JP2014141697A - Plasma device and method of manufacturing carbon thin film using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プラズマ装置およびそれを用いたカーボン薄膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma apparatus and a carbon thin film manufacturing method using the same.
従来、アーク放電を用いて薄膜を形成する薄膜形成装置に用いられるアーク式蒸発源において、粗大粒子が基板に付着するのを抑制したアーク式蒸発源が知られている(特許文献1)。 Conventionally, in an arc evaporation source used in a thin film forming apparatus for forming a thin film using arc discharge, an arc evaporation source in which coarse particles are prevented from adhering to a substrate is known (Patent Document 1).
このアーク式蒸発源は、真空容器と、プラズマダクトと、多孔部材と、磁気コイルと、蒸発源とを備える。プラズマダクトは、その一方端が真空容器に取り付けられる。蒸発源は、プラズマダクトの他方端に取り付けられる。 This arc evaporation source includes a vacuum vessel, a plasma duct, a porous member, a magnetic coil, and an evaporation source. One end of the plasma duct is attached to the vacuum vessel. The evaporation source is attached to the other end of the plasma duct.
磁気コイルは、プラズマダクトの周囲に巻かれている。そして、磁気コイルは、蒸発源の近傍で発生したプラズマを真空容器内に配置された基板の近傍に導く。 The magnetic coil is wound around the plasma duct. The magnetic coil guides plasma generated in the vicinity of the evaporation source to the vicinity of the substrate disposed in the vacuum vessel.
多孔部材は、プラズマダクトの内壁に取り付けられており、蒸発源に取り付けられた陰極物質から飛び出した粗大粒子を捕獲する。 The porous member is attached to the inner wall of the plasma duct and captures coarse particles that have jumped out of the cathode material attached to the evaporation source.
このように、従来の真空アーク蒸着装置は、蒸発源をプラズマダクトによって真空容器に連結し、陰極物質から飛び出した粗大粒子をプラズマダクトの内壁に設けられた多孔部材によって捕獲して粗大粒子が基板に飛来するのを抑制する。 As described above, the conventional vacuum arc deposition apparatus connects the evaporation source to the vacuum vessel by the plasma duct, captures the coarse particles jumping out from the cathode material by the porous member provided on the inner wall of the plasma duct, and the coarse particles are formed on the substrate. Suppresses flying in.
しかし、従来の真空アーク蒸着装置では、陰極物質としてグラファイト(カーボン)が用いられており、グラファイトは、カーボン粒子を焼結して作製されるので、粒界が存在する。その結果、グラファイトを陰極部材として用いた場合、陰極部材が粒界に沿って割れ、粗大粒子(パーティクル)が発生するという問題がある。一方、積層炭素またはガラス状炭素を陰極物質として用いたアーク放電においては、アークスポットが移動しない放電、即ち、粗大粒子(パーティクル)が発生しない放電を発生可能であるものの、陰極部材上のアークスポット位置でのみ、陰極部材が蒸発するため、放電が短時間で停止し、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続することが困難であるという問題がある。 However, in the conventional vacuum arc vapor deposition apparatus, graphite (carbon) is used as a cathode material, and since graphite is produced by sintering carbon particles, there is a grain boundary. As a result, when graphite is used as the cathode member, there is a problem that the cathode member breaks along the grain boundary and coarse particles (particles) are generated. On the other hand, in an arc discharge using laminated carbon or glassy carbon as a cathode material, a discharge in which the arc spot does not move, that is, a discharge in which coarse particles (particles) are not generated can be generated. Since the cathode member evaporates only at the position, the discharge stops in a short time, and there is a problem that it is difficult to continue the film formation process of the carbon thin film for a long time.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続可能なプラズマ装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a plasma apparatus capable of continuing a film forming process of a carbon thin film for a long time.
また、この発明の別の目的は、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続可能なカーボン薄膜の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a carbon thin film manufacturing method capable of continuing the carbon thin film forming process for a long time.
この発明の実施の形態によれば、プラズマ装置は、真空容器と、アーク式蒸発源と、陰極部材と、保持部材と、トリガー電極と、電源と、切断機構と、送出機構とを備える。アーク式蒸発源は、真空容器に固定される。陰極部材は、アーク式蒸発源に取り付けられ、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する。保持部材は、陰極部材に対向して配置された基板を保持する。トリガー電極は、陰極部材に接触または離反する。電源は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する。切断機構は、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に陰極部材の基板側の先端部分を切断する。送出機構は、先端部分が切断されると、陰極部材を基板側へ送り出す。そして、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。 According to the embodiment of the present invention, the plasma apparatus includes a vacuum vessel, an arc evaporation source, a cathode member, a holding member, a trigger electrode, a power source, a cutting mechanism, and a delivery mechanism. The arc evaporation source is fixed to the vacuum vessel. The cathode member is attached to an arc evaporation source and has a columnar shape whose length is larger than the diameter. The holding member holds the substrate disposed to face the cathode member. The trigger electrode contacts or separates from the cathode member. The power source applies a negative voltage to the arc evaporation source. The cutting mechanism cuts the tip portion of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing. The delivery mechanism sends the cathode member to the substrate side when the tip portion is cut. The cathode member is made of laminated carbon or glassy carbon.
また、この発明の実施の形態によれば、プラズマ装置は、真空容器と、アーク式蒸発源と、複数の陰極部材と、保持部材と、トリガー電極と、電源と、送出機構とを備える。アーク式蒸発源は、真空容器に固定される。複数の陰極部材は、アーク式蒸発源に取り付けられるとともに直列に配列されて筒構造部材内に収納される。保持部材は、複数の陰極部材に対向して配置された基板を保持する。トリガー電極は、複数の陰極部材のうち基板に最も近い陰極部材に接触または離反する。電源は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する。送出機構は、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に基板に最も近い陰極部材が筒構造部材から出るように複数の陰極部材を基板側へ送り出す。そして、複数の陰極部材の各々は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する。 According to the embodiment of the present invention, the plasma apparatus includes a vacuum vessel, an arc evaporation source, a plurality of cathode members, a holding member, a trigger electrode, a power source, and a delivery mechanism. The arc evaporation source is fixed to the vacuum vessel. The plurality of cathode members are attached to the arc evaporation source and arranged in series to be accommodated in the cylindrical structure member. The holding member holds a substrate disposed to face the plurality of cathode members. The trigger electrode contacts or separates from the cathode member closest to the substrate among the plurality of cathode members. The power source applies a negative voltage to the arc evaporation source. The delivery mechanism feeds the plurality of cathode members to the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical member every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing. Each of the plurality of cathode members is made of laminated carbon or glassy carbon, and has a columnar shape whose length is larger than the diameter.
さらに、この発明の実施の形態によれば、カーボン薄膜の製造方法は、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、積層炭素またはガラス状炭素からなり、かつ、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する陰極部材を取り付ける第1の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に陰極部材の前記基板側の先端部分を切断する第4の工程と、先端部分が切断されると、陰極部材を基板側へ送り出す第5の工程とを備える。 Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the method for producing a carbon thin film comprises an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel facing a substrate, made of laminated carbon or glassy carbon, and having a length. A first step of attaching a cathode member having a columnar shape larger than the diameter, a second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, a third step of bringing a trigger electrode into contact with the cathode member, and an arc A fourth step of cutting the tip portion of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time from the start of discharge reaches a desired timing, and a fifth step of sending the cathode member to the substrate side when the tip portion is cut. The process is provided.
さらに、この発明の実施の形態によれば、カーボン薄膜の製造方法は、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、積層炭素またはガラス状炭素からなり、かつ、直列に配列されて筒構造部材内に収納された複数の陰極部材を取り付ける第1の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、複数の陰極部材のうち基板に最も近い陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に基板に最も近い陰極部材が筒構造部材から出るように複数の陰極部材を基板側へ送り出す第4の工程とを備え、複数の陰極部材の各々は、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する。 Furthermore, according to the embodiment of the present invention, a method for producing a carbon thin film comprises an arc type evaporation source fixed to a vacuum vessel facing a substrate, made of laminated carbon or glassy carbon, and arranged in series. A first step of attaching a plurality of cathode members accommodated in the cylindrical structure member, a second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, and a cathode closest to the substrate among the plurality of cathode members A third step of bringing the trigger electrode into contact with the member, and a plurality of cathode members on the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical member every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing Each of the plurality of cathode members has a columnar shape whose length is larger than the diameter.
この発明の実施の形態によるプラズマ装置においては、アークスポットが移動しないアーク放電の開始時間からの経過時間が所望のタイミングになる毎に、陰極部材の新たな表面を基板に対向させ、その新たな表面においてアークスポットが移動しないアーク放電を開始させる。その結果、柱状形状を有する陰極部材の全体を用いてカーボン薄膜が形成される。 In the plasma apparatus according to the embodiment of the present invention, every time the elapsed time from the arc discharge start time at which the arc spot does not move reaches a desired timing, the new surface of the cathode member is opposed to the substrate, Arc discharge in which the arc spot does not move on the surface is started. As a result, a carbon thin film is formed using the entire cathode member having a columnar shape.
従って、カーボン薄膜の成膜時間を長時間継続できる。 Accordingly, the film formation time of the carbon thin film can be continued for a long time.
また、この発明の実施の形態によるカーボン薄膜の製造方法においても、アークスポットが移動しないアーク放電の開始時間からの経過時間が所望のタイミングになる毎に、陰極部材の新たな表面を基板に対向させ、その新たな表面においてアークスポットが移動しないアーク放電を開始させる。その結果、柱状形状を有する陰極部材の全体を用いてカーボン薄膜が形成される。 In the carbon thin film manufacturing method according to the embodiment of the present invention, a new surface of the cathode member is opposed to the substrate every time the elapsed time from the arc discharge start time at which the arc spot does not move reaches a desired timing. Then, arc discharge is started in which the arc spot does not move on the new surface. As a result, a carbon thin film is formed using the entire cathode member having a columnar shape.
従って、カーボン薄膜の成膜時間を長時間継続できる。 Accordingly, the film formation time of the carbon thin film can be continued for a long time.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態によるプラズマ装置10は、真空容器1と、保持部材2と、アーク式蒸発源3と、陰極部材4と、シャッター5と、電源6,7と、トリガー電極8と、抵抗9と、絶縁部材13と、ベアリング14と、送出機構15と、切断機構16とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
なお、プラズマ装置10においては、図1に示すようにx軸、y軸およびz軸が定義されている。
In the
真空容器1は、排気口11を有し、排気口11から排気装置(図示せず)によって真空に引かれる。そして、真空容器1は、接地ノードGNDに接続される。 The vacuum container 1 has an exhaust port 11 and is evacuated from the exhaust port 11 by an exhaust device (not shown). The vacuum container 1 is connected to the ground node GND.
保持部材2は、真空容器1内に配置される。アーク式蒸発源3は、中空の円柱形状からなり、絶縁部材13に固定される。そして、アーク式蒸発源3は、電源7の負極に接続される。
The holding member 2 is disposed in the vacuum container 1. The
陰極部材4は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、長さが直径よりも大きい円柱形状を有する。そして、陰極部材4の直径は、強度を確保するため1mmφ以上が好ましく、陰極部材4の利用効率を高くするため10mmφ以下が好ましい。
The
また、陰極部材4は、真空容器1の側壁に設けられた貫通孔1Aを通って真空容器1およびアーク式蒸発源3の内部に配置され、一方端がトリガー電極8の一方端に対向する。
Further, the
シャッター5は、陰極部材4と基板20との間に陰極部材4に対向して配置される。
The shutter 5 is disposed between the
電源6は、保持部材2と接地ノードGNDとの間に接続される。電源7は、アーク式蒸発源3と接地ノードGNDとの間に接続される。
Power supply 6 is connected between holding member 2 and ground node GND. The power supply 7 is connected between the
トリガー電極8は、一部が真空容器1の側壁を介して真空容器1内に配置され、残部が真空容器1外に配置される。そして、トリガー電極8は、例えば、モリブデン(Mo)からなり、抵抗9を介して接地ノードGNDに接続される。抵抗9は、トリガー電極8と接地ノードGNDとの間に接続される。
A part of the
絶縁部材13は、真空容器1の側壁に設けられた貫通孔1Aを囲むように真空容器1の側壁にOリング(図示せず)を介して固定される。
The insulating
ベアリング14は、金属材料からなり、アーク式蒸発源3および陰極部材4に接し、アーク式蒸発源3と陰極部材4との間に配置される。
The
送出機構15は、アーク式蒸発源3の内部に配置される。切断機構16は、一部が真空容器1の側壁を介して真空容器1内に配置され、残部が真空容器1外に配置される。そして、切断機構16は、x−y平面内において回転可能である。
The
保持部材2は、基板20を保持する。アーク式蒸発源3は、陰極部材4と真空容器1との間のアーク放電によって陰極部材4を局部的に加熱させて陰極物質を蒸発させる。
The holding member 2 holds the
シャッター5は、開閉機構(図示せず)によって矢印12の方向に移動する。
The shutter 5 is moved in the direction of the
電源6は、負の電圧を保持部材2を介して基板20に印加する。電源7は、負の電圧をアーク式蒸発源3に印加する。
The power source 6 applies a negative voltage to the
トリガー電極8は、往復駆動装置(図示せず)によって陰極部材4に接触または離反する。
The
抵抗9は、アーク電流がトリガー電極8に流れるのを抑制する。送出機構15は、後述する方法によって陰極部材4をz軸方向へ送り出す。切断機構16は、後述する方法によって、陰極部材4の先端部を切断する。
The resistor 9 suppresses the arc current from flowing to the
図2は、図1に示す送出機構15の構成を示す概略図である。図2を参照して、送出機構15は、棒部材151と、凹凸部材152と、歯車153と、モータ154と、台部材155とを含む。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
棒部材151は、絶縁物からなり、z軸に沿って配置される。そして、棒部材151は、一方端が陰極部材4に連結される。凹凸部材152は、棒部材151に固定される。歯車153は、凹凸部材152に嵌合する。モータ154は、台部材155上に配置される。そして、モータ154の回転軸154Aは、歯車153に連結される。台部材155は、アーク式蒸発源3上に配置される。
The
モータ154は、回転軸154Aを介して歯車153を時計回りに回転させる。その結果、棒部材151は、歯車153の回転によってz軸方向へ送り出される。従って、送出機構15は、陰極部材4をz軸方向へ送り出すことができる。
The
上述したように、アーク式蒸発源3は、絶縁部材13に固定され、絶縁部材13は、Oリングを介して真空容器1の側壁に固定されるので、アーク式蒸発源3の内部は、真空容器1内の圧力と同じ圧力に保持されている。
As described above, since the
また、ベアリング14は、金属材料からなり、アーク式蒸発源3および陰極部材4の両方に接しているので、トリガー電極8が陰極部材4の一方端に接触することによって、陰極部材4とアノード(真空容器1)との間でアーク放電が発生すると、陰極部材4、ベアリング14およびアーク式蒸発源3を介して電流が流れる。その結果、陰極部材4の温度が上昇する。
Since the
プラズマ装置10においては、アーク放電によって陰極部材4の先端部(基板20側の先端部)が消耗すると、陰極部材4の先端部(基板20側の先端部)は、切断機構16によって切断され、陰極部材4は、その切断された後の表面が切断前の表面と同じ位置になるように送出機構15によって基板20側へ送り出される。
In the
これによって、陰極部材4の全体を用いてカーボン薄膜が形成されるので、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続できる。
Thereby, since the carbon thin film is formed using the
図3は、図1に示す陰極部材4の構造を示す概念図である。図3を参照して、陰極部材4は、層Aと層Bとが交互に積層された構造からなる。層Aと層Bとの間隔は、3.35Åである。そして、層A,Bの各々は、炭素原子が二次元的に六角形に配列した構造からなる。この場合、六角形の一辺の長さは、1.415Åである。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the structure of the
各層A,B内において、各炭素原子は、他の炭素原子と共有結合によって強固に結合する。層Aは、ファン・デル・ワールス力によって、隣接する層Bとゆるく結び付いている。 In each layer A and B, each carbon atom is firmly bonded to another carbon atom by a covalent bond. Layer A is loosely connected to the adjacent layer B by van der Waals forces.
陰極部材4は、層A,Bに平行な方向においては、極めて良好な熱伝導体となり、層A,Bに垂直な方向においては、セラミックおよびフェノール樹脂のように、熱絶縁体になる。そして、層A,Bに平行な方向における熱伝導率と、層A,Bに垂直な方向における熱伝導率との比は、約200:1である。
The
また、陰極部材4は、層A,Bに平行な方向における比抵抗と層A,Bに垂直な方向における比抵抗との比は、約1200:1である。この値は、21〜1650℃の温度領域における平均値である。
Further, in the
このように、陰極部材4は、電気的特性および熱的特性において顕著な異方性を有する。これは、上述したように、層A,Bの面内方向と、層A,Bに垂直な方向とにおける結合力の違いに起因している。
Thus, the
陰極部材4は、炭化水素ガスを原料ガスとした熱CVD(Chemical Vapour Deposition)法によって製造される。この場合、炭化水素ガスは、基板に平行な方向から流す。これによって、図3に示す層A,Bが交互に積層する。
The
この熱CVD法によって製造されたバルク状のカーボンは、東洋炭素株式会社から購入されたものであり、商品名は、PYROIDである。一般的に、熱分解炭素(pyrolytic carbon)と呼称されることもある。 The bulk carbon produced by this thermal CVD method is purchased from Toyo Carbon Co., Ltd., and the trade name is PYROID. Generally, it is sometimes called pyrolytic carbon.
このように、この発明の実施の形態においては、熱CVD法によって製造されたバルク状のカーボンを陰極部材4として用いる。
Thus, in the embodiment of the present invention, bulk carbon produced by the thermal CVD method is used as the
この明細書においては、図3に示す層A,Bが交互に積層された構造からなるカーボンを「積層炭素」と言う。そして、積層炭素は、粒界を有しない。 In this specification, carbon having a structure in which the layers A and B shown in FIG. 3 are alternately laminated is referred to as “laminated carbon”. And laminated carbon does not have a grain boundary.
また、陰極部材4は、ガラス状炭素からなっていてもよい。ガラス状炭素は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を焼成、炭素化することにより製造される。このガラス状炭素は、炭素原子がアモルファス状に配列された構造からなり、粒界が存在しない。粒界が存在しないという理由から、陰極部材4は、導電性のダイヤモンドからなっていてもよい。
The
なお、ガラス状炭素の具体例として、日清紡ケミカル製のガラス状カーボン、または東海カーボン製のグラッシーカーボンを挙げることができる。 Specific examples of glassy carbon include glassy carbon made by Nisshinbo Chemical, or glassy carbon made by Tokai Carbon.
このように、この発明の実施の形態においては、陰極部材4は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。その結果、アークスポットが移動しないアーク放電が発生する。また、原子状のカーボンが陰極部材4(積層炭素またはガラス状炭素)から放出され、基板20に飛来する。
Thus, in the embodiment of the present invention, the
図4は、図1に示す陰極部材4の斜視図である。図4を参照して、陰極部材4は、複数の切込溝41〜47を有する。複数の切込溝41〜47は、所望の間隔で設けられ、複数の切込溝41〜47の各々は、陰極部材4の直径に応じた深さを有する。例えば、複数の切込溝41〜47は、6〜7mmの間隔で設けされ、複数の切込溝41〜47の各々は、陰極部材4の直径の10%〜20%の深さを有する。
FIG. 4 is a perspective view of the
陰極部材4は、複数の切込溝41〜47を有する結果、複数の部分51〜58に分割可能である。
As a result of the plurality of
図5は、図1に示す切断機構16が陰極部材4の先端部を切断する方法を説明するための概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a method in which the
図5を参照して、切断機構16は、陰極部材4側の一方端に金属部材161を有する。金属部材161は、例えば、平板形状からなる。そして、切断機構16は、金属部材161がx−y平面内において矢印ARW1または矢印ARW2の方向に回転するように、プラズマ装置10の操作者によって回転される。
Referring to FIG. 5, the
陰極部材4の表面51Aにおける任意の点でアークスポットが移動しないアーク放電が開始され、そのアーク放電が継続すると、放電穴が表面51Aに形成される。
Arc discharge in which the arc spot does not move at an arbitrary point on the
そして、放電穴の直径が5mm程度になり、放電穴の深さが5mm程度になると、アーク放電が停止する。 When the diameter of the discharge hole is about 5 mm and the depth of the discharge hole is about 5 mm, the arc discharge is stopped.
そこで、放電穴の深さが5mm未満の範囲においてできる限り5mmに近くなるまでの時間を予め測定しておく。即ち、アーク放電が開始されると、そのアーク放電が継続される最長継続時間Tmaxを予め測定しておく。 Therefore, the time until the depth of the discharge hole is as close to 5 mm as possible in the range of less than 5 mm is measured in advance. That is, when arc discharge is started, the longest duration Tmax during which arc discharge is continued is measured in advance.
そして、アーク放電の開始からの経過時間が最長継続時間Tmaxになると、切断機構16の金属部材161を矢印ARW1の方向へ回転させ、陰極部材4の部分51を金属部材161によって叩く(図5の(a)参照)。
When the elapsed time from the start of the arc discharge reaches the maximum duration Tmax, the
そうすると、陰極部材4の部分51は、切込溝41(基板20に最も近い切込溝)で折れ、陰極部材4の新たな表面52Aが現れる。
Then, the
その後、表面52Aの位置が表面51Aの位置に一致するまで、送出機構15によって陰極部材4をz軸方向へ移動させる(図5の(b)参照)。
Thereafter, the
そして、トリガー電極8を表面52Aに接触させ、表面52Aの任意の点でアークスポットが移動しないアーク放電を開始する。
Then, the
それ以降、アーク放電の開始からの経過時間が最長継続時間Tmaxに達する毎に、切断機構16によって陰極部材4の部分52〜57を切込溝41〜47(基板20に最も近い切込溝)で順次折り、新たな表面を出してアークスポットが移動しないアーク放電を開始する。この場合、新たな表面の位置が部分52〜57を折るまえの表面の位置に一致するように、陰極部材4は、送出機構15によってz軸方向へ移動される。
Thereafter, each time the elapsed time from the start of arc discharge reaches the maximum duration Tmax, the
これによって、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続できる。また、陰極部材4の各部分51〜57は、放電穴の最大深さである5mmに近い6〜7mmの長さを有しており、陰極部材4の長さ方向の全体を用いてカーボン薄膜が形成されるので、陰極部材4の利用効率を高くできる。
Thereby, the film formation process of the carbon thin film can be continued for a long time. Each of the
また、この発明の実子の形態においては、アークスポットが移動しないアーク放電が停止してから、切断機構16によって、陰極部材4の各部分51〜57を順次切断するようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, the
従って、この発明の実施の形態においては、アークスポットが移動しないアーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に切断機構16によって陰極部材4の各部分51〜57を順次切断する。
Therefore, in the embodiment of the present invention, each
図6は、図1に示すプラズマ装置10を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。図6を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、長さが直径よりも大きい積層炭素またはガラス状炭素を陰極部材4としてアーク式蒸発源3に取り付ける(工程S1)。
FIG. 6 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the
そして、排気口11を介して真空容器1内を排気し、真空容器1内の圧力を5×10−4Paに設定する。 And the inside of the vacuum vessel 1 is exhausted through the exhaust port 11, and the pressure in the vacuum vessel 1 is set to 5 × 10 −4 Pa.
そうすると、電源6によって基板20に−10V〜−300Vの負の電圧を印加し(工程S2)、電源7によってアーク式蒸発源3に−15V〜−50Vの負の電圧を印加する(工程S3)。
Then, a negative voltage of -10V to -300V is applied to the
そして、往復駆動装置(図示せず)によって、トリガー電極8を陰極部材4に接触させ(工程S4)、その後、トリガー電極8を陰極部材4から離反させる。これによって、アーク放電が開始し、アークスポットが陰極部材4の表面に現れる。この場合、陰極部材4は、積層炭素またはガラス状炭素からなっているので、アークスポットは、移動しない。
Then, the
その後、シャッター5を開ける(工程S5)。これによって、カーボン薄膜(DLC:Diamond Like Carbon)が基板20上に形成される。そして、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングに達したか否かが判定される(工程S6)。
Thereafter, the shutter 5 is opened (step S5). Thus, a carbon thin film (DLC: Diamond Like Carbon) is formed on the
工程S6において、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングに達したと判定されたとき、シャッター5を閉じ(工程S7)、切断機構16によって陰極部材4の先端部を切断し(工程S8)、切断後の表面の位置が切断前の表面の位置に一致するように陰極部材4を送出機構15によって基板20側へ送り出す(工程SS9)。その後、上述した工程S4〜S9が繰り返し実行される。
In step S6, when it is determined that the elapsed time from the start of arc discharge has reached a desired timing, the shutter 5 is closed (step S7), and the tip of the
一方、工程S6において、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングに達していないと判定されたとき、1回の成膜が終了したか否かが判定される(工程S10)。 On the other hand, when it is determined in step S6 that the elapsed time from the start of arc discharge has not reached the desired timing, it is determined whether or not one film formation has been completed (step S10).
工程S10において、1回の成膜が終了していないと判定されたとき、上述した工程S6〜S10が繰り返し実行される。 In step S10, when it is determined that one film formation is not completed, the above-described steps S6 to S10 are repeatedly executed.
そして、工程S10において、1回の成膜が終了したと判定されると、カーボン薄膜の製造が終了する。 When it is determined in step S10 that one film formation has been completed, the production of the carbon thin film is completed.
このように、図6に示すカーボン薄膜の製造工程においては、アークスポットが移動しないアーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングに達したと判定される毎に、陰極部材4の先端部が切断され、切断後の表面位置が切断前の表面位置に一致するように陰極部材4が基板20側へ送り出され、新たなアーク放電が開始される(工程S4,S5,S6の“YES”,S7〜S9のループ参照)。
Thus, in the carbon thin film manufacturing process shown in FIG. 6, every time it is determined that the elapsed time from the start of the arc discharge where the arc spot does not move has reached a desired timing, the tip of the
その結果、陰極部材4の長さ方向の全体を用いてカーボン薄膜が形成される。従って、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続できる。
As a result, a carbon thin film is formed using the entire length direction of the
なお、プラズマ装置10においては、電源6は、0Vの電圧を基板20に印加してもよい。また、シャッター5を開けたままでカーボン薄膜を製造してもよい。従って、プラズマ装置10を用いたカーボン薄膜の製造方法は、図6に示す工程S1,S3,S4,S6,S8,S9を少なくとも備えていればよい。
In the
図7は、この発明の実施の形態による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma apparatus according to the embodiment of the present invention.
この発明の実施の形態によるプラズマ装置は、図7に示すプラズマ装置10Aであってもよい。
The plasma apparatus according to the embodiment of the present invention may be a
図7を参照して、プラズマ装置10Aは、図1に示すプラズマ装置10の陰極部材4を陰極部材4Aに代え、切断機構16を削除したものであり、その他は、プラズマ装置10と同じである。
Referring to FIG. 7,
陰極部材4Aは、陰極部材4と同じように、貫通孔1Aを通って真空容器1およびアーク式蒸発源3の内部に配置され、一方端がトリガー電極8の一方端に対向する。
Similarly to the
図8は、図7に示す陰極部材4Aの斜視図である。図8を参照して、陰極部材4Aは、複数の陰極部材61〜66からなる。複数の陰極部材61〜66の各々は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、長さが直径よりも大きい円柱形状を有する。また、複数の陰極部材61〜66の各々は、例えば、6〜7mmの長さおよび6〜7mmよりも小さい範囲において1mmφ以上の直径を有する。そして、複数の陰極部材61〜66は、直列に配列されて筒構造部材17内に収納される。筒構造部材17は、金属からなる。その結果、電流がアーク式蒸発源3、ベアリング14および筒構造部材17を介して複数の陰極部材61〜66に流れ、複数の陰極部材61〜66が電気的に接続される。
FIG. 8 is a perspective view of the
なお、プラズマ装置10Aにおいては、送出機構15の棒部材151は、陰極部材66に連結される。
In the
図9は、図7に示すプラズマ装置10Aにおける陰極部材の使用方法を説明するための概念図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a method of using the cathode member in the
図9を参照して、表面61Aが筒構造部材17の端面17Aに一致するように陰極部材61が基板20側に配置され、陰極部材66が送出機構15の棒部材151に連結される。
With reference to FIG. 9, the
そして、トリガー電極8を陰極部材61の表面61Aに接触させてアークスポットが移動しないアーク放電を発生させる(図9の(a)参照)。
Then, the
その後、アーク放電の開始からの経過時間が最長継続時間Tmaxに達すると、送出機構15の棒部材151は、上述した機構によって複数の陰極部材61〜66を陰極部材62の表面62Aが筒構造部材17の端面17Aに一致するまでz軸方向へ移動させる。その結果、陰極部材61は、筒構造部材17から真空容器1の底面へ落下し、陰極部材62の表面62Aが基板20に対向する。そうすると、トリガー電極8を陰極部材62の表面62Aに接触させてアークスポットが移動しないアーク放電を発生させる(図9の(b)参照)。
Thereafter, when the elapsed time from the start of the arc discharge reaches the maximum duration Tmax, the
それ以降、アーク放電の開始からの経過時間が最長継続時間Tmaxに達する毎に、送出機構15によって陰極部材62〜66をz軸方向へ移動させて陰極部材62〜65を筒構造部材17から真空容器1の底面へ順次落下させ、新たな陰極部材63〜66の表面を基板20に対向させてアークスポットが移動しないアーク放電を開始させることを繰り返し実行する。
Thereafter, every time the elapsed time from the start of the arc discharge reaches the maximum duration Tmax, the
また、この発明の実施の形態においては、アークスポットが移動しないアーク放電が停止してから、送出機構15によって複数の陰極部材61〜65を筒構造部材17から順次落下させるようにしてもよい。
In the embodiment of the present invention, after the arc discharge in which the arc spot does not move stops, the plurality of
従って、この発明の実施の形態においては、アークスポットが移動しないアーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に送出機構15によって複数の陰極部材61〜65を筒構造部材17から順次落下させる。
Therefore, in the embodiment of the present invention, each time the elapsed time from the start of the arc discharge where the arc spot does not move reaches a desired timing, the plurality of
図10は、図7に示すプラズマ装置10Aを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
FIG. 10 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the
図10に示す工程図は、図6に示す工程図の工程S8,S9を工程S8Aに代えたものであり、その他は、図6に示す工程図と同じである。 The process diagram shown in FIG. 10 is the same as the process diagram shown in FIG. 6 except that steps S8 and S9 in the process diagram shown in FIG. 6 are replaced with process S8A.
図10を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、上述した工程S1〜S7が順次実行される。 Referring to FIG. 10, when the production of the carbon thin film is started, the above-described steps S1 to S7 are sequentially performed.
そして、工程S7の後、基板20に最も近い陰極部材(陰極部材61〜65のいずれか)が筒構造部材17から出るように送出機構15によって複数の陰極部材61〜66をz軸方向へ送り出す(工程S8A)。
After the step S7, the plurality of
その後、工程S4〜S7,S8A,S10が実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。 Thereafter, steps S4 to S7, S8A, and S10 are performed, and the production of the carbon thin film is completed.
このように、図10に示すカーボン薄膜の製造工程においては、アークスポットが移動しないアーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングに達したと判定される毎に、複数の陰極部材61〜66のうち基板20に最も近い陰極部材が筒構造部材17から出され、新たな陰極部材を用いてアークスポットが移動しないアーク放電が新たに開始される(工程S4,S5,S6の“YES”,S7,S8Aのループ参照)。
As described above, in the carbon thin film manufacturing process shown in FIG. 10, every time it is determined that the elapsed time from the start of the arc discharge in which the arc spot does not move has reached a desired timing, the plurality of
その結果、複数の陰極部材61〜66の全てを用いてカーボン薄膜が形成される。従って、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続できる。
As a result, a carbon thin film is formed using all of the plurality of
なお、プラズマ装置10Aにおいては、電源6は、0Vの電圧を基板20に印加してもよい。また、プラズマ装置10Aは、シャッター5を開けたままでカーボン薄膜を製造してもよい。従って、プラズマ装置10Aを用いたカーボン薄膜の製造方法は、図10に示す工程S1,S3,S4,S6,S8Aを少なくとも備えていればよい。
In the
上記においては、陰極部材4は、円柱形状であると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、陰極部材4は、断面形状が三角形、四角形、および五角形等の多角形であってもよく、一般的には、断面形状が円形または多角形である柱状形状を有していればよい。複数の陰極部材61〜66についても同様である。この複数の陰極部材61〜66は、相互に異なる断面形状を有していてもよい。
In the above description, the
また、上記においては、切断機構16は、陰極部材4の先端部を叩いて折ることによって陰極部材4の先端部を切断すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、切断機構16は、鋸歯を先端部に備え、その鋸歯によって陰極部材4の先端部を切断するようにしてもよく、一般的には、陰極部材4の先端部を切断する方法であれば、そのような方法を用いてもよい。
Further, in the above description, the
さらに、複数の切込溝41〜47は、等間隔で設けられていてもよく、ランダムな間隔で設けられていてもよい。
Furthermore, the plurality of
従って、この発明の実施の形態によるプラズマ装置は、真空容器と、真空容器に固定されたアーク式蒸発源と、アーク式蒸発源に取り付けられ、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する陰極部材と、陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、陰極部材に接触または離反するトリガー電極と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に陰極部材の基板側の先端部分を切断する切断機構と、先端部分が切断されると、陰極部材を基板側へ送り出す送出機構とを備え、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなっていればよい。 Therefore, a plasma apparatus according to an embodiment of the present invention includes a vacuum vessel, an arc evaporation source fixed to the vacuum vessel, and a cathode member attached to the arc evaporation source and having a columnar shape whose length is larger than the diameter. A holding member that holds the substrate disposed opposite the cathode member, a trigger electrode that contacts or separates from the cathode member, a power source that applies a negative voltage to the arc evaporation source, and from the start of arc discharge A cutting mechanism that cuts the tip portion of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time reaches a desired timing, and a delivery mechanism that feeds the cathode member to the substrate side when the tip portion is cut. What is necessary is just to consist of laminated carbon or glassy carbon.
また、この発明の実施の形態によるプラズマ装置は、真空容器と、真空容器に固定されたアーク式蒸発源と、アーク式蒸発源に取り付けられるとともに直列に配列されて筒構造部材内に収納された複数の陰極部材と、複数の陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、複数の陰極部材のうち基板に最も近い陰極部材に接触または離反するトリガー電極と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に基板に最も近い陰極部材が筒構造部材から出るように複数の陰極部材を前記基板側へ送り出す送出機構とを備え、複数の陰極部材の各々は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、長さが直径よりも大きい柱状形状を有していればよい。 A plasma apparatus according to an embodiment of the present invention is a vacuum vessel, an arc evaporation source fixed to the vacuum vessel, and attached to the arc evaporation source and arranged in series and housed in a cylindrical structure member. A plurality of cathode members; a holding member that holds a substrate disposed opposite to the plurality of cathode members; a trigger electrode that contacts or separates from the cathode member closest to the substrate among the plurality of cathode members; and an arc evaporation source And a plurality of cathode members are sent to the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical structure every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing. Each of the plurality of cathode members may be made of laminated carbon or glassy carbon and have a columnar shape whose length is larger than the diameter.
更に、この発明の実施の形態によるカーボン薄膜の製造方法は、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、積層炭素またはガラス状炭素からなり、かつ、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する陰極部材を取り付ける第1の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に陰極部材の基板側の先端部分を切断する第4の工程と、先端部分が切断されると、陰極部材を前記基板側へ送り出す第5の工程とを備えていればよい。 Furthermore, in the method for producing a carbon thin film according to the embodiment of the present invention, the arc evaporation source fixed to the vacuum vessel facing the substrate is made of laminated carbon or glassy carbon, and the length is longer than the diameter. A first step of attaching a cathode member having a large columnar shape, a second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, a third step of bringing the trigger electrode into contact with the cathode member, and starting of arc discharge A fourth step of cutting the tip portion of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time from the desired timing, and a fifth step of feeding the cathode member to the substrate side when the tip portion is cut, As long as it has.
更に、この発明の実施の形態によるカーボン薄膜の製造方法は、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、積層炭素またはガラス状炭素からなり、かつ、直列に配列されて筒構造部材内に収納された複数の陰極部材を取り付ける第1の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、複数の陰極部材のうち基板に最も近い陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に基板に最も近い陰極部材が筒構造部材から出るように複数の陰極部材を前記基板側へ送り出す第4の工程とを備え、複数の陰極部材の各々は、長さが直径よりも大きい柱状形状を有していればよい。 Furthermore, in the method for producing a carbon thin film according to the embodiment of the present invention, an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel facing a substrate is made of laminated carbon or glassy carbon and arranged in series. A first step of attaching a plurality of cathode members housed in the structural member, a second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, and a trigger to the cathode member closest to the substrate among the plurality of cathode members A third step of contacting the electrodes and a plurality of cathode members are sent out to the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical structure member every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing. 4th process, and each of the some negative electrode member should just have columnar shape whose length is larger than a diameter.
柱状形状を有する陰極部材の全体を用いてカーボン薄膜を形成すれば、カーボン薄膜の成膜工程を長時間継続できるからである。 This is because if the carbon thin film is formed using the entire cathode member having a columnar shape, the film forming process of the carbon thin film can be continued for a long time.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、プラズマ装置およびそれを用いたカーボン薄膜の製造方法に適用される。 The present invention is applied to a plasma apparatus and a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus.
1 真空容器、2 保持部材、3 アーク式蒸発源、4,61〜66 陰極部材、5 シャッター、6,7 電源、8 トリガー電極、9 抵抗、10,10A プラズマ装置、13 絶縁部材、14 ベアリング、15 送出機構、20 基板、41〜47 切込溝、51〜58 部分、151 棒部材、152 凹凸部材、154 モータ、155 台部材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container, 2 Holding member, 3 Arc type evaporation source, 4, 61-66 Cathode member, 5 Shutter, 6, 7 Power supply, 8 Trigger electrode, 9 Resistance, 10, 10A Plasma apparatus, 13 Insulating member, 14 Bearing, DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記真空容器に固定されたアーク式蒸発源と、
前記アーク式蒸発源に取り付けられ、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する陰極部材と、
前記陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、
前記陰極部材に接触または離反するトリガー電極と、
前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、
アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に前記陰極部材の前記基板側の先端部分を切断する切断機構と、
前記先端部分が切断されると、前記陰極部材を前記基板側へ送り出す送出機構とを備え、
前記陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる、プラズマ装置。 A vacuum vessel;
An arc evaporation source fixed to the vacuum vessel;
A cathode member attached to the arc evaporation source and having a columnar shape whose length is larger than the diameter;
A holding member for holding a substrate disposed to face the cathode member;
A trigger electrode that contacts or separates from the cathode member;
A power source for applying a negative voltage to the arc evaporation source;
A cutting mechanism that cuts the tip of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing;
When the tip portion is cut, a delivery mechanism for feeding the cathode member to the substrate side,
The said cathode member is a plasma apparatus which consists of laminated carbon or glassy carbon.
前記切断機構は、所望のタイミングで前記基板に最も近い切込溝で前記陰極部材を折ることによって前記先端部を切断する、請求項1に記載のプラズマ装置。 The cathode member includes a plurality of cut grooves provided at a desired interval,
The plasma apparatus according to claim 1, wherein the cutting mechanism cuts the tip portion by folding the cathode member at a notch groove closest to the substrate at a desired timing.
前記真空容器に固定されたアーク式蒸発源と、
前記アーク式蒸発源に取り付けられるとともに直列に配列されて筒構造部材内に収納された複数の陰極部材と、
前記複数の陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、
前記複数の陰極部材のうち前記基板に最も近い陰極部材に接触または離反するトリガー電極と、
前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、
アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に前記基板に最も近い陰極部材が前記筒構造部材から出るように前記複数の陰極部材を前記基板側へ送り出す送出機構とを備え、
前記複数の陰極部材の各々は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する、プラズマ装置。 A vacuum vessel;
An arc evaporation source fixed to the vacuum vessel;
A plurality of cathode members attached to the arc evaporation source and arranged in series and housed in a cylindrical structure member;
A holding member for holding a substrate disposed to face the plurality of cathode members;
A trigger electrode that contacts or separates from the cathode member closest to the substrate among the plurality of cathode members;
A power source for applying a negative voltage to the arc evaporation source;
A feed mechanism that feeds the plurality of cathode members to the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical member every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing;
Each of the plurality of cathode members is a plasma apparatus, which is made of laminated carbon or glassy carbon and has a columnar shape whose length is larger than a diameter.
前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、
前記陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、
アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に前記陰極部材の前記基板側の先端部分を切断する第4の工程と、
前記先端部分が切断されると、前記陰極部材を前記基板側へ送り出す第5の工程とを備えるカーボン薄膜の製造方法。 A first step of attaching a cathode member made of laminated carbon or glassy carbon and having a columnar shape whose length is larger than a diameter to an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel facing a substrate;
A second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source;
A third step of bringing a trigger electrode into contact with the cathode member;
A fourth step of cutting the tip portion of the cathode member on the substrate side every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing;
A carbon thin film manufacturing method comprising: a fifth step of sending the cathode member to the substrate side when the tip portion is cut.
前記第4の工程において、前記陰極部材は、所望のタイミングで前記基板に最も近い切込溝で折られる、請求項4に記載のカーボン薄膜の製造方法。 The cathode member includes a plurality of cut grooves provided at a desired interval,
5. The method for producing a carbon thin film according to claim 4, wherein in the fourth step, the cathode member is folded at a notch groove closest to the substrate at a desired timing.
前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第2の工程と、
前記複数の陰極部材のうち基板に最も近い陰極部材にトリガー電極を接触させる第3の工程と、
アーク放電の開始からの経過時間が所望のタイミングになる毎に前記基板に最も近い陰極部材が前記筒構造部材から出るように前記複数の陰極部材を前記基板側へ送り出す第4の工程とを備え、
前記複数の陰極部材の各々は、長さが直径よりも大きい柱状形状を有する、カーボン薄膜の製造方法。 A first cathode member made of laminated carbon or glassy carbon and arranged in series and accommodated in a cylindrical structure member is attached to an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel facing the substrate. Process,
A second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source;
A third step of bringing the trigger electrode into contact with the cathode member closest to the substrate among the plurality of cathode members;
And a fourth step of sending the plurality of cathode members to the substrate side so that the cathode member closest to the substrate comes out of the cylindrical structure every time the elapsed time from the start of arc discharge reaches a desired timing. ,
Each of the plurality of negative electrode members has a columnar shape whose length is larger than a diameter.
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