(57)【要約】  成膜方法は、物体(111)の表面を部分的にマスキングし、前記表面の露出部分である成膜面(S1)に化学的気相成長法によって膜を形成する方法であって、反応室(310)内での成膜に際して、内部に通気路(75)を有し且つ前記通気路(75)と外面とに通じる通気孔(76)を有したマスク(71)によって物体(111)のマスキングを行い、マスク(71)で覆われた非成膜面に供給される原料ガスをマスク(71)内の通気路(75)を用いて排気または希釈することによって、成膜面(S1)内で成膜速度が均一になるように反応室内の原料物質の濃度分布を制御する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面を部分的にマスキングし、前記表面の露出部分に化学的気相成長法によって膜を形成する成膜方法であって、
反応室内での成膜に際して、内部に通気路を有し且つ前記通気路と外面とに通じる通気孔を有したマスクによって物体のマスキングを行い、
前記通気路を用いて前記反応室内の原料物質の濃度分布を制御する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
物体の表面を部分的にマスキングし、前記表面の露出部分に化学的気相成長法によって膜を形成する成膜方法であって、
反応室内での成膜に際して、内部に通気路を有し且つ前記通気路と外面とに通じる通気孔を有したマスクによって物体のマスキングを行い、
成膜中に、前記反応室内のガスを前記通気孔から前記通気路へ吸引する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
物体の表面を部分的にマスキングし、前記表面の露出部分に化学的気相成長法によって膜を形成する成膜方法であって、
反応室内での成膜に際して、内部に通気路を有し且つ前記通気路と外面とに通じる通気孔を有したマスクによって物体のマスキングを行い、
成膜中に、前記反応室への原料ガスの導入と並行して、前記通気路および通気孔を通して不活性ガスを導入する
ことを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
内部に通気路を有し且つ前記通気路と外面とに通じる通気孔を有した
化学的気相成長法による成膜におけるマスキングのためのマスク。
【請求項５】
請求項４のマスクを備えた、化学的気相成長法による成膜を行う成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的気相成長法によって膜を形成する成膜方法および成膜におけるマスキングのためのマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition : CVD）は、化学反応によって原料ガスから膜を形成する成膜手法であり、半導体装置をはじめとする微細デバイスの薄膜の形成からメートルオーダの物体のコーティングに至るまで工業的に幅広く応用されている。【０００３】
近年、化学的気相成長法は、対角１メートル以上の大画面をもつディスプレイパネルの製造にも用いられるようになった。特開２０００−２１３０４号公報には、ＡＣプラズマディスプレイパネルの製造において、電極を被覆する誘電体層をプラズマＣＶＤによって形成することが記載されている。化学的気相成長法によれば、薄くて厚さの均一な誘電体層を得ることができるとともに、一般的な材料である低融点ガラスよりも比誘電率の小さい二酸化珪素や有機酸化珪素などの物質からなる誘電体層を厚膜法よりも低い温度で形成することができる。【０００４】
一般に、化学的気相成長法による成膜のための成膜装置は、成膜面に対して原料物質を均等に供給するように工夫されている。例えば、特開平１１−３５０１４３号公報に記載された平行平板型のプラズマＣＶＤ装置では、反応室のガス導入口と成膜面との間に厚さを意図的に不均一としたシャワープレートが配置されている。このシャワープレートは成膜面の全体にガスを噴出するノズルであり、多数の微細な噴出孔をもつ。このシャワープレートでは、孔のガス流量が孔の長さに依存することを利用して、プレートの中央と端部とに係わらずガスの噴出量が均一になるように、シャワープレートの各位置の厚さが選定されている。【０００５】
一方、化学的気相成長法による成膜に際して、成膜対象の物体に成膜不用の箇所があるときには、その箇所に対してマスキングが行われる。マスキングに関する先行文献である特開平１１−２６９６４６号公報は、成膜対象と同程度の熱膨張率を有する冶具を用いてマスキングを行う技術を開示している。
【特許文献１】特開２０００−２１３０４号公報
【特許文献２】特開平１１−３５０１４３号公報
【特許文献３】特開平１１−２６９６４６号公報
【発明の開示】
【０００６】
電極の配列された基板上に化学的気相成長法によって誘電体層を形成するプラズマディスプレイパネルの製造において、電極の端子部を露出させるために基板にマスクを重ねてマスキングを行うと、誘電体層の厚さが不均一になるという問題があった。マスクの近傍が他の部分よりも厚くなる。
【０００７】
誘電体層の厚さの不均一は、画面を構成するセル間の動作特性のばらつきを生む。高品位で安定した表示を行うには、誘電体層の厚さが均一であるのが望ましい。
【０００８】
本発明の目的はマスキングを行う成膜において膜厚を均一にすることである。
【０００９】
本発明の目的を達成する成膜方法は、物体の表面を部分的にマスキングし、表面の露出部分に化学的気相成長法によって膜を形成する方法であって、反応室内での成膜に際して、内部に通気路を有し且つ通気路と外面とに通じる通気孔を有したマスクによって物体のマスキングを行い、マスクで覆われた非成膜面に供給される原料ガスをマスク内の通気路を用いて排気または希釈することによって、成膜面内で成膜速度が均一になるように反応室内の原料物質の濃度分布を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】プラズマディスプレイパネルのセル構造の一例を示す分解斜視図である。
【図２】表示電極のパターンを示す平面図である。
【図３】プラズマディスプレイパネルの製造において誘電体層を形成するときにマスキングを要する領域を示す図である。
【図４】プラズマディスプレイパネルの製造に使用するマスクの平面図である。
【図５】図４のａ−ａ矢視の断面図である。
【図６】第１実施形態に係る成膜装置の概要を示す模式図である。
【図７】プラズマディスプレイパネルの製造に使用するマスクの他の例を示す平面図である。
【図８】第２実施形態に係る成膜装置の概要を示す模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、プラズマディスプレイパネルの誘電体層の形成を例にあげて本発明の成膜方法を説明する。
〔第１実施形態〕
図１はプラズマディスプレイパネルのセル構造の一例を示す分解斜視図である。図１では内部構造を解り易くするために前面板１０と背面板２０とを分離させて描いてある。【００１２】
プラズマディスプレイパネル１は前面板１０と背面板２０とで構成される。前面板１０は、ガラス基板１１、表示電極Ｘ，Ｙ、誘電体層１７、および保護膜１８を備える。表示電極Ｘ，Ｙのそれぞれは、パターニングされた透明導電膜４１および金属膜４２の積層体である。誘電体層１７および保護膜１８は、表示電極Ｘ，Ｙを被覆する。背面板２０は、ガラス基板２１、アドレス電極Ａ、絶縁層２４、複数の隔壁２９、および蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを備える。例示の隔壁２９の配置パターンはストライプパターンである。図中の括弧内のアルファベットＲ，Ｇ，Ｂは蛍光体の発光色を示す。【００１３】
図２は表示電極のパターンを示す。電極群４０を構成する表示電極Ｘおよび表示電極Ｙは、画面６０からガラス基板１１の周縁の近傍まで延長されており、それぞれの先端に駆動ユニットとの導電接続のための端子Ｘｔ，Ｙｔが設けられている。図２において、表示電極Ｘの端子Ｘｔはガラス基板１１の左端側に配置され、表示電極Ｙの端子Ｙｔはガラス基板１１の右端側に配置されている。端子Ｘｔの配列ピッチは画面６０での表示電極Ｘの配列ピッチと異なるので、表示電極Ｘの左端の部分（端子Ｘｔを含む）は屈曲した帯状にパターニングされている。この屈曲した部分は透明導電膜４１と金属膜４２の積層体ではなく、金属膜４２のみからなる。同様に、表示電極Ｙの右端の部分（端子Ｙｔを含む）は屈曲した帯状にパターニングされており、この屈曲した部分は金属膜４２のみからなる。【００１４】
このようなプラズマディスプレイパネル１は、前面板１０および背面板２０を別個に作製し、その後に貼り合わす手順で製造される。前面板１０の作製にはガラス基板１１の２倍以上の面積をもつマザーガラス基板が用いられ、複数個の前面板１０が一括に作製される。同様に複数個の背面板２０も一括に作製される。前面板１０と背面板２０の貼り合わせに先立ってマザーガラス基板の分割が行われ、個別化された前面板１０と個別化された背面板２０とが貼り合わせによって一体になる。前面板１０の作製において、誘電体層１７は化学気相成長法によって形成され、その際に端子Ｘｔ，Ｙｔに対するマスキングが行われる。【００１５】
マスキングを行わなければ、誘電体層１７を形成した後に端子Ｘｔ，Ｙｔを露出させるために誘電体層１７の一部をエッチングまたは研磨によって取り除かなければならない。マスキングを行うことにより、誘電体層１７を取り除く工程が不要になり、製造時間が短縮されるとともに歩留まりが向上し、生産性が高まる。【００１６】
図３はプラズマディスプレイパネルの製造において誘電体層を形成するときにマスキングを要する領域を示す。【００１７】
図３において、マザーガラス基板１１１には２個の電極群４０が２列に並べて形成されている。マザーガラス基板１１１における２個の電極群４０のそれぞれが配置されている部分が、１個のプラズマディスプレイパネルにおける前面側のガラス基板１１に相当する。マザーガラス基板１１１において、マスキングを要する領域は、電極群４０の図中上側の端子に対応した領域Ｓ１１と、電極群４０の図中下側の端子に対応した領域Ｓ１２である。【００１８】
図４はプラズマディスプレイパネルの製造に使用するマスクの平面図、図５は図４のａ−ａ矢視の断面図である。【００１９】
マスク７１は、厚さ３０ｍｍ程度のアルミニウムからなる枠体であり、２個のプラズマディスプレイパネルの誘電体層を一括に形成するために必要な２個の長方形の開口７１１，７１２を有する。マスク７１の外形および厚さはマザーガラス基板よりも大きく、このことによってマザーガラス基板が加熱によって反るのを防ぐ押さえ部材として十分な機械的強度がマスク７１に備わっている。【００２０】
開口７１１，７１２のそれぞれの周面は、堆積の陰が生じないように開口の上部を拡げる向きのテーパー面とされている。そして、周面の下端を電極群４０の上面から０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度離すため、開口の周囲には段部が設けられている。段部を設けることによって、マザーガラス基板とマスクとを非接触状態にして、端子および端子引出し部（表示電極端部の屈曲した部分）に傷がつくのを防止することができる。【００２１】
マスク７１は、本発明に特有の構成要素として、通気路７５および複数の通気孔７６を有する。通気路７５および通気孔７６は、マスク７１における開口７１１と開口７１２との間の部分に設けられている。【００２２】
通気路７５は図５に示されるようにマスク７１の内部に形成されており、開口７１１，７１２の長手方向の全長にわたる長さをもつ。通気路７５の両端部７５１，７５２はマスク７１の外周面に通じており、図示しない排気系の配管と接続できるようになっている。【００２３】
通気孔７６は、通気路７５に沿ってほぼ等間隔に一列に配置されている。これら通気孔７６のそれぞれは、図５のように通気路７５とマスク７１の前面とに通じている。【００２４】
このようなマスク７１の作製方法としては、通気路７５および通気孔７６を穿孔加工によって形成する方法、通気路７５を溝として形成できるようにマスク７１を複数の部分に分けて作製しておいて組み合わせる方法がある。【００２５】
図６は化学的気相成長法による誘電体層の形成に使用する装置の概要を示す模式図である。【００２６】
誘電体層の形成（以下、これを成膜という）には平行平板型プラズマＣＶＤ装置３００を使用する。プラズマＣＶＤ装置３００は、金属製容器からなるチャンバ（反応室）３１０、プラズマ発生のための電極を兼ねるシャワーノズル３２０、成膜対象物を支持する可動ベース３３０、および上述したマスキング用のマスク７１を備える。可動ベース３３０には成膜対象物を加熱するヒータが組み込まれている。【００２７】
チャンバ３１０の内部において、シャワーノズル３２０と可動ベース３３０との間にマスク７１が配置される。マスク７１とシャワーノズル３２０との間隙の寸法は１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。図では可動ベース３３０には電極群４０の形成されたマザーガラス基板１１１が載置され、マスク７１がマザーガラス基板１１１に重ねられている。【００２８】
本例では、可動ベース３３０は上下に移動可能なリフト式である。マザーガラス基板１１１の搬入時および搬出時には可動ベース３３０は下がり、固定配置されたマスク７１から離れる。【００２９】
次に成膜工程の概要を説明する。【００３０】
マザーガラス基板１１１を搬入したチャンバ３１０の内部を例えば２．５Ｔｏｒｒ〜３．５Ｔｏｒｒ程度の圧力に減圧し、マザーガラス基板１１１を２００℃〜４００℃程度の温度に加熱した状態で、シャワーノズル３２０の中央に設けられた導入孔３２１からチャンバ３１０内に原料ガスが導入される。二酸化珪素からなる誘電体層を形成する場合には、ソースガスとして例えばシラン（ＳｉＨ4）が導入され、反応ガスとして例えば亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が導入される。導入された原料ガスはシャワーノズル３１０からマザーガラス基板１１１の全体に向かってほぼ均等に噴出する。【００３１】
原料ガスの導入と並行して、主排気孔３１１を介してチャンバ３１０に対する排気が行われる。チャンバ３１０には図示しない真空計が設けられており、その出力に応じて排気系のバルブを制御することによってチャンバ３１０の真空度が一定に保たれる。【００３２】
このようにして一定量の原料ガスが供給されるチャンバ３１０の内部では、高周波電力の印加により発生したプラズマが原料ガスを活性化し、化学反応を促進させる。そして、化学反応で生じた原料物質がマザーガラス基板１１１の成膜面Ｓ１に堆積し、誘電体層となる膜を形成する。本例での成膜面Ｓ１とは、電極群４０の形成されたマザーガラス基板１１１における上面のうちの非マスキング部分であり、厳密には電極群４０の露出面と電極間の基板面とで構成される。【００３３】
本第１実施形態では、このような成膜が行われる間、連続的または間欠的にチャンバ３１０内のガスをマスク７１内の通気路７５へ吸引する。すなわち、通気路７５の両端部７５１，７５２（図５参照）に接続された排気系により、通気路７５の真空度をマスク７１の外側の真空度よりも高める。【００３４】
吸引に用いる排気系は主排気孔３１１から吸引する排気系と真空ポンプを共用するものでもよいし、専用の真空ポンプをもつものでもよい。真空ポンプを共用する場合には、専用のバルブを設けて通気路７５への吸引ガス量を独立に調整する。【００３５】
通気路７５へ吸引されるガスには、未反応の原料ガスおよび化学反応で生じて堆積していない原料物質が含まれる。【００３６】
通気路７５へのガスの吸引は、成膜面Ｓ１に形成される膜の厚さの均一化に貢献する。膜の厚さが均一になる理由は次のとおりである。マスク７１には原料物質がほとんど堆積しない。すなわち、成膜面Ｓ１における成膜速度と比べてマスク表面における成膜速度は極端に小さい。吸引を行わなければ、シャワーノズル３２０からマスク７１に向かって噴出した原料ガス、およびシャワーノズル３２０とマスク７１との間で生じた原料物質が成膜面Ｓ１へ流れる。このため、成膜面Ｓ１のうちのマスク７１に近い部分における原料物質の濃度が局所的に高まり、当該部分の成膜速度が成膜面Ｓ１内の他の部分よりも大きくなる。通気路７５へのガスの吸引を適切に行うことにより、シャワーノズル３２０とマスク７１との間の空間からシャワーノズル３２０と成膜面Ｓ１との間の空間への過分のガス供給を無くし、成膜面Ｓ１における成膜速度を均一にすることができる。【００３７】
本実施形態のプラズマＣＶＤ装置３００では、シャワーノズル３２０における導入孔３２１が設けられた位置の直下にマスク７１が存在し、この位置ではシャワーノズル３２０の他の位置と比べて原料ガスの噴出量が多くなり易いので、この位置の直下でマスク７１の内部に原料ガスを吸引することは、成膜される膜の厚さの均一化に特に有効である。
〔第２実施形態〕
図７はプラズマディスプレイパネルの製造に使用するマスクの他の例を示す平面図である。【００３８】
図７のマスク７２の基本的な構成は上述の図４のマスク７１と同様である。マスク７１も、２個のプラズマディスプレイパネルの誘電体層を一括に形成するために必要な２個の長方形の開口７２１，７２２を有する。【００３９】
マスク７２は、本発明に特有の構成要素として、通気路７７および複数の通気孔７８を有する。通気路７７および通気孔７８は、マスク７２における開口７２１と開口７２２との間の部分に設けられている。【００４０】
通気路７７はマスク７２の内部に形成されており、開口７２１，７２２の長手方向の全長にわたる長さをもつ。通気路７７の両端部７７１，７７２はマスク７２の外周面に通じており、図示しないガス供給系の配管と接続できるようになっている。【００４１】
通気孔７８は、通気路７７に沿ってほぼ等間隔に二列に配置されている。これら通気孔７８のそれぞれは、通気路７７とマスク７２の前面とに通じている。【００４２】
図８は第２実施形態に係る成膜装置の概要を示す模式図である。図８において、図６の装置と同一の構成要素には同一の符合を付してある。これら要素については説明を省略する。【００４３】
図８のプラズマＣＶＤ装置３０１は、図６のプラズマＣＶＤ装置３００におけるマスク７１に代えてマスク７２を備える。この点を除いて、プラズマＣＶＤ装置３０１の構成はプラズマＣＶＤ装置３００の構成と同様である。【００４４】
本第２実施形態では、プラズマＣＶＤ装置３０１を用いて成膜が行われる間、原料ガスの導入と並行して、通気路７７および通気孔７８を通してチャンバ３１０内に不活性ガスを連続的または間欠的に導入する。アルゴン（Ａｒ）および窒素（Ｎ2）は好適な不活性ガスである。【００４５】
通気路７７からの不活性ガスの導入は、マスク７２の近傍において局所的に原料ガスを希釈する効果をもつ。適切に不活性ガスを導入することにより、マスク７２に近い部分で起こる原料物質の濃度の局所的な高まりをなくし、成膜面Ｓ１における成膜速度を均一にすることができる。【００４６】
以上の第１および第２の実施形態ではマスク７１，７２の中央のみに通気孔７６，７８を設けた例を示したが、これに限定されない。成膜装置の構成に応じて膜厚均一化に必要な箇所に通気孔７６，７８を設ければよい。例えば、成膜対象物の表面全体に均等に原料ガスを供給するよう構成された成膜装置であれば、マスクの開口の全周にわたる通気路を設け、開口の全周に通気孔を配置する。【００４７】
複数の通気孔７６，７８の大きさおよび配置密度の一方または両方を配置位置に応じて最適化してもよい。すなわち、通気孔７６，７８の大きさおよび配置密度が不均一となることを本発明は除外しない。【００４８】
マスク７１，７２の形状、大きさ、厚さ、材質は用途に応じて選定すべき事項であり、適宜変更することができる。例えば、４個、８個、またはそれ以上のプラズマディスプレイパネルに係る成膜を一括に行う場合には、相応の大きさのマスクを用いる。【００４９】
プラズマＣＶＤに限らず、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤなどを含む化学的気相成長法による成膜に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、内部に通気路を形成することが可能なサイズのマスクを使用する成膜に適用することができる。例えば、プラズマディスプレイパネルおよび液晶パネルを含むフラットパネルディスプレイの製造に利用することができる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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2007023559.tif 000011