CN106460159B - 电弧蒸发源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电弧蒸发源，能够将电弧点稳定地保持在靶材的前端面，而且，能够实现装置的小型化。电弧蒸发源(1)包括：通过电弧放电而从前端面(3a)开始熔解并蒸发的靶材(3)；以及被配置在从靶材(3)的侧面(3b)朝向该靶材(3)的半径方向隔开距离的位置的至少一个磁铁(4)。磁铁(4)被配置成：形成在如下范围满足以下的条件a)以及b)的磁场(MF1)，其中，所述范围是处于沿着靶材(3)的侧面(3b)并且在靶材(3)的轴向上从靶材(3)的前端面(3a)起10mm为止的范围，条件a)为磁场的磁力线相对于靶材(3)的侧面(3b)所成的角度为45度以下，条件b)为在该磁力线的强度中的靶材(3)的轴向成分成为200G以上。

Description

电弧蒸发源
技术领域
本发明涉及一种电弧蒸发源。
背景技术
以往，作为以提高耐磨耗性等为目的而在工具及机械零件等的基材的表面形成覆膜的方法，提出了使用电弧放电在基材的表面形成覆膜的各种方法。作为此种覆膜的材料，例如为了能够连续成膜而有时使用棒状的靶材。
专利文献1的记载中公开了具有棒状的靶材的电弧蒸发源。在此种电弧蒸发源中，利用AIP等的电弧放电进行成膜的情况下，棒状的靶材的前端面通过电弧放电而熔融并蒸发。被熔融并蒸发的该材料附着于基材的表面。
在此，在成膜过程中，作为在靶材的前端面产生电弧放电的点的电弧点进行不稳定的动作。因此，电弧点会出靶材的前端面的范围而出乎意料地移动到靶材的侧面或靶材以外的方向或不定向。此时，成膜装置不得不让电弧放电自动停止，有可能无法进行连续的成膜。
对此，为了将电弧点维持在靶材的前端面的范围内，专利文献1记载的电弧蒸发源在棒状的靶材的周围，磁场产生用的圆环状的线圈与该靶材配置在同轴上。在该线圈产生的磁场形成从靶材的前端面大致沿法线方向延伸的磁力线。通过此种从靶材的前端面大致沿法线方向延伸的磁力线，电弧点被维持为不出靶材的前端面的范围。
在此，作为靶材，近年有时使用碳制的靶材进行成膜。在此种情况下，电弧点进行更不稳定的动作，所以存在进一步容易出该靶材的前端面的倾向。因此，想要将电弧点维持在靶材的前端面的范围内，需要更强的磁力线。
但是，如专利文献1记载的电弧蒸发源那样采用在棒状的靶材的周围配置磁场产生用线圈的结构的情况下，想要产生强的磁力线，则存在线圈及其周围的设备大型化而该电弧蒸发源的制造成本增大的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2007-70690号
发明内容
本发明的目的在于提供一种在抑制装置的大型化的情况下能够将电弧点稳定地保持在靶材的前端面的电弧蒸发源。
本发明人为了解决所述问题进行了专心研究，其结果发现，为了将电弧点维持在靶材的前端面的范围内，由磁铁形成的磁场同时满足如下条件即可，所述条件为相对于靶材的侧面的磁力线的角度低于规定的大小，且磁力线的强度中的靶材的轴向成分的大小为规定的大小以上。此外，发明人发现，在磁铁以产生满足此种条件的磁场的方式被配置的情况下，能够抑制装置的大型化。
即，本发明的电弧蒸发源，包括：靶材，通过电弧放电而从前端面开始熔解并蒸发；以及至少一个磁铁，被配置在从与所述靶材的所述前端面的周缘连续的侧面朝向该靶材的半径方向隔开距离的位置，其中，所述磁铁被配置成：形成在如下范围满足以下的条件a)以及条件b)的磁场，其中，所述范围是处于沿着所述靶材的所述侧面并且在垂直于所述前端面的所述靶材的轴向上从所述靶材的所述前端面起10mm为止的范围，所述条件a)为磁场的磁力线相对于所述靶材的所述侧面的角度成为45度以下，所述条件b)为该磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分成为200G以上。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的电弧蒸发源的立体图。
图2是从靶材的侧面观察图1的靶材及磁铁的图。
图3是从靶材的前端面观察图1的靶材及磁铁的图。
图4是表示由图1的磁铁产生的磁场的图。
图5是放大图4的磁场的靶材前端面与磁铁之间的部分的图。
图6是表示从图1的靶材的前端面起的距离与水平磁通密度之间的关系的曲线图。
图7是表示从图1的靶材的前端面起的距离与相对于靶材的侧面的磁力线的角度之间的关系的曲线图。
图8是本发明的变形例，是放大以磁铁的磁极在靶材的轴向上排列的方式配置磁铁的情况下的靶材前端面与磁铁之间的部分的图。
图9是作为本发明的比较例，表示在靶材的轴向上排列不同的磁极的磁铁产生不满足本发明的磁场的产生条件a)及)b)的磁场的状态的图。
图10是表示从图9的靶材的前端面起的距离与水平磁通密度之间的关系的曲线图。
图11是表示从图9的靶材的前端面起的距离与相对于靶材的侧面的磁力线的角度之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图进一步详细说明本发明的电弧蒸发源的实施方式。
图1至图3所示的电弧蒸发源1包括主体部2、棒状的碳制靶材3、以放射状配置在靶材3的周围的多个磁铁4、保护这些磁铁4使其免受电弧放电的密封板5、沿轴向A送出靶材3的送出部6、以及使靶材3的电弧放电开始的点火装置7。
主体部2具有主板部2a和筒部2b。主板部2a被配置在成膜装置的腔室(未图示)内。筒部2b在主板部2a的背面侧配置在腔室外。棒状的靶材3的前端部贯穿主板部2a及密封板5而露出于腔室内。靶材3的剩余的部分3c被收容在筒部2b内部。另外，密封板5具有供靶材3贯穿的贯穿孔5a。
棒状的碳制靶材3呈圆柱状，具体而言，具有圆形的前端面3a和在该前端面3a的周缘连续的侧面3b。靶材3的直径为10～30mm左右。靶材3的长度充分长于该靶材3的直径。在此，在碳制靶材3的情况下，电弧点S(参照图2)在圆形的前端面3a的范围内缓慢旋转(数秒中一圈)，存在不像金属制的靶材的情况那样在前端面内任意移动的倾向。因此，在碳制靶材中，直径粗而具有接近平板的形状的情况下，成膜时的膜厚分布不均，存在只有靶材前端面的角部消耗掉而不均匀消耗的可能性。对此，为了解决此种问题，在碳制靶材的情况下，靶材3的直径如上所述地优选10～30mm左右。
另外，靶材3也可为棒状以外的形状(例如，如平板状等靶材3的长度相较于该靶材3的直径不充分长的各种立体形状)。
靶材3由含有碳(即碳素)的材料形成，例如，使用碳的纯物质或碳和其它物质的混合物而制造。
靶材3在成膜装置的腔室内通过电弧放电而从前端面开始熔解并蒸发，以对基材的表面进行成膜。电弧放电在点火装置7的接触棒7a接触靶材3时开始。靶材3通过送出部6以向腔室内突出熔融的长度的方式沿垂直于前端面3a的轴向A自动地被送出。因此，靶材3的前端面3a的位置即使在靶材3消耗也能维持在规定位置。
另外，本实施方式中使用的碳制靶材3相较于由其它材料(例如金属)形成的靶材，通过电弧放电而蒸发时温度不易上升。因此，电弧蒸发源1无需用于冷却靶材3的机构。另外，靶材也可为碳以外的其它材料(例如，后述的碳化钨等金属制的靶材等)。
多个磁铁4分别具有互不相同的磁性的磁极4a、4b。多个磁铁4在从靶材3的侧面3b向该靶材3的半径方向B隔开距离的位置，以互不相同的磁性的磁极4a、4b排列在该靶材3的半径方向B的方式被配置。这些磁铁4产生满足后述的条件a)及b)的磁场MF1(参照图4至图5)。与靶材3的侧面3b相向的磁极4a是N极，朝向靶材3的半径方向B外侧的磁极4b是S极。
这些多个磁铁4以在靶材3的周向上互相等间隔配置的方式安装于主体部2的主板部2a。据此，在靶材3的侧面3b，能够使由磁铁4产生的磁场MF1在靶材3的周向上均匀分布。
这些磁铁4相对于靶材3的前端面3a被配置在该靶材3的轴向A的后方侧。例如，如图4所示，磁铁4以其中心位于从靶材3的前端面3a向后方离开20mm的位置的方式被配置。因此，能够可靠地产生满足后述的条件a)及b)的磁场MF1，而且，能够避免从靶材3的前端面3a飞出的熔融材料附着于磁铁4。磁铁4只要能够形成满足条件a)及b)的磁场MF1，并不限定相对于靶材3的前端面3a而被配置该靶材3的轴向A的后方侧。例如，磁铁4的一部分也可从前端面3a向前方(具体而言，朝向图4的前端面3a所面向的方向(图4的左方向)的一侧)突出。
靶材的前端面3a与磁铁4之间如图2所示地存在密封板5。
各磁铁4由产生强磁力的永久磁铁形成，例如通过使用含有钕的合金(例如NdFeB等)而制造。含有钕的永久磁铁虽然小型，但能产生满足后述的条件a)及b)的强的磁力线FL1。此外，产生强磁力的永久磁铁也可通过使用含有钐以及钴的合金(SmCo)而制造。
由于磁铁4由永久磁铁形成，因此，与具有线圈的电磁铁相比能够小型化。因此，能够提高磁铁4的配置自由度，并且，能够更可靠地实现电弧蒸发源1的小型化。
磁铁4如上所述地以从靶材3的侧面3b隔开距离且磁极4a、4b排列在半径方向B的方式被配置成放射状，从而磁铁4在靶材3的侧面3b形成如图4至图5所示的磁场MF1。另外，在图4中，磁铁4相对于靶材3的前端面3a被配置在后方侧，具体而言，被配置成该磁铁4的中心处于从靶材3的前端面3a向后方20mm的位置。但是，关于相对于前端面3a的磁铁4的位置关系，本发明并不限定于此。
该磁场MF1的磁力线FL1从与靶材3的侧面3b相向的磁极4a出来并在靶材3的侧面3b的前端面3a附近(具体而言，从靶材3的前端面3a起10mm为止的范围)，相对于靶材3的侧面3b成锐角(具体而言，在图4至图5中为45度以下的锐角)延伸。即，磁力线FL1在从靶材3的前端面3a起10mm为止的范围，在靶材2的侧面3b一边接近前端面3a一边向朝向半径方向B的外侧的方向延伸。而且，在该范围，磁力线FL1保持密集状态(即、磁通密度高)。
该磁场MF1在靶材3的轴向A上的、从靶材3的前端面3a起10mm为止的范围满足以下的条件a)及b)，即：
a)基于磁场MF1的磁力线FL1相对于靶材3的侧面3b所成的角度θ为45度以下，且
b)在该磁力线FL1的强度中的靶材3的轴向A的成分Bx为200G以上。
通过满足所述的条件a)及b)，即使如图2至图3所示的电弧点S想出从碳制靶材3的前端面3a的范围，在靶材3的前端面3a附近、即从前端面3a起10mm为止的范围，靶材3的侧面3b的磁力线FL1(参照图4至图5)以将电弧点S推回该前端面3a的范围的方式起作用。据此，电弧点S被维持在碳制靶材3的前端面3a的范围内，防止电弧点S出到靶材3的前端面3a的范围外。
并且，磁铁4以产生满足所述的条件a)及b)的磁场的方式被配置，从而无需为了让各磁铁4产生强磁力而使该磁铁4大型化。因此，能够抑制电弧蒸发源1的大型化。
此外，靶材3是棒状，因此，根据其长度而能够进行长时间的连续的成膜。
在本实施方式中，采用碳制靶材来作为靶材3，因此存在电弧点S更容易进行不稳定的动作而容易出前端面3a的倾向。但是，如上所述，通过磁铁4产生满足所述的条件a)及b)的磁场，即使使用碳制靶材3，也能稳定地将电弧点S保持在靶材3的前端面3a。
在本实施方式中，作为用于产生满足所述的条件a)及b)的磁场MF1的磁铁4的配置，多个磁铁4在碳制靶材3的侧方以这些磁铁4所具有互不相同的磁极4a、4b排列在靶材3的半径方向B的方式被配置。据此，产生相对于靶材3的侧面3b成45度以下的锐角且强的磁力线FL1，并使各个磁铁4较小，因此，能够可靠地使电弧蒸发源1的装置整体小型化。
另外，磁铁4也可以如图8所示地以互不相同的磁性的磁极4a(例如N极)以及磁极4b(例如S极)排列在该靶材3的轴向A的方式被配置。在此情况下，如果磁铁4以产生满足所述的条件a)及b)的磁场MF1’的方式被配置，即使电弧点S要出碳制靶材3的前端面3a的范围，也能在靶材3的前端面3a附近、即从前端面3a起10mm为止的范围，靶材3的侧面3b的磁力线FL1’将电弧点S推回该前端面3a的范围内。而且，无需为了让此种如图8所示的结构的各个磁铁4产生强磁力而使该磁铁4大型化。因此，能够抑制电弧蒸发源1的大型化。另外，在如此地磁极4a、4b排列在靶材3的轴向而被配置的情况下，从靶材3的前端面3a放出的电子沿磁力线FL1’而朝向接近前端面3a的一侧的磁极4a流动，由此，磁铁4的磁极4a的部分成为正极(阳极)被加热，因此，优选使用水冷等方式的冷却机构来冷却该磁极4a的部分。
另外，如上所述，在磁铁4以互不相同的磁性的磁极4a及磁极4b排列在该靶材3的轴向A的方式被配置的情况下，磁铁4也可为环状的磁铁，也可以如图8所示那样将多个磁铁4配置在靶材3的周围的周向上。所述的环状的磁铁至少有一个即可，可为只有一个。
磁力线FL1的强度中的靶材3的轴向A的成分Bx优选为500G以上。此种磁力线FL1能够将电弧点S更可靠地推回碳制靶材3的前端面3a的范围内。
进一步详细说明所述的条件a)及b)。
图6中示出了在磁铁4如图4所示地以放射状配置的情况下，表示从图1的靶材的前端面3a起的距离X(mm)与由磁铁4形成的磁场MF1的水平磁通密度Bx(单位为G(＝×10-4T))之间的关系的曲线图。在该图6中，磁力线FL1的强度中的靶材3的轴向A的成分Bx被表示为水平磁通密度Bx。
图6的曲线图的曲线I表示本实施方式的由使用含有钕的合金(NdFeB)制造的永久磁铁形成的磁铁4的水平磁通密度Bx。在该曲线I，在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～10mm的范围，示出200G以上的水平磁通密度Bx、具体而言为230～800G的水平磁通密度Bx。因此，可知在该范围产生能够将电弧点S推回前端面3a的强的磁力线。此外，在曲线I，在距离X为10～16mm的范围，示出800G以上的水平磁通密度Bx，可知在该范围产生非常强的磁力线。在该范围，磁力线非常强，因此，通过磁力作用能够更可靠地将电弧点S推回前端面3a。
此外，图6的曲线II表示本实施方式的由使用含有钐及钴的合金(SmCo)制造的永久磁铁形成的磁铁4的水平磁通密度Bx。在该曲线II，在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～10mm的范围，示出200G以上的水平磁通密度Bx、具体而言为210～620G的水平磁通密度Bx，可知在该范围产生能够将电弧点S推回前端面3a的强的磁力线。此外，在曲线II，在距离X为13～14mm的范围，示出800G以上的水平磁通密度Bx。
另外，在图6的曲线图的曲线I、II的从靶材3的前端面3a起的距离X为0～14mm的范围，磁力线FL1的强度中的靶材3的轴向A的成分Bx随着从靶材3的前端面3a朝向该靶材3的轴向A离开而增加。据此，磁力线FL1随着从靶材3的前端面3a朝向靶材3的轴向A离开而变强。其结果，即使在电弧点S偏离靶材3的前端面3a而向靶材3的侧面3b移动的情况下，也不会停留在该侧面3b而利用磁力作用能够可靠地将电弧点S推回靶材3的前端面3a。
换言之，在碳制靶材3的侧面3b将电弧点S推回的效果基于磁力线FL1的水平成分强度Bx的部分大。但是，在侧面3b上存在水平成分强度Bx局部弱的部位的情况下，在该部位电弧点S进行出乎意料的举动的可能性变高，难以控制电弧点S的位置。对此，如果以磁力线FL1的水平成分强度Bx均匀地单调增加的方式分布该磁力线FL1，则能够可靠地将电弧点S推回靶材3的前端面3a。
而且，图6的曲线图的曲线III表示作为参考例的由以铁(Fe)为主原料的既存的永久磁铁形成的磁铁的水平磁通密度Bx。在该曲线III，可知与所述的曲线I、II相比较，在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～20mm的范围，水平磁通密度Bx整体上低。可知在该距离X为0～10mm的范围的大半部分，水平磁通密度Bx为200G以下，因此，使用此种铁制的既存的永久磁铁，则无法获得能够将电弧点S推回前端面3a的强度的磁力线。
图7中示出了在磁铁4如图4所示那样以放射状配置的情况下，表示从图1的靶材3的前端面3a起的距离X(mm)与相对于靶材3的侧面3b的磁力线FL1的角度θ之间的关系的曲线图。在图7的曲线图中，可知在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～12mm的范围，角度θ处于0～30度的锐角的范围，具有磁力线FL1能够将电弧点S推回前端面3a的锐利的角度。
如上所述，本发明人通过实验确认到：由使用含有钕的合金(NdFeB)或含有钐及钴的合金(SmCo)制造的永久磁铁形成的磁铁4如图4至图5所示那样以放射状被配置的结构中，产生满足所述的条件a)及b)的磁力线MF1，据此能够防止电弧点S出到靶材3的前端面3a的范围外。
另一方面，作为本发明的比较例，如图9所示，研究由永久磁铁形成的磁铁104被配置在靶材3的轴向A的情况下，产生不满足本发明的磁场的产生条件即所述的条件a)及b)的磁场的结构。
如图9所示的结构中，磁铁104与靶材3的侧面3b隔开距离，以磁极104a、104b排列在靶材3的轴向A的方式被配置。据此，磁铁104在靶材3的侧面3b产生如图9所示的磁场MF2。另外，在图9中，磁铁104以磁铁104的轴向的中间位置位于从靶材3的前端面3a起向后方20mm的位置的方式被配置。
该磁场MF2的磁力线FL2从朝向靶材3的前端面3a侧的磁极104a出来，但在靶材3的侧面3b的前端面3a附近(具体而言，从靶材3的前端面3a起6mm左右为止的范围)，从靶材3的侧面3b进入到靶材3的内部。即，磁力线FL2在从靶材3的前端面3a起6mm为止的范围，在靶材2的侧面3b，一边接近前端面3a一边向朝向半径方向B的内侧的方向延伸。而且，在该范围磁力线FL2不均(即、磁通密度低)。
图10中示出了在磁铁104如图9所示地被配置在靶材3的轴向的情况下，表示从靶材3的前端面3a起的距离X(mm)与由磁铁4形成的磁场MF2的水平磁通密度Bx(单位为G(＝×10-4T))之间的关系的曲线图。
图10的曲线图的曲线IV示出了由使用含有钕的合金(NdFeB)制造的永久磁铁形成的磁铁104的水平磁通密度Bx。此外，曲线V示出了由使用含有钐及钴的合金(SmCo)制造的永久磁铁形成的磁铁104的水平磁通密度Bx。曲线VI示出了由以铁(Fe)为主原料的永久磁铁形成的磁铁104的水平磁通密度Bx。
这些曲线IV～VI示出了在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～10mm的范围，水平磁通密度Bx维持小于200G的低值。因此，在该范围磁力线FL2的强度弱，认为难以将靶材的电弧点S推回前端面3a。
图11中示出了在磁铁104如图9所示那样被配置在靶材3的轴向的情况下，表示从靶材3的前端面3a起的距离X(mm)与相对于靶材3的侧面3b的磁力线FL2的角度θ之间的关系的曲线图。在图11的曲线图中，可知在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～6mm的范围，角度θ为0度以下。即，磁力线FL2在从靶材3的前端面3a起的距离X为0～6mm为止的范围，在靶材3的侧面3b一边接近前端面3a一边向朝向半径方向B的内侧的方向延伸，并进入到靶材3内部。因此认为，此种进入靶材3内部的磁力线FL2在靶材3的侧面3b将电弧点S推回前端面3a的作用弱。
如上所述，可知如图9所示，在磁铁104被配置在靶材3的轴向A的情况下，在该磁铁104形成的磁场MF2在从靶材3的轴向A上的、从靶材3的前端面3a起10mm为止的范围，难以构建满足所述的条件a)及b)的结构。因此认为，如图9至图11所示不满足所述的条件a)及b)的情况下，难以利用靶材3的侧面3b的磁力线FL2将电弧点S推回靶材3的前端面3a的范围内。
并且，本发明人通过实验确认到：在此种磁铁104被配置在靶材3的轴向A的结构中，即使采用使用含有钕的合金(NdFeB)或含有钐及钴的合金(SmCo)制造的永久磁铁，也不能像所述的本实施方式的图4至图5所示磁铁4以放射状被配置的结构那样防止电弧点S偏离到靶材3的前端面3a的范围外。
因此可知，如图4至图5所示磁铁4以互不相同的磁性的磁极4a、4b排列在该靶材3的半径方向的方式被配置的结构与磁铁104如图9所示以磁极104a、104b排列在靶材3的轴向的方式被配置的结构相比较，能够容易构建满足所述的磁场产生条件a)及b)的结构。因此，图4至图5所示的磁铁4以放射状被配置的结构能够更稳定地将电弧点S保持在靶材3的前端面3a，而且，能够可靠地实现该电弧蒸发源1的小型化。
在所述的实施方式中，作为靶材3举出碳制靶材为例进行了说明，但是本发明并不限定于此。靶材3也可含有碳化钨、钨、钼、或铌。这些碳化钨制等靶材3也与所述的碳制靶材3一样具有电弧点进行不稳定的动作的倾向。但是，如上所述地磁铁产生满足所述的条件a)及b)的磁场，从而即使使用碳化钨制等靶材3，也能将电弧点稳定地保持在靶材3的前端面。碳化钨制等靶材3由于高价，因此尤其重视靶材3的消耗情况以及成品率。因此，在所述的电弧蒸发源1使用碳化钨等作为棒状的靶材3，则在该靶材3的消耗情况的均匀化(即，靶材3在其前端面整体均匀消耗)及提高成品率方面有效。
另外，所述的具体实施方式主要包含具有以下结构的发明。
本实施方式的电弧蒸发源包括：靶材，通过电弧放电而从前端面开始熔解并蒸发；以及至少一个磁铁，被配置在从与所述靶材的所述前端面的周缘连续的侧面朝向该靶材的半径方向隔开距离的位置，其中，所述磁铁被配置成：形成在如下范围满足以下的条件a)以及条件b)的磁场，其中，所述范围是处于沿着所述靶材的所述侧面并且在垂直于所述前端面的所述靶材的轴向上从所述靶材的所述前端面起10mm为止的范围，所述条件a)为磁场的磁力线相对于所述靶材的所述侧面的角度成为45度以下，所述条件b)为该磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分成为200G以上。
根据所述结构，由磁铁产生的磁场满足所述的条件a)及b)，从而电弧点即使想出靶材的前端面的范围，在靶材的前端面附近、即从前端面起10mm为止的范围，靶材的侧面的磁力线以将电弧点推回该前端面的范围内的方式起作用。据此，电弧点被维持在靶材的前端面的范围内。
并且，通过磁铁以产生满足所述的条件a)及b)的磁场的方式被配置，从而无需为了让各个磁铁产生强磁力而使该磁铁大型化。因此，能够抑制装置的大型化。
所述靶材优选为棒状。此时，根据棒状的靶材的长度能够长时间进行连续的成膜。
所述靶材也可含有碳。碳制靶材的电弧点进行更不稳定的动作，具有电弧点容易出前端面的倾向。但是，如上所述地磁铁产生满足所述的条件a)及b)的磁场，从而即使使用碳制靶材，也能将电弧点稳定地保持在靶材的前端面。
所述靶材也可含有碳化钨、钨、钼、或铌。这些碳化钨制等靶材也与所述的碳制靶材一样具有电弧点进行不稳定的动作的倾向。但是，如上所述地通过磁铁产生满足所述的条件a)及b)的磁场，即使使用碳化钨制等靶材，也能将电弧点稳定地保持在靶材的前端面。碳化钨制等靶材由于高价，因此尤其重视靶材的消耗情况以及成品率。因此，在所述的电弧蒸发源中使用碳化钨等来作为棒状的靶材，则在该靶材的消耗情况的均匀化及提高成品率方面有效。
优选：所述磁铁具有互不相同的磁性的磁极，所述磁铁以该互不相同的磁性的磁极排列在该靶材的半径方向上的方式被配置。作为用于产生满足所述的条件a)及b)的磁场的磁铁的配置，磁铁以在靶材的侧方以这些磁铁所具有的互不相同的磁极排列在靶材的半径方向的方式被配置的情况下，各个磁铁的其中之一磁极与靶材的侧面相向，另一磁极朝向靶材的半径方向外侧。据此，与靶材的侧面相向的磁极能够产生相对于靶材的侧面在从前端面起10mm为止的范围满足所述的条件a)及b)的、45度以下的锐角且强的磁力线。换言之，通过如上所述地配置磁铁，产生相对于靶材的侧面成45度以下的锐角且强的磁力线，并使各个磁铁较小，因此，能够可靠地使电弧蒸发源的装置整体小型化。
另外，优选：所述磁铁具有互不相同的磁性的磁极，所述磁铁以该互不相同的磁性的磁极排列在该靶材的轴向上的方式被配置。此时，如果也将磁铁配置成产生满足所述的条件a)及b)的磁场，则无需为了让各个磁铁产生强的磁力而使该磁铁大型化。因此，能够抑制装置的大型化。
优选：所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分为500G以上。
该磁力线能够更可靠地将电弧点推回靶材的前端面的范围内。
优选：所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分随着从所述靶材的所述前端面向该靶材的轴向离开而增加。
在该结构中，磁力线随着从靶材的前端面向靶材的轴向离开而变强。其结果，即使在电弧点从靶材的前端面偏离而向靶材的侧面移动的情况下也不会停留在该侧面，能够在磁力的作用下将电弧点可靠地推回靶材前端面。
优选：所述磁场在如下范围具有所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分为800G以上的部位，所述范围是处于沿着所述靶材的所述侧面并且在所述靶材的轴向上从所述靶材的所述前端面起20mm为止的范围。
根据该结构，电弧点不会停留在靶材的侧面，能够在磁力的作用下将电弧点更可靠地推回靶材前端面。
所述磁铁优选永久磁铁。
此时，与具有线圈的电磁铁相比能够使磁铁小型化。因此，能够提高磁铁的配置自由度，并且，能够更可靠地实现电弧蒸发源的小型化。
所述永久磁铁优选含有钕。
含有钕的永久磁铁小型且能够产生满足所述的条件a)及b)的强的磁力线。
优选：多个所述磁铁在所述靶材的周向上互相以等间隔而被配置。
据此，在靶材的侧面，能够使由磁铁产生的磁场在靶材的周向上均匀地分布。因此，能够消除电弧点停留在靶材侧面的可能性高的局部地磁力线弱的部分。其结果，能够利用磁力的作用将电弧点更可靠地推回靶材前端面。
优选：所述磁铁相对于所述靶材的所述前端面被配置在该靶材的轴向的后方侧。
通过磁铁如上所述地被配置，能够可靠地产生满足所述的条件a)及b)的磁场，而且，能够避免从靶材的前端面飞出的熔融材料附着于磁铁。

Claims (13)

1.一种电弧蒸发源，其特征在于包括：
靶材，通过电弧放电而从前端面开始熔解并蒸发；以及
至少一个磁铁，被配置在从与所述靶材的所述前端面的周缘连续的侧面朝向该靶材的半径方向隔开距离的位置，其中，
所述磁铁被配置成：形成在如下范围满足以下的条件a）以及条件b）的磁场，其中，所述范围是处于沿着所述靶材的所述侧面并且在垂直于所述前端面的所述靶材的轴向上从所述靶材的所述前端面起10mm为止的范围，
所述条件a）为该磁铁的磁场的磁力线一边接近所述前端面一边向朝向半径方向的外侧的方向延伸，并且所述磁力线相对于所述靶材的所述侧面的角度成为45度以下，
所述条件b）为该磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分成为200G以上。
2.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述靶材为棒状。
3.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述靶材含有碳。
4.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述靶材含有碳化钨、钨、钼、或铌。
5.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁铁具有互不相同的磁性的磁极，
所述磁铁以该互不相同的磁性的磁极排列在该靶材的半径方向上的方式被配置。
6.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁铁具有互不相同的磁性的磁极，
所述磁铁以该互不相同的磁性的磁极排列在该靶材的轴向上的方式被配置。
7.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分为500G以上。
8.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分随着从所述靶材的所述前端面向该靶材的轴向离开而增加。
9.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁场在如下范围具有所述磁力线的强度中的所述靶材的轴向成分为800G以上的部位，所述范围是处于沿着所述靶材的所述侧面并且在所述靶材的轴向上从所述靶材的所述前端面起20mm为止的范围。
10.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁铁为永久磁铁。
11.根据权利要求10所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述永久磁铁含有钕。
12.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
多个所述磁铁在所述靶材的周向上互相以等间隔而被配置。
13.根据权利要求1所述的电弧蒸发源，其特征在于，
所述磁铁相对于所述靶材的所述前端面被配置在该靶材的轴向的后方侧。
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