(57)【要約】【課題】湾曲又は屈曲したダクトの放出口に最も近い終端磁石よりダクトの一端側の１又は複数個の磁石の磁場を調整し、磁気フィルタの磁場特性による成膜特性の劣化を防止して均一な成膜特性の真空アーク蒸着を実現する。【解決手段】湾曲又は屈曲したダクト９の磁気フィルタ１８ｂを形成する各磁石（磁気コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃ，１４ｄ）のうちの放出口１３に最も近い終端磁石（磁気コイル１４ｄ）より蒸発源１１側の１又は複数個の指定磁石（磁気コイル１４ｂ′）を、ダクト９の横断面に対して傾けて設置し、指定磁石の発生磁場により、イオンの飛着方向を制御する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲又は屈曲したダクトの一端に位置した蒸発源から、アーク放電により陰極材料を蒸発し、
前記ダクトの複数個所それぞれに前記ダクトを囲んだ磁石を設けて磁気フィルタを形成し、
前記磁気フィルタにより前記ダクトの内部に偏向磁場を発生し、
前記偏向磁場に基づき、前記蒸発によって発生した粗大粒子を除去しつつ、前記陰極材料のイオンを含むプラズマ流を前記ダクトの一端から他端の放出口に輸送し、
前記プラズマ流の前記イオンを前記放出口から成膜室に引出して前記成膜室の基材に飛着し、
前記基材に前記陰極材料を蒸着する真空アーク蒸着方法において、
前記各磁石のうちの前記放出口に最も近い終端磁石より前記蒸発源側の１又は複数個の指定磁石を、前記ダクトの横断面に対して傾けて設置し、
前記指定磁石の発生磁場により、前記イオンの飛着方向を制御することを特徴とする真空アーク蒸着方法。
【請求項２】
終端磁石を放出口の放出面に対して傾けて設置し、指定磁石及び前記終端磁石の発生磁場により、陰極材料のイオンの飛行方向を制御することを特徴とする請求項１記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項３】
指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を可変自在にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項４】
各磁石が電磁コイルからなることを特徴とする請求項１，２又は３記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項５】
指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度が自動制御されることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項６】
各磁石が電磁コイルからなり、指定磁石の設置角度の制御又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の制御に連動して前記各磁石の電磁コイルのコイル電流を制御することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項７】
蒸発源が複数個であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項８】
各磁石を形成する電磁コイルのコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にしたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の真空アーク蒸着方法。
【請求項９】
基材が設けられた成膜室と、
湾曲又は屈曲したダクトと、
前記ダクトの一端に位置し、真空中でのアーク放電により陰極材料が蒸発する蒸発源と、
前記成膜室に連通した前記ダクトの他端の放出口と、
前記ダクトの複数個所それぞれに前記ダクトを囲んだ磁石を設けて形成され、前記ダクト内に偏向磁場を発生し、前記蒸発により発生した粗大粒子を除去しつつ、前記陰極材料のイオンを含むプラズマ流を前記ダクトの一端から前記放出口に輸送する磁気フィルタとを備え、
前記プラズマ流の前記イオンを前記放出口から前記成膜室に引出して前記基材に飛着し、前記基材に前記陰極材料を蒸着する真空アーク蒸着装置において、
前記各磁石のうちの前記放出口に最も近い終端磁石より前記蒸発源側の１又は複数個の指定磁石を、前記ダクトの横断面に対して傾けて設置したことを特徴とする真空アーク蒸着装置。
【請求項１０】
終端磁石を放出口の放出面に対して傾けて設置したことを特徴とする請求項９記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１１】
指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を可変する手段を備えたことを特徴とする請求項９又は１０記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１２】
各磁石が電磁コイルからなることを特徴とする請求項９，１０又は１１記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１３】
指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の自動制御手段を備えたことを特徴とする請求項９，１０，１１又は１２記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１４】
各磁石が電磁コイルからなり、指定磁石の設置角度の制御又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の制御に連動して前記各磁石の電磁コイルのコイル電流を制御する手段を備えたことを特徴とする請求項９，１０，１１．１２又は１３記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１５】
蒸発源が複数個であることを特徴とする請求項９，１０，１１，１２，１３又は１４記載の真空アーク蒸着装置。
【請求項１６】
各磁石を形成する電磁コイルのコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にする通電制御手段を備えたとを特徴とする請求項１０，１１，１２，１３，１４又は１５記載の真空アーク蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【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、金型等の基材の耐摩耗性を向上するための薄膜形成に用いる真空アーク蒸発方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、真空アーク蒸着は、陰極と陽極の間にアーク放電を生じさせ、陰極材料を蒸発させて基材に蒸着するという簡便な薄膜形成方法であり、生産性に優れるという特徴を持つ。
【０００３】
しかし、陰極材料から（放電状態によっては陰極からも）、直径が数μｍにもなる大きな固まりの粗大粒子（ドロップレット）が飛出し、このドロップレットが基材に付着して成膜特性が劣下することが知られている。
【０００４】
このドロップレットによる成膜特性の劣下を防止するため、近年、電磁コイル等の磁石により磁場を発生し、この磁場によってドロップレットを除去してプラズマ流だけを磁場に沿って基材方向に輸送したり、前記磁場でプラズマを集束させて高密度化することによってドロップレットを溶解することが提案されている。
【０００５】
そして、ドロップレットを除去してプラズマ流だけを基材方向に輸送する従来の真空アーク蒸着は、本出願人の既出願に係る特開平２００１−５９１６５号公報（Ｃ２３Ｃ　１４／３２）等に記載されているように、ほぼ図９の平面図に示す構造に形成される。
【０００６】
この図９の従来装置において、成膜室１を形成する金属製の接地された真空容器２は、図示省略した真空排気装置によって右側の排気口３から排気され、左側のガス導入口４から、場合によっては、アルゴンガス等の不活性ガスや反応性ガスが導入される。
【０００７】
また、前記公報においては、成膜室１の円筒形のホルダに基材を複数個取付けた構造が示されているが、図９においては、説明を簡単にするため、成膜室１のほぼ中央に平板状の１個のホルダ５が、その表面を前方に向けて、かつ、回転自在に設けられ、このホルダ５の表面側に基材６が着脱自在に保持される。
【０００８】
この基材６はホルダ５を介してバイアス電源７の陰極に接続され、基材６が真空容器２に対して代表的には−０．５ｋＶ〜−５．０ｋＶに直流パルスバイアスされる。
【０００９】
なお、図中の８はバイアス電源７の陰極を絶縁する真空容器２の後面板２′の絶縁体である。
【００１０】
つぎに、真空容器２の前方にほぼ「ノ」の字状に湾曲した断面矩形の金属製のダクト９が設けられ、このダクト９は、前側一端の接地された端板９′の中央部に絶縁体１０を介して蒸発源１１が設けられ、この蒸発源１１に陽極接地の数１０Ｖ程度のアーク電源１２の陰極が接続され、ダクト９が陽極、蒸発源１１が陰極を形成する。
【００１１】
なお、ダクト９を陽極に兼用する代わりに、ダクト９と別個に陽極電極が設けられることもある。
【００１２】
また、蒸発源１１は、図示省略した水冷機構、真空シール機構、トリガ機構等も備える。
【００１３】
さらに、ダクト９の他端が真空容器２の前面板２″の中央部に取付けられ、ダクト９の他端の放出口１３が成膜室１に連通し、このとき、放出口１３の左右方向（水平方向）の放出面の中心がホルダ５、基材６の中心に重なる。
【００１４】
つぎに、ダクト９の両端間の複数個所それぞれにダクト９を囲んだ磁石として、例えばダクト９の一端側から順の＃１，＃２，＃３，＃４の電磁コイル１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが設けられる。
【００１５】
このとき、放出口１３に最も近い＃４の終端磁石としての電磁コイル１４ｄ及び＃１〜＃３の他の磁石の電磁コイル１４ａ〜１４ｃは、それぞれ複数ターンのコイルからなり、同じ大きさ（寸法）である。
【００１６】
また、電磁コイル１４ｄは、２点鎖線のダクト９の延長方向に直角なダクト９の横断面にほぼ平行に設けられて放出口１３の放出面に平行であり、残りの各電磁コイル１４もそれぞれの位置でダクト９の横断面にほぼ平行に設けられる。
【００１７】
そして、各電磁コイル１４ａ〜１４ｄは電流源としてのコイル電源１５の出力両端間に直列接続され、制御装置１６の電流制御によって、各電磁コイル１４ａ〜１４ｄの通電が制御され、この制御に基づく各電磁コイル１４ａ〜１４ｄの通電により、ダクト９に沿って湾曲した図中の実線矢印ループの偏向磁場１７ａが形成され、この磁場１７ａが磁気フィルタ１８ａを形成する。
【００１８】
そして、陽極であるダクト９と陰極である蒸発源１１との間の真空アーク放電により、蒸発源１１のＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ａｌ，Ｃｕのような単体金属、ＴｉＡｌのような合金或いはＣ等の導電体の陰極材料１９が蒸発する。
【００１９】
さらに、アーク放電によって生成された電子及び陰極材料１９のイオンを含んだ破線矢印のプラズマ流２０ａが偏向磁場１７ａに沿ってダクト９の一端から他端の放出口１３に輸送される。
【００２０】
このとき、蒸発源１１から飛出したドロップレットは、電気的に中性であるか、又は、プラズマ中で負に帯電したりするが、いずれにしても質量が非常に大きいため、偏向磁場１７ａに関係なく直進し、ダクト９の内壁に衝突して除去されて基材６やホルダ５の表面には到達しない。
【００２１】
そして、放出口１３に到達した陰極材料１９のイオンは、バイアス電源７による基材６の大きな負電位のバイアスに基づき、成膜室１に引出されて基材６の表面に飛着し、基材６の表面に陰極材料１９の蒸着膜が成膜される。
【００２２】
なお、陰極材料１９のイオンの引出しに連動してガス導入口４から成膜室１内に反応性ガスを導入すると、このガスが陰極材料１９のイオンと反応し、基材６の表面に、例えば炭化チタンや窒化チタン等の金属化合物薄膜が蒸着される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
前記図９の従来装置の真空アーク蒸着においては、終端磁石の電磁コイル１４ｄがダクト９の横断面に平行で放出口１３の放出面及び基材６に平行に設けられるだけでなく、他の電磁コイル１４ａ〜１４ｃも、それぞれの位置でのダクト９の横断面にほぼ平行に設けられる。
【００２４】
一方、一様な磁場中で電子が輸送される状態を考えると、よく知られるように、電荷ｑの電子はつぎの数１の式のローレンツ力Ｆを受ける。
【００２５】
【数１】
Ｆ＝ｑ・（ｖ×Ｂ），（ｖ：電子の磁場に対し垂直な方向の速度、Ｂ：磁場、×：ベクトル積（外積）演算子、・：内積演算子）
【００２６】
そして、このローレンツ力Ｆにより、電子が螺旋状に回転しながら偏向磁場１７ａの磁力線に沿って進み、陰極材料１９のイオンは、この電子に引張られるようにダクト９内を進んで放出口１３に輸送される。
【００２７】
さらに、終端磁石の電磁コイル１４ｄの付近では図１０の（ａ），（ｂ）の実線矢印の磁力線に示すように発散磁場になり、放出口１３に到達した電子やイオンはこの発散磁場に沿って飛行する。
【００２８】
なお、図１０の（ａ），（ｂ）は図９の４個の電磁コイル１４ａ〜１４ｄのうちの１つおきの＃２，＃４の２個の電磁コイル１４ｂ，１４ｄのみ通電した場合の磁力線を示す平面図，右側面図である。
【００２９】
そして、図１０の（ａ），（ｂ）の磁力線に基づく電子の飛行軌跡は、図１１の（ａ），（ｂ）の平面図，右側面図の実線に示すようになる。
【００３０】
すなわち、前記の発散磁場により、電子の基材到達位置は、湾曲の向きに応じて、基材６の中心から左右方向に偏向し、上下方向（垂直方向）に発散する。
【００３１】
ところで、磁場１７ａのような真空湾曲磁場中の電子には、図１２に示すように、磁場ベクトルＢの曲率中心からみて外向きの遠心力Ｆｃｆと内向きの磁場傾斜（勾配）∇Ｂが作用し、つぎの数２の式に示すドリフトが生じる。
【００３２】
【数２】
ｖ（Ｒ）＋ｖ（∇Ｂ）＝（ｍ／ｑ）・（Ｒｃ×Ｂ）／（Ｒｃ２・Ｂ２）・（ｖ（‖）＋ｖ（⊥）２／２），（ｖ（Ｒ）：Ｆｃｆの速度ドリフト、ｖ（∇Ｂ）：（∇Ｂ）の速度ドリフト、ｍ：質量、Ｒｃ：図１２の×印の電子位置での曲率半径、ｖ（‖）：Ｂ方向の速度、ｖ（⊥）：Ｂに直角方向（法線方向）の速度）
【００３３】
なお、数２の式中の外積Ｒｃ×Ｂは、ＲｃをＢに重ねるように回転したときに右ねじが進む方向のベクトルである。
【００３４】
そして、蒸発源１１が上下方向に３個設けられ、上から順の各蒸発源１１が上カソード，中央カソード，下カソードを形成するときは、主に上カソードの電子が磁場Ｂの上向きの湾曲の影響を受け、主に下カソードの電子が磁場Ｂの下向きの湾曲の影響を受け、上カソード，下カソードの電子のドリフト方向は、カソードから基材６方向をみたときのコイル電流の正，逆（時計回り，反時計回り）に応じてつぎの表１に示すようになり、カソードの上下，コイル電流の正逆に対して対称的である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
そして、プラズマ２０ａ中のイオンが電子に引張られて飛行する傾向にあることから、前記のドリフトの効果により、イオンの蒸着位置も同様に所期位置からずれる。
【００３７】
そのため、磁気フィルタ１８によってドロップレットを除去する従来の真空アーク蒸着にあっては、基材６の所望位置に陰極材料１９の薄膜を蒸着して所期の膜厚に成膜することが困難であり、均一な成膜特性等の所望の成膜特性を得るには十分とはいえない問題点がある。
【００３８】
そして、蒸発源１１の個数等によらず、磁場フィルタの作用でドロップレットを除去するこの種の真空アーク蒸着においては、同様の問題点が生じる。
【００３９】
なお、ダクト９及び電磁コイル１４ａ〜１４ｄが断面矩形の場合、矩形の電磁コイル１４ａ〜１４ｄの磁場特性に基づき、中心部よりも外寄りになる程、磁場の傾斜∇Ｂが大きくなるため、斜め下方向のドリフト速度が大きくなって下方向の発散が大きくなる。
【００４０】
本発明は、とくに磁気フィルタの終端磁石（電磁コイル１４ｄ）よりダクト９の一端側（蒸発源側）の磁石の磁場による前記のドリフトに着目して基材の成膜特性を向上することを課題とし、さらには、陰極材料のイオンの基材到達位置を自由に制御して成膜特性の一層の向上等を図ることも課題とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明の請求項１の真空アーク蒸着方法は、磁気フィルタを形成する各磁石のうちの放出口に最も近い終端磁石より蒸発源側の１又は複数個の指定磁石を、ダクトの横断面に対して傾けて設置し、指定磁石の発生磁場により、イオンの飛着方向を制御する。
【００４２】
この場合、磁気フィルタを形成する各磁石のうちの終端磁石以外の１又は複数個の磁石が、ダクトの横断面に対して積極的に傾けてダクトの周囲に設けられ、それらが発生する偏向磁場の方向が、ダクトの横断面にほぼ平行に設ける従来方法の発生磁場方向と異なり、傾きの角度を適当に設定することにより、前記電子やプラズマ流から引出されたイオンの飛行方向が修正されて前記ドリフトが抑制され、陰極材料の基材蒸着位置が前記ドリフトの影響を受けにくくなって成膜特性が向上する。
【００４３】
つぎに、請求項２の真空アーク蒸着方法は、請求項１と同様に指定磁石をダクトの横断面に対して傾けて設置するとともに、終端磁石を放出口の放出面に対して傾けて設置し、
指定磁石及び終端磁石の発生磁場により、陰極材料のイオンの飛行方向を制御する。
【００４４】
この場合、終端磁石の発生磁場も、従来の終端磁石を放出面に平行に設置する場合と異なる。
【００４５】
そして、指定磁石及び終端磁石の角度を適当に設定することにより、指定磁石及び終端磁石の発生磁場で電子やイオンの飛行方向が修正されて前記ドリフトが抑制され、成膜特性が一層向上する。
【００４６】
つぎに、請求項３の真空アーク蒸着方法は、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を可変自在にする。
【００４７】
したがって、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を成膜前及び成膜中に自在に変えることができ、種々の成膜特性の蒸着薄膜を、所期の特性で自在に成膜することができる。
【００４８】
そして、請求項１，２，３の真空アーク蒸着方法において、各磁石は電磁コイルからなることが実用的で好ましい。
【００４９】
また、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度は自動制御されることが好ましい。
【００５０】
さらに、各磁石が電磁コイルからなり、指定磁石の設置角度の制御又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の制御に連動して各磁石の電磁コイルのコイル電流を制御することが、成膜特性上からは一層好ましい。
【００５１】
つぎに、蒸発源を複数個にすれば、成膜能力の向上が図れ、複数種類の陰極材料の同時成膜等も行える。
【００５２】
また、各磁石を形成する電磁コイルのコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にすれば、電子のドリフト方向を逆転することによって陰極材料のイオン飛着位置を周期的にずらすことができ、大面積の基材の均一蒸着等が可能になる。
【００５３】
つぎに、請求項９の真空アーク蒸着装置は、磁気フィルタの各磁石のうちの放出口に最も近い終端磁石より蒸発源側の１又は複数個の指定磁石を、ダクトの横断面に対して傾けて設置したものである。
【００５４】
また、請求項１０の真空アーク蒸着装置は、指定磁石を、ダクトの横断面に対して傾けて設置するとともに、終端磁石を、放出口の放出面に対し傾けて設置したものである。
【００５５】
したがって、請求項１，２の蒸着方法に用いられる真空アーク蒸着装置を提供することができる。
【００５６】
さらに、請求項１１の真空アーク蒸着装置は、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を可変する手段を備えたものであり、請求項３の蒸着方法を実現するものである。
【００５７】
そして、請求項９，１０又は１１の蒸着装置において、各磁石が電磁コイルからなることが実用的であり、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の自動制御手段を備えることが望ましい。
【００５８】
また、各磁石が電磁コイルからなり、指定磁石の設置角度の制御又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の制御に連動して各磁石の電磁コイルのコイル電流を制御する手段を備えることが、成膜特性を向上する上からは、一層好ましい。
【００５９】
さらに、蒸発源が複数個であってもよく、各磁石を形成する電磁コイルのコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にする通電制御手段を備えることが、より一層好ましい。
【００６０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき、図１〜図８を参照して説明する。
（１形態）
まず、本発明の実施の１形態につき、図１〜図４を参照して説明する。
図１は図９に対応する真空アーク蒸着装置の平面図であり、図と同一記号は同一のものを示す。
そして、本発明はダクト９の周囲の終端磁石よりダクト９の一端側（蒸発源１１側）の１又は複数個の磁石を指定磁石とするものであり、この形態にあっては、蒸発源１１から２番目の＃２の磁石を指定磁石とする。
【００６１】
さらに、この指定磁石の電磁コイルを、図中の破線で示したダクト９の横断方向の従来コイル１４ｂでなく、ダクト９の横断面に対して所望角度に積極的に傾けた実線の電磁コイル１４ｂ′により形成する。
【００６２】
なお、図１の２点破線はダクト９の延長方向であり、横断面はそれぞれの位置でのこの延長方向に直角な面であり、湾曲部分においては横断面は曲率中心を通る法線方向の面になる。
【００６３】
そして、ダクト９の湾曲部分に位置する電磁コイル１４ｂ′も、他の電磁コイル１４ａ，１４ｃ，１４ｄと同様、図２の斜視図に示すように矩形枠状に複数ターン巻回して形成される。
【００６４】
一方、図３の（ａ）のダクト取付状態の平面図に示すように、Ｘ軸とこの軸に直角なＹ軸とがなすＸ−Ｙ平面（水平面）において、ダクト９の曲率中心を通る図中の１点鎖線がダクト９の横断面方向である。
【００６５】
また、図３の（ｂ）のダクト取付状態の右側面図に示すように、前記のＹ軸と上下方向のＺ軸とがなすＹ−Ｚ平面（垂直面）において、ダクト９の横断面は１点破線のＺ軸に平行な面である。
【００６６】
そして、電磁コイル１４ｂ′は、図３の（ａ），（ｂ）の１点鎖線の横断面に平行な破線の従来コイル１４ｂの設置状態から、Ｘ−Ｙ平面，Ｙ−Ｚ平面のいずれか一方又は両方において、適当な角度α（Ｘ−Ｙ平面），β（Ｙ−Ｚ平面）傾けた（回転した）図３の（ａ），（ｂ）の実線の状態に設置される。
【００６７】
このとき、角度α，βは事前の荷電粒子軌道解析シミュレーション及び試験蒸着等に基づき、基材６の蒸発位置が基材６の表面中心等の所期位置になるように定められる。
【００６８】
そして、例えば作業員の手作業で電磁コイル１４ｂ′のダクト９への取付け角度等が調整され、電磁コイル１４ｂ′がダクト９の横断面から最適角度α，β傾けて設置される。
【００６９】
この場合、電磁コイル１４ｂ′の発生磁場により、従来磁場１７ａを適当に補正した図１の偏向磁場１７ｂの磁気フィルタ１８ｂが形成される。
【００７０】
そして、磁気フィルタ１８ｂによって生成されたプラズマ流２０ｂの電子やイオンは、電磁コイル１４ｂ′の発生磁場により、ダクト９の湾曲等によるドリフトの影響が打消されて補正される。
【００７１】
そのため、図４の（ａ），（ｂ）の電子軌道の１例の平面図，右側面図に示すように、ダクト９を通って基材６の表面に到達する電子の軌道の中心が、ほぼ基材６表面の中心に一致するように補正され、基材６表面のイオン蒸着位置もほぼ基材６表面の中心に一致して所期位置に蒸着が行われ、成膜特性が向上する。
【００７２】
なお、図４の（ａ），（ｂ）においては、図１１の（ａ），（ｂ）と同様、実線の１つおきの＃２，＃４の２個の電磁コイル１４ｂ′，１４ｄにのみ通電している。
【００７３】
そして、ドリフト補正を一層精度よく行うため、他の電磁コイル１４ａ，１４ｃについても、必要に応じてダクト９の横断面に対して傾けて設ければよい。
【００７４】
その際、各電磁コイルのいずれか１個又は複数個を前記のＸ−Ｙ平面内で傾け、残りの電磁コイルをＹ−Ｚ平面内で傾けてドリフトを補正するようにしてもよい。
【００７５】
（他の形態）
つぎに、本発明の実施の他の形態につき、図５〜図８を参照して説明する。
図５の平面図において、図１と同一符合は同一もしくは相当するものを示し、図１と異なる点は、＃２の指定磁石をダクト９の横断面に対して傾けた電磁コイル１４ｂ′により形成するとともに、＃４の終端磁石を、放出口１３の放出面に平行な従来コイル１４ｄでなく、前記放出面に対して傾けた電磁コイル１４ｄ′により形成した点である。
【００７６】
なお、図５の場合、放出面は図１と同様にＹ−Ｚ面に平行であり電磁コイル１４ｂ′だけでなく、電磁コイル１４ｄ′も例えばＸ−Ｙ平面内，Ｙ−Ｚ平面内のいずれか一方又は両方の平面内で適当な角度傾けてダクト９に取付けられる。
【００７７】
そして、電磁コイル１４ｂ′の磁場補正により軌道修正された電子やイオンが、ダクト９から飛出すときに、電磁コイル１４ｄ′の磁場補正によって更に軌道修正され、ダクト９の湾曲に基づくドリフトの影響が一層良好に抑制される。
【００７８】
具体的には、図６の平面図に示すように、＃２の電磁コイル１４ｂ′により、電子やイオンの軌跡が、破線イから実線ロに移動してダクト９の中央寄りに修正され、＃４の電磁コイル１４ｂ′により、電子やイオンがほぼ後方に直進して基材６の表面中央に到達するようになる。
【００７９】
ところで、電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′は他の電磁コイル１４ａ，１４ｃと大きさが異なっていてもよく、とくに、上下方向の磁場発散を良好に抑えるため、電磁コイル１４ｄ′は他の電磁コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃより大型にすることが好ましい。
【００８０】
つぎに、具体的な電子軌道解析結果について説明する。
まず、＃２の電磁コイル１４ｂ′をＸ−Ｙ面内（水平面内）で傾けた場合、＃４の電磁コイル１４ｄ′をＸ−Ｙ面内で傾けた場合、＃２の電磁コイル１４ｂ′をＸ−Ｙ面内で傾け、かつ、＃４の電磁コイル１４ｄ′をＹ−Ｚ面内（垂直面内）で傾けた場合の電子やイオンの軌跡の１例は、図７の破線ハ，１点破線ニ，実線ホそれぞれに示すようになり、＃２の電磁コイル１４ｂをＸ−Ｙ面内で傾け、かつ、＃４の電磁コイル１４ｄ′をＹ−Ｚ面内で傾けたときに、発散が抑制されるとともに上方に修正されて中央寄りになり、最も良好な補正が行われることが確かめられた。
【００８１】
また、＃２の電磁コイル１４ｂ′をＸ−Ｙ面内で１０度傾けた場合（ｉの場合）、＃４の電磁コイル１４ｄ′をＸ−Ｙ面内で１０度傾けた場合（ｉｉの場合）、＃４の電磁コイル１４ｄ′をＹ−Ｚ面内で５度傾けた場合（ｉｉｉの場合）及び＃２の電磁コイル１４ｂ′をＸ−Ｙ面内で１０度傾けて＃４の電磁コイル１４ｄ′をＹ−Ｚ面内で５度傾けた場合（ｉｖの場合）の電子やイオンの基材６の表面到達位置の中心からのＸ軸，Ｚ軸方向のずれの電子軌道解析値は、図８に示すようになった。
【００８２】
図８において、■はｉの場合、▲はｉｉの場合、●はｉｉｉの場合、×はｉｖの場合のプロット点（蒸着位置の点）であり、◆は横断面方向の電磁コイル１４ｂ，１４ｄを設けた場合の基準プロットである。
【００８３】
この図８からも明らかなように、ｉｖの場合に最も良好な成膜特性が得られることが確かめられた。
【００８４】
なお、図８において、電磁コイル１４ｂ′の通電電流は４０Ａ、電磁コイル１４ｄ′の通電電流は３０Ａとした。
【００８５】
ところで、通常は陰極材料１９を基材６表面の中央部を中心に飛着させて蒸着するように補正すればよいが、基材６によってはその表面中央部から離れた位置を中心に蒸着することが好ましい場合もあり、このような場合は、例えば電磁コイル１４ｂ′につき、その傾きの角度α，βの一方又は両方を目的に応じて設定し、基材６表面の任意の位置を中心に蒸着するようにすればよい。
【００８６】
つぎに、例えば電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′を傾けて設置する場合、電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′をＸ−Ｘ軸の平面内で回動自在に傾ける治具と、電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′をＺ−Ｙ軸の平面内で回動自在に傾ける治具とのいずれか一方又は両方を、電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′毎に、それらの設置角度を自在に可変する手段として設け、事前の試験成膜の結果に基づいて電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′の設置角度を初期設定したり、実際の蒸着中に電磁コイル１４ｂ′，１４ｄ′の設置角度を可変するようにしてもよい。
【００８７】
また、前記形態では各電磁コイルとしたが、これらの磁石はいわゆる永久磁石で形成してもよい。
【００８８】
さらに、基材６が大面積の場合や複数種類の陰極材料を同時に蒸着する場合等には、蒸発源１１を、例えば上下方向に複数個設ければよい。
【００８９】
つぎに、指定磁石又は指定磁石と終端磁石の設置角度は、例えば図９の制御装置１６の代わりに設けた図１，図５の制御装置２４のシーケンス制御，プログラム制御等が形成する自動制御手段により、図示省略した膜厚計による基材６表面の膜厚の計測等に基づき、事前に又は実際の成膜の進行に応じて前記の両治具を自動制御し、この自動制御によって自動設定したり成膜中に自動可変することが、実用的であり、また、成膜作業の効率化等の面からも、好ましい。
【００９０】
さらに、各磁石が電磁コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃ，１４ｄ′からなる場合、制御装置２４の通電制御手段により、前記の膜厚計の計測に基づき、成膜中の電磁コイルの設置角度の制御に連動して各電磁コイルのコイル電流を制御すれば、一層精度の高い成膜が行える。
【００９１】
つぎに、制御装置２４の通電制御手段により、各電磁コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃ，１４ｄ′のコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にすれば、電流方向の逆転により、磁場Ｂの勾配∇Ｂの方向は変化しないが、磁場Ｂの方向が反転して変化するため、プラズマ流２３の輸送に作用するドリフト方向が変わり、基材６の表面への陰極材料１９の飛着方向が変化して膜厚分布の一層の均一化を図ることができ、成膜特性が一層向上する。
【００９２】
また、各電磁コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃ，１４ｄ′のコイル電流を交流電源から得るようにすれば、前記の通電制御手段による切換えを行うことなく、各電磁コイルの電流方向を一定時間毎に逆転することができる。
【００９３】
つぎに、前記形態においては、ダクト９を断面矩形としたが、ダクト９は断面が円形，楕円形等であってもよく、この場合、ダクト９の断面形状に応じて各磁石の断面も円形，楕円形等にすることが好ましい。
【００９４】
また、前記形態においては、１個のダクト９を真空容器２に接続して真空アーク蒸着装置を形成したが、真空容器２に複数のダクトを接続し、各ダクトの終端磁石を、各ダクトの放出口の放出面に対して、それぞれ傾けるようにしてもよい。
【００９５】
さらに、前記形態では説明を簡単にするため、成膜室１内に、１個のホルダ５を設け、１個の基材６を蒸着して成膜するようにしたが、例えば、前記公報に記載のアーク式イオンブレーディング装置のように、成膜室内に円筒形の回転式のホルダを設け、このホルダの各面に基材を保持して複数の基材の真空アーク蒸着を行う場合にも、本発明は同様に適用することができる。
【００９６】
つぎに、終端磁石は、放出口１３と基材６の距離が近いなど成膜条件等によっては、終端磁石を他の磁石より小さくして良好な成膜特性を得ることができる場合もあり、このような場合には、終端磁石を他の磁石より小さくしてもよい。
【００９７】
また、前記形態では湾曲したダクト９を用いた場合について説明したが、ダクト９の代わりに屈曲したダクトを用いた場合にも、本発明は同様に適用することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載する効果を奏する。
まず、請求項１の真空アーク蒸着方法の場合、磁気フィルタ１８ｂを形成する各磁石のうちの終端磁石（電磁コイル１４ｄ）より蒸発源１１側の１又は複数個の磁石（電磁コイル１４ｂ′）が、ダクト９の横断面に対して積極的に傾けてダクト９の周囲に設けられ、この場合、ダクト９の横断面に平行に設けられる従来方法とは発生する偏向磁場方向が異なり、傾ける角度を適当に設定することにより、電子やプラズマ流から引出されたイオンの飛行方向を修正してダクト９の磁場等に基づくドリフトを抑制し、陰極材料の基材６蒸着位置がドリフトの影響を極力受けないようにして基材６の表面に均一な薄膜を成膜することができ、成膜特性を向上することができる。
【００９９】
つぎに、請求項２の真空アーク蒸着方法の場合は、指定磁石（電磁コイル１４ｂ′）をダクト９の横断面に対して傾けて設置するとともに、終端磁石（電磁コイル１４ｄ′）を放出口１３の放出面に対して傾けて設置したため、終端磁石の発生磁場も、従来の終端磁石を放出面に平行に設置する場合と異なり、指定磁石及び終端磁石の角度を適当に設定することにより、指定磁石及び終端磁石の発生磁場で電子やイオンの飛行方向を修正して前記ドリフトを抑制することができ、成膜特性を一層向上することができる。
【０１００】
つぎに、請求項３の真空アーク蒸着方法は、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を可変自在にしたため、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度を成膜前及び成膜中に自在に変えることができ、種々の成膜特性の蒸着薄膜を、所期の特性で自在に成膜することができる。
【０１０１】
そして、請求項１，２，３の真空アーク蒸着方法において、各磁石は電磁コイル１４ａ，１４ｂ′，１４ｃ，１４ｄ，１４ｄ′からなることが実用的で好ましく、指定磁石の設置角度又は指定磁石及び終端磁石の設置角度は、自動制御されることが好ましい。
【０１０２】
さらに、各磁石が電磁コイル１４ａ〜１４ｄ′からなり、指定磁石の設置角度の制御又は指定磁石及び終端磁石の設置角度の制御に連動して各磁石の電磁コイル１４ａ〜１４ｄ′のコイル電流を制御することが、成膜特性上からは一層好ましい。
【０１０３】
つぎに、蒸発源１１を複数個にすれば、成膜能力の一層の向上を図ることができ、複数種類の陰極材料の同時成膜等も行える。
【０１０４】
また、各磁石を形成する電磁コイル１４ａ〜１４ｄ′のコイル電流の向きを一定時間毎に切換えて逆にすれば、陰極材料１９のイオンの飛着位置を周期的にずらすことができ、大面積の基材６の均一な蒸着成膜を行うことができる。
【０１０５】
つぎに、請求項９〜１６の真空アーク蒸着装置は、前記の各真空アーク蒸着方法を実現する具体的な装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の１形態の真空アーク蒸着装置の平面図である。
【図２】図１の指定磁石としての電磁コイルの斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図２の電磁コイルの傾きを説明する平面図，右側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図１の電子到達位置を説明する平面図，右側面図である。
【図５】本発明の実施の他の形態の真空アーク蒸着装置の平面図である。
【図６】図５の電子軌道を説明する平面図である。
【図７】図５の電子軌道を説明する右側面図である。
【図８】基板表面の電子到達位置の説明図である。
【図９】従来装置の平面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は図９の従来装置の発散磁場説明図の平面図，右側面図である。
【図１１】図９の従来装置の電子到達位置を説明する平面図，右側面図である。
【図１２】図９の従来装置の磁場勾配のドリフト説明図である。
【符号の説明】
１　成膜室
６　基材
９　ダクト
１１　蒸発源
１３　放出口
１４ａ〜１４ｄ，１４ｂ′，１４ｄ′　電磁コイル
１７ａ〜１７ｃ　偏向磁場
１８ａ〜１８ｃ　磁気フィルタ
１９　陰極材料
２０ａ〜２０ｃ　プラズマ流
【図１】
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【図２】
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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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