JP2004241299A - Device and method for manufacturing electron source - Google Patents

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JP2004241299A JP2003030863A JP2003030863A JP2004241299A JP 2004241299 A JP2004241299 A JP 2004241299A JP 2003030863 A JP2003030863 A JP 2003030863A JP 2003030863 A JP2003030863 A JP 2003030863A JP 2004241299 A JP2004241299 A JP 2004241299A
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Toshiichi Onishi
敏一 大西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a yield in manufacture by easily and safely peeling off a substrate from a substrate stage after a process is finished. <P>SOLUTION: When manufacturing an electron source substrate by a hood device, a means (vacuum adsorption or the like) for holding the substrate is provided in a vessel. In order to peel off the substrate from a supporting body carrying the substrate on it, this adsorbing and holding means is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源の製造装置及び製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自発光型画像表示装置として、プラズマディスプレイ、EL表示装置、電子線を用いた画像表示装置等が知られている。近時においては画像表示装置の大画面化、高精細化の要求が増大し、ますます自発光型画像表示装置のニーズが高まりつつある。
【0003】
例えば、電子線を用いた自発光型画像表示装置として、フェースプレートとリアプレート、及び外枠に挟まれた真空維持が可能な外囲器内に電子ビームを発生する電子源を用いた画像表示装置であって、電子源として表面伝導型電子放出素子をマトリクス上に配設し、この電子源から放射される電子ビームを加速して、フェースプレートに設けられた蛍光体に照射して発光させることにより画像を表示させる薄型の画像表示装置が本出願人より出願されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6参照)。
【0004】
表面伝導型電子放出素子は、基板上に、対向する一対の電極と、該一対の電極に接続されその一部に間隙を有する導電性膜とを有してなることを特徴とするものである。また、前記間隙には、炭素又は炭素化合物の少なくとも一方を主成分とするカーボン膜が配置される。
【0005】
このような電子放出素子を基板上に複数個配置し、各電子放出素子を配線で結ぶことにより、複数個の表面伝導型電子放出素子を備える電子源を作製することができる。また、前記電子源と蛍光体とを組み合わせることにより、画像表示装置を形成することができる。
【0006】
従来、このような電子源及び画像表示装置の製造は、以下のように行われていた。まず、導電性膜及び該導電性膜に接続された一対の電極からなるユニットを複数と、該複数のユニットのそれぞれ構成する電極に接続した配線とを基板上に作製する。
【0007】
次に、真空装置を用いて基板を真空排気された雰囲気下で、外部端子を通じて前記各ユニットに電圧を印加し、各ユニットを構成する導電性膜に間隙を形成する(フォーミング工程)。
【0008】
更に、炭素化合物の気体を導入し、その雰囲気下で前記各ユニットに再び外部端子を通じて電圧を印加する。この電圧印加により、前記間隙近傍に炭素或いは炭素化合物の少なくとも一方を主成分とするカーボン膜を配置させる(活性化工程)。その結果、各々のユニットを電子放出素子にせしめ、複数の電子放出素子からなる電子源を作成する。その後、電子源が形成された基板と、蛍光体が配置された基板とを数ミリメータの間隔を置いて接合して画像表示装置のパネルを作製する。
【0009】
より具体的には、フォーミング工程及び活性化工程とそれらを行うための製造装置として、特許文献7に開示されている方法と装置が挙げられる、これを以下に説明する。
【0010】
図1は、支持体と容器からなる電子源製造装置を示す図である。容器には、容器内部を排気するための排気装置と有機物質をガスとして容器内部に導入するためのガス導入装置が接続されている。一方、支持体は、静電力で基板を吸着させるために、その内部に静電チャックを有する。
【0011】
静電チャックを有する支持体上に基板を配置し、基板上のユニットを含む1部の領域を排気するための容器で基板面上を覆う。これにより、基板上の各ユニットを有する領域面を真空に排気したり、有機物質が、所望の圧力、分圧となる雰囲気に暴露させる事ができる。さらに、各ユニットに接続されるように形成された夫々の配線の一部が露出されるため、信号発生器(電源)117から所望の電気信号(電位)を、各ユニットを構成する一対の電極に接続手段116を介して供給する。
【0012】
活性化工程終了後、基板面から容器を取り除き、さらに支持体上から基板を剥離して得られた基板101は電子源基板となる。
【0013】
次に、蛍光体を内側に有するフェースプレートと、ガラス管からなる排気管及びBaを主成分とするゲッタを備えた支持枠を、フリットガラスを挟み、合い対向して仮固定し、不活性ガス雰囲気の加熱炉内で焼成し、真空気密である外囲器を作製する。
【0014】
次に、真空排気装置に排気管を接続し、外囲器内部を真空排気する。その後、排気管をバーナ等でチップオフし、更に、高周波加熱によってゲッタをフラッシュさせ、Ba膜を形成し、チップオフ後の外囲器内の真空を維持する。この様にして、外囲器からなる画像表示装置を作製する。
【0015】
【特許文献1】
特開平7−235255号公報
【特許文献2】
特開平11−312461号公報
【特許文献3】
特開平8−171849号公報
【特許文献4】
特開2000−311594号公報
【特許文献5】
特開平11−195374号公報
【特許文献6】
EP−A−0908916号公報
【特許文献7】
特開2001−325880号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
前述したフォーミング工程、及び、活性化工程においては、配線を流れる電流によって、基板71の表面上ではジュール熱が発生し、基板表面が加熱される。そのため、フォーミング工程や活性化工程を行う前記ユニットの数が増加すると、基板の温度の上昇度合いが増して基板が変形する場合がある。そこで、静電力を用いて、基板が変形しないように支持体上に吸着させたうえに、生じた熱を支持体に伝導させて、基板の温度上昇を抑制させることが行われている。
【0017】
特に、支持体と基板裏面の間の熱伝導性を向上させるために、He等のガスを充填させることが必要とされ、基板外周部に沿った形状でシール材(例えば、Oリングなど)を配置して、この雰囲気を維持することが行われえる。
【0018】
この支持体の作用によって基板の変形が抑えられるため、電圧印加手段と、各ユニットに接続する配線との電気的接続が安定に行われ、更には、基板表面内での温度差が大きくなると基板が破損することもない。
【0019】
しかしながら、支持体が基板を吸着する力は、基板面積に比例するために、静電チャックの面積が大きい場合、残留吸着力も大きくなる。
【0020】
また、前述したように、基板裏面と支持体の間にシール材が存在する場合、活性化工程での基板の発熱による温度上昇と支持体が基板を吸着する力が大きいため、活性化工程終了も、シール材が接着層のようになって基板を支持体上に貼り付けてしまう。
【0021】
従って、活性化工程後に支持体から基板を剥離するのにかなりの時間と力を必要とし、また、支持体から基板を剥離するために基板に局所的な力を加える場合があり、基板が破損するという問題もあった。
【0022】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、フード装置による電子源基板の製造において、プロセス終了後、基板ステージからの基板剥離を容易かつ安全に行い、製造の歩留まりを向上させる電子源の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子源製造装置は、導電体が形成された基板を支持する支持体と、気体の導入口及び気体の排気口を有し、前記基板面の一部の領域を覆い、かつ、前記基板の吸着保持可能な容器と、気体の導入口に接続された、前記容器内に気体を導入する手段と、前記気体の排気口に接続された、前記容器内を排気する手段と、前記導電体に電圧を印加する手段とを備えた点に特徴を有する。
【0024】
また、本発明の電子源の製造方法は、複数の電子放出素子からなる電子源の製造方法であって、
第1の主面と該第1の主面に対向する第2の主面とを有し、前記第1の主面上には、一対の電極と該一対の電極間に配置された導電性膜とを備える複数のユニットと、該複数のユニットを接続する配線とが配置されている基板を支持体上に固定する工程と、
前記基板の第1の主面の一部を容器で覆うことで、前記基板の第1の主面と前記容器とで形成された空間内に前記複数のユニットを配置し、前記空間外に前記配線の一部分を配置する工程と、
前記空間内を所望の雰囲気とした状態で、前記空間外の配線の一部分を通じて前記複数のユニットに電圧を印加する工程と、前記基板の第1の主面の一部を容器によって吸着保持して、前記基板を支持体から剥離する工程を有することを特徴とする。
【0025】
本発明によれば、基板の第1の主面の一部を容器で覆うようにすることによって、電気的処理(フォーミングや活性化)における電源と配線との電気的接続を大気中で容易に行うことができる。また、前記容器の大きさや形状等の設計の自由度が増すので、容器内への気体の導入、容器外への気体の排出を短時間で行うことができ、製造スピードが向上する他、製造される電子源の電子放出特性の再現性、均一性を向上することができる。その結果、前記電子源を用いた画像表示装置においても、均一性の高い優れた表示画像を得ることができる。
【0026】
また、本発明によれば、フォーミング工程及び活性化工程で、配線に流れる電流によって、基板表面上で発生するジュール熱を効率良く制御できる。したがって、処理が実施される前記ユニットの数が多くなっても、前記基板の温度上昇及び温度分布が抑えられて、熱による基板変形を減少でき、良好に電気信号の接続ができ、基板の破損を防止することができる。これにより、不良品の発生が減少し、歩留まりが向上し、安全に工程を流すことができる。また、基板サイズが大きくなっても、各々の固定手段(静電チャック)毎に、独立した温度制御を行うようにすることによって、被処理基板の温度を所望の温度に制御できる。これにより、基板上で均一性高く温度制御ができるため、表面伝導型電子放出素子を均一性高く形成することができる。その結果、電子源及び画像表示装置の性能を向上させることができる。
【0027】
本発明では、活性化工程の終了後、支持体上に吸着された基板を支持体から剥離する際に、フォーミング、活性化工程で使用した容器で基板を吸着させることを特徴とする。
【0028】
容器による基板吸着の手段としては、真空排気による吸着が挙げられる。
【0029】
容器自身には、基板面の一部を覆い、真空排気する機能を有しているため、基板吸着に用いることも可能である。ただし、基板のサイズが大きくなると、吸着面積も増えるため、吸着面の裏面からの大気圧による多大な応力によって基板が破損してしまう。
【0030】
本発明では、容器によって基板を真空吸着する領域を限定することによって大面積の基板であっても破損させること無く基板を支持体から剥離することが可能となった。
【0031】
特に、本発明の製造装置の場合、前述した支持体と基板裏面間のシール材による接着力に抗して、基板を支持体から剥離するために、基板を介してシール材の位置と対向する位置のみで真空吸着を行うことにより、効率的、しかも安全に基板を支持体から剥離することが可能となる。
【0032】
なお、さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【0033】
(1)導電体が形成された基板を支持する支持体と、気体の導入口及び気体の排気口を有し、前記基板面の一部の領域を覆い、かつ、前記基板の吸着保持可能な容器と、気体の導入口に接続された、前記容器内に気体を導入する手段と、前記気体の排気口に接続された、前記容器内を排気する手段と、前記導電体に電圧を印加する手段と、を備えることを特徴とする電子源の製造装置。
【0034】
(2)前記容器が、容器で覆われた基板面領域の1部分を真空排気する手段を有することを特徴とする前記(1)記載の電子源の製造装置。
【0035】
(3)真空排気する領域は、連続した1領域であることを特徴とする前記(2)記載の電子源の製造装置。
【0036】
(4)真空排気する領域は、容器で覆われた基板面領域のうち、1つの閉曲線で囲まれた領域以外の領域であることを特徴とする前記(3)記載の電子源の製造装置。
【0037】
(5)支持体に基板を固定する手段を有することを特徴とする前記(1)ないし(4)のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。
【0038】
(6)支持体に基板を固定する手段が静電チャックであることを特徴とする前記(1)ないし(5)のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。
【0039】
(7)支持体と基板間にシール材を設け、前記シール材の内側に気体を導入する手段を有することを特徴とする前記(1)ないし(6)のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。
【0040】
(8)前記支持体と基板間のシール材と基板を介して対向する位置に、前記容器による支持体の吸着保持手段が配置されていることを特徴とする前記(1)ないし(7)のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。
【0041】
(9)複数の電子放出素子からなる電子源の製造方法であって、第1の主面と該第1の主面に対向する第2の主面とを有し、前記第1の主面上には、一対の電極と該一対の電極間に配置された導電性膜とを備える複数のユニットと、該複数のユニットを接続する配線とが配置されている基板を支持体上に固定する工程と、前記基板の第1の主面の一部を容器で覆うことで、前記基板の第1の主面と前記容器とで形成された空間内に前記複数のユニットを配置し、前記空間外に前記配線の一部分を配置する工程と、前記空間内を所望の雰囲気とした状態で、前記空間外の配線の一部分を通じて前記複数のユニットに電圧を印加する工程と、前記基板の第1の主面の一部を容器によって吸着保持して、前記基板を支持体から剥離する工程を有することを特徴とする電子源の製造方法。
【0042】
(10)前記空間内を所望の雰囲気とする工程は、当該空間内を排気する工程を含むことを特徴とする前記(9)に記載の電子源の製造方法。
【0043】
(11)前記空間内を所望の雰囲気とする工程は、前記空間内に気体を導入する工程を含むことを特徴とする前記(9)又は(10)に記載の電子源の製造方法。
【0044】
(12)前記支持体上に前記基板を固定する工程は、更に前記基板と前記支持体とを真空吸着させる工程を含むことを特徴とする前記(9)ないし(11)のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。
【0045】
(13)前記支持体上に前記基板を固定する工程は、更に前記基板と前記支持体とを静電吸着させる工程を含むことを特徴とする前記(9)ないし(12)のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。
【0046】
(14)前記基板の第1の主面の一部を容器によって吸着保持して、前記基板を支持体から剥離する工程は、前記支持体上に前記基板を固定するための力を除去した後に行うことを特徴とする前記(9)ないし(13)のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0048】
図1は、本発明に係る電子源の製造装置の一例を示す模式図である。同図において、101は素子形成基板(或いは、単に“基板”という)である。102は容器である。103、121はOリング等の密閉部材であり、容器102と基板101とを気密に接合するための部材である。
【0049】
104は容器102内に導入するための物質であり、本装置を活性化工程において使用する場合には、炭素化合物が用いられる。一方、本装置をフォーミング工程において使用する場合には、必ずしも物質104は用いなくてもよいが、好ましくは後述する基板101のユニットを構成する導電性膜に対して還元性を有する物質が用いられる。当該ユニットを構成する導電性膜として、例えばPdO等の酸化物を用いる場合には、還元性を有する物質として水素が好ましく用いられる。
【0050】
105は真空計である電離真空計である。106は真空排気系である。107は複数の固定部材(以下、“静電チャック”と呼ぶ)である。108は静電チャック107に埋め込まれた導電性部材(電極)である。109は静電チャック107の表面に刻まれた溝である。この溝109は、必ずしも必要とはしないが、1つの静電チャック107の大きさが大きい場合や、詳しくは後述するが、気体を熱伝導体として静電チャック107表面と基板101との間に用いる場合等には好ましく用いられる。
【0051】
110は電極108に直流高電圧を印加するための電源である。111は加熱ユニットである。112は冷却ユニットである。113は加熱ユニット111及び冷却ユニット112を搭載した温度制御手段である。温度制御手段113は本例では必ずしも必要としないが、基板101が大きい場合には好ましく用いられる。また、ここで説明する例においては、温度制御手段113は単一のものからなるが、温度制御手段が複数の温度制御手段から構成される場合がある。温度制御手段が複数の温度制御手段から構成される場合には、温度制御手段と静電チャック107の数を同じにし、1つの温度制御手段と1つの静電チャックとで単位ユニットを構成することが好ましい。
【0052】
114は支持体であり、ここでは、温度制御手段113と、この温度制御手段113上に複数搭載された静電チャック107を有する例を示している。115は吸着用排気系である。116は接続手段(端子)である。117は信号発生器である。V1〜V4はバルブである。なお、容器102は、支持体114に対して上下方向に移動可能とされている。
【0053】
以上の構成において、基板101は、第1の主面と第2の主面を有する基板からなる。基板101は、主にガラス基板で構成され、その第2の主面には、静電チャック107による静電力を形成するために、電極として導電体が形成されている。基板101の第2の主面に配置される導電体は、好ましくは膜状に配置される。この導電体の材質としては、金属、半導体、金属酸化物等が使用できる。そして導電体の抵抗率は、1×109[Ωcm]以下であることが好ましい。更に、この基板101の第1の主面には、一対の電極と該電極間を接続する導電性膜からなるユニットの複数と、該ユニットの各々と接続された複数の配線とが形成されている。
【0054】
温度制御手段113の一態様として、ここでは、温度制御のための加熱ユニット111と冷却ユニット112とが内包された例を示した。なお、この加熱ユニット111として、電気ヒータが最も使いやすいが、高温媒体を導入しても良く、加熱できればその手段には限定されない。また、冷却ユニット112として、水を冷媒として使うのが良好であるが、ペルチェ素子による冷却も可能であり、冷却できればその手段には限定されない。また、高温媒体と冷媒を同一にし、加熱と冷却を単一の手段で行っても良い。更に、加熱ユニット111及び冷却ユニット112はパソコン等のコントローラ(不図示)によって制御することができ、これにより温度制御手段113の温度を所望の値に制御できる。
【0055】
ここで説明する装置の例では、温度制御手段113には複数の静電チャック107が搭載されている。一般に、ガラス基板の表面に薄膜を形成すると、残留応力や熱膨張率の違いによって、材質やプロセス条件によって支配される特有の「反り」が発生する。また、ガラス基板等には、作成した時点で「うねり」(短い周期の波状の表面)等も存在する場合が多い。このように素子形成基板101に「反り」や「うねり」があると、静電チャック107による静電吸着力が減少し、基板101の反りが大きすぎると吸着できない。この反りは、素子形成基板101の面積が大きくなるほど大きくなる。そこで、複数の静電チャック107を用いて、素子形成基板101と各々の静電チャック107表面の間隔が開いてしまわないようにしている。
【0056】
更に、素子形成基板101と静電チャック107間の熱的な接触を向上させるために、静電チャック107表面に溝109を設け、当該溝(素子形成基板101と静電チャック107の間)に気体(ガス2)を導入することが有効である。素子形成基板101と静電チャック107は微視的に見ると点接触であり、気体が存在せず、温度が200℃以下の場合には、点接触の部位を通しての熱伝導しか熱的な接触がなく熱が移動し難い。
【0057】
これに対して、前述のように、素子形成基板101と静電チャック107間にガス2を導入することで対流による熱的な接触も加わるため、熱的な接触が向上する。ガス2の圧力は、実験の結果500Pa以上であれば十分効果があることが確認できた。なお、気密を保持するため、静電チャック107と素子形成基板101の間にOリング120などの気密部材(シール部材)を入れても良い。また、ガス2の種類は特に限定されるものではないが、熱伝導率が大きく、安全で、環境に影響が少なく、取り扱いやすいガスが好適であり、特にヘリウム(He)がこの条件に適合する。
【0058】
ガス2は、図1、2において、静電チャック107にガス導入路を設けて導入したが、静電チャック107表面に形成した溝109を通して導入しても良い。その場合には、静電チャック107に穴を開ける必要がないため、全面に導電性部材(電極)を大きな面積で敷設でき、静電チャック107による吸着力の低減を抑制することができる。また、静電チャック107の製造工程も簡略化することができるため、製造コストを減少させることができる。
【0059】
また、図1、2において、温度制御手段113を設ける場合には、温度制御手段113と静電チャック107の熱膨張率は同程度に設定することが好ましい。これは、温度制御手段113と静電チャック107の温度が上昇すると、熱膨張の差によって、温度制御手段113と静電チャック107内部に応力を抑制するためである。温度制御手段113が金属、或いは金属を含む複合材料で、静電チャック107がセラミックス製の場合、セラミックスの許容応力が小さいため、静電チャック107が破損する場合がある。なお、静電チャック107の大きさが、概ね0.1m程度以下で、温度制御手段113と静電チャック107の熱膨張率の差が30%以内であれば、静電チャック107が破損しないことを実験で確認した。したがって、温度制御手段113と静電チャック107との熱膨張率の差を30%以内とすることが好ましい。
【0060】
容器102と、基板101の第1の主面とで囲まれた空間内には、前記基板101の各ユニットが全て配置される。しかし、前記空間の外側に露出した第1の主面上には、基板101上に、各ユニットに接続されるように形成された夫々の配線の一部が露出される。その露出した各々の配線の一部に、接続手段(端子)116を電気的に接触させる。そして、信号発生器(電源)117から所望の電気信号(電位)を、各ユニットを構成する一対の電極に接続手段116を介して供給する。この接続手段(端子)116としては、プローブピンによる手段、フレキシブルケーブルによる手段等があるが、電気的に接続できれば、特にその手段に限定されるものではない。
【0061】
容器102の内部には、基板101を吸着するための手段が設けられている。
【0062】
吸着手段としては、静電吸着、真空吸着が挙げられる。
【0063】
静電吸着を用いる場合、容器側の装置構成が複雑になる上に、吸着の際に、誘導電流が、配線を介して活性化工程後の素子に流れる可能性があり素子を破壊する場合がある。
【0064】
一方、真空吸着を用いる場合、基板の第1主面側を真空排気すると基板の第2主面側に大気圧が作用しているため、容器で真空排気される面積が大きい場合には基板が破壊される。
【0065】
従って、支持体から基板を剥離し、基板を持ち上げるに最低限必要な吸着力を基板に与えることが好ましい。
【0066】
特に、活性化工程終了後、前述したシール材によって基板の第2種主面と支持体との間に接着性が残っている場合には、その領域に対向する位置で基板の第1主面を真空吸着することが好ましい。
【0067】
容器による真空吸着の領域は、Oリングなどのシール材を基板の第1主面に押し当てて形成される。
【0068】
容器の吸着手段によって、支持体から剥離ざれた基板は、その後製造装置から搬出される。この際のシール材と基板の第1主面との接触面積が大きすぎたり、粘着性の大きいシール材を用いると、容器に基板が張り付き、基板を製造装置から回収できなくなる可能性がるため、容器の吸着手段に用いられるシール材は、基板(主に硝子)との粘着性が小さく、しかも、基板面との接触面積が小さい形状であることが好ましい。
【0069】
たとえば、シリコーン系、などの材料で形成された、2〜3mm径のOリングが用いられる。
【0070】
次に、図1に示した本実施の形態の製造装置を用いて、電子源及び画像表示装置を製造する方法の一例について説明する。まず、容器102と支持体114との間隔を十分に空けた状態で、基板101を支持体114上に載せる。次に、バルブV3を閉じ、バルブV4を開け、吸着排気系115によって溝109内を100Pa以下に真空排気し、基板101を静電チャック107表面に真空吸着させる。このとき、基板101の第2の主面上に配置された導電体は、電気的にグランドに接地される。
【0071】
次に、電源110より、100V以上10kV以下、好ましくは、500V以上2kV以下の電圧をグランドと電極108間に供給する。これにより、電極(導電性部材)と基板101の第2の主面(導電体)と間に静電力を発生させ、基板101を支持体114に固定することができる。そして、バルブV4を閉じてバルブV3を開け、He等のガス2を供給し、溝109内の圧力を基板101が外れない圧力に保つ。
【0072】
このとき、静電チャックを囲む支持体上にはOリング120を配置した溝が形成されており、支持体と基板の第2主面との間に供給されたガスの雰囲気が外気に影響だれることなく安定に保たれる。
【0073】
次に、容器102を支持体114に向けて移動し、気密部材であるOリング103を介して基板101の第1の主面と容器102とを気密に接合させる。
【0074】
また、容器102の内部は、Oリング103の内側で、これに同心状に別のOリング121が設けられている。
【0075】
このとき、容器102は、基板101の第1の主面の一部を覆っており、前記基板101の全てのユニットは、Oリング121の内側の容器102と第1の主面とで形成される空間内に閉じ込められる。
【0076】
ただし、各ユニットに接続する配線の一部(端部)は、容器102と第1の主面とで形成される空間内には配置されない。即ち、前記各ユニットに接続する各々の配線の一部(端部)は、大気中に露出することになる。
【0077】
また、Oリング121とOリング103の間の空間は、主真空排気系106とは別の副真空排気系122で排気する事ができる。
【0078】
このとき、基板第1主面側と接するOリング103とOリング121の間の位置に対向する第2の主面側にOリング120を配置される。
【0079】
次に、基板101の第1の主面及び容器102によってできた真空気密である空間を主真空排気系106により所望の雰囲気(例えば、圧力が1×10−4Pa以下)になるまで真空排気する。
【0080】
また、副真空排気系122で、Oリング103とOリング121の間を所望の雰囲気になるまで真空排気する。
【0081】
また、必要に応じて、冷却ユニット112に冷却水を流し、及び/又は、加熱ユニット111によって加熱し、温度制御手段113によって基板101の温度を所望の温度に均一性高く制御する。
【0082】
次に、フォーミング工程を行う。フォーミング工程は、接続手段(端子)116を、大気中に露出した前記配線の一部(端部)に電気的に接続し、信号発生器(電源)117よりフォーミング工程に必要な電圧を各ユニットに供給することにより行われる。これにより、各ユニットを構成する導電性膜に電流が流れ、導電性膜の一部に間隙が形成される。
【0083】
また、このフォーミング工程において、前記各ユニットを構成する導電性膜として導電性酸化物を用いた場合には、フォーミングに必要な電力を下げるために、バルブV4を開け、ガス1として還元性の気体、例えば水素を含むガスを前記空間内に導入して、フォーミング工程を実施することが好ましい。
【0084】
前述したように温度制御手段113を用いれば、このフォーミング時に各ユニットを接続する配線を流れる電流によって発生する熱は、効率よく静電チャック107を介して温度制御手段113によって制御されるため、基板101は所望の温度に均一性高く保たれ、良好なフォーミングを実施することができる。
【0085】
そして、バルブV4を閉じ、素子形成基板101及び真空チャンバ102で形成された空間内を、主真空排気系106により圧力が1×10−4Pa以下になるまで真空排気する。
【0086】
次に、活性化工程を行う。温度制御手段113を用いる場合には、活性化工程の前に、温度制御手段113によって基板101の温度を活性化に好適な温度(例えば、室温から120℃程度の間)に制御する。そして、バルブV1を開けて容器102と基板101とで形成された空間内に、炭素化合物のガスを導入する。なお、このガスの導入は、必要であれば、電離真空計105で圧力を測定しながら行う。導入される炭素化合物ガスの圧力は、導入する炭素化合物にもよるが、好ましくは1×10−3〜1×10−5Paで行われる。炭素化合物としては、例えばベンゾニトリル、トリニトリル、アセトン等の有機物を用いる。
【0087】
そして、空間内の圧力が所望の圧力になった状態で、前記フォーミング工程と同様にして、活性化工程を行う。具体的には、活性化工程は、接続手段(端子)116を、大気中に露出した前記配線の一部(端部)に電気的に接続し、信号発生器(電源)117より活性化工程に必要な電圧を各ユニットに供給することにより行われる。この活性化工程により、前記フォーミング工程によって形成した間隙内にカーボン膜が形成され、前記各ユニットが電子放出素子となる。
【0088】
また、温度制御手段113を用いた場合には、この活性化工程においてもフォーミング工程と同様に、活性化工程時に配線に流れる電流によって発生する熱は、温度制御手段113によって制御することができる。そのため、基板101の第1の主面は所望の温度に均一性高く保たれ、良好な特性を有する電子放出素子を均一性高く形成することができる。
【0089】
以上の各工程により、複数の電子放出素子と、該電子放出素子に接続された配線とを有する電子源が形成される。なお、本実施の形態では、同一の製造装置により、フォーミング工程と、活性化工程とを実施するようにしているが、本構成の装置をそれぞれの工程専用として用いても良い。
【0090】
活性化工程の終了後、主真空排気系106によって有機物を充分排気した後、容器のOリング121の内部と基板の第1主面で形成される空間のみ、N2ガス等の不活性ガスを大気圧まで導入する。
【0091】
次に、電源110を0Vにして、静電チャックによる静電吸着を開放した後、適当なガスを導入して支持体と基板の第2主面間の圧力を大気圧にする。
【0092】
これにより、容器のOリング103とOリング121の間の空間のみ真空排気された状態になり、基板には、この空間対応した位置で容器への吸着力がのこる。
【0093】
この状態で、容器102を支持体から離す方向に移動させることにより、基板を支持体から剥離する。
【0094】
2つのOリングで挟まれた領域は、基板が吸着力で破壊されず、しかも、基板を支持体から剥離保持できる領域が設定される。
【0095】
その後、Oリング103とOリング121の間の真空排気を中断し、N2ガス等の不活性ガスを大気圧まで導入して、容器の吸着力を開放し、基板を製造装置から搬出する。
【0096】
次に、蛍光体を内側に塗布したフェースプレートと、ガラス管からなる排気管及びBaを主成分とするゲッタを備えた支持枠と、前記電子源が形成された基板とを、各接合部にフリットガラスを挟むように対向して仮固定し、不活性ガス雰囲気の加熱炉内で400℃〜480℃の範囲内で焼成し、真空気密である外囲器を作製する。
【0097】
次に、オイルフリーである真空排気装置に上述のガラス管からなる排気管を接続し、外囲器内を80℃〜250℃程度の温度に保持しながら、外囲器の内部を真空排気する。その後、排気管をバーナ等でチップオフし、更に、高周波加熱によって、ゲッタをフラッシュさせ、Ba膜を形成し、チップオフ後の外囲器内の真空を維持する。これにより、画像表示装置の製造が成される。
【0098】
本発明の製造装置では、容器に基板を吸着保持するための手段を有するので、この手段を支持体からの剥離だけでなく、電子源の製造装置に基板を投入/搬出する際の受け渡し手段としても使用することが可能である。
たとえば、電子源の製造装置に基板を投入/搬出するための基板運搬装置によって新たな基板を投入する際に、活性化工程終了後の基板を容器に吸着保持させて一時退避させる手段としても使用できる。このような機構があると、基板運搬装置の動作が少なくなり、工程時間の短縮が可能である。
【0099】
以下、本発明をより具体的に説明する。
【0100】
(実施例1)
本実施例では、表面伝導型電子放出素子を基板上に多数配列した電子源を作成するために、該素子の各々を構成する一対の電極を基板上に多数配列形成した例を説明する。
【0101】
まず、基板として、850mm×530mm×厚さ2.8mmのソーダ石灰ガラス基板701を用いた。電子ビーム蒸着法により、ガラス基板701の裏面全面に厚さ80nmのITO膜を成膜した。この膜は、静電吸着用の電極用である。このガラス基板701の表面には、最終的に、図3及び図4(A)、(B)で示す表面伝導型電子放出素子及び配線を形成する。また、図4(A)、(B)は、表面伝導型電子放出素子600の構造をより詳細に示す図である。図4(B)は、図4(A)のB−B′断面図である。
【0102】
図3及び図4(A)、(B)において、600は表面伝導型電子放出素子、601は下配線、602は上配線、603は下配線601と上配線602電気的に絶縁する層間絶縁膜、705、706は素子電極、707は導電性膜、708は電子放出部、709は導電体からなる膜である。その他これまでの図で示した部材と同一の符号を持つ部材は、同一の部材を示す。
【0103】
まず、ガラス基板701の表面上に素子電極705、706用に電子ビーム蒸着法によりPtを厚さ50nmに成膜した。更に、白金上にレジストを塗布し、該レジストを露光機によって露光し、現像することで、図4(A)に示すW=0.2mm、L=8μmの素子電極705、706のパターンと同様のパターンのレジスト対を2340×480組形成した。
【0104】
次に、Arガスのプラズマでエッチング処理を行なった後に、レジストを除去し、Ptからなる素子電極705,706パターンを形成した。
【0105】
素子電極対705、706を作成したガラス基板701に、下配線601として、スクリーン印刷法によりAgペーストインキを印刷焼成(焼成温度550℃)し、2230本作製した。次に、層間絶縁膜603と、ゲッタ材であるBaが付着する下配線601の一部に保護膜として絶縁性のガラスペーストを印刷、焼成(焼成温度550℃)する。更に、上配線602としてAgペーストインキを印刷し、焼成(焼成温度550℃)し、480本形成した。なお、下配線601と上配線602は、ガラス基板701の外周から3mmの距離まで、その端部が形成されており、接続手段(端子)116が容器102の外部(大気中)で接続できるようにした。
【0106】
次に、素子電極705、706間を繋ぐように、バブルジェット(登録商標)方式の液滴吐出装置を用いて、パラジウム錯体溶液を付与した。そして、大気中で加熱焼成して酸化パラジウムのからなる導電性膜を形成した。以上のようにして、電子放出部形成前の一対の電極と導電性膜とから構成される複数のユニットと、該ユニットの各々に接続する配線が形成された基板101を作製した。このとき時、基板101は、測定したところ中心に対して周辺部で0.5mm程、凹に反っていた。
【0107】
図1に示した製造装置において、静電チャック107として大きさ200mm×300mm×厚さ10mm、電極108として銀からなる印刷電極を埋め込んだ、アルミナ製の静電チャック107を6台用いた。また、各々の静電チャック107は基板101との隙間が狭くなるように、温度制御手段113に固定した。この温度制御手段113は、銅タングステン合金製で、大きさが900mm×600mm×厚さ80mm、加熱ユニット511として、20kWの電気ヒータを搭載し、冷却ユニット512として冷却水路を搭載している。更に、基板101の裏面(第2の主面)の導電体からなる膜709を、電気的にグランドに接地するため不図示の接触ピンによって、グランドに電気的に接地できる機構を設けた。支持体114の上面は、6枚の静電チャックと6枚の静電チャックを囲むように、Ti製の枠状の金属板で構成され、さらに、それらの上面が同一面上になるように高さを調整した。
【0108】
また、Ti製の金属板上面には、6枚の静電チャックを囲む形で、Oリングを埋め込む溝があり、この中にOリング120を配置した。
【0109】
また、接続手段(端子)116として、複数のプローブピンによって構成されるプローブユニットを用いた。
【0110】
容器102の内部は、内側と外側の容器からなる2重構造を有し、それぞれの境界に同心上の2本のOリング103,121を配置した。
【0111】
図1に示した製造装置において、容器102を上昇させ、基板101を支持体114に載せる。次に、バルブV3を閉じ、バルブV4を開け、吸着排気系115によって溝109内を100Pa以下に真空排気して、基板101を静電チャック107に真空吸着させた。このとき、基板101の裏面(第2の主面)は、接触ピン(不図示)により電気的にグランドに接地した。
【0112】
次に、電源110より、1.2kVの直流電圧をグランドと電極108間に供給して静電力を発生させ、基板101を静電チャック107に静電吸着させ、支持体114に固定した。次に、バルブV4を閉じ、バルブV3を開け、ガス2としてHeを溝108に供給し、同溝内の圧力を3000Paに維持した。
【0113】
次に、容器102を下げ、基板101とOリング120を介して接触させ、基板101の第1の主面の一部を覆った。内側の容器は、基板101上の一対の電極と導電性膜とから構成される複数のユニットをすべて覆う配置にした。続いて、内側の容器と基板101の第1の主面とで形成された空間(以降、内部空間と呼ぶ)内を主真空排気系106で圧力が1×10−4Pa以下になるまで真空排気した。また、外側と内側の容器と基板101の第1の主面とで形成された空間(以降、外部空間と呼ぶ)内を副真空排気系122で圧力が1×10−2Pa以下になるまで真空排気した。
【0114】
一方、冷却ユニット112に20℃の冷却水を流し、加熱ユニット111によって加熱し、温度制御手段によって基板101の温度を50℃で均一性高く制御/保持した。
【0115】
次に、フォーミング工程を実施した。接続手段(端子)116であるプローブユニットを、大気中に露出した配線601、602の端部に電気的に接続し、信号発生器(電源)117より、波高値11Vの矩形波であるパルス電圧を各ユニットに供給した。このパルス電圧の印加と同時にバルブV2を開け、主真空排気系106による排気を停止し、ガス1として窒素と水素の混合ガスを、内部空間に導入した。この工程により、各ユニットを構成する導電性膜の一部に間隙が形成された。また、同時に導電性膜が酸化パラジウムからパラジウムに還元された。
【0116】
その後、前記パルス電圧の印加を終了して、フォーミング工程を終了した。このフォーミング工程時に、配線を流れる電流によって発生する熱は、効率よく静電チャック107を通して温度制御手段によって制御された。これにより、基板101は所望の温度に均一性高く保たれ、良好なフォーミングが実施できた。また基板101にクラックが発生することもなかった。次に、バルブV4を閉じ、内部空間内を主真空排気系106により、圧力が1×10−4Pa以下になるまで真空排気した。
【0117】
次に活性化工程を行った。この活性化に際して、温度制御手段によって基板101の温度を60℃に一定に制御した。次に、バルブV1を開けて内部空間に炭素化合物104としてトルニトリルを導入し、電離真空計105で圧力を測定しながら、圧力が2×10−4PaになるようにバルブV1を調節した。次に、信号発生器(電源)117からパルス電圧を、上配線602に10ライン毎に同時に供給し、各ユニットに電圧を印加した。従来では、基板101の表面は、配線を流れる電流によるジュール熱によって、活性化工程による炭素膜の堆積にバラツキが生じたのに対し、本実施例の電子源では、炭素膜の堆積が均一性高く行われ、その結果、電子放出特性の均一性に優れていた。
【0118】
活性化工程終了後、バルブV1を閉じて、内部空間内を主真空排気系106により、圧力が1×10−4Pa以下になるまで真空排気した。
【0119】
大気中に露出した配線601、602の端部に電気的に接続していたプローブユニットを基板から退避させた。
【0120】
次に、主真空排気系106による排気を停止し、内部空間内の圧力が大気圧になるまで窒素ガスを導入した。このとき、外部空間内は、副真空排気系122で排気を継続し、圧力は1×10−1Pa以下であった。
【0121】
電源110の電圧を0Vに下げて、10分間保持して静電チャックによる静電力を除去した。
【0122】
次に、バルブV2を閉じ、バルブV3を開け、Heガスを溝109に供給し、同溝内の圧力を大気圧に維持した。
【0123】
最後に、容器を支持体に対して上方に移動させ、支持体上の基板を支持体から剥離した。
【0124】
その後、副真空排気系122での排気を停止し、不図示のガス導入系によって外部空間の圧力を大気圧まで上昇させ、容器による基板の吸着保持を中止し、基板を電子源の製造装置から回収した。
【0125】
次に、前記フォーミング工程及び活性化工程を経ることにより形成された、電子放出素子が多数配列された電子源を有する基板101の上配線602上に、耐大気圧構造であるスペーサを複数設置した。一方、フェースプレートには蛍光体を内側に塗布し、ガラス製の排気管が連通して設置した。基板101とフェースプレートとを、Baを主成分とするゲッタを備えた支持枠及び、フリットガラスを挟んで、対向して、仮固定し、不活性ガス雰囲気の加熱炉内で420℃の範囲内で焼成し、真空気密である外囲器を作製した。
【0126】
次に、オイルフリーである真空排気装置に前記排気管を接続し、前記外囲器を300℃に保持しながら、同内部を真空排気した。その後、排気管をバーナ等でチップオフし、更に、高周波加熱によって、ゲッタをフラッシュさせ、Ba膜を形成し、画像表示装置を製造した。
【0127】
このようにして作製した画像表示装置は、従来例に比べ、輝度分布が小さく、高輝度な表示画像を長期に渡って得ることができた。
【0128】
(実施例2)
実施例1と同様に、電子放出部形成前の一対の電極と導電性膜とから構成される複数のユニットと、該ユニットの各々に接続する配線が形成された基板101を作製した。
【0129】
この基板を図2示した構成の電子源の製造装置によって、実施例1と同様にフォーミング工程と活性化工程を行った。
【0130】
図2の電子源の製造装置の容器201は、容器内部に基板を支持体から剥離するための保持板202が内蔵されている。保持板202は、容器の内部で、上下することが出来る機構を有している。
【0131】
基板101を実施例1と同様に支持体上に固定し、容器201を支持体方向に移動させて基板101の第1の主面の一部を覆った。このとき、容器内部の保持板と基板の第1主面の間は、100mmの間隔をあけた。
【0132】
これ以降、実施例1と同様にフォーミング工程から活性化工程まで行った。
【0133】
活性化工程終了後、容器内部を真空に排気した状態で、保持板駆動系203を動かして、容器内部の保持板202を基板101の第1主面上に押し当てた。保持板202を押し当てる面積は、容器で覆われる基板の第1主面の約80%を押し当てた。
【0134】
この状態で、静電チャックの静電力を取り除き、支持体と基板間に大気圧になるようにガスを導入した。基板は、容器201に真空吸着されるが、保持板で基板が支えられているので、応力で破壊されることは無かった。
【0135】
次に、容器201を支持体から離す方向に移動させ、基板を支持体から剥離した。
【0136】
移動は、容器の外周のOリングの面と保持板の面が同一面になるように行った。
【0137】
その後、容器内にガスを導入して、容器による基板の吸着保持を中止し、基板を電子源の製造装置から回収した。
【0138】
以降、実施例1と同様にして、画像表示装置を作成した。
【0139】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の第1の主面の一部を容器で覆うようにすることによって、電気的処理(フォーミングや活性化)における電源と配線との電気的接続を大気中で容易に行うことができる。また、前記容器の大きさや形状等の設計の自由度が増すので、容器内への気体の導入、容器外への気体の排出を短時間で行うことができ、製造スピードが向上する他、製造される電子源の電子放出特性の再現性、均一性を向上することができる。その結果、前記電子源を用いた画像表示装置においても、均一性の高い優れた表示画像を得ることができる。
【0140】
本発明では、活性化工程の終了後、支持体上に吸着された基板を支持体から剥離する際に、支持体と基板に残留する吸着力、接着力があっても、フォーミング、活性化工程で使用した容器で基板を吸着させ、大面積の基板であっても破損させること無く基板を支持体から剥離することが可能となった。
【0141】
特に、本発明の製造装置の場合、前述した支持体と基板裏面間のシール材による接着力に抗して、基板を支持体から剥離するために、基板を介してシール材の位置と対向する位置のみで真空吸着を行うことにより、効率的、しかも安全に基板を支持体から剥離することが可能となり、電子源の製造の歩留まりが向上するという効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造装置を示す模式図である。
【図2】製造装置を示す模式図である。
【図3】リアプレート上の電子源及び配線を示す模式図である。
【図4】表面伝導型電子放出素子の構造を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
101 基板
102、201 容器
107 静電チャック
114 支持体
600 表面伝導型電子放出素子
705、706 素子電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing an electron source.
[0002]
[Prior art]
As a self-luminous image display device, a plasma display, an EL display device, an image display device using an electron beam, and the like are known. In recent years, the demand for a larger screen and higher definition of an image display device has been increasing, and the need for a self-luminous image display device has been increasing more and more.
[0003]
For example, as a self-luminous image display device using an electron beam, a face plate and a rear plate, and an image display using an electron source that generates an electron beam in an envelope that can be maintained in a vacuum sandwiched between outer frames. An apparatus, in which surface conduction electron-emitting devices are arranged on a matrix as an electron source, and an electron beam emitted from the electron source is accelerated to irradiate a phosphor provided on a face plate to emit light. A thin image display device for displaying an image by this has been filed by the present applicant (for example, see Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, Patent Literature 4, Patent Literature 5, and Patent Literature 6).
[0004]
The surface conduction electron-emitting device is characterized by having, on a substrate, a pair of electrodes facing each other, and a conductive film connected to the pair of electrodes and having a gap in a part thereof. . In the gap, a carbon film containing at least one of carbon and a carbon compound as a main component is disposed.
[0005]
By arranging a plurality of such electron-emitting devices on a substrate and connecting the electron-emitting devices by wiring, an electron source including a plurality of surface conduction electron-emitting devices can be manufactured. Further, an image display device can be formed by combining the electron source and a phosphor.
[0006]
Conventionally, manufacture of such an electron source and an image display device has been performed as follows. First, a plurality of units each including a conductive film and a pair of electrodes connected to the conductive film and wirings connected to electrodes included in each of the plurality of units are formed on a substrate.
[0007]
Next, a voltage is applied to each of the units through external terminals in an atmosphere in which the substrate is evacuated using a vacuum device, and a gap is formed in the conductive film forming each unit (forming step).
[0008]
Further, a gas of a carbon compound is introduced, and a voltage is again applied to each of the units through an external terminal under the atmosphere. By this voltage application, a carbon film mainly containing at least one of carbon and a carbon compound is arranged near the gap (activation step). As a result, each unit is turned into an electron-emitting device, and an electron source including a plurality of electron-emitting devices is created. After that, the substrate on which the electron source is formed and the substrate on which the phosphor is arranged are joined at intervals of several millimeters to manufacture a panel of the image display device.
[0009]
More specifically, as a forming step and an activation step and a manufacturing apparatus for performing the forming step and the activation step, a method and an apparatus disclosed in Patent Literature 7 can be mentioned, which will be described below.
[0010]
FIG. 1 is a diagram illustrating an electron source manufacturing apparatus including a support and a container. An exhaust device for exhausting the inside of the container and a gas introducing device for introducing an organic substance as a gas into the container are connected to the container. On the other hand, the support has an electrostatic chuck inside to support the substrate with electrostatic force.
[0011]
The substrate is placed on a support having an electrostatic chuck, and the surface of the substrate is covered with a container for exhausting a part of the region including the unit on the substrate. This makes it possible to evacuate the surface of the substrate having each unit to a vacuum or to expose the organic substance to an atmosphere at a desired pressure and partial pressure. Further, since a part of each wiring formed so as to be connected to each unit is exposed, a desired electric signal (potential) is supplied from a signal generator (power supply) 117 to a pair of electrodes constituting each unit. Through a connection means 116.
[0012]
After the activation step, the container is removed from the surface of the substrate, and the substrate 101 obtained by peeling the substrate from the support becomes an electron source substrate.
[0013]
Next, a face plate having a phosphor on the inside, an exhaust pipe made of a glass tube, and a support frame provided with a getter mainly containing Ba are temporarily fixed to face each other with a frit glass sandwiched therebetween, and inert gas is used. It is baked in a heating furnace in an atmosphere to produce a vacuum-tight envelope.
[0014]
Next, an exhaust pipe is connected to the vacuum exhaust device, and the inside of the envelope is evacuated. Thereafter, the exhaust pipe is chipped off by a burner or the like, and further, the getter is flashed by high frequency heating to form a Ba film, and the vacuum in the envelope after the chip off is maintained. Thus, an image display device including the envelope is manufactured.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-A-7-235255
[Patent Document 2]
JP-A-11-31461
[Patent Document 3]
JP-A-8-171849
[Patent Document 4]
JP 2000-311594 A
[Patent Document 5]
JP-A-11-195374
[Patent Document 6]
EP-A-0908916
[Patent Document 7]
JP 2001-325880 A
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described forming step and activation step, Joule heat is generated on the surface of the substrate 71 by the current flowing through the wiring, and the substrate surface is heated. Therefore, when the number of the units that perform the forming step and the activation step increases, the degree of increase in the temperature of the substrate may increase and the substrate may be deformed. Therefore, it has been practiced to use an electrostatic force to cause the substrate to be adsorbed on a support so as not to be deformed, and then to conduct the generated heat to the support to suppress a rise in the temperature of the substrate.
[0017]
In particular, in order to improve the thermal conductivity between the support and the back surface of the substrate, it is necessary to fill a gas such as He with a sealing material (for example, an O-ring) in a shape along the outer peripheral portion of the substrate. An arrangement can be made to maintain this atmosphere.
[0018]
Since the deformation of the substrate is suppressed by the action of the support, the electrical connection between the voltage applying means and the wiring connected to each unit is stably performed. Further, when the temperature difference within the substrate surface becomes large, the substrate becomes large. Is not damaged.
[0019]
However, the force by which the support sucks the substrate is proportional to the area of the substrate. Therefore, when the area of the electrostatic chuck is large, the residual suction force also increases.
[0020]
In addition, as described above, when a sealing material is present between the back surface of the substrate and the support, the temperature rise due to heat generation of the substrate in the activation process and the force of the support to absorb the substrate are large, so that the activation process is terminated. Also, the sealing material acts as an adhesive layer, and the substrate is stuck on the support.
[0021]
Therefore, it takes a considerable amount of time and force to peel the substrate from the support after the activation step, and a local force may be applied to the substrate to peel the substrate from the support. There was also the problem of doing.
[0022]
The present invention has been made by focusing on the above points, and in the manufacture of an electron source substrate by a hood device, after the process is completed, the substrate is easily and safely separated from the substrate stage to improve the production yield. An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing an electron source.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The electron source manufacturing apparatus of the present invention has a support for supporting a substrate on which a conductor is formed, an inlet for gas and an outlet for gas, covering a partial area of the substrate surface, and A container capable of holding and holding a substrate, a means connected to a gas inlet, a means for introducing a gas into the container, a means connected to an exhaust port for the gas, means for exhausting the inside of the container, and And means for applying a voltage to the body.
[0024]
The method for manufacturing an electron source according to the present invention is a method for manufacturing an electron source including a plurality of electron-emitting devices,
A first main surface and a second main surface facing the first main surface, and a pair of electrodes and a conductive member disposed between the pair of electrodes on the first main surface; A plurality of units comprising a film, and a step of fixing a substrate on which a wiring connecting the plurality of units is arranged on a support,
By covering a part of the first main surface of the substrate with a container, the plurality of units are arranged in a space formed by the first main surface of the substrate and the container, and the unit is provided outside the space. Arranging a part of the wiring;
Applying a voltage to the plurality of units through a part of the wiring outside the space in a state where the inside of the space is a desired atmosphere; and adsorbing and holding a part of the first main surface of the substrate by a container. And a step of peeling the substrate from the support.
[0025]
According to the present invention, by partially covering the first main surface of the substrate with the container, the electrical connection between the power supply and the wiring in the electrical processing (forming or activation) can be easily performed in the atmosphere. It can be carried out. Further, since the degree of freedom in designing the size and shape of the container is increased, the introduction of gas into the container and the discharge of gas out of the container can be performed in a short time. The reproducibility and uniformity of the electron emission characteristics of the electron source to be used can be improved. As a result, an excellent display image with high uniformity can be obtained even in an image display device using the electron source.
[0026]
Further, according to the present invention, in the forming step and the activation step, Joule heat generated on the substrate surface can be efficiently controlled by the current flowing through the wiring. Therefore, even if the number of the units to be processed increases, the temperature rise and temperature distribution of the substrate are suppressed, the substrate deformation due to heat can be reduced, electric signals can be connected well, and the substrate is damaged. Can be prevented. As a result, the occurrence of defective products is reduced, the yield is improved, and the process can flow safely. Even if the substrate size becomes large, the temperature of the substrate to be processed can be controlled to a desired temperature by performing independent temperature control for each fixing means (electrostatic chuck). Thereby, the temperature can be controlled with high uniformity on the substrate, so that the surface conduction electron-emitting device can be formed with high uniformity. As a result, the performance of the electron source and the image display device can be improved.
[0027]
The present invention is characterized in that when the substrate adsorbed on the support is separated from the support after the activation step, the substrate is adsorbed in the container used in the forming and activation steps.
[0028]
As means for sucking the substrate by the container, suction by vacuum evacuation may be mentioned.
[0029]
Since the container itself has a function of covering a part of the substrate surface and evacuating the container, it can be used for substrate adsorption. However, as the size of the substrate increases, the suction area also increases, so that the substrate is damaged by a large stress from the back surface of the suction surface due to atmospheric pressure.
[0030]
In the present invention, it is possible to separate the substrate from the support without damaging the substrate even if the substrate has a large area by limiting the area where the substrate is vacuum-sucked by the container.
[0031]
In particular, in the case of the manufacturing apparatus of the present invention, the substrate is opposed to the position of the seal member via the substrate in order to peel the substrate from the support member against the adhesive force of the seal member between the support and the back surface of the substrate. By performing the vacuum suction only at the position, the substrate can be efficiently and safely separated from the support.
[0032]
In addition, if it explains in more detail, this invention could solve the said subject by the following structures.
[0033]
(1) It has a support for supporting a substrate on which a conductor is formed, a gas introduction port and a gas exhaust port, covers a partial area of the substrate surface, and can adsorb and hold the substrate. A container connected to a gas inlet, a means for introducing a gas into the container, a gas outlet connected to a means for evacuating the container, and applying a voltage to the conductor. Means for producing an electron source.
[0034]
(2) The apparatus for manufacturing an electron source according to (1), wherein the container has means for evacuating a part of the substrate surface area covered by the container.
[0035]
(3) The apparatus for manufacturing an electron source according to (2), wherein the area to be evacuated is one continuous area.
[0036]
(4) The apparatus for manufacturing an electron source according to (3), wherein the region to be evacuated is a region other than a region surrounded by one closed curve in the substrate surface region covered by the container.
[0037]
(5) The apparatus for manufacturing an electron source according to any one of (1) to (4), further including a unit for fixing the substrate to the support.
[0038]
(6) The apparatus for manufacturing an electron source according to any one of (1) to (5), wherein the means for fixing the substrate to the support is an electrostatic chuck.
[0039]
(7) The electron source according to any one of (1) to (6), further including a seal member provided between the support and the substrate, and a unit for introducing a gas into the seal member. Manufacturing equipment.
[0040]
(8) The means for adsorbing and holding the support by the container is disposed at a position facing the sealing material between the support and the substrate via the substrate. An apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1.
[0041]
(9) A method for manufacturing an electron source including a plurality of electron-emitting devices, comprising: a first main surface; and a second main surface facing the first main surface, wherein the first main surface is provided. A substrate on which a plurality of units each including a pair of electrodes and a conductive film provided between the pair of electrodes and wirings connecting the plurality of units are provided is fixed on a support. Forming a plurality of units in a space defined by the first main surface of the substrate and the container by covering a part of the first main surface of the substrate with a container, Disposing a part of the wiring outside; applying a voltage to the plurality of units through a part of the wiring outside the space in a state where the space is in a desired atmosphere; A step of adsorbing and holding a part of the main surface by a container to peel off the substrate from the support Method of manufacturing an electron source characterized by and.
[0042]
(10) The method for manufacturing an electron source according to (9), wherein the step of setting the inside of the space to a desired atmosphere includes a step of exhausting the inside of the space.
[0043]
(11) The method of manufacturing an electron source according to (9) or (10), wherein the step of setting the inside of the space to a desired atmosphere includes a step of introducing a gas into the space.
[0044]
(12) The method according to any one of (9) to (11), wherein the step of fixing the substrate on the support further includes a step of vacuum-sucking the substrate and the support. The method for producing the electron source according to the above.
[0045]
(13) The step of fixing the substrate on the support further includes a step of electrostatically adsorbing the substrate and the support. 3. The method for producing an electron source according to claim 1.
[0046]
(14) The step of adsorbing and holding a part of the first main surface of the substrate by a container and separating the substrate from the support is performed after removing a force for fixing the substrate on the support. The method of manufacturing an electron source according to any one of (9) to (13), wherein the method is performed.
[0047]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0048]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an electron source manufacturing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an element formation substrate (or simply, “substrate”). 102 is a container. Reference numerals 103 and 121 denote sealing members such as O-rings, which are members for hermetically joining the container 102 and the substrate 101.
[0049]
Reference numeral 104 denotes a substance to be introduced into the container 102. When this apparatus is used in the activation step, a carbon compound is used. On the other hand, when the present apparatus is used in the forming step, the substance 104 is not necessarily used, but a substance having a reducing property with respect to a conductive film constituting a unit of the substrate 101 described later is preferably used. . When an oxide such as PdO is used as the conductive film forming the unit, hydrogen is preferably used as the reducing substance.
[0050]
Reference numeral 105 denotes an ionization vacuum gauge which is a vacuum gauge. 106 is an evacuation system. Reference numeral 107 denotes a plurality of fixing members (hereinafter, referred to as “electrostatic chucks”). Reference numeral 108 denotes a conductive member (electrode) embedded in the electrostatic chuck 107. Reference numeral 109 denotes a groove formed on the surface of the electrostatic chuck 107. The groove 109 is not always necessary, but when the size of one electrostatic chuck 107 is large, or as described in detail later, a gas is used as a heat conductor between the surface of the electrostatic chuck 107 and the substrate 101. When it is used, it is preferably used.
[0051]
Reference numeral 110 denotes a power supply for applying a high DC voltage to the electrode 108. 111 is a heating unit. 112 is a cooling unit. Reference numeral 113 denotes a temperature control unit on which the heating unit 111 and the cooling unit 112 are mounted. The temperature control means 113 is not necessarily required in this example, but is preferably used when the substrate 101 is large. Further, in the example described here, the temperature control unit 113 is formed of a single unit, but the temperature control unit may be formed of a plurality of temperature control units. When the temperature control means is composed of a plurality of temperature control means, the number of the temperature control means and the number of the electrostatic chucks 107 are the same, and one unit of the temperature control means and one electrostatic chuck is constituted. Is preferred.
[0052]
Reference numeral 114 denotes a support, which shows an example having a temperature control unit 113 and a plurality of electrostatic chucks 107 mounted on the temperature control unit 113. Reference numeral 115 denotes an adsorption exhaust system. 116 is a connection means (terminal). 117 is a signal generator. V1 to V4 are valves. Note that the container 102 can be moved up and down with respect to the support 114.
[0053]
In the above configuration, the substrate 101 includes a substrate having a first main surface and a second main surface. The substrate 101 is mainly composed of a glass substrate, and a conductor is formed on its second main surface as an electrode in order to form an electrostatic force by the electrostatic chuck 107. The conductor disposed on the second main surface of substrate 101 is preferably disposed in a film shape. As the material of the conductor, metals, semiconductors, metal oxides and the like can be used. The resistivity of the conductor is preferably 1 × 109 [Ωcm] or less. Further, on the first main surface of the substrate 101, a plurality of units each including a pair of electrodes and a conductive film connecting the electrodes, and a plurality of wirings connected to each of the units are formed. I have.
[0054]
As an embodiment of the temperature control means 113, an example in which a heating unit 111 and a cooling unit 112 for temperature control are included here is shown. As the heating unit 111, an electric heater is the easiest to use, but a high-temperature medium may be introduced, and the heating unit is not limited to the means as long as it can be heated. In addition, although it is preferable to use water as a cooling medium for the cooling unit 112, cooling by a Peltier element is also possible, and the means is not limited as long as it can be cooled. Alternatively, the high-temperature medium and the refrigerant may be the same, and heating and cooling may be performed by a single means. Further, the heating unit 111 and the cooling unit 112 can be controlled by a controller (not shown) such as a personal computer, so that the temperature of the temperature control unit 113 can be controlled to a desired value.
[0055]
In the example of the apparatus described here, a plurality of electrostatic chucks 107 are mounted on the temperature control unit 113. In general, when a thin film is formed on the surface of a glass substrate, a unique “warp” occurs, which is governed by the material and process conditions, due to differences in residual stress and coefficient of thermal expansion. In addition, a glass substrate or the like often has an undulation (short-period wavy surface) at the time of creation. As described above, if the element forming substrate 101 has “warp” or “undulation”, the electrostatic chucking force of the electrostatic chuck 107 decreases, and if the substrate 101 is too large in warp, suction cannot be performed. This warpage increases as the area of the element forming substrate 101 increases. Therefore, a plurality of electrostatic chucks 107 are used to prevent the gap between the element forming substrate 101 and the surface of each electrostatic chuck 107 from being widened.
[0056]
Further, in order to improve thermal contact between the element forming substrate 101 and the electrostatic chuck 107, a groove 109 is provided on the surface of the electrostatic chuck 107, and the groove (between the element forming substrate 101 and the electrostatic chuck 107) is formed in the groove. It is effective to introduce a gas (gas 2). When the element forming substrate 101 and the electrostatic chuck 107 are microscopically point-contact, and there is no gas and the temperature is 200 ° C. or less, only heat conduction through the point-contact portion is a thermal contact. There is no heat transfer.
[0057]
On the other hand, as described above, since the gas 2 is introduced between the element forming substrate 101 and the electrostatic chuck 107, thermal contact due to convection is added, so that thermal contact is improved. As a result of the experiment, it was confirmed that the gas 2 had a sufficient effect if the pressure was 500 Pa or more. Note that an airtight member (seal member) such as an O-ring 120 may be inserted between the electrostatic chuck 107 and the element forming substrate 101 in order to maintain airtightness. In addition, the type of the gas 2 is not particularly limited, but a gas having a large thermal conductivity, being safe, having little effect on the environment, and being easy to handle is suitable, and helium (He) is particularly suitable for this condition. .
[0058]
1 and 2, the gas 2 is introduced by providing a gas introduction path in the electrostatic chuck 107, but may be introduced through a groove 109 formed on the surface of the electrostatic chuck 107. In that case, since it is not necessary to make a hole in the electrostatic chuck 107, a conductive member (electrode) can be laid over a large area over the entire surface, and a reduction in the attraction force by the electrostatic chuck 107 can be suppressed. Further, since the manufacturing process of the electrostatic chuck 107 can be simplified, the manufacturing cost can be reduced.
[0059]
1 and 2, when the temperature control means 113 is provided, it is preferable that the thermal expansion coefficients of the temperature control means 113 and the electrostatic chuck 107 are set to be substantially the same. This is because when the temperature of the temperature control unit 113 and the electrostatic chuck 107 rises, the stress inside the temperature control unit 113 and the electrostatic chuck 107 is suppressed due to the difference in thermal expansion. When the temperature control means 113 is a metal or a composite material containing a metal and the electrostatic chuck 107 is made of ceramics, the allowable stress of the ceramics is small, so that the electrostatic chuck 107 may be damaged. The size of the electrostatic chuck 107 is approximately 0.1 m. 2 It was confirmed by experiments that the electrostatic chuck 107 was not damaged if the difference between the thermal expansion coefficients of the temperature control means 113 and the electrostatic chuck 107 was within 30%. Therefore, it is preferable that the difference in the coefficient of thermal expansion between the temperature control unit 113 and the electrostatic chuck 107 be within 30%.
[0060]
All the units of the substrate 101 are arranged in a space surrounded by the container 102 and the first main surface of the substrate 101. However, on the first main surface exposed to the outside of the space, a part of each wiring formed on the substrate 101 so as to be connected to each unit is exposed. A connecting means (terminal) 116 is brought into electrical contact with a part of each exposed wiring. Then, a desired electric signal (potential) is supplied from the signal generator (power supply) 117 to a pair of electrodes constituting each unit via the connection means 116. The connection means (terminal) 116 includes a means using a probe pin, a means using a flexible cable, and the like, but is not particularly limited as long as it can be electrically connected.
[0061]
Means for adsorbing the substrate 101 is provided inside the container 102.
[0062]
Examples of the suction means include electrostatic suction and vacuum suction.
[0063]
When using electrostatic attraction, the device configuration on the container side becomes complicated, and at the time of attraction, there is a possibility that an induced current may flow through the wiring to the element after the activation step, and the element may be destroyed. is there.
[0064]
On the other hand, when vacuum suction is used, when the first main surface side of the substrate is evacuated, atmospheric pressure acts on the second main surface side of the substrate. Destroyed.
[0065]
Therefore, it is preferable to peel off the substrate from the support and to give the substrate a minimum required attraction force to lift the substrate.
[0066]
In particular, after the activation step, if the adhesion remains between the second main surface of the substrate and the support due to the above-described sealing material, the first main surface of the substrate is opposed to the region. Is preferably vacuum-adsorbed.
[0067]
The area of vacuum suction by the container is formed by pressing a sealing material such as an O-ring against the first main surface of the substrate.
[0068]
The substrate peeled off from the support by the suction means of the container is thereafter carried out of the manufacturing apparatus. If the contact area between the sealing material and the first main surface of the substrate at this time is too large or a highly sticky sealing material is used, the substrate may stick to the container and the substrate may not be collected from the manufacturing apparatus. It is preferable that the sealing material used for the suction means of the container has a shape having low adhesiveness to the substrate (mainly glass) and a small contact area with the substrate surface.
[0069]
For example, an O-ring having a diameter of 2 to 3 mm formed of a material such as silicone is used.
[0070]
Next, an example of a method for manufacturing an electron source and an image display device using the manufacturing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described. First, the substrate 101 is placed on the support 114 with a sufficient space between the container 102 and the support 114. Next, the valve V3 is closed, the valve V4 is opened, and the inside of the groove 109 is evacuated to 100 Pa or less by the suction and exhaust system 115, and the substrate 101 is vacuum-adsorbed on the surface of the electrostatic chuck 107. At this time, the conductor arranged on the second main surface of substrate 101 is electrically grounded.
[0071]
Next, a voltage of 100 V or more and 10 kV or less, preferably 500 V or more and 2 kV or less is supplied from the power supply 110 between the ground and the electrode 108. Accordingly, an electrostatic force is generated between the electrode (conductive member) and the second main surface (conductor) of the substrate 101, and the substrate 101 can be fixed to the support 114. Then, the valve V4 is closed and the valve V3 is opened, gas 2 such as He is supplied, and the pressure in the groove 109 is maintained at a pressure at which the substrate 101 does not come off.
[0072]
At this time, a groove in which the O-ring 120 is arranged is formed on the support surrounding the electrostatic chuck, and the atmosphere of the gas supplied between the support and the second main surface of the substrate affects the outside air. It is kept stable without being affected.
[0073]
Next, the container 102 is moved toward the support 114, and the first main surface of the substrate 101 and the container 102 are hermetically bonded via the O-ring 103, which is an airtight member.
[0074]
The inside of the container 102 is inside the O-ring 103, and another O-ring 121 is provided concentrically with the inside of the O-ring 103.
[0075]
At this time, the container 102 covers a part of the first main surface of the substrate 101, and all units of the substrate 101 are formed by the container 102 inside the O-ring 121 and the first main surface. Confined in the space where
[0076]
However, a part (end) of the wiring connected to each unit is not arranged in the space formed by the container 102 and the first main surface. That is, a part (end) of each wiring connected to each unit is exposed to the atmosphere.
[0077]
The space between the O-ring 121 and the O-ring 103 can be evacuated by a sub-evacuation system 122 different from the main evacuation system 106.
[0078]
At this time, the O-ring 120 is arranged on the second main surface side opposite to the position between the O-ring 103 and the O-ring 121 in contact with the first main surface side of the substrate.
[0079]
Next, a vacuum-tight space formed by the first main surface of the substrate 101 and the container 102 is evacuated to a desired atmosphere (for example, a pressure of 1 × 10 -4 (Pa or less).
[0080]
Further, the space between the O-ring 103 and the O-ring 121 is evacuated to a desired atmosphere by the sub-evacuation system 122.
[0081]
If necessary, cooling water is supplied to the cooling unit 112 and / or heated by the heating unit 111, and the temperature of the substrate 101 is controlled to a desired temperature by the temperature control unit 113 with high uniformity.
[0082]
Next, a forming step is performed. In the forming step, the connection means (terminal) 116 is electrically connected to a part (end) of the wiring exposed to the atmosphere, and a signal generator (power supply) 117 supplies a voltage necessary for the forming step to each unit. This is done by supplying Thereby, a current flows through the conductive film constituting each unit, and a gap is formed in a part of the conductive film.
[0083]
In the forming step, when a conductive oxide is used as the conductive film constituting each unit, the valve V4 is opened to reduce the power required for forming, and a reducing gas is used as the gas 1. For example, it is preferable to perform a forming step by introducing a gas containing hydrogen into the space.
[0084]
If the temperature control means 113 is used as described above, the heat generated by the current flowing through the wiring connecting each unit at the time of this forming is efficiently controlled by the temperature control means 113 via the electrostatic chuck 107. 101 is maintained at a desired temperature with high uniformity, and can perform good forming.
[0085]
Then, the valve V4 is closed, and the pressure formed in the space formed by the element forming substrate 101 and the vacuum chamber 102 is reduced to 1 × 10 -4 Evacuate until the pressure becomes Pa or less.
[0086]
Next, an activation step is performed. When the temperature control means 113 is used, before the activation step, the temperature of the substrate 101 is controlled by the temperature control means 113 to a temperature suitable for activation (for example, between room temperature and about 120 ° C.). Then, the valve V1 is opened, and a gas of the carbon compound is introduced into the space formed by the container 102 and the substrate 101. The introduction of this gas is performed while measuring the pressure with the ionization vacuum gauge 105, if necessary. The pressure of the carbon compound gas to be introduced depends on the carbon compound to be introduced. -3 ~ 1 × 10 -5 It is performed at Pa. As the carbon compound, for example, an organic substance such as benzonitrile, trinitrile, and acetone is used.
[0087]
Then, in a state where the pressure in the space has reached a desired pressure, an activation step is performed in the same manner as in the forming step. Specifically, in the activation step, the connection means (terminal) 116 is electrically connected to a part (end) of the wiring exposed to the atmosphere, and the activation step is performed by a signal generator (power supply) 117. Is supplied to each unit. By this activation step, a carbon film is formed in the gap formed by the forming step, and each unit becomes an electron-emitting device.
[0088]
When the temperature control means 113 is used, the heat generated by the current flowing through the wiring at the time of the activation step can be controlled by the temperature control means 113 in the activation step as in the forming step. Therefore, the first main surface of the substrate 101 is maintained at a desired temperature with high uniformity, and an electron-emitting device having good characteristics can be formed with high uniformity.
[0089]
Through the above steps, an electron source having a plurality of electron-emitting devices and a wiring connected to the electron-emitting devices is formed. In the present embodiment, the forming step and the activation step are performed by the same manufacturing apparatus. However, the apparatus having this configuration may be used exclusively for each step.
[0090]
After completion of the activation step, the organic matter is sufficiently exhausted by the main vacuum exhaust system 106, and the inert gas such as N2 gas is increased only in the space formed between the inside of the O-ring 121 of the container and the first main surface of the substrate. Introduce to atmospheric pressure.
[0091]
Next, the power supply 110 is set to 0 V to release the electrostatic chuck by the electrostatic chuck, and then an appropriate gas is introduced to bring the pressure between the support and the second main surface of the substrate to atmospheric pressure.
[0092]
As a result, only the space between the O-ring 103 and the O-ring 121 of the container is evacuated, and the substrate has a suction force on the substrate at a position corresponding to this space.
[0093]
In this state, the substrate is separated from the support by moving the container 102 away from the support.
[0094]
In the region sandwiched between the two O-rings, a region is set in which the substrate is not broken by the attraction force and the substrate can be separated and held from the support.
[0095]
Thereafter, the evacuation between the O-ring 103 and the O-ring 121 is interrupted, an inert gas such as N2 gas is introduced to the atmospheric pressure, the adsorption force of the container is released, and the substrate is carried out of the manufacturing apparatus.
[0096]
Next, a face plate coated with a phosphor on the inside, an exhaust pipe made of a glass tube, a support frame provided with a getter mainly containing Ba, and a substrate on which the electron source is formed are attached to each joint. The frit glass is temporarily fixed opposite to each other so as to sandwich the frit glass, and fired in a heating furnace in an inert gas atmosphere within a range of 400 ° C. to 480 ° C. to produce a vacuum-tight envelope.
[0097]
Next, an exhaust pipe made of the above-mentioned glass tube is connected to an oil-free vacuum exhaust device, and the inside of the envelope is evacuated while maintaining the inside of the envelope at a temperature of about 80 ° C. to 250 ° C. . Thereafter, the exhaust pipe is chipped off by a burner or the like, and further, the getter is flashed by high frequency heating to form a Ba film, and the vacuum in the envelope after the chip off is maintained. Thus, the image display device is manufactured.
[0098]
Since the manufacturing apparatus of the present invention has a means for adsorbing and holding the substrate in the container, this means can be used not only for separation from the support, but also as a transfer means when loading / unloading the substrate into / from the manufacturing apparatus for the electron source. Can also be used.
For example, when a new substrate is loaded by a substrate transport device for loading / unloading a substrate to / from an electron source manufacturing apparatus, it is also used as a means for temporarily holding and retracting the substrate after the activation step in a container by suction. it can. With such a mechanism, the operation of the substrate transport device is reduced, and the process time can be reduced.
[0099]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
[0100]
(Example 1)
In the present embodiment, an example in which a large number of pairs of electrodes constituting each of the surface conduction electron-emitting devices are arranged on a substrate in order to produce an electron source having a large number of surface conduction electron-emitting devices arranged on a substrate will be described.
[0101]
First, a soda-lime glass substrate 701 having a size of 850 mm × 530 mm × thickness 2.8 mm was used as a substrate. An 80 nm-thick ITO film was formed on the entire back surface of the glass substrate 701 by electron beam evaporation. This film is for an electrode for electrostatic attraction. On the surface of the glass substrate 701, finally, the surface conduction electron-emitting device and the wiring shown in FIGS. 3 and 4A and 4B are formed. FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the structure of the surface conduction electron-emitting device 600 in more detail. FIG. 4B is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
[0102]
3 and 4A and 4B, 600 is a surface conduction electron-emitting device, 601 is a lower wiring, 602 is an upper wiring, and 603 is an interlayer insulating film that electrically insulates the lower wiring 601 and the upper wiring 602. , 705 and 706 are device electrodes, 707 is a conductive film, 708 is an electron-emitting portion, and 709 is a film made of a conductor. Other members having the same reference numerals as the members shown in the previous figures indicate the same members.
[0103]
First, Pt was deposited to a thickness of 50 nm on the surface of the glass substrate 701 for the device electrodes 705 and 706 by electron beam evaporation. Further, a resist is applied on platinum, and the resist is exposed to light by an exposing machine and developed, thereby obtaining the same pattern as that of the device electrodes 705 and 706 of W = 0.2 mm and L = 8 μm shown in FIG. 2340 × 480 pairs of resist pairs having the following pattern were formed.
[0104]
Next, after performing an etching process with Ar gas plasma, the resist was removed to form device electrodes 705 and 706 patterns made of Pt.
[0105]
Ag paste ink was printed and baked (baking temperature: 550 ° C.) by screen printing on the glass substrate 701 on which the element electrode pairs 705 and 706 were formed as the lower wiring 601 to produce 2230 pieces. Next, an insulating glass paste is printed and fired (a firing temperature of 550 ° C.) as a protective film on the interlayer insulating film 603 and a part of the lower wiring 601 to which Ba as a getter material is attached. Further, Ag paste ink was printed as the upper wiring 602, and baked (firing temperature: 550 ° C.) to form 480 wires. The lower wiring 601 and the upper wiring 602 have their ends formed at a distance of 3 mm from the outer periphery of the glass substrate 701 so that the connection means (terminal) 116 can be connected outside the container 102 (in the atmosphere). I made it.
[0106]
Next, a palladium complex solution was applied using a bubble jet (registered trademark) type droplet discharging apparatus so as to connect the element electrodes 705 and 706. Then, by heating and baking in air, a conductive film made of palladium oxide was formed. As described above, the substrate 101 on which the plurality of units each including the pair of electrodes and the conductive film before the formation of the electron-emitting portion and the wiring connected to each of the units were formed. At this time, when measured, the substrate 101 was warped concavely by about 0.5 mm at the peripheral portion with respect to the center.
[0107]
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, six electrostatic chucks 107 made of alumina, each having a size of 200 mm × 300 mm × thickness 10 mm and a printed electrode made of silver embedded as the electrode 108, were used as the electrostatic chuck 107. Further, each electrostatic chuck 107 was fixed to the temperature control means 113 so that the gap with the substrate 101 was narrowed. The temperature control means 113 is made of a copper-tungsten alloy, has a size of 900 mm × 600 mm × 80 mm, has a 20 kW electric heater as the heating unit 511, and has a cooling water passage as the cooling unit 512. Further, a mechanism is provided that can electrically ground the film 709 made of a conductor on the back surface (second main surface) of the substrate 101 to the ground by a contact pin (not shown) for electrically grounding the film. The upper surface of the support body 114 is formed of a Ti frame-shaped metal plate so as to surround the six electrostatic chucks and the six electrostatic chucks. Adjusted height.
[0108]
In addition, a groove for embedding an O-ring was provided on the upper surface of the Ti metal plate so as to surround the six electrostatic chucks, and the O-ring 120 was disposed therein.
[0109]
Further, as the connection means (terminal) 116, a probe unit constituted by a plurality of probe pins was used.
[0110]
The inside of the container 102 has a double structure consisting of an inner container and an outer container, and two concentric O-rings 103 and 121 are arranged at respective boundaries.
[0111]
In the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the container 102 is raised, and the substrate 101 is placed on the support 114. Next, the valve V3 was closed, the valve V4 was opened, and the inside of the groove 109 was evacuated to 100 Pa or less by the suction and exhaust system 115, and the substrate 101 was vacuum-adsorbed to the electrostatic chuck 107. At this time, the back surface (second main surface) of the substrate 101 was electrically grounded to ground by a contact pin (not shown).
[0112]
Next, a DC voltage of 1.2 kV was supplied from the power supply 110 between the ground and the electrode 108 to generate an electrostatic force, and the substrate 101 was electrostatically attracted to the electrostatic chuck 107 and fixed to the support 114. Next, the valve V4 was closed, the valve V3 was opened, and He was supplied as gas 2 to the groove 108, and the pressure in the groove was maintained at 3000 Pa.
[0113]
Next, the container 102 was lowered and brought into contact with the substrate 101 via the O-ring 120 to cover a part of the first main surface of the substrate 101. The inner container was arranged so as to cover all of a plurality of units composed of a pair of electrodes and a conductive film on the substrate 101. Subsequently, a space (hereinafter, referred to as an internal space) formed by the inner container and the first main surface of the substrate 101 has a pressure of 1 × 10 -4 Evacuation was performed until the pressure became Pa or less. Further, a sub-evacuating system 122 pressurizes a space formed by the outer and inner containers and the first main surface of the substrate 101 (hereinafter referred to as an outer space) with a pressure of 1 × 10 -2 Evacuation was performed until the pressure became Pa or less.
[0114]
On the other hand, cooling water at 20 ° C. was flowed through the cooling unit 112, heated by the heating unit 111, and the temperature of the substrate 101 was controlled / held at 50 ° C. with high uniformity by the temperature control means.
[0115]
Next, a forming step was performed. A probe unit, which is a connecting means (terminal) 116, is electrically connected to the ends of the wirings 601 and 602 exposed to the atmosphere, and a signal generator (power supply) 117 supplies a pulse voltage as a rectangular wave having a peak value of 11V. Was supplied to each unit. Simultaneously with the application of the pulse voltage, the valve V2 was opened, the evacuation by the main evacuation system 106 was stopped, and a mixed gas of nitrogen and hydrogen was introduced as gas 1 into the internal space. By this step, a gap was formed in a part of the conductive film constituting each unit. At the same time, the conductive film was reduced from palladium oxide to palladium.
[0116]
Thereafter, the application of the pulse voltage was terminated, and the forming step was terminated. During the forming process, the heat generated by the current flowing through the wiring was efficiently controlled by the temperature control means through the electrostatic chuck 107. As a result, the substrate 101 was maintained at a desired temperature with high uniformity, and favorable forming was performed. In addition, no crack was generated on the substrate 101. Next, the valve V4 is closed, and the pressure in the internal space is reduced to 1 × 10 -4 Evacuation was performed until the pressure became Pa or less.
[0117]
Next, an activation step was performed. At the time of this activation, the temperature of the substrate 101 was kept constant at 60 ° C. by the temperature control means. Next, the valve V1 is opened to introduce tolunitrile as a carbon compound 104 into the internal space, and while measuring the pressure with the ionization vacuum gauge 105, the pressure becomes 2 × 10 -4 The valve V1 was adjusted to Pa. Next, a pulse voltage was simultaneously supplied from the signal generator (power supply) 117 to the upper wiring 602 every ten lines, and a voltage was applied to each unit. Conventionally, on the surface of the substrate 101, the deposition of the carbon film due to the activation process varied due to the Joule heat caused by the current flowing through the wiring, whereas in the electron source of the present embodiment, the deposition of the carbon film was uniform. This was performed at a high level, and as a result, the electron emission characteristics were excellent in uniformity.
[0118]
After the activation step, the valve V1 is closed, and the internal space is reduced to 1 × 10 -4 Evacuation was performed until the pressure became Pa or less.
[0119]
The probe unit electrically connected to the ends of the wirings 601 and 602 exposed to the atmosphere was retracted from the substrate.
[0120]
Next, the evacuation by the main evacuation system 106 was stopped, and nitrogen gas was introduced until the pressure in the internal space reached atmospheric pressure. At this time, the evacuation in the external space is continued by the sub evacuation system 122, and the pressure is 1 × 10 -1 Pa or less.
[0121]
The voltage of the power supply 110 was reduced to 0 V and held for 10 minutes to remove the electrostatic force by the electrostatic chuck.
[0122]
Next, the valve V2 was closed and the valve V3 was opened, He gas was supplied to the groove 109, and the pressure in the groove was maintained at atmospheric pressure.
[0123]
Finally, the container was moved upward with respect to the support, and the substrate on the support was peeled from the support.
[0124]
Thereafter, the evacuation in the sub-vacuum evacuation system 122 is stopped, the pressure in the external space is raised to atmospheric pressure by a gas introduction system (not shown), the suction and holding of the substrate by the container are stopped, and the substrate is removed from the electron source manufacturing apparatus. Collected.
[0125]
Next, a plurality of spacers having an anti-atmospheric pressure structure were provided on the upper wiring 602 of the substrate 101 having an electron source on which a large number of electron-emitting devices were formed, which was formed through the forming step and the activation step. . On the other hand, a phosphor was applied to the inside of the face plate, and an exhaust pipe made of glass was installed in communication therewith. The substrate 101 and the face plate are temporarily fixed to face each other with a support frame provided with a getter containing Ba as a main component and a frit glass in a heating furnace in an inert gas atmosphere at a temperature of 420 ° C. To produce a vacuum-tight envelope.
[0126]
Next, the exhaust pipe was connected to an oil-free vacuum exhaust device, and the inside of the envelope was evacuated while maintaining the envelope at 300 ° C. Thereafter, the exhaust pipe was chipped off with a burner or the like, and further, the getter was flashed by high-frequency heating to form a Ba film, thereby manufacturing an image display device.
[0127]
The image display device manufactured in this manner has a smaller luminance distribution than that of the conventional example, and a high-luminance display image can be obtained over a long period of time.
[0128]
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a substrate 101 was manufactured in which a plurality of units each including a pair of electrodes and a conductive film before forming an electron-emitting portion and wirings connected to each of the units were formed.
[0129]
This substrate was subjected to the forming step and the activation step in the same manner as in Example 1 by using the electron source manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG.
[0130]
The container 201 of the apparatus for manufacturing an electron source shown in FIG. 2 has a built-in holding plate 202 for peeling a substrate from a support inside the container. The holding plate 202 has a mechanism that can move up and down inside the container.
[0131]
The substrate 101 was fixed on a support in the same manner as in Example 1, and the container 201 was moved in the direction of the support to cover a part of the first main surface of the substrate 101. At this time, an interval of 100 mm was provided between the holding plate inside the container and the first main surface of the substrate.
[0132]
Thereafter, the steps from the forming step to the activation step were performed in the same manner as in the first embodiment.
[0133]
After the activation step, the holding plate driving system 203 was moved while the inside of the container was evacuated to vacuum, and the holding plate 202 inside the container was pressed against the first main surface of the substrate 101. The area against which the holding plate 202 was pressed pressed about 80% of the first main surface of the substrate covered with the container.
[0134]
In this state, the electrostatic force of the electrostatic chuck was removed, and a gas was introduced between the support and the substrate so that the pressure became atmospheric. The substrate was vacuum-adsorbed to the container 201, but was not broken by stress because the substrate was supported by the holding plate.
[0135]
Next, the container 201 was moved in a direction away from the support, and the substrate was separated from the support.
[0136]
The movement was performed so that the surface of the O-ring on the outer periphery of the container and the surface of the holding plate became the same surface.
[0137]
Thereafter, gas was introduced into the container to stop the substrate from being sucked and held by the container, and the substrate was recovered from the electron source manufacturing apparatus.
[0138]
Thereafter, an image display device was created in the same manner as in Example 1.
[0139]
【The invention's effect】
According to the present invention, by partially covering the first main surface of the substrate with the container, the electrical connection between the power supply and the wiring in the electrical processing (forming or activation) can be easily performed in the atmosphere. It can be carried out. Further, since the degree of freedom in designing the size and shape of the container is increased, the introduction of gas into the container and the discharge of gas out of the container can be performed in a short time. The reproducibility and uniformity of the electron emission characteristics of the electron source to be used can be improved. As a result, an excellent display image with high uniformity can be obtained even in an image display device using the electron source.
[0140]
In the present invention, when the substrate adsorbed on the support is separated from the support after the activation step, the forming and the activation steps are performed even if there is a suction force and an adhesive force remaining on the support and the substrate. Thus, the substrate can be adsorbed by the container used in the step (1), and the substrate can be peeled from the support without being damaged even if the substrate has a large area.
[0141]
In particular, in the case of the manufacturing apparatus of the present invention, the substrate is opposed to the position of the seal member via the substrate in order to peel the substrate from the support member against the adhesive force of the seal member between the support and the back surface of the substrate. By performing the vacuum suction only at the position, the substrate can be efficiently and safely separated from the support, and the effect of improving the yield of manufacturing the electron source is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a manufacturing apparatus.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an electron source and wiring on a rear plate.
FIG. 4 is an enlarged schematic view showing a structure of a surface conduction electron-emitting device.
[Explanation of symbols]
101 substrate
102, 201 containers
107 Electrostatic chuck
114 Support
600 Surface conduction electron-emitting device
705, 706 Device electrode

Claims (14)

導電体が形成された基板を支持する支持体と、気体の導入口及び気体の排気口を有し、前記基板面の一部の領域を覆い、かつ、前記基板の吸着保持可能な容器と、気体の導入口に接続された、前記容器内に気体を導入する手段と、前記気体の排気口に接続された、前記容器内を排気する手段と、前記導電体に電圧を印加する手段と、を備えることを特徴とする電子源の製造装置。A support for supporting the substrate on which the conductor is formed, having a gas inlet and a gas outlet, covering a partial area of the substrate surface, and a container capable of holding the substrate by suction, Connected to a gas inlet, means for introducing a gas into the container, connected to an outlet for the gas, means for evacuating the container, means for applying a voltage to the conductor, An apparatus for manufacturing an electron source, comprising: 前記容器が、容器で覆われた基板面領域の1部分を真空排気する手段を有することを特徴とする請求項1記載の電子源の製造装置。2. The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1, wherein said container has means for evacuating a part of a substrate surface area covered by said container. 真空排気する領域は、連続した1領域であることを特徴とする請求項2記載の電子源の製造装置。3. The apparatus according to claim 2, wherein the area to be evacuated is one continuous area. 真空排気する領域は、容器で覆われた基板面領域のうち、1つの閉曲線で囲まれた領域以外の領域であることを特徴とする請求項3記載の電子源の製造装置。4. The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 3, wherein the region to be evacuated is a region other than a region surrounded by one closed curve in the substrate surface region covered by the container. 支持体に基板を固定する手段を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。The apparatus for manufacturing an electron source according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for fixing the substrate to the support. 支持体に基板を固定する手段が静電チャックであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。The apparatus for manufacturing an electron source according to any one of claims 1 to 5, wherein the means for fixing the substrate to the support is an electrostatic chuck. 支持体と基板間にシール材を設け、前記シール材の内側に気体を導入する手段を有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。The apparatus for manufacturing an electron source according to claim 1, further comprising: providing a sealing material between the support and the substrate; and introducing a gas into the sealing material. 前記支持体と基板間のシール材と基板を介して対向する位置に、前記容器による支持体の吸着保持手段が配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電子源の製造装置。8. The device according to claim 1, wherein a means for holding and holding the support by the container is disposed at a position facing the sealant between the support and the substrate via the substrate. 9. Electron source manufacturing equipment. 複数の電子放出素子からなる電子源の製造方法であって、第1の主面と該第1の主面に対向する第2の主面とを有し、前記第1の主面上には、一対の電極と該一対の電極間に配置された導電性膜とを備える複数のユニットと、該複数のユニットを接続する配線とが配置されている基板を支持体上に固定する工程と、
前記基板の第1の主面の一部を容器で覆うことで、前記基板の第1の主面と前記容器とで形成された空間内に前記複数のユニットを配置し、前記空間外に前記配線の一部分を配置する工程と、
前記空間内を所望の雰囲気とした状態で、前記空間外の配線の一部分を通じて前記複数のユニットに電圧を印加する工程と、前記基板の第1の主面の一部を容器によって吸着保持して、前記基板を支持体から剥離する工程を有することを特徴とする電子源の製造方法。
A method for manufacturing an electron source including a plurality of electron-emitting devices, comprising: a first main surface and a second main surface facing the first main surface, wherein the first main surface has A plurality of units including a pair of electrodes and a conductive film disposed between the pair of electrodes, and a step of fixing a substrate on which a wiring connecting the plurality of units is disposed on a support,
By covering a part of the first main surface of the substrate with a container, the plurality of units are arranged in a space formed by the first main surface of the substrate and the container, and the unit is provided outside the space. Arranging a part of the wiring;
Applying a voltage to the plurality of units through a part of the wiring outside the space in a state where the inside of the space is in a desired atmosphere; and adsorbing and holding a part of the first main surface of the substrate by a container. And a step of peeling the substrate from a support.
前記空間内を所望の雰囲気とする工程は、当該空間内を排気する工程を含むことを特徴とする請求項9に記載の電子源の製造方法。The method according to claim 9, wherein the step of setting the inside of the space to a desired atmosphere includes the step of exhausting the inside of the space. 前記空間内を所望の雰囲気とする工程は、前記空間内に気体を導入する工程を含むことを特徴とする請求項9又は10に記載の電子源の製造方法。The method according to claim 9, wherein the step of setting the inside of the space to a desired atmosphere includes a step of introducing a gas into the space. 前記支持体上に前記基板を固定する工程は、更に前記基板と前記支持体とを真空吸着させる工程を含むことを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。The method according to claim 9, wherein the step of fixing the substrate on the support further includes a step of vacuum-sucking the substrate and the support. Method. 前記支持体上に前記基板を固定する工程は、更に前記基板と前記支持体とを静電吸着させる工程を含むことを特徴とする請求項9ないし12のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。13. The electron source according to claim 9, wherein the step of fixing the substrate on the support further includes a step of electrostatically adsorbing the substrate and the support. Production method. 前記基板の第1の主面の一部を容器によって吸着保持して、前記基板を支持体から剥離する工程は、前記支持体上に前記基板を固定するための力を除去した後に行うことを特徴とする請求項9ないし13のいずれか1項に記載の電子源の製造方法。The step of adsorbing and holding a part of the first main surface of the substrate by a container and peeling the substrate from the support may be performed after removing a force for fixing the substrate on the support. The method for manufacturing an electron source according to any one of claims 9 to 13, wherein:
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