JP2007134260A - 保護膜の成膜方法および保護膜の成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶性と均一性を高めて、さらに成膜速度を高めることが可能な保護膜の成膜方法と成膜装置を提供する。
【解決手段】少なくとも、蒸着材料４０が配置された複数の蒸着ハース４１と、蒸着材料４０に電子ビーム４４を照射する電子銃４２と、蒸着材料４０からの蒸発粒子を蒸着させる前面ガラス基板３と、前面ガラス基板３を搬送する基板搬送治具４８とを備え、蒸着材料４０に電子ビーム４４を照射する照射点４５を前面ガラス基板３の搬送方向に間隔Ｄを有して離間させるとともに、照射点４５から前面ガラス基板３までを距離Ｈを有して離間させ、間隔Ｄを距離Ｈよりも小としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板上に形成された誘電体膜を覆う保護膜を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、特に、良質な保護膜を形成するために好適な成膜方法およびその成膜装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）は、前面パネルと背面パネルとを対向配置してその周縁部を封着材によって封着した構造を有し、前面パネルと背面パネルとの間に形成された放電空間には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが封入されている。前面パネルは、ガラス基板の片面にストライプ状に形成された走査電極と維持電極とからなる複数の表示電極対、これらの表示電極対を覆う誘電体膜および保護膜を備えている。表示電極対はそれぞれ、透明電極とその透明電極上に形成した金属材料からなる補助電極とによって構成されている。一方、背面パネルは、ガラス基板の片面に形成されたストライプ状の複数のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体膜と、下地誘電体膜上に形成され放電空間をアドレス電極毎に区画するストライプ状の隔壁と、隔壁間の下地誘電体膜上と隔壁側面に形成された赤色、緑色、青色の蛍光体層を備えている。

上記の構造のＰＤＰにおいて、保護膜は耐スパッタ特性が大きいこと、かつ２次電子放出係数が大きいことなどが要求され、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などが一般的に用いられる。これらの特性によって、保護膜の下層にある誘電体膜のスパッタを防止し、かつ放電電圧を低くするようにしている。

保護膜としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は電子ビーム蒸着法やプラズマガンなどによる成膜法により形成されるが、ＰＤＰの表示サイズの大型化とともに、大面積で均一な保護膜を高速で成膜する技術が求められている。基板搬送型の保護膜成膜装置において、蒸着材料を充填した蒸着ハースを搬送方向に対して複数列配置することにより、大面積の基板面に高速で均一に保護膜を形成する保護膜形成装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１２９３１１号公報

酸化マグネシウム（ＭｇＯ）保護膜の生産性を高めるためには成膜速度を高めて装置タクトを短縮する必要がある。そのために、従来は保護膜材料を蒸発させるための電子ビームへの投入電力を高めることで対応していたが、限界以上の電力を投入すると、保護膜材料にスプラッシュ現象が発生し、形成された保護膜の膜質が低下するとともに、膜質が不均一になるために成膜速度に上限があるいう課題があった。

この課題に対し、基板の搬送方向に蒸着材料を充填した複数の蒸着ハースを配置し、蒸発材料面の複数の点に電子ビームを照射することにより成膜速度をより高めるという方法が用いられるようになった。しかしながら、この方法では、基板の搬送方向に蒸着ハースが単数である場合に比べて、保護膜の結晶性が低下し、電子放出性能が低下したり、不均一になったりする。その結果、放電開始電圧の上昇や欠陥などが発生しＰＤＰの表示品質が低下するという課題があった。

本発明は、これらの課題を解決し、結晶性と均一性を高めて、さらに成膜速度を高めることが可能な保護膜の成膜方法と成膜装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明による保護膜の成膜方法は、蒸着材料が配置された複数の蒸着ハースにそれぞれエネルギービームを照射し、搬送移動する基板上に保護膜を成膜する保護膜の成膜方法であって、エネルギービームを基板の搬送方向に間隔Ｄを有して離間させた複数の照射点に照射させるとともに、照射点から基板までを距離Ｈだけ離間させ、間隔Ｄを距離Ｈよりも小として成膜している。

このような成膜方法によれば、成膜速度が増大するとともに、基板面への蒸発粒子の入射角度を最適にして保護膜の結晶性を改善することができる。

さらに、間隔Ｄの距離Ｈに対する比が０．３＜Ｄ／Ｈ＜１であることが望ましく、成膜速度を向上させてスプラッシュの発生を抑え、結晶性の良好な保護膜を成膜できる。

さらに、間隔Ｄの距離Ｈに対する比が０．５＜Ｄ／Ｈ＜１であることがより望ましく、照射点からの輻射熱による基板の温度上昇を抑えて基板の熱割れを防止し、安定的に結晶性の良好な保護膜を成膜できる。

さらに、蒸着材料が主成分として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含むことが望ましく、ＰＤＰ用の保護膜として最適の特性を有する保護膜を実現することができる。

また、本発明による保護膜の成膜装置は、少なくとも、蒸着材料が配置された複数の蒸着ハースと、蒸着材料にエネルギービームを照射するエネルギービーム発生手段と、蒸着材料からの蒸発粒子を蒸着させる基板と、基板を搬送する基板搬送手段とを備え、蒸着材料にエネルギービームを照射する照射点を基板の搬送方向に間隔Ｄを有して離間させるとともに、照射点から基板までを距離Ｈを有して離間させ、間隔Ｄを距離Ｈよりも小としている。

このような成膜装置によれば、成膜速度が増大するとともに、基板面への蒸発粒子の入射角度を最適にして保護膜の結晶性を改善することができる。

さらに、間隔Ｄの距離Ｈに対する比を０．３＜Ｄ／Ｈ＜１とすることが望ましく、成膜速度を向上させてスプラッシュの発生を抑え、結晶性の良好な保護膜を成膜できる。

さらに、間隔Ｄの距離Ｈに対する比を０．５＜Ｄ／Ｈ＜１とすることがより望ましく、照射点からの輻射熱による基板の温度上昇を抑えて基板の熱割れを防止し、安定的に結晶性の良好な保護膜を成膜できる。

以上のように本発明によれば、結晶性の優れた保護膜を高速に形成することができ、高品質のＰＤＰを高い生産性で製造することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態における保護膜の製造方法およびその製造装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
本発明の保護膜の製造方法および製造装置によって製造した保護膜は、ＰＤＰの誘電体膜を保護する保護膜として有用である。そこで、まずこの保護膜が適用されるＰＤＰについて説明する。

図１はＰＤＰの構造を示す斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１は、前面ガラス基板３などよりなる前面パネル２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面パネル１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着して構成されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。

前面パネル２の前面ガラス基板３上には、走査電極４および維持電極５よりなる一対の帯状の表示電極６と遮光層７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。前面ガラス基板３上には表示電極６と遮光層７とを覆うようにコンデンサとしての働きをする誘電体膜８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる保護膜９が形成されている。

また、背面パネル１０の背面ガラス基板１１上には、前面パネル２の走査電極４および維持電極５と直交する方向に、複数の帯状のアドレス電極１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体膜１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体膜１３上には放電空間１６を区切る所定の高さの隔壁１４が形成されている。隔壁１４間の溝にアドレス電極１２毎に、紫外線によって赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層１５が順次塗布して形成されている。走査電極４および維持電極５とアドレス電極１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極６方向に並んだ赤色、緑色、青色の蛍光体層１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

図２は本発明の実施の形態における保護膜の成膜装置の断面図であり、成膜装置は基板搬入室３０、基板予備加熱室３１、成膜室３２、基板冷却室３３、基板取出室３４より構成されている。図３は成膜室３２の平面図であり、４個の蒸着材料が充填された蒸着ハース４１と、エネルギービームとしての電子ビーム４４を発生させるための電子銃４２、排気ポンプ４３などを備えている。排気ポンプ４３としては、一般にクライオポンプおよびターボ分子ポンプが使用される。図２、図３において、矢印Ｃは基板の搬送方法を示す。

図３に示すように、成膜室３２には蒸着材料４０が充填された蒸着ハース４１と電子銃４２が複数設置されていて、この図面では高い生産性を実現するために各々が４個設置されている。各電子銃４２から発射された各２本の電子ビーム４４は蒸着材料４０面の照射点４５に入射して蒸着材料４０を加熱する。本発明の実施の形態では、基板搬送方向に並ぶ照射点４５の間隔をＤとし、照射点４５とその上の前面ガラス基板３との間隔をＨとしている。

ＰＤＰの誘電体膜８までが形成された前面ガラス基板３が基板搬送治具４８に載せられて、基板搬入室３０から搬入される。その後、前面ガラス基板３は基板予備加熱室３１に搬入されて真空に排気しながら予備加熱され、成膜室３２に搬入される。成膜室３２においては、電子銃４２から発射された電子ビーム４４を偏向させるとともに複数の照射点４５に集束させて、蒸着ハース４１上に収納された蒸着材料４０に照射する。これにより蒸着材料４０が加熱されて蒸発し、その上方を移動する前面ガラス基板３の誘電体膜８上に保護膜９となる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄膜が形成される。蒸着ハース４１は低速度で回転していて、蒸着材料４０における加熱位置を常に移動させて局所的な蒸発消失を防いでいる。保護膜９の形成が終了した後、前面ガラス基板３は基板冷却室３３に搬送されて真空中で所定の温度まで冷却した後、基板取出室３４に搬送されて取り出され、一連の作業が完了する。

このようにして形成された保護膜９としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄膜は、その成膜過程において、複数の照射点４５から蒸発粒子が入射するため、その入射量や入射角度などにより結晶性に大きな差ができる。このため、照射点４５の間隔Ｄと、照射点４５と前面ガラス基板３の非成膜面の間隔Ｈとの関係が保護膜９の結晶性に大きな影響を及ぼす。ＰＤＰにおいては、保護膜９の結晶性により２次電子放出特性が大きく変化し、ＰＤＰの表示品質に大きな影響を及ぼす。

図３に示すように、基板搬送方向に蒸着ハース４１を２組有して基板搬送方向に各２点の照射点４５に電子ビームを照射する成膜装置を用いて、基板搬送方向の照射点４５の間隔を変更して保護膜９としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜の物性およびＰＤＰの表示品質を調べた。図４は本発明の実施の形態における成膜装置による酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜の結晶性を示す図であり、Ｘ線回折分析による（１１１）配向の強度を、照射点４５と前面ガラス基板３との間隔Ｈに対する搬送方向の照射点４５の間隔Ｄの比、つまりＤ／Ｈの関数としてプロットしたものである。図４から搬送方向の照射点４５の間隔Ｄが照射点４５と前面ガラス基板３との間隔Ｈよりも小さいとき、すなわち比率が１より小さいときに結晶性の高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜が形成されていることがわかる。

また、同時に作成したＰＤＰの表示品質は、比率Ｄ／Ｈが１よりも小さい場合には良レベルであり、１よりも大きくなるとともに表示品質が悪化した。このことから搬送方向の照射点４５の間隔Ｄを、照射点４５と前面ガラス基板３との間隔Ｈよりも小さくすることにより、結晶性の高い酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を高速に形成することができ表示品質の優れたＰＤＰを製造することが可能となることがわかる。

ただし、比率Ｄ／Ｈが０．３よりも小さくなると、隣接する照射点４５が近すぎるために、成膜速度が不安定になり、スプラッシュの発生確率が高くなるなどの問題が生じるため、比率は０．３より大きいことが望ましい。また、比率Ｄ／Ｈが０．５よりも小さくなると、隣接する照射点４５からの輻射熱が強くなるため、輻射熱による温度上昇の勾配が急になり、前面ガラス基板３が熱割れを起こす確率が高くなる。このような問題を回避するためには、比率を０．５よりも大きくすることがより望ましい。

図３では基板搬送方向に一列２個の蒸着ハース４１が２組設置された例を示した。図５は、本発明の実施の形態における他の実施例を示す成膜室の平面図である。図５に示すように、基板搬送方向に蒸着材料４０を充填した一列２個の１組の蒸着ハース４１を備え、一つの蒸着ハース４１の基板搬送方向側に複数の位置に電子ビームを照射している。この構造によれば、成膜室の構造を簡略化できる。また、同図では蒸着ハース４１がドーナツ形状であるが、矩形のものやトラック形状のものでも構わない。蒸着材料４０面における電子ビームの形状をライン状にすると、さらに成膜速度を増大できる。

また、成膜装置の構成としては上述したもの以外に、例えば、温度プロファイルの設定条件に応じて、基板投入室３０と成膜室３２の間に複数個の基板予備加熱室３１を設けたものや、成膜室３２と基板取出室３４との間に複数個の基板冷却室３３を設けたものとしてもよい。

また、成膜室３２に配置される蒸着ハース４１や電子銃４２や排気ポンプ４３などの数は装置の搬送速度や成膜を行う前面ガラス基板３の大きさなどにより変わるものであり、図２や図３の数と異なるものでも構わない。

なお、以上の説明においては、保護膜９を電子ビーム蒸着法で形成する場合について説明したが、プラズマガンによる成膜の場合にも、成膜室３２を以上に説明したような構造にすることにより、同様の結晶性の改善効果が得られる。また、保護膜として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜を形成する場合について説明したが、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）などの金属酸化膜を成膜する場合などにも同様の結晶性の改善効果が得られる。

本発明によれば、結晶性の優れた保護膜を高速に形成することができるため、ＰＤＰ用の保護膜や、電子部品や表示装置などで用いる保護膜の成膜方法および成膜装置として有用である。

ＰＤＰの構造を示す斜視図 本発明の実施の形態における保護膜の成膜装置の断面図 同成膜装置の成膜室の平面図 同成膜装置による酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜の結晶性を示す図 本発明の実施の形態における他の成膜装置の成膜室の平面図

符号の説明

１ ＰＤＰ
２ 前面パネル
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ 遮光層
８ 誘電体膜
９ 保護膜
１０ 背面パネル
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体膜
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間
３０ 基板搬入室
３１ 基板予備加熱室
３２ 成膜室
３３ 基板冷却室
３４ 基板取出室
４０ 蒸着材料
４１ 蒸着ハース
４２ 電子銃
４３ 排気ポンプ
４４ 電子ビーム
４５ 照射点
４８ 基板搬送治具

Claims (7)

1. 蒸着材料が配置された複数の蒸着ハースにそれぞれエネルギービームを照射し、搬送移動する基板上に保護膜を成膜する保護膜の成膜方法であって、前記エネルギービームを前記基板の搬送方向に間隔Ｄを有して離間させた複数の照射点に照射させるとともに、前記照射点から前記基板までを距離Ｈだけ離間させ、前記間隔Ｄを前記距離Ｈよりも小として成膜することを特徴とする保護膜の成膜方法。
2. 前記間隔Ｄの距離Ｈに対する比が０．３＜Ｄ／Ｈ＜１であることを特徴とする請求項１に記載の保護膜の成膜方法。
3. 前記間隔Ｄの距離Ｈに対する比が０．５＜Ｄ／Ｈ＜１であることを特徴とする請求項２に記載の保護膜の成膜方法。
4. 蒸着材料が主成分として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の保護膜の成膜方法。
5. 少なくとも、蒸着材料が配置された複数の蒸着ハースと、前記蒸着材料にエネルギービームを照射するエネルギービーム発生手段と、前記蒸着材料からの蒸発粒子を蒸着させる基板と、前記基板を搬送する基板搬送手段とを備え、前記蒸着材料にエネルギービームを照射する照射点を前記基板の搬送方向に間隔Ｄを有して離間させるとともに、前記照射点から前記基板までを距離Ｈを有して離間させ、前記間隔Ｄを前記距離Ｈよりも小としたことを特徴とする保護膜の成膜装置。
6. 前記間隔Ｄの距離Ｈに対する比を０．３＜Ｄ／Ｈ＜１としたことを特徴とする請求項５に記載の保護膜の成膜装置。
7. 前記間隔Ｄの距離Ｈに対する比を０．５＜Ｄ／Ｈ＜１としたことを特徴とする請求項６に記載の保護膜の成膜装置。

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