(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内で基材に形成された凹状成膜面にターゲット表面から蒸発した成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する成膜装置であって、
中心軸回りに回転自在とされた円筒状のホルダ本体を有し、前記ホルダ本体の外周部に前記凹状成膜面が外側を向いた状態で、前記基材を前記ホルダ本体の中心軸方向に複数保持する基材ホルダと、
前記ホルダ本体の中心軸に平行に設けられた中心軸を有する円筒状ターゲットを備え、前記円筒状ターゲットの中心軸方向に平行に形成された２本の直線部の両端が弧状部でつながれたレーストラック状のエロージョン領域が前記円筒状ターゲットの表面に形成される円筒状蒸発源を備えた、成膜装置。
【請求項２】
前記円筒状蒸発源は、前記円筒状ターゲットの中心軸に垂直な平面において、前記円筒状ターゲットの中心軸と前記エロージョン領域の直線部とを結ぶ直線と、前記ホルダ本体の中心軸と前記円筒状ターゲットの中心軸とを結ぶ基準線とのなす角度の少なくとも一方が１０〜４０度の範囲とされた、請求項１に記載した成膜装置。
【請求項３】
真空容器内で基材に形成された凹状成膜面にターゲット表面から蒸発した成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する成膜装置であって、
直線状に移動自在とされたホルダ本体を有し、前記ホルダ本体の外周部に前記凹状成膜面が外側に向いた状態で、前記基材を前記ホルダ本体の移動方向と交差する方向に複数保持する基材ホルダと、
前記基材ホルダの保持凹部の正面に円筒状ターゲットを備え、前記円筒状ターゲットの中心軸方向に平行に形成された２本の直線部の両端が弧状部でつながれたレーストラック状のエロージョン領域が前記円筒状ターゲットの表面に形成される円筒状蒸発源を備えた、成膜装置。
【請求項４】
前記円筒状蒸発源は、前記円筒状ターゲットの中心軸と垂直な平面において、前記円筒状ターゲットの中心軸と前記エロージョン領域の直線部とを結ぶ直線と、前記円筒状ターゲットの中心軸を通り、前記ホルダ本体の移動方向に対して垂直な方向に設けた基準線とのなす角度の少なくとも一方が１０〜５０度の範囲とされた、請求項３に記載した成膜装置。
【請求項５】
前記円筒状蒸発源は、前記エロージョン領域が前記円筒状ターゲットの周方向に移動可能に設けられた、請求項１から４のいずれか１項に記載した成膜装置。
【請求項６】
前記円筒状蒸発源の円筒状ターゲットは中心軸回りに回転自在に設けられた、請求項１から５のいずれか１項に記載した成膜装置。
【請求項７】
前記基材ホルダには冷却手段が付設された、請求項１から６のいずれか１項に記載した成膜装置。
【請求項８】
前記基材ホルダには、前記ホルダ本体に設けられた保持凹部と当該保持凹部に保持された基材との間の熱伝達を促進する熱伝達促進手段が設けられた、請求項１から７のいずれか１項に記載した成膜装置。
【請求項９】
前記円筒状ターゲットをスパッタ蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲットの表面からスパッタ蒸発した成膜粒子を基材の凹状成膜面に堆積させて皮膜を形成する、請求項１から８のいずれか１項に記載した成膜装置。
【請求項１０】
前記円筒状ターゲットをアーク蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲットの表面からアーク放電によって蒸発飛散した成膜粒子を基材の凹状成膜面に堆積させて皮膜を形成する、請求項１から８のいずれか１項に記載した成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばすべり軸受の半部のような凹状面に成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車エンジンの高出力化に伴い、すべり軸受け等の摺動部材の耐久性や耐焼付性が問題となっている。すべり軸受けは、円筒を２分割した半円筒部を筒状に組み合わせて使用され、前記半円筒部の内面の耐久性、耐焼付性を改良する手段として、特許２６７９９２０号公報（特許文献１）や特許２８３８０３２号公報（特許文献２）に記載されているように、半円筒状基材の内面にスパッタリング法、アークイオンプレーティング法などの物理蒸着法により、摺動特性に優れた材料、例えばＡｌＳｎ合金の皮膜を形成することが提案されている。
【０００３】
前記半円筒状基材の内面を形成する凹状成膜面への成膜は、前記凹状成膜面を蒸発源に対向する形で配置し、蒸発源から供給される蒸気を前記凹状成膜面に堆積させることによって行なわれる。以下、スパッタリング法の場合を例として皮膜の形成について説明するが、他の物理的蒸着法においても同様の問題がある。
【０００４】
皮膜の形成に際して、半円筒状基材の凹状成膜面に被覆される皮膜の均一性を確保することが重要であるが、以下の理由により均一な膜厚を形成することが難しい。図７に示すように、スパッタ蒸発源３１のターゲット表面近傍に形成されたプラズマＰによりターゲット表面に前記プラズマＰに対向する部位に形成されたエロージョン領域から蒸発飛散したスパッタ原子は、主として蒸発面の法線方向に多く放出され、直進する傾向がある。また、成膜される半円筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓにおいても、蒸発源に正対する凹状成膜面Ｓの底部の方が蒸気を受けやすい。これらの傾向が相乗的に組み合わさることで、凹状成膜面Ｓの底部が相対的に厚く、その開口部付近は膜厚が薄くなる。さらに、開口部付近に形成される皮膜は、成膜粒子の進路と被覆面とのなす角度が浅くなるため、形成される皮膜がポーラスで脆弱なものになる傾向がある。
【０００５】
このような問題に対して、特開２００４−１０９１５号公報（特許文献３）には、中空回転曲面状に形成された先端部の表面にターゲットが形成され、その内部にマグネットを配置したターゲットユニット（マグネトロン蒸発源）を設け、前記先端部のターゲットを基材の凹状成膜面の内側に配置し、前記ターゲット表面から飛散したスパッタ粒子を前記凹状成膜面に堆積させ、皮膜を形成するマグネトロンスパッタ装置が提案されている。
【０００６】
通常、マグネトロン蒸発源は、ターゲットと、その表面を貫いて出入りする磁力線を形成するような磁場を発生させる磁場形成手段を備えている。かかる磁場の作用により放電プラズマをターゲット表面近傍に閉じ込めることができるため、ターゲット材の利用率を高めることができる。例えば、特開平５−２９５５３６号公報（特許文献４）や特開２００３−９６５６２号公報の図６（特許文献５）には、ターゲットの裏面側に直線状の中央磁石とその回りを取り囲むように極性の異なる外周磁石を設け、ターゲットを貫いて中央磁石と外周磁石とをつなぐ磁力線が中央磁石と外周磁石との間の領域に形成されるマグネトロン蒸発源が記載されている。前記磁力線が形成される磁場は、２本の直線部の両端を弧状部でつないだレーストラック状に形成されるので、レーストラック状磁場と呼ばれる。放電プラズマは前記レーストラック状磁場に閉じ込められ、ターゲットの表面近傍にレーストラック状の放電プラズマが形成される。このため、このレーストラック状プラズマに対向したターゲット表面には広範囲なレーストラック状のエロージョン領域が形成される。
【特許文献１】特許２６７９９２０号公報
【特許文献２】特許２８３８０３２号公報
【特許文献３】特開２００４−１０９１５号公報
【特許文献４】特開平５−２９５５３６号公報
【特許文献５】特開２００３−９６５６２号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
引用文献３に記載されたスパッタ装置を用いてスパッタ成膜することにより、凹状成膜面に対しても均一厚さの皮膜を形成することができるものの、成膜を基板ごとに行う必要があるため、生産効率が悪く、また凹状成膜面の曲率が異なると、これに応じた先端部を有するマグネトロン蒸発源を準備する必要があり、種々の曲率を有する凹状成膜面を有する基材に対して容易に対応できない。このため、量産性に劣るという問題がある。
【０００８】
本願発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、すべり軸受けを構成する半円筒部材のように、基材の凹状成膜面に対して成膜面の曲率が異なっても均一な膜厚の皮膜を容易に形成することができ、しかも量産性に優れた成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１形態に係る成膜装置は、真空容器内で基材に形成された凹状成膜面にターゲット表面から蒸発した成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する成膜装置であって、中心軸回りに回転自在とされた円筒状のホルダ本体を有し、前記ホルダ本体の外周部に前記凹状成膜面が外側を向いた状態で、前記基材を前記ホルダ本体の中心軸方向に複数保持する基材ホルダと、前記ホルダ本体の中心軸に平行に設けられた中心軸を有する円筒状ターゲットを備え、前記円筒状ターゲットの中心軸方向に平行に形成された２本の直線部の両端が弧状部でつながれたレーストラック状のエロージョン領域が前記円筒状ターゲットの表面に形成される円筒状蒸発源を備える。
前記円筒状蒸発源は、前記円筒状ターゲットの中心軸に垂直な平面において、前記円筒状ターゲットの中心軸と前記エロージョン領域の直線部とを結ぶ直線と、前記ホルダ本体の中心軸と前記円筒状ターゲットの中心軸とを結ぶ基準線とのなす角度の少なくとも一方を１０〜４０度の範囲とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第２形態に係る成膜装置は、真空容器内で基材に形成された凹状成膜面にターゲット表面から蒸発した成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する成膜装置であって、直線状に移動自在とされたホルダ本体を有し、前記ホルダ本体の外周部に前記凹状成膜面が外側に向いた状態で、前記基材を前記ホルダ本体の移動方向と交差する方向に複数保持する基材ホルダと、前記基材ホルダの保持凹部の正面に円筒状ターゲットを備え、前記円筒状ターゲットの中心軸方向に平行に形成された２本の直線部の両端が弧状部でつながれたレーストラック状のエロージョン領域が前記円筒状ターゲットの表面に形成される円筒状蒸発源を備える。
前記円筒状蒸発源は、前記円筒状ターゲットの中心軸と垂直な平面において、前記円筒状ターゲットの中心軸と前記エロージョン領域の直線部とを結ぶ直線と、前記円筒状ターゲットの中心軸を通り、前記ホルダ本体の移動方向に対して垂直な方向に設けた基準線とのなす角度の少なくとも一方を１０〜５０度の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
上記第１、第２形態に係る成膜装置によれば、円筒状ターゲットの表面のエロージョン領域から蒸発した成膜粒子はそのエロージョン領域の法線方向に放出されるため、平板型蒸発源に比して成膜粒子の放出方向が広がった状態になる。このため、基材ホルダに保持された基材の凹状成膜面の各部位に対して、成膜面の曲率に拘わらず、エロージョン領域から放出された成膜粒子を一様に堆積させることができる。また、円筒状ターゲットの採用と相まって、前記基材を基材ホルダのホルダ本体に段積み状に複数保持することにより、これらの基材の凹状成膜面を同時に成膜することができ、量産性に富む。さらに、前記円筒状ターゲットを備えた円筒状蒸発源を用いるので、円筒状ターゲットの軸方向に沿って広範囲にエロージョン領域が形成されるため、ターゲットの利用率が向上し、生産性に優れる。
【００１２】
上記成膜装置において、前記円筒状蒸発源は、前記エロージョン領域が前記円筒状ターゲットの周方向に移動可能に設けることが好ましい。これにより、エロージョン領域から放出する蒸気の放出方向を変化させることができるようになり、基材の凹状成膜面の各部位における皮膜の均一性をより向上させることができる。
【００１３】
また、前記成膜装置において、円筒状蒸発源の円筒状ターゲットを中心軸回りに回転自在に設けることができる。円筒状ターゲットを回転させることにより、その外周面にレーストラック状、長円状のエロージョン領域をずらしながら形成することができるので、円筒状ターゲットの外周面の全体をエロージョン領域とすることができる。このため、ターゲットの利用率をより向上させることができる。
【００１４】
また、前記成膜装置において、基材ホルダに冷却手段を設けることができる。これにより、成膜に伴う基材の温度上昇を抑制することができ、成膜処理において均質性に優れた皮膜を形成することができる。
【００１５】
また、前記成膜装置において、ホルダ本体に保持凹部を設け、当該保持凹部に保持された基材との間の熱伝達を促進する熱伝達促進手段を設けることができる。前記熱伝達促進手段を設けることにより、成膜の際に、保持凹部に保持された基材に生じた熱を効率よくホルダ本体側に逃がすことができ、成膜に伴う基材の温度上昇をより一層抑制することができ、皮膜品質をより向上させることができる。
【００１６】
前記成膜装置としては、円筒状ターゲットをスパッタ蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲットの表面からスパッタ蒸発した成膜粒子を基材の凹状成膜面に堆積させて皮膜を形成するスパッタ装置とすることができる。また、円筒状ターゲットをアーク蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲットの表面からアーク放電によって蒸発飛散した成膜粒子を基材の凹状成膜面に堆積させて皮膜を形成するアークイオンプレーティング装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の成膜装置によれば、円筒状ターゲットの表面のエロージョン領域から蒸発した成膜粒子はそのエロージョン領域の法線方向に放出されるため、平板型蒸発源に比して成膜粒子の放出方向が広がった状態になる。このため円筒状ターゲットの表面に形成されたエロージョン領域から蒸発し、放出された成膜粒子を基材ホルダに保持された基材の凹状成膜面の各部位に、その成膜面の曲率に拘わらず、一様に堆積させることができる。また、基材を基材ホルダのホルダ本体に段積み状に複数保持することにより、これらの基材の凹状成膜面を同時に成膜することができるので量産性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態に係るスパッタ成膜装置を図面を参照して説明する。図１に示すように、このスパッタ成膜装置は、真空チャンバ１と、真空チャンバ１内に設けられた基材ホルダ２と、前記基材ホルダ２に保持された部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓに成膜粒子を堆積させて皮膜を形成する円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源３を備えている。その他、前記円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源３にスパッタ電力を供給するスパッタ電源（図示省略）が設けられ、また真空チャンバ１は、該真空チャンバ１内を所定のガス圧に維持するための減圧装置およびスパッタリングガス供給装置に接続される。これらはいずれも周知構成であるため図示省略した。成膜の際には、真空チャンバ１内にアルゴンガスなどのスパッタリングガス（放電ガス）が通常０．０１〜１０Ｐａ程度導入される。
【００１９】
前記部分筒状基材Ｗとしては、代表的には半割構造のすべり軸受の半円筒状基材を挙げることができる。自動車エンジン用のすべり軸受の場合、半円筒の直径が５０mm程度、その高さは１５mm程度である。この程度の寸法の部分筒状基材は、図２（Ａ）に示すように、前記基材ホルダ２に保持されると、筒軸の方向に複数の基材Ｗが積み重ねられ、スタックが構成される。なお、成膜対象となる基材としては、凹状成膜面を有するものであればよく、前記部分筒状基材に限らず、凹面反射鏡のようなものでもよい。
【００２０】
前記基材ホルダ２は、中心軸回りに回転自在とされた円筒状のホルダ本体６を有しており、図２（Ｂ）に示すように、前記ホルダ本体６の外周部には、前記部分筒状基材Ｗのスタックを保持する保持凹部７が中心軸方向に平行に複数並設されている。前記保持凹部７には、前記部分筒状基材Ｗのスタックがそれらの凹状成膜面Ｓが外側に向いた状態で保持される。なお、図例では、前記ホルダ本体６は、部分筒状基材Ｗの保持凹部７への搭載の容易さから、中心軸が鉛直方向に設けられているが、これに限られるものではない。また、保持凹部７についても、必ずしも「凹部」でなくてもよく、要は凹状成膜面を有する基材を保持できるものであればよい。
【００２１】
また、前記ホルダ本体６には、図３に示すように、保持凹部７と平行に冷却水路８が形成されている。また保持凹部７の内面と、保持された部分筒状基材Ｗのスタックとの間の空間部にヘリウムやアルゴンなどの熱伝達性に優れた不活性ガスを供給するガス流路９、噴出孔９ａが形成されており、これにより成膜の際に部分筒状基材Ｗに生じた熱をホルダ本体６に速やかに伝達するようにしている。熱伝達性ガスを供給する代わりに前記空間部にアルミニウムやインジウムなどの熱伝導性に優れた軟質金属部材を付設するようにしてもよい。なお、これらの手段を設けることが好ましいが、必ずしも必要ではない。
【００２２】
前記円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源３は、前記基材ホルダ２の中心軸と平行に配置された中心軸を有し、その中心軸回りに回転自在に設けられた円筒状ターゲット１１と、前記円筒状ターゲット１１の内側に設けられ、前記円筒状ターゲット１１の回転と連動することなく、前記中心軸の回りに回動固定自在に設けられた磁場発生手段１２を備えている。
【００２３】
前記磁場発生手段１２は、レーストラック状磁場を発生させ、成膜時にレーストラック状のエロージョン領域を形成するためのものである。磁場発生手段１２は、図４に示すように、軸方向に長い中央磁石１３と、前記中央磁石１３を取り囲むように、軸方向に平行に形成された２本の直線部の両端が弧状部でつながれたレーストラック状の外周磁石１４と、これらを磁気的に接続する磁気短絡部材１５とを備えている。前記中央磁石１３と外周磁石１４とは極性が反対に設けられており、前記円筒状ターゲット１１を貫いて中央磁石１３と外周磁石１４とにまたがる磁力線が中央磁石１３と外周磁石１４との間のレーストラック状の空間に沿って形成される。このような形態の磁力線が形成される磁場はレーストラック状磁場と呼ばれる。なお、磁場発生手段によって形成される磁場としては、前記レーストラック状磁場に限らず、レーストラック形状の内側もエロージョン領域とする磁場を形成するようにしてもよい。さらに、２本の直線部が正確な平行線である必要もなく、両端の弧も正確な円である必要はない。全体としてレーストラック状であればよく、多少の歪があってもよい。
【００２４】
前記磁場発生手段１２の磁石１３，１４の材料としては、サマリウムコバルトやネオジマグネットなどの残留磁束密度の大きいマグネットが好ましいが、フェライトマグネットや超伝導マグネットなどの他種のマグネットや電磁石も使用することができる。また永久マグネットと電磁石を組み合わせるなど、複数の磁気発生源を組み合わせた構成としてもよい。
【００２５】
上記レーストラック状磁場が形成されると、円筒状ターゲット１１をカソードとしてグロー放電が生じ、これによって発生した放電プラズマが円筒状ターゲット１１の表面近傍において、レーストラック状磁場に閉じ込められ、レーストラック状の放電プラズマＰが形成される。この放電プラズマに沿って前記円筒状ターゲット１１の表面に成膜粒子がスパッタ蒸発する、レーストラック状のエロージョン領域が形成される。
【００２６】
前記円筒状ターゲット１１は、通常、その外径が１００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度であり、一般的には１３０ｍｍ〜２００ｍｍ程度に設定される。前記円筒状ターゲット１１の長さは、基材ホルダ２にセットした部分筒状基材Ｗのスタックの全長より２０ｃｍから４０ｃｍ程度長くし、スタック全体に円筒状ターゲット１１表面のエロージョン領域の直線部が対向するようにすることが好ましい。前記レーストラック状のプラズマＰによって形成されるエロージョン部は、両端部の円弧部の間に２本の直線部が形成され、その間にはある程度の間隔が生じる。この間隔は円筒状ターゲット１１の直径や磁場の設計によって調整されるが、代表的には３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。
【００２７】
前記円筒状ターゲット１１の表面に形成されたエロージョン領域の直線部における法線方向、すなわち前記円筒状ターゲット１１の中心軸に垂直な平面において、円筒状ターゲット１１の表面に形成されたエロージョン領域の直線部と円筒状ターゲット１１の中心軸とを結ぶ直線（以下、「放出蒸気中心線」という場合がある。）の方向は、図１に示すように、基材ホルダ２の中心軸と円筒状ターゲット１１の中心軸とを結ぶ基準線に対して所定の角度θ１，θ２を持つようになる。この場合、前記磁場発生手段１２の中央磁石１３が前記基準線上に位置する場合には、θ１＝θ２となる。一般的に（θ１＋θ２）は２０°〜８０°度程度に設定される。なお、長円状のエロージョン領域の場合、複数の直線部が密に存在していると考え、前記放出蒸気中心線の基準線に対する角度は最外側の直線部に対して決定すればよい。
【００２８】
スパッタ成膜に際して、上記円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源３を用いることにより、平板状マグネトロン蒸発源（図７の３１参照）を用いるよりも、エロージョン領域の直線部からスパッタ蒸発した蒸気の放出方向を基準線に対して広げることができる。このため、基材ホルダ２に搭載された部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓの開口付近に向かう蒸気量を増加させることができ、成膜面の部位による膜厚のばらつきを抑制することができる。また、円筒状ターゲット１１は、磁場発生手段１２を固定した状態で回転させることができるので、この回転によりプラズマＰによるエロージョン領域をずらしながら成膜することができるため、ターゲット材料の利用率を向上させることができる。
【００２９】
さらに、前記磁場発生手段１２は、円筒状ターゲット１１とは別に円筒状ターゲット１１の周方向に移動可能とされているので、図５に示すように、ターゲット表面をスパッタするレーストラック状のプラズマの向きを基準線に対して変化させることができる。このため、所定時間あるいは基材ホルダ２の所定回転数ごとに、円筒状ターゲット１１の周方向の角度を適宜変化させて、蒸気の放出角度、すなわち放出蒸気中心線と基準線とのなす角度θ１，θ２を変化させることにより、皮膜膜厚の均一性をより向上させることができる。
【００３０】
前記θ１，θ２の内、図例のようにθ１＞θ２の場合、大きな方のθ１をなす放出蒸気は主に部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓの開口部に堆積するので、θ１はその放出蒸気中心線が凹状成膜面Ｓの開口付近に届く範囲で大きくしてもよい。一方、小さい方のθ２をなす放出蒸気は、主に凹状成膜面Ｓの底部に堆積するので、θ１より小さければどんな角度でもよい。もっとも、中央磁石１３と外周磁石１４の配置によって（θ１＋θ２）の大きさが決まるので、θ１（あるいはθ２）が決まれば他方のθ１（あるいはθ２）は自ずから決まる。勿論、部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓの開口両端部が均等な膜厚になるように、図のようにθ１＞θ２に変化させた後は、θ２＞θ１となるように磁場発生手段１２を反対側に移動させるようにするのがよい。なお、図例の状態のままで磁場発生手段１２を固定して使用する場合、凹状成膜面Ｓの開口付近が主として成膜されるのは片側だけになるので、別の円筒状ターゲットを備えたマグネトロンスパッタ蒸発源を基準線に対して対称となるように配置する必要がある。
【００３１】
前記θ１あるいはθ２（以下、単に「θ」と表記する。）の好適な角度範囲は、ホルダ本体６の直径によっても変化するが、実際のホルダ本体６の直径は０．６〜１．５ｍ程度であるので、この場合、θは１０〜４０°程度とすることが好ましい。より好ましくは１５〜３０°程度である。１０°未満では、他方のエロージョン領域の直線部から放出される蒸気による凹状成膜面Ｓの開口付近への蒸気の堆積が不十分になり、一方、４０°を超えると、一方のエロージョン領域の直線部から放出される蒸気がホルダ本体６の外に逸れるようになるので、成膜効率が低下するようになる。
【００３２】
次に、第２実施形態にかかる成膜装置を図６を参照して説明する。第２実施形態は第１実施形態に対して基材ホルダの構成が異なっており、これを中心に説明し、第１実施形態の成膜装置と同部材は同符号を付してその説明を簡略ないし省略する。
【００３３】
第２実施形態における基材ホルダ２Ａは、図例では横方向に搬送機構により前進後退可能に移動自在とされた直方体状のホルダ本体６Ａを備え、部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓの中心軸を共通にし、凹状成膜面Ｓを外側に向けて積み重ねたスタックを保持する保持凹部７Ａが前記ホルダ本体６Ａの縦方向に並設されている。
【００３４】
前記基材ホルダ２Ａの正面には、前記保持凹部７Ａに対向するように縦方向に立設された中心軸を有する円筒状ターゲット１１を回転自在に備えた円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源３が設けられている。この実施形態では、前記円筒状ターゲット１１の中心軸に垂直な平面において、前記円筒状ターゲット１１の中心線を通り、前記ホルダ本体６Ａの移動方向に垂直な方向に基準線が設けられる。レーストラック状磁場の直線部によって円筒状ターゲットの表面に形成されるエロージョン領域の直線部と円筒状ターゲット１１の中心軸とを結ぶ直線、すなわち放出蒸気中心線とは、図のように第１実施形態と同様、θ１およびθ２の角度をなす。第２実施形態では、ホルダ本体６Ａが平面的であるため、第１実施形態に比して、θ１あるいはθ２をより大きい角度に設定しても、ホルダ本体６Ａに搭載された部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓの開口付近にスパッタ粒子を堆積することができる。もっとも、円筒状ターゲット１１のエロージョン領域から発生したスパッタ蒸気の有効利用を図りながら、凹状成膜面Ｓの開口付近に均一な膜厚の皮膜を成膜するには、１０〜５０°程度、好ましくは１０〜４０°程度、より好ましくは１５〜３５°程度に設定することが望ましい。
【００３５】
上記第１、第２実施形態に係る成膜装置は、前記円筒状ターゲット１１をスパッタ蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲット１１の表面から放出した成膜粒子を部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓに堆積させて皮膜を形成するスパッタ装置としたが、前記円筒状ターゲット１１をアーク蒸発源とし、成膜時に前記円筒状ターゲット１１の蒸発面からアーク放電によって蒸発し、イオン化した成膜粒子を負のバイアス電圧が印加された部分筒状基材Ｗの凹状成膜面Ｓに堆積させて皮膜を形成するアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置としてもよい。この場合、円筒状ターゲットの内側に磁石や電磁コイルなどの磁場発生手段を配置して、中心軸方向に長いレーストラック状磁場を形成することにより、アークスポットをレーストラック状に走査させることができ、レーストラック状のエロージョン領域が形成される。また、エロージョン領域としては、レーストラック状のものに限らず、レーストラック形状の内側もエロージョン領域とした長円状のものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係る成膜装置の主要部の水平断面説明図である。
【図２】（Ａ）は部分筒状基材を積み重ねたスタックを示す斜視図、（Ｂ）は前記スタックを保持するホルダ本体の斜視図である。
【図３】ホルダ本体の保持凹部近傍における部分拡大断面図である。
【図４】円筒状ターゲットの内側に設けた磁場発生手段の磁石の概略正面図である。
【図５】磁場発生手段を円筒状ターゲットの周方向に移動させた場合のホルダ本体及び円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源の部分水平断面説明図である。
【図６】第２実施形態に係る成膜装置の主要部の水平断面説明図である。
【図７】従来における部分筒状基材の凹状成膜面の成膜状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  真空チャンバ
２，２Ａ  基材ホルダ
３  円筒状マグネトロンスパッタ蒸発源
６，６Ａ  ホルダ本体
１１  円筒状ターゲット
１２  磁場発生手段
Ｗ  部分筒状基材
Ｓ  凹状成膜面
【図１】
0005069956.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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