(57)【要約】【課題】  大基板において低Ｋ誘電体層の膜を製造するためシステム及び方法の提供。【解決手段】  ガラス板、電極、バスバーを備えた基板を準備するステップと、基板をほぼ臨界温度まで加熱するステップと、基板がほぼ臨界温度に近いときに化学気相堆積プロセスを開始して、それにより基板上に膜を堆積させるステップと、化学気相堆積プロセスが進行中である間、膜の上部分をほぼ臨界温度に維持するステップと、一旦膜が所望の厚さに達すると化学気相堆積プロセスを終了させるステップと、基板と堆積された膜を冷却するステップと、を含むプロセスを用いる。【選択図】  図７Ｂ
2007214578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＥＣＶＤを用いて誘電体層を堆積させる方法であって、
基板をほぼ臨界温度まで加熱するステップであって、該臨界温度が前駆ガスに対応する前記ステップと、
該基板がほぼ該臨界温度に近いときにプロセスチャンバに前駆ガスを導入するステップと、
前駆ガスを解離させ、それにより堆積材料を形成するステップと、
該堆積材料を堆積させ、それにより膜を形成するステップと、
を含む前記方法。
【請求項２】
該堆積材料が該誘電体層の最上部膜層を形成し、前記方法が最上部膜層をほぼ一定温度に維持するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
該堆積材料が該誘電体層の最上部膜層を形成し、前記方法が該最上部膜層をほぼ臨界温度に維持するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前駆ガスがＨＭＤＳＯを含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
該堆積材料を堆積させるステップが、該膜全体に均一に近い密度を有する膜を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
該堆積材料を堆積させるステップが、誘電率が５に近い又は５未満の膜を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
該基板を臨界温度に近い温度に予熱するステップが、プラズマディスプレイパネルの一部分を予熱する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
該膜上に保護層を堆積させるステップであって、該保護層がプラズマに抵抗する前記ステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
該膜上に該保護層を堆積させるステップが、プラズマ増強型化学気相堆積を用いて該保護層を堆積させる工程を含んでいる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該堆積材料を堆積させるステップが、該堆積材料を堆積させて、それにより約５〜２５マイクロメータの厚さの膜を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
該堆積材料を堆積させるステップが、該堆積材料を堆積させて、それにより１マイクロメータを超える厚さの膜を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
該堆積材料を堆積させるステップが、該堆積材料を堆積させて、それにより２５マイクロメータを超える厚さの膜を形成する工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
該基板上に平坦化層を堆積させるステップを更に含み、該堆積材料を堆積させるステップが、該平坦化層上に該堆積材料を堆積させる工程を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
該膜上に平坦化層を堆積させるステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
該平坦化層上に保護層を堆積させるステップを更に含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
該平坦化層を堆積させるステップが、５００ナノメートル未満の厚さの平坦化層を堆積させる工程を含んでいる、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
該平坦化層を堆積させるステップが、シルクスクリーン、スピンコーティング、又はプラズマプロセスによって堆積させる工程を含んでいる、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
プラズマディスプレイパネルを生成する方法であって、
ガラス板、電極、バスバーを備えた基板を準備するステップと、
該基板をほぼ臨界温度まで加熱するステップと、
該基板がほぼ臨界温度に近いときに該堆積プロセスを開始し、それにより膜を堆積させるステップと、
該堆積プロセスが進行中である間、ほぼ臨界温度に膜の上部分を維持するステップと、
一旦該膜が所望の厚さに達すると該堆積プロセスを終了させるステップと、
該基板と該堆積膜を冷却するステップと、
を含む前記方法。
【請求項１９】
終了させるステップが、該膜が５マイクロメートルを超える厚さであるときに該堆積プロセスを終了させる工程を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
堆積された該膜の誘電率が１０未満である、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
堆積された該膜上に保護層を堆積させるステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
堆積させた該膜上に該保護層を動的に堆積させるステップを更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
該基板上に平坦化層を堆積させるステップを更に含み、該膜が平坦化層上に堆積される、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
該膜上に平坦化層を堆積させるステップを更に含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
ガラス層と、
複数の電極と、
複数のバスバーと、
プラズマ増強型化学気相堆積プロセスを用いて堆積された誘電体層と、
保護層と、
を備えたプラズマディスプレイパネル部分。
【請求項２６】
該誘電体層が５マイクロメートルを超える厚さである、請求項２５記載のプラズマディスプレイパネル部分。
【請求項２７】
該誘電体層の誘電率が約５未満である、請求項２５記載のプラズマディスプレイパネル部分。
【請求項２８】
該誘電体層の誘電率が約１０未満である、請求項２５記載のプラズマディスプレイパネル部分。
【請求項２９】
該ガラス層と該誘電体層の間に平坦化層を更に備えた、請求項２５記載のプラズマディスプレイパネル部分。
【請求項３０】
該誘電体層と該保護層の間に平坦化層を更に備えた、請求項２５記載のプラズマディスプレイパネル部分。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
[0001]本出願は、共同所有され譲渡された、“プラズマディスプレイパネル用低Ｋ誘電体層”と称する出願第６０/７７２,５９３号と、“大基板用低Ｋ誘電体層”と称する同第１１/５５８,２１７号の優先権を主張し、これらの開示内容は本明細書に援用されている。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明の実施形態は、一般的には、プラズマ増強型化学気相成長法、プラズマディスプレイ、ソーラーパネル、他の基板に用いられるが特に限定されない低Ｋ誘電体層を製造するためのシステム及び方法に関する。これらの低Ｋ誘電体層によって、デバイス性能が高められると共に著しく電力消費の少ない電気デバイスが得られる。
【背景】
【０００３】
[0003]現在、低誘電率（Ｋ）をもつ誘電コーティングは半導体業界において製造されている。例えば、現在、半導体業界は、シリコンウエハにＳｉＯ２薄層を堆積している。これらの誘電体層の誘電率は３〜４の範囲である。しかしながら、現在、半導体業界は、これら誘電体層を比較的小さな基板、約１〜１２インチの範囲の基板上にしかで製造することができない。その上、半導体業界は、薄い誘電体層、通常は５〜２５ｎｍ範囲でしか堆積していない。
【０００４】
[0004]薄い低Ｋ誘電体層を構築するために、半導体業界ではプラズマ増強型化学気相成長（“ＰＥＣＶＤ”）として知られるプロセスが用いられている。一般的なＰＥＣＶＤプロセスは、周知であり、多くの業界では、多くの種類の薄膜を堆積するために用いられている。しかし、たいていＰＥＣＶＤは、より厚い低Ｋ誘電体層を大規模で製造するのに成功していない。特に、ＰＥＣＶＤプロセスは、大基板に安定なＳｉＯ２層を堆積するのに全て成功していない。これまで業界の最も大きな失敗には、高温プロセスにおいて誘電体層を生成すると共に厚い誘電体層（例えば、１ミクロンより厚い）を生成することができないことが含まれている。
【０００５】
[0005]大基板上に誘電体層を製造する際のＰＥＣＶＤの失敗は、プラズマディスプレイパネル（“ＰＤＰ”）業界によって広範囲に影響を受けた。この業界は、現在対角線サイズが１０２インチを超えるプラズマディスプレイパネルを製造している。誘電体層はプラズマディスプレイパネルの必要な要素であるが、現在のＰＥＣＶＤプロセスは、それほど大きな基板上に安定な低Ｋ誘電体層を堆積することができない。前述したように、現在、ＰＥＣＶＤプロセスは、現在１２インチ範囲の半導体ウエハ上に薄い低誘電体層を堆積することに制限されている。
【０００６】
[0006]ＰＥＣＶＤが大基板上に低Ｋ誘電体層を堆積するために用いることができない根本的な理由は、業界では、特に熱循環される場合に、熱応力や大基板をコーティングすることから生じる得られた膜亀裂をどのように管理するかがまだ発見されていないことである。プラズマパネル・ディスプレイ業界は、誘電体層を製造するためにＰＥＣＶＤを用いることを好むが、今日そのようにすることはできない。
【０００７】
[0007]誘電材料を堆積するためのＰＥＣＶＤの失敗により、プラズマディスプレイ業界は、大基板上に誘電体層を配置するためにシルクスクリーン印刷やスピンコーティングのような従来技術に頼らざるをえない。シルクスクリーンやスピンコーティングのプロセスはＰＥＣＶＤプロセスより望ましいものではない。
【０００８】
[0008]従来のプロセスにおいていくつかの問題が存在する。まず、これらの従来のプロセスにより誘電率が異常に高い誘電体層が得られる。現在、シルクスクリーン法又はスピンコーティング法によって適用される誘電体層の誘電率は、所望される３〜５範囲ではなく１５になる。この高誘電率は誘電体層における容量の増加を引き起こす。また、この容量の増加を適合させるために、プラズマディスプレイパネルを、誘電体層の誘電率が低い場合であるよりも高い電圧で作動させなければならない。高Ｋ誘電体層が必要とする動作電圧の増加は、重大なことである。現在、プラズマディスプレイパネルは、余分の容量を克服すると共に必要とされる光出力レベルを供給するために約１６０〜１９０ボルトで作動させる。この高電圧を管理するには、高価な半導体成分、大電源、複雑な熱消散ハードウェアが必要である。概して、プラズマディスプレイパネル製造業者によって現在用いられている高Ｋ誘電体層は、プラズマディスプレイパネルのサイズを制限し、それらのパネルの費用を大幅に上げる。
【０００９】
[0009]プラズマディスプレイパネルにおける誘電体層に用いられる現在の材料によって引き起こされる他の問題は、その材料中の不純物である。これらの不純物は、材料の軟化温度を下げるために意図的に誘電材料に加えられ、下にある基板に適当に付着することができる。これらの不純物の都合の悪い副作用は、プラズマディスプレイにおける他の材料に堆積中に侵入する排出ガスである。これら排出ガスはプラズマディスプレイ内の他の材料を著しく分解し、より大きな電圧がプラズマディスプレイパネルを作動させるのに必要となる。排出ガスと得られたより高い電圧は、また、プラズマディスプレイパネルの寿命を大幅に短くすることができる。
【００１０】
[0010]プラズマディスプレイ業界が現在の高Ｋ誘電体層を低Ｋ誘電体層に置き換えることができると仮定すると、動作電圧の５０％低下を達成することができると予想される。また、プラズマディスプレイの寿命を大幅に延ばすことが予想される。これらの２つの要因を考慮すると、プラズマディスプレイパネル業界は典型的なプラズマディスプレイパネルの製造コストを４０〜５０％だけ下げることができると予想される。
【００１１】
[0011]都合の悪いことに、既存の技術においては、従来の適用されたシルクスクリーンやスピンコーティングされた高Ｋ誘電体層を低Ｋ誘電体層で置き換える方法は成功していない。従って、既存の技術において上述した電力の節約を実現する方法はない。
【００１２】
[0012]従って、新規なシステム、方法、製品の製造は、基板コーティング業界で知られるこれらと他の問題に取り組みことが必要である。問題はプラズマディスプレイパネル業界に限定されず、あらゆる解決法が、プラズマパネル・ディスプレイ業界だけでなく、ソーラーパネル業界を含む他の業界にも用いることができることは注目すべきである。
【発明の概要】
【００１３】
[0013]図面に示された本発明の例示的実施形態を下にまとめる。これらの及び他の実施形態は、より充分に詳細な説明の項に記載される。しかしながら、発明の概要又は詳細な説明に記載される形に本発明を限定するものでないことは理解すべきである。当業者は、特許請求の範囲に示されるように本発明の精神と範囲内に包含する多くの修正、同等物、代替的構成があることを認めることができる。
【００１４】
[0014]膜を製造するためのシステム及び方法が記載される。プロセスの実施形態は以下のプロセス：ガラス板、電極、バスバーを備えた基板を準備するステップと、基板をほぼ臨界温度に加熱するステップと、基板がほぼ臨界温度に近いときに化学気相堆積プロセスを開始し、それにより基板上に膜を堆積させるステップと、化学気相堆積プロセスが進行している間、ほぼ臨界温度で膜の上部分を維持するステップと、一旦膜が所望の厚さに達っすると化学気相成長プロセスを終了させるステップと、基板と堆積された膜を冷却するステップとを含んでいる。
【００１５】
[0015]本明細書に記載されるシステムの実施形態によって、製造コストの大幅な低下と電力消費の著しい減少がもたらされる。本明細書に記載された発明のために利益を得ることができる電力消費の減少を電気器具、例えば、プラズマＴＶの数全体で考えた場合、大幅な電力の節約を達成することができる。
【００１６】
[0016]前述したように、上記実施形態と実施態様は単に説明のためのものである。多くの他の実施形態、実施態様、本発明の詳細は以下の説明と特許請求の範囲から当業者が容易に認識するものである。
【００１７】
[0017]種々の目的、利点、本発明のより完全な理解は、添付図面と共に用いた場合に以下の詳細な説明と添えられた特許請求の範囲によって明らかであり更に容易に理解される。
【発明の詳細な説明】
【００１８】
[0018]図１を参照すると、本発明の一実施形態に従って構成されたプラズマディスプレイパネル１００の一部分を示す断面図である。斜視図のために、見る人はガラス板１０５を通してこのプラズマディスプレイパネルを見る。明瞭にするために、このプラズマディスプレイパネル１００は最上部ガラス板から始まって内向きに記載されている。
【００１９】
[0019]このプラズマディスプレイパネルの最上層は、最上部ガラス板１０５である。ガラス板の内部にＸ電極とＹ電極１１０、１１５として知られる２つの電極が固定されている。これらの電極は、プラズマディスプレイパネル１００を作動させると共に必要なプラズマ１２０を生成させるために必要な電圧を備えている。典型的には、これらの電極１１０、１１５はスパッタされた酸化インジウムスズ（“ＩＴＯ”）から形成されている。ＩＴＯは、プラズマディスプレイパネルから放出される光を妨害しない透明な導電材料である。
【００２０】
[0020]Ｘ電極とＹ電極１１０、１１５は、対応するバスバー１２５に接触している。これらバスバー１２５は、典型的には、シルクスクリーン銀ペースト又はスパッタアルミニウム化合物であり、非常に導電性である。
【００２１】
[0021]ガラス板１０５、電極１００、１１５、バスバー１２５の下が上部誘電体層１３０である。従来のプラズマディスプレイパネルにおいて、この上部誘電体層は、シルクスクリーン又はスピンの手法を用いて適用された鉛ガラス材料から形成されている。前述したように、従来のシステムにおいては、この上部誘電体層は、一般的には、望ましくない高誘電率をもつ。しかしながら、本発明のこの実施形態においては、上部誘電体層１３０は、新規な方法で制御されるＰＥＣＶＤプロセスを用いて適用され、それにより低Ｋ誘電体層が製造される。
【００２２】
[0022]この上部誘電体層１３０のすぐ下が保護層１３５である。この保護層は、典型的には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から形成され、電子ビームプロセスによって堆積されている。この保護層１３５は、一般的には非常に腐食性であるプラズマからのスパッタリングに抵抗する。この保護層１３５を含まないと、生成されたプラズマは急速に誘電体層１３０、バスバー１２５、電極１００、１１５を破壊する。
【００２３】
[0023]保護層まで上部ガラス板からなるこの全体の上層は、一連のバリヤリブ１４０によって支持されている。これらのバリヤリブは、分離ゾーンを設け、具体的なプラズマディスプレイパネルの特定の色の部分を分離する。図１でわかるように、２つのバリヤリブ１４０は赤色蛍光層１４５を青色蛍光層１５０から、緑色蛍光層１５５から分離している。従って、単色で光を生じるプラズマを生成することができる。
【００２４】
[0024]種々の蛍光層の下は、下部誘電体層１６０である。この下部誘電体層１６０は、典型的には、下のガラス板にシルクスクリーン又はスピンの手法を用いて適用される。この下部誘電体層１６０の誘電率は、上部誘電体層１３０の誘電率ほど重要ではない。従って、シルクスクリーンとスピンの手法は、一般的には、下部誘電体層１６０を適用するために受容される。ある実施形態においては、ＰＥＣＶＤプロセスを使用し得る。
【００２５】
[0025]下部誘電体層１６０と下部ガラス板１６５の間にアドレス電極１７０が挟まれる。この電極１７０は、典型的には、シルクスクリーン銀ペースト又はスパッタアルミニウム化合物である。アドレス電極１７０は、活性化のためにプラズマディスプレイパネル内で具体的な画素を選択するために用いられる。
【００２６】
[0026]図１におけるプラズマディスプレイパネルは示される領域内で青色光を許容することを示している。最初に照射領域が、アドレス電極１７０に電圧を印加することによって選ばれる。Ｘ電極１００とＹ電極１１５の電圧差は、保護膜１３５の内部に電圧差を生じる。この電圧差は、典型的には“壁電圧”と呼ばれる。壁電圧が充分に高いと仮定すると、２つのバリヤリブ間のガスは励起状態１２０になる。典型的には、このガスは、ネオンかキセノンのどちらかである。この励起したガス、又はプラズマは青色蛍光膜１５０に紫外線を衝突させ、それにより青色蛍光層１５０が可視青色光を出す。
【００２７】
[0027]現在のプラズマディスプレイパネルにおいては、Ｘ電極とＹ電極に印加される電圧は、約１６０-１９０ボルトである。従来の上部誘電体層によって生じる容量のために、電極と壁電圧間の電圧の低下は重大である。別々に述べられるように、従来の誘電体層の誘電率が高いことから、必要なプラズマを生成するのに充分な壁電圧を達成するために、Ｘ電極とＹ電極にかなり高い電圧を印加しなければならない。
【００２８】
[0028]しかしながら、新規な上部誘電体層による本発明の実施形態を用いると、壁電圧と電極電圧は共に近接する。１組の実験において、プラズマを維持するために必要な電極に印加される電圧は、従来の誘電体層による１９０ボルトではなく約９０ボルトであった。
【００２９】
[0029]図２を参照すると、本発明の一実施形態に従って構成されたプラズマディスプレイ１７５の断面図を示している。この実施形態は、最上部ガラス板１８０、電極１８５、バスバー１９０、本発明の一実施形態に従って構成された誘電体層１９５、保護膜２００を示している。点ＡとＢは壁電圧が計測される箇所を示すマークである。しかしながら、点ＡとＢは、仮想点であり、議論のためだけに確認されることは留意されなければならない。
【００３０】
[0030]本発明の誘電体層１９５の低Ｋ誘電率のために、電極に印加される電圧は、従来技術の高Ｋ誘電体層を用いるより壁電圧点ＡとＢに移された方がよく、このことはパネルが低い電圧で作動し得ることを意味する。
【００３１】
[0031]ここで図３を参照すると、不成功の実験法に従ってＰＥＣＶＤプロセスを用いて低Ｋ誘電材料を堆積させる試みが行われたときの基板と誘電体の表面温度の図表２０５である。この図表は、誘電体層が以前の不成功のＰＥＣＶＤプロセスによって堆積しているので、正面のガラス板と上部誘電体層の上の大部分の層の表面温度を示す。前述したように、この典型的なＰＥＣＶＤプロセスに従って適用される誘電体層は、それらに亀裂が入り且つ使用できないことから全く容認できない。プラズマディスプレイパネル業界は、この亀裂を制限しようと試みられてきたが本明細書に記載されている改善の前は不成功だった。
【００３２】
[0032]大型基板上に誘電体層を堆積させる不成功のＰＥＣＶＤ法は、Ｔｓｔａｒｔとして示される開始温度に基板を加熱する外部ヒータを必要とした。基板温度が、時間Ｔｌのその開始温度に達したときに、ＰＥＣＶＤプロセスが開始した。この点で、外部ヒータは、消されるか弱められた。（ＰＥＣＶＤプロセスとＰＥＣＶＤプロセスを制御する方法は周知であり更に記載されない。）しかし、図３に示されているように、外部ヒータがＴｌで消されるときでさえ、基板と誘電体層の表面の温度は上り続ける。表面温度のこの増加は、外部熱源が存在しなくても、成長膜の表面上の発熱反応によって生じる。
【００３３】
[0033]例えば、ＳｉＯ２のような誘電体層を堆積させるための典型的ＰＥＣＶＤプロセスは、ＨＭＤＳＯとして既知の前駆ガスを用いる。ＰＥＣＶＤプロセスの間に解離される場合、ＨＭＤＳＯは、ＳｉＯｘ、できればＳｉＯ２を形成する。（ＨＭＤＳＯを解離させるこのプロセスは、当業者に既知であり本明細書に詳述されない。）ＳｉＯｘラジカルと他のラジカルが基板と既存の膜の表面上に堆積する。その膜表面の熱は、堆積した物質の分解と化学反応を更に引き起こす。この分解によって追加の発熱反応が生じ、それにより更に熱が生成され、それが更に化学分解を引き起こし、より多くの熱を生成させる。このサイクルは、膜層が臨界温度及び最高温度に達するまで続ける。図３において、この最高温度は、時間Ｔ２で達せられ、Ｔｍａｘで示される。臨界温度は、成長膜が発熱反応のために達するほぼ最高温度を示す。或いはまた、臨界温度は、一般的には発熱反応が膜の表面にもはや熱を加えないか及び熱を加えない場合には熱はもはや膜成長に影響しない温度である。
【００３４】
[0034]これらの発熱反応と時間Ｔ１からＴ２への表面温度の対応する増加がプラズマディスプレイパネル業界がそのＰＥＣＶＤ適用誘電体層に経験していた亀裂の原因であることを発見した。ＰＥＣＶＤプロセスに熱を加えることによって、これらの発熱反応が成長するにつれて誘電体層の密度を変えると考えられる。
【００３５】
[0035]ここで図４を参照すると、不成功の実験ＰＥＣＶＤ技術によって堆積した誘電体層２１０を示す図である。このプラズマディスプレイパネルは、最上部ガラスパネル２１５、電極２２０、バスバー２２５、ＰＥＣＶＤ堆積誘電体層２３０を示している。誘電体層におけるドットは、誘電体層内のＳｉＯｘの密度を表している。分かるように、密度は、誘電体層の外部分から誘電体層の内側部分まで増加している。密度のこの増加は、発熱反応によってＰＥＣＶＤプロセスに加えられる熱の増加に対応する。例えば、ガラスパネルに最も近い誘電体層の密度の低い部分はほぼ時間Ｔｌで堆積され、誘電体層の密度の高い部分は、ほぼ時間Ｔ2で堆積される。
【００３６】
[0036]図４に示される誘電体層に関する問題は、冷却するにつれて亀裂２３５が入ることである。誘電体層２３０内のＳｉＯｘの異なる密度は誘電体層２３０に異なる熱膨張率をもたせ、このことは、誘電体層がその最初の堆積から冷却するにつれて、膜の種々の部分が種々の割合で収縮し、それにより誘電体層２３０に亀裂２３５が生じることを意味する。この亀裂は、誘電体層２３０が下にある基板から完全に離れるほど激しいものである。更に、この亀裂の問題は、プラズマディスプレイパネル業界がＰＥＣＶＤを用いて大基板上に誘電体層を巧く堆積させることができなかったほど顕著なものである。また、前述のように、業界は、シルクスクリーン適用やスピンコーティング適用のそれほど望ましくない技術に依存することを強いられた。
【００３７】
[0037]ここで図５を参照すると、シルクスクリーニングやスピンコーティングの従来の技術によって配置された誘電体層２４０を示している。また、これらはプラズマディスプレイパネル業界で現在用いられている技術である。この図は、ガラス板２４５、電極２５０、バスバー２５５、誘電体層２６０を示している。
【００３８】
[0038]理想的には、この誘電体層２６０は、純粋なＳｉＯ２である。都合の悪いことに、純粋なＳｉＯ２の軟化温度は、プラズマディスプレイパネル製造プロセスには高すぎる。純粋なＳｉＯ２誘電体層を軟化するのに必要とされる温度で、ガラス板は損傷を受ける。ＳｉＯ２誘電体層の高軟化温度を克服するために、業界は誘電材料に不純物を添加する実施を採用した。典型的には、シルクスクリーンやスピンコーティングの技術によって適用される誘電材料は、ＳｉＯ２とＰｂＯ、ＺｎＯ及びＢａＯの組合せである。ひとまとめにして、これらのガラスは、“鉛”ガラスとしばしば呼ばれる。
【００３９】
[0039]これらの不純物は従来の技術によって適用することができるように許容点まで誘電材料の軟化温度を下げるが、不純物は重大な負の副作用を生じる。それらの副作用の１つは、不純物が誘電材料の誘電率を上げることである。典型的には、現在のプラズマディスプレイパネル製造に用いられる鉛ガラスは、１０〜１６Ｋの範囲の誘電率を有する。当業者に既知であるように、誘電率が上がると容量の増加が生じる。従って、誘電率が高い鉛ガラスは、比較的大きなコンデンサとして作用する。この増加した容量は、プラズマディスプレイパネルを動かすために追加電圧を必要とする。実際に、この増加した容量によって、プラズマディスプレイパネルを製造するのにかなりの追加費用が生じる。
【００４０】
[0040]不純物の他の負の副作用は、鉛ガラスは、適当な破壊電圧を与えるのに異常に厚くなければならないことである。典型的には、現在のプラズマディスプレイパネル業界で用いられる鉛ガラスは、厚さ２５〜３０マイクロメートルである。
【００４１】
[0041]また、鉛ガラスを用いる更に他の欠点は、加熱された場合、鉛ガラスは不純物、例えば、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ及びＣＯ２を排出することである。これらの不純物は、例えば、保護層の堆積の間に放出され、その層の形成を破壊させる。典型的には、これらの排出ガスは、保護層の密度を低下させ、保護層の実際の物理的構造を変え、不純物を直接保護層に残す。
【００４２】
[0042]保護層はプラズマディスプレイパネル内部に形成するプラズマに抵抗するように設計されていることを思い起こさなければならない。プラズマは、極めて腐食性であり、保護層を含まないと、プラズマは、上部誘電体層、電極、バスバー、最終的には上部ガラス板を破壊する。酸化マグネシウムＭｇＯのような保護層は、プラズマの腐食作用に抵抗する。しかし、保護層に導入される不純物は、プラズマに抵抗する保護層の能力を著しく減少させる。従って、鉛ガラス誘電体層によって排出されたこれらの排出ガスは保護層の効果を低下させる。
【００４３】
[0043]これらの不純物が保護層の電気的性質を負に作用させることも発見した。
【００４４】
[0044]ここで図６を参照すると、本発明の一実施形態に従って作動させたＰＥＣＶＤプロセスを用いて堆積した誘電体膜における基板の表面温度を示す図表である。この図表が示すように、基板は外部ヒータを用いてＴｍａｘとして示される臨界温度まで加熱される。この臨界温度は、発熱反応が堆積した誘電体層の密度にもはや影響しないほぼ温度であることを思い起こさなければならない。一実施形態においては、臨界温度はＳｉＯ２膜について約２４０℃であった。一旦基板がこの臨界温度まで加熱されると、外部ヒータが消されるか弱められることができるが、発熱反応が残って、成長膜の表面上が一定温度か又はほぼ一定温を維持する。このプロセスは、誘電体層内に均一の密度を生成するのを援助する。発熱反応と得られた熱は、堆積速度を変えることによって変わる場合がある。例えば、堆積プロセスの間にアンテナに印加される電力を減少させることができる。この減少は、堆積速度の低下を引き起こす。或はまた、堆積プロセスの間に適用される周波数、デューティサイクル、パルス波形を含む電力信号を変えることができる。
【００４５】
[0045]ここで図７Ａを参照すると、本発明の一実施形態の教示に従って堆積された誘電体層２７５を有するプラズマディスプレイパネル２７０を示している。前のプラズマディスプレイパネルと同様に、このパネルは、最上部ガラス板２８０と、電極２８５と、バスバー２９０とを含んでいる。このプラズマディスプレイパネル部は、また、全体に均一な密度及びほぼ均一な密度を有する低Ｋ誘電体層２７５を含んでいる。この均一な密度は、発熱反応を制御すると共にＰＥＣＶＤプロセスの間、膜表面温度を制御することから得られる。このタイプの均一な密度は、全ての誘電体層の全体にほぼ均一な熱膨張率を与える。従って、誘電体層が冷却するにつれて、亀裂が入らないか重大でない量の亀裂が入るだけである。このタイプの誘電体層２７５は、低誘電率を与え、低容量を示し、保護層を堆積させるのに良好な表面を与える。
【００４６】
[0046]図７Ｂは、図７Ａの誘電体層を生成する一連のステップ２９５を示す図であるが、これらのステップは、プラズマディスプレイパネルに限定されず、誘電体層を生成することに限定されない。基本的ＰＥＣＶＤプロセスが従来の技術において周知であるので、ＰＥＣＶＤの基本的詳細はこの流れ図に含まれない。代わりに、この流れ図は、大基板上に低Ｋ誘電体層を生成することを可能にする最近の進歩に集中している。
【００４７】
[0047]このプロセスにおいては、ガラスパネルのような基板が最初に臨界温度まで加熱される。［ブロック３００］この臨界温度は、基板の種類、前駆ガスプロセス態様、所望の誘電体層の厚さ、所望の誘電率値に従って変動する。当業者は、具体的なプロセスパラメータとそれらの具体的な実施態様に所望される成果に対してどのように臨界温度を算出するかを理解している。更に、臨界温度は、容易に利用できる実験法によって具体的なプロセスパラメータと所望の成果に対して簡単に求めることができる。
【００４８】
[0048]基板が臨界温度まで予熱された後、ＰＥＣＶＤプロセスが始まることができ、誘電体層を基板に堆積させることができる。［ブロック３０５］或いは、種々のタイプの層を堆積させることができる。この点で、外部熱が消されるか弱められ、それにより膜表面上の発熱反応が臨界温度で又はほぼ膜表面を維持するのに必要な熱を生成させることができる。一旦誘電体層が所望の厚さに達すると、誘電体層を堆積させるためのＰＥＣＶＤプロセスを終了させることができる。［ブロック３１０］その点で、次の層、保護層を既知のＰＥＣＶＤ及び他の技術を用いて誘電体層に堆積させることができる。［ブロック３１５］
[0049]このプロセスは、プラズマディスプレイパネルを製造するために動的に及び静的に用いることができる。既存のシステムにおいては、プロセスは、静的適用に限定された。しかし、本発明のこの実施形態のＰＥＣＶＤ堆積プロセスによって、誘電体層と保護層を動的な方法で適用することができ、それにより製造コストを低下させ製造時間を短縮させる。
【００４９】
[0050]このプロセスは、冷却の間、亀裂が入らなかった６５マイクロメートル厚まで誘電体層をうまく成長させた。プラズマディスプレイパネルにおける誘電体層に理想的な厚みは、５〜２５マイクロメータであり、１マイクロメートル以上の層が企図される。本明細書に記載されるＰＥＣＶＤプロセスは、また、この厚さの範囲で誘電体層を巧く製造した。このような誘電体層は、５６℃までの耐熱性、９８％の透過率、４-５の範囲-現在業界で要求されているのは１０未満の誘電率を示した。一連の試験は、パネルに点火するのに５０ボルトほど低く、従来の誘電材料よりプラズマディスプレイパネル内でプラズマを維持するのに３５ボルトほど低いことを示している。他の試験においてもより良好な結果が達成された。
【００５０】
[0051]ここで図８を参照すると、大基板上に低Ｋ誘電体層を堆積させるためにＰＥＣＶＤを用いた場合に１つの問題が起こり得る。この問題は、ピンチポイント形成である。ＰＥＣＶＤによって、一般的には、堆積した材料の一様な分布が得られる。しかしながら、プラズマディスプレイパネル堆積において、電極とバスバーは誘電材料の堆積さえ破壊するシャドーイング作用を生じ得る。
【００５１】
[0052]図８は、シャドーイング作用によって生じたピンチポイント３２５を示す誇張された図である。これらのピンチポイント３２５は、誘電体層３３０の破壊電圧に影響し、プラズマが電極２８５とバスバー２９０を攻撃することができる弱点を与える。
【００５２】
[0053]図９は、平坦化層３４０と本発明の実施形態に従ってＰＥＣＶＤによって堆積された誘電体層３４５を有するプラズマディスプレイパネル部３３５を示す図である。この平坦化層３４０は、ピンチポイントの影響を低下させ、シルクスクリーニング、スピンコーティング、プラズマプロセス、化学気相プロセスを含む種々の方法によって堆積させることができる。
【００５３】
[0054]この実施形態は、ガラス層２８０、電極２８５、バスバー２９０、誘電体層３４５を示している。この実施形態は、また、誘電体層とその他の成分間に平坦化層３４０を含んでいる。平坦化層３４０は、一般的には２０ナノメートル〜２０００ナノメートル厚の範囲の薄い鉛ガラス材料であり得る。この鉛ガラス層は、従来のシルクスクリーニングとスピンコーティングの技術によって適用することができる。これらの薄い平坦化層がシャドーイングの作用を低下させることを発見した。
【００５４】
[0055]その上、平坦化層の追加が、更に、電極と保護層間の全体の容量を低下させることを発見した。プラズマディスプレイパネルを動かすために電極に印加される余分の電圧を必要とするので容量は重大な問題であることを思い起こすこと。しかし、連続して平坦化層と本発明の誘電体層を配置することによって、全体の容量はかなり低下する。効果的には、これらの２つの別々の層は、連続コンデンサとして作用する。
【００５５】
[0056]他の実施形態においては、２つの平坦化層が用いられる。第１平坦化層は、ガラス層２８０と電極２８５と隣接している。この層は、平坦化層３４０と類似している。第２平坦化層は、誘電体層３４５の上に配置される。これらの２つの層は、誘電体層３４５を効果的に挟んでいる。また、他の実施形態においては、用いられる唯一の平坦化層は、第２平坦化層である。これらの平坦化層は、極めて薄いものでもよい。例えば、厚さ５００ナノメートル未満でもよい。一般的には、平坦化層は２５０ナノメートル〜５００ナノメートル厚である。
【００５６】
[0057]結論として、本発明は、特に、いくつかの業界に用いられる誘電体層のような薄膜を製造するためのシステム及び方法を提供する。当業者は、本明細書において記載される実施形態によって達成されるように実質的に同じ結果を達成する本発明、その使用及びその構造において多くの変更や置換がなされてもよいことを容易に認識することができる。従って、開示された例示的な形に本発明を限定するためのものではない。多くの変更、修正、代替的構成は、特許請求の範囲に述べられるように開示された本発明の範囲と精神に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従って構成された典型的なプラズマディスプレイパネルの断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従って構成されたプラズマディスプレイパネル部分の断面図である。
【図３】図３は、誘電体層が実験的不成功ＰＥＣＶＤプロセスに従って堆積されたときの基板と膜表面の表面温度の図表である。
【図４】図４は、不成功の実験的ＰＥＣＶＤプロセスに従って製造されたプラズマディスプレイパネルの断面図である。
【図５】図５は、従来法に従って適用された誘電体層の断面図である。
【図６】図６は、誘電体が本発明の一実施形態に従ってＰＥＣＶＤプロセスを用いて堆積されたときの基板と膜の表面温度の図表である。
【図７Ａ】図７Ａは本発明の一実施形態に従ってＰＥＣＶＤプロセスを用いて構成されたプラズマディスプレイパネル部分の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本発明の一実施形態に従って低Ｋ誘電体膜を堆積する一方法を示す流れ図である。
【図８】図８はＰＥＣＶＤプロセスによって引き起こされたピンチポイントを示すプラズマディスプレイパネルの部分の拡大である。
【図９】図９は平坦化層を含むプラズマディスプレイパネルの断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００…プラズマディスプレイパネル、１０５…ガラス板、１１０…電極、１１５…電極、１２０…プラズマ、１２５…バスバー、１３０…上部誘電体層、１３５…保護層、１４０…バリヤリブ、１４５…赤色蛍光層、１５０…青色蛍光層、１５５…緑色蛍光層、１６０…下部誘電体層、１６５…下部ガラス板、１７０…アドレス電極、１７５…プラズマディスプレイパネル、１８０…最上部ガラス板、１８５…電極、１９０…バスバー、１９５…誘電体層、２００…保護層、２１０…誘電体層、２１５…最上部ガラス板、２２０…電極、２２５…バスバー、２３０…誘電体層、２３５…亀裂、２４０…誘電体層、２４５…ガラス板、２５０…電極、２５５…バスバー、２６０…誘電体層、２７０…プラズマディスプレイパネル、２７５…誘電体層、２８０…ガラス板、２８５…電極、２９０…バスバー、３２５…ピンチポント、３３０…誘電体層、２８５…電極、２９０…バスバー、３３５…プラズマディスプレイパネル、３４０…平坦化層、３４５…誘電体層。
【図１】
2007214578.tif 000003
【図２】
2007214578.tif 000004
【図３】
2007214578.tif 000005
【図４】
2007214578.tif 000006
【図５】
2007214578.tif 000007
【図６】
2007214578.tif 000008
【図７Ａ】
2007214578.tif 000009
【図７Ｂ】
2007214578.tif 000010
【図８】
2007214578.tif 000011
【図９】
2007214578.tif 000012
【外国語明細書】
2007214578000001.pdf