JP2004211127A - 真空アーク蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】カソードに対向配置したトリガー電極を用いてカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、被成膜物体への膜形成の途中で真空アーク放電消えに応じてトリガー電極による真空アーク放電の誘発が行われる場合でも、膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく品質良好な膜を形成できる真空アーク蒸着装置を提供する。
【解決手段】蒸発源３と被成膜物体Ｓを支持するためのホルダ２との間に出入可能の遮蔽板６と、遮蔽板６を蒸発源３とホルダ２との間に位置する遮蔽位置Ｐ１又は該遮蔽位置から出た後退位置Ｐ２に配置するための駆動装置６００と、真空アーク放電の点滅を検出する検出器（例えば電流検出器５）と、該検出器が真空アーク放電消えを検出すると遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１に配置し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６を後退位置Ｐ２に配置するように駆動装置６００を制御する制御部７とを備えている真空アーク蒸着装置。
【選択図】 図１
【解決手段】蒸発源３と被成膜物体Ｓを支持するためのホルダ２との間に出入可能の遮蔽板６と、遮蔽板６を蒸発源３とホルダ２との間に位置する遮蔽位置Ｐ１又は該遮蔽位置から出た後退位置Ｐ２に配置するための駆動装置６００と、真空アーク放電の点滅を検出する検出器（例えば電流検出器５）と、該検出器が真空アーク放電消えを検出すると遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１に配置し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６を後退位置Ｐ２に配置するように駆動装置６００を制御する制御部７とを備えている真空アーク蒸着装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車部品、機械部品、工具、金型等の物体上に耐摩耗性、摺動性、耐蝕性等のうち少なくとも一つを向上させるための薄膜を形成することに利用できる真空アーク蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空アーク蒸着装置は減圧雰囲気下においてアノード（陽極）とカソード（陰極）との間に真空アーク放電を生じさせ、該アーク放電によりカソード材料を蒸発させてイオン化したカソード材料を含むプラズマを発生させ、該イオン化したカソード材料を被成膜物体へ飛来させて該物体上に薄膜を形成するものである。
【０００３】
アノードとカソードとの間にアーク放電を発生させるにあたっては、アーク放電誘発用トリガー電極をカソードの放電面に対向配置し、該カソードとトリガー電極との間に電圧を印加するとともに該トリガー電極を該放電面に接触させ、引き続き離反させてアーク放電を発生させ、それによりアノードとカソード間のアーク放電を誘発する。
【０００４】
かかるカソード及びこれに臨むアーク放電誘発用トリガー電極を含む部分は、一般に、蒸発源と称されている。
【０００５】
かかる蒸発源においては、カソード材料によって（特に炭素を主成分とするカソードの場合）膜形成途中においてしばしば真空アーク放電が消える。アーク放電が消えるとその都度アーク放電誘発用トリガー電極を用いてアノードとカソード間に真空アーク放電を誘発して膜形成を再開させている。
【０００６】
しかし、トリガー電極によるアノードとカソード間の真空アーク放電の誘発（以下、「アーク点弧」ということがある。）時にはそのアーク放電が不安定であり、そのため膜形成においてアーク点弧が繰り返されると、膜質が低下する。
【０００７】
例えば炭素を主成分とするカソードを用いて膜形成する場合、膜形成途中に繰り返し真空アーク放電消えし、その都度アーク点弧するため、形成される膜は表面粗さが大きくなってしまう。
【０００８】
この点、特開２００２−２５７９４号公報は、アーク点弧時に遮蔽部材を蒸発源と被成膜物体との間に配置して両者間を遮蔽することを提案している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５７９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定厚さの膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせず、しかも膜質良好に膜形成できるように、真空アーク放電消え及びアーク点弧に呼応した適切なタイミングで遮蔽部材を蒸発源と被成膜物体との間に配置し、再びその位置から後退させることは実際には難しい。
【００１１】
そこで本発明は、カソードに対向配置したトリガー電極を用いてカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、被成膜物体への膜形成の途中で真空アーク放電消えに応じてトリガー電極による真空アーク放電の誘発が行われる場合でも、膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく品質良好な膜を形成できる真空アーク蒸着装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため先ず、次の二つのタイプの真空アーク蒸着装置を提供する。
（１）第１の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
該蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能の遮蔽部材と、
該遮蔽部材を該蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するための駆動装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記駆動装置を制御する制御部と、
を備えている真空アーク蒸着装置。
（２）第２の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタと、
該ソレノイドコイルへ通電する電源装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると該ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する制御部と、
を備えている真空アーク蒸着装置。
【００１３】
第１の真空アーク蒸着装置によると、検出器が真空アーク放電消えを検出すると遮蔽部材が蒸発源と被成膜物体を支持しているホルダとの間の遮蔽位置に配置され、その後検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると該遮蔽部材が蒸発源とホルダとの間から出た後退位置に配置される。
【００１４】
従って、たとえ成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極による真空アーク放電の誘発（アーク点弧）が行われるようなことがあっても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体へ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００１５】
また、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽部材が後退位置へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。
【００１６】
第２の真空アーク蒸着装置によると、検出器が真空アーク放電消えを検出するとソレノイドコイルへの通電が停止され、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過するとソレノイドコイルへ通電される。ソレノイドコイルが通電されていない間は真空アーク放電によりカソードに由来して生じる粒子等の飛翔方向が前記ホルダへ向け偏向され難い。
【００１７】
従って、たとえ成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極による真空アーク放電の誘発（アーク点弧）が行われるようなことがあっても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体へ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００１８】
また、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記ソレノイドコイルへ通電が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。
【００１９】
ところで、真空アーク蒸着装置の中には蒸発源が複数設けられているものもある。例えばカソード材質が異なる複数の蒸発源を用いて、それらカソード構成物質からなる膜を形成したり、長い棒状の被成膜物体の各部に均一に膜を形成するために該被成膜物体の長手方向に沿って複数の蒸発源を配置するような場合である。このような場合、いずれかの蒸発源において真空アーク放電が消え、その後再アーク点弧して、未だ真空アーク放電が安定しないうちに膜形成を再開すると、形成される膜組成が所望のものとは異なったり、膜厚分布の均一性が損なわれる。このような事態の発生は真空アーク放電消えが頻繁に起こる場合に特に顕著である。
【００２０】
そこで、このように複数の蒸発源を有する真空アーク蒸着装置については、次の第３或いは第４の構成の真空アーク蒸着装置とすればよい。
（３）第３の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた遮蔽部材、該遮蔽部材の駆動装置及び該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各遮蔽部材は対応する前記蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能に設けられており、前記各駆動装置は対応する前記遮蔽部材を前記蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するように該遮蔽部材を駆動するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記各駆動装置を制御する真空アーク蒸着装置。
【００２１】
この真空アーク蒸着装置においては、蒸発源のそれぞれについて設けられる遮蔽部材の駆動装置や検出器等は支障のない限りそれらの一部を共通にしていてもよい。
【００２２】
なお、前記第１の真空アーク蒸着装置及びこの第３の真空アーク蒸着装置は、少なくとも一つの前記蒸発源について、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタを備えているとともに、該ソレノイドコイルへ通電する電源装置を備えていてもよい。
【００２３】
その場合、前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御するものでもよい。
（４）第４の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた磁気フィルタ及び該磁気フィルタへ通電するための電源装置並びに該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各磁気フィルタは前記電源装置から通電される磁場形成用ソレノイドコイルを有しており、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を該ソレノイドコイルにより形成される磁場により前記ホルダの方へ偏向制御するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、前記各ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する真空アーク蒸着装置。
【００２４】
この真空アーク蒸着装置においては、蒸発源のそれぞれについて設けられる検出器やソレノイドコイル通電用の電源装置等は支障のない限りそれらの一部を共通にしていてもよい。
【００２５】
前記第１〜第４のいずれの真空アーク蒸着装置においても、前記検出器及び制御部として代表的には次の（ａ）、（ｂ）を挙げることができる。
（ａ） 検出器は真空アーク放電に基づく放電電流を検出する電流検出器であり、制御部は、該電流検出器が所定の放電電流値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断するものである。
（ｂ） 検出器はカソードへの印加電圧を検出する電圧検出器であり、制御部は、該電圧検出器が所定の電圧値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断するものである。
【００２６】
上記（ａ）、（ｂ）における所定の放電電流値や電圧値とは真空アーク放電が点灯していることを示す電流値であり、電圧値である。
【００２７】
また、第１〜第４のいずれの真空アーク蒸着装置においても、カソードとして、膜形成途中においてしばしば真空アーク放電が消える炭素を主成分とするカソードを例示できる。
【００２８】
炭素を主成分とするカソードを採用する場合、前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間を１秒以上３秒以下、或いは１秒以上２秒以下に設定してもよい。
【００２９】
なお、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間は、例えばカソードの材質や使用する真空アーク蒸着装置等に応じて予め実験等により求めておき、これを制御部に設定しておけばよい。
【００３０】
一つの真空アーク蒸着装置においてカソードを種々の材質のものに取り換えて各種膜を形成するような場合に備えて、前記制御部に該時間をオペレータが設定できる時間設定部を設けておいてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は真空アーク蒸着装置の１例の概略構成を示している。
【００３３】
図１に示す真空アーク蒸着装置は成膜容器１を備えており、容器１内には被成膜物体（ここでは基板の形態のもの）Ｓを支持するホルダ２が設置されている。ホルダ２には、成膜時に該ホルダに搭載される被成膜物体Ｓにバイアス電圧を印加する電源ＰＷ１が接続されている。
【００３４】
容器１には排気装置ＥＸが接続されており、これにより容器１内を所望の減圧状態に設定できる。また、容器壁部分１１には真空アーク蒸着用蒸発源３が設けられている。
【００３５】
蒸発源３は容器１に接続された側面視（側面から見て）円弧状の管体（曲管）４を介して容器壁部分１１に接続されている。
【００３６】
管体４は一方では容器１に接続され、容器内ホルダ２に向かって開口しており、他方では蒸発源３を支持している。
【００３７】
管体４にはコイルＣＬを巻いてソレノイドコイルとしてあり、これに通電して磁場を形成するための電源装置ＰＷ２が該コイルに接続されている。管体４及びコイルＣＬは電源装置ＰＷ２からの通電にて作用する磁気フィルターＦを構成している。
【００３８】
管体４の自由端部には既述のとおり蒸発源３が設けられている。管体４の自由端部には蒸発源３のカソード３１等を取り付けるための、接地された壁板４０を取り付けてある。該壁板の中央孔に導電性のカソード支持体３２が遊嵌され、且つ、絶縁部材３３を介して該壁板４０に固定されている。
【００３９】
カソード３１は該支持体３２に支持されて管体４内に配置されている。カソード３１は形成しようとする膜に応じて選択した材料で形成すればよく、本例では炭素からなっている。
【００４０】
壁板４０より内側の領域ではカソード３１に筒形状のアノード３４が臨設されており、アノード３４内では棒状のトリガー電極３５がカソード３１の端面（放電面）の中央部に臨んでいる。アノード３４は接地されている。
【００４１】
トリガー電極３５はアノード３４のカソード３１から遠い方の開口部を通ってアノードの外側方へ延び、支持ロッド３５１に支持されている。支持ロッド３５１は壁板３０に設けた、壁板３０内外を気密に遮断しつつロッド３５１の往復動を可能にする所謂フィードスルー装置３６を介して壁板３０外の往復直線駆動装置Ｄに接続されている。該装置Ｄによりトリガー電極３５をカソード３１に接触離反させることができる。
【００４２】
蒸発源３はアーク電源ＰＷ３も備えており、電源ＰＷ３はカソード３１とアノード３４との間にアーク放電用電圧を印加できるように、また、カソード３１とアノード３４間のアーク放電を誘発するためにカソード３１とトリガー電極３５との間にトリガー用電圧を印加できるように、カソード３１等に配線接続されている。トリガー電極３５はアーク電流が流れないように抵抗Ｒを介して接地されている。アーク電源ＰＷ３とカソード支持体３２を接続する配線の途中には真空アーク放電に基づく放電電流を検出する電流検出器５を接続してある。
【００４３】
また、前記管体４の成膜容器１側の開口部に対し遮蔽板６を設けてある。この遮蔽板６は容器１内に配置され、支持ロッド６１に支持されている。ロッド６１は容器壁に設けた、所謂フィードスルー装置３６’を介して容器外の往復直線駆動装置６００に接続されている。該装置６００により遮蔽板６を管体４の前記容器側開口部を覆う遮蔽位置（ホルダ２と蒸発源３との間を遮蔽する位置）Ｐ１又はその位置から後退した後退位置Ｐ２に配置することができる。
【００４４】
この真空アーク蒸着装置はさらに制御部７を備えている。制御部７は、電流検出器５に接続されており、検出器５が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の放電電流値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する。
【００４５】
真空アーク放電が消えていると判断すると、駆動装置６００に指示して遮蔽板６を後退位置Ｐ２から遮蔽位置Ｐ１へ移動させるとともに磁気フィルターＦの電源装置ＰＷ２に指示してソレノイドコイルＣＬへの通電を停止させ、さらに駆動装置Ｄに指示してトリガー電極３５を真空アーク放電を誘発するように駆動する。 制御部７はまた、電流検出器５が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯したと判断する。そして、真空アーク放電が点灯してから、予め設定された真空アーク放電が安定するに要する時間の経過後、駆動装置６００に指示して遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１から後退位置Ｐ２へ移動させるとともに磁気フィルターＦの電源装置ＰＷ２に指示してソレノイドコイルＣＬへ通電させる。
【００４６】
なお、真空アーク放電が消えると検出器５は放電電流を検出できなくなり、真空アーク放電点灯中は放電電流を検出できる。制御部７はこれに基づいて真空アーク放電が点灯しているか、消えているかの判断基準となる電流値を採用して、該判断基準電流値以上の電流値が検出されるときは真空アーク放電が点灯しており、そうでないときは真空アーク放電が消えていると判断する。
【００４７】
以上説明した図１に示す真空アーク蒸着装置によると、次のようにして被成膜物体Ｓ上に炭素薄膜を形成することができる。
【００４８】
まず、ホルダ２上に被成膜物体Ｓを設置する。遮蔽板６は当初は遮蔽位置Ｐ１に位置しており、磁気フィルターＦのコイルＣＬへの通電は停止されている。次いで排気装置ＥＸを運転して容器１内及びこれに接続された管体４内から排気し、それらを成膜圧力まで減圧する。
【００４９】
また、ホルダ２上の被成膜物体Ｓには膜形成用イオンを引き寄せるためのバイアス電圧を電源ＰＷ１から印加開始する。さらに、カソード３１に電源ＰＷ３から電圧を印加開始する。
【００５０】
この状態でトリガー電極３５をカソード３１に接触させ、引き続き引き離す。これにより電極３５とカソード３１間に火花が発生し、これが引き金となってアノード３４とカソード３１との間に真空アーク放電が誘発される。
【００５１】
このアーク放電により炭素カソード３２が加熱され、該カソードから炭素が蒸発し、さらにカソード３１前方にイオン化炭素を含むプラズマが形成され始める。
【００５２】
制御部７はこの間電流検出器５からの情報により真空アーク放電の点灯を検出し、その後該真空アーク放電が安定するに要する予め設定された時間の経過の後駆動装置６００に指示して遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１から後退位置Ｐ２へ後退させるとともに電源装置ＰＷ２に指示してコイルＣＬへ通電させる。
【００５３】
かくして、前記のように形成された炭素イオンは磁気フィルターＦによりホルダ２上の被成膜物体Ｓへ向け偏向され、バイアス電圧を印加された該物体Ｓへ飛来し、該物体上に炭素薄膜を形成する。
【００５４】
本例では炭素カソード３１を採用しているため、膜形成途中で真空アーク放電が消えることがあり、そのときにはトリガー電極３５によるアーク点弧がなされる。
【００５５】
その場合、電流検出器５が真空アーク放電消えを検出すると制御部７の指示のもとに遮蔽板６が蒸発源３と被成膜物体Ｓとの間の遮蔽位置Ｐ１に配置されるとともにコイルＣＬへの通電が停止される。その後アーク点弧により検出器５が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６が後退位置Ｐ２に配置されるとともにコイルＣＬに通電される。
【００５６】
従って、成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極３５によるアーク点弧が行われても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体Ｓへ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００５７】
電流検出器５が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６が速やかに後退位置Ｐ２へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。かくして炭素薄膜被覆物体が得られる。なお、物体へのバイアス電圧の印加は必ずしも要しない。
【００５８】
以上説明した真空アーク放電消え及びアーク点弧に関連する遮蔽板６及びコイルＣＬへの通電のオン、オフ操作はこれらのうちいずれか一方（遮蔽板６又はコイルＣＬへの通電のオン、オフ）を採用するだけでも、それだけ効率良く、品質良好な膜を形成できるが、ここでは両方を採用している。
【００５９】
磁気フィルターＦは必ず設けなければならないというものではないが、かかる磁気フィルターＦを設けることで、カソード３１が蒸発するときに生じることがある炭素のマクロパーティクルが被成膜物体Ｓへ飛来することを抑制して、それだけ良質の炭素薄膜を形成することができる。
【００６０】
フィルターＦを構成している管体４は容器１や壁板３０等に対し絶縁状態に設置し、管体４に正電位を印加して、負に帯電したパーティクルを除去できるようにしてもよい。
【００６１】
図２は真空アーク蒸着装置の他の例の概略構成を示している。
【００６２】
図２に示す真空アーク蒸着装置は成膜容器１０を備えており、容器１０内には被成膜物体（ここでは基板の形態のもの）Ｓを支持するホルダ２０が設置されている。ホルダ２０には、成膜時に該ホルダに搭載される被成膜物体Ｓにバイアス電圧を印加する電源ＰＷ１０が接続されている。
【００６３】
容器１０には排気装置ＥＸ’が接続されており、これにより容器１０内を所望の減圧状態に設定できる。また、容器壁１０１には真空アーク蒸着用蒸発源３０が設けられている。
【００６４】
容器壁１０１の孔に導電性のカソード支持体３２０が遊嵌され、且つ、絶縁部材３３０を介して該壁１０１に固定されている。該支持体３２０に蒸発源３０のカソード３１０が支持されて容器１０内に配置されている。カソード３１０は形成しようとする膜に応じて選択した材料で形成すればよく、本例では炭素からなっている。なお、容器１０は接地さてれており、アノードとして用いられる。
【００６５】
容器１０内では蒸発源３０の棒状のトリガー電極３５０がカソード３１０の端面（放電面）の中央部に臨んでいる。トリガー電極３５０は支持ロッド３５１’に支持されている。支持ロッド３５１’は容器壁１０１に設けたフィードスルー装置３６０を介して容器外の往復直線駆動装置Ｄ’に接続されている。該装置Ｄ’によりトリガー電極３５０をカソード３１０に接触離反させることができる。
【００６６】
蒸発源３０はアーク電源ＰＷ３０も備えており、電源ＰＷ３０はカソード３１０とアノードである容器１０との間にアーク放電用電圧を印加できるように、また、カソード３１０と容器１０間のアーク放電を誘発するためにカソード３１０とトリガー電極３５０との間にトリガー用電圧を印加できるように、カソード３１０等に配線接続されている。トリガー電極３５０はアーク電流が流れないように抵抗Ｒ’を介して接地されている。蒸発源３０にはカソード３１０への印加電圧を検出する電圧検出器５０も設けてある。
【００６７】
また、容器１０内における蒸発源３０とホルダ２０との間の領域に遮蔽板６０が設けられている。遮蔽板６０は支持ロッド６１０に支持されている。ロッド６１０は容器壁に設けた、フィードスルー装置３６０’を介して容器外の往復揺動駆動装置６００’に接続されている。該装置６００’により遮蔽板６０を回動させて蒸発源３０とホルダ２０（従ってそれに搭載される物体Ｓ）との間を遮蔽する遮蔽位置Ｐ１’又はその位置から後退した後退位置に配置することができる。
【００６８】
この真空アーク蒸着装置はさらに制御部７０を備えている。制御部７０は、電圧検出器５０に接続されており、検出器５０が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の電圧値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する。
【００６９】
そして、真空アーク放電が消えていると判断すると、駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を後退位置から遮蔽位置Ｐ１’へ移動させる。さらに駆動装置Ｄ’に指示してトリガー電極３５０を真空アーク放電を誘発するように駆動する。
【００７０】
制御部７０はまた、電圧検出器５０が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯したと判断する。
【００７１】
そして、真空アーク放電が点灯してから、予め設定された真空アーク放電が安定するに要する時間の経過後、駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を遮蔽位置Ｐ１’から後退位置へ移動させる。
【００７２】
なお、成膜途中で真空アーク放電が消えると検出器５０は電源ＰＷ３０の定格電圧又はそれに近い電圧を検出するが、真空アーク放電点灯中はその電圧より小さい電圧値を検出する。制御部７０はこれに基づいて真空アーク放電が点灯しているか、消えているかの判断基準となる電圧値を採用して、該判断基準電圧値以下の電圧値が検出されるときは真空アーク放電が点灯しており、そうでないときは真空アーク放電が消えていると判断する。
【００７３】
以上説明した図２に示す真空アーク蒸着装置によると、次のようにして被成膜物体Ｓ上に炭素薄膜を形成することができる。
【００７４】
まず、ホルダ２０上に被成膜物品Ｓを設置する。遮蔽板６０は当初は遮蔽位置Ｐ１’に位置している。次いで排気装置ＥＸ’を運転して容器１０内を成膜圧力まで減圧する。
【００７５】
また、ホルダ２０上の被成膜物体Ｓには膜形成用イオンを引き寄せるためのバイアス電圧を電源ＰＷ１０から印加開始し、さらに、カソード３１０に電源ＰＷ３０から電圧を印加開始する。
【００７６】
この状態でトリガー電極３５０をカソード３１０に接触させ、引き続き引き離す。これにより電極３５０とカソード３１０間に火花が発生し、これが引き金となって容器１０（アノード）とカソード３１０との間に真空アーク放電が誘発される。
【００７７】
このアーク放電により炭素カソード３１０が加熱され、該カソードから炭素が蒸発し、さらにカソード３１０前方にイオン化炭素を含むプラズマが形成され始める。
【００７８】
制御部７０はこの間電圧検出器５０からの情報により真空アーク放電の点灯を検出し、その後該真空アーク放電が安定するに要する予め設定された時間の経過の後駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を遮蔽位置Ｐ１’から後退位置へ後退させる。
【００７９】
かくして、前記のように形成された炭素イオンはバイアス電圧を印加された該物体Ｓへ飛来し、該物体上に炭素薄膜を形成する。
【００８０】
本例でも炭素カソード３１０を採用しているため、膜形成途中で真空アーク放電が消えることがあり、そのときにはトリガー電極３５０によるアーク点弧がなされる。
【００８１】
その場合、電圧検出器５０が真空アーク放電消えを検出すると制御部７０の指示のもとに遮蔽板６０が蒸発源３０と被成膜物体Ｓとの間の遮蔽位置Ｐ１’に配置される。その後アーク点弧により検出器５０が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６０が後退位置に配置され。
【００８２】
従って、成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極３５０によるアーク点弧が行われても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体Ｓへ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００８３】
また、電圧検出器５０が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６０が速やかに後退位置へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。かくして炭素薄膜被覆物体が得られる。なお、物体へのバイアス電圧の印加は必ずしも要しない。
【００８４】
図３、図４は図２に示すタイプの真空アーク蒸着装置を用いてシリコン基板上に厚さ０．５μｍの炭素膜を形成した実験における成膜中のアーク点弧回数と得られた炭素膜の表面粗さとの関係を示している。
【００８５】
図３は遮蔽板を採用しなかった場合を示し、図４は遮蔽板を採用し、且つ、アーク放電点灯から遮蔽板を後退位置へ出すまでの時間を０秒、１秒、２秒とした場合を示している。
【００８６】
図３から分かるように、遮蔽板を採用しないと、アーク点弧回数の増加に伴って、形成される炭素膜の表面粗さが著しく増し、炭素膜質が著しく低下する。一方、図４から分かるように、遮蔽板を採用すると、アーク点弧回数の増加に伴う炭素膜表面粗さの増加割合が少なくなり、それだけ良質の膜を形成できる。さらに、アーク放電点灯後直ちに遮蔽板を後退位置へ出すよりも、真空アーク放電がより安定するアーク放電点灯後１秒後或いは２秒後に遮蔽板を後退位置へ出すと、アーク点弧回数の増加に伴う炭素膜表面粗さの増加割合が一層少なくなり、それだけ一層良質の膜を形成できる。
【００８７】
以上説明した真空アーク蒸着装置は蒸発源を一つ備えるものであったが、蒸発源は複数備えられていてもよい。図５、図６は複数の蒸発源を備えた装置の主要部の配置関係を示す図である。
【００８８】
図５の装置は、図示省略の駆動手段により回転されるホルダ２００に立設された長い棒状の被成膜物体Ｓ’に均一な炭素膜を形成する装置である。図２に示す蒸発源３０と同様の蒸発源３００が上下方向に複数段に配置されてホルダ２００上の被成膜物体Ｓ’に向けられるようになっている。これら蒸発源により被成膜物体Ｓ’表面に各部の膜厚が均一な炭素膜を形成できる。
【００８９】
各蒸発源３００とホルダ２００の間には遮蔽部材６０’が出入り可能であり、各蒸発源３００における真空アーク放電の点滅を検出する検出器（電流検出器又は電圧検出器）Ｄｔ１及び遮蔽部材位置やアーク点弧を制御する制御部ＣＯＮＴ１も設けられている。
【００９０】
各遮蔽部材６０’は駆動装置Ｄｒ１にて蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置可能である。
【００９１】
制御部ＣＯＮＴ１は、検出器Ｄｔ１のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての遮蔽部材６０’を遮蔽位置に配置し、すべての検出器Ｄｔ１が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると各遮蔽部材６０’を後退位置に配置するように各駆動装置Ｄｒ１を制御する。
【００９２】
図６の装置は、図示省略の駆動手段により回転されるホルダ２００’に載置された被成膜物体Ｓ”にアルミニウム（Ａｌ）及びチタン（Ｔｉ）を含有する、膜組成均一な膜を形成するための装置である。Ａｌカソードを有する二つの蒸発源３０１とＴｉカソードを有する二つの蒸発源３０２とがホルダ２００’のまわりに交互に配置されている。
【００９３】
各蒸発源とホルダ２００の間には遮蔽部材６０’が出入り可能であり、各蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器（電流検出器又は電圧検出器）Ｄｔ１及び遮蔽部材位置やアーク点弧を制御する制御部ＣＯＮＴ２も設けられている。
【００９４】
各遮蔽部材６０’は駆動装置Ｄｒ１にて蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置可能である。
【００９５】
制御部ＣＯＮＴ２は、検出器Ｄｔ１のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての遮蔽部材６０’を遮蔽位置に配置し、すべての検出器Ｄｔ１が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると各遮蔽部材６０’を後退位置に配置するように各駆動装置Ｄｒ１を制御する。
【００９６】
図５、図６に示す装置の場合、すべての検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間は、普通には、いずれかの検出器により最後の真空アーク放電点灯が検出されてから、該最後の真空アーク放電点灯があった蒸発源において該真空アーク放電が安定するに要する時間であるが、最後の放電点灯よりも例えば一つ前に点灯した蒸発源における放電の安定の方が長時間を要するような場合はその長い方の時間である。
【００９７】
なお、複数の蒸発源を有する真空アーク蒸着装置の場合、図１に示す装置のように、少なくとも一つの蒸発源に対し磁気フィルタを備えていてもよく、その場合、図１の装置の場合と同様に遮蔽部材の位置制御に代えて磁気フィルタのオン、オフ制御を行ってもよく、遮蔽部材の位置制御と磁気フィルタのオン、オフ制御の双方を行ってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、カソードに対向配置したトリガー電極を用いてカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、被成膜物体への膜形成の途中で真空アーク放電消えに応じてトリガー電極による真空アーク放電の誘発が行われる場合でも、膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく品質良好な膜を形成できる真空アーク蒸着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空アーク蒸着装置の１例の概略構成を示す図である。
【図２】真空アーク蒸着装置のたの例の概略構成を示す図である。
【図３】遮蔽板を採用しない真空アーク蒸着装置による膜形成実験におけるアーク点弧回数と得られた膜の表面粗さとの関係を示す図である。
【図４】遮蔽板を採用した真空アーク蒸着装置による膜形成実験におけるアーク点弧回数と得られた膜の表面粗さとの関係を示す図である。
【図５】蒸発源を複数備える真空アーク蒸着装置の１例の主要部の配置図である。
【図６】蒸発源を複数備える真空アーク蒸着装置の他の例の主要部の配置図である。
【符号の説明】
１、１０ 成膜容器
１１、１０１ 容器壁
Ｓ 被成膜物品
２、２０ ホルダ
ＰＷ１、ＰＷ１０ バイアス電源
ＥＸ、ＥＸ’ 排気装置
３、３０ 蒸発源
４ 管体
４０ 壁体
３１、３１０ カソード
３２、３２０ カソード支持体
３３、３３０ 絶縁部材
３４ アノード
３５、３５０ トリガー電極
３５１、３５１’支持ロッド
３６、３６０ フィードスルー装置
Ｄ、Ｄ’ 往復直線駆動装置
ＰＷ２ 磁場形成用電源装置
Ｆ 磁気フィルター
ＣＬ コイル
Ｒ、Ｒ’抵抗
５ 電流検出器
５０ 電圧検出器
６、６０ 遮蔽板
Ｐ１、Ｐ１’遮蔽位置
Ｐ２ 後退位置
６１、６１０ 支持ロッド
３６’、３６０’フィードスルー装置
６００ 往復直線駆動装置
６００’往復揺動駆動装置
ＰＷ３、ＰＷ３０ アーク電源
７、７０ 制御部
２００、２００’ ホルダ
３００、３０１、３０２ 蒸発源
６０’ 遮蔽部材
Ｄｔ１ 検出器
ＣＯＮＴ１、ＣＯＮＴ２ 制御部
Ｄｒ１ 駆動装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車部品、機械部品、工具、金型等の物体上に耐摩耗性、摺動性、耐蝕性等のうち少なくとも一つを向上させるための薄膜を形成することに利用できる真空アーク蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空アーク蒸着装置は減圧雰囲気下においてアノード（陽極）とカソード（陰極）との間に真空アーク放電を生じさせ、該アーク放電によりカソード材料を蒸発させてイオン化したカソード材料を含むプラズマを発生させ、該イオン化したカソード材料を被成膜物体へ飛来させて該物体上に薄膜を形成するものである。
【０００３】
アノードとカソードとの間にアーク放電を発生させるにあたっては、アーク放電誘発用トリガー電極をカソードの放電面に対向配置し、該カソードとトリガー電極との間に電圧を印加するとともに該トリガー電極を該放電面に接触させ、引き続き離反させてアーク放電を発生させ、それによりアノードとカソード間のアーク放電を誘発する。
【０００４】
かかるカソード及びこれに臨むアーク放電誘発用トリガー電極を含む部分は、一般に、蒸発源と称されている。
【０００５】
かかる蒸発源においては、カソード材料によって（特に炭素を主成分とするカソードの場合）膜形成途中においてしばしば真空アーク放電が消える。アーク放電が消えるとその都度アーク放電誘発用トリガー電極を用いてアノードとカソード間に真空アーク放電を誘発して膜形成を再開させている。
【０００６】
しかし、トリガー電極によるアノードとカソード間の真空アーク放電の誘発（以下、「アーク点弧」ということがある。）時にはそのアーク放電が不安定であり、そのため膜形成においてアーク点弧が繰り返されると、膜質が低下する。
【０００７】
例えば炭素を主成分とするカソードを用いて膜形成する場合、膜形成途中に繰り返し真空アーク放電消えし、その都度アーク点弧するため、形成される膜は表面粗さが大きくなってしまう。
【０００８】
この点、特開２００２−２５７９４号公報は、アーク点弧時に遮蔽部材を蒸発源と被成膜物体との間に配置して両者間を遮蔽することを提案している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５７９４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定厚さの膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせず、しかも膜質良好に膜形成できるように、真空アーク放電消え及びアーク点弧に呼応した適切なタイミングで遮蔽部材を蒸発源と被成膜物体との間に配置し、再びその位置から後退させることは実際には難しい。
【００１１】
そこで本発明は、カソードに対向配置したトリガー電極を用いてカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、被成膜物体への膜形成の途中で真空アーク放電消えに応じてトリガー電極による真空アーク放電の誘発が行われる場合でも、膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく品質良好な膜を形成できる真空アーク蒸着装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するため先ず、次の二つのタイプの真空アーク蒸着装置を提供する。
（１）第１の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
該蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能の遮蔽部材と、
該遮蔽部材を該蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するための駆動装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記駆動装置を制御する制御部と、
を備えている真空アーク蒸着装置。
（２）第２の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタと、
該ソレノイドコイルへ通電する電源装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると該ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する制御部と、
を備えている真空アーク蒸着装置。
【００１３】
第１の真空アーク蒸着装置によると、検出器が真空アーク放電消えを検出すると遮蔽部材が蒸発源と被成膜物体を支持しているホルダとの間の遮蔽位置に配置され、その後検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると該遮蔽部材が蒸発源とホルダとの間から出た後退位置に配置される。
【００１４】
従って、たとえ成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極による真空アーク放電の誘発（アーク点弧）が行われるようなことがあっても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体へ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００１５】
また、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽部材が後退位置へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。
【００１６】
第２の真空アーク蒸着装置によると、検出器が真空アーク放電消えを検出するとソレノイドコイルへの通電が停止され、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過するとソレノイドコイルへ通電される。ソレノイドコイルが通電されていない間は真空アーク放電によりカソードに由来して生じる粒子等の飛翔方向が前記ホルダへ向け偏向され難い。
【００１７】
従って、たとえ成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極による真空アーク放電の誘発（アーク点弧）が行われるようなことがあっても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体へ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００１８】
また、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記ソレノイドコイルへ通電が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。
【００１９】
ところで、真空アーク蒸着装置の中には蒸発源が複数設けられているものもある。例えばカソード材質が異なる複数の蒸発源を用いて、それらカソード構成物質からなる膜を形成したり、長い棒状の被成膜物体の各部に均一に膜を形成するために該被成膜物体の長手方向に沿って複数の蒸発源を配置するような場合である。このような場合、いずれかの蒸発源において真空アーク放電が消え、その後再アーク点弧して、未だ真空アーク放電が安定しないうちに膜形成を再開すると、形成される膜組成が所望のものとは異なったり、膜厚分布の均一性が損なわれる。このような事態の発生は真空アーク放電消えが頻繁に起こる場合に特に顕著である。
【００２０】
そこで、このように複数の蒸発源を有する真空アーク蒸着装置については、次の第３或いは第４の構成の真空アーク蒸着装置とすればよい。
（３）第３の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた遮蔽部材、該遮蔽部材の駆動装置及び該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各遮蔽部材は対応する前記蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能に設けられており、前記各駆動装置は対応する前記遮蔽部材を前記蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するように該遮蔽部材を駆動するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記各駆動装置を制御する真空アーク蒸着装置。
【００２１】
この真空アーク蒸着装置においては、蒸発源のそれぞれについて設けられる遮蔽部材の駆動装置や検出器等は支障のない限りそれらの一部を共通にしていてもよい。
【００２２】
なお、前記第１の真空アーク蒸着装置及びこの第３の真空アーク蒸着装置は、少なくとも一つの前記蒸発源について、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタを備えているとともに、該ソレノイドコイルへ通電する電源装置を備えていてもよい。
【００２３】
その場合、前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御するものでもよい。
（４）第４の真空アーク蒸着装置
カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた磁気フィルタ及び該磁気フィルタへ通電するための電源装置並びに該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各磁気フィルタは前記電源装置から通電される磁場形成用ソレノイドコイルを有しており、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を該ソレノイドコイルにより形成される磁場により前記ホルダの方へ偏向制御するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、前記各ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する真空アーク蒸着装置。
【００２４】
この真空アーク蒸着装置においては、蒸発源のそれぞれについて設けられる検出器やソレノイドコイル通電用の電源装置等は支障のない限りそれらの一部を共通にしていてもよい。
【００２５】
前記第１〜第４のいずれの真空アーク蒸着装置においても、前記検出器及び制御部として代表的には次の（ａ）、（ｂ）を挙げることができる。
（ａ） 検出器は真空アーク放電に基づく放電電流を検出する電流検出器であり、制御部は、該電流検出器が所定の放電電流値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断するものである。
（ｂ） 検出器はカソードへの印加電圧を検出する電圧検出器であり、制御部は、該電圧検出器が所定の電圧値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断するものである。
【００２６】
上記（ａ）、（ｂ）における所定の放電電流値や電圧値とは真空アーク放電が点灯していることを示す電流値であり、電圧値である。
【００２７】
また、第１〜第４のいずれの真空アーク蒸着装置においても、カソードとして、膜形成途中においてしばしば真空アーク放電が消える炭素を主成分とするカソードを例示できる。
【００２８】
炭素を主成分とするカソードを採用する場合、前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間を１秒以上３秒以下、或いは１秒以上２秒以下に設定してもよい。
【００２９】
なお、検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間は、例えばカソードの材質や使用する真空アーク蒸着装置等に応じて予め実験等により求めておき、これを制御部に設定しておけばよい。
【００３０】
一つの真空アーク蒸着装置においてカソードを種々の材質のものに取り換えて各種膜を形成するような場合に備えて、前記制御部に該時間をオペレータが設定できる時間設定部を設けておいてもよい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は真空アーク蒸着装置の１例の概略構成を示している。
【００３３】
図１に示す真空アーク蒸着装置は成膜容器１を備えており、容器１内には被成膜物体（ここでは基板の形態のもの）Ｓを支持するホルダ２が設置されている。ホルダ２には、成膜時に該ホルダに搭載される被成膜物体Ｓにバイアス電圧を印加する電源ＰＷ１が接続されている。
【００３４】
容器１には排気装置ＥＸが接続されており、これにより容器１内を所望の減圧状態に設定できる。また、容器壁部分１１には真空アーク蒸着用蒸発源３が設けられている。
【００３５】
蒸発源３は容器１に接続された側面視（側面から見て）円弧状の管体（曲管）４を介して容器壁部分１１に接続されている。
【００３６】
管体４は一方では容器１に接続され、容器内ホルダ２に向かって開口しており、他方では蒸発源３を支持している。
【００３７】
管体４にはコイルＣＬを巻いてソレノイドコイルとしてあり、これに通電して磁場を形成するための電源装置ＰＷ２が該コイルに接続されている。管体４及びコイルＣＬは電源装置ＰＷ２からの通電にて作用する磁気フィルターＦを構成している。
【００３８】
管体４の自由端部には既述のとおり蒸発源３が設けられている。管体４の自由端部には蒸発源３のカソード３１等を取り付けるための、接地された壁板４０を取り付けてある。該壁板の中央孔に導電性のカソード支持体３２が遊嵌され、且つ、絶縁部材３３を介して該壁板４０に固定されている。
【００３９】
カソード３１は該支持体３２に支持されて管体４内に配置されている。カソード３１は形成しようとする膜に応じて選択した材料で形成すればよく、本例では炭素からなっている。
【００４０】
壁板４０より内側の領域ではカソード３１に筒形状のアノード３４が臨設されており、アノード３４内では棒状のトリガー電極３５がカソード３１の端面（放電面）の中央部に臨んでいる。アノード３４は接地されている。
【００４１】
トリガー電極３５はアノード３４のカソード３１から遠い方の開口部を通ってアノードの外側方へ延び、支持ロッド３５１に支持されている。支持ロッド３５１は壁板３０に設けた、壁板３０内外を気密に遮断しつつロッド３５１の往復動を可能にする所謂フィードスルー装置３６を介して壁板３０外の往復直線駆動装置Ｄに接続されている。該装置Ｄによりトリガー電極３５をカソード３１に接触離反させることができる。
【００４２】
蒸発源３はアーク電源ＰＷ３も備えており、電源ＰＷ３はカソード３１とアノード３４との間にアーク放電用電圧を印加できるように、また、カソード３１とアノード３４間のアーク放電を誘発するためにカソード３１とトリガー電極３５との間にトリガー用電圧を印加できるように、カソード３１等に配線接続されている。トリガー電極３５はアーク電流が流れないように抵抗Ｒを介して接地されている。アーク電源ＰＷ３とカソード支持体３２を接続する配線の途中には真空アーク放電に基づく放電電流を検出する電流検出器５を接続してある。
【００４３】
また、前記管体４の成膜容器１側の開口部に対し遮蔽板６を設けてある。この遮蔽板６は容器１内に配置され、支持ロッド６１に支持されている。ロッド６１は容器壁に設けた、所謂フィードスルー装置３６’を介して容器外の往復直線駆動装置６００に接続されている。該装置６００により遮蔽板６を管体４の前記容器側開口部を覆う遮蔽位置（ホルダ２と蒸発源３との間を遮蔽する位置）Ｐ１又はその位置から後退した後退位置Ｐ２に配置することができる。
【００４４】
この真空アーク蒸着装置はさらに制御部７を備えている。制御部７は、電流検出器５に接続されており、検出器５が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の放電電流値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する。
【００４５】
真空アーク放電が消えていると判断すると、駆動装置６００に指示して遮蔽板６を後退位置Ｐ２から遮蔽位置Ｐ１へ移動させるとともに磁気フィルターＦの電源装置ＰＷ２に指示してソレノイドコイルＣＬへの通電を停止させ、さらに駆動装置Ｄに指示してトリガー電極３５を真空アーク放電を誘発するように駆動する。 制御部７はまた、電流検出器５が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯したと判断する。そして、真空アーク放電が点灯してから、予め設定された真空アーク放電が安定するに要する時間の経過後、駆動装置６００に指示して遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１から後退位置Ｐ２へ移動させるとともに磁気フィルターＦの電源装置ＰＷ２に指示してソレノイドコイルＣＬへ通電させる。
【００４６】
なお、真空アーク放電が消えると検出器５は放電電流を検出できなくなり、真空アーク放電点灯中は放電電流を検出できる。制御部７はこれに基づいて真空アーク放電が点灯しているか、消えているかの判断基準となる電流値を採用して、該判断基準電流値以上の電流値が検出されるときは真空アーク放電が点灯しており、そうでないときは真空アーク放電が消えていると判断する。
【００４７】
以上説明した図１に示す真空アーク蒸着装置によると、次のようにして被成膜物体Ｓ上に炭素薄膜を形成することができる。
【００４８】
まず、ホルダ２上に被成膜物体Ｓを設置する。遮蔽板６は当初は遮蔽位置Ｐ１に位置しており、磁気フィルターＦのコイルＣＬへの通電は停止されている。次いで排気装置ＥＸを運転して容器１内及びこれに接続された管体４内から排気し、それらを成膜圧力まで減圧する。
【００４９】
また、ホルダ２上の被成膜物体Ｓには膜形成用イオンを引き寄せるためのバイアス電圧を電源ＰＷ１から印加開始する。さらに、カソード３１に電源ＰＷ３から電圧を印加開始する。
【００５０】
この状態でトリガー電極３５をカソード３１に接触させ、引き続き引き離す。これにより電極３５とカソード３１間に火花が発生し、これが引き金となってアノード３４とカソード３１との間に真空アーク放電が誘発される。
【００５１】
このアーク放電により炭素カソード３２が加熱され、該カソードから炭素が蒸発し、さらにカソード３１前方にイオン化炭素を含むプラズマが形成され始める。
【００５２】
制御部７はこの間電流検出器５からの情報により真空アーク放電の点灯を検出し、その後該真空アーク放電が安定するに要する予め設定された時間の経過の後駆動装置６００に指示して遮蔽板６を遮蔽位置Ｐ１から後退位置Ｐ２へ後退させるとともに電源装置ＰＷ２に指示してコイルＣＬへ通電させる。
【００５３】
かくして、前記のように形成された炭素イオンは磁気フィルターＦによりホルダ２上の被成膜物体Ｓへ向け偏向され、バイアス電圧を印加された該物体Ｓへ飛来し、該物体上に炭素薄膜を形成する。
【００５４】
本例では炭素カソード３１を採用しているため、膜形成途中で真空アーク放電が消えることがあり、そのときにはトリガー電極３５によるアーク点弧がなされる。
【００５５】
その場合、電流検出器５が真空アーク放電消えを検出すると制御部７の指示のもとに遮蔽板６が蒸発源３と被成膜物体Ｓとの間の遮蔽位置Ｐ１に配置されるとともにコイルＣＬへの通電が停止される。その後アーク点弧により検出器５が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６が後退位置Ｐ２に配置されるとともにコイルＣＬに通電される。
【００５６】
従って、成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極３５によるアーク点弧が行われても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体Ｓへ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００５７】
電流検出器５が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６が速やかに後退位置Ｐ２へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。かくして炭素薄膜被覆物体が得られる。なお、物体へのバイアス電圧の印加は必ずしも要しない。
【００５８】
以上説明した真空アーク放電消え及びアーク点弧に関連する遮蔽板６及びコイルＣＬへの通電のオン、オフ操作はこれらのうちいずれか一方（遮蔽板６又はコイルＣＬへの通電のオン、オフ）を採用するだけでも、それだけ効率良く、品質良好な膜を形成できるが、ここでは両方を採用している。
【００５９】
磁気フィルターＦは必ず設けなければならないというものではないが、かかる磁気フィルターＦを設けることで、カソード３１が蒸発するときに生じることがある炭素のマクロパーティクルが被成膜物体Ｓへ飛来することを抑制して、それだけ良質の炭素薄膜を形成することができる。
【００６０】
フィルターＦを構成している管体４は容器１や壁板３０等に対し絶縁状態に設置し、管体４に正電位を印加して、負に帯電したパーティクルを除去できるようにしてもよい。
【００６１】
図２は真空アーク蒸着装置の他の例の概略構成を示している。
【００６２】
図２に示す真空アーク蒸着装置は成膜容器１０を備えており、容器１０内には被成膜物体（ここでは基板の形態のもの）Ｓを支持するホルダ２０が設置されている。ホルダ２０には、成膜時に該ホルダに搭載される被成膜物体Ｓにバイアス電圧を印加する電源ＰＷ１０が接続されている。
【００６３】
容器１０には排気装置ＥＸ’が接続されており、これにより容器１０内を所望の減圧状態に設定できる。また、容器壁１０１には真空アーク蒸着用蒸発源３０が設けられている。
【００６４】
容器壁１０１の孔に導電性のカソード支持体３２０が遊嵌され、且つ、絶縁部材３３０を介して該壁１０１に固定されている。該支持体３２０に蒸発源３０のカソード３１０が支持されて容器１０内に配置されている。カソード３１０は形成しようとする膜に応じて選択した材料で形成すればよく、本例では炭素からなっている。なお、容器１０は接地さてれており、アノードとして用いられる。
【００６５】
容器１０内では蒸発源３０の棒状のトリガー電極３５０がカソード３１０の端面（放電面）の中央部に臨んでいる。トリガー電極３５０は支持ロッド３５１’に支持されている。支持ロッド３５１’は容器壁１０１に設けたフィードスルー装置３６０を介して容器外の往復直線駆動装置Ｄ’に接続されている。該装置Ｄ’によりトリガー電極３５０をカソード３１０に接触離反させることができる。
【００６６】
蒸発源３０はアーク電源ＰＷ３０も備えており、電源ＰＷ３０はカソード３１０とアノードである容器１０との間にアーク放電用電圧を印加できるように、また、カソード３１０と容器１０間のアーク放電を誘発するためにカソード３１０とトリガー電極３５０との間にトリガー用電圧を印加できるように、カソード３１０等に配線接続されている。トリガー電極３５０はアーク電流が流れないように抵抗Ｒ’を介して接地されている。蒸発源３０にはカソード３１０への印加電圧を検出する電圧検出器５０も設けてある。
【００６７】
また、容器１０内における蒸発源３０とホルダ２０との間の領域に遮蔽板６０が設けられている。遮蔽板６０は支持ロッド６１０に支持されている。ロッド６１０は容器壁に設けた、フィードスルー装置３６０’を介して容器外の往復揺動駆動装置６００’に接続されている。該装置６００’により遮蔽板６０を回動させて蒸発源３０とホルダ２０（従ってそれに搭載される物体Ｓ）との間を遮蔽する遮蔽位置Ｐ１’又はその位置から後退した後退位置に配置することができる。
【００６８】
この真空アーク蒸着装置はさらに制御部７０を備えている。制御部７０は、電圧検出器５０に接続されており、検出器５０が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の電圧値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する。
【００６９】
そして、真空アーク放電が消えていると判断すると、駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を後退位置から遮蔽位置Ｐ１’へ移動させる。さらに駆動装置Ｄ’に指示してトリガー電極３５０を真空アーク放電を誘発するように駆動する。
【００７０】
制御部７０はまた、電圧検出器５０が真空アーク放電が点灯していることを示す所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯したと判断する。
【００７１】
そして、真空アーク放電が点灯してから、予め設定された真空アーク放電が安定するに要する時間の経過後、駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を遮蔽位置Ｐ１’から後退位置へ移動させる。
【００７２】
なお、成膜途中で真空アーク放電が消えると検出器５０は電源ＰＷ３０の定格電圧又はそれに近い電圧を検出するが、真空アーク放電点灯中はその電圧より小さい電圧値を検出する。制御部７０はこれに基づいて真空アーク放電が点灯しているか、消えているかの判断基準となる電圧値を採用して、該判断基準電圧値以下の電圧値が検出されるときは真空アーク放電が点灯しており、そうでないときは真空アーク放電が消えていると判断する。
【００７３】
以上説明した図２に示す真空アーク蒸着装置によると、次のようにして被成膜物体Ｓ上に炭素薄膜を形成することができる。
【００７４】
まず、ホルダ２０上に被成膜物品Ｓを設置する。遮蔽板６０は当初は遮蔽位置Ｐ１’に位置している。次いで排気装置ＥＸ’を運転して容器１０内を成膜圧力まで減圧する。
【００７５】
また、ホルダ２０上の被成膜物体Ｓには膜形成用イオンを引き寄せるためのバイアス電圧を電源ＰＷ１０から印加開始し、さらに、カソード３１０に電源ＰＷ３０から電圧を印加開始する。
【００７６】
この状態でトリガー電極３５０をカソード３１０に接触させ、引き続き引き離す。これにより電極３５０とカソード３１０間に火花が発生し、これが引き金となって容器１０（アノード）とカソード３１０との間に真空アーク放電が誘発される。
【００７７】
このアーク放電により炭素カソード３１０が加熱され、該カソードから炭素が蒸発し、さらにカソード３１０前方にイオン化炭素を含むプラズマが形成され始める。
【００７８】
制御部７０はこの間電圧検出器５０からの情報により真空アーク放電の点灯を検出し、その後該真空アーク放電が安定するに要する予め設定された時間の経過の後駆動装置６００’に指示して遮蔽板６０を遮蔽位置Ｐ１’から後退位置へ後退させる。
【００７９】
かくして、前記のように形成された炭素イオンはバイアス電圧を印加された該物体Ｓへ飛来し、該物体上に炭素薄膜を形成する。
【００８０】
本例でも炭素カソード３１０を採用しているため、膜形成途中で真空アーク放電が消えることがあり、そのときにはトリガー電極３５０によるアーク点弧がなされる。
【００８１】
その場合、電圧検出器５０が真空アーク放電消えを検出すると制御部７０の指示のもとに遮蔽板６０が蒸発源３０と被成膜物体Ｓとの間の遮蔽位置Ｐ１’に配置される。その後アーク点弧により検出器５０が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６０が後退位置に配置され。
【００８２】
従って、成膜途中において真空アーク放電が繰り返し消え、その都度トリガー電極３５０によるアーク点弧が行われても、真空アーク放電が安定した状態で、すなわち真空アーク放電が未だ安定していないときに生じることがある膜形成のうえで好ましくない或いは膜質を低下させる粒子等が被成膜物体Ｓへ到達することがない、又は略ない状態で、膜形成が再開され、それだけ品質良好な膜が得られる。
【００８３】
また、電圧検出器５０が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると遮蔽板６０が速やかに後退位置へ出て膜形成が再開されるので、膜形成の開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく、それだけ効率良く膜形成できる。かくして炭素薄膜被覆物体が得られる。なお、物体へのバイアス電圧の印加は必ずしも要しない。
【００８４】
図３、図４は図２に示すタイプの真空アーク蒸着装置を用いてシリコン基板上に厚さ０．５μｍの炭素膜を形成した実験における成膜中のアーク点弧回数と得られた炭素膜の表面粗さとの関係を示している。
【００８５】
図３は遮蔽板を採用しなかった場合を示し、図４は遮蔽板を採用し、且つ、アーク放電点灯から遮蔽板を後退位置へ出すまでの時間を０秒、１秒、２秒とした場合を示している。
【００８６】
図３から分かるように、遮蔽板を採用しないと、アーク点弧回数の増加に伴って、形成される炭素膜の表面粗さが著しく増し、炭素膜質が著しく低下する。一方、図４から分かるように、遮蔽板を採用すると、アーク点弧回数の増加に伴う炭素膜表面粗さの増加割合が少なくなり、それだけ良質の膜を形成できる。さらに、アーク放電点灯後直ちに遮蔽板を後退位置へ出すよりも、真空アーク放電がより安定するアーク放電点灯後１秒後或いは２秒後に遮蔽板を後退位置へ出すと、アーク点弧回数の増加に伴う炭素膜表面粗さの増加割合が一層少なくなり、それだけ一層良質の膜を形成できる。
【００８７】
以上説明した真空アーク蒸着装置は蒸発源を一つ備えるものであったが、蒸発源は複数備えられていてもよい。図５、図６は複数の蒸発源を備えた装置の主要部の配置関係を示す図である。
【００８８】
図５の装置は、図示省略の駆動手段により回転されるホルダ２００に立設された長い棒状の被成膜物体Ｓ’に均一な炭素膜を形成する装置である。図２に示す蒸発源３０と同様の蒸発源３００が上下方向に複数段に配置されてホルダ２００上の被成膜物体Ｓ’に向けられるようになっている。これら蒸発源により被成膜物体Ｓ’表面に各部の膜厚が均一な炭素膜を形成できる。
【００８９】
各蒸発源３００とホルダ２００の間には遮蔽部材６０’が出入り可能であり、各蒸発源３００における真空アーク放電の点滅を検出する検出器（電流検出器又は電圧検出器）Ｄｔ１及び遮蔽部材位置やアーク点弧を制御する制御部ＣＯＮＴ１も設けられている。
【００９０】
各遮蔽部材６０’は駆動装置Ｄｒ１にて蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置可能である。
【００９１】
制御部ＣＯＮＴ１は、検出器Ｄｔ１のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての遮蔽部材６０’を遮蔽位置に配置し、すべての検出器Ｄｔ１が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると各遮蔽部材６０’を後退位置に配置するように各駆動装置Ｄｒ１を制御する。
【００９２】
図６の装置は、図示省略の駆動手段により回転されるホルダ２００’に載置された被成膜物体Ｓ”にアルミニウム（Ａｌ）及びチタン（Ｔｉ）を含有する、膜組成均一な膜を形成するための装置である。Ａｌカソードを有する二つの蒸発源３０１とＴｉカソードを有する二つの蒸発源３０２とがホルダ２００’のまわりに交互に配置されている。
【００９３】
各蒸発源とホルダ２００の間には遮蔽部材６０’が出入り可能であり、各蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器（電流検出器又は電圧検出器）Ｄｔ１及び遮蔽部材位置やアーク点弧を制御する制御部ＣＯＮＴ２も設けられている。
【００９４】
各遮蔽部材６０’は駆動装置Ｄｒ１にて蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置可能である。
【００９５】
制御部ＣＯＮＴ２は、検出器Ｄｔ１のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての遮蔽部材６０’を遮蔽位置に配置し、すべての検出器Ｄｔ１が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると各遮蔽部材６０’を後退位置に配置するように各駆動装置Ｄｒ１を制御する。
【００９６】
図５、図６に示す装置の場合、すべての検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間は、普通には、いずれかの検出器により最後の真空アーク放電点灯が検出されてから、該最後の真空アーク放電点灯があった蒸発源において該真空アーク放電が安定するに要する時間であるが、最後の放電点灯よりも例えば一つ前に点灯した蒸発源における放電の安定の方が長時間を要するような場合はその長い方の時間である。
【００９７】
なお、複数の蒸発源を有する真空アーク蒸着装置の場合、図１に示す装置のように、少なくとも一つの蒸発源に対し磁気フィルタを備えていてもよく、その場合、図１の装置の場合と同様に遮蔽部材の位置制御に代えて磁気フィルタのオン、オフ制御を行ってもよく、遮蔽部材の位置制御と磁気フィルタのオン、オフ制御の双方を行ってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、カソードに対向配置したトリガー電極を用いてカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、被成膜物体への膜形成の途中で真空アーク放電消えに応じてトリガー電極による真空アーク放電の誘発が行われる場合でも、膜形成開始から完了までの時間を徒に長びかせることなく品質良好な膜を形成できる真空アーク蒸着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空アーク蒸着装置の１例の概略構成を示す図である。
【図２】真空アーク蒸着装置のたの例の概略構成を示す図である。
【図３】遮蔽板を採用しない真空アーク蒸着装置による膜形成実験におけるアーク点弧回数と得られた膜の表面粗さとの関係を示す図である。
【図４】遮蔽板を採用した真空アーク蒸着装置による膜形成実験におけるアーク点弧回数と得られた膜の表面粗さとの関係を示す図である。
【図５】蒸発源を複数備える真空アーク蒸着装置の１例の主要部の配置図である。
【図６】蒸発源を複数備える真空アーク蒸着装置の他の例の主要部の配置図である。
【符号の説明】
１、１０ 成膜容器
１１、１０１ 容器壁
Ｓ 被成膜物品
２、２０ ホルダ
ＰＷ１、ＰＷ１０ バイアス電源
ＥＸ、ＥＸ’ 排気装置
３、３０ 蒸発源
４ 管体
４０ 壁体
３１、３１０ カソード
３２、３２０ カソード支持体
３３、３３０ 絶縁部材
３４ アノード
３５、３５０ トリガー電極
３５１、３５１’支持ロッド
３６、３６０ フィードスルー装置
Ｄ、Ｄ’ 往復直線駆動装置
ＰＷ２ 磁場形成用電源装置
Ｆ 磁気フィルター
ＣＬ コイル
Ｒ、Ｒ’抵抗
５ 電流検出器
５０ 電圧検出器
６、６０ 遮蔽板
Ｐ１、Ｐ１’遮蔽位置
Ｐ２ 後退位置
６１、６１０ 支持ロッド
３６’、３６０’フィードスルー装置
６００ 往復直線駆動装置
６００’往復揺動駆動装置
ＰＷ３、ＰＷ３０ アーク電源
７、７０ 制御部
２００、２００’ ホルダ
３００、３０１、３０２ 蒸発源
６０’ 遮蔽部材
Ｄｔ１ 検出器
ＣＯＮＴ１、ＣＯＮＴ２ 制御部
Ｄｒ１ 駆動装置
Claims (10)
- カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
該蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能の遮蔽部材と、
該遮蔽部材を該蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するための駆動装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記駆動装置を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする真空アーク蒸着装置。 - カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた遮蔽部材、該遮蔽部材の駆動装置及び該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各遮蔽部材は対応する前記蒸発源と被成膜物体を支持するためのホルダとの間に出入可能に設けられており、前記各駆動装置は対応する前記遮蔽部材を前記蒸発源とホルダとの間に位置する遮蔽位置又は該遮蔽位置から出た後退位置に配置するように該遮蔽部材を駆動するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記遮蔽部材を前記遮蔽位置に配置し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各遮蔽部材を前記後退位置に配置するように前記各駆動装置を制御することを特徴とする真空アーク蒸着装置。 - 少なくとも一つの前記蒸発源について、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタを備えているとともに、該ソレノイドコイルへ通電する電源装置を備えている請求項１又は２記載の真空アーク蒸着装置。
- 前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、すべての前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する請求項３記載の真空アーク蒸着装置。
- カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を前記ホルダの方へ偏向制御する、磁場形成用ソレノイドコイルを有する磁気フィルタと、
該ソレノイドコイルへ通電する電源装置と、
前記蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
該検出器が真空アーク放電消えを検出すると前記ソレノイドコイルへの通電を停止し、該検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると該ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする真空アーク蒸着装置。 - カソードに対向配置したトリガー電極によりカソードとアノード間の真空アーク放電を誘発する蒸発源を用いて被成膜物体上に膜形成する真空アーク蒸着装置であって、
複数の該蒸発源と、
該複数の蒸発源のそれぞれについて設けられた磁気フィルタ及び該磁気フィルタへ通電するための電源装置並びに該蒸発源における真空アーク放電の点滅を検出する検出器と、
制御部とを有しており、
前記各磁気フィルタは前記電源装置から通電される磁場形成用ソレノイドコイルを有しており、真空アーク放電により前記カソードに由来して生じるイオン化されたカソード材料の飛翔方向を該ソレノイドコイルにより形成される磁場により前記ホルダの方へ偏向制御するものであり、
前記制御部は、前記検出器のうち一つでも真空アーク放電消えを検出すると、前記各ソレノイドコイルへの通電を停止し、すべての前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してからすべての該真空アーク放電が安定するに要する時間が経過すると前記各ソレノイドコイルへ通電するように前記電源装置を制御することを特徴とする真空アーク蒸着装置。 - 前記検出器は真空アーク放電に基づく放電電流を検出する電流検出器であり、前記制御部は、該電流検出器が所定の放電電流値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の放電電流値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する請求項１から６のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
- 前記検出器は前記カソードへの印加電圧を検出する電圧検出器であり、前記制御部は、該電圧検出器が所定の電圧値を検出しないとき真空アーク放電が消えていると判断し、該所定の電圧値を検出すると真空アーク放電が点灯していると判断する請求項１から６のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
- 少なくとも一つの前記蒸発源におけるカソードは炭素を主成分とするカソードである請求項１から８のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
- 少なくとも一つの前記蒸発源におけるカソードは炭素を主成分とするカソードであり、前記制御部には、該炭素を主成分とするカソードを有する蒸発源のそれぞれについて、該蒸発源に対応する前記検出器が真空アーク放電点灯を検出してから該真空アーク放電が安定するに要する時間を１秒以上３秒以下に設定してある請求項１から８のいずれかに記載の真空アーク蒸着装置。
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