成膜材料供給装置
【課題】良好な保護膜の形成を可能とし、保護膜成膜時にスプラッシュ発生がなく画素表示欠陥のないプラズマディスプレイパネルを実現する成膜材料供給装置を提供する。
【解決手段】ハースに成膜材料２２を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダ４３と、フィーダ４３から供給された成膜材料２２をハースに滑落させるシューター６０とを備え、シューター６０に、所定寸法以上の成膜材料２２のみをハースに供給する成膜材料選択部となる開口部６３を設けている。
【解決手段】ハースに成膜材料２２を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダ４３と、フィーダ４３から供給された成膜材料２２をハースに滑落させるシューター６０とを備え、シューター６０に、所定寸法以上の成膜材料２２のみをハースに供給する成膜材料選択部となる開口部６３を設けている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置用の成膜材料供給装置に関し、特にＡＣ型プラズマディスプレイパネルの保護膜を成膜する成膜装置の成膜材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能、視野角が広い、大型化が容易である、自発光で表示品質が高いなどの理由から広く普及しつつある。
【０００３】
ＡＣ型ＰＤＰは、前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、放電空間を複数に仕切るための隔壁を基板に配置し、かつ隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置している。さらに、放電により発光する赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を設けて複数の放電セルを構成している。放電によって発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発光することによりカラー表示を行っている。
【０００４】
このような構造のＰＤＰにおいては、基板の放電空間に露出する側が放電に晒され、イオン衝撃のスパッタリングにより表面状態が変化してしまうことを避けるために、基板の放電空間側に例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）材料による保護膜を形成している。このような保護膜の形成は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子などの成膜材料を電子ビームによって加熱して蒸発させる電子ビーム蒸着法により成膜する方法が一般的に用いられている。
【０００５】
このとき、成膜装置としての電子ビーム蒸着装置は、成膜室内に設けたハースに成膜材料を供給するための成膜材料供給装置を備え、ハース内の成膜材料に電子ビームを照射して成膜材料を蒸発させ、その蒸発ガスを移動する基板上に蒸着させることにより行われる。
【０００６】
これらのハースへの成膜材料の供給方法として、フィーダからシューター上に供給された成膜材料を、シューター上を滑落させながらハースに投入する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような構成の成膜材料供給装置において、成膜材料をフィーダに供給するときやフィーダによって成膜材料を送り出すときに、成膜材料と成膜材料供給装置との接触、あるいは成膜材料どうしの接触により、成膜材料が割れたり削れたりして小粒径の成膜材料を発生する。
【０００９】
この小粒径の成膜材料は、保護膜蒸着時にスプラッシュ（突沸）現象を引き起こす。スプラッシュ現象は、成膜材料に必要以上の電子ビームエネルギが与えられることによって発生する。このようなスプラッシュ現象が発生すると、スプラッシュ現象の発生により加熱された成膜材料が飛散して基板上に異物を形成する。このような異物がすでに基板上に形成されている表示電極や誘電体層などを破壊することや、さらには保護膜そのものを破壊して画像表示欠陥を発生させるといった課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決して良好な保護膜の形成を可能とし、画素表示欠陥のないＰＤＰの実現する成膜材料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の成膜材料供給装置は、ハースに成膜材料を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダと、フィーダから供給された成膜材料をハースに滑落させるシューターとを備え、シューターに、所定寸法以上の成膜材料のみをハースに供給する成膜材料選択部を設けている。
【００１２】
このような構成によれば、シューターからハースへ成膜材料を供給する際に、スプラッシュの発生しやすい小粒径の成膜材料はハースに供給させず、ハースでのスプラッシュの発生を抑制して良好な保護膜の形成を可能とし、画素表示欠陥のないＰＤＰを実現することができる。
【００１３】
さらに、シューターは成膜材料が滑落する底面部を有し、成膜材料選択部が底面部に設けた開口部であってもよい。このような構成によれば、シューター上を成膜材料が滑落する際に、開口部を通過させて小粒径の成膜材料をシューター上から落下させて排除し、簡単な構成でスプラッシュ現象の発生を抑制できる成膜材料供給装置を実現できる。
【００１４】
さらに、所定寸法が成膜材料の平均粒子径であることが望ましい。このような構成によれば、成膜材料の粒子径と電子ビームエネルギとの設定をマッチングさせて確実にスプラッシュ現象の発生を抑制することができる。
【００１５】
さらに、シューターに、シューターに振動を付与する振動付与部を設けることが望ましい。このような構成によれば、確実にシューター上から所定寸法未満の成膜材料を落下させて排除することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の成膜材料供給装置によれば、スプラッシュ発生の原因となる小粒径の成膜材料を除去してハースに供給することができ、保護膜の成膜時にスプラッシュ発生を防止し画素欠陥のないＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＡＣ型ＰＤＰの構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態における成膜材料供給装置を用いてＰＤＰ用の保護膜を形成するための成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】従来の成膜材料供給装置におけるシューターの構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態における成膜材料供給装置のシューターの斜視図である。
【図５】実施の形態における成膜材料供給装置の材料フィーダとシューターとの連結状態を示す断面図である。
【図６】同シューターの底部開口径とスプラッシュ発生数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における成膜材料供給装置について図を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態）
まず、ＰＤＰの構造について図１を用いて説明する。図１はＡＣ型ＰＤＰの構造を示す斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部がガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、キセノン（Ｘｅ）とネオン（Ｎｅ）などの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００２０】
前面板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とブラックストライプ（遮光層）７とが、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とを覆うように電荷を保持してコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその上に保護膜９が形成されている。
【００２１】
また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板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、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層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間の溝ごとに、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空間１６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を有する放電空間１６がカラー表示のための画素になる。
【００２２】
次に、保護膜９を形成するための成膜装置について説明する。図２は本発明の一実施の形態における成膜材料供給装置を用いてＰＤＰ１用の保護膜９を形成するための成膜装置の概略構成を示す断面図である。成膜装置２０は、成膜材料を電子ビームで加熱、溶融して蒸着させる電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置である。
【００２３】
成膜装置２０は、真空槽である真空チャンバ２１の内部に、成膜材料２２を満たしたハース２３が配置されている。真空チャンバ２１の側壁には電子ビーム源２４が設置され、電子ビーム源２４から電子ビーム２５をハース２３上の成膜材料２２に照射する。電子ビーム２５の照射は、ハース２３の側面に配置された磁気回路（図示せず）による電磁石を制御することにより、その照射位置を制御できる。また、真空チャンバ２１を真空排気するための排気ポンプ２６や真空度を計測するための真空計２７などが設けられている。
【００２４】
また、ハース２３の略上方には、ＰＤＰ１の前面ガラス基板３上に表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７、および誘電体層８が形成された前面板２が設置され、さらに、この前面板２の上方には成膜時に前面板２を加熱するための加熱ヒーター２８が設置されている。そして、前面板２とハース２３との間には、シャッター板２９が設けられ、シャッター板２９を回転させることにより成膜時以外のタイミングで蒸着粒子３０が不用意に前面板２に付着するのを防止するようにしている。なお、前面板２に成膜された保護膜９の膜厚を膜厚モニタ３１で随時、計測するようにしている。
【００２５】
ＰＤＰ１の保護膜９としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄膜が用いられる。そこで本発明の一実施の形態では、成膜材料２２としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の成膜材料を用いている。
【００２６】
ハース２３に収容した成膜材料２２に電子ビーム２５を照射して、成膜材料２２を蒸発させ、その蒸発ガスを、前面板２の誘電体層８上に蒸着させることにより保護膜９の形成が行われる。また、図２に示すように、ハース２３は回転軸３２によって回転可能な構成となっており、ハース２３において成膜材料２２が供給される位置と、電子ビーム２５が照射される位置とを異ならせるようにしている。
【００２７】
成膜装置２０には、ハース２３内の成膜材料２２が、成膜に伴う加熱、蒸発により消費されるため、成膜材料２２を補給するための成膜材料供給装置４０が連結されている。成膜材料供給装置４０は材料ホッパー４１と、材料ホッパー４１の排出口４２の直下に配置された材料フィーダ４３と、材料フィーダ４３のフィーダ排出口４４に連結されたシューター４５とからなる。なお、材料ホッパー４１、材料フィーダ４３は、真空排気された真空槽チャンバ（図示せず）に設置され、成膜材料２２である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に吸着した水分を除去する作用とともに、成膜材料２２を供給する際の真空チャンバ２１内の真空度低下を最小限に抑える予備真空室となる。
【００２８】
また、成膜材料供給装置４０の材料ホッパー４１の排出口４２には開閉弁（図示せず）が設けられ、開閉弁の開閉によって材料フィーダ４３への成膜材料２２の投入を制御している。また、図２に示すように、材料フィーダ４３はその下部に駆動モータ４３ａを備え、駆動モータ４３ａの駆動軸４３ｂが容器４３ｃ内のスクリュー（図示せず）などに連結されている。容器４３ｃ内のスクリューの回転によって、材料ホッパー４１から材料フィーダ４３の容器４３ｃに投入された成膜材料２２が容器４３ｃの底部から上部に搬送されて、傾斜した容器４３ｃの上端面のフィーダ排出口４４よりシューター４５に滑落するようにしている。
【００２９】
シューター４５への成膜材料２２の供給量、すなわちハース２３の成膜材料２２の供給量の制御は、駆動モータ４３ａの回転数などを制御することによって行うことができる。
【００３０】
次に、図２を参照しながら成膜材料２２をハース２３に供給する工程について詳細に説明する。材料ホッパー４１には、連続運転する期間に応じて、必要量の成膜材料２２である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が収納される。例えば、成膜装置２０を所定期間連続運転する場合、その期間にハース２３で消費される量に相当する成膜材料２２を材料ホッパー４１に収納しておく。材料ホッパー４１の下部は漏斗状になっていて、排出口４２に設けた開閉弁の開閉を制御して材料フィーダ４３への供給を制御し、材料フィーダ４３の容器４３ｃ内の成膜材料２２の量が略一定となるように制御している。
【００３１】
フィーダ４３は容器４３ｃの内周面に軸心を傾斜して回転するリボン状のスクリューを備え、駆動軸４３ｂによって駆動モータ４３ａに連結されている。容器４３ｃは水平面に対して５０度〜６０度の角度で傾斜している。
【００３２】
材料フィーダ４３の容器４３ｃに供給された成膜材料２２は、回転するスクリューの回転によって容器４３ｃの上方に移送され、容器４３ｃの最も低くなっている上端面のフィーダ排出口４４からシューター４５の上端部４５ａに所定の供給量が滑落供給される。
【００３３】
シューター４５は、その上端部４５ａが容器４３ｃの上端面に位置し、下端部４５ｂがハース２３に位置するように、全体として容器４３ｃからハース２３に向けて傾斜して構成されている。すなわち、シューター４５の上端部４５ａに供給された成膜材料２２が、シューター４５を滑落しながらハース２３に供給される。
【００３４】
図３は、従来の成膜材料供給装置におけるシューター５０の構成を示す斜視図である。図３に示すように、シューター５０は、薄板部材などにより構成され、大粒径成膜材料５５、小粒径成膜材料５６よりなる成膜材料２２が滑落する面となる底面部５１と、成膜材料２２が滑落する際の案内板の役割を果たす側面部５２とにより構成されている。また、シューター５０の上端部５０ａから下端部５０ｂに向けて側面部５２により形成される通路面積を縮小するように構成して、ハース２３の所定位置への成膜材料２２の供給を確実に行うようにしている。
【００３５】
前述のように、ＰＤＰ１の保護膜９としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を主成分とする材料を用いている。したがって、成膜材料２２としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を主成分材料として材料調整した焼結体や単結晶粉砕品などの材料を用いている。
【００３６】
上記のような構造の成膜材料供給装置において、成膜材料２２を材料ホッパー４１から材料フィーダ４３に供給する際や移送や送出する際に、成膜材料２２が材料ホッパー４１や材料フィーダ４３の底面や側面に衝突したり成膜材料２２同士が衝突したりする。その結果、成膜材料２２が割れたり削れたりして粒径が小さくなる。
【００３７】
したがって、図３に示す従来のシューター５０においては、この成膜材料２２のうちの小粒径成膜材料５６と大粒径成膜材料５５とが、ともにシューター５０を滑落し、ハース２３上に供給される。ハース２３に供給されたこのような小粒径成膜材料５６は保護膜９を蒸着形成する際にスプラッシュ（突沸）現象を引き起こす。
【００３８】
スプラッシュ現象によって小粒径成膜材料５６が飛散して表示電極６や誘電体層８が形成された前面板２に衝突すると、前面板２にすでに形成された表示電極６や誘電体層８を破壊したり、保護膜９上に異物として形成されたりする。その結果、画像表示欠陥を発生させる。
【００３９】
図４は、実施の形態における成膜材料供給装置４０のシューター６０の斜視図である。また、図５は材料フィーダ４３とシューター６０の連結状態を示す断面図である。図４および図５に示すように、本実施の形態における成膜材料供給装置４０のシューター６０は、底面部６１と側面部６２とにより構成されている。また、シューター６０には、所定寸法以上の成膜材料２２のみをハース２３に供給する成膜材料選択部となる開口部６３が、シューター６０の底面部６１に設けられている。
【００４０】
前述のように、成膜材料供給装置４０の側面や底面と衝突したり、および成膜材料２２どうしで接触して割れたり削れたりして粒子径が小さくなった小粒径成膜材料６４と元々の大粒径成膜材料６５が混在してシューター６０に供給される。
【００４１】
本実施の形態では、これらの小粒径成膜材料６４と大粒径成膜材料６５とがシューター６０上を滑落する際に、成膜材料選択部となる開口部６３から所定寸法未満の小粒径成膜材料６４を落下させて排除し、所定寸法以上の大粒径成膜材料６５のみをハース２３に供給するようにしている。すなわち、図５に示すように、開口部６３の開口径Ａより粒径の小さい小粒径成膜材料６４は開口部６３より落下する。また、開口部６３の開口径Ａより粒径の大きい大粒径成膜材料６５は、開口部６３より落下せずにハース２３上に供給される。したがって、ハース２３上に供給される成膜材料２２は、所定の電子ビームエネルギを照射してもスプラッシュ現象の発生のない大粒径成膜材料６５のみとなり、ハース２３ではスプラッシュ現象の発生がない安定した蒸着を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、開口部６３の所定寸法を成膜材料２２の平均粒子径としている。図４に示すように、成膜材料２２が平板形状である場合、シューター６０の底面部６１に落下した成膜材料２２は、小粒径成膜材料６４であろうが大粒径成膜材料６５であろうが、底面部６１にその平面部を接するよう滑落する。このような、平板形状で矩形形状の成膜材料２２の場合には、成膜材料２２の最大長さである対角線長さを代表長さとして平均粒子径としてもよい。一方、成膜材料２２が球形形状などの場合にはその径を代表長さとして平均粒子径としている。
【００４３】
いずれにしても、このような成膜材料２２のうちの平均粒子径未満の成膜材料２２が開口部６３から落下するように、開口部６３の開口径を設定することが望ましい。開口径が大きすぎれば、ハース２３上に供給される成膜材料２２の粒径は大きくなり、スプラッシュ現象発生の抑止効果は高くなるが、開口部６３より落下して利用されない成膜材料２２が増えて材料の利用効率が低下する。逆に開口径が小さすぎれば、ハース２３上に供給される小粒径成膜材料６４の材料の比率が増えてスプラッシュ現象の発生が増加する。したがって、開口径はスプラッシュ抑制効果と材料利用効率より、材料フィーダ４３からシューター６０に供給される成膜材料２２の平均粒径に設定することが望ましく、成膜材料２２の粒子径と電子ビームエネルギとの設定をマッチングさせて確実にスプラッシュ現象の発生を抑制することができる。
【００４４】
図６は、シューター６０の底面部６１に設けた開口部６３の開口径Ａとスプラッシュ発生数を示す。横軸には成膜材料２２の平均粒子径に対する開口部６３の代表長さの比を示し、縦軸には開口部６３の代表長さと平均粒子径とが等しい場合を基準とした場合の、単位時間（分）当たりのスプラッシュ発生回数を示している。図６より、開口部６３の代表長さを平均粒子径よりも小さくすると、スプラッシュ発生回数が増加し、平均粒子径よりも大きくしてもスプラッシュ発生回数が極端に減少することはないことがわかる。したがって、開口部６３の代表長さは平均粒子径と同等であればよいことがわかる。
【００４５】
以上の説明では成膜材料２２として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）用いた場合について説明したが、成膜材料２２として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限ることはない。また、ＰＤＰの保護膜形成に限らず、広く電子ビーム蒸着法で成膜する装置の成膜材料供給装置に適応できる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、図４に示すように、シューター６０に振動子と振動軸などからなる振動付与部６８を備えている。振動子は超音波振動子または磁歪振動子によって構成される。振動方向はシューター６０の底面部６１に平行な方向、または底面部６１に垂直な方向のいずれでも良い。そして、振動の振幅、周波数、加速度なども目詰まり防止効果などから適宜決定される。このような構成によれば、振動により開口部６３より落下する小粒径成膜材料６４をシューター６０上から落下させる確率が向上し、小粒径成膜材料６４の除去効果が向上するとともに、開口部６３に小粒径成膜材料６４や大粒径成膜材料６５が詰まるのを防止できる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、図５に示すように、シューター６０の下部に開口部６３より落下した小粒径成膜材料６４を回収するための回収トレー６９を備えている。このような構成によれば、落下した小粒径成膜材料６４によって成膜装置を汚染することがなくなり、メンテナンス性を向上させることができる。
【００４８】
なお、開口部６３の開口形状は、成膜材料の形状やその平均粒子径を算出する際の代表長さの選定条件に合わせて、丸、角、メッシュなど適宜選定される。
【００４９】
なお、上述の実施の形態では、成膜材料選択部として、シューター６０の底面部６１に開口部６３を設けているが、シューター６０上を滑落する際の粒子径の違いによる滑落速度の違い、あるいは質量の違いなどによって選別選択するようにしてもよい。
【００５０】
以上の説明では成膜材料２２として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）用いた場合について説明したが、成膜材料２２として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限ることはない。また、ＰＤＰの保護膜形成に限らず、広く電子ビーム蒸着法で成膜する装置の成膜材料供給装置に適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明による成膜材料供給装置によれば、成膜時のスプラッシュ発生による歩留まり低下を防止することが可能となり、広く薄膜成膜装置などに適用が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ（遮光層）
８ 誘電体層
９ 保護膜
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間
２０ 成膜装置
２１ 真空チャンバ
２２ 成膜材料
２３ ハース
２４ 電子ビーム源
２５ 電子ビーム
２６ 排気ポンプ
２７ 真空計
２８ 加熱ヒーター
２９ シャッター板
３０ 蒸着粒子
３１ 膜厚モニタ
３２ 回転軸
４０ 成膜材料供給装置
４１ 材料ホッパー
４２ 排出口
４３ 材料フィーダ
４３ａ 駆動モータ
４３ｂ 駆動軸
４３ｃ 容器
４４ フィーダ排出口
４５，５０，６０ シューター
４５ａ，５０ａ 上端部
４５ｂ，５０ｂ 下端部
５１，６１ 底面部
５２，６２ 側面部
５５，６５ 大粒径成膜材料
５６，６４ 小粒径成膜材料
６３ 開口部
６８ 振動付与部
６９ 回収トレー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置用の成膜材料供給装置に関し、特にＡＣ型プラズマディスプレイパネルの保護膜を成膜する成膜装置の成膜材料供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、液晶パネルに比べて高速の表示が可能、視野角が広い、大型化が容易である、自発光で表示品質が高いなどの理由から広く普及しつつある。
【０００３】
ＡＣ型ＰＤＰは、前面側が透明な一対の基板を基板間に放電空間が形成されるように対向配置するとともに、放電空間を複数に仕切るための隔壁を基板に配置し、かつ隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように基板に電極群を配置している。さらに、放電により発光する赤色、緑色、青色に発光する蛍光体を設けて複数の放電セルを構成している。放電によって発生する波長の短い真空紫外光によって蛍光体を励起し、赤色、緑色、青色の放電セルからそれぞれ赤色、緑色、青色の可視光を発光することによりカラー表示を行っている。
【０００４】
このような構造のＰＤＰにおいては、基板の放電空間に露出する側が放電に晒され、イオン衝撃のスパッタリングにより表面状態が変化してしまうことを避けるために、基板の放電空間側に例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）材料による保護膜を形成している。このような保護膜の形成は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粒子などの成膜材料を電子ビームによって加熱して蒸発させる電子ビーム蒸着法により成膜する方法が一般的に用いられている。
【０００５】
このとき、成膜装置としての電子ビーム蒸着装置は、成膜室内に設けたハースに成膜材料を供給するための成膜材料供給装置を備え、ハース内の成膜材料に電子ビームを照射して成膜材料を蒸発させ、その蒸発ガスを移動する基板上に蒸着させることにより行われる。
【０００６】
これらのハースへの成膜材料の供給方法として、フィーダからシューター上に供給された成膜材料を、シューター上を滑落させながらハースに投入する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような構成の成膜材料供給装置において、成膜材料をフィーダに供給するときやフィーダによって成膜材料を送り出すときに、成膜材料と成膜材料供給装置との接触、あるいは成膜材料どうしの接触により、成膜材料が割れたり削れたりして小粒径の成膜材料を発生する。
【０００９】
この小粒径の成膜材料は、保護膜蒸着時にスプラッシュ（突沸）現象を引き起こす。スプラッシュ現象は、成膜材料に必要以上の電子ビームエネルギが与えられることによって発生する。このようなスプラッシュ現象が発生すると、スプラッシュ現象の発生により加熱された成膜材料が飛散して基板上に異物を形成する。このような異物がすでに基板上に形成されている表示電極や誘電体層などを破壊することや、さらには保護膜そのものを破壊して画像表示欠陥を発生させるといった課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決して良好な保護膜の形成を可能とし、画素表示欠陥のないＰＤＰの実現する成膜材料供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の成膜材料供給装置は、ハースに成膜材料を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダと、フィーダから供給された成膜材料をハースに滑落させるシューターとを備え、シューターに、所定寸法以上の成膜材料のみをハースに供給する成膜材料選択部を設けている。
【００１２】
このような構成によれば、シューターからハースへ成膜材料を供給する際に、スプラッシュの発生しやすい小粒径の成膜材料はハースに供給させず、ハースでのスプラッシュの発生を抑制して良好な保護膜の形成を可能とし、画素表示欠陥のないＰＤＰを実現することができる。
【００１３】
さらに、シューターは成膜材料が滑落する底面部を有し、成膜材料選択部が底面部に設けた開口部であってもよい。このような構成によれば、シューター上を成膜材料が滑落する際に、開口部を通過させて小粒径の成膜材料をシューター上から落下させて排除し、簡単な構成でスプラッシュ現象の発生を抑制できる成膜材料供給装置を実現できる。
【００１４】
さらに、所定寸法が成膜材料の平均粒子径であることが望ましい。このような構成によれば、成膜材料の粒子径と電子ビームエネルギとの設定をマッチングさせて確実にスプラッシュ現象の発生を抑制することができる。
【００１５】
さらに、シューターに、シューターに振動を付与する振動付与部を設けることが望ましい。このような構成によれば、確実にシューター上から所定寸法未満の成膜材料を落下させて排除することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の成膜材料供給装置によれば、スプラッシュ発生の原因となる小粒径の成膜材料を除去してハースに供給することができ、保護膜の成膜時にスプラッシュ発生を防止し画素欠陥のないＰＤＰを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ＡＣ型ＰＤＰの構造を示す斜視図である。
【図２】実施の形態における成膜材料供給装置を用いてＰＤＰ用の保護膜を形成するための成膜装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】従来の成膜材料供給装置におけるシューターの構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態における成膜材料供給装置のシューターの斜視図である。
【図５】実施の形態における成膜材料供給装置の材料フィーダとシューターとの連結状態を示す断面図である。
【図６】同シューターの底部開口径とスプラッシュ発生数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における成膜材料供給装置について図を用いて説明するが、本発明の実施の態様はこれに限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態）
まず、ＰＤＰの構造について図１を用いて説明する。図１はＡＣ型ＰＤＰの構造を示す斜視図である。図１に示すように、ＰＤＰ１は前面ガラス基板３などよりなる前面板２と、背面ガラス基板１１などよりなる背面板１０とが対向して配置され、その外周部がガラスフリットなどからなる封着材によって気密封着されている。封着されたＰＤＰ１内部の放電空間１６には、キセノン（Ｘｅ）とネオン（Ｎｅ）などの放電ガスが５５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。
【００２０】
前面板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とブラックストライプ（遮光層）７とが、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とを覆うように電荷を保持してコンデンサとしての働きをする誘電体層８が形成され、さらにその上に保護膜９が形成されている。
【００２１】
また、背面板１０の背面ガラス基板１１上には、前面板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、これを下地誘電体層１３が被覆している。さらに、アドレス電極１２間の下地誘電体層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間の溝ごとに、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空間１６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を有する放電空間１６がカラー表示のための画素になる。
【００２２】
次に、保護膜９を形成するための成膜装置について説明する。図２は本発明の一実施の形態における成膜材料供給装置を用いてＰＤＰ１用の保護膜９を形成するための成膜装置の概略構成を示す断面図である。成膜装置２０は、成膜材料を電子ビームで加熱、溶融して蒸着させる電子ビーム（ＥＢ）蒸着装置である。
【００２３】
成膜装置２０は、真空槽である真空チャンバ２１の内部に、成膜材料２２を満たしたハース２３が配置されている。真空チャンバ２１の側壁には電子ビーム源２４が設置され、電子ビーム源２４から電子ビーム２５をハース２３上の成膜材料２２に照射する。電子ビーム２５の照射は、ハース２３の側面に配置された磁気回路（図示せず）による電磁石を制御することにより、その照射位置を制御できる。また、真空チャンバ２１を真空排気するための排気ポンプ２６や真空度を計測するための真空計２７などが設けられている。
【００２４】
また、ハース２３の略上方には、ＰＤＰ１の前面ガラス基板３上に表示電極６とブラックストライプ（遮光層）７、および誘電体層８が形成された前面板２が設置され、さらに、この前面板２の上方には成膜時に前面板２を加熱するための加熱ヒーター２８が設置されている。そして、前面板２とハース２３との間には、シャッター板２９が設けられ、シャッター板２９を回転させることにより成膜時以外のタイミングで蒸着粒子３０が不用意に前面板２に付着するのを防止するようにしている。なお、前面板２に成膜された保護膜９の膜厚を膜厚モニタ３１で随時、計測するようにしている。
【００２５】
ＰＤＰ１の保護膜９としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の薄膜が用いられる。そこで本発明の一実施の形態では、成膜材料２２としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の成膜材料を用いている。
【００２６】
ハース２３に収容した成膜材料２２に電子ビーム２５を照射して、成膜材料２２を蒸発させ、その蒸発ガスを、前面板２の誘電体層８上に蒸着させることにより保護膜９の形成が行われる。また、図２に示すように、ハース２３は回転軸３２によって回転可能な構成となっており、ハース２３において成膜材料２２が供給される位置と、電子ビーム２５が照射される位置とを異ならせるようにしている。
【００２７】
成膜装置２０には、ハース２３内の成膜材料２２が、成膜に伴う加熱、蒸発により消費されるため、成膜材料２２を補給するための成膜材料供給装置４０が連結されている。成膜材料供給装置４０は材料ホッパー４１と、材料ホッパー４１の排出口４２の直下に配置された材料フィーダ４３と、材料フィーダ４３のフィーダ排出口４４に連結されたシューター４５とからなる。なお、材料ホッパー４１、材料フィーダ４３は、真空排気された真空槽チャンバ（図示せず）に設置され、成膜材料２２である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に吸着した水分を除去する作用とともに、成膜材料２２を供給する際の真空チャンバ２１内の真空度低下を最小限に抑える予備真空室となる。
【００２８】
また、成膜材料供給装置４０の材料ホッパー４１の排出口４２には開閉弁（図示せず）が設けられ、開閉弁の開閉によって材料フィーダ４３への成膜材料２２の投入を制御している。また、図２に示すように、材料フィーダ４３はその下部に駆動モータ４３ａを備え、駆動モータ４３ａの駆動軸４３ｂが容器４３ｃ内のスクリュー（図示せず）などに連結されている。容器４３ｃ内のスクリューの回転によって、材料ホッパー４１から材料フィーダ４３の容器４３ｃに投入された成膜材料２２が容器４３ｃの底部から上部に搬送されて、傾斜した容器４３ｃの上端面のフィーダ排出口４４よりシューター４５に滑落するようにしている。
【００２９】
シューター４５への成膜材料２２の供給量、すなわちハース２３の成膜材料２２の供給量の制御は、駆動モータ４３ａの回転数などを制御することによって行うことができる。
【００３０】
次に、図２を参照しながら成膜材料２２をハース２３に供給する工程について詳細に説明する。材料ホッパー４１には、連続運転する期間に応じて、必要量の成膜材料２２である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が収納される。例えば、成膜装置２０を所定期間連続運転する場合、その期間にハース２３で消費される量に相当する成膜材料２２を材料ホッパー４１に収納しておく。材料ホッパー４１の下部は漏斗状になっていて、排出口４２に設けた開閉弁の開閉を制御して材料フィーダ４３への供給を制御し、材料フィーダ４３の容器４３ｃ内の成膜材料２２の量が略一定となるように制御している。
【００３１】
フィーダ４３は容器４３ｃの内周面に軸心を傾斜して回転するリボン状のスクリューを備え、駆動軸４３ｂによって駆動モータ４３ａに連結されている。容器４３ｃは水平面に対して５０度〜６０度の角度で傾斜している。
【００３２】
材料フィーダ４３の容器４３ｃに供給された成膜材料２２は、回転するスクリューの回転によって容器４３ｃの上方に移送され、容器４３ｃの最も低くなっている上端面のフィーダ排出口４４からシューター４５の上端部４５ａに所定の供給量が滑落供給される。
【００３３】
シューター４５は、その上端部４５ａが容器４３ｃの上端面に位置し、下端部４５ｂがハース２３に位置するように、全体として容器４３ｃからハース２３に向けて傾斜して構成されている。すなわち、シューター４５の上端部４５ａに供給された成膜材料２２が、シューター４５を滑落しながらハース２３に供給される。
【００３４】
図３は、従来の成膜材料供給装置におけるシューター５０の構成を示す斜視図である。図３に示すように、シューター５０は、薄板部材などにより構成され、大粒径成膜材料５５、小粒径成膜材料５６よりなる成膜材料２２が滑落する面となる底面部５１と、成膜材料２２が滑落する際の案内板の役割を果たす側面部５２とにより構成されている。また、シューター５０の上端部５０ａから下端部５０ｂに向けて側面部５２により形成される通路面積を縮小するように構成して、ハース２３の所定位置への成膜材料２２の供給を確実に行うようにしている。
【００３５】
前述のように、ＰＤＰ１の保護膜９としては酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を主成分とする材料を用いている。したがって、成膜材料２２としては、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を主成分材料として材料調整した焼結体や単結晶粉砕品などの材料を用いている。
【００３６】
上記のような構造の成膜材料供給装置において、成膜材料２２を材料ホッパー４１から材料フィーダ４３に供給する際や移送や送出する際に、成膜材料２２が材料ホッパー４１や材料フィーダ４３の底面や側面に衝突したり成膜材料２２同士が衝突したりする。その結果、成膜材料２２が割れたり削れたりして粒径が小さくなる。
【００３７】
したがって、図３に示す従来のシューター５０においては、この成膜材料２２のうちの小粒径成膜材料５６と大粒径成膜材料５５とが、ともにシューター５０を滑落し、ハース２３上に供給される。ハース２３に供給されたこのような小粒径成膜材料５６は保護膜９を蒸着形成する際にスプラッシュ（突沸）現象を引き起こす。
【００３８】
スプラッシュ現象によって小粒径成膜材料５６が飛散して表示電極６や誘電体層８が形成された前面板２に衝突すると、前面板２にすでに形成された表示電極６や誘電体層８を破壊したり、保護膜９上に異物として形成されたりする。その結果、画像表示欠陥を発生させる。
【００３９】
図４は、実施の形態における成膜材料供給装置４０のシューター６０の斜視図である。また、図５は材料フィーダ４３とシューター６０の連結状態を示す断面図である。図４および図５に示すように、本実施の形態における成膜材料供給装置４０のシューター６０は、底面部６１と側面部６２とにより構成されている。また、シューター６０には、所定寸法以上の成膜材料２２のみをハース２３に供給する成膜材料選択部となる開口部６３が、シューター６０の底面部６１に設けられている。
【００４０】
前述のように、成膜材料供給装置４０の側面や底面と衝突したり、および成膜材料２２どうしで接触して割れたり削れたりして粒子径が小さくなった小粒径成膜材料６４と元々の大粒径成膜材料６５が混在してシューター６０に供給される。
【００４１】
本実施の形態では、これらの小粒径成膜材料６４と大粒径成膜材料６５とがシューター６０上を滑落する際に、成膜材料選択部となる開口部６３から所定寸法未満の小粒径成膜材料６４を落下させて排除し、所定寸法以上の大粒径成膜材料６５のみをハース２３に供給するようにしている。すなわち、図５に示すように、開口部６３の開口径Ａより粒径の小さい小粒径成膜材料６４は開口部６３より落下する。また、開口部６３の開口径Ａより粒径の大きい大粒径成膜材料６５は、開口部６３より落下せずにハース２３上に供給される。したがって、ハース２３上に供給される成膜材料２２は、所定の電子ビームエネルギを照射してもスプラッシュ現象の発生のない大粒径成膜材料６５のみとなり、ハース２３ではスプラッシュ現象の発生がない安定した蒸着を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、開口部６３の所定寸法を成膜材料２２の平均粒子径としている。図４に示すように、成膜材料２２が平板形状である場合、シューター６０の底面部６１に落下した成膜材料２２は、小粒径成膜材料６４であろうが大粒径成膜材料６５であろうが、底面部６１にその平面部を接するよう滑落する。このような、平板形状で矩形形状の成膜材料２２の場合には、成膜材料２２の最大長さである対角線長さを代表長さとして平均粒子径としてもよい。一方、成膜材料２２が球形形状などの場合にはその径を代表長さとして平均粒子径としている。
【００４３】
いずれにしても、このような成膜材料２２のうちの平均粒子径未満の成膜材料２２が開口部６３から落下するように、開口部６３の開口径を設定することが望ましい。開口径が大きすぎれば、ハース２３上に供給される成膜材料２２の粒径は大きくなり、スプラッシュ現象発生の抑止効果は高くなるが、開口部６３より落下して利用されない成膜材料２２が増えて材料の利用効率が低下する。逆に開口径が小さすぎれば、ハース２３上に供給される小粒径成膜材料６４の材料の比率が増えてスプラッシュ現象の発生が増加する。したがって、開口径はスプラッシュ抑制効果と材料利用効率より、材料フィーダ４３からシューター６０に供給される成膜材料２２の平均粒径に設定することが望ましく、成膜材料２２の粒子径と電子ビームエネルギとの設定をマッチングさせて確実にスプラッシュ現象の発生を抑制することができる。
【００４４】
図６は、シューター６０の底面部６１に設けた開口部６３の開口径Ａとスプラッシュ発生数を示す。横軸には成膜材料２２の平均粒子径に対する開口部６３の代表長さの比を示し、縦軸には開口部６３の代表長さと平均粒子径とが等しい場合を基準とした場合の、単位時間（分）当たりのスプラッシュ発生回数を示している。図６より、開口部６３の代表長さを平均粒子径よりも小さくすると、スプラッシュ発生回数が増加し、平均粒子径よりも大きくしてもスプラッシュ発生回数が極端に減少することはないことがわかる。したがって、開口部６３の代表長さは平均粒子径と同等であればよいことがわかる。
【００４５】
以上の説明では成膜材料２２として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）用いた場合について説明したが、成膜材料２２として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限ることはない。また、ＰＤＰの保護膜形成に限らず、広く電子ビーム蒸着法で成膜する装置の成膜材料供給装置に適応できる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、図４に示すように、シューター６０に振動子と振動軸などからなる振動付与部６８を備えている。振動子は超音波振動子または磁歪振動子によって構成される。振動方向はシューター６０の底面部６１に平行な方向、または底面部６１に垂直な方向のいずれでも良い。そして、振動の振幅、周波数、加速度なども目詰まり防止効果などから適宜決定される。このような構成によれば、振動により開口部６３より落下する小粒径成膜材料６４をシューター６０上から落下させる確率が向上し、小粒径成膜材料６４の除去効果が向上するとともに、開口部６３に小粒径成膜材料６４や大粒径成膜材料６５が詰まるのを防止できる。
【００４７】
なお、本実施の形態においては、図５に示すように、シューター６０の下部に開口部６３より落下した小粒径成膜材料６４を回収するための回収トレー６９を備えている。このような構成によれば、落下した小粒径成膜材料６４によって成膜装置を汚染することがなくなり、メンテナンス性を向上させることができる。
【００４８】
なお、開口部６３の開口形状は、成膜材料の形状やその平均粒子径を算出する際の代表長さの選定条件に合わせて、丸、角、メッシュなど適宜選定される。
【００４９】
なお、上述の実施の形態では、成膜材料選択部として、シューター６０の底面部６１に開口部６３を設けているが、シューター６０上を滑落する際の粒子径の違いによる滑落速度の違い、あるいは質量の違いなどによって選別選択するようにしてもよい。
【００５０】
以上の説明では成膜材料２２として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）用いた場合について説明したが、成膜材料２２として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限ることはない。また、ＰＤＰの保護膜形成に限らず、広く電子ビーム蒸着法で成膜する装置の成膜材料供給装置に適応できる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明による成膜材料供給装置によれば、成膜時のスプラッシュ発生による歩留まり低下を防止することが可能となり、広く薄膜成膜装置などに適用が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ＰＤＰ
２ 前面板
３ 前面ガラス基板
４ 走査電極
５ 維持電極
６ 表示電極
７ ブラックストライプ（遮光層）
８ 誘電体層
９ 保護膜
１０ 背面板
１１ 背面ガラス基板
１２ アドレス電極
１３ 下地誘電体層
１４ 隔壁
１５ 蛍光体層
１６ 放電空間
２０ 成膜装置
２１ 真空チャンバ
２２ 成膜材料
２３ ハース
２４ 電子ビーム源
２５ 電子ビーム
２６ 排気ポンプ
２７ 真空計
２８ 加熱ヒーター
２９ シャッター板
３０ 蒸着粒子
３１ 膜厚モニタ
３２ 回転軸
４０ 成膜材料供給装置
４１ 材料ホッパー
４２ 排出口
４３ 材料フィーダ
４３ａ 駆動モータ
４３ｂ 駆動軸
４３ｃ 容器
４４ フィーダ排出口
４５，５０，６０ シューター
４５ａ，５０ａ 上端部
４５ｂ，５０ｂ 下端部
５１，６１ 底面部
５２，６２ 側面部
５５，６５ 大粒径成膜材料
５６，６４ 小粒径成膜材料
６３ 開口部
６８ 振動付与部
６９ 回収トレー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハースに成膜材料を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダと、前記フィーダから供給された前記成膜材料を前記ハースに滑落させるシューターとを備え、前記シューターに、所定寸法以上の前記成膜材料のみを前記ハースに供給する成膜材料選択部を設けたことを特徴とする成膜材料供給装置。
【請求項２】
前記シューターは前記成膜材料が滑落する底面部を有し、前記成膜材料選択部が前記底面部に設けた開口部であることを特徴とする成膜材料供給装置。
【請求項３】
前記所定寸法が前記成膜材料の平均粒子径であることを特徴とする請求項１に記載の成膜材料供給装置。
【請求項４】
前記シューターに、前記シューターに振動を付与する振動付与部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の成膜材料供給装置。
【請求項１】
ハースに成膜材料を供給する成膜材料供給装置であって、フィーダと、前記フィーダから供給された前記成膜材料を前記ハースに滑落させるシューターとを備え、前記シューターに、所定寸法以上の前記成膜材料のみを前記ハースに供給する成膜材料選択部を設けたことを特徴とする成膜材料供給装置。
【請求項２】
前記シューターは前記成膜材料が滑落する底面部を有し、前記成膜材料選択部が前記底面部に設けた開口部であることを特徴とする成膜材料供給装置。
【請求項３】
前記所定寸法が前記成膜材料の平均粒子径であることを特徴とする請求項１に記載の成膜材料供給装置。
【請求項４】
前記シューターに、前記シューターに振動を付与する振動付与部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の成膜材料供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１０５９６７（Ｐ２０１１−１０５９６７Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９６２７（Ｐ２００９−２５９６２７）
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１３日（２００９．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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