成膜装置以及成膜物的制造方法与流程

本发明涉及成膜装置以及成膜物的制造方法。

背景技术：

以往，为了提高发动机的活塞环等工件的耐磨损性，通过PVD等成膜方法，在该工件的外周面形成氮化铬等硬质皮膜。

活塞环是呈圆环的一部分间断的形状的金属制部件，具有隔着作为其间断部分的空间彼此相对的一对对置端部。活塞环向着减小其外径的方向即所述对置端部相互接近的方向变形而被插入发动机的汽缸中使用。在该使用状态下，所述对置端部承受最大的向外侧撑开的力。即，该对置端部最强力地被按压于汽缸内壁，因此，在发动机使用时最容易磨损。

对此，为了防止所述对置端部的磨损，可以考虑局部地加厚在该端部形成的上述硬质皮膜。

以往，作为使活塞环中的所述对置端部的硬质皮膜的膜厚大于其他部位的膜厚的成膜方法，已知专利文献1记载的成膜方法。

该成膜方法包括：将活塞环放置在旋转台上；通过马达驱动该旋转台来使所述活塞环自转及公转；通过对所述马达发出速度指令而控制马达，以使活塞环的合口部大致与蒸发源正对时，活塞环的自转速度变慢。该控制使活塞环的对置端部正对蒸发源时的活塞环的自转速度比该端部以外的部位正对蒸发源时的自转速度慢，能够使所述端部的硬质皮膜的厚度比其他部位的硬质皮膜的厚度大。

但是，如上所述，在控制马达来改变活塞环的自转速度的成膜方法中，在对马达发出速度指令起至旋转台上的活塞环达到指定的自转速度为止存在时间差。由于该时间差因活塞环等工件的重量、旋转台的状态和温度等而在成膜处理中变化，因此，活塞环的自转速度控制的再现性较低。即，难以可靠地进行在活塞环的对置端部朝向蒸发源时使活塞环的自转速度变慢的速度控制。其结果，准确地控制该端部的膜厚非常难。这个课题不仅限于活塞环，在使工件的表面形成的膜的厚度在其周向上不同的成膜中也会发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公报特许4680380号

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够准确地控制工件的周向的膜厚分布的成膜装置。

所提供的是一种成膜装置，其包括：腔室；工件旋转装置，被收容在所述腔室的内部，具有至少一个保持部，所述保持部保持具有被进行成膜的外周面的至少一个工件并使其以指定的自转轴为中心自转；蒸发源，被安装于所述腔室的内部，且具有出射面，从所述出射面飞出用于对所述工件的外周面进行成膜的材料的粒子；电源，将用于所述粒子从所述出射面飞出的电运行输出(electric driving output)供应给所述蒸发源；以及控制部，以在所述工件旋转装置使所述工件自转的期间，且在所述工件的外周面中与其他部分相比应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即特定期间，使所述电源供应给所述蒸发源的所述运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间的运行输出高的输出的方式控制该电源。

另外，所提供的是制造成膜物的方法，其包括：准备步骤，准备工件旋转装置、蒸发源以及电源，所述工件旋转装置具有至少一个保持部，所述保持部保持具有被进行成膜的外周面的至少一个工件并使该工件以指定的自转轴为中心自转，所述蒸发源具有出射面，从所述出射面飞出用于对所述工件的外周面进行成膜的材料的粒子，所述电源对所述蒸发源供应用于所述粒子从所述出射面飞出的电运行输出；工件安装步骤，将所述工件安装于所述保持部；以及成膜步骤，通过所述工件旋转装置使所述工件自转，且在所述工件的外周面中与其他部分相比应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即特定期间，以使所述运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式控制所述电源，由此进行所述工件的外周面的成膜，从而使所述工件成为所述成膜物。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的成膜装置的整体结构的剖面正视图。

图2是表示图1所示的所述成膜装置的腔室的内部的多个工件的配置的俯视图。

图3是表示从图1所示的所述成膜装置的电弧电源向靶材供给的电弧电流AR的周期性变化的图。

图4是用于说明使用图1所示的成膜装置的活塞环的成膜方法的俯视图。

图5是用于说明使用图1的成膜装置的所述成膜方法的俯视图。

图6是用于说明使用图1的成膜装置的所述成膜方法的俯视图。

图7是用于说明使用图1的成膜装置的所述成膜方法的说明图。

图8是表示本发明的第一变形例所涉及的成膜装置、即蒸发源被配置在活塞环的公转轨道内侧的情况的俯视图。

图9是表示本发明的第二变形例所涉及的成膜装置、即让活塞环一边自转一边直线前进的成膜装置的腔室的内部的多个工件的配置的俯视图。

图10是用于说明使用图9的成膜装置的活塞环的成膜方法的俯视图。

图11是用于说明使用图9的成膜装置的所述成膜方法的俯视图。

图12是用于说明使用图9的成膜装置的所述成膜方法的俯视图。

图13是用于说明使用图9的成膜装置的所述成膜方法的俯视图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式所涉及的成膜装置以及使用该成膜装置的成膜物的制造方法进行详细说明。

图1表示所述实施方式所涉及的成膜装置1。该成膜装置1是一边使作为被成膜的工件的多个活塞环100自转公转一边在活塞环100的外周面通过PVD、具体而言通过电弧离子镀(AIP)或溅射来进行成膜处理的装置。该成膜装置1包括：腔室2、具备多个靶材3的蒸发源、对多个靶材3分别供给电弧电流的多个电弧电源4、使多个活塞环100自转公转的工件旋转装置5、以及进行电弧电源4的电流控制的控制装置6。

腔室2由具有多个侧壁2a、以及与该多个侧壁2a各自的上侧和下侧的边缘连结的顶壁和底壁的中空的壳体构成。通过这些多个侧壁2a、顶壁和底壁包围密闭的空间2b。所述腔室2在所述空间2b内收纳活塞环100和工件旋转装置5。

如图1～2所示，所述多个靶材3分别安装于包含在所述多个侧壁2a中并彼此对置的特定的一对侧壁2a。各靶材3包含用于在活塞环100的外周面成膜的材料(例如，用于形成氮化铬、氮化钛的硬质皮膜的钛、铬等材料)。各靶材3具有出射面3a，构成所述材料的粒子从该出射面3a飞出。靶材3被配置在图2所示的公转轨道OB的外侧。该公转轨道OB是所述活塞环100以指定的公转轴S1为中心公转的轨道。

各电弧电源4对该靶材3供应电弧电流来作为用于使粒子从靶材3飞出的电运行输出(electric driving output)。电弧电源4具有阴极和阳极。阴极与所述靶材3连接，阳极与所述腔室2连接。

如图2所示，作为工件的活塞环100是呈圆环的一部分间断的形状、也就是呈具有接近360°的中心角的圆弧状的部件。即，活塞环100具有隔着作为圆环的一部分间断的部分的空间101彼此对置的一对对置端部102、102。在活塞环100的外周面，为了防止磨损而通过上述的成膜装置1形成硬质皮膜。活塞环100的外周面包含与其他部分相比应形成厚的皮膜的特定部分。该特定部分是所述活塞环100被使用于发动机时，在该发动机的汽缸的内部最激烈地磨损的部分，也就是所述对置端部102、102的外周面。

工件旋转装置5被构成为在成膜工艺中，一边使所述多个活塞环100以各自的自转轴S2为中心自转，一边使该多个活塞环100同时向指定的公转方向S移动。

如图1～2所示，所述工件旋转装置5具有多个保持部13和保持部驱动部19来作为主要的构成要素。所述多个保持部13分别能够保持相互层叠的多个活塞环100并以自转轴S2为中心自转。所述保持部驱动部19使所述多个保持部13分别自转，并且使其沿所述公转方向S公转。该公转方向S是所述多个保持部13以与各所述自转轴S2平行地延伸的公转轴S1为中心公转的方向，是与所述自转轴S2延伸的方向不同的方向。

各个保持部13能够在保持所述多个活塞环100的状态下以自转轴S2为中心自转。该保持部13具有载置有层叠的所述多个活塞环100的台座部13a以及沿所述自转轴S2延伸的支柱部13b。支柱部13b例如呈圆柱状，从内侧保持在该支柱部13b的周围层叠的所述多个活塞环100。在所述支柱部13b的外周面形成有肋13c。该肋13c是定位各活塞环100的对置端部102、102的部分，即定位部。该肋13c沿与所述自转轴S2平行的方向延伸，具有可插入被各活塞环100的所述对置端部102、102夹住的所述空间101的宽度。所述肋13c伴随所述活塞环100向所述支柱部13b的嵌合而插入所述空间101，由此，定位该活塞环100，以使层叠的活塞环100各自的对置端部102、102朝向以自转轴S2为基准的共同的指定方向。

所述保持部驱动部19具有：能够与所述多个保持部13一起以所述公转轴S1为中心旋转的公转台11；使该公转台11旋转的台驱动部12；与所述多个保持部13分别一起自转的多个自转齿轮14；被固定于腔室2，与所述多个自转齿轮14分别啮合的公转齿轮15；以及将所述多个保持部13与所述多个自转齿轮14分别连结的多个连结轴17。

所述台驱动部12具有马达以及对该马达的输出轴的旋转进行减速并传递至所述公转台11的减速机。

所述公转齿轮15在其中心与所述公转轴S1一致的位置，通过支撑台18固定于腔室2。

所述公转台11具有用于将所述多个保持部13保持为分别可自转的多个贯通孔11a。多个贯通孔11a绕公转轴S1以等间隔被配置。公转台11具有圆盘状的台主体以及从该台主体的下表面沿所述公转轴S1向下方延伸的轴部16。轴部16通过分别形成于公转齿轮15及支撑台18的中央部的贯通孔，从所述台主体向下方延伸，并与所述台驱动部12的未图示的所述减速机的输出轴连结。所述台驱动部12输出的旋转驱动力被传递至所述公转台11的所述轴部16，由此使该公转台11绕所述公转轴S1沿图2及其他图所示的公转方向D1旋转。与此同时，被保持于所述公转台11的所述多个保持部13绕所述公转轴S1公转。

所述多个连结轴17分别可旋转地沿上下方向插入于所述公转台11的所述多个贯通孔11a。连结轴17具有与所述保持部13连结的上端部以及与所述自转齿轮14连结的下端部。由此，多个保持部13及多个自转齿轮14分别位于所述公转台11的上侧及下侧，并且，与所述连结轴17一起可旋转自如地被公转台11中包围所述贯通孔11a的部分支撑。因此，所述多个保持部13及所述多个自转齿轮14能够伴随所述公转台11的旋转，以所述公转轴S1为中心向所述公转方向D1公转。通过所述多个自转齿轮14分别与所述公转齿轮15一边咬合一边公转，从而能够与该自转齿轮14连结的所述保持部13一起以所述自转轴S2为中心向图2及其他图所示的自转方向D2自转。

被保持于所述多个保持部13的每一个的所述活塞环100分别如图2所示，以该活塞环100的所述对置端部102、102以自转轴S2为基准朝向相同的指定方向的方式被定位。因此，当所述多个保持部13自转时，被保持于各个保持部13的活塞环100能够以相互朝向相同方向的状态自转。

所述控制装置6具有：测定被保持于各保持部13的所述活塞环100的自转周期的周期测定部24；以及根据该测定的周期进行所述电弧电源4输出的电流的控制的控制部23。

所述周期测定部24具有脉冲计数器21和计算器22。所述脉冲计数器21根据所述工件旋转装置5的所述台驱动部12的马达的转数，计数从该台驱动部12发出的脉冲的数量。所述计算器22根据计数的该脉冲的数量计算出各活塞环100的自转周期。

所述控制部23通过生成用于与所述自转周期对应地指令所述电弧电流的输出水平的控制信号并输入到所述电弧电源4，从而进行从该电弧电源4输出的电流的控制。该电流控制的具体说明在以下的活塞环100的成膜方法的说明中进行。

接着，对使用上述的成膜装置1的成膜物的制造方法、即通过AIP进行所述活塞环100的成膜的方法进行说明。该方法包括准备步骤、工件安装步骤及成膜步骤。

在所述准备步骤准备成膜装置1，所述成膜装置1具有工件旋转装置5、蒸发源以及电弧电源4，工件旋转装置5如上所述地具有多个保持部13，蒸发源具有靶材3。

在所述工件安装步骤，所述多个活塞环100分别被安装于所述多个保持部13。被保持于所述多个保持部13的每一个的所述活塞环100如图2所示，通过肋13c，以该活塞环100的对置端部102、102以自转轴S2为基准朝向相同的指定方向的方式被定位。

在所述成膜步骤中，一边使所述多个活塞环100自转公转一边进行该活塞环100的外周面的成膜。具体而言，在腔室2的内部几乎被减压至真空状态的环境下，工件旋转装置5在使被保持于多个保持部13的多个活塞环100以各自的自转轴S2为中心以恒定的自转速度自转的同时，使该多个活塞环100以公转轴S1为中心以恒定的公转速度公转。

各个活塞环100经由工件旋转装置5从未图示的偏置电位施加部被施加偏置电位，另一方面，电弧电源4向由铬等材料构成的靶材3供给电弧电流。由此，在靶材3与腔室2的内表面之间产生电弧放电，在靶材3的出射面3a上该靶材3的材料蒸发，从该出射面3a飞出高能粒子。该粒子与所述活塞环100的外周面碰撞并在其外周面上形成氮化铬等硬质皮膜。各个活塞环100在自转公转的同时通过靶材3的出射面3a的前方。因此，能够在各个活塞环100的外周面的整个周面上形成所述硬质皮膜。由此制造成膜物。

在该成膜步骤，控制部23以使电弧电流配合活塞环100的自转周期而周期性地变化的方式控制该电弧电流。该控制仅在特定期间内进行，以使作为对靶材3供应的运行输出即电弧电流AR具有比作为基准输出的基准电流值I1(例如100A)高的电流值I2(例如150A)。所述特定期间是所述多个活塞环100中的至少一个该活塞环100中的对置端部102、102朝向靶材3的出射面3a的期间，也就是如图5所示，该特定部分朝向所述公转轨道OB的外侧的期间的至少一部分。即，该特定期间可以是所述对置端部102、102朝向外侧的全部期间，也可以是其一部分期间。

所述“基准输出”例如是指如上述的基准电流值I1，当成膜装置1一边使活塞环100等工件自转，一边在该工件的外周面进行成膜时，为了在工件的外周面整体确保预先设定的目标膜厚的皮膜所需要的电弧电流等运行输出。

具体而言，以使在图3的活塞环100的自转周期T0中的时刻t2，电弧电流AR如图3的线L1所示，成为比指定的基准电流值I1高的电流值I2的方式，控制电弧电源4。所述时刻t2是如图5所示，多个活塞环100各自的对置端部102、102朝向公转轨道OB的外侧的时刻。如图5所示，该控制能够使与该高电流值I2对应的大量粒子P2从靶材3的出射面3a出射到活塞环100的周边部102、102的外周面，并在所述活塞环100的对置端部102、102局部地形成厚的皮膜。

如图3的线L1所示，所述控制部23以使在包括所述时刻t2的一定的期间即特定期间T1维持高电流值I2，该特定期间T1以外的期间维持基准电流值I1的方式控制电弧电源4。因此，控制部23以使在如所述图3所示偏离所述期间T1的时刻t1，即如图4所示活塞环100的对置端部102、102朝向公转轨道OB的外侧之前的时刻，电弧电流AR成为基准电流值I1的方式控制电弧电源4。在该时刻t1从靶材3的出射面3a出射的、与基准电流值I1对应的量(比图5的粒子P2少的量)的粒子P1到达活塞环100中所述对置端部102、102以外的部分，并在该部分的外周面形成基准膜厚的皮膜。同样地，如图3所示在偏离所述期间T1的时刻t3和t4，控制部23也以使电弧电流AR成为基准电流值I1的方式控制电弧电源4，通过使与基准电流值I1对应的粒子P1从靶材3的出射面3a出射，从而能够在活塞环100的对置端部102、102以外的部分的外周面形成基准膜厚的皮膜。所述时刻t3和t4如图6和图7分别所示，是被活塞环100的对置端部102、102夹住的空间101朝向公转轨道的外侧之后向内侧转移的时刻。

所述控制部23或者也可以如图3的线L2所示，以使所述电弧电流AR在时间周期T0中的时刻t2具有最高的电流值I2，在此外的期间将基准电流值I1作为中间值，像正弦曲线那样使电流值平稳地连续且周期性地变化的方式控制电弧电源4。该控制也与上述线L1所示的控制同样，能够在活塞环100的对置端部102、102的外周面局部地形成厚的皮膜，在其他部分的外周面形成接近基准膜厚的膜厚的皮膜。

在上述实施方式的成膜装置1以及使用该成膜装置1的活塞环100的成膜方法(即成膜物的制造方法)中，不是通过活塞环的自转速度的变更，而是通过电弧电流的变更来进行膜厚控制。具体而言，该实施方式所涉及的控制部23如下地控制该电弧电源4，即：在活塞环100的自转速度和公转速度恒定的状态下，在活塞环100中对置端部102、102朝向靶材3的出射面3a的期间的至少一部分期间(例如，可以是所述对置端部102、102朝向出射面3a的全部期间，也可以是其一部分期间)与此外的期间相比，所述电弧电源4对所述靶材3供应的电弧电流变为高输出，具体而言为配合活塞环100的自转周期而周期性地变化。因此，工件旋转装置5以恒定速度使活塞环100自转公转即可，不需要使自转速度变化的控制。即，代替该自转速度的操作，通过改变从电弧电源4对靶材3供应的电弧电流这种响应性高的电气性操作，从而能够再现性良好且准确地进行用于局部地加厚活塞环100的对置端部102、102的皮膜的膜厚控制。因此，能够准确地控制活塞环100的周向的膜厚分布。另外，不需要成膜工艺中的活塞环100的自转速度和公转速度的变化，能够减小施加于使活塞环100自转公转的工件旋转装置5的机械性负荷。

但是，本发明并不限定于活塞环的自转速度和公转速度恒定的方案，还包含使该自转速度和公转速度的至少一个变化的方案。

在所述实施方式中，各保持部13的肋13c作为进行活塞环100的定位的定位部发挥功能，从而能够使活塞环100的外周面中应形成厚的皮膜的部位即对置端部102、102朝向指定方向，也就是确定该对置端部102、102的旋转相位。由此，在一边使活塞环100自转一边进行活塞环100的外周面的成膜时，能够实现如上所述的电弧电源4的控制，即仅在活塞环100的自转周期中，包含活塞环100的对置端部102、102的部位朝向靶材3的出射面3a的期间或其一部分期间即特定期间，将靶材3的电弧电流的值控制为比基准电流值I1高的电流值I2。该控制能够使在该对置端部102、102局部地形成厚的皮膜。

而且，在上述实施方式的成膜装置1和活塞环100的成膜方法中，通过以使电弧电流配合活塞环100的自转周期而周期性地变化的方式控制电弧电源4，从而能够更准确地控制活塞环100的周向的膜厚分布。

在所述实施方式中，电弧电源4以使电弧电流配合活塞环100的自转周期而周期性地变化的方式被控制，但本发明并不限定于此。在满足活塞环100的对置端部102、102朝向靶材3的出射面3a时电弧电流增加这一条件的范围内，电弧电流也可以在与自转周期不同的时机变化。

在上述实施方式的成膜装置1和活塞环100的成膜方法中，并不限定于活塞环100向与自转轴S2延伸的方向不同的指定的移动方向移动(例如公转)的方式。以在分别保持于多个保持部13的多个活塞环100的对置端部102、102的旋转相位一致的状态下，该多个活塞环100以自转轴S2为中心自转为前提，进行如下控制即可：在包含多个活塞环100中的至少一个活塞环的对置端部102、102的部位朝向靶材3的出射面3c的期间或其一部分的期间即特定期间，使所述靶材3的电弧电流等的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。该控制能够使在多个活塞环100各自的对置端部102、102局部地形成厚的皮膜。

另外，在上述实施方式的成膜装置1和活塞环100的成膜方法中，作为工件旋转装置5的多个保持部13各自的定位部的肋13c以使多个活塞环100各自的外周面中应形成厚的皮膜的对置端部102以自转轴S2为基准朝向指定方向(例如，使所有的活塞环100的对置端部102朝向公转轴100，或者朝向公转轨道的外侧)的方式进行多个活塞环100的定位。由此，能够准确地使多个活塞环100之间的自转时的对置端部102的旋转相位一致。因此，在多个活塞环100各自的对置端部102、102同时朝向靶材3的出射面3a的期间或其一部分期间即特定期间，靶材3的电弧电流变为比基准电流值I1高的电流值I2，因此，能够在多个活塞环100各自的对置端部102局部地形成厚的皮膜。因此，能够使用以恒定的旋转速度自转公转的现有的旋转台进行上述的成膜。

在所述实施方式的成膜装置1中，靶材3配置在保持部13以公转轴S1为中心公转的公转轨道的外侧，控制部23以在多个活塞100中的对置端部102、102朝向公转轨道外侧的期间或其一部分期间即特定期间，使靶材3的电弧电流变为比基准电流值I1高的电流值I2的方式控制电弧电源4。这会使得使用配置在保持部13的公转轨道OB的外侧的任意的位置的靶材3在活塞环100的对置端部102形成厚的皮膜成为可能。

如本实施方式所示，在一边使活塞环100自转公转一边成膜的成膜装置1中，优选自转齿轮14与该公转齿轮15的齿轮比为整数以外的值。由此，多个活塞环100在公转轴S1周围自转公转时，每当该多个活塞环100公转一次，则该多个活塞环100的对置端部102朝向公转轨道的外侧的位置在公转轴S1的周向上偏移，例如在齿轮比小的情况下一点点偏移。这防止仅多个活塞环100中的特定的活塞环100的对置端部102与公转轨道OB的外侧的靶材3对置，即使靶材3被配置在公转轨道OB的外侧，也能对多个活塞环100赋予相同膜厚分布。

本发明并不限定于以上说明的实施方式。本发明例如包含如下的变形例。

(A)在上述实施方式所涉及的成膜装置1中，对蒸发源供应电运行输出的电源是对作为AIP用的蒸发源的靶材3供应电弧电流的电弧电源4，但本发明并不限定于此。本发明所涉及的电运行输出例如可以是对溅射用的蒸发源供给的溅射电力。

(B)本发明所涉及的工件旋转装置至少具有一个保持部即可，该保持部的数量并不限定。例如，工件旋转装置也可以仅具有可自转的单一的保持部。即使在这种情况下，控制部也以使在工件旋转装置以恒定的速度使工件自转的过程中，在所述工件的特定部位朝向靶材的出射面的期间或者其一部分期间即特定期间，使该靶材的电弧电流等运行输出变为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式，进行配合工件的自转周期而周期性地改变该运行输出的控制，从而能够在该工件的该特定部位局部地形成厚的皮膜。

(C)上述实施方式所涉及的靶材3被配置在保持部13的公转轨道OB的外侧，但本发明并不限定于此。作为本发明的第一变形例，如图8所示，靶材3还可以配置在保持部13的公转轨道OB的内侧。

图8所示的靶材3的出射面3a被配置为在公转轨道内侧朝外并朝向该公转轨道OB。具体而言，作为蒸发源的所述靶材3被配置在公转轴S1上，该靶材3的出射面3a由整周朝向径向外侧的圆筒状的外周面构成。

在图8所示的成膜装置中，也在活塞环100以恒定的自转速度和公转速度自转公转的过程中，与图1所示的控制部23同样的控制部以使在所述多个活塞环100的对置端部102、102的至少一部分(可以是该对置端部102的全部也可以是一部分)朝向公转轨道OB内侧的期间或其一部分期间即特定期间，使靶材3的运行输出(例如，电弧电流))变为比基准输出高且比该特定期间之外的期间的运行输出高的输出的方式，进行使该运行输出配合活塞环100的自转周期而周期性地变化的控制。在该变形例中，能够使用位于保持部13的公转轨道OB内侧的单一靶材3，使大量的粒子P2局部地抵达多个活塞环100各自的端部102并形成厚的皮膜。

而且，图7～图8所示的成膜装置的靶材3的出射面3a是整周上包围公转轴S1的周围，并且从公转轴S1沿径向离开而朝外的面，因此，包含多个活塞环100的对置端部102的部位朝向公转轨道OB内侧时，通过提高靶材3的运行输出，从而大量的粒子P2能够从该出射面3a同时抵达该多个活塞环100各自的对置端部102。这样，能够使用单一的靶材3在多个活塞环100各自的对置端部102高效地形成厚的皮膜。

在图7～图8所示的成膜装置具有与图1～图2所示的保持部13、与该保持部13一起自转公转的自转齿轮14、以及固定于腔室的公转齿轮15同样的保持部、自转齿轮以及公转齿轮的情况下，优选该自转齿轮与该公转齿轮的齿轮比为整数以外的值。据此，每当多个活塞环100在公转轴的周围公转一次，则该多个活塞环100的对置端部102朝向公转轨道内侧的位置沿公转轴S1的周向一点点偏移。这是为了防止仅多个活塞环100中的特定的活塞环100的对置端部102能与配置在公转轨道内侧的靶材3对置，即使在靶材3被配置在公转轨道内侧的情况下(特别是靶材3如图3所示具有平面性的出射面3a的情况下)，也能够对多个活塞环100赋予相同的膜厚分布。

(D)在上述实施方式的成膜装置1和活塞环的成膜方法中，一边使多个活塞环100通过工件旋转装置5自转公转，一边进行各个活塞环100的外周面的成膜，但本发明并不限定于此。作为本发明的第二变形例，如图9所示的成膜装置所示，还可以一边使多个活塞环100自转一边使其直进，并对各个活塞环100的外周面进行成膜。

图9所示的成膜装置具备工件旋转装置34。该工件旋转装置34具有可自转的多个保持部13、以及一边使该多个保持部13分别以自转轴S2为中心以恒定的自转速度自转，一边沿与该自转轴S2延伸的方向正交的直线前进方向D3使该多个保持部13直线前进的保持部驱动部。

具体而言，所述保持部驱动部包括：可与所述多个保持部13一起自转的多个自转齿轮14；一边可自转地支撑该多个保持部13和多个自转齿轮14，一边可沿所述直线前进方向D3直线前进的滑动部件31；使该滑动部件31沿所述直线前进方向D3直线前进的直线前进驱动部32；以及具有与所述多个自转齿轮14啮合的多个齿33a的齿条33。

各个保持部13与图1～图2所示的所述保持部13同样，具有台座部13a、支柱部13b、以及作为用于活塞环100的对置端部102的定位的定位部的肋13c。

所述滑动部件31将所述多个保持部13和多个自转齿轮14支撑为能够分别自转。例如，滑动部件31与图1所示的所述公转台11同样，具有用于将多个保持部13和多个自转齿轮14支撑为能够自转的未图示的多个贯通孔。所述多个贯通孔在作为保持部13的移动方向的所述直线前进方向D3上相互分离地配置。在各个贯通孔中，与上述公转台11同样，可旋转地插入将多个保持部13和多个自转齿轮14分别连结的未图示的连结轴，由此，容许各保持部13以及与其连结的自转齿轮14向自转方向D2的自转。

所述多个保持部13各自的肋13c以使活塞环的周边部102、102以自转轴S2为基准朝向相同的指定方向的方式定位该活塞环100。

所述直线前进驱动部32具备直线驱动所述滑动部件31的机构，例如齿条与齿轮组合而成的直动机构、气缸或线性马达等。

所述齿条33的多个齿33a沿所述直线前进方向D3排列配置。所述多个自转齿轮14分别与所述齿条33的齿33a啮合。因此，各自转齿轮14伴随向所述直线前进方向D3的直线前进，从齿条33的齿33a受到旋转驱动力并自转。因此，能够同时进行自转齿轮14和连结于该自转齿轮14的保持部13的自转以及直线前进。

所述靶材3被配置在偏离所述多个保持部13向直线前进方向D3直线前进的路径的位置。所述靶材3的出射面3a朝向与通过该路径的保持部13对置的方向。

图9所示的成膜装置的其他结构与图1～图2所示的成膜装置1的结构相同。因此，省略对于该其他结构的说明。

使用上述图9所示的成膜装置进行多个活塞环100的成膜的方法具有：准备该成膜步骤的步骤、工件安装步骤以及成膜步骤。

在所述工件安装步骤，与图1～图2所示的成膜装置1同样，在所述多个保持部13上分别安装多个活塞环100。该多个活塞环100，如图9所示，以各个活塞环100的对置端部102、102以自转轴S2为基准朝向相同的指定方向(例如，与活塞环100的直线前进方向C正交的方向)的方式被定位。

在所述成膜步骤，工件旋转装置34一边使多个活塞环100以自转轴S2为中心以恒定的自转速度自转，一边向与该自转轴S2正交的方向D3以恒定的速度直线前进。在包含这种直线前进的多个活塞环100中的至少一个该活塞环100的对置端部102、102的范围朝向靶材3的出射面3a的期间或其一部分期间即特定期间，包含在所述成膜装置中的控制部、即与图1所示的控制部23同等的控制部以使靶材3的运行输出(例如电弧电流)变为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式，进行配合活塞环100的自转周期而周期性地改变该运行输出的控制，从而进行活塞环100的外周面的成膜。

即，在所述成膜步骤，例如图10～图13所示，一边伴随活塞环100的自转和向直线前进方向D3的直线前进，一边进行活塞环100的外周面的成膜。

如图10所示，在多个活塞环100各自的对置端部102、102之间的空间朝向靶材3的出射面3a之前的期间(在图10中为朝向左侧的期间)，与图1的成膜装置1同样，所述控制部以使电弧电流AR成为基准电流值I1的方式控制电弧电源4。此时，从靶材3的出射面3a出射与所述基准电流值I1对应的粒子P1并到达各活塞环100的对置端部102、102以外的部分，在该对置端部102、102以外的部分的外周面形成基准膜厚的皮膜。

另一方面，如图11所示，在多个活塞环100的对置端部102、102朝向靶材3的出射面3a(在图11中朝向上侧)的期间或其一部分期间即特定期间，所述控制部以使电弧电流AR成为比指定的基准电流值I1高的电流值I2的方式控制电弧电源4。由此，与该高电流值I2对应的大量的粒子P2从靶材3的出射面3a出射并到达活塞环100的对置端部102的外周面，从而在该外周面局部地形成厚的皮膜。

进一步，如图12～图13所示，在活塞环100的对置端部102、102朝向出射面3a之后的期间(在图12和图13中分别朝向右侧和下侧的期间，即所述特定期间后的期间)，与图10所示的期间同样，所述控制部以使电弧电流AR成为基准电流值I1的方式控制电弧电源4。由此，与基准电流值I1对应的粒子P1从靶材3的出射面3a出射，并在活塞环100的对置端部102、102以外的部分的外周面形成基准膜厚的皮膜。

在图9～图13所示的成膜装置中，使多个活塞环100通过公转台11以恒定的自转速度自转且向与该自转轴S2延伸的方向正交的直线前进方向D3直线前进，并进行通过靶材3的出射面3a的前方的各个活塞环100的外周面的成膜，从而能够在多个活塞环100各自的对置端部102、102局部地形成厚的皮膜。因此，使用一边以恒定的自转速度自转，一边以恒定的速度直线前进的现有的工件移动台，能够进行上述的成膜。

此外，图9～图13所示的成膜装置的工件旋转装置34使多个活塞环100一边自转一边向直线前进方向D3直线前进，但本发明并不限定于此。例如，也可以不是使多个活塞环100仅沿所述直线前进方向D3直线前进，而是向该直线前进方向D3及其反方向这两个方向进行往复直线运动。

(E)本发明所涉及的工件并不限定于活塞环。对于设定有具有应形成皮膜的外周面且在其外周面应形成厚的皮膜的特定部分的工件，可广泛适用本发明的成膜装置以及成膜物的制造方法。例如，工件也可以是用于切削加工的车刀，该车刀的外周面中与高速旋转的切削对象接触的部分(即，前刀面)设定为应形成厚的皮膜的特定部分。

如上所述，提供一种能够准确地控制工件的周向的膜厚分布的成膜装置。

所提供的是一种成膜装置，其包括：腔室；工件旋转装置，被收容在所述腔室的内部，具有至少一个保持部，所述保持部保持具有被进行成膜的外周面的至少一个工件并使其以指定的自转轴为中心自转；蒸发源，被安装于所述腔室的内部，且具有出射面，从所述出射面飞出用于对所述工件的外周面进行成膜的材料的粒子；电源，将用于所述粒子从所述出射面飞出的电运行输出供应给所述蒸发源；以及控制部，以在所述工件旋转装置使所述工件自转的期间，且在所述工件的外周面中与其他部分相比应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即特定期间，使所述电源供应给所述蒸发源的所述运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式控制该电源。

在所述成膜装置中，代替如以往的成膜装置那样变更工件的自转速度的方式，控制电源对蒸发源供应的电运行输出(例如，电弧蒸发源的情况下为电弧电流、溅射蒸发源的情况下为溅射功率等)。具体而言，控制部以在工件的外周面中应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的出射面的期间，使所述运行输出成为高输出的方式控制该电源。因此，工件旋转装置以恒定速度使工件自转即可，不需要使自转速度变化的控制，取而代之，通过改变从电源对蒸发源供应的电运行输出这种响应性高的电气操作(electrical operation)，从而能够再现性良好地进行局部地加厚工件的特定部分的高精度的膜厚控制。因此，能够准确地控制工件的周向的膜厚分布。另外，不需要变更成膜工艺中的工件的自转速度，这能够减小施加于使工件自转的工件旋转装置的机械性负荷。

所述“基准输出”是指当成膜装置一边使工件自转，一边在该工件的外周面进行成膜时，为了在工件的整个外周面上确保预先设定的目标膜厚的皮膜而所需的运行输出。

所述成膜装置优选还包括：周期测定部，测定被保持于所述保持部的所述工件的自转周期，其中，所述控制部以使所述运行输出配合所述工件的所述自转周期而周期性地改变的方式控制所述电源。

所述控制部通过以使运行输出配合所述工件的自转周期而周期性地改变的方式控制所述电源，从而能够以更高的精度控制工件的周向的膜厚分布。

优选：所述至少一个工件包含多个工件，所述至少一个保持部包含分别保持所述多个工件的多个保持部，所述工件旋转装置还具有保持部驱动部，该保持部驱动部一边使所述多个保持部分别以所述自转轴为中心自转，一边使所述多个保持部分别向与该自转轴延伸的方向不同的指定的移动方向移动，所述控制部如下地控制所述运行输出：在所述工件旋转装置的所述保持部驱动部使所述多个保持部移动的期间，且在所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

在该成膜装置中，通过保持部驱动部使多个工件一边以恒定的自转速度，一边以恒定的移动速度向指定的移动方向移动，以及包含所述多个工件中的至少一个的特定部分的部位朝向蒸发源的出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，控制蒸发源的运行输出使其成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出，通过这样的组合，能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。

在所述至少一个工件包含多个工件，所述至少一个保持部包含分别保持所述多个工件的多个保持部的情况下，优选如下地控制所述运行输出：在所述工件旋转装置一边使分别保持于所述多个保持部的所述工件的所述特定部分的旋转相位相互一致，一边使所述工件以所述自转轴为中心自转的期间，且在所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

如此地在一边使分别保持于多个保持部的工件的特定部分的旋转相位相互一致，一边使各工件以恒定的自转速度自转的情况下，包含所述多个工件中的至少一个的特定部分的部位朝向蒸发源的出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使蒸发源的运行输出高于基准输出，这使得能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。

优选：所述多个保持部分别具有进行所述工件的定位的定位部，以使所述特定部分以所述自转轴为基准朝向指定方向。

所述定位部通过以使所述多个工件各自的外周面中应形成厚的皮膜的所述特定部分以自转轴为基准朝向相同的指定方向的方式进行所述多个工件的定位，从而能够准确地使多个工件间的自转时的所述特定部分的旋转相位同步。

优选：所述保持部驱动部具有能够一边使所述多个保持部分别以所述自转轴为中心自转，一边使所述多个保持部分别以与该自转轴延伸的方向平行延伸的公转轴为中心公转的结构。

如此地对在保持部驱动部使多个工件一边自转一边以公转轴为中心公转的期间通过蒸发源的出射面的前方的各个工件的外周面进行成膜，从而能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。因此，能够使用以恒定的旋转速度自转公转的现有的旋转台进行上述的成膜。

在所述蒸发源被配置在所述保持部以所述公转轴为中心公转的公转轨道的外侧的情况下，优选所述控制部如下地控制所述运行输出：在所述工件旋转装置的所述保持部移动部一边使所述工件以所述自转轴为中心自转，一边使所述工件以所述公转轴为中心公转的期间，且在包含所述多个工件的所述特定部分的部位朝向所述公转轨道的外侧的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

如此地以将包含多个工件的特定部分的部位朝向所述公转轨道的外侧的期间的至少一部分作为特定期间，并在该特定期间，使蒸发源的运行输出成为比基准输出高的输出的方式控制电源，这使得能够使用被配置在保持部的公转轨道外侧的任意位置的蒸发源在工件的特定部分形成厚的皮膜。

所述蒸发源可被配置在所述保持部以所述公转轴为中心公转的公转轨道的内侧，所述出射面可在所述公转轨道内侧朝向该公转轨道。此时，所述控制部可如下地控制所述运行输出：在所述工件旋转装置的所述保持部驱动部一边使所述工件以所述自转轴为中心自转，一边使所述工件以所述公转轴为中心公转的期间，且在包含所述多个工件的所述特定部分的部位朝向所述公转轨道内侧的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比所述基准输出高且比所述特定期间以外的期间的输出高的输出。

如此地以将包含所述多个工件的特定部分的部位朝向所述公转轨道内侧的期间的至少一部分作为特定期间，并在该特定期间，使蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比该特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式控制电源，这使得能够使用被配置在保持部的公转轨道内侧的蒸发源在多个工件的特定部分形成厚的皮膜。

所述工件旋转装置优选还包括：多个自转齿轮，与所述多个保持部分别连结，能够与该保持部一起以所述自转轴为中心自转；以及公转齿轮，与所述自转齿轮分别啮合，且以所述公转轴通过该公转齿轮的中心的方式被固定于所述腔室的内部，其中，所述自转齿轮与该公转齿轮的齿轮比为整数以外的值。

如上所述，与保持部一起自转公转的自转齿轮与被固定于腔室的公转齿轮的齿轮比为整数以外的值，这使得每当所述多个工件在公转轴的周围公转一次，就会产生该多个工件的特定部分朝向公转轨道的外侧或内侧的位置向公转轴的周向的偏移。这防止仅多个工件中的特定的工件的特定部分与被配置在公转轨道的外侧或内侧的蒸发源对置，即使蒸发源被配置在公转轨道的外侧或内侧的情况下，也能够在多个工件上可靠地得到相同的膜厚分布。

所述保持部驱动部可被构成为一边使所述多个保持部分别以所述自转轴为中心自转，一边使所述多个保持部分别向与该自转轴延伸的方向正交的方向直线前进。

在这种情况下，也进行通过蒸发源的出射面的前方的各个工件的外周面的成膜，从而能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。因此，能够使用一边以恒定的自转速度自转一边以恒定的速度直线前进的现有的工作移动台进行上述的成膜。

另外，所提供的是制造成膜物的方法，其包括：准备步骤，准备工件旋转装置、蒸发源以及电源，所述工件旋转装置具有至少一个保持部，所述保持部保持具有被进行成膜的外周面的至少一个工件并使该工件以指定的自转轴为中心自转，所述蒸发源具有出射面，从所述出射面飞出用于对所述工件的外周面进行成膜的材料的粒子，所述电源对所述蒸发源供应用于所述粒子从所述出射面飞出的电运行输出；工件安装步骤，将所述工件安装于所述保持部；以及成膜步骤，通过所述工件旋转装置使所述工件自转，且在所述工件的外周面中与其他部分相比应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即特定期间，以使所述运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出的方式控制所述电源，由此进行所述工件的外周面的成膜，从而使所述工件成为所述成膜物。

根据上述成膜物的制造方法，代替如以往所示的变更工件的自转速度，在成膜步骤，以在工件的外周面中应形成厚的皮膜的特定部分朝向所述蒸发源的出射面的期间的至少一部分即特定期间使运行输出变高的方式控制该运行输出。这能够不改变工件的自转速度，而准确地控制工件的周向的膜厚分布。因此，所述工件以恒定速度自转即可，不需要变更自转速度的控制，取而代之，通过改变从电源对蒸发源供应的电运行输出这种响应性高的电气性操作，从而能够再现性良好地进行局部地加厚工件特定部分的高精度的膜厚控制。因此，能够准确地控制工件的周向的膜厚分布。另外，在成膜工艺中不需要变更工件的自转速度，这能够减小施加于使工件自转的工件旋转装置的机械性负荷。

优选：在所述成膜步骤，所述运行输出以配合所述工件的自转周期而周期性地改变的方式被控制。

如此地通过以配合工件的自转周期而周期性地改变运行输出的方式进行控制，从而能够以更高的精度控制工件的周向的膜厚分布。

优选在所述成膜步骤，如下地控制所述运行输出：通过所述工件旋转装置一边使所述多个工件分别以所述自转轴为中心自转，一边使所述多个工件沿与该自转轴延伸的方向不同的指定的移动方向移动，且所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

根据上述制造方法，能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。

优选在所述成膜步骤，如下地控制所述运行输出：在所述工件旋转装置一边使所述多个工件各自的所述特定部分的旋转相位相互一致，一边使所述多个工件以所述自转轴为中心自转的期间，且在所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

根据上述制造方法，能够在多个工件各自的特定部分局部地形成厚的皮膜。

优选在所述工件安装步骤，以所述多个工件各自的所述特定部分以所述自转轴为基准朝向指定方向的方式，将所述多个工件个别地安装于所述多个保持部的每一个上。

根据上述制造方法，能够使多个工件间的自转时的特定部分的旋转相位相互一致。

优选在所述成膜步骤，如下地控制所述运行输出而对所述工件的外周面进行成膜：在所述工件旋转装置一边使所述工件以所述自转轴为中心自转，一边使所述工件以沿与该自转轴延伸的方向平行延伸的公转轴为中心公转的期间，且在所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比所述基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

根据上述制造方法，能够使用以恒定的旋转速度自转公转的现有的旋转台进行上述的成膜。

在所述成膜步骤，如下地控制所述运行输出而对所述工件的外周面进行成膜：在所述工件旋转装置一边使所述工件以所述自转轴为中心自转，一边使所述工件向与该自转轴正交的方向直线前进的期间，且在所述多个工件中的至少一个的所述特定部分朝向所述蒸发源的所述出射面的期间的至少一部分即所述特定期间，使所述蒸发源的运行输出成为比所述基准输出高且比所述特定期间以外的期间的运行输出高的输出。

根据上述制造方法，能够使用一边以恒定的自转速度自转一边以恒定的速度直线前进的现有的工作移动台进行上述的成膜。