特開 2024-67972 アーク蒸発源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067972

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】アーク蒸発源

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/32 20060101AFI20240510BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20240510BHJP

   H01J 37/08 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

C23C14/32 A

H01J37/317 E

H01J37/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178434

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100178582

【弁理士】

【氏名又は名称】行武 孝

(72)【発明者】

【氏名】高橋 哲也

(72)【発明者】

【氏名】藤田 潤樹

(72)【発明者】

【氏名】久次米 進

(72)【発明者】

【氏名】山本 兼司

【テーマコード（参考）】

4K029

5C101

【Ｆターム（参考）】

4K029CA03

4K029CA13

4K029DD06

4K029JA03

5C101AA36

5C101BB01

5C101BB02

5C101CC01

5C101DD09

5C101DD16

5C101DD22

5C101DD23

5C101DD25

5C101DD27

5C101DD33

(57)【要約】

【課題】ターゲット放電面におけるアークスポットの移動を促進することで、ワークに向かって飛翔するマクロパーティクルの発生を抑制することが可能なアーク蒸発源を提供する。
【解決手段】アーク蒸発源６は、ターゲット放電面７Ｓを含むターゲット７と、アーク電源ＰＳと、ターゲット７の前方に配置される電磁コイル８と、ターゲット７の後方に配置される中央磁石２０とを備える。電磁コイル８は、ターゲット放電面７Ｓと交差しかつ当該電磁コイル８の径方向内側を前後方向に通過するように延びる第１磁力線Ｑ１を含む第１磁場Ｍ１を形成する。中央磁石２０は、当該中央磁石２０とターゲット放電面７Ｓとの間の領域において前後方向に延びる第２磁力線Ｑ２を含む第２磁場Ｍ２を形成する。第１磁場Ｍ１と第２磁場Ｍ２との反発によって、ターゲット放電面７Ｓ上に水平磁場と垂直磁場とが安定して形成される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーク放電によって皮膜形成材料を蒸発させ、ワークに前記皮膜形成材料を供給するアーク蒸発源であって、
前記ワークの後方において前記ワークに対向して配置され、アーク放電を受けて前記皮膜形成材料を前方に放出するターゲット放電面を含むターゲットと、
前記ターゲットの前方に配置され、前記アーク放電を発生するための陽極と、
前記アーク放電を発生させるための放電電圧を前記ターゲットと前記陽極との間に印加するアーク電源と、
前記ターゲット放電面と直交する中心線を有し、第１磁力線を含む第１磁場を形成するように前記ターゲット放電面の前方に配置される円筒状の電磁コイルであって、前記第１磁力線は前記ターゲット放電面と交差しかつ当該電磁コイルに囲まれる円筒状の空間を前後方向に通過するように延びる磁力線である、電磁コイルと、
第２磁力線を含む第２磁場を形成するように前記ターゲット放電面の後方において前記中心線上に配置される中央磁石であって、前記第２磁力線は当該中央磁石と前記ターゲット放電面とによって挟まれる領域において前後方向に延びる磁力線である、中央磁石と、
を備え、
前記中央磁石は、前記第２磁力線の前記中心線と平行な成分が前記第１磁力線の前記中心線と平行な成分と逆向きとなるように前記第２磁場を形成する、アーク蒸発源。

【請求項2】

第３磁力線を含む第３磁場を形成するように前記ターゲット放電面の後方において前記中央磁石の径方向外側に配置される外側磁石であって、前記第３磁力線は当該外側磁石の前方かつ前記ターゲット放電面の後方の領域において前後方向に延びる磁力線である、外側磁石を更に備え、
前記外側磁石は、前記第３磁力線の前記中心線と平行な成分が前記第１磁力線の前記中心線と平行な成分と同じ向きとなるように前記第３磁場を形成する、請求項１に記載のアーク蒸発源。

【請求項3】

前記ターゲット放電面の前方かつ前記電磁コイルの径方向内側に配置され、前記中心線を中心とする円筒形状を有する少なくとも一つのダクトであって、前記ターゲット放電面から放出された前記皮膜形成材料を受け入れるとともに当該皮膜形成材料が前記ワークに向かって通過することを許容するダクト内部空間を囲む少なくとも一つのダクトを更に備え、
前記少なくとも一つのダクトは、導電性を有する磁性材料からなり、電磁コイルの前方において前記第１磁力線を径方向外側に誘引するように配置される磁性ダクトを含み、
前記磁性ダクトは前記陽極の少なくとも一部を構成する、請求項２に記載のアーク蒸発源。

【請求項4】

前記磁性ダクトは、前記電磁コイルの内径よりも小さな内径を有し前記ダクト内部空間を囲む磁性内周面を含む、請求項３に記載のアーク蒸発源。

【請求項5】

前記ワークおよび前記ターゲットを収容する真空チャンバを更に備え、
前記真空チャンバは、前記少なくとも一つのダクトに対して絶縁されるように接続されている、請求項４に記載のアーク蒸発源。

【請求項6】

前記真空チャンバは、
前記ワークを収容する本体空間を有するチャンバ本体と、
前記チャンバ本体に接続され、前記中心線を中心に筒状に延びるとともに前記本体空間に連通し前記ターゲットを収容する筒状空間を有するチャンバ筒状部と、
を有し、
前記少なくとも一つのダクトは、前記ターゲットと前記ワークとの間において前記チャンバ筒状部の前記筒状空間と前記チャンバ本体の前記本体空間とに跨るように配置されている、請求項５に記載のアーク蒸発源。

【請求項7】

前記少なくとも一つのダクトは、導電性の非磁性材料から構成され前後方向において前記ターゲット放電面と前記電磁コイルとの間に配置されるメインダクトを更に含み、
前記メインダクトは、前記磁性ダクトと互いに導通するように接続されており、前記陽極の一部を構成する、請求項５または６に記載のアーク蒸発源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アーク蒸発源に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工具や機械部品などの基材の表面に耐摩耗性の向上等の目的のために皮膜を形成する方法として、アーク放電を用いた成膜方法が種々提案されている。特許文献１には、このようなアーク放電を用いた薄膜蒸着装置が開示されている。当該装置では、ターゲットの前方および後方に永久磁石または電磁石から構成されるアーク調節器がそれぞれ配置される。真空チャンバがアーク放電における陽極を構成し、ターゲットを支持するホルダがアーク放電における陰極を構成し、両電極間にアーク放電電圧が印加される。そして、各アーク調節器がターゲットからワーク（被蒸着物、成膜対象）に向かう磁力線をそれぞれ形成することによって、アーク放電を受けてターゲット放電面から放出された蒸着物質の荷電粒子がワークに向かって飛翔し、堆積する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－２８０１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された技術では、ターゲット放電面においてアークスポットが移動しにくいため、皮膜形成材料の塊であるマクロパーティクル（ドロップレットともいう）が発生しやすく、このようなマクロパーティクルがワークに付着することによってワーク上の被膜の面粗度が悪化するという問題があった。具体的に、上記の技術では、ターゲットの周囲に配置される永久磁石や電磁石がターゲット放電面と垂直な方向において当該ターゲット放電面を同じ向きに通過するような磁力線をそれぞれ形成する。この場合、ターゲット放電面には強い垂直磁場が形成される一方、水平磁場が形成されにくいため、アークスポットがターゲット放電面上を移動しにくくなる。このため、アークスポットがターゲット放電面上の同じ位置に留まりやすく、高温化した皮膜形成材料がマクロパーティクルとして放出されやすくなる。

【0005】

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、ターゲット放電面におけるアークスポットの移動を促進することで、ワークに向かって飛翔するマクロパーティクルの発生を抑制することが可能なアーク蒸発源を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によって提供されるのは、アーク放電によって皮膜形成材料を蒸発させ、ワークに前記皮膜形成材料を供給するアーク蒸発源である。当該アーク蒸発源は、ターゲットと、陽極と、アーク電源と、電磁コイルと、中央磁石とを備える。ターゲットは、前記ワークの後方において前記ワークに対向して配置されアーク放電を受けて前記皮膜形成材料を前方に向かって放出するターゲット放電面を含む。陽極は、前記ターゲットの前方に配置され前記アーク放電を発生する。アーク電源は、前記アーク放電を発生させるための放電電圧を前記ターゲットと前記陽極との間に印加する。電磁コイルは、前記ターゲット放電面の前方に配置され前記ターゲット放電面と直交する中心線を有する円筒状の電磁コイルである。当該電磁コイルは、第１磁場を形成する。前記第１磁場は、前記ターゲット放電面と交差しかつ当該電磁コイルによって囲まれる円筒状の空間を前後方向に通過するように延びる第１磁力線を含む。中央磁石は、第２磁場を形成するように前記ターゲット放電面の後方において前記中心線上に配置される。当該第２磁場は、前後方向において当該中央磁石と前記ターゲット放電面とによって挟まれる領域において前後方向に延びる第２磁力線を含む。前記中央磁石は、前記第２磁力線の前記中心線と平行な成分が前記第１磁力線の前記中心線と平行な成分と逆向きとなるように前記第２磁場を形成する。

【0007】

本構成によれば、電磁コイルの第１磁場および中央磁石の第２磁場はターゲット放電面の周囲に反発磁場を形成し、当該反発磁場はターゲット放電面を通過する磁力線を中心線に対して強制的に傾け、ターゲット放電面上に垂直磁場と水平磁場とが安定して併存することを可能にする。この結果、前記水平磁場によってアークスポットをターゲット放電面上で積極的に移動させることが可能となりマクロパーティクルの発生を抑制することができるとともに、前記垂直磁場によってターゲット放電面から放出された皮膜形成材料をワークに向かって安定して飛翔させることができる。

【0008】

上記の構成において、アーク蒸発源は、前記ターゲット放電面の後方において前記中央磁石の径方向外側に配置される外側磁石であって、当該外側磁石の前方かつ前記ターゲット放電面の後方の領域において前後方向に延びる第３磁力線を含む第３磁場を形成することが可能な外側磁石を更に備え、前記外側磁石は、前記第３磁力線の前記中心線と平行な成分が前記第１磁力線の前記中心線と平行な成分と同じ向きとなるように前記第３磁場を形成することが望ましい。

【0009】

本構成によれば、中央磁石の径方向外側に配置された外側磁石は第１磁場の第１磁力線と同じ向きの第３磁力線を含む第３磁場を生成することができるため、前記反発磁場によって傾けられた磁力線を誘引して、前記ターゲット放電面の周囲に第１磁力線および第３磁力線が繋がるような磁場を形成することを可能とする。このため、前記反発磁場の発生によってターゲット放電面の周囲における磁場が不安定になることを抑止し、ターゲット放電面上の磁場強度が低下することを防止することができる。

【0010】

上記の構成において、前記ターゲット放電面の前方かつ前記電磁コイルよりも径方向内側に配置され、前記中心線を中心とする円筒形状を有する少なくとも一つのダクトであって、前記ターゲット放電面から放出された前記皮膜形成材料を受け入れるとともに当該皮膜形成材料が前記ワークに向かって通過することを許容するダクト内部空間を囲む少なくとも一つのダクトを更に備え、前記少なくとも一つのダクトは、導電性を有する磁性材料からなり、電磁コイルの前方において第１磁力線を径方向外側に誘引するように配置される磁性ダクトを含み、前記磁性ダクトは前記陽極の少なくとも一部を構成することが望ましい。

【0011】

本構成によれば、磁性ダクトは電磁コイルの前方において第１磁力線を径方向外側に誘引することができるため、ターゲット放電面から放出された電子を当該磁性ダクトに優先的に導き、アーク放電における陽極を磁性ダクトに安定して保持することができる。

【0012】

上記の構成において、前記磁性ダクトは、前記電磁コイルの内径よりも小さな内径を有し前記ダクト内部空間を囲む磁性内周面を含むことが望ましい。

【0013】

本構成によれば、磁性ダクトは、電磁コイルよりも中心線に近い位置に配置された磁性内周面を有することにより、電磁コイルの内部を通過した第１磁力線を径方向外側により強く誘引することができる。

【0014】

上記の構成において、前記ワークおよび前記ターゲットを収容する真空チャンバを更に備え、前記真空チャンバは、前記少なくとも一つのダクトに対して絶縁されるように接続されていることが望ましい。

【0015】

本構成によれば、真空チャンバに対して絶縁されたダクトが陽極として機能するため、放電電流が真空チャンバに流れることがなく、アーク放電を安定して維持することができる。

【0016】

上記の構成において、前記真空チャンバは、前記ワークを収容する本体空間を有するチャンバ本体と、前記チャンバ本体に接続され、前記中心線を中心に筒状に延びるとともに前記本体空間に連通し前記ターゲットを収容する筒状空間を有するチャンバ筒状部と、を有し、前記少なくとも一つのダクトは、前記ターゲットと前記ワークとの間において前記チャンバ筒状部の前記筒状空間と前記チャンバ本体の前記本体空間とに跨るように配置されていることが望ましい。

【0017】

本構成によれば、円筒状のダクトがチャンバ筒状部とチャンバ本体との間に跨って配置されているため、ターゲット放電面から放出された皮膜形成材料をチャンバ本体に収容されているワークに向かって安定して導くことができるとともに、発生したマクロパーティクルをワークに至る前にダクトの内周面でより確実に捕集することができる。

【0018】

上記の構成において、前記少なくとも一つのダクトは、導電性の非磁性材料から構成され前後方向において前記ターゲット放電面と前記磁性ダクトとの間に配置されるメインダクトを更に有し、前記メインダクトは、前記磁性ダクトに互いに導通するように接続され前記陽極の一部を構成することが望ましい。

【0019】

本構成によれば、磁性ダクトよりもターゲット放電面に近い位置に陽極として機能するメインダクトが配置されているため、放電電圧の印加開始時に当該メインダクトとターゲット放電面との間でアーク放電を発生させることが可能になり、初期の放電が不安定になることを防止することができる。また、メインダクトと磁性ダクトとが導通しているため、放電開始後にコイル電流に応じてアーク放電における陽極となる範囲を制御することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、ターゲット放電面におけるアークスポットの移動を促進することで、ワークに向かって飛翔するマクロパーティクルの発生を抑制することが可能なアーク蒸発源を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係るアーク蒸発源を含む成膜装置の模式的な水平断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るアーク蒸発源の側断面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るアーク蒸発源の拡大側断面図である。

【図4】本発明の変形実施形態に係るアーク蒸発源を含む成膜装置の模式的な水平断面図である。

【図5】本発明の実施例１におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図6】本発明の実施例２におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図7】本発明の実施例３におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図8】本発明の実施例４におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図9】本発明の実施例５におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図10】本発明の比較例１におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図11】本発明の比較例２におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【図12】本発明の比較例３におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るアーク蒸発源を含む成膜装置１について説明する。図１は、本実施形態に係るアーク蒸発源６を含む成膜装置１の模式的な水平断面図である。図２は、本実施形態に係るアーク蒸発源６の側断面図であって、中心線ＣＬを含む上下方向および前後方向の断面図である。図３は、本実施形態に係るアーク蒸発源６の拡大側断面図であり、中心線ＣＬよりも下方の部分のみが描かれている。なお、各図に示される方向は、本実施形態に係るアーク蒸発源６および成膜装置１の構造、機能を説明するためのものであり、本発明に係るアーク蒸発源を限定するものではない。すなわち、各図に示されるアーク蒸発源６は、水平方向および鉛直方向に対してその姿勢が異なるように配置されてもよい。また、各図における前後方向については、ターゲット７からワーク４に向かう方向を前方向とし、その逆を後方向として示しており、更に、前後方向および上下方向（鉛直方向）と直交する水平な方向を左右方向としている。

【0023】

成膜装置１は、陰極アーク放電によってワーク４（基材）上に皮膜（たとえば窒化膜）を形成する。なお、皮膜の材料は上記に限定されるものではない。成膜装置１は、真空チャンバ２と、回転テーブル３と、複数のワーク４と、真空ポンプ５と、アーク蒸発源６と、を有する。

【0024】

真空チャンバ２は、内部空間を囲む壁部を有し、真空ポンプ５によって前記内部空間が真空状態とされる。真空チャンバ２の内部において前記アーク放電が発生する。前記内部空間には、回転テーブル３、複数のワーク４、ターゲット７などが収容される。真空チャンバ２は、導電性の金属材料から構成され、本実施形態では、ＳＵＳ（ステンレス）から構成されている。真空チャンバ２は、略直方体形状を有しワーク４を収容する本体空間を有するチャンバ本体２Ｒと、当該チャンバ本体２Ｒの本体空間に連通する筒状空間を有するチャンバ筒部２Ｓ（チャンバ筒状部）と、を有する。

【0025】

チャンバ筒部２Ｓは、少なくともターゲット７を収容し、中心線ＣＬ（図２）を中心に筒状に延びるようにチャンバ本体２Ｒに接続され、その筒状空間にターゲット７を収容する。また、チャンバ筒部２Ｓは、チャンバ本体２Ｒに対して着脱可能であってもよい。なお、チャンバ筒部２Ｓの形状は、上記のような筒状に限定されるものではない。

【0026】

回転テーブル３は、真空チャンバ２のチャンバ本体２Ｒ内に配置される。回転テーブル３は、複数のワーク４を載置可能な上面部を有し、図１の矢印で示すように、不図示の駆動機構によって上下方向に延びる回転中心軸周りに回転される。本実施形態では、図１に示すように、回転テーブル３の上面部に複数のワーク４が回転方向に沿って所定の間隔をおいてそれぞれ配置されている。一例として、各ワーク４は、上下方向に延びる回転中心軸回りに回転可能な回転治具と、当該回転治具に搭載される複数のドリル刃とを含む。

【0027】

アーク蒸発源６は、アーク放電によって皮膜形成材料を蒸発させ、ワーク４に前記皮膜形成材料を供給する。アーク蒸発源６は、皮膜形成材料を含むターゲット７と、背面プレート７Ｈと、アーク放電を発生するための陽極と、電磁コイル８と、アーク電源ＰＳと、ダクト９（メインダクト１０、先端ダクト１１、磁性体１２、導入ダクト１３）と、ヨーク板１４と、中央磁石２０と、外側磁石３０とを有する。なお、ターゲット７は皮膜形成材料として、金属を主原料とする材料でもよいし、カーボンを主原料とする材料であってもよく、特に限定されない。

【0028】

ターゲット７は、ワーク４の後方においてワーク４に対向して配置され、前記アーク放電を受けて前記皮膜形成材料を前方に放出するターゲット放電面７Ｓ（図３）を含む。本実施形態では、ターゲット７は薄い円柱形状からなり、ターゲット放電面７Ｓは、ターゲット７の前端面に相当する。ターゲット放電面７Ｓは、前後方向に延びる中心線ＣＬを有する円形形状からなる。図２、図３では、皮膜形成材料としての金属イオンがワーク４に向かって供給される方向が矢印ＤＳで示されている。

【0029】

背面プレート７Ｈは、ターゲット７を後方から支持する円筒状の部材である。背面プレート７Ｈは、導電体からなり、ターゲット７に電気的に接続されている。

【0030】

電磁コイル８は、ターゲット放電面７Ｓの前方に配置され、ターゲット放電面７Ｓと直交する中心線ＣＬを有する円筒状の電磁コイルである。詳しくは、中心線ＣＬを中心として不図示のコイル線が複数回巻かれることで、電磁コイル８が構成されている。電磁コイル８は、不図示の電源から電流を受け入れることで、ターゲット放電面７Ｓと交差しかつ当該電磁コイル８に囲まれる円筒状の空間を前後方向に通過するように延びる第１磁力線を含む第１磁場を形成することが可能である。なお、当該第１磁場については後記で詳述する。

【0031】

アーク電源ＰＳは、ターゲット７に接続されるマイナス電極と前記陽極に接続されるプラス電極とを含み、アーク放電を発生させるための放電電圧をターゲット７と先端ダクト１１などとの間に印加する。この結果、ターゲット７が、アーク放電における陰極として機能する。

【0032】

ダクト９は、ターゲット放電面７Ｓの前方かつ電磁コイル８よりも径方向内側に配置され、中心線ＣＬを中心とする円筒形状を有する。ダクト９は、メインダクト１０、先端ダクト１１、磁性体１２（磁性ダクト）および導入ダクト１３を有する。また、ダクト９は、ターゲット放電面７Ｓから放出された前記皮膜形成材料をその内部に受け入れるとともに当該皮膜形成材料がワーク４に向かって通過することを許容する円筒状のダクト内部空間を有する。また、ダクト９は、図２に示すように、ターゲット７とワーク４との間において、チャンバ筒部２Ｓの筒状空間とチャンバ本体２Ｒの本体空間とに跨るように配置されている。

【0033】

メインダクト１０は、導電性の非磁性材料から構成され、ターゲット放電面７Ｓの前方かつ電磁コイル８の径方向内側に配置され、中心線ＣＬを中心とする円筒形状からなる。メインダクト１０は、電磁コイル８の内周面と径方向において間隔をおいて配置される外周面を有する。また、メインダクト１０は前後方向における中央部が電磁コイル８に径方向において対向するように配置されており、メインダクト１０の前後方向における長さは、電磁コイル８の長さよりも長く設定されている。換言すれば、メインダクト１０の径方向外側に電磁コイル８が配置されている。また、メインダクト１０の内径は、ターゲット７の外径よりも僅かに大きく設定されている。メインダクト１０は、磁性体１２と互いに導通するように接続されており、前記陽極の一部を構成する。一例として、メインダクト１０は、ＳＵＳから構成される。メインダクト１０は、真空チャンバ２に対して絶縁されている。

【0034】

先端ダクト１１は、メインダクト１０の前方に配置され、メインダクト１０に導通するように接続されている。先端ダクト１１は、中心線ＣＬを中心とする円筒形状を有しており、先端ダクト１１の内周面はメインダクト１０の内周面と連なっている。本実施形態では、互いの内周面同士は、面一とされているが、これに限定されない。先端ダクト１１の内径は、メインダクト１０の内径よりも大きいものでもよい。また、先端ダクト１１の外周面は磁性体１２を支持している。一例として、先端ダクト１１は、ＳＵＳから構成される。前述のように、先端ダクト１１には、アーク電源ＰＳのプラス極が接続される（図１）。先端ダクト１１は、真空チャンバ２に対して絶縁されている。

【0035】

磁性体１２は、導電性を有する磁性材料からなり電磁コイル８の前方、すなわち電磁コイル８よりもワーク４に近い位置に配置され、中心線ＣＬを中心とする円筒形状を有する。上記のように、磁性体１２は、先端ダクト１１の外周面に支持（固定）されている。本実施形態では、磁性体１２は、鉄から構成されている。磁性体１２は、導電性を備えるために、フェライトなどの絶縁磁性体を除く金属磁性体であることが望ましい。磁性体１２は、先端ダクト１１と互いに導通するように接続されており、前記陽極の一部を構成する。磁性体１２は、中心線ＣＬと平行な方向から見て電磁コイル８よりも径方向内側に配置され前記ダクト内部空間を囲む磁性内周面１２Ａ（図２）を有する。すなわち、磁性体１２は、電磁コイル８の内径よりも小さな内径を有しダクト内部空間を囲む磁性内周面を含む。この磁性内周面１２Ａの内径は、ターゲット放電面７Ｓの外径よりも大きく設定されている。また、図２に示すように、磁性体１２は、チャンバ本体２Ｒの内部に配置されている。磁性体１２は、電磁コイル８が形成する磁場（磁力線）をその磁性特性によって誘引する機能を有する。換言すれば、電磁コイル８が形成する磁力線は、当該電磁コイル８の前方において、磁性体１２を通過する（横切る）ように径方向外側に湾曲する。

【0036】

導入ダクト１３は、前後方向においてターゲット放電面７Ｓとメインダクト１０との間に配置され、中心線ＣＬを中心とする円筒形状を有している。導入ダクト１３は、ターゲット放電面７Ｓから放出された皮膜形成材料をメインダクト１０に導入する。本実施形態では、図２に示すように、導入ダクト１３は外径の異なる２段構造を有しており、導入ダクト１３の前側部分の内径および外径は、導入ダクト１３の後側部分の内径および外径よりも小さく設定されている。更に、導入ダクト１３の前端部は、メインダクト１０の内部に進入するように配置されている。また、導入ダクト１３の後端部の内径は、ターゲット放電面７Ｓの外径よりも大きく設定されている。このため、ターゲット放電面７Ｓから放出された金属イオンがメインダクト１０内に確実に進入することができる。なお、導入ダクト１３は、前後方向（軸方向）に沿って同じ内径および外径を有するものでもよい。導入ダクト１３は、ターゲット７およびメインダクト１０、先端ダクト１１に対して電気的に絶縁されている。一例として、導入ダクト１３は、ＳＵＳから構成されるが、絶縁材から構成されてもよい。

【0037】

ヨーク板１４は、ターゲット７の後方に間隔をおいて配置され、中心線ＣＬを中心とする円板形状を有している。ヨーク板１４の前面部に、中央磁石２０および外側磁石３０が固定される。

【0038】

中央磁石２０は、ターゲット放電面７Ｓ（ターゲット７）の後方において中心線ＣＬ上に配置される。中央磁石２０は、円柱形状を有する永久磁石であり、本実施形態では図２、図３に示すように中央磁石２０の前側部分にＳ極が配置され、中央磁石２０の後側部分にＮ極が配置されている。中央磁石２０は、当該中央磁石２０とターゲット放電面７Ｓとによって前後から挟まれる領域において前後方向に延びる第２磁力線を含む第２磁場を形成することが可能である。なお、当該第２磁場についても後記で詳述する。

【0039】

外側磁石３０は、ターゲット放電面７Ｓの後方において中央磁石２０を囲むように、中央磁石２０の径方向外側において中心線ＣＬを中心に環状に配置される。本実施形態では、複数の永久磁石が中心線ＣＬを中心に互いに間隔をおいて環状に配置されている。各永久磁石は、円柱形状を有しており、本実施形態では図２、図３に示すように外側磁石３０の前側部分にＮ極が配置され、外側磁石３０の後側部分にＳ極が配置されている。なお、外側磁石３０は、中心線ＣＬを中心とするリング状の永久磁石でもよいし、リング状の磁性体に複数の磁極が着磁される態様でもよいが、上記のように複数の永久磁石が環状に配置されることで、アーク蒸発源６のコストを低減することができる。外側磁石３０は、中央磁石２０との間で閉磁場を形成する。特に、外側磁石３０は、当該外側磁石３０の前方かつターゲット放電面７Ｓの後方の領域において前後方向に延びる第３磁力線を含む第３磁場を形成することが可能である。なお、当該第３磁場についても後記で詳述する。

【0040】

なお、ヨーク板１４、中央磁石２０および外側磁石３０は、アーク蒸発源６における磁石ユニットを構成する。また、本実施形態では、図２に示すように、ヨーク板１４によって支持される中央磁石２０および外側磁石３０は、チャンバ筒部２Ｓの外側において、大気圧下に配置されているが、これらの磁石（磁性部材）は、チャンバ筒部２Ｓ（真空チャンバ２）の内部に配置されてもよい。また、図２では、ターゲット放電面７Ｓに対する中央磁石２０および外側磁石３０の距離がヨーク板１４の後面部を基準としてＬ１で示されている。更に、ヨーク板１４は、不図示の駆動機構によってストロークＬ２だけ移動可能とされている。この結果、ターゲット放電面７Ｓの表面の摩耗に応じて、中央磁石２０および外側磁石３０を後方に移動させ、安定した磁場を維持することができる。

【0041】

＜アーク放電による成膜処理について＞
図２において、真空ポンプ５によって真空チャンバ２の内部空間が真空状態とされ、電磁コイル８に所定のコイル電流が流れた状態で、アーク電源ＰＳがメインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２とターゲット７との間に放電電圧を印加すると、ターゲット７が陰極として機能し、メインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２がそれぞれ陽極として機能し、アーク放電が発生する。

【0042】

本実施形態では、ターゲット放電面７Ｓの前方において電磁コイル８が形成する磁場（第１磁場）を構成する磁力線（第１磁力線）は、前方向を向くような成分を有している。一方、ターゲット７の後方に配置された中央磁石２０がターゲット放電面７Ｓおよびその周辺に形成する磁場（第２磁場）を構成する磁力線（第２磁力線）は、後方向を向くような成分を有している。すなわち、電磁コイル８が形成する磁場と中央磁石２０が形成する磁場とは、その間に反発磁場を形成するため、ターゲット放電面７Ｓを通過する磁力線は、図３の矢印Ｄ１で示すようにターゲット放電面７Ｓと鋭角に交差する。このため、ターゲット放電面７Ｓには、当該ターゲット放電面７Ｓと平行な磁場成分（水平磁場）と、ターゲット放電面７Ｓと垂直な磁場成分（垂直磁場）とが安定して併存する。なお、この場合、ターゲット放電面７Ｓ上に形成される各磁力線における中心線ＣＬと平行な成分の向きは同じである（図２、図３ではすべて前向き）。また、実際には、図３に示される様子が中心線ＣＬを中心に回転された状態で分布している。

【0043】

上記のように、ターゲット放電面７Ｓ上に水平磁場が安定して形成されることで、アークスポットの移動速度が高められ、当該アークスポットが同じ場所に留まることを防止することができる。この結果、ターゲット放電面７Ｓの一部が局所的に高温化し、ドロップレット、マクロパーティクルが発生することが抑止されるとともに、そのサイズを小さくすることができる。この結果、大きなまたは多量のマクロパーティクルがワーク４に到達しにくくワーク４上の被膜の面粗度を改善することができる。

【0044】

一方、アーク放電を受けてターゲット７のターゲット放電面７Ｓから放出された電子は、上記の垂直磁場を受けてターゲット放電面７Ｓからワーク４（図１）に向かって飛翔する。その後、当該電子のうちの多くは、図３の矢印Ｄ２に示すように径方向外側にその向きを変えて磁性体１２に優先的に到達する。この結果、磁性体１２にアーク放電における陽極が安定して形成および保持される。したがって、アーク放電における陽極の位置および大きさが変動しにくくアーク放電における放電電圧の上昇を抑制することができる。なお、前述のように、メインダクト１０および先端ダクト１１もアーク放電における陽極として機能するため電子の一部はこれらの部材にも到達するが、磁性体１２が電磁コイル８によって形成される磁場を誘引するため、専ら当該磁性体１２に陽極を形成することができる。

【0045】

一方、ターゲット放電面７Ｓから放出された金属イオン（陽イオン）は、電子と比較して数千倍の質量を有しているため、電子または磁力線に追従することができずに、磁性体１２の径方向内側を矢印ＤＳで示すようにそのままワーク４に向かって進み、ワーク４に蒸着する。したがって、アーク放電を安定化させるために上記のように磁性体１２によって電子を誘引しても、ワーク４に対する炭素イオンの成膜速度、すなわち、成膜処理の生産性が低下することを抑止することができる。

【0046】

以上のように、本実施形態では、電磁コイル８の第１磁場および中央磁石２０の第２磁場によってターゲット放電面７Ｓの周囲に反発磁場が形成されるため、ターゲット放電面７Ｓを通過する磁力線を当該反発磁場によって中心線ＣＬに対して強制的に傾けることが可能となり、ターゲット放電面７Ｓ上に垂直磁場と水平磁場とを安定して併存させることができる。この結果、前記水平磁場によってアークスポットをターゲット放電面７Ｓ上で積極的に移動させることが可能となりマクロパーティクルの発生を抑止するとともに、その数やサイズを小さくすることができるとともに、前記垂直磁場によってターゲット放電面７Ｓから放出された金属イオン（皮膜形成材料）をワーク４に向かって安定して飛翔させることができる。

【0047】

また、本実施形態では、中央磁石２０の周囲に逆極性の外側磁石３０が配置されるため、上記のような反発磁場の形成によってターゲット放電面７Ｓ上の磁場強度が低下することを抑止し、外側磁石３０によって上記磁場強度を補うことができる。特に、中央磁石２０の径方向外側に配置された外側磁石３０は、第１磁場の第１磁力線と同じ向きの第３磁力線を含む第３磁場を発生することができるため、中心線ＣＬから見て反発磁場の外側には、ターゲット放電面７Ｓを挟んで第１磁力線と第３磁力線とが繋がるような磁場が形成される。このため、反発磁場によって傾けられた磁力線を外側磁石３０に誘引することが可能となり、ターゲット放電面７Ｓの周囲において磁力線の分布（磁場）が不安定になることを抑止し、ターゲット放電面７Ｓ上の磁場強度が低下することを防止することができる。

【0048】

また、本実施形態では、磁性体１２が電磁コイル８の前方において第１磁力線の一部を径方向外側に誘引することができるため、ターゲット放電面７Ｓから放出された電子を当該磁性体１２に優先的に導き、アーク放電における陽極を磁性体１２に安定して保持することができる。この結果、ターゲット放電面７Ｓから金属イオンを安定して放出するとともに、当該金属イオンをワーク４に安定して供給することができる。

【0049】

特に、磁性体１２は、中心線ＣＬに沿って見た場合電磁コイル８よりも径方向内側に配置される磁性内周面１２Ａ（内周面）を有している。このため、電磁コイル８の内部を通過した磁力線（第１磁力線）を中心線ＣＬに近い位置で径方向外側により強く誘引することができる。

【0050】

更に、本実施形態では、真空チャンバ２に対して絶縁された先端ダクト１１などが陽極として機能するため、放電電流が真空チャンバ２に流れることがなく、アーク放電を安定して維持することができる。特に、先端ダクト１１を陽極とすることで、放電空間を制限することができる。この結果、アーク放電の挙動がチャンバ内部の状態（チャンバ内壁の汚れや部品の配置）の影響を受けにくいため、高い再現性をもって安定した成膜処理を行うことができる。

【0051】

更に、ターゲット７と磁性体１２との間の領域には、金属イオンの通過領域を囲むようにダクト９のメインダクト１０、先端ダクト１１が配置されている。このため、ターゲット７が放出されたマクロパーティクルを矢印Ｄ３で示すように捕集することが可能となり、当該マクロパーティクルがワーク４に到達することを抑制することができる。

【0052】

特に、円筒状のダクト９は、チャンバ筒部２Ｓとチャンバ本体２Ｒとに跨るように配置されているため、ターゲット放電面７Ｓから放出された金属イオンをチャンバ本体２Ｒに収容されているワーク４に向かって安定して導くことができるとともに、発生したマクロパーティクルをワーク４に至る前にダクト９の内周面でより確実に捕集することができる。

【0053】

また、本実施形態では、メインダクト１０は、磁性体１２と互いに導通するように接続されており、陽極の一部を構成する。このように、磁性体１２よりもターゲット放電面７Ｓに近い位置に陽極として機能するメインダクト１０が配置されていることで、放電電圧の印加開始時に当該メインダクト１０とターゲット放電面７Ｓとの間でアーク放電を発生させることが可能になり、初期の放電が不安定になることを防止することができる。また、メインダクト１０と磁性体１２とが導通しているため、放電開始後にアーク放電における陽極をメインダクト１０から磁性体１２の範囲で制御することができる。なお、陽極の位置や範囲は、コイル電流（磁場強度）によっても変化する。

【0054】

更に、本実施形態では、ターゲット７とメインダクト１０との間に導入ダクト１３が配置されており、当該導入ダクト１３は、ターゲット７およびメインダクト１０と電気的に絶縁されている（フローティング）。この結果、カソードとメインダクト１０との間で一定の距離をもった放電が可能になり、この絶縁距離によって異常放電の発生を抑制することができる。

【0055】

また、本実施形態では、磁性体１２よりもターゲット放電面７Ｓに近い位置に配置されるメインダクト１０、先端ダクト１１も陽極として機能することによって、アーク放電の放電開始時には、ターゲット放電面７Ｓとメインダクト１０および先端ダクト１１との間における放電の開始を促進することができる。その後、放電が安定するにつれて、より前方（下流側）の磁性体１２が優先的な陽極として機能することができる。このように、ターゲット放電面７Ｓの前方に、絶縁された導入ダクト１３を挟んで、メインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２が順に配置されることで、アーク放電を安定して維持するとともに、金属イオンをワーク４に安定して到達させることができる。なお、前述のように、陽極の位置や範囲は、コイル電流（磁場強度）によっても変化する。

【0056】

以上、本発明の各実施形態に係るアーク蒸発源６およびこれを含む成膜装置１について説明した。このようなアーク蒸発源６によれば、ターゲット放電面７Ｓにおけるアークスポットの移動を促進することで、ワーク４に向かって飛翔するマクロパーティクルの発生を抑制するとともに、その数や大きさを小さくすることができる。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係るアーク蒸発源６として、以下のような変形実施形態が可能である。

【0057】

（１）上記の実施形態では、真空チャンバ２がチャンバ筒部２Ｓを有する態様にて説明したが、本発明は当該態様に限定されるものではない。真空チャンバ２は、ターゲット７からワーク４までを内包するような箱型形状からなるものでもよいし、中央磁石２０および外側磁石３０を更に内包するものでもよい。

【0058】

（２）また、上記の実施形態では、複数のワーク４が回転テーブル３上に配置され、回転テーブル３が回転する態様にて説明したが、本発明に係るワークおよびその配置はこのような態様に限定されず、他の態様をもって真空チャンバ２内に配置されるものでもよい。また、ワーク４、ターゲット７などの形状も上記の態様に限定されるものではない。特に、ターゲット７のターゲット放電面７Ｓは中心線ＣＬと直交する矩形、多角形などの形状であってもよい。

【0059】

（３）また、ダクト９の構造および数は上記の態様に限定されるものではない。また、真空チャンバ２のチャンバ筒部２Ｓがメインダクト１０として機能するものでもよい。この場合、アーク蒸発源６はダクト９を有さないものでもよい。

【0060】

（４）更に、本発明に係るアーク蒸発源の陽極の構造は、上記の態様に限定されるものではない。ダクト９の代わりに他の陽極がターゲット放電面７Ｓの前方に設けられてもよい。また、メインダクト１０は、陽極の一部として機能しないものでもよい。

【0061】

（５）上記の実施形態では、電磁コイル８が中心線ＣＬの周囲に形成する磁力線（第１磁力線）が前方に向かって延びる一方、中央磁石２０がターゲット放電面７Ｓの周辺に形成する磁力線（第２磁力線）が後方に向かって延びる態様にて説明したが、これらの向きは逆でもよい。ただし、先の実施形態のように、各磁力線の向きが設定されることが望ましい。また、各磁石同士の関係において、Ｎ極、Ｓ極は互いに反対であってもよい。

【0062】

（６）また、アーク蒸発源６は外側磁石３０を有さず、中央磁石２０のみを有するものでもよい。また、アーク蒸発源６は、磁性体１２を有さないものでもよい。この場合も、電磁コイル８および中央磁石２０がそれぞれ形成する磁場の作用によって、ターゲット放電面７Ｓにおけるアークスポットの移動を促進することが可能となる。

【0063】

（７）また、上記の実施形態では、真空チャンバ２に１つのアーク蒸発源６が設けられる態様にて説明したが、複数のアーク蒸発源６が並んで配置されてもよい。図２に示すようなチャンバ筒部２Ｓおよびアーク蒸発源６がチャンバ本体２Ｒに対して上下に複数設けられることで、ワーク４に対する成膜処理を促進することができる。この際、それぞれのアーク蒸発源６における磁性体１２がチャンバ筒部２Ｓからチャンバ本体２Ｒ内に進入するように（チャンバ本体２Ｒ内に突出するように）配置されることで、隣接するアーク蒸発源６同士の互いの磁場が干渉しあうことが抑止される。この結果、各アーク蒸発源６のターゲット７から放出される金属イオンの軌道が乱れることを防止することができる。

【0064】

（８）図４は、本発明の変形実施形態に係るアーク蒸発源６を含む成膜装置１の模式的な水平断面図である。先の実施形態では、図１に示すように、アーク電源ＰＳのプラス極が先端ダクト１１に接続される態様にて説明したが、アーク電源ＰＳのプラス極は真空チャンバ２に接続される態様でもよい。真空チャンバ２と先端ダクト１１とが導通するように接続されることで、ターゲット７とメインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２との間でアーク放電が発生する。また、この場合、真空チャンバ２が陽極の一部としてアーク放電の放電電流を受け入れることができるため、陽極としてのメインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２の機能を補い、アーク放電が不安定になった場合にメインダクト１０、先端ダクト１１および磁性体１２に過剰な放電電流が流れることを防止し、これらの損傷を抑止することができる。

【実施例0065】

続いて、本発明の具体的な実施例を例示する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0066】

図５、図６、図７、図８および図９は、それぞれ、本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４および実施例５におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。図１０、図１１および図１２は、それぞれ、本発明の比較例１、比較例２および比較例３におけるターゲット周辺の磁場分布を示す図である。いすれも、磁場解析シミュレーションによってターゲット放電面７Ｓの周囲における磁場の様子を視覚化したものを簡易化したものである。

【0067】

＜実施例１＞
図５に示される実施例１では、ターゲット７の後方に中央磁石２０および外側磁石３０がそれぞれ配置される。この場合、中央磁石２０はＮ極を構成し、外側磁石３０はＳ極を構成している。上記の実施形態で説明したように、ターゲット放電面７Ｓおよびその前方には電磁コイル８（図２）によって第１磁場Ｍ１が形成されるとともに、ターゲット放電面７Ｓの後方には中央磁石によって第２磁場Ｍ２が形成される。また、ターゲット７と外側磁石３０との間には外側磁石３０によって第３磁場Ｍ３が形成される。

【0068】

第１磁場Ｍ１に含まれる第１磁力線Ｑ１は、ターゲット放電面７Ｓと交差し、更にダクト９の内部を前方に向かって通過する。第１磁力線Ｑ１のうち中心線ＣＬと平行な成分は、前向きに延びている。なお、このような向きの第１磁力線Ｑ１を含む第１磁場Ｍ１（コイル磁場）の極性をＳ極と称する。一方、中央磁石２０が形成する第２磁場Ｍ２は、中央磁石２０とターゲット７との間の領域（中心線ＣＬと平行な方向に沿って中央磁石２０をターゲット７に投影することで囲まれる領域）において、後方に向かって延びる第２磁力線Ｑ２を含む。すなわち、この第２磁力線Ｑ２のうち中心線ＣＬと平行な成分は、第１磁力線Ｑ１のうち中心線ＣＬと平行な成分とは逆向きである。なお、第１磁力線Ｑ１および第２磁力線Ｑ２は、中心線ＣＬと平行な方向の成分の方が、中心線ＣＬと垂直な方向の成分よりも大きい。なお、実際には、図５に示される様子が中心線ＣＬを中心に回転された状態で分布している。後記の各図でも同様である。

【0069】

この結果、第１磁場Ｍ１と第２磁場Ｍ２との間には、図５に示すような反発磁場が形成される。このため、ターゲット放電面７Ｓ近傍における磁力線が径方向外側に押し出されるように傾斜することによって、ターゲット放電面７Ｓ上には、前述のような水平磁場と垂直磁場とが安定して形成される。なお、ターゲット放電面７Ｓを通過する磁力線は、電磁コイル８（図２）から中央磁石２０に向かって径方向外側に広がるように傾斜している。

【0070】

更に、当該実施例１では、外側磁石３０が形成する第３磁場Ｍ３は、ターゲット７と外側磁石３０との間において前方に延びる第３磁力線Ｑ３を含む。すなわち、この第３磁力線Ｑ３のうち中心線ＣＬと平行な成分は、第１磁力線Ｑ１のうち中心線ＣＬと平行な成分と同じ向きであり、第２磁力線Ｑ２のうち中心線ＣＬと平行な成分とは逆向きである。

【0071】

この場合、上記のように、ターゲット放電面７Ｓの周辺で径方向外側に押し出される磁力線は外側磁石３０に繋がるように延びることができるため、ターゲット放電面７Ｓの径方向外側における磁場の安定性を高めることができる。

【0072】

なお、当該実施例１に代表される本発明では、図５に示すように、中央磁石２０と外側磁石３０とを結ぶように延びる閉磁場がターゲット放電面７Ｓの後方に留まっており、ターゲット放電面７Ｓには到達していない。換言すれば、公知のマグネトロン技術のように、ターゲット放電面７Ｓ上に形成される磁力線同士の向きが前後方向に反転することがない。このため、ターゲット放電面７Ｓにおけるアークスポットを著しく拘束しターゲット放電面７Ｓの偏摩耗を促進することがなく、安定した放電および陽イオン（皮膜形成材料）の放出が可能となる。

【0073】

＜実施例２＞
図６に示される実施例２では、ターゲット７の後方にＮ極の中央磁石２０が配置される一方、実施例１のような外側磁石３０は配置されていない。この場合、ターゲット放電面７Ｓおよびその前方には電磁コイル８（図２）によってＳ極の第１磁場Ｍ１（コイル磁場）が形成されるとともに、ターゲット放電面７Ｓの後方には中央磁石によって第２磁場Ｍ２が形成される。

【0074】

そして、先の実施例１と同様に、第２磁力線Ｑ２のうち中心線ＣＬと平行な成分は、第１磁力線Ｑ１のうち中心線ＣＬと平行な成分とは逆向きである。この結果、第１磁場Ｍ１と第２磁場Ｍ２との間には、図６に示すような反発磁場が形成される。このため、ターゲット放電面７Ｓ近傍における磁力線が径方向外側に押し出されるように傾斜することによって、ターゲット放電面７Ｓ上には、前述のような水平磁場と垂直磁場とが安定して形成される。

【0075】

＜実施例３、４＞
図７に示される実施例３では、先の実施例１と比較して、外側磁石３０が径方向内側に１０ｍｍ移動された状態に相当する。同様に、図８に示される実施例４では、先の実施例１と比較して、外側磁石３０が径方向内側に２０ｍｍ移動された状態に相当する。同様に、中央磁石２０はＮ極を構成し、外側磁石３０はＳ極を構成している。なお、実施例１では、ターゲット７の径方向外側の側面と、外側磁石３０の径方向内側の側面とが中心線ＣＬと平行な同じ直線上に配置されている。実施例３、４のように、外側磁石３０がターゲット７の径方向外側の側面よりも径方向の内側に配置された場合でも、ターゲット放電面７Ｓの中央部に反発磁場を形成することが可能であるとともに、ターゲット放電面７Ｓを通過する磁力線をターゲット放電面７Ｓと鋭角に交差するように設定することができる。この結果、ターゲット放電面７Ｓ上には、前述のような水平磁場と垂直磁場とが安定して形成される。

【0076】

＜実施例５＞
図９に示される実施例５では、先の実施例１と比較して、外側磁石３０が径方向外側に１０ｍｍ移動された状態に相当する。このように、外側磁石３０がターゲット７の径方向外側の側面よりも径方向の外側に配置された場合でも、ターゲット放電面７Ｓの中央部に反発磁場を形成することが可能であるとともに、ターゲット放電面７Ｓを通過する磁力線をターゲット放電面７Ｓと鋭角に交差するように設定することができる。この結果、ターゲット放電面７Ｓ上には、前述のような水平磁場と垂直磁場とが安定して形成される。

【0077】

なお、実施例３、４、５において、外側磁石３０を有さない条件においても、上記と同様の水平磁場および垂直磁場の発生は確認される結果となった。この際、アークスポットの移動を促進しつつ、ターゲット放電面７Ｓから放出された荷電粒子をワーク４に向かって安定して飛翔させるためには、外側磁石３０の径方向内側の側面について、ターゲット７の径方向外側の側面よりも径方向内側に２０ｍｍの位置を下限とし、ターゲット７の径方向外側の側面よりも径方向外側に２０ｍｍの位置を上限とすることが望ましい。また、外側磁石３０の径方向内側の側面について、ターゲット７の径方向外側の側面と径方向における同じ位置を下限とし、ターゲット７の径方向外側の側面よりも径方向外側に２０ｍｍの位置を上限とすることが更に望ましい。上記の範囲を超える場合は、ターゲット放電面７Ｓ上の水平磁場成分が弱くなるため、アーク放電の条件などによってはその性能が相対的に弱まる場合がある。

【0078】

＜比較例１＞
図１０に示される比較例１は、先の実施例１と比較して、中央磁石２０および外側磁石３０を有さない点で相違する。この場合、図１０に示すように、ターゲット放電面７Ｓ上には専ら垂直成分のみを含む第１磁力線Ｑ１が形成されるため、アークスポットの移動を促進することができず、マクロパーティクルの発生が顕著となる。

【0079】

＜比較例２＞
図１１に示される比較例２は、先の実施例１と比較して、外側磁石３０を有さず、更に、電磁コイル８の第１磁力線Ｑ１と中央磁石２０の第２磁力線Ｑ２とが互いに同じ向き（前向き）の成分を有する点で相違する。この場合も、図１１に示すように、ターゲット放電面７Ｓ上には専ら垂直成分のみを含む第１磁力線Ｑ１が形成されるため、アークスポットの移動を促進することができず、マクロパーティクルの発生が顕著となる。

【0080】

＜比較例３＞
図１２に示される比較例３は、先の実施例１と比較して、中央磁石２０および外側磁石３０の両方を有するものの、第１磁力線Ｑ１と第２磁力線Ｑ２とが比較例２と同様に互いに同じ向き（前向き）の成分を有する点で相違する。この場合、図１２に示すように、ターゲット放電面７Ｓにはターゲット放電面７Ｓと鋭角に交わる磁力線が僅かに形成されるものの、ターゲット放電面７Ｓの中央部には反発磁場が形成されていないためアークスポットの移動を促進することができず、先の各実施例と比較してマクロパーティクルの数やサイズを抑えることが難しくなる。

【符号の説明】

【0081】

１ 成膜装置
２ 真空チャンバ
２Ｒ チャンバ本体
２Ｓ チャンバ筒部
３ 回転テーブル
４ ワーク
５ 真空ポンプ
６ アーク蒸発源
７ ターゲット
７Ｈ 背面プレート
７Ｓ ターゲット放電面
８ 電磁コイル
９ ダクト（少なくとも一つのダクト）
１０ メインダクト
１１ 先端ダクト
１２ 磁性体（磁性ダクト）
１３ 導入ダクト
１４ ヨーク板
２０ 中央磁石
３０ 外側磁石
ＣＬ 中心線
ＰＳ アーク電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】