金属酸化膜の蒸着方法及びプラズマディスプレイパネルの製造方法
【課題】金属酸化物を蒸発材料とする金属酸化膜の蒸着方法に関するものであり、特にプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の保護膜の形成に関するもので、保護膜としての＜１１１＞配向したＭｇＯ膜の成膜速度を早くして、生産性の向上とパネル特性の向上を図る。
【解決手段】金属酸化物を蒸発材料とする蒸着方法において、前記蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、該電子銃からの電子ビームを絞り、該電子ビームの直径をもとに蒸発材料への電子ビームの照射面積に合わせて、電子ビームの揺動波形を制御することを特徴とする金属酸化膜の蒸着方法であり、走査電極、維持電極、誘電体層及び保護膜から成る前面基板とアドレス電極、バリアリブ及び蛍光体からなる背面基板から構成されているプラズマディスプレイの保護膜であるＭｇＯ膜の成膜速度が速くなり、かつ良好なパネル特性が得られた。
【解決手段】金属酸化物を蒸発材料とする蒸着方法において、前記蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、該電子銃からの電子ビームを絞り、該電子ビームの直径をもとに蒸発材料への電子ビームの照射面積に合わせて、電子ビームの揺動波形を制御することを特徴とする金属酸化膜の蒸着方法であり、走査電極、維持電極、誘電体層及び保護膜から成る前面基板とアドレス電極、バリアリブ及び蛍光体からなる背面基板から構成されているプラズマディスプレイの保護膜であるＭｇＯ膜の成膜速度が速くなり、かつ良好なパネル特性が得られた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物を蒸発材料とする金属酸化膜の蒸着方法に関するものであり、特にプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の保護膜の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＰＤＰの主流であるＡＣ面放電型ＰＤＰは、走査電極、維持電極、誘電体層及び保護膜から成る前面基板とアドレス電極、バリアリブ及び蛍光体からなる背面基板から構成されている（図５参照）。
【０００３】
図５に示すようにＡＣ面放電型ＰＤＰ８１は、放電ガスが満たされた狭いギャップを介して２枚のガラス基板がフリットシールされている。背面ガラス基板９０には、アドレス電極８９が列方向に配置され、その上に誘電体層８７が形成されている。この誘電体層８７はアドレス電極８９の保護や白色反転層として輝度改善の役割を持つ。バリアリブ８８は高さが１００〜１５０μｍ程度あり、バリアリブ８８により形成される溝内壁には赤青緑の蛍光体（９１Ｒ、９１Ｂ、９１Ｇ）が順次塗布されている。
【０００４】
表示側となる前面基板にはＩＴＯなどの透明電極とバス電極からなる面放電電極が設けられる。画放電電極は５０〜１００μｍ程度の放電ギャップを挟んで対となって配列されている。これらの放電電極は厚さ２０〜３０μｍ程度の誘電体層で覆われる。その上部には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護膜が形成されている。
【０００５】
各色の表示単位となる１セルは、蛍光体が周囲に塗布された放電空間に対して、誘電体層８５、８７で覆われた面放電電極（走査電極８３と維持電極８４）とアドレス電極８９からなる３つの電極で構成されている。走査電極８３には負電位の走査パルスが順次印加され、それに同期してアドレス電極に正電位のデータパルスを表示データに応じて印加することにより、選択的に書込み放電を発生させる。引き続いて維持電極と走査電極間に交流維持放電パルスを印加し、書き込まれたセルを維持放電させることにより発光表示させる。
【０００６】
前述のように、保護膜には主にＭｇＯが使用されている。さらにＭｇＯは保護膜としての機能に加え二次電子放出係数が大きいことが求められている。
【０００７】
この二次電子放出に着目した場合、＜１１１＞配向性のＭｇＯ膜を得る方法がある（特許文献１参照）。酸素雰囲気中で行う真空蒸着法または蒸着面にイオンビームを照射するイオンアシスト蒸着法を用いる方法である。
【０００８】
しかし、より高精度のＭｇＯ膜を得るためには、イオンビームよりも制御性の良い電子ビームを用いた蒸着法が望ましい。ここで、電子ビームを用いた蒸着法で＜１１１＞配向性のＭｇＯ膜を得るためには、２３０℃以上の基板温度で堆積させるか、または、１．５Å／秒以上、３Å／秒以下という堆積速度で形成する必要があった（特許文献２参照）。
【０００９】
この方法は、電子ビームを使用して、まず２３０℃以上、３５０℃以下の基板温度または、１．５Å／秒以上、３Å／秒以下という堆積速度で＜１１１＞配向性の酸化マグネシウム膜を下地として形成する。ついで、低基板温度、高堆積速度での電子ビーム蒸着で＜１１１＞配向性の保護膜が得られるというものである。
【００１０】
しかしながら、下地を形成するプロセスと、保護膜を形成するプロセスとを必要とするため２度の工程を必要とし、両プロセスの条件も違うため、近時の大幅な生産性向上要求にこたえられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２３４５１９号公報（第３頁、図３）
【特許文献２】特開平８−２８７８３３号公報（第３頁、表１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＰＤＰの価格低下、需要増によりマザーガラスのサイズは益々大型になりＰＤＰの保護膜であるＭｇＯを成膜する生産装置のスループットは益々短時間になっている。
これに伴い、金属酸化物であるＭｇＯの蒸発速度を早くする必要がある。また、不純物のコンタミネーションを少なくし、パネル特性を向上させるためにもＭｇＯの蒸発速度を早くすることは有効である。
【００１３】
電子銃を使った蒸着の場合、成膜速度を早くするためには、照射する電子ビームのパワーを大きくする必要がある。しかし、金属酸化物であるＭｇＯの単結晶またはペレットに大きなパワーを投入するとスプラッシュ（ＭｇＯ単結晶またはペレットが細かく砕け飛ぶ現象）が発生し、製品歩留まりを低下させる原因となる（図６）。スプラッシュを抑えて、成膜速度を上げるために基板の搬送方向に対して、蒸発源を複数設ける方法もあるが、ＭｇＯの成膜速度は大幅に増加しないため、不純物のコンタミネーションを低減する効果は少ない。
【００１４】
加えて、電子銃及び電源が多数必要なためコストアップになる。また、基板が蒸発源上を通過する時間が長くなり基板温度が上昇し、蒸発源上を通過している部分との温度差が大きくなり、基板の熱割れの確率が高くなると同時にプロセス温度のコントロールも難しくなる（図９）。
【００１５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スプラッシュを抑えて成膜速度の向上を図ることができる金属酸化膜の蒸着方法及びプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【００１７】
本発明の他の形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法は、金属酸化物でなる保護膜を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であり、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態で使用される電子銃の構造を示す模式図である。
【図２】（Ａ）は従来の揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間の合計の面内分布を示す図であり、（Ｂ）は従来の揺動条件でＭｇＯ表面へ電子ビームが連続して照射される時間の面内分布を示す図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態で用いた計算モデルであり、（Ｂ）は本発明の一実施の形態の電子ビーム揺動波形を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の一実施形態の電子ビーム揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間の合計の面内分布を示す図であり、（Ｂ）は本発明の一実施の形態の電子ビーム揺動条件でＭｇＯ表面へ電子ビームが連続して照射される時間の面内分布を示す図である。
【図５】典型的なＰＤＰの構造を示す模式図である。
【図６】成膜速度とスプラッシュ発生回数との関係を示す図である。
【図７】搬送方向に蒸発点を複数設置した一例を示す図である。
【図８】搬送方向に蒸発点を複数設置した他の例を示す図である。
【図９】蒸発源上を通過する基板の温度上昇のグラフである。
【図１０】ＣＣＤカメラの設置例を示す図である。
【図１１】ＣＣＤカメラでモニタした蒸発源の写真である。
【図１２】異なる電子ビーム電流によるビーム形状の変化を示す写真である。
【図１３】ハースと電子ビームの照射方法の一例を示す図である。
【図１４】ハースと電子ビームの照射方法の他の例を示す図である。
【図１５】ハースと電子ビームの照射方法の他の例を示す図である。
【図１６】電子ビームのジャンピング周期とレートの関係を示すグラフである。
【図１７】電子ビームの照射方式と成膜速度のグラフである。
【図１８】スプラッシュの発生しない電子ビームの電流密度のグラフである。
【図１９】基板加熱温度と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。
【図２０】基板加熱温度と屈折率との関係を示すグラフである。
【図２１】蒸発源と基板に対する蒸発粒子の入射角の関係図である。
【図２２】基板に対する蒸発粒子の入射角と屈折率の関係図を示すグラフである。
【図２３】基板に対する蒸発粒子の入射角と＜１１１＞配向強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【００２０】
金属酸化膜を蒸着する際の課題であるスプラッシュ発生の主な原因は、次のように考えられる。
（１）短時間に連続的に高い密度の電子ビームが照射され、ＭｇＯの温度が高くなりすぎスプラッシュが発生する。
（２）電子ビームが、断続的に照射されることによる温度変化によりスプラッシュが発生しやすくなる。
【００２１】
そこで、本発明の一実施の形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、電子ビームを蒸発材料のサイズ及び形状に対して適切に絞り、揺動波形を電子ビームの直径、蒸発材料及び材料形状に合わせて最適化する。これにより、スプラッシュを抑えて、成膜速度の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
スプラッシュを抑えるための電子ビームの照射条件は、次のようにして決定することができる。
（１）ＭｇＯの形状により照射する電子ビームの密度を最適化する。
（２）ＭｇＯに連続して電子ビームを照射する時間を照射部に対して均一になるように電子ビームの揺動波形を決定する。
（３）このとき、各照射ポイントに対する総照射時間が均一となるように電子ビームの揺動波形を決定する。
【００２３】
以上をまとめると、解決策は例えば下記のようになる。
（１）電子ビームの直径をもとにＭｇＯ面に照射する電子ビームの滞在時間または照射エネルギーが均一になるように揺動パターンを決定する。
（２）少なくとも電子ビームを照射している全てのＭｇＯ面において、電子ビームの滞在時間の最長時間と最短時間の差、または照射エネルギーの最大値と最小値の差を３０％以内とする。
【００２４】
本発明の一実施の形態によれば、スプラッシュなしでのダイナミックレートは、２５０００Å・ｍ／ｍｉｎ以上を達成できた。これは、従来５０００Å・ｍ／ｍｉｎであったものの５倍以上の成膜速度である。
【００２５】
これにより、例えば金属酸化膜の成膜装置において、従来は電子銃を６台使用していたものが、２台で充分になり大幅なコストダウンを実現した。
【００２６】
また、将来の大型基板（３５００ｍｍ幅）対応の金属酸化膜の成膜装置に対しても充分適用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態において用いられる電子銃の概略構成図である。本実施の形態ではピアス式電子銃を例に挙げて説明するが、電子銃の形式はこれに限られない。
【００２９】
電子銃３は、電子ビーム蒸着装置の蒸着室２に設置されている。電子銃３は、フィラメント３６と、カソード３７と、ウェネルト３８と、アノード３９とを備えている。フィラメント３６は通電により例えば２５００Ｋ程度にまで加熱される。フィラメント３６とカソード３７との間には例えば６００〜１５００Ｖの電圧が印加されており、フィラメント３６から発生した熱電子はカソード３７の表面を電子衝撃する。カソード３７はフィラメント３６からの電子衝撃により例えば２５００Ｋ程度にまで加熱され、表面から熱電子を発生させる。カソード３７とアノード３９との間には例えば２０ｋＶ程度の電圧が印加されており、カソード３７の表面から発生した熱電子はアノード３９の方向に加速されて電子ビームＦが形成され、蒸発材料の蒸発ポイントＰなどに照射される。また、ウェネルト３８は、カソード３７の表面から発生した熱電子をウェネルト３８とアノード３９との間に形成された電位勾配によって、アノード３９の方向に集束させる働きを担っている。
【００３０】
電子ビームＦを構成する熱電子が蒸着室内部の水分、残留ガス、蒸発粒子などと衝突するとイオンが発生する。このイオンは、カソード３７に向かって逆流する。そこで、カソード３７の後方には、カソード３７を通過したイオンを衝突させるためのイオンコレクタ４２が配置されている。イオンコレクタ４２は、カソード３７を通過したイオン及びイオンコレクタ４２へのイオンの衝突によりスパッタされたイオンコレクタ成分を捕集する。
【００３１】
電子銃３は、フローレジスタ４３を備えている。フローレジスタ４３は、電子銃のビーム発生部分と蒸着室の雰囲気との分離や圧力を調整する機能を有する。フローレジスタ４３の周囲には、電子ビームＦを集束する集束コイル４０と、電子ビームＦを揺動させる揺動コイル４１が配置されている。また、電子銃３は、フローレジスタ４３を通過した電子ビームＦをリングハース４側へ偏向させる偏向装置２０を備えている。リングハース４は蒸発材料１１を収容する溝部４ａを有し、また、回転自在に構成されている。蒸発材料１１は、本実施の形態では、ＭｇＯが用いられる。
【００３２】
電子ビームＦの揺動波形は、ファンクションジェネレータ４８によって制御される。ファンクションジェネレータ４８の出力はアンプ４７を介して揺動コイル４１に接続されている。ファンクションジェネレータ４８は、予めシミュレーションにより求めた揺動波形に基づいて揺動コイル４１を駆動制御することで、蒸発材料のビーム照射面に電子ビームＦを均一に照射する。なお、ここでは電子ビームＦの集束（絞り）後のビーム径（直径）をφ３０ｍｍとした。
【００３３】
図２に、従来の揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間を示す。
図２Ａは、後述する揺動条件で０．０２秒間電子ビームを照射した際の、ＭｇＯ表面における照射時間の合計を１００ｍｍ２ごとに相対的に面内分布として確認したものである。また、図２Ｂは従来の揺動条件で電子ビームが連続して照射される時間を確認した結果である。この時の電子ビームの揺動条件としては、電子ビームの直径をφ３０ｍｍ、Ｘ−Ｓｗｅｅｐは単純な三角波で、周波数５００Ｈｚ、Ｓｗｅｅｐ幅は±６０ｍｍとした。Ｙ−Ｓｗｅｅｐも単純な三角波で、周波数２２２Ｈｚ、Ｓｗｅｅｐ幅は±９０ｍｍとした。
【００３４】
照射された蒸発材料の面の端が掘れるという現象が知られている。これは、連続して電子ビームが照射されている間に温度が上がり、蒸発していると考えられる。図２の結果は、この現象と符合するものである。
【００３５】
本実施の形態では、電子ビームの直径をもとに、蒸発材料への電子ビームの照射面積に合わせて、電子ビームの揺動波形を制御する。揺動波形は、電子ビームの直径をもとに蒸発材料の形状に合わせて制御することができる。具体的には、蒸発材料の面に照射する電子ビームの滞在時間が均一になるように電子ビームの揺動パターンを決定することができる。この場合、蒸発材料に照射される電子ビームの滞在時間の均一度は、全ての蒸発材料の面において、最長時間と最短時間の差が３０％以内であることとすることができる。
【００３６】
また、電子ビームの揺動波形は、電子ビームの直径をもとに、蒸発材料の面に照射する電子ビームの照射エネルギーが均一になるように電子ビームの揺動パターンを決定することができる。この場合、蒸発材料の面に照射される電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての蒸発材料の面において、最大値と最小値の差が３０％以内であることとすることができる。
【００３７】
図３Ａは、本発明の実施形態の計算モデルである。
図３Ａのように、電子ビームの揺動を模式化して考えた。電子ビームが当たっている部分を実線の円形で示す。蒸発材料の照射領域を実線の四角形で示す。図３Ａのように、照射領域の端で電子ビームの当たっている部分は折り返すので、端では電子ビームの当たり続ける時間が長くなってしまい、そこだけ瞬間的に温度が上昇する。
【００３８】
図３Ｂは、本発明の実施形態の揺動波形及び照射時間を示す図である。
この時の電子ビームの揺動条件としては、電子ビーム直径をφ３０ｍｍ、Ｘ−Ｓｗｅｅｐは周波数９８４Ｈｚ、幅±６０ｍｍでＳｗｅｅｐし、端の１０ｍｍは１．８倍早く動かす。一方、Ｙ−Ｓｗｅｅｐは周披数４４４Ｈｚ、幅±９０ｍｍでＳｗｅｅｐし、端の１０ｍｍは１．８倍早く動かした。すなわち、本実施の形態の電子ビームの揺動条件は、電子ビームの折り返し領域のスキャン速度を電子ビームの一方向への直線的スキャン速度よりも速く設定している。
【００３９】
図４は、本発明による揺動波形を適用し、０．０２秒間電子ビームを照射した際の、ＭｇＯ表面における照射時間の合計を１００ｍｍ２ごとに相対的に面内分布として計算したものである。０秒での電子ビームの中心を原点とした。また、図４Ｂは、本発明による揺動波形を適用した際の、電子ビームが連続して照射される時間を示す。
【００４０】
図４Ａに示すように、本発明の実施の形態の揺動波形を適用することで、電子ビームがＭｇＯ表面に照射される時間の合計は、ほぼ均一になった。また、図４Ｂに示すように、電子ビームが連続して照射される時間のばらつきも大幅に改善された。
【００４１】
図１０は、本実施の形態における電子ビーム蒸着装置の要部の概略側断面図である。リングハース４と対向する蒸着室２の天井部には、のぞき窓１０１が設置されている。こののぞき窓１０１には、蒸発材料の表面温度をモニタリングするためのＣＣＤカメラ１０２が設置されている。ＣＣＤカメラ１０２の出力画像は画像処理部１０３に入力され、画像処理部１０３はＣＣＤカメラで取得したリングハース４上の蒸発材料（ＭｇＯ）の画像に基づいて当該蒸発材料の表面温度を算出する。蒸着室２の内部には、のぞき窓１０１を開閉するシャッタ１０４が設置されている。
【００４２】
また、図１０を参照して、蒸着室１０２には、基板（キャリア）１０を搬送するための搬送空間１０６が設けられている。基板１０は搬送空間１０６で搬送され、蒸着室２を通過する過程で成膜される。なお、参照符号１０５は、基板１０に対する蒸着材料の入射角を所定角度範囲に制限するための制御板である。
【００４３】
実際に、本実施の形態に係る揺動条件によって電子ビームを照射した時のＭｇＯの表面温度をＣＣＤカメラ１０２によってモニタした。このときの画像写真を図１１に示す。ハース回転数の違いにより、ＭｇＯの表面温度がシミュレーションと僅かに違うためＣＣＤカメラのモニタ結果を、予めプログラムした揺動波形のパターンのメニューや、揺動波形に直接フィードバックして反映させた。この場合、ＣＣＤカメラのモニタ結果を電子銃のパワーにフィードバックしてもよい。
【００４４】
さらに、ＭｇＯ表面への電子ビーム入射角を４０°以上とした。この時のそれぞれの電子ビーム電流におけるビーム形状を図１２に示す。この図は、電子銃の出力と照射面積の関係を示しており、出力の大きいほど照射面積が広いことがわかる。
【００４５】
電子銃３及びリングハース４の設置個数や設置例は特に限定されず、種々の方式を採用することが可能である。例えば図７は、蒸着室２に、４つのリングハース４と４つの電子銃３を設置した例を示している。個々のリングハース４は２つの蒸発ポイントＰ１，Ｐ２を有しており、１つの電子銃３でこれら２つの蒸発ポイントに電子ビームを照射する。図８は、６つのリングハース４と６つの電子銃３を設置した例を示している。この場合、電子銃３を基板の搬送方向の両側方に配置することができる。
【００４６】
また、図１３〜図１５は、基板の搬送方向に直交して電子銃３及びリングハース４をそれぞれ単列で配列させた例を示している。図１３は、各電子銃３が単一の蒸発ポイントに電子ビームを照射する例を示し、図１４及び図１５は、各電子銃３が２箇所の蒸発ポイントに電子ビームを照射する例を示している。なお、図１３〜図１５において参照符号２６ａ，２６ｂは、電子ビームを偏向させるための永久磁石である。
【００４７】
図１６は、図１４と図１５の例における電子ビームのジャンピング周期と成膜レート（ダイナミックレート）との関係を示している。電子ビームのジャンピング周期は、図１６に示すように５０〜２００ｍｓｅｃが望ましい。
【００４８】
図１７は、電子ビームの照射方式と成膜レートとの関係を示す図である。本実施の形態に係る電子ビームの揺動パターンを使用した結果、ＭｇＯに対するスプラッシュ無しでの蒸発速度は、電子銃の出力１０ｋＶ（２０ｋＷ×０．５Ａ）で従来方式の約３倍（５５０Å／ｓｅｃ）、２０ｋＷ（２０ｋＶ×１．０Ａ）でも従来方式の約３倍（１０００Å／ｓｅｃ）が達成できた。このときスプラッシュ無しでの電子ビームの電流密度を図１８に示す。本実施の形態で使用した成膜装置では、スタティックレート２８０Å／ｓｅｃでダイナミックレート８０００Å・ｍ／ｍｉｎが得られた。
【００４９】
本実施の形態によれば、膜厚８０００Åを成膜する場合、ガラス基板の入熱量が低減した結果、成膜中（プロセス中）の基板温度上昇が低減し、膜品質制御が大幅に向上した。従来の成膜速度約１００Å／ｓｅｃで成膜する場合の温度上昇は約８０℃であったが、４２０Å／ｓｅｃで成膜した場合に、温度上昇は約３０℃に低減した。
これを結晶配向性強度に換算すると、従来は２３００ｃｐｓから１５００ｃｐｓへ約８００ｃｐｓの変動があったが、２３００ｃｐｓから２０００ｃｐｓへと３００ｃｐｓ程度の変動まで制御性が向上した（図１９）。つまり、制御性は２．７倍向上した。図１９は、基板加熱温度と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。
【００５０】
また、屈折率は従来１．６７０から１．６５４へ約０．０１６の変動であったものが、本実施の形態によれば、１．６７０から１．６６４への０．００６程度の変動まで制御性が向上した（図２０）。図２０は、基板加熱温度と屈折率との関係を示すグラフである。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、入射角の変化が少なくなり、ＭｇＯ膜が均質になった。
スブラシュ無しでダイナミックレート約８０００Å・ｍ／ｍｉｎを得ようとした場合、従来は、図２１に示すように、ガラス基板の搬送方向に複数の蒸発点（電子ビーム照射点）が配置された。そのため、蒸着開始時、基板へのＭｇＯは入射角３０°と６０°で蒸着される。また、蒸着終了時は入射角６０°と３０°で蒸着される。ＭｇＯ膜の屈折率（密度）と入射角は図２２のような関係にあり、入射角による膜密度（屈折率）が変動することが確認されている。
【００５２】
膜密度は放出ガス特性及びエッチング特性に影響し、ＭｇＯ膜の成膜プロセスでは、蒸発粒子の入射角は制御されていることが望ましい。また、入射角はこれらに加え結晶配向性にも影響する（図２３）。図２３は、入射角と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。従って、ＭｇＯ成膜中の入射角はある範囲に制御されていることが望ましい。本発明により、ダイナミックレート約８０００Å・ｍ／ｍｉｎ以上でも、ガラス基板の搬送方向の蒸発点は１点でよく、入射角の制御性（変化）は大幅に改善された。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、膜中の不純物が低減でき膜質が向上した。
成膜中のプロセス室にはプロセスガスの酸素に加え、水素、ヘリウム、水、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素及びアルゴン等が存在する。特に一酸化炭素、二酸化炭素はパネルの放電特性を悪くする。ハイレートで成膜することにより、膜中に取り込む不純物の量を減らすことが出来る。
【００５４】
具体的にはプロセス条件８０００Å・ｍ／ｍｉｎ（スタティックレート２８０Å／ｓｅｃ）は、従来（４０００Å・ｍ／ｍｉｎ、スタティックレート１４０Å／ｓｅｃ）の２倍である。したがって、本実施の形態の金属酸化膜の蒸着方法を図５に示したプラズマディスプレイパネル用の前面基板の保護膜の成膜に適用することにより、ＭｇＯ膜中に取り込む不純物、特に放電特性に影響を与える炭素の量が１／２以下になり、パネル特性を良くする効果がある。パネル特性の一つの書き込み速度で比較すると次のようになる。
【００５５】
ＭｇＯ膜中の不純物の炭素量が１／１．５になるとＣＬ（カソードルミネッセンス）強度が約１．８倍になり、書き込み速度を改善出来る。膜中に取り込まれる炭素量が増加するとＣＬ強度が低下する傾向が見られる。また、ＣＬ強度が高いＭｇＯ膜でレスポンス性が良いパネルが得られる傾向がある。
ガラス基板上への不純物の入射頻度は次のように求められる。
【００５６】
Γ＝２．６５×１０２４×Ｐ／（Ｍ×Ｔ）１／２
Γ：入射頻度（個／（ｓ・ｍ２））
Ｐ：圧力（Ｐａ）
Ｔ：温度（Ｋ）
結果として成膜速度を早くしたため、相対的に不純物の量が減少した。
【００５７】
また、電子銃、電子銃電源及びハース数量が低減できコストダウンが出来た。
スプラッシュ無しでのレートが約３倍になったため、電子銃、電子銃電源及びハース等の必要数が１／２〜１／３になった。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されること無く、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、インライン式電子ビーム蒸着装置に限らず、ピアス式電子銃を用いた他の方式の電子ビーム蒸着装置にも適用可能である。
【００６０】
また、本発明の実施の形態の電子ビーム蒸着装置では蒸発材料を入れる容器をリングハースとしたが、るつぼでも良い。
【００６１】
また、本発明の実施の形態の電子ビーム蒸着装置では蒸発材料にＭｇＯを用いたが、他の酸化物または金属酸化物などを使用することも可能である。例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＳｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ、Ｃ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇが使用できる。
【符号の説明】
【００６２】
２・・・蒸着室、３・・・ピアス式電子銃、４・・・リングハース、４ａ・・・溝部、１０・・・基板（前面基板）、１１・・・ＭｇＯ（蒸発材料）、２０・・・偏向装置、２６ａ・・・永久磁石、２６ｂ・・・永久磁石、３６・・・フィラメント、３７・・・カソード、３８・・・ウェネルト、３９・・・アノード、４０・・・集束コイル、４１・・・揺動コイル、４２・・・イオンコレクタ、４３・・・フローレジスタ、４７・・・アンプ、４８・・・ファンクションジェネレータ、８１・・・プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、８２・・・前面基板、８３・・・走査電極、８４・・・維持電極、８５・・・誘電体層、８６・・・保護膜（ＭｇＯ）、８７・・・誘電体層、８８・・・バリアリブ、８９・・・アドレス電極、９０・・・背面基板、９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ・・・蛍光体、Ｐ,Ｐ１,Ｐ２・・・蒸発ポイント（電子ビーム照射点）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物を蒸発材料とする金属酸化膜の蒸着方法に関するものであり、特にプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の保護膜の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＰＤＰの主流であるＡＣ面放電型ＰＤＰは、走査電極、維持電極、誘電体層及び保護膜から成る前面基板とアドレス電極、バリアリブ及び蛍光体からなる背面基板から構成されている（図５参照）。
【０００３】
図５に示すようにＡＣ面放電型ＰＤＰ８１は、放電ガスが満たされた狭いギャップを介して２枚のガラス基板がフリットシールされている。背面ガラス基板９０には、アドレス電極８９が列方向に配置され、その上に誘電体層８７が形成されている。この誘電体層８７はアドレス電極８９の保護や白色反転層として輝度改善の役割を持つ。バリアリブ８８は高さが１００〜１５０μｍ程度あり、バリアリブ８８により形成される溝内壁には赤青緑の蛍光体（９１Ｒ、９１Ｂ、９１Ｇ）が順次塗布されている。
【０００４】
表示側となる前面基板にはＩＴＯなどの透明電極とバス電極からなる面放電電極が設けられる。画放電電極は５０〜１００μｍ程度の放電ギャップを挟んで対となって配列されている。これらの放電電極は厚さ２０〜３０μｍ程度の誘電体層で覆われる。その上部には酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護膜が形成されている。
【０００５】
各色の表示単位となる１セルは、蛍光体が周囲に塗布された放電空間に対して、誘電体層８５、８７で覆われた面放電電極（走査電極８３と維持電極８４）とアドレス電極８９からなる３つの電極で構成されている。走査電極８３には負電位の走査パルスが順次印加され、それに同期してアドレス電極に正電位のデータパルスを表示データに応じて印加することにより、選択的に書込み放電を発生させる。引き続いて維持電極と走査電極間に交流維持放電パルスを印加し、書き込まれたセルを維持放電させることにより発光表示させる。
【０００６】
前述のように、保護膜には主にＭｇＯが使用されている。さらにＭｇＯは保護膜としての機能に加え二次電子放出係数が大きいことが求められている。
【０００７】
この二次電子放出に着目した場合、＜１１１＞配向性のＭｇＯ膜を得る方法がある（特許文献１参照）。酸素雰囲気中で行う真空蒸着法または蒸着面にイオンビームを照射するイオンアシスト蒸着法を用いる方法である。
【０００８】
しかし、より高精度のＭｇＯ膜を得るためには、イオンビームよりも制御性の良い電子ビームを用いた蒸着法が望ましい。ここで、電子ビームを用いた蒸着法で＜１１１＞配向性のＭｇＯ膜を得るためには、２３０℃以上の基板温度で堆積させるか、または、１．５Å／秒以上、３Å／秒以下という堆積速度で形成する必要があった（特許文献２参照）。
【０００９】
この方法は、電子ビームを使用して、まず２３０℃以上、３５０℃以下の基板温度または、１．５Å／秒以上、３Å／秒以下という堆積速度で＜１１１＞配向性の酸化マグネシウム膜を下地として形成する。ついで、低基板温度、高堆積速度での電子ビーム蒸着で＜１１１＞配向性の保護膜が得られるというものである。
【００１０】
しかしながら、下地を形成するプロセスと、保護膜を形成するプロセスとを必要とするため２度の工程を必要とし、両プロセスの条件も違うため、近時の大幅な生産性向上要求にこたえられなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２３４５１９号公報（第３頁、図３）
【特許文献２】特開平８−２８７８３３号公報（第３頁、表１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ＰＤＰの価格低下、需要増によりマザーガラスのサイズは益々大型になりＰＤＰの保護膜であるＭｇＯを成膜する生産装置のスループットは益々短時間になっている。
これに伴い、金属酸化物であるＭｇＯの蒸発速度を早くする必要がある。また、不純物のコンタミネーションを少なくし、パネル特性を向上させるためにもＭｇＯの蒸発速度を早くすることは有効である。
【００１３】
電子銃を使った蒸着の場合、成膜速度を早くするためには、照射する電子ビームのパワーを大きくする必要がある。しかし、金属酸化物であるＭｇＯの単結晶またはペレットに大きなパワーを投入するとスプラッシュ（ＭｇＯ単結晶またはペレットが細かく砕け飛ぶ現象）が発生し、製品歩留まりを低下させる原因となる（図６）。スプラッシュを抑えて、成膜速度を上げるために基板の搬送方向に対して、蒸発源を複数設ける方法もあるが、ＭｇＯの成膜速度は大幅に増加しないため、不純物のコンタミネーションを低減する効果は少ない。
【００１４】
加えて、電子銃及び電源が多数必要なためコストアップになる。また、基板が蒸発源上を通過する時間が長くなり基板温度が上昇し、蒸発源上を通過している部分との温度差が大きくなり、基板の熱割れの確率が高くなると同時にプロセス温度のコントロールも難しくなる（図９）。
【００１５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スプラッシュを抑えて成膜速度の向上を図ることができる金属酸化膜の蒸着方法及びプラズマディスプレイパネルの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【００１７】
本発明の他の形態に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法は、金属酸化物でなる保護膜を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であり、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態で使用される電子銃の構造を示す模式図である。
【図２】（Ａ）は従来の揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間の合計の面内分布を示す図であり、（Ｂ）は従来の揺動条件でＭｇＯ表面へ電子ビームが連続して照射される時間の面内分布を示す図である。
【図３】（Ａ）は本発明の実施の形態で用いた計算モデルであり、（Ｂ）は本発明の一実施の形態の電子ビーム揺動波形を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の一実施形態の電子ビーム揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間の合計の面内分布を示す図であり、（Ｂ）は本発明の一実施の形態の電子ビーム揺動条件でＭｇＯ表面へ電子ビームが連続して照射される時間の面内分布を示す図である。
【図５】典型的なＰＤＰの構造を示す模式図である。
【図６】成膜速度とスプラッシュ発生回数との関係を示す図である。
【図７】搬送方向に蒸発点を複数設置した一例を示す図である。
【図８】搬送方向に蒸発点を複数設置した他の例を示す図である。
【図９】蒸発源上を通過する基板の温度上昇のグラフである。
【図１０】ＣＣＤカメラの設置例を示す図である。
【図１１】ＣＣＤカメラでモニタした蒸発源の写真である。
【図１２】異なる電子ビーム電流によるビーム形状の変化を示す写真である。
【図１３】ハースと電子ビームの照射方法の一例を示す図である。
【図１４】ハースと電子ビームの照射方法の他の例を示す図である。
【図１５】ハースと電子ビームの照射方法の他の例を示す図である。
【図１６】電子ビームのジャンピング周期とレートの関係を示すグラフである。
【図１７】電子ビームの照射方式と成膜速度のグラフである。
【図１８】スプラッシュの発生しない電子ビームの電流密度のグラフである。
【図１９】基板加熱温度と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。
【図２０】基板加熱温度と屈折率との関係を示すグラフである。
【図２１】蒸発源と基板に対する蒸発粒子の入射角の関係図である。
【図２２】基板に対する蒸発粒子の入射角と屈折率の関係図を示すグラフである。
【図２３】基板に対する蒸発粒子の入射角と＜１１１＞配向強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用することを含む。電子銃からの電子ビームは絞られ、その直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形が制御される。
【００２０】
金属酸化膜を蒸着する際の課題であるスプラッシュ発生の主な原因は、次のように考えられる。
（１）短時間に連続的に高い密度の電子ビームが照射され、ＭｇＯの温度が高くなりすぎスプラッシュが発生する。
（２）電子ビームが、断続的に照射されることによる温度変化によりスプラッシュが発生しやすくなる。
【００２１】
そこで、本発明の一実施の形態に係る金属酸化膜の蒸着方法は、電子ビームを蒸発材料のサイズ及び形状に対して適切に絞り、揺動波形を電子ビームの直径、蒸発材料及び材料形状に合わせて最適化する。これにより、スプラッシュを抑えて、成膜速度の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
スプラッシュを抑えるための電子ビームの照射条件は、次のようにして決定することができる。
（１）ＭｇＯの形状により照射する電子ビームの密度を最適化する。
（２）ＭｇＯに連続して電子ビームを照射する時間を照射部に対して均一になるように電子ビームの揺動波形を決定する。
（３）このとき、各照射ポイントに対する総照射時間が均一となるように電子ビームの揺動波形を決定する。
【００２３】
以上をまとめると、解決策は例えば下記のようになる。
（１）電子ビームの直径をもとにＭｇＯ面に照射する電子ビームの滞在時間または照射エネルギーが均一になるように揺動パターンを決定する。
（２）少なくとも電子ビームを照射している全てのＭｇＯ面において、電子ビームの滞在時間の最長時間と最短時間の差、または照射エネルギーの最大値と最小値の差を３０％以内とする。
【００２４】
本発明の一実施の形態によれば、スプラッシュなしでのダイナミックレートは、２５０００Å・ｍ／ｍｉｎ以上を達成できた。これは、従来５０００Å・ｍ／ｍｉｎであったものの５倍以上の成膜速度である。
【００２５】
これにより、例えば金属酸化膜の成膜装置において、従来は電子銃を６台使用していたものが、２台で充分になり大幅なコストダウンを実現した。
【００２６】
また、将来の大型基板（３５００ｍｍ幅）対応の金属酸化膜の成膜装置に対しても充分適用できる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態において用いられる電子銃の概略構成図である。本実施の形態ではピアス式電子銃を例に挙げて説明するが、電子銃の形式はこれに限られない。
【００２９】
電子銃３は、電子ビーム蒸着装置の蒸着室２に設置されている。電子銃３は、フィラメント３６と、カソード３７と、ウェネルト３８と、アノード３９とを備えている。フィラメント３６は通電により例えば２５００Ｋ程度にまで加熱される。フィラメント３６とカソード３７との間には例えば６００〜１５００Ｖの電圧が印加されており、フィラメント３６から発生した熱電子はカソード３７の表面を電子衝撃する。カソード３７はフィラメント３６からの電子衝撃により例えば２５００Ｋ程度にまで加熱され、表面から熱電子を発生させる。カソード３７とアノード３９との間には例えば２０ｋＶ程度の電圧が印加されており、カソード３７の表面から発生した熱電子はアノード３９の方向に加速されて電子ビームＦが形成され、蒸発材料の蒸発ポイントＰなどに照射される。また、ウェネルト３８は、カソード３７の表面から発生した熱電子をウェネルト３８とアノード３９との間に形成された電位勾配によって、アノード３９の方向に集束させる働きを担っている。
【００３０】
電子ビームＦを構成する熱電子が蒸着室内部の水分、残留ガス、蒸発粒子などと衝突するとイオンが発生する。このイオンは、カソード３７に向かって逆流する。そこで、カソード３７の後方には、カソード３７を通過したイオンを衝突させるためのイオンコレクタ４２が配置されている。イオンコレクタ４２は、カソード３７を通過したイオン及びイオンコレクタ４２へのイオンの衝突によりスパッタされたイオンコレクタ成分を捕集する。
【００３１】
電子銃３は、フローレジスタ４３を備えている。フローレジスタ４３は、電子銃のビーム発生部分と蒸着室の雰囲気との分離や圧力を調整する機能を有する。フローレジスタ４３の周囲には、電子ビームＦを集束する集束コイル４０と、電子ビームＦを揺動させる揺動コイル４１が配置されている。また、電子銃３は、フローレジスタ４３を通過した電子ビームＦをリングハース４側へ偏向させる偏向装置２０を備えている。リングハース４は蒸発材料１１を収容する溝部４ａを有し、また、回転自在に構成されている。蒸発材料１１は、本実施の形態では、ＭｇＯが用いられる。
【００３２】
電子ビームＦの揺動波形は、ファンクションジェネレータ４８によって制御される。ファンクションジェネレータ４８の出力はアンプ４７を介して揺動コイル４１に接続されている。ファンクションジェネレータ４８は、予めシミュレーションにより求めた揺動波形に基づいて揺動コイル４１を駆動制御することで、蒸発材料のビーム照射面に電子ビームＦを均一に照射する。なお、ここでは電子ビームＦの集束（絞り）後のビーム径（直径）をφ３０ｍｍとした。
【００３３】
図２に、従来の揺動波形によるＭｇＯ表面への電子ビーム照射時間を示す。
図２Ａは、後述する揺動条件で０．０２秒間電子ビームを照射した際の、ＭｇＯ表面における照射時間の合計を１００ｍｍ２ごとに相対的に面内分布として確認したものである。また、図２Ｂは従来の揺動条件で電子ビームが連続して照射される時間を確認した結果である。この時の電子ビームの揺動条件としては、電子ビームの直径をφ３０ｍｍ、Ｘ−Ｓｗｅｅｐは単純な三角波で、周波数５００Ｈｚ、Ｓｗｅｅｐ幅は±６０ｍｍとした。Ｙ−Ｓｗｅｅｐも単純な三角波で、周波数２２２Ｈｚ、Ｓｗｅｅｐ幅は±９０ｍｍとした。
【００３４】
照射された蒸発材料の面の端が掘れるという現象が知られている。これは、連続して電子ビームが照射されている間に温度が上がり、蒸発していると考えられる。図２の結果は、この現象と符合するものである。
【００３５】
本実施の形態では、電子ビームの直径をもとに、蒸発材料への電子ビームの照射面積に合わせて、電子ビームの揺動波形を制御する。揺動波形は、電子ビームの直径をもとに蒸発材料の形状に合わせて制御することができる。具体的には、蒸発材料の面に照射する電子ビームの滞在時間が均一になるように電子ビームの揺動パターンを決定することができる。この場合、蒸発材料に照射される電子ビームの滞在時間の均一度は、全ての蒸発材料の面において、最長時間と最短時間の差が３０％以内であることとすることができる。
【００３６】
また、電子ビームの揺動波形は、電子ビームの直径をもとに、蒸発材料の面に照射する電子ビームの照射エネルギーが均一になるように電子ビームの揺動パターンを決定することができる。この場合、蒸発材料の面に照射される電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての蒸発材料の面において、最大値と最小値の差が３０％以内であることとすることができる。
【００３７】
図３Ａは、本発明の実施形態の計算モデルである。
図３Ａのように、電子ビームの揺動を模式化して考えた。電子ビームが当たっている部分を実線の円形で示す。蒸発材料の照射領域を実線の四角形で示す。図３Ａのように、照射領域の端で電子ビームの当たっている部分は折り返すので、端では電子ビームの当たり続ける時間が長くなってしまい、そこだけ瞬間的に温度が上昇する。
【００３８】
図３Ｂは、本発明の実施形態の揺動波形及び照射時間を示す図である。
この時の電子ビームの揺動条件としては、電子ビーム直径をφ３０ｍｍ、Ｘ−Ｓｗｅｅｐは周波数９８４Ｈｚ、幅±６０ｍｍでＳｗｅｅｐし、端の１０ｍｍは１．８倍早く動かす。一方、Ｙ−Ｓｗｅｅｐは周披数４４４Ｈｚ、幅±９０ｍｍでＳｗｅｅｐし、端の１０ｍｍは１．８倍早く動かした。すなわち、本実施の形態の電子ビームの揺動条件は、電子ビームの折り返し領域のスキャン速度を電子ビームの一方向への直線的スキャン速度よりも速く設定している。
【００３９】
図４は、本発明による揺動波形を適用し、０．０２秒間電子ビームを照射した際の、ＭｇＯ表面における照射時間の合計を１００ｍｍ２ごとに相対的に面内分布として計算したものである。０秒での電子ビームの中心を原点とした。また、図４Ｂは、本発明による揺動波形を適用した際の、電子ビームが連続して照射される時間を示す。
【００４０】
図４Ａに示すように、本発明の実施の形態の揺動波形を適用することで、電子ビームがＭｇＯ表面に照射される時間の合計は、ほぼ均一になった。また、図４Ｂに示すように、電子ビームが連続して照射される時間のばらつきも大幅に改善された。
【００４１】
図１０は、本実施の形態における電子ビーム蒸着装置の要部の概略側断面図である。リングハース４と対向する蒸着室２の天井部には、のぞき窓１０１が設置されている。こののぞき窓１０１には、蒸発材料の表面温度をモニタリングするためのＣＣＤカメラ１０２が設置されている。ＣＣＤカメラ１０２の出力画像は画像処理部１０３に入力され、画像処理部１０３はＣＣＤカメラで取得したリングハース４上の蒸発材料（ＭｇＯ）の画像に基づいて当該蒸発材料の表面温度を算出する。蒸着室２の内部には、のぞき窓１０１を開閉するシャッタ１０４が設置されている。
【００４２】
また、図１０を参照して、蒸着室１０２には、基板（キャリア）１０を搬送するための搬送空間１０６が設けられている。基板１０は搬送空間１０６で搬送され、蒸着室２を通過する過程で成膜される。なお、参照符号１０５は、基板１０に対する蒸着材料の入射角を所定角度範囲に制限するための制御板である。
【００４３】
実際に、本実施の形態に係る揺動条件によって電子ビームを照射した時のＭｇＯの表面温度をＣＣＤカメラ１０２によってモニタした。このときの画像写真を図１１に示す。ハース回転数の違いにより、ＭｇＯの表面温度がシミュレーションと僅かに違うためＣＣＤカメラのモニタ結果を、予めプログラムした揺動波形のパターンのメニューや、揺動波形に直接フィードバックして反映させた。この場合、ＣＣＤカメラのモニタ結果を電子銃のパワーにフィードバックしてもよい。
【００４４】
さらに、ＭｇＯ表面への電子ビーム入射角を４０°以上とした。この時のそれぞれの電子ビーム電流におけるビーム形状を図１２に示す。この図は、電子銃の出力と照射面積の関係を示しており、出力の大きいほど照射面積が広いことがわかる。
【００４５】
電子銃３及びリングハース４の設置個数や設置例は特に限定されず、種々の方式を採用することが可能である。例えば図７は、蒸着室２に、４つのリングハース４と４つの電子銃３を設置した例を示している。個々のリングハース４は２つの蒸発ポイントＰ１，Ｐ２を有しており、１つの電子銃３でこれら２つの蒸発ポイントに電子ビームを照射する。図８は、６つのリングハース４と６つの電子銃３を設置した例を示している。この場合、電子銃３を基板の搬送方向の両側方に配置することができる。
【００４６】
また、図１３〜図１５は、基板の搬送方向に直交して電子銃３及びリングハース４をそれぞれ単列で配列させた例を示している。図１３は、各電子銃３が単一の蒸発ポイントに電子ビームを照射する例を示し、図１４及び図１５は、各電子銃３が２箇所の蒸発ポイントに電子ビームを照射する例を示している。なお、図１３〜図１５において参照符号２６ａ，２６ｂは、電子ビームを偏向させるための永久磁石である。
【００４７】
図１６は、図１４と図１５の例における電子ビームのジャンピング周期と成膜レート（ダイナミックレート）との関係を示している。電子ビームのジャンピング周期は、図１６に示すように５０〜２００ｍｓｅｃが望ましい。
【００４８】
図１７は、電子ビームの照射方式と成膜レートとの関係を示す図である。本実施の形態に係る電子ビームの揺動パターンを使用した結果、ＭｇＯに対するスプラッシュ無しでの蒸発速度は、電子銃の出力１０ｋＶ（２０ｋＷ×０．５Ａ）で従来方式の約３倍（５５０Å／ｓｅｃ）、２０ｋＷ（２０ｋＶ×１．０Ａ）でも従来方式の約３倍（１０００Å／ｓｅｃ）が達成できた。このときスプラッシュ無しでの電子ビームの電流密度を図１８に示す。本実施の形態で使用した成膜装置では、スタティックレート２８０Å／ｓｅｃでダイナミックレート８０００Å・ｍ／ｍｉｎが得られた。
【００４９】
本実施の形態によれば、膜厚８０００Åを成膜する場合、ガラス基板の入熱量が低減した結果、成膜中（プロセス中）の基板温度上昇が低減し、膜品質制御が大幅に向上した。従来の成膜速度約１００Å／ｓｅｃで成膜する場合の温度上昇は約８０℃であったが、４２０Å／ｓｅｃで成膜した場合に、温度上昇は約３０℃に低減した。
これを結晶配向性強度に換算すると、従来は２３００ｃｐｓから１５００ｃｐｓへ約８００ｃｐｓの変動があったが、２３００ｃｐｓから２０００ｃｐｓへと３００ｃｐｓ程度の変動まで制御性が向上した（図１９）。つまり、制御性は２．７倍向上した。図１９は、基板加熱温度と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。
【００５０】
また、屈折率は従来１．６７０から１．６５４へ約０．０１６の変動であったものが、本実施の形態によれば、１．６７０から１．６６４への０．００６程度の変動まで制御性が向上した（図２０）。図２０は、基板加熱温度と屈折率との関係を示すグラフである。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、入射角の変化が少なくなり、ＭｇＯ膜が均質になった。
スブラシュ無しでダイナミックレート約８０００Å・ｍ／ｍｉｎを得ようとした場合、従来は、図２１に示すように、ガラス基板の搬送方向に複数の蒸発点（電子ビーム照射点）が配置された。そのため、蒸着開始時、基板へのＭｇＯは入射角３０°と６０°で蒸着される。また、蒸着終了時は入射角６０°と３０°で蒸着される。ＭｇＯ膜の屈折率（密度）と入射角は図２２のような関係にあり、入射角による膜密度（屈折率）が変動することが確認されている。
【００５２】
膜密度は放出ガス特性及びエッチング特性に影響し、ＭｇＯ膜の成膜プロセスでは、蒸発粒子の入射角は制御されていることが望ましい。また、入射角はこれらに加え結晶配向性にも影響する（図２３）。図２３は、入射角と＜１１１＞配向強度との関係を示すグラフである。従って、ＭｇＯ成膜中の入射角はある範囲に制御されていることが望ましい。本発明により、ダイナミックレート約８０００Å・ｍ／ｍｉｎ以上でも、ガラス基板の搬送方向の蒸発点は１点でよく、入射角の制御性（変化）は大幅に改善された。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、膜中の不純物が低減でき膜質が向上した。
成膜中のプロセス室にはプロセスガスの酸素に加え、水素、ヘリウム、水、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素及びアルゴン等が存在する。特に一酸化炭素、二酸化炭素はパネルの放電特性を悪くする。ハイレートで成膜することにより、膜中に取り込む不純物の量を減らすことが出来る。
【００５４】
具体的にはプロセス条件８０００Å・ｍ／ｍｉｎ（スタティックレート２８０Å／ｓｅｃ）は、従来（４０００Å・ｍ／ｍｉｎ、スタティックレート１４０Å／ｓｅｃ）の２倍である。したがって、本実施の形態の金属酸化膜の蒸着方法を図５に示したプラズマディスプレイパネル用の前面基板の保護膜の成膜に適用することにより、ＭｇＯ膜中に取り込む不純物、特に放電特性に影響を与える炭素の量が１／２以下になり、パネル特性を良くする効果がある。パネル特性の一つの書き込み速度で比較すると次のようになる。
【００５５】
ＭｇＯ膜中の不純物の炭素量が１／１．５になるとＣＬ（カソードルミネッセンス）強度が約１．８倍になり、書き込み速度を改善出来る。膜中に取り込まれる炭素量が増加するとＣＬ強度が低下する傾向が見られる。また、ＣＬ強度が高いＭｇＯ膜でレスポンス性が良いパネルが得られる傾向がある。
ガラス基板上への不純物の入射頻度は次のように求められる。
【００５６】
Γ＝２．６５×１０２４×Ｐ／（Ｍ×Ｔ）１／２
Γ：入射頻度（個／（ｓ・ｍ２））
Ｐ：圧力（Ｐａ）
Ｔ：温度（Ｋ）
結果として成膜速度を早くしたため、相対的に不純物の量が減少した。
【００５７】
また、電子銃、電子銃電源及びハース数量が低減できコストダウンが出来た。
スプラッシュ無しでのレートが約３倍になったため、電子銃、電子銃電源及びハース等の必要数が１／２〜１／３になった。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されること無く、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００５９】
例えば、インライン式電子ビーム蒸着装置に限らず、ピアス式電子銃を用いた他の方式の電子ビーム蒸着装置にも適用可能である。
【００６０】
また、本発明の実施の形態の電子ビーム蒸着装置では蒸発材料を入れる容器をリングハースとしたが、るつぼでも良い。
【００６１】
また、本発明の実施の形態の電子ビーム蒸着装置では蒸発材料にＭｇＯを用いたが、他の酸化物または金属酸化物などを使用することも可能である。例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＳｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｃｒ、Ｃ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇが使用できる。
【符号の説明】
【００６２】
２・・・蒸着室、３・・・ピアス式電子銃、４・・・リングハース、４ａ・・・溝部、１０・・・基板（前面基板）、１１・・・ＭｇＯ（蒸発材料）、２０・・・偏向装置、２６ａ・・・永久磁石、２６ｂ・・・永久磁石、３６・・・フィラメント、３７・・・カソード、３８・・・ウェネルト、３９・・・アノード、４０・・・集束コイル、４１・・・揺動コイル、４２・・・イオンコレクタ、４３・・・フローレジスタ、４７・・・アンプ、４８・・・ファンクションジェネレータ、８１・・・プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、８２・・・前面基板、８３・・・走査電極、８４・・・維持電極、８５・・・誘電体層、８６・・・保護膜（ＭｇＯ）、８７・・・誘電体層、８８・・・バリアリブ、８９・・・アドレス電極、９０・・・背面基板、９１Ｒ、９１Ｇ、９１Ｂ・・・蛍光体、Ｐ,Ｐ１,Ｐ２・・・蒸発ポイント（電子ビーム照射点）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、
前記電子銃からの電子ビームを絞り、
前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形を制御し、
前記揺動波形の制御は、前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料の面に照射する前記電子ビームの照射エネルギーが均一になるように前記電子ビームの揺動パターンを決定し、
前記蒸発材料の面に照射される前記電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての前記蒸発材料の面において、最大値を１００％として、最大値と最小値の差が３０％以内である
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記揺動波形の制御は、
前記蒸発材料の表面温度をＣＣＤカメラでモニタリングし、
そのモニタ結果によって前記電子ビームの揺動波形を制御する
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記揺動波形の制御は、
前記蒸発材料の表面温度をＣＣＤカメラでモニタリングし、
そのモニタ結果によって前記電子銃のパワーを制御する
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項４】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記金属酸化物は、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＳｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＩＴＯ，ＳｎＯ２、ＷＯ３のいずれかである
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項５】
金属酸化物でなる保護膜を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、
前記電子銃からの電子を絞り、
前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形を制御し、
前記揺動波形の制御は、前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料の面に照射する前記電子ビームの照射エネルギーが均一になるように前記電子ビームの揺動パターンを決定し、
前記蒸発材料の面に照射される前記電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての前記蒸発材料の面において、最大値を１００％として、最大値と最小値の差が３０％以内である
プラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項１】
金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、
前記電子銃からの電子ビームを絞り、
前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形を制御し、
前記揺動波形の制御は、前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料の面に照射する前記電子ビームの照射エネルギーが均一になるように前記電子ビームの揺動パターンを決定し、
前記蒸発材料の面に照射される前記電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての前記蒸発材料の面において、最大値を１００％として、最大値と最小値の差が３０％以内である
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記揺動波形の制御は、
前記蒸発材料の表面温度をＣＣＤカメラでモニタリングし、
そのモニタ結果によって前記電子ビームの揺動波形を制御する
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項３】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記揺動波形の制御は、
前記蒸発材料の表面温度をＣＣＤカメラでモニタリングし、
そのモニタ結果によって前記電子銃のパワーを制御する
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項４】
請求項１に記載の金属酸化膜の蒸着方法であって、
前記金属酸化物は、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＳｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＩＴＯ，ＳｎＯ２、ＷＯ３のいずれかである
金属酸化膜の蒸着方法。
【請求項５】
金属酸化物でなる保護膜を有するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
金属酸化物でなる蒸発材料の加熱手段として電子銃を使用し、
前記電子銃からの電子を絞り、
前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料への前記電子ビームの照射面積に合わせて、前記電子ビームの揺動波形を制御し、
前記揺動波形の制御は、前記電子ビームの直径をもとに、前記蒸発材料の面に照射する前記電子ビームの照射エネルギーが均一になるように前記電子ビームの揺動パターンを決定し、
前記蒸発材料の面に照射される前記電子ビームの照射エネルギーの均一度は、全ての前記蒸発材料の面において、最大値を１００％として、最大値と最小値の差が３０％以内である
プラズマディスプレイパネルの製造方法。
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図１２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２０７３１０（Ｐ２０１２−２０７３１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５７２２６（Ｐ２０１２−１５７２２６）
【出願日】平成２４年７月１３日（２０１２．７．１３）
【分割の表示】特願２００８−１２５３６３（Ｐ２００８−１２５３６３）の分割
【原出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１３日（２０１２．７．１３）
【分割の表示】特願２００８−１２５３６３（Ｐ２００８−１２５３６３）の分割
【原出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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