JP2000195420A - 薄膜形成方法及び装置 - Google Patents

薄膜形成方法及び装置

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JP2000195420A
JP2000195420A JP36916398A JP36916398A JP2000195420A JP 2000195420 A JP2000195420 A JP 2000195420A JP 36916398 A JP36916398 A JP 36916398A JP 36916398 A JP36916398 A JP 36916398A JP 2000195420 A JP2000195420 A JP 2000195420A
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JP
Japan
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thin film
liquid material
reaction chamber
atomized
film forming
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JP36916398A
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English (en)
Inventor
Yasushi Arai
康司 新井
Hiroshi Tanabe
浩 田辺
Kazuyuki Sawada
和幸 澤田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマディスプレイパネルの誘電体の保護
膜を低コストで形成する。 【解決手段】 反応容器1と、ヒータ内蔵の被処理体載
置ステージ2と、活性化領域10と、液体材料霧化用の
超音波振動子5を有する。液体材料を超音波振動子5に
より霧化微粒子とし、水銀ランプを光源とする光エネル
ギーにより液体材料の酸化マグネシウム前駆体の結合エ
ネルギー準位を高めるとともに、有機溶媒成分の蒸発を
促進させ、加熱状態の被処理11に供給させる。これに
より形成した酸化マグネシウム層の薄膜の結晶性を良く
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表示デバイスなどに
用いるプラズマディスプレイパネル(ガス放電表示パネ
ル又はPDPとも呼ぶ)の製造方法に関し、特にガス放
電表示パネルにおいて誘電体層を保護する保護膜の形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】交流駆動型(AC)ガス放電表示パネル
では放電によるイオン衝撃から誘電体層を保護するため
に保護層が設けられている。保護層には一般的に酸化マ
グネシウム(MgO)膜が用いられる。
【0003】ガス放電表示パネルの駆動電圧は素子構造
や封入ガス等多くの要因によって決定される。放電空間
に接する保護層の2次電子放出係数はそのひとつであ
り、2次電子放出係数が大きい程低電圧で駆動すること
ができる。酸化マグネシウム(MgO)からなる保護層
は2次電子放出係数が大きくこのような観点から保護層
に適する。
【0004】酸化マグネシウム(MgO)膜は一般に電
子ビームを利用した電子エネルギー照射により真空中酸
素雰囲気で蒸着源を蒸発させ、誘電体層の表面に配向性
をもった結晶性薄膜を堆積する手法により形成させ、そ
の後焼成工程を経て作成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、ガス放電表示パ
ネルの大型化が進んでいる。ガス放電表示パネルの表示
画面を大型化する場合は大面積の基板が必要であり、こ
の基板を収納でき酸化マグネシウムを形成するために大
型の真空装置が必要となる。また、ガス放電表示パネル
の駆動電圧は大面積化した場合、消費電力の観点から、
さらに低電圧化を図る必要がある。
【0006】従来法である電子ビーム蒸着機を使用した
MgO保護膜でガス放電表示パネルを製作した場合、装
置コストが非常に割高になるとともに、低電圧が困難で
あるという課題を有していた。
【0007】本発明は、駆動電圧が低く、かつ発光効率
の良い交流駆動型ガス放電表示パネルの保護層を低コス
トで形成することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑みて、本発
明では、液体原料にMgOを含む前駆体を使用しその液
体原料を霧化させる工程と、霧化された液体原料を一定
流量により反応室に導入する工程と、反応室に載置され
た被処理体に霧化液体原料を薄膜形成させる工程と、被
処理体に対向した均一排気板を経て被処理体近傍空間か
ら一定流量で未反応霧化液体原料を排気する工程を有す
ることを特徴としたものである。
【0009】この発明によれば、低コストで、駆動電圧
が低く、かつ発光効率の良い交流駆動型ガス放電表示パ
ネルの保護層を形成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、液体原料を霧化させる工程と、霧化された液体原料
を一定流量により反応室に導入する工程と、反応室に載
置された被処理体に霧化液体原料を薄膜形成させる工程
と、被処理体に対向した均一排気板を経て被処理体近傍
空間から一定流量かつ均一に未反応霧化液体原料を排気
する工程とを有することを特徴とする薄膜形成方法とし
たものであり、従来の電子ビーム蒸着法の設備と比較
し、常圧下で液体原料を変えることで、膜質制御が容易
であるという作用を有する。
【0011】本発明の請求項2に記載の発明は、反応室
に載置された被処理体を加熱する工程を有することを特
徴とする請求項1記載の薄膜形成方法としたものであ
り、液体原料を直接基板上へMgO膜として形成するこ
とが可能であり、焼成工程を削減できるという作用を有
する。
【0012】本発明の請求項3に記載の発明は、液体原
料が酸化マグネシウムの前駆体と有機物からなる有機物
からなる化合物であることを特徴とする請求項1または
2記載の薄膜形成方法としたものであり、良質のMgO
の保護膜が得られるという作用を有する。
【0013】本発明の請求項4に記載の発明は、霧化さ
れた液体原料が被処理体上に到達するまでに、霧化液体
原料を活性化させる工程を有することを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の薄膜形成方法としたもので
あり、液体原料を活性化させることで液体原料が基板へ
到達するまでの分解を促進し、成膜温度の低温化と膜質
の向上ができるという作用を有する。
【0014】本発明の請求項5に記載の発明は、霧化液
体原料を被処理体近傍で一定時間保持する工程を有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜
形成方法としたものであり、霧化液体原料の利用効率を
向上することができるという作用を有する。
【0015】本発明の請求項6に記載の発明は、被処理
体近傍に、酸化剤を添加することを特徴とする請求項1
〜5のいずれかに記載の薄膜形成方法としたものであ
り、酸化剤を添加することでMgO膜の膜質を向上する
ことができるという作用を有する。
【0016】本発明の請求項7に記載の発明は、液体原
料を霧化する手段と、被処理体を載置するための大気圧
以下に保持可能な反応室と、霧化手段により霧化された
霧化液体原料を一定流量により反応室に導入するための
キャリアガス供給手段と、被処理体近傍空間から一定流
量で未反応霧化液体原料を排気する手段と均熱性向上を
兼ねる手段を有することを特徴とする薄膜形成装置とし
たものであり、一定流量で未反応霧化液体原料を排気す
る手段と均熱性向上手段を兼ねることで、PDP基板面
内の温度均一性を向上し、基板を割ることなく昇温で
き、従来設備の炉の部分を省略できるため設備占有面積
が小さくかつ均一性良く成膜できるという作用を有す
る。
【0017】本発明の請求項8に記載の発明は、反応室
に載置された被処理体を加熱する手段を有することを特
徴とする請求項7記載の薄膜形成方法としたものであ
り、液体原料を直接基板上へ成膜することが可能であ
り、焼成工程を削減できるという作用を有する。
【0018】本発明の請求項9記載の発明は、霧化液体
原料を活性化させる手段を有することを特徴とする請求
項7または8記載の薄膜形成装置としたものであり、液
体原料を活性化させることで液体原料が基板へ到達する
までの分解を促進し、焼成温度の低温化と膜質の向上が
できるという作用を有する。
【0019】本発明の請求項10に記載の発明は、液体
原料濃度を一定に保持可能とする手段を有することを特
徴とする請求項7〜9いずれかに記載の薄膜形成装置と
したものであり、基板間の成膜速度の均一性を向上でき
るという作用を有する。
【0020】(実施の形態1)本発明の実施の形態1を
図1に基づいて説明する。
【0021】図1は、本発明の液体原料の薄膜形成装置
の実施の形態1に基づく、プラズマディスプレイパネル
の保護膜の薄膜形成装置の構成を示す。ここで1は常圧
の反応容器であり、その内部には、ヒータを内蔵した加
熱可能なステージ2が設置されている。また、反応室内
を負圧にできるよう排気ポート3が設けられている。
【0022】反応容器1に付随して液体原料を霧化する
手段として、液体原料容器4内に超音波振動子5が設け
られており、液体原料容器4内に液体原料が収容されて
いる。液体原料容器4の外部にはバッファー容器6が設
けられ、液体原料はこれら液体原料容器4とバッファー
容器6とを循環するよう構成されている。液体原料容器
4には、液体原料の濃度を一定に保持するため、濃度検
知計7が設けられている。8は液体原料容器4内に導入
されるキャリアガスである。
【0023】常圧の反応容器1と、液体原料容器4は霧
化微粒子導入管9で連通されており、この導入管9に連
通した活性化領域10とが設けられている。活性化領域
10に対し紫外線を発生する水銀ランプ(図示せず)が
設けられている。
【0024】この様な構成において、有機マグネシウム
化合物溶液からなる液体原料を霧化させるための液体原
料容器4に貯留された液体原料は、その有機マグネシウ
ム化合物溶液の濃度を一定に保持するために、濃度検知
計7を備えることで一定濃度に自動調整可能なバッファ
ー容器6に循環される。液体原料容器4において、超音
波振動子5によって2MHz付近の超音波振動が付与さ
れることで、直径10μm以下の微粒径の霧化微粒子が
発生される。この霧化微粒子は、一定の供給速度を保持
するため少なくとも1種類以上のキャリアガス8によ
り、霧化微粒子導入管9を通って活性化領域10に搬送
される。
【0025】この時、霧化状微粒子から溶媒成分が脱離
することで分子の集合体である酸化マグネシウム前駆体
が生成される。この前駆体は活性化領域10を通過する
とき前駆体のエネルギー準位を高めるために最適な波長
を持つ水銀ランプ7の光により励起される。これによ
り、上記前駆体から少なくとも1種類の成分を解離させ
て所望成分の解離を最大に促進するとともに、有機溶媒
成分を蒸発させるのに必要なエネルギーをコントロール
する。この時に与えられるエネルギーは、前駆体に対し
て所望組成を有する結合を解離するのに必要なエネルギ
ーである。
【0026】すなわち、霧化された微粒子状の有機マグ
ネシウム化合物成分の解離、分解を促進させるため水銀
ランプにより液体原料に最適な波長を有する光スペクト
ルエネルギーを与え、これにより上記微粒子状の有機マ
グネシウム化合物から1種類以上の有機成分を分離させ
かつ酸化マグネシウム前駆体の結合分子間エネルギー準
位を高めることで、微粒子状液体の有機金属成分を活性
化させ、ステージ2のヒータによって均一に加熱された
被処理体3としてのガラス基板上での表面反応が促進さ
れることになる。この時水銀ランプとして光源波長が1
85〜250nmのものを使用し、300〜500Wの
電力を投入して照射すると霧化された有機マグネシウム
化合物の結合エネルギー準位を最も効果的に高めるとと
もに有機溶媒成分の蒸発を促進するのに有効である。
【0027】このように活性化された霧化微粒子は、キ
ャリアガス8により霧化微粒子を被処理体11付近で一
定時間保持できるように二重構造となった、霧化液体原
料保持部12a、12b空間を通って均一に分散された
後、被処理体11の表面に供給される。すると、励起さ
れた酸化マグネシウム前駆体が、ヒータを内蔵したステ
ージ2の上で結晶成長に必要な400〜550℃に加熱
された被処理体11上への薄膜形成を行なう。供給され
た霧化微粒子は、ステージ2と間隔5〜10mmに設置
された均熱性向上と未反応霧化液体原料を均一に排気す
るための均一排気板13を経て未反応液体原料排気ポー
ト14より排気される。
【0028】ステージ2と均一排気板13の空間に酸化
剤を添加することで、さらに分解・酸化反応を促進する
ことも可能である。
【0029】この方法により、形成された酸化マグネシ
ウム層の薄膜の膜質は、光学バンドギャップ値が7.7
eV、X線回折による膜構造は(1,0,0)及び
(1,1,0)面に優先配向した。膜質に関しては成膜
温度、光源波長等を変化させることで配向性を制御する
ことも可能である。形成された厚さ0.5μmの酸化マ
グネシウム層を誘電体保護膜として、3電極面放電方式
によるプラズマディスプレイパネルに応用したときの放
電性能は、放電開始電圧が150Vであり、良好な特性
を示した。
【0030】尚本実施の形態では、霧化微粒子の励起エ
ネルギー源として水銀ランプを使用したが、他の近赤外
線ランプあるいは遠赤外線ランプ光源による光照射もし
くは活性化領域10を加熱する形態を付加しても良い。
また、被処理体11の表面温度を上記の下限値の400
℃を下回らせ、その後処理で焼成を行なっても良い。さ
らに、液体原料の霧化手段として超音波発振器を使用し
たが、他の方法で霧化しても良い。
【0031】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように本発
明によれば、液体原料によって酸化マグネシウム膜を形
成するため、その処理を常圧の反応室内で行なうことが
でき、したがって被処理体が大型になってもそれに合わ
せて反応室を大きくするだけで足り、大型の真空容器を
用いる必要がないため、保護膜形成の際の簡便化、高生
産性、低コスト化を達成できる。
【0032】また液体材料による超微粒形状の霧化微粒
子にエネルギーを加えることによって、液体材料中の有
機成分の完全除去及び酸化マグネシウム前駆体の活性化
を図り、しかも膜構造ネットワークの組成制御によって
緻密かつ結晶構造を持つ高性能な電子放出特性を有する
酸化マグネシウム薄膜を得ることができる。
【0033】その結果、交流型プラズマディスプレイパ
ネルの放電開始電圧、放電維持電圧および発光効率を向
上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の薄膜形成装置の断面図
である。
【符号の説明】
1 反応容器 5 超音波振動子 8 キャリアガス 11 被処理体 13 均一排気兼均熱板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 和幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4G059 AA06 EA01 EB06 5C027 AA06 AA10 5C040 FA01 GE07 GE09 JA01 JA05 JA21 JA31 KA17 KB19 MA10 MA17 MA26

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体原料を霧化させる工程と、霧化され
    た液体原料を一定流量により反応室に導入する工程と、
    反応室に載置された被処理体に霧化液体原料を薄膜形成
    させる工程と、被処理体に対向した均一排気板を経て被
    処理体近傍空間から一定流量かつ均一に未反応霧化液体
    原料を排気する工程を有することを特徴とする薄膜形成
    方法。
  2. 【請求項2】 反応室に載置された被処理体を加熱する
    工程を有することを特徴とする請求項1記載の薄膜形成
    方法。
  3. 【請求項3】 液体原料が酸化マグネシウムの前駆体と
    有機物からなる化合物であることを特徴とする請求項1
    または2記載の薄膜形成方法。
  4. 【請求項4】 霧化された液体原料が被処理体上に到達
    するまでに、霧化液体原料を活性化させる工程を有する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜
    形成方法。
  5. 【請求項5】 霧化液体原料を被処理体近傍で一定時間
    保持する工程を有することを特徴とする請求項1〜4の
    いずれかに記載の薄膜形成方法。
  6. 【請求項6】 被処理体近傍に、酸化剤を添加すること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の薄膜形成
    方法。
  7. 【請求項7】 液体原料を霧化する手段と、被処理体を
    載置するための大気圧以下に保持可能な反応室と、霧化
    手段により霧化された霧化液体原料を一定流量により反
    応室に導入するためのキャリアガス供給手段と、被処理
    体近傍空間から一定流量で未反応霧化液体原料を排気す
    る手段と均熱性向上を兼ねる手段を有することを特徴と
    する薄膜形成装置。
  8. 【請求項8】 反応室に載置された被処理体を加熱する
    手段を有することを特徴とする請求項7記載の薄膜形成
    装置。
  9. 【請求項9】 霧化液体原料を活性化させる手段を有す
    ることを特徴とする請求項7または8記載の薄膜形成装
    置。
  10. 【請求項10】 液体原料濃度を一定に保持可能とする
    手段を有することを特徴とする請求項7〜9いずれかに
    記載の薄膜形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011246736A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Air Water Inc 酸化マグネシウム膜の成膜方法、およびプラズマ生成電極の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011246736A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Air Water Inc 酸化マグネシウム膜の成膜方法、およびプラズマ生成電極の製造方法

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