專利名稱：偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能用于在例如汽車部件、機(jī)械部件、工具、模具等物件上形成使耐磨損性、滑動(dòng)性、抗蝕性等中的至少一項(xiàng)得到改善用的薄膜的真空電弧蒸鍍裝置。
背景技術(shù)：
真空電弧蒸鍍裝置在減壓氛圍下，使陽(yáng)極與陰極之間產(chǎn)生真空電弧放電，利用該放電產(chǎn)生包含使陰極材料蒸發(fā)并離子化的陰極材料的等離子體，使該離子化陰極材料飛往被成膜件，在該件上形成薄膜。一般將陽(yáng)極與陰極之間產(chǎn)生真空電弧放電并利用該電弧放電使陰極材料離子化的部分稱為蒸發(fā)源或真空電弧蒸發(fā)源。真空電弧蒸鍍裝置與等離子體CVD(化學(xué)蒸鍍)裝置相比，在成膜速度高、膜生產(chǎn)率方面優(yōu)越。
作為這種真空電弧蒸鍍裝置，已公知偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型的真空電弧蒸鍍裝置。偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置除包含所述蒸發(fā)源外，還包含彎曲過濾槽，該槽用永久磁鐵和磁場(chǎng)形成用線圈形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使受蒸發(fā)源離子化的陰極材料飛往支撐被成膜件的托架。
真空電弧蒸鍍法中，陽(yáng)極因電弧放電而蒸發(fā)時(shí)，往往產(chǎn)生稱為宏粒子或飛沫的粗大粒子。該粗大粒子飛往被成膜件并附著時(shí)，該件上形成的膜的表面平滑性降低，或膜對(duì)該件的粘著性降低。
所述形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的彎曲過濾槽，能利用偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有選擇地使作為載電粒子的離子化陰極材料沿槽偏轉(zhuǎn)，并導(dǎo)向被成膜件；反之，由于電方面中性或縱然帶電也由于質(zhì)量非常大而磁場(chǎng)不能使其偏轉(zhuǎn)的粗大粒子則碰撞彎曲槽的內(nèi)壁，從而抑制其飛往被成膜件并附著。由此，能在被成膜件上形成優(yōu)質(zhì)薄膜。
作為具有這種過濾槽的真空電弧蒸鍍裝置，還提出在大面積上生產(chǎn)率良好地形成薄膜的裝置和形成復(fù)合膜的裝置。例如，日本國(guó)專利公開2001-59165號(hào)公報(bào)通過在截面形狀為矩形等的一個(gè)過濾槽中排列多個(gè)蒸發(fā)源，大面積形成表面平滑性高、膜厚均勻性高的膜。
日本國(guó)專利公開平9-217141號(hào)公報(bào)揭示在成膜容器壁的不同位置連接設(shè)置包含分別由不同材料組成的陰極的蒸發(fā)源的二條過濾槽，使來(lái)自各蒸發(fā)源的超微粒子飛到被成膜件，形成超微粒子擴(kuò)散膜(復(fù)合膜)。進(jìn)一步說(shuō)明該公報(bào)揭示的例子中，作為一個(gè)蒸發(fā)源，采用具有包含鈦的陰極的蒸發(fā)源，同時(shí)作為另一蒸發(fā)源采用具有由鎳組成的陰極的蒸發(fā)源，并且對(duì)這些蒸發(fā)源脈沖狀交替施加電弧放電用電壓，從而在氮?dú)夥諊行纬捎傻伣M成的硬質(zhì)超微粒子和由鎳組成金屬超微粒子兩者構(gòu)成的超微粒子擴(kuò)散膜。
此外，作為具有過濾槽的真空電弧蒸鍍裝置，日本國(guó)專利公開2002-294433號(hào)公報(bào)揭示了在成膜過程中重復(fù)翻轉(zhuǎn)流過磁場(chǎng)形成線圈的電流的方向，以便抑制磁場(chǎng)形成用線圈建立的磁場(chǎng)中的等離子體漂移，使被成膜件表面形成的膜的厚度分布均勻性劣化，即流過磁場(chǎng)線圈的電流方向總相同時(shí)，磁場(chǎng)中的等離子漂移使被成膜件上形成的膜厚峰值往一定方向偏移造成的膜厚分布均勻性降低。
這里，觀察一下一般在被成膜件上形成的薄膜的結(jié)構(gòu)除全部由相同材料組成的薄膜、上文所述那樣擴(kuò)散多種微粒子的復(fù)合膜外，還有基底層和層疊在其上的期望層組成的薄膜、2種以上的元素組成的化合物膜、在規(guī)定材料的薄膜中添加其它元素的薄膜等。
為了用真空電弧蒸鍍裝置生產(chǎn)率良好地形成含有基底層的薄膜，化合物膜、添加其它元素的薄膜等，與形成所述超微粒子擴(kuò)散膜時(shí)相同，也必須采用包含分別由不同材料組成的陰極的多個(gè)蒸發(fā)源。
這時(shí)，可考慮將上述專利公開2001-59165號(hào)公報(bào)揭示的設(shè)在一條過濾槽的多個(gè)蒸發(fā)源當(dāng)作這些多種蒸發(fā)源，但由于來(lái)自各蒸發(fā)源的離子化陰極材料的飛行軌跡在同一過濾槽內(nèi)不同，實(shí)際上難以對(duì)一條過濾槽分別在不同位置排列多種蒸發(fā)源并且在配置于規(guī)定位置的被成膜件上形成上述薄膜。
因此，如專利公開平9-217141號(hào)公報(bào)所揭示，為了在配置于規(guī)定位置的被成膜件上形成上述薄膜，必須將適應(yīng)蒸發(fā)源種類數(shù)的過濾槽分別連接在成膜容器壁的不同位置。
然而，即便是這樣，例如要形成化合物膜時(shí)，多種離子化陰極材料從不同位置飛到位置固定的被成膜件，結(jié)果常形成這些多種材料組成的疊層結(jié)構(gòu)膜，而不是化合物膜。不僅形成化合物膜時(shí)，而且形成含基底層的薄膜和添加其它元素的薄膜時(shí)，也由于多種離子化陰極材料從不同位置飛到位置固定的被成膜件，所形成薄膜各部分的質(zhì)量和厚度容易不均勻。將適應(yīng)蒸發(fā)源數(shù)的過濾槽分別連接在成膜容器壁的不同位置時(shí)，也妨礙真空電弧蒸鍍裝置的小型化。
這方面，日本國(guó)專利申請(qǐng)2001-521066號(hào)公報(bào)揭示一種真空電弧蒸鍍裝置，該裝置具有二條彎曲磁過濾槽，將朝向成膜容器膜托架上支撐的被成膜件的這些過濾槽的端部形成相互共用的端部，并且在相互分開的相反側(cè)的槽端部分別設(shè)置蒸發(fā)源。根據(jù)這種真空電弧蒸鍍裝置，可使真空電弧蒸鍍裝置小型化。而且，源于任一蒸發(fā)源的離子化陰極材料都從一個(gè)部位，即該公共槽端部飛來(lái)。因此，形成含基底層的薄膜、化合物膜、添加其它元素的薄膜等中的任一種時(shí)，與將多條過濾槽分別連接在成膜容器不同部位時(shí)相比，可認(rèn)為或許更能將薄膜形成期望狀態(tài)。
然而，根據(jù)本發(fā)明人的研究，這種槽端部公共型真空電弧蒸鍍裝置中還存在應(yīng)進(jìn)一步解決的課題。
圖6示出專利申請(qǐng)2001-521066號(hào)公報(bào)揭示的真空電弧蒸鍍裝置的原理性組成。如圖6所示，在成膜容器91中的規(guī)定位置設(shè)置托架92，將被成膜件s支撐在該托架上。在成膜容器壁911的一個(gè)部位，即朝向該托架一個(gè)部位連接二條彎曲過濾槽93、94。
將這些過濾槽93、94形成得連接成膜容器91的部分90相互共用，從而朝向托架92的部分90也相互共用，并且在相互分開的相反側(cè)的槽端部設(shè)置包含分別由不同材料組成的陰極的蒸發(fā)源95、96。在過濾槽93的周圍設(shè)置形成磁場(chǎng)用的永久磁鐵或線圈97，在過濾槽94的周圍設(shè)置形成磁場(chǎng)用的永久磁鐵或線圈98。又在公共槽端部90的周圍設(shè)置這些槽共用的形成磁場(chǎng)用的永久磁鐵或線圈99。
另一方面，來(lái)自一個(gè)蒸發(fā)源95的離子化陰極材料在磁鐵97、99形成的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中可從槽93經(jīng)公共槽端部90飛行，來(lái)自另一蒸發(fā)源96的離子化陰極材料在磁鐵98、99形成的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中可從槽94經(jīng)公共槽端部90飛行。
因此，理論上通過同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)二個(gè)蒸發(fā)源，能在被成膜件s上形成不同材料組成的化合物膜，如果交替重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則能形成不同材料組成的微粒子擴(kuò)散型復(fù)合膜和疊層結(jié)構(gòu)膜。又能使一蒸發(fā)源運(yùn)轉(zhuǎn)，在物件s上形成基底層后，使另一蒸發(fā)源運(yùn)轉(zhuǎn)，以代替該一蒸發(fā)源，從而在該基底層上形成期望膜，或一面用一蒸發(fā)源形成膜，一面用另一蒸發(fā)源對(duì)該膜添加其它元素。還能僅用任一蒸發(fā)源在物件s上形成相同材料組成的膜。
然而如圖6所示，，實(shí)際嘗試用該裝置形成化合物膜和復(fù)合膜時(shí)，來(lái)自一蒸發(fā)源95的離子化陰極材料的通路950和來(lái)自另一蒸發(fā)源96的離子化陰極材料的通路960由于過濾槽93、94的二個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互影響，有時(shí)不是最終匯合并朝向托架上的物件s，而是二條通路相互往相反方向分開，或相互交叉后分開，因而難以在物件s上形成期望的化合物膜等。形成含基底膜的膜和添加其它元素的膜等時(shí)，也往往難以將各離子化陰極材料最終集中朝向托架上的物件s。
因此，本發(fā)明的課題為提供一種能在被成膜件上生產(chǎn)率良好地形成期望結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，該裝置具有多個(gè)蒸鍍單元，該蒸鍍單元分別包含利用陽(yáng)極與陰極之間的真空電弧放電使該陰極材料蒸發(fā)并且同時(shí)離子化的至少一個(gè)蒸發(fā)源、以及附設(shè)使由該蒸發(fā)源離子化的陰極材料飛往托架以便在該托架支撐的被成膜件上形成包含該陰極材料構(gòu)成元素的膜的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的彎曲過濾槽，形成該多個(gè)蒸鍍單元各自的所述彎曲過濾槽，使其朝向所述托架的槽端部與其它彎曲過濾槽的朝向該托架的槽端部為公共槽端部，并且在該過濾槽相反側(cè)的端部分別設(shè)置至少一個(gè)蒸發(fā)源，下文有時(shí)將這種裝置稱為“槽端部公共型的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人為了解決上述課題，反復(fù)專心研究，獲得以下見識(shí)，從而完成本發(fā)明。
即，可通過對(duì)設(shè)在過濾槽的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的設(shè)置狀態(tài)利用例如該槽延伸方向上的該構(gòu)件的位置的調(diào)整、該構(gòu)件對(duì)該槽的設(shè)置角度的調(diào)整、這兩種調(diào)整的組合進(jìn)行調(diào)整，改變?cè)撈D(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件在槽內(nèi)形成的磁場(chǎng)的特性(磁力線方向等)，由此，能控制該槽內(nèi)的離子化陰極材料的飛行方向。
于是，通過對(duì)槽端部共用型的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置的多條過濾槽中的至少一條，需要的話對(duì)多條或全部，調(diào)整對(duì)該過濾槽設(shè)置的全部或部分偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的設(shè)置狀態(tài)，可使多個(gè)蒸鍍單元的各蒸發(fā)源中產(chǎn)生的離子化陰極材料在該多個(gè)過濾槽的公共槽端部匯集，一起朝向托架上的被成膜件。這樣，即使在形成對(duì)象膜是化合物膜的情況下，也能生優(yōu)質(zhì)且產(chǎn)率良好地在被成膜件上形成該膜。
本發(fā)明根據(jù)以上見識(shí)，提供一種偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置具有多個(gè)蒸鍍單元，該蒸鍍單元分別包含利用陽(yáng)極與陰極之間的真空電弧放電使該陰極材料蒸發(fā)并且同時(shí)離子化的至少一個(gè)蒸發(fā)源、以及附設(shè)使由該蒸發(fā)源離子化的陰極材料飛往托架以便在該托架支撐的被成膜件上形成包含該陰極材料構(gòu)成元素的膜的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的彎曲過濾槽，形成該多個(gè)蒸鍍單元各自的所述彎曲過濾槽，使其朝向所述托架的槽端部與其它彎曲過濾槽的朝向該托架的槽端部為公共槽端部，并且在該過濾槽相反側(cè)的端部分別設(shè)置至少一個(gè)蒸發(fā)源，在這種偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置中具有磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置，該裝置調(diào)整對(duì)所述多個(gè)蒸鍍單元的過濾槽中至少一條過濾槽設(shè)置的所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件相對(duì)于該過濾槽的設(shè)置狀態(tài)，以便控制磁場(chǎng)。
附圖簡(jiǎn)述圖1是示出一例本發(fā)明偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置的概略組成的圖。
圖2是圖1所示裝置的二條過濾槽的公共端部的截面圖。
圖3(A)是示出一蒸發(fā)源的組成的圖，圖3(B)是示出另一蒸發(fā)源的組成的圖。
圖4是示出圖1的裝置的部分電路的框圖。
圖5是示出另一例偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置的概略組成的圖。
圖6是示出一例已有真空電弧蒸鍍裝置的原理性組成的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，基本上具有多個(gè)蒸鍍單元，該蒸鍍單元分別包含利用陽(yáng)極與陰極之間的真空電弧放電使該陰極材料蒸發(fā)并且同時(shí)離子化的蒸發(fā)源，以及附設(shè)使由該蒸發(fā)源離子化的陰極材料飛往托架以便在該托架支撐的被成膜件上形成包含該陰極材料構(gòu)成元素的膜的一個(gè)或二個(gè)以上的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的彎曲過濾槽。
然后，形成該多個(gè)蒸鍍單元各自的所述彎曲過濾槽，使其朝向所述托架的槽端部與其它彎曲過濾槽的朝向該托架的槽端部為公共槽端部，并且在該過濾槽相反側(cè)的端部分別設(shè)置至少一個(gè)蒸發(fā)源。
此外，具有磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置，該裝置調(diào)整對(duì)多個(gè)蒸鍍單元的過濾槽中至少一條過濾槽設(shè)置的所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件相對(duì)于該過濾槽的設(shè)置狀態(tài)，以便控制磁場(chǎng)。
此偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件可由永久磁鐵組成，可為利用通電形成磁場(chǎng)的線圈，也可為該磁鐵和線圈的組合。任一種組成，都將偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件設(shè)在槽周圍。
作為所述磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置，其典型例可舉出調(diào)整由該調(diào)整裝置調(diào)整設(shè)置狀態(tài)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的在該構(gòu)件形成磁場(chǎng)的過濾槽延伸方向上的位置和/或?qū)υ摌?gòu)件的設(shè)置角度的裝置。
過濾槽不限于此，作為典型例，可舉出截面為矩形的過濾槽。采用這種矩形截面槽時(shí)，作為所述調(diào)整裝置的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件對(duì)槽的設(shè)置角度，可舉出圍繞實(shí)質(zhì)上垂直該槽四個(gè)側(cè)面中相互對(duì)置的一對(duì)側(cè)面的軸線的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的姿態(tài)角度和/或圍繞實(shí)質(zhì)上垂直該軸線的另一軸線(實(shí)質(zhì)上垂直相互對(duì)置的一對(duì)側(cè)面的軸線)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的姿態(tài)角度。
各過濾槽設(shè)置多個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件時(shí)，其中的一個(gè)可為與對(duì)其它過濾槽設(shè)置的多個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的一個(gè)共用的構(gòu)件。該共用偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件例如可設(shè)在所述公共槽端部。
作為典型例，可舉出的情況為對(duì)所述多條過濾槽共用的朝向所述托架的槽端部設(shè)置該多條過濾槽共用的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件，同時(shí)還對(duì)該多條過濾槽各自的從其它過濾槽分開的部分分別設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件。
形成任一種情況形成任一種情況該真空電弧蒸鍍裝置都能用磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置調(diào)整其關(guān)聯(lián)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件對(duì)過濾槽的設(shè)置狀態(tài)，由此，控制該磁場(chǎng)形成構(gòu)件在槽內(nèi)形成的磁場(chǎng)的特性(磁力線方向等)，從而能控制來(lái)自對(duì)該槽設(shè)置所蒸發(fā)源的離子化陰極材料的飛行方向，使該離子化陰極材料從公共槽端部飛往托架上的被成膜件。
其它一個(gè)或二個(gè)以上過濾槽也使離子化陰極材料飛行時(shí)，利用調(diào)整磁場(chǎng)形成構(gòu)件設(shè)置狀態(tài)，使具有可調(diào)整設(shè)置狀態(tài)的該磁場(chǎng)形成構(gòu)件的過濾槽的離子化陰極材料流與該其它離子化陰極材料流匯合，可使這些離子化陰極材料流一起朝向被成膜件。
要使來(lái)自多個(gè)過濾槽的離子化陰極材料流匯合并一起流向托架上的被成膜件時(shí)，僅調(diào)整一條槽的一個(gè)磁場(chǎng)形成構(gòu)件設(shè)置狀態(tài)不充分的情況下，也可對(duì)該一條槽的其它磁場(chǎng)形成構(gòu)件設(shè)置調(diào)整裝置，并調(diào)整其設(shè)置狀態(tài)。還可對(duì)其它一條或二條以上的槽各自的一個(gè)或二個(gè)以上磁場(chǎng)形成構(gòu)件分別設(shè)置調(diào)整裝置，并調(diào)整該磁場(chǎng)形成構(gòu)件對(duì)槽的設(shè)置狀態(tài)。即使在不使來(lái)自多條槽的離子化陰極材料流匯合的情況下難以在各個(gè)過濾槽中使離子化陰極材料流從公共槽端部流向被成膜件時(shí)，也可對(duì)這種過濾槽各自的一個(gè)或二個(gè)以上偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件裝設(shè)置狀態(tài)調(diào)整裝置。
例如，如上文所述，對(duì)多條過濾槽中公共的朝向所述托架的槽端部設(shè)置該多條過濾槽共用的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件，同時(shí)還對(duì)該多條過濾槽各自的從其它過濾槽分開的部分分別設(shè)置磁場(chǎng)形成構(gòu)件的情況下，也可對(duì)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件分別設(shè)置磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置。
形成任一種情況形成任一種情況都通過調(diào)整一條或二條以上過濾槽各自的一個(gè)或二個(gè)以上磁場(chǎng)形成構(gòu)件對(duì)槽的設(shè)置狀態(tài)，使多個(gè)蒸鍍單元的各蒸發(fā)源產(chǎn)生的離子化陰極材料流在該多條過濾槽的公共槽端部匯合，一起流向托架上的被成膜件，即使在形成對(duì)象膜是化合物膜等情況下，也能在被成膜件上以期望結(jié)構(gòu)狀態(tài)優(yōu)質(zhì)且生產(chǎn)率良好地形成該膜。
這種真空電弧蒸鍍裝置通過同時(shí)使用二個(gè)以上蒸發(fā)源，能在被成膜件上形成不同材料組成的化合物膜；如果交替重復(fù)使用，則能形成不同材料組成的微粒子擴(kuò)散型復(fù)合膜和疊層結(jié)構(gòu)膜。也能使用任一蒸發(fā)源在物件上形成基底層后，通過使用其它蒸發(fā)源，以代替該蒸發(fā)源，在該基底膜上形成期望膜，或一面用任一蒸發(fā)源形成膜，一面用其它蒸發(fā)源對(duì)該膜添加其它元素。還能僅用任一蒸鍍單元的蒸發(fā)源，在物件上形成相同材料組成的膜。
為了抑制因偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件建立的磁場(chǎng)中等離子體漂移使被成膜件表面形成的膜厚度分布均勻性劣化，例如可進(jìn)行如下。即，對(duì)通過從磁場(chǎng)形成電源裝置分別對(duì)所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中一個(gè)或二個(gè)以上的根據(jù)分別進(jìn)行通電而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，該磁場(chǎng)形成電源裝置可為對(duì)至少一個(gè)磁場(chǎng)形成線圈能使該線圈的電流方向周期性翻轉(zhuǎn)的電源裝置。
為了能形成層疊不同材料組成的層的多層結(jié)構(gòu)膜、在膜厚方向規(guī)定部位添加其它元素的其它元素添加膜，或?yàn)榱烁鶕?jù)需要阻止來(lái)自蒸發(fā)源的離子化陰極材料飛往被成膜件等，可進(jìn)行如下。
即，對(duì)通過從磁場(chǎng)形成電源裝置分別對(duì)所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的一個(gè)或二個(gè)以上分別進(jìn)行通電而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，該磁場(chǎng)形成電源裝置可為能對(duì)該磁場(chǎng)形成線圈分別控制電流通斷的電源裝置。通過切斷對(duì)磁場(chǎng)形成線圈的通電，能阻止離子化陰極材料飛往被成膜件。
為了同樣的目的，可對(duì)所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少一個(gè)蒸鍍單元設(shè)置能在切斷該蒸鍍單元的所述過濾槽內(nèi)的所述離子化陰極材料通路的關(guān)斷位置與打開該通路的開通位置之間來(lái)回運(yùn)作的切斷構(gòu)件。
真空電弧蒸鍍裝置中，使蒸發(fā)源的陽(yáng)極與陰極之間產(chǎn)生電弧放電時(shí)，將電弧放電感生用觸發(fā)電極配置成與陰極放電面對(duì)置，并且在陽(yáng)極與陰極之間施加電壓，同時(shí)還使該觸發(fā)電極接觸該放電面后，連續(xù)離開，使電弧放電產(chǎn)生，從而感生陽(yáng)極與陰極之間的電弧放電。
然而，陰極材料常使真空電弧放電熄滅。電弧放電熄滅時(shí)，每次必須用電弧放電感生用觸發(fā)電極在陽(yáng)極與陰極之間感生真空電弧放電，重新啟動(dòng)成膜。
可是，觸發(fā)電極在陽(yáng)極與陰極之間感生真空電弧放電(“起燃”)時(shí)，該電弧放電不穩(wěn)定，為此而在層膜中重復(fù)起燃時(shí)，膜的質(zhì)量降低。
因此，尋求一種手段，即使在對(duì)被成膜件成膜的中途隨真空電弧放電熄滅進(jìn)行觸發(fā)電極的真空電弧放電感生時(shí)，也不白白延長(zhǎng)成膜開始至完成的時(shí)間，而且能形成質(zhì)量良好的膜。
因此，例如可如下進(jìn)行。
即，配備作為所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件從磁場(chǎng)形成電源裝置對(duì)所述多個(gè)蒸鍍單元中至少有時(shí)同時(shí)使用的多個(gè)蒸鍍單元分別通電從而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，同時(shí)還配備檢測(cè)出所述蒸發(fā)源電弧放電燃滅的檢測(cè)器。而且，該磁場(chǎng)形成電源裝置在同時(shí)使用作為使用對(duì)象的所述多個(gè)蒸鍍單元的情況下，檢測(cè)出該同時(shí)使用的蒸鍍單元的所述檢測(cè)器中至少一個(gè)檢測(cè)出電弧放電熄滅時(shí)，切斷該同時(shí)使用的蒸鍍單元的磁場(chǎng)形成線圈的通電，從該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部所述檢測(cè)器檢測(cè)出電弧放電開始，經(jīng)歷該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部蒸發(fā)源中電弧放電穩(wěn)定所需的時(shí)間，則允許該磁場(chǎng)形成線圈通電。
根據(jù)同樣理由，可如下進(jìn)行。
所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少有時(shí)同時(shí)使用的多個(gè)蒸鍍單元分別具有可在切斷該蒸鍍單元的所述過濾槽內(nèi)的所述離子化陰極材料通路的關(guān)斷位置與打開該通路的開通位置之間來(lái)回移動(dòng)的切斷構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)成將該切斷構(gòu)件配置在該關(guān)斷位置或開通位置的驅(qū)動(dòng)裝置、以及檢測(cè)出所述蒸發(fā)源電弧放電燃滅的檢測(cè)器。而且，由控制部控制各該蒸鍍單元的切斷構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)作，該控制部控制所述驅(qū)動(dòng)裝置，該控制部在使對(duì)同時(shí)使用對(duì)象的所述多個(gè)蒸鍍單元進(jìn)行同時(shí)使用的情況下，該同時(shí)使用的蒸鍍單元的所述檢測(cè)器中至少一個(gè)檢測(cè)出電弧放電熄滅時(shí)，將該同時(shí)使用的蒸鍍單元的過濾槽的所述切斷構(gòu)件配置在所述關(guān)斷位置，并且從該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部所述檢測(cè)器檢測(cè)出電弧放電開始，經(jīng)歷該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部蒸發(fā)源中電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間，則將所述切斷構(gòu)件配置在所述開通位置。
作為檢測(cè)出所述蒸發(fā)源的電弧放電燃滅的檢測(cè)器，可示出檢測(cè)出基于真空電弧放電的放電電流的電流檢測(cè)器、檢測(cè)出對(duì)陰極施加的電壓的電壓檢測(cè)器的例子。在電流檢測(cè)器的情況下，該檢測(cè)器未檢測(cè)出表示真空電弧放電燃滅的電流值時(shí)，真空電弧放電熄滅，而檢測(cè)出表示真空電弧放電起燃的電流值，則可判斷為真空電弧放電起燃。在電壓檢測(cè)器的情況下，該檢測(cè)器未檢測(cè)出表示真空電弧放電起燃的電壓值時(shí)，真空電弧放電熄滅，而檢測(cè)出表示真空電弧放電起燃的電壓值，則可判斷為真空電弧放電起燃。
所述“蒸發(fā)源中電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間”因使用的陰極材料、真空電弧蒸鍍裝置具體結(jié)構(gòu)等而不同，所以預(yù)先利用實(shí)驗(yàn)等決定。
為了控制膜結(jié)構(gòu)和膜組成等，在所述蒸發(fā)源中所述陰極與陽(yáng)極之間施加電壓以產(chǎn)生電弧放電的電弧放電電源裝置的至少一個(gè)可為施加脈沖電壓的電源裝置。該電源裝置可為能控制該脈沖電壓的大小、脈寬和占空比中的至少一項(xiàng)的電源裝置。
所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少一個(gè)蒸鍍單元具有多個(gè)所述蒸發(fā)源。
下面，參照


偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置的實(shí)例。
圖1是示出一例偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置A1的概略組成的圖。圖1所示的裝置A1具有成膜容器1，在容器1內(nèi)設(shè)置支撐被成膜件(這里為襯底形態(tài)的物件)S的托架2。托架2連接能在成膜時(shí)對(duì)該托架裝載的被成膜件S施加偏壓的電源PW1。
容器1連接排氣裝置EX，從而能將容器1內(nèi)設(shè)定成希望的減壓狀態(tài)。在容器壁11的一處連接二個(gè)蒸鍍單元UN1、UN2。
一蒸鍍單元UN1具有彎曲過濾槽4和設(shè)在該槽中蒸發(fā)源3。過濾槽4的一端部40連接設(shè)在容器壁11的所述一處的矩形開口部110的周壁，并朝向托架2。將蒸發(fā)源3設(shè)在該槽4的另一端部41。槽4彎曲大致90度，截面形狀為矩形(參考圖2)。
槽4中，在成膜容器1方的端部40周圍將磁場(chǎng)形成線圈400設(shè)置成環(huán)狀，同時(shí)還在另一端部41附近將另一磁場(chǎng)形成線圈42設(shè)置成環(huán)狀。將線圈400支持在框架401上，將線圈41支持在框架43上?？蓮碾娫碢W3對(duì)線圈400通電，或從電源PW4對(duì)線圈42通電，從而在槽4內(nèi)形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
如圖1和圖2所示，將線圈框架401支持在第1定位構(gòu)件f1上，使其垂直與槽4相互對(duì)置的側(cè)面4a并可圍繞與槽4的縱向中心軸α垂直相交的軸線β來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用構(gòu)件f1支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)m1驅(qū)動(dòng)成圍繞軸線β來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈框架401支持的線圈400能進(jìn)行圍繞軸線β的姿態(tài)角度的調(diào)整。
將線圈框架401連同第1定位構(gòu)件f1和電動(dòng)機(jī)m1支持在第2定位構(gòu)件f2上，使其與槽4的另一對(duì)相互對(duì)置的側(cè)面4b垂直并可圍繞與槽4的縱向中心軸線α垂直相交的軸線γ來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用構(gòu)件f2支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)m2驅(qū)動(dòng)成圍繞軸線γ來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈400能進(jìn)行圍繞軸線γ的姿態(tài)角度的調(diào)整。
此外，線圈400、支持該線圈的框架401和電動(dòng)機(jī)m1、m2等全部能用位置固定的來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC(參考圖1)調(diào)整所述槽中心軸線γ方向(槽延伸方向)的位置。進(jìn)一步地說(shuō)，本例中可對(duì)圖1的上下方向進(jìn)行位置調(diào)整。電動(dòng)機(jī)m1、m2和裝置PC等構(gòu)成線圈400用的線圈調(diào)整裝置。
支持線圈42的線圈框架43也與對(duì)所述線圈框架401的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況相同，支持在第1定位構(gòu)件(省略示出)，使其垂直于槽4的相互對(duì)置的側(cè)面4a并可圍繞與槽4的縱向中心軸線α垂直相交的軸線β1來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用該第1定位構(gòu)件支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)成圍繞該軸線β1來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈框架43支持的線圈42能調(diào)整圍繞軸線β1的姿態(tài)角度。
此外，將線圈框架43連同所述未示出的第1定位構(gòu)件和其支持的電動(dòng)機(jī)M1支持在第2定位構(gòu)件(省略示出)上，使其與槽4的另一對(duì)相互對(duì)置的側(cè)面4b垂直并可圍繞與槽4的縱向中心軸線α垂直相交的軸線γ1來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用該第2定位構(gòu)件支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)成圍繞軸線γ1來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈42能進(jìn)行圍繞軸線γ1的姿態(tài)角度的調(diào)整。
線圈42、支持該線圈的框架43和電動(dòng)機(jī)M1、M2等全部能能以位置固定的支點(diǎn)軸44為中心，在槽4的縱向(槽延伸方向)擺動(dòng)，用來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC1調(diào)整該方向的位置。電動(dòng)機(jī)M1、M2和裝置PC1等構(gòu)成線圈42用的線圈調(diào)整裝置。
另一蒸鍍單元UN2也具有彎曲過濾槽4’和設(shè)在該槽的蒸發(fā)源3’。過濾槽4’的一端部40形成與所述蒸鍍單元UN1的過濾槽4的一端部40共用。因此，槽4’也連接容器壁開口部110的周壁，并朝向托架2。將蒸發(fā)源3’設(shè)在該槽4’的另一端部41’。槽4’在圖中與槽4左右對(duì)稱地彎曲大致90度，并且截面形狀為矩形(參考圖2)。槽4與槽4’相互合攏(換言之，相互分離)的部位設(shè)有防止蒸發(fā)源3、3’相互直接面對(duì)用的切斷壁(隔板)4W。
槽4’除設(shè)置與槽4共用的所述磁場(chǎng)形成線圈400外，與槽4時(shí)相同，也在靠近蒸發(fā)源3’的另一端部41’附近周圍將另一磁場(chǎng)形成線圈42’設(shè)置成環(huán)狀。將線圈42’支持在框架43’上?？蓮碾娫碢W3對(duì)線圈400通電，或從電源PW’對(duì)線圈42’通電，以在槽4’內(nèi)形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
線圈框架43’也與上述對(duì)線圈框架401的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的情況相同，支持在第1定位構(gòu)件(省略示出)，使其垂直于槽4’的相互對(duì)置的一對(duì)側(cè)面并可圍繞與槽4’的縱向中心軸線垂直相交的軸線β1’來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用該第1定位構(gòu)件支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)M1’驅(qū)動(dòng)成圍繞該軸線β1’來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈框架43’支持的線圈42’能調(diào)整圍繞軸線β1’的姿態(tài)角度。
將線圈框架43’連同所述未示出的第1定位構(gòu)件和其支持的電動(dòng)機(jī)M1’支持在第2定位構(gòu)件(省略示出)上，使其與槽4’的另一對(duì)相互對(duì)置的側(cè)面4b垂直并可圍繞與槽4’的縱向中心軸線垂直相交的軸線γ1’來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可用該第2定位構(gòu)件支持的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)M2’驅(qū)動(dòng)成圍繞軸線γ1’來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，線圈42’能進(jìn)行圍繞軸線γ1’的姿態(tài)角度的調(diào)整。
線圈42’、支持該線圈的框架43’和電動(dòng)機(jī)M1’、M2’等全部能能以位置固定的支點(diǎn)軸44’為中心，在槽4’的縱向(槽延伸方向)擺動(dòng)，用來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC1’調(diào)整該方向的位置。電動(dòng)機(jī)M1’、M2’和裝置PC1’等構(gòu)成線圈42’用的線圈調(diào)整裝置。
圖3(A)是示出蒸發(fā)源3的組成的圖，圖3(B)是示出蒸發(fā)源3’的組成的圖。如圖3(A)(圖3(B))所示，蒸發(fā)源3(3’)包含陰極31(31’)。將陰極31(31’)配置在槽內(nèi)，支持在裝于過濾槽4(4’)的端部41(41’)的壁板410(410’)的中央孔中動(dòng)配合的導(dǎo)電陰極支持體32(32’)上。將陰極支持體32(32’)通過絕緣構(gòu)件33(33’)固定在該壁板410(410’)上。
用根據(jù)要形成的膜選擇的材料形成陰極31(31’)。在從壁板410(410’)到槽內(nèi)側(cè)的區(qū)域朝向陰極31(31’)設(shè)置圓筒狀陽(yáng)極34(34’)，棒狀觸發(fā)電極35(35’)從該陽(yáng)極內(nèi)側(cè)朝向陰極31(31’)的端面(放電面)的中央部。將陽(yáng)極34(34’)接地。
將觸發(fā)電極35(35’)通過陽(yáng)極34(34’)的遠(yuǎn)離陰極31(31’)方的開口部往陽(yáng)極的外方延伸，并支持在支持桿351(351’)上。將支持桿351(351’)通過設(shè)在壁板410(410’)的“饋通裝置”36(36’)連接壁板410(410’)外的來(lái)回直線驅(qū)動(dòng)裝置D(D’)。可由該裝置D(D’)使觸發(fā)電極35(35’)接觸或脫離陽(yáng)極31(31’)。饋通裝置36(36’)可一面將壁板410(410’)內(nèi)外密封地阻斷，一面使桿351(351’)來(lái)回動(dòng)作。
蒸發(fā)源3(3’)也具有電弧電源PW2(PM2’)，并且各電源用布線連接到陽(yáng)極31(31’)等，以便在陽(yáng)極31(31’)與陰極34(34’)之間施加電弧放電用電壓，而且能在陽(yáng)極31(31’)與觸發(fā)電極35(35’)之間施加觸發(fā)用電壓，用于感生陽(yáng)極31(31’)與陰極34(34’)之間的電弧放電。將觸發(fā)電極35(35’)通過電阻R(R’)接地，使電弧電流不流通。在連接電弧電源PW2(PW2’)和陽(yáng)極支持件32(32’)的布線的中途連接檢測(cè)出基于真空電弧放電的放電電流的電流檢測(cè)器5(5’)。后面將說(shuō)明，可采用電壓檢測(cè)器50(50’)以代替該電流檢測(cè)器。
圖4示出裝置A1的部分電路的框圖。如該框圖所示，控制部CONT連接電弧電源PW2和PW2’、線圈電源PW3、PW4和PW4’以及觸發(fā)電極驅(qū)動(dòng)裝置D和D’?？刂撇緾ONT還連接電流檢測(cè)器5、5’(或電壓檢測(cè)器50、50’)。后面將說(shuō)明，控制部CONT控制電源通斷，但對(duì)線圈電源PW3、PW4、PW4’也可構(gòu)成獨(dú)立于其它電源地控制通斷，以控制對(duì)該電源所對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)形成線圈的通電。任一種情況，都可以說(shuō)由電源PW3、PW4、PW4’和控制部CONT構(gòu)成對(duì)磁場(chǎng)形成線圈的磁場(chǎng)形成電源裝置。
真空電弧蒸鍍裝置A1可僅用任一方的蒸發(fā)源進(jìn)行成膜，但該情況下，控制部CONT在電流檢測(cè)器5(或5’)未檢測(cè)出表示放電起燃的規(guī)定放電電流值時(shí)，判斷為真空電弧放電熄滅，而電流檢測(cè)器5(或5’)檢測(cè)出表示放電起燃的規(guī)定放電電流值時(shí)，判斷為真空電弧起燃。
此外，控制部CONT判斷為真空電弧放電熄滅時(shí)，切斷電源PW3、PW4(或PW3、PW4’)對(duì)磁場(chǎng)形成線圈400、42(或400、42’)的通電，同時(shí)還指示觸發(fā)電極驅(qū)動(dòng)裝置D(或D’)，使其 驅(qū)動(dòng)觸發(fā)電極35(或35’)，以感生真空電弧放電。
電流檢測(cè)器5(或5’)檢測(cè)出表示真空電弧放電起燃時(shí)，控制部CONT判斷為真空電弧放電啟動(dòng)。而且，從真空電弧放電啟動(dòng)開始，經(jīng)歷預(yù)先設(shè)定的真空電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間后，使全部磁場(chǎng)形成線圈400、42(或400、42’)通電。真空電弧放電穩(wěn)定所需的時(shí)間因陰極材料而不同，所以可預(yù)先利用實(shí)驗(yàn)求出。
同時(shí)用蒸發(fā)源3、3’進(jìn)行成膜時(shí)，控制部CONT在即使蒸發(fā)源3、3’的電流檢測(cè)器5、5’中的一個(gè)沒有檢測(cè)出表示放電啟動(dòng)的規(guī)定放電電流值時(shí)，也判斷為真空電弧放電熄滅，而檢測(cè)器5、5’雙方都檢測(cè)出規(guī)定的放電電流值，則判斷為真空電弧放電啟動(dòng)。
此情況下，控制部CONT判斷為真空電弧放電熄滅時(shí)，切斷全部電源PW3、PW4、PW4’對(duì)磁場(chǎng)形成線圈400、42、42’的通電，同時(shí)還指示觸發(fā)電極驅(qū)動(dòng)裝置D和/或D’，對(duì)觸發(fā)電極35(或35’)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以感生真空電弧放電。
然后，電流檢測(cè)器5、5’檢測(cè)出表示真空電弧放電啟動(dòng)的規(guī)定放電電流值時(shí)，判斷為真空電弧放電啟動(dòng)。而且從放電熄滅的全部蒸發(fā)源中真空電弧放電啟動(dòng)開始，經(jīng)歷預(yù)先設(shè)定的真空電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間后，使全部磁場(chǎng)形成線圈400、42、42’通電。
真空電弧放電熄滅時(shí)，檢測(cè)器5(5’)不能檢測(cè)出放電電流，在真空電弧放電起燃期間則能檢測(cè)出放電電流。控制部CONT采用根據(jù)這點(diǎn)形成真空電弧放電是啟動(dòng)還是熄滅的判斷基準(zhǔn)的電流值，在檢測(cè)出該判斷基準(zhǔn)電流值以上的電流值時(shí)，判斷為真空電弧放電啟動(dòng)，否則判斷為真空電弧放電熄滅。
將電壓檢測(cè)器50、50’用作放電熄滅檢測(cè)器時(shí)，與采用電流檢測(cè)器5、5’時(shí)相同，也能同樣控制蒸發(fā)源的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，用電壓檢測(cè)器時(shí)，真空電弧放電熄滅，則該電壓檢測(cè)器50(50’)檢測(cè)出電源PW2(PW2’)的額定電壓或其附近的電壓，真空電弧放電燃滅期間檢測(cè)出小于該電壓的電壓值。控制部CONT可采用根據(jù)這點(diǎn)形成真空電弧放電是啟動(dòng)還是熄滅的判斷基準(zhǔn)的電壓值，在檢測(cè)出該判斷基準(zhǔn)電流值以上的電壓值時(shí)，判斷為真空電弧放電啟動(dòng)，否則判斷為真空電弧放電熄滅。
利用以上說(shuō)明的圖1所示的真空電弧蒸鍍裝置A1時(shí)，能在被成膜件S上形成包含陰極構(gòu)成材料元素的薄膜如下。
首先，在托架2上設(shè)置被成膜件S。最初使對(duì)各磁場(chǎng)形成線圈400、42、42’的通電停止。接著，使排氣裝置EX運(yùn)轉(zhuǎn)，從容器1內(nèi)及其連接的槽4、4’內(nèi)排氣。使它們減壓到成膜壓力為止。
此外根據(jù)需要，從電源PW1對(duì)托架2上的被成膜件S開始施加拉攏成膜用粒子用的偏壓。為了成膜過程中形成均勻的薄膜，可通過用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(省略示出)將托架2旋轉(zhuǎn)，使被成膜件S旋轉(zhuǎn)。
在這種狀態(tài)下，使所用蒸發(fā)源3和/或3’的觸發(fā)電極35(35’)接觸陰極31(31’)，并連續(xù)離開。由此，在電極35(35’)與陰極31(31’)之間產(chǎn)生火花，這成為觸發(fā)物，在陽(yáng)極34(34’)與陰極31(31’)之間感生真空電弧放電。此電弧放電對(duì)陰極材料加熱，使陰極材料蒸發(fā)，進(jìn)而在陰極31(31’)的前方開始形成包含離子化陰極材料的等離子體。
控制部CONT根據(jù)這期間來(lái)自檢測(cè)器5(5’)的信息，檢測(cè)出使用的蒸發(fā)源的真空電弧放電啟動(dòng)后，經(jīng)歷該真空電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間之后，指示與所用蒸發(fā)源對(duì)應(yīng)的線圈電源(PW3和PW4)和/或電源(PW3和PW4’)，使其對(duì)線圈(400和42)和/或線圈(400和42’)通電。
因此，蒸發(fā)源3(3’)中產(chǎn)生的離子化陰極材料借助線圈(400和42)和/或線圈(400和42’)形成的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)從槽4和/或槽4’的相互分開的部分經(jīng)公共槽端部40飛往托架2上的物件S。這時(shí)，往往電弧放電產(chǎn)生的陰極材料的粗大粒子質(zhì)量大，所以不被偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引導(dǎo)到公共端部40的出口方，而碰撞槽的內(nèi)表面。因此，在該物件上以抑制粗大粒子飛來(lái)的狀態(tài)，僅形成優(yōu)質(zhì)薄膜。
成膜過程中，檢測(cè)器5(5’)檢測(cè)出真空電弧放電熄滅時(shí)，根據(jù)控制部CONT的指示，停止對(duì)線圈(400和42)和/或線圈(400和42’)的通電。然后，從檢測(cè)器5(5’)因電弧起燃而檢測(cè)出真空電弧放電開始，經(jīng)歷該真空電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間，則再次對(duì)所述線圈通電。
因此，即使在成膜中途真空電弧放電重復(fù)熄滅，并且每次熄滅進(jìn)行觸發(fā)電極35(35’)的起燃，真空電弧放電也為穩(wěn)定狀態(tài)，即處在沒有或大致沒有真空電弧放電尚未穩(wěn)定時(shí)往往產(chǎn)生的成膜方面欠佳或使質(zhì)量下降的粒子等到達(dá)被成膜件S的狀態(tài)下，重新啟動(dòng)成膜，從而能得到質(zhì)量良好的膜。
從檢測(cè)器5(5’)檢測(cè)出真空電弧放電開始，經(jīng)歷該真空電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間，則快速重新啟動(dòng)對(duì)所述線圈通電，所以不使從成膜開始至其完成的時(shí)間白白延長(zhǎng)，能相應(yīng)效率良好地成膜。
真空電弧放電后再次重新啟動(dòng)真空電弧放電時(shí)，在上面說(shuō)明的例子中，停止對(duì)磁場(chǎng)形成線圈通電，但如圖5所示，也可與此同時(shí)或代之以適當(dāng)關(guān)斷分別設(shè)在過濾槽4、4’的切斷構(gòu)件SH、SH’。切斷構(gòu)件SH、SH’可選旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置SHD、SHD’將離子化陰極材料通路關(guān)斷的位置或從該位置后退的開通位置。
將控制部CONT構(gòu)成能控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置SHD、SHD’的運(yùn)作，使其根據(jù)該控制部的指示把切斷構(gòu)件開通或關(guān)斷?？勺龀稍谏鲜隼又?，應(yīng)切斷對(duì)線圈42(42’)通電時(shí)，與其同時(shí)或代之以將切斷構(gòu)件SH(SH’)配置在關(guān)斷位置，并且上述例子中，應(yīng)啟動(dòng)對(duì)線圈42(42’)通電時(shí)，將切斷構(gòu)件SH(SH’)配置在開通位置。
真空電弧放電蒸鍍裝置A1中，又在對(duì)被成膜件S成膜前，預(yù)先調(diào)整磁場(chǎng)形成線圈400和/或42對(duì)槽4的設(shè)置狀態(tài)，使來(lái)自蒸發(fā)源3的離子化陰極材料從公共槽端部40準(zhǔn)確朝向托架上的物件S。即，可用電動(dòng)機(jī)m1、m2和來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC中的一個(gè)或二個(gè)以上調(diào)整圍繞磁場(chǎng)形成線圈400的軸線β的角度、圍繞軸線γ的角度和槽端部40的延伸方向(圖1中為上下方向)的位置中的一個(gè)或二項(xiàng)以上，同時(shí)還能用電動(dòng)機(jī)M1、M2和來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC1中的一個(gè)或二個(gè)以上調(diào)整圍繞磁場(chǎng)形成線圈42的軸線β1的角度、圍繞軸線γ1的角度和槽延伸方向的位置中的一個(gè)或二項(xiàng)以上。
對(duì)來(lái)自蒸發(fā)源3’的離子化陰極材料也調(diào)整好磁場(chǎng)形成線圈400和/或42’對(duì)槽4’的設(shè)置狀態(tài)，使該材料從公共槽端部40準(zhǔn)確朝向托架上的物件S。即，可用電動(dòng)機(jī)m1、m2和來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC中的一個(gè)或二個(gè)以上調(diào)整圍繞磁場(chǎng)形成線圈400的軸線β的角度、圍繞軸線γ的角度和槽端部40的延伸方向(圖1中為上下方向)的位置中的一個(gè)或二項(xiàng)以上，同時(shí)還能用電動(dòng)機(jī)M1’、M2’和來(lái)回驅(qū)動(dòng)裝置PC1’中的一個(gè)或二個(gè)以上調(diào)整圍繞磁場(chǎng)形成線圈42’的軸線β1’的角度、圍繞軸線γ1’的角度和槽延伸方向的位置中的一個(gè)或二項(xiàng)以上。
因此，用蒸發(fā)源3、3’兩者形成例如化合物膜時(shí)，可通過上述那樣調(diào)整線圈400、42、42’中一個(gè)或二個(gè)以上的線圈對(duì)與其對(duì)應(yīng)的槽的設(shè)置狀態(tài)，使來(lái)自蒸發(fā)源3、3’的離子化陰極材料從相互分開的槽4、4’朝向公共槽端部40，在該公共槽端部40匯合，從該處一起朝向托架上的物件S。由此，能在物件S上形成優(yōu)質(zhì)薄膜。
根據(jù)以上說(shuō)明的真空電弧蒸鍍裝置A1，通過同時(shí)使用蒸發(fā)源3、3’，能在物件S上形成不同材料組成的化合物膜，并且如果交替重復(fù)使用，就能形成不同材料組成的微粒子擴(kuò)散型復(fù)合膜和多層結(jié)構(gòu)膜。也能用蒸發(fā)源3、3’中的一方在物件上形成基底層后，通過用另一蒸發(fā)源代替該蒸發(fā)源，在該基底層上形成期望膜。還能一面用任一蒸發(fā)源3(或3’)進(jìn)行成膜，一面用另一蒸發(fā)源3’(或3)對(duì)該膜添加其它元素。又可僅用任一蒸發(fā)源在物件S上形成相同材料組成的膜。
而且，也能根據(jù)要形成的膜的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)等，按照需要在規(guī)定的定時(shí)又切斷對(duì)磁場(chǎng)形成線圈42或42’的通電，又再次重新啟動(dòng)，進(jìn)而能與這樣對(duì)線圈進(jìn)行通電控制同時(shí)或代之以進(jìn)行并應(yīng)用將圖5所示切斷構(gòu)件SH或SH’配置在按規(guī)定定時(shí)關(guān)斷的位置，或配置在開通的位置等。
例如，可通過將碳陰極用作蒸發(fā)源3的陰極31，并且蒸發(fā)源3’的陰極31’采用鎢(W)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鐵(Fe)等金屬陰極，形成添加該金屬元素的DLC(金剛石狀碳)膜。
也可通過利用公知方法在成膜容器1內(nèi)另行產(chǎn)生等離子體，同時(shí)用蒸發(fā)源3和(或3’)形成膜。例如，可在成膜容器1內(nèi)產(chǎn)生氮?dú)獾入x子體，并且陰極31采用鈦陰極，又采用碳陰極或鋁陰極作為陰極31’，從而形成TiCN膜或TiAlN膜。
例如，可將碳陰極用作陰極31，陰極31’采用鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鐵(Fe)等的金屬陰極，在物件S上形成該金屬基底層，并在該層上形成DLC膜。
進(jìn)一步舉出具體實(shí)例。即，將陰極31取為碳陽(yáng)極，同時(shí)將陰極31’取為鎢陰極，并且在圖1中，將線圈42設(shè)置成從對(duì)槽中心軸線α維持垂直不變的鉛直面圍繞軸線γ1左旋地傾斜20度，將線圈42設(shè)置成從對(duì)槽中心軸線 維持垂直不變的鉛直面圍繞軸線γ1’右旋地傾斜20度，線圈42、42’在槽延伸方向的位置固定不變，線圈400則維持水平姿態(tài)并調(diào)節(jié)上下方向位置，從而設(shè)定成來(lái)自二個(gè)陰極的離子化陰極材料都在公共槽端部40匯合，朝向物件S。此狀態(tài)下，分別在磁場(chǎng)形成線圈42、42’和400中流通100A的電流，形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同時(shí)用100A的真空電弧放電電流使各陰極蒸發(fā)，形成離子化。這時(shí)就能在托架2上的物件S形成添加鎢的DLC膜。
此外，為了抑制所述磁場(chǎng)形成線圈形成的磁場(chǎng)中的等離子體漂移使被成膜件S表面上形成的膜厚分布均勻性劣化，控制部CONT的結(jié)構(gòu)可取為對(duì)線圈400、42、42’中的至少一個(gè)線圈能周期性翻轉(zhuǎn)該線圈的電流方向。
可使所述控制部CONT中，將真空電弧放電用的電源PW2和/或PW2’的輸出取為脈沖輸出，并且能控制其脈沖電壓的大小、脈寬和占空比中的至少一項(xiàng)。這時(shí)，還做成能從控制部CONT連接的鍵盤(參考圖4)輸入并設(shè)定脈沖電壓的大小、脈寬和占空比中的至少一項(xiàng)。形成任一情況，都可以說(shuō)由本情況的電源PW2、PW2’和控制部CONT構(gòu)成各蒸發(fā)源用的電弧電源裝置。
為了大面積形成表面平滑性高、厚度均勻性好的膜等，可根據(jù)需要在過濾槽4和/或4’分別設(shè)置多個(gè)蒸發(fā)源。這時(shí)，不限于此，最好對(duì)該過濾槽設(shè)置具有相同材料組成的陰極的多個(gè)蒸發(fā)源。
工業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，能用于優(yōu)質(zhì)且生產(chǎn)率良好地在例如汽車部件、機(jī)械部件、工具、模具等物件上形成使耐磨損性、滑動(dòng)性、抗蝕性等中至少一項(xiàng)改進(jìn)等用的薄膜。
權(quán)利要求
1.一種偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，具有多個(gè)蒸鍍單元，該蒸鍍單元分別包含利用陽(yáng)極與陰極之間的真空電弧放電使該陰極材料蒸發(fā)并且同時(shí)離子化的至少一個(gè)蒸發(fā)源，以及附設(shè)使由該蒸發(fā)源離子化的陰極材料飛往托架、以便在該托架支撐的被成膜件上形成包含該陰極材料構(gòu)成元素的膜的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件的彎曲過濾槽，形成該多個(gè)蒸鍍單元各自的所述彎曲過濾槽、使其朝向所述托架的槽端部與其它彎曲過濾槽的朝向該托架的槽端部為公共槽端部，并且在該過濾槽相反側(cè)的端部分別設(shè)置至少一個(gè)蒸發(fā)源，具有磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置，該磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置調(diào)整對(duì)所述多個(gè)蒸鍍單元的過濾槽中至少一條過濾槽設(shè)置的所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件相對(duì)于該過濾槽的設(shè)置狀態(tài)，以便控制磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，對(duì)所述多條過濾槽共用的朝向所述托架的槽端部，設(shè)置該多條過濾槽共用的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件，同時(shí)還對(duì)該多條過濾槽各自的從其它過濾槽分開的部分，分別設(shè)置偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，對(duì)各所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件，分別設(shè)置所述磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述磁場(chǎng)形成構(gòu)件調(diào)整裝置，調(diào)整由該調(diào)整裝置調(diào)整設(shè)置狀態(tài)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件在由該構(gòu)件形成磁場(chǎng)的所述過濾槽延伸方向上的位置和/或?qū)Ω鞑鄣脑O(shè)置角度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的至少一個(gè)是通過磁場(chǎng)形成電源裝置通電而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，該磁場(chǎng)形成電源裝置是對(duì)至少一個(gè)磁場(chǎng)形成線圈能使該線圈的電流方向周期性翻轉(zhuǎn)的電源裝置。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件中的至少一個(gè)是通過磁場(chǎng)形成電源裝置通電而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，該磁場(chǎng)形成電源裝置是能控制每一該磁場(chǎng)形成線圈電流通斷的電源裝置。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少一個(gè)蒸鍍單元具有可在切斷該蒸鍍單元的所述過濾槽內(nèi)的所述離子化陰極材料通路的關(guān)斷位置、以及與打開該通路的開通位置之間來(lái)回移動(dòng)的切斷構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述多個(gè)蒸鍍單元中至少有時(shí)同時(shí)使用的多個(gè)蒸鍍單元分別具有作為所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成構(gòu)件通過從磁場(chǎng)形成電源裝置通電而形成偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成線圈，同時(shí)還具有檢測(cè)出所述蒸發(fā)源的電弧放電的燃滅的檢測(cè)器，該磁場(chǎng)形成電源裝置在對(duì)同時(shí)使用對(duì)象的所述多個(gè)蒸鍍單元進(jìn)行同時(shí)使用時(shí)，該同時(shí)使用的蒸鍍單元的所述檢測(cè)器中的至少一個(gè)檢測(cè)出電弧放電熄滅時(shí)，切斷對(duì)同時(shí)使用的蒸鍍單元的磁場(chǎng)形成線圈的通電，并且從該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部所述檢測(cè)器檢測(cè)出電弧放電開始，經(jīng)歷該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部蒸發(fā)源中電弧放電穩(wěn)定所需的時(shí)間，則允許對(duì)磁場(chǎng)形成線圈通電。
9.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少有時(shí)同時(shí)使用的多個(gè)蒸鍍單元分別具有可在切斷該蒸鍍單元的所述過濾槽內(nèi)的所述離子化陰極材料通路的關(guān)斷位置與打開該通路的開通位置之間來(lái)回移動(dòng)的切斷構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)成將該切斷構(gòu)件配置在該關(guān)斷位置或開通位置的驅(qū)動(dòng)裝置，以及檢測(cè)出所述蒸發(fā)源電弧放電燃滅的檢測(cè)器，由控制部控制各該蒸鍍單元的切斷構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)作，該控制部控制所述驅(qū)動(dòng)裝置，使得對(duì)同時(shí)使用對(duì)象的所述多個(gè)蒸鍍單元進(jìn)行同時(shí)使用的情況下，該同時(shí)使用的蒸鍍單元的所述檢測(cè)器中至少一個(gè)檢測(cè)出電弧放電熄滅時(shí)，將該同時(shí)使用的蒸鍍單元的過濾槽的所述切斷構(gòu)件配置在所述關(guān)斷位置，并且從該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部所述檢測(cè)器檢測(cè)出電弧放電開始，經(jīng)歷該同時(shí)使用的蒸鍍單元的全部蒸發(fā)源中電弧放電穩(wěn)定所需時(shí)間，則將所述切斷構(gòu)件配置在所述開通位置。
10.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述蒸鍍單元分別具有在所述蒸發(fā)源中所述陰極與陽(yáng)極之間施加電壓以產(chǎn)生電弧放電的電弧放電電源裝置，該電弧放電電源裝置中的至少一個(gè)是施加脈沖電壓并且可控制該脈沖電壓的大小、脈寬和占空比中的至少一項(xiàng)的電源裝置。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置，其特征在于，所述多個(gè)蒸鍍單元中的至少一個(gè)蒸鍍單元具有多個(gè)所述蒸發(fā)源。
全文摘要
偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型真空電弧蒸鍍裝置具有蒸鍍單元(UN1、UN2)，這些單元包含蒸發(fā)源(3、3’)和附設(shè)磁場(chǎng)形成線圈(400、42、42’)的彎曲過濾槽(4、4’)。槽(4、4’)形成朝向被成膜件托架(2)的公共槽端部(40)，在各槽的相反側(cè)端部(41、41’)設(shè)置蒸發(fā)源(3、3’)。槽端部(40)設(shè)置共用線圈(400)，同時(shí)各槽還設(shè)置又一個(gè)線圈(42、42’)。對(duì)各線圈裝配設(shè)置狀態(tài)調(diào)整裝置(電動(dòng)機(jī)m1、m2和驅(qū)動(dòng)裝置PC；電動(dòng)機(jī)M1、M2和驅(qū)動(dòng)裝置PC 1；電動(dòng)機(jī)M1’、M2’和驅(qū)動(dòng)裝置PC1’)。這種蒸鍍裝置生產(chǎn)率良好地在被成膜件上形成所希望結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)薄膜。
文檔編號(hào)C23C14/32GK1806063SQ20048001630
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者村上泰夫, 三上隆司 申請(qǐng)人:日新電機(jī)株式會(huì)社