(57)【要約】【課題】導体ワイヤの表面全周に膜厚均一に成膜することができるようにすること。【解決手段】本直流プラズマＣＶＤ装置１は、真空チャンバ２の内部に直流電圧の正電極側ないしは接地電極側が接続される第１平板電極１０と直流電圧の負電極側が接続される第２平板電極１２とを対向配置してなり、真空チャンバ２内部に炭素膜生成用のガスを導入しかつ両平板電極１０，１２間に直流電圧を印加することにより第１、第２平板電極１０，１２の対向電極面間にプラズマを発生させて第１平板電極１０上に配置した導体ワイヤ２６の表面に電界電子放出用炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、導体ワイヤを回転駆動する支持／駆動手段２８を具備した構成。【選択図】図１
2007162091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
両平板電極間に配置した導体ワイヤを回転させながら上記成膜することが可能になっている、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
両平板電極間に導体ワイヤを支持し、かつ、支持した導体ワイヤを回転させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
導体ワイヤを直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面を平面視で矩形形状の電極面（第１電極面）となし、導体ワイヤを上記第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
真空チャンバの内部に炭素膜成膜用ガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に炭素膜成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
上記直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面を平面視で矩形形状の電極面（第１電極面）となし、
導体ワイヤを上記第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
真空チャンバの内部に炭素膜成膜用のガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に炭素膜成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
直流電源の正電極側に接続される平板電極が平面視で長方形形状をなす電極面（第１電極面）を備え、
導体ワイヤに、上記成膜に際して、上記第１電極面上に近接した位置でかつこの電極面の長手方向に沿ってテンションをかけた状態で支持して回転させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
真空チャンバの内部に炭素膜成膜用ガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に炭素膜成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、
両平板電極を共に同形状の長方形形状の電極面となし、
導体ワイヤを、上記成膜に際して両平板電極のうち直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面（第１電極面）上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で上記第１電極面の長手方向に沿って支持して回転させる支持／駆動手段を備える、ことを特徴とする直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
上記支持／駆動手段が、導体ワイヤの両端それぞれを支持する第１支持部と第２支持部とを備え、両支持部の配置間隔が平板電極の大きさに合わせて調整可能になっていることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
真空チャンバ内部に平板電極の配置空間を上記支持／駆動手段の少なくとも一部の配置空間から隔離する隔離壁を設けたことを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
上記平板電極の電極面形状が、短辺が１０−３０ｍｍ、長辺が１２０−２２０ｍｍの長方形形状である、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の直流プラズマＣＶＤ装置。
【請求項１１】
請求項２ないし１０のいずれかに記載の直流プラズマＣＶＤ装置を用いて導体ワイヤの表面に成膜する成膜方法であって、上記成膜に際しては、支持／駆動手段により、平板電極上に導体ワイヤを支持するとともに該導体ワイヤを回転駆動する、ことを特徴とする成膜方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の成膜方法により炭素膜が成膜されてなるフィールドエミッション型ランプ用ワイヤ状陰極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体ワイヤの表面に直流プラズマにより成膜する直流プラズマＣＶＤ装置および該直流プラズマＣＶＤ装置を用いた成膜方法ならびにフィールドエミッション型ランプ用ワイヤ状陰極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１６ないし図１８を参照して従来の直流プラズマＣＶＤ装置を説明し、次いで、その課題を、図１９を参照して説明する。図１６はその直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図、図１７は図１６の（Ｄ）−（Ｄ）線に沿う断面図、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１６の直流プラズマＣＶＤ装置で表面に炭素膜が成膜されたワイヤ状陰極をフィールドエミッション型ランプに組み込んでその発光特性の説明に供する図である。このフィールドエミッション型ランプには、電界放射型ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ、直管やサークル形状の照明ランプを含む。
【０００３】
図１６に示す直流プラズマＣＶＤ装置においては、真空チャンバ１０２の内圧が所要の真空度に制御されかつその内部にガス導入口１０４から    炭素膜成膜用ガスが導入されかつガス排気口１０６からそのガスが排気されるようになっている。真空チャンバ１０２の内部には上下一対の第１、第２平板電極１０８，１１０が対向配置されている。上側の第２平板電極１０８に直流電源１１２の負極側電圧が印加される。直流電源１１２の正極側は接地されている。下側の第１の平板電極１１０は接地されている。第１の平板電極１１０の電極面上に成膜対象である導体ワイヤ１１４が搭載されている。これら一対の平板電極１０８，１１０の電極面は平坦な平面視円形になっている。
【０００４】
以上の直流プラズマＣＶＤ装置により導体ワイヤ１１４の外周表面には電界電子放出用炭素膜が成膜される。この炭素膜の表面はカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール等のｎｍサイズの微小な先端エッジを持つカーボンファイバの構成を備え、電界中においてその先端エッジに電界が集中して電界電子放出することができる。そのため、この炭素膜が成膜された導体ワイヤは、細長いガラス製で内周面に蛍光体と陽極とが形成されている円筒管の略中心に円筒管長手方向に空中架設されてフィールドエミッション型ランプのワイヤ状陰極を構成し、陽極とワイヤ状陰極との間に電圧を印加することにより、炭素膜表面から電子が放出し、この放出した電子が蛍光体に電子衝突して該蛍光体が励起発光する。
【０００５】
この場合、上記直流プラズマＣＶＤ装置で発生するプラズマ１１６は、平面視形状が円形である下側平板電極１１０の電極面上に図１６および図１７で示すようにドーム状に発生している。そのドーム状について詳しく考察する。プラズマ中で電子は加速されプラズマ中に含まれる炭素膜成膜用ガス（炭素膜成膜用ガスが例えば炭化水素ガスと水素ガスとの混合ガスであれば原料ガスである炭化水素ガス）を分解して導体ワイヤ１１４の表面に炭素膜が成膜される。そして、上記の場合、電極面上に発生したプラズマ１１６の電極面からの存在高さは中央で最も高く、その電極面中央から電極面周縁にかけて放物線を描くようにその存在高さが低くなり電極面周縁で存在高さが最も低くなっている。炭化水素の分解に寄与する化学種は電子以外にもイオン等があるが電子がその分解に大きく寄与する。すなわち、プラズマ１１６の断面形状としてはその存在高さをなぞる線によりドーム状ないしは放物線状になっている。しかもそのプラズマ１１６のドーム形状も安定化しにくい。そのためプラズマ１１６の電極面中央ではその周縁よりも、電子が原料ガスである炭化水素ガスと衝突する頻度が高くなること、温度分布も変化する等により、炭化水素の分解量が多くなり導体ワイヤ１１４の表面に成膜（堆積）される炭素膜の膜厚が変化すると考えられる。
【０００６】
そのため、そのプラズマ１１６により導体ワイヤ１１４の表面に炭素膜の膜厚はその長手方向にも円周方向にも不均一となり、導体ワイヤ１１４の表面には長手方向に不均一な膜厚で成膜されるだけではなく、円周方向においても膜厚不均一でかつ膜質も低品質な炭素膜が成膜されてしまう。
【０００７】
したがって、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、このように炭素膜が導体ワイヤ１１４の長手方向にも円周方向にも膜厚不均一かつ低品質に成膜されているワイヤ状陰極１２０をフラットパネル１２２，２４内部に蛍光体１２６付きの陽極１２８と対向配置しこれらの間に電界を印加してワイヤ状陰極１２０から電界放射により電子を放出させた場合、電子の放出量を矢印の大きさで電子放出の向きを矢印の向きで表した場合、図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）で示すように電子放出量がワイヤ状陰極１２０の円周方向で不均一になっている。この場合、ワイヤ状陰極１２０の長手方向においても図示は略しているが電子放出量は不均一になっている。そのため、ワイヤ状陰極１２０から放出された電子の衝突で励起発光される蛍光体１２６の発光輝度は不均一となり、フィールドエミッション型ランプの発光特性が悪くなっている。
【０００８】
そこで、ワイヤ状陰極１２０の長手方向および円周方向に炭素膜が均一に成膜されるようにする必要があるが、このような成膜は図１６に示す直流プラズマＣＶＤ装置では困難である。
【０００９】
ところで、導体ワイヤ１１４の表面に均等に炭素膜を成膜する場合、上記直流プラズマＣＶＤ装置では、下側平板電極１１０上に導体ワイヤ１１４を配置して成膜するので、導体ワイヤ１１４の全表面のうち上半分表面（円周方向最大で１２０度範囲の表面）にのみ炭素膜を成膜することができず、下半分表面については炭素膜を成膜することができなかったため、炭素膜の成膜領域と非成膜領域とが存在するようになる。そのため、導体ワイヤ１１４の表面に炭素膜を成膜して製作したワイヤ状陰極１２０を用いてフィールドエミッション型ランプに組み込んだ場合、次の課題がある。
【００１０】
この課題を、図１９を参照して、説明する。図１９（ａ）で示すように、ワイヤ状陰極１２０と、その電界電子放出範囲θと、陽極１２８とを示す。このワイヤ状陰極１２０は、図１９（ｂ）で示すように導電性ワイヤ１１４の表面に炭素膜１３２が成膜されている。この炭素膜１３２の成膜領域をＸ、成膜されていない領域（非成膜領域）をＹとする。そして、このワイヤ状陰極１２０が図１９（ｃ）で示すように成膜領域Ｘを陽極１２８に向けて配置している場合では陽極１２８に所望の電界電子放出を行うことができ、図１９（ｄ）で示すように非成膜領域Ｙを陽極１２８に向けて配置している場合では陽極１２８に対して所望の電界電子放出を行うことができなくなる。このようなワイヤ状陰極１２０を用いてフィールドエミッション型ランプを製作する場合、常に、ワイヤ状陰極１２０を、その成膜領域Ｘを陽極１２８に向けて、配置する必要があるが、このような配置作業は困難であり、量産性を著しく低下させてしまう。そこでこのようなワイヤ状陰極１２０の配置に方向性を無くしてその量産性を向上するには図１９（ｅ）で示すように導体ワイヤ１１４の表面全周に炭素膜１３２を均等に成膜することが必要である。
【００１１】
しかしながら、従来の直流プラズマＣＶＤ装置では、第１の課題として、プラズマ１１６の断面形状の不均一性により、導体ワイヤ１１４の表面に均等に炭素膜１３２を成膜することができないこと、第２の課題として、導体ワイヤ１１４の表面のうち一定範囲表面に均等に炭素膜１３２を成膜することが可能になったとしても、導体ワイヤ１１４の全周に炭素膜１３２を均等に成膜することができないので、上記した量産性の低下という課題がある。
【特許文献１】特開２００４−２１６２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明により解決すべき課題は、導体ワイヤの表面全周に炭素膜を膜厚均一に成膜することができるようにし、これによって炭素膜付き導体ワイヤをワイヤ状陰極としてフィールドエミッション型ランプに組み込む場合に、その量産性を大きく向上可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明第１に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、両平板電極間に配置した導体ワイヤを上記成膜中に回転させることが可能になっていることを特徴とするものである。
【００１４】
成膜用プラズマにおいては両平板電極間に直流電源から成膜用正負電圧を印加し、成膜用ガスを導入して成膜用のプラズマを発生させるようになっているので、成膜対象が断面円形ないしはほぼ円形である導体ワイヤでは表面全周に均等な膜厚で成膜することができない。
【００１５】
本発明第１では、このように断面円形である導体ワイヤであっても、導体ワイヤを上記成膜中に回転させるのでその表面全周に均等な膜厚に成膜することができるようになった。
【００１６】
さらに、本発明第１では、導体ワイヤの長手方向かつ円周方向いずれにも均等に成膜することができるので、成膜用ガスとして炭素膜成膜用ガスを用いて導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する場合、長手方向、円周方向共に均等な膜厚で炭素膜が成膜されたワイヤ状陰極を得ることができるので、ワイヤ状陰極を組み込むフィールドエミッション型ランプの量産性を大きく向上することができる。
【００１７】
なお、導体ワイヤは断面円形に限定されるものではなく、断面楕円形、断面角形(多角形)、等でもよく、また、その表面に凹凸等があってもよい。
【００１８】
なお、真空チャンバの「真空」とはＪＩＳで定義されるものであり、大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態と規定することができる。
【００１９】
なお、上記「一対の平板電極」とは、２つの平板電極に限定されるものではなく、例えば、一方の平板電極を単数、他方の平板電極を複数にしてもよく、また、２つの平板電極で１対とする平板電極対を複数対有する場合も含むことができる意である。
【００２０】
なお、上記「導体ワイヤ」とは、内部が導体、絶縁体、半導体であってもよく、少なくとも表面が導電性を有するワイヤであるとよい。
【００２１】
なお、上記「ワイヤ」とは、線状のものであり、その名称に限定されるものではない。もちろん、その長手方向に一定の直径を有する必要はない。
【００２２】
なお、「回転」とは、導体ワイヤが自転する回転のことである。また、その自転速度は一定であることが好ましい。
【００２３】
なお、「平板電極」とは、電極面を除いて、その電極横断面が正方形、長方形、菱形、等、何でもよく、また、電極側面は直線状でも曲線状でもよい。したがって、平板電極は、その横断面形状の解釈に関して「平板」という用語により、いわゆる「平板」だけに限定されるよう狭く解釈されるべきではない。
【００２４】
（２）本発明第２に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、両平板電極間に導体ワイヤを支持するとともにこの支持した導体ワイヤを上記成膜中に回転させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明第２によれば、支持／駆動手段を備えるので、上記（１）の理由により、導体ワイヤの表面全周に均等に成膜することができる。
【００２６】
（３）本発明第３に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、導体ワイヤを直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００２７】
上記「正電極側に接続される平板電極」とは直流電源の正電極を接地し、導体ワイヤが近接配置される上記平板電極を接地する場合に、その接地される平板電極を含む。この意味は以下も同様である。
【００２８】
本発明第３によれば、導体ワイヤを成膜中にたるまないよう支持するので細長い導体ワイヤでもその表面全周に均等な膜厚に成膜することができる。
【００２９】
（４）本発明第４に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に対向配置した一対の平板電極間に成膜用ガスの導入と成膜用直流電圧の印加とにより成膜用プラズマを発生することにより、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面を平面視で矩形形状の電極面（第１電極面）となし、導体ワイヤを上記第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明第４によれば、第１電極面が平面視矩形形状を有するので、成膜用のプラズマを第１電極面の全体にかけて均等となる断面形状で発生させることが可能となり、導体ワイヤの表面全体にかけてその上方空間で発生するプラズマ中における電子が成膜用ガスと衝突する頻度が均等化される結果、導体ワイヤ表面に均等な膜厚で成膜することができるようになる。そして本発明第４によれば、さらに、支持／駆動手段により、導体ワイヤを第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させることができるので、導体ワイヤの表面全周に、従来ではなし得なかった均等な成膜を施すことができる。
【００３１】
（５）本発明第５に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に炭素膜成膜用ガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、少なくとも上記直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面を平面視で矩形形状の電極面（第１電極面）となし、導体ワイヤを上記第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明第５によれば、少なくとも上記直流電源の正電極側（接地電極側含む）の平板電極の電極面を平面視で矩形形状の電極面（第１電極面）となすので、成膜用のプラズマを第１電極面の全体にかけて均等となる断面形状で発生させることが可能となり、導体ワイヤの表面全体にかけてその上方空間で発生するプラズマ中における電子が炭素膜成膜用ガスと衝突する頻度を均等化する結果、導体ワイヤ表面に均等な膜厚で炭素膜を成膜することができるようになる。
【００３３】
そして本発明第５によれば、さらに、支持／駆動手段により、導体ワイヤを第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させることができるので、断面が円形である導体ワイヤであってもその表面全周に均等な膜厚に炭素膜を成膜することができる。
【００３４】
（６）本発明第６に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に炭素膜成膜用ガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、直流電源の正電極側に接続される平板電極が平面視で長方形形状をなす電極面（第１電極面）を備え、導体ワイヤに、上記成膜に際して、上記第１電極面上に近接した位置でかつこの電極面の長手方向に沿ってテンションをかけた状態で支持して回転させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００３５】
本発明第６によれば、直流電源の正電極側ないしは接地電極側に接続する平板電極が平面視で長方形形状をなす第１電極面を備えるので、成膜用のプラズマを第１電極面の全体にかけて均等となる断面形状で発生させることが可能となり、導体ワイヤの表面全体にかけてその上方空間で発生するプラズマ中における電子が炭素膜成膜用ガス分子と衝突する頻度が均等化される結果、導体ワイヤ表面に均等な膜厚で炭素膜を成膜することができるようになる。
【００３６】
そして本発明第６によれば、さらに、支持／駆動手段により、導体ワイヤを第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させることができるので、導体ワイヤの表面全周に、従来ではなし得なかった均等な成膜を施すことができる。
【００３７】
特に、本発明第６では、第１電極面が導体ワイヤの配置長さ方向に長辺を有する長方形の形状を有する態様であるので、導体ワイヤとして直径が細く長さが長い導体ワイヤの表面全体に均等な膜厚で炭素膜を成膜することができるようになる。
【００３８】
（７）本発明第７に係る直流プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバの内部に炭素膜成膜用ガスを導入し、かつ、対向する一対の平板電極間に成膜用直流電圧を印加することにより成膜用プラズマを発生させて、両平板電極間に配置した導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する直流プラズマＣＶＤ装置であって、両平板電極を共に同形状の長方形形状の電極面となし、導体ワイヤを、上記成膜に際して両平板電極のうち直流電源の正電極側に接続される平板電極の電極面（第１電極面）上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で上記第１電極面の長手方向に沿って支持して回転させる支持／駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明第７によれば、両平板電極が共に同形状の長方形形状の電極面を有するので、成膜用のプラズマを第１電極面の全体にかけて均等となる断面形状で発生させることが可能となり、導体ワイヤの表面全体にかけてその上方空間で発生するプラズマ中における電子が炭素膜成膜用ガス分子と衝突する頻度が均等化される結果、導体ワイヤ表面に均等な膜厚で炭素膜を成膜することができるようになる。
【００４０】
そして本発明第７によれば、さらに、支持／駆動手段により、導体ワイヤを第１電極面上に近接した位置でたるまないようテンションをかけた状態で支持して回転駆動させることができるので、導体ワイヤの表面全周に、従来ではなし得なかった均等な成膜を施すことができる。
【００４１】
（８）本発明第１ないし第７において、好ましくは、上記支持／駆動手段が、導体ワイヤの両端それぞれを支持する第１支持部と第２支持部とを備え、両支持部の配置間隔が平板電極の大きさに合わせて調整可能になっていることである。こうした場合、長さが長短異なる導体ワイヤに対してその表面に炭素膜を成膜することができる。
【００４２】
（９）本発明第１ないし第７において、好ましくは、真空チャンバ内部に平板電極の配置空間を上記支持／駆動手段の少なくとも一部の配置空間から隔離する隔離壁を設けることである。こうした場合、支持／駆動手段の一部の要素に汚染されずに済み、導体ワイヤの表面に炭素膜を高品質に成膜することができるようになる。
【００４３】
（１０）好ましくは、平板電極の電極面形状が、長方形形状であり、より好ましくは、短辺が１０−３０ｍｍ、長辺が１２０−２２０ｍｍの長方形形状である。この態様では導体ワイヤの長手方向寸法と直径方向寸法と対応することができ、従来ではなし得なかった導体ワイヤの長手方向全体に均等な膜厚で炭素膜を成膜することを可能にすることができる。
【００４４】
（１１）本発明の直流プラズマＣＶＤ装置を用いて導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜することができる。例えば、上記直流プラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内の平板電極上に支持／駆動手段により導体ワイヤを配置し、真空チャンバの内圧を１０ないし１００００Ｐａ、直流電源の電圧を１００ないし２０００Ｖに設定し、両平板電極間に該直流電源から電圧を印加し、かつ真空チャンバ内に炭素膜成膜用ガスとして例えば炭化水素ガスと水素ガスとの混合ガスを導入して両平板電極間に水素プラズマを発生させて導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜することができる。
【００４５】
上記において、真空チャンバの圧力は、より好ましくは１０００−２０００Ｐａ、直流電源の電圧は、より好ましくは３００ないし１０００Ｖ、より好ましくは５００−８００Ｖである。この圧力と電圧とを適宜に設定することにより基板表面に炭素膜を成膜することができる。
【００４６】
上記成膜方法においては、両平板電極の電極面を互いに同寸法同形状の平坦でかつ平面視矩形をなす形状とすると、平板電極の電極面上にその存在高さをなぞる線が当該電極面にほぼ平行となる矩形形状で成膜用のプラズマが発生する結果、このプラズマ中の電子により基板表面に成膜される炭素膜の膜厚を導体ワイヤ表面により均等に成膜することができる。
（１２）上記（１１）で炭素膜が成膜されたフィールドエミッション型ランプ用ワイヤ状陰極においては、ワイヤ状陰極としてフィールドエミッション型ランプに組み込む場合に、その配置に方向性が無くなるので、フィールドエミッション型ランプの量産性の向上に大きく寄与することができるようになる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、導体ワイヤの表面全体に均等な膜厚で成膜することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る直流プラズマＣＶＤ装置を説明する。
【００４９】
まず、図１を参照して実施の形態１の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を説明する。この直流プラズマＣＶＤ装置１は、横置き型であり、導電性または絶縁性の真空チャンバ２を備える。真空チャンバ２にはガス導入部４とガス排出部６とが設けられている。
【００５０】
ガス導入部４は、真空チャンバ２の天井面２ａの開孔２ｂを貫通して取り付けられた直管状のガス導入パイプ４ａと、このガス導入パイプ４ａに装着されかつ下面側に多数のガス通孔４ｂを有する短円筒状のガス導入パイプ４ｃとを有しそのガス通孔４ｂからガスをシャワー状に真空チャンバ２内に導入することができるようになっている。
【００５１】
ガス排気部６は、真空チャンバ２の底面２ｃに設置され多数のガス通孔６ａを有するリング状のガス排気パイプ６ｂと、一端側が真空チャンバ２の排気孔２ｄを介して上記ガス排気パイプ６ｂに接続され、かつ、他端側が真空チャンバ２外部に延びて配置された直管状のガス排気パイプ６ｃとからなり、図示略の真空引きポンプにより真空チャンバ２内のガスを真空チャンバ２外に排気することができるようになっている。
【００５２】
上記ガスは、炭素膜成膜用ガスとして、例えば原料ガスである例えば炭化水素ガスとプラズマ発生用ガスである例えば水素ガスとの混合ガスを用いることができる。原料ガスやプラズマ発生用ガスはこれに限定されるものではない。水素ガスに代えて窒素ガス、アルゴンガスを用いることができる。
【００５３】
真空チャンバ２の内圧は１０Ｐａから１００００Ｐａの範囲となるようこれにガス導入パイプ４ａに配備されたガス導入制御弁４ｄや、ガス排気パイプ６ｃに配備されたガス排気制御弁６ｄの開度制御により制御される。
【００５４】
真空チャンバ２の底面２ｃ上には導電性の支持台８が設置されている。この支持台８上に第１平板電極１０が設置されている。第１平板電極１０の上方には第１平板電極１０から一定距離を隔てて第２平板電極１２が配置されている。
【００５５】
真空チャンバ２の天井面２ａに支持部材１４ａ，１４ｂが吊り下げられている。支持部材１４ａ，１４ｂそれぞれの折曲げ延長部分１４ａ１，１４ｂ１間に導電性の冷却板１８が支持され、その冷却板１８の下面に第２平板電極１２が固定されている。第２平板電極１２の固定は別の方法により行うことができる。例えば真空チャンバ１２の底面２ｃ上に上記支持部材１４ａ，１４ｂを立設し、その折曲げ延長部分１４ａ１，１４ｂ１間に導電性冷却板１８を支持するようにしてもよい。その他の適宜の固定方法でよく、本発明はこれらの固定に限定されるものではない。
【００５６】
第１平板電極１０は陽極側として直流電源２０の陽極が接続される。第２平板電極１２は陰極側として直流電源２０の陰極が接続されている。直流電源２０は真空チャンバ２外に位置しており直流電源２０の負極端子から電源線２２が真空密封シール２３ａを介して真空チャンバ２内部に配線されて冷却板１８に接続され、これにより第２平板電極１２は直流電源２０の負極に接続される。また、直流電源２０の正極端子から電源線２４が真空密封シール２３ｂを介して真空チャンバ２内部に配線されて支持台８に接続される。これにより第１平板電極１０は直流電源２０の正極に接続される。この場合、直流電源２０の正極側と支持台８とを接地することができる。直流電源２０は電圧１００ないし２０００Ｖに可変調整することができる可変電源が好ましい。
【００５７】
以上の構成において実施の形態１の直流プラズマＣＶＤ装置１は、第１平板電極１０の電極面（第１電極面）１０ａに近接した位置で導体ワイヤ２６を張った状態に支持して導体ワイヤ２６を回転駆動する支持／駆動手段２８を備えている。
【００５８】
支持／駆動手段２８は、支持手段と駆動手段とを備えるものである。支持／駆動手段２８において、支持手段は第１電極面１０ａの長手方向一端側に配置されてかつ導体ワイヤ２６に引っ張りテンションを付与した状態で導体ワイヤ２６の一端側を回転自在に支持する第１支持部Ａと、第１電極面１０ａの長手方向他端側に配置されて導体ワイヤ２６他端側を支持する第２支持部Ｂとを含む。
【００５９】
第１支持部Ａおよび第２支持部Ｂを説明する。第１支持部Ａは図２に、第２支持部Ｂは図３に拡大して示す。
【００６０】
図１、図２を参照して第１支持部Ａにおいて、真空チャンバ２の底面２ｃ上に支持部材３０が立設されている。支持部材３０は導体ワイヤ２６の一端側が挿入される軸方向の導体ワイヤ挿入孔３０ａを有する。支持部材３０は導体ワイヤ挿入孔３０ａの外周縁に円筒ボス状の導体ワイヤ固定具装着部（以下、装着部）３０ｂを備える。導体ワイヤ挿入孔３０ａは装着部３０ｂを軸方向に貫通している。装着部３０ｂには円筒状の導体ワイヤ固定具３２が回転自在に装着される。
【００６１】
導体ワイヤ固定具３２は装着部３０ｂが入り込むことができる円筒内周面３２ａと、導体ワイヤ固定具３２に装着部３０ｂが装着された状態で装着部３０ｂの導体ワイヤ挿入孔３０ａに連通する軸方向の導体ワイヤ挿入孔３２ｂとを有する。
【００６２】
導体ワイヤ固定具３２はこの導体ワイヤ挿入孔３２ａに直角方向に交差して連通する半径方向のネジ孔３２ｃを有する。
【００６３】
ネジ孔３２ｃは導体ワイヤ固定ネジ３４を挿入することが可能になっている。
【００６４】
装着部３０ｂに導体ワイヤ固定具３２を装着した状態で装着部３０ｂと導体ワイヤ固定具３２の内部底面３２ｄとの間には導体ワイヤテンション付与手段である圧縮スプリング３３が介装されている。
【００６５】
導体ワイヤ固定具３２の導体ワイヤ挿入孔３２ａは導電性ワイヤ２６の一端側が導体ワイヤ挿入孔３２ｂ外に突き出ることを可能にしている。これは長い導電性ワイヤ２６であってもテンションをかけて成膜位置にセットすることを可能にしている。
【００６６】
図１、図３を参照して第２支持部Ｂにおいて、真空チャンバ２の底面２ｃ上に支持部材３６が立設されている。支持部材３６は導体ワイヤ２６の他端側が挿入される軸方向の導体ワイヤ挿入孔３６ａを有する。支持部材３６は導体ワイヤ挿入孔３６ａの外周縁に円筒状の装着部３６ｂを備える。導体ワイヤ挿入孔３６ａは装着部３６ｂを軸方向に貫通している。装着部３６ｂには導体ワイヤ固定具３８が回転自在に装着される。
【００６７】
導体ワイヤ固定具３８は装着部３６ｂが入り込むことができる円筒内周面３８ａと、導体ワイヤ固定具３８に装着部３６ｂが装着された状態で装着部３６ｂの導体ワイヤ挿入孔３６ａに連通する軸方向の有底導体ワイヤ挿入孔３８ｂとを有する。
【００６８】
導体ワイヤ固定具３８はこの有底導体ワイヤ挿入孔３８ａに直角方向に交差して連通する半径方向のネジ孔３８ｃを有する。
【００６９】
ネジ孔３８ｃは導体ワイヤ固定ネジ４０を挿入することが可能になっている。
【００７０】
装着部３６ｂに導体ワイヤ固定具３８を装着した状態で装着部３６ｂと導体ワイヤ固定具３８の内部底面３８ｄとの間には圧縮スプリング３５が介装されている。
【００７１】
導体ワイヤ固定具３８の軸方向他端側には回転動力伝達部材である第１傘歯車４２が固定されている。
【００７２】
真空チャンバ２外には導体ワイヤ２６を回転駆動するための駆動モータ４４が設置され、この駆動モータ４４のモータ軸４４ａは、駆動モータ４４の回転速度を減速する減速機構４６に連結されている。この連結構造の詳細は略している。減速機構４６から真空チャンバ２内部に駆動軸４６ａが延び、その駆動軸４６ａの上端に第１傘歯車４２に噛み合う回転動力伝達部材である第２傘歯車４８が取り付けられている。
【００７３】
回転動力の伝達は上記歯車式ではなくベルト式でもよい。例えば、導体ワイヤ固定具３８の軸方向他端側と減速機構４６の駆動軸４６ａとの間に動力伝達ベルトを架設し、この動力伝達ベルトで導電性ワイヤ２６に回転動力を伝達するようにしてもよい。また、回転速度を任意に制御することができる駆動モータ４４であれば、減速機構４６は必ずしも必要としない。駆動モータ４４のモータ軸４４ａに第２傘歯車を設け、この第２傘歯車と第１傘歯車とを連結させてもよい。上記駆動手段は、いずれに限定されるものではなく、他の駆動手段を任意に適用することができる。
【００７４】
上記第１支持部Ａと第２支持部Ｂとにより導体ワイヤ２６を第１平板電極１０の電極面１０ａとほぼ平行にかつ該電極面１０ａから微小距離隔てた状態で引っ張りテンションを与えた状態に配置セットすることができる。
【００７５】
なお、導体ワイヤ２６は、第２支持部Ｂ側から回転駆動されるに際して第１支持部Ａに回転摩擦力が作用するが、この回転摩擦力によっては導体ワイヤ２６に捩れが発生するおそれがある。導体ワイヤ２６の捩れを防止することが好ましい。
【００７６】
例えば、第１支持部Ａでは、導体ワイヤ挿入孔３０ａの孔内周面と導体ワイヤ２６の表面との導体ワイヤ２６の回転時の摺動接触、装着部３０ｂと導体ワイヤ固定具３２との間の圧縮スプリング３３の摺動接触等による摩擦を低減することが好ましい。第２支持部Ｂでは、導体ワイヤ挿入孔３６ａの孔内周面と導体ワイヤ２６の表面との導体ワイヤ２６の回転時の摺動接触、装着部３６ｂと導体ワイヤ固定具３８との間の圧縮スプリング３５の摺動接触等による摩擦を低減することが好ましい。
【００７７】
この摺動による摩擦低減には真空環境に適合した例えば真空軸受等の気体軸受を用いることができる。実施の形態１では、本発明の要旨ではなく、本発明の理解のために、気体軸受の組み付け構造は示していない。真空軸受は外輪と内輪との間に転動体を配置したものであり、外輪と内輪と転動体は例えばＴａ,Ｗ，ＭｏまたはＭｏ合金等により形成し、それらの間を例えばＧａまたはＧａ合金からなる潤滑剤で潤滑したものである。
【００７８】
例えば、第１支持部Ａでは、導体ワイヤ挿入孔３０ａの内周面を真空軸受の内輪内周面で構成する。装着部３０ｂの外周面を真空軸受の内輪の外周面、導体ワイヤ固定具３２の円筒内周面３２ａを真空軸受の外輪の外周面で構成し、それらの間に転動体を配置する構成が考えられる。第２支持部Ｂでも同様である。また、後述する実施の形態２においても同様である。真空軸受の構成は周知であり、その詳細な説明は略する。
【００７９】
以上の構成において、第１平板電極１０と第２平板電極１２それぞれの形状を説明する。両平板電極１０，１２は図４で示すように、それぞれの電極面１０ａ、１２ａが互いに同寸法同形状の平坦でかつ平面視で長方形をなす形状に形成され、真空チャンバ２内部において互いから一定距離隔てられた位置で互いに平行でかつそれぞれの投影線が上下方向でほぼ完全に一致するように位置調整されて配置されている。
【００８０】
平板電極１０，１２の電極面１０ａ，１２ａは、例えば短辺が１０−３０ｍｍ、長辺が１２０−２２０ｍｍの長方形の形状をなしている。もちろん、この長方形の形状は、短辺１０ｍｍ以下でも長辺２２０ｍｍ以上でもよく、導体ワイヤ２６の線径や長さにより決定することができる。例えば、複数の導体ワイヤ２６の表面に一度に炭素膜を成膜する場合、上記長方形の短辺はそれに合わせて決定することができる。
【００８１】
なお、第２平板電極１２の電極面の面積≧第１平板電極１０の電極面の面積であれば、第２平板電極１２の電極面の形状は長方形に限定されず、円形やその他の形状であってもよい。また、第１平板電極１０の電極面は長方形に限定されず、矩形形状であればよい。
【００８２】
図５を参照して、以上の構成を備えた実施の形態１の直流プラズマＣＶＤ装置１を用いて導体ワイヤ２６の表面に炭素膜を成膜する方法を説明する。
【００８３】
まず、導体ワイヤ２６の一端側を第１支持部Ａの支持部材３０の導体ワイヤ挿入孔３０ａに通し、導体ワイヤ固定具３２内部に挿入する。次いで、導体ワイヤ固定ネジ３４を導体ワイヤ固定具３２のネジ孔３２ｃに入れて導体ワイヤ２６の一端側を導体ワイヤ固定具３２に固定する。この場合、導体ワイヤ固定具３２は支持部材３０の装着部３０ｂに対して回転自在になっている。次に、導体ワイヤ２６の他端側を第２支持部Ｂの支持部材３６の導体ワイヤ挿入孔３６ａに通し、装着部３６ｂに装着されている導体ワイヤ固定具３８のネジ孔３８ｃに導体ワイヤ固定ネジ４０を入れることにより導電性ワイヤ２６の他端側を固定する。
【００８４】
上記において、導体ワイヤ２６は、第１支持部Ａの圧縮スプリング３３と第２支持部Ｂの圧縮スプリング３５とにより第１平板電極１０上で引っ張りテンションを受けた状態で配置される。導体ワイヤ２６は第１平板電極１０上から微小距離隔てて配置されている。
【００８５】
以上のようにして第１平板電極１０上への導体ワイヤ２６の設置が完了すると、真空チャンバ２の内圧を１０ないし１００００Ｐａに設定し、直流電源２０の電圧を１００ないし２０００Ｖに設定して両平板電極１０，１２間に直流電源２０から直流電圧を印加し、かつ、真空チャンバ２内に炭化水素と水素とを含む炭素膜成膜用ガスを導入して両平板電極１０，１２間に水素プラズマ５０を発生させて導体ワイヤ２６の表面に炭素膜５２を成膜する。この炭素膜５２はカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、その他、電界電子放出用の炭素膜である。
【００８６】
上記成膜に際しては、駆動モータ４４に通電してこの駆動モータ４４を作動させて、第２傘歯車４８を回転させ、これに噛み合う第１傘歯車４２を駆動回転させる。これによって導体ワイヤ２６が回転（自転）させられる。この導体ワイヤ２６の自転速度は例えば毎秒数回転程度である。なお減速機構４６により駆動モータ４４の回転速度は減速することができるようになっている。
【００８７】
以上の成膜においては、導体ワイヤ２６の表面に均等な膜厚で炭素膜５２が成膜される。ここで、図６、図７を参照して成膜用のプラズマ５０の断面形状を説明する。
【００８８】
図６は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置１による第１平板電極１０上に発生するプラズマ５０の長手方向断面を示す図、図７は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置１による第１平板電極１０上に発生するプラズマ５０の横断面を示す図である。
【００８９】
これらの図に示す第１平板電極１０の第１電極面１０ａは長方形の形状に形成されているので、本出願人が実験により確認したところ、プラズマ５０は第１平板電極１０のどの電極面１０ａ位置においてもその存在高さが均等、すなわち、その存在高さをなぞる線が電極面１０ａに対してほぼ平行となり、その断面形状は第１平板電極１０の電極面１０ａを矩形の１辺とし該１辺とこれに対向する辺とがほぼ平行となる長方形の形状で発生するようになった。
【００９０】
そして、このような断面形状を有するプラズマ５０中で導体ワイヤ２６の表面に炭素膜５２を成膜した場合、炭素膜５２の膜厚は均等化されるようになった。そして、このプラズマ５０の断面形状に加えて実施の形態では導体ワイヤ２６を回転させるので、炭素膜５２は導体ワイヤ２６の表面全体に均等に成膜されるようになった。
【００９１】
図８に導体ワイヤ２６のＳ１−Ｓ１，Ｓ２−Ｓ２，Ｓ３−Ｓ３部分における表面の炭素膜５２の膜厚状態を示す。図８（ａ）は、導体ワイヤ２６の長手方向中央側、長手方向一端側、長手方向他端側それぞれの縦断面を円中に拡大して示し、図８（ｂ）は長手方向中央側、長手方向一端側、長手方向他端側それぞれの横断面を示す。図８で示すように導体ワイヤ２６の表面にはその長手方向のいずれの部分においても長手方向均等な膜厚に、また、円周方向均等な膜厚に炭素膜５２を成膜することができる。
【００９２】
これについて本出願人は次のように考察した。
【００９３】
第１には両平板電極１０，１２の電極面が長方形の形状を有することにある。すなわち、プラズマ５０中で電子が原料分子である炭化水素ガスと衝突する頻度が均等化され、また、温度分布も均一化される等により、炭化水素ガスの分解も電極面全体に均等化される結果、電子により分解される炭化水素ガスの量は同電極面全体にわたり均等となり、これにより第１平板電極１０の電極面１０ａに配置された導体ワイヤ２６の表面に成膜される炭素膜５２の膜厚はその長手方向全体に均等となったものと考えられる。
【００９４】
第２には導体ワイヤ２６を炭素膜５２の成膜に際して回転駆動することにある。これを、図９を参照して説明すると、第１平板電極１０上には等電位線５３が点線で示すように形成されるが、この等電位線５３が導体ワイヤ２６付近で歪むことによる。そのため、導体ワイヤ２６を回転駆動すると、導体ワイヤ２６はこの等電位線５３が歪んでいても、その表面に炭素膜５２が均等に成膜されるようになる。
【００９５】
図１０に実施の形態の直流プラズマＣＶＤ装置１で製造したワイヤ状陰極５４を組み込んだフラットパネル型のフィールドエミッション型ランプ５６の概略構成を部分的に示す。このフィールドエミッション型ランプ５６は、上下一対のフラットパネル５８，６０を備え、一方のフラットパネル５８の内面にワイヤ状陰極５４が配置されている。他方のフラットパネル６０の内面には蛍光体６２付きの陽極６４が設けられている。陽極６４は、フラットパネル６０の内面にＩＴＯやアルミニウム等の金属をスパッタリングやＥＢ蒸着等により薄膜状にして形成されているとともに、スラリー塗布法、スクリーン印刷、電気永動法、沈降法等により蛍光体６２が膜状に形成されて構成されている。
【００９６】
ワイヤ状陰極５４と陽極６４との間に図示略の直流電源から数ｋＶの電圧を印加することにより、ワイヤ状陰極５４の表面の炭素膜に電界集中が発生して電子が電界放射により放出され、その放出された電子は蛍光体６２に衝突し、該蛍光体６２は励起発光して光がフィールドエミッション型ランプ５６の外部に放出される。
【００９７】
このフィールドエミッション型ランプ５６ではワイヤ状陰極５４の表面に炭素膜がその長手方向にも円周方向にも均一に成膜されているので電子は矢印で示すように均等に放出される結果、発光特性に輝度むらがないフィールドエミッション型ランプを提供することができる。
【００９８】
図１１を参照して実施の形態２に係る直流プラズマＣＶＤ装置１を説明する。図１１において、図１と対応する部分には同一の符号を付している。この直流プラズマＣＶＤ装置１は、縦置き型であり、導電性または絶縁性の真空チャンバ２を備える。真空チャンバ２にはガス導入部４とガス排出部６とが設けられている。実施の形態２におけるガス導入部４とガス排出部６は、実施の形態１のそれらと同様であるのでここでは符号を付すのみでその説明を省略する。炭素膜成膜用ガスも実施の形態１と同様である。真空チャンバ２の内圧も実施の形態１と同様である。
【００９９】
真空チャンバ２内部では実施の形態１と同様の形状を有する第１平板電極１０と第２平板電極１２とが対向配置されている。これら平板電極１０，１２は支持部材１４ａ，１４ｂにより支持されている。支持部材１４ｂは途中に絶縁部材１５が介装されている。
【０１００】
第１平板電極１０は陽極側として直流電源２０の陽極が接続され、第２平板電極１２は陰極側として直流電源２０の陰極が接続されている。
【０１０１】
以上の構成において本実施の形態２の直流プラズマＣＶＤ装置１は、第１平板電極１０の電極面（第１電極面）１０ａに近接した位置で導体ワイヤ２６を張った状態に支持して導体ワイヤ２６を回転駆動する支持／駆動手段２８を備えている。
【０１０２】
この支持／駆動手段２８において、その支持手段は第１電極面１０ａの長手方向上端側の上方に配置されてかつ導体ワイヤ２６に引っ張りテンションを付与した状態で導体ワイヤ２６の上端側を回転自在に支持する第１支持部Ａと、第１電極面１０ａの長手方向下端側の下方に配置されて導体ワイヤ２６の下端側を支持する第２支持部Ｂとを含み、その駆動手段は、導体ワイヤ２６に回転動力を与える。
【０１０３】
支持／駆動手段２８において第１支持部Ａおよび第２支持部Ｂを説明する。第１支持部Ａは図１２に、第２支持部Ｂは図１３に拡大して示す。
【０１０４】
図１１、図１２を参照して第１支持部Ａにおいて、上下方向に延びる支持部材１４ａの上端側から水平方向に支持部材３０が延びている。支持部材３０は導体ワイヤ２６の上端側が挿入される軸方向の導体ワイヤ挿入孔３０ａを有する。支持部材３０は導体ワイヤ挿入孔３０ａの外周縁に円筒ボス状の装着部３０ｂを備える。導体ワイヤ挿入孔３０ａは装着部３０ｂを軸方向に貫通している。装着部３０ｂには導体ワイヤ２６の上端側を固定するための円筒状の導体ワイヤ固定具３２が回転自在に装着される。導体ワイヤ固定具３２は装着部３０ｂが入り込むことができる円筒内周面３２ａと、導体ワイヤ固定具３２に装着部３０ｂが装着された状態で装着部３０ｂの導体ワイヤ挿入孔３０ａに連通する軸方向の導体ワイヤ挿入孔３２ｂとを有する。導体ワイヤ固定具３２はこの導体ワイヤ挿入孔３２ａに直角方向に交差して連通する半径方向のネジ孔３２ｃを有する。ネジ孔３２ｃは導体ワイヤ固定ネジ３４を挿入することが可能になっている。装着部３０ｂに導体ワイヤ固定具３２を装着した状態で装着部３０ｂと導体ワイヤ固定具３２の内部底面３２ｄとの間には圧縮スプリング３３が介装されている。導体ワイヤ固定具３２の導体ワイヤ挿入孔３２ａは導電性ワイヤ２６の上端側が挿入され導体ワイヤ挿入孔３２ａ外に突き出ることを可能にして長い導電性ワイヤ２６であってもテンションをかけて成膜位置にセットすることを可能にしている。
【０１０５】
図１１、図１３を参照して第２支持部Ｂにおいて、真空チャンバ２外には導体ワイヤ２６を回転駆動するための駆動モータ４４が設置され、この駆動モータ４４のモータ軸４４ａが減速機構４６に連結されている。減速機構４６からの駆動軸４６ａが真空チャンバ２の底面２ｃの導体ワイヤ挿入孔を介して上方に延びている。
【０１０６】
支持部材１４ａの下端側から水平方向に支持部材３６が延びている。支持部材３６は導体ワイヤ挿入孔３６ａの外周縁に円筒ボス状の装着部３６ｂを備える。導体ワイヤ挿入孔３６ａは装着部３６ｂを軸方向に貫通している。装着部３６ｂには円筒状の導体ワイヤ固定具３８が回転自在に装着される。導体ワイヤ固定具３８は装着部３６ｂが入り込むことができる円筒内周面３８ａと、導体ワイヤ固定具３８に装着部３６ｂが装着された装着状態で装着部３６ｂの導体ワイヤ挿入孔３６ａに連通する軸方向の有底導体ワイヤ挿入孔３８ｂとを有する。導体ワイヤ固定具３８はこの有底導体ワイヤ挿入孔３８ａに直角方向に交差して連通する半径方向のネジ孔３８ｃを有する。ネジ孔３８ｃは導体ワイヤ固定ネジ４０を挿入することが可能になっている。装着部３６ｂに導体ワイヤ固定具３８を装着した状態で装着部３６ｂと導体ワイヤ固定具３８の内部底面３８ｄとの間には圧縮スプリング３５が介装されている。導体ワイヤ固定具３８は減速機構４６の駆動軸４６ａに連結されている。
【０１０７】
以上の構成を備えた実施の形態２の直流プラズマＣＶＤ装置１を用いて導体ワイヤ２６の表面に炭素膜を成膜する方法を説明する。まず、導体ワイヤ２６の上端側を支持部材３０の装着部３０ｂの導体ワイヤ挿入孔３０ａに通し、さらに装着部３０ｂに装着されている導体ワイヤ固定具３２の導体ワイヤ挿入孔３２ｂに挿入する。次いで、ネジ３４をネジ孔３２ｃに入れて導体ワイヤ２６の上端を導体ワイヤ固定具３２に固定する。この場合、導体ワイヤ固定具３２は支持部材３０の装着部３０ｂに対して回転自在になっている。次に、導体ワイヤ２６の下端側を支持部材３６の導体ワイヤ挿入孔３６ａに通し、さらに導体ワイヤ固定具３８の有底穴３８ｂに挿入する。次いで、ネジ４０をネジ孔３８ｃに入れて導電性ワイヤ２６の他端を導体ワイヤ固定具３８に固定する。
【０１０８】
上記において、導体ワイヤ２６は、第１支持部Ａ側の圧縮スプリング３３と第２支持部Ｂ側の圧縮スプリング３５とにより第１平板電極１０上で引っ張りテンションを受けた状態で配置される。導体ワイヤ２６は第１平板電極１０上から微小距離隔てて配置されている。
【０１０９】
以上のようにして第１平板電極１０上への導体ワイヤ２６の設置が完了すると、以下の工程は実施の形態１と同様であり、導体ワイヤ２６の表面には均等な膜厚で炭素膜が成膜される。
【０１１０】
なお、図１４の実施の形態３で示すように、真空チャンバ２の底面に支持部材３０，３６を立設することができる例えば凹部ａ１，ａ２；ｂ１，ｂ２；ｃ１，ｃ２を設け、導体ワイヤ２６が短いときは、図１４（ａ）で示すように、それに対応した大きさの第１平板電極１０を配置するので、対向間隔が短い凹部ａ１，ａ２に支持部材３０，３６を立設し、導体ワイヤ２６が中程度のときは、図１４（ｂ）で示すように、それに対応した大きさの第１平板電極１０を配置するので、対向間隔が短い凹部ｂ１，ｂ２に支持部材３０，３６を立設し、導体ワイヤ２６が長いときは、図１４（ｃ）で示すように、それに対応した大きさの第１平板電極１０を配置するので、対向間隔が短い凹部ｃ１，ｃ２に支持部材３０，３６を立設することにより、一台の直流プラズマＣＶＤ装置により各種長さ寸法の導体ワイヤ２６の表面に炭素膜を成膜することができる。
【０１１１】
なお、図１５の実施の形態４で示すように、第１、第２支持部Ａ，Ｂを配置する側の空間を平板電極１０，１２を配置する成膜用のプラズマ発生側の空間から隔離する隔離壁４９を設けることにより、プラズマ発生側空間を第２支持部Ａ，Ｂの配置空間から隔離することができる。
【０１１２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る横置き型の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置の第１支持部の拡大図である。
【図３】図３は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置の第２支持部の拡大図である。
【図４】図４は、図１の両平板電極の斜視図である。
【図５】図５は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置を用いて導体ワイヤの表面に炭素膜を成膜する方法を示すための直流プラズマＣＶＤ装置の図である。
【図６】図６は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置の第１平板電極上のプラズマの発生形態を示す図である。
【図７】図７は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置の第１平板電極上のプラズマの発生形態を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、図１の直流プラズマＣＶＤ装置を用いて炭素膜が成膜された導体ワイヤを示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＳ１−Ｓ１．Ｓ２−Ｓ２，Ｓ３−Ｓ３での導体ワイヤの断面図である。
【図９】図９は、第１平板電極上の導体ワイヤによる等電位線の歪み状態を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態で導体ワイヤの表面に炭素膜が形成されてなるワイヤ状陰極を組み込んだフィールドエミッション型ランプの一部を拡大して示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る縦置き型の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１の直流プラズマＣＶＤ装置の第１支持部の拡大図である。
【図１３】図１３は、図１１の直流プラズマＣＶＤ装置の第２支持部の拡大図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態３に係る横置き型の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４に係る横置き型の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は、従来の直流プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の（Ｄ）−（Ｄ）線に沿う断面図である。
【図１８】図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１６の直流プラズマＣＶＤ装置で炭素膜が成膜されたワイヤ状陰極を組み込んだフィールドエミッション型ランプの一部を拡大して示す断面図である。
【図１９】図１９（ａ）はワイヤ状陰極とその電界電子放出範囲と陽極とを示す図、図１９（ｂ）は導電性ワイヤの表面に炭素膜が成膜されてなるワイヤ状陰極の断面図、図１９（ｃ）はワイヤ状陰極をその成膜領域Ｘを陽極に向けて配置して電界電子放出している状態を示す図、図１９（ｄ）はワイヤ状陰極をその非成膜領域Ｙを陽極に向けて配置して電界電子放出している状態を示す図、図１９（ｅ）は導体ワイヤの表面全周に炭素膜が均等に成膜されているワイヤ状陰極の断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
２  チャンバ
１０  第１平板電極
１２  第２平板電極
２８  支持／駆動手段
【図１】
2007162091.tif 000003
【図２】
2007162091.tif 000004
【図３】
2007162091.tif 000005
【図４】
2007162091.tif 000006
【図５】
2007162091.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007162091.tif 000009
【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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