(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出材料層上に緩衝層を形成するステップと、
前記緩衝層上に保護層を形成するステップと、
前記緩衝層を消滅させ、前記保護層を前記電子放出材料層上に移動させるステップと、
前記保護層が前記電子放出材料層上に移動した後、前記保護層上に絶縁層を形成するステップと、
少なくとも前記絶縁層の一部を除去して、前記保護層を露出させるステップと、
少なくとも前記保護層の一部を除去して、前記電子放出材料層を露出させるステップとを含む、電子放出源の製造方法。
【請求項２】
電子放出材料層上に緩衝層を形成するステップと、
前記緩衝層上に保護層を形成するステップと、
前記緩衝層を消滅させ、前記保護層を前記電子放出材料層上に移動させるステップと、
前記保護層が前記電子放出材料層上に移動した後、前記保護層上に前記保護層よりも緻密な構造を有する非浸透層を形成するステップと、
前記非浸透層上に絶縁層を形成するステップと、
少なくとも前記絶縁層の一部を除去して、前記非浸透層を露出させるステップと、
少なくとも前記非浸透層の一部を除去して、前記保護層を露出させるステップと、
少なくとも前記保護層の一部を除去して、前記電子放出材料層を露出させるステップとを含む、電子放出源の製造方法。
【請求項３】
基板上に層間絶縁層を形成するステップと、
前記層間絶縁層に貫通孔を形成し、前記基板を露出させるステップと、
前記貫通孔の底面に露出する前記基板上に電子放出材料層を形成するステップと、
前記電子放出材料層上に緩衝層を形成するステップと、
前記緩衝層上に保護層を形成するステップと、
前記緩衝層を消滅させ、前記保護層を前記電子放出材料層上に移動させるステップと、
前記保護層が前記電子放出材料層上に移動した後、前記貫通孔を埋めるとともに前記層間絶縁層の上表面を覆うように、前記保護層よりも緻密な構造を有する非浸透層を形成するステップと、
前記非浸透層の上表面から前記層間絶縁層の所定の深さ位置まで、前記非浸透層の上部および前記層間絶縁層の上部を研磨するステップと、
前記非浸透層および前記層間絶縁層上に絶縁層を形成するステップと、
少なくとも前記絶縁層の一部を除去して、前記非浸透層を露出させるステップと、
少なくとも前記非浸透層の一部を除去して、前記保護層を露出させるステップと、
少なくとも前記保護層の一部を除去して、前記電子放出材料層を露出させるステップとを含む、電子放出源の製造方法。
【請求項４】
前記非浸透層がレジスト層であり、
前記レジスト層が酸素プラズマによって除去される、請求項２または３に記載の電子放出源の製造方法。
【請求項５】
前記保護層として厚さ１００ｎｍ以上のアルミニウム層が用いられ、
前記電子放出材料層としてカーボンナノチューブ層が用いられ、
前記絶縁層が反応性イオンエッチングによって除去される、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出源の製造方法。
【請求項６】
前記保護層がレーザアブレーションによって除去される、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出源の製造方法。
【請求項７】
前記保護層が粘着性のテープを用いて除去される、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出源の製造方法。
【請求項８】
前記緩衝層として樹脂材料層が用いられ、
前記樹脂材料層が熱処理によって焼失する、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出源の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平面型表示装置（以下「ＦＥＤ(Field Emission Display）」という。）用の電子放出源の電子放出材料の一例として、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ（Carbon Nano Tube）」という。）が用いられている。電子放出源は、カソード電極と、カソード電極上に形成されたＣＮＴ層と、ＣＮＴ層が底面に露出する貫通孔を有する絶縁層と、絶縁層上に設けられ、ＣＮＴ層からの電子放出を制御するゲート電極とを備えている。このゲート電極が所定の電位になると、ＣＮＴ層から電子が放出される。その後、電子は、貫通孔を通過して、蛍光板に衝突する。
【０００３】
一般的な電子放出源の製造方法においては、まず、基板上にカソード電極が形成される。次に、カソード電極上にＣＮＴ層が形成される。その後、ＣＮＴ層上に絶縁層が形成される。絶縁層上にゲート電極が形成される。次に、ゲート電極および絶縁層を貫通する貫通孔が形成される。この貫通孔の形成方法としては、反応性イオンエッチング（以下、「ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）」という。）が一般的に用いられている。
【特許文献１】特開平１０−１８８７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の電子放出源の製造方法においては、複数の貫通孔の形成速度、および、複数の貫通孔が形成される複数の位置での絶縁層の膜厚にばらつきがある。そのため、前述のばらつきに起因して、ＣＮＴ層が貫通孔の底面に露出せずにＲＩＥ工程が終了する場合もあるが、一方、ＣＮＴ層が露出してからもＲＩＥが継続される場合もある。そのため、従来のＦＥＤの製造方法においては、ＣＮＴ層がＲＩＥに起因して損傷または汚染することによって、ＦＥＤが所望の性能を発揮できないという不具合が生じる。このような不具合の発生は、ＲＩＥの条件を変更することによっては防止され得ない。したがって、前述のような不具合の発生の防止するために、ＣＮＴ層を保護するための対策が必要である。
【０００５】
従来の電子放出源の製造方法においては、絶縁層を加工するためのＲＩＥにおいてエッチング速度が極端に遅い別の層（以下、「保護層」と呼ぶ。保護層は、たとえば、アルミニウム層からなっている）が、ＣＮＴ層を保護する保護層としてＣＮＴ層上に蒸着されていた。
【０００６】
しかしながら、ゲート電極が形成された後に、前述の保護層は除去される必要がある。前述の保護層の除去は、ウエットエッチングによって行われる。このとき、エッチャントが電子放出源の他の部位に悪影響を及ぼすことがある。たとえば、エッチャントによって、ＣＮＴ層、絶縁層、およびゲート電極からなる３層構造の境界領域が侵食されてしまう。したがって、エッチングは、非常に厳密に管理された状態で行われる必要がある。その結果、電子放出源の歩留まりが低下してしまう。
【０００７】
前述のような保護層を除去するときに生じる歩留まりの低下の問題は、ＣＮＴ層が電子放出材料層として用いられる場合のみならず、他の材料が電子放出材料として用いられる場合においても生じる。
【０００８】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子放出材料層の性能を低下させずに、電子放出材料層から保護層を容易に除去し得る電子放出源の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の局面の電子放出源の製造方法においては、まず、電子放出材料層上に緩衝層が形成される。次に、緩衝層上に保護層が形成される。その後、緩衝層が消滅することによって、保護層が電子放出材料層上に移動させられる。次に、保護層上に絶縁層が形成される。その後、少なくとも絶縁層の一部が除去される。それにより、保護層が露出する。次に、少なくとも保護層の一部が除去される。それにより、電子放出材料層が露出する。
【００１０】
上記の製法によれば、少なくとも絶縁層の一部を除去するステップにおいて、電子放出材料層上に保護層が存在するため、電子放出材料層が保護層によって保護される。そのため、電子放出材料層の損傷が防止される。
【００１１】
また、上記の製法によれば、緩衝層が電子放出材料層上に存在する状態で、保護層が電子放出材料層上に形成され、その後、緩衝層が消滅することによって、保護層と電子放出材料層とが接触する。そのため、電子放出材料層上に直接保護層を形成した場合に比較して、保護層と電子放出材料層との間の密着性が低い。したがって、少なくとも保護層の一部を除去するステップにおいて、保護層は電子放出材料層から容易に除去され得る。その結果、少なくとも保護層の一部が除去されるときに電子放出材料層に及ぼされる悪影響が小さい。したがって、電子放出材料層の電子放出特性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の他の局面の電子放出源の製造方法においては、まず、電子放出材料層上に緩衝層が形成される。次に、緩衝層上に保護層が形成される。その後、緩衝層が消滅することによって、保護層が電子放出材料層上に移動させられる。次に、保護層上に保護層よりも緻密な構造を有する非浸透層が形成される。その後、非浸透層上に絶縁層が形成される。次に、少なくとも絶縁層の一部が除去される。それにより、非浸透層が露出する。その後、少なくとも非浸透層の一部が除去される。それにより、保護層が露出する。次に、少なくとも保護層の一部が除去される。それにより、電子放出材料層が露出する。
【００１３】
上記の製法によれば、前述の一の局面の電子放出源の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。さらに、非浸透層が保護層と絶縁層との間に設けられているため、絶縁層を構成する成分が保護層内に浸透することが防止される。その結果、保護層が変質によって除去され難くなることが防止される。したがって、保護層が電子放出材料層から除去され難いという不具合の発生がより確実に防止される。
【００１４】
本発明のさらに他の局面の電子放出源の製造方法においては、まず、基板上に層間絶縁層が形成される。次に、層間絶縁層に貫通孔が形成される。それにより、基板が露出する。その後、貫通孔の底面に露出する基板上に電子放出材料層が形成される。次に、電子放出材料層上に緩衝層が形成される。その後、緩衝層上に保護層が形成される。その後、緩衝層が消滅することによって、保護層が電子放出材料層上に移動させられる。次に、貫通孔を埋めるとともに層間絶縁層の上表面を覆うように、保護層よりも緻密な構造を有する非浸透層が形成される。その後、非浸透層の上表面から層間絶縁層の所定の深さ位置まで、非浸透層の上部および層間絶縁層の上部が研磨される。次に、非浸透層および層間絶縁層上に絶縁層が形成される。その後、少なくとも絶縁層の一部が除去される。それにより、非浸透層が露出する。次に、少なくとも非浸透層の一部が除去される。それにより、保護層が露出する。その後、少なくとも保護層の一部が除去される。それにより、電子放出材料層が露出する。
【００１５】
上記の製法によれば、前述の一および他の局面の電子放出源の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。また、層間絶縁層の上表面と被浸透層の上表面とが同一平面内に位置するように平坦化される。その結果、電子放出材料層の上方における絶縁層に凹部が形成されてしまうことに起因した後工程での不具合の発生が防止される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子放出源の製造方法によれば、電子放出材料層の性能を低下させずに、電子放出材料から保護層を容易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の電子放出源の製造方法を説明する。
以下に説明する各実施の形態において、同一の参照符号が用いられている部位は、同一の機能を果たす部位であるため、その部位の説明は繰り返さない。
【００１８】
実施の形態１．
図１〜図１０を参照しながら、実施の形態１の電子放出源の製造方法が説明される。
【００１９】
本実施の形態においては、カソード基板１上に本発明の電子放出材料層の一例としてのＣＮＴ層が形成される。なお、本実施の形態においては、電子放出材料層は、カソード基板１上または内に形成されたカソード電極（図示せず）上に形成される。しかしながら、本発明の基板は、カソード基板に限定されず、電子放出材料層がカソード電極に接続され得る基板であれば、いかなるものであってもよい。
【００２０】
図１に示されるように、まず、層間絶縁層２がカソード基板１上に形成される。次に、図２に示されるように、層間絶縁層２に貫通孔２ａが形成される。次に、図３に示されるように、印刷、スプレイ、またはコーティングなどの手法によって、貫通孔２ａの底面に露出するカソード基板１上にＣＮＴ層３が形成される。
【００２１】
本実施の形態においては、電子放出材料層としてＣＮＴ層が用いられているが、本発明の電子放出材料層は、ＣＮＴ層に限定されるわけではなく、電気的作用によって電子を放出する材料でありさえすれば、カーボン系材料以外の他の材料からなる層であってもよい。
【００２２】
その後、図４に示されるように、ＣＮＴ層３上に本発明の緩衝層の一例としての樹脂材料層４が塗布される。本実施の形態においては、緩衝層の一例の樹脂材料層の材料として、ターピネオールが用いられているが、ターピオネールが用いられるときに得られる効果と同様の効果が得られるのでれば、その他の溶剤が用いられてもよい。たとえば、樹脂材料層としてブチルカルビトールアセテートが用いられてもよい。つまり、熱処理等の何らかの処理によって、電子放出材料層および保護層を損傷させずに、緩衝層のみを消滅させ、電子放出材料層上に保護層を移動させることができるものであれば、他の材料が緩衝層の材料として用いられてもよい。
【００２３】
次に、図５に示されるように、樹脂材料層４上に１００ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層５が、スパッタリングまたは通常の蒸着法によって形成される。ただし、アルミニウム層５の形成方法としては他のいかなる方法が用いられてもよい。アルミニウム層５は、本発明の保護層の一例である。本実施の形態においては、保護層としてアルミニウム層５が用いられているが、一般に金属層が保護層として用いられれば、アルミニウム層５が保護層として用いられときと同様の効果を得ることができる。たとえば、アルミニウム層５の代わりに、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）が用いられてもよい。なお、保護層としてのアルミニウム層５の膜厚は、後述するように、１００ｎｍ以上であれば、ＲＩＥに起因する悪影響を排除することができる。また、アルミニウム層５の膜厚は、層間絶縁層２の上表面と樹脂材料層４の上表面との間の距離よりも小さいことが望ましい。
【００２４】
その後、２００℃程度の温度で加熱処理が実行される。それにより、図６に示されるように、樹脂材料層４が焼失する。その結果、ＣＮＴ層３上にアルミニウム層５が残存する。なお、樹脂材料層４を消滅させる方法として、本実施の形態においては、加熱処理が用いられているが、アルミニウム層５およびＣＮＴ層３を損傷することなく、緩衝層としての樹脂材料層４を消滅させることができる方法であれば、他のいかなる方法が用いられてもよい。前述の樹脂材料層４の焼失によって、アルミニウム層５は、ＣＮＴ層３上に移動する。その結果、アルミニウム層５は、本発明の電子放出材料層としてのＣＮＴ層を保護する保護層として機能することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、使用されている樹脂の焼失温度が２００℃程度であるために、加熱処理の温度が２００℃程度になっているが、加熱処理の温度は、使用される樹脂の種類に応じて適宜選択され得るものである。つまり、アルミニウム層５およびＣＮＴ層３を損傷させることなく、アルミニウム層５をＣＮＴ層３上に移動させることができる温度であれば、加熱処理の温度はいかなる温度であってもよい。
【００２６】
前述のように、本実施の形態の電子放出源の製造方法によれば、樹脂材料層４がＣＮＴ層３上に存在する状態で、アルミニウム層５がＣＮＴ層３上に形成され、その後、樹脂材料層４が消滅することによって、アルミニウム層５とＣＮＴ層３とが接触する。そのため、ＣＮＴ層３上に直接アルミニウム層５が形成される場合に比較して、アルミニウム層５とＣＮＴ層３との間の密着性が低い。したがって、後述するアルミニウム層５の一部を除去するステップにおいて、アルミニウム層５がＣＮＴ層３から容易に除去され得る。その結果、アルミニウム層５の一部を除去するときにＣＮＴ層３に及ぼされる悪影響が小さい。したがって、ＣＮＴ層３の電子放出特性の劣化が防止されている。
【００２７】
次に、図７に示されるように、貫通孔２ａを埋め込むとともに層間絶縁層２の上表面を覆うように絶縁層６が形成される。その結果、アルミニウム層５上には絶縁層６が形成される。その後、図８に示されるように、絶縁層６上に導電層７が形成される。導電層７は、ＦＥＤが完成したときに、電子放出源のゲート電極として機能する。
【００２８】
次に、導電層７の一部が除去される。その後、図９に示されるように、アルミニウム層５が露出するように、絶縁層６の一部が除去され、絶縁層６に貫通孔７６が形成される。このとき、絶縁層６はＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって除去される。なお、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、絶縁層６の除去は反応性イオンエッチングによって行われているが、本発明の絶縁層の除去方法としては、絶縁層６を除去してアルミニウム層５を露出させることができる方法であれば、他のいかなる方法が用いられてもよい。また、絶縁層６としては、一般にシリコン酸化膜が用いられるが、シリコン窒化膜などの他の絶縁膜が用いられてもよい。
【００２９】
次に、保護層としてのアルミニウム層５の一部が除去される。それにより、図１０に示されるように、アルミニウム層５に貫通孔５ａが形成され、ＣＮＴ層３が露出する。アルミニウム層５は、レーザアブレーションによって除去される。なお、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、アルミニウム層５の除去はレーザアブレーションによって行われているが、本発明の保護層の除去方法としては、電子放出材料層を露出させることができる方法であれば、他のいかなる方法が用いられてもよい。
【００３０】
次に、アルミニウム層５の除去のために必要なレーザのショット数が説明される。
図１１〜図１３は、ＫｒＦレーザが７ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層５に照射された後に貫通孔７６および５ａの底面に露出しているＣＮＴ層３の表面の状態を示している。図１１〜図１３から、レーザ出力が７ＭＷ／ｃｍ2である場合には、レーザのショット数が２０に達すれば、アルミニウム層５は完全に除去されることが分かる。
【００３１】
図１４〜図１７は、ＫｒＦレーザが５ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層５に照射された後に貫通孔７６および５ａの底面に露出しているＣＮＴ層３の表面の状態を示している。図１４〜図１７から、レーザ出力が５ＭＷ／ｃｍ2である場合には、レーザのショット数が４０に達すれば、アルミニウム層５は完全に除去されることが分かる。
【００３２】
また、前述のレーザ照射実験と同様のレーザ照射実験において、ＫｒＦレーザのパワー密度が３．５ＭＷ／ｃｍ2である場合には、アルミニウム層５は除去されないことも判明した。
【００３３】
以上の結果から、レーザのパワー密度が５ＭＷ／ｃｍ2以上であれば、保護層としてのアルミニウム層５を除去することができることが分かる。また、アルミニウム層５の除去のために必要なショット数は、レーザのパワー密度が高くなるにしたがって小さくなることも分かる。
【００３４】
前述のように、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、保護層として厚さ１００ｎｍ以上のアルミニウム層５が用いられているため、絶縁層６が反応性イオンエッチングによって除去されるときにＣＮＴ層３が損傷することが防止される。
【００３５】
また、アルミニウム層５がレーザ照射によって除去されるため、アルミニウム層５に他の材料を接触させることなく、アルミニウム層５を除去することができる。そのため、アルミニウム層５の除去工程において他の部位に悪影響が与えられることが防止される。
【００３６】
実施の形態２．
本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、実施の形態１の電子放出源の製造方法において実行される工程とほぼ同様の工程が行われる。ただし、実施の形態１の電子放出源の製造方法においては、アルミニウム層５がレーザ照射を用いたアブレーションによって除去されるが、一方、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、アルミニウム層５が粘着テープによって除去される。
【００３７】
以下、本実施の形態の電子放出源の製造方法が、図１８〜図２０を参照しながら、説明される。
【００３８】
本実施の形態において、実施の形態１の電子放出源の製造方法の図１〜図９を用いて説明された工程と同様の工程が行われ、図１８に示す構造が得られる。図１８に示される構造は、図９に示す構造と同様の構造であるため、その説明は繰り返さない。
【００３９】
次に、図１８に示される構造において、粘着テープ８が貫通孔７６内に押し込まれる。それにより、図１９に示されるように、粘着テープ８の表面に付着している粘着剤が貫通孔７６の底面に露出しているアルミニウム層５に接触する。このとき、アルミニウム層５は、粘着テープ８に付着する。したがって、粘着テープ８が貫通孔７６から取り出されると、アルミニウム層５は、粘着テープ８に付着した状態で、ＣＮＴ層３から除去される。その結果、図２０に示されるように、アルミニム層５に貫通孔５ａが形成される。したがって、ＣＮＴ層３が露出する。
【００４０】
本実施の形態の電子放出源の製造方法によっても、実施の形態１の電子放出源の製造方法と同様に、アルミニウム層５とＣＮＴ層３との間の接着力は小さい。その理由は、前述したように、アルミニウム層５とＣＮＴ層３との間に樹脂材料層４が形成された後、樹脂材料層４の焼失によって、アルミニウム層５とＣＮＴ層３とが接触するためである。
【００４１】
なお、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、粘着テープ８の材料としてフッ素系の粘着剤が用いられている。また、本実施の形態においては、貫通孔７６の開口径は３０μｍであり、絶縁層６の厚さは１０μｍである。本実施の形態の電子放出源の製造方法において用いられている粘着テープ８の粘着層の厚さは５０μｍであり、粘着テープ８の基材の厚さは５０μｍである。したがって、粘着テープ８は貫通孔７６内に入り込み保護層としてのアルミニウム層５を除去することが可能である。
【００４２】
なお、粘着テープ８の代わりに、粘着液が用いられても、粘着テープ８と同様に、アルミニウム層５を除去することは可能である。より具体的には、まず、粘着液が貫通孔７６内に流し込まれる。次に、熱効果または添加液によって、粘着液が硬化する。その後、硬化した粘着剤が貫通孔７６から取り出される。それにより、アルミニウム層５がＣＮＴ層３から除去される。
【００４３】
また、粘着剤を用いてアルミニウム層５を除去する場合には、粘着層とアルミニウム層５との間の接触面が大きい方が、より少ない力でアルミニウム層５を除去することができる。そのため、レーザアブレーションによってアルミニウム層５に微小な凹凸パターンが形成された後に、粘着層が、アルミニウム層５に付着させられ、貫通孔から取り出されてもよい。これによれば、アルミニウム層５がＣＮＴ層３からより確実に除去される。
【００４４】
実施の形態１で説明したようなアルミニウム層５をレーザアブレーションによって除去する方法においては、ＣＮＴ層３が飛散することに起因する悪影響を考慮しなければならない。特に、ＣＮＴ層３と他の導電層、たとえば、ゲート電極としての導電層７との間の絶縁性の低下および浮遊する飛散物が他の部位に与える悪影響等を考慮しなければならない。つまり、これらの悪影響を排除するために、後工程において、何らかの対策を講じる必要が生じる。しかしながら、粘着テープ８を用いる方法によれば、ＣＮＴ層３の飛散に起因する悪影響を排除するための対策が不要になる。
【００４５】
実施の形態３．
本実施の形態においては、保護層であるアルミニウム層５の膜厚とＣＮＴ層３の結晶性との関係が示される。本実施の形態においては、ＣＮＴ層３の結晶性がラマン分光測定装置を用いて評価される。ラマン分光測定装置を用いれば、グラファイトの結晶を有する部位からの散乱光とアモルファスカーボンとなっている非晶質な部位からの散乱光とが分離して検出される。
【００４６】
また、グラファイト層によって散乱された光の強度分布と、アモルファス層によって散乱された光の強度分布とを比較する。その比較結果は、ＣＮＴ層３の結晶性を評価する指標として用いられる。したがって、ＣＮＴ層３にレーザ光が照射され、散乱光が検出されれば、グラファイト層とアモルファス層とを区別することが可能である。
【００４７】
一般に、グラファイト層によって散乱された光の強度とアモルファス層によって散乱された光との間の強度比はＧＤ比（Ｇ／Ｄ比）と呼ばれている。ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の要因によってＣＮＴ層３の結晶性が劣化した場合には、ラマン分光のＧＤ比は低下する。逆に、ＧＤ比が低下していない場合には、ＣＮＴ層３の結晶が損傷していないものと推定することができる。
【００４８】
図２１は、アルミニウム層５の膜厚とＧＤ比との関係を示している。図２１において、一重丸（○）は、ＲＩＥが施されていない状態におけるＣＮＴ層３のＧＤ比を示しており、その値は約３．６程度である。一方、二重丸（◎）は、アルミニウム層がない状態でＲＩＥが施されることによって損傷したＣＮＴ層３のＧＤ比を示しており、その値は、ほぼ１になる。また、四角（□）は、アルミニウム層５が形成されている状態で、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が施されることによって露出したＣＮＴ層３のＧＤ比を示している。
【００４９】
図２１から、アルミニウム層５がＣＮＴ層３上に形成されることによって、ＧＤ比の低下が抑制されることが分かる。また、図２１から、アルミニウム層５の厚さが１００ｎｍ以上であれば、アルミニウム層５を介してＣＮＴ層３にＲＩＥが施されたとしても、ＧＤ比の低下が小さいことが分かる。すなわち、ＲＩＥに起因するＣＮＴ層３の損傷が極めて小さいことが分かる。なお、ＲＩＥに起因するＣＮＴ層３の損傷が抑制される効果が得られることは、アルミニウム層５の膜厚が１００ｎｍから２０００ｎｍの範囲内で確かめられている。
【００５０】
実施の形態４．
実施の形態１の電子放出源の製造方法においては、アルミニウム層５が樹脂材料層４上に蒸着される工程および樹脂材料層４が熱処理によって焼失される工程の後に、絶縁層６の原材料がアルミニウム層５上に塗布される。一般に、金属層、特に、アルミニウム層５は、ミクロ的に見れば、多孔性の材料である。また、絶縁層６の原材料がワニス状態になっている場合がある。つまり、絶縁層６の原材料が溶媒として形成されている。この場合、絶縁層６を構成する分子が溶媒中に溶け込むことがある。そのため、絶縁層６の原材料がアルミニウム層５上に塗布された後、絶縁層６を構成する分子がアルミニウム層５内に浸透することがある。
【００５１】
それにより、アルミニウム層５内で、絶縁層６を構成する分子が固化してしまう。そのため、非常に強固なアルミニウム層５が形成されてしまう。この場合、アルミニウム層５の除去が困難になる。また、絶縁層６０を構成する分子がアルミニウム層５を通過してＣＮＴ層３の表面まで到り、アルミニウム層５が保護層としての役割を果たせなくなることがある。
【００５２】
また、層間絶縁層２とＣＮＴ層３との間に段差が存在するため、実施の形態１の電子放出源の製造方法によれば、図７および図８に示されるＣＮＴ層３の上方の絶縁膜に凹部が形成される場合がある。この場合、凹部が後工程において悪影響を及ぼすことが考えられる。
【００５３】
したがって、本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、実施の形態１の電子放出源の製造方法において図６に示される構造が作成されるまでの工程と同様の工程が行われた後、以下のような工程が実行される。
【００５４】
図２２に示されるように、層間絶縁層２の貫通孔２ａを埋め込むとともに上表面２ｂを覆うように、レジスト層９が形成される。このレジスト層９は、本発明の非浸透層として機能するものである。なお、本実施の形態においては、非浸透層の一例としてレジスト層９が用いられているが、後述する絶縁層６０を構成する分子の浸透を防止することができる程度に、緻密な構造を有する材料であれば、他の材料が非浸透層として用いられてもよい。
【００５５】
その後、レジスト層９の上表面から層間絶縁層２の所定の深さの位置まで、層間絶縁層２の上部およびレジスト層９の上部が研磨によって除去される。その結果、図２３に示されるように、層間絶縁層２の上表面２ｃとレジスト層９の上表面９ａとが同一平面内に位置する平坦な面になる。したがって、実施の形態１の電子放出源の製造方法において絶縁層６に形成されるＣＮＴ層３の上方の凹部に起因する問題は発生しない。
【００５６】
その後、図２４に示されるように、レジスト層９の上表面９ａおよび層間絶縁層２の上表面２ｃを覆うように、絶縁層６０および導電層７が順次形成される。なお、実施の形態１と同様に、絶縁層６０としては、一般にシリコン酸化膜が用いられるが、シリコン窒化膜など他の絶縁膜が用いられてもよい。次に、導電層７の一部が除去される。それにより、絶縁層６０が露出する。その後、絶縁層６０が、実施の形態１の電子放出源の製造方法と同様に、ＲＩＥによって除去される。それにより、図２５に示されるように、導電層７および絶縁層６０に貫通孔７６が形成され、貫通孔７６の底面にレジスト層９が露出する。
【００５７】
次に、図２６に示されるように、レジスト層９の一部が除去される。それにより、導電層７、絶縁層６０およびレジスト層９を貫通する貫通孔７６９が形成される。その後、図２７に示されるように、レーザアブレーションによって、アルミニウム層５が除去される。それにより、貫通孔７６９に連続する貫通孔５ａがアルミニウム層５に形成される。その結果、ＣＮＴ層３が露出する。
【００５８】
本実施の形態の電子放出源の製造方法においては、緻密な構造を有するレジスト層９を用いて、絶縁層６０を構成する分子がアルミニウム層５内に浸透することが防止されている。なお、レジスト層９は、酸素プラズマを照射することによって、簡単に除去され得るものであり、レジスト層９と絶縁層６０との間の燃焼温度の相違を考慮すると、ＣＮＴ層３に悪影響を及ぼすことはないと考えられる。
【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図４】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図８】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図９】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図１０】実施の形態１の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図１１】ＫｒＦレーザが７ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に１ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１２】ＫｒＦレーザが７ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に１０ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１３】ＫｒＦレーザが７ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に２０ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１４】ＫｒＦレーザが５ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に５ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１５】ＫｒＦレーザが５ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に１０ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１６】ＫｒＦレーザが５ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に２０ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１７】ＫｒＦレーザが５ＭＷ／ｃｍ2のパワー密度でアルミニウム層に４０ショットだけ照射された後に貫通孔の底面に露出しているＣＮＴ層の表面の状態を示す写真である。
【図１８】実施の形態２の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図１９】実施の形態２の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２０】実施の形態２の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２１】アルミニウム層の厚さとＧ／Ｄ比との関係を示すグラフである。
【図２２】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２３】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２４】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２５】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２６】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【図２７】実施の形態４の電子放出源の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  カソード基板、２  層間絶縁層、２ａ  貫通孔、２ｂ，２ｃ  上表面、３  ＣＮＴ層、４  樹脂材料層、５  アルミニウム層、５ａ  貫通孔、６  絶縁層、７  導電層、８  粘着テープ、９  レジスト層、９ａ  上表面、６０  絶縁層、７６  貫通孔、７６９  貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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