(57)【要約】【課題】（１１１）結晶配向性及び膜密度分布の良いＭｇＯ膜を成膜する。【解決手段】搬送方向と平行な方向に向けられており、搬送方向と直交する方向に複数の細長ヒーター３６ａを並べ、中央部の細長ヒーター３６ａを両端部の細長ヒーター３６ａよりも高温とし、ガラス基板１０を加熱しながらＭｇＯ膜の成膜を行った結果、（１１１）結晶配向強度が向上し、ＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度の差が小さくなることで分布のばらつきが減り、さらに、ＭｇＯの膜密度分布も改善された。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
前記成膜室に接続され、内部が開口で連通した成膜材料室と、
前記成膜材料室内に配置された蒸発源と、
前記成膜室内に反応ガスを導入する反応ガス導入系とを有し、
矩形の成膜対象物の一辺を先頭にして前記開口と対面しながら移動させ、前記成膜対象物表面に化合物膜を形成する成膜装置であって、
前記成膜対象物を加熱するヒーターを有し、
前記ヒーターは、前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱する成膜装置。
【請求項２】
真空槽内部に反応ガスを導入し、前記真空槽内部に成膜材料蒸気を放出させ、
矩形の成膜対象物の一辺を先頭にして前記真空槽内部を移動させ、前記成膜対象物表面に成膜材料蒸気を到達させて化合物膜を形成する成膜方法であって、
前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱しながら成膜材料蒸気を到達させて成膜する成膜方法。
【請求項３】
前記成膜対象物に成膜材料蒸気が到達する前に、予め、前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱する請求項２記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物膜を成膜する技術にかかり、特にプラズマディスプレイパネルの保護膜に適したＭｇＯ膜等を成膜する成膜装置と、その成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラズマディスプレイパネルに用いられるガラス基板には、保護膜としてＭｇＯ等の金属酸化膜が形成されている。
真空槽内に酸素ガスを導入しておき、真空槽内にＭｇＯの蒸発源を配置してＭｇＯの蒸気を放出させ、ガラス基板を搬入し、このガラス基板を移動させながら、ガラス基板表面にＭｇＯ膜の成膜を行っている。
【特許文献１】特開２００４-０５５１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ガラス基板上に成膜されたＭｇＯ膜は、ガラス基板が搬送機構によって移動される方向（搬送方向）と平行である両側辺の（１１１）結晶配向強度が低く、また、膜密度にもばらつきが生じ、分布が悪いことがわかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために本発明は、成膜室と、前記成膜室に接続され、内部が開口で連通した成膜材料室と、前記成膜材料室内に配置された蒸発源と、前記成膜室内に反応ガスを導入する反応ガス導入系とを有し、矩形の成膜対象物の一辺を先頭にして前記開口と対面しながら移動させ、前記成膜対象物表面に化合物膜を形成する成膜装置であって、前記成膜対象物を加熱するヒーターを有し、前記ヒーターは、前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱する成膜装置である。
また、本発明は、真空槽内部に反応ガスを導入し、前記真空槽内部に成膜材料蒸気を放出させ、矩形の成膜対象物の一辺を先頭にして前記真空槽内部を移動させ、前記成膜対象物表面に成膜材料蒸気を到達させて化合物膜を形成する成膜方法であって、前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱しながら成膜材料蒸気を到達させて成膜する成膜方法である。
また、本発明は成膜方法であって、前記成膜対象物に成膜材料蒸気が到達する前に、予め、前記成膜対象物の四辺のうち、前記先頭の一辺と直角な二辺よりも、前記二辺の中央を高温に加熱する成膜方法である。
【発明の効果】
【０００５】
成膜対象物の先頭の一辺と直角な二辺の縁部分よりも、前記二辺の中央を高温に加熱し、また、成膜対象物の前記二辺の縁部分に中央部より多くの反応ガスを吹き付けながら成膜を行うことで、（１１１）結晶配向強度が向上し、ＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度の差が小さくなることで分布のばらつきが減り、さらに、ＭｇＯの膜密度分布も改善された。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態におけるパネル製造装置（成膜装置）の概略構成図である。
このパネル製造装置１は、搬入室１１と、加熱室１２と、プロセス室１３と、冷却室１５と、搬出室１６とを有している。
搬入室１１と、加熱室１２と、プロセス室１３と、冷却室１５と、搬出室１６とは、真空バルブ１８を介して、この順序で連結されており、内部には搬送機構が設けられている。
【０００７】
ここで、本発明の加熱室１２及びプロセス室１３の構造を図２と図３に示す。
図２に示すとおり、加熱室１２とプロセス室１３はそれぞれ真空槽２１で構成されている。プロセス室１３は、成膜室２２と成膜材料室２３とを有している。
成膜室２２は、細長い形状をしており、一端と他端には真空バルブ１８による入口と出口がある。成膜材料室２３は成膜室２２の下方に位置していて、成膜材料室２３の天井と成膜室２２の底面は接続されている。
【０００８】
成膜材料室２３内の底面上で、成膜材料室２３と成膜室２２とが接続された部分の真下位置には、ＭｇＯ蒸発源３１が配置されている。ＭｇＯ蒸発源３１は坩堝を有しており、この坩堝の内部には粒状のＭｇＯが配置されている。
成膜材料室２３には電子銃３２が設けられている。電子銃３２を動作させると、坩堝内のＭｇＯに電子線が照射され、ＭｇＯの蒸気が放出されるように構成されている。
【０００９】
成膜室２２と成膜材料室２３との接続部分には制限板２７が配置されており、制限板２７の、ＭｇＯ蒸発源３１の真上位置には開口２８が形成されている。したがって、ＭｇＯ蒸発源３１から放出されたＭｇＯの蒸気は、開口２８を通って成膜室２２内に侵入するようになっている。
【００１０】
成膜室２２には搬送機構２９が設けられており、搬送機構２９には保持手段３０が取り付けられている。保持手段３０により保持された処理対象物であるガラス基板１０は、開口２８の真上位置を通り、開口２８と対面しながら、入口から出口に向かって移動されるように構成されている。
プロセス室１３は、２つのガス噴出管を有している。
【００１１】
図２及び図３の符号３３ａ、３３ｂは、それぞれガス噴出管を示している。
各ガス噴出管３３ａ、３３ｂは、成膜室２２内の搬送機構２９よりも成膜材料室２３側に設けられている。また、各ガス噴出管３３ａ、３３ｂは開口２８よりも外側、かつ、搬送機構２９によるガラス基板１０の搬送経路上で、開口２８の上流側の端部よりも上流側と、下流側の端部よりも下流側にそれぞれ配置されており、開口２８から放出されるＭｇＯの蒸気が成膜室２２内部に侵入するのを妨げないようになっている。
【００１２】
各ガス噴出管３３ａ、３３ｂはパイプ状で、ガラス基板１０が搬送機構２９によって移動される方向（搬送方向）と垂直な方向に向けられている。
各ガス噴出管３３ａ、３３ｂは反応ガス導入系３５に接続されており、また、各ガス噴出管３３ａ、３３ｂには、ここでは、搬送方向と垂直な方向に複数のガス噴出孔３４が列設されている。反応ガス導入系３５から各ガス噴出管３３ａ、３３ｂに導入された反応ガスは、ガス噴出孔３４より噴出されるように構成されている。
【００１３】
また、各ガス噴出管３３ａ、３３ｂは、搬送機構２９によって移動されるガラス基板１０と開口２８との間に位置しており、各ガス噴出孔３４は、移動されるガラス基板１０と対面するように構成されている。各ガス噴出孔３４より噴出された反応ガスは、移動されるガラス基板１０に吹き付けられる。
【００１４】
ここで、ガラス基板１０は四角形状であり、その四辺のうち、二辺は搬送方向と平行、かつ、二辺は搬送方向と垂直に向けられている。搬送方向と平行となる二辺を側辺としたとき、ガラス基板１０の両側辺の縁部分には中央部に対し相対的に多くの反応ガスを吹き付けられるように設定されている。また、開口２８はガラス基板１０よりも大きく構成されている。
【００１５】
よって、ガラス基板１０が開口２８と対面している間、ガラス基板１０の両側辺の縁部分に、より多くの反応ガスを吹き付けることで、ガラス基板１０の両側辺の縁部分にはＭｇＯの蒸気と中央部よりも多くの反応ガスが到達し、他方、ガラス基板１０の中央部は反応ガス雰囲気の中、ＭｇＯの蒸気が到達する。よって、ガラス基板１０の両側辺の縁部分で、ＭｇＯの結晶性が改善される。
【００１６】
加熱室１２と、プロセス室１３内の、搬送機構２９によって移動されるガラス基板１０の裏面側には、ヒーター３６が設けられており、ヒーター３６は、複数の細長ヒーター３６ａを有している。ここでは、各細長ヒーター３６ａが搬送方向と平行な方向に向けられており、搬送方向と直交する方向に並べられている。
【００１７】
また、細長ヒーター３６ａの長手方向の長さは、開口２８と同じかそれより大きくされており、両端の細長ヒーター３６ａは、移動するガラス基板１０より外側に位置するよう配置されている。
また、加熱室１２のヒーター３６には、図示しないが、ガラス基板１０を静止させて加熱し、温度分布を制御するために補助ヒーターを設置している。
【００１８】
各細長ヒーター３６ａは均一な温度分布となっており、搬送方向と直交する方向の両端部の細長ヒーター３６ａは、中央部の細長ヒーター３６ａに比べて相対的に低い温度となるよう設定されている。したがって、ガラス基板１０の両側辺部の温度が中央部の温度に対して相対的に低くなるように、温度差をつけてガラス基板１０を加熱するようになっている。
【００１９】
このパネル製造装置１を用いてＭｇＯ膜を形成する工程について説明する。
プロセス室１の各室１１〜１３、１５、１６は真空排気系１９に接続されており、この真空排気系１９を作動させ、搬入室１１を除いた各室１２、１３、１５、１６の排気を行い、内部を真空雰囲気にしておく。また、加熱室１２及びプロセス室１３内のヒーター３６を、所定温度に昇温させておく。
保持手段３０にガラス基板１０を取り付けて、搬入室１１に搬入した後、搬入室１１内を所定圧力まで真空排気する。
【００２０】
次に、真空バルブ１８を開き、ガラス基板１０を保持した状態の保持手段３０を搬送機構２９によって加熱室１２内に移動させる。
加熱室１２内に移動されたガラス基板１０は静止され、ガラス基板１０の両側辺の温度が中央部の温度に対して相対的に低くなるように、温度差をつけてガラス基板１０の加熱を行い、内部の昇温を行う。
【００２１】
ガラス基板１０の内部が所定温度に到達した後、真空バルブ１８を開き、ガラス基板１０を保持した状態の保持手段３０を搬送機構２９によってプロセス室１３に移動させる。
また、反応ガス導入系３５より各ガス噴出管３３ａ、３３ｂに酸素及び水（Ｈ2Ｏ）の反応ガスを導入し、ガス噴出孔３４から反応ガスを噴出させ、成膜室２２及び成膜材料室２３内部を反応ガスの雰囲気にしておく。
【００２２】
所定温度に昇温されたガラス基板１０を、搬送機構２９によって成膜室２２内部に移動させ、ＭｇＯ蒸発源３１の上方位置へ移動させる間、ヒーター３６でガラス基板１０の加熱を行う。
ＭｇＯ蒸発源３１からはＭｇＯの蒸気を放出させる。
成膜室２２内に搬入されたガラス基板１０は、搬送機構２９によって移動され、開口２８と対面するようになっている。
【００２３】
ガラス基板１０と開口２８とが対面している間、ガラス基板１０にはガス噴出孔３４から噴出された反応ガスが吹き付けられ、また、ＭｇＯ蒸発源３１より放出され開口２８より成膜室２２内に侵入したＭｇＯの蒸気は、ガラス基板１０の表面に到達し、ガラス基板１０の表面にＭｇＯ膜が成膜される。ガラス基板１０は移動しながら開口２８と対面し、ＭｇＯの蒸気はガラス基板１０の全面に到達する。このとき、ガラス基板１０は、ヒーター３６によってガラス基板１０の両側辺部の温度が中央部の温度に対して相対的に低くなるように、温度差をつけた状態で加熱される。このプロセス室１３においてＭｇＯ膜の成膜を行った結果、ガラス基板１０に形成されたＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度の平均値は高くなり、さらに、（１１１）結晶配向の強度分布及び膜密度分布が従来よりも改善された。
【００２４】
ガラス基板１０の表面に所定膜厚のＭｇＯ膜が形成されると、ガラス基板１０は、搬送機構２９によって冷却室１５に移動され、冷却された後、搬出室１６に移動される。
ガラス基板１０が搬出室１６内に搬入されると、冷却室１５との間の真空バルブ１８を閉じ、搬出室１６の排気を停止し、大気を導入して内部を大気雰囲気とする。その後、搬出室１６から大気中に取り出すと、ＭｇＯ膜を形成されたガラス基板１０を得ることができる。
【００２５】
なお、ガラス基板１０に吹き付けられる反応ガスについて、酸素及び水（Ｈ2Ｏ）を各ガス噴出管３３ａ、３３ｂに導入しガス噴出孔３４から噴出させるようにしたが、ガス噴出管を制限板２７の下部にも設けて、制限板２７の上部のガス噴出管と制限板２７の下部のガス噴出管とで、一方からは酸素を導入し、他方からは水を導入するようにしてもよい。
【００２６】
また、本実施の形態では、各ガス噴出管３３ａ、３３ｂを搬送方向と直交する方向に設けたが、図４及び図５に示すように搬送方向と平行な方向に２つのガス噴出管３３ａ、３３ｂを設け、ガラス基板１０の両側辺の縁部分に反応ガスを吹き付けるようにしてもよいし、ガス噴出管を４つ用いて、搬送方向と直交する方向と搬送方向と平行な方向の両方に配置してもよい。また、各ガス噴出管３３ａ、３３ｂに複数のガス噴出孔３４を形成したが、ガラス基板１０の両側辺部に反応ガスが吹き付けられればよく、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２７】
また、加熱室１２においてヒーター３６を裏面側にのみ設けたが、ガラス基板１０の表面側にも併せて設けてもよい。
また、本実施の形態では電子銃３２を用いて蒸着を行ったが、イオンプレーティングなどの方法を用いてもよい。
【実施例】
【００２８】
＜ガス導入実験＞
図２及び図３のプロセス室１３を用い、有効膜厚範囲１３００ｍｍ×１１００ｍｍのＰＤＰ用ガラス基板にＭｇＯ膜を約８００ｎｍ（８０００Å）真空蒸着法により成膜した。
このとき、電子銃３２は２台使用して各１０ｋＷ投入、ダイナミックレートは４００ｎｍ・ｍ／ｍｉｎ（４０００Å・ｍ／ｍｉｎ）、ガラス基板１０の温度は約２５０℃、成膜室２２の圧力は４．０×１０-2Ｐａであった。
【００２９】
反応ガスは酸素ガスであり、反応ガス導入系３５から酸素を１３５ｓｃｃｍ導入した。ガス噴出孔３４の直径は０．５ｍｍとし、１５ｍｍ間隔で配置した。また、ガラス基板１０へ反応ガスを吹き付ける角度は４５°とした。
吹き付けられる反応ガスの流量とガラス基板１０の位置との関係を図６に示す。横軸は、搬送方向と垂直な方向の、ガラス基板１０上の位置を示しており、縦軸は、反応ガスの吹きつけられた量が一番多い地点を１．０としたときの反応ガスの流量比を示している。
【００３０】
図６に示すとおり、ガラス基板１０の両側辺部の方が、中央部に比べて相対的に多くの反応ガスを吹き付けられている。
上記の条件で成膜したＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度をＸ線回折により調べた。その（１１１）結晶配向強度分布を図７に示す。
【００３１】
また、上記の条件で成膜したＭｇＯ膜の屈折率を測定し、膜密度を求めた。その膜密度分布を図８に示す。
比較例として、上記条件でガラス基板１０に反応ガスを吹き付けないようにプロセス室１３内に酸素ガスを導入してＭｇＯ膜の成膜を行った。これにより成膜されたＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度分布を図１２に、膜密度分布を図１３にそれぞれ示す。
【００３２】
図７と図１２とを比較し、比較例の（１１１）結晶配向強度分布は２７８４ｃｐｓ±２８．３％であったが、本実施例の（１１１）結晶配向強度分布は、３４８４ｃｐｓ±１６．３％となり、比較例に比べてＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度が向上し、なおかつ、ガラス基板１０の両側辺部の（１１１）結晶配向強度が向上したことで、（１１１）結晶配向強度の差が小さくなり、分布のばらつきが改善された。
【００３３】
また、図８と図１３とを比較し、比較例の膜密度は最も高いところで８５．９％、最も低いところで８２．３％であり３．６ポイントの差があったが、本実施例の膜密度は最も高いところで８２．９％、最も低いところで８１．９％となり、差は２．０ポイントに改善できた。
【００３４】
＜加熱温度差実験＞
次に、図２及び図３のプロセス室１３を用い、ガラス基板１０に反応ガスを吹き付けないようにプロセス室１３内に酸素ガスを導入して、かつ、細長ヒーター３６ａの温度をガラス基板１０の位置により変化させてＭｇＯ膜の成膜を行った。細長ヒーター３６ａは１１本設けられ、ガラス基板１０の温度分布が図９のように、ＭｇＯ膜成膜中のガラス基板１０の両側辺部の温度を２００℃とし、最高温度部が２５０℃となるよう、各細長ヒーター３６ａの温度設定を行った。
【００３５】
細長ヒーター３６ａの両側辺部の温度を低く設定すること及び反応ガスをガラス基板１０に吹き付けないように導入すること以外の条件は、上記ガス導入実験の条件と同じとした。
上記条件で成膜したＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度分布を図１０に、膜密度分布を図１１にそれぞれ示す。
【００３６】
本実験においても、各細長ヒーター３６ａを均一に同じ温度とし、かつ、反応ガスをガラス基板１０に吹き付けないように導入し、他の条件は本実施例と同じ条件で成膜したＭｇＯ膜を比較例として用い、比較する。
【００３７】
図１０と図１２とを比較し、比較例の（１１１）結晶配向強度分布は２７８４ｃｐｓ±２８．３％であったが、本実施例の（１１１）結晶配向強度分布は、３０４７ｃｐｓ±１３．７％となり、比較例に比べてＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度が向上し、なおかつ、（１１１）結晶配向強度の差が小さくなり、分布のばらつきが改善された。
【００３８】
また、図１１と図１３を比較し、比較例の膜密度は最も高いところで８５．９％、最も低いところで８２．３％であり３．６ポイントの差があったが、本実施例の膜密度は最も高いところで８４．３％、最も低いところで８２．１％となり、差は２．２ポイントに改善できた。
【００３９】
これらの実験結果から、成膜時のガラス基板１０に反応ガスを吹き付けた場合、また、成膜時に加熱を行う両端の細長ヒーター３６ａの温度を中央部より相対的に低く設定した場合のそれぞれにおいて、比較例に比べガラス基板１０上に成膜されたＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度が向上し、（１１１）結晶配向強度の差が小さくなることで分布のばらつきが減り、さらに、ＭｇＯ膜の膜密度分布も改善された。
【００４０】
このことから、成膜時のガラス基板１０に反応ガスを吹き付け、かつ、成膜時に加熱を行う両端の細長ヒーター３６ａの温度を中央部より相対的に低く設定することで、より効果的にＭｇＯ膜の（１１１）結晶配向強度の向上及びＭｇＯ膜の膜密度分布の改善がされると考えられる。
【００４１】
また、本実施例では成膜材料としてＭｇＯ単結晶を用いたが、ＭｇＯを含む材料及びその他の金属酸化膜の成膜にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のパネル製造装置の構造を説明するための図
【図２】本発明の加熱室及びプロセス室の構造を説明するための断面図
【図３】本発明の加熱室及びプロセス室の構造を説明するための上面図
【図４】本発明の他の例の加熱室及びプロセス室の構造を説明するための断面図
【図５】本発明の他の例の加熱室及びプロセス室の構造を説明するための上面図
【図６】ガス導入実験において、ガラス基板上の位置に対する吹き付けられた反応ガスの流量を示すグラフ
【図７】ガス導入実験における（１１１）結晶配向強度分布を示すグラフ
【図８】ガス導入実験における膜密度分布を示すグラフ
【図９】加熱温度差実験において、成膜室内のガラス基板の温度分布を示すグラフ
【図１０】加熱温度差実験における（１１１）結晶配向強度分布を示すグラフ
【図１１】加熱温度差実験における膜密度分布を示すグラフ
【図１２】比較例の（１１１）結晶配向強度分布を示すグラフ
【図１３】比較例の膜密度分布を示すグラフ
【符号の説明】
【００４３】
１０……ガラス基板
１２……加熱室
１３……プロセス室
２２……成膜室
２３……成膜材料室
３１……ＭｇＯ蒸発源
３３ａ、３３ｂ……ガス噴出管
３４……ガス噴出孔
３５……反応ガス導入系
３６……ヒーター
３６ａ……細長ヒーター
【図１】
2010126756.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010126756.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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