜方法的流程图。图6是本专利技术的实施方式的变形例3的成膜装置的俯视图。图7是本专利技术的实施方式的变形例4的成膜装置的俯视图。具体实施方式下面，参照附图详述本专利技术的实施方式。图1是表示本专利技术的实施方式的成膜装置10的俯视图。所述成膜装置10是用于一边让分别为工件的多个活塞环100绕规定的公转中心轴线CL1公转，一边通过例如电弧离子镀或溅射等物理气相沉积法在所述多个活塞环100的各个侧面形成图2所示的覆膜90的装置。所述多个活塞环100各自的侧面是面向垂直于所述公转中心轴线CL1的方向(在该实施方式中为水平方向)的该活塞环100的外周面110，是在其上实施成膜的被成膜面。所述外周面110在该实施方式中大致呈圆筒状。所述成膜装置10具备腔室20、第一靶材30(第一蒸发源)、第二靶材40(第二蒸发源)、向第一靶材30供给电弧电流的第一电弧电源50(第一电源)、向第二靶材40供给电弧电流的第二电弧电源60(第二电源)、使所述多个活塞环100分别公转的工件旋转装置70、以及进行第一电弧电源50和第二电弧电源60的电流控制的控制装置80。在以下的说明中，设第一靶材30和第二靶材40彼此相向的方向、即靶材相向方向(在该实施方式中为水平方向，是图1的纸面上的上下方向)为Y方向，设垂直于所述Y方向的水平方向(图1的纸面上的左右方向)为X方向，设分别垂直于这些X方向及Y方向的方向(在该实施方式中为上下方向，是垂直于图1的纸面的方向)为Z方向。所述腔室20是收容分别作为成膜对象即工件的所述多个活塞环100、所述第一靶材30以及所述第二靶材40的壳体。所述腔室20具有多个侧壁、连结于多个侧壁22的各个上缘的顶壁、以及连结于多个侧壁的各个下缘的底壁。所述多个侧壁在该实施方式中包含彼此在所述Y方向上相向的一对侧壁22A、22B以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成膜装置，一边使工件绕规定的公转中心轴线公转一边在所述工件的面向垂直于所述公转中心轴线的方向的侧面形成覆膜，其特征在于包括：/n至少一个第一蒸发源，具有让作为用于形成所述覆膜的材料的粒子飞出的射出面，该第一蒸发源相对于基准线被对称地配置，当沿着所述公转中心轴线延伸的方向观察时，该基准线通过所述公转中心轴线且垂直于边界线，所述边界线沿着绕所述公转中心轴线公转的所述工件描绘的轨道圆的径向延伸；/n至少一个第二蒸发源，隔着所述边界线位于所述第一蒸发源的相反侧，并且，相对于所述基准线被对称地配置；/n第一电源，向所述第一蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第一蒸发源的射出面飞出的电能；/n第二电源，向所述第二蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第二蒸发源的射出面飞出的电能；/n工件旋转装置，一边以使所述工件保持所述工件的侧面中所述覆膜应与其他区域相比较厚地形成的特定区域面向从所述轨道圆的径向中选择的特定径向的姿势的方式支撑所述工件，一边让所述工件绕所述公转中心轴线公转；以及，/n控制装置，以使形成于所述工件的覆膜中通过从所述第一蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第一覆膜部分比通过从所述第二蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第二覆膜部分厚的方式，控制从所述第一电源向所述第一蒸发源施加的电能以及从所述第二电源向所述第二蒸发源施加的电能。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 JP 2018-0861971.一种成膜装置，一边使工件绕规定的公转中心轴线公转一边在所述工件的面向垂直于所述公转中心轴线的方向的侧面形成覆膜，其特征在于包括：
至少一个第一蒸发源，具有让作为用于形成所述覆膜的材料的粒子飞出的射出面，该第一蒸发源相对于基准线被对称地配置，当沿着所述公转中心轴线延伸的方向观察时，该基准线通过所述公转中心轴线且垂直于边界线，所述边界线沿着绕所述公转中心轴线公转的所述工件描绘的轨道圆的径向延伸；
至少一个第二蒸发源，隔着所述边界线位于所述第一蒸发源的相反侧，并且，相对于所述基准线被对称地配置；
第一电源，向所述第一蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第一蒸发源的射出面飞出的电能；
第二电源，向所述第二蒸发源施加用于使用于形成所述覆膜的粒子从所述第二蒸发源的射出面飞出的电能；
工件旋转装置，一边以使所述工件保持所述工件的侧面中所述覆膜应与其他区域相比较厚地形成的特定区域面向从所述轨道圆的径向中选择的特定径向的姿势的方式支撑所述工件，一边让所述工件绕所述公转中心轴线公转；以及，
控制装置，以使形成于所述工件的覆膜中通过从所述第一蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第一覆膜部分比通过从所述第二蒸发源的射出面飞出的粒子而形成的部分即第二覆膜部分厚的方式，控制从所述第一电源向所述第一蒸发源施加的电能以及从所述第二电源向所述第二蒸发源施加的电能。


2.根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于，
所述控制装置在形成所述覆膜的期间使施加于所述第一蒸发源的电能总量大于施加于所述第二蒸发源的电能总量。


3.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，
所述控制装置使每单位时间施加于所述第一蒸发源的电能的量大于每单位时间施加于所述第二蒸发源的电能的量。


4.根据权利要求2所述的成膜装置，其特征在于，
所述控制装置在形成所述覆膜的期间以使施加于所述第一蒸发源的电能总量大于施加于所述第二蒸发源的电能总量的方式，使所述第一电源对所述第一蒸发源施加电能的期间即第一电源运转期间比所述第二电源对所述第二蒸发源施加电能的期间即第二电源运转期间长。


5.根据权利要求4所述的成膜装置，其特征在于，
所述控制装置以使所述第二电源运转期间的至少一部分与所述第一电源运转期间的一部分重叠的方式控制所述第一电源运转期间和所述第二电源运转期间的开始以及结束。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的成膜装置，其特征在于，所述工件旋转装置还包括；
公转台，能够绕所述公转中心轴线回转；
至少一个自转台，从所述公转中心轴线向所述公转台的径向离开而被配置在所述公转台的径向，以相对于所述公转台能够绕平行于所述公转中心轴线的自转中心轴线旋转的...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井博文，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本;JP