WO2014115733A1 - プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法 - Google Patents

プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法 Download PDF

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高橋　正人
▲王奇▼ 孫
三上　隆司
俊博 宮▲崎▼
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日新電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma apparatus, a carbon thin film manufacturing method using the same, and a coating method.
  • Patent Document 1 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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. JP 2002-105628 A
  • an object of the present invention is to provide a plasma apparatus capable of suppressing the breakage of the cathode material.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing a carbon thin film capable of producing a carbon thin film while preventing the cathode material from cracking.
  • Another object of the present invention is to provide a carbon thin film coating method capable of coating the carbon thin film while suppressing cracking of the cathode material.
  • the plasma apparatus includes a vacuum vessel, an arc evaporation source, a cathode member, a holding member, a discharge starting means, and a power source.
  • the arc evaporation source is fixed to the vacuum vessel.
  • the cathode member is attached to an arc evaporation source.
  • the holding member holds the substrate disposed toward the cathode member.
  • the discharge start means starts discharge.
  • the power source applies a negative voltage to the arc evaporation source.
  • the cathode member includes at least one columnar portion made of glassy carbon and having a columnar shape.
  • the discharge start means starts discharge so that plasma is emitted from at least one columnar portion of the cathode member.
  • the method for producing a carbon thin film includes at least one of an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel toward a substrate and made of glassy carbon and having a columnar shape.
  • a first step of attaching a cathode member including a columnar portion a second step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, and starting discharge so that plasma is emitted from at least one columnar portion of the cathode member and a third step.
  • the method for coating a carbon thin film comprises applying a carbon thin film on the surface of a substrate made of any one of metals, ceramics, resins, semiconductors, and a combination of materials selected from these.
  • a coating method for coating comprising: a first step of holding a substrate toward an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel; and at least one columnar portion made of glassy carbon and having a columnar shape.
  • a fourth step of starting the process comprising: a first step of holding a substrate toward an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel; and at least one columnar portion made of glassy carbon and having a columnar shape.
  • the plasma apparatus applies a negative voltage to the arc evaporation source, generates plasma so as to be emitted from at least one columnar portion (made of glassy carbon) of the cathode member, and generates carbon.
  • a thin film is manufactured.
  • the thermal strain at the protrusion is reduced, and atomic carbon is released from the columnar portion of the cathode member.
  • glassy carbon does not have a grain boundary.
  • a negative voltage is applied to the arc evaporation source so as to be emitted from at least one columnar portion (made of glassy carbon) of the cathode member.
  • Plasma is generated to produce a carbon thin film.
  • a negative voltage is applied to the arc evaporation source so as to be emitted from at least one columnar portion (made of glassy carbon) of the cathode member.
  • Plasma is generated and a carbon thin film is coated on the surface of the substrate.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line VIII-VIII shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XX shown in FIG. 9.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XII-XII shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XIV-XIV shown in FIG. 13.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XVI-XVI shown in FIG. 15. FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XVIII-XVIII shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XX-XX shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XXII-XXII shown in FIG. 21.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XXIV-XXIV shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic view of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XXVI-XXVI shown in FIG. 25.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the cathode member taken along line XXVIII-XXVIII shown in FIG. 27. It is the schematic which shows the structure of another plasma apparatus by Embodiment 1.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the plasma apparatus by Embodiment 2.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the cathode member shown in FIG. It is the schematic which shows the structure of the pneumatic mechanism shown in FIG. It is a figure for demonstrating the mechanism in which the trigger electrode shown in FIG. 30 contacts all the glassy carbon of a cathode member. It is process drawing which shows the manufacturing method of the carbon thin film using the plasma apparatus shown in FIG. It is the schematic which shows the structure of the other plasma apparatus by Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the mechanism in which the trigger electrode shown in FIG. 35 contacts all the glassy carbon of a cathode member.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the plasma apparatus by Embodiment 3.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the sending mechanism shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma device according to a fifth embodiment. It is sectional drawing of the one end side of the trigger electrode shown in FIG. It is the top view seen from the cathode member side of the one end side of the trigger electrode shown in FIG. It is a conceptual diagram when the trigger electrode shown in FIG. 43 contacts the projection part of a cathode member.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma device according to a seventh embodiment. It is process drawing which shows the manufacturing method of the carbon thin film using the plasma apparatus shown in FIG. It is the schematic which shows the structure of the plasma apparatus by Embodiment 8.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the arrangement position of the permanent magnet shown in FIG. It is a conceptual diagram for demonstrating the function of the permanent magnet shown in FIG.
  • FIG. 58 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma device shown in FIG. 57. It is the schematic which shows the structure of another plasma apparatus by Embodiment 9.
  • FIG. FIG. 61 is a diagram for describing a function of an electromagnet (a coil and a power source) illustrated in FIG. 60.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma device according to a tenth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 73 is an enlarged view of a cathode member and a coil shown in FIG. 72.
  • FIG. 38 shows another coil in the tenth embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of still another plasma device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 76 is an enlarged view of an arc evaporation source, a cathode member, and a coil shown in FIG. 75.
  • FIG. 73 is an enlarged view of a cathode member and a coil shown in FIG. 72.
  • FIG. 38 shows another coil in the tenth embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of still another plasma device according to the tenth embodiment.
  • FIG. 76 is an enlarged view of an arc evaporation source, a cathode member, and a coil shown in FIG. 75.
  • FIG. 63 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus shown in FIG. 62. It is the schematic which shows the structure of the plasma apparatus by Embodiment 11.
  • FIG. FIG. 79 is a plan view of the permanent magnet, gears and counterweight shown in FIG. 78 viewed from the substrate side.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma device according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 79 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus shown in FIG. 78.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma device according to a twelfth embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma device according to a thirteenth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma apparatus according to a fourteenth embodiment.
  • FIG. 88 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma device shown in FIG. 85.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma device according to a fifteenth embodiment. It is process drawing which shows the manufacturing method of the carbon thin film using the plasma apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the cathode member in embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a plasma apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a plasma apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes a vacuum vessel 1, a holding member 2, an arc evaporation source 3, a cathode member 4, a shutter 5, power supplies 6 and 7.
  • the trigger electrode 8 and the resistor 9 are provided.
  • the x axis, the y axis, and the z axis are defined as shown in FIG.
  • the vacuum vessel 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.
  • the holding member 2 is disposed in the vacuum vessel 1.
  • the arc evaporation source 3 is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1.
  • the cathode member 4 is attached to the surface of the arc evaporation source 3 on the substrate 20 side.
  • the cathode member 4 is made of glassy carbon. Glassy carbon is produced by firing and carbonizing a thermosetting resin such as a phenol resin. This glassy carbon has a structure in which carbon atoms are arranged in an amorphous state, and there is no grain boundary.
  • the cathode member 4 may be made of conductive diamond because there is no grain boundary. Further, the cathode member 4 has a protruding portion protruding toward the substrate 20 side.
  • glassy carbon examples include glassy carbon made by Nisshinbo Chemical, or glassy carbon made by Tokai Carbon.
  • glassy carbon, amorphous carbon, amorphous carbon, amorphous carbon, non-graphitized carbon, and vitreous carbon are contained in glassy carbon.
  • the shutter 5 is disposed between the cathode member 4 and the substrate 20 so as to face the cathode member 4.
  • the power source 6 is connected between the holding member 2 and the ground node GND.
  • the power supply 7 is connected between the arc evaporation source 3 and the ground node GND.
  • a part of the trigger electrode 8 is disposed in the vacuum container 1 through the side wall of the vacuum container 1, and the remaining part is disposed outside the vacuum container 1.
  • the trigger electrode 8 is made of, for example, molybdenum (Mo), and is connected to the ground node GND through the resistor 9.
  • the resistor 9 is connected between the trigger electrode 8 and the ground node GND.
  • the holding member 2 holds the substrate 20.
  • the arc evaporation source 3 causes the cathode member 4 to be locally heated by arc discharge between the cathode member 4 and the vacuum vessel 1 to evaporate the cathode material.
  • the shutter 5 is moved in the direction of arrow 12 by an opening / closing mechanism (not shown).
  • the power source 6 applies a negative voltage to the substrate 20 via the holding member 2.
  • the power source 7 applies a negative voltage to the arc evaporation source 3.
  • the trigger electrode 8 is brought into contact with or separated from the cathode member 4 by a reciprocating drive device (not shown).
  • the resistor 9 suppresses the arc current from flowing to the trigger electrode 8.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cathode member 4 shown in FIG. 3 is a cross-sectional view of the cathode member 4 taken along the line III-III shown in FIG.
  • the cathode member 4 includes a main body portion 41 and a protrusion portion 42.
  • the main body 41 has a disk shape.
  • the protrusion 42 has a cylindrical shape.
  • the protrusion 42 is arranged on the main body 41 so that the central axis X2 of the protrusion 42 coincides with the central axis X1 of the main body 41.
  • the main-body part 41 and the projection part 42 are produced integrally.
  • the main body 41 has, for example, a diameter R1 of 64 mm ⁇ and a height H1 of 12 mm.
  • the protrusion 42 has a diameter R2 of several cm ⁇ or less and a height H2 of several mm or more.
  • the protrusion 42 has a diameter R2 of 3 mm ⁇ and 6 mm ⁇ , for example.
  • the cathode member 4 is manufactured by the following method.
  • a thermosetting resin such as a phenol resin is fired and carbonized to produce cylindrical glassy carbon. Thereafter, the produced glassy carbon is turned so as to have the protrusions 42 to produce the cathode member 4.
  • the method for forming the protrusions 42 is not limited to lathe processing, and may be etching (including both wet etching and dry etching), and any method that can form the protrusions 42 may be used. It may be a method.
  • the ratio of the cross-sectional area of the protrusion 42 to the cross-sectional area of the main body 41 is about 1/113.
  • the heat transfer component in the projecting portion 42 is reduced, so that it is difficult for heat to escape from the projecting portion 42 and the entire projecting portion 42 is easily soaked, so that thermal distortion is reduced.
  • glassy carbon has no grain boundary, atomic carbon is emitted from the cathode member 4 during arc discharge when used as the cathode member 4.
  • the cathode member 4 can be prevented from cracking.
  • a sparkless discharge is a discharge in which particles are not generated.
  • a particle means a carbon particle having a size of 50 nm to several ⁇ m.
  • a sintered body obtained by sintering carbon particles is not suitable as the cathode member 4.
  • the reason is as follows. Since the sintered body of carbon is obtained by pressing and solidifying carbon grains, grain boundaries exist. As a result, when a carbon sintered body is used as the cathode member 4, the cathode member 4 is cracked from the grain boundary during arc discharge, and particles are emitted from the cathode member 4.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method for producing a carbon thin film using the plasma apparatus 10 shown in FIG. Referring to FIG. 4, when the production of the carbon thin film is started, glassy carbon having protrusions 42 is attached to arc evaporation source 3 as cathode member 4 (step S1).
  • the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated through the exhaust port 11, and the pressure in the vacuum vessel 1 is set to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa.
  • a negative voltage of ⁇ 10V to ⁇ 300V is applied to the substrate 20 by the power source 6 (step S2), and a negative voltage of ⁇ 15V to ⁇ 50V is applied to the arc evaporation source 3 by the power source 7 (step S3). .
  • step S4 the trigger electrode 8 is brought into contact with the protrusion 42 of the cathode member 4 by a reciprocating drive device (not shown) (step S4), and then the trigger electrode 8 is separated from the cathode member 4.
  • a reciprocating drive device not shown
  • step S5 a carbon thin film (DLC: Dimmed Like Carbon) is formed on the substrate 20.
  • step S6 it is determined by the operator of the plasma apparatus 10 whether or not the discharge has stopped. Since the arc spot is intensely emitted, the operator of the plasma apparatus 10 determines that the discharge has not stopped if the arc spot is shining, and that the discharge has stopped if the arc spot does not shine. judge.
  • step S6 When it is determined in step S6 that the discharge has stopped, the shutter 5 is closed (step S7), and then the above-described steps S4 to S6 are repeatedly executed.
  • step S6 when it is determined in step S6 that the discharge has not stopped, the shutter 5 is closed when a desired time has elapsed (step S8). This completes the production of the carbon thin film.
  • the carbon thin films manufactured according to the above-described steps S1 to S8 include amorphous carbon thin films, diamond-like carbon thin films, tetrahedral amorphous carbon films, amorphous hard carbon thin films, and hard carbon thin films. .
  • the power supply 6 may apply a voltage of 0 V to the substrate 20. Further, the carbon thin film may be manufactured with the shutter 5 opened. Therefore, the method for producing the carbon thin film according to the first embodiment only needs to include at least steps S1, S3, and S4 shown in FIG.
  • the carbon thin film is formed on the substrate 20 by arc discharge using the cathode member 4 having the protrusion 42 and made of glassy carbon.
  • the thermal strain in the protrusion 42 is reduced, and the cathode member 4 (glassy carbon) does not have a grain boundary.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of measuring the surface shape of the carbon thin film under the same conditions using a stylus type surface shape measuring device Dektak150 (manufactured by Veeco).
  • the vertical axis represents the surface shape of the carbon thin film
  • the horizontal axis represents the scanning distance (measured length).
  • 5 (a) and 5 (b) after the vacuum vessel 1 is evacuated to 9.9 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa by an exhaust device (not shown), an arc current of 80 A and a film thickness of 2000 mm are set.
  • a carbon thin film is formed on each of the substrates (diameter 20 mm, thickness 2 mm, manufactured by SKH51, mirror polished).
  • FIG. 5A shows the case where glassy carbon is used as the cathode member 4
  • FIG. 5B shows the sintered structure. This carbon material is used as the cathode member 4.
  • the difference in the number of coarse particles in the carbon thin film due to the difference in the cathode member is obvious. As described above, this difference is derived from the structure of the glassy carbon and the sintered carbon material, and the coarse particles emitted from the glassy carbon having no grain boundary are extremely few or almost zero. Equally equal to the number.
  • FIG. 5A using glassy carbon as the cathode member 4 is zero.
  • FIG. 5B using a sintered carbon material as the cathode member 4 is 21 pieces.
  • FIG. 5A using glassy carbon as the cathode member 4 is one.
  • FIG. 5B using a sintered carbon material as the cathode member 4 is 58 pieces.
  • FIG. 5A in which glassy carbon is used as the cathode member 4 is two.
  • the substrate surface corresponds to the 2000 mm level
  • the surface of the carbon thin film has the 0 mm level (since the substrate has waviness and warpage, it is affected by the influence.
  • the axis is not a straight line of 0 mm level).
  • the waviness and warpage of the substrate are completely different from the peaks protruding like needles due to coarse particles, and do not misrecognize the presence or number of coarse particles.
  • FIG. 5B there are innumerable peaks in which the vertical axis protrudes in a needle shape from the 0 ⁇ level to the minus direction, but these coarse particles once taken out from the carbon thin film. This shows traces (when the coarse particles are detached, the surface of the carbon thin film becomes concave). From this point, too, when a sintered carbon material is used as the cathode member 4, innumerable coarse particles are formed. It can be seen that it has been released.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing another cathode member in the first embodiment.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4A shown in FIG.
  • the cathode member 4A includes a main body portion 41A and a protruding portion 42A.
  • the main body 41A is obtained by forming M5 female threads on the main body 41 shown in FIGS.
  • the main body 41 ⁇ / b> A has the same size as the main body 41 and is made of the same material as the main body 41.
  • the protrusion 42A has a structure in which an M5 male screw is formed on the base side so as to mesh with the M5 female screw of the main body 41A.
  • the protruding portion 42A has the same diameter and shape as the protruding portion 42, and the height of the portion protruding from the main body portion 41A is, for example, 9 mm. Further, the protrusion 42A is made of the same material as the main body 41A.
  • the cathode member 4A By using the cathode member 4A, it becomes possible to replace only the protrusion 42A, and the main body 41A can be used repeatedly.
  • FIG. 7 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the cathode member 4B along the line VIII-VIII shown in FIG.
  • the plasma device 10 may include a cathode member 4B shown in FIGS. 7 and 8 instead of the cathode member 4.
  • FIG. 7 the plasma device 10 may include a cathode member 4B shown in FIGS. 7 and 8 instead of the cathode member 4.
  • cathode member 4B is obtained by replacing protrusion 42 of cathode member 4 shown in FIG. 2 with protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E. The same.
  • Each of the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E has a cylindrical shape and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E has the same diameter and shape as the protrusion 42. Further, each of the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E has a height of 9 mm, for example.
  • the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E are arranged on the main body 41 in a grid pattern, for example. In this case, the mutual space
  • the cathode member 4 ⁇ / b> B is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 41 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4B is produced by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E are not limited to a grid shape, and may be randomly arranged at an arbitrary interval.
  • the cathode member 4B is not limited to the four protrusions 42B, 42C, 42D, and 42E, and may include two protrusions or may include three protrusions, or five or more. May be provided, and in general, it is sufficient if two or more protrusions are provided. And two or more protrusion parts may be arrange
  • FIG. 9 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the cathode member 4C taken along the line XX shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4C shown in FIGS. 9 and 10 instead of the cathode member 4.
  • cathode member 4C includes a main body portion 48 and protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F.
  • the main body 48 has a flat plate shape having a square surface 48A and is made of glassy carbon. And the length of one side of the main-body part 48 is 64 mm, for example.
  • Each of the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F has a prismatic shape with a square cross section cut by a plane parallel to the surface 48A, and is made of glassy carbon. And each of protrusion part 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, 49F has the length of one side below several cm, and has the height of several mm or more.
  • the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F are arranged on the main body 48 in a grid pattern, for example. In this case, the mutual space
  • the main body 48 and the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F are manufactured integrally.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> C is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4C is produced by the same method as the cathode member 4.
  • the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F are not limited to a grid shape, and may be randomly arranged at arbitrary intervals.
  • the cathode member 4C is not limited to the six protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F, and may include one to five protrusions, and may include seven or more protrusions. In general, it is sufficient if one or more protrusions are provided.
  • the cathode member 4C includes two or more protrusions, the two or more protrusions may be arranged in a grid pattern, or may be randomly arranged at an arbitrary interval. Further, the two or more protrusions may have the same side length, or may have different side lengths.
  • the main body 48 may not have a square cross-sectional shape and may have a rectangular cross-sectional shape. In this case, the lengths of the long side and the short side of the rectangle are set to arbitrary values.
  • each of the protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F may not have a square cross-sectional shape and may have a rectangular cross-sectional shape.
  • the length of the long side and the short side of the rectangle is set to several cm or less.
  • the cathode member 4C is not limited to a main body portion having a flat plate shape with a square cross section, but a main body portion having a flat plate shape with a triangular cross section shape or a main body portion having a flat plate shape with a cross section shape of a pentagon. In general, it is only necessary to include a main body having a flat plate shape having a polygonal cross-sectional shape.
  • the cathode member 4C is not limited to a projection having a prismatic shape with a quadrangular cross section, but a projection having a prismatic shape with a triangular cross section, or a projection having a prismatic shape with a pentagonal cross section. In general, it is only necessary to include a protrusion having a prismatic shape with a polygonal cross-sectional shape.
  • FIG. 11 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the cathode member 4D along the line XII-XII shown in FIG.
  • the plasma device 10 may include a cathode member 4D shown in FIGS. 11 and 12 instead of the cathode member 4.
  • cathode member 4D is obtained by replacing protrusion 42 of cathode member 4 shown in FIG. 2 with protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I. The same.
  • Each of the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I has a conical shape and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I has a diameter of several cm ⁇ or less on the surface 411 of the main body 41.
  • each of the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I has a height of 9 mm, for example.
  • the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I are arranged on the main body 41 in a grid pattern, for example. In this case, the mutual space
  • the main body 41 and the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I are manufactured integrally.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> D is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 41 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4D is manufactured by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusions 42F, 42G, 42H, and 42I are not limited to a grid pattern, and may be randomly arranged at an arbitrary interval.
  • the cathode member 4D is not limited to the four protruding portions 42F, 42G, 42H, and 42I, and may include two protruding portions, or may include three protruding portions, and five or more. May be provided, and in general, it is sufficient if two or more protrusions are provided. And two or more protrusion parts may be arrange
  • FIG. 13 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the cathode member 4E along the line XIV-XIV shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4E shown in FIGS. 13 and 14 instead of the cathode member 4.
  • cathode member 4E is obtained by replacing protrusion 42 of cathode member 4 shown in FIG. 2 with protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M. The same.
  • Each of the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M has a truncated cone shape and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M has a diameter of several cm ⁇ or less on the surface 411 of the main body 41, and a diameter smaller than the diameter on the surface 411 at the tip.
  • Each of the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M has a height of 9 mm, for example.
  • the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M are arranged on the main body 41 in a grid pattern, for example. In this case, the mutual space
  • the main body 41 and the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M are manufactured integrally.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> E is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 41 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4E is produced by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M are not limited to a grid shape, and may be randomly arranged at an arbitrary interval.
  • the cathode member 4E is not limited to the four protrusions 42J, 42K, 42L, and 42M, and may include two protrusions, or may include three protrusions, or five or more. May be provided, and in general, it is sufficient if two or more protrusions are provided. And two or more protrusion parts may be arrange
  • FIG. 15 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the cathode member 4F taken along line XVI-XVI shown in FIG.
  • the plasma device 10 may include a cathode member 4F shown in FIGS. 15 and 16 in place of the cathode member 4.
  • cathode member 4F includes protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, 49F of protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, and negative electrode member 4C shown in FIGS.
  • the other parts are the same as those of the cathode member 4C.
  • Each of the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L has a pyramid shape and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L has a square shape with a side length of several centimeters or less on the surface 48A of the main body 48.
  • each of the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L has a height of 9 mm, for example.
  • the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L are arranged on the main body 48 in a grid pattern, for example.
  • interval of the projection parts 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, 49L is arbitrary. Furthermore, the main body 48 and the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L are integrally manufactured.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> F is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4F is produced by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L are not limited to a grid shape, and may be randomly arranged at an arbitrary interval.
  • the cathode member 4F is not limited to the six protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L, and may include two protrusions or three protrusions. Five or more protrusions may be provided, and generally two or more protrusions may be provided. And two or more protrusion parts may be arrange
  • each of the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L is not limited to a square shape on the surface 48A of the main body 48, and may have a rectangular shape. In this case, the length of the long side and the short side of the rectangle is several cm or less.
  • each of the protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L may have a triangular shape or a pentagonal shape on the surface 48A of the main body portion 48. It may have a rectangular shape, and may generally have a polygonal shape. In this case, the length of the longest diagonal line of the polygon is several cm or less.
  • FIG. 17 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • 18 is a cross-sectional view of the cathode member 4G between the lines XVIII-XVIII shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4G shown in FIGS. 17 and 18 instead of the cathode member 4.
  • cathode member 4G includes protrusions 49A, 49B, 49C, 49D, 49E, and 49F of protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, and 49R of cathode member 4C shown in FIG. The others are the same as those of the cathode member 4C.
  • Each of the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R has a truncated pyramid shape and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R has a square shape with a side length of several centimeters or less on the surface 48A of the main body 48, and the length of one side on the surface 48A at the tip. It consists of a square shape having a side length shorter than that.
  • Each of the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, and 49R has a height of 9 mm, for example.
  • the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R are arranged on the main body 48 in a grid pattern, for example.
  • interval of protrusion part 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R is arbitrary.
  • the main body 48 and the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, and 49R are manufactured integrally.
  • the cathode member 4G is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Therefore, the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, and 49R protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4G is manufactured by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, and 49R are not limited to a grid pattern, and may be randomly arranged at an arbitrary interval.
  • the cathode member 4G is not limited to the six protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R, and may include two protrusions or three protrusions. Five or more protrusions may be provided, and generally two or more protrusions may be provided. And two or more protrusion parts may be arrange
  • each of the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R is not limited to a square shape on the front end portion and the surface 48A of the main body 48, and may have a rectangular shape. In this case, the length of the long side and the short side of the rectangle is several cm or less.
  • each of the protrusions 49M, 49N, 49O, 49P, 49Q, 49R may have a triangular shape or a pentagonal shape on the front end portion and the surface 48A of the main body portion 48. It may have a hexagonal shape, and may generally have a polygonal shape. In this case, the length of the longest diagonal line of the polygon on the surface 48A is several cm or less.
  • FIG. 19 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the cathode member 4H along the line XX-XX shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4H shown in FIGS. 19 and 20 in place of the cathode member 4.
  • cathode member 4H is the same as cathode member 4 except that projection portion 42 of cathode member 4 shown in FIG.
  • the protrusion 45 has a wall-like structure whose planar shape is a ring shape, and is made of glassy carbon.
  • the protrusion 45 has an outer diameter equal to the diameter R1 of the main body 41 and a width of 1 mm to 10 mm, for example. Further, the protrusion 45 has a height larger than the width, for example, a height of several mm to several cm. Furthermore, the main body 41 and the protrusion 45 are manufactured integrally.
  • the cathode member 4H is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 41 to the arc evaporation source 3. Therefore, the protrusion 45 protrudes toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4H is manufactured by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusion 45 is not limited to the same outer diameter as the diameter R1 of the main body 41, and may have an outer diameter smaller than the diameter R1 of the main body 41.
  • FIG. 21 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the cathode member 4I taken along line XXII-XXII shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4I shown in FIGS. 21 and 22 in place of the cathode member 4.
  • the cathode member 4I is obtained by adding a protrusion 46 to the cathode member 4H shown in FIGS. 19 and 20, and is otherwise the same as the cathode member 4H.
  • the protrusion 46 has a wall-like structure whose planar shape is a ring shape, and is made of glassy carbon.
  • the protrusion 46 is disposed on the inner peripheral side of the protrusion 45 and has a width of 1 mm to 10 mm, for example. Further, the protrusion 46 has a height larger than the width, for example, a height of several mm to several cm. Furthermore, the space
  • the cathode member 4 ⁇ / b> I is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 41 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 45 and 46 protrude toward the substrate 20 side.
  • the cathode member 4I is produced by lathing or etching glassy carbon.
  • the protrusion 45 may have the same width as the protrusion 46, or may have a width different from that of the protrusion 46.
  • FIG. 23 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the cathode member 4J taken along line XXIV-XXIV shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4J shown in FIGS. 23 and 24 in place of the cathode member 4.
  • cathode member 4J is obtained by replacing protrusions 49G, 49H, 49I, 49J, 49K, and 49L of cathode member 4F shown in FIGS. 15 and 16 with protrusions 50, Others are the same as the cathode member 4F.
  • the protrusion 50 has a wall-like structure having a square ring shape in plan view, and is made of glassy carbon.
  • the protrusion 50 is disposed on the main body 48 along the periphery of the main body 48. Further, the width of the protrusion 50 is, for example, several mm to 1 cm, and the height of the protrusion 50 is larger than the width, for example, several mm to several cm. Further, the protrusion 50 is manufactured integrally with the main body 48.
  • the cathode member 4J is produced by lathing or etching glassy carbon having a flat plate shape.
  • the cathode member 4J is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Therefore, the protrusion 50 protrudes toward the substrate 20 side.
  • FIG. 25 is a schematic view of still another cathode member in the first embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the cathode member 4K between line XXVI-XXVI shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4K shown in FIGS. 25 and 26 in place of the cathode member 4.
  • cathode member 4K is obtained by replacing protrusion 50 of cathode member 4J shown in FIGS. 23 and 24 with protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F. Others are the same as the cathode member 4J.
  • each of the protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F has a wall-like structure whose planar shape is a linear shape, and is made of glassy carbon.
  • each of the protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F has a thickness of, for example, several mm, and has a height of several mm to 1 cm that is larger than the thickness, for example.
  • the protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F are disposed on the main body 48 substantially in parallel at a desired interval. Furthermore, the main body 48 and the protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F are manufactured integrally.
  • the cathode member 4K is manufactured by lathing or etching a glassy carbon having a flat plate shape so as to have protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> K is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F protrude toward the substrate 20 side.
  • the number of protrusions is not limited to six and may be one or more.
  • the six protrusions 45A, 45B, 45C, 45D, 45E, and 45F may not be arranged at the same interval from each other, and may be arranged at random intervals.
  • the cathode member 4K includes a plurality of protrusions
  • the plurality of protrusions may not be arranged in parallel.
  • FIG. 27 is a conceptual diagram of still another negative electrode member in the first embodiment.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the cathode member 4L taken along line XXVIII-XXVIII shown in FIG.
  • the plasma apparatus 10 may include a cathode member 4L shown in FIGS. 27 and 28 in place of the cathode member 4.
  • cathode member 4L is the same as cathode member 4J except that protrusion 50 of cathode member 4J shown in FIGS. 23 and 24 is replaced with protrusions 51-53. It is.
  • Each of the protrusions 51 to 53 has a wall-like structure whose planar shape is an arc shape, and is made of glassy carbon.
  • Each of the protrusions 51 to 53 has a thickness of several mm, for example, and has a height of several mm to 1 cm larger than the thickness, for example. Further, the protrusions 51 to 53 are arranged on the main body 48 at a desired interval. Further, the main body 48 and the protrusions 51 to 53 are integrally manufactured.
  • the cathode member 4L is manufactured by lathing or etching a glassy carbon having a flat shape so as to have protrusions 51 to 53.
  • the cathode member 4 ⁇ / b> L is attached to the arc evaporation source 3 by fixing the main body 48 to the arc evaporation source 3. Accordingly, the protrusions 51 to 53 protrude toward the substrate 20 side.
  • the number of protrusions is not limited to three, but may be one or more.
  • the three protrusions 51 to 53 may not be arranged at the same interval from each other, and may be arranged at random intervals.
  • the cathode member used in Embodiment 1 may be the same as the change from the cathode member 4 to the cathode member 4A, but applied to the cathode members 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, and 4G. Good.
  • each of the cathode members 4, 4A to 4 L has a protruding portion that protrudes toward the substrate 20 side. Therefore, the cathode member in the first embodiment only needs to have at least one protrusion protruding to the substrate 20 side.
  • the carbon thin film is manufactured according to the process diagram shown in FIG.
  • any of the cathode members 4A to 4L is attached to the arc evaporation source 3 in step S1.
  • FIG. 29 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma apparatus according to the first embodiment.
  • the plasma apparatus according to the first embodiment may be a plasma apparatus 10A shown in FIG.
  • plasma apparatus 10A is the same as plasma apparatus 10 except that insulating member 13, bellows 14 and holding member 15 are added to plasma apparatus 10 shown in FIG.
  • the trigger electrode 8 is disposed through a through-hole 16 provided in the side wall of the vacuum vessel 1, one end faces the cathode member 4, and the other end is fixed to the holding member 15.
  • the insulating member 13 is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1 via an O-ring (not shown) so as to surround the through hole 16.
  • the bellows 14 is disposed between the insulating member 13 and the holding member 15 and is fixed to the insulating member 13 and the holding member 15.
  • the holding member 15 is fixed to the other end of the trigger electrode 8, and is made of, for example, Mo.
  • the holding member 15 is connected to the ground potential GND through the resistor 9.
  • the bellows 14 can be expanded and contracted in the z-axis direction, and a portion of the bellows 14 close to the holding member 15 can be moved along with the movement of the holding member 15 in the xy plane.
  • the holding member 15 is moved in the z-axis direction and moved in the xy plane by the operator of the plasma apparatus 10A.
  • the holding member 15 Since the wiring connecting the resistor 9 and the holding member 15 actually has a spiral shape, even if the holding member 15 moves in the z-axis direction and the xy plane, the holding member 15 The wiring is stably connected to the resistor 9.
  • the trigger electrode 8 can be moved to an arbitrary location on the protrusion 42 of the cathode member 4.
  • the cathode members 4B to 4G having a plurality of protrusions and the cathode members 4H to 4L having a wall-like structure are used, the trigger electrode 8 can be moved to an arbitrary position of the protrusions.
  • the protrusions of the members 4B to 4L can be consumed evenly.
  • the thermal distortion at the protrusions is reduced similarly to the cathode member 4, so that the cathode members 4A to 4L are broken. Can be suppressed.
  • FIG. 30 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the second embodiment.
  • plasma apparatus 100 according to Embodiment 2 replaces arc evaporation source 3 of plasma apparatus 10 shown in FIG. 1 with arc evaporation source 30, replaces cathode member 4 with cathode member 40, and triggers.
  • the electrode 8 is replaced with the trigger electrode 17, and a holding member 18, a screw member 19, a support member 21, a motor 22, a pneumatic (compressed gas operation) mechanism 23 and a belt 24 are added. The same.
  • the arc evaporation source 30 has a cylindrical shape and is disposed so as to pass through a through hole provided in the side wall of the vacuum vessel 1. In this case, an O-ring exists between the side wall of the vacuum vessel 1 and the arc evaporation source 30. Thereby, the inside of the vacuum vessel 1 is kept in a vacuum.
  • the arc evaporation source 30 has a gear 30A on the pneumatic mechanism 23 side. Furthermore, the arc evaporation source 30 is connected to the power source 7.
  • the cathode member 40 is attached to the surface inside the vacuum vessel 1 of the arc evaporation source 30.
  • the trigger electrode 17 has one end facing the cathode member 40 and the other end fixed to the support member 21.
  • the trigger electrode 17 is connected to the ground potential GND through the resistor 9.
  • the holding member 18 is fixed to the vacuum vessel 1.
  • the screw member 19 is disposed through a through hole provided in the upper member 18A of the holding member 18 and a through hole provided in the bottom member 18B.
  • the screw member 19 is formed with a helical thread groove, and is rotated clockwise or counterclockwise in the yz plane by the operator of the plasma apparatus 100.
  • the support member 21 is connected to the other end of the trigger electrode 17 and meshes with the screw groove of the screw member 19.
  • the support member 21 moves in the negative direction of the x axis when the screw member 19 rotates clockwise in the yz plane, and when the screw member 19 rotates counterclockwise in the yz plane, Move in the positive direction of the x-axis. Therefore, the trigger electrode 17 moves along the x-axis when the screw member 19 rotates in the yz plane.
  • the motor 22 is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1.
  • the pneumatic mechanism 23 is connected to the gear 30A of the arc evaporation source 30 and is supported by a support member (not shown).
  • the pneumatic mechanism 23 moves the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 along the z-axis by a method described later.
  • the belt 24 is attached to the gear 22 ⁇ / b> A of the motor 22 and the gear 30 ⁇ / b> A of the arc evaporation source 30.
  • the gear 22A is rotated by the rotation of the motor 22, and the belt 24 transmits the rotation of the gear 22A to the gear 30A.
  • the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 rotate around the central axis of the arc evaporation source 30 and the central axis of the cathode member 40, respectively, in the xy plane.
  • FIG. 31 is a schematic diagram showing the configuration of the cathode member 40 shown in FIG.
  • cathode member 40 includes glassy carbon 401 and an insulating frame 402.
  • the glassy carbon 401 has a cylindrical shape and has a diameter of several cm ⁇ or less and a length of several mm or more.
  • the glassy carbon 401 has, for example, a diameter of 3 mm ⁇ or 6 mm ⁇ and a length of 10 mm.
  • the insulating frame 402 has a disk shape and is made of a high melting point insulator (for example, Al 2 O 3 , Si 3 N 4 and hexagonal-BN).
  • the diameter of the insulating frame 402 is, for example, 64 mm ⁇ , and has the same thickness as the length of the glassy carbon 401.
  • the insulating frame 402 has the same number of through holes 402 ⁇ / b> A as the number of glassy carbons 401.
  • the through hole 402 ⁇ / b> A has substantially the same diameter as that of the glassy carbon 401.
  • the plurality of through holes 402A are arranged concentrically.
  • Glassy carbon 401 is inserted into through-hole 402A of insulating frame 402. Since the plurality of through holes 402A are concentrically arranged, the plurality of glassy carbons 401 are arranged concentrically when inserted into the plurality of through holes 402A.
  • the insulating frame 402 is attached to the arc evaporation source 30 in a state where the glassy carbon 401 is inserted into the through hole 402A. As a result, one end of the glassy carbon 401 is in contact with the arc evaporation source 30, and a negative voltage is applied to the arcuate evaporation source 30 and the glassy carbon 401 is heated with the start of discharge.
  • the cathode member 40 includes a plurality of protrusions (glassy carbon 401) and an insulating frame 402 disposed between the plurality of protrusions (glassy carbon 401).
  • FIG. 32 is a schematic diagram showing the configuration of the pneumatic mechanism 23 shown in FIG. Referring to FIG. 32, pneumatic mechanism 23 includes a cylinder 231, a valve 232, and a shaft 233.
  • the cylinder 231 has a hollow cylindrical shape, and has two input / output ports 231A and 231B on the side wall.
  • gas for example, compressed air pressurized to about 0.5 MPa
  • the gas in the cylinder 231 is transferred to the cylinder 231. It is discharged outside.
  • the valve 232 has a disk shape.
  • the valve 232 is connected to the shaft 233 and is disposed in contact with the inner wall of the cylinder 231.
  • the valve 232 can move along the z-axis and can rotate in the xy plane.
  • the cylinder 231 is partitioned by the valve 232 into two space regions 231C and 231D.
  • the shaft 233 is fixed to the valve 232 so as to penetrate the valve 232. Then, one end of shaft 233 passes through cylinder 231 and is connected to gear 30A.
  • valve 232 moves in the positive direction of the z axis, and the gear 30A, R-type
  • the evaporation source 30 and the cathode member 40 are moved in the positive z-axis direction (direction approaching the substrate 20).
  • the valve 232 moves in the negative direction of the z axis, and the gear 30A, The R-type evaporation source 30 and the cathode member 40 are moved in the negative z-axis direction (the direction away from the substrate 20).
  • the pneumatic mechanism 23 moves the gear 30A, the R-type evaporation source 30 and the cathode member 40 along the z-axis by adjusting the pressure in the space regions 231C and 231D.
  • the wiring for connecting the arc evaporation source 30 to the power source 7 is not fixed to the arc evaporation source 30, but is in contact with the arc evaporation source 30, the arc evaporation is accompanied with the rotation of the gear 30A. Even if the source 30 rotates, a negative voltage can be applied to the arc evaporation source 30.
  • FIG. 33 is a view for explaining a mechanism in which the trigger electrode 17 shown in FIG. 30 is in contact with all the glassy carbon 401 of the cathode member 40.
  • the trigger electrode 17 has a glassy carbon 401 (for example, glassy carbon 401B) disposed on the outermost peripheral side from a glassy carbon 401 (glassy carbon 401A) disposed on the innermost peripheral side. Is moved by the holding member 18, the screw member 19, and the support member 21 along the x-axis. Further, the cathode member 40 is rotated by the motor 22 in the direction of the arrow ARW1, for example, and stopped at an arbitrary rotation angle.
  • a glassy carbon 401 for example, glassy carbon 401B
  • glassy carbon 401A glassy carbon 401A
  • the trigger electrode 17 can be made to face all the glassy carbon 401 of the cathode member 40.
  • the trigger electrode 17 is moved in the x-axis direction by the holding member 18, the screw member 19, and the support member 21, and the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 are driven by the motor 22, the gear 22A, the belt 24, and the gear 30A. Is rotated by a desired angle so that the trigger electrode 17 faces one glassy carbon 401. Then, the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 are moved in the z-axis direction by the pneumatic mechanism 23 to bring the trigger electrode 17 into contact with one glassy carbon 401 of the cathode member 40, and then discharge when separating. Is started.
  • FIG. 34 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 100 shown in FIG.
  • step 34 is obtained by adding steps S11 and S12 between step S3 and step S4 in the step diagram shown in FIG. 4, and the other steps are the same as those in the step diagram shown in FIG.
  • step S3 the arc evaporation source 30 is rotated around the central axis of the arc evaporation source 30 by a desired angle by the motor 22, the gear 22A, the belt 24, and the gear 30A (step S11).
  • the trigger electrode 17 is triggered so that the tip of the trigger electrode 17 moves in a range from the glassy carbon 401 (projection) disposed on the outermost periphery side to the glassy carbon 401 (projection) disposed on the innermost periphery side.
  • the electrode 17 is moved (step S12). As a result, the trigger electrode 17 faces one glassy carbon 401 (protrusion).
  • step S4 the trigger electrode 17 is brought into contact with one glassy carbon 401 of the cathode member 40 by the pneumatic mechanism 23 and then separated. And when trigger electrode 17 leaves
  • steps S11 and S12 are repeatedly executed. Therefore, when the discharge is stopped, the glassy carbon 401 (protrusion) facing the trigger electrode 17
  • the trigger electrode 17 can be made to oppose different glassy carbon 401 (projection part). Therefore, even if the discharge stops, a carbon thin film can be manufactured using another glassy carbon 401 one after another.
  • the cathode member 40 includes an insulating frame 402 disposed between a plurality of glassy carbons 401 (a plurality of protrusions), when arc discharge is generated using one glassy carbon 401, It is possible to suppress the movement of the arc spot to another glassy carbon 401.
  • FIG. 35 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma apparatus according to the second embodiment.
  • the plasma apparatus according to the second embodiment may be a plasma apparatus 100A shown in FIG.
  • plasma apparatus 100A deletes holding member 18, screw member 19 and support member 21 of plasma apparatus 100 shown in FIG. 30, replaces trigger electrode 17 with trigger electrode 25, and adds handle member 26. The rest is the same as the plasma apparatus 100.
  • the trigger electrode 25 is arranged through a through-hole provided in the side wall of the vacuum vessel 1 so that one end faces the cathode member 40 and the other end is arranged outside the vacuum vessel 1.
  • an O-ring is disposed between the vacuum vessel 1 and the trigger electrode 25 in the through hole portion.
  • the handle member 26 is made of an insulating member and is fixed to the other end of the trigger electrode 25.
  • the handle member 26 is rotated in the xy plane by the operator of the plasma apparatus 100A.
  • the trigger electrode 25 is connected to the resistor 9 by wiring through the through hole of the handle member 26.
  • FIG. 36 is a view for explaining a mechanism in which the trigger electrode 25 shown in FIG. 35 contacts all the glassy carbons 401 of the cathode member 40.
  • the trigger electrode 25 is moved from the glassy carbon 401 (glassy carbon 401A) disposed on the innermost peripheral side to the outermost peripheral side by rotating the handle member 26 in the xy plane.
  • the glass-like carbon 401 (for example, the glass-like carbon 401B) disposed in the space is moved in an arc shape.
  • the cathode member 40 is rotated by the motor 22 in the direction of the arrow ARW1, for example, and stops at a desired rotation angle.
  • the trigger electrode 25 can be made to face all the glassy carbon 401 of the cathode member 40.
  • the trigger electrode 25 is moved in an arc shape by the handle member 26, and the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 are rotated by a desired angle by the motor 22, the gear 22A, the belt 24, and the gear 30A.
  • the trigger electrode 25 is opposed to one glassy carbon 401.
  • the arc evaporation source 30 and the cathode member 40 are moved in the z-axis direction by the pneumatic mechanism 23 to bring the trigger electrode 25 into contact with one glassy carbon 401 of the cathode member 40 and then separated.
  • step S12 the trigger electrode 25 is moved from the glassy carbon 401 (glassy carbon 401A) disposed on the innermost peripheral side to the outermost peripheral side by rotating the handle member 26 in the xy plane.
  • the range up to the glassy carbon 401 (for example, the glassy carbon 401B) arranged in is moved in an arc shape.
  • the cathode member 40 includes an insulating frame 402 disposed between a plurality of glassy carbons 401 (a plurality of protrusions), when arc discharge is generated using one glassy carbon 401, It is possible to suppress the movement of the arc spot to another glassy carbon 401.
  • the glassy carbon 401 is inserted into the through hole 402A so as to be in contact with the insulating frame 402. .
  • the glassy carbon 401 is mainly heated during the discharge, the temperature difference from the peripheral insulating frame 402 becomes large, and the glassy carbon 401 may be thermally strained and cracked.
  • the diameter of the through hole 402A of the insulating frame 402 is preferably determined so that the glassy carbon 401 does not contact the insulating frame 402.
  • the diameter of the through-hole 402A is preferably set to 11 mm ⁇ to 12 mm ⁇ .
  • the plasma devices 100 and 100A according to the second embodiment are configured such that the trigger electrodes 17 and 25 are opposed to each of the plurality of glassy carbons 401 (the plurality of protrusions) and the plurality of glassy carbons 401 (the plurality of glassy carbons 401 A carbon thin film is manufactured using all of the protrusions.
  • the plasma apparatus 100 includes a plurality of trigger electrodes 17 by a moving mechanism that moves the trigger electrode 17 linearly along the x axis by a desired distance and a rotation mechanism that rotates the cathode member 40 by a desired angle.
  • the trigger electrode 17 is brought into contact with or separated from each of the plurality of glassy carbons 401 (plural protrusions) by the pneumatic mechanism 23 so as to face each of the glassy carbons 401 (plural protrusions).
  • the plasma apparatus 100 ⁇ / b> A uses a moving mechanism that moves the trigger electrode 25 in an arc shape by a desired distance and a rotation mechanism that rotates the cathode member 40 by a desired angle to move the trigger electrode 25 to a plurality of glassy carbon 401 (
  • the trigger electrode 17 is brought into contact with or separated from each of the plurality of glassy carbons 401 (plurality of projections) by the pneumatic mechanism 23.
  • the holding member 18, the screw member 19, and the support member 21 constitute a “moving mechanism”.
  • the motor 22, the gear 22A, the belt 24, and the gear 30A constitute a “rotating mechanism”.
  • FIG. 37 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the third embodiment.
  • plasma apparatus 200 according to Embodiment 3 replaces arc evaporation source 3 of plasma apparatus 10 shown in FIG. 1 with arc evaporation source 3A, replaces cathode member 4 with cathode member 140, and insulates.
  • a member 27, a bearing 28, and a delivery mechanism 29 are added, and the rest is the same as that of the plasma apparatus 10.
  • the insulating member 27 is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1 via an O-ring (not shown) so as to surround the through hole 1B provided on the side wall of the vacuum vessel 1.
  • the arc evaporation source 3 ⁇ / b> A has a hollow cylindrical shape and is fixed to the insulating member 27.
  • the arc evaporation source 3 ⁇ / b> A is connected to the negative electrode of the power source 7.
  • the cathode member 140 is made of the same material as the cathode member 4 and has a cylindrical shape. Further, the cathode member 140 has, for example, a diameter of several cm ⁇ or less and a length of several mm or more. The cathode member 140 is disposed through the through hole 1 ⁇ / b> B provided in the side wall of the vacuum container 1, and one end thereof faces the one end of the trigger electrode 8.
  • the bearing 28 is made of a metal material, is in contact with the arc evaporation source 3A and the cathode member 140, and is disposed between the arc evaporation source 3A and the cathode member 140.
  • the cathode member 140 is sent out in the z-axis direction by the sending mechanism 29.
  • the delivery mechanism 29 is disposed inside the arc evaporation source 3A and sends out the cathode member 140 in the z-axis direction by a method described later.
  • FIG. 38 is a schematic diagram showing the configuration of the delivery mechanism 29 shown in FIG.
  • delivery mechanism 29 includes a rod member 291, a concavo-convex member 292, a gear 293, a motor 294, and a base member 295.
  • the rod member 291 is made of an insulator and is disposed along the z axis.
  • the rod member 291 has one end connected to the cathode member 140.
  • the uneven member 292 is fixed to the bar member 291.
  • the gear 293 is fitted to the concavo-convex member 292.
  • the motor 294 is disposed on the base member 295.
  • the rotating shaft 294 ⁇ / b> A of the motor 294 is connected to the gear 293.
  • the base member 295 is disposed on the arc evaporation source 3A.
  • the motor 294 rotates the gear 293 clockwise via the rotating shaft 294A.
  • the bar member 291 is sent out in the z-axis direction by the rotation of the gear 293. Therefore, the delivery mechanism 29 can send out the cathode member 140 in the z-axis direction.
  • the arc evaporation source 3A is fixed to the insulating member 27, and the insulating member 27 is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1 via the O-ring.
  • the pressure in the container 1 is maintained at the same pressure.
  • the bearing 28 is made of a metal material and is in contact with both the arc evaporation source 3A and the cathode member 140, when the trigger electrode 8 contacts one end of the cathode member 140, the cathode member 140 and the anode ( When an arc discharge occurs with the vacuum vessel 1), a current flows through the cathode member 140, the bearing 28, and the arc evaporation source 3A. As a result, the temperature of the cathode member 140 increases.
  • the cathode member 140 since the cathode member 140 has the same diameter as the protruding portion 42 of the cathode member 4, it is easy to raise the temperature (soaking) and the thermal strain is reduced.
  • the cathode member 140 can be prevented from cracking.
  • the cathode member 140 when the cathode member 140 is consumed due to arc discharge, the cathode member 140 is fed by the delivery mechanism 29 so that the tip portion of the cathode member 140 (tip portion on the substrate 20 side) is at the same position as the tip portion before consumption. To the substrate 20 side.
  • timing for moving the cathode member 140 toward the substrate 20 for example, a timing at which a certain discharge time has elapsed is assumed.
  • the timing when the certain discharge time has elapsed is the timing when one film formation is completed.
  • the cathode member 140 is sent out to the substrate 20 side by the sending mechanism 29 so that the film thickness distribution of the carbon thin film deposited on the substrate 20 or the film forming speed of the carbon thin film falls within a desired range.
  • FIG. 39 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 200 shown in FIG.
  • the process diagram shown in FIG. 39 is obtained by adding steps S21 to S24 to the process diagram shown in FIG. 4, and the other processes are the same as those shown in FIG. 4.
  • the process diagram shown in FIG. 39 is a process diagram when the cathode member 140 is sent out at the timing when one film formation is completed.
  • step S6 when the production of the carbon thin film is started, the above-described steps S1 to S7 are sequentially executed. If it is determined in step S6 that the discharge is not stopped, it is further determined whether or not one film formation is completed (step S21).
  • step S21 when it is determined that one film formation is not completed, steps S6, S7, and S21 are repeatedly executed.
  • step S21 when it is determined in step S21 that one film formation is completed, the vacuum vessel 1 is opened to the atmosphere and the substrate 20 is replaced (step S22). Then, it is further determined whether or not the cathode member 140 can be used (step S23).
  • the delivery mechanism 29 causes the position of the tip of the cathode member 140 after consumption to be the position of the tip of the cathode member 140 before consumption.
  • the cathode member 140 is sent out to the substrate 20 side (step S24).
  • the cathode member 140 when the cathode member 140 is attached to the arc evaporation source 3A once, the cathode member 140 moves toward the substrate 20 until the cathode member 140 becomes unusable. It is sent out repeatedly. As a result, it is not necessary to frequently replace the cathode member, and the productivity of the carbon thin film can be improved.
  • a plurality of carbon thin film depositions are performed before the cathode member 140 becomes unusable.
  • the position of the tip of the cathode member 140 is always constant. Therefore, the arc discharge can be stably maintained for a long time, and the productivity of the carbon thin film can be greatly improved.
  • step S21 by determining whether or not the film thickness of the carbon thin film has reached the desired film thickness, the carbon thin film is repeatedly placed on the substrate 20 until the film thickness of the carbon thin film reaches the desired film thickness. As a result, a thick carbon thin film can be manufactured.
  • the cathode member 140 is not limited to a circular cross section, and the cross section may be a triangle, a quadrangle, a pentagon, or the like. In general, the cross section may be a polygon.
  • the plasma apparatus 200 may include a plurality of cathode members 140.
  • the same bearing as the bearing 28 is also disposed between two adjacent cathode members 140 so as to contact the cathode member 140.
  • the plasma apparatus 200 may include any one of the cathode members 4, 4A to 4L instead of the cathode member 140.
  • FIG. 40 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the fourth embodiment.
  • plasma apparatus 300 according to the fourth embodiment is the same as plasma apparatus 10 except that trigger electrode 8 of plasma apparatus 10 shown in FIG.
  • a part of the trigger electrode 301 is disposed in the vacuum container 1 through the side wall of the vacuum container 1, and the remaining part is disposed outside the vacuum container 1.
  • the trigger electrode 301 is made of, for example, Mo, and is connected to the ground node GND through the resistor 9.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view of one end side of the trigger electrode 301 shown in FIG. 42 is a plan view seen from the cathode member 4 side on one end side of the trigger electrode 301 shown in FIG.
  • trigger electrode 301 includes a main body portion 3011, a tip portion 3012, a thin film portion 3013, and a screw 3014.
  • the main body 3011 has a diameter of 6 mm ⁇ , for example.
  • the distal end portion 3012 is fixed to one end of the main end portion 3011.
  • tip part 3012 has thickness thinner than the main-body part 3011, for example, has thickness of 3.1 mm.
  • tip part 3012 has a length of 10 mm, for example. Note that the main body portion 3011 and the tip portion 3012 are integrally manufactured.
  • the thin film portion 3013 is fixed to the distal end portion 3012 of the trigger electrode 301 by a screw 3014.
  • the thin film portion 3013 is made of, for example, Mo and is made of a thin plate made by Nilaco Corporation.
  • the thin film portion 3013 has, for example, a length L1 of 30 mm and a thickness of 0.1 mm.
  • the thin film portion 3013 has a width wider than the width of the main body portion 3011.
  • the screw 3014 is, for example, a hexagon socket M3 screw.
  • the trigger electrode 301 is disposed so that the thin film portion 3013 faces the cathode member 4. Then, when the trigger electrode 301 is moved in the z-axis direction, the thin film portion 3013 contacts or separates from the protruding portion 42 of the cathode member 4. In this case, since the thin film portion 3013 has a thickness of 0.1 mm, the thin film portion 3013 bends when the trigger electrode 301 moves in the z-axis direction. As a result, even if the thin film portion 3013 contacts the protruding portion 42 of the cathode member 4, the protruding portion 42 can be prevented from being damaged.
  • the cathode member 4 was composed of a main body portion 41 made of graphite and a protruding portion 42 made of 3 mm ⁇ glassy carbon (GC20SS: manufactured by Tokai Fine Carbon Co., Ltd.). Further, the negative electrode member 4 was replaced with a new one each time, and the influence of repeated use was eliminated.
  • GC20SS manufactured by Tokai Fine Carbon Co., Ltd.
  • the experimental results are as follows. By using the trigger electrode 301, it was confirmed that the discharge was normally started 10 times continuously. And the projection part 42 of the cathode member 4 was not damaged, and the thin film part 3013 was never replaced.
  • the trigger electrode 301 having a structure in which the thin film portion 3013 is attached to the tip portion 3012, the projection 42 of the cathode member 4 can be prevented from being damaged and discharge ignition can be performed stably.
  • the thin film portion 3013 may be made of tungsten, tantalum, SUS304, or the like. Further, the thin film portion 3013 is not limited to 0.1 mm, and may have a thickness of 0.3 mm or 0.5 mm. The thin film portion 3013 generally only needs to be made of a flexible material having conductivity.
  • the plasma device according to the fourth embodiment may be a plasma device in which the trigger electrode 8 of the plasma device 10A shown in FIG. 29 is replaced with the trigger electrode 301, and the trigger electrode 17 of the plasma device 100 shown in FIG. 30 is triggered.
  • the plasma device may be replaced with the electrode 301, or may be a plasma device in which the trigger electrode 25 of the plasma device 100A shown in FIG. 35 is replaced with the trigger electrode 301.
  • the trigger electrode 8 of the plasma device 200 shown in FIG. May be a plasma device in which the trigger electrode 301 is replaced.
  • FIG. 43 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma apparatus according to the fifth embodiment.
  • plasma apparatus 400 according to Embodiment 5 is the same as plasma apparatus 10 except that trigger electrode 8 of plasma apparatus 10 shown in FIG.
  • a part of the trigger electrode 410 is disposed in the vacuum container 1 through the side wall of the vacuum container 1, and the remaining part is disposed outside the vacuum container 1.
  • the trigger electrode 410 is made of, for example, Mo, and is connected to the ground node GND through the resistor 9.
  • FIG. 44 is a cross-sectional view of one end side of the trigger electrode 410 shown in FIG.
  • FIG. 45 is a plan view seen from the cathode member 4 side on one end side of the trigger electrode 410 shown in FIG.
  • trigger electrode 410 includes main end portion 4101, curved portion 4102, thin plate portion 4103, and screws 4104 and 4105.
  • the end portion 4101 is made of, for example, Mo and has a diameter of 3 mm ⁇ .
  • the main body portion 4101 has a tip portion 4101A.
  • the tip portion 4101A has, for example, a thickness of 1.6 mm and a length L2 of 5 mm.
  • the curved portion 4102 is made of, for example, Mo and has a diameter of 3 mm ⁇ .
  • the curved portion 4102 has a tip portion 4102A and a protruding portion 4102B.
  • the tip portion 4102A has, for example, a thickness of 1.6 mm and a length L3 of 5 mm.
  • a length L4 from the end surface of the tip portion 4102A to the central axis of the protruding portion 4102B is, for example, 20 mm.
  • a length L5 from the end surface of the protruding portion 4102B to the central axis of the curved portion 4102 is, for example, 10 mm.
  • the curvature radius R3 of the curved portion 4102 is 3 mm.
  • the curved portion 4102 has a diameter of 3 mm ⁇ , it has a larger volume than the thin film portion 3013 of the trigger electrode 301 described above.
  • the thin plate portion 4103 has one end fixed to the tip portion 4101A of the main body portion 4101 by a screw 4104 and the other end fixed to the tip portion 4102A of the curved portion 4102 by a screw 4105.
  • the thin plate portion 4103 has, for example, a thickness of 0.5 mm, a length L6 of 30 mm, and a width W1 of 10 mm.
  • the thin plate portion 4103 functions as a leaf spring.
  • Each of the screws 4104 and 4105 is composed of a hexagon socket M2 screw.
  • the trigger electrode 410 is disposed so that the protruding portion 4102 ⁇ / b> B of the curved portion 4102 faces the cathode member 4.
  • FIG. 46 is a conceptual diagram when the trigger electrode 410 shown in FIG. 43 is in contact with the protruding portion 42 of the cathode member 4.
  • curved portion 4102 of trigger electrode 410 comes into contact with protrusion 42 of cathode member 4, and thin plate portion 4103 moves toward cathode member 4. It is curved in an arc shape so as to protrude. As a result, even if the curved portion 4102 comes into contact with the protruding portion 42 of the cathode member 4, the protruding portion 42 can be prevented from being damaged.
  • the volume of the curved portion 4102 of the trigger electrode 410 is larger than the volume of the thin film portion 3013 of the trigger electrode 301. It is possible to prevent the portion 4102 from easily evaporating and to extend the life of the trigger electrode 410.
  • FIG. 47 is a cross-sectional view of another trigger electrode in the fifth embodiment.
  • the plasma apparatus 400 may include a trigger electrode 410A shown in FIG. 47 instead of the trigger electrode 410.
  • trigger electrode 410A is the same as trigger electrode 410 except that thin plate portion 4103 of trigger electrode 410 shown in FIGS. 44 and 45 is replaced by spring portion 4106.
  • One end of the spring portion 4106 is fixed to the tip portion 4101A of the main body portion 4101 by a screw 4104, and the other end is fixed to the tip portion 4102A of the curved portion 4102 by a screw 4105.
  • the spring portion 4106 has a structure in which, for example, a Mo wire having a diameter of 8 mm ⁇ is spirally wound.
  • the curved portion 4102 of the trigger electrode 410A comes into contact with the protrusion 42 of the cathode member 4, and the spring portion 4106 is connected to the cathode member 4. Curved in an arc shape so as to protrude to the side. As a result, even if the curved portion 4102 comes into contact with the protruding portion 42 of the cathode member 4, the protruding portion 42 can be prevented from being damaged.
  • the life of the trigger electrode 410A can be extended.
  • each of the thin plate portion 4103 and the spring portion 4106 may be made of tungsten, tantalum, SUS304, or the like. Further, the thin plate portion 4103 is not limited to 0.5 mm, and may have a thickness of 0.3 mm or 0.7 mm. In general, each of the thin plate portion 4103 and the spring portion 4106 may be made of a flexible material having conductivity.
  • the plasma device according to the fifth embodiment may be a plasma device in which the trigger electrode 8 of the plasma device 10A shown in FIG. 29 is replaced with the trigger electrodes 410 and 410A, and the trigger electrode 17 of the plasma device 100 shown in FIG. May be a plasma device in which the trigger electrode 410, 410A is replaced, or may be a plasma device in which the trigger electrode 25 of the plasma device 100A shown in FIG. 35 is replaced by the trigger electrode 410, 410A.
  • a plasma apparatus may be used in which the trigger electrode 8 of the apparatus 200 is replaced with the trigger electrodes 410 and 410A.
  • FIG. 48 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the sixth embodiment.
  • plasma apparatus 500 according to the sixth embodiment is the same as plasma apparatus 100 except that voltmeter 501, control apparatus 502, and motor 503 are added to plasma apparatus 100 shown in FIG. It is.
  • the voltmeter 501 is connected between the arc evaporation source 30 and the ground potential GND. Voltmeter 501 detects discharge voltage Vd during arc discharge, and outputs the detected discharge voltage Vd to control device 502.
  • the control device 502 receives the discharge voltage Vd from the voltmeter 501. Then, control device 502 compares absolute value
  • the motor 503 is controlled to move by a distance, the motor 22 is controlled to rotate the arc evaporation source 30 by a desired angle, and the pneumatic mechanism 23 so that the cathode member 40 contacts or separates from the trigger electrode 17. To control. On the other hand, control device 502 does not control motors 22, 503 and pneumatic mechanism 23 when absolute value
  • FIG. 49 is a diagram showing the change over time in the arc voltage.
  • the horizontal axis represents the time from the start of discharge. Note that the time variation of the arc voltage shown in FIG. 49 is measured using a columnar glassy carbon 401 having a diameter of 3 mm ⁇ and a length of 60 mm. In this case, the discharge current was constant at 80A.
  • the length of the glassy carbon 401 in 300 second after discharge start was 3 mm.
  • the control device 502 can obtain the absolute value.
  • control device 502 does not control motors 22, 503 and pneumatic mechanism 23.
  • the arc spot moves to the backing plate when the timing of arc extinguishing is delayed after firing and discharging one glassy carbon 401.
  • evaporates from the backing plate are mixed into the carbon thin film, resulting in a problem that the quality and adhesion of the carbon thin film are deteriorated.
  • FIG. 50 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 500 shown in FIG.
  • the process diagram shown in FIG. 50 is the same as the process diagram shown in FIG. 34 except that steps S6 in the process diagram shown in FIG. 34 are replaced with steps S31 and S32 and steps S33 to S36 are added.
  • step S5 the voltmeter 501 detects the discharge voltage Vd (step S31), and the control device 502 determines whether or not the absolute value
  • step S32 when it is determined that the absolute value
  • the film forming speed of the carbon thin film is measured in advance, and the film forming speed is multiplied by the discharge time to obtain the film thickness of the carbon thin film. Then, it is determined whether or not the obtained film thickness is a desired film thickness.
  • step S33 When it is determined in step S33 that the film thickness is the desired film thickness, the series of operations ends.
  • step S33 when it is determined in step S33 that the film thickness is not the desired film thickness, the series of operations returns to step S31, and in step S32, it is determined that the absolute value
  • step S34 when it is determined in step S32 that the absolute value
  • step S34 when it is determined that the film formation is not finished, the above-described step S7 is executed, and the discharge is extinguished (step S35).
  • control device 502 controls the motors 22, 503 and the pneumatic mechanism 23 so that another glassy carbon 401 is opposed to the trigger electrode 17 (step S36).
  • step S34 the series of operations returns to step S3, and the above-described steps S3, S11, S12, S4, S5, S31, S32, S7, S33, S34, and S35 are repeated until it is determined in step S34 that film formation is to be terminated. , S36 is repeatedly executed. If it is determined in step S34 that the film formation is to be finished, the production of the carbon thin film is finished.
  • the discharge is performed using another glassy carbon 401.
  • another glassy carbon 401 may be used for discharge.
  • the discharge resistance Rd can be calculated by detecting the discharge voltage Vd.
  • the threshold value Rd_th 0.30 ⁇
  • the control device 502 determines that the discharge resistance Rd is equal to or less than the threshold value Rd_th
  • another glassy carbon 401 faces the trigger electrode 17. If the motors 22 and 503 and the pneumatic mechanism 23 are controlled to determine that the discharge resistance Rd is larger than the threshold value Rd_th, the motors 22 and 503 and the pneumatic mechanism 23 can be prevented from being controlled.
  • the carbon thin film is manufactured according to the process diagram shown in FIG.
  • the control device 502 when receiving the discharge voltage Vd from the voltmeter 501, calculates the discharge resistance Rd, and determines whether or not the discharge resistance Rd is less than or equal to the threshold value Rd_th in step S32.
  • the glassy carbon 401 in use is extinguished and ignited to another glassy carbon 401. Also good.
  • a threshold value 300 seconds
  • steps S34, S7, S35, and S36 are sequentially executed, and a series of operations returns to step S3.
  • the series of operations proceeds to step S33.
  • the control device 502 When receiving the discharge voltage Vd from the voltmeter 501, the control device 502 integrates the received discharge voltage Vd by an integration circuit, and obtains the absolute value of the integrated value of the discharge voltage Vd as an absolute value
  • the plasma device 500 may include any one of the trigger electrodes 301, 410, and 410A instead of the trigger electrode 17.
  • FIG. 51 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the seventh embodiment.
  • plasma apparatus 600 according to the seventh embodiment is the same as plasma apparatus 200 except that voltmeter 501 and control apparatus 502 are added to plasma apparatus 200 shown in FIG.
  • the voltmeter 501 is connected between the arc evaporation source 3A and the ground potential GND.
  • the control device 502 determines whether or not the absolute value
  • the control device 502 controls the delivery mechanism 29 so as to send the cathode member 140 toward the substrate 20 by a certain distance. To do.
  • the control device 502 does not control the delivery mechanism 29.
  • the length of the columnar cathode member 140 is reduced from 60 mm to 3 mm.
  • the tip of the cathode member 140 can be ignited while being held at a constant position, so that arc discharge can be generated stably.
  • FIG. 52 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 600 shown in FIG.
  • steps S21 to S24 in the process diagram shown in FIG. 39 are deleted, steps S6 and S7 are replaced with steps S31 to S34, and step S35 is added. It is the same as the process drawing shown.
  • step S34 when it is determined in step S34 that the film formation is not completed, the cathode member 140 is sent out to the substrate 20 side by a desired distance by the delivery mechanism 29 (step S35).
  • step S34 the series of operations returns to step S31, and the above-described steps S31 to S35 are repeatedly executed until it is determined in step S34 that film formation is to be terminated. If it is determined in step S34 that the film formation is to be finished, the production of the carbon thin film is finished.
  • the cathode member 140 is sent out to the substrate 20 side by a desired distance when it is determined that the absolute value
  • the discharge resistance Rd can be calculated by detecting the discharge voltage Vd.
  • the control device 502 determines that the discharge resistance Rd is equal to or less than the threshold value Rd_th by setting the threshold value Rd_th to 0.30 ⁇
  • the cathode member 140 is moved to the substrate 20 side by a desired distance. If the delivery mechanism 29 is controlled to send out and it is determined that the discharge resistance Rd is larger than the threshold value Rd_th, the delivery mechanism 29 can be prevented from being controlled.
  • the carbon thin film is manufactured according to the process diagram shown in FIG.
  • the control device 502 when receiving the discharge voltage Vd from the voltmeter 501, calculates the discharge resistance Rd, and determines whether or not the discharge resistance Rd is less than or equal to the threshold value Rd_th in step S32.
  • the glassy carbon 401 in use is extinguished and the cathode member 140 is sent out to the substrate 20 side by a desired distance. You may do it.
  • movement returns to process S31. On the other hand, when the elapsed time is shorter than the threshold value ( 300 seconds), the series of operations proceeds to step S33.
  • the plasma apparatus 600 may include any one of the trigger electrodes 301, 410, 410 A instead of the trigger electrode 8.
  • FIG. 53 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma apparatus according to the eighth embodiment.
  • plasma apparatus 700 according to the eighth embodiment is obtained by replacing permanent member 711, 712 and support member 713 with holding member 710 in place of holding member 2 of plasma apparatus 10 shown in FIG.
  • the others are the same as those of the plasma apparatus 10.
  • the holding member 710 is disposed in the vacuum vessel 1 and includes a cylindrical portion 710A and a support portion 710B. Each of the cylindrical portion 710A and the support portion 710B is made of metal.
  • the columnar portion 710 ⁇ / b> A is disposed through the bottom surface of the vacuum container 1.
  • the support portion 710B has, for example, a cubic shape and is fixed to the columnar portion 710A.
  • the cylindrical portion 710A is rotated by a rotating device (not shown) in the yz plane. Then, the support portion 710B rotates in the yz plane with the rotation of the cylindrical portion 710A.
  • Each of the permanent magnets 711 and 712 has, for example, a cylindrical shape and is disposed between the cathode member 4 and the substrate 20 along the x axis.
  • the power source 6 is connected between the holding member 710 and the ground node GND.
  • a part of the support member 713 is disposed in the vacuum container 1 through the bottom surface of the vacuum container 1, and the remaining part is disposed outside the vacuum container 1.
  • an O-ring is disposed between the support member 713 and the bottom surface of the vacuum vessel 1.
  • the holding member 710 holds the plurality of substrates 20 by the support portion 710B and rotates the plurality of substrates 20 in the yz plane.
  • the permanent magnets 711 and 712 generate a magnetic field and diffuse the beam-shaped plasma by the generated magnetic field.
  • the power source 6 applies a negative voltage to the plurality of substrates 20 via the holding member 710.
  • the support member 713 supports the permanent magnets 711 and 712 and moves the permanent magnets 711 and 712 along the x axis (direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling) by a reciprocating drive device (not shown).
  • FIG. 54 is a diagram for explaining the arrangement positions of the permanent magnets 711 and 712 shown in FIG.
  • each of permanent magnets 711 and 712 has a diameter of 5 mm ⁇ and a length of 20 mm, for example.
  • the permanent magnets 711 and 712 are arranged between the cathode member 4 and the substrate 20 so that the length direction is substantially parallel along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling (x-axis direction). In this case, the interval between the permanent magnet 711 and the permanent magnet 712 is, for example, 20 mm.
  • the permanent magnets 711 and 712 are arranged so that both ends in the x-axis direction are the same pole. Further, the permanent magnets 711 and 712 are arranged to face the cathode member 4 so that the distance L from the surface of the cathode member 4 on the substrate 20 side is 200 mm or less.
  • FIG. 55 is a conceptual diagram for explaining the functions of the permanent magnets 711 and 712 shown in FIG.
  • the permanent magnets 711 and 712 are not arranged between the cathode member 4 and the substrate 20, a negative voltage is applied to the cathode member 4, and the trigger electrode 8 is connected to the protrusion of the cathode member 4.
  • the trigger electrode 8 is separated from the protrusion 42 of the cathode member 4, the arc discharge is generated.
  • the beam-shaped plasma PLZ1 is emitted in the direction from the protrusion 42 of the cathode member 4 toward the substrate 20.
  • the diameter of the beam-shaped plasma PLZ1 on the surface of the substrate 20 is, for example, several tens of mm ⁇ to 100 mm ⁇ (see FIG. 55A).
  • the beam-shaped plasma PLZ1 emitted from the projection 42 of the cathode member 4 is two permanent.
  • the magnets 711 and 712 diffuse in the x-axis direction (the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling).
  • plasma PLZ2 is formed (see FIG. 55B).
  • the substrate 20 is rotated around the central axis AX1 (the central axis of the support portion 710B) disposed along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling, so that the plasma PLZ2 is applied to the entire surface of the substrate 20. Irradiated. Therefore, a carbon thin film can be formed in a wide area by diffusing the beam-like plasma PLZ1 with the permanent magnets 711 and 712.
  • the two permanent magnets 711 and 712 are disposed in the plasma PLZ1 between the cathode member 4 and the substrate 20, and are substantially parallel so that the length direction is from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling. Placed in.
  • the beam-shaped plasma PLZ1 is diffused in the y-axis direction by disposing the permanent magnets 711 and 712 between the cathode member 4 and the substrate 20, it is also diffused in the y-axis direction. there is a possibility.
  • FIG. 56 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 700 shown in FIG. Referring to FIG. 56, when the production of the carbon thin film is started, glassy carbon is attached to arc-type evaporation source 3 as cathode member 4 (step S41).
  • the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated through the exhaust port 11, and the pressure in the vacuum vessel 1 is set to 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa.
  • a negative voltage of ⁇ 10 V to ⁇ 300 V is applied to the substrate 20 by the power source 6 (step S42), and a negative voltage of ⁇ 15 V to ⁇ 50 V is applied to the arc evaporation source 3 by the power source 7 (step S43). .
  • the trigger electrode 8 is brought into contact with the protrusion 42 of the cathode member 4 by a reciprocating drive device (not shown) (step S44), and then the trigger electrode 8 is separated from the protrusion 42 of the cathode member 4. Then, when the trigger electrode 8 is separated from the protrusion 42 of the cathode member 4, arc discharge starts and an arc spot appears on the surface of the protrusion 42 of the cathode member 4.
  • the support member 713 is moved in the x-axis direction (the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling), and the two permanent magnets 711 and 712 are disposed in the plasma PLZ1, so that the protrusion 42 of the cathode member 4 is removed.
  • a magnetic field for diffusing the emitted beam-shaped plasma PLZ1 in the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 toward the ceiling is applied to the plasma PLZ1 (step S45).
  • the substrate 20 is rotated around an axis (center axis AX1) arranged along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 toward the ceiling (step S46). And when desired time passes, manufacture of a carbon thin film will be complete
  • a magnetic field that diffuses the beam-shaped plasma PLZ1 in the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 toward the ceiling is applied to the plasma PLZ1, and the bottom surface of the vacuum vessel 1 Since the carbon thin film is formed on the substrate 20 by rotating the substrate 20 around the axis disposed along the direction toward the front, the carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20.
  • a carbon thin film can be formed in a wide area.
  • the power supply 6 may apply a voltage of 0 V to the substrate 20. Further, even if the substrate 20 is not rotated, the carbon thin film can be formed in a wider area than the case where the carbon thin film is formed using the plasma PLZ1 by diffusing the plasma PLZ1 by the magnetic field from the permanent magnets 711 and 712. Therefore, the method for producing a carbon thin film using the plasma apparatus 700 may include at least steps S41 and S43 to S45 shown in FIG. Further, the plasma apparatus 700 may not include the rotation mechanism for the substrate 20.
  • the plasma apparatus 700 includes the two permanent magnets 711 and 712.
  • the plasma apparatus 700 is not limited to the permanent magnets 711 and 712. Two electromagnets arranged in the same manner as the magnets 711 and 712 may be provided.
  • the permanent magnets 711 and 712 are arranged so that both ends in the x-axis direction have the same pole.
  • the present invention is not limited to this, and both ends in the x-axis direction. May be arranged to have different poles.
  • FIG. 57 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the ninth embodiment.
  • plasma apparatus 800 according to the ninth embodiment is obtained by replacing support member 713 of plasma apparatus 700 shown in FIG. 53 with support member 801 and replacing permanent magnets 711 and 712 with permanent magnet 802. The others are the same as those of the plasma apparatus 700.
  • a part of the support member 801 is disposed in the vacuum container 1 through the bottom surface of the vacuum container 1, and the remaining part is disposed outside the vacuum container 1.
  • an O-ring is disposed between the support member 801 and the bottom surface of the vacuum vessel 1.
  • the permanent magnet 802 is fixed to the support member 801.
  • the permanent magnet 802 has the same shape as the permanent magnet 711 and has the same size as the permanent magnet 711.
  • the support member 801 is reciprocated along the x axis by a reciprocating drive device (not shown). As a result, the permanent magnet 802 reciprocates between the cathode member 4 and the substrate 20 along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling.
  • FIG. 58 is a diagram for explaining the function of the permanent magnet 802 shown in FIG. Referring to FIG. 58, when permanent magnet 802 is not disposed between cathode member 4 and substrate 20, plasma PLZ1 is generated as described above (see FIG. 58 (a)).
  • the plasma PLZ1 is scanned in the positive direction of the x-axis to form plasma PLZ3 ((b in FIG. 58). )reference).
  • the plasma PLZ1 is scanned in the negative x-axis direction to form the plasma PLZ4 (FIG. 58). (See (c)).
  • the plasma PLZ1 is moved in the x-axis direction (the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling) by reciprocating the permanent magnet 802 along the x-axis by the support member 801 between the cathode member 4 and the substrate 20. ) Is scanned along.
  • the substrate 20 is rotated around the central axis AX1 as described above. As a result, a carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20.
  • a carbon thin film can be formed in a wide area.
  • FIG. 59 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 800 shown in FIG.
  • step S45 in the process diagram shown in FIG. 56 is replaced with step S45A.
  • step S44 the support member 801 causes the permanent magnet 802 to reciprocate in the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling, and the beam-like plasma PLZ1 emitted from the protrusion 42 of the cathode member 4 is supplied to the vacuum vessel.
  • a magnetic field that scans in the direction from the bottom surface of 1 to the ceiling is applied to the plasma PLZ1 (step S45A).
  • step S46 described above is performed, and when a desired time has elapsed, the production of the carbon thin film is completed.
  • a magnetic field that scans the beam-shaped plasma PLZ1 in the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 toward the ceiling is applied to the plasma PLZ1, and the bottom surface of the vacuum vessel 1 Since the carbon thin film is formed on the substrate 20 by rotating the substrate 20 around the axis disposed along the direction toward the front, the carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20.
  • a carbon thin film can be formed in a wide area.
  • the power source 6 may apply a voltage of 0 V to the substrate 20. Further, even if the substrate 20 is not rotated, the carbon thin film can be formed in a wider area than when the carbon thin film is formed using the plasma PLZ1 by scanning the plasma PLZ1 with a magnetic field from the permanent magnet 802. Therefore, the carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 800 only needs to include at least steps S41, S43, S44, and S45A shown in FIG.
  • FIG. 60 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma apparatus according to the ninth embodiment.
  • the plasma apparatus according to the ninth embodiment may be a plasma apparatus 800A shown in FIG.
  • plasma apparatus 800A is the same as plasma apparatus 800 except that support member 801 and permanent magnet 802 of plasma apparatus 800 shown in FIG. 57 are replaced with coil 803 and power supply 804. .
  • the coil 803 is wound around the central axis AX2 arranged along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 toward the ceiling.
  • the coil 803 is disposed between the cathode member 4 and the substrate 20.
  • the power source 804 is connected to the coil 803.
  • the power source 804 passes a current whose magnitude changes periodically through the coil 803.
  • the coil 803 and the power source 804 constitute an electromagnet.
  • FIG. 61 is a diagram for explaining the functions of the electromagnets (coil 803 and power source 804) shown in FIG. Referring to FIG. 61, when no current flows through coil 803, no magnetic field exists between cathode member 4 and substrate 20, and thus plasma PLZ1 is generated as described above (FIG. 61 (a)). reference).
  • the plasma PLZ 1 is in the x-axis direction (direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling). Scanned along.
  • the substrate 20 is rotated around the central axis AX1 as described above. As a result, a carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20.
  • a carbon thin film can be formed in a wide area.
  • the carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 800A shown in FIG. 60 is executed according to the process diagram shown in FIG.
  • step S45A by periodically changing the magnitude of the current flowing through the coil 803, the beam-like plasma PLZ1 emitted from the protrusion 42 of the cathode member 4 is directed from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling. A magnetic field that scans in the direction is applied to the plasma PLZ1.
  • FIG. 62 is a schematic diagram showing the configuration of the plasma device according to the tenth embodiment.
  • plasma apparatus 900 according to the tenth embodiment is obtained by replacing support member 801 and permanent magnet 802 of plasma apparatus 800 shown in FIG. The same.
  • the permanent magnet 901 has a ring shape, and is disposed in the vicinity of the arc evaporation source 3 outside the vacuum vessel 1. More specifically, the permanent magnet 901 is disposed so that the central axis coincides with the central axis of the arc evaporation source 3. In the permanent magnet 901, the arc evaporation source 3 side is the N pole, and the opposite side of the arc evaporation source 3 is the S pole. Thus, the permanent magnet 901 is disposed on the opposite side of the substrate 20 with respect to the cathode member 4. The permanent magnet 901 applies a magnetic field in the axial direction (the direction from the cathode member 4 toward the substrate 20) to the cathode member 4.
  • the magnetization direction of the permanent magnet 901 may be an axial direction (a direction from the cathode member 4 toward the substrate 20), and the arc evaporation source 3 side of the permanent magnet 901 may be an S pole.
  • the cathode member 4 including a main body portion 41 made of sintered carbon (sintered graphite) IG510 (manufactured by Toyo Tanso Co., Ltd.) and a protrusion 42 made of glassy carbon GC20SS (manufactured by Tokai Fine Carbon Co., Ltd.) was used. And the diameter of the protrusion part 42 is either 2 mm ⁇ , 3 mm ⁇ , or 5.2 mm ⁇ .
  • the arc current was changed to 30A, 40A, 60A, 80A, 100A and 150A, and the axial magnetic field was changed to 0 Gauss, 13 Gauss, 26 Gauss, 40 Gauss, 85 Gauss and 170 Gauss. Then, the arc current density (A / mm 2 ) was determined by arc current / (cross-sectional area of glassy carbon (projection 42)). Further, the magnetic field in the axial direction is a value measured at the tip of the protrusion 42 by a gauss meter (410-SCT type, manufactured by Lake Shore).
  • the radial magnetic field of the protrusion 42 was 2 Gauss, 5 Gauss, 8 Gauss, 14 Gauss and 32 Gauss, respectively.
  • Table 1 shows the diameter, arc current, and arc current density of glassy carbon under the experimental conditions 1 to 14.
  • the vacuum vessel 1 is evacuated to 9.9 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa by an exhaust device (not shown), discharge is ignited on the protrusion 42 of the cathode member 4 made of glassy carbon, and is not extinguished for 60 seconds. Whether or not the arc spot does not move.
  • FIG. 63 is a diagram showing the relationship between the axial magnetic field and the arc current density at a ratio where the arc is not extinguished.
  • the vertical axis represents the axial magnetic field
  • the horizontal axis represents the arc current density.
  • ⁇ indicates the relationship between the axial magnetic field and the arc current density where the rate of non-extinguishing is 100%
  • ⁇ indicates the relationship between the axial magnetic field and the arc current density where the rate of non-extinguishing is greater than 50%
  • ⁇ indicates the relationship between the axial magnetic field and the arc current density where the rate of non-extinguishing is lower than 50%
  • x indicates the relationship between the axial magnetic field and the arc current density where the rate of non-extinguishing is 0%. Show the relationship.
  • the ratio of not extinguishing the arc was obtained by (number of times that arc was not extinguished under the same condition) / (total number N of times under the same condition) ⁇ 100%. Further, the arc current density is x, and the axial magnetic field is y.
  • the ratio of not extinguishing is 0% at the arc current density of 1.413 A / mm 2 (ie, 100%). %). This is considered to be because when the arc current density is reduced, the glassy carbon itself of the protrusions 42 or the arc spot portion formed by the discharge is not sufficiently heated, and it is difficult to emit thermoelectrons. Further, when an axial magnetic field is applied, a force that moves the arc spot in the circumferential direction acts, so that it is easier to extinguish the arc. When the axial magnetic field is 170 Gauss, the arc current density is 5.662 A / mm 2 . Even if it exists, the ratio which does not extinguish will be 0%.
  • the point where the arc current density is 1.413 A / mm 2 and the axial magnetic field is 0 Gauss is connected to the point where the arc current density is 1.413 A / mm 2 and the axial magnetic field is 85 Gauss.
  • a straight line k1 an arc current density of 1.413 A / mm 2 , an axial magnetic field of 85 Gauss, an arc current density of 5.662 A / mm 2 and an axial magnetic field of 170 Gauss Is assumed to be a straight line k2.
  • Line 2 is represented by y-20.008x + 56.723. Then, the ratio of not extinguishing the arc is greater than 0 in the right region from the straight line k1 and the straight line k2.
  • the straight line k3 to k7 are assumed.
  • the straight line k7 0Gauss.
  • the region REG1 is composed of regions on the straight lines k3 to k7 and surrounded by the straight lines k3 to k7.
  • the arc discharge is generated using the arc current density and the axial magnetic field existing on the straight lines k3 to k7, or the arc current density and the axial magnetic field existing in a region surrounded by the straight lines k3 to k7. .
  • FIG. 64 is a diagram showing the relationship between the axial magnetic field and the arc current density at a rate at which the arc spot does not move to the main body 41.
  • the vertical axis represents the axial magnetic field
  • the horizontal axis represents the arc current density.
  • ⁇ represents the relationship between the axial magnetic field and the arc current density, in which the rate at which the arc spot does not move to the main body 41 is 100%
  • ⁇ represents the rate at which the arc spot does not move to the main body 41 from 50%.
  • ⁇ indicates the relationship between the axial magnetic field and the arc current density in which the rate at which the arc spot does not move to the main body portion 41 is less than 50%.
  • the relationship between the axial magnetic field and the arc current density where the ratio of the arc spot not moving to the main body 41 is 0% is shown.
  • the ratio at which the arc spot does not move to the main body 41 was obtained by (number of times the arc spot did not move to the main body 41 under the same conditions) / (total number N of the same conditions) ⁇ 100%. Further, the arc current density is x, and the axial magnetic field is y.
  • the rate at which the arc spot does not move to the main body portion 41 becomes 0% at 8.493 A / mm 2 (that is, the arc The spot moves 100%).
  • a straight line k8 an arc current density of 8.493 A / mm 2 , an axial magnetic field of 0 Gauss, an arc current density of 21.231 A / mm 2 and an axial magnetic field of 13 Gauss Is assumed to be a straight line k9.
  • the ratio that the arc spot does not move to the main body portion 41 becomes larger than 0%.
  • the rate at which the arc spot does not move to the main body 41 is greater than 50%.
  • straight lines k10 to k12 are assumed.
  • the region REG2 is composed of regions on the straight lines k10 to k12 and surrounded by the straight lines k10 to k12.
  • the arc discharge is generated using the arc current density and the axial magnetic field existing on the straight lines k10 to k12, or the arc current density and the axial magnetic field existing in the region surrounded by the straight lines k10 to k12. .
  • the ratio that the arc spot does not move to the main body portion 41 can be made larger than 0%, and preferably, the ratio that the arc spot does not move to the main body portion 41 can be made larger than 50%.
  • the ratio of not extinguishing the arc can be greater than 0%, and the ratio of the arc spot not moving to the main body 41 can be greater than 0%.
  • the carbon thin film can be manufactured stably.
  • the rate of not extinguishing the arc can be made larger than 0%, and the rate of the arc spot not moving to the main body 41 can be made larger than 0%. Proven.
  • the inside of the vacuum vessel 1 was evacuated to 9.9 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa by an exhaust device (not shown), and was discharged to the surface of glassy carbon with an arc current of 80 A.
  • FIG. 65 is a perspective view of glassy carbon before discharge. Referring to FIG. 65, glassy carbon has a flat surface before discharge.
  • FIG. 66 is a diagram showing glassy carbon after the first discharge is completed. After the sparkless discharge continued for 131 seconds from the discharge ignition, the arc was extinguished. Although re-ignition was attempted, but could not be ignited, the vacuum vessel 1 was opened to the atmosphere for observation. The depth of the discharge trace was about 4 mm, and many streak-like microcracks were observed at the bottom (the pedestal side) of the discharge trace. It is thought that only the vicinity of the arc spot was heated, which caused local thermal strain and thermal stress, which led to generation of microcracks.
  • FIG. 67 is a diagram showing glassy carbon after the second discharge is completed.
  • the discharge was ignited at a position different from that in the first experiment, and after 35 seconds, the sparkless discharge continued, and then the arc was extinguished with the generation of abnormal noise. Although re-ignition was attempted, but could not be ignited, the vacuum vessel 1 was opened to the atmosphere for observation.
  • Two cracks were generated from the discharge trace of the second experiment, one directly reaching the outer peripheral edge, and the other one reaching the outer peripheral edge via the discharge trace of the first experiment. .
  • the two cracks both reached a depth of 9 mm. Due to the two cracks, the flat glassy carbon having a diameter of 64 mm ⁇ and a thickness of 9 mm was completely destroyed, making it impossible to use any more.
  • the cause of the noise is thought to be due to the occurrence of two cracks.
  • only the vicinity of the arc spot was heated, which caused local thermal strain and thermal stress, which led to the occurrence of two cracks.
  • the first experiment discharge caused microcracks to occur in areas other than the bottom of the discharge trace. This is considered to be because it was in a state of being easily destroyed. Therefore, it was considered that it was substantially destroyed by the first experiment, and it was found that it was extremely difficult to use the flat glassy carbon without destroying it.
  • the permanent magnet 901 was installed on the backing plate, the main body 41 was installed on the permanent magnet 901, and the protrusion 42 was installed on the main body 41.
  • the magnetic field strength in the axial direction at the tip of the protrusion 41 is 112 Gauss
  • the magnetic field strength in the radial direction is 13 Gauss
  • the axis is at a position 30 mm away from the tip of the protrusion 42 toward the main end 41.
  • the magnetic field strength in the direction was 350 Gauss
  • the magnetic field strength in the radial direction was 45 Gauss.
  • the inside of the vacuum vessel 1 was evacuated to 9.9 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa by an exhaust device (not shown), and was discharged at the tip of the protrusion 42 with an arc current of 80 A.
  • FIG. 68 is a diagram showing the cathode member 4 before discharging.
  • the protrusion 42 is installed on the center of the main body 41. And the main-body part 41 and the projection part 42 do not have a damage
  • the cathode member 4 before discharge shown in FIG. 68 is one specific example, and in the example of this photograph, the protrusion 42 has a diameter of 3 mm ⁇ and a length of 10 mm.
  • the inside of the vacuum vessel 1 was evacuated to 9.9 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa by an exhaust device (not shown), and the discharge was ignited at the tip of the protrusion 42 with each set arc current. Then, after each set time passed, the arc was forcibly extinguished by stopping the arc power supply.
  • the arc current is 80 A
  • the sparkless discharge duration is 60 seconds.
  • the arc current is 100 A
  • the sparkless discharge duration is 120 seconds.
  • the arc current is 40 A
  • the sparkless discharge duration is 60 seconds.
  • FIG. 69 is a diagram showing the protrusion 42 after discharge when glassy carbon (projection 42) having a diameter of 3 mm ⁇ is used.
  • FIG. 70 is a diagram showing the protrusion 42 after discharge when glassy carbon (protrusion 42) having a diameter of 5.2 mm ⁇ is used.
  • FIG. 71 is a diagram showing the protrusion 42 after discharge when glassy carbon (projection 42) having a diameter of 2 mm ⁇ is used.
  • the arc spot moves in a spiral shape on the surface of the protrusion 42 by the magnetic field from the permanent magnet 901. As a result, the discharge is not extinguished, and the arc spot does not move to the main body 41. Therefore, the fact that the spiral discharge traces are formed on the protrusion 42 after the discharge is the basis for preventing arc extinguishing and movement of the arc spot to the main body 41.
  • FIG. 72 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma apparatus according to the tenth embodiment.
  • the plasma apparatus according to the tenth embodiment may be a plasma apparatus 900A shown in FIG.
  • plasma apparatus 900A is the same as plasma apparatus 900 except that permanent magnet 901 of plasma apparatus 900 shown in FIG. 62 is replaced with coil 902 and power supply 903.
  • the coil 902 is disposed in the vacuum vessel 1 so as to surround the cathode member 4.
  • the power source 903 is connected to the coil 902.
  • the power source 903 passes a desired current through the coil 902.
  • FIG. 73 is an enlarged view of the cathode member 4 and the coil 902 shown in FIG. Referring to FIG. 73, coil 902 is wound a desired number of times.
  • the cathode member 4 is arranged inside the coil 902 so that the central axis thereof coincides with the central axis of the coil 902. That is, the cathode member 4 is surrounded by the coil 902.
  • the power source 903 is connected between one end and the other end of the coil 902.
  • the coil 902 When the power supply 903 supplies a desired current to the coil 902, the coil 902 generates a magnetic field.
  • the current flowing through the upper portion 902A of the coil 902 is a direction from the back to the front of the sheet of FIG. 73
  • the current flowing through the lower portion 902B of the coil 902 is a direction from the front of the sheet to the back of FIG.
  • a magnetic field is generated in the direction of the arrow ARW2 (z-axis direction).
  • the coil 902 applies an axial magnetic field to the protrusion 42 of the cathode member 4.
  • the discharge is not extinguished and the arc spot is not moved to the main body 41, and a stable long-time sparkless discharge can be realized.
  • a magnetic field in the opposite direction (z-axis direction) to the arrow ARW2 may be generated.
  • a current in a direction from the front side to the back side in FIG. 73 is passed through the upper portion 902A of the coil 902, and a current in a direction from the back side in FIG.
  • any one of the magnetic field in the direction from the cathode member 4 toward the substrate 20 and the magnetic field in the direction from the substrate 20 toward the cathode member 4 may be applied to the cathode member 4.
  • a magnetic field in the axial direction may be applied to the cathode member 4.
  • FIG. 74 is a diagram showing another coil according to the tenth embodiment.
  • the plasma apparatus 900 ⁇ / b> A may include a coil 904 shown in FIG. 74 instead of the coil 902.
  • the diameter of coil 904 increases in the direction of arrow ARW2.
  • the cathode member 4 is disposed inside the coil 904 so that the central axis thereof coincides with the central axis of the coil 904.
  • a current flowing in the direction from the back to the front of the sheet of FIG. 74 is passed through the upper portion 904A of the coil 904, and a current flowing in the direction from the front to the back of the sheet of FIG. 904 generates a magnetic field in the direction of the arrow ARW2 (z-axis direction) inside.
  • 74 is caused to flow through the upper portion 904A of the coil 904 in the direction from the front to the back of the paper surface of FIG. 74, and the current in the direction from the back to the front of the paper surface of FIG.
  • the coil 904 generates a magnetic field in the opposite direction (z-axis direction) to the arrow ARW2.
  • the plasma apparatus 900 ⁇ / b> A may include a coil whose diameter becomes smaller from the cathode member 4 toward the substrate 20.
  • the coils 902 and 904 may be disposed on the opposite side of the substrate 20 with respect to the cathode member 4 outside the vacuum vessel 1.
  • FIG. 75 is a block diagram showing the configuration of still another plasma apparatus according to the tenth embodiment.
  • the plasma apparatus according to the tenth embodiment may be a plasma apparatus 900B shown in FIG.
  • plasma apparatus 900B is obtained by adding a coil 905 and a power supply 906 to plasma apparatus 200 shown in FIG. 37, and is otherwise the same as plasma apparatus 200.
  • the coil 905 is disposed in the vacuum vessel 1 so as to surround a part of the cathode member 140.
  • the power source 906 is connected to the coil 905.
  • the power source 906 passes a desired current through the coil 905.
  • FIG. 76 is an enlarged view of the arc evaporation source 3A, the cathode member 140, and the coil 905 shown in FIG.
  • coil 905 has the same configuration as coil 902 shown in FIG.
  • a part of the cathode member 140 on the distal end side is disposed inside the coil 905 such that the central axis coincides with the central axis of the coil 905. That is, a part of the cathode member 140 is surrounded by the coil 905.
  • the power source 906 is connected between one end and the other end of the coil 905.
  • the coil 905 When the power source 906 supplies a desired current to the coil 905, the coil 905 generates a magnetic field.
  • the current flowing through the upper portion 905A of the coil 905 is from the back to the front of the sheet of FIG. 76 and the current flowing through the lower portion 905B of the coil 905 is from the front to the back of the sheet of FIG.
  • a magnetic field is generated in the direction of the arrow ARW2 (z-axis direction).
  • the coil 905 applies an axial magnetic field to the cathode member 140.
  • the delivery mechanism 29 moves the cathode member 140 to the substrate 20 so that the tip of the cathode member 140 (tip on the substrate 20 side) is at the same position as the tip before consumption. Therefore, a constant magnetic field is applied to the tip of the cathode member 140.
  • a magnetic field in the opposite direction (z-axis direction) to the arrow ARW2 may be generated.
  • a current in a direction from the front to the back of the paper in FIG. 76 is supplied to the upper portion 905A of the coil 905, and a current in a direction from the back to the front of the paper in FIG. 76 is supplied to the lower portion 905B of the coil 905.
  • the plasma apparatus 900B may include a coil 904 shown in FIG. 74 instead of the coil 905.
  • the coil 905 or the coil 904 may be disposed on the opposite side of the substrate 20 from the cathode member 140 outside the vacuum vessel 1.
  • any one of the magnetic field in the direction from the cathode member 140 toward the substrate 20 and the magnetic field in the direction from the substrate 20 toward the cathode member 140 may be applied to the cathode member 140.
  • a magnetic field in the axial direction may be applied to the cathode member 140.
  • FIG. 77 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 900 shown in FIG.
  • step S45 in the process diagram shown in FIG. 56 is replaced with step S45B.
  • step S44 when the production of the carbon thin film is started, the above-described steps 41 to S44 are sequentially executed. After step S44, an axial magnetic field is applied (step S45B). Thereafter, step S46 described above is performed, and the production of the carbon thin film is completed.
  • FIG. 78 is a schematic diagram showing the structure of the plasma device according to the eleventh embodiment.
  • plasma apparatus 1000 according to the eleventh embodiment is obtained by adding permanent magnet 1001, gears 1002, 1003, motor 1004, power supply 1005 and counterweight 1006 to plasma apparatus 200 shown in FIG. Others are the same as the plasma apparatus 200.
  • Permanent magnet 1001 is arranged close to the side wall of vacuum vessel 1 to which arc type evaporation source 3A is fixed. And the permanent magnet 1001 is arrange
  • the gear 1002 meshes with the gear 1003.
  • the motor 1004 is connected to the gear 1003.
  • the motor 1004 rotates the gear 1003 when driven by the power source 1005.
  • the power source 1005 drives the motor 1004.
  • the counterweight 1006 is fixed to the gear 1002.
  • FIG. 79 is a plan view of the permanent magnet 1001, the gears 1002 and 1003, and the counterweight 1006 shown in FIG. 78 viewed from the substrate 20 side.
  • the permanent magnet 1001 and the counterweight 1006 are arranged on the gear 1002 so as to be symmetric with respect to the rotation axis of the gear 1002.
  • the counterweight 1006 functions as a weight for balancing the permanent magnet 1001.
  • the gear 1002 has a through hole 1002A at the center.
  • the arc evaporation source 3A is disposed through the through hole 1002A so that the central axis coincides with the central axis of the through hole 1002A.
  • the gear 1003 meshes with the gear 1002.
  • gear 1003 When the gear 1003 is rotated in the direction of the arrow ARW3 by the motor 1004, the gear 1002 is rotated in the direction of the arrow ARW4. As gear 1002 rotates in the direction of arrow ARW4, permanent magnet 1001 and counterweight 1006 also rotate in the direction of arrow ARW4.
  • the magnetic field formed by the permanent magnet 1001 also rotates, and the plasma emitted from the cathode member 140 also rotates by this rotating magnetic field (rotating magnetic field).
  • the arc spot can be forcibly rotated regardless of where the arc spot is on the surface of the cathode member 140.
  • the plasma is scanned in the lower end direction (downward on the page) of the y-axis, and when the permanent magnet 1001 comes to the lower end in the y-axis direction, the plasma is y Scanned in the upper end direction of the shaft (upward on the page).
  • the plasma is scanned to a position further away from the central axis, and if the position of the permanent magnet 1001 is closer to the central axis of the cathode member 140.
  • the plasma is scanned to a position closer to the central axis.
  • the scanning range of the plasma can be controlled by the difference in the arrangement of the permanent magnets 1001, and the film formation region can be controlled at the same time.
  • the counterweight 1006 the uneven load is eliminated and the rotation unevenness of the permanent magnet 1001 can be prevented.
  • the plasma apparatus 1000 is not limited to one permanent magnet, and may include two or more permanent magnets.
  • the shape of the permanent magnet is not limited to a square, and may be a circle or a ring.
  • FIG. 80 is a schematic diagram showing the configuration of another plasma device according to the eleventh embodiment.
  • the plasma apparatus according to the eleventh embodiment may be a plasma apparatus 1000A shown in FIG.
  • plasma apparatus 1000A is obtained by adding support member 1006, gears 1007 and 1008, motor 1009, power supply 1010, and brush 1011 to plasma apparatus 900 shown in FIG. Is the same.
  • the support member 1006 has a cylindrical shape, one end is fixed to the arc evaporation source 3 and the other end is fixed to the gear 1007. In this case, the central axis of the support member 1006 coincides with the central axes of the arc evaporation source 3 and the gear 1007.
  • the support member 1006 is made of a conductive material such as metal.
  • the gear 1007 is fixed to one end of the support member 1006.
  • the gear 1008 meshes with the gear 1007.
  • Motor 1009 is coupled to gear 1008. When the motor 1009 is driven by the power source 1010, the motor 1009 rotates the gear 1008 in a desired direction.
  • the brush 1011 is made of a conductive material and is disposed in contact with the support member 1006.
  • the brush 1011 is connected to the negative electrode of the power supply 7. Even if the support member 1006 rotates around the central axis, the brush 1011 does not rotate and stably applies a negative voltage from the power source 7 to the support member 1006.
  • the plan view of the gears 1007 and 1008 viewed from the cathode member 4 side is the same as the plan view of the gears 1002 and 1003 shown in FIG.
  • the motor 1009 When the motor 1009 is driven by the power source 1010, the motor 1009 rotates the gear 1008 in a desired direction and rotates the gear 1007 in the opposite direction to the gear 1008. As a result, the support member 1006 rotates around the central axis, and the arc evaporation source 3 and the cathode member 4 also rotate around the central axis.
  • the power source 7 applies a negative voltage to the arc evaporation source 3 via the brush 1011 and the support member 1006.
  • the permanent magnet 901 applies an axial magnetic field and a radial magnetic field of the cathode member 4.
  • arc discharge is performed while moving the cathode member 4 relative to the permanent magnet 901.
  • the same effect as the plasma apparatus 1000 can be obtained. That is, regardless of the location of the arc spot on the surface of the protrusion 42, the arc spot is rotated in the magnetic field formed by the permanent magnet 901. As a result, the plasma emitted from the arc spot is also forced. It is because it will be rotated to.
  • the plasma scan range can be controlled by the difference in the outer diameter of the permanent magnet 901, and at the same time, the film formation region can be controlled.
  • the permanent magnet 901 applies the magnetic field in the axial direction and the radial magnetic field of the cathode member 4, the arc extinction of the discharge and the movement of the arc spot to other than the protrusions 42 are prevented, and a stable long-time sparkless discharge. Can be realized at the same time. Therefore, the same effect as the plasma apparatus 1000 can be obtained.
  • FIG. 81 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 1000 shown in FIG. 78.
  • step S47 between step S43 and step S44 in the step diagram shown in FIG. 77 is obtained by adding step S47 between step S43 and step S44 in the step diagram shown in FIG. 77, and is otherwise the same as the step diagram shown in FIG.
  • step S43 when the production of the carbon thin film is started, the above-described steps S41 to S43 are sequentially executed. Then, after step S43, one of the cathode member and the permanent magnet is moved relative to the other (step S47).
  • the arc spot becomes the protrusion 42 (or the cathode member 140) of the cathode member 4.
  • the magnetic field is applied to the arc spot even if it exists at an arbitrary position on the outer peripheral surface of the arc spot.
  • a force that moves spirally on the outer peripheral surface of the protrusion 42 (or the cathode member 140) of the cathode member 4 acts on the arc spot.
  • FIG. 82 is a schematic diagram showing the structure of the plasma device according to the twelfth embodiment.
  • plasma apparatus 1100 according to the twelfth embodiment is obtained by adding arc evaporation source 1101, cathode member 1102, permanent magnets 1103 and 1104, and power source 1105 to plasma apparatus 10A shown in FIG. Others are the same as the plasma apparatus 10A.
  • the arc evaporation source 1101 has the same configuration as the arc evaporation source 3 and is fixed to the side wall of the vacuum vessel 1 in the same manner as the arc evaporation source 3.
  • the arc evaporation source 1101 is connected to the negative electrode of the power source 1105.
  • the cathode member 1102 has the same configuration, material and shape as the cathode member 4.
  • the cathode member 1102 is fixed to the surface of the arc evaporation source 1101 on the substrate 20 side.
  • the permanent magnet 1103 has a ring shape, and is disposed in the vicinity of the arc evaporation source 3 outside the vacuum vessel 1.
  • the permanent magnet 1103 applies a magnetic field to the cathode member 4.
  • the permanent magnet 1104 has a ring shape, and is disposed in the vicinity of the arc evaporation source 1101 outside the vacuum vessel 1.
  • the permanent magnet 1104 applies a magnetic field to the cathode member 1102.
  • the power source 1105 is connected between the arc evaporation source 1102 and the ground node GND.
  • the plasma apparatus 1100 includes two arc evaporation sources.
  • step S44 the trigger electrode 8 is sequentially brought into contact with the cathode members 4 and 1102, and plasma is generated from the protrusions 42 of the two cathode members 4 and 1102.
  • the plasma apparatus 1100 is not limited to the two arc evaporation sources 3 and 1101, but may include a plurality of arc evaporation sources. This is because if a plurality of arc evaporation sources are provided, a carbon thin film having a larger area than that in the case of a single arc evaporation source can be produced.
  • FIG. 83 is a schematic diagram showing the structure of the plasma device according to the thirteenth embodiment.
  • plasma apparatus 1200 according to the thirteenth embodiment is obtained by adding pipe 1210, mass flow controller 1220, and gas supply means 1230 to plasma apparatus 10 shown in FIG. Same as device 10.
  • the pipe 1210 has one end penetrating the ceiling of the vacuum vessel 1 and disposed in the vacuum vessel 1, and the other end connected to the gas supply means 1230.
  • the mass flow controller 1220 sets the flow rate of the gas received from the gas supply means 1230 to a desired flow rate and guides it into the vacuum vessel 1.
  • the gas supply unit 1230 holds, for example, argon (Ar) gas by a cylinder.
  • the gas supply unit 1230 supplies Ar gas into the vacuum container 1 through the pipe 1210 and the mass flow controller 1220.
  • FIG. 84 is a schematic view showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 1200 shown in FIG.
  • step S51 between step S2 and step S3 in the step diagram shown in FIG. 4, and the other steps are the same as those in the step diagram shown in FIG.
  • the gas supply means 1230 supplies Ar gas of a desired flow volume in the vacuum vessel 1 via the mass flow controller 1220 and the piping 1210.
  • steps S3 to S8 described above are sequentially performed, and the production of the carbon thin film is completed.
  • the gas supply unit 1230 is not limited to Ar gas, and may supply gas other than Ar gas into the vacuum container 1.
  • the plasma apparatus includes the above-described plasma apparatuses 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200.
  • a pipe 1210, a mass flow controller 1220, and a gas supply unit 1230 may be added to any of the above.
  • FIG. 85 is a schematic diagram showing the structure of the plasma device according to the fourteenth embodiment.
  • plasma apparatus 1300 according to the fourteenth embodiment is obtained by deleting trigger electrode 8 and resistor 9 of plasma apparatus 10 shown in FIG. 1 and adding laser light source 1310. The others are plasma apparatus. 10 is the same.
  • the laser light source 1310 is fixed to the ceiling of the vacuum vessel 1, for example.
  • the laser light source 1310 irradiates the tip of the protrusion 42 of the cathode member 4 with laser light.
  • the laser light for example, a YAG laser is used, and a continuous output of 1 kW and a spot diameter of 0.8 mm may be used.
  • the laser light source 1310 may be installed on the atmosphere side separately from the vacuum vessel 1, and in this case, the protrusion 42 through a quartz viewing port (not shown) attached to the vacuum vessel 1. What is necessary is just to irradiate the tip of the laser beam.
  • FIG. 86 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 1300 shown in FIG.
  • step S4 of the process diagram shown in FIG. 4 is obtained by replacing step S4 of the process diagram shown in FIG. 4 with process S4A, and the other process steps are the same as those shown in FIG.
  • the tip of the protrusion 42 is irradiated with the laser beam to ignite. As a result, arc discharge is generated from the protrusion 42.
  • the plasma apparatus 1300 may include any of the above-described incision members 4A to 4L, 40, and 140 instead of the cathode member 4.
  • the laser light source 1310 is rotated to irradiate the plurality of protrusions or the tip portions of the plurality of columnar members with laser light. Good.
  • the plasma apparatus according to the fourteenth embodiment includes the above-described plasma apparatuses 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200.
  • Any of the trigger electrodes 8, 17, 25, 301, 410, 410A and the resistor 9 may be deleted, and a laser light source 1310 may be added.
  • FIG. 87 is a schematic diagram showing the structure of the plasma device according to the fifteenth embodiment.
  • plasma apparatus 1400 according to the fifteenth embodiment includes an arc evaporation source 3, a power source 7, a trigger electrode 8, a resistor 9, a vacuum vessel 1410, and a coil 1420.
  • the vacuum vessel 1410 is made of a cylindrical member curved in an arc shape.
  • the vacuum vessel 1410 is evacuated to a vacuum by an exhaust device (not shown).
  • the arc evaporation source 3 is fixed to the wall 1410A of the vacuum vessel 1410.
  • the arc evaporation source 3 is connected to the negative electrode of the power source 7.
  • the cathode member 4 is fixed to the surface of the arc evaporation source 3 on the substrate 20 side.
  • the power source 7 is connected between the arc evaporation source 3 and the ground node GND.
  • the trigger electrode 8 is disposed in the vacuum vessel 1410 at one end side through the wall 1410A of the vacuum vessel 1410 and faces the protruding portion 42 of the cathode member 4. The other end of the trigger electrode 8 is connected to the resistor 9.
  • the resistor 9 is connected between the trigger electrode 8 and the ground node GND.
  • the coil 1420 is disposed around the vacuum vessel 1410 along the walls 1410B and 1410C of the vacuum vessel 1410. The both ends of the coil 1420 are connected to a power source (not shown).
  • the substrate 20 is fixed to the wall 1410D of the vacuum vessel 1410.
  • the coil 1420 When a current flows through the coil 1420 by a power source (not shown), the coil 1420 generates a magnetic field inside the vacuum vessel 1410. This magnetic field causes the carbon ions that have jumped out from the protrusion 42 of the cathode member 4 to be bent in an arc along the vacuum vessel 1410, and causes the carbon ions to reach the substrate 20. The particles and neutral particles that have jumped out of the cathode member 4 collide with the walls 1410B and 1410C of the vacuum vessel 1410 and do not reach the substrate 20.
  • the plasma apparatus 1400 it is possible to remove even particles slightly recognized in FIG. 5A, and a carbon thin film having very few particles, that is, having a very small surface roughness can be manufactured.
  • FIG. 88 is a process diagram showing a carbon thin film manufacturing method using the plasma apparatus 1400 shown in FIG. 87.
  • the process diagram shown in FIG. 88 is obtained by deleting steps S45B and S46 in the process diagram shown in FIG. 77 and inserting process S45C between steps S42 and S43, and the other process diagrams shown in FIG. Is the same.
  • step S42 when the production of the carbon thin film is started, the above-described steps S41 and S42 are sequentially executed. Then, after step S42, a magnetic field is applied to bend the carbon ions that have jumped out of the protrusion 42 of the cathode member 4 into the vacuum vessel 1410 along the arcuate vacuum vessel 1410 (step S45C). Thereafter, the above-described steps S43 and S44 are sequentially performed. As a result, the particles and neutral particles do not reach the substrate 20, but only carbon ions reach the substrate 20 to produce a carbon thin film, and a series of operations is completed.
  • the wall 1410D of the vacuum vessel 1410 constitutes a “holding member” that holds the substrate 20.
  • the plasma apparatus 1400 may include any of the above-described cathode members 4A to 4L, 40, 140 instead of the cathode member 4, and instead of the trigger electrode 8, the trigger electrode 17 , 25, 301, 410, 410A.
  • the plasma apparatus 1400 may include a laser light source 1310 instead of the trigger electrode 8 and the resistor 9.
  • FIG. 89 is a diagram showing a cathode member according to the embodiment of the present invention.
  • negative electrode member 1500 includes a main body portion 1510, a protrusion portion 1520, and a spring 1530.
  • the main body 1510 has a disk shape and is made of, for example, sintered graphite.
  • the protrusion 1520 is made of glassy carbon and has a cylindrical shape.
  • the projection part 1520 is fixed to the main-body part 1510 via the spring 1530 (refer (a) of FIG. 89).
  • the cathode member 1600 includes cylindrical members 1610 and 1620 and a spring 1630.
  • the cylindrical member 1610 is made of glassy carbon.
  • the cylindrical member 1620 is made of sintered graphite, for example.
  • the column member 1610 is fixed to the column member 1620 by a spring 1630 (see FIG. 89B).
  • the cathode members 1500 and 1600 By using the cathode members 1500 and 1600, breakage of the tip portions of the cathode members 1500 and 1600 can be prevented. This is because even when the trigger electrode 8 or the like comes into contact with the tip portions of the cathode members 1500 and 1600, the springs 1530 and 1630 absorb the impact when the trigger electrode 8 or the like comes into contact.
  • Each of the negative electrode members 1500 and 1600 includes plasma devices 10, 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900 according to the first to fifteenth embodiments. , 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200, 1300, 1400.
  • various plasma apparatuses 10, 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200, 1300, 1400 are described. explained.
  • the plasma apparatus 10, 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200, 1300, 1400 is at least one
  • a cathode member made of glassy carbon having protrusions is provided.
  • a plasma apparatus includes a vacuum vessel, an arc evaporation source fixed to the vacuum vessel, a cathode member attached to the arc evaporation source, and a substrate disposed toward the cathode member.
  • the cathode member is made of glassy carbon and has at least one columnar shape.
  • the discharge initiating means may include a portion to start the discharge so that the plasma is emitted from at least one columnar portion of the cathode member.
  • Each of the at least one columnar portion has a shape formed of any one of a columnar shape, a conical shape, a truncated cone shape, a prismatic shape, and a truncated pyramid shape.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the columnar shape, the conical shape, and the truncated cone shape is not limited to a circle, and includes an ellipse.
  • the plasma apparatus 10, 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200, 1300, 1400 is at least one
  • a cathode member made of glassy carbon having protrusions is provided.
  • At least one columnar portion made of glassy carbon and having a columnar shape is provided on an arc evaporation source fixed to a vacuum vessel toward a substrate.
  • the plasma apparatus 10, 10A, 100, 100A, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 800A, 900, 900A, 900B, 1000, 1000A, 1100, 1200 , 1300, 1400 may be used to coat the surface of the substrate with a carbon thin film.
  • the base material is made of any of metal, ceramics, resin, semiconductor, and a combination of materials selected from these.
  • the carbon thin film coating method is a coating method in which a carbon thin film is coated on the surface of a substrate made of any one of metals, ceramics, resins, semiconductors and a combination of materials selected from these, and a vacuum vessel A first step of holding the substrate toward the arc evaporation source fixed to the electrode, and a cathode member comprising at least one columnar portion made of glassy carbon and having a columnar shape is attached to the arc evaporation source A second step, a third step of applying a negative voltage to the arc evaporation source, and a fourth step of starting discharge so that plasma is emitted from at least one columnar portion of the cathode member. It only has to be.
  • the metal is made of, for example, tungsten carbide, steel, aluminum, and a cobalt chromium alloy.
  • the ceramic is made of, for example, aluminum oxide, silicon nitride, cubic boron nitride, and silicon oxide.
  • the resin is made of, for example, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polyvinyl chloride.
  • the semiconductor is made of, for example, silicon, gallium nitride, and zinc oxide.
  • the carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20 by diffusing the beam-shaped plasma PLZ1.
  • the carbon thin film is formed on the entire surface of the substrate 20 by scanning the beam-shaped plasma PLZ1.
  • the two permanent magnets 711 and 712 are arranged along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling.
  • the two permanent magnets 711 and 712 are arranged along an arbitrary direction.
  • the beam-like plasma PLZ1 can be diffused in an arbitrary direction.
  • the substrate 20 is rotated around an axis arranged along the direction in which the plasma PLZ1 is diffused.
  • the permanent magnet 802 is reciprocated along the direction from the bottom surface of the vacuum vessel 1 to the ceiling.
  • the beam is obtained by reciprocating the permanent magnet 802 along an arbitrary direction.
  • the shaped plasma PLZ1 can be scanned in an arbitrary direction. In this case, the substrate 20 is rotated around an axis arranged along the direction of scanning the plasma PLZ1.
  • the two permanent magnets 711 and 712 or the two electromagnets constitute a “magnetic field generation mechanism”, and the support member 801 and the permanent magnet 802 constitute a “magnetic field generation mechanism” and the coil.
  • the 803 and the power source 804 constitute a “magnetic field generation mechanism”, and the permanent magnet 901 constitutes a magnetic field generation mechanism.
  • the coil 902 (or coil 904) and the power source 903 constitute a “magnetic field generating mechanism”
  • the coil 905 (or coil 904) and the power source 906 constitute a “magnetic field generating mechanism”
  • the permanent magnet 1001 includes “ The permanent magnets 1003 and 1004 constitute a “magnetic field generation mechanism”
  • the coil 1420 and a power source (not shown) constitute a “magnetic field generation mechanism”.
  • the holding member 710 and the rotating device constitute a “rotating mechanism”.
  • the present invention is applied to a plasma apparatus, a carbon thin film manufacturing method using the same, and a coating method.

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Abstract

　プラズマ装置１０は、真空容器１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７と、トリガー電極８とを備える。アーク式蒸発源３は、真空容器１の側壁に基板２０に対向して固定される。陰極部材４は、突起部を有するガラス状炭素からなり、アーク式蒸発源３に取り付けられる。電源７は、アーク式蒸発源３に負の電圧を印加する。トリガー電極８は、陰極部材４の突起部に接触または離反する。アーク式蒸発源３に負の電圧を印加し、トリガー電極８を陰極部材４の突起部に接触させてアーク放電を発生させ、シャッター５を開けてカーボン薄膜を基板２０上に形成する。

Description

プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法
　この発明は、プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法に関する。
　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）。
　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。
　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。
　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。
　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。
特開２００２－１０５６２８号公報
　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物質として用いた場合、陰極物質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。
　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、陰極物質が割れるのを抑制可能なプラズマ装置を提供することである。
　また、この発明の別の目的は、陰極物質が割れるのを抑制してカーボン薄膜を製造可能なカーボン薄膜の製造方法を提供することである。
　更に、この発明の別の目的は、陰極物質が割れるのを抑制してカーボン薄膜をコーティング可能なカーボン薄膜のコーティング方法を提供することである。
　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、放電開始手段と、電源とを備える。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る。保持部材は、陰極部材に向かって配置された基板を保持する。放電開始手段は、放電を開始させる。電源は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する。そして、陰極部材は、ガラス状炭素からなり、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む。放電開始手段は、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる。
　また、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、基板に向かって真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む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、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第３の工程とを備える。
　更に、この発明の実施の形態によれば、カーボン薄膜のコーティング方法は、金属、セラミックス、樹脂、半導体およびこれらから選択された材質を組み合わせた物のいずれかからなる基材の表面にカーボン薄膜をコーティングするコーティング方法であって、真空容器に固定されたアーク式蒸発源に向かって基材を保持する第１の工程と、ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む陰極部材をアーク式蒸発源に取り付ける第２の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第３の工程と、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第４の工程とを備える。
　この発明の実施の形態によるプラズマ装置は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加し、陰極部材の少なくとも１つの柱状部分（ガラス状炭素からなる）から放出されるようにプラズマを発生させ、カーボン薄膜を製造する。その結果、突起部における熱歪が少なくなり、原子状のカーボンが陰極部材の柱状部分から放出される。また、ガラス状炭素は、粒界を有しない。
　従って、突起部における熱歪が少なくなること、およびガラス状炭素が粒界を有しないことに起因して陰極部材が割れるのを抑制できる。
　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は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加し、陰極部材の少なくとも１つの柱状部分（ガラス状炭素からなる）から放出されるようにプラズマを発生させ、カーボン薄膜が製造される。その結果、上述したように、陰極部材が割れるのを抑制してカーボン薄膜を製造できる。
　更に、この発明の実施の形態によるカーボン薄膜のコーティング方法においては、アーク式蒸発源に負の電圧を印加し、陰極部材の少なくとも１つの柱状部分（ガラス状炭素からなる）から放出されるようにプラズマを発生させ、カーボン薄膜を基材の表面にコーティングする。その結果、上述したように、陰極部材が割れるのを抑制してカーボン薄膜を基材上にコーティングできる。
この発明の実施の形態１によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図１に示す陰極部材の斜視図である。 図２に示す線ＩＩＩ－ＩＩＩ間における陰極部材の断面図である。 図１に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 カーボン薄膜の表面形状を示す図である。 実施の形態１における別の陰極部材を示す断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図７に示す線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ間における陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図９に示す線Ｘ－Ｘ間における陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図１１に示す線ＸＩＩ－ＸＩＩ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図１３に示す線ＸＩＶ－ＸＩＶ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図１５に示す線ＸＶＩ－ＸＶＩ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図１７に示す線ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図１９に示す線ＸＸ－ＸＸ間における陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図２１に示す線ＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ間における陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図２３に示す線ＸＸＩＶ－ＸＸＩＶ間における陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。 図２５に示す線ＸＸＶＩ－ＸＸＶＩ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１における更に別の陰極部材の概念図である。 図２７に示す線ＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＶＩＩＩ間の陰極部材の断面図である。 実施の形態１による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 実施の形態２によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図３０に示す陰極部材の構成を示す概略図である。 図３０に示す気動機構の構成を示す概略図である。 図３０に示すトリガー電極が陰極部材の全てのガラス状炭素に接触する機構を説明するための図である。 図３０に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態２による他のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図３５に示すトリガー電極が陰極部材の全てのガラス状炭素に接触する機構を説明するための図である。 実施の形態３によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図３７に示す送出機構の構成を示す概略図である。 図３７に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態４によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図４０に示すトリガー電極の一方端側の断面図である。 図４０に示すトリガー電極の一方端側の陰極部材側から見た平面図である。 実施の形態５によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図４３に示すトリガー電極の一方端側の断面図である。 図４３に示すトリガー電極の一方端側の陰極部材側から見た平面図である。 図４３に示すトリガー電極が陰極部材の突起部に接触したときの概念図である。 実施の形態５における他のトリガー電極の断面図である。 実施の形態６によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 アーク電圧の時間変化を示す図である。 図４８に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態７によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図５１に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態８によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図５３に示す永久磁石の配置位置を説明するための図である。 図５３に示す永久磁石の機能を説明するための概念図である。 図５３に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態９によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図５７に示す永久磁石の機能を説明するための図である。 図５７に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態９による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図６０に示す電磁石（コイルおよび電源）の機能を説明するための図である。 実施の形態１０によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 消弧しない割合における軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す図である。 アークスポットが本体部に移動しない割合における軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す図である。 放電前のガラス状炭素の斜視図である。 第１回目の放電が終了した後のガラス状炭素を示す図である。 第２回目の放電が終了した後のガラス状炭素を示す図である。 放電前の陰極部材を示す図である。 直径３ｍｍφのガラス状炭素（突起部）を用いた時の放電後の突起部を示す図である。 直径５．２ｍｍφのガラス状炭素（突起部）を用いた時の放電後の突起部を示す図である。 直径２ｍｍφのガラス状炭素（突起部）を用いた時の放電後の突起部を示す図である。 実施の形態１０による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図７２に示す陰極部材およびコイルの拡大図である。 実施の形態１０における別のコイルを示す図である。 実施の形態１０による更に別のプラズマ装置の構成を示す構成図である。 図７５に示すアーク式蒸発源、陰極部材およびコイルの拡大図である。 図６２に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態１１によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図７８に示す永久磁石、歯車およびカウンターウェイトの基板側から見た平面図である。 実施の形態１１による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図７８に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態１２によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 実施の形態１３によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図８３に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す概略図である。 実施の形態１４によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図８５に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 実施の形態１５によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。 図８７に示すプラズマ装置を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。 この発明の実施の形態における陰極部材を示す図である。
　　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。
　［実施の形態１］
　図１は、この発明の実施の形態１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１によるプラズマ装置は、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とを備える。
　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。
　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。
　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、真空容器１の側壁に固定される。
　陰極部材４は、アーク式蒸発源３の基板２０側の表面に取り付けられる。そして、陰極部材４は、ガラス状炭素からなる。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。また、陰極部材４は、基板２０側へ突出した突起部を有する。
　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。そして、この発明の実施の形態においては、グラッシーカーボン（glassy carbon）、アモルファスカーボン、非晶質カーボン、非定形炭素、無定形炭素、非黒鉛化炭素およびvitreous carbonは、ガラス状炭素に含まれるものとする。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。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。
　図２は、図１に示す陰極部材４の斜視図である。また、図３は、図２に示す線ＩＩＩ－ＩＩＩ間における陰極部材４の断面図である。
　図２および図３を参照して、陰極部材４は、本体部４１と、突起部４２とを含む。本体部４１は、円盤形状を有する。突起部４２は、円柱形状を有する。そして、突起部４２は、突起部４２の中心軸Ｘ２が本体部４１の中心軸Ｘ１に一致するように本体部４１上に配置される。なお、本体部４１および突起部４２は、一体的に作製される。
　本体部４１は、例えば、６４ｍｍφの直径Ｒ１を有し、１２ｍｍの高さＨ１を有する。突起部４２は、数ｃｍφ以下の直径Ｒ２を有し、数ｍｍ以上の高さＨ２を有する。そして、突起部４２は、例えば、３ｍｍφ，６ｍｍφの直径Ｒ２を有する。
　陰極部材４は、次の方法によって作製される。フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を焼成、炭素化し円柱形状のガラス状炭素を作製する。その後、その作製したガラス状炭素を突起部４２を有するように旋盤加工して陰極部材４を作製する。なお、突起部４２を形成する方法は、旋盤加工に限らず、エッチング（ウェットエッチングおよびドライエッチングの両方を含む）であってもよく、突起部４２を形成可能な方法であれば、どのような方法であってもよい。
　中心軸Ｘ２に垂直な方向における突起部４２の断面積は、突起部４２の直径Ｒ２が６ｍｍφである場合、π×３ｍｍ×３ｍｍ＝２８．３ｍｍ２であり、中心軸Ｘ１に垂直な方向における本体部４１の断面積は、π×３２ｍｍ×３２ｍｍ＝３２１５．４ｍｍ２である。その結果、本体部４１の断面積に対する突起部４２の断面積の比は、約１／１１３になる。
　その結果、突起部４２における伝熱成分が減少することによって突起部４２から熱が逃げ難くなり、突起部４２全体が均熱化され易くなるため、熱歪が少なくなる。
　また、ガラス状炭素は、粒界を有しないため、陰極部材４として用いられた場合、アーク放電中に原子状のカーボンが陰極部材４から放出される。
　従って、陰極部材４が割れるのを抑制できる。
　上述したように、陰極部材４から原子状のカーボンが放出されるので、パーティクルが発生しない。その結果、陰極部材４を用いると、スパークレス放電を発生させることができる。このスパークレス放電は、パーティクルが発生しない放電である。なお、この明細書においては、パーティクルとは、サイズが５０ｎｍ～数μｍであるカーボンの粒を言う。
　一方、炭素の粒を焼結した焼結体は、陰極部材４としては適さない。その理由は、次のとおりである。炭素の焼結体は、炭素の粒を押し固めて焼いたものであるため、粒界が存在する。その結果、炭素の焼結体を陰極部材４として用いた場合、アーク放電中に粒界から陰極部材４が割れ、パーティクルが陰極部材４から放出されるからである。
　図４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４を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、突起部４２を有する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）。
　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。
　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）。
　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の突起部４２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。このアークスポットは、陰極部材４の溶融部であり、強く発光している。
　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:Ｄｉｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）が基板２０上に形成される。そして、プラズマ装置１０の操作者によって、放電が停止したか否かが判定される（工程Ｓ６）。アークスポットは、強く発光しているので、プラズマ装置１０の操作者は、アークスポットが光っていれば、放電が停止していないと判定し、アークスポットが光っていなければ、放電が停止したと判定する。
　工程Ｓ６において、放電が停止したと判定されたとき、シャッター５を閉じ（工程Ｓ７）、その後、上述した工程Ｓ４～Ｓ６が繰り返し実行される。
　一方、工程Ｓ６において、放電が停止していないと判定されたとき、所望の時間が経過すると、シャッター５を閉じる（工程Ｓ８）。これによって、カーボン薄膜の製造が終了する。
　そして、上述した工程Ｓ１～工程Ｓ８に従って製造されたカーボン薄膜には、アモルファスカーボン薄膜、ダイヤモンドライクカーボン薄膜、テトラヘドラルアモルファスカーボン膜、非晶質硬質炭素薄膜および硬質炭素薄膜が含まれるものとする。
　なお、実施の形態１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、実施の形態１によるカーボン薄膜の製造方法は、図４に示す工程Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４を少なくとも備えていればよい。
　このように、カーボン薄膜は、突起部４２を有し、かつ、ガラス状炭素からなる陰極部材４を用いてアーク放電によって基板２０上に形成される。
　その結果、突起部４２における熱歪が少なくなり、陰極部材４（ガラス状炭素）は、粒界を有しないため、陰極部材４が粒界に沿って割れることを抑制できる。
　図５は、触針式の表面形状の測定器Dektak150（Veeco社製）を用いてカーボン薄膜の表面形状を同一条件にて測定した結果を示す図である。図５において、縦軸は、カーボン薄膜の表面形状を表し、横軸は、走査距離（測定した長さ）を表す。図５（ａ），（ｂ）のいずれも、排気装置（図示せず）によって真空容器１を９．９×１０－３Ｐａまで排気した後、８０Ａのアーク電流および２０００Åの膜厚に設定して基板（直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、SKH５１製、鏡面研磨仕上げ）にカーボン薄膜をそれぞれ成膜したものである。両者の違いは、成膜時における陰極部材のみであり、図５の（ａ）は、ガラス状炭素を陰極部材４として用いた場合のものであり、図５の（ｂ）は、焼結構造のカーボン材料を陰極部材４として用いた場合のものである。
　図５（ａ），（ｂ）のいずれにおいても、０Åレベルからプラス方向に針状に突き出たピークがカーボン薄膜中の粗大粒子（粗大粒子＝パーティクルが存在する為、表面形状が凸となる）を示しており、陰極部材の違いによるカーボン薄膜中の粗大粒子数の違いは、明白である。この違いは、前述の通り、ガラス状炭素と焼結構造のカーボン材料の構造に由来するものであり、粒界の存在しないガラス状炭素から放出される粗大粒子が極端に少ない、または、ほとんど０個に等しいことを端的に表している。
　一例として、３０００Å以上の粗大粒子数を比較した場合、ガラス状炭素を陰極部材４として用いた図５（ａ）は、０個である。一方、焼結構造のカーボン材料を陰極部材４として用いた図５（ｂ）は、２１個である。２０００Å以上の粗大粒子数を比較した場合、ガラス状炭素を陰極部材４として用いた図５（ａ）は、１個である。一方、焼結構造のカーボン材料を陰極部材４として用いた図５（ｂ）は、５８個である。１０００Å以上の粗大粒子数を比較した場合、ガラス状炭素を陰極部材４として用いた図５（ａ）は、２個である。一方、焼結構造のカーボン材料を陰極部材４として用いた図５（ｂ）は、無数に存在している。この結果から、ガラス状炭素を陰極部材４に用いた場合、カーボン薄膜中の粗大粒子数を大幅に減少させることが可能である。同時に、ガラス状炭素を陰極部材４に用いた場合には、カーボン薄膜の表面粗さを大幅に小さく（良化）することが可能である。
　図５（ａ），（ｂ）のいずれにおいても、基板表面は、２０００Åレベルに対応し、カーボン薄膜の表面は、０Åレベル（基板にうねり、反りが存在している為、その影響を受け縦軸が０Åレベルの直線とはなっていない）に対応している。なお、基板のうねり、反りは、粗大粒子による針状に突き出たピークとは全く異なったものであり、粗大粒子の存在や個数を誤認識させるものでは無い。
　また、図５（ｂ）において、縦軸が０Åレベルからマイナス方向に針状に突き出たピークが無数に存在しているが、これらは、カーボン薄膜に、一旦、取り込まれた粗大粒子が離脱した痕跡を示しており（粗大粒子が離脱するとカーボン薄膜の表面は、凹形状となる）、この点からも、焼結構造のカーボン材料を陰極部材４として用いた場合には、無数の粗大粒子が放出されていることが判る。
　このように、ガラス状炭素を陰極部材４として用いることによって、カーボン薄膜の表面粗さが格段に小さくなることが実証された。これは、ガラス状炭素を陰極部材４として用いた場合、上述したように、原子状のカーボンが陰極部材４から放出され、その放出された原子状のカーボンがカーボン薄膜の成膜に寄与するためである。
　図６は、実施の形態１における別の陰極部材を示す断面図である。実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図６に示す陰極部材４Ａを備えていてもよい。
　図６を参照して、陰極部材４Ａは、本体部４１Ａと、突起部４２Ａとを備える。本体部４１Ａは、図２および図３に示す本体部４１にＭ５メネジを形成したものである。そして、本体部４１Ａは、本体部４１と同じサイズを有し、本体部４１と同じ材料からなる。
　突起部４２Ａは、本体部４１ＡのＭ５メネジに噛み合うように根元側にＭ５オネジを形成した構造からなる。そして、突起部４２Ａは、突起部４２と同じ直径および形状を有し、本体部４１Ａから突出した部分の高さは、例えば、９ｍｍである。また、突起部４２Ａは、本体部４１Ａと同じ材料からなる。
　陰極部材４Ａを用いることによって、突起部４２Ａのみを交換することが可能となり、本体部４１Ａを繰り返し使用することができる。
　図７は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図８は、図７に示す線ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ間における陰極部材４Ｂの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図７および図８に示す陰極部材４Ｂを備えていてもよい。
　図７および図８を参照して、陰極部材４Ｂは、図２に示す陰極部材４の突起部４２を突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅに代えたものであり、その他は、陰極部材４と同じである。
　突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの各々は、円柱形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの各々は、突起部４２と同じ直径および形状を有する。また、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅは、例えば、碁盤目状に本体部４１上に配置される。この場合、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４１および突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｂは、本体部４１をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｂは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、陰極部材４Ｂにおいては、突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｂは、４個の突起部４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅに限らず、２個の突起部を備えていてもよく、３個の突起部を備えていてもよく、５個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、２個以上の突起部を備えていればよい。そして、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、相互に同じ直径を有していてもよく、相互に異なる直径を有していてもよい。
　図９は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図１０は、図９に示す線Ｘ－Ｘ間における陰極部材４Ｃの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図９および図１０に示す陰極部材４Ｃを備えていてもよい。
　図９および図１０を参照して、陰極部材４Ｃは、本体部４８と、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆとを含む。
　本体部４８は、正方形である表面４８Ａを有する平板形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、本体部４８の一辺の長さは、例えば、６４ｍｍである。また、本体部４８は、本体部４１と同じ高さＨ１（＝１０ｍｍ）を有する。
　突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆの各々は、表面４８Ａと平行な平面で切断した断面形状が正方形である角柱形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆの各々は、数ｃｍ以下の一辺の長さを有し、数ｍｍ以上の高さを有する。また、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆは、例えば、碁盤目状に本体部４８上に配置される。この場合、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４８および突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｃは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｃは、陰極部材４と同じ方法によって作製される。
　なお、陰極部材４Ｃにおいては、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｃは、６個の突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆに限らず、１個～５個の突起部を備えていてもよく、７個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、１個以上の突起部を備えていればよい。そして、陰極部材４Ｃが２個以上の突起部を備える場合、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、相互に同じ一辺の長さを有していてもよく、相互に異なる一辺の長さを有していてもよい。
　更に、本体部４８は、断面形状が正方形でなくてもよく、断面形状が長方形であってもよい。この場合、長方形の長辺および短辺の長さは、任意の値に設定される。
　更に、突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆの各々は、断面形状が正方形でなくてもよく、断面形状が長方形であってもよい。この場合、長方形の長辺および短辺の長さは、数ｃｍ以下に設定される。
　更に、陰極部材４Ｃは、断面形状が四角形である平板形状を有する本体部に限らず、断面形状が三角形である平板形状を有する本体部、または断面形状が５角形である平板形状を有する本体部を備えていてもよく、一般的には、断面形状が多角形である平板形状を有する本体部を備えていればよい。
　更に、陰極部材４Ｃは、断面形状が四角形である角柱形状を有する突起部に限らず、断面形状が三角形である角柱形状を有する突起部、または断面形状が５角形である角柱形状を有する突起部を備えていてもよく、一般的には、断面形状が多角形である角柱形状を有する突起部を備えていればよい。
　図１１は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図１２は、図１１に示す線ＸＩＩ－ＸＩＩ間の陰極部材４Ｄの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図１１および図１２に示す陰極部材４Ｄを備えていてもよい。
　図１１および図１２を参照して、陰極部材４Ｄは、図２に示す陰極部材４の突起部４２を突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉに代えたものであり、その他は、陰極部材４と同じである。
　突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉの各々は、円錐形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉの各々は、本体部４１の表面４１１において数ｃｍφ以下の直径を有する。また、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉは、例えば、碁盤目状に本体部４１上に配置される。この場合、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４１および突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｄは、本体部４１をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｄは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、陰極部材４Ｄにおいては、突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｄは、４個の突起部４２Ｆ，４２Ｇ，４２Ｈ，４２Ｉに限らず、２個の突起部を備えていてもよく、３個の突起部を備えていてもよく、５個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、２個以上の突起部を備えていればよい。そして、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、本体部４１の表面４１１において、相互に同じ直径を有していてもよく、相互に異なる直径を有していてもよい。
　図１３は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図１４は、図１３に示す線ＸＩＶ－ＸＩＶ間の陰極部材４Ｅの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図１３および図１４に示す陰極部材４Ｅを備えていてもよい。
　図１３および図１４を参照して、陰極部材４Ｅは、図２に示す陰極部材４の突起部４２を突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍに代えたものであり、その他は、陰極部材４と同じである。
　突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍの各々は、円錐台状の形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍの各々は、本体部４１の表面４１１において数ｃｍφ以下の直径を有し、先端部において表面４１１における直径よりも小さい直径を有する。また、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍは、例えば、碁盤目状に本体部４１上に配置される。この場合、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４１および突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｅは、本体部４１をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｅは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、陰極部材４Ｅにおいては、突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｅは、４個の突起部４２Ｊ，４２Ｋ，４２Ｌ，４２Ｍに限らず、２個の突起部を備えていてもよく、３個の突起部を備えていてもよく、５個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、２個以上の突起部を備えていればよい。そして、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、本体部４１の表面４１１において、相互に同じ直径を有していてもよく、相互に異なる直径を有していてもよい。
　図１５は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図１６は、図１５に示す線ＸＶＩ－ＸＶＩ間の陰極部材４Ｆの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図１５および図１６に示す陰極部材４Ｆを備えていてもよい。
　図１５および図１６を参照して、陰極部材４Ｆは、図９および図１０に示す陰極部材４Ｃの突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆを突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌに代えたものであり、その他は、陰極部材４Ｃと同じである。
　突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの各々は、角錐形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの各々は、本体部４８の表面４８Ａにおいて一辺の長さが数ｃｍ以下の正方形の形状を有する。また、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌは、例えば、碁盤目状に本体部４８上に配置される。この場合、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４８および突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｆは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｆは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、陰極部材４Ｆにおいては、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｆは、６個の突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌに限らず、２個の突起部を備えていてもよく、３個の突起部を備えていてもよく、５個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、２個以上の突起部を備えていればよい。そして、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、本体部４８の表面４８Ａにおいて、相互に同じ一辺の長さを有していてもよく、相互に異なる一辺の長さを有していてもよい。
　更に、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの各々は、本体部４８の表面４８Ａにおいて、正方形の形状に限らず、長方形の形状を有していてもよい。この場合、長方形の長辺および短辺の長さは、数ｃｍ以下である。
　更に、突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌの各々は、本体部４８の表面４８Ａにおいて、三角形の形状を有していてもよく、五角形の形状を有していてもよく、六角形の形状を有していてもよく、一般的には、多角形の形状を有していてもよい。この場合、多角形の最も長い対角線の長さは、数ｃｍ以下である。
　図１７は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図１８は、図１７に示す線ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ間の陰極部材４Ｇの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図１７および図１８に示す陰極部材４Ｇを備えていてもよい。
　図１７および図１８を参照して、陰極部材４Ｇは、図９に示す陰極部材４Ｃの突起部４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄ，４９Ｅ，４９Ｆを突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒに代えたものであり、その他は、陰極部材４Ｃと同じである。
　突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの各々は、角錐台状の形状を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの各々は、本体部４８の表面４８Ａにおいて一辺の長さが数ｃｍ以下の正方形の形状からなり、先端部において表面４８Ａにおける一辺の長さよりも短い一辺の長さを有する正方形の形状からなる。また、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒは、例えば、碁盤目状に本体部４８上に配置される。この場合、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの相互の間隔は、任意である。更に、本体部４８および突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒは、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｇは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒは、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｇは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、陰極部材４Ｇにおいては、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒは、碁盤目状に限らず、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。
　また、陰極部材４Ｇは、６個の突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒに限らず、２個の突起部を備えていてもよく、３個の突起部を備えていてもよく、５個以上の突起部を備えていてもよく、一般的には、２個以上の突起部を備えていればよい。そして、２個以上の突起部は、碁盤目状に配置されていてもよく、任意の間隔でランダムに配置されていてもよい。また、２個以上の突起部は、本体部４８の表面４８Ａにおいて、相互に同じ一辺の長さを有していてもよく、相互に異なる一辺の長さを有していてもよい。
　更に、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの各々は、先端部および本体部４８の表面４８Ａにおいて、正方形の形状に限らず、長方形の形状を有していてもよい。この場合、長方形の長辺および短辺の長さは、数ｃｍ以下である。
　更に、突起部４９Ｍ，４９Ｎ，４９Ｏ，４９Ｐ，４９Ｑ，４９Ｒの各々は、先端部および本体部４８の表面４８Ａにおいて、三角形の形状を有していてもよく、五角形の形状を有していてもよく、六角形の形状を有していてもよく、一般的には、多角形の形状を有していてもよい。この場合、表面４８Ａにおける多角形の最も長い対角線の長さは、数ｃｍ以下である。
　図１９は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図２０は、図１９に示す線ＸＸ－ＸＸ間における陰極部材４Ｈの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図１９および図２０に示す陰極部材４Ｈを備えていてもよい。
　図１９および図２０を参照して、陰極部材４Ｈは、図２に示す陰極部材４の突起部４２を突起部４５に代えたものであり、その他は、陰極部材４と同じである。
　突起部４５は、平面形状がリング形状からなる壁状構造を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４５は、本体部４１の直径Ｒ１に等しい外径と、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍの幅とを有する。また、突起部４５は、幅よりも大きい高さを有し、例えば、数ｍｍ～数ｃｍの高さを有する。更に、本体部４１および突起部４５は、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｈは、本体部４１をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４５は、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｈは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、突起部４５は、本体部４１の直径Ｒ１と同じ外径に限らず、本体部４１の直径Ｒ１よりも小さい外径を有していてもよい。
　図２１は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図２２は、図２１に示す線ＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ間における陰極部材４Ｉの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図２１および図２２に示す陰極部材４Ｉを備えていてもよい。
　図２１および図２２を参照して、陰極部材４Ｉは、図１９および図２０に示す陰極部材４Ｈに突起部４６を追加したものであり、その他は、陰極部材４Ｈと同じである。
　突起部４６は、平面形状がリング形状からなる壁状構造を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部４６は、突起部４５の内周側に配置され、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍの幅を有する。また、突起部４６は、幅よりも大きい高さを有し、例えば、数ｍｍ～数ｃｍの高さを有する。更に、突起部４５と突起部４６との間隔は、任意である。更に、本体部４１および突起部４５，４６は、一体的に作製される。そして、陰極部材４Ｉは、本体部４１をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４５，４６は、基板２０側へ突出している。
　陰極部材４Ｉは、ガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。
　なお、突起部４５は、突起部４６と同じ幅を有していてもよく、突起部４６と異なる幅を有していてもよい。
　図２３は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図２４は、図２３に示す線ＸＸＩＶ－ＸＸＩＶ間における陰極部材４Ｊの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図２３および図２４に示す陰極部材４Ｊを備えていてもよい。
　図２３および図２４を参照して、陰極部材４Ｊは、図１５および図１６に示す陰極部材４Ｆの突起部４９Ｇ，４９Ｈ，４９Ｉ，４９Ｊ，４９Ｋ，４９Ｌを突起部５０に代えたものであり、その他は、陰極部材４Ｆと同じである。
　突起部５０は、平面形状が四角形のリング形状からなる壁状構造を有し、ガラス状炭素からなる。そして、突起部５０は、本体部４８の周縁に沿って本体部４８上に配置される。また、突起部５０の幅は、例えば、数ｍｍ～１ｃｍであり、突起部５０の高さは、幅よりも大きく、例えば、数ｍｍ～数ｃｍである。更に、突起部５０は、本体部４８と一体的に作製される。
　陰極部材４Ｊは、平板形状を有するガラス状炭素を旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。そして、陰極部材４Ｊは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部５０は、基板２０側へ突出している。
　図２５は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概略図である。また、図２６は、図２５に示す線ＸＸＶＩ－ＸＸＶＩ間の陰極部材４Ｋの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図２５および図２６に示す陰極部材４Ｋを備えていてもよい。
　図２５および図２６を参照して、陰極部材４Ｋは、図２３および図２４に示す陰極部材４Ｊの突起部５０を突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆに代えたものであり、その他は、陰極部材４Ｊと同じである。
　突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆの各々は、平面形状が直線形状からなる壁状構造を有し、ガラス状炭素からなる。また、突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆの各々は、例えば、数ｍｍの厚みを有し、例えば、厚みよりも大きい数ｍｍ～１ｃｍの高さを有する。更に、突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆは、所望の間隔で略平行に本体部４８上に配置される。更に、本体部４８および突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆは、一体的に作製される。
　陰極部材４Ｋは、平板形状を有するガラス状炭素を突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆを有するように旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。そして、陰極部材４Ｋは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆは、基板２０側へ突出している。
　なお、陰極部材４Ｋにおいては、突起部の個数は、６個に限らず、１個以上であればよい。
　また、陰極部材４Ｋにおいては、６個の突起部４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄ，４５Ｅ，４５Ｆは、相互に同じ間隔で配置されていなくてもよく、ランダムな間隔で配置されていてもよい。
　更に、陰極部材４Ｋが複数の突起部を備える場合、複数の突起部は、平行に配置されていなくてもよい。
　図２７は、実施の形態１における更に別の陰極部材の概念図である。また、図２８は、図２７に示す線ＸＸＶＩＩＩ－ＸＸＶＩＩＩ間の陰極部材４Ｌの断面図である。
　実施の形態１においては、プラズマ装置１０は、陰極部材４に代えて図２７および図２８に示す陰極部材４Ｌを備えていてもよい。
　図２７および図２８を参照して、陰極部材４Ｌは、図２３および図２４に示す陰極部材４Ｊの突起部５０を突起部５１～５３に代えたものであり、その他は、陰極部材４Ｊと同じである。
　突起部５１～５３の各々は、平面形状が円弧状の形状からなる壁状構造を有し、ガラス状炭素からなる。また、突起部５１～５３の各々は、例えば、数ｍｍの厚みを有し、例えば、厚みよりも大きい数ｍｍ～１ｃｍの高さを有する。更に、突起部５１～５３は、所望の間隔で本体部４８上に配置される。更に、本体部４８および突起部５１～５３は、一体的に作製される。
　陰極部材４Ｌは、平板形状を有するガラス状炭素を突起部５１～５３を有するように旋盤加工またはエッチングすることによって作製される。そして、陰極部材４Ｌは、本体部４８をアーク式蒸発源３に固定することによってアーク式蒸発源３に取り付けられる。従って、突起部５１～５３は、基板２０側へ突出している。
　なお、陰極部材４Ｌにおいては、突起部の個数は、３個に限らず、１個以上であればよい。
　また、陰極部材４Ｌにおいては、３個の突起部５１～５３は、相互に同じ間隔で配置されていなくてもよく、ランダムな間隔で配置されていてもよい。
　更に、実施の形態１において使用される陰極部材は、陰極部材４から陰極部材４Ａへの変更と同じ変更が陰極部材４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇに適用されたものであってもよい。
　上記においては、各種の陰極部材４，４Ａ～４Ｌについて説明した。そして、陰極部材４，４Ａ～４Ｌの各々は、基板２０側へ突出した突起部を有する。従って、実施の形態１における陰極部材は、基板２０側へ突出した少なくとも１つの突起部を有していればよい。
　プラズマ装置１０が陰極部材４Ａ～４Ｌのいずれかを備える場合も、カーボン薄膜は、図４に示す工程図に従って製造される。この場合、工程Ｓ１において、陰極部材４Ａ～４Ｌのいずれかがアーク式蒸発源３に取り付けられる。
　図２９は、実施の形態１による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。実施の形態１によるプラズマ装置は、図２９に示すプラズマ装置１０Ａであってもよい。
　図２９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に絶縁部材１３、ベローズ１４および保持部材１５を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　トリガー電極８は、真空容器１の側壁に設けられた貫通孔１６を通って配置され、一方端が陰極部材４に対向し、他方端が保持部材１５に固定される。
　絶縁部材１３は、貫通孔１６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。ベローズ１４は、絶縁部材１３と保持部材１５との間に配置され、絶縁部材１３および保持部材１５に固定される。保持部材１５は、トリガー電極８の他方端に固定され、例えば、Ｍｏからなる。また、保持部材１５は、抵抗９を介して接地電位ＧＮＤに接続される。
　ベローズ１４は、ｚ軸方向に伸縮可能であり、ベローズ１４の保持部材１５に近い部分は、ｘ－ｙ平面における保持部材１５の移動に伴って移動可能である。
　保持部材１５は、プラズマ装置１０Ａの操作者によって、ｚ軸方向に移動されるとともに、ｘ－ｙ平面において移動される。
　なお、抵抗９と保持部材１５とを接続する配線は、実際には、螺旋状の形状を有するので、保持部材１５がｚ軸方向およびｘ－ｙ平面において移動しても、保持部材１５は、配線によって抵抗９に安定に接続される。
　プラズマ装置１０Ａを用いることによって、トリガー電極８を陰極部材４の突起部４２の任意の場所に移動させることができる。特に、複数の突起部を有する陰極部材４Ｂ～４Ｇおよび壁状構造の突起部を有する陰極部材４Ｈ～４Ｌを用いた場合、トリガー電極８を突起部の任意の場所に移動させることができ、陰極部材４Ｂ～４Ｌの突起部を万遍無く消費できる。
　プラズマ装置１０，１０Ａが陰極部材４に代えて陰極部材４Ａ～４Ｌのいずれかを備える場合も、陰極部材４と同様に、突起部における熱歪が少なくなるので、陰極部材４Ａ～４Ｌが割れるのを抑制できる。
　上記においては、各種の陰極部材４，４Ａ～４Ｌを用いてアーク式放電によってカーボン薄膜を形成したときに、陰極部材４，４Ａ～４Ｌが割れるのを抑制できることを説明した。これは、突起部（＝突起部４２等）の全体の温度が高くなり、熱歪が緩和されるためであると考えられる。従って、この発明の実施の形態においては、陰極部材は、陰極全体の温度を上昇させ、熱歪が緩和されるような構造であればよい。
　［実施の形態２］
　図３０は、実施の形態２によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図３０を参照して、実施の形態２によるプラズマ装置１００は、図１に示すプラズマ装置１０のアーク式蒸発源３をアーク式蒸発源３０に代え、陰極部材４を陰極部材４０に代え、トリガー電極８をトリガー電極１７に代え、保持部材１８、ネジ部材１９、支持部材２１、モータ２２、気動（圧縮ガス作動）機構２３およびベルト２４を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　アーク式蒸発源３０は、円柱形状を有し、真空容器１の側壁に設けられた貫通孔を通るように配置される。この場合、真空容器１の側壁とアーク式蒸発源３０との間には、Ｏリングが存在する。これによって、真空容器１内は、真空に保持される。また、アーク式蒸発源３０は、気動機構２３側に歯車３０Ａを有する。更に、アーク式蒸発源３０は、電源７に接続される。
　陰極部材４０は、アーク式蒸発源３０の真空容器１内の表面に取り付けられる。
　トリガー電極１７は、一方端が陰極部材４０に対向し、他方端が支持部材２１に固定される。そして、トリガー電極１７は、抵抗９を介して接地電位ＧＮＤに接続される。
　保持部材１８は、真空容器１に固定される。ネジ部材１９は、保持部材１８の上部部材１８Ａに設けられた貫通孔と底部部材１８Ｂに設けられた貫通孔を通って配置される。そして、ネジ部材１９は、螺旋状のネジ溝が形成されており、プラズマ装置１００の操作者によってｙ－ｚ平面内において時計回りまたは反時計回りに回転される。
　支持部材２１は、トリガー電極１７の他方端と連結されるとともに、ネジ部材１９のネジ溝と噛み合う。支持部材２１は、ネジ部材１９がｙ－ｚ平面内において時計回りに回転したとき、ｘ軸の負の方向へ移動し、ネジ部材１９がｙ－ｚ平面内において反時計回りに回転したとき、ｘ軸の正の方向へ移動する。従って、トリガー電極１７は、ネジ部材１９がｙ－ｚ平面内において回転することによって、ｘ軸に沿って移動する。
　モータ２２は、真空容器１の側壁に固定される。気動機構２３は、アーク式蒸発源３０の歯車３０Ａに連結され、支持部材（図示せず）によって支持される。そして、気動機構２３は、後述する方法によって、アーク式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸に沿って移動させる。ベルト２４は、モータ２２の歯車２２Ａとアーク式蒸発源３０の歯車３０Ａとに装着される。
　歯車２２Ａは、モータ２２の回転によって回転し、ベルト２４は、歯車２２Ａの回転を歯車３０Ａに伝達する。その結果、アーク式蒸発源３０および陰極部材４０は、ｘ－ｙ平面内において、それぞれ、アーク式蒸発源３０の中心軸および陰極部材４０の中心軸の回りに回転する。
　図３１は、図３０に示す陰極部材４０の構成を示す概略図である。図３１を参照して、陰極部材４０は、ガラス状炭素４０１と、絶縁枠４０２とを含む。ガラス状炭素４０１は、円柱形状を有し、数ｃｍφ以下の直径および数ｍｍ以上の長さを有する。ガラス状炭素４０１は、例えば、３ｍｍφまたは６ｍｍφの直径を有し、１０ｍｍの長さを有する。
　絶縁枠４０２は、円盤形状を有し、高融点の絶縁物（例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４および六方晶－ＢＮ）からなる。絶縁枠４０２の直径は、例えば、６４ｍｍφであり、ガラス状炭素４０１の長さと同じ厚みを有する。そして、絶縁枠４０２は、ガラス状炭素４０１の本数と同じ個数の貫通孔４０２Ａを有する。貫通孔４０２Ａは、ガラス状炭素４０１の直径と略同じ直径を有する。そして、複数の貫通孔４０２Ａは、同心円状に配置される。
　ガラス状炭素４０１は、絶縁枠４０２の貫通孔４０２Ａに挿入される。複数の貫通孔４０２Ａは、同心円状に配置されるので、複数のガラス状炭素４０１は、複数の貫通孔４０２Ａに挿入されると、同心円状に配置されることになる。
　絶縁枠４０２は、ガラス状炭素４０１が貫通孔４０２Ａに挿入された状態でアーク式蒸発源３０に取り付けられる。その結果、ガラス状炭素４０１の一方端は、アーク式蒸発源３０に接し、ガラス状炭素４０１は、アーク式蒸発源３０に負の電圧が印加され、放電開始と共に昇温される。
　ガラス状炭素４０１は、上述したように、円柱形状を有するので、実施の形態１において説明した突起部（突起部４２等）と見なすことができる。従って、陰極部材４０は、複数の突起部（ガラス状炭素４０１）と、複数の突起部（ガラス状炭素４０１）間に配置された絶縁枠４０２とからなる。
　図３２は、図３０に示す気動機構２３の構成を示す概略図である。図３２を参照して、気動機構２３は、シリンダ２３１と、弁２３２と、軸２３３とを含む。
　シリンダ２３１は、中空の円柱形状からなり、側壁に２つの入出力口２３１Ａ，２３１Ｂを有する。シリンダ２３１においては、入出力口２３１Ａ，２３１Ｂの各々を介して、ガス（例えば、０．５ＭＰａ程度に加圧された圧縮空気）がシリンダ２３１内に導入され、またはシリンダ２３１内のガスがシリンダ２３１外へ排出される。
　弁２３２は、円盤形状を有する。弁２３２は、軸２３３に連結され、シリンダ２３１の内壁に接して配置される。そして、弁２３２は、ｚ軸に沿って移動可能であるとともにｘ－ｙ平面内において回転可能である。弁２３２がシリンダ２３１の内壁に接して配置される結果、シリンダ２３１は、弁２３２によって２つの空間領域２３１Ｃ，２３１Ｄに仕切られる。
　軸２３３は、弁２３２を貫通するように弁２３２に固定される。そして、軸２３３は、その一方端がシリンダ２３１を貫通して歯車３０Ａに連結される。
　ガスをシリンダ２３１内の空間領域２３１Ｃ，２３１Ｄに出し入れし、空間領域２３１Ｄの圧力が空間領域２３１Ｃの圧力よりも低くなると、弁２３２は、ｚ軸の正の方向へ移動し、歯車３０Ａ、アール式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸の正の方向（基板２０に近づく方向）へ移動させる。
　また、ガスをシリンダ２３１内の空間領域２３１Ｃ，２３１Ｄに出し入れし、空間領域２３１Ｃの圧力が空間領域２３１Ｄの圧力よりも低くなると、弁２３２は、ｚ軸の負の方向へ移動し、歯車３０Ａ、アール式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸の負の方向（基板２０から遠ざかる方向）へ移動させる。
　このように、気動機構２３は、空間領域２３１Ｃ，２３１Ｄの圧力を調整することによって、歯車３０Ａ、アール式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸に沿って移動させる。
　なお、歯車３０Ａがｘ－ｙ平面内で回転しても、弁２３２が歯車３０Ａの回転に連動してｘ－ｙ平面内で回転するので、シリンダ２３１は、回転することがない。
　また、アーク式蒸発源３０を電源７に接続する配線は、アーク式蒸発源３０に固定されるのではなく、アーク式蒸発源３０に接しているので、歯車３０Ａの回転に伴ってアーク式蒸発源３０が回転しても、アーク式蒸発源３０に負の電圧を印加できる。
　図３３は、図３０に示すトリガー電極１７が陰極部材４０の全てのガラス状炭素４０１に接触する機構を説明するための図である。
　図３３を参照して、トリガー電極１７は、最内周側に配置されたガラス状炭素４０１（ガラス状炭素４０１Ａ）から最外周側に配置されたガラス状炭素４０１（例えば、ガラス状炭素４０１Ｂ）までの間をｘ軸に沿って保持部材１８、ネジ部材１９および支持部材２１によって移動される。また、陰極部材４０は、モータ２２によって、例えば、矢印ＡＲＷ１の方向へ回転され、任意の回転角度で停止する。
　その結果、陰極部材４０の全てのガラス状炭素４０１にトリガー電極１７を対向させることができる。
　プラズマ装置１００においては、保持部材１８、ネジ部材１９および支持部材２１によってトリガー電極１７をｘ軸方向に移動させ、モータ２２、歯車２２Ａ、ベルト２４および歯車３０Ａによってアーク式蒸発源３０および陰極部材４０を所望の角度だけ回転させて、トリガー電極１７を１つのガラス状炭素４０１に対向させる。そして、気動機構２３によってアーク式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸方向へ移動させて、陰極部材４０の１つのガラス状炭素４０１にトリガー電極１７を接触させ、その後、離反する際に放電が開始される。
　図３４は、図３０に示すプラズマ装置１００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３４に示す工程図は、図４に示す工程図の工程Ｓ３と工程Ｓ４との間に工程Ｓ１１，Ｓ１２を追加したものであり、その他は、図４に示す工程図と同じである。
　図３４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～Ｓ３が順次実行される。
　そして、工程Ｓ３の後、モータ２２、歯車２２Ａ、ベルト２４および歯車３０Ａによって、アーク式蒸発源３０の中心軸の回りにアーク式蒸発源３０を所望の角度だけ回転させる（工程Ｓ１１）。
　その後、トリガー電極１７の先端部が最外周側に配置されたガラス状炭素４０１（突起部）から最内周側に配置されたガラス状炭素４０１（突起部）までの範囲で移動するようにトリガー電極１７を移動させる（工程Ｓ１２）。これによって、トリガー電極１７が１つのガラス状炭素４０１（突起部）に対向する。
　そして、上述した工程Ｓ４～工程Ｓ８を順次実行する。これによって、カーボン薄膜の製造が終了する。この場合、工程Ｓ４においては、トリガー電極１７は、気動機構２３によって陰極部材４０の１つのガラス状炭素４０１に接触され、その後、離反される。そして、トリガー電極１７が１つのガラス状炭素４０１から離反する際に放電が開始される。
　図３４に示す工程図においては、放電が停止された場合、工程Ｓ１１，Ｓ１２が繰り返し実行されるので、放電が停止したときにトリガー電極１７が対向していたガラス状炭素４０１（突起部）と異なるガラス状炭素４０１（突起部）にトリガー電極１７を対向させることができる。従って、放電が停止しても、次々と別のガラス状炭素４０１を用いてカーボン薄膜を製造できる。
　また、陰極部材４０は、複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）間に配置された絶縁枠４０２を備えるので、１つのガラス状炭素４０１を用いてアーク放電が発生しているときに、アークスポットが別のガラス状炭素４０１へ移動するのを抑制できる。
　図３５は、実施の形態２による他のプラズマ装置の構成を示す概略図である。実施の形態２によるプラズマ装置は、図３５に示すプラズマ装置１００Ａであってもよい。
　図３５を参照して、プラズマ装置１００Ａは、図３０に示すプラズマ装置１００の保持部材１８、ネジ部材１９および支持部材２１を削除し、トリガー電極１７をトリガー電極２５に代え、ハンドル部材２６を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　トリガー電極２５は、一方端が陰極部材４０に対向し、他方端が真空容器１の外部に配置されるように真空容器１の側壁に設けられた貫通孔を通って配置される。この場合、貫通孔の部分においては、真空容器１とトリガー電極２５との間に、Ｏリングが配置される。
　ハンドル部材２６は、絶縁部材からなり、トリガー電極２５の他方端に固定される。そして、ハンドル部材２６は、プラズマ装置１００Ａの操作者によって、ｘ－ｙ平面内において回転される。
　なお、トリガー電極２５は、ハンドル部材２６の貫通孔を介して配線によって抵抗９に接続される。
　図３６は、図３５に示すトリガー電極２５が陰極部材４０の全てのガラス状炭素４０１に接触する機構を説明するための図である。
　図３６を参照して、トリガー電極２５は、ハンドル部材２６がｘ－ｙ平面内において回転されることによって、最内周側に配置されたガラス状炭素４０１（ガラス状炭素４０１Ａ）から最外周側に配置されたガラス状炭素４０１（例えば、ガラス状炭素４０１Ｂ）までの間を円弧状に移動される。また、陰極部材４０は、モータ２２によって、例えば、矢印ＡＲＷ１の方向へ回転され、所望の回転角度で停止する。
　その結果、陰極部材４０の全てのガラス状炭素４０１にトリガー電極２５を対向させることができる。
　プラズマ装置１００Ａにおいては、ハンドル部材２６によってトリガー電極２５を円弧状に移動させ、モータ２２、歯車２２Ａ、ベルト２４および歯車３０Ａによってアーク式蒸発源３０および陰極部材４０を所望の角度だけ回転させて、トリガー電極２５を１つのガラス状炭素４０１に対向させる。そして、気動機構２３によってアーク式蒸発源３０および陰極部材４０をｚ軸方向へ移動させて、陰極部材４０の１つのガラス状炭素４０１にトリガー電極２５を接触させ、その後、離反させる。
　プラズマ装置１００Ａを用いたカーボン薄膜の製造は、図３４に示す工程図に従って行われる。この場合、工程Ｓ１２において、トリガー電極２５は、ハンドル部材２６がｘ－ｙ平面内において回転されることによって、最内周側に配置されたガラス状炭素４０１（ガラス状炭素４０１Ａ）から最外周側に配置されたガラス状炭素４０１（例えば、ガラス状炭素４０１Ｂ）までの範囲を円弧状に移動される。
　プラズマ装置１００Ａを用いた場合も、工程Ｓ６において放電が停止された場合、工程Ｓ１１，Ｓ１２が繰り返し実行されるので、放電が停止したときにトリガー電極２５が対向していたガラス状炭素４０１（突起部）と異なるガラス状炭素４０１（突起部）にトリガー電極２５を対向させることができる。従って、放電が停止しても、次々と別のガラス状炭素４０１を用いてカーボン薄膜を製造できる。
　また、陰極部材４０は、複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）間に配置された絶縁枠４０２を備えるので、１つのガラス状炭素４０１を用いてアーク放電が発生しているときに、アークスポットが別のガラス状炭素４０１へ移動するのを抑制できる。
　なお、上記においては、ガラス状炭素４０１の直径は、絶縁枠４０２の貫通孔４０２Ａの直径と略同じであるので、ガラス状炭素４０１は、絶縁枠４０２に接するように貫通孔４０２Ａに挿入される。しかし、放電中にはガラス状炭素４０１が主として加熱されるため、周縁部の絶縁枠４０２との温度差が大きくなり、ガラス状炭素４０１に熱歪が生じ、割れる可能性がある。
　そこで、実施の形態２においては、絶縁枠４０２の貫通孔４０２Ａの直径は、ガラス状炭素４０１が絶縁枠４０２に接しないように決定されることが好ましい。例えば、ガラス状炭素４０１の直径が１０ｍｍφである場合、貫通孔４０２Ａの直径を１１ｍｍφ～１２ｍｍφに設定するのが好ましい。
　これによって、ガラス状炭素４０１は、絶縁枠４０２に接し難くなり、熱歪が生じ難い。従って、ガラス状炭素４０１が割れるのを更に抑制できる。
　上述したように、実施の形態２によるプラズマ装置１００，１００Ａは、トリガー電極１７，２５を複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の各々に対向させて複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の全てを用いてカーボン薄膜を製造する。
　そして、プラズマ装置１００は、トリガー電極１７を所望の距離だけｘ軸に沿って直線状に移動させる移動機構と、陰極部材４０を所望の角度だけ回転させる回転機構とによって、トリガー電極１７を複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の各々に対向させ、気動機構２３によってトリガー電極１７を複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の各々に接触または離反させることを特徴とする。
　また、プラズマ装置１００Ａは、トリガー電極２５を所望の距離だけ円弧状に移動させる移動機構と、陰極部材４０を所望の角度だけ回転させる回転機構とによって、トリガー電極２５を複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の各々に対向させ、気動機構２３によってトリガー電極１７を複数のガラス状炭素４０１（複数の突起部）の各々に接触または離反させることを特徴とする。
　実施の形態２においては、保持部材１８、ネジ部材１９および支持部材２１は、「移動機構」を構成する。
　また、実施の形態２においては、モータ２２、歯車２２Ａ、ベルト２４および歯車３０Ａは、「回転機構」を構成する。
　実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
　［実施の形態３］
　図３７は、実施の形態３によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図３７を参照して、実施の形態３によるプラズマ装置２００は、図１に示すプラズマ装置１０のアーク式蒸発源３をアーク式蒸発源３Ａに代え、陰極部材４を陰極部材１４０に代え、絶縁部材２７、ベアリング２８および送出機構２９を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　絶縁部材２７は、真空容器１の側壁に設けられた貫通孔１Ｂ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。
　アーク式蒸発源３Ａは、中空の円柱形状からなり、絶縁部材２７に固定される。そして、アーク式蒸発源３Ａは、電源７の負極に接続される。
　陰極部材１４０は、陰極部材４と同じ材料からなり、円柱形状を有する。また、陰極部材１４０は、例えば、数ｃｍφ以下の直径および数ｍｍ以上の長さを有する。そして、陰極部材１４０は、真空容器１の側壁に設けられた貫通孔１Ｂを通って配置され、一方端がトリガー電極８の一方端に対向する。
　ベアリング２８は、金属材料からなり、アーク式蒸発源３Ａおよび陰極部材１４０に接し、アーク式蒸発源３Ａと陰極部材１４０との間に配置される。そして、陰極部材１４０は、送出機構２９によってｚ軸方向へ送り出される。
　送出機構２９は、アーク式蒸発源３Ａの内部に配置され、後述する方法によって陰極部材１４０をｚ軸方向へ送り出す。
　図３８は、図３７に示す送出機構２９の構成を示す概略図である。図３８を参照して、送出機構２９は、棒部材２９１と、凹凸部材２９２と、歯車２９３と、モータ２９４と、台部材２９５とを含む。
　棒部材２９１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２９１は、一方端が陰極部材１４０に連結される。凹凸部材２９２は、棒部材２９１に固定される。歯車２９３は、凹凸部材２９２に嵌合する。モータ２９４は、台部材２９５上に配置される。そして、モータ２９４の回転軸２９４Ａは、歯車２９３に連結される。台部材２９５は、アーク式蒸発源３Ａ上に配置される。
　モータ２９４は、回転軸２９４Ａを介して歯車２９３を時計回りに回転させる。その結果、棒部材２９１は、歯車２９３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２９は、陰極部材１４０をｚ軸方向へ送り出すことができる。
　上述したように、アーク式蒸発源３Ａは、絶縁部材２７に固定され、絶縁部材２７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３Ａ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。
　また、ベアリング２８は、金属材料からなり、アーク式蒸発源３Ａおよび陰極部材１４０の両方に接しているので、トリガー電極８が陰極部材１４０の一方端に接触することによって、陰極部材１４０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１４０、ベアリング２８およびアーク式蒸発源３Ａを介して電流が流れる。その結果、陰極部材１４０の温度が上昇する。
　この場合、陰極部材１４０は、陰極部材４の突起部４２と同じ直径を有するので、昇温（均熱化）され易くなり、熱歪が少なくなる。
　従って、陰極部材１４０が割れるのを抑制できる。
　プラズマ装置２００においては、アーク放電によって陰極部材１４０が消耗すると、陰極部材１４０の先端部（基板２０側の先端部）が消耗前の先端部と同じ位置になるように送出機構２９によって陰極部材１４０を基板２０側へ送り出す。
　これによって、安定したアーク放電を長時間持続することができる。その結果、膜厚の厚いカーボン薄膜を製造できる。また、生産性を向上できる。
　陰極部材１４０を基板２０側へ移動させるタイミングとしては、例えば、一定の放電時間が経過したタイミングが想定される。
　一定の放電時間が経過したタイミングは、より具体的には、１回の成膜が終了したタイミングである。
　また、陰極部材１４０は、基板２０に堆積されたカーボン薄膜の膜厚分布またはカーボン薄膜の成膜速度が所望の範囲に入るように送出機構２９によって基板２０側へ送り出される。
　図３９は、図３７に示すプラズマ装置２００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３９に示す工程図は、図４に示す工程図に工程Ｓ２１～Ｓ２４を追加したものであり、その他は、図４に示す工程図と同じである。
　なお、図３９に示す工程図は、１回の成膜が終了したタイミングで陰極部材１４０を送り出すときの工程図である。
　図３９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。そして、工程Ｓ６において、放電が停止していないと判定されると、１回の成膜が終了したか否かが更に判定される（工程Ｓ２１）。
　工程Ｓ２１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、工程Ｓ６，Ｓ７，Ｓ２１が繰り返し実行される。
　一方、工程Ｓ２１において、１回の成膜が終了したと判定されたとき、真空容器１を大気開放して基板２０を交換する（工程Ｓ２２）。そして、陰極部材１４０が使用可能であるか否かが更に判定される（工程Ｓ２３）。
　工程Ｓ２３において、陰極部材１４０が使用可能であると判定されたとき、送出機構２９は、消耗後の陰極部材１４０の先端部の位置が消耗前の陰極部材１４０の先端部の位置になるように陰極部材１４０を基板２０側へ送り出す（工程Ｓ２４）。
　そして、上述した工程Ｓ２～Ｓ７，Ｓ２１～Ｓ２４が繰り返し実行され、工程Ｓ２３において、陰極部材１４０が使用可能でないと判定されると、一連の動作が終了する。
　このように、図３９に示す工程図に従えば、陰極部材１４０を、１回、アーク式蒸発源３Ａに取り付けると、陰極部材１４０が使用不可能になるまで、陰極部材１４０が基板２０側へ繰り返し送り出される。その結果、陰極部材を頻繁に交換する必要がなくなり、カーボン薄膜の生産性を向上できる。
　また、陰極部材１４０が使用不可能になるまでには、複数回のカーボン薄膜の成膜が実行されるが、各回のカーボン薄膜の成膜においては、陰極部材１４０の先端部の位置を常に一定の位置に保持できるので、アーク放電を安定して長時間持続することができ、カーボン薄膜の生産性を極めて向上できる。
　更に、工程Ｓ２１において、カーボン薄膜の膜厚が所望の膜厚に達したか否かを判定することによって、カーボン薄膜の膜厚が所望の膜厚に達するまで、カーボン薄膜が繰り返し基板２０上に堆積されることになり、膜厚が厚いカーボン薄膜を製造できる。
　なお、プラズマ装置２００においては、陰極部材１４０は、断面が円形に限らず、断面が三角形、四角形および五角形等であってもよく、一般的には、断面が多角形であってもよい。
　また、プラズマ装置２００は、複数個の陰極部材１４０を備えていてもよい。この場合、隣接する２つの陰極部材１４０間にも、ベアリング２８と同じベアリングが陰極部材１４０に接触するように配置される。
　更に、プラズマ装置２００は、陰極部材１４０に代えて陰極部材４，４Ａ～４Ｌのいずれかを備えていてもよい。
　実施の形態３におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
　［実施の形態４］
　図４０は、実施の形態４によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図４０を参照して、実施の形態４によるプラズマ装置３００は、図１に示すプラズマ装置１０のトリガー電極８をトリガー電極３０１に代えたものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　トリガー電極３０１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３０１は、例えば、Ｍｏからなり、抵抗９を介して接地ノードＧＮＤに接続される。
　図４１は、図４０に示すトリガー電極３０１の一方端側の断面図である。図４２は、図４０に示すトリガー電極３０１の一方端側の陰極部材４側から見た平面図である。
　図４１および図４２を参照して、トリガー電極３０１は、本体部３０１１と、先端部３０１２と、薄膜部３０１３と、ネジ３０１４とを含む。
　本体部３０１１は、例えば、６ｍｍΦの直径を有する。先端部３０１２は、本端部３０１１の一方端に固定される。そして、先端部３０１２は、本体部３０１１よりも薄い厚みを有し、例えば、３．１ｍｍの厚みを有する。また、先端部３０１２は、例えば、１０ｍｍの長さを有する。なお、本体部３０１１および先端部３０１２は、一体的に作製される。
　薄膜部３０１３は、一方端がネジ３０１４によってトリガー電極３０１の先端部３０１２に固定される。薄膜部３０１３は、例えば、Ｍｏからなり、株式会社ニラコ製の薄板からなる。そして、薄膜部３０１３は、例えば、３０ｍｍの長さＬ１および０．１ｍｍの厚みを有する。また、薄膜部３０１３は、本体部３０１１の幅よりも広い幅を有する。
　ネジ３０１４は、例えば、六角穴付Ｍ３ネジからなる。
　トリガー電極３０１は、薄膜部３０１３が陰極部材４に対向するように配置される。そして、トリガー電極３０１がｚ軸方向に移動されることによって、薄膜部３０１３は、陰極部材４の突起部４２に接触または離反する。この場合、薄膜部３０１３は、０．１ｍｍの厚みを有するため、トリガー電極３０１がｚ軸方向へ移動することによってたわむ。その結果、薄膜部３０１３が陰極部材４の突起部４２に接触しても突起部４２の破損を防止できる。
　＜実験＞
　陰極部材４の破損の有無について実験を行った。実験方法は、次のとおりである。真空容器１内を排気装置（図示せず）によって９．９×１０－３Ｐａまで排気し、アーク電流を８０Ａに設定し、正常に放電点弧したか否か、および陰極部材４が破損したか否かの実験を行った。そして、実験は、１０回行われた。
　なお、陰極部材４は、グラファイトからなる本体部４１と、３ｍｍΦのガラス状炭素（ＧＣ２０ＳＳ：東海ファインカーボン社製）からなる突起部４２とによって構成された。また、陰極部材４は、毎回、新品と交換し、繰り返し使用することによる影響を排除した。
　実験結果は、次のとおりである。トリガー電極３０１を用いることにより、１０回連続して正常に放電点弧することが確認された。そして、陰極部材４の突起部４２は、破損せず、薄膜部３０１３を一度も交換することが無かった。
　先端部３０１２に薄膜部３０１３を取り付けた構造からなるトリガー電極３０１を用いることにより、陰極部材４の突起部４２の破損を防止して放電点弧を安定して行えることが実証された。
　なお、実施の形態４においては、薄膜部３０１３は、タングステン、タンタルおよびＳＵＳ３０４等で構成されていてもよい。また、薄膜部３０１３は、０．１ｍｍに限らず、０．３ｍｍまたは０．５ｍｍの厚みを有していてもよい。そして、薄膜部３０１３は、一般的には、導電性を有する可撓性物質からなっていればよい。
　また、プラズマ装置３００を用いたカーボン薄膜の製造は、図４に示す工程Ｓ１～工程Ｓ８に従って実行される。
　更に、実施の形態４によるプラズマ装置は、図２９に示すプラズマ装置１０Ａのトリガー電極８をトリガー電極３０１に代えたプラズマ装置であってもよく、図３０に示すプラズマ装置１００のトリガー電極１７をトリガー電極３０１に代えたプラズマ装置であってもよく、図３５に示すプラズマ装置１００Ａのトリガー電極２５をトリガー電極３０１に代えたプラズマ装置であってもよく、図３７に示すプラズマ装置２００のトリガー電極８をトリガー電極３０１に代えたプラズマ装置であってもよい。
　実施の形態４におけるその他の説明は、実施の形態１～実施の形態３における説明と同じである。
　［実施の形態５］
　図４３は、実施の形態５によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図４３を参照して、実施の形態５によるプラズマ装置４００は、図１に示すプラズマ装置１０のトリガー電極８をトリガー電極４１０に代えたものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　トリガー電極４１０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４１０は、例えば、Ｍｏからなり、抵抗９を介して接地ノードＧＮＤに接続される。
　図４４は、図４３に示すトリガー電極４１０の一方端側の断面図である。図４５は、図４３に示すトリガー電極４１０の一方端側の陰極部材４側から見た平面図である。
　図４４および図４５を参照して、トリガー電極４１０は、本端部４１０１と、湾曲部４１０２と、薄板部４１０３と、ネジ４１０４，４１０５とを含む。
　本端部４１０１は、例えば、Ｍｏからなり、３ｍｍΦの直径を有する。本体部４１０１は、先端部４１０１Ａを有する。先端部４１０１Ａは、例えば、１．６ｍｍの厚みおよび５ｍｍの長さＬ２を有する。
　湾曲部４１０２は、例えば、Ｍｏからなり、３ｍｍΦの直径を有する。湾曲部４１０２は、先端部４１０２Ａおよび突出部４１０２Ｂを有する。先端部４１０２Ａは、例えば、１．６ｍｍの厚みおよび５ｍｍの長さＬ３を有する。
　湾曲部４１０２において、先端部４１０２Ａの端面から突出部４１０２Ｂの中心軸までの長さＬ４は、例えば、２０ｍｍである。また、湾曲部４１０２において、突出部４１０２Ｂの端面から湾曲部４１０２の中心軸までの長さＬ５は、例えば、１０ｍｍである。更に、湾曲部４１０２における曲率半径Ｒ３は、３ｍｍである。
　このように、湾曲部４１０２は、３ｍｍΦの直径を有するので、上述したトリガー電極３０１の薄膜部３０１３よりも大きい体積を有する。
　薄板部４１０３は、その一方端がネジ４１０４によって本体部４１０１の先端部４１０１Ａに固定され、他方端がネジ４１０５によって湾曲部４１０２の先端部４１０２Ａに固定される。薄板部４１０３は、例えば、０．５ｍｍの厚み、３０ｍｍの長さＬ６および１０ｍｍの幅Ｗ１を有する。そして、薄板部４１０３は、板バネとして機能する。
　ネジ４１０４，４１０５の各々は、六角穴付きＭ２のネジからなる。
　トリガー電極４１０は、湾曲部４１０２の突出部４１０２Ｂが陰極部材４に対向するように配置される。
　図４６は、図４３に示すトリガー電極４１０が陰極部材４の突起部４２に接触したときの概念図である。図４６を参照して、トリガー電極４１０がｚ軸方向に移動されることによって、トリガー電極４１０の湾曲部４１０２は、陰極部材４の突起部４２に接触し、薄板部４１０３が陰極部材４側へ突出するように円弧状に湾曲する。その結果、湾曲部４１０２が陰極部材４の突起部４２に接触しても突起部４２の破損を防止できる。
　また、アーク電流がトリガー電極４１０と陰極部材４との接触部分に集中的に流れた場合でも、トリガー電極４１０の湾曲部４１０２の体積がトリガー電極３０１の薄膜部３０１３の体積よりも大きいので、湾曲部４１０２が容易に蒸発消耗することを防止でき、トリガー電極４１０の長寿命化を図ることができる。
　図４７は、実施の形態５における他のトリガー電極の断面図である。プラズマ装置４００は、トリガー電極４１０に代えて図４７に示すトリガー電極４１０Ａを備えていてもよい。
　図４７を参照して、トリガー電極４１０Ａは、図４４および図４５に示すトリガー電極４１０の薄板部４１０３をばね部４１０６に代えたものであり、その他は、トリガー電極４１０と同じである。
　ばね部４１０６は、その一方端がネジ４１０４によって本体部４１０１の先端部４１０１Ａに固定され、他方端がネジ４１０５によって湾曲部４１０２の先端部４１０２Ａに固定される。
　そして、ばね部４１０６は、例えば、８ｍｍΦの直径を有するＭｏ製のワイヤを螺旋状に巻いた構造からなる。
　トリガー電極４１０Ａを用いた場合も、トリガー電極４１０Ａがｚ軸方向に移動されることによって、トリガー電極４１０Ａの湾曲部４１０２は、陰極部材４の突起部４２に接触し、ばね部４１０６が陰極部材４側へ突出するように円弧状に湾曲する。その結果、湾曲部４１０２が陰極部材４の突起部４２に接触しても突起部４２の破損を防止できる。
　また、トリガー電極４１０と同様に、トリガー電極４１０Ａの長寿命化を図ることができる。
　なお、実施の形態５においては、薄板部４１０３およびばね部４１０６の各々は、タングステン、タンタルおよびＳＵＳ３０４等で構成されていてもよい。また、薄板部４１０３は、０．５ｍｍに限らず、０．３ｍｍまたは０．７ｍｍの厚みを有していてもよい。そして、薄板部４１０３およびばね部４１０６の各々は、一般的には、導電性を有する可撓性物質からなっていればよい。
　また、プラズマ装置４００を用いたカーボン薄膜の製造は、図４に示す工程Ｓ１～工程Ｓ８に従って実行される。
　更に、実施の形態５によるプラズマ装置は、図２９に示すプラズマ装置１０Ａのトリガー電極８をトリガー電極４１０，４１０Ａに代えたプラズマ装置であってもよく、図３０に示すプラズマ装置１００のトリガー電極１７をトリガー電極４１０，４１０Ａに代えたプラズマ装置であってもよく、図３５に示すプラズマ装置１００Ａのトリガー電極２５をトリガー電極４１０，４１０Ａに代えたプラズマ装置であってもよく、図３７に示すプラズマ装置２００のトリガー電極８をトリガー電極４１０，４１０Ａに代えたプラズマ装置であってもよい。
　実施の形態５におけるその他の説明は、実施の形態１～実施の形態３における説明と同じである。
　［実施の形態６］
　図４８は、実施の形態６によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図４８を参照して、実施の形態６によるプラズマ装置５００は、図３０に示すプラズマ装置１００に電圧計５０１、制御装置５０２およびモータ５０３を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１００と同じである。
　電圧計５０１は、アーク式蒸発源３０と接地電位ＧＮＤとの間に接続される。電圧計５０１は、アーク放電中の放電電圧Ｖｄを検出し、その検出した放電電圧Ｖｄを制御装置５０２へ出力する。
　制御装置５０２は、電圧計５０１から放電電圧Ｖｄを受ける。そして、制御装置５０２は、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜をしきい値Ｖｄ＿ｔｈと比較し、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であるとき、トリガー電極１７をｘ軸方向へ所望の距離だけ移動させるようにモータ５０３を制御し、アーク式蒸発源３０を所望の角度だけ回転させるようにモータ２２を制御し、陰極部材４０がトリガー電極１７に接触または離反するように気動機構２３を制御する。一方、制御装置５０２は、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈよりも大きいとき、モータ２２，５０３および気動機構２３を制御しない。
　図４９は、アーク電圧の時間変化を示す図である。図４９において、縦軸は、アーク電圧（＝放電電圧Ｖｄ）を表わし、横軸は、放電開始からの時間を表わす。なお、図４９に示すアーク電圧の時間変化は、直径が３ｍｍΦであり、長さが６０ｍｍである柱状形状のガラス状炭素４０１を用いて測定されたものである。この場合、放電電流を８０Ａ一定とした。
　図４９を参照して、アーク電圧（＝放電電圧Ｖｄ）の絶対値は、放電開始直後において、３５Ｖ程度であり、放電開始後、３００秒以上で２２Ｖ程度になる。そして、放電開始後、３００秒におけるガラス状炭素４０１の長さは、３ｍｍであった。
　放電開始からの時間が２５０秒から３００秒の間では、アーク電圧（＝放電電圧Ｖｄ）は、－２５Ｖ程度であるので、しきい値Ｖｄ＿ｔｈを２５Ｖに設定すれば、制御装置５０２は、絶対値｜Ｖｄ｜が２５Ｖ（＝しきい値Ｖｄ＿ｔｈ）以下であるとき、トリガー電極１７をｘ軸方向へ所望の距離だけ移動させるようにモータ５０３を制御し、アーク式蒸発源３０を所望の角度だけ回転させるようにモータ２２を制御し、陰極部材４０がトリガー電極１７に接触または離反するように気動機構２３を制御する。一方、制御装置５０２は、絶対値｜Ｖｄ｜が２５Ｖ（＝しきい値Ｖｄ＿ｔｈ）よりも大きいとき、モータ２２，５０３および気動機構２３を制御しない。
　これによって、１つのガラス状炭素４０１の長さが３ｍｍ程度になると、別のガラス状炭素４０１を用いて放電点弧し、カーボン薄膜を基板２０上に堆積できる。
　その結果、複数のガラス状炭素４０１をバッキングプレート上に設置する場合、１つのガラス状炭素４０１に点弧して放電させた後、消弧のタイミングが遅れると、アークスポットがバッキングプレートに移動し、バッキングプレートを損傷するだけでなく、バッキングプレートからの蒸発物がカーボン薄膜に混入し、カーボン薄膜の品質の低下および密着性の低下という問題が発生する。
　しかし、実施の形態６においては、１つのガラス状炭素４０１の長さが３ｍｍ程度になると、消弧して別のガラス状炭素に点弧して放電させるので、上記の問題が発生しない。
　従って、バッキングプレートの損傷を防止できるとともに、カーボン薄膜の品質および密着性を向上できる。
　図５０は、図４８に示すプラズマ装置５００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５０に示す工程図は、図３４に示す工程図の工程Ｓ６を工程Ｓ３１，Ｓ３２に代え、工程Ｓ３３～Ｓ３６を追加したものであり、その他は、図３４に示す工程図と同じである。
　図５０を参照して、プラズマ装置５００を用いたカーボン薄膜の製造が開始されると、上述した工程Ｓ１～Ｓ３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ４，Ｓ５が順次実行される。
　そして、工程Ｓ５の後、電圧計５０１が放電電圧Ｖｄを検出し（工程Ｓ３１）、制御装置５０２は、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する（工程Ｓ３２）。
　工程Ｓ３２において、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈよりも大きいと判定されたとき、膜厚が所望の膜厚であるか否かが判定される（工程Ｓ３３）。この場合、予めカーボン薄膜の成膜速度を測定しておき、その成膜速度に放電時間を乗算してカーボン薄膜の膜厚を求める。そして、その求めた膜厚が所望の膜厚であるか否かが判定される。
　工程Ｓ３３において、膜厚が所望の膜厚であると判定されたとき、一連の動作は、終了する。
　一方、工程Ｓ３３において、膜厚が所望の膜厚でないと判定されたとき、一連の動作は、工程Ｓ３１に戻り、工程Ｓ３２において、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されるまで、または工程Ｓ３３において、膜厚が所望の膜厚であると判定されるまで、工程Ｓ３１～Ｓ３３が繰り返し実行される。
　そして、工程Ｓ３２において、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されると、成膜を終了するか否かが判定される（工程Ｓ３４）。
　工程Ｓ３４において、成膜を終了しないと判定されたとき、上述した工程Ｓ７が実行され、放電を消弧する（工程Ｓ３５）。
　そして、制御装置５０２は、別のガラス状炭素４０１をトリガー電極１７に対向させるようにモータ２２，５０３および気動機構２３を制御する（工程Ｓ３６）。
　その後、一連の動作は、工程Ｓ３へ戻り、工程Ｓ３４において、成膜を終了すると判定されるまで、上述した工程Ｓ３，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ７，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６が繰り返し実行される。そして、工程Ｓ３４において、成膜を終了すると判定されると、カーボン薄膜の製造が終了する。
　なお、上記においては、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されたとき、別のガラス状炭素４０１を用いて放電させると説明したが、実施の形態６においては、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下になると、別のガラス状炭素４０１を用いて放電させるようにしてもよい。
　上述したように、放電電流は、８０Ａ一定であるので、放電電圧Ｖｄを検出すれば、放電抵抗Ｒｄを計算できる。上記の例では、放電開始直後、放電抵抗Ｒｄは、Ｒｄ＝３５／８０＝０．４４Ωになり、放電開始後、３００秒以降において、放電抵抗Ｒｄは、Ｒｄ＝２２／８０＝０．２８Ωになる。
　従って、例えば、しきい値Ｒｄ＿ｔｈを０．３０Ωに設定することによって、制御装置５０２は、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下であると判定すると、別のガラス状炭素４０１がトリガー電極１７に対向するようにモータ２２，５０３および気動機構２３を制御し、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈよりも大きいと判定すると、モータ２２，５０３および気動機構２３を制御しないようにできる。
　放電抵抗Ｒｄを用いてカーボン薄膜を製造する場合も、カーボン薄膜は、図５０に示す工程図に従って製造される。この場合、制御装置５０２は、放電電圧Ｖｄを電圧計５０１から受けると、放電抵抗Ｒｄを演算し、工程Ｓ３２において、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する。
　放電抵抗Ｒｄを用いてカーボン薄膜を製造した場合も、上述した効果を得ることができる。
　また、実施の形態６においては、放電開始から一定時間（＝例えば、３００秒）が経過すると、使用中のガラス状炭素４０１を消弧し、別のガラス状炭素４０１に点弧するようにしてもよい。
　この場合、工程Ｓ３１において、放電開始からの経過時間が計測され、工程Ｓ３２において、経過時間がしきい値（＝３００秒）以上であるか否かが判定される。そして、経過時間がしきい値（＝３００秒）以上であるとき、工程Ｓ３４，Ｓ７，Ｓ３５，Ｓ３６が順次実行され、一連の動作が工程Ｓ３へ戻る。一方、経過時間がしきい値（＝３００秒）よりも短い場合、一連の動作は、工程Ｓ３３へ移行する。
　放電開始からの経過時間を用いてカーボン薄膜を製造した場合も、上述した効果を得ることができる。
　なお、制御装置５０２は、電圧計５０１から放電電圧Ｖｄを受けると、その受けた放電電圧Ｖｄを積分回路によって積分し、放電電圧Ｖｄの積分値の絶対値を絶対値｜Ｖｄ｜として求めるようにしてもよい。放電電圧Ｖｄは、図４９に示すように変動が激しいので、放電電圧Ｖｄの積分値の絶対値をしきい値Ｖｄ＿ｔｈと比較する方が、正確に比較できるからである。
　また、実施の形態６においては、プラズマ装置５００は、トリガー電極１７に代えて、トリガー電極３０１，４１０，４１０Ａのいずれかを備えていてもよい。
　実施の形態６におけるその他の説明は、実施の形態１，４，５と同じである。
　［実施の形態７］
　図５１は、実施の形態７によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図５１を参照して、実施の形態７によるプラズマ装置６００は、図３７に示すプラズマ装置２００に電圧計５０１および制御装置５０２を追加したものであり、その他は、プラズマ装置２００と同じである。
　プラズマ装置６００においては、電圧計５０１は、アーク式蒸発源３Ａと接地電位ＧＮＤとの間に接続される。
　制御装置５０２は、上述したように、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する。そして、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されたとき、制御装置５０２は、陰極部材１４０を一定の距離だけ基板２０側へ送り出すように送出機構２９を制御する。一方、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈよりも大きいと判定されたとき、制御装置５０２は、送出機構２９を制御しない。
　上述した例では、放電開始から３００秒が経過すると、柱状形状の陰極部材１４０の長さは、６０ｍｍから３ｍｍに短くなる。
　従って、絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されたとき、制御装置５０２は、陰極部材１４０を５７ｍｍ（＝６０ｍｍ－３ｍｍ）だけ基板２０側へ送り出すように送出機構２９を制御する。
　その結果、陰極部材１４０の先端部の位置を一定の位置に保持して点弧できるので、安定してアーク放電を発生させることができる。
　図５２は、図５１に示すプラズマ装置６００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５２に示す工程図は、図３９に示す工程図の工程Ｓ２１～Ｓ２４を削除し、工程Ｓ６，Ｓ７を工程Ｓ３１～Ｓ３４に代え、工程Ｓ３５を追加したものであり、その他は、図３９に示す工程図と同じである。
　図５２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～Ｓ５，Ｓ３１～Ｓ３４が順次実行される。
　そして、工程Ｓ３４において、成膜を終了しないと判定されたとき、送出機構２９によって陰極部材１４０を所望の距離だけ基板２０側へ送り出す（工程Ｓ３５）。
　その後、一連の動作は、工程Ｓ３１へ戻り、工程Ｓ３４において、成膜を終了すると判定されるまで、上述したＳ３１～Ｓ３５が繰り返し実行される。そして、工程Ｓ３４において、成膜を終了すると判定されると、カーボン薄膜の製造が終了する。
　なお、上記においては、放電電圧Ｖｄの絶対値｜Ｖｄ｜がしきい値Ｖｄ＿ｔｈ以下であると判定されたとき、陰極部材１４０を所望の距離だけ基板２０側へ送り出すと説明したが、実施の形態７においては、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下になると、陰極部材１４０を所望の距離だけ基板２０側へ送り出すようにしてもよい。
　上述したように、放電電流は、８０Ａ一定であるので、放電電圧Ｖｄを検出すれば、放電抵抗Ｒｄを計算できる。上記の例では、放電開始直後、放電抵抗Ｒｄは、Ｒｄ＝３５／８０＝０．４４Ωになり、放電開始後、３００秒以降において、放電抵抗Ｒｄは、Ｒｄ＝２２／８０＝０．２８Ωになる。
　従って、例えば、しきい値Ｒｄ＿ｔｈを０．３０Ωに設定することによって、制御装置５０２は、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下であると判定すると、陰極部材１４０を所望の距離だけ基板２０側へ送り出すように送出機構２９を制御し、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈよりも大きいと判定すると、送出機構２９を制御しないようにできる。
　放電抵抗Ｒｄを用いてカーボン薄膜を製造する場合も、カーボン薄膜は、図５２に示す工程図に従って製造される。この場合、制御装置５０２は、放電電圧Ｖｄを電圧計５０１から受けると、放電抵抗Ｒｄを演算し、工程Ｓ３２において、放電抵抗Ｒｄがしきい値Ｒｄ＿ｔｈ以下であるか否かを判定する。
　放電抵抗Ｒｄを用いてカーボン薄膜を製造した場合も、上述した効果を得ることができる。
　また、実施の形態７においては、放電開始から一定時間（＝例えば、３００秒）が経過すると、使用中のガラス状炭素４０１を消弧し、陰極部材１４０を所望の距離だけ基板２０側へ送り出すようにしてもよい。
　この場合、工程Ｓ３１において、放電開始からの経過時間が計測され、工程Ｓ３２において、経過時間がしきい値（＝３００秒）以上であるか否かが判定される。そして、経過時間がしきい値（＝３００秒）以上であるとき、工程Ｓ３４，Ｓ３５が順次実行され、一連の動作が工程Ｓ３１へ戻る。一方、経過時間がしきい値（＝３００秒）よりも短い場合、一連の動作は、工程Ｓ３３へ移行する。
　放電開始からの経過時間を用いてカーボン薄膜を製造した場合も、上述した効果を得ることができる。
　更に、実施の形態７においては、プラズマ装置６００は、トリガー電極８に代えて、トリガー電極３０１，４１０，４１０Ａのいずれかを備えていてもよい。
　実施の形態７におけるその他の説明は、実施の形態１，４，５，６と同じである。
　［実施の形態８］
　図５３は、実施の形態８によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図５３を参照して、実施の形態８によるプラズマ装置７００は、図１に示すプラズマ装置１０の保持部材２を保持部材７１０に代え、永久磁石７１１，７１２および支持部材７１３を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　保持部材７１０は、真空容器１内に配置され、円柱部７１０Ａと、支持部７１０Ｂとからなる。円柱部７１０Ａおよび支持部７１０Ｂの各々は、金属からなる。円柱部７１０Ａは、真空容器１の底面を貫通して配置される。支持部７１０Ｂは、例えば、立方体形状を有し、円柱部７１０Ａに固定される。そして、円柱部７１０Ａは、ｙ－ｚ平面内において回転装置（図示せず）によって回転される。そうすると、支持部７１０Ｂは、円柱部７１０Ａの回転に伴ってｙ－ｚ平面内において回転する。
　永久磁石７１１，７１２の各々は、例えば、円柱形状を有し、陰極部材４と基板２０との間においてｘ軸に沿って配置される。
　プラズマ装置７００においては、電源６は、保持部材７１０と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。支持部材７１３は、一部が真空容器１の底面を介して真空容器１内に配置され、残部が真空容器１外に配置される。この場合、支持部材７１３と真空容器１の底面との間には、Ｏリングが配置される。
　保持部材７１０は、支持部７１０Ｂによって複数の基板２０を保持するとともに、複数の基板２０をｙ－ｚ平面内において回転する。永久磁石７１１，７１２は、磁界を発生し、その発生した磁界によってビーム状のプラズマを拡散する。
　電源６は、負の電圧を保持部材７１０を介して複数の基板２０に印加する。支持部材７１３は、永久磁石７１１，７１２を支持するとともに、往復駆動装置（図示せず）によって永久磁石７１１，７１２をｘ軸（真空容器１の底面から天井に向かう方向）に沿って移動させる。
　図５４は、図５３に示す永久磁石７１１，７１２の配置位置を説明するための図である。図５４を参照して、永久磁石７１１，７１２の各々は、例えば、５ｍｍφの直径を有し、２０ｍｍの長さを有する。永久磁石７１１，７１２は、陰極部材４と基板２０との間において長さ方向が真空容器１の底面から天井に向かう方向（ｘ軸方向）に沿って略平行に配置される。この場合、永久磁石７１１と永久磁石７１２との間隔は、例えば、２０ｍｍである。そして、永久磁石７１１，７１２は、ｘ軸方向の両端が同じ極になるように配置される。また、永久磁石７１１，７１２は、陰極部材４の基板２０側の表面からの距離Ｌが２００ｍｍ以下になるように陰極部材４に対向して配置される。
　図５５は、図５３に示す永久磁石７１１，７１２の機能を説明するための概念図である。図５５を参照して、永久磁石７１１，７１２が陰極部材４と基板２０との間に配置されていない場合、陰極部材４に負の電圧を印加し、トリガー電極８を陰極部材４の突起部４２に接触させ、その後、離反すると、トリガー電極８が陰極部材４の突起部４２から離反する際にアーク放電が発生する。そして、ビーム状のプラズマＰＬＺ１が陰極部材４の突起部４２から基板２０へ向かう方向へ放出される。このビーム状のプラズマＰＬＺ１の基板２０表面における直径は、例えば、数十ｍｍφ～１００ｍｍφである（図５５の（ａ）参照）。
　一方、支持部材７１３をｘ軸方向へ移動させることによって永久磁石７１１，７１２がプラズマＰＬＺ１中に配置された場合、陰極部材４の突起部４２から放出されたビーム状のプラズマＰＬＺ１は、２つの永久磁石７１１，７１２によってｘ軸方向（真空容器１の底面から天井へ向かう方向）へ拡散される。その結果、プラズマＰＬＺ２が形成される（図５５の（ｂ）参照）。
　そして、基板２０は、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置された中心軸ＡＸ１（支持部７１０Ｂの中心軸）の回りに回転されるので、プラズマＰＬＺ２は、基板２０の全面に照射される。従って、永久磁石７１１，７１２によってビーム状のプラズマＰＬＺ１を拡散することによって、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。
　このように、２つの永久磁石７１１，７１２は、陰極部材４と基板２０との間においてプラズマＰＬＺ１中に配置され、長さ方向が真空容器１の底面から天井へ向かう方向になるように略平行に配置される。
　なお、永久磁石７１１，７１２を陰極部材４と基板２０との間に配置することによって、ビーム状のプラズマＰＬＺ１がｙ軸方向に拡散することを確認していないが、ｙ軸方向にも拡散する可能性がある。
　図５６は、図５３に示すプラズマ装置７００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５６を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、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Ｓ４１）。
　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。
　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Ｓ４２）、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Ｓ４３）。
　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の突起部４２に接触させ（工程Ｓ４４）、その後、トリガー電極８を陰極部材４の突起部４２から離反させる。そうすると、トリガー電極８が陰極部材４の突起部４２から離反する際にアーク放電が開始し、アークスポットが陰極部材４の突起部４２の表面に現れる。
　そして、支持部材７１３をｘ軸方向（真空容器１の底面から天井へ向かう方向）へ移動させて２つの永久磁石７１１，７１２をプラズマＰＬＺ１中へ配置することによって、陰極部材４の突起部４２から放出されたビーム状のプラズマＰＬＺ１を真空容器１の底面から天井へ向かう方向に拡散する磁界をプラズマＰＬＺ１に印加する（工程Ｓ４５）。
　その後、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置された軸（中心軸ＡＸ１）の回りに基板２０を回転する（工程Ｓ４６）。そして、所望の時間が経過すると、カーボン薄膜の製造が終了する。
　このように、図５６に示すカーボン薄膜の製造工程においては、ビーム状のプラズマＰＬＺ１を真空容器１の底面から天井へ向かう方向に拡散する磁界をプラズマＰＬＺ１に印加し、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置された軸の回りに基板２０を回転してカーボン薄膜を基板２０上に形成するので、カーボン薄膜が基板２０の全面に形成される。
　従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。
　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、基板２０を回転しなくても、永久磁石７１１，７１２からの磁界によってプラズマＰＬＺ１を拡散することによってプラズマＰＬＺ１を用いてカーボン薄膜を形成した場合よりも広い領域にカーボン薄膜を形成できる。従って、プラズマ装置７００を用いたカーボン薄膜の製造方法は、図５６に示す工程Ｓ４１，Ｓ４３～Ｓ４５を少なくとも備えていればよい。また、プラズマ装置７００は、基板２０の回転機構を備えていなくてもよい。
　上記においては、プラズマ装置７００は、２つの永久磁石７１１，７１２を備えると説明したが、実施の形態８においては、これに限らず、プラズマ装置７００は、永久磁石７１１，７１２に代えて、永久磁石７１１，７１２と同じように配置された２つの電磁石を備えていてもよい。
　また、上記においては、永久磁石７１１，７１２は、ｘ軸方向の両端が同じ極になるように配置されると説明したが、実施の形態８においては、これに限らず、ｘ軸方向の両端が相互に異なる極になるように配置されてもよい。
　［実施の形態９］
　図５７は、実施の形態９によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図５７を参照して、実施の形態９によるプラズマ装置８００は、図５３に示すプラズマ装置７００の支持部材７１３を支持部材８０１に代え、永久磁石７１１，７１２を永久磁石８０２に代えたものであり、その他は、プラズマ装置７００と同じである。
　支持部材８０１は、一部が真空容器１の底面を介して真空容器１内に配置され、残部が真空容器１の外部に配置される。この場合、支持部材８０１と真空容器１の底面との間には、Ｏリングが配置される。
　永久磁石８０２は、支持部材８０１に固定される。そして、永久磁石８０２は、永久磁石７１１と同じ形状からなり、永久磁石７１１と同じサイズを有する。
　支持部材８０１は、往復駆動装置（図示せず）によってｘ軸に沿って往復運動される。その結果、永久磁石８０２は、陰極部材４と基板２０との間において、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って往復運動する。
　図５８は、図５７に示す永久磁石８０２の機能を説明するための図である。図５８を参照して、永久磁石８０２が陰極部材４と基板２０との間に配置されていない場合、上述したように、プラズマＰＬＺ１が発生する（図５８の（ａ）参照）。
　支持部材８０１をｘ軸の正の方向へ移動させ、永久磁石８０２をプラズマＰＬＺ１に近づけると、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸の正の方向へスキャンされ、プラズマＰＬＺ３が形成される（図５８の（ｂ）参照）。
　また、支持部材８０１をｘ軸の負の方向へ移動させ、永久磁石８０２をプラズマＰＬＺ１から遠ざけると、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸の負の方向へスキャンされ、プラズマＰＬＺ４が形成される（図５８の（ｃ）参照）。
　従って、陰極部材４と基板２０との間において、永久磁石８０２を支持部材８０１によってｘ軸に沿って往復運動させることによって、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸方向（真空容器１の底面から天井へ向かう方向）に沿ってスキャンされる。
　そして、基板２０は、上述したように、中心軸ＡＸ１の回りに回転される。その結果、基板２０の全面にカーボン薄膜が形成される。
　従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。
　図５９は、図５７に示すプラズマ装置８００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５９に示す工程図は、図５６に示す工程図の工程Ｓ４５を工程Ｓ４５Ａに代えたものであり、その他は、図５６に示す工程図と同じである。
　図５９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Ｓ４１～Ｓ４４が順次実行される。
　そして、工程Ｓ４４の後、支持部材８０１によって真空容器１の底面から天井へ向かう方向に永久磁石８０２を往復運度させ、陰極部材４の突起部４２から放出されたビーム状のプラズマＰＬＺ１を真空容器１の底面から天井へ向かう方向にスキャンする磁界をプラズマＰＬＺ１に印加する（工程Ｓ４５Ａ）。
　その後、上述した工程Ｓ４６が実行され、所望の時間が経過すると、カーボン薄膜の製造が終了する。
　このように、図５９に示すカーボン薄膜の製造工程においては、ビーム状のプラズマＰＬＺ１を真空容器１の底面から天井へ向かう方向にスキャンする磁界をプラズマＰＬＺ１に印加し、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置された軸の回りに基板２０を回転してカーボン薄膜を基板２０上に形成するので、カーボン薄膜が基板２０の全面に形成される。
　従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。
　なお、プラズマ装置８００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、基板２０を回転しなくても、永久磁石８０２からの磁界によってプラズマＰＬＺ１をスキャンすることによってプラズマＰＬＺ１を用いてカーボン薄膜を形成した場合よりも広い領域にカーボン薄膜を形成できる。従って、プラズマ装置８００を用いたカーボン薄膜の製造方法は、図５９に示す工程Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５Ａを少なくとも備えていればよい。
　図６０は、実施の形態９による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。実施の形態９によるプラズマ装置は、図６０に示すプラズマ装置８００Ａであってもよい。
　図６０を参照して、プラズマ装置８００Ａは、図５７に示すプラズマ装置８００の支持部材８０１および永久磁石８０２をコイル８０３および電源８０４に代えたものであり、その他は、プラズマ装置８００と同じである。
　コイル８０３は、真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置された中心軸ＡＸ２の回りに巻回される。そして、コイル８０３は、陰極部材４と基板２０との間に配置される。
　電源８０４は、コイル８０３に接続される。そして、電源８０４は、大きさが周期的に変化する電流をコイル８０３に流す。
　なお、コイル８０３および電源８０４は、電磁石を構成する。
　図６１は、図６０に示す電磁石（コイル８０３および電源８０４）の機能を説明するための図である。図６１を参照して、コイル８０３に電流が流れていない場合、陰極部材４と基板２０との間に磁界が存在しないので、上述したように、プラズマＰＬＺ１が発生する（図６１の（ａ）参照）。
　電源８０４によってコイル８０３に電流Ｉ１を流すと、磁束密度Ｂ１の磁界が発生する。その結果、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸の正の方向へスキャンされ、プラズマＰＬＺ３が形成される（図６１の（ｂ）参照）。
　また、電源８０４によってコイル８０３に電流Ｉ２（＜Ｉ１）を流すと、磁束密度Ｂ２（＜Ｂ１）の磁界が発生する。その結果、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸の負の方向へスキャンされ、プラズマＰＬＺ４が形成される（図６１の（ｃ）参照）。
　従って、陰極部材４と基板２０との間において、コイル８０３に流す電流の大きさを周期的に変化させることによって、プラズマＰＬＺ１は、ｘ軸方向（真空容器１の底面から天井へ向かう方向）に沿ってスキャンされる。
　そして、基板２０は、上述したように、中心軸ＡＸ１の回りに回転される。その結果、基板２０の全面にカーボン薄膜が形成される。
　従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。
　なお、図６０に示すプラズマ装置８００Ａを用いたカーボン薄膜の製造方法は、図５９に示す工程図に従って実行される。
　この場合、工程Ｓ４５Ａにおいて、コイル８０３に流す電流の大きさを周期的に変化させることによって、陰極部材４の突起部４２から放出されたビーム状のプラズマＰＬＺ１を真空容器１の底面から天井へ向かう方向にスキャンする磁界をプラズマＰＬＺ１に印加する。
　実施の形態９におけるその他の説明は、実施の形態８における説明と同じである。
　［実施の形態１０］
　図６２は、実施の形態１０によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図６２を参照して、実施の形態１０によるプラズマ装置９００は、図５７に示すプラズマ装置８００の支持部材８０１および永久磁石８０２を永久磁石９０１に代えたものであり、その他は、プラズマ装置８００と同じである。
　永久磁石９０１は、リング形状からなり、真空容器１の外部においてアーク式蒸発源３に近接して配置される。より具体的には、永久磁石９０１は、中心軸がアーク式蒸発源３の中心軸に一致するように配置される。そして、永久磁石９０１において、アーク式蒸発源３側がＮ極であり、アーク式蒸発源３と反対側がＳ極である。このように、永久磁石９０１は、陰極部材４に対して基板２０と反対側に配置される。そして、永久磁石９０１は、陰極部材４に対して軸方向（陰極部材４から基板２０へ向かう方向）の磁場を印加するものである。なお、永久磁石９０１の着磁方向は、軸方向（陰極部材４から基板２０へ向かう方向）であればよく、永久磁石９０１のアーク式蒸発源３側がＳ極であってもよい。
　＜実験１＞
　放電が消弧する割合およびアークスポットが移動しない割合を調べる実験を行った。
　（実験方法）
　焼結体カーボン（焼結体グラファイト）ＩＧ５１０（東洋炭素社製）からなる本体部４１と、ガラス状炭素ＧＣ２０ＳＳ（東海ファインカーボン社製）からなる突起部４２とを含む陰極部材４を用いた。そして、突起部４２の直径は、２ｍｍΦ、３ｍｍΦおよび５．２ｍｍΦのいずれかである。
　また、アーク電流を３０Ａ，４０Ａ、６０Ａ、８０Ａ、１００Ａおよび１５０Ａと変化させ、軸方向の磁場を０Ｇａｕｓｓ、１３Ｇａｕｓｓ、２６Ｇａｕｓｓ、４０Ｇａｕｓｓ、８５Ｇａｕｓｓおよび１７０Ｇａｕｓｓと変化させた。そして、アーク電流密度（Ａ／ｍｍ２）をアーク電流／（ガラス状炭素（突起部４２）の断面積）によって求めた。また、軸方向の磁場は、ガウスメーター（Ｌａｋｅ　Ｓｈｏｒｅ社製４１０－ＳＣＴ型）によって突起部４２の先端における値を測定したものである。軸方向の磁場を１３Ｇａｕｓｓ、２６Ｇａｕｓｓ、４０Ｇａｕｓｓ、８５Ｇａｕｓｓおよび１７０Ｇａｕｓｓと変化させた場合、突起部４２の半径方向の磁場は、それぞれ、２Ｇａｕｓｓ、５Ｇａｕｓｓ、８Ｇａｕｓｓ、１４Ｇａｕｓｓおよび３２Ｇａｕｓｓであった。
　実験条件１～１４におけるガラス状炭素の直径、アーク電流およびアーク電流密度を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　なお、表１に示す実験条件１～１４の各々を用いてＮ（Ｎ＝３～７）回の実験が行われた。
　真空容器１を排気装置（図示せず）によって９．９×１０－３Ｐａまで排気し、ガラス状炭素からなる陰極部材４の突起部４２に放電点弧し、その後、６０秒間、消弧しないか否か、およびアークスポットが移動しないか否かを確認した。
　（実験結果）
　図６３は、消弧しない割合における軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す図である。
　図６３において、縦軸は、軸方向磁場を表わし、横軸は、アーク電流密度を表わす。また、●は、消弧しない割合が１００％である軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、○は、消弧しない割合が５０％よりも大きい軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、△は、消弧しない割合が５０％よりも低い軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、×は、消弧しない割合が０％である軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す。更に、消弧しない割合は、（同一条件で消弧しなかった回数）／（同一条件の全回数Ｎ）×１００％によって求められた。更に、アーク電流密度をｘとし、軸方向磁場をｙとする。
　図６３を参照して、軸方向磁場ｙを０Ｇａｕｓｓに設定してアーク電流密度を小さくすると、１．４１３Ａ／ｍｍ２のアーク電流密度において、消弧しない割合は、０％になる（即ち、１００％の割合で消弧する）。これは、アーク電流密度を小さくすると、突起部４２のガラス状炭素自身、または放電によって形成されるアークスポット部分が十分に加熱されなくなり、熱電子が放出され難くなるためと考えられる。また、軸方向磁場を印加すると、円周方向へアークスポットを移動させる力が作用するため、より消弧し易くなり、軸方向磁場が１７０Ｇａｕｓｓとなると、アーク電流密度が５．６６２Ａ／ｍｍ２であっても、消弧しない割合が０％となってしまう。
　ここで、アーク電流密度が１．４１３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が０Ｇａｕｓｓである点と、アーク電流密度が１．４１３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が８５Ｇａｕｓｓである点とを結んだ直線ｋ１と、アーク電流密度が１．４１３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が８５Ｇａｕｓｓである点と、アーク電流密度が５．６６２Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が１７０Ｇａｕｓｓである点とを結んだ直線ｋ２とを想定する。直線２は、ｙ－２０．００８ｘ＋５６．７２３によって表わされる。そうすると、直線ｋ１および直線ｋ２よりも右側領域は、消弧しない割合が０よりも大きい。
　また、領域ＲＥＧ１は、消弧しない割合が５０％よりも大きい。ここで、直線ｋ３～ｋ７を想定する。直線ｋ３は、ｘ＝３．７６９Ａ／ｍｍ２によって表わされる。直線ｋ４は、ｙ＝１７．９９３２ｘ＋１７．１８３６によって表わされる。直線ｋ５は、ｙ＝１７０Ｇａｕｓｓによって表わされる。直線ｋ６は、ｘ＝２５．４７８Ａ／ｍｍ２によって表わされる。直線ｋ７は、ｙ＝０Ｇａｕｓｓによって表わされる。
　従って、領域ＲＥＧ１は、直線ｋ３～ｋ７上および直線ｋ３～ｋ７によって囲まれた領域からなる。
　よって、アーク電流密度および軸方向磁場が直線ｋ１および直線ｋ２よりも右側の領域に入る条件でアーク放電を発生させる。
　そして、好ましくは、直線ｋ３～ｋ７上に存在するアーク電流密度および軸方向磁場、または直線ｋ３～ｋ７によって囲まれた領域内に存在するアーク電流密度および軸方向磁場を用いてアーク放電を発生させる。
　これによって、消弧しない割合を０％よりも大きくでき、好ましくは、消弧しない割合を５０％よりも大きくできる。
　図６４は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合における軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す図である。
　図６４において、縦軸は、軸方向磁場を表わし、横軸は、アーク電流密度を表わす。また、●は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が１００％である軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、○は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が５０％よりも大きい軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、△は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が５０％よりも小さい軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示し、×は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が０％である軸方向磁場とアーク電流密度との関係を示す。更に、アークスポットが本体部４１に移動しない割合は、（同一条件でアークスポットが本体部４１に移動しなかった回数）／（同一条件の全回数Ｎ）×１００％によって求められた。更に、アーク電流密度をｘとし、軸方向磁場をｙとする。
　図６４を参照して、軸方向磁場が０Ｇａｕｓｓである状態でアーク電流密度を大きくすると、８．４９３Ａ／ｍｍ２において、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が０％になる（即ち、アークスポットが１００％移動する）。
　これは、アーク電流密度を８．４９３Ａ／ｍｍ２まで大きくすると、アーク電流が突起部４２のガラス状炭素を流れる際に形成される磁場によってアークスポットが本体部４１側へ移動する力が、突起部４２で放電を継続する力よりも大きくなるためと考えられる。この点については、軸方向磁場を印加してアークスポットを突起部４２の円周方向へ移動させる力を作用させることが有効であり、アーク電流密度が２１．２３１Ａ／ｍｍ２であっても、横方向磁場を２６Ｇａｕｓｓとすることでアークスポットが本体部４１へ移動するのを抑制することができる。
　ここで、アーク電流密度が１．４１３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が０Ｇａｕｓｓである点と、アーク電流密度が８．４９３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が０Ｇａｕｓｓである点とを結んだ直線ｋ８と、アーク電流密度が８．４９３Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が０Ｇａｕｓｓである点と、アーク電流密度が２１．２３１Ａ／ｍｍ２であり、軸方向磁場が１３Ｇａｕｓｓである点とを結んだ直線ｋ９とを想定する。そして、直線ｋ９は、ｙ＝１．０２１ｘ－８．６６７によって表わされる。そうすると、直線ｋ８上、または直線ｋ８および直線ｋ９よりも上側の領域に含まれる軸方向磁場およびアーク電流密度を用いることにより、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が０％よりも大きくなる。
　また、領域ＲＥＧ２は、アークスポットが本体部４１に移動しない割合が５０％よりも大きい。ここで、直線ｋ１０～ｋ１２を想定する。直線ｋ１０は、ｘ＝１．４１３Ａ／ｍｍ２によって表わされる。直線ｋ１１は、ｙ＝４０Ｇａｕｓｓによって表わされる。直線ｋ１２は、ｘ＝２５．４７８Ａ／ｍｍ２によって表わされる。
　従って、領域ＲＥＧ２は、直線ｋ１０～ｋ１２上および直線ｋ１０～ｋ１２によって囲まれた領域からなる。
　よって、アーク電流密度および軸方向磁場が直線ｋ８上、または直線ｋ８および直線ｋ９よりも上側の領域に入る条件でアーク放電を発生させる。
　そして、好ましくは、直線ｋ１０～ｋ１２上に存在するアーク電流密度および軸方向磁場、または直線ｋ１０～ｋ１２によって囲まれた領域内に存在するアーク電流密度および軸方向磁場を用いてアーク放電を発生させる。
　これによって、アークスポットが本体部４１に移動しない割合を０％よりも大きくでき、好ましくは、アークスポットが本体部４１に移動しない割合を５０％よりも大きくできる。
　そして、図６３および図６４に示す結果から、直線ｋ１および直線ｋ２よりも右側の領域であり、かつ、直線ｋ８上または直線ｋ８および直線ｋ９よりも上側の領域に含まれる軸方向磁場およびアーク電流密度を用いることによって、消弧しない割合を０％よりも大きくでき、かつ、アークスポットが本体部４１に移動しない割合を０％よりも大きくできる。その結果、カーボン薄膜を安定して製造できる。
　上述したように、永久磁石９０１によって軸方向磁場を印加することによって、消弧しない割合を０％よりも大きくでき、かつ、アークスポットが本体部４１に移動しない割合を０％よりも大きくできることが実証された。
　＜実験２＞
　アーク放電によって陰極部材が割れるか否かを調べる実験を行った。
　（ｉ）平板状のガラス状炭素を用いた場合
　直径が６４ｍｍΦであり、厚みが９ｍｍである平板状のガラス状炭素（ＧＣ２０ＳＳ、東海ファインカーボン社製）を陰極部材として用いた。また、直径が６４ｍｍΦであり、厚みが１１ｍｍである焼結体グラファイト（ＩＧ５１０、東洋炭素社製）を台座（＝本体部４１）として用いた。そして、焼結体グラファイトをバッキングプレート上に配置し、ガラス状炭素を焼結体グラファイト上に配置したものをアーク式蒸発源３に設置した。
　その後、９．９×１０－３Ｐａまで真空容器１内を排気装置（図示せず）によって排気し、８０Ａのアーク電流でガラス状炭素の表面に放電点弧した。
　図６５は、放電前のガラス状炭素の斜視図である。図６５を参照して、ガラス状炭素は、放電前、平坦な表面を有する。
　図６６は、第１回目の放電が終了した後のガラス状炭素を示す図である。放電点弧から１３１秒の間、スパークレス放電が継続した後、消弧してしまった。再点弧を試みたものの、点弧させることができなかったため、真空容器１を大気開放して観察を行った。放電痕の深さは、４ｍｍ程度であり、放電痕の底部（台座側）には、筋状の微小クラックが多数認められた。アークスポット近傍のみ加熱され、これによって局所的な熱歪、熱応力を生じ、微小クラックの発生につながったと考えられる。
　図６７は、第２回目の放電が終了した後のガラス状炭素を示す図である。一回目の実験と異なる位置に放電点弧し、３５秒の間、スパークレス放電が継続した後、異音発生と共に消弧してしまった。再点弧を試みたものの、点弧させることができなかったため、真空容器１を大気開放して観察を行った。二回目の実験の放電痕から2本のクラックが発生しており、1本は、直接外周端へ、別の1本は、一回目の実験の放電痕を経て外周端へと到達していた。また、２本のクラックは、いずれも深さ９ｍｍにも到達していた。２本のクラックによって、直径が６４ｍｍΦであり、厚みが９ｍｍである平板状のガラス状炭素は、完全に破壊され、これ以上使用することが不可能な状況となってしまっていた。
　異音の原因は、２本のクラックが発生したことによるものと考えられる。また、アークスポット近傍のみ加熱され、これによって局所的な熱歪、熱応力を生じ、2本のクラックの発生につながったと考えられる。
　一回目の実験に比較して、継続時間が約１／４と極端に短くなってしまった点については、一回目の実験（放電）によって、微小クラックが放電痕の底部以外にも発生しており、破壊し易い状態となっていたためと考えられる。従って、一回目の実験によって実質的には破壊されていたと考えられ、平板状のガラス状炭素を破壊することなく使用することは極めて難しいことが分かった。
　（ｉｉ）円柱状のガラス状炭素を用いた場合
　直径が３ｍｍφであり、長さが６０ｍｍであるガラス状炭素（GC20SS：東海ファインカーボン社製）を突起部４２として用い、直径が６４ｍｍφであり、厚みが２０ｍｍである焼結体グラファイト（ＩＧ５１０：東洋炭素社製）を本体部４１として用いた。また、外径が５９ｍｍであり、内径が１９ｍｍであり、厚みが１０ｍｍであるネオジム製のリング状マグネット（（NR0018：マグネットジャパン社製）を永久磁石９０１として用いた。
　そして、永久磁石９０１をバッキングプレート上に設置し、本体部４１を永久磁石９０１上に設置し、突起部４２を本体部４１に設置した。
　この場合、突起部４１の先端における軸方向の磁場強度は、１１２Ｇａｕｓｓであり、半径方向の磁場強度は、１３Ｇａｕｓｓであり、突起部４２の先端から本端部４１側へ３０ｍｍ離れた位置において、軸方向の磁場強度は、３５０Ｇａｕｓｓであり、半径方向の磁場強度は、４５Ｇａｕｓｓであった。これらの磁場強度は、ガウスメーター（Lake Shore社製410-SCT型）で測定した値である。
　真空容器１内を排気装置（図示せず）によって９．９×１０－３Ｐａまで排気し、８０Ａのアーク電流で突起部４２の先端に放電点弧した。
　（実験結果）
　図６８は、放電前の陰極部材４を示す図である。図６８を参照して、突起部４２は、本体部４１の中心上に設置されている。そして、本体部４１および突起部４２は、傷等がなく、滑らかな表面を有する。なお、図６８に示す放電前の陰極部材４は、１つの具体例であり、この写真の例では、突起部４２は、３ｍｍφの直径と１０ｍｍの長さとを有する。
　突起部４２の先端に放電点弧すると、４８４秒の間、スパークレス放電が継続した。その後、アーク電源を停止することによって強制消弧した。放電中に一度も消弧せず、また、アークスポットが本体部４１へ移動することも一度も無く、非常に安定した長時間のスパークレス放電を確認することができた。実験後、真空容器１を大気開放して観察を行った結果、陰極材料は、残り３ｍｍまで消耗していた。
　陰極部材４のガラス状炭素の直径を３ｍｍφとすることで、特に、半径方向の局所的な熱歪、熱応力が緩和されたことにより、平板状のガラス状炭素のように、クラックや破壊が発生することも抑制されたため、非常に安定した長時間のスパークレス放電が継続したものと考えられる。
　上述した結果からガラス状炭素の形状を突起状とすることの効果は明白であり、安定した長時間のスパークレス放電が可能となった。
　＜実験３＞
　放電痕について調べた。上述した陰極部材４の構成において、突起部４２の直径を２ｍｍφ、３ｍｍφおよび５．２ｍｍφに設定した。この場合、突起部４２の先端における軸方向の磁場強度は、８５Ｇａｕｓｓであり、半径方向の磁場強度は、１４Ｇａｕｓｓであった。これらの磁場強度は、ガウスメーター（Lake Shore社製410-SCT型）で測定された値である。
　真空容器１内を排気装置（図示せず）によって９．９×１０－３Ｐａまで排気し、各設定されたアーク電流で突起部４２の先端に放電点弧した。その後、各設定された時間が経過した後に、アーク電源を停止することによって強制消弧した。
　ここで、直径３ｍｍφのガラス状炭素を用いた場合、アーク電流は、８０Ａであり、スパークレスの放電継続時間は、６０秒である。また、直径５．２ｍｍφのガラス状炭素を用いた場合、アーク電流は、１００Ａであり、スパークレスの放電継続時間は、１２０秒である。更に、直径２ｍｍφのガラス状炭素を用いた場合、アーク電流は、４０Ａであり、スパークレスの放電継続時間は、６０秒である。
　図６９は、直径３ｍｍφのガラス状炭素（突起部４２）を用いた時の放電後の突起部４２を示す図である。図７０は、直径５．２ｍｍφのガラス状炭素（突起部４２）を用いた時の放電後の突起部４２を示す図である。図７１は、直径２ｍｍφのガラス状炭素（突起部４２）を用いた時の放電後の突起部４２を示す図である。
　ガラス状炭素（突起部４２）の直径を２ｍｍφ、３ｍｍφおよび５．２ｍｍφのいずれに設定しても、放電状況は、スパークレス放電のみであった。また、消弧およびアークスポットの本体部４１への移動は、一度もなかった。そして、放電後、突起部４２には、スパイラル状の放電痕が形成されていた（図６９～図７１参照）。
　このように、突起部４２を備えた陰極部材４を用いてアーク放電を発生させた場合、アークスポットが永久磁石９０１からの磁場によって突起部４２の表面をスパイラル状に移動する。その結果、放電が消弧することも無く、アークスポットが本体部４１へ移動することも無い。従って、放電後にスパイラル状の放電痕が突起部４２に形成されているのが、消弧およびアークスポットの本体部４１への移動が発生しない根拠である。
　図７２は、実施の形態１０による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。実施の形態１０によるプラズマ装置は、図７２に示すプラズマ装置９００Ａであってもよい。
　図７２を参照して、プラズマ装置９００Ａは、図６２に示すプラズマ装置９００の永久磁石９０１をコイル９０２および電源９０３に代えたものであり、その他は、プラズマ装置９００と同じである。
　コイル９０２は、陰極部材４を囲むように真空容器１内に配置される。電源９０３は、コイル９０２に接続される。そして、電源９０３は、所望の電流をコイル９０２に流す。
　図７３は、図７２に示す陰極部材４およびコイル９０２の拡大図である。図７３を参照して、コイル９０２は、所望の回数、巻かれる。そして、陰極部材４は、中心軸がコイル９０２の中心軸に一致するようにコイル９０２の内部に配置される。即ち、陰極部材４は、コイル９０２によって囲まれる。電源９０３は、コイル９０２の一方端と他方端との間に接続される。
　電源９０３がコイル９０２に所望の電流を供給することによって、コイル９０２は、磁界を発生する。コイル９０２の上側部分９０２Ａを流れる電流が図７３の紙面の奥から手前へ向かう方向であり、コイル９０２の下側部分９０２Ｂを流れる電流が図７３の紙面の手前から奥へ向かう方向である場合、コイル９０２の内部においては、矢印ＡＲＷ２の方向（ｚ軸方向）に磁界が発生する。その結果、コイル９０２は、陰極部材４の突起部４２に軸方向の磁場を印加する。
　従って、上述したように、放電の消弧およびアークスポットの本体部４１への移動が発生せず、安定した長時間のスパークレス放電を実現できる。
　なお、プラズマ装置９００Ａにおいては、矢印ＡＲＷ２と反対方向（ｚ軸方向）の磁場を発生するようにしてもよい。この場合、図７３の紙面の手前から奥へ向かう方向の電流をコイル９０２の上側部分９０２Ａに流し、図７３の紙面の奥から手前へ向かう方向の電流をコイル９０２の下側部分９０２Ｂに流す。これによって、軸方向の磁場が陰極部材４に印加されるので、上述した効果を得ることができる。
　このように、プラズマ装置９００Ａにおいては、陰極部材４から基板２０へ向かう方向の磁場、および基板２０から陰極部材４へ向かう方向の磁場のいずれの磁場が陰極部材４に印加されてもよく、一般的には、軸方向（ｚ軸方向）の磁場が陰極部材４に印加されればよい。
　図７４は、実施の形態１０における別のコイルを示す図である。プラズマ装置９００Ａは、コイル９０２に代えて、図７４に示すコイル９０４を備えていてもよい。
　図７４を参照して、コイル９０４は、矢印ＡＲＷ２の方向に向かって直径が大きくなる。そして、陰極部材４は、中心軸がコイル９０４の中心軸に一致するようにコイル９０４の内部に配置される。
　図７４の紙面の奥から手前へ向かう方向の電流をコイル９０４の上側部分９０４Ａに流し、図７４の紙面の手前から奥へ向かう方向の電流をコイル９０４の下側部分９０４Ｂに流すことによって、コイル９０４は、その内部において、矢印ＡＲＷ２の方向（ｚ軸方向）の磁場を発生する。また、図７４の紙面の手前から奥へ向かう方向の電流をコイル９０４の上側部分９０４Ａに流し、図７４の紙面の奥から手前へ向かう方向の電流をコイル９０４の下側部分９０４Ｂに流すことによって、コイル９０４は、その内部において、矢印ＡＲＷ２と反対方向（ｚ軸方向）の磁場を発生する。
　従って、陰極部材４から基板２０に向かうに従って直径が大きくなるコイル９０４を用いても、放電の消弧およびアークスポットの本体部４１への移動が発生せず、安定した長時間のスパークレス放電を実現できる。
　なお、プラズマ装置９００Ａは、陰極部材４から基板２０へ向かうに従って直径が小さくなるコイルを備えていてもよい。
　更に、プラズマ装置９００Ａにおいて、コイル９０２，９０４は、真空容器１の外部において、陰極部材４に対して基板２０と反対側に配置されてもよい。
　図７５は、実施の形態１０による更に別のプラズマ装置の構成を示す構成図である。実施の形態１０によるプラズマ装置は、図７５に示すプラズマ装置９００Ｂであってもよい。
　図７５を参照して、プラズマ装置９００Ｂは、図３７に示すプラズマ装置２００にコイル９０５および電源９０６を追加したものであり、その他は、プラズマ装置２００と同じである。
　コイル９０５は、陰極部材１４０の一部を囲むように真空容器１内に配置される。電源９０６は、コイル９０５に接続される。そして、電源９０６は、所望の電流をコイル９０５に流す。
　図７６は、図７５に示すアーク式蒸発源３Ａ、陰極部材１４０およびコイル９０５の拡大図である。図７６を参照して、コイル９０５は、図７３に示すコイル９０２と同じ構成からなる。そして、陰極部材１４０の先端部側の一部は、中心軸がコイル９０５の中心軸に一致するようにコイル９０５の内部に配置される。即ち、陰極部材１４０の一部は、コイル９０５によって囲まれる。電源９０６は、コイル９０５の一方端と他方端との間に接続される。
　電源９０６がコイル９０５に所望の電流を供給することによって、コイル９０５は、磁界を発生する。コイル９０５の上側部分９０５Ａを流れる電流が図７６の紙面の奥から手前へ向かう方向であり、コイル９０５の下側部分９０５Ｂを流れる電流が図７６の紙面の手前から奥へ向かう方向である場合、コイル９０５の内部においては、矢印ＡＲＷ２の方向（ｚ軸方向）に磁界が発生する。その結果、コイル９０５は、陰極部材１４０に軸方向の磁場を印加する。そして、陰極部材１４０の先端部が消耗すると、送出機構２９は、陰極部材１４０の先端部（基板２０側の先端部）が消耗前の先端部と同じ位置になるように陰極部材１４０を基板２０側へ送り出すので、陰極部材１４０の先端部には、一定の磁場が印加される。
　従って、放電の消弧およびアークスポットの陰極部材１４０以外への移動が発生せず、安定した長時間のスパークレス放電を実現できる。
　なお、プラズマ装置９００Ｂにおいては、矢印ＡＲＷ２と反対方向（ｚ軸方向）の磁場を発生するようにしてもよい。この場合、図７６の紙面の手前から奥へ向かう方向の電流をコイル９０５の上側部分９０５Ａに流し、図７６の紙面の奥から手前へ向かう方向の電流をコイル９０５の下側部分９０５Ｂに流す。これによって、軸方向の磁場が陰極部材１４０に印加されるので、上述した効果を得ることができる。
　また、プラズマ装置９００Ｂは、コイル９０５に代えて、図７４に示すコイル９０４を備えていてもよい。
　更に、プラズマ装置９００Ｂにおいて、コイル９０５またはコイル９０４は、真空容器１の外部において、陰極部材１４０に対して基板２０と反対側に配置されてもよい。
　このように、プラズマ装置９００Ｂにおいては、陰極部材１４０から基板２０へ向かう方向の磁場、および基板２０から陰極部材１４０へ向かう方向の磁場のいずれの磁場が陰極部材１４０に印加されてもよく、一般的には、軸方向（ｚ軸方向）の磁場が陰極部材１４０に印加されればよい。
　図７７は、図６２に示すプラズマ装置９００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７７に示す工程図は、図５６に示す工程図の工程Ｓ４５を工程Ｓ４５Ｂに代えたものであり、その他は、図５６に示す工程図と同じである。
　図７７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４１～Ｓ４４が順次実行される。そして、工程Ｓ４４の後、軸方向の磁場を印加する（工程Ｓ４５Ｂ）。その後、上述した工程Ｓ４６が実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。
　なお、図７２に示すプラズマ装置９００Ａおよび図７５に示すプラズマ装置９００Ｂを用いたカーボン薄膜の製造方法も、図７７に示す工程図Ｓ４１～Ｓ４４，Ｓ４５Ｂ，Ｓ４６に従って実行される。
　軸方向の磁場を陰極部材４（または陰極部材１４０）に印加することによって、消弧およびアークスポットの陰極部材４の突起部４２（または陰極部材１４０）以外への移動が発生せず、安定して長時間のスパークレス放電を実現できる。従って、図７７に示す工程図Ｓ４１～Ｓ４４，Ｓ４５Ｂ，Ｓ４６を用いてカーボン薄膜を製造することによって、高品質、かつ、低コストなカーボン薄膜を製造できる。
　［実施の形態１１］
　図７８は、実施の形態１１によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図７８を参照して、実施の形態１１によるプラズマ装置１０００は、図３７に示すプラズマ装置２００に永久磁石１００１、歯車１００２，１００３、モータ１００４、電源１００５およびカウンターウェイト１００６を追加したものであり、その他は、プラズマ装置２００と同じである。
　永久磁石１００１は、アーク式蒸発源３Ａが固定された真空容器１の側壁に近接して配置される。そして、永久磁石１００１は、例えば、真空容器１側がＮ極になり、歯車１００２側がＳ極になるように配置される。永久磁石１００１は、歯車１００２に固定される。
　歯車１００２は、歯車１００３と噛み合う。モータ１００４は、歯車１００３に連結される。そして、モータ１００４は、電源１００５によって駆動されると、歯車１００３を回転させる。電源１００５は、モータ１００４を駆動する。カウンターウェイト１００６は、歯車１００２に固定される。
　図７９は、図７８に示す永久磁石１００１、歯車１００２，１００３およびカウンターウェイト１００６の基板２０側から見た平面図である。
　図７９を参照して、永久磁石１００１およびカウンターウェイト１００６は、歯車１００２の回転軸に対して対称になるように歯車１００２上に配置される。その結果は、カウンターウェイト１００６は、永久磁石１００１に対してバランスを取るための重りとして機能する。歯車１００２は、中心部に貫通孔１００２Ａを有する。アーク式蒸発源３Ａは、中心軸が貫通孔１００２Ａの中心軸に一致するように貫通孔１００２Ａを通って配置される。歯車１００３は、歯車１００２に噛み合う。
　歯車１００３がモータ１００４によって矢印ＡＲＷ３の方向に回転すると、歯車１００２は、矢印ＡＲＷ４の方向に回転する。歯車１００２が矢印ＡＲＷ４の方向に回転することによって、永久磁石１００１およびカウンターウェイト１００６も矢印ＡＲＷ４の方向に回転する。
　永久磁石１００１が陰極部材１４０の中心軸の周りに回転することによって、永久磁石１００１によって形成される磁場も回転し、陰極部材１４０から放出されるプラズマも、この回転する磁場によって回転する（回転磁場によるプラズマスキャン）。従って、アークスポットが陰極部材１４０の表面のいずれの場所にあっても、アークスポットを強制的に回転させることが可能となる。
　永久磁石１００１が図７８のｙ軸方向の上端に来た場合には、プラズマがｙ軸の下端方向（紙面下方向）にスキャンされ、ｙ軸方向の下端に来た場合には、プラズマがｙ軸の上端方向（紙面上方向）にスキャンされる。
　また、永久磁石１００１の位置を陰極部材１４０の中心軸からより離せば、プラズマは、中心軸からより離れた位置へスキャンされ、永久磁石１００１の位置を陰極部材１４０の中心軸へより近づければ、プラズマは、中心軸へより近づいた位置へスキャンされる。
　従って、永久磁石１００１の配置の違いによって、プラズマのスキャン範囲を制御することが可能となり、同時に成膜領域を制御することができる。
　また、永久磁石１００１が回転することによって、陰極部材１４０に軸方向（ｚ軸方向）と陰極部材１４０の半径方向へ磁場が対称に印加されるため、放電の消弧およびアークスポットの陰極部材１４０以外への移動が防止され、安定した長時間のスパークレス放電も同時に実現できる。
　更に、カウンターウェイト１００６を設けることによって、偏荷重がなくなり、永久磁石１００１の回転ムラを防止できる。
　なお、プラズマ装置１０００は、１個の永久磁石に限らず、２個以上の永久磁石を備えていてもよい。そして、永久磁石の形状は、角形に限らず、円形またはリング状であってもよい。
　図８０は、実施の形態１１による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。実施の形態１１によるプラズマ装置は、図８０に示すプラズマ装置１０００Ａであってもよい。
　図８０を参照して、プラズマ装置１０００Ａは、図６２に示すプラズマ装置９００に支持部材１００６、歯車１００７，１００８、モータ１００９、電源１０１０およびブラシ１０１１を追加したものであり、その他は、プラズマ装置９００と同じである。
　支持部材１００６は、円柱形状を有し、一方端がアーク式蒸発源３に固定され、他方端が歯車１００７に固定される。この場合、支持部材１００６の中心軸は、アーク式蒸発源３および歯車１００７の中心軸に一致する。そして、支持部材１００６は、金属等の導電性材料からなる。
　歯車１００７は、支持部材１００６の一方端に固定される。歯車１００８は、歯車１００７と噛み合う。モータ１００９は、歯車１００８に連結される。そして、モータ１００９は、電源１０１０によって駆動されると、歯車１００８を所望の方向に回転させる。
　ブラシ１０１１は、導電性材料からなり、支持部材１００６に接して配置される。そして、ブラシ１０１１は、電源７の負極に接続される。支持部材１００６が中心軸の回りに回転しても、ブラシ１０１１は、回転することは無く、電源７からの負の電圧を支持部材１００６に安定して印加する。
　歯車１００７，１００８の陰極部材４側から見た平面図は、図７９に示す歯車１００２，１００３の平面図と同じである。
　モータ１００９は、電源１０１０によって駆動されると、歯車１００８を所望の方向に回転させ、歯車１００７を歯車１００８と反対方向へ回転させる。その結果、支持部材１００６が中心軸の周りに回転し、アーク式蒸発源３および陰極部材４も、中心軸の周りに回転する。
　そして、電源７は、ブラシ１０１１および支持部材１００６を介してアーク式蒸発源３に負の電圧を印加する。また、永久磁石９０１は、軸方向の磁場および陰極部材４の半径方向の磁場を印加する。
　そして、トリガー電極８を陰極部材４の突起部４２に接触し、離反すると、陰極部材４が回転しながら突起部４２から放電が開始される。
　このように、プラズマ装置１０００Ａにおいては、陰極部材４を永久磁石９０１に対して移動させながら、アーク放電が行われる。
　この場合も、プラズマ装置１０００と同じ効果を得ることができる。即ち、アークスポットが突起部４２の表面のいずれの場所にあっても、永久磁石９０１が形成する磁場中でアークスポットが回転させられることとなり、結果的にアークスポットから放出されるプラズマも強制的に回転させられることとなるためである。
　永久磁石９０１の外径をより大きくすれば、プラズマは、より突起部４２から離れた位置へスキャンされ、永久磁石９０１の外径をより小さくすれば、プラズマは、より突起部４２へ近づいた位置へスキャンされる。従って、永久磁石９０１の外径の違いによって、プラズマのスキャン範囲を制御することが可能となり、同時に成膜領域を制御することが可能となる。
　永久磁石９０１によって陰極部材４の軸方向の磁場および半径方向の磁場が印加されるため、放電の消弧およびアークスポットの突起部４２以外への移動が防止され、安定した長時間のスパークレス放電も同時に実現できる。従って、プラズマ装置１０００と同じ効果を得ることができる。
　図８１は、図７８に示すプラズマ装置１０００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８１に示す工程図は、図７７に示す工程図の工程Ｓ４３と工程Ｓ４４との間に工程Ｓ４７を追加したものであり、その他は、図７７に示す工程図と同じである。
　図８１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Ｓ４１～工程Ｓ４３が順次実行される。そして、工程Ｓ４３の後、陰極部材および永久磁石の一方を他方に対して相対的に移動させる（工程Ｓ４７）。
　その後、上述した工程Ｓ４４，Ｓ４５Ｂ，Ｓ４６が順次実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。
　なお、図８０に示すプラズマ装置１０００Ａを用いたカーボン薄膜の製造も、図８１に示す工程図に従って実行される。
　陰極部材４（または陰極部材１４０）および永久磁石９０１（または永久磁石１００１）の一方を他方に対して相対的に移動させることによって、アークスポットが陰極部材４の突起部４２（または陰極部材１４０）の外周面の任意の位置に存在しても、磁場がアークスポットに印加される。その結果、陰極部材４の突起部４２（または陰極部材１４０）の外周面上をスパイラル状に移動する力がアークスポットに作用する。
　従って、放電の消弧およびアークスポットの突起部４２（または陰極部材１４０）以外への移動を抑制でき、安定した長時間のスパークレス放電を実現できる。
　［実施の形態１２］
　図８２は、実施の形態１２によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図８２を参照して、実施の形態１２によるプラズマ装置１１００は、図２９に示すプラズマ装置１０Ａにアーク式蒸発源１１０１、陰極部材１１０２、永久磁石１１０３，１１０４および電源１１０５を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０Ａと同じである。
　アーク式蒸発源１１０１は、アーク式蒸発源３と同じ構成からなり、アーク式蒸発源３と同じように真空容器１の側壁に固定される。そして、アーク式蒸発源１１０１は、電源１１０５の負極に接続される。
　陰極部材１１０２は、陰極部材４と同じ構成、材料および形状を有する。そして、陰極部材１１０２は、アーク式蒸発源１１０１の基板２０側の表面に固定される。
　永久磁石１１０３は、リング形状を有し、真空容器１の外側においてアーク式蒸発源３に近接して配置される。そして、永久磁石１１０３は、陰極部材４に磁場を印加する。
　永久磁石１１０４は、リング形状を有し、真空容器１の外側においてアーク式蒸発源１１０１に近接して配置される。そして、永久磁石１１０４は、陰極部材１１０２に磁場を印加する。
　電源１１０５は、アーク式蒸発源１１０２と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
　このように、プラズマ装置１１００は、２個のアーク式蒸発源を備える。
　プラズマ装置１１００を用いたカーボン薄膜の製造は、図７７に示す工程図に従って行われる。この場合、工程Ｓ４４において、トリガー電極８は、陰極部材４，１１０２に順次接触され、２つの陰極部材４，１１０２の突起部４２からプラズマが発生する。
　従って、大面積なカーボン薄膜を製造できる。
　なお、プラズマ装置１１００は、２個のアーク式蒸発源３，１１０１に限らず、複数のアーク式蒸発源を備えていればよい。複数のアーク式蒸発源を備えていれば、アーク式蒸発源が１個の場合よりも大きな面積のカーボン薄膜を製造できるからである。
　実施の形態１２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。
　［実施の形態１３］
　図８３は、実施の形態１３によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図８３を参照して、実施の形態１３によるプラズマ装置１２００は、図１に示すプラズマ装置１０に配管１２１０と、マスフローコントローラ１２２０と、ガス供給手段１２３０とを追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　配管１２１０は、一方端が真空容器１の天井を貫通して真空容器１内に配置され、他方端がガス供給手段１２３０に接続される。
　マスフローコントローラ１２２０は、ガス供給手段１２３０から受けたガスの流量を所望の流量に設定して真空容器１内へ導く。
　ガス供給手段１２３０は、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスをボンベによって保持する。そして、ガス供給手段１２３０は、Ａｒガスを配管１２１０およびマスフローコントローラ１２２０を介して真空容器１内へ供給する。
　図８４は、図８３に示すプラズマ装置１２００を用いたカーボン薄膜の製造方法を示す概略図である。
　図８４に示す工程図は、図４に示す工程図の工程Ｓ２と工程Ｓ３との間に工程Ｓ５１を追加したものであり、その他は、図４に示す工程図と同じである。
　図８４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，Ｓ２が順次実行される。そして、工程Ｓ２の後、ガス供給手段１２３０は、マスフローコントローラ１２２０および配管１２１０を介して所望の流量のＡｒガスを真空容器１内に供給する。
　その後、上述した工程Ｓ３～Ｓ８が順次実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。
　プラズマ装置１２００においては、真空容器１内にＡｒガスを供給しながらカーボンが製造される。その結果、Ａｒガスは、電離し易いガスであるため、アーク放電を安定化できる。また、Ａｒ原子がカーボン薄膜に取り込まれることによって、カーボン薄膜の硬さおよび応力を制御できる。
　なお、プラズマ装置１２００においては、ガス供給手段１２３０は、Ａｒガスに限らず、Ａｒガス以外のガスを真空容器１内に供給してもよい。
　また、実施の形態１３によるプラズマ装置は、上述したプラズマ装置１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００のいずれかに配管１２１０と、マスフローコントローラ１２２０と、ガス供給手段１２３０とを追加したものであってもよい。
　実施の形態１３におけるその他の説明は、実施の形態１～実施の形態１２における説明と同じである。
　［実施の形態１４］
　図８５は、実施の形態１４によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図８５を参照して、実施の形態１４によるプラズマ装置１３００は、図１に示すプラズマ装置１０のトリガー電極８および抵抗９を削除し、レーザー光源１３１０を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０と同じである。
　レーザー光源１３１０は、例えば、真空容器１の天井に固定される。そして、レーザー光源１３１０は、陰極部材４の突起部４２の先端にレーザー光を照射する。レーザー光としては、例えば、ＹＡＧレーザーを用い、１ｋＷの連続出力、スポット径を０．８ｍｍとすればよい。
　レーザー光源１３１０は、例えば、真空容器１と分離して大気側に設置されていても良く、この場合には、真空容器１に取り付けた石英製のビューイングポート（図示せず）を通じて突起部４２の先端にレーザー光を照射すれば良い。
　図８６は、図８５に示すプラズマ装置１３００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８６に示す工程図は、図４に示す工程図の工程Ｓ４を工程Ｓ４Ａに代えたものであり、その他は、図４に示す工程図と同じである。
　図８６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～Ｓ３が順次実行される。そして、工程Ｓ３の後、レーザー光源１３１０は、レーザー光を陰極部材４の突起部４２の先端に照射する（工程Ｓ４Ａ）。
　その後、上述した工程Ｓ５～Ｓ８が順次実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。
　このように、プラズマ装置１３００を用いたカーボン薄膜の製造においては、レーザー光を突起部４２の先端に照射して点弧する。その結果、突起部４２からアーク放電が発生する。
　その結果、トリガー電極８を陰極部材４に接触させて点弧する場合に比べ、陰極部材４が破損するのを防止できる。
　なお、プラズマ装置１３００は、陰極部材４に代えて、上述した印胸部材４Ａ～４Ｌ，４０，１４０のいずれかを備えていてもよい。この場合、複数の突起部、または複数の柱状部材を含む陰極部材を用いる場合、レーザー光源１３１０を回転させることにより、複数の突起部、または複数の柱状部材の先端部にレーザー光を照射すればよい。
　また、実施の形態１４によるプラズマ装置は、上述したプラズマ装置１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００のいずれかのトリガー電極８，１７，２５，３０１，４１０，４１０Ａおよび抵抗９を削除し、レーザー光源１３１０を追加したものであってもよい。
　実施の形態１４におけるその他の説明は、実施の形態１～実施の形態１３における説明と同じである。
　［実施の形態１５］
　図８７は、実施の形態１５によるプラズマ装置の構成を示す概略図である。図８７を参照して、実施の形態１５によるプラズマ装置１４００は、アーク式蒸発源３と、電源７と、トリガー電極８と、抵抗９と、真空容器１４１０と、コイル１４２０とを備える。
　真空容器１４１０は、円弧状に湾曲した筒状部材からなる。そして、真空容器１４１０は、排気装置（図示せず）によって真空に排気される。
　アーク式蒸発源３は、真空容器１４１０の壁１４１０Ａ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。陰極部材４は、アーク式蒸発源３の基板２０側の表面に固定される。
　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。
　トリガー電極８は、一方端側が真空容器１４１０の壁１４１０Ａを介して真空容器１４１０内に配置され、陰極部材４の突起部４２に対向する。そして、トリガー電極８の他方端は、抵抗９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。
　コイル１４２０は、真空容器１４１０の壁１４１０Ｂ，１４１０Ｃに沿って真空容器１４１０の周囲に配置される。そして、コイル１４２０の両端は、電源（図示せず）に接続される。
　基板２０は、真空容器１４１０の壁１４１０Ｄに固定される。
　電源（図示せず）によってコイル１４２０に電流が流れると、コイル１４２０は、真空容器１４１０の内部に磁界を発生する。この磁界は、陰極部材４の突起部４２から飛び出したカーボンイオンを真空容器１４１０に沿って円弧状に曲げ、カーボンイオンを基板２０に到達させる。陰極部材４から飛び出したパーティクルおよび中性粒子は、真空容器１４１０の壁１４１０Ｂ，１４１０Ｃに衝突し、基板２０に到達しない。
　従って、プラズマ装置１４００を用いれば、図５（ａ）においてごく僅かに認められたパーティクルさえも除去することが可能となり、極めてパーティクルの少ない、即ち、表面粗さの極めて小さいカーボン薄膜を製造できる。
　また、プラズマ装置１４００を用いれば、不純物の少ない、高品質なカーボン薄膜を製造できる。
　図８８は、図８７に示すプラズマ装置１４００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８８に示す工程図は、図７７に示す工程図の工程Ｓ４５Ｂ，Ｓ４６を削除し、工程Ｓ４５Ｃを工程Ｓ４２と工程Ｓ４３との間に挿入したものであり、その他は、図７７に示す工程図と同じである。
　図８８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Ｓ４１，Ｓ４２が順次実行される。そして、工程Ｓ４２の後、陰極部材４の突起部４２から真空容器１４１０内へ飛び出したカーボンイオンを円弧状の真空容器１４１０に沿って曲げるための磁場を印加する（工程Ｓ４５Ｃ）。その後、上述した工程Ｓ４３，Ｓ４４が順次実行される。これによって、パーティクルおよび中性粒子は、基板２０に到達せず、カーボンイオンのみが基板２０へ到達してカーボン薄膜が製造され、一連の動作が終了する。
　このように、プラズマ装置１４００を用いることによって、高品質なカーボン薄膜を製造できる。
　なお、プラズマ装置１４００においては、真空容器１４１０の壁１４１０Ｄは、基板２０を保持する「保持部材」を構成する。
　また、実施の形態１５によるプラズマ装置１４００は、陰極部材４に代えて、上述した陰極部材４Ａ～４Ｌ，４０，１４０のいずれかを備えていてもよく、トリガー電極８に代えて、トリガー電極１７，２５，３０１，４１０，４１０Ａのいずれかを備えていてもよい。
　更に、実施の形態１５によるプラズマ装置１４００は、トリガー電極８および抵抗９に代えて、レーザー光源１３１０を備えていてもよい。
　実施の形態１５におけるその他の説明は、実施の形態１～実施の形態１４における説明と同じである。
　図８９は、この発明の実施の形態における陰極部材を示す図である。図８９を参照して、陰極部材１５００は、本体部１５１０と、突起部１５２０と、ばね１５３０とを含む。本体部１５１０は、円盤形状を有し、例えば、焼結体グラファイトからなる。突起部１５２０は、ガラス状炭素からなり、円柱形状を有する。そして、突起部１５２０は、ばね１５３０を介して本体部１５１０に固定される（図８９の（ａ）参照）。
　また、陰極部材１６００は、円柱部材１６１０，１６２０と、ばね１６３０とを含む。円柱部材１６１０は、ガラス状炭素からなる。円柱部材１６２０は、例えば、焼結体グラファイトからなる。円柱部材１６１０は、ばね１６３０によって円柱部材１６２０に固定される（図８９（ｂ）参照）。
　陰極部材１５００，１６００を用いることによって、陰極部材１５００，１６００の先端部の破損を防止できる。トリガー電極８等が陰極部材１５００，１６００の先端部に接触しても、トリガー電極８等が接触したときの衝撃をばね１５３０，１６３０が吸収するからである。
　そして、陰極部材１５００，１６００の各々は、上述した実施の形態１～実施の形態１５によるプラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００のいずれかにおいて用いられる。
　上記においては、各種のプラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００について説明した。そして、プラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００は、少なくとも１つの突起部を有するガラス状炭素からなる陰極部材を備える。
　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た陰極部材と、陰極部材に向かって配置された基板を保持する保持部材と、放電を開始させる放電開始手段と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源とを備え、陰極部材は、ガラス状炭素からなり、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含み、放電開始手段は、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させればよい。
　そして、少なくとも１つの柱状部分の各々は、円柱状、円錐状、円錐台状、角柱状および角錐台状のいずれかからなる形状を有する。この場合、円柱状、円錐状および円錐台状の長さ方向に垂直な断面形状は、円に限られず、楕円も含まれるものとする。
　また、上記においては、各種のプラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００を用いたカーボン薄膜の製造方法について説明した。そして、プラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００は、少なくとも１つの突起部を有するガラス状炭素からなる陰極部材を備える。
　従って、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、基板に向かって真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む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、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第３の工程とを備えるものであればよい。
　少なくとも１つの突起部を有するガラス状炭素からなる陰極部材を用いてアーク放電を発生させれば、少なくとも１つの突起部における熱歪が少なくなり、陰極部材が割れるのを抑制できるからである。
　更に、この発明の実施の形態においては、プラズマ装置１０，１０Ａ，１００，１００Ａ，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，８００Ａ，９００，９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ａ，１１００，１２００，１３００，１４００のいずれかを用いて基材の表面にカーボン薄膜をコーティングしてもよい。
　この場合、基材は、金属、セラミックス、樹脂、半導体およびこれらから選択された材質を組み合わせた物のいずれかからなる。そして、カーボン薄膜のコーティング方法は、金属、セラミックス、樹脂、半導体およびこれらから選択された材質を組み合わせた物のいずれかからなる基材の表面にカーボン薄膜をコーティングするコーティング方法であって、真空容器に固定されたアーク式蒸発源に向かって基材を保持する第１の工程と、ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む陰極部材をアーク式蒸発源に取り付ける第２の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第３の工程と、プラズマが陰極部材の少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第４の工程とを備えていればよい。
　そして、金属は、例えば、タングステンカーバイト、鋼、アルミニウムおよびコバルトクロム合金からなる。また、セラミックスは、例えば、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、立方晶窒化ホウ素および酸化ケイ素からなる。更に、樹脂は、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ塩化ビニルからなる。更に、半導体は、例えば、ケイ素、窒化ガリウムおよび酸化亜鉛からなる。
　上述した実施の形態８においては、ビーム状のプラズマＰＬＺ１を拡散することによって基板２０の全面にカーボン薄膜を形成することについて説明した。また、実施の形態９においては、ビーム状のプラズマＰＬＺ１をスキャンすることによって基板２０の全面にカーボン薄膜を形成することについて説明した。
　また、実施の形態８においては、２つの永久磁石７１１，７１２を真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って配置すると説明したが、２つの永久磁石７１１，７１２を任意の方向に沿って略平行に配置することによってビーム状のプラズマＰＬＺ１を任意の方向に拡散させることができる。この場合、基板２０は、プラズマＰＬＺ１を拡散する方向に沿って配置された軸の回りに回転される。
　更に、実施の形態２においては、永久磁石８０２を真空容器１の底面から天井へ向かう方向に沿って往復運動させると説明したが、永久磁石８０２を任意の方向に沿って往復運動させることによってビーム状のプラズマＰＬＺ１を任意の方向にスキャンさせることができる。この場合、基板２０は、プラズマＰＬＺ１をスキャンする方向に沿って配置された軸の回りに回転される。
　この発明の実施の形態においては、２つの永久磁石７１１，７１２または２つの電磁石は、「磁界発生機構」を構成し、支持部材８０１および永久磁石８０２は、「磁界発生機構」を構成し、コイル８０３および電源８０４は、「磁界発生機構」を構成し、永久磁石９０１は、磁界発生機構」を構成する。
　更に、コイル９０２（またはコイル９０４）および電源９０３は、「磁界発生機構」を構成し、コイル９０５（またはコイル９０４）および電源９０６は、「磁界発生機構」を構成し、永久磁石１００１は、「磁界発生機構」を構成し、永久磁石１００３，１００４は、「磁界発生機構」を構成し、コイル１４２０および電源（図示せず）は、「磁界発生機構」を構成する。
　更に、この発明の実施の形態においては、保持部材７１０および回転装置は、「回転機構」を構成する。
　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。
　この発明は、プラズマ装置、それを用いたカーボン薄膜の製造方法およびコーティング方法に適用される。

Claims (26)

  1. 　真空容器と、
    　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た陰極部材と、
    　前記陰極部材に向かって配置された基板を保持する保持部材と、
    　放電を開始させる放電開始手段と、
    　前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源とを備え、
    　前記陰極部材は、ガラス状炭素からなり、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含み、
    　前記放電開始手段は、プラズマが前記陰極部材の前記少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる、プラズマ装置。
  2. 　前記プラズマは、ビーム状である、請求項１に記載のプラズマ装置。
  3. 　前記陰極部材の前記少なくとも１つの柱状部分に形成される放電痕の形状は、放電後において、スパイラル状である、請求項１または請求項２に記載のプラズマ装置。
  4. 　前記陰極部材は、
    　台座と、
    　前記台座に取り付けられた前記少なくとも１つの柱状部分とを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  5. 　前記少なくとも１つの柱状部分の各々は、円柱状、円錐状、円錐台状、角柱状および角錐台状のいずれかからなる形状を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  6. 　前記少なくとも１つの柱状部分の各々は、壁状構造体からなる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  7. 　前記壁状構造体は、前記基板側から見た平面形状がリング形状、四角形のリング状、直線形状および円弧形状のいずれかである、請求項６に記載のプラズマ装置。
  8. 　前記陰極部材は、
    　各々が前記ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する複数の柱状部分と、
    　前記複数の柱状部分間に配置された絶縁枠とを含む、請求項１に記載のプラズマ装置。
  9. 　前記陰極部材を送り出す送出機構を更に備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  10. 　前記送出機構は、前記基板上に堆積されたカーボン薄膜の膜厚分布または前記カーボン薄膜の成膜速度が所望の範囲に入るように前記陰極部材を送り出す、請求項９に記載のプラズマ装置。
  11. 　前記陰極部材を囲む位置、前記基板と前記陰極部材との間、および前記陰極部材に対して前記基板と反対側の所望の位置のいずれかに配置され、プラズマを拡散またはスキャンする磁界を発生する磁界発生手段を更に備える、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  12. 　前記磁界発生手段を前記陰極部材の中心軸の周りに回転させる回転機構を更に備える、請求項１１に記載のプラズマ装置。
  13. 　前記陰極部材を前記磁界発生手段に対して相対的に移動させる移動手段を更に備える、請求項１１に記載のプラズマ装置。
  14. 　前記磁界発生手段は、長さ方向が前記プラズマを拡散またはスキャンさせる方向になるように略平行に配置された２つの永久磁石からなる、請求項１１または請求項１３に記載のプラズマ装置。
  15. 　前記磁界発生手段は、長さ方向が前記陰極部材から前記基板へ向かう方向になるように略平行に配置され、かつ、前記少なくとも１つの柱状部分の中心軸の周りに回転される２つの永久磁石からなる、請求項１１または請求項１３に記載のプラズマ装置。
  16. 　前記磁界発生手段は、前記プラズマを拡散またはスキャンさせる方向に沿って往復運動する１つの永久磁石からなる、請求項１１または請求項１３に記載のプラズマ装置。
  17. 　前記磁界発生手段は、前記プラズマを拡散またはスキャンさせる方向に沿って配置され、かつ、中心軸の回りに巻回されたコイルと、
    　前記コイルに流す電流の大きさを周期的に変化させる電源とを含む、請求項１１または請求項１３に記載のプラズマ装置。
  18. 　前記基板上にカーボン薄膜を堆積するときに、前記真空容器内へガスを導入するガス導入手段を更に備える、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  19. 　前記放電発生手段は、レーザー光を前記少なくとも１つの柱状部材に照射して、プラズマを発生させる、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  20. 　前記放電開始手段は、トリガー電極を前記少なくとも１つの柱状部材に接触および離反して、プラズマを発生させ、
    　前記トリガー電極は、可撓性部材を含む、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  21. 　前記陰極部材は、前記少なくとも１つの柱状部材の前記基板と反対側の端部に接して配置された衝撃吸収部材を更に含む、請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
  22. 　前記真空容器は、
    　円弧状に湾曲した筒状部材と、
    　前記筒状部材内に磁界を発生する磁界発生手段とを含み、
    　前記アーク式蒸発源は、前記筒状部材の一方端に配置され、
    　前記保持部材は、前記筒状部材の他方端において前記基板を保持し、
    　前記陰極部材は、前記少なくとも１つの柱状部分が前記筒状部材の内部へ向かって突出するように前記アーク式蒸発源に取り付けられる、請求項１に記載のプラズマ装置。
  23. 　前記アーク式蒸発源は、前記真空容器に複数固定される、請求項１に記載のプラズマ装置。
  24. 　基板に向かって真空容器に固定されたアーク式蒸発源に、ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む陰極部材を取り付ける第１の工程と、
    　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、
    　プラズマが前記陰極部材の前記少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第３の工程とを備えるカーボン薄膜の製造方法。
  25. 　前記放電のアークスポットが消弧しない割合が０％よりも大きく、かつ、前記アークスポットが前記少なくとも１つの柱状部分以外へ移動しない割合が０％よりも大きくなる磁場を前記柱状部分の軸方向に印加する第４の工程を更に備え、
    　前記第２の工程において、前記アークスポットが消弧しない割合が０％よりも大きく、かつ、前記アークスポットが前記少なくとも１つの柱状部分以外へ移動しない割合が０％よりも大きくなるアーク電流が流れるように前記負の電圧を前記アーク式蒸発源に印加する、請求項２４に記載のカーボン薄膜の製造方法。
  26. 　金属、セラミックス、樹脂、半導体およびこれらから選択された材質を組み合わせた物のいずれかからなる基材の表面にカーボン薄膜をコーティングするコーティング方法であって、
    　真空容器に固定されたアーク式蒸発源に向かって前記基材を保持する第１の工程と、
    　ガラス状炭素からなり、かつ、柱状形状を有する少なくとも１つの柱状部分を含む陰極部材を前記アーク式蒸発源に取り付ける第２の工程と、
    　前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第３の工程と、
    　プラズマが前記陰極部材の前記少なくとも１つの柱状部分から放出されるように放電を開始させる第４の工程とを備えるコーティング方法。
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