(57)【要約】  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。
2014115733.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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【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、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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。
【特許文献１】特開２００２−１０５６２８号公報
【発明の開示】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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に示す陰極部材の斜視図である。
【図３】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４】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５】カーボン薄膜の表面形状を示す図である。
【図６】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。
【図７】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８】図７に示す線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ間における陰極部材の断面図である。
【図９】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１０】図９に示す線Ｘ−Ｘ間における陰極部材の断面図である。
【図１１】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１２】図１１に示す線ＸＩＩ−ＸＩＩ間の陰極部材の断面図である。
【図１３】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１４】図１３に示す線ＸＩＶ−ＸＩＶ間の陰極部材の断面図である。
【図１５】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１６】図１５に示す線ＸＶＩ−ＸＶＩ間の陰極部材の断面図である。
【図１７】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１８】図１７に示す線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ間の陰極部材の断面図である。
【図１９】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２０】図１９に示す線ＸＸ−ＸＸ間における陰極部材の断面図である。
【図２１】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２２】図２１に示す線ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ間における陰極部材の断面図である。
【図２３】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２４】図２３に示す線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ間における陰極部材の断面図である。
【図２５】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２６】図２５に示す線ＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ間の陰極部材の断面図である。
【図２７】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２８】図２７に示す線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ間の陰極部材の断面図である。
【図２９】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。
【図３０】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３１】図３０に示す陰極部材の構成を示す概略図である。
【図３２】図３０に示す気動機構の構成を示す概略図である。
【図３３】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３４】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。
【図３５】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３６】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。
【図３７】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３８】図３７に示す送出機構の構成を示す概略図である。
【図３９】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。
【図４０】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４１】図４０に示すトリガー電極の一方端側の断面図である。
【図４２】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。
【図４３】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４４】図４３に示すトリガー電極の一方端側の断面図である。
【図４５】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４６】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。
【図４７】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。
【図４８】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４９】アーク電圧の時間変化を示す図である。
【図５０】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。
【図５１】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５２】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。
【図５３】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５４】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５５】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５６】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。
【図５７】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５８】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５９】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。
【図６０】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６１】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。
【図６２】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６３】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６４】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。
【図６５】放電前のガラス状炭素の斜視図である。
【図６６】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。
【図６７】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。
【図６８】放電前の陰極部材を示す図である。
【図６９】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。
【図７０】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。
【図７１】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。
【図７２】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７３】図７２に示す陰極部材およびコイルの拡大図である。
【図７４】実施の形態１０における別のコイルを示す図である。
【図７５】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７６】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７７】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。
【図７８】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７９】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。
【図８０】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８１】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。
【図８２】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８３】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８４】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。
【図８５】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８６】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。
【図８７】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８８】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。
【図８９】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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。【００２０】
［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。【００２１】
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。【００２２】
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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。【００２９】
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。【００３０】
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。【００３１】
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。【００３２】
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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
従って、陰極部材４が割れるのを抑制できる。【００４１】
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。【００４２】
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。【００４３】
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）。【００４４】
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。【００４５】
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）。【００４６】
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。【００４７】
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。【００４８】
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。【００４９】
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。【００５０】
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。【００５１】
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。【００５２】
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。【００５３】
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。【００５４】
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。【００５５】
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。【００５６】
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。【００５７】
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。【００５８】
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。【００５９】
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。【００６０】
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。【００６１】
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。【００６２】
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。【００６３】
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。【００６４】
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。【００６５】
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。【００６６】
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。【００６７】
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。【００６８】
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。【００６９】
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。【００７０】
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。【００７１】
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。【００７２】
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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
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。【００７７】
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。【００７８】
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。【００７９】
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。【００８０】
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。【００８１】
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。【００８２】
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。【００８３】
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。【００８４】
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。【００８５】
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。【００８６】
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。【００８７】
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。【００８８】
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。【００８９】
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。【００９０】
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。【００９１】
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。【００９２】
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。【００９３】
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。【００９４】
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。【００９５】
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。【００９６】
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。【００９７】
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。【００９８】
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。【００９９】
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。【０１００】
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。【０１０１】
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。【０１０２】
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。【０１０３】
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。【０１０４】
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。【０１０５】
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。【０１０６】
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。【０１０７】
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。【０１０８】
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。【０１０９】
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。【０１１０】
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。【０１１１】
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。【０１１２】
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。【０１１３】
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。【０１１４】
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。【０１１５】
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。【０１１６】
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。【０１１７】
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。【０１１８】
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。【０１１９】
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。【０１２０】
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。【０１２１】
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。【０１２２】
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。【０１２３】
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。【０１２４】
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。【０１２５】
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。【０１２６】
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。【０１２７】
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。【０１２８】
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。【０１２９】
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。【０１３０】
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。【０１３１】
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。【０１３２】
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。【０１３３】
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。【０１３４】
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。【０１３５】
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。【０１３６】
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。【０１３７】
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。【０１３８】
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。【０１３９】
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。【０１４０】
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。【０１４１】
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。【０１４２】
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。【０１４３】
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。【０１４４】
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。【０１４５】
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。【０１４６】
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。【０１４７】
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。【０１４８】
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。【０１４９】
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。【０１５０】
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。【０１５１】
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。【０１５２】
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。【０１５３】
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。【０１５４】
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。【０１５５】
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。【０１５６】
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。【０１５７】
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。【０１５８】
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。【０１５９】
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。【０１６０】
［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。【０１６１】
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。【０１６２】
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。【０１６３】
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。【０１６４】
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。【０１６５】
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。【０１６６】
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。【０１６７】
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。【０１６８】
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。【０１６９】
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。【０１７０】
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。【０１７１】
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。【０１７２】
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。【０１７３】
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。【０１７４】
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。【０１７５】
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。【０１７６】
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。【０１７７】
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。【０１７８】
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。【０１７９】
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。【０１８０】
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。【０１８１】
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。【０１８２】
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。【０１８３】
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。【０１８４】
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。【０１８５】
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。【０１８６】
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。【０１８７】
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。【０１８８】
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。【０１８９】
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）。【０１９０】
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。【０１９１】
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。【０１９２】
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。【０１９３】
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。【０１９４】
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。【０１９５】
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。【０１９６】
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。【０１９７】
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。【０１９８】
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。【０１９９】
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。【０２００】
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。【０２０１】
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。【０２０２】
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。【０２０３】
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。【０２０４】
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。【０２０５】
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。【０２０６】
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。【０２０７】
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。【０２０８】
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。【０２０９】
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。【０２１０】
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。【０２１１】
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。【０２１２】
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。【０２１３】
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。【０２１４】
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。【０２１５】
［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。【０２１６】
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。【０２１７】
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。【０２１８】
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。【０２１９】
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。【０２２０】
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。【０２２１】
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。【０２２２】
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。【０２２３】
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。【０２２４】
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。【０２２５】
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。【０２２６】
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。【０２２７】
従って、陰極部材１４０が割れるのを抑制できる。【０２２８】
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。【０２２９】
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。【０２３０】
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。【０２３１】
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。【０２３２】
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。【０２３３】
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。【０２３４】
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。【０２３５】
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。【０２３６】
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）。【０２３７】
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。【０２３８】
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）。【０２３９】
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）。【０２４０】
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。【０２４１】
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。【０２４２】
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。【０２４３】
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。【０２４４】
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。【０２４５】
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。【０２４６】
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。【０２４７】
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。【０２４８】
［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。【０２４９】
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。【０２５０】
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。【０２５１】
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。【０２５２】
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。【０２５３】
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。【０２５４】
ネジ３０１４は、例えば、六角穴付Ｍ３ネジからなる。【０２５５】
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。【０２５６】
＜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。【０２５７】
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。【０２５８】
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。【０２５９】
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。【０２６０】
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。【０２６１】
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。【０２６２】
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。【０２６３】
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。【０２６４】
［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。【０２６５】
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。【０２６６】
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。【０２６７】
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。【０２６８】
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。【０２６９】
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。【０２７０】
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。【０２７１】
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。【０２７２】
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。【０２７３】
ネジ４１０４，４１０５の各々は、六角穴付きＭ２のネジからなる。【０２７４】
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。【０２７５】
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。【０２７６】
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。【０２７７】
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。【０２７８】
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。【０２７９】
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。【０２８０】
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。【０２８１】
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。【０２８２】
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。【０２８３】
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。【０２８４】
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。【０２８５】
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。【０２８６】
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。【０２８７】
［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。【０２８８】
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。【０２８９】
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。【０２９０】
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。【０２９１】
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。【０２９２】
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。【０２９３】
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。【０２９４】
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。【０２９５】
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。【０２９６】
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。【０２９７】
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。【０２９８】
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。【０２９９】
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。【０３００】
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）。【０３０１】
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。【０３０２】
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。【０３０３】
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。【０３０４】
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）。【０３０５】
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）。【０３０６】
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）。【０３０７】
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。【０３０８】
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。【０３０９】
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。【０３１０】
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。【０３１１】
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。【０３１２】
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。【０３１３】
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。【０３１４】
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。【０３１５】
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。【０３１６】
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。【０３１７】
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。【０３１８】
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。【０３１９】
［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。【０３２０】
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。【０３２１】
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。【０３２２】
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。【０３２３】
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。【０３２４】
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。【０３２５】
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。【０３２６】
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。【０３２７】
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。【０３２８】
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）。【０３２９】
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。【０３３０】
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。【０３３１】
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。【０３３２】
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。【０３３３】
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。【０３３４】
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。【０３３５】
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。【０３３６】
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。【０３３７】
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。【０３３８】
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。【０３３９】
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。【０３４０】
［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。【０３４１】
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。【０３４２】
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。【０３４３】
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。【０３４４】
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。【０３４５】
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。【０３４６】
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。【０３４７】
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）。【０３４８】
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）。【０３４９】
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。【０３５０】
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。【０３５１】
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。【０３５２】
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）。【０３５３】
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。【０３５４】
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）。【０３５５】
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。【０３５６】
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）。【０３５７】
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。【０３５８】
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。【０３５９】
従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。【０３６０】
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。【０３６１】
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。【０３６２】
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。【０３６３】
［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。【０３６４】
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。【０３６５】
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。【０３６６】
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。【０３６７】
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）。【０３６８】
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）。【０３６９】
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）。【０３７０】
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。【０３７１】
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。【０３７２】
従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。【０３７３】
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。【０３７４】
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。【０３７５】
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。【０３７６】
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）。【０３７７】
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。【０３７８】
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。【０３７９】
従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。【０３８０】
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。【０３８１】
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。【０３８２】
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。【０３８３】
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。【０３８４】
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。【０３８５】
なお、コイル８０３および電源８０４は、電磁石を構成する。【０３８６】
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）。【０３８７】
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）。【０３８８】
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）。【０３８９】
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。【０３９０】
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。【０３９１】
従って、広い領域にカーボン薄膜を形成できる。【０３９２】
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。【０３９３】
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。【０３９４】
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。【０３９５】
［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。【０３９６】
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。【０３９７】
＜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。【０３９８】
（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。【０３９９】
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。【０４００】
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。【０４０１】
【表１】
2014115733.tif 000003
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。【０４０２】
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。【０４０３】
（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。【０４０４】
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。【０４０５】
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。【０４０６】
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。【０４０７】
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。【０４０８】
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。【０４０９】
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。【０４１０】
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。【０４１１】
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。【０４１２】
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。【０４１３】
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。【０４１４】
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）。【０４１５】
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。【０４１６】
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。【０４１７】
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。【０４１８】
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。【０４１９】
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。【０４２０】
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。【０４２１】
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。【０４２２】
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。【０４２３】
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。【０４２４】
＜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。【０４２５】
（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。【０４２６】
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。【０４２７】
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。【０４２８】
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。【０４２９】
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。【０４３０】
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。【０４３１】
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。【０４３２】
（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。【０４３３】
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。【０４３４】
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。【０４３５】
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。【０４３６】
（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。【０４３７】
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。【０４３８】
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。【０４３９】
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。【０４４０】
＜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。【０４４１】
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。【０４４２】
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。【０４４３】
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。【０４４４】
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）。【０４４５】
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。【０４４６】
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。【０４４７】
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。【０４４８】
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。【０４４９】
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。【０４５０】
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。【０４５１】
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。【０４５２】
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。【０４５３】
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。【０４５４】
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。【０４５５】
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。【０４５６】
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。【０４５７】
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。【０４５８】
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。【０４５９】
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。【０４６０】
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。【０４６１】
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。【０４６２】
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。【０４６３】
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。【０４６４】
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。【０４６５】
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。【０４６６】
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。【０４６７】
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。【０４６８】
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。【０４６９】
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。【０４７０】
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。【０４７１】
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。【０４７２】
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。【０４７３】
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。【０４７４】
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。【０４７５】
［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。【０４７６】
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。【０４７７】
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。【０４７８】
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。【０４７９】
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。【０４８０】
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。【０４８１】
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。【０４８２】
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。【０４８３】
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。【０４８４】
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。【０４８５】
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。【０４８６】
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。【０４８７】
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。【０４８８】
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。【０４８９】
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。【０４９０】
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。【０４９１】
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。【０４９２】
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。【０４９３】
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。【０４９４】
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。【０４９５】
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。【０４９６】
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。【０４９７】
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。【０４９８】
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。【０４９９】
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。【０５００】
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。【０５０１】
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。【０５０２】
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。【０５０３】
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）。【０５０４】
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。【０５０５】
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。【０５０６】
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。【０５０７】
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。【０５０８】
［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。【０５０９】
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。【０５１０】
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。【０５１１】
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。【０５１２】
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。【０５１３】
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。【０５１４】
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。【０５１５】
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。【０５１６】
従って、大面積なカーボン薄膜を製造できる。【０５１７】
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。【０５１８】
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。【０５１９】
［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。【０５２０】
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。【０５２１】
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。【０５２２】
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。【０５２３】
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。【０５２４】
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。【０５２５】
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。【０５２６】
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。【０５２７】
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。【０５２８】
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。【０５２９】
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。【０５３０】
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。【０５３１】
［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。【０５３２】
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。【０５３３】
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。【０５３４】
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。【０５３５】
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。【０５３６】
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）。【０５３７】
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。【０５３８】
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。【０５３９】
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。【０５４０】
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。【０５４１】
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。【０５４２】
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。【０５４３】
［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。【０５４４】
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。【０５４５】
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。【０５４６】
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。【０５４７】
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。【０５４８】
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。【０５４９】
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。【０５５０】
基板２０は、真空容器１４１０の壁１４１０Ｄに固定される。【０５５１】
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。【０５５２】
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。【０５５３】
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。【０５５４】
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。【０５５５】
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。【０５５６】
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。【０５５７】
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。【０５５８】
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。【０５５９】
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。【０５６０】
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。【０５６１】
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。【０５６２】
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）。【０５６３】
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）。【０５６４】
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。【０５６５】
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。【０５６６】
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。【０５６７】
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。【０５６８】
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。【０５６９】
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。【０５７０】
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。【０５７１】
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。【０５７２】
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。【０５７３】
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。【０５７４】
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。【０５７５】
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。【０５７６】
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。【０５７７】
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。【０５７８】
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。【０５７９】
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。【０５８０】
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。【０５８１】
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】
【０５８２】
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。
【図１】
2014115733.tif 000004
【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６】
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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】
2014115733.tif 000035
【図３３】
2014115733.tif 000036
【図３４】
2014115733.tif 000037
【図３５】
2014115733.tif 000038
【図３６】
2014115733.tif 000039
【図３７】
2014115733.tif 000040
【図３８】
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【図３９】
2014115733.tif 000042
【図４０】
2014115733.tif 000043
【図４１】
2014115733.tif 000044
【図４２】
2014115733.tif 000045
【図４３】
2014115733.tif 000046
【図４４】
2014115733.tif 000047
【図４５】
2014115733.tif 000048
【図４６】
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【図４７】
2014115733.tif 000050
【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
2014115733.tif 000053
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
2014115733.tif 000071
【図６９】
2014115733.tif 000072
【図７２】
2014115733.tif 000073
【図７３】
2014115733.tif 000074
【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
2014115733.tif 000077
【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
2014115733.tif 000080
【図８０】
2014115733.tif 000081
【図８１】
2014115733.tif 000082
【図８２】
2014115733.tif 000083
【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
2014115733.tif 000089
【図８９】
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【図７０】
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【図７１】
2014115733.tif 000092
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月14日(2016.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記陰極部材から前記基板に向かう軸方向の磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、
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、
前記第１の磁界発生手段は、アーク電流を前記少なくとも１つの柱状部分の断面積で除算したアーク電流密度をｘ（Ａ／ｍｍ２）とし、前記少なくとも１つの柱状部分の前記基板側の先端における前記軸方向の磁界の大きさをｙ（Ｇａｕｓｓ）とした場合、下記（式１）及び（式２）の条件を満たす磁界を発生させる、プラズマ装置。
０＜ｙ≦８５のとき、ｘ＞１．４１３  ・・・（式１）
ｙ＞８５のとき、ｙ＜２０．００８ｘ＋５６．７２３  ・・・（式２）
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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６のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項８】
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７に記載のプラズマ装置。
【請求項９】
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８のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項１０】
前記放電開始手段は、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９のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項１１】
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１０のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項１２】
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１１のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項１３】
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第２の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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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、
前記陰極部材から前記基板に向かう軸方向の磁界を発生させる第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、
前記第３の工程は、アーク電流を前記少なくとも１つの柱状部分の断面積で除算したアーク電流密度をｘ（Ａ／ｍｍ２）とし、前記少なくとも1つの柱状部分の前記基板側の先端における前記軸方向の磁界の大きさをｙ（Ｇａｕｓｓ）とした場合、下記（式１）及び（式２）の条件を満たす磁界を発生させる、カーボン薄膜の製造方法。
０＜ｙ≦８５のとき、ｘ＞１．４１３  ・・・（式１）
ｙ＞８５のとき、ｙ＜２０．００８ｘ＋５６．７２３  ・・・（式２）
【請求項１６】
前記第３の工程は、前記放電の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界を前記軸方向に印加する第５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１５に記載のカーボン薄膜の製造方法。
【請求項１７】
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、
前記陰極部材から前記基材に向かう軸方向の磁界を発生させる第４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５の工程とを備え、
前記第４の工程は、アーク電流を前記少なくとも１つの柱状部分の断面積で除算したアーク電流密度をｘ（Ａ／ｍｍ２）とし、前記少なくとも１つの柱状部分の前記基材側の先端における前記軸方向の磁界の大きさをｙ（Ｇａｕｓｓ）とした場合、下記（式１）及び（式２）の条件を満たす磁界を発生させる、コーティング方法。
０＜ｙ≦８５のとき、ｘ＞１．４１３  ・・・（式１）
ｙ＞８５のとき、ｙ＜２０．００８ｘ＋５６．７２３  ・・・（式２）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７７】
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、アーク式蒸発源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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７８】
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、アーク式蒸発源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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７９】
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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０４０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０４０６】
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ｋ２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。
【国際調査報告】
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