CN102348828B - 电弧式蒸发源和使用它的皮膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

在电弧式蒸发源中，将磁力线诱导到基板方向而加快成膜速度。其中，具有以包围靶(2)的外周的方式设置，且磁化方向沿着与靶(2)的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体(3)，和配置在靶(2)的背面侧的背面磁体(4)。背面磁体(4)具有非环状的第一永久磁体(4A)，其配置方式为，使其极性与外周磁体3的极性朝向同方向，并且沿着与背面磁体(4)的磁化方向与靶(2)的表面正交的方向而配置。

Description

电弧式蒸发源和使用它的皮膜的制造方法
技术领域
本发明涉及用于使机械部件等的耐磨损性等提高而形成氮化物和氧化物等的陶瓷膜及非晶质碳膜等的薄膜的成膜装置所使用的电弧式蒸发源，和使用该电弧式蒸发源的皮膜的制造方法。
背景技术
历来，出于提高耐磨损性、滑动特性和保护功能等目的，而在切削工具、滑动部件等的基板的表面涂覆薄膜，作为这样的技术，众所周知的有电弧离子镀法、溅射法等物理蒸镀法。作为电弧离子镀法，采用的是阴极电弧放电式蒸发源。
阴极电弧放电式蒸发源，是在作为阴极的靶的表面使电弧放电，瞬间熔解构成靶的物质。然后，将离子化的物质引入作为处理对象物的基板的表面，由此在该基板上形成薄膜。该电弧式蒸发源，具有靶的蒸发速度快，构成蒸发的靶的物质的离子化率高这样的特性，因此在成膜时通过对基板外加偏压，能够形成致密的皮膜。因此，电弧式蒸发源在用于形成切削工具等的耐磨损性皮膜上被产业化地使用。
但是，在阴极(靶)和阳极之间使电弧放电时，以阴极侧的电子射出点(电弧斑点)为中心的靶的蒸发发生时，从斑点邻域，熔融的靶被射出，该熔融材料附着在处理对象物上，使表面粗糙度恶化。
如此从电弧斑点射出的熔融靶物质(大粒子：电的中性熔滴)的量，有在电弧斑点高速移动时受到抑制的倾向，其移动速度已知受到外到于靶的磁场的影响。
另外，由电弧放电而蒸发的靶原子，因为在电弧等离子体中高度电离、离子化，所以存在离子从靶朝向基板的轨迹受到靶与基板之间的磁场影响这样的问题。
为了消除这些问题，提出有对靶外加磁场，控制电弧斑点的移动这样的下述尝试。例如在专利文献1中公开有一种技术，其是在靶的周围配置环状的磁力发生机构(永久磁体，电磁线圈)，向靶表面外加垂直磁场。在专利文献2中公开有一种技术，其是在靶的前方配置用于使为发会聚的磁力发生的机构(电磁线圈)，以使离子化了的构成靶的物质高效率地会聚到朝向基板的方向。在专利文献3中公开有一种技术，其是在电弧式蒸发源的靶的背面的中心设置永久磁体，将使之卷取而极性不同的环状磁体配置在靶的背面侧，形成封闭电弧放电这样的磁场分量，并且设置与环状磁体大致相同直径的电磁线圈。在专利文献4中公开有一种技术，其通过配置在靶的周围的环状磁体和背面的电磁线圈，在靶的表面形成平行的磁场。
但是，根据专利文献1的磁力发生机构，来自靶的表面的磁力线向着环状的磁体延伸，因此离子的大部分被诱导向磁体方向。此外，在靶前方朝向基板方向延伸的磁力线从基板方向大大偏离，因此构成蒸发而离子化的靶的物质不能有效率地到达基板。
另外，在专利文献2的技术中，虽然磁力线朝向基板方向延伸，但是在靶和基板之间需要配置大型的电磁线圈，因此靶和基板之间的距离必然变长，作为结果是成膜速度降低。
此外，电弧放电在磁场的垂直分量(磁场相对于靶表面的垂直方向的分量)成为0的点有优先放电的倾向，但在专利文献3所公开的配置中，磁场的垂直分量为0的点被捕集到永久磁体和环状磁体的大致中间部分，因此，即使使用电磁线圈，在相对于该点的内周部分控制电弧放电仍有困难，靶的利用效率不高。另外在专利文献3这样的配置中，没有从靶向前方延伸的磁力线的分量，因此不能将从靶射出的离子有效率地朝向基板会聚。
而且，专利文献4只公开电磁线圈的内径比靶的直径小的实施方式，在该实施方式中，磁力线有从靶朝向外侧的发散的倾向，因此认为不能进行有效的离子的会聚。另外，为了使电弧等离子体的放电高速移动，需要进高与靶表面平行的磁场的强度，但为此则需要使电磁线圈(或磁轭)大型化，并且需要用于对该电磁线圈供给大电流的构成，因此蒸发源大型化，产业上不为优选。
还有，图5表示专利文献4所述的技术(在靶的背面配置与其直径相比内径小的电磁线圈，在该电磁线圈的内径侧配置磁心的技术，以下仅称为“比较技术”)的磁力线分布图。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：特开2000-328236号公报
专利文献2：特开平07-180043号公报
专利文献3：特开2007-056347号公报
专利文献4：特表2004-523658号公报
发明内容
鉴于前述的问题，本发明的目的在于，提供一种成膜速度快的电弧式蒸发源。
为了达成前述目的，本发明采用以下的技术性的手段。
本发明的电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，其中，所述背面磁体具有非环状的第一永久磁体，该非环状的第一永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式配置。
另外，本发明的另一电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，其中，所述背面磁体具有作为永久磁体的环状永久磁体，该环状永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式设置为环状，并且，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
另外，本发明的另一电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，其中，所述背面磁体由永久磁体构成，该永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向配置。
本发明的皮膜的制造方法，其特征在于，使用上述的电弧式蒸发源，使含有两种以上的元素的靶蒸发，形成含有所述两种以上的元素的皮膜。
另外，本发明的皮膜的制造方法，其特征在于，使用上述的电弧式蒸发源，使含有Al、Ti、Cr的元素之中的至少一种元素的靶蒸发，形成所述元素的氮化物、碳化物或碳氮化物的皮膜并使之达到5μm以上的厚度。
若根据本发明，能够加快使用了电弧式蒸发源的成膜装置的成膜速度。
附图说明
图1是具有本发明的一实施方式的电弧式蒸发源的成膜装置的概要图。
图2是本发明的实施例1的电弧式蒸发源的概要图。
图3是本发明的实施例2的电弧式蒸发源的概要图。
图4是本发明的实施例3、4的电弧式蒸发源的概要图。
图5是比较技术(比较用的测量例1)的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图6是比较用的测量例2的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图7是本发明的实施例1的测量例3的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图8是测量例4的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图9是测量例5的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图10是测量例6的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图11是测量例7的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图12是测量例8的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图13是比较用的测量例9的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图14是本发明的实施例2的测量例10的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图15是本发明的实施例3的测量例11的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图16是测量例12的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图17是测量例13的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图18是测量例14的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
图19是测量例15的电弧式蒸发源的磁力线分布图。
具体实施方式
以下一边参照附图，一边对于本发明的实施方式进行说明。还有，以下的实施方式是将本发明具体化的一例，没有限定本发明的技术的范围的性质。
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
在图1中显示具有本发明的一实施方式的电弧式蒸发源1(以下称为蒸发源1)的成膜装置5。
成膜装置5具有真空室11。在真空室11内配备有支承作为处理物的基板6的旋转台12，和朝向基板6安装的蒸发源1。在真空室11中设有向该真空室11内导入反应气体的气体导入口13，和从真空室11内排出反应气体的排气口14。
此外，成膜装置5还具有用于向靶2外加负偏压的电弧电源15，和用于向基板6外加负偏压的偏压电源16。两电源15、16的正极侧与地线(グランド)18连接。
如图1所示，蒸发源1具有：圆盘状(以下，所谓“圆盘状”还包括具有规定的高度的圆柱状)的靶2；配备在靶2的邻域的磁场形成手段7；配置在靶2的外周部的阳极17。还有，阳极17与地线18。另外，真空室11与地线18连接而与所述阳极19为同电位，因此能够作为阳极17发挥作用。即，蒸发源1是阴极放电型的电弧式蒸发源。
构成靶2的材料所含有的元素，是根据想要在基板6上形成的薄膜而选择的元素(例如铬(Cr)、钛(Ti)、钛铝(TiAl)或碳(C)等)。
磁场形成手段7具有配置在靶2的外周的外周磁体3，和配置在靶2的背面侧的背面磁体4。外周磁体3和背面磁体4其配置方式为使外周磁体3的极性的方向和背面磁体4的极性的方向为相同方向。
还有，使靶2的蒸发面(基板6侧的面)为“前面”，其相反侧的面为“背面”(参照图2～图4)。
此外周磁体3和背面磁体4由永久磁体构成，该永久磁体由磁性的保持力高的钕磁体形成。
外周磁体3具有环状的形状，与靶2为同心轴状配置。外周磁体3的磁化方向沿着靶2的轴心(沿着与靶2的蒸发面正交的方向)而配置。另外，外周磁体3在径向投影时的影的至少一部分，配置为与靶2在径向投影时的影重叠。即，通过在与靶2的蒸发面平行的方向投影外周磁体3和靶2所形成的外周磁体3和靶2的影彼此重叠，如此使外周磁体3相对于靶2进行定位。
还有，在上述的说明中，虽然是对于具有环状形状的外周磁体3进行说明，但外周磁体3并不限定为具有环状形状，至少设置成环状即可。具体来说，例如也可以准备多个由具有圆柱形状的永久磁体构成的外周磁体3，使这些外周磁体3包围靶2的外周而配置成环状(リング状)。即，所谓“设为环状”，意思不仅是外周磁体3自身具有环状形状的结构，也包括使多个外周磁体3沿着靶2的外周排列的结构。
背面磁体4其磁化方向沿着靶2的轴心(沿着与靶2的蒸发面正交的方向)，如此配置在靶2的背面侧。
在图2～图4中，将外周磁体3和背面磁体4双方的N极配置在靠近基板6的一侧，并且将外周磁体3和背面磁体4双方的S极配置在距基板6远的一侧，但并不限定于此。具体来说，也可以将将外周磁体3和背面磁体4双方的S极配置在靠近基板6的一侧，并且将外周磁体3和背面磁体4双方的N极配置在距基板6远的一侧。
因为磁场形成手段7为前述的结构，所以包围靶2的外周而设的外周磁体3所形成的磁场，与靶2的背面侧的背面磁体4所形成的磁场加以组合，由此可以将磁力线诱导到基板6方向。
本实施方式的背面磁体4能够应用如后述的圆盘背面磁体4A这样非环状的，和如后述的环状背面磁体4B这样为环状的。在此，所谓“非环状”是指像圆环一样在径向内部没有孔空出，里面塞满的实心的形状，包括圆盘状和圆柱状等。另外，作为比“非环状”更优选的形状，可列举法线相对于背面磁体的全部的外侧面互不交接的形状。
还有，图2表示使背面磁体4为后述的圆盘背面磁体4A(第一永久磁体)的实施例1的磁场形成手段7。图3表示使背面磁体4为后述的环状背面磁体4B(环状永久磁体)的实施例2的磁场形成手段7。另外，图4表示作为背面磁体4同时使用圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B的实施例3的磁场形成手段7。
接下来，说明使用了具有蒸发源1的成膜装置5的成膜的方法。
首先，通过抽真空使真空室11达到真空后，由气体导入口13导入氩气(Ar)等。然后，通过溅射除去靶2和基板6上的氧化物等杂质，使真空室11内再成为真空后，从气体导入口13将反应气体导入真空室11内。在以此状态设置于真空室11中的靶2上使电弧放电发生，由此使构成靶2的物质等离子体化而与反应气体反应。然后，通过等离子体化的靶2被引入基板6的表面，在放置于旋转台12的基板6上形成氮化膜、氧化膜、碳化膜、碳氮化膜或者非晶质碳膜等。
还有，作为反应气体，能够从氮气(N2)，氧气(O2)或甲烷(CH4)等的烃气中选择符合用途的。另外，真空室11内的反应气体的压力为1～7Pa左右。在成膜时，由电弧电源15向靶2和阳极17之间外加10～30V的负电压，并且由偏压电源16向阳极17和基板6之间外加10～200V的负电压，由此产生来自靶2的放电，流通100～200A的电弧电流。
[实施例1]
对于使用了本发明的蒸发源1的实施例1进行说明。
在本实施例中，背面磁体4由圆盘状(圆柱形状)的永久磁体(以下称为“圆盘背面磁体4A(第一永久磁体)”)形成。即，使圆盘背面磁体4A沿着与其表面正交的方向投影的影的形状(以下称为“投影形状”)与靶2的投影形状相似。另外，圆盘背面磁体4A与靶2为同心轴状配置，由磁性的保持力高的钕磁体形成，因此能够使磁场形成手段7整体小型化。
靶2的直径为100mm，靶2的厚度为16mm。靶2由钛(Ti)和铝(Al)的原子为1∶1的钛铝合金(TiAl)构成。
外周磁体3的外径为170mm，外周磁体3的内径为150mm，外周磁体3的厚度为10mm。
在实施例1中，反应气体是氮(N2)，反应气体的压力是4Pa。成膜时间为30分钟。使用电弧电源15使来自靶2的放电发生，由此流通150A的电流。在基板6和阳极17之间使用偏压电源16外加30V的负电压。基板6是15mm×15mm×5mm的经过镜面研磨的超硬合金的芯片。基板6配置在距离靶2的表面约180mm的位置。基板6的温度为500℃。
另外，在图5所示的比较技术(比较用的测量例1)中，除了在靶2的背面侧配置电磁线圈19以外，关于靶2、外周磁体3、电弧电流值、反应气体、成膜时间、外加的负电压和基板6的条件均一样。在电磁线圈19上流通的电流值和电磁线圈19的匝数相乘的值为2000A·T。
测量例2是以没有背面磁体4的现有技术进行比较用的测量例。
在测量例3～测量例8中，使圆盘背面磁体4A为不同的形状(直径、厚度)，将圆盘背面磁体4A配置在不同的位置(从靶2的表面至圆盘背面磁体4A的表面的距离)，或者使圆盘背面磁体4A的数量为不同的数量，在前述的条件下进行成膜。
表1显示在各个作为比较技术的测量例1和测量例2，以及实施例1的测量例3～测量例8中，圆盘背面磁体4A的直径、背面磁体4A的厚度、距靶2的表面的距离、背面磁体的个数、基板6上流通的电流值和成膜速度的评价。
[表1]
Figure BDA0000090305480000081
接着，对于基板6上的成膜速度、残留应力的评价进行说明。
成膜速度与通过电弧放电而在基板6上流通的离子电流成正比，因此基板6上流通的电流值越大，成膜速度越快。鉴定生产率、作业效率等时，与成膜速度成正比的电流值优选为1.5A以上，因此1.5A以上为合格。
另外，关于薄膜的残留应力，在厚1mm的Si晶片上进行成膜，利用光杠杆测量成膜后的基板6的挠曲的曲率半径，根据算式1所示的Stoney式计算薄膜的残留应力。关于薄膜的残留应力，设想切削工具用的硬质皮膜剥离，其绝对值为2.0GPa以下为合格。
[算式1]
σ f = E s t s 2 6 R ( 1 - v s ) t f
在该算式1中，σf为残留应力，Es为基板的杨氏模量，ts为基板厚度，vs为基板的泊松比，tf为膜厚，R为挠曲状态下的基板的曲率半径。
首先，对于各测量例的磁力线分布图进行考察。
图5是测量例1的磁力线分布图，图6是测量例2的磁力线分布图。如图5和图6所示，测量例1和测量例2从靶2朝向前方延伸的磁力线从靶2的正面方向(即基板6方向)大大偏离。
详细地说，在测量例1中可知，最远离靶2的轴心一侧的磁力线在从靶2的表面朝向基板6方向只前进了约75mm的地点，已经从靶2的轴心离开了200mm，即偏离很大(参照图5中的箭头A)。
在测量例2中，最远离靶2的轴心的一侧的磁力线在从靶2的表面到基板6方向只前进了约45mm的地点，已经从靶2的轴心大大偏离了200mm(参照图6中的箭头B)。
如此，从靶2朝向前方延伸的磁力线从基板6方向大大偏离，因此离子的轨迹也处于从基板6方向偏离的倾向。
其结果如表1所示，测量例1、测量例2中的基板6上流通的电流值，分别为1.1A、1.0A，成膜速度的评价也不合格，高效率的成膜困难。另外，由于离子的轨迹从基板6大大偏离，引起成膜速度变慢。因此，如表1所示，测量例1、测量例2的皮膜残留应力分别显示-2.11GPa、-2.23GPa，皮膜残留应力的评价也不合格，不能形成皮膜残留应力低的皮膜。
图7是测量例3的磁力线分布图，图8是测量例4的磁力线分布图，图9是测量例5的磁力线分布图，图10是测量例6的磁力线分布图，图11是测量例7的磁力线分布图，图12是测量例8的磁力线分布图。由这些图可知，测量例3～测量例8可以将磁力线诱导到基板6方向。
即，在测量例3～测量例8中，最远离靶2的轴心的一侧磁力线在从靶2表面朝向基板6方向前进到大约90mm～120mm的地点，不会从靶2的轴心偏离200mm以上(例如参照图7中的箭头C、图8中的箭头D)，更多的磁力线朝向靶2的基板6方向延伸。
在测量例3～测量例8中，存在从靶2的中心附近直接朝向基板6的磁力线的分量(例如参照图7中的箭头E、图8中的箭头F)。另外，在测量例3～测量例8中，距靶2的轴心最近的一侧的磁力线即使在从靶2的表面朝向基板6方向上前进了200mm的地点，也不过只从靶2的轴心偏离20mm左右(例如参照图7中的箭头C’、图8中的箭头D’)，与在同地点从靶2的轴心偏移约24mm以上(例如参照图5中的箭头A’、图6中的箭头B’)的测定例1和测量例2比较，可知有更多的磁力线直接对于基板6延伸。
其结果如表1所示，在测量例3～测量例8的基板6上流通的电流值均为1.5A以上，成膜速度的评价为合格。因此，在测量例3～测量例8中，与测量例1和测量例2比较成膜速度快，可以高效率的成膜。另外，测量例3～测量例8的皮膜残留应力的绝对值均显示在2.0GPa以下，因此皮膜残留应力的评价均为合格，可以形成残留应力低的皮膜。
比较测量例3和测量例4。
测量例3的圆盘背面磁体4A的直径为40mm，圆盘背面的磁体4A与靶2对向的表面(以下仅称为“表面”)的面积为400πmm2。因此圆盘背面磁体4A的表面的面积是靶2的表面的面积2500πmm2的0.16倍(16％)。
测量例4的圆盘背面磁体4A的直径为80mm，圆盘背面的磁体4A的表面的面积为1600πmm2。因此圆盘背面磁体4A的表面的面积是靶2的表面的面积2500πmm2的0.64倍(64％)。
然后，如图7、图8和表1所示，测量例4的磁力线分布图与测量例3的磁力线分布图相比，有更多的磁力线朝向基板6方向，在基板6上流通的电流值，测量例4的一方也比测量例3大，可知测量例4比测量例3成膜速度快。
因此，圆盘背面磁体4A的表面的面积是靶2的表面的面积的0.25倍(1/4)以上时，不会有更多的磁力线从靶2的轴心偏离，而是直接向基板6延伸，因此能够更高效率地将从靶2蒸发的离子诱导向基板6。
还有，圆盘背面磁体4A的表面的面积优选是靶2的表面的面积的0.64倍(64％)，更优选为靶2的表面的面积(即是靶2的表面的面积的1.0倍)以上。另外，圆盘背面磁体4A的直径的上限优选为靶2的直径的1.5倍，即，圆盘背面磁体4A的直径的上限优选为靶2的直径的2.25倍(9/4)。
比较测量例5～测量例7。
圆盘背面磁体4A的直径和厚度相同，但是从靶2的表面至圆盘背面4A的表面的距离不同。详细地说，距测量例5的靶2的表面的距离为40mm，距测量例6的靶2的表面的距离为50mm，距测量例7的靶2的表面的距离为60mm。
可总结出如下结果：该距离远的，如表1所示，测量例6的基板6上流通的电流值比测量例5和测量例7大，测量例6的成膜速度比测量例5和测量例7快，测量例6的皮膜的残留应力比测量例5和测量例7小。
这是由于，电弧放电受到相对于与靶2的表面平行的方向的磁力线的分量(以下称为“平行分量”)成直角方向(即基板6方向)移动的力，电弧斑点的移动速度与磁力线的平行分量的强度成正比。还有，磁力线的平行分量在与靶2的表面垂直的磁力线的分量(以下称为“垂直分量”)为0(含有0邻域的值。下同。)的点强。另外，电弧放电在磁力线的垂直分量为0的点有优选发生的倾向。该垂直分量为0的点由靶2的表面至圆盘背面磁体4A的表面的距离决定，但距离近时，电弧放电有在外周部发生的倾向，离子在外侧发生，但若隔有距离，则磁力线的垂直分量为0的点由于在中央部，从而能够使离子高效率地到达基板6。但是距离过远时，靶2表面上的磁力线和基板6方向上延伸的磁力线变弱，不能高效率地搬运离子，因此认为，测量例6成膜速度最快，皮膜残留应力小。
还有，为了使垂直分量为0，只有平行分量的磁力线的位置变化，也可以嵌入使圆盘背面磁体4A相对于靶2靠近背离而前后移动的机构。如此，通过使圆盘背面磁体4A距靶2的表面的距离变化，能够调节磁力线的平行分量的强度，并且能够控制磁力线的垂直分量为0的点。
测量例8与测量例6一样，将直径100mm、厚3mm的圆盘背面磁体4A(第一永久磁体)配置在距靶2的表面50mm距离，但在该圆盘背面磁体4A的背后且同轴心上，还配置有1枚同形状且同直径的圆盘背面磁体4A(第二永久磁体)，这一点有所不同。
由此，由配置在背面侧的圆盘背面磁体4A(第一永久磁体)产生的磁力线的直进性进一步提高，更多的磁力线直接延伸向基板6。因此，测量例8的基板6上流通的电流值，比测量例6大，测量例8的成膜速度比测量例6快，可以使测量例8的皮膜的残留应力比测量例6小。
[实施例2]
对于使用了本发明的蒸发源1的其他实施例进行说明。
实施例2是作为背面磁体4配置环状的永久磁体(以下称为“环状背面磁体4B(环状永久磁体)”)，在环状背面磁体4B的内侧(环状背面磁体4B的内周面所包围的范围)没有磁体的例子。环状背面磁体4B的外周及内周的投影形状与靶2的投影形状相似。还有，环状背面磁体4B与靶2成同心轴状配置，由磁性的保持力高的钕磁体形成，因此能够实现磁场形成手段7整体的小型化。
环状的背面磁体4的外径和内径与各测量例不同。还有，环状背面磁体4B的厚度为20mm，从靶2表面至环状背面磁体4B表面的距离为30mm，此厚度和距离在各测量例中相同。其他条件与实施例1相同。在测量例9中，环状背面磁体4B的外径为40mm，环状背面磁体4B的内径为20mm。在测量例10中，环状背面磁体4B的外径为170mm，环状背面磁体4B的内径为150mm。还有，在测量例10中，外周磁体3和环状背面磁体4B配置在同轴心上，并且外周磁体3和环状背面磁体4B具有相同的内径和外径。
表2显示的是，在作为比较技术的测量例2和测量例9，以及实施例2的测量例10中，环状背面磁体4B的外径、内径、厚度、距靶2表面的距离和个数、在基板6上流通的电流值、成膜速度的评价、成膜有残留应力值和皮膜的残留应力的评价。
[表2]
Figure BDA0000090305480000131
在测量例2中，如前述，在基板6上流通的电流值为1.0A，因此成膜速度的评价为不合格，成膜速度慢。另外，在测量例9中，显示相对于本发明的比较技术，其沿着与靶2的蒸发面垂直的方向投影环状背面磁体4B和靶2时所得到的环状背面磁体4B和靶2的影互相重叠。换言之，就是在测量例9中，配置在靶2的背面侧的环状背面磁体4B的内径小，是本发明的技术思相范围外的结构。在该测量例9中，因为诱导到基板6的磁力线的数量少，所以不能高效率地会聚离子，在基板6上流通的电流值比1.5A小，成膜速度的评价为不合格。
另一方面，在测量例10中，沿着与靶2的蒸发面垂直的方向投影环状背面磁体4B和靶2时，得到的环状背面磁体4B和靶2的影子彼此不重叠。换言之，在测量例10中，环状背面磁体4B的内径比靶2的外径大。在该测量例10中，磁力线能够从靶2延伸到基板6方向而使离子高效率地到达基板6，因此成膜速度的评价为合格，与测量例2相比成膜速度快(参照表2)。另外，皮膜残留应力的评价也合格，可以进行皮膜残留应力小的皮膜的成膜。
图13是测量例9的电弧式蒸发源的磁力线分布图，图14是实施例2的测量例10的磁力线分布图。如这些图所示可知，随着加大环状背面磁体4B的外径，磁力线有朝向基板6方向的倾向。
[实施例3]
实施例3是作为背面磁体4，同时使用了作为第一永久磁体的圆盘背面磁体4A，和作为环状的永久磁体的环状背面磁体4B(环状永久磁体)的情况。圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B与靶2设置为同心轴状。另外，圆盘背面磁体4A配置在环状背面磁体4B的内侧(环状背面磁体4B的内周面所包围的范围内)。而且，外周磁体3、圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B的极性朝向同方向。
圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B的形状(直径、外径、内径、厚度)和距靶2表面的距离，各测量例不同。其他条件与实施例1相同。
还有，实施例3的环状背面磁体4B由如下方式形成，即，在靶2的背面侧使多个圆柱状的永久磁体包围圆盘背面磁体4A的周围而配置成环状。
测量例11和测量例12在使用同一形状的圆盘背面磁体4A这一点上共通，环状背面磁体4B的厚度和距靶2的表面的距离不同。
测量例12和测量例15在使用同一形状(配置)圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B这一点上共通，圆盘背面磁体4A和状背面磁体4B距靶2的表面的距离不同。
测量例13和测量例14在使用同一形状(配置)环状背面磁体4B和圆盘背面磁体4A这一点，以及在状背面磁体4B距靶2的表面的距离相同这一点上共通，圆盘背面磁体4A的直径和厚度不同。
还有，在测量例11～15中，外周磁体3和背状背面磁体4B均具有相同的内径和外径。
表3显示，在实施例3的测量例12～测量例16中，两个背面磁体4的形状、距靶2的表面的距离和个数、在基板6上流通的电流值、成膜速度的评价、皮膜的残留应力值和皮膜的残留应力的评价。
[表3]
Figure BDA0000090305480000141
图15是测量例11的电弧式蒸发源的磁力线分布图，图16是测量例12的电弧式蒸发源的磁力线分布图，图17是测量例13的电弧式蒸发源的磁力线分布图，图18是测量例14的电弧式蒸发源的磁力线分布图，图19是测量例15的电弧式蒸发源的磁力线分布图。如这些图所示，在测量例11～测量例15中，从靶2的中心附近有更多的磁力线在直接朝向基板6方向上延伸，并且最远离靶2的轴心的一侧的磁力线被会聚到朝向基板6方向。因此，在测量例11～测量例15中，能够高效率地使离子到达基板6，成膜速度的评价合部合格，能够进一步加快成膜速度。另外，通过成为测量例11～测量例15的配置，在靶2上产生磁力线的垂直分量为0的点，因此在该点能够使电弧放电稳定发生，但是若电弧放电过度靠近外侧，则如前述离子的发生位置过度靠近外侧，发生的离子不能沿着从靶2的中央部朝向基板6延伸的磁力线前进，有成膜率降低的倾向。在此，垂直分量为0的点的位置，由设置在背面侧的圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B的大小和位置决定，因此通过适宜选择其位置和大小，能够加大成膜速度。
若比较测量例11和测量例12，则环状背面磁体4B的厚度越厚，距靶2的表面的距离越短，基板6上流通的电流值越增加，成膜速度越快。
若比较测量例12和测量例15，则虽然圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B的形状相同，但是从靶2的表面至圆盘背面磁体4A的表面和环状背面磁体4B的表面的距离不同。
比较测量例13和测量例14可知，即使是同时配置圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B时，圆盘背面磁体4A的直径相对于靶2的直径大的一方，成膜速度快。
如前述，电弧放电在磁场的垂直分量为0的点有优先放电的倾向，但这时的电弧斑点的移动速度基本上与该点的磁力线的平行分量的强度成正比。而且，电弧斑点高速移动时，大粒子(电的中性熔滴)的发生得到抑制。
因此，优选磁力线的垂直分量为0的点的磁力线的平行分量强的，具体来说，优选磁力线的平行分量的强度为5Gauss以上、更优选为20Gauss以上，进一步优选为50Gauss以上。
磁力线的平行分量过强时，磁场的约束强的放电区域变得极窄，因此为具有背面磁体4移动手段时造成靶2发生偏耗。为了抑制该偏耗，磁力线的平行分量的强度需要在200Gauss以下，更优选为100Gauss以下。
另外，如表3所示，测量例11～测量例15中的皮膜残留应力的绝对值均显示2.0GPa以下，皮膜残留应力的评价为合格，通过使用测量例11～测量例15的电弧式蒸发源，可以形成残留应力低的皮膜。
还有，为了更有效率地将背面磁体4的磁通量向基板6方向引导，还优选将铁等导磁率高的材料(轭)与背面磁体4一起配置在靶2的背面侧。
并用圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B时，圆盘背面磁体4A相对于靶2的直径的大小没有特别限制，可以根据想要使磁力线的垂直分量发生的位置任意选择。
另外，为了控制靶2的表面的磁力线的平行分量的发生位置，除了圆盘背面磁体4A和环状背面磁体4B，也可以在其同轴心上设置电磁线圈。
[实施例4]
接着，对于使用了本发明的蒸发源1的实施例4进行说明。
本实施例由于有更多的磁力线朝向基板6方向，从而显示出形成于基板6上的皮膜所含的元素的组成，和靶2所含的元素的组成的不同得到抑制。另外，本实施例的成膜方法(皮膜的制造方法)遵循上述比较用的测量例2和本发明的实施例3的测量例11，分别只改变所使用的靶2的组成。
形成的皮膜的组成分析使用EDX(元素分析装置)进行。表4和表5根据组成分析结果显示除去了氮的组成。还有，分析条件为，加速电压20kV，工作距离15mm，观察倍率1000倍。
另外，表4所示的成膜方法所使用的靶2的组成比为Al∶Ti＝50∶50，表5所示的成膜方法所使用的靶2的组成比为Al∶Ti＝70∶30。
[表4]
Figure BDA0000090305480000161
[表5]
参照表4和表5，在比较用的测量例2中，与靶2的组成相比，皮膜中的Al组成少，在Al的量多的Al∶Ti＝70∶30的试验(表5)中其变化显著。
另一方面，在本发明的测量例11中，与测量例2相比，可知靶2的组成和皮膜中的Al和Ti的组成比偏差(不同)缩小。如此，根据本发明的电弧式蒸发源，因为从靶2向基板6方向诱导磁力线，所以能够使从靶2蒸发的离子粒高效率地到达基板6，因此能够缩小靶2和形成的皮膜的组成的偏差。
即，本实施例的皮膜的制造方法，使用上述的电弧式蒸发源1而在基板6上形成皮膜，即便使用含有两种以上的元素的靶2，基板6上的皮膜中的各元素的组成比和靶2中的各元素的组成比的差异也很小，因此能够基于靶2的组成精确地控制皮膜的组成。
此外，历来若在基板6上使膜厚增厚，则只能得到因残留应力而容易剥离的皮膜，但根据上述的电弧式蒸发源1，因为能够形成残留应力小的皮膜，所以能够得到即使是5μm以上的厚度也难以剥离的实用的厚膜。
还有，靶2的组成能够含有Al、Ti、Cr之中的至少一种。
可是，本发明并不受前述的各实施方式和实施例限定，可以在权利要求的范围所示的本发明的范围内适宜变更。
靶2也可以是圆盘状以外的任意的形状。
具体来说，靶2的投影形状可以是点对称的图形(正方形，六角形等)，这时，对于靶2外周磁体3和背面磁体4也可以不配置成同心轴状。但是，外周磁体3和背面磁体4优选以其中心轴(外周磁体3和背面磁体4为旋转对称体时为其旋转轴)通过靶2的方式配置。
还有，靶2也可以是投影形状具有纵长方向的形状(椭圆、长方形等)。这时，靶2的投影形状为椭圆时，将直径替代为长径、短径，为长方形时，将直径替代为长边、短边即可。
外周磁体3包围靶2的外周即可，如上述靶2具有圆形以外的投影形状时，能够采用由具有沿着靶2的投影形状这种样子的环状的永久磁体(例如，如果靶2为椭圆，则为包围其所形成的椭圆形状的永久磁体)构成外周磁体3。
例如，外周磁体3根据靶2的投影形状，也可以是具有点对称形状(正方形、六角形等)或具有纵长方向的形状(椭圆、长方形等)并包围靶2。
背面磁体4也可以是圆盘状的圆形的环状以外的任意的形状，投影形状为点对称的形状，投投影形状具有纵长方向的形状(椭圆、长方形等)或其形状为外周和内周的投影形状的环状的永久磁体。
还有，背面磁体4的投影形状，优选与靶2的投影形状相似。
另外，也可以分别具有多个外周磁体3、背面磁体4。
还有，上述具体的实施方式中主要包括具有以下的结构的发明。
本发明的电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，具有：包围所述靶的外周而设，沿着其磁化方向与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，所述背面磁体具有非环状的第一永久磁体，其配置方式为，使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且沿着所述背面磁体的磁化方向与所述靶的表面正交的方向而配置。
在本发明中，为了在靶的表面(靶的蒸发面)形成水平分量大的磁场，而成为如下基本的结构：在靶的外周配置外周磁体，并且将具有与外周磁体同方向的极性的磁体配置在靶的背面侧，在靶的表面上通过两方磁体形成排斥磁场。通过成为这样的磁体结构，电弧的旋转快，大粒子的发生减少，能够形成平滑的皮膜。还有，之所以包围靶的外周而配置外周磁体，是为了加大在靶的表面所形成的磁场的水平分量。
在此，在本发明中，设于靶的背面侧的背面磁体为永久磁体，因此可以将大部分磁力线诱导到基板方向。假如在靶的背面侧设置电磁线圈，则磁力线发生，因为只是在线圈的内侧部分，所以磁力线的发生面积小，磁力线有扩散的倾向。相对于此，在本发明中，没有电磁线圈，而是使用非环状的永久磁体作为背面磁体，因此从背面磁体的对向面(与靶对向的面)宽阔的区域发生磁力线，磁力线的直进性提高。此外，通过使用非环状的永久磁体，从磁体的中心部分(对向面)也发生强的磁力线，因此能够使朝向作为皮膜的形成对象的基板的磁力线增多。
其结果是，诱导到基板的磁力线的数量增加，使成膜速度增高，并且能够形成残留应力小的皮膜。
优选所述背面磁体还具有非环状的第二永久磁体，所述第二永久磁体设于所述第一永久磁体和所述靶之间，或者设于所述第一永久磁体的背面侧，并且与所述第一永久磁体空出间隔而配置，所述第二永久磁体也可以为如下配置方式，即，使所述第二永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且，所述第二永久磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向配置。
如此，第一永久磁体和第二永久磁体串联地空出间隔配置，由此磁力线的直进性提高，并且磁力线的数量也增加。其结果是，诱导到基板的磁力线的数量增加，此外还能够使成膜速度提高，形成残留应力小的皮膜。
另外，所述背面磁体还具有作为永久磁体的环状永久磁体，其使所述背面磁体的极性与所述外周磁体的磁性朝向同方向，并且，所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而设为环状，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
还有，在本发明中，所谓“设为环状的永久磁体”，不仅是具有环状的单一永久磁体的意思，还是排列成环状的多个永久磁体的意思。另外，所谓“环状”不限定为正圆，也包括椭圆和矩形等。
因为环状永久磁体能够将直进性高的磁力线形成在环内侧，因此通过设置比靶大的环状永久磁体，遍及靶的前方的广大范围，磁力线的直进性提高。其结果是，诱导到基板的磁力线的数量增加，能够使成膜速度进一步提高，并且能够形成残留应力小的皮膜。
另外，所述外周磁体和所述背面磁体，优选在所述靶的表面上，形成具有相对于靶的表面垂直的方向的磁力线的分量为0的点的磁场。
电弧放电在磁场的垂直分量(磁场相对于靶的表面的垂直方向的分量)为0的点有优先放电的倾向，因此在由外周磁体和背面磁体形成的磁场中，通过在靶的表面上使磁力线的垂直分量为0的点发生，从而在该点优先发生电弧放电，能够在该电使电弧放电稳定化。
此外，所述靶为圆盘状，所述外周磁体也可以是设为环状的永久磁体。
而且，所述第一永久磁体的表面的面积，优选为所述靶的表面的面积的1/4以上。
如此使背面磁体的表面的面积成为靶的表面的面积的1/4以上，磁力线的方向根据基板方向发生重大变化，并且一部分磁力线直接从靶的表面直接延伸向基板方向，因此能够更高效率地将从靶蒸发的离子诱导到基板。
此外也可以优选，将所述第一永久磁体沿与其表面正交的方向投影的所述第一永久磁体的影的形状，与将所述靶沿与其表面正交的方向投影的所述靶的影的形状相似。
另外，本发明的另一电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，具有：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，所述背面磁体具有作为永久磁体的环状永久磁体，其设置方式为，使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而设为环状，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
还有，在本发明中，所谓“设成环状的永久磁体”不仅是具有环形形状的单一的永久磁体的意思，也是排列成环状的多个永久磁体的意思。另外，所谓“环状”并不限定为正圆，也包括椭圆和多边形等。
如此，通过串联配置能够在环内侧形成直进性高的磁场的环状永久磁体和外周磁体，诱导到基板的磁力线的数量增加，使成膜速度提高，并且能够形成残留应力小的皮膜。
在此，使环状永久磁体和靶沿着与靶的表面垂直的方向投影而得到的环状永久磁体的影和靶的影彼此不重叠，即，使配置在靶的背面侧的环状永久磁体比靶大，由此朝向基板方向的磁力线的直进性提高，诱导到基板的磁力线的数量进一步增加。
另外，本发明的另一电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，具有：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，所述背面磁体由永久磁体构成，该永久磁体的设置方式为，使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置。
如此，将以包围靶的周围的方式配置外周磁体，并且具有该外周磁体的磁性和同方向的极性，并且具有与所述外周磁体的磁化方向相同的磁化方向的背面磁体配置在靶的背面侧，由此可以将磁力线诱导向基板方向。另外，构成背面磁体的永久磁体因为磁性的保持力高，所以不需要使机构大型化，可以实现小型化。
所述背面磁体也可以是环状。
由此，靶的前方的磁力线向基板方向延伸，能够使离子高效率地到达基板。背面磁体的外周比靶的外周小时，磁力线处于相对于朝向基板的方向而朝外侧偏离的倾向，但通过将背面磁体形成为环状，因为存在从靶的中心部分直接朝向基板的方向延伸的磁力线分量，所以能够有效率地会聚离子。另外，外径比靶的外周大时，整体上的倾向是磁力线朝向基板，也带来离子朝向基板的方向会聚。
此外，所述背面磁体含有第一永久磁体和设为环状的作为永久磁体的环状永久磁体，所述第一永久磁体可以由如下方式配置，即，使所述第一永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且所述第一永久磁体的磁体方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置，所述环状永久磁体也可以由如下方式配置，即，使所述环状永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向同方向，并且，使所述环状永久磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置。
由此，靶的中心附近的磁力线分量在直接朝向基板的方向上延伸，并且外侧的磁力线分量进一步向基板的方向会聚。
在所述电弧式蒸发源中，所述第一永久磁体为具有朝向所述靶的背面配置的对向面的非环状，所述第一永久磁体的对向面，优选由遍及被其外周边所包围的整个区域的连续的面构成。
根据该结构，将没有电磁线圈，而是具有遍及被外周边所包围的整个区域而连续的面构成的相对向的非环状永久磁体作为背面磁体使用，因此磁力线从背面磁体的对向面(与靶对置的面)的宽阔区域发生，磁力线的直进性提高。此外，通过使用非环状的永久磁体，从磁体的中心部分(对向面)也有强的磁力线发生，因此能够增多朝向作为成膜的形成对象的基板的磁力线。
还有，作为所述第一永久磁体的对向面，优选与靶的表面平行的面。若是如此，则能够相对于第一永久磁体的表面均等地配置磁力线。此外，如果第一永久磁体的对向面为平坦面，则能够使从第一永久磁体的对向面延伸的磁力线更有效地沿着朝向靶的方向。
在所述电弧式蒸发源中，所述第二永久磁体为具有朝向所述靶的背面而配置的对向面的非环状，所述第二永久磁体的对向面，优选由被其外周边所包围的整个区域而连续的面构成。
根据该结构，第一永久磁体和第二永久磁体串联空出间隔配置，由此使磁力线的直进性提高，并且磁力线的数量也增加。其结果是，被诱导到基板的磁力线的数量增加，此外还使成膜速度提高，能够形成残留应力小的皮膜。
本发明的成膜的制造方法，其特征在于，使用上述的电弧式蒸发源，使含有两种以上的元素的靶蒸发，形成含有握权这两种以上的元素的皮膜。
由此，形成含有多种元素的皮膜时，因为靶中的各元素的组成比和皮膜中的各元素的组成比的差异变小，因此基于靶的组成能够精确地控制皮膜的组成。
另外，本发明的皮膜的制造方法，其特征在于，使用上述的电弧式蒸发源，使含有Al、Ti、Cr元素之中的至少一种元素的靶蒸发，形成所述元素的氮化物、碳化物或碳氮化物的皮膜并使之达到5μm以上的厚度。
由此，以往若增厚膜厚，则只能得到由于残留应力而容易剥离的皮膜，但根据上述的电弧式蒸发源，能够得到残留应力小的皮膜，因此能够获得即使为5μm以上的厚度也难以剥离的实用的厚膜。
产业上的可利用性
本发明能够作为形成薄膜的成膜装置的电弧式蒸发源。
符号说明
1蒸发源(电弧式蒸发源)
2靶
3外周磁体
4背面磁体
4A圆盘背面磁体
4B环状背面磁体
5成膜装置
6基板
7磁场形成手段
11真空室
12旋转台
13气体导入口
14排气口
15电弧电源
16偏压电源
17阳极
18地线
A是表示测量例1中最远离靶的轴心一侧的磁力线的箭头
B是表示测量例2中最远离靶的轴心一侧的磁力线的箭头
C是表示测量例3中最远离靶的轴心一侧的磁力线的箭头
D是表示测量例4中最远离靶的轴心一侧的磁力线的箭头
A’是表示测量例1中距离靶的轴心最近一侧的磁力线的箭头
B’是表示测量例2中距离靶的轴心最近一侧的磁力线的箭头
C’是表示测量例3中距离靶的轴心最近一侧的磁力线的箭头
D’是表示测量例4中距离靶的轴心最近一侧的磁力线的箭头
E是表示测量例3中从靶中心附近直接朝向基板的磁力线的分量的箭头
F是表示测量例4中从靶中心附近直接朝向基板的磁力线的分量的箭头

Claims (17)

1.一种电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，
所述背面磁体具有非环状的第一永久磁体，所述第一永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式配置，
并且，所述背面磁体还具有非环状的第二永久磁体，所述第二永久磁体设于所述第一永久磁体和所述靶之间，或者设于所述第一永久磁体的背面侧，并且与所述第一永久磁体空出间隔而配置，
所述第二永久磁体以使所述第二永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且，使所述第二永久磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式配置。
2.一种电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，
所述背面磁体具有非环状的第一永久磁体，所述第一永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式配置，
并且，所述背面磁体还具有作为永久磁体的环状永久磁体，所述环状永久磁体以使所述背面磁体的极性与所述外周磁体的磁性朝向相同方向，并且，使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式设为环状，
并且，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
3.根据权利要求1所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述背面磁体还具有作为永久磁体的环状永久磁体，所述环状永久磁体以使所述背面磁体的极性与所述外周磁体的磁性朝向相同方向，并且，使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式设为环状，
并且，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
4.根据权利要求1或2所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述外周磁体和所述背面磁体在所述靶的表面上形成具有相对于所述靶的表面垂直的方向的磁力线的分量为0的点的磁场。
5.根据权利要求1或2所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述靶为圆盘状，所述外周磁体是设为环状的永久磁体。
6.根据权利要求1或2所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述第一永久磁体的表面的面积是所述靶的表面的面积的1/4以上。
7.根据权利要求1或2所述的电弧式蒸发源，其特征在于，将所述第一永久磁体在与其表面正交的方向上投影而成的所述第一永久磁体的影的形状，与将所述靶在与其表面正交的方向上投影而成的所述靶的影的形状相似。
8.一种电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，
所述背面磁体具有作为永久磁体的环状永久磁体，所述环状永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式而设为环状，
并且，使所述环状永久磁体和所述靶沿着与所述靶的表面垂直的方向投影而得到的所述环状永久磁体的影和所述靶的影彼此不重叠。
9.根据权利要求8所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述靶为圆盘状，所述外周磁体是设成环状的永久磁体。
10.一种电弧式蒸发源，是通过电弧放电使靶的表面蒸发的电弧式蒸发源，其特征在于，包括：包围所述靶的外周而设，且磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向而配置的至少一个外周磁体；和配置在所述靶的背面侧的背面磁体，
所述背面磁体由永久磁体构成，该永久磁体以使所述背面磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述背面磁体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式而配置，
并且，所述背面磁体包括第一永久磁体和设成环状的作为永久磁体的环状永久磁体，
所述第一永久磁体以使所述第一永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述第一永久磁化体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式而配置，
所述环状永久磁体以使所述环状永久磁体的极性和所述外周磁体的极性朝向相同方向，并且使所述环状永久磁化体的磁化方向沿着与所述靶的表面正交的方向的方式而配置。
11.根据权利要求10所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述背面磁体为环状。
12.根据权利要求10所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述外周磁体和所述背面磁体在所述靶的表面上形成具有相对于所述靶的表面垂直的方向的磁力线的分量为0的点的磁场。
13.根据权利要求10所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述靶为圆盘状，所述外周磁体是设成环状的永久磁体。
14.根据权利要求10所述的电弧式蒸发源，其特征在于，所述背面磁体的表面的面积是所述靶的表面的面积的1/4以上。
15.根据权利要求10所述的电弧式蒸发源，其特征在于，将所述背面磁体沿与其表面正交的方向投影而成的影的形状与将所述靶沿与其表面正交的方向投影而成的影的形状相似。
16.一种皮膜的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～15中任一项所述的电弧式蒸发源，使含有两种以上的元素的靶蒸发而形成含有所述两种以上的元素的皮膜。
17.一种皮膜的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～15中任一项所述的电弧式蒸发源，使含有Al、Ti、Cr的元素之中的至少一种元素的靶蒸发而形成厚度为5μm以上的所述元素的氮化物、碳化物或碳氮化物的皮膜。
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