(57)【要約】【課題】火花レス放電を持続させることが可能なアーク放電を用いたプラズマ装置を提供する。【解決手段】プラズマ装置１０は、真空容器１と、カソードフランジ５と、磁石７と、陰極部材８と、トリガー電極１１と、電源１４とを備える。カソードフランジ５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８は、積層炭素またはガラス状炭素からなり、カソードフランジ５に取り付けられる。電源１４は、負の電圧をカソードフランジ５に印加する。磁石７は、陰極部材８の法線方向における磁界成分が陰極部材８の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材８に印加する。磁石７によって軸磁界を陰極部材８に印加しながらトリガー電極１１を陰極部材８に接触させてアーク放電を開始し、カーボン薄膜を基板２０上に形成する。【選択図】図１
2014133912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、
前記アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、
前記陰極部材の法線方向における磁界成分が前記陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を前記陰極部材に印加する磁界印加装置とを備え、
前記陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる、プラズマ装置。
【請求項２】
前記磁界印加装置は、
前記陰極部材の面内方向において前記陰極部材の周囲に設けられた電磁コイルと、
前記軸磁界を発生するための電流を前記電磁コイルに流す電流源とを含む、請求項１に記載のプラズマ装置。
【請求項３】
前記磁界印加装置は、
前記陰極部材に対して前記基板と反対側に設けられた第１の磁石と、
前記第１の磁石に対向して設けられるとともに、前記第１の磁石との間でＮ極とＳ極とが向き合うように配置された第２の磁石とを含む、請求項１に記載のプラズマ装置。
【請求項４】
前記磁界印加装置は、
前記陰極部材に対して前記基板と反対側に設けられた磁石と、
前記陰極部材に対して前記基板側に設けられ、ドーナツ形状を有する磁場誘導板とを含む、請求項１に記載のプラズマ装置。
【請求項５】
前記基板から前記陰極部材へ向かう方向へ尖った先端部を有し、前記陰極部材に接触または離反するトリガー電極をさらに備える、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。
【請求項６】
前記陰極部材は、前記基板側へ突出した少なくとも１つの突起部を有する、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。
【請求項７】
基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に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、
前記陰極部材の法線方向における磁界成分が前記陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を前記陰極部材に印加する第３の工程と、
前記陰極部材にトリガー電極を接触させる第４の工程とを備え、
前記陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる、カーボン薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ装置およびそれを用いたカーボン薄膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
このアーク式蒸発源は、陰極の陰極物質を蒸発させる蒸発面を含む領域に、当該蒸発面での強さが７００エルステッド以上の磁界を形成する磁界形成手段を備える。そして、磁界形成手段は、陰極の蒸発面の前面において集束せずに平行進行ないし発散する磁力線であって、当該蒸発面内の任意の点に立てた法線と当該点における磁力線の方向との成す角度が０度以上３０度以下の磁力線を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３６０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のアーク式蒸発源を用いた場合、アーク放電におけるアークスポットが蒸発面内をランダムに移動するか、蒸発面のやや外寄りを周回するようになり、火花が発生しない火花レス放電を持続させることが困難であるという問題がある。
【０００６】
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、火花レス放電を持続させることが可能なアーク放電を用いたプラズマ装置を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、火花レス放電を持続させることが可能なアーク放電を用いたカーボン薄膜の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、電源と、磁界印加装置とを備える。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、陰極部材に対向して配置された基板を保持する。電源は、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する。磁界印加装置は、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加する。そして、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。
【０００９】
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、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に陰極部材を取り付ける第１の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第２の工程と、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加する第３の工程と、陰極部材にトリガー電極を接触させる第４の工程とを備え、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の実施の形態によるプラズマ装置においては、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加してアーク放電によりカーボン薄膜が形成される。そして、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。その結果、陰極部材から放出された熱電子は、軸磁界によるローレンツ力でスパイラル運動によってプラズマ中へ輸送され、放電の維持に寄与する。また、陰極部材が積層炭素またはガラス状炭素からなることに起因して陰極部材から原子状のカーボンが放出され、放電箇所が固定された火花レス放電が発生する。
【００１１】
従って、火花レス放電を持続することができる。
【００１２】
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、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加してアーク放電によりカーボン薄膜が形成される。そして、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。
【００１３】
従って、上述したように、火花レス放電を持続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】図１に示す陰極部材の構造を示す概念図である。
【図３】図１に示す陰極部材の斜視図である。
【図４】図１に示す磁石の斜視図である。
【図５】図１に示す磁石と陰極部材との配置関係を示す平面図である。
【図６】真空容器内における磁界の分布を示す図である。
【図７】磁界の陰極部材への印加による効果を説明するための概念図である。
【図８】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。
【図９】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１０】図９に示す電磁コイルによって発生される磁界の概念図である。
【図１１】図９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。
【図１２】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１３】図１２に示す２つの磁石によって発生される磁界の概念図である。
【図１４】図１２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。
【図１５】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１６】図１５に示す磁石および磁場誘導板によって発生される磁界の概念図である。
【図１７】図１５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。
【図１８】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１９】図１８に示すトリガー電極の陰極部材側の先端部の拡大図である。
【図２０】図１８に示すプラズマ装置において発生するプラズマの概念図である。
【図２１】従来のトリガー電極の概略図である。
【図２２】図１８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。
【図２３】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２４】図２３に示す陰極部材の斜視図である。
【図２５】図２４に示す線ＸＸＶ−ＸＸＶ間における陰極部材の断面図である。
【図２６】実施の形態６における別の陰極部材を示す断面図である。
【図２７】図２３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。
【図２８】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図２９】図２８に示す線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ間における陰極部材の断面図である。
【図３０】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図３１】図３０に示す線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ間における陰極部材の断面図である。
【図３２】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図３３】図３２に示す線ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ間における陰極部材の断面図である。
【図３４】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図３５】図３４に示す線ＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ間における陰極部材の断面図である。
【図３６】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図３７】図３６に示す線ＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ間における陰極部材の断面図である。
【図３８】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図３９】図３８に示す線ＸＸＸＩＸ−ＸＸＸＩＸ間における陰極部材の断面図である。
【図４０】実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。
【図４１】図４０に示す線ＸＸＸＸＩ−ＸＸＸＸＩ間の陰極部材の断面図である。
【図４２】実施の形態６による別のプラズマ装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［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、ベースプレート３と、シールプレート４と、カソードフランジ５と、マグネット固定金具６と、磁石７と、陰極部材８と、シャッター９と、トリガー電極１１と、電源１２，１４と、抵抗１３，１５とを備える。
【００１７】
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軸が定義される。
【００１８】
真空容器１は、排気口１６を有し、排気口１６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。
【００１９】
保持部材２は、真空容器１内に配置される。ベースプレート３は、円筒形状を有し、真空容器１の側壁に設けられた円形の穴に配置されるとともにシール剤を介して真空容器１の側壁に固定される。
【００２０】
シールプレート４は、円筒形状を有し、真空容器１の内側においてネジによってベースプレート３に固定される。
【００２１】
カソードフランジ５は、略円柱形状を有し、一部がベースプレート３の内周側に配置されるとともに、残りの部分がベースプレート３よりも真空容器１の外側に配置される。そして、カソードフランジ５は、シール剤を介してベースプレート３に固定される。また、カソードフランジ５は、基板２０に対向する。
【００２２】
マグネット固定金具６は、カソードフランジ５と、磁石７の一部とに接して配置される。磁石７は、円環状の形状を有し、カソードフランジ５の基板２０と反対側の表面に設けられた凹部に配置される。
【００２３】
陰極部材８は、円盤形状を有し、カソードフランジ５の基板２０側の表面に取り付けられる。シャッター９は、陰極部材８と基板２０との間に陰極部材８に対向して配置される。
【００２４】
トリガー電極１１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１１は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）からなり、抵抗１５を介して接地ノードＧＮＤに接続される。
【００２５】
電源１２は、保持部材２と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。抵抗１３は、ベースプレート３と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。電源１４は、カソードフランジ５と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。抵抗１５は、トリガー電極１１と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
【００２６】
ベースプレート３、シールプレート４、カソードフランジ５およびマグネット固定金具６は、オーステナイト系ステンレス、アルミニウムおよび銅等の非磁性体からなる。そして、ベースプレート３、シールプレート４、カソードフランジ５およびマグネット固定金具６は、例えば、ＳＵＳ３０４からなる。このように、ベースプレート３、シールプレート４、カソードフランジ５およびマグネット固定金具６が非磁性体からなるのは、磁石７からの磁界が陰極部材８に有効に印加されるようにするためである。
【００２７】
保持部材２は、基板２０を保持する。ベースプレート３は、シールプレート４を支持する。カソードフランジ５は、陰極部材８と真空容器１との間のアーク放電によって陰極部材８を局部的に加熱させて陰極物質を蒸発させる。磁石７は、陰極部材８に磁界Ｂを印加する。シャッター９は、開閉機構（図示せず）によって矢印１７の方向に移動する。
【００２８】
電源１２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１４は、負の電圧をカソードフランジ５に印加する。
【００２９】
トリガー電極１１は、往復駆動装置（図示せず）によって陰極部材８に接触または離反する。抵抗１３は、アーク電流がベースプレート３およびシールプレート４に流れるのを抑制する。抵抗１５は、アーク電流がトリガー電極１１に流れるのを抑制する。
【００３０】
なお、プラズマからの熱負荷による円環状の磁石７の減磁を抑制するために、カソードフランジ５は、水冷されていることが好ましい。
【００３１】
図２は、図１に示す陰極部材８の構造を示す概念図である。図２を参照して、陰極部材８は、層Ａと層Ｂとが交互に積層された構造からなる。層Ａと層Ｂとの間隔は、３．３５Åである。そして、層Ａ，Ｂの各々は、炭素原子が二次元的に六角形に配列した構造からなる。この場合、六角形の一辺の長さは、１．４１５Åである。
【００３２】
各層Ａ，Ｂ内において、各炭素原子は、他の炭素原子と共有結合によって強固に結合する。層Ａは、ファン・デル・ワールス力によって、隣接する層Ｂとゆるく結び付いている。
【００３３】
陰極部材８は、層Ａ，Ｂに平行な方向においては、極めて良好な熱伝導体となり、層Ａ，Ｂに垂直な方向においては、セラミックおよびフェノール樹脂のように、熱絶縁体になる。そして、層Ａ，Ｂに平行な方向における熱伝導率と、層Ａ，Ｂに垂直な方向における熱伝導率との比は、約２００：１である。
【００３４】
また、陰極部材８は、層Ａ，Ｂに平行な方向における比抵抗と層Ａ，Ｂに垂直な方向における比抵抗との比は、約１２００：１である。この値は、２１〜１６５０℃の温度領域における平均値である。
【００３５】
このように、陰極部材８は、電気的特性および熱的特性において顕著な異方性を有する。これは、上述したように、層Ａ，Ｂの面内方向と、層Ａ，Ｂに垂直な方向とにおける結合力の違いに起因している。
【００３６】
陰極部材８は、炭化水素ガスを原料ガスとしたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって製造される。この場合、炭化水素ガスは、基板に平行な方向から流す。これによって、図２に示す層Ａ，Ｂが交互に積層する。
【００３７】
このＣＶＤ法によって製造されたバルク状のカーボンは、東洋炭素株式会社から購入されたものであり、商品名は、ＰＹＲＯＩＤである。
【００３８】
従って、この発明の実施の形態においては、ＣＶＤ法によって製造されたバルク状の炭素、即ち、積層炭素を陰極部材８として用いる。
【００３９】
なお、この明細書において、積層炭素とは、ＣＶＤ法等により炭素を層状に堆積することで形成した構造体を言う。そして、積層炭素の一例として、熱分解炭素（パイロリティックカーボン）を挙げることができる。
【００４０】
また、陰極部材８は、ガラス状炭素からなっていてもよい。ガラス状炭素は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を焼成または炭素化して製造される。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８は、導電性のダイヤモンドからなっていてもよい。
【００４１】
図２に示す積層炭素も粒界が存在しない。従って、この発明の実施の形態においては、陰極部材８は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。この積層炭素またはガラス状炭素は、粒界を有しないため、陰極部材８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８から放出され、陰極部材８が割れることがない。その結果、火花レス放電を発生させることができる。この火花レス放電は、パーティクルが発生しない放電（放電箇所が固定される放電を言う。以下、同じ。）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。
【００４２】
一方、炭素の粒を焼結した焼結体は、陰極部材８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８として用いた場合、アーク放電中に粒界から陰極部材８が割れ、パーティクルが陰極部材８から放出されるからである。
【００４３】
図３は、図１に示す陰極部材８の斜視図である。図３を参照して、陰極部材８は、例えば、６４ｍｍφの直径Ｒと、２１ｍｍの高さＨとを有する。
【００４４】
図４は、図１に示す磁石７の斜視図である。図４を参照して、磁石７は、例えば、５９ｍｍφの外径ｒ１と、９ｍｍφの内径ｒ２と、１０ｍｍの高さｈ１とを有する。
【００４５】
図５は、図１に示す磁石７と陰極部材８との配置関係を示す平面図である。図５を参照して、磁石７および陰極部材８は、中心軸が軸ＡＸに一致するように配置される。そして、磁石７は、例えば、Ｎ極が陰極部材８側に配置され、Ｓ極が陰極部材８と反対側に配置されるように、カソードフランジ５の凹部（図５では図示せず）に配置される。
【００４６】
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ので、陰極部材８の面内方向がｘ−ｙ平面の面内方向になり、磁石７から陰極部材８へ向かう方向がｚ軸方向になる。そして、磁界Ｂがｘ−ｙ平面と成す角度をθと定義する。
【００４７】
その結果、磁石７からの磁界Ｂは、磁石７および陰極部材８をｚ軸方向から切断した断面において、陰極部材８の表面８Ａと角度θを成して磁石７から陰極部材８の方向へ通過する。
【００４８】
そして、この発明の実施の形態においては、陰極部材８の表面８Ａにおいて、角度θが４５°＜θ≦９０°の範囲になるように、磁石７および陰極部材８のサイズが決定されるとともに磁石７と陰極部材８との配置関係が決定される。
【００４９】
従って、磁界Ｂのｘ−ｙ平面の面内方向における面内成分をＢｒとし、磁界Ｂのｚ軸成分をＢｚとすると、ｚ軸成分Ｂｚは、面内成分Ｂｒとの間で、Ｂｚ＞Ｂｒの関係を有する。
【００５０】
図５においては、磁石７のＮ極が陰極部材８側に配置されているが、実施の形態１においては、これに限らず、磁石７のＳ極が陰極部材８側に配置されていてもよい。この場合、磁界Ｂは、陰極部材８の表面８Ａにおいて、角度θが４５°＜θ≦９０°の範囲になるように陰極部材８を通過して磁石７のＳ極へ入る。
【００５１】
このように、実施の形態１においては、磁界Ｂは、磁石７から陰極部材８への方向へ出射されてもよく（図５の実線の矢印参照）、陰極部材８から磁石７へ入射してもよい（図５の点線の矢印参照）。
【００５２】
従って、ｚ軸の正方向を磁石７から陰極部材８への方向とすると、実施の形態１においては、｜Ｂｚ｜＞０、かつ、Ｂｚ＞Ｂｒとなる磁界Ｂが陰極部材８の表面８Ａを通過すればよい。なお、この明細書においては、｜Ｂｚ｜＞０、かつ、Ｂｚ＞Ｂｒとなる磁界Ｂを「軸磁界」と言う。従って、軸磁界は、陰極部材８の法線方向における磁界成分（＝ｚ軸成分Ｂｚ）が陰極部材８の面内方向における磁界成分（＝面内成分Ｂｒ）よりも大きい磁界である。
【００５３】
図６は、真空容器１内における磁界の分布を示す図である。なお、図６に示す磁界は、シミュレーションの結果である。
【００５４】
図６において、横軸は、軸ＡＸからの径方向の位置を表わし、縦軸は、磁石７の中心からのｚ軸方向の位置を表わす。
【００５５】
図６を参照して、磁石７および陰極部材８は、軸ＡＸの右側の部分のみが図示されている。
【００５６】
陰極部材８は、ｚ軸方向において、磁石７の中心から陰極部材８の磁石７側の表面までの距離が約４０ｍｍになり、陰極部材８の径方向の端面の位置が磁石７の径方向の端面の位置よりもシールプレート４側に位置するように配置されている。また、磁石７の幅は、２０ｍｍであり、陰極部材８の半径は、３２ｍｍである。
【００５７】
磁石７から出射された磁界は、陰極部材８の表面８Ａを通過する。この場合、陰極部材８の表面８Ａを通過する磁界は、角度θが４５°である矢印ＡＲＷよりもｚ軸の方向に近い。従って、磁石７および陰極部材８を図６に示すように配置することによって、陰極部材８の表面８Ａを通過する磁界は、４５°＜θ≦９０°を満たす角度θを有することが解った。
【００５８】
なお、軸ＡＸの近傍には、磁界が存在しないが、これは、軸ＡＸの近傍に磁石が存在しないからである。
【００５９】
図６においては、軸ＡＸの右側部分における磁石７、陰極部材８および磁界のみが図示されているが、実際には、軸ＡＸの左側部分においても、右側部分における磁石７、陰極部材８および磁界と軸ＡＸに対して対称な磁石７、陰極部材８および磁界が存在する。
【００６０】
従って、軸ＡＸの近傍を除いて、磁石７からの磁界は、陰極部材８の表面８Ａを４５°＜θ≦９０°を満たす角度θで通過することが解った。
【００６１】
図７は、磁界の陰極部材８への印加による効果を説明するための概念図である。図７を参照して、電源１２によって基板２０に−１０Ｖ〜−３００Ｖの負の電圧を印加し、電源１４によってカソードフランジ５に−１５Ｖ〜−５０Ｖの負の電圧を印加し、トリガー電極１１を陰極部材８の表面８Ａに接触させ、その後、トリガー電極１１を陰極部材８の表面８Ａから離反すると、アーク放電が開始され、陰極部材８の表面８Ａにおける任意の１点から基板２０の方向へプラズマ１８が形成される。
【００６２】
そして、アーク放電が進行すると、陰極部材８には、放電穴１９が形成される。この放電穴１９が深くなっても、陰極部材８から放出された熱電子ｅ−は、陰極部材８に印加された磁界Ｂによるローレンツ力でスパイラル運動によってプラズマ１８中へ輸送され（＝ローレンツ力）、放電の維持に寄与する。
【００６３】
その結果、陰極部材８の表面８Ａにおいてアーク放電が発生している点（＝アークスポット）が陰極部材８の表面８Ａを移動し難くなる。
【００６４】
従って、アーク放電を、長時間、維持できる。
【００６５】
図８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８を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、積層炭素またはガラス状炭素を陰極部材８としてカソードフランジ５に取り付ける（工程Ｓ１）。
【００６６】
そして、磁石７をカソードフランジ５の陰極部材８と反対側の表面に取り付ける（工程Ｓ２）。これによって、磁界Ｂが陰極部材８に印加される。
【００６７】
その後、排気口１６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。
【００６８】
そうすると、電源１２によって基板２０に−１０Ｖ〜−３００Ｖの負の電圧を印加し（工程Ｓ３）、電源１４によってカソードフランジ５に−１５Ｖ〜−５０Ｖの負の電圧を印加する（工程Ｓ４）。
【００６９】
そして、往復駆動装置（図示せず）によってトリガー電極１１を移動させ、アーク放電を開始させるトリガー電極１１を陰極部材８に接触させ（工程Ｓ５）、その後、トリガー電極１１を陰極部材８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８の表面に現れる。このアークスポットは、陰極部材８の溶融部であり、火花のように光っている。
【００７０】
その後、シャッター９を開ける（工程Ｓ６）。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Ｓ７）。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。
【００７１】
工程Ｓ７において、放電が停止したと判定されたとき、シャッター９を閉じ（工程Ｓ８）、その後、上述した工程Ｓ５〜Ｓ７が繰り返し実行される。
【００７２】
一方、工程Ｓ７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９を閉じる（工程Ｓ９）。これによって、カーボン薄膜の製造が終了する。
【００７３】
なお、実施の形態１においては、電源１２は、０Ｖの電圧を基板２０に印加してもよい。また、シャッター９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８に示す工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５を少なくとも備えていればよい。そして、磁石７をカソードフランジ５に取り付けることによって磁界Ｂが陰極部材８に印加されるので、工程Ｓ２は、｜Ｂｚ｜＞０、かつ、Ｂｚ＞Ｂｒからなる磁界Ｂを陰極部材８に印加する工程を構成する。
【００７４】
このように、カーボン薄膜は、陰極部材８に磁界Ｂを印加しながら基板２０上に形成される。そして、陰極部材８は、積層炭素またはガラス状炭素からなる。
【００７５】
その結果、積層炭素またはガラス状炭素に起因して火花レス放電が発生し、磁界の印加によって放電が維持される。
【００７６】
従って、火花レス放電を、長時間、持続できる。
【００７７】
（実験結果）
放電の持続時間に関する実験結果について説明する。
【００７８】
実験においては、アーク電流は、８０（Ａ）であり、磁界Ｂを印加した場合と磁界Ｂを印加しない場合との各々において１２バッチの実験を実施した。そして、パーティクルが発生しない放電モードの持続時間を測定した。
【００７９】
（Ａ）磁界を印加した場合
アーク放電が発生した箇所におけるｚ軸方向の磁界（＝ｚ軸成分Ｂｚ）は、図６に示すシミュレーション結果から陰極部材８の表面位置で４．８ｍＴ〜１１．６ｍＴ（＝４８〜１１６Ｇａｕｓｓ）である。ここで、４．８ｍＴの磁界は、半径方向における陰極部材８の中心軸からの距離が２８ｍｍである位置におけるｚ軸方向の磁界Ｂｚであり、１１．６ｍＴの磁界は、半径方向における陰極部材８の中心軸からの距離が５ｍｍである位置におけるｚ軸方向の磁界Ｂｚである。
【００８０】
そして、パーティクルが発生しない放電モードの持続時間は、１６１秒であった。
【００８１】
（Ｂ）磁界を印加しない場合
パーティクルが発生しない放電モードの持続時間は、２１秒であった。
【００８２】
このように、｜Ｂｚ｜＞０、かつ、Ｂｚ＞Ｂｒである磁界Ｂを陰極部材８に印加することによって、パーティクルが発生しない放電モードの持続時間を飛躍的に長くできることが実験的に実証された。
【００８３】
実験結果からは、４．８ｍＴ以上の磁界Ｂｚを印加すれば、ローレンツ力によって熱電子をプラズマ１８中へ輸送できるが、現実的には、４．８ｍＴ（＝４８Ｇａｕｓｓ）未満の磁界Ｂｚであってもローレンツ力による熱電子の輸送を実現できるため、例えば、１ｍＴ（＝１０Ｇａｕｓｓ）の磁界Ｂｚであっても、火花レス放電を、長時間、持続させることができる。
【００８４】
［実施の形態２］
図９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９を参照して、実施の形態２によるプラズマ装置１０Ａは、図１に示すプラズマ装置１０のカソードフランジ５をカソードフランジ２１に代え、ベースプレート３、シールプレート４、マグネット固定金具６および磁石７を電磁コイル２２、電磁コイル保護板２３および電源２４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。
【００８５】
カソードフランジ２１は、円柱形状を有し、真空容器１の側壁に設けられた円形の穴に配置されるとともにシール剤を介して真空容器１の側壁に固定される。そして、カソードフランジ２１は、カソードフランジ５と同じ機能を果たす。また、カソードフランジ２１は、基板２０に対向する。
【００８６】
なお、プラズマ装置１０Ａにおいては、陰極部材８は、カソードフランジ２１の真空容器１内の表面に取り付けられる。
【００８７】
電磁コイル２２は、円環状の形状を有し、真空容器１内において陰極部材８の周囲に配置され、電磁コイル保護板２３に固定される。そして、電磁コイル２２は、ｘ−ｙ平面に平行にループが形成されるように巻回された構造からなる。
【００８８】
電磁コイル保護板２３は、電磁コイル２２の内周面および端面を覆うように電磁コイル２２に接して配置され、真空容器１内において真空容器１の側壁に固定される。
【００８９】
電源２４は、電磁コイル２２に接続される。
【００９０】
電磁コイル保護板２３は、電磁コイル２２に膜が付着するのを抑制する。そして、電磁コイル保護板２３は、オーステナイト系ステンレス、アルミニウムおよび銅等の非磁性体からなり、例えば、ＳＵＳ３０４からなる。このように、電磁コイル保護板２３が非磁性体からなるのは、電磁コイル２２によって発生される磁界が陰極部材８に有効に印加されるようにするためである。
【００９１】
電磁コイル２２および電磁コイル保護板２３は、プラズマからの熱負荷が大きいため、水冷されていることが好ましい。
【００９２】
電源２４は、｜Ｂｚ｜＞０、かつ、Ｂｚ＞Ｂｒからなる磁界Ｂが陰極部材８に印加されるように電磁コイル２２に電流を流す。
【００９３】
図１０は、図９に示す電磁コイル２２によって発生される磁界の概念図である。図１０を参照して、電磁コイル２２に電流を流した場合、電流は、電磁コイル２２の部分２２Ａには、図１０の紙面上、手前から奥側の方向へ流れ、電磁コイル２２の部分２２Ｂには、図１０の紙面上、奥側から手前の方向へ流れるものとする。
【００９４】
その結果、電磁コイル２２は、円環状の形状を有するため、電磁コイル２２の内周側において同じ方向を向いた磁界Ｂ１（＝磁界Ｂの一種）が発生する。
【００９５】
そして、陰極部材８は、電磁コイル２２の内周側に配置されているため、陰極部材８を通過する磁界Ｂ１の成分は、殆どがｚ軸成分Ｂ１ｚからなり、ｘ−ｙ平面の面内方向における面内成分Ｂ１ｒは、非常に小さくなる。即ち、角度θは、９０°に近くなり、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒの関係が成り立つ。
【００９６】
従って、電磁コイル２２によって磁界を発生させることにより、陰極部材８から放出された熱電子をスパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に輸送し易くできる。
【００９７】
電源２４は、磁界Ｂ１が生成されるように電磁コイル２２に電流を流すが、陰極部材８の表面８Ａにおけるｚ軸成分Ｂ１ｚの強度が１ｍＴ以上になるように電磁コイル２２に電流を流せばよい。
【００９８】
なお、電磁コイル２２の巻回方向を上述した例と逆にすることによって磁界Ｂ１と反対方向を向いた磁界を陰極部材８に印加することができる。従って、実施の形態２においては、｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒである磁界Ｂ１が陰極部材８に印加されればよい。そして、磁界Ｂ１は、「軸磁界」を構成する。
【００９９】
プラズマ装置１０Ａにおいては、磁界Ｂ１は、電磁コイル２２によって発生されるため、陰極部材８の表面８Ａの全体を通過する。その結果、アーク放電が陰極部材８の任意の点で発生しても、陰極部材８から放出された熱電子をスパイラル運動によってプラズマ１８中へ輸送できる。
【０１００】
図１１は、図９に示すプラズマ装置１０Ａを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
【０１０１】
図１１に示す工程図は、図８に示す工程図の工程Ｓ２を工程Ｓ２Ａに代えたものであり、その他は、図８に示す工程図と同じである。
【０１０２】
図１１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が実行される。その後、電源２４は、｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒからなる磁界Ｂ１が陰極部材８に印加されるように電磁コイル２２に電流を流す。これによって、｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒからなる磁界Ｂ１が陰極部材８に印加される（工程Ｓ２Ａ）。
【０１０３】
そして、上述した工程Ｓ３〜Ｓ９が順次実行され、カーボン薄膜が基板２０上に形成される。
【０１０４】
このように、プラズマ装置１０Ａにおいては、電磁コイル２２に電流を流して｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒからなる磁界Ｂ１を陰極部材８に印加するので、磁界Ｂ１ｚの強度を電流によって制御できる。その結果、陰極部材８から放出された熱電子がスパイラル運動によってプラズマ１８中へ効果的に輸送される磁界Ｂ１ｚを電磁コイル２２に流す電流を制御することによって発生させることができる。
【０１０５】
なお、プラズマ装置１０Ａを用いたカーボン薄膜の製造においては、上述した工程Ｓ２Ａを工程Ｓ５の後に実行してもよい。この場合、アーク放電が開始された後に、｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒからなる磁界Ｂ１が陰極部材８に印加される。そして、｜Ｂ１ｚ｜＞０、かつ、Ｂ１ｚ≫Ｂ１ｒからなる磁界Ｂ１を陰極部材８に印加するタイミングは、例えば、アーク放電の開始後、５秒が経過したタイミングである。
【０１０６】
このように、アーク放電が開始された後に磁界Ｂを陰極部材８に印加することによって、陰極部材８から放出された熱電子が陰極部材８の表面近傍に溜まり始めたタイミングで熱電子がスパイラル運動によってプラズマ１８中へ輸送されるので、熱電子のプラズマ１８中への輸送が必要なタイミングで磁界Ｂ１を陰極部材８に印加して火花レス放電を効率的に持続できる。
【０１０７】
また、アーク放電の開始からの経過時間が長くなるに従って、磁界Ｂ１の強度（即ちｚ軸成分Ｂ１ｚの強度）を徐々に強くしてもよい。この場合、磁界Ｂ１の強度（即ちｚ軸成分Ｂ１ｚの強度）は、時間の経過とともに直線的に強くされてもよく、時間の経過とともに階段状に強くされてもよく、時間の経過とともに指数関数的に強くされてもよい。
【０１０８】
このように、磁界Ｂ１の強度（即ちｚ軸成分Ｂ１ｚの強度）をアーク放電の開始後の経過時間とともに強くすることによって、放電穴１９が深くなっても、陰極部材８から放出された熱電子がスパイラル運動によってプラズマ１８中へ確実に輸送されるので、放電穴１９が深くなっても、火花レス放電を確実に持続できる。
【０１０９】
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。
【０１１０】
［実施の形態３］
図１２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１２を参照して、実施の形態３によるプラズマ装置１０Ｂは、図１に示すプラズマ装置１０の真空容器１を真空容器２５に代え、磁石２６およびマグネット固定金具２７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。
【０１１１】
真空容器２５は、図１に示す真空容器１と同じ形状を有し、オーステナイト系ステンレス、アルミニウムおよび銅等の非磁性体からなる。そして、真空容器２５は、例えば、ＳＵＳ３０４からなる。
【０１１２】
磁石２６は、円環状の形状を有し、磁石７に対向して真空容器２５の外側で側壁に接して配置される。そして、磁石７の基板２０側の極がＮ極である場合、磁石２６の基板２０側の極は、Ｓ極であり、磁石７の基板２０側の極がＳ極である場合、磁石２６の基板２０側の極は、Ｎ極である。即ち、磁石２６は、対向する磁石７との間でＮ極とＳ極とが向き合うように配置される。
【０１１３】
マグネット固定金具２７は、オーステナイト系ステンレス、アルミニウムおよび銅等の非磁性体からなり、例えば、ＳＵＳ３０４からなる。そして、マグネット固定金具２７は、磁石２６を真空容器２５の側壁に固定する。このように、マグネット固定金具２７が非磁性体からなるのは、磁石７からの磁界を磁石２６に引き込まれ易くするため、または磁石２６からの磁界を磁石７に引き込まれ易くするためである。
【０１１４】
図１３は、図１２に示す２つの磁石７，２６によって発生される磁界の概念図である。図１３を参照して、磁石７，２６は、磁石７のＮ極が磁石２６のＳ極に対向するように配置されている。
【０１１５】
従って、磁石７のＮ極から出射された磁界Ｂ２（＝磁界Ｂの一種）は、磁石２６のＳ極に引き込まれる。その結果、磁界Ｂ２は、磁石２６が無い場合よりも角度θが大きくなるように陰極部材８を通過する。即ち、磁界Ｂ２のｚ軸成分Ｂ２ｚは、磁界Ｂ２のｘ−ｙ平面の面内方向の面内成分Ｂ２ｒとの間でＢ２ｚ≫Ｂ２ｒの関係を有し、磁石２６が無い場合よりも更に強くなる。
【０１１６】
これによって、陰極部材８から放出された熱電子は、磁界Ｂ２（＝Ｂ２ｚ）によるローレンツ力でスパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に輸送され易くなり、磁石２６が無い場合よりも火花レス放電を更に持続できる。
【０１１７】
磁石７のＳ極が磁石２６のＮ極に対向するように磁石７，２６が配置された場合も、同様にして、磁石２６が無い場合よりも火花レス放電を更に持続できる。従って、実施の形態３においては、｜Ｂ２ｚ｜＞０、かつ、Ｂ２ｚ≫Ｂ２ｒである磁界Ｂ２が陰極部材８に印加されればよい。そして、磁界Ｂ２は、「軸磁界」を構成する。
【０１１８】
なお、磁石２６は、磁石７に対向して真空容器２５内に配置されていてもよい。この場合、真空容器２５の材質は、非磁性体でなくてもよい。
【０１１９】
図１４は、図１２に示すプラズマ装置１０Ｂを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
【０１２０】
図１４に示す工程図は、図８に示す工程図の工程Ｓ２を工程Ｓ２Ｂに代えたものであり、その他は、図８に示す工程図と同じである。
【０１２１】
図１４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が実行される。その後、Ｎ極とＳ極とが向き合うように２つの磁石７，２６を対向して取り付ける（工程Ｓ２Ｂ）。これによって、Ｎ極から出射され、Ｓ極に引き込まれる磁界Ｂが陰極部材８に印加される。
【０１２２】
そして、工程Ｓ２Ｂの後、上述した工程Ｓ３〜Ｓ９が順次実行され、カーボン薄膜が基板２０上に形成される。
【０１２３】
なお、Ｎ極とＳ極とが向き合うように２つの磁石７，２６を対向して取り付けることによって、磁界Ｂ２が陰極部材８に印加されるので、工程Ｓ２Ｂは、｜Ｂ２ｚ｜＞０、かつ、Ｂ２ｚ＞Ｂ２ｒからなる磁界Ｂ２を陰極部材８に印加する工程を構成する。
【０１２４】
プラズマ装置１０Ｂを用いたカーボン薄膜の製造においては、Ｎ極とＳ極とが向き合うように対向して配置された２つの磁石７，２６によって磁界Ｂを陰極部材８に印加するので、磁石２６が無い場合に比べて、磁界Ｂ２のｚ軸成分Ｂ２ｚが更に強くなり、陰極部材８から放出された熱電子は、スパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に効率的に輸送される。
【０１２５】
従って、磁石２６が無い場合に比べて、火花レス放電を更に持続できる。
【０１２６】
なお、磁石２６の平面形状は、磁石７の平面形状と同じであってもよく、異なっていてもよい。そして、磁石２６の平面形状は、丸型および正方形板等の形状であってもよい。
【０１２７】
実施の形態３についてのその他の説明は、実施の形態１の説明と同じである。
【０１２８】
［実施の形態４］
図１５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１５を参照して、実施の形態４によるプラズマ装置１０Ｃは、図１に示すプラズマ装置１０に磁場誘導板２８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。
【０１２９】
磁場誘導板２８は、円筒形状を有し、中心軸が陰極部材８の中心軸に一致するように陰極部材８の近傍に配置され、支持部材（図示せず）によって真空容器１の側壁に固定される。そして、磁場誘導板２８は、ＳＳ材およびマルチサイト系ステンレス等の強磁性体からなり、例えば、ＳＳ４００からなる。これは、磁界Ｂのｚ軸成分Ｂｚを効率良く導入するためである。
【０１３０】
磁場誘導板２８の内径は、陰極部材８の直径よりも小さくてもよいが、膜が磁場誘導板２８に付着するのを抑制するためには、磁場誘導板２８の内径が陰極部材８の直径よりも大きいことが好ましい。
【０１３１】
また、プラズマからの熱負荷が大きいため、磁場誘導板２８は、水冷されていることが好ましい。
【０１３２】
図１６は、図１５に示す磁石７および磁場誘導板２８によって発生される磁界の概念図である。
【０１３３】
図１６を参照して、磁石７から出射された磁界Ｂは、磁場誘導板２８によって効率良く導入される。その結果、磁界Ｂ３が陰極部材８に印加される。磁界Ｂ３は、ｚ軸成分Ｂ３ｚがｘ−ｙ平面の面内方向の面内成分Ｂ３ｒとの間でＢ３ｚ≫Ｂ３ｒの関係を有する磁界である。
【０１３４】
このように、磁場誘導板２８を設けることによって、ｚ軸成分Ｂｚよりも強いｚ軸成分Ｂ３ｚが陰極部材８に印加される。即ち、磁場誘導板２８が無い場合よりも、角度θが大きい磁界Ｂ３が陰極部材８に印加される。その結果、陰極部材８から放出された熱電子は、磁場誘導板２８が無い場合に比べて、スパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に効率的に輸送される。従って、磁場誘導板２８が無い場合に比べて、火花レス放電を更に持続できる。
【０１３５】
磁石７の陰極部材８側の極がＳ極になるように磁石７を配置した場合、磁界Ｂ３は、陰極部材８を通過して磁石７に引き込まれるので、実施の形態４においては、｜Ｂ３ｚ｜＞０、かつ、Ｂ３ｚ≫Ｂ３ｒである磁界Ｂ３が陰極部材８に印加されればよい。そして、磁界Ｂ３は、「軸磁界」を構成する。
【０１３６】
図１７は、図１５に示すプラズマ装置１０Ｃを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
【０１３７】
図１７に示す工程図は、図８に示す工程図の工程Ｓ２を工程Ｓ２Ｃに代えたものであり、その他は、図８に示す工程図と同じである。
【０１３８】
図１７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が実行される。
【０１３９】
その後、磁石７をカソードフランジ５に取り付けるとともに、磁場誘導板２８を陰極部材８の近傍に配置する（工程Ｓ２Ｃ）。これによって、磁界Ｂ３のｚ軸成分Ｂ３ｚが効率的に陰極部材８に印加される。
【０１４０】
そして、工程Ｓ２Ｃの後、上述した工程Ｓ３〜Ｓ９が順次実行され、カーボン薄膜が基板２０上に形成される。
【０１４１】
なお、磁石７をカソードフランジ５に取り付けるとともに磁場誘導板２８を陰極部材８の近傍に配置することによって、磁界Ｂ３のｚ軸成分Ｂ３ｚが効率的に陰極部材８に印加されるので、工程Ｓ２Ｃは、｜Ｂ３ｚ｜＞０、かつ、Ｂ３ｚ＞Ｂ３ｒからなる磁界Ｂ３を陰極部材８に印加する工程を構成する。
【０１４２】
プラズマ装置１０Ｃを用いたカーボン薄膜の製造においては、磁界Ｂ３のｚ軸成分Ｂ３ｚを効率良く陰極部材８に印加するので、磁場誘導板２８が無い場合に比べて、磁界Ｂ３のｚ軸成分Ｂ３ｚがｚ軸成分Ｂｚよりも更に強くなり、陰極部材８から放出された熱電子は、スパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に効率的に輸送される。
【０１４３】
従って、磁場誘導板２８が無い場合に比べて、火花レス放電を更に持続できる。
【０１４４】
なお、実施の形態４においては、プラズマ装置１０Ｃは、磁石２６を更に備えていてもよい。磁石２６を更に備えることによって、磁石２６が無い場合に比べて、磁界Ｂ３のｚ軸成分Ｂ３ｚが更に強くなり、陰極部材８から放出された熱電子は、スパイラル運動によってプラズマ１８中へ更に効率的に輸送される。その結果、磁石２６が無い場合に比べて、火花レス放電を更に持続できる。
【０１４５】
実施の形態４についてのその他の説明は、実施の形態１の説明と同じである。
【０１４６】
［実施の形態５］
図１８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１８を参照して、実施の形態５によるプラズマ装置１０Ｄは、図１に示すプラズマ装置１０のトリガー電極１１をトリガー電極１１Ａ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。
【０１４７】
トリガー電極１１Ａは、オーステナイト系ステンレス、タンタル（Ｔａ）、Ｍｏおよびタングステン（Ｗ）等の高融点金属、かつ、非磁性体からなり、例えば、Ｍｏからなる。そして、トリガー電極１１Ａは、トリガー電極１１と同じように配置され、トリガー電極１１Ａの陰極部材８に対向する先端部は、陰極部材８に向かう方向へ尖っている。
【０１４８】
図１９は、図１８に示すトリガー電極１１Ａの陰極部材８側の先端部の拡大図である。図１９を参照して、トリガー電極１１Ａは、棒状部１１１と、針状部１１２とを含む。棒状部１１１は、例えば、３ｍｍφの直径および２０ｍｍの長さを有する。針状部１１２は、棒状部１１１側で３ｍｍφの直径を有し、尖端部において２ｍｍφ以下の直径を有する。そして、針状部１１２は、例えば、１０ｍｍの長さを有する。
【０１４９】
トリガー電極１１Ａにおいては、針状部１１２が陰極部材８に接触する。
【０１５０】
図２０は、図１８に示すプラズマ装置１０Ｄにおいて発生するプラズマの概念図である。図２０を参照して、トリガー電極１１Ａの針状部１１２が点８Ｂで陰極部材８に接触すると、点８Ｂの部分に傷が付き、その傷を起点としてパーティクルが発生しない放電モードでプラズマＰＬＺが発生する。プラズマＰＬＺは、陰極部材８の点８Ｂから基板２０へ向かって放射状に形成されたプラズマである。
【０１５１】
なお、トリガー電極１１Ａの針状部１１２が陰極部材８の点８Ｂ以外の点に接触する場合も、プラズマＰＬＺが発生する。
【０１５２】
図２１は、従来のトリガー電極の概略図である。図２１を参照して、従来のトリガー電極１１０は、棒状形状を有し、例えば、直径が３ｍｍφであり、長さが３０ｍｍである。そして、トリガー電極１１０は、トリガー電極１１Ａと同じ材料からなり、例えば、Ｍｏからなる。
【０１５３】
トリガー電極１１Ａを用いてアーク放電を発生させた場合と、トリガー電極１１０を用いてアーク放電を発生させた場合とにおけるパーティクルが発生しない放電モードの発生確率を表１に示す。
【０１５４】
【表１】
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【０１５５】
従来のトリガー電極１１０を用いてアーク放電を発生させた場合、パーティクルが発生しない放電モードの発生確率は、３０％であり、トリガー電極１１Ａを用いてアーク放電を発生させた場合、パーティクルが発生しない放電モードの発生確率は、９０％である。
【０１５６】
従って、先端部が尖ったトリガー電極１１Ａを用いてアーク放電を発生させることによって、パーティクルが発生しない放電モードの発生確率を飛躍的に高くできる。その結果、原子状のカーボンが主にカーボン薄膜の成膜に寄与し、放電箇所を固定して火花レス放電を持続できる。
【０１５７】
図２２は、図１８に示すプラズマ装置１０Ｄを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
【０１５８】
図２２に示す工程図は、図８に示す工程図の工程Ｓ５を工程Ｓ５Ａに代えたものであり、その他は、図８に示す工程図と同じである。
【０１５９】
図２２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〜Ｓ４が順次実行される。そして、工程Ｓ４の後、トリガー電極１１Ａの尖った先端部（＝針状部１１２）を陰極部材８に接触させる（工程Ｓ５Ａ）。
【０１６０】
その後、上述した工程Ｓ６〜Ｓ９が順次実行され、カーボン薄膜の製造が終了する。
【０１６１】
図２２に示す工程図に従えば、トリガー電極１１Ａの尖った先端部（＝針状部１１２）を陰極部材８に接触させてアーク放電を発生させるので（工程Ｓ５Ａ参照）、パーティクルが発生しない放電モードの発生確率が９０％と非常に高くなる（表１参照）。
【０１６２】
その結果、原子状のカーボンが主にカーボン薄膜の成膜に寄与し、放電箇所を固定して火花レス放電を持続できる。
【０１６３】
また、トリガー電極１１Ａと陰極部材８との接触点から放射状のプラズマＰＬＺが発生するので、陰極部材８から放出されたカーボンがカーボン薄膜の成膜に寄与する確率が非常に高くなる。従って、陰極部材８の利用効率を高くできる。
【０１６４】
なお、トリガー電極１１Ａの針状部１１２の先端部は、最初、尖っているが、針状部１１２を、１回、陰極部材８に接触させると、図１９に示すように、針状部１１２の先端部は、丸くなる。しかし、一旦、丸くなると、その後、針状部１１２を、何回、陰極部材８に接触させても、針状部１１２の先端部の直径は、変化しない。
【０１６５】
なお、実施の形態５によるプラズマ装置１０Ｄは、カソードフランジ５に代えてカソードフランジ２１を備え、かつ、ベースプレート３、シールプレート４、マグネット固定金具６および磁石７に代えて電磁コイル２２、電磁コイル保護板２３および電源２４を備えていてもよく、磁石２６およびマグネット固定金具２７を更に備えていてもよく、磁場誘導板２８を更に備えていてもよい。
【０１６６】
そして、磁石２６およびマグネット固定金具２７を更に備える場合、真空容器１は、非磁性体からなる。
【０１６７】
実施の形態５におけるその他の説明は、実施の形態１〜４における説明と同じである。
【０１６８】
［実施の形態６］
図２３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２３を参照して、実施の形態６によるプラズマ装置１０Ｅは、図１に示すプラズマ装置１０の陰極部材８を陰極部材８１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。
【０１６９】
陰極部材８１は、カソードフランジ５の基板２０側の表面に取り付けられる。そして、陰極部材８１は、上述した陰極部材８と同じ材料からなる。また、陰極部材８１は、基板２０側へ突出した突起部を有する。
【０１７０】
図２４は、図２３に示す陰極部材８１の斜視図である。また、図２５は、図２４に示す線ＸＸＶ−ＸＸＶ間における陰極部材８１の断面図である。
【０１７１】
図２４および図２５を参照して、陰極部材８１は、本体部８１１と、突起部８１２とを含む。本体部８１１は、円盤形状を有する。突起部８１２は、円柱形状を有する。そして、突起部８１２は、突起部８１２の中心軸Ｘ２が本体部８１１の中心軸Ｘ１に一致するように本体部８１１上に配置される。なお、本体部８１１および突起部８１２は、一体的に作製される。
【０１７２】
本体部８１１は、例えば、６４ｍｍφの直径Ｒ１を有し、１２ｍｍの高さＨ１を有する。突起部８１２は、例えば、６ｍｍφの直径Ｒ２を有し、９ｍｍの高さＨ２を有する。
【０１７３】
陰極部材８１が積層炭素からなる場合、陰極部材８１は、次の方法によって作製される。炭化水素ガスを原料ガスとしたＣＶＤ法によって、円柱形状を有し、かつ、層状構造（図２参照）からなるカーボンを作製する。その後、その作製したカーボンを突起部８１２を有するように旋盤加工して陰極部材８１を作製する。なお、突起部８１２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８１２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。
【０１７４】
陰極部材８１がガラス状炭素からなる場合も、陰極部材８１は、積層炭素からなる場合と同様にして作製される。
【０１７５】
中心軸Ｘ２に垂直な方向における突起部８１２の断面積は、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８１１の断面積は、π×３２ｍｍ×３２ｍｍ＝３２１５．４ｍｍ２である。その結果、本体部８１１の断面積に対する突起部８１２の断面積の比は、約１／１１３になる。
【０１７６】
従って、突起部８１２における伝熱成分が減少することによって突起部８１２から熱が逃げ難くなり、突起部８１２の温度が陰極部材８よりも高温に保持され、突起部８１２からの熱電子の放出量が多くなる。
【０１７７】
その結果、陰極部材８１の突起部８１２にトリガー電極１１を接触させてアーク放電を発生させた場合、より多くの熱電子がスパイラル運動によってプラズマ１８中へ輸送され、火花レス放電を更に持続できる。
【０１７８】
図２６は、実施の形態６における別の陰極部材を示す断面図である。実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図２６に示す陰極部材８１Ａを備えていてもよい。
【０１７９】
図２６を参照して、陰極部材８１Ａは、本体部８１１Ａと、突起部８１２Ａとを備える。本体部８１１Ａは、図２４および図２５に示す本体部８１１にＭ５メネジを形成したものである。そして、本体部８１１Ａは、本体部８１１と同じサイズを有し、本体部８１１と同じ材料からなる。
【０１８０】
突起部８１２Ａは、本体部８１１Ａ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８１２Ａは、６ｍｍφの円柱形状を有し、本体部８１１Ａから突出した部分の高さは、９ｍｍである。また、突起部８１２Ａは、本体部８１１Ａと同じ材料からなる。
【０１８１】
陰極部材８１Ａを用いることによって、突起部８１２Ａのみを交換することが可能となり、本体部８１１Ａを繰り返し使用することができる。
【０１８２】
図２７は、図２３に示すプラズマ装置１０Ｅを用いたカーボン薄膜の製造方法を示す工程図である。
【０１８３】
図２７に示す工程図は、図８に示す工程図の工程Ｓ１を工程Ｓ１Ａに代えたものであり、その他は、図８に示す工程図と同じである。
【０１８４】
図２７を参照して、カーボン薄膜の製造が開始されると、突起部８１２を有する積層炭素またはガラス状炭素を陰極部材８１としてカソードフランジ５に取り付ける（工程Ｓ１Ａ）。
【０１８５】
その後、上述した工程Ｓ２〜Ｓ９を順次実行する。これによって、カーボン薄膜が基板２０上に製造される。
【０１８６】
図２７に示す工程図に従ってカーボン薄膜を製造することによって、上述したように、より多くの熱電子が突起部８１２から放出され、その放出された熱電子は、スパイラル運動によってプラズマ１８中へ輸送される。
【０１８７】
従って、陰極部材８を用いた場合よりも火花レス放電を更に持続できる。
【０１８８】
図２８は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図２９は、図２８に示す線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ間における陰極部材８１Ｂの断面図である。
【０１８９】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図２８および図２９に示す陰極部材８１Ｂを備えていてもよい。
【０１９０】
図２８および図２９を参照して、陰極部材８１Ｂは、図２４に示す陰極部材８１の突起部８１２を突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅに代えたものであり、その他は、陰極部材８１と同じである。
【０１９１】
突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅの各々は、円柱形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅの各々は、本体部８１１の直径Ｒ１よりも小さい直径を有する。また、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅの各々は、例えば、９ｍｍの高さを有する。更に、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅは、例えば、碁盤目状に本体部８１１上に配置される。この場合、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅの相互の間隔は、任意である。更に、本体部８１１および突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅは、一体的に作製される。そして、陰極部材８１Ｂは、本体部８１１をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅは、基板２０側へ突出している。
【０１９２】
陰極部材８１Ｂは、積層炭素またはガラス状炭素を旋盤加工することによって作製される。
【０１９３】
なお、陰極部材８１Ｂにおいては、突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅ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。
【０１９４】
また、陰極部材８１Ｂは、４個の突起部８１２Ｂ，８１２Ｃ，８１２Ｄ，８１２Ｅ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。
【０１９５】
図３０は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図３１は、図３０に示す線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ間における陰極部材８１Ｃの断面図である。
【０１９６】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図３０および図３１に示す陰極部材８１Ｃを備えていてもよい。
【０１９７】
図３０および図３１を参照して、陰極部材８１Ｃは、図２４に示す陰極部材８１の突起部８１２を突起部８１５に代えたものであり、その他は、陰極部材８１と同じである。
【０１９８】
突起部８１５は、ドーナツ形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８１５は、本体部８１１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８１５は、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍの高さを有する。更に、本体部８１１および突起部８１５は、一体的に作製される。そして、陰極部材８１Ｃは、本体部８１１をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８１５は、基板２０側へ突出している。
【０１９９】
陰極部材８１Ｃは、積層炭素またはガラス状炭素を旋盤加工することによって作製される。
【０２００】
なお、突起部８１５は、本体部８１１の直径Ｒ１と同じ外径に限らず、本体部８１１の直径Ｒ１よりも小さい外径を有していてもよい。
【０２０１】
図３２は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図３３は、図３２に示す線ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ間における陰極部材８１Ｄの断面図である。
【０２０２】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図３２および図３３に示す陰極部材８１Ｄを備えていてもよい。
【０２０３】
図３２および図３３を参照して、陰極部材８１Ｄは、図３０および図３１に示す陰極部材８１Ｃに突起部８１６を追加したものであり、その他は、陰極部材８１Ｃと同じである。
【０２０４】
突起部８１６は、ドーナツ形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８１６は、突起部８１５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８１６は、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍの高さを有する。更に、突起部８１５と突起部８１６との間隔は、任意である。更に、本体部８１１および突起部８１５，８１６は、一体的に作製される。そして、陰極部材８１Ｄは、本体部８１１をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８１５，８１６は、基板２０側へ突出している。
【０２０５】
陰極部材８１Ｄは、積層炭素またはガラス状炭素を旋盤加工することによって作製される。
【０２０６】
なお、突起部８１５は、突起部８１６と同じ幅を有していてもよく、突起部８１６と異なる幅を有していてもよい。
【０２０７】
図３４は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図３５は、図３４に示す線ＸＸＸＶ−ＸＸＸＶ間における陰極部材８１Ｅの断面図である。
【０２０８】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図３４および図３５に示す陰極部材８１Ｅを備えていてもよい。
【０２０９】
図３４および図３５を参照して、陰極部材８１Ｅは、本体部８１８と、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆとを含む。
【０２１０】
本体部８１８は、正方形である表面８１８Ａを有する平板形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、本体部８１８の一辺の長さは、例えば、６４ｍｍである。また、本体部８１８は、本体部８１１と同じ高さＨ１（＝１０ｍｍ）を有する。
【０２１１】
突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆの各々は、表面８１８Ａと平行な平面で切断した断面形状が正方形である柱状形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆの各々は、本体部８１８の一辺の長さよりも短い一辺の長さを有し、一辺の長さは、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍである。また、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆの各々は、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍの高さを有する。更に、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆは、例えば、碁盤目状に本体部８１８上に配置される。この場合、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆの相互の間隔は、任意である。更に、本体部８１８および突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆは、一体的に作製される。そして、陰極部材８１Ｅは、本体部８１８をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆは、基板２０側へ突出している。
【０２１２】
陰極部材８１Ｅは、積層炭素からなる場合、次の方法によって作製される。炭化水素ガスを原料ガスとしたＣＶＤ法によって、正方形である平面を有する平板形状を有し、かつ、層状構造（図２参照）からなるカーボンを作製する。その後、その作製したカーボンを突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆを有するように旋盤加工して陰極部材８１Ｅを作製する。なお、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆ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８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆ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。
【０２１３】
また、陰極部材８１Ｅは、ガラス状炭素からなる場合、陰極部材８１Ｅが積層炭素からなる場合と同様にして作製される。
【０２１４】
なお、陰極部材８１Ｅにおいては、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆ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。
【０２１５】
また、陰極部材８１Ｅは、６個の突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆ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８１Ｅ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。
【０２１６】
更に、本体部８１８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。
【０２１７】
更に、突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆ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、本体部８１８の一辺の長さよりも短い範囲または本体部８１８の長辺よりも短い範囲において任意の長さに設定される。
【０２１８】
更に、陰極部材８１Ｅ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。
【０２１９】
更に、陰極部材８１Ｅは、断面形状が四角形である柱状形状を有する突起部に限らず、断面形状が三角形である柱状形状を有する突起部、または断面形状が５角形である柱状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柱状形状を有する突起部を備えていればよい。
【０２２０】
図３６は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図３７は、図３６に示す線ＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ間における陰極部材８１Ｆの断面図である。
【０２２１】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図３６および図３７に示す陰極部材８１Ｆを備えていてもよい。
【０２２２】
図３６および図３７を参照して、陰極部材８１Ｆは、図３４および図３５に示す陰極部材８１Ｅの突起部８１９Ａ，８１９Ｂ，８１９Ｃ，８１９Ｄ，８１９Ｅ，８１９Ｆを突起部８２０に代えたものであり、その他は、陰極部材８１Ｅと同じである。
【０２２３】
突起部８２０は、環状形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８２０は、本体部８１８の周縁に沿って本体部８１８上に配置される。また、突起部８２０の幅は、例えば、数ｍｍ〜１ｃｍであり、突起部８２０の高さは、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍである。更に、突起部８２０は、本体部８１８と一体的に作製される。
【０２２４】
陰極部材８１Ｆは、平板形状を有する積層炭素またはガラス状炭素を旋盤加工することによって作製される。そして、陰極部材８１Ｆは、本体部８１８をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８２０は、基板２０側へ突出している。
【０２２５】
図３８は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。図３９は、図３８に示す線ＸＸＸＩＸ−ＸＸＸＩＸ間における陰極部材８１Ｇの断面図である。
【０２２６】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図３８および図３９に示す陰極部材８１Ｇを備えていてもよい。
【０２２７】
図３８および図３９を参照して、陰極部材８１Ｇは、図３６および図３７に示す陰極部材８１Ｆに突起部８２１を追加したものであり、その他は、陰極部材８１Ｆと同じである。
【０２２８】
突起部８２１は、四角形である平面８２１Ａを有する柱状形状を有し、積層炭素またはガラス状炭素からなる。そして、突起部８２１は、突起部８２０の内周側において本体部８１８上に配置される。また、突起部８２１は、突起部８２０と同じ高さを有する。更に、突起部８２０と突起部８２１との間隔は、例えば、数ｍｍ〜１ｃｍである。更に、突起部８２１の平面８２１Ａの寸法は、突起部８２０の内側の寸法、および突起部８２０と突起部８２１との間隔を考慮して任意の値に設定される。更に、本体部８１８および突起部８２０，８２１は、一体的に作製される。
【０２２９】
陰極部材８１Ｇは、平板形状を有する積層炭素またはガラス状炭素を旋盤加工することによって作製される。そして、陰極部材８１Ｇは、本体部８１８をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８２０，８２１は、基板２０側へ突出している。
【０２３０】
図４０は、実施の形態６における更に別の陰極部材の概略図である。また、図４１は、図４０に示す線ＸＸＸＸＩ−ＸＸＸＸＩ間の陰極部材８１Ｈの断面図である。
【０２３１】
実施の形態６においては、プラズマ装置１０Ｅは、陰極部材８１に代えて図４０および図４１に示す陰極部材８１Ｈを備えていてもよい。
【０２３２】
図４０および図４１を参照して、陰極部材８１Ｈは、図３６および図３７に示す陰極部材８１Ｆの突起部８２０を突起部８２２〜８２７に代えたものであり、その他は、陰極部材８１Ｆと同じである。
【０２３３】
突起部８２２〜８２７の各々は、平板形状を有する積層炭素またはガラス状炭素からなる。また、突起部８２２〜８２７の各々は、例えば、数ｍｍの厚みを有し、例えば、数ｍｍ〜１ｃｍの高さを有する。更に、突起部８２２〜８２７は、所望の間隔で略平行に本体部８１８上に配置される。更に、本体部８１８および突起部８２２〜８２７は、一体的に作製される。
【０２３４】
陰極部材８１Ｈは、平板形状を有する積層炭素またはガラス状炭素を突起部８２２〜８２７を有するように旋盤加工することによって作製される。そして、陰極部材８１Ｈは、本体部８１８をカソードフランジ５に固定することによってカソードフランジ５に取り付けられる。従って、突起部８２２〜８２７は、基板２０側へ突出している。
【０２３５】
なお、陰極部材８１Ｈ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。
【０２３６】
また、陰極部材８１Ｈにおいては、６個の突起部８２２〜８２７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。
【０２３７】
更に、陰極部材８１Ｈ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。
【０２３８】
更に、実施の形態６において使用される陰極部材は、陰極部材８１から陰極部材８１Ａへの変更と同じ変更が陰極部材８１Ｂ，８１Ｅに適用されたものであってもよい。
【０２３９】
上記においては、各種の陰極部材８１，８１Ａ〜８１Ｈについて説明した。従って、実施の形態６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。
【０２４０】
プラズマ装置１０Ｅが陰極部材８１Ａ〜８１Ｈのいずれかを備える場合、カーボン薄膜は、図２７に示す工程図に従って製造される。この場合、工程Ｓ１Ａにおいて、陰極部材８１Ａ〜８１Ｈのいずれかがカソードフランジ５に取り付けられる。
【０２４１】
図４２は、実施の形態６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６によるプラズマ装置は、図４２に示すプラズマ装置１０Ｆであってもよい。
【０２４２】
図４２を参照して、プラズマ装置１０Ｆは、図２３に示すプラズマ装置１０Ｅに絶縁部材２９、ベローズ３０および保持部材３１を追加したものであり、その他は、プラズマ装置１０Ｅと同じである。
【０２４３】
トリガー電極１１は、真空容器１の側壁に設けられた貫通孔３２を通って配置され、一方端が陰極部材８１に対向し、他方端が保持部材３１に固定される。
【０２４４】
絶縁部材２９は、貫通孔３２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３０は、絶縁部材２９と保持部材３１との間に配置され、絶縁部材２９および保持部材３１に固定される。保持部材３１は、トリガー電極１１の他方端に固定され、例えば、Ｍｏからなる。また、保持部材３１は、抵抗１５を介して接地電位ＧＮＤに電気的に接続される。
【０２４５】
ベローズ３０は、ｚ軸方向に伸縮可能であり、ベローズ３０の保持部材３１に近い部分は、ｘ−ｙ平面における保持部材３１の移動に伴って移動可能である。
【０２４６】
保持部材３１は、プラズマ装置１０Ｆ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。
【０２４７】
なお、抵抗１５と保持部材３１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３１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３１は、配線によって抵抗１５に安定に接続される。
【０２４８】
プラズマ装置１０Ｆを用いることによって、トリガー電極１１を陰極部材８１の突起部８１２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８１Ｂ，８１Ｅ，８１Ｈおよびドーナツ状または環状の突起部を有する陰極部材８１Ｃ，８１Ｄ，８１Ｆ，８１Ｇを用いた場合、トリガー電極１１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８１Ｂ〜８１Ｈの突起部を万遍無く消費できる。
【０２４９】
プラズマ装置１０Ｅ，１０Ｆが陰極部材８１に代えて陰極部材８１Ａ〜８１Ｈのいずれかを備える場合も、陰極部材８１と同様に陰極部材８１Ａ〜８１Ｈの突起部からより多くの熱電子が放出されるので、陰極部材８が用いられる場合よりも火花レス放電を更に持続できる。
【０２５０】
なお、プラズマ装置１０Ｅ，１０Ｆは、トリガー電極１１に代えてトリガー電極１１Ａを備えていてもよい。
【０２５１】
また、プラズマ装置１０Ｅ，１０Ｆは、カソードフランジ５に代えてカソードフランジ２１を備え、かつ、ベースプレート３、シールプレート４、マグネット固定金具６および磁石７に代えて電磁コイル２２、電磁コイル保護板２３および電源２４を備えていてもよく、磁石２６およびマグネット固定金具２７を更に備えていてもよく、磁場誘導板２８を更に備えていてもよい。
【０２５２】
そして、磁石２６およびマグネット固定金具２７を更に備える場合、真空容器１は、非磁性体からなる。
【０２５３】
実施の形態６におけるその他の説明は、実施の形態１〜５における説明と同じである。
【０２５４】
上記においては、各種のプラズマ装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆについて説明した。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、陰極部材に対向して配置された基板を保持する保持部材と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する電源と、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加する磁界印加装置とを備え、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなっていればよい。
【０２５５】
また、上記においては、各種のプラズマ装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆを用いたカーボン薄膜の製造方法について説明した。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、基板に対向して真空容器に固定されたアーク式蒸発源に陰極部材を取り付ける第１の工程と、アーク式蒸発源に負の電圧を印加する第２の工程と、陰極部材の法線方向における磁界成分が陰極部材の面内方向における磁界成分よりも大きい軸磁界を陰極部材に印加する第３の工程と、陰極部材にトリガー電極を接触させる第４の工程とを備え、陰極部材は、積層炭素またはガラス状炭素からなっていればよい。
【０２５６】
積層炭素またはガラス状炭素からなる陰極部材に軸磁界を印加してアーク放電を発生させれば、火花レス放電を持続できるからである。
【０２５７】
なお、この発明の実施の形態においては、カソードフランジ５およびカソードフランジ２１の各々は、「アーク式蒸発源」を構成する。
【０２５８】
また、この発明の実施の形態においては、磁石７は、「磁界印加装置」を構成し、磁石７，２６は、「磁界印加装置」を構成し、電磁コイル２２および電源２４は、「磁界印加装置」を構成し、磁石７および磁場誘導板２８は、「磁界印加装置」を構成し、磁石７，２６および磁場誘導板２８は、「磁界印加装置」を構成する。
【０２５９】
更に、この発明の実施の形態においては、磁石７は、「第１の磁石」を構成し、磁石２６は、「第２の磁石」を構成する。
【０２６０】
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。
【産業上の利用可能性】
【０２６１】
この発明は、プラズマ装置およびそれを用いたカーボン薄膜の製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０２６２】
１，２５  真空容器、２，３１  保持部材、３  ベースプレート、４  シールプレート、５，２１  カソードフランジ、６，２７  マグネット固定金具、７，２６  磁石、８，８１，８１Ａ〜８１Ｈ  陰極部材、９  シャッター、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  プラズマ装置、１１，１１Ａ  トリガー電極、１２，１４，２４  電源、１３，１５  抵抗、１６  排気口、２０  基板、１８  プラズマ、１９  放電穴、２２  電磁コイル、２３  電磁コイル保護板、２８  磁場誘導板、２９  絶縁部材、３０  ベローズ、８１１，８１１Ａ，８１８  本体部、８１２，８１２Ａ〜８１２Ｅ，８１５，８１６，８１９Ａ〜８１９Ｆ，８２０，８２１〜８２７  突起部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図６】
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