(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤ法を利用した誘電体膜の成膜の均一性を高めることができるプラズマディスプレイパネル用誘電体膜製造装置を提供する。【解決手段】本発明のプラズマＣＶＤ法による誘電体膜製造装置は、ガス導入孔形成中のドリル又はパンチの径変化によるガス導入孔の径のばらつきが均一に分散するよう、ランダムな順序で形成されたシャワーヘッドを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマディスプレイパネルを構成するガラス基板上に予め形成された電極を被覆するように気相化学反応法によって誘電体膜を堆積するプラズマディスプレイパネル製造装置であって、
前記ガラス基板を載置するサセプタに対向して反応用の気体を噴出する多数のガス導入孔を備えたシャワーヘッドを有し、前記ガス導入孔が対向するガラス基板の全表面に対応する領域においてランダムな順序で均等に分散配置されていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル用誘電体膜製造装置。
【請求項２】
前記シャワーヘッドの多数のガス導入孔は、ガス導入孔形成中のドリル又はパンチの径変化によるガス導入孔の径のばらつきが均一に分散するように形成されている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ガス導入孔は、乱数を用いて定められる順序で形成されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ガス導入孔は、その数密度が一定になる条件で、乱数を用いて定められる位置に形成されている請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記シャワーヘッドの表面の縦と横の寸法がいずれも１ｍ以上であり、対向するガラス基板面に対して各ガス導入孔が垂直になるようにシャワーヘッドを水平に保持する手段が設けられてなる請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と呼ぶ）製造装置の改良に関し、特に、ガラス基板上に予め形成した電極を被覆するための誘電体膜を気相化学反応法（ＣＶＤ法）によって堆積する装置に適用して有益なシャワーヘッドを備えたＰＤＰ用誘電体膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にプラズマＣＶＤ装置と呼ばれる従来のＰＤＰ用誘電体膜製造装置の一例を図３に示す。従来のプラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバー１と、真空チャンバー１の上部及び下部にそれぞれ配置された上部電極３及び下部電極５とを備える。
【０００３】
上部電極３は、真空チャンバー１から絶縁されており、高周波電源７に接続されている。上部電極３は、中空部９と、成膜用のガス（成膜ガス）を供給するガス供給部（図示せず）に連結され、成膜ガスを中空部９に送るガス通路１１と、中空部９で広がった成膜ガスを真空チャンバー１内に導入するシャワーヘッド１３とを備えている。シャワーヘッド１３は、多数のガス導入孔が均一に分散された構造を有しており、成膜ガスは、均一に真空チャンバー１内に導入される。
【０００４】
下部電極５は、接地された真空チャンバー１に電気的に接続されている。下部電極５は、成膜を行うワーク１５を保持するサセプタ１７を有している。
【０００５】
真空チャンバー１は、図示しない真空ポンプに接続された排気口１９を有しており、使用後の成膜ガスは、排気口１９を介して排出される。
【０００６】
ところで、ＰＤＰの前面側基板において、表示電極を覆う誘電体膜として、プラズマＣＶＤ法によって形成された二酸化シリコン膜が用いられることがある（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて、ＰＤＰのガラス基板上に二酸化シリコン膜を形成したところ、二酸化シリコン膜に周期的なムラ（膜厚の変化）があることを見出した。二酸化シリコン膜の膜厚は、表示電極間での放電特性に関係するため、前記ムラの存在は、ＰＤＰの表示品質を悪化させることがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成膜の均一性を高めるように改良された新しいシャワーヘッドを備えたＰＤＰ用誘電体膜製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明のＰＤＰ用誘電体膜製造装置では、成膜対象のガラス基板に対向して気相化学反応用のガスを噴出する多数のガス導入孔を備えたシャワーヘッドとして、該ガス導入孔形成中のドリル又はパンチの径変化によるガス導入孔の径のばらつきが均一に分散するように形成順序をランダムとしたシャワーヘッドを用いる。
【００１０】
ここで、本発明者が、本発明に到った経緯を説明する。
従来のプラズマＣＶＤ装置を用いた成膜において、ムラが発生する原因については明らかでなかったところ、本発明者は、この装置のシャワーヘッドのガス導入孔の形成方法に着目し、ムラの原因を突き止めた。
図４（ａ）に従来のプラズマＣＶＤ装置のシャワーヘッドの平面図を示す。このシャワーヘッドは、アルミからなる基板（１ｍ×２ｍの長方形、厚さ５ｍｍ）２１に直径０．１ｍｍのガス導入孔（以下、単に「孔」とも言う。）２３を多数備えている。孔２３は、ドリルを用いて、図４（ｂ）に示すように、規則的な順序で形成していた。図４（ｂ）において、点線の円２３ａは、孔２３を形成すべき位置を示す。図４（ｂ）中での数字は、１行目の孔２３を形成する順序を示す。数字の位置は、図示の便宜上、上下にずらしている。図４（ｂ）には、１行目の孔形成順序を示したが、１行目の全ての孔を形成した後、２行目以降の孔を形成する。
【００１１】
本発明者は、孔２３の形成順序の規則性と、ムラの規則性とが対応していることを見出した。この知見に基づき、ムラの原因が、孔２３形成中に、ドリルが熱膨張又は磨耗してドリルの径が変化し、このため、形成される孔２３の径がわずかにばらつき、これによって、孔２３から放出されるガスの流速や、シャワーヘッドの単位面積当りのコンダクタンスがばらつくことにあることを突き止めた。また、このような孔２３のばらつきは、パンチを用いて孔２３を形成する場合にも、同様に発生すると考えられる。
【００１２】
以上の知見に基づき、本発明者は、孔２３形成中のドリル又はパンチの径変化による孔２３の径のばらつきが均一に分散するように孔２３を形成することによって、ムラを解消することができ、成膜の均一性を高めることができるという着想をし、本発明の完成に到った。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図面は、説明の便宜のために用いられるものであり、本発明の範囲は、図面に示す実施形態に限定されない。
【００１４】
１．誘電体膜製造装置用シャワーヘッド
本発明のプラズマＣＶＤ法を用いた誘電体膜製造装置用シャワーヘッドは、ドリル又はパンチを用いて多数のガス導入孔を基板に形成するので、前記ガス導入孔は、ガス導入孔形成中のドリル又はパンチの径変化によるガス導入孔の径のばらつきが均一に分散するように形成されることを特徴とする。
【００１５】
以下、本発明の種々の実施形態について説明する。
１−１．乱数を用いて順序を決定
この実施形態では、まず、図１に示すように、基板２５にガス導入孔を形成すべき位置（以下、「孔形成位置」とも言う。）２７ａを予め決定する。各位置には、番号が割り当てられている。次に、乱数を生成して、最初に孔を形成する位置を決定する。乱数生成のアルゴリズムは公知のものを用いることができる。例えば、乱数の値が０〜１であり、１万個の孔を形成する場合、得られた乱数を１万倍して、得られた値の番号の位置に最初の孔を形成する。この作業を繰り返すことによって、全ての孔形成位置に孔を形成する。この方法によって定まる順序の一例を図２に示す。図２中の数字は、孔を形成する順序を示す。図２には、２０番目の孔までの順序を示した。図２に示すように、孔はランダムな順序で形成されるので、例え、孔形成中にドリル又はパンチの径が変化して形成される孔の径がばらついたとしても、そのばらつきが均一に分散されるので、全体として均一な孔が形成されているのと同等の結果が得られ、均一な膜の形成が可能になる。
【００１６】
基板１は、例えばアルミ基板である。基板１の厚さは、例えば、２〜４０ｍｍ（好ましくは２０〜４０ｍｍ）程度である。また、基板１の面積は、成膜対象となるガラス基板と同等又はそれ以上の大きさが必要で、例えば、インチ表記の対角寸法で表される画面サイズが３２型、３７型、４２型或いは５５型のＰＤＰをいわゆる多面取り形式で製造するために縦横各辺の長さが１ｍ以上のものを対象とすることから、１ｍ2以上（好ましくは１〜１０，１〜５又は１〜３ｍ2）となる。このような大きな基板では孔の数が多くなり、そのために孔形成工程中での孔径のばらつきも大きくなりやすいので、特に本発明によって得られるメリットが大きい。なお、このような大面積のシャワーヘッドでは、自重による変形で成膜面に対する孔の角度が中央部と周辺部で異なることになるので、シャワーヘッドを水平に保持することが重要になる。このため、多面取りガラス基板の単一基板への分割領域に対応した箇所に破線６で示すような吊下げ支持具を設けると効果的である。
【００１７】
ドリル又はパンチの種類や径は、特に限定されないが、径は、例えば０．０５ｍｍ〜１ｍｍ（好ましくは、０．０５〜０．５又は０．０５〜０．２ｍｍ）である。ドリル又はパンチは、孔形成工程中に、新しいものに交換してもよいし、交換しなくてもよい。孔を形成すべき位置２７ａは、図１のように最密になるように配置してもよいし、格子状など他の方法で配置してもよい。形成する孔の径は、特に限定されないが、例えば、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ（好ましくは、０．０５〜０．５又は０．０５〜０．２ｍｍ）である。基板２５の厚さ方向で、孔の径が変化する場合、「孔の径」とは、その最小値（最も狭くなる位置での径）を意味する。基板２５には多数の孔を形成するが、本明細書において、「多数」とは、本発明の作用効果によってムラの発生を抑制するのに必要な数を意味し、例えば、１００個／ｍ2以上（好ましくは、１０００個又は１万個／ｍ2以上）であることを意味する。この程度の数があれば、乱数によって順序を決定することによって孔径のばらつきを均一に分散させることができるからである。「均一」とは、実質的に均一であることを意味し、本発明の作用効果により、ムラの発生を抑制できる程度に均一であることを意味する。
【００１８】
全ての孔形成位置を乱数による選択の対象とすると、ドリル又はパンチの移動量が多くなるので、例えば、１行又は一区画（予め基板２５に複数の区画を設定しておく。）のみを選択の対象にし、その行又は区画の孔形成が終了した後（又は、その行又は区画で、所定数の孔形成が終了した後）に次の行又は区画（順次に、又は乱数を用いて選択される。）の孔形成を行うようにしてもよい。孔形成に使用するドリル又はパンチは、１本であっても複数本であってもよい。複数本であれば、ドリル又はパンチの移動量を減少させることができ、また、孔形成にかかる時間を短縮させることができる（例えば、ドリル又はパンチを４本用いる場合、基板を４区画に分割して、それぞれの区画を１本のドリル又はパンチが担当する。）。
【００１９】
別の実施形態では、乱数を毎回生成するのではなく、予め必要な数の乱数を生成して配列に格納し、孔形成時には、この配列から乱数を読み出して、孔形成の順序を決定してもよい。このような実施形態でも、乱数を毎回生成する場合と同様の結果が得られる。
【００２０】
さらに別の実施形態では、孔形成位置の選択は、規則的な順序（例えば、図４（ｂ）に示した順序）で行うが、その位置に孔を形成するかどうかの判断を乱数を用いて行う。例えば、生成した乱数の値が、所定範囲（例えば、０．５又は０．２以下）である場合のみ、上記位置に孔を形成する。乱数の値が上記所定範囲以外の場合は、孔を形成しない。孔が形成されなかった位置は、もう一度、選択し、乱数を用いて孔を形成するかどうかを決定する。これを繰り返すことによって、孔を形成する順序が実質的にランダムに決定される。
【００２１】
さらに別の実施形態では、最初に起点となる位置（例えば基板２５の中央付近）に孔を形成し、その孔に近接した所定数の孔形成位置を選択し、次に孔を形成する位置を、選択した孔形成位置から乱数を用いて決定する。これを繰り返すことによって、実質的にランダムな順序で孔を形成することができる。選択する孔形成位置の個数は、途中で変更してもよい。
【００２２】
さらに別の実施形態では、間に挟む孔形成位置の個数を乱数を用いて決定する。従来は、図４（ｂ）に示すように、間に挟む孔形成位置の個数は、例えば４つで一定であったが、本実施形態では例えば、間に挟む孔形成位置の個数を１〜１００個の間の何れかを乱数によって定める。これによって、孔を形成する順序が実質的にランダムに決定される。
【００２３】
さらに別の実施形態では、各行で最初に孔を形成する位置を乱数を用いて決定し、その後は、例えば図４（ｂ）に示すような規則的な順序で孔を形成する。この場合も、孔径のばらつきが均一に分散する。さらに別の実施形態では、１行に存在する複数の孔形成位置を複数の群に分け、それぞれの群の中での孔形成順序を乱数を用いて決定する。例えば、図４（ｂ）の場合、最初の５個の孔形成順序は、「１，６，１１，１６，２１」となる代わりに、「１１，１，２１，６，１６」といった感じになる。これによって、規則性が破壊され、その結果、孔径のばらつきが均一に分散する。また、行単位での順序も乱数を用いて定めてもよい。この場合、例えば、６行目、３行目，５行目、７行目といった順序で孔が形成され、孔径のばらつきがさらに均一に分散される。
【００２４】
１−２．乱数を用いて位置を決定
本実施形態では、ガス導入孔は、その数密度が一定になる条件で、乱数を用いて定められる位置に形成される。「数密度」とは、単位面積当りの孔の個数であるが、これは、乱数の性質から、通常は、自然に一定になる。本実施形態では、例えば、乱数を２つ生成し、それぞれの値をＸ，Ｙ座標として孔形成位置を決定し、その位置に孔を形成する。これを繰り返すことによって実施することができる。乱数によって決定された孔形成位置又はその近傍に既に孔が形成されている場合は、その位置には孔を形成せず、再度、孔形成位置を決定すると良い。「一定」とは、実質的に一定を意味し、本発明の作用効果により、ムラの発生を抑制できる程度に一定であることを意味する。
【００２５】
数密度をさらに確実に一定にするために、例えば、基板に予め多数（例えば、１０００以上）の区画を設定し、乱数を用いて孔を形成する区画を決定し、その区画内において、乱数を用いて孔形成位置を決定する。各区画に存在する孔の数を等しくすることによって、数密度はさらに確実に一定になる。
【００２６】
１−３．ばらつきが均一に分散されるように孔形成順序を人為的に決定
本発明は、ばらつきが均一に分散されるように孔形成順序を人為的に決定することによって実施可能である。例えば、図２に示すような孔形成順序を人為的に決定し、その順序に基づいて孔を形成しても、ばらつきを均一に分散させることができる。
【００２７】
別の実施形態では、孔形成順序は、孔径のばらつきが均一に分散されるように、種々の数式、数列、又は法則などに従って定めてもよい。この場合にも、本発明の作用効果が達成される。
（その他）
上記方法により製造したプラズマＣＶＤ装置用シャワーヘッドは、そのまま、図３に示すようなプラズマＣＶＤ装置に取り付けて用いることができる。また、このようなプラズマＣＶＤ装置は、ＰＤＰの表示電極を覆う誘電体膜のような厳密な膜厚均一性が要求される用途に適しており、このようなプラズマＣＶＤ装置を用いると、ムラの発生が抑制され、膜厚の均一性が高められた誘電体膜を形成することができる。
以上の実施形態で示した種々の特徴は、互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合、そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して、単独で又は組み合わせて、本発明に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態のＰＤＰ用誘電体膜製造装置用シャワーヘッドの製造方法に係る、孔形成位置を示した基板を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態のＰＤＰ用誘電体膜製造装置用シャワーヘッドの製造方法に係る、孔形成順序を示した基板を示す平面図である。
【図３】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、従来のプラズマＣＶＤ装置用シャワーヘッドの構造を示す平面図であり、（ｂ）は、従来のプラズマＣＶＤ装置用シャワーヘッドの製造方法に係る、孔形成順序を示した基板を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：真空チャンバー  ３：上部電極  ５：下部電極  ６：吊下げ支持具  ７：高周波電源  ９：中空部  １１：ガス通路  １３：シャワーヘッド  １５：ワーク  １７：サセプタ  １９：排気口  ２１：基板  ２３：ガス導入孔  ２３ａ：ガス導入孔形成位置  ２５：基板  ２７ａ：ガス導入孔形成位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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