【手続補正書】
【提出日】平成31年1月22日(2019.1.22)
【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】
カーボンを主成分とする陰極材料を用いてアーク放電を行うことにより、前記陰極表面に形成されたアークスポットから前記カーボンを昇華させて、基材表面にカーボンを主成分とする炭素膜を成膜するアーク式成膜装置であって、
前記陰極を保持する陰極保持手段と、
前記基材を保持する基材保持手段と、
前記陰極保持手段および前記基材保持手段が収容された真空チャンバーとを備えており、
成膜中、少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度を５００〜３０００℃にする手段を備えており、
前記陰極が円柱状の陰極であり、
前記円柱状の陰極の軸方向と磁力線とのなす角度が、前記陰極の先端側が鋭角になるように磁界を生じさせる磁界発生手段を備えていることを特徴とするアーク式成膜装置。
【請求項２】
成膜中の少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度を１０００〜３０００℃にする手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアーク式成膜装置。
【請求項３】
少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域を加熱して前記陰極の温度を５００〜３０００℃にする加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアーク式成膜装置。
【請求項４】
前記加熱手段が、前記陰極を外部から加熱するヒーターであることを特徴とする請求項３に記載のアーク式成膜装置。
【請求項５】
前記加熱手段が、前記陰極を誘導加熱する誘導加熱装置であることを特徴とする請求項３に記載のアーク式成膜装置。
【請求項６】
前記加熱手段が、前記陰極に電子ビームを照射して前記陰極を加熱する電子ビーム加熱装置であることを特徴とする請求項３に記載のアーク式成膜装置。
【請求項７】
前記加熱手段が、前記陰極にレーザー光を照射して前記陰極を加熱するレーザー加熱装置であることを特徴とする請求項３に記載のアーク式成膜装置。
【請求項８】
前記陰極の自己加熱によって、少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度が５００〜３０００℃となるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアーク式成膜装置。
【請求項９】
前記陰極の自己加熱が、前記アークスポットにおいて発生した熱により行われることを特徴とする請求項８に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１０】
前記陰極の自己加熱が、アーク電流により発生した抵抗発熱により行われることを特徴とする請求項８に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１１】
前記陰極が、直径２０ｍｍ以下の円柱状の陰極であることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１２】
前記陰極が多孔質の陰極であることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１３】
前記陰極を冷却する冷却手段と、少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度が５００〜３０００℃となるように前記冷却手段を制御する冷却制御手段とを備えていることを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１４】
前記陰極を加熱する加熱手段による熱と、前記陰極の自己加熱によって発生する熱を併用することにより少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度が５００〜３０００℃となるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１５】
前記陰極を加熱する加熱手段が、ヒーター、誘導加熱、電子ビーム加熱、レーザー加熱のいずれかであり、
前記陰極の自己加熱が、前記アークスポットにおいて発生した熱および／または前記陰極の抵抗発熱により行なわれることを特徴とする請求項１４に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１６】
前記円柱状の陰極を前記基材に向けて送り出す送り出し機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置を用いて、
少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度を５００〜３０００℃にしながら前記炭素膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
但し、アークスポットは、磁場や陰極の表面状態により移動していくため、新しい移動先が既に高温になっていることが好ましく、高温領域は大きい方が好ましい。実質的な放電面全体が高温になっていることが最も好ましい。
次に、陰極の利用効率を従来よりも向上させるという観点から、陰極の周囲に磁界を発生させる磁界発生手段を設け、所定の向きに磁界を生じさせることが好ましい。具体的には、一般に、円柱状の陰極を用いたアーク式成膜装置の場合、図６に示すように、アーク放電中におけるアークスポット３１は、陰極４の先端Ｔから根本（図示省略）に向かって陰極４の側面をスパイラル状に移動する。このとき、アークスポット３１が通過した部分のカーボンのみが昇華してＤＬＣ膜の成膜に用いられ、通過しなかった部分のカーボンは昇華せずＤＬＣ膜の成膜に用いられない。このため、円柱状の陰極４を用いたアーク式成膜装置の場合、陰極４の利用効率は低く留まっていた。
これに対して、図５に示すように、アーク式成膜装置に磁界発生手段としてのコイル１２を設けて、陰極４の軸方向と磁力線Ｍとのなす角度θが陰極４の先端Ｔ側が鋭角になるように磁界を生じさせた場合、アークスポットは角度θが鋭角になっている方向に向けて移動する性質があるため、アークスポットが陰極４の先端Ｔに留まり、陰極４の先端Ｔ側から順次カーボンが消費される。この結果、陰極４の利用効率を従来よりも向上させることができる。なお、磁界発生手段として図５では、コイル１２を用いているが、これに限定されず、永久磁石を用いてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項１、２に係る発明は、以上の知見に基づくものであり、請求項１に記載の発明は、
カーボンを主成分とする陰極材料を用いてアーク放電を行うことにより、前記陰極表面に形成されたアークスポットから前記カーボンを昇華させて、基材表面にカーボンを主成分とする炭素膜を成膜するアーク式成膜装置であって、
前記陰極を保持する陰極保持手段と、
前記基材を保持する基材保持手段と、
前記陰極保持手段および前記基材保持手段が収容された真空チャンバーとを備えており、
成膜中、少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度を５００〜３０００℃にする手段を備えており、
前記陰極が円柱状の陰極であり、
前記円柱状の陰極の軸方向と磁力線とのなす角度が、前記陰極の先端側が鋭角になるように磁界を生じさせる磁界発生手段を備えていることを特徴とするアーク式成膜装置である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
即ち、請求項１６に記載の発明は、
前記円柱状の陰極を前記基材に向けて送り出す送り出し機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
また、請求項１７に記載の発明は、
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のアーク式成膜装置を用いて、
少なくとも前記陰極の前記アークスポット近傍の領域の温度を５００〜３０００℃にしながら前記炭素膜を成膜することを特徴とする成膜方法である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
請求項１７に記載の発明においては、上記したように、成膜に際して粉砕粒子の発生が抑制されるため、平滑なＤＬＣ膜を安定して成膜することができる。また、陰極の利用効率を上昇させることもできる。