JP3890258B2 - 電子源の製造方法、および、電子源の製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密雰囲気下でなされる電子源の製造方法および電子源の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子としては、大別して熱電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のものが知られている。この冷陰極電子放出素子には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型電子放出素子等がある。
【０００３】
表面伝導型電子放出素子は基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に並行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。その基本的な構成、製造方法などは、例えば特開平７−２３５２５５号公報、特開平８−１７１８４９号公報などに開示されている。
【０００４】
表面伝導型電子放出素子は、基板上に、対向する一対の素子電極と、該一対の素子電極に接続されその一部に電子放出部を有する導電体（導電性膜）とを有してなることを特徴とするものであり、上記導電性膜の一部には亀裂が形成されている。また、上記亀裂の端部には、炭素または炭素化合物の少なくとも一方を主成分とする堆積膜が形成されている。
【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成することができる。
【０００６】
また、上記電子源と蛍光体とを組み合わせることにより、画像表示形成装置の表示パネルを形成することができる。
【０００７】
従来、このような電子源のパネルの製造は以下のように行われていた。即ち、第１の製造方法としては、まず、基板上に、導電性膜および該導電性膜に接続された一対の素子電極からなる素子を複数と、該複数の素子を接続した配線とが形成された電子源基板を作成する。次に、作成した電子源基板全体を真空チャンバ内に設置する。次に、真空チャンバ内を排気した後、外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、該真空チャンバ内に有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で前記各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、該亀裂近傍に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる。
【０００８】
また、第２の製造方法としては、まず、基板上に、導電性膜および該導電性膜に接続された一対の素子電極からなる素子を複数と、該複数の素子を接続した配線とが形成された電子源基板を作成する。次に、作成した電子源基板と蛍光体が配置された基板とを支持枠を挟んで接合し、画像形成装置のパネルを作成する。その後、該パネル内をパネルの排気管を通じて排気し、パネルの外部端子を通じて上記各素子に電圧を印加し各素子の導電性膜に亀裂を形成する。更に、該パネル内に該排気管を通じて有機物質を含む気体を導入し、有機物質の存在する雰囲気下で前記各素子に再び外部端子を通じて電圧を印加し、該亀裂近傍に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電子源のパネルを製造する際には、以上の製造方法が採られていたが、第１の製造方法は、とりわけ、電子源基板が大きくなるに従い、より大型の真空チャンバおよび高真空対応の排気装置が必要になる。また、第２の製造方法は、画像形成装置のパネル内空間からの排気および該パネル内空間への有機物質を含む気体の導入に長時間を要する。
【００１０】
本発明は、電子源製造の際に、装置の小型化と操作性の簡易化が可能な製造装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、製造スピードが向上し量産性に適した電子源の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、電子放出特性の優れた電子源を製造し得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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電体の配置された基板上に、前記導電体を覆うように容器を配置して、前記基板と前記容器とで気密雰囲気を形成する工程と、前記気密雰囲気の排気を行う排気工程と、前記排気が行われた気密雰囲気内にて前記基板上に配置された導電体に電子放出機能を与えるための処理を施す処理工程とを有し、前記処理工程は、前記基板と前記容器とを移動させることで、前記排気が行われた気密雰囲気を、前記排気工程が行われるステーションから別のステーションに移動させて、当該別のステーションにて行われることを特徴とする電子源の製造方法である。
【００２２】
上記の電子源の製造方法においては、前記排気工程は、前記気密雰囲気の減圧を行う減圧工程を含む、あるいは、前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、前記導電体を還元するガスを導入するガス導入工程を含む、あるいは、前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、水素ガスを導入するガス導入工程を含む、あるいは、前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、前記導電体を構成する材料よりも低仕事関数の材料を含むガスを導入するガス導入工程を含む、あるいは、前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、炭素ガスあるいは炭素化合物のガスを導入するガス導入工程を含む、
ことが好ましい形態である。
【００２３】
また、以上の電子源の製造方法においては、
前記処理工程は、前記導電体への通電処理を含む、あるいは、前記処理工程は、前記導電体への加熱処理を含む、
ことが好ましい形態である。
【００２４】
また、以上の電子源の製造方法においては、
前記排気工程は、前記気密雰囲気内のガスの置換工程を含むことが好ましい形態である。
【００２６】
また、本発明は、電子放出部が形成される導電体の配置された基板を載置するための支持体と、前記導電体を覆う容器と、前記支持体と前記容器との間に前記基板を挟み前記容器の内部を所望の雰囲気に保持した気密容器ユニットを搬送する搬送手段とを具備することを特徴とする電子源の製造装置である。
【００２７】
また、上記の電子源の製造装置においては、
前記導電体に電子放出部を形成するための電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備すること、あるいは、
前記電圧印加手段は、前記支持体に配置されていること、あるいは、
前記容器は、気体の導入口および排出口と、当該導入口および排出口の封止手段とを有すること、あるいは、
前記搬送手段にて前記気密容器ユニットが搬送される、電子源の製造のための工程がなされる複数のステーションをさらに具備すること、あるいは、
前記導電体に電子放出部を形成するための電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備しており、当該電圧印加手段は、前記複数のステーションのうち少なくとも一つのステーションに配置されていること、あるいは、
前記容器は、気体の導入口および排出口と、当該導入口および排出口の封止手段とを有しており、前記複数のステーションのうち少なくとも一つのステーションは、前記容器の気体の導入口および排出口に対し脱着可能な気体の導入手段あるいは排気手段を有していること、あるいは、
前記支持体は、前記基板の当該支持体へのチャック機構を有していること、
以上が好ましい形態である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の基板処理方法あるいは成膜方法について、電子源の製造方法、および、電子源の製造装置を例に挙げ、その好ましい実施の形態を以下に述べる。
【００２９】
図１、図２および図３は、本実施形態に係る電子源の製造装置を示しており、図１および図３は装置全体を示す断面図、図２は図１における電子源基板の周辺部分を示す斜視図である。図１、図２および図３において、６は電子放出素子となる導電体、７はＸ方向配線、８はＹ方向配線、１０は電子源基板、１１は支持体、１２は真空容器、１５は気体の導入口、１６は排気口、１８はシール部材、１９は拡散板、２０はヒータ、２１は水素または有機物質ガス、２２はキャリヤガス、２３は水分除去フィルタ、２４はガス流量制御装置、２５ａ〜２５ｆはバルブ、２６は真空ポンプ、２７は真空計、２８は配管、３０は取り出し配線、３１（３１ａ，３１ｂ）は電子源基板の取り出し配線３０と駆動ドライバ３２とを接続する配線、３２（３２ａ，３２ｂ）は電源および電流制御系からなる駆動ドライバ、３３は拡散板１９の開口部、４１は熱伝導部材、４６は昇降軸、４７は支持体１１を昇降させる昇降駆動ユニット、４８は支持体１１の昇降を制御する昇降制御装置である。この、水素または有機物質ガス２１、キャリヤガス２２、水分除去フィルタ２３、ガス流量制御装置２４、バルブ２５ａ〜２５ｅおよび配管２８により、気体導入手段を構成しており、バルブ２５ｆ、真空ポンプ２６および真空計２７により、気体排気手段を構成する。
【００３０】
支持体１１は、電子源基板１０を保持して固定するもので、真空チャッキング機構、静電チャッキング機構または固定冶具などにより、機械的に電子源基板１０を固定する機構を有する。支持体１１の内部には、ヒータ２０が設けられ、必要に応じて電子源基板１０を熱伝導部材４１を介して加熱することができる。
【００３１】
熱伝導部材４１は、支持体１１上に設置され、電子源基板１０を保持して固定する機構の障害にならないように、支持体１１と電子源基板１０の間で挟持されるか、あるいは、支持体１１に埋め込まれるように設置されていてもよい。
【００３２】
熱伝導部材４１は電子源基板１０の反り、うねりを吸収し、電子源基板１０への電気的処理工程における発熱を、確実に支持体、あるいは、副真空容器へ伝えて放熱することができ、電子源基板１０のクラック、破損の発生を防ぐことができ、歩留まりの向上に寄与できる。
【００３３】
また、電気的処理工程における発熱を素早く、確実に放熱することにより、真空容器１２内における温度分布による導入ガスの濃度分布の低減、基板の熱分布が影響する素子の不均一性の低減に寄与でき、均一性に優れた電子源の製造が可能となる。
【００３４】
熱伝導部材４１としては、シリコングリースや、シリコンオイル、ジェル状物質等の粘性液状物質を使用することができる。粘性液状物質である熱伝導部材４１が支持体１１上を移動する弊害がある場合は、支持体１１に、粘性液状物質が所定の位置および領域、すなわち、少なくとも電子源基板１０の導電体６形成領域下で滞留するように、その領域に合わせて、支持体１１に滞留機構を設置してあってもよい。これは、例えば、Ｏリングを設置して滞留させたり、あるいは、耐熱性の袋に粘性液状物質を入れて密閉し、熱伝導部材４１とした構成とすることができる。
【００３５】
Ｏリングなどを設置して粘性液状物質を支持体１１上に滞留させる場合において、電子源基板１０との間に空気層ができて正しく接しない場合は、空気抜けの通孔や、電子源基板１０の設置後に粘性液状物質を基板と支持体の間に注入する方法も採ることができる。図３は、粘性液状物質が所定の領域で滞留するように、支持体１１にＯリング（不図示）と粘性液状物質導入口４２とを設けた装置の概略断面図である。同図に示すように、粘性液状物質は、粘性液状物質貯蔵部４３から粘性液状物質導入管４４を介して支持体１１上に導入される。
【００３６】
この粘性液状物質を支持体１１および電子源基板１０間で挟持し、かつ温度制御を行いながら循環させる機構が付与されれば、ヒータ２０に替わり、電子源基板１０の加熱手段、あるいは、冷却手段となる。また、目的温度に対する温度調節が行える、例えば、循環型温度調節装置と液状媒体などからなる機構を付与することができる。
【００３７】
熱伝導部材４１は、弾性部材であってもよい。弾性部材の材料としては、テフロン(登録商標)樹脂(ポリテトラフルオロエチレン)などの合成樹脂材料、シリコンゴム等のゴム材料、アルミナなどのセラミック材料、銅やアルミニウムの金属材料等を使用することができる。これらは、シート状、あるいは、分割されたシート状で使用されていてもよい。あるいは、円柱状、角柱状等の柱状、電子源基板１０の配線に合わせたＸ方向、あるいは、Ｙ方向に伸びた線状、円錐状などの突起状、球体や、ラグビーボール状（精円球状体）などの球状体、あるいは、球状体表面に突起が形成されている形状の球状体などが支持体１１上に設置されていてもよい。
【００３８】
真空容器１２は、ガラス、ステンレス、チタン、銅、あるいはアルミニウム、アルミハニカム製等の容器であるが、なるべくなら容器からの放出ガスの少ない材料からなるものが好ましい。真空容器１２は、電子源基板１０の取り出し配線部を除き、導電体６が形成された領域を覆い、かつ、少なくとも、１０^-6Ｐａから大気圧の圧力範囲に耐えられる構造のものである。
【００３９】
シール部材１８は、電子源基板１０と真空容器１２との気密性を保持するためのものであり、Ｏリングやゴム性シートなどが用いられる。
【００４０】
有機物質（または水素）ガス２１には、後述する電子放出素子の活性化に用いられる有機物質、または、有機物質を窒素、ヘリウム、アルゴンなどで希釈した混合気体が用いられる。また、後述するフォーミングの通電処理を行う際には、導電体６を構成する導電性膜への亀裂形成を促進するための気体、例えば、還元性を有する水素ガス等を真空容器１２内に導入することもある。このように他の工程で気体を導入する際には、導入配管とバルブ部材２５ｅを用いて、真空容器１２を配管２８に接続すれば、使用することができる。
【００４１】
上記電子放出素子の活性化に用いられる有機物質としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、ニトリル類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類などを挙げることができる。より具体的には、メタン、エタン、プロパンなどのＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレン、プロピレンなどのＣ_nＨ_2n等の組成式で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノール、ベンゾニトリル、アセトニトリル等が使用できる。
【００４２】
有機ガス２１は、有機物質が常温で気体である場合には、そのまま使用でき、有機物質が常温で液体または固体の場合には、容器内で蒸発または昇華させて用いられ、あるいは更にこれを希釈ガスと混合するなどの方法で用いることができる。キャリヤガス２２には、窒素またはアルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。
【００４３】
有機物質ガス２１と、キャリヤガス２２は、一定の割合で混合されて、真空容器１２内に導入される。両者の流量および混合比は、ガス流量制御装置２４によって制御される。ガス流量制御装置２４は、マスフローコントローラおよび電磁弁等から構成される。これらの混合ガスは、必要に応じて配管２８の周囲に設けられた図示しないヒータによって適当な温度に加熱された後、導入口１５より、真空容器１２内に導入される。混合ガスの加熱温度は、電子源基板１０の温度と同等にすることが好ましい。
【００４４】
また、配管２８の途中に、水分除去フィルタ２３を設けて、導入ガス中の水分を除去するとより好ましい。水分除去フィルタ２３には、シリカゲル、モレキュラシーブ、水酸化マグネシウム等の吸湿材を用いることができる。
【００４５】
真空容器１２に導入された混合ガスは、排気口１６を通じて、真空ポンプ２６により一定の排気速度で排気され、真空容器１２内の混合ガスの圧力は一定に保持される。本発明で用いられる真空ポンプ２６は、ドライポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクロールポンプ、クライオポンプ等、高真空用ポンプであり、オイルフリーポンプが好ましく用いられる。
【００４６】
活性化に用いる有機物質の種類にもよるが、本実施形態において、上記混合気体の圧力は、混合気体を構成する気体分子の平均自由行程λが真空容器１２の内側のサイズに比べて十分小さくなる程度の圧力以上であることが、活性化工程の時間の短縮や均一性の向上の点で好ましい。これは、いわゆる粘性流領域であり、数百Ｐａ（数Ｔｏｒｒ）から大気圧の圧力である。
【００４７】
また、真空容器１２の気体導入口１５と電子源基板１０との間に拡散板１９を設けると、混合気体の流れが制御され、基板全面に均一に有機物質が供給されるため、電子放出素子の均一性が向上し好ましい。
【００４８】
電子源基板の取り出し配線３０は、真空容器１２の外部にあり、ＴＡＢ配線やプローブなどを用いて配線３１と接続し、駆動ドライバ３２に接続する。
【００４９】
本実施形態、さらには後述する実施例等においても同様であるが、真空容器１２は、電子源基板１０上の導電体６のみを覆えばよいため、装置の小型化が可能である。また、電子源基板１０の取り出し配線３０が真空容器１２の外に有るため、電子源基板１０と電気的処理を行うための電源装置（駆動ドライバ３２）との電気的接続を容易に行うことができる。
【００５０】
以上のようにして真空容器１２内に有機物質を含む混合ガスを流した状態で、駆動ドライバ３２を用い、配線３１を通じて基板１０上の各電子放出素子にパルス電圧を印加することにより、電子放出素子の活性化を行うことができる。
【００５１】
以上述べた製造装置を用いた電子源の製造方法の具体例に関しては、以下の実施例にて詳述する。
上記電子源と画像形成部材とを組み合わせることにより、図４に示すような画像形成装置を形成することができる。図４は画像形成装置の概略図である。図４において、６９は電子放出素子、６１は電子源基板１０を固定したリアプレート、６２は支持体、６６はガラス基板６３、メタルバック６４および蛍光体６５からなるフェースプレート、６７は高圧端子、６８は画像形成装置である。
【００５２】
画像形成装置６８において、各電子放出素子６９は、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じ、走査信号および変調信号を図示しない信号発生手段によりそれぞれ印加することにより、電子を放出し、高圧端子６７を通じ、メタルバック６４、あるいは、図示しない透明電極に５ｋＶの高圧を印加し、電子ビームを加速し、膜状の蛍光体６５に衝突させ励起、発光させることで画像を表示する。
【００５３】
また、電子源基板１０自体がリアプレートを兼ねて、１枚基板で構成される場合もある。また、走査信号配線は、例えば、Ｄｘ１の容器外端子に近い電子放出素子と遠い電子放出素子との間で印加電圧降下の影響の無い素子数であれば、図４で示すような、片側走査配線で構わないが、素子数が多く、電圧降下の影響がある場合には、配線幅を広くするか、配線厚を厚くするか、あるいは、両側から電圧を印加する手法等を採ることができる。
【００５４】
特に本実施形態では、前記各素子の導電体（導電性膜）に亀裂を形成するフォーミング工程と該亀裂近傍に炭素あるいは炭素化合物を堆積させる活性化工程を分離し、その工程間を前記支持体に載った電子源基板を一枚毎に流せる生産方式のため、時間のかかる工程の装置台数を増やし製造ライン全体としては短い時間での製造を可能にし、従来の装置の様に各工程を順番に一台の装置で行うために生じていた基板製造時間が非常に長くかかってしまうという課題を解決するものである。
【００５５】
そのため本実施形態の装置は、特に導電体の形成された基板を支持する支持体と、気体の導入口および気体の排気口を有し前記基板面の一部の領域を覆う容器とを有し、前記支持体と前記容器の間に前記基板を保持した状態で全体を気密容器ユニット化し、前記支持体と前記容器の間に前記基板を保持した状態で真空排気を行いその真空状態を維持するための締り弁機構を、前記容器に設けたことを特徴とするものである。
【００５６】
【実施例】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
【００５７】
［実施例１］
本実施例では、本発明の基板処理方法、あるいは、成膜方法の例として、電子源の製造方法および製造装置を挙げ、かかる製造装置を用いて表面伝導型電子放出素子を複数備える電子源を製造するものである。
図５は本実施例の製造装置に係る気密容器ユニットを説明する図であり、製造装置全体の構成は、上述したものと同様であるため説明を省略する。図５において、３０１は導電体の形成された基板３０４を支持するところの支持体、３０２はフォーミングおよび活性化のための気体を容器３０５内に導入するための導入口、３０３は容器３０５内を真空排気するための気体排気口、３０４は導電体の形成された基板、３０５は基板表面の一部の領域を覆うための容器、３０６は気体排気口３０３の上部に設置され容器３０５内の真空を保持するための締り弁機構である。
【００５８】
上記構成において気密容器ユニットにおいて、気体排気口３０３（および締り弁機構３０６）に気体排気手段を、支持体の下部に加熱プレートを接続して前記気密容器３０５内を真空排気した後、導入口３０２に気体導入手段を接続するとともに前記加熱プレートに替わり冷却プレートを接続し前記導電体に電圧を印加する手段を前記支持体３０１で支持されている基板３０４の導体部に接続し通電させることにより、電子源基板３０４の電子源作成と電子放出性の優れた電子放出素子の活性化処理を行うことが出来た。
【００５９】
更に、気密容器ユニットを小形軽量化し、容器３０５内の真空を保持したまま移動可能にしたことにより、一台の自立型装置ではなくタクトバランスのとり易いラインタイプの製造ラインを構築することが出来、同じ生産量を生産する場合、生産ラインスペースの削減と製造装置コストの大幅削減を可能にした。
【００６０】
［実施例２］
図６は本発明の第２の実施例を説明する図である。本実施例の製造装置における気密容器ユニットを説明する図であり、プローブユニット３０７の周辺以外は実施例１と同様のものである。
【００６１】
同図において、３０１は導電体の形成された基板３０４を支持するところの支持体、３０２はフォーミングおよび活性化のための気体を容器３０５内に導入するための導入口、３０３は容器３０５内を真空排気するための気体排気口、３０４は導電体の形成された基板、３０５は基板表面の一部の領域を覆うための容器、３０６は気体排気口３０３の上部に設置され容器３０５内の真空を保持するための締り弁機構、３０７は導電体の形成された基板３０４の導電部に電圧を印加する手段であるプローブユニットである。
【００６２】
プローブユニット３０７を容器３０５の周辺に取り付けることにより、導電体の形成された基板３０４に対して容器３０５を一回だけ位置合わせし真空吸着すれば、基板３０４上の導電部に対し電圧を印加するプローブユニット３０７を含めた容器３０５と支持体３０１が一体化した状態で移動可能になり、製造ライン構築の自由度が更に増すとともに、製造装置の更なるコストダウンを可能にした。
【００６３】
［実施例３］
本実施例は、真空処理方法および成膜方法について、より具体的な電子源製造装置を例に挙げて更に以下で詳述する。
【００６４】
図７は、ラインタイプの電子源製造装置を示しており、処理基板に対して各種処理がなされる複数のステーションがライン状に配列されており、この複数のステーション間を処理基板が搬送される。図７に示した製造装置においては、減圧処理ステーションＳＴ１、フォーミング処理ステーションＳＴ２、ガス置換処理ステーションＳＴ３および活性化処理ステーションＳＴ４がライン状に配列されており、処理基板はこれら各処理ステーションに順次搬送されて行く。また、上記処理ステーションにはそれぞれの処理機構が備えられている。
【００６５】
図８は、上記ステーションの一例を示す図であり、１０１は真空引き用の真空ポンプ、１０２は真空ポンプ１０１側に備え付けられた開閉バルブ、１０３は上下可動の接続短管、１０４は、上下可動の接続短管１０３と真空ポンプ１０１とを接続する気密性の伸縮管、１０５は不図示のガス源に接続されたガス導入管、１０６はガス源側の開閉バルブ、１０７は上下可動の接続短管、１０８は、上下可動の接続短管１０７とガス源とを接続する気密性の伸縮管、１０９は、接続短管１０３および１０７を昇降させるための昇降ユニットであり、接続短管の保持体１１０、昇降用ガイドポスト１１１、昇降用駆動シリンダー１１２を備えている。１１３は、処理基板を保持するパレット（支持体）をステーション上で所定の位置に位置決めするための位置決めユニット、１１４は、処理基板を保持するパレットを別のステーションに搬送するための搬送用ローラ、１１５は搬送用ローラ１１４の駆動系、１１６は装置架台である。
【００６６】
また、上記ステーションに搬送される処理基板１１７は、その少なくとも処理領域が気密雰囲気下に置かれた状態で搬送される。そこで図８に示される様に、処理基板１１７にはフード１１８が配置されており、更にかかるフード１１８には、処理基板１１７とフード１１８にて形成される気密雰囲気内を減圧下、あるいは、所定のガス雰囲気下とするために、上記ステーションの真空ポンプ１０１に接続される接続管１１９、接続管１１９に備え付けられた開閉バルブ１２０、上記ステーションのガス源に接続される接続管１２１、および接続管１２１に備え付けられた開閉バルブ１２２が具備されている。また、上記フード１１８が配置された処理基板１１７は、静電チャックおよび加熱手段が内蔵された、あるいは、これらと更に冷却手段が内蔵されたパレット１２３上に配置され搬送される。このパレット１２３であるが、処理基板をかかるパレットに密着させ得る手段であれば静電チャックに限らず、例えば、処理基板をパレット側にメカニカルに牽引する手段であっても構わない。
【００６７】
次に、以上述べた電子源製造装置の各機構の動作について、具体的な電子源の製造プロセスを例に挙げ説明する。
まず、処理基板として、図１６に示すような、複数の導電性膜１３１が互いに絶縁された複数の行方向配線１３２および複数の列方向配線１３３にてマトリクス配線された基板１３０を用意する。
【００６８】
上記基板１３０をパレット１２３上に配置し、図１６に示された複数の導電性膜１３１が覆われるように、基板１３０上にフード（容器）１１８を配置する。このとき、図１６には不図示ではあるが、複数の行方向配線１３２のそれぞれには取り出し配線が接続されており、上記フード（容器）１１８は、該取り出し配線の一部が当該フード１１８の外（大気中）に位置するよう基板１３０の一部領域を除いて配置される。
【００６９】
まず、上記パレット１２３を図７に示した減圧処理ステーションＳＴ１に搬送する。減圧処理ステーションＳＴ１には、図８を用いて上述した機構のうち、ガス源に接続されたガス導入管１０５、ガス源側の開閉バルブ１０６、上下可動の接続短管１０７、上下可動の接続短管１０７とガス源とを接続する気密性の伸縮管１０８以外の全ての機構が備えられている。
【００７０】
［ＳＴ１−１］．上記パレット１２３を、図７に示した減圧処理ステーションＳＴ１に搬送し、フード１１８側の接続管１１９および１２１と減圧ステーションＳＴ１側の接続短管１０３および１０７とを位置合わせして、位置決めユニット１１３にて位置決め固定する（図９の（ａ））。尚、開閉バルブ１０２、１０６、１２０、および１２２はいずれも閉じた状態にある。
【００７１】
［ＳＴ１−２］．減圧処理ステーションＳＴ１の接続短管昇降ユニット１０９を動作させる。エアーシリンダーなどの昇降用駆動シリンダー１１２の駆動により昇降用ガイドポスト１１１に沿って、保持体１１０に保持された接続短管１０３および１０７が下降してきて、フード１１８側の接続管１１９および１２１とそれぞれ連結される（図９の（ｂ））。尚、接続短管１０３および１０７、接続管１１９および１２１の連結部分には気密シール部材が配置されている。
【００７２】
［ＳＴ１−３］．減圧処理ステーションＳＴ１側の開閉バルブ１０２を開くのと同期して真空ポンプ１０１を動作させ、真空引きを開始する（図９の（ｃ））。これによりまず、減圧処理ステーションＳＴ１側の接続短管１０３および伸縮管１０４内と、フード１１８側の接続管１１９内を排気する。
【００７３】
［ＳＴ１−４］．基板１３０をパレット１２３に静電チャッキングした後、フード１１８側の接続管１１９に備え付けられている開閉バルブ１２０を開く。これにより基板１３０とフード１１８とにより形成された気密雰囲気内の真空引きが開始される（図９の（ｄ））。
【００７４】
［ＳＴ１−５］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-4Ｐａまで排気されたなら、フード１１８側の接続管１１９に備え付けられている開閉バルブ１２０を閉じる（図１０の（ａ））。尚、この時点では減圧処理ステーションＳＴ１側の真空ポンプ１０１は動作させたままの状態とする。
【００７５】
［ＳＴ１−６］．次に、減圧処理ステーションＳＴ１側の開閉バルブ１０２を閉じ、それと同期して真空ポンプ１０１を停止させる（図１０の（ｂ））。
【００７６】
［ＳＴ１−７］．減圧ステーションＳＴ１側の真空ポンプ１０１に接続された配管に備え付けられている大気開放用リーク弁（不図示）を開き、減圧ステーションＳＴ１側の接続短管１０３および伸縮管１０４内と、フード１１８側の接続管１１９内を大気圧に戻した後、減圧ステーションＳＴ１の接続短管昇降ユニット１０９を動作させる。昇降用駆動シリンダー１１２の駆動により昇降用ガイドポスト１１１に沿って、保持体１１０に保持された接続短管１０３および１０７が上昇して、フード１１８側の接続管１１９および１２１から離脱する。その後、位置決めユニット１１３によるパレット１２３の位置決め固定を解除する（図１０の（ｃ））。
【００７７】
次に、上記パレット１２３をフォーミング処理ステーションＳＴ２に搬送する。尚、このフォーミング処理ステーションＳＴ２にも、以上述べた減圧処理ステーションＳＴ１と同じ機構が備え付けられている他、図８を用いて上述した、ガス源に接続されたガス導入管１０５、ガス源側の開閉バルブ１０６、上下可動の接続短管１０７、および、上下可動の接続短管１０７とガス源とを接続する気密性の伸縮管１０８が更に備えられており、ガス源としてはフォーミング処理用ガスが備えられている。また、上記フード１１８の外に露出された基板１３０上の取り出し配線に通電するためのプローブユニットをも備えている。また、搬送は、基板１３０をパレット１２３に静電チャッキングしたままの状態で行われる。
【００７８】
［ＳＴ２−１］．上記パレット１２３を搬送用ローラ１１４およびその駆動系１１５により、フォーミング処理ステーションＳＴ２に搬送した後、［ＳＴ１−１］と同様に、位置決めユニット１１３にて位置決め固定する（図１１の（ａ））。
【００７９】
［ＳＴ２−２］．次に、［ＳＴ１−２］と同様にして、フォーミング処理ステーションＳＴ２側の保持体１１０に保持された接続短管１０３および１０７をそれぞれ、フード１１８側の接続管１１９および１２１と連結される（図１１の（ｂ））。
【００８０】
［ＳＴ２−３］．［ＳＴ１−３］と同様に真空引きを開始する（図１１の（ｃ））。
【００８１】
［ＳＴ２−４］．フード１１８側の接続管１１９および１２１に備え付けられている開閉バルブ１２０および１２２を開く（図１１の（ｄ））。
【００８２】
［ＳＴ２−５］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-4Ｐａまで排気されたなら、フォーミング処理ステーションＳＴ２側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を開き、上記気密雰囲気内にフォーミング用ガスとして水素（還元ガス）と窒素の混合ガス（２％水素、９８％窒素）を導入を開始する（図１２の（ａ））。
【００８３】
［ＳＴ２−６］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内の圧力が１０００Ｐａに到達後、フォーミング処理ステーションＳＴ２の上記プローブユニット１３５を下降させて上記取り出し配線に接触させ、所定の波高値、パルス幅、パルス間隔のパルス電圧を各取り出し配線を通じて、基板１３０上の上記複数の導電性膜に印加する（図１２の（ｂ））。このとき、パレットに内蔵された加熱手段により基板１３０の加熱がなされる。この基板１３０の加熱は、基板１３０上の複数の導電性膜の還元を、あるいは凝集を促進するため、または、基板全体の温度を均一にするためになされる。フォーミング処理とはこのように、複数の導電性膜に電圧を印加し、かかる複数の導電性膜に間隙（亀裂）を形成する処理である。
【００８４】
［ＳＴ２−７］．所定の時間経過後、まず、フォーミング処理ステーションＳＴ２側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を閉じ、上記気密雰囲気内へのフォーミング用ガスの導入を停止すると共に、それと同期して 上記プローブユニット１３５による電圧の印加を停止する。（図１２の（ｃ））。また、プローブユニット１３５を上昇させて上記取り出し配線から離脱させる。尚、フォーミング処理ステーションＳＴ２側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【００８５】
［ＳＴ２−８］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-4Ｐａまで排気されたなら、フード１１８側の接続管１２１に備え付けられている開閉バルブ１２２を閉じる（図１２の（ｄ））。尚、フォーミング処理ステーションＳＴ２側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【００８６】
以降は上記の［ＳＴ１−５］〜［ＳＴ１−７］と同様にして、フォーミング処理ステーションＳＴ２側の接続短管１０３および１０７からフード１１８側の接続管１１９および１２１から離脱させ、その後、位置決めユニット１１３によるパレット１２３の位置決め固定を解除する（図１０の（ａ）〜（ｃ））。
【００８７】
次に、上記パレット１２３をガス置換処理ステーションＳＴ３に搬送する。尚、このガス置換処理ステーションＳＴ３には、プローブユニットを除いて以上述べたフォーミング処理ステーションＳＴ２と同じ機構が備え付けられており、ガス源としては活性化処理用ガスが備えられている。活性化処理用ガスには、前記導電性膜を構成する材料よりも低仕事関数の材料を含むガスや、炭素ガスあるいは炭素化合物のガスが用いられる。また、搬送は、基板１３０をパレット１２３に静電チャッキングしたままの状態で行われる。
【００８８】
ここで、ガス置換処理とは、以降の活性化処理において用いられるガス（活性化処理用ガス）を基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内に予め導入しておく処理であるが、かかるガス置換処理は、以降の活性化処理ステーションＳＴ４において活性化処理とともに行われるものであっても良く、従って、本電子源製造装置においては必須のステーションではない。
【００８９】
まず、上記パレット１２３をガス置換処理ステーションＳＴ３に搬送し、前述した［ＳＴ２−１］〜［ＳＴ２−４］と同様のプロセスを経た（図１１の（ａ）〜（ｄ））後、
［ＳＴ３−５］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-5Ｐａまで排気されたなら、ガス置換処理ステーションＳＴ３側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を開き、上記気密雰囲気内に活性化処理用ガスとしてトルニトリルの導入を開始する（図１３の（ａ））。
【００９０】
［ＳＴ３−６］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内に上記活性化処理用ガスを分圧にして１×１０^-3Ｐａまで導入後、ガス置換処理ステーションＳＴ３側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を閉じ、続いて、フード１１８側の接続管１１９および１２１に備え付けられている開閉バルブ１２０および１２２を閉じる（図１３の（ｂ））。尚、ガス置換処理ステーションＳＴ３側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【００９１】
以降は上記の［ＳＴ１−５］〜［ＳＴ１−７］と同様にして、ガス置換処理ステーションＳＴ３側の接続短管１０３および１０７からフード１１８側の接続管１１９および１２１を離脱させ、その後、位置決めユニット１１３によるパレット１２３の位置決め固定を解除する（図１０の（ａ）〜（ｃ））。
【００９２】
次に、上記パレット１２３を活性化処理ステーションＳＴ４に搬送する。尚、この活性化処理ステーションＳＴ４には、前述のフォーミング処理ステーションＳＴ２と同じ機構が備え付けられており、ガス源としては活性化処理用ガスが備えられている。また、搬送は、基板１３０をパレット１２３に静電チャッキングしたままの状態で行われる。
【００９３】
また、この活性化処理は現状においては先の各ステーションにおけるプロセス時間よりも長時間を要するので、図７に示されるように活性化処理ステーションＳＴ４を複数設けることが生産性の向上という点から好ましい。
【００９４】
まず、上記パレット１２３を活性化処理ステーションＳＴ４に搬送し、前述した［ＳＴ２−１］〜［ＳＴ２−３］と同様のプロセスを経た（図１１の（ａ）〜（ｃ））後、
［ＳＴ４−４］．活性化処理ステーションＳＴ４側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６およびフード１１８側の接続管１２１に備え付けられている開閉バルブ１２２を開き、活性化処理用ガスの基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内への導入を開始する（図１４の（ａ））。ここで活性化処理用ガスは、前述のガス置換処理にて用いられた同じトルニトリルである。
【００９５】
［ＳＴ４−５］．フード１１８側の接続管１１９に備え付けられた開閉バルブ１２０を開き、基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内の活性化処理用ガスの分圧を１×１０^-3Ｐａに保つ（図１４の（ｂ））。
【００９６】
［ＳＴ４−６］．活性化処理ステーションＳＴ４のプローブユニット１３５を下降させて上記取り出し配線に接触させ、所定の波高値、パルス幅、パルス間隔のパルス電圧を各取り出し配線を通じて、基板１３０上の上記複数の導電性膜に印加する（図１４の（ｃ））。このとき、前述のフォーミング処理と同様にパレットに内蔵された加熱手段により基板１３０の加熱がなされる。ここでの活性化処理は、基板１３０上の複数の導電性膜上に炭素あるいは炭素化合物の膜を形成する処理である。
【００９７】
［ＳＴ４−７］．所定の時間経過後、まず、活性化処理ステーションＳＴ４側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を閉じ、上記気密雰囲気内への活性化処理用ガスの導入を停止すると共に、それと同期して上記プローブユニット１３５による電圧の印加を停止する。また、プローブユニット１３５を上昇させて上記取り出し配線から離脱させる（図１４の（ｄ））。尚、活性化処理ステーションＳＴ４側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【００９８】
［ＳＴ４−８］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-6Ｐａまで排気されたなら、フード１１８側の接続管１２１に備え付けられている開閉バルブ１２２を閉じる（図１５）。尚、活性化処理ステーションＳＴ４側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【００９９】
以降は上記の［ＳＴ１−５］〜［ＳＴ１−７］と同様にして、活性化処理ステーションＳＴ４側の接続短管１０３および７からフード１１８側の接続管１１９および１２１から離脱させ、その後、位置決めユニット１１３によるパレット１２３の位置決め固定を解除する（図１０の（ａ）〜（ｃ））。
【０１００】
また、前述したガス置換処理ステーションＳＴ３が無い場合の活性化処理ステーションＳＴ４での各機構の動作について以下に述べる。
【０１０１】
前述したフォーミング処理ステーションＳＴ２からパレット１２３が、搬送用ローラ１１４およびその駆動系１１５により、活性化処理ステーションＳＴ４に搬送されてきた後、［ＳＴ２−１］〜［ＳＴ２−４］と同様のプロセスを経て（図１１の（ａ）〜（ｄ））、
［ＳＴ４−５］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-5Ｐａまで排気されたなら、活性化処理ステーションＳＴ４側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を開き、上記気密雰囲気内に活性化処理用ガスとしてトルニトリルの導入を開始する（図１２の（ａ））。
【０１０２】
［ＳＴ４−６］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内でのトルニトリルの分圧が１×１０^-3Ｐａに到達後、活性化処理ステーションＳＴ４のプローブユニット１３５を下降させて上記取り出し配線に接触させ、所定の波高値、パルス幅、パルス間隔のパルス電圧を各取り出し配線を通じて、基板１３０上の上記複数の導電性膜に印加する（図１２の（ｂ））。
【０１０３】
［ＳＴ４−７］．所定の時間経過後、まず、活性化処理ステーションＳＴ４側のガス導入管１０５に備え付けられた開閉バルブ１０６を閉じ、上記気密雰囲気内への活性化処理用ガスの導入を停止すると共に、それと同期して上記プローブユニット１３５による電圧の印加を停止する。また、プローブユニット１３５を上昇させて上記取り出し配線から離脱させる（図１２の（ｃ））。尚、活性化処理ステーションＳＴ４側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【０１０４】
［ＳＴ４−８］．基板１３０とフード１１８により形成された気密雰囲気内が１０^-6Ｐａまで排気されたなら、フード１１８側の接続管１２１に備え付けられている開閉バルブ１２２を閉じる（図１２の（ｄ））。尚、活性化処理ステーションＳＴ４側の真空ポンプ１０１による真空引きは継続される。
【０１０５】
以降は上記の［ＳＴ１−５］〜［ＳＴ１−７］と同様にして、活性化処理ステーションＳＴ４側の接続短管１０３および７からフード１１８側の接続管１１９および１２１から離脱させ、その後、位置決めユニット１１３によるパレット１２３の位置決め固定を解除する（図１０の（ａ）〜（ｃ））。
【０１０６】
以上述べた電子源製造装置の各ステーションを経由した後、パレット１２３は装置から排出され、静電チャッキングが解除されるとともにフード１１８が外される。基板１３０は以降、蛍光体とメタルバックが配置された基板と位置合わせされ、封着されて、その内部が１０^-6Ｐａ程度の真空度の表示パネルに組み込まれる。更に、この表示パネルに駆動回路等が実装され表示装置が製造される。
【０１０７】
以上述べた本実施例によれば、とりわけ長時間を要する工程を複数の工程に分けるとともに、分けた各々の工程が行われる複数のステーションを設け、複数のステーション間を所定の気密雰囲気を維持した状態で移動させることにより、多数の処理基板を効率良く処理して行くことができる。
【０１０８】
特に、所定の雰囲気内での基板処理を要する場合には、雰囲気形成のために排気やガス導入といった長時間を要する工程が必要であり、かような場合にはより効果的である。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、製造装置コストが安く且つ小型化と操作性の簡易化が可能な電子源の製造装置を提供することができる。
【０１１０】
また、本発明によれば、製造スピードが向上し量産性に適した電子源の製造装置を提供することができる。
【０１１１】
また、本発明によれば、電子放出特性の優れた電子源を製造し得る電子源の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電子源の製造装置の一形態の構成を示す断面図である。
【図２】 図１および図３における電子源基板の周辺部分を一部を破断して示す斜視図である。
【図３】 本発明に係る電子源の製造装置の他の形態の構成を示す断面図である。
【図４】 本発明により製造された画像形成装置の一形態を示す図である。
【図５】 実施例１に係る気密容器ユニットを示す斜視図である。
【図６】 実施例２に係る気密容器ユニットを示す斜視図である。
【図７】 電子源製造装置の一形態を示す図である。
【図８】 図７の製造装置のステーションの一例を示す図である。
【図９】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための図である。
【図１０】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための別の図である。
【図１１】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための更に別の図である。
【図１２】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための更に別の図である。
【図１３】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための更に別の図である。
【図１４】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための更に別の図である。
【図１５】 図７の製造装置の各機構の動作について説明するための更に別の図である。
【図１６】 処理基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
６：導電体、７：Ｘ方向配線、８：Ｙ方向配線、１０，３０４：基板（電子源基板）、１１，３０１：支持体、１２，３０５：真空容器、１５，３０２：気体の導入口、１６，３０３：排気口、１８：シール部材、１９：拡散板、２０：ヒータ、２１：水素または有機ガス、２２：キャリヤガス、２３：水分除去フィルタ、２４：ガス流量制御装置、２５（２５ａ〜２５ｆ）：バルブ、２６：真空ポンプ、２７：真空計、２８：配管、３０：取り出し配線、３１（３１ａ，３１ｂ）：電子源基板の取り出し配線３０と駆動ドライバ３２とを接続する配線、３２（３２ａ，３２ｂ）：電源、電流測定装置および電流−電圧制御系装置からなる駆動ドライバ、３３：拡散板１９の開口部、４１：熱伝導部材、４２：粘性液状物質導入管、４３：粘性液状物質貯蔵部、４４：粘性液状物質導入口、４６：昇降軸、４７：昇降駆動ユニット、４８昇降制御装置、６１：リアプレート、６２：支持体、６３：ガラス基板、６４：メタルバック、６５：蛍光体、６６：フェースプレート、６７：高圧端子、６８：画像形成装置、６９：電子放出素子、１０１：真空ポンプ、１０２，１０６，１２０，１２２：開閉バルブ、１０３，１０７：接続短管、１０４，１０８：伸縮管、１０５：ガス導入管、１０９：昇降ユニット、１１０：接続短管の保持体、１１１：昇降用ガイドポスト、１１２：昇降用駆動シリンダー、１１３：位置決めユニット、１１４：搬送用ローラ、１１５：駆動系、１１６：装置架台、１１７：処理基板、１１８：フード、１１９，１２１：接続管、１２３：パレット、１３１：複数の導電性膜、１３２：行方向配線、１３３：列方向配線、１３０：基板、３０６：締り弁機構、３０７：プローブユニット。

Claims (17)

1. 導電体の配置された基板上に、前記導電体を覆うように容器を配置して、前記基板と前記容器とで気密雰囲気を形成する工程と、
   前記気密雰囲気の排気を行う排気工程と、
   前記排気が行われた気密雰囲気内にて前記基板上に配置された導電体に電子放出機能を与えるための処理を施す処理工程と
   を有し、前記処理工程は、前記基板と前記容器とを移動させることで、前記排気が行われた気密雰囲気を、前記排気工程が行われるステーションから別のステーションに移動させて、当該別のステーションにて行われることを特徴とする電子源の製造方法。
2. 前記排気工程は、前記気密雰囲気の減圧を行う減圧工程を含む請求項１に記載の電子源の製造方法。
3. 前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、前記導電体を還元するガスを導入するガス導入工程を含む請求項２に記載の電子源の製造方法。
4. 前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、水素ガスを導入するガス導入工程を含む請求項２に記載の電子源の製造方法。
5. 前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、前記導電体を構成する材料よりも低仕事関数の材料を含むガスを導入するガス導入工程を含む請求項２に記載の電子源の製造方法。
6. 前記処理工程は、前記減圧された気密雰囲気に、炭素ガスあるいは炭素化合物のガスを導入するガス導入工程を含む請求項２に記載の電子源の製造方法。
7. 前記処理工程は、前記導電体への通電処理を含む請求項１〜６のいずれかに記載の電子源の製造方法。
8. 前記処理工程は、前記導電体への加熱処理を含む請求項１〜６のいずれかに記載の電子源の製造方法。
9. 前記排気工程は、前記気密雰囲気内のガスの置換工程を含む請求項１に記載の電子源の製造方法。
10. 電子放出部が形成される導電体の配置された基板を載置するための支持体と、
    前記導電体を覆う容器と、
    前記支持体と前記容器との間に前記基板を挟み前記容器の内部を所望の雰囲気に保持した気密容器ユニットを搬送する搬送手段と
    を具備することを特徴とする電子源の製造装置。
11. 前記導電体に電子放出部を形成するための電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の電子源の製造装置。
12. 前記電圧印加手段は、前記支持体に配置されている請求項１１に記載の電子源の製造装置。
13. 前記容器は、気体の導入口および排出口と、当該導入口および排出口の封止手段とを有する請求項１０に記載の電子源の製造装置。
14. 前記搬送手段にて前記気密容器ユニットが搬送される、電子源の製造のための工程がなされる複数のステーションをさらに具備する請求項１０に記載の電子源の製造装置。
15. 前記導電体に電子放出部を形成するための電圧を印加する電圧印加手段をさらに具備しており、当該電圧印加手段は、前記複数のステーションのうち少なくとも一つのステーションに配置されている請求項１４に記載の電子源の製造装置。
16. 前記容器は、気体の導入口および排出口と、当該導入口および排出口の封止手段とを有しており、前記複数のステーションのうち少なくとも一つのステーションは、前記容器の気体の導入口および排出口に対し脱着可能な気体の導入手段あるいは排気手段を有している請求項１４に記載の電子源の製造装置。
17. 前記支持体は、前記基板の当該支持体へのチャック機構を有している請求項１０〜１６のいずれかに記載の電子源の製造装置。

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