JP2007119833A - 蒸着膜の形成方法、保護膜の形成方法及びプラズマディスプレイパネル製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜過程における酸素欠損や不純物の混入を防止して二次電子放出特性に優れたＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜を形成する方法及びこれを用いたプラズマディスプレイパネル製造装置を提供する。
【解決手段】本発明は、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸発材料を用い、真空処理槽内において処理対象基板上に蒸着膜を形成する方法であって、当該蒸着の際、真空処理槽内を真空排気しつつ、真空処理槽内にＯ₂ガスを導入してその分圧が所定の範囲となるように制御するとともに、真空処理槽内における残留不純物ガスの分圧が所定の値以下となるように制御する（Ｓ１２）ものである。このとき、真空処理槽内におけるＯ₂ガスの分圧は、１×１０^-3Ｐａ〜０．１Ｐａとすることが好ましい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜の形成方法及びこれを用いた真空一貫処理によるプラズマディスプレイパネルの製造装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、適宜「ＰＤＰ」という。）は、電極を形成した２枚のガラス板である前面基板と背面基板とを平行に重ねて構成される。
前面基板には、維持電極及び表示電極が設けられており、さらにこの維持電極と表示電極を前面基板の間に挟み込むように透明誘電体層が設けられている。そして、この透明誘電体層の上には保護膜が形成されている。

一方、背面基板には、アドレス電極が設けられるとともに仕切部により多数の小部屋（セル）が設けられ、これらのセルには、それぞれ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体が塗布されている。

ここで、前面基板と背面基板の間の隙間の中には、Ｎｅ−Ｘｅの混合ガスが封入されており、この小さなセルに電圧を加えると、表示電極とアドレス電極との間のガス放電により発生した紫外線により、セルに塗布された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体が発光してカラー表示が行われる。

近年、ＰＤＰの用途の多様化から、大画面、高輝度の製品の開発が望まれている。
このような状況の下、ＰＤＰの輝度を向上させる手法として、例えば放電ガスであるＮｅ−Ｘｅの混合ガス中のＸｅガスの濃度を５％程度から１５％程度に増加させることが行われている。

しかし、保護膜としてＭｇＯ膜を用いた従来のＰＤＰでは、放電ガス中のＸｅガスの濃度を高くすると、放電電圧が上昇するため、ＰＤＰを駆動させるためのドライバー回路のコストが高くなり、また、ＭｇＯ膜の耐スパッタ性が低下するため、ＰＤＰの寿命が短くなるという問題がある。

そこで、近年、保護膜としてＭｇＯ膜の代わりに、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする複合酸化膜を用いることにより、ＰＤＰの放電電圧を低減させてパネルの長寿命化を図るとともに、ＰＤＰを駆動させるためのドライバー回路のコストを低くすることが試みられている。

しかし、ＳｒＯとＣａＯは共にＨ₂Ｏ、Ｈ₂、ＣＯ、ＣＯ₂等の残留不純物ガスに対して活性であることから、保護膜を形成する過程で酸素欠損や不純物の混入が避けられず、このため保護膜の二次電子放射特性が低下するという問題がある。

従来、大気中で不安定であるＳｒＯ膜やＣａＯ膜の欠点を補うべく、ＳｒＯ膜やＣａＯ膜上にＭｇＯ膜を積層するなど種々の試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０７３４５１号公報

本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成膜過程における酸素欠損や不純物の混入を防止して二次電子放出特性に優れたＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜を形成する方法及びこれを用いたプラズマディスプレイパネル製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸発材料を用い、真空処理槽内において処理対象基板上に蒸着膜を形成する方法であって、当該蒸着の際、前記真空処理槽内を真空排気しつつ、前記真空処理槽内にＯ₂ガスを導入してその分圧が所定の範囲となるように制御するとともに、前記真空処理槽内における残留不純物ガスの分圧が所定の値以下となるように制御する蒸着膜の形成方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記真空処理槽内におけるＯ₂ガスの分圧が１×１０^-3Ｐａ〜０．１Ｐａとなるように制御するものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記残留不純物ガスがＨ₂ガスであり、当該真空処理槽内におけるＨ₂ガスの分圧が５×１０^-2Ｐａ以下となるように制御するものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記残留不純物ガスがＨ₂Ｏガスであり、当該真空処理槽内におけるＨ₂Ｏガスの分圧が５×１０^-3Ｐａ以下となるように制御するものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の発明において、前記残留不純物ガスがＣＯガスであり、当該真空処理槽内におけるＣＯガスの分圧が１×１０^-2Ｐａ以下となるように制御するものである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記残留不純物ガスがＣＯ₂ガスであり、当該真空処理槽内におけるＣＯ₂ガスの分圧が５×１０^-3Ｐａ以下となるように制御するものである。
請求項７記載の発明は、プラズマディスプレイパネルを構成する前面基板上の透明誘電体層の上に、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法を用いてＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を蒸着形成する工程を有する保護膜の形成方法である。
請求項８記載の発明は、複数の真空処理槽を有し、当該真空処理槽内において前面基板と背面基板に対して順次処理を行いプラズマディスプレイパネルを製造するプラズマディスプレイパネル製造装置であって、前記真空処理槽として、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法を用い、前記前面基板上の透明誘電体層の上にＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を蒸着形成するための保護膜形成槽を備え、当該保護膜形成槽が、導入されたＯ₂ガスの分圧を制御するための圧力調整手段と、前記保護膜形成槽内における残留不純物ガスの分圧を測定して制御するための質量分析計とを有するものである。

本発明の蒸着膜の形成方法の場合、真空処理槽内における残留不純物ガスの分圧を所定の値以下となるように制御しつつ、処理対象基板上に、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜を形成することから、蒸着膜形成中にＳｒＯ及びＣａＯが残留不純物ガスと結合して蒸着膜の２次電子放出率を低下させることがない。

また、本発明の場合、蒸着の際に、真空処理槽内にＯ₂ガスを導入してその分圧が所定の範囲となるように制御することから、酸素欠損に起因する蒸着膜の着色することがなく、また、蒸着膜の膜密度の低下により耐スパッタ性が低下することもない。

このように本発明方法によれば、二次電子放出特性に優れ、かつ、透明性及び耐スパッタ性に優れた保護膜用のＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜を形成することができる。

一方、本発明のプラズマディスプレイパネル製造装置によれば、上述したＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜の形成を含む各処理工程を真空中で一貫して行うことから、当該蒸着膜が大気に触れて急速に劣化するのを回避することができ、これによりＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を有するＰＤＰを安定して製造することができる。

本発明によれば、二次電子放出特性に優れ、かつ、透明性及び耐スパッタ性に優れるＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸着膜を形成することができ、その結果、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を有するＰＤＰを安定して製造することができる。
このように、本発明によれば、ＭｇＯ保護膜を用いた従来のＰＤＰに比べ、放電電圧が低く、かつ、パネル寿命を向上させたＰＤＰを製造することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のＰＤＰ製造装置の実施の形態を示す概略構成図、図２は、同ＰＤＰ製造装置の要部を示す内部構成図である。
また、図３は、本発明のＰＤＰの製造方法の実施の形態の手順を説明する工程図である。

図１に示すように、本実施の形態のＰＤＰ製造装置１は、前面板（前面基板）３１と背面板（背面基板）３２を導入し、真空一貫処理によってＰＤＰ３３を製造するもので、仕込み加熱室２、蒸着室（保護膜形成槽）３、冷却室４、背面板脱ガス室５、搬送室６、アライメント・封着室７を有し、これら各室は、それぞれ真空排気系２０（図２参照）に接続されている。

図１及び図２に示すように、本実施の形態では、透明誘電体層（図示せず）を形成した前面板３１を、バルブ８を介して仕込み加熱室２内に搬入する。
仕込み加熱室２内には支持台１５ａが設けられ、この支持台１５ａ上に支持された前面板３１を加熱手段１７ａによって加熱するようになっている。

仕込み加熱室２の後段にはバルブ９を介して蒸着室３が連結されており、仕込み加熱室２で加熱処理された前面板３１を蒸着室３に搬入するように構成されている。

蒸着室３内には、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸発材料１９が配置され、この蒸発材料１９に対して電子ビーム銃１８から電子ビームを照射して蒸発させるようになっている。
蒸発材料１９の上方には支持台１５ｂによって前面板３１が支持され、この前面板３１は、加熱手段１７ｂによって加熱されるようになっている。

本実施の形態においては、ガス供給手段２１から蒸着室３内にＯ₂ガスが導入され、さらに、導入されたＯ₂ガスの分圧を圧力調整手段２２によって制御するように構成されている。

また、蒸着室３は、成膜時の雰囲気中における残留不純物ガスの質量を分析する質量分析計２３が接続されている。
蒸着室３の後段にはバルブ１０を介して冷却室４が連結されており、蒸着室３で蒸着膜が形成された前面板３１を冷却室４に搬入するように構成されている。

冷却室４内には、加熱冷却手段１７ｃが設けられており、支持台１５ｃによって支持された前面板３１を冷却して所定の温度に制御するようになっている。
冷却室４の後段にはバルブ１１を介して搬送室６が連結されている。

この搬送室６内には図示しない搬送ロボットが設けられており、搬送室６は、バルブ１２を介して背面板脱ガス室５が連結されるとともに、バルブ１３を介してアライメント・封着室７が連結されている。

以下、本実施の形態のＰＤＰ製造装置１を用いてＰＤＰを製造する方法について説明する。
図１〜図３に示すように、工程Ｓ１１では、仕込み加熱室２内に前面板３１を搬入し、真空排気しつつ、保護膜の耐スパッタ性を向上させるため、例えば、２５０℃、１０分という条件で、前面板３１の加熱を行う。
工程Ｓ１２では、前面板３１を蒸着室３に搬入し、蒸着室３内を真空排気しつつ、前面板３１の透明誘電体層の上にＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を形成する。

この保護膜形成にあたっては、ガス供給手段２１から蒸着室３内に所定量のＯ₂ガスを導入し、圧力調整手段２２によってその分圧を一定に制御する。例えば、図示しないマスフローコントローラーによるＯ₂ガスの導入量の制御と蒸着室３内の雰囲気の排気速度を調整を行うことによりＯ₂ガスの分圧を一定に制御する。

また、蒸着室３内の雰囲気中における残留不純物ガスの質量を質量分析計２３により分析し、その結果に基づいて、例えば蒸着室３内の雰囲気の排気速度を調整して、蒸着室３内の雰囲気中における残留不純物ガスの分圧を所定の値以下になるように制御する。ここで、排気速度の調整は、例えば、メインバルブの開度を調整したり、ターボ分子ポンプを用いる場合にはその回転数を調整することにより行う。

そして、Ｏ₂ガス及び残留不純物ガスの分圧を調整しながら、電子ビーム銃１８から蒸発材料１９に対して電子ビームを照射し、蒸着室３内に蒸発材料１９の蒸気流を発生させて、前面板３１上の透明誘電体層上に蒸発材料１９を堆積させ所定の厚さの保護膜を形成する。保護膜形成中は、前面板３１を加熱手段１７ｂを用いて加熱し所定の温度に保持する。

本発明の場合、蒸着室３内に導入するＯ₂ガスの分圧は、特に限定されるものではないが、良好な透明性を有し、かつ、耐スパッタ性に優れた保護膜を形成する観点からは、１×１０^-3〜０．１Ｐａとすることが好ましい。

また、残留不純物ガスのうちＨ₂の分圧は、特に限定されるものではないが、良好な２次電子放出特性を有する保護膜を形成する観点からは、５×１０^-2Ｐａ以下とすることが好ましい。

さらに、残留不純物ガスのうちＨ₂Ｏの分圧は、特に限定されるものではないが、良好な２次電子放出特性を有する保護膜を形成する観点からは、５×１０^-3Ｐａ以下とすることが好ましい。

さらにまた、残留不純物ガスのうちＣＯの分圧は、特に限定されるものではないが、良好な２次電子放出特性を有する保護膜を形成する観点からは、１×１０^-2Ｐａ以下とすることが好ましい。

さらにまた、残留不純物ガスのうちＣＯ₂の分圧は、特に限定されるものではないが、良好な２次電子放出特性を有する保護膜を形成する観点からは、５×１０^-3Ｐａ以下とすることが好ましい。

一方、保護膜の厚さは、特に限定されるものではないが、ＰＤＰの製品寿命を十分に確保する観点からは、７００〜１０００ｎｍとすることが好ましい。
さらに、保護膜形成中の前面板３１の加熱温度は、特に限定されるものではないが、保護膜の耐スパッタ性を十分に確保する観点からは、５０〜３５０℃とすることが好ましい。

工程Ｓ１３では、前面板３１を冷却室４に搬入し、冷却室４を真空排気しつつ、前面板３１を所定の温度となるまで冷却する。そして、搬送室６の搬送ロボットによって前面板３１をアライメント・封着室７へ搬入する。

一方、背面板３２については、工程Ｓ１１乃至Ｓ１３と並行して工程Ｓ２の脱ガス工程を行う。
この工程Ｓ２においては、背面板３２をバルブ１４を介して背面板脱ガス室５内に搬入し、真空排気しつつ、背面板３２上に配置した封着材（図示せず）を後述する封着温度以上の温度で加熱して脱ガスを行う。

工程Ｓ３では、アライメント・封着室７において、前面板３１と背面板３２の位置決めを行い、工程Ｓ４では、アライメント・封着室７において、封着材を加熱溶融して前面板３１と背面板３２を貼り合わせる。

工程Ｓ５では、アライメント・封着室７に放電ガスを導入し、さらに工程Ｓ６においてパネル内の空間を封じ切る（封着）。
その後、得られたプラズマディスプレイパネル３３をバルブ１５を介してアライメント・封着室７から取り出す。

以上述べたように本実施の形態によれば、蒸着室３内において、残留不純物ガスの分圧を所定の値以下となるように制御しつつ、前面板３１の透明誘電体層上に、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を蒸着形成することから、蒸着膜形成中にＳｒＯ及びＣａＯが残留不純物ガスと結合して蒸着膜の２次電子放出率を低減させることがない。

また、本実施の形態の場合、蒸着の際に、蒸着室３内にＯ₂ガスを導入してその分圧が所定の範囲となるように制御することから、酸素欠損に起因する蒸着膜の着色することがなく、また、蒸着膜の膜密度の低下により耐スパッタ性が低下することもない。

このように本実施の形態によれば、電子放出特性に優れ、かつ、透明性及び耐スパッタ性に優れたＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を形成することができる。

そして、本実施の形態のプラズマディスプレイパネル製造装置１によれば、上記ＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜の形成を含む各処理工程を真空中で一貫して行うことから、当該保護膜が大気に触れて急速に劣化するのを回避することができ、これによりＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を有するＰＤＰ３３を安定して製造することができる。

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施の形態においては、ＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜の形成以外の各処理工程を真空中で行うようにしたが、本発明はこれに限られず、Ｈ₂、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ、ＣＯ₂等の不純物ガスを含まない条件の下、不活性ガス雰囲気中で各処理工程を行うことも可能である。

本発明のＰＤＰ製造装置の実施の形態を示す概略構成図 同ＰＤＰ製造装置の要部を示す内部構成図 本発明のＰＤＰの製造方法の実施の形態の手順を説明する工程図

符号の説明

１…ＰＤＰ製造装置 ２…仕込み加熱室 ３…蒸着室（保護膜形成槽） ４…冷却室 ５…背面板脱ガス室 ６…搬送室 ７…アライメント・封着室 １８…電子ビーム銃 １９…蒸発材料 ２０…真空排気系 ２１…ガス供給手段 ２２…圧力調整手段 ２３…質量分析計 ３１…前面板（前面基板） ３２…背面板（背面基板） ３３…プラズマディスプレイパネル

Claims (8)

1. ＳｒＯとＣａＯを主成分とする蒸発材料を用い、真空処理槽内において処理対象基板上に蒸着膜を形成する方法であって、
   当該蒸着の際、前記真空処理槽内を真空排気しつつ、前記真空処理槽内にＯ₂ガスを導入してその分圧が所定の範囲となるように制御するとともに、前記真空処理槽内における残留不純物ガスの分圧が所定の値以下となるように制御する蒸着膜の形成方法。
2. 前記真空処理槽内におけるＯ₂ガスの分圧が１×１０^-3Ｐａ〜０．１Ｐａとなるように制御する請求項１記載の蒸着膜の形成方法。
3. 前記残留不純物ガスがＨ₂ガスであり、当該真空処理槽内におけるＨ₂ガスの分圧が５×１０^-2Ｐａ以下となるように制御する請求項１又は２のいずれか１項記載の蒸着膜の形成方法。
4. 前記残留不純物ガスがＨ₂Ｏガスであり、当該真空処理槽内におけるＨ₂Ｏガスの分圧が５×１０^-3Ｐａ以下となるように制御する請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸着膜の形成方法。
5. 前記残留不純物ガスがＣＯガスであり、当該真空処理槽内におけるＣＯガスの分圧が１×１０^-2Ｐａ以下となるように制御する請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸着膜の形成方法。
6. 前記残留不純物ガスがＣＯ₂ガスであり、当該真空処理槽内におけるＣＯ₂ガスの分圧が５×１０^-3Ｐａ以下となるように制御する請求項１記載の蒸着膜の形成方法。
7. プラズマディスプレイパネルを構成する前面基板上の透明誘電体層の上に、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法を用いてＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を蒸着形成する工程を有する保護膜の形成方法。
8. 複数の真空処理槽を有し、当該真空処理槽内において前面基板と背面基板に対して順次処理を行いプラズマディスプレイパネルを製造するプラズマディスプレイパネル製造装置であって、
   前記真空処理槽として、請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法を用い、前記前面基板上の透明誘電体層の上にＳｒＯとＣａＯを主成分とする保護膜を蒸着形成するための保護膜形成槽を備え、
   当該保護膜形成槽が、導入されたＯ₂ガスの分圧を制御するための圧力調整手段と、前記保護膜形成槽内における残留不純物ガスの分圧を測定して制御するための質量分析計とを有するプラズマディスプレイパネル製造装置。

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