(57)【要約】【課題】真空アーク蒸着装置に柱状の陰極部材を用いた場合に生じるマクロパーティクルの衝突による膜品質の低下を防止できる真空アーク蒸着技術を提供する。【解決手段】陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、アーク放電に伴って陰極部材に形成されたアークスポットで陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、陰極部材に対向して配置された基材の表面に陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、トリガーを兼用する板状のシャッターとを備え、板状のシャッターが回転して陰極部材の先端に近接した際に、トリガーが陰極部材の先端に接触すると共に、板状のシャッターが陰極部材と基材との間に配置されるように構成されている真空アーク蒸着装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、前記アーク放電に伴って前記陰極部材に形成されたアークスポットで前記陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、前記陰極部材に対向して配置された基材の表面に前記陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、
前記トリガーを兼用する板状のシャッターとを備え、
前記板状のシャッターが回転して前記陰極部材の先端に近接した際に、前記トリガーが前記陰極部材の先端に接触すると共に、前記板状のシャッターが前記陰極部材と前記基材との間に配置されるように構成されていることを特徴とする真空アーク蒸着装置。
【請求項２】
前記陰極部材に前記トリガーを接触させる際に前記板状のシャッターが前記陰極部材と前記基材との間に配置されるように、前記板状のシャッターを回転させるシャッター回転機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項３】
陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、前記アーク放電に伴って前記陰極部材に形成されたアークスポットで前記陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、前記陰極部材に対向して配置された基材の表面に前記陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、
前記トリガーを兼用する板状のシャッターと、
前記シャッターを前記陰極部材との間で、前記陰極部材に向けて接近・離間可能に支持するシャッター支持機構と、
前記陰極部材の背面側に配置された磁石を移動させて、前記陰極部材の周囲に動磁場を形成する動磁場形成手段を備えており、
前記シャッターは、アーク放電開始時に前記陰極部材と前記基材の間の第１位置で前記陰極部材に接触した後、アーク放電中は前記陰極部材と前記基材の間の第１位置よりも基材側の第２位置に配置され、
前記動磁場形成手段は、前記プラズマが前記第２位置に配置された前記シャッターを迂回して前記基材の表面に誘導できるように動磁場を形成する
ことを特徴とする真空アーク蒸着装置。
【請求項４】
前記シャッターは、モリブデン、カーボン、タングステンのいずれかの材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項５】
前記陰極部材が、ガラス状炭素または積層状炭素から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項６】
請求項３に記載の真空アーク蒸着装置を用いて行う硬質炭素膜の成膜方法であって、
アーク放電開始時は、前記陰極部材に前記シャッターを前記第１位置に配置させて前記シャッターのトリガーを接触させ、
アーク放電中は、前記シャッターを前記第２位置に配置させ、
前記アーク放電中は、前記動磁場形成手段により形成された動磁場によって、前記アーク放電により発生したプラズマを、前記第２位置に配置されたシャッターを迂回させて前記基材に到達させて、前記基材上で成膜を行うことを特徴とする硬質炭素膜の成膜方法。
【請求項７】
請求項３に記載の真空アーク蒸着装置を用いて行う硬質炭素膜の成膜方法であって、
アーク放電開始時は、前記シャッターを前記第１位置に配置させ、
アーク放電中は、前記シャッターを前記陰極部材と前記基材の間を遮蔽しない第３位置に配置させ、前記陰極部材からのマクロパーティクルの放出周期に合わせて前記シャッターを前記第２位置に配置して成膜を行うことを特徴とする硬質炭素膜の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空アーク蒸着装置および真空アーク蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク放電を用いて基材表面に薄膜を形成するアーク蒸着には、通常、真空アーク蒸着装置および真空アーク蒸着方法が用いられている。図１６は、従来の真空アーク蒸着装置を示す概略図である。
【０００３】
図１６に示すように、従来の真空アーク蒸着装置は、真空チャンバー３１と、カーボン材料からなる円板状の陰極部材３２と、電源３４、３７と、トリガー３５と、台座部３６を備えており、真空チャンバー３１内の陰極部材３２と対向した位置に基材Ｗが基材支持部材３３で支持されている。そして、陰極部材３２を固定する台座部３６の背面側には、放電中の陰極部材３２に磁力が掛かるようにリング状の磁石３９が配置されている。
【０００４】
この真空アーク蒸着装置では、真空チャンバー３１内を排気系によって所定の真空度まで真空排気した後、電源３７により陰極部材３２に負の電圧を印加した状態で、トリガー３５を陰極部材３２に接触させた後に離間させることにより、陽極を兼ねる真空チャンバー３１と陰極部材３２との間でアーク放電を生じさせる。これにより、陰極部材３２にアークスポットが形成されて陰極部材３２の構成材料であるカーボンが蒸発し、真空チャンバー３１内にプラズマが発生する。そして、蒸発したカーボンが基材Ｗの表面に蒸着することにより、基材Ｗ上にカーボンの薄膜が形成される。
【０００５】
近年、この薄膜の適用分野をさらに広げるために、例えば、３．０μｍ以上と従来よりも膜厚を厚くすることが求められており、それを可能とする成膜方法として、例えば、陰極部材の形状を細い柱状にし、挿通孔を設けた台座部に挿通させて、この柱状の陰極部材を基材に向けて順次送り出すように構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１７はこのような柱状の陰極部材を備えた真空アーク蒸着装置を示す概略図である。図１７に示すように、この真空アーク蒸着装置においては、柱状の陰極部材２が、台座部６の挿通孔に挿通されて、真空チャンバー１の外側で陰極保持部材７に保持されている。さらに、陰極部材２を前方の基材Ｗに向けて順次送り出す送出機構１２が、陰極保持部材７の後方に設けられている。なお、図１７中の５は磁石、１５、１６は電源、１７は抵抗である。
【０００７】
このような構成とし、基材Ｗへの成膜が進むに従って陰極部材２が短くなった際に送出機構１２が陰極部材２を前方の基材Ｗに向けて送り出すことにより、従来よりも長時間の成膜を継続して行うことができるため、従来よりも厚い膜厚で薄膜を形成することができる。具体的に上記した膜厚が３．０μｍ以上の薄膜を形成する場合には、長さ１５０〜６００ｍｍの柱状の陰極部材２を用いて送出機構１２によって、真空チャンバー１内に陰極部材２を適宜送り出すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１４１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した柱状の陰極部材を用いた場合、アーク放電開始に際してトリガー３５を陰極部材２に接触させるときに高い頻度で火花（スパーク）が発生するという問題があった。
【００１０】
即ち、このようにスパークが発生した際には粒径の大きな粒子（マクロパーティクル）が飛散し、この粒子が基材Ｗに衝突するため、基材Ｗの表面が傷付いたり、形成された薄膜の表面精度が悪化して膜品質が低下する。
【００１１】
そこで本発明は、真空アーク蒸着装置に柱状の陰極部材を用いた場合に生じるマクロパーティクルの衝突による膜品質の低下を防止できる真空アーク蒸着技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記した図１７に示すような真空アーク蒸着装置の場合、トリガー３５の接触によるスパークの発生自体を抑制することは非常に困難である。そこで、本発明者は、スパークの発生を抑制することに替えて、飛散したマクロパーティクルを基材Ｗに付着させなければ良いと考え、付着を防止するための具体的な手法について検討した。
【００１３】
その結果、トリガー３５を陰極部材２に接触させて放電を開始する際に、陰極部材２とトリガー３５との接触位置（陰極部材２の先端）と基材Ｗとの間にシャッターを配置させれば、アーク放電開始時に飛散したマクロパーティクルをシャッターで遮断して、マクロパーティクルの基材Ｗへの付着を防止できることに思い至った。
【００１４】
具体的には、トリガーを板状のシャッターに取り付けて一体化させることによりトリガーを兼用するシャッター（トリガー兼シャッター）を作製し、このトリガー兼シャッターをアーク放電開始時のみ陰極部材２と接触させて基材Ｗとの間に配置する一方、成膜中は、トリガー兼シャッターを回転軸を中心として旋回させて陰極部材２との接触位置から陰極部材２と基材Ｗの間を遮蔽しない位置に移動させれば、マクロパーティクルの基材Ｗへの付着を防止できると考え、実験の結果、その効果を確認した。
【００１５】
請求項１および請求項２に記載の発明は上記の知見に基づくものであり、請求項１に記載の発明は、
陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、前記アーク放電に伴って前記陰極部材に形成されたアークスポットで前記陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、前記陰極部材に対向して配置された基材の表面に前記陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、
前記トリガーを兼用する板状のシャッターとを備え、
前記板状のシャッターが回転して前記陰極部材の先端に近接した際に、前記トリガーが前記陰極部材の先端に接触すると共に、前記板状のシャッターが前記陰極部材と前記基材との間に配置されるように構成されていることを特徴とする真空アーク蒸着装置である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、
前記陰極部材に前記トリガーを接触させる際に前記板状のシャッターが前記陰極部材と前記基材との間に配置されるように、前記板状のシャッターを回転させるシャッター回転機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の真空アーク蒸着装置である。
【００１７】
上記した真空アーク蒸着装置を用いることにより、スパークにより発生したマクロパーティクルの基材への飛散は防止できるようになったが、検討を進めると、アーク放電による成膜の繰り返しによって柱状の陰極は螺旋状に消耗していくが、この消耗の過程で、成膜中に、消耗した陰極の折損片や陰極の表面に堆積した堆積物の剥離片など（以下、総称して「折損片等」ともいう）がマクロパーティクルとなって飛散して基材表面を傷つけ、微粒子が飛び散った状態の欠陥（星雲状欠陥）の発生を招くことが分かった。
【００１８】
そこで、本発明者は、このような星雲状欠陥の発生を抑制する手法についてさらに検討を行った。具体的には、まず、アーク放電開始時だけでなく成膜中も陰極部材と基材との間にシャッターを配置しておくようにすれば、星雲状欠陥を招くマクロパーティクルを遮蔽できると考えたが、この場合には、シャッターがマクロパーティクルだけでなく硬質炭素膜を成膜するためのプラズマまでも遮蔽してしまい、好ましい手法ではないことが分かった。
【００１９】
そこで、本発明者は、マクロパーティクルを遮蔽する一方でプラズマを遮蔽することなく基材まで輸送する方法について検討を行い、ビーム状のプラズマは磁石から発生する磁界に沿って基材に向けて輸送されるという特性を有していることに着目した。そして、台座部の背面側に配置されている磁石を回転させた場合、陰極部材の周囲に動磁場が形成されて磁界の向きが変化するため、プラズマの進路を変更できることに思い至った。
【００２０】
即ち、陰極部材の周囲に動磁場を形成した場合、磁界の向きの変化に応じてビーム状のプラズマの輸送方向が変化するため、陰極部材と基材との間にシャッターが配置されていても、シャッターの外側を迂回させてプラズマを基材まで輸送して、表面に到達させることができる。
【００２１】
また、アーク放電開始後は成膜に支障が生じない位置に後退させていたシャッターの配置位置についても検討を行った。その結果、図４に一例を示すように、アーク放電開始時には、上記と同様に、シャッター１３を陰極部材２の先端部分（第１位置：Ａ）に接触させるが、アーク放電を開始した後の成膜中には、陰極部材２から基材Ｗに向けて離間させて陰極部材２と基材Ｗの間の板状の面が陰極部材２に対して正対する位置（第２位置：Ｂ）にシャッター１３が配置されるように、シャッター１３を陰極部材２に対して接近・離間可能に支持すれば、折損片等をシャッター１３で十分に遮蔽できることが分かった。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、上記の知見に基づくものであり、
陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、前記アーク放電に伴って前記陰極部材に形成されたアークスポットで前記陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、前記陰極部材に対向して配置された基材の表面に前記陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、
前記トリガーを兼用する板状のシャッターと、
前記シャッターを前記陰極部材との間で、前記陰極部材に向けて接近・離間可能に支持するシャッター支持機構と、
前記陰極部材の背面側に配置された磁石を移動させて、前記陰極部材の周囲に動磁場を形成する動磁場形成手段を備えており、
前記シャッターは、アーク放電開始時に前記陰極部材と前記基材の間の第１位置で前記陰極部材に接触した後、アーク放電中は前記陰極部材と前記基材の間の第１位置よりも基材側の第２位置に配置され、
前記動磁場形成手段は、前記プラズマが前記第２位置に配置された前記シャッターを迂回して前記基材の表面に誘導できるように動磁場を形成する
ことを特徴とする真空アーク蒸着装置である。
【００２３】
そして、シャッターの材料としては、プラズマでも融解しない高融点でかつ導電性がある材料、例えばモリブデン、カーボン、タングステンなどが好ましく用いられ、これらの材料で形成されたシャッターを用いることにより、マクロパーティクルの基材への飛散を効果的に防止することができる。
【００２４】
即ち、請求項４に記載の発明は、
前記シャッターは、モリブデン、カーボン、タングステンのいずれかの材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の真空アーク蒸着装置である。
【００２５】
また、陰極部材がカーボンである場合、陰極部材の材料としてガラス状炭素や積層状炭素を用いることが好ましい。このようなガラス状炭素は、粒界が存在しないため、アーク放電開始時に陰極部材からスパークが発生し難く、マクロパーティクルが飛散することをより適切に防止することができる。
【００２６】
即ち、請求項５に記載の発明は、
前記陰極部材が、ガラス状炭素または積層状炭素から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の真空アーク蒸着装置である。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明は、方法の面から以下にように捉えることができる。
【００２８】
即ち、請求項６に記載の発明は、
請求項３に記載の真空アーク蒸着装置を用いて行う硬質炭素膜の成膜方法であって、
アーク放電開始時は、前記陰極部材に前記シャッターを前記第１位置に配置させて前記シャッターのトリガーを接触させ、
アーク放電中は、前記シャッターを前記第２位置に配置させ、
前記アーク放電中は、前記動磁場形成手段により形成された動磁場によって、前記アーク放電により発生したプラズマを、前記第２位置に配置されたシャッターを迂回させて前記基材に到達させて、前記基材上で成膜を行うことを特徴とする硬質炭素膜の成膜方法である。
【００２９】
上記の方法により、前記した陰極部材２から放出される折損片等のマクロパーティクルが飛散して基材に到達することを防止できるが、常時、シャッターを第２位置に配置させていると、成膜速度の低下が避けられない。そこで、より効率的な成膜を行う手法として、本発明者は、折損片等のマクロパーティクルの放出が、周期的に発生していることに着目し、マクロパーティクルが放出されていないときにはシャッターを第２位置から陰極部材と基材の間を遮蔽しない第３位置へと退避させておき、マクロパーティクが放出される周期に合わせてシャッターを第２位置に配置すればよいと考えた。これにより、成膜効率の低下を最小限に抑えながら、折損片等のマクロパーティクルによる欠陥の発生を防止することができる
【００３０】
即ち、請求項７に記載の発明は、
請求項３に記載の真空アーク蒸着装置を用いて行う硬質炭素膜の成膜方法であって、
アーク放電開始時は、前記シャッターを前記第１位置に配置させ、
アーク放電中は、前記シャッターを前記陰極部材と前記基材の間を遮蔽しない第３位置に配置させ、前記陰極部材からのマクロパーティクルの放出周期に合わせて前記シャッターを前記第２位置に配置して成膜を行うことを特徴とする硬質炭素膜の成膜方法である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、真空アーク蒸着装置に柱状の陰極部材を用いた場合に生じるマクロパーティクルの蒸着による膜品質の低下を防止できる真空アーク蒸着技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。
【図２Ａ】シャッターの形状の一例を示す正面図である。
【図２Ｂ】シャッターの形状の他の一例を示す正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。
【図４】アーク放電開始時およびアーク放電実施時のシャッターを側面から見た模式図である。
【図５】アーク放電実施時のシャッターの停止位置を示す平面図である。
【図６】真空アーク蒸着装置の陰極部材周辺の構造を説明する図である。
【図７】真空アーク蒸着装置の陰極部材周辺の構造を説明する図である。
【図８】磁石から陰極部材の先端までの距離ｄ１に対する閾値Ｔ１、Ｔ２を説明する図である。
【図９】アーク放電中の放電電圧の測定結果の一例を示す図である。
【図１０】図９の測定結果の５０点データの平均値の算出結果を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。
【図１２】実験２で使用した真空アーク蒸着装置を模式的に示す図である。
【図１３】実験２において形成された薄膜を構成する粒子のサイズを測定した結果を示す図である。
【図１４】静磁場の条件下で形成された薄膜の膜厚分布を測定した結果を示す図である。
【図１５】動磁場の条件下で形成された薄膜の膜厚分布を測定した結果を示す図である。
【図１６】従来の真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。
【図１７】柱状の陰極部材を用いた真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
【００３４】
［１］第１の実施の形態
１．第１の実施の形態の概要
はじめに第１の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の基本的構造について説明する。図１は第１の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置は、従来、陰極部材２の近傍に固定されていたトリガー３５（図１７）に替えて、トリガー１４を備えた可動式のシャッター１３、シャッター支持機構４２を備えている点を除いて、図１７に示した真空アーク蒸着装置と共通している。なお、図１中の１ａは真空チャンバー１を真空排気するための排気口である。
【００３５】
２．第１の実施の形態の真空アーク蒸着装置の特徴的な部分
（１）シャッター
図１に示すように、本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置は、トリガー１４がシャッター１３に設けられており、シャッターがトリガーを兼用している。これにより、トリガー１４を陰極部材２に接触させる際に、陰極部材２からマクロパーティクルが発生しても、シャッター１３がマクロパーティクルの基材方向への飛散を遮断するため、基材Ｗにマクロパーティクルが付着することを防止できる。
【００３６】
本実施の形態において、トリガー１４を備えた板状のトリガー兼シャッターであるシャッター１３は、陰極部材２の下方に配置されて陰極部材２に向けて回転可能に設けられている。このようなシャッターの具体的な形状を２例、図２Ａ、図２Ｂに示す。図２Ａ、図２Ｂに示すように、本実施の形態のシャッター１３は、角板状または円板状の部材であり、そのサイズ、例えば図２Ａで示したシャッターの辺の長さｌおよびｗは、陰極部材２（図１）のスパーク発生源から見て基材Ｗがシャッター１３で隠されるように適宜決定される。そして、シャッター１３の陰極部材２（図１）側の面の中央部分には、モリブデン（Ｍｏ）製のトリガー１４が取り付けられている。なお、トリガー１４は、図１に示すように、シャッター１３とシャッター支持機構４２を介して電源１６に接続されている。
【００３７】
図１に示すように、シャッター１３は、シャッター支持機構４２に回転可能に支持されており、シャッター支持機構４２は、モーター（図示せず）と支軸４２ｂと回転軸４２ｃを備えている。モーターを稼働させることにより、回転軸４２ｃに取り付けられたシャッター１３を、図中の矢印のように回転軸４２ｃを回転中心として回転させて、シャッター１３に設けられたトリガー１４を陰極部材２に接触させることができる。
【００３８】
そして、アーク放電を開始する際は、上記の様にシャッター１３を回転させてトリガー１４を陰極部材２の先端に接触させる。このとき、従来と同様に陰極部材２からスパークが発生するが、トリガー１４と陰極部材２とが接触している間は、陰極部材２と基材Ｗとの間にシャッター１３が配置されているため、スパークにより発生したマクロパーティクルはシャッター１３に遮蔽されて基材Ｗに付着することはない。
【００３９】
そして、成膜時には、シャッター１３を回転軸４２ｃを回転中心として陰極部材２から離れる方向に旋回させることにより、陰極部材２と基材Ｗの間を遮蔽しない位置に配置することができるため、陰極部材から発生するプラズマの基材Ｗへの輸送が遮蔽されることなく成膜させることができ、品質の高い薄膜を基材Ｗの表面に作製することができる。
【００４０】
また、本実施の形態のように、シャッター１３をトリガー１４と一体化させてトリガー兼シャッターとすることにより、トリガー１４を陰極部材２に接触させるための動作と、シャッター１３を陰極部材２と基材との間に配置させる動作を同時に行うことができる。そして、このようにシャッター１３とトリガー１４とを一体化させると、シャッターとトリガーとを同期させて動作させるような複雑な機構を設ける必要がなくなるため、設備コストの軽減に貢献することもできる。
【００４１】
なお、トリガー１４には、上記したＭｏ以外に、Ｗ、Ｔａ等の高融点金属材料やＣ等の高融点でかつ導電性を有する材料が望ましい。
【００４２】
（２）陰極部材
陰極部材の素材は、特に限定されないが、炭素を素材とする場合にはガラス状炭素または積層状炭素から構成されていることが好ましい。
【００４３】
３．本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置は、アーク放電を開始する際に陰極部材２と基材Ｗとの間にシャッター１３が配置されているため、図１７に示すような柱状の陰極部材を用いた場合に生じる、アーク放電開始時に発生するマクロパーティクルの問題を解決することができると共に、成膜時にはシャッター１３は陰極部材２から発生ずるプラズマを遮蔽しない位置に移動してプラズマによる成膜が抑制されないため、高い品質の薄膜を安定的かつ効率的に成膜することができる。
【００４４】
［２］第２の実施の形態
１．第２の実施の形態の概要
図３は第２の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の構成を示す概略図である。図３に示すように、本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置の基本的な構造は、第１の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置と同様である。
【００４５】
しかし、本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置は、成膜中のシャッター１３の配置が第１の実施の形態の配置から変更されていると共に、動磁場形成手段を備えている点において、第１の実施の形態に係る真空アーク蒸着装置と異なっている。
【００４６】
前記したように、図４に一例を示すシャッター１３は、アーク放電開始時には、第１の実施の形態と同様に、陰極部材２に基材側から接触する第１位置Ａに配置されるが、アーク放電中（成膜中）は陰極部材２から基材Ｗに向けて少し離れた第２位置Ｂに配置される。
【００４７】
そして、動磁場形成手段は、図３に示すように、磁石５を回転させて陰極部材２の周囲に動磁場を形成するように設けられている。このような動磁場を形成することにより、折損片等のマクロパーティクルをシャッター１３で遮蔽する一方で、アーク放電により発生したビーム状のプラズマ９を第２位置Ｂに配置されたシャッター１３を迂回して基材表面に到達させることができるため、より品質が高い薄膜を安定して成膜することができる。
【００４８】
２．第２の実施の形態の真空アーク蒸着装置の特徴的な部分
（１）シャッター
図３に示すように、シャッター１３は、板状でトリガー１４を備えたトリガー兼シャッターであり、電源１６に接続されている。中央部分に設けたトリガー１４を陰極部材２に接触させることによりアーク放電が開始され、開始後、シャッター１３を陰極部材２から少し離間させることで陰極部材２と真空チャンバー１との間でアーク放電が開始される。
【００４９】
シャッター１３は、アーク放電開始時および成膜時に陰極部材２と基材Ｗの間に配置され、スパーク発生時に、スパーク発生源から基材Ｗに方向に向かって飛散するマクロパーティクルを遮蔽する。また、アーク放電時には陰極部材２からｍｍオーダーサイズの折損片が飛来することがあり、基材表面に多数の微粒子からなる星雲状の欠陥が生じる。これらのようなマクロパーティクルを遮蔽することによってこのような欠陥の発生が防止される。
【００５０】
シャッター１３の形状は、第１の実施の形態の場合と同様に、スパーク発生源と基材Ｗとの間を遮蔽できるよう基材Ｗの形状に合わせて適宜決定される（図２参照）。
【００５１】
前記した通り、図４はアーク放電開始時およびアーク放電実施時のシャッター１３の位置と姿勢を示す模式図であり、図５はアーク放電実施時のシャッターの位置を示す平面図である。シャッター１３は、支持機構４２で陰極部材２に対して垂直方向の回転軸４２ｃに対して旋回可能に支持されている。そして、アーク放電開始時には、陰極部材２に接近して第１位置Ａでトリガー１４が陰極部材２に接触して、アーク放電が開始する。その後、シャッター１３は陰極部材２から離間して、陰極部材２と基材Ｗの間の所定の第２位置Ｂで、板状の面が陰極部材２に対して垂直に対向する姿勢で停止する。
【００５２】
アーク放電開始時にはシャッター１３が陰極部材側に傾く。シャッター１３の停止位置は、このように傾いた状態でトリガー１４を陰極部材２に確実に接触させることが可能であること、プラズマがシャッター１３を迂回し易いことなどを考慮して図５に示す陰極部材２の先端とシャッター１３との距離ａ１が適宜決定される。即ち、陰極部材２先端とシャッター１３との距離ａ１が大きい場合、アーク放電開始時にトリガー１４を陰極部材に確実に接触させることが難しく、小さい場合にはプラズマを迂回させることが難しくなる。一方、シャッター１３と基材Ｗとの距離ａ２が小さい場合、プラズマを迂回させることが難しくなり、またシャッター１３のサイズを大きくしなければならないため、移動の操作性が悪い。具体的には陰極部材の先端からの距離ａ１は、１５ｍｍ程度に設定される。
【００５３】
本実施の形態において、シャッター１３のサイズ、例えば図２Ａで示したシャッターの辺の長さｌおよびｗは、スパーク発生源から見て基材Ｗがシャッター１３で隠されるように、スパーク発生源となる陰極部材２の先端とシャッター１３との距離ａ１、シャッター１３と基材Ｗとの距離ａ２、さらには、基材Ｗのサイズを勘案して適宜決定される。なお、回転軸４２ｃに接続されるシャッター１３の棒状部分はプラズマの迂回を阻害しないようにできるだけ細くすることが好ましい。
【００５４】
また、シャッター１３の材料には、第１の実施の形態と同様に、プラズマでも融解しない高融点材料であると共に、飛散するマクロパーティクルの衝撃に耐え得る材料、例えばモリブデン、カーボン、タングステンなどが用いられる。
【００５５】
そして、シャッター１３にトリガーを兼ねさせることにより、第１の実施の形態と同様に、トリガーを陰極部材２に接触させるための動作と、シャッター１３を陰極部材２と基材との間に配置させる動作を同時に行うことができる。また、シャッターとトリガーとを同期させて動作させるような複雑な機構を設ける必要がなくなるため、設備コストの軽減に貢献することもできる。
【００５６】
（２）シャッター支持機構
シャッター支持機構４２は、回転軸４２ｃを介してシャッター１３を回転可能に支持する支軸４２ｂを陰極部材２と平行に配置することにより形成されており、モーター（図示せず）によるモーター駆動で回転軸４２ｃを回転させることによりシャッター１３を回転軸４２ｃを中心として、陰極部材２に向けて旋回できるように構成されている。これにより、アーク放電開始時に陰極部材２に接近させることができると共に、アーク放電中は陰極部材２から基材Ｗに向けて離間させて陰極部材２と基材Ｗの間の所定の位置で板状の面が陰極部材２に対して正対するように停止させることができる。
【００５７】
本実施の形態のようにシャッター１３を回転軸４２ｃを中心として旋回させることにより、陰極部材２の軸とシャッター１３に設けられたトリガー１４との間に位置ずれが生じない。また回転軸の回転の角度は、高い精度で制御することができるため、精度良く所定の位置に停止させることができる。また、確実に陰極部材に対して正対するように停止させることができる。
【００５８】
なお、シャッター１３の移動には、上記した旋回方式ではなく、ピストン方式を用いることもできる。即ち、シャッター１３を支軸４２ｂに対して直立させ、支軸４２ｂを軸方向に移動させることでシャッター１３を陰極部材２と基材Ｗの間で移動させ、陰極部材２と接近・離間させる。
【００５９】
（３）動磁場形成手段
動磁場形成手段は、磁石５を移動させて陰極部材２の周囲に動磁場を形成し、陰極部材２の周囲に動磁場を形成するように構成されている。
【００６０】
具体的には、従来、台座部６の背面側にリング状の磁石５を配置した場合、陰極部材２の周囲に静磁場が形成されて、陰極部材２から強い指向性を有するビーム状のプラズマが発生することが知られていたが、さらに、第２の実施の形態においては、単に磁石５を台座部６の背面側に配置するだけではなく、成膜を行っている間、磁石５を回転させて陰極部材２の周囲に動磁場を形成させる。
【００６１】
これにより、変化する磁界の向きの変化に応じてビーム状のプラズマ９の向きが変化するため、陰極部材２と基材Ｗの間に配置されたシャッター１３を迂回してプラズマを基材に到達させることができ、効率的な成膜を行うことができる。
【００６２】
図６は陰極部材周辺の構造を説明する図である。図６に示すように、動磁場形成手段４１は、磁石５を支持する支持板４にベルト４ａを取り付けることにより構成されている。ベルト４ａはプーリー４１ｂに架け渡されており、プーリー４１ｂにはモーター４１ａが取り付けられている。そして、モーター４１ａを作動させてプーリー４１ｂを回転させることにより、ベルト４ａを介して支持板４が回転して、支持板４に支持された磁石５が陰極部材２の周囲を回転するように構成されている。
【００６３】
このような構造の動磁場形成手段４１によって、磁石５を回転させることにより、成膜中の陰極部材２の周囲に動磁場を形成させることができるため、図３に示すようにビーム状のプラズマ９を回転させながら基材Ｗの表面に照射することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、動磁場形成手段として磁石５を回転させる機構を採用しているが、陰極部材の周辺に動磁場を形成させるためには、必ずしも磁石５を回転させる必要はない。例えば、磁石を上下方向などに直線的に移動させた場合でも、陰極部材の周辺に動磁場を形成させることができる。
【００６５】
３．本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態に係る真空アーク蒸着装置は、アーク放電開始時だけでなく、折損片等のマクロパーティクルの放出時にも、陰極部材２と基材Ｗとの間にシャッター１３が配置されるように構成されているため、より高い品質の薄膜を、より効率的に安定して成膜することができる。
【００６６】
４．第２の実施の形態におけるより好ましい形態
上記の第２の実施の形態により、前記した陰極部材２から放出される折損片等のマクロパーティクルが飛散して基材に到達することを防止できるが、常時、シャッターを第２位置に配置させていると、成膜速度の低下が避けられない。そこで、本実施の形態においては、図４に示すように、折損片等のマクロパーティクルの放出周期に合わせて、マクロパーティクルを遮蔽する位置（第２位置Ｂ）にシャッター１３を移動させることが好ましい。これにより、折損片等のマクロパーティクルの放出時にはシャッターでマクロパーティクルを遮蔽することができる一方、マクロパーティクルの放出がないときにはプラズマを基材までそのまま輸送することができるため、マクロパーティクルによる欠陥の発生を防止しながら、成膜効率の低下を最小限に抑制してより効率的な成膜を行うことができる。
【００６７】
具体的には、アーク放電が開始されると、陰極部材２とトリガー１４との接触を解除するために、シャッター１３を第１位置Ａから基材方向に離間させ、その後、直ちに元の待機位置（第３位置Ｃ）まで移動させる。そして、成膜中、シャッター１３は、基本的に、第３位置Ｃに保持される。しかし、前記したように、成膜中には陰極部材２から周期的に折損片等のマクロパーティクルが放出されて基材上に星雲状欠陥が形成される恐れがあるため、その際には、シャッター１３を第３位置Ｃから第２位置Ｂへと移動させて、折損片等のマクロパーティクルを遮蔽する。この結果、高い品質の蒸着膜を高い効率で成膜することができる。
【００６８】
［３］その他の付加することが好ましい態様
上記した第１および第２の実施の形態においては、以下の態様が付加されていることが好ましい。
【００６９】
１．陰極の送出機構および磁界発生手段
柱状の陰極部材を用いた真空アーク蒸着装置では、成膜中にアークスポットが消滅して、成膜が継続できなくなる事態が発生して、作業効率の低下を招いてしまう恐れがある。また、成膜中の陰極部材に形成されていたアークスポットが、台座部に飛び火のように移動して火花（スパーク）を生じることにより、マクロパーティクルの飛散を招いて、膜品質を低下させる恐れがある。そこで、このようなアークスポットの消滅やスパークの発生を防止するために、陰極の送出機構および磁界発生手段を設けることが好ましい。
【００７０】
（１）陰極の送出機構
図７は真空アーク蒸着装置の陰極部材周辺の構造を説明する図である。陰極部材２は、真空チャンバー１の側壁にスライド可能に保持されている。具体的には、真空チャンバー１の側壁には、挿通孔を有する台座部６が取り付けられており、台座部６の後方に筒状の陰極保持部材７が設けられている。そして、柱状の陰極部材２が、台座部６と陰極保持部材７に挿通されてスライド可能に保持されている。そして、陰極保持部材７の後方には陰極の送出機構（以下、単に「送出機構」ともいう）１２が設けられている。送出機構１２には、例えばモーター駆動方式の機構が用いられており、送出用モーター１２ａを駆動させ、公知の機構を用いて送出用モーター１２ａの回転をロッド１２ｂの軸方向の運動に変え、ロッド１２ｂで陰極部材２を基材Ｗが配置された前方に向かって送り出すように構成されている。
【００７１】
そして、送出機構１２を用いて、陰極部材２の台座部６からの突出長さを適切に維持することにより、アークスポットの消滅を防止することができる。
【００７２】
（２）磁界発生手段
また、台座部６の背面側には、磁界発生手段としての磁石５と、磁石５を支持する支持板４が設けられている。磁石５は陰極部材２の周囲に磁界を生じさせることにより、アーク放電中に陰極部材２に生じるアークスポットの挙動を制御する。即ち、陰極部材２の先端部分に磁力を掛けることによって、アークスポットをアーク放電が維持される位置に留まるように作用する。これにより、成膜中のアークスポットの消滅およびスパークの発生を低減させることができる。
【００７３】
２．調整機構
また、送出機構１２による陰極部材２の送り出しを制御して磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１(図１参照)を調整する調整機構を備えていることが好ましい。
【００７４】
即ち、上記したアークスポットの消滅について調査した結果、図１に示す台座部６の表面からの陰極部材２の突出量ｄ２がアークスポットの消滅に関係しており、陰極部材２の突出量ｄ２が小さくなると、台座部６の背面側に配置されたリング状の磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１が短くなりすぎて、陰極部材２に磁力を作用させても、アークスポットの消滅が発生しやすいことが分かった。
【００７５】
そして、実験の結果、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１が５４ｍｍ以上の場合に、陰極部材２のアークスポットに適切に磁力を届かせて、アーク放電を維持してアークスポットの消滅を防止できることを見出した。
【００７６】
また、柱状の陰極部材２を用いた場合、上記したように、アークスポットの台座部への移動が発生する問題が発生していたが、実験と検討を行った結果、このアークスポットの台座部への移動の問題についても、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１が関係していることが分かった。
【００７７】
即ち、上記したアークスポットの消滅とは逆に、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１が長くなりすぎると、陰極部材２の先端近傍に形成されたアークスポットに磁力が届かなくなり、アークスポットの挙動を制御することができなくなるため、アークスポットが台座部６に飛び火のように移動してしまう。
【００７８】
そして、実験の結果、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を８７ｍｍ以下にすることにより、陰極部材２の先端に適切に磁力を届かせて、アークスポットの台座部６への移動を防止できることを見出した。
【００７９】
調整機構は、送出機構１２を制御して、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を調整する。調整機構は、陰極部材２の先端の位置を検出する検出手段と、検出した陰極部材２の先端の位置に基づいて磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を測定する距離測定手段と、距離測定手段による距離ｄ１の測定結果に基づいて送出機構１２を制御する制御手段とを備えている。
【００８０】
検出手段としては、例えば、先端位置の両端に設けられた発信部と受光部を有するレーザーセンサーが用いられる。このレーザーセンサーは先端部が短くなり、受光部でレーザー受信することにより、陰極部材２の先端の位置を検出する。
【００８１】
距離測定手段は、検出手段に接続されており、台座部６の背面側に設けられた磁石５の位置が予め記録されている。そして、上記した検出手段により検出された陰極部材２の先端の位置と、予め記録された磁石５の位置との差を算出することにより、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を求める。
【００８２】
また、制御手段には、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１に対する下限の閾値Ｔ１と、上限の閾値Ｔ２とが予め設定されている（図８参照）。制御手段は、この閾値Ｔ１、Ｔ２の範囲内に陰極部材２の先端が常に位置するように送出機構１２を制御することにより、アーク放電が行われる陰極部材２の先端を磁石５からの磁力が掛かり、かつ、アーク放電が維持される領域に（図８中の「安定放電領域」）維持する。
【００８３】
具体的には、図８に示す下限の閾値Ｔ１は、アークスポットの消滅が発生するか否かの境界の値であり、一方、上限の閾値Ｔ２は、陰極部材２の先端が磁石５と離れすぎて、磁力によるアークスポットの制御が困難になるか否か境界の値であり、Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ５４ｍｍ、８７ｍｍに設定される。このような閾値Ｔ１、Ｔ２との間の値に距離ｄ１が維持されることにより、アーク放電を安定的に継続させて長時間の成膜を行うことが可能となる。
【００８４】
３．送り出し量の調整
真空アーク蒸着装置は、アーク放電中の陰極部材における放電電圧を測定して、この放電電圧の測定結果に基づいてアークスポットの位置を検知し、アークスポットの位置が陰極部材にない場合に、アーク放電を一時停止させた後、アーク放電を開始させるように構成されていることが好ましい。
【００８５】
上記したように、図１７に示すような従来の真空アーク蒸着装置において柱状の陰極部材２を用いた場合、アークスポットが飛び火のように台座部６に移動することにより、マクロパーティクルが発生して薄膜の品質を低下させる恐れがある。
【００８６】
これに対して、上記調整機構により、陰極部材２の先端が図８中の「安定放電領域」に常に位置するように調整することにより、アークスポットが台座部６に移動することを防止できるが、不測の事態によりアークスポットが台座部６に移動する可能性はまだ残っている。
【００８７】
そこで、台座部にアークスポットが移動したことを検知して、この検知結果に基づいてアーク放電を停止させ、その後、アークスポットが陰極部材２の先端となるように調整してから放電を再開するように構成することが好ましい。これにより、台座部にアークスポットが移動した状態で、アーク放電が継続して行われることがなくなるため、マクロパーティクルが基材に付着することを防止することができる。
【００８８】
具体的には、例えば、台座部にアークスポットが移動したことを正確に検知する指標として、アーク放電の放電電圧を用いる。通常、陰極部材と台座部との間には、材料や形状の違いによってアーク放電に対する抵抗値に差があるため、アークスポットが陰極部材に存在している場合と台座部に移動した場合とで放電電圧が変動する。このアーク放電中の放電電圧を測定すると、図９に示すような波形が得られる。なお、図９において、縦軸は計測電圧であり、横軸は時間である。
【００８９】
図９より、柱状の陰極部材にアークスポットが存在している間は放電電圧の絶対値が高くなり（２５〜５０Ｖ）、円板状の台座部にアークスポットが移動した後（図９中の３０ｓｅｃ以降）に放電電圧の絶対値が低くなることが分かる（１０〜４０Ｖ）。なお、図９では陰極部材にガラス状炭素を用い、台座部に金属材料を用いた場合の結果を示しているが、例えば、突起部と台座部の両方を同じ材料（ガラス状炭素）で形成した場合においても、陰極部材と台座部とでは形状が異なるため放電電圧の絶対値が変化する。このように陰極部材と台座部は材料や形状などの違いによって抵抗値が異なるため、この抵抗値の差に基づいてアーク放電の放電電圧が変化する。
【００９０】
そして、放電電圧に対する閾値を予め設定しておき、アーク放電中の放電電圧を測定して閾値と定常的に比較し、閾値よりも低い放電電圧の絶対値が測定された場合には、アークスポットが台座部に移動したと判定してアーク放電を一時停止させる。これにより、台座部にアークスポットが位置した状態でアーク放電が継続して行われることがなくなり、マクロパーティクルが基材に付着することを防止することができる。
【００９１】
なお、放電電圧波形には振れ幅があり、振れ幅が大きい場合には、閾値との比較が困難になることがある。このような場合には、例えば、隣り合う５０点のデータの平均値を順次求めるような波形処理を行うと、図１０に示すように、図９の実測波形に比べて振れ幅が非常に小さくなった波形を得ることができる。この波形に基づいて、アークスポットが移動することによる放電電圧の変化を適切に検出することができる。
【００９２】
４．トリガーとシャッターの他の形態
上記した第１の実施の形態においては、トリガーとシャッター１３を一体とし、シャッターにトリガーを兼ねさせているが、これに限定されず、シャッターとトリガーを別体にしてもマクロパーティクルを遮断することは可能である。例えば、図１１に示すように、支持部材４３に回転可能に取り付けられたアーム１４ａの先端にトリガー１４を取り付けると共に、トリガー１４が陰極部材２に接触する際に陰極部材２と基材Ｗの間に配置されるように、昇降可能な板状のシャッター１３ａを設けてもよい。
【００９３】
そして、上記のように、シャッターとトリガーを別体にする場合には、シャッターとトリガーの各々の動作を同期させるような機構を設けることが好ましい。具体的には、トリガー１４を陰極部材２に接触させる動作を開始する際に、板状のシャッター１３ａを下降させて陰極部材２と基材Ｗの間に配置させるようなシャッター移動機構（図示省略）を設けることが好ましい。
【００９４】
また、本実施の形態のように、アーム１４ａの先端にトリガー１４を取り付ける場合、トリガー１４として薄い箔状の部材を用いることが好ましい。これにより、トリガー１４が陰極部材２に接触した際の衝撃で陰極部材２が破損することを防止することができる。
【実施例】
【００９５】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
【００９６】
１．実験１
（１）実験条件
本実験においては、図１２に示すような真空アーク蒸着装置を用いて、シャッターを設ける必要性について検討した。なお、実験条件は以下のように設定した。
【００９７】
磁石      ：ネオジム磁石
磁力      ：陰極部材の軸方向７１Ｇａｕｓｓ、径方向２６Ｇａｕｓｓ
陰極部材  ：直径３ｍｍの柱状のガラス状炭素
アーク電流：８０Ａ
【００９８】
具体的には、図１２に示すように、アーク放電中に２枚の基材Ｗ１、Ｗ２（Ｓｉ基板）を公転させる基材支持部材１１ａを用いて、２枚の基材Ｗ１、Ｗ２の両方にＤＬＣ膜を成膜した。なお、本実験においては、６分間の成膜を基材Ｗ１、Ｗ２を交換せずに３回行い、陰極部材２にトリガー３５を接触させて放電を開始する際には、基材Ｗ１が陰極部材２に対向するように調整した。
【００９９】
そして、３回の成膜が終了した後、触針式段差計（アルバック社製、ｄｅｋｔａｋ段差計Ｄｅｋｔａｋ１５０）を用い、１．５ｍｇの荷重を掛けたダイヤモンド圧子を薄膜表面に３０秒で５ｍｍ掃引することにより、基材Ｗ１、Ｗ２表面の薄膜に形成された凸部の高さを測定した。
【０１００】
（２）実験結果
結果を図１３に示す。なお、図１３の横軸は薄膜に形成された凸部の高さの範囲を示しており、縦軸は各々の高さ範囲に含まれる凸部の数を示している。また、図１３は２バッチ分の測定結果の平均値を示している。
【０１０１】
図１３より、トリガー３５による放電開始を行った際に、陰極部材２に対向していた基材Ｗ１では、基材Ｗ２に比べて多くの凸部が形成されていた。このことから、トリガーを陰極部材に接触させて放電を開始させる際に、陰極部材からマクロパーティクルが放出されており、このマクロパーティクルが基材に付着することにより基材の表面が粗くなることが分かった。この結果から、品質が高い薄膜を成膜するには、放電を開始させる際に陰極部材と基材との間にシャッターを配置させる必要があることが分かった。
【０１０２】
２．実験２
（１）実験条件
本実験においては、陰極部材の周囲に静磁場を形成した真空アーク蒸着装置と、動磁場を形成した真空アーク蒸着装置のそれぞれを用いて基材への成膜を行い、成膜された薄膜の膜厚の分布を比較した。なお、本実験においては、実験１と同様に、２枚の基材Ｗ１、Ｗ２を公転させながら成膜を行った。
【０１０３】
具体的には、それぞれの真空アーク蒸着装置について、アーク電流を８０Ａに設定して１２０秒間成膜を行い、成膜後の薄膜の膜厚分布を調べた。なお、動磁場を形成した真空アーク蒸着装置においては、回転速度６０ｒｐｍで磁石５を回転させながら成膜を行った。また、磁石５については、陰極部材の軸方向に７１Ｇａｕｓｓ、径方向に２６Ｇａｕｓｓの磁場を生じさせる磁石を使用した。
【０１０４】
（２）実験結果
静磁場を形成した真空アーク蒸着装置の結果を図１４に示し、動磁場を形成した真空アーク蒸着装置の結果を図１５に示す。なお、図１４、図１５において、縦軸は陰極部材中心からの鉛直方向の距離を示し、横軸は規格化膜厚を示している。
【０１０５】
そして、本実験においては、図１４および図１５に基づいて、各々の基材に成膜された薄膜の膜厚分布を半値幅（ＦＷＨＭ）で比較した。ここでのＦＷＨＭは、片側の半値幅を倍にした値である。
【０１０６】
図１４より、静磁場の下で成膜した場合には、基材Ｗ１のＦＷＨＭが１２８ｍｍであり、基材Ｗ２のＦＷＨＭが９４ｍｍであった。また、図１５より、動磁場の下で成膜した場合には、基材Ｗ１のＦＷＨＭが１７６ｍｍであり、基材Ｗ２のＦＷＨＭが１７３ｍｍであった。
【０１０７】
このことから、図１４のように静磁場の下で成膜した薄膜は半値幅が十分に大きいとは言えず、また、基材Ｗ１と基材Ｗ２との間で半値幅が大きく異なっていた。即ち、膜厚分布が均一な成膜を行うことができなかった。
【０１０８】
これに対して、図１５のように動磁場の下で成膜した薄膜は、半値幅が大きくなって膜厚の均一性が向上していると共に、基材Ｗ１と基材Ｗ２との間で半値幅が殆ど変わらなかった。また、静磁場の場合と、動磁場の場合とでは薄膜の膜厚分布形状もそれぞれ異なっていた。
【０１０９】
このことから、陰極部材の周辺に動磁場を形成しながら成膜を行った場合、膜厚分布が均一な高品質の薄膜を安定して形成できることが確認された。
【０１１０】
３．実験３
（１）実験条件
本実験においては、図１に示す真空アーク蒸着装置を用い、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を異ならせて、基材Ｗ（シリコン基板）への成膜を行い、陰極部材２の先端に対する安定放電領域（図８参照）、即ち、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１に対する下限の閾値Ｔ１と、上限の閾値Ｔ２を調べた。なお、実験条件は以下のように設定した。
【０１１１】
磁石      ：ネオジム磁石
磁力      ：陰極部材の軸方向７１Ｇａｕｓｓ、径方向２６Ｇａｕｓｓ
陰極部材  ：直径３ｍｍの柱状のガラス状炭素
アーク電流：８０Ａ
【０１１２】
送出機構１２を用いて、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１を変化させ、距離ｄ１が４０、５４、７０、８７、１００ｍｍにおけるアーク放電の状態を観察した。結果を表１に示す。
【０１１３】
【表１】
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【０１１４】
（２）実験結果
表１より、本実験においては、距離ｄ１が５４ｍｍ未満の場合や８７ｍｍを超えた場合にアーク放電を完全に正常に行うことが難しくなった一方で、磁石５から陰極部材２の先端までの距離ｄ１が８７ｍｍ以下の場合に、アークスポットが台座部６に移動することが適切に防止され、距離ｄ１が５４ｍｍ以上の場合にアークスポットの消滅が防止されることが分かる。
【０１１５】
なお、本実験においては、アークスポットの消滅や移動を発生させるために、ネオジム製の永久磁石を用いているが、サマリウムコバルト製等の他の永久磁石やコイル等の電磁石を用いても良く、磁力を変更した場合には、距離ｄ１が５４ｍｍ未満の場合や８７ｍｍを超えた場合でも正常なアーク放電が行われることを本発明者は確認している。
【０１１６】
このことから、柱状の陰極部材を用いた場合には、陰極部材の先端に磁界発生手段からの磁力が掛かると共にアーク放電が維持される領域に前記陰極部材の先端が位置するように、陰極部材２の送り出しを調整することにより、アーク放電を安定的に継続させて長時間の成膜を行うことができることが分かった。
【０１１７】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
【０１１８】
なお、本発明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
陰極部材にトリガーを接触させてアーク放電を開始し、前記アーク放電に伴って前記陰極部材に形成されたアークスポットで前記陰極部材を蒸発させることによりプラズマを発生させ、前記陰極部材に対向して配置された基材の表面に前記陰極部材の材料を蒸着させて薄膜を形成する真空アーク蒸着装置であって、
前記基材に向けて突出する柱状の陰極部材と、
前記柱状の陰極部材が挿通される挿通孔を有する台座部と、
前記台座部に挿通された前記陰極部材を、前方の前記基材に向けて送り出す送出機構と、
前記台座部の背面側に配置されており、前記陰極部材の周囲に磁界を生じさせて前記アークスポットの挙動を制御する磁界発生手段と、
前記陰極部材の先端に前記磁界発生手段からの磁力が掛かると共に前記アーク放電が維持される領域に前記陰極部材の先端が位置するように、前記送出機構を制御して前記磁界発生手段から前記陰極部材の先端までの距離を調整する調整機構と、
前記陰極部材に前記トリガーを接触させる際に前記陰極部材と前記基材との間に配置されるシャッターと
を備えていることを特徴とする真空アーク蒸着装置。
【０１１９】
（付記２）
前記調整機構が、前記磁界発生手段から前記陰極部材の先端までの距離を５４〜８７ｍｍの範囲に調整することを特徴とする付記１に記載の真空アーク蒸着装置。
【０１２０】
（付記３）
真空アーク蒸着装置を用いて基材表面に陰極材料を蒸着させて成膜する真空アーク蒸着方法であって、
陰極部材にトリガーを接触させた際に、シャッターを前記陰極部材と基材との間に配置させて前記陰極部材から飛散したマクロパーティクルを遮断した後、前記シャッターを前記陰極部材と基材との間から退避させ、
前記陰極部材の先端が、磁界発生手段からの磁力が掛かり、かつ、アーク放電が維持される領域に位置するように前記磁界発生手段から前記陰極部材の先端までの距離を調整しながら、前記基材表面への成膜を行うことを特徴とする真空アーク蒸着方法。
【符号の説明】
【０１２１】
１、３１                  真空チャンバー
１ａ                      排気口
２、３２                  陰極部材
４                        支持板
４ａ                      ベルト
５、３９                  磁石
６、３６                  台座部
７                        陰極保持部材
９                        プラズマ
１１、１１ａ、３３        基材支持部材
１２                      送出機構
１２ａ                    送出用モーター
１２ｂ                    ロッド
１３、１３ａ              シャッター
１４、３５                トリガー
１４ａ                    アーム
１５、１６、３４、３７    電源
１７                      抵抗
４１                      動磁場形成手段
４１ａ                    モーター
４１ｂ                    プーリー
４２                      シャッター支持機構
４２ａ                    モーター
４２ｂ                    支軸
４２ｃ                    回転軸
４３                      支持部材
ａ１                      陰極部材の先端とシャッターとの距離
ａ２                      シャッターと基材との距離
ｄ１                      磁石から陰極部材の先端までの距離
ｄ２                      陰極部材の突出量
ｌ、ｗ                    シャッターの辺の長さ
Ｔ１                      下限の閾値
Ｔ２                      上限の閾値
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２            基材
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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