(57)【要約】【課題】基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる基板の冷却方法および基板冷却装置を提供することを課題とする。【解決手段】冷却プレート２ａ，２ｂをそれぞれ基板領域に合わせて９分割し、それらを４つの領域に分けて基板周辺部へ至るにしたがって温度が高くなるように温度制御することで、基板温度を均一に維持した状態で冷却する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱処理した基板を冷却手段により所定の温度に冷却する基板の冷却方法に於いて、
前記冷却手段は、前記基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従って前記基板を冷却することを特徴とする基板の冷却方法。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記基板を真空中で冷却することを特徴とする請求項１記載の基板の冷却方法。
【請求項３】
前記冷却手段は前記領域に対応して複数の温度制御手段を有し、前記複数の温度制御手段がそれぞれ対応する領域毎に設定された温度条件に従い前記基板を冷却することを特徴とする請求項１または２記載の基板の冷却方法。
【請求項４】
前記冷却手段は、前記基板のコーナー領域に対する冷却温度を前記基板の中央領域に対する冷却温度よりも高く設定した温度条件をもとに前記基板全体の温度を均熱化しながら冷却することを特徴とする請求項３記載の基板の冷却方法。
【請求項５】
前記冷却手段は、冷却対象となる前記基板の板面に対向するように設けられた冷却プレートにより構成され、前記冷却プレートに前記温度制御手段が設けられる請求項３または４記載の基板の冷却方法。
【請求項６】
前記冷却プレートに輻射率を高めるための表面処理を施し、前記温度条件を前記輻射率を変えることによって設定することを特徴とする請求項５記載の基板の冷却方法。
【請求項７】
前記複数の温度制御手段のうち、前記基板のコーナー領域に対応する温度制御手段と前記基板の中央領域に対応する温度制御手段とはそれぞれ冷却構造を異にする請求項３乃至５のいずれかに記載の基板の冷却方法。
【請求項８】
前記冷却プレートの表面に凹凸または傾斜を設けることによって前記温度条件を設定する請求項５記載の基板の冷却方法。
【請求項９】
前記冷却手段を前記基板の移送路に沿って複数配置し、前記基板を前記移送路を移動させながら前記各冷却手段により冷却することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板の冷却方法。
【請求項１０】
前記冷却手段を互いに連接する複数の室それぞれに設け、前記基板を前記各室内を移動させながら前記各室に設けられた前記冷却手段により冷却することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の基板の冷却方法。
【請求項１１】
前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する工程に於いて、
前記各基板を加熱処理する加熱工程と、
前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温処理する冷却工程と
を具備したことを特徴とする真空外囲器の製造方法。
【請求項１２】
前記冷却工程は、前記基板のコーナー領域に対する冷却温度を当該基板の中央領域に対する冷却温度よりも高く設定した温度条件に従い前記基板全体の温度を均熱化しながら冷却する請求項１１記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１３】
前記冷却工程は、前記各基板を個別に冷却する請求項１２記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１４】
前記冷却工程は、前記各基板を同時に冷却する請求項１２記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１５】
前記真空外囲器には表示用素子が内蔵され、前記前面基板は前記表示用素子の駆動で生成される画像を表示する表示装置の表示面となる請求項１１記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１６】
前記冷却工程は、冷却室に設けた冷却プレートにより前記基板を冷却する請求項１１乃至１５のいずれかに記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１７】
前記冷却プレートは、前記基板のコーナー領域に対応するプレート表面の冷却温度を当該基板の中央領域に対応するプレート表面の冷却温度よりも高く設定した温度条件に従い前記基板全体の温度を均熱化しながら降温する請求項１６記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１８】
前記冷却工程は、前記冷却室内に設けた一対の前記冷却プレートにより前記基板全体の温度を均熱化しながら降温する請求項１６または１７記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項１９】
前記冷却プレートは、前記基板の複数の領域を対象にその各領域毎に設定した温度条件に従い、前記基板全体の温度を均熱化しながら降温する請求項１６乃至１８記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項２０】
前記冷却プレートは、前記領域に対応して複数の温度制御手段を有し、前記複数の温度制御手段がそれぞれ対応する領域毎に設定された温度条件に従い前記基板の温度を均熱化しながら降温する請求項１９記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項２１】
前記複数の温度制御手段のうち、前記基板の中央領域に対応する温度制御手段には冷却用媒体の流路が形成され、前記基板のコーナー領域に対応する温度制御手段には冷却用媒体の流路と加熱路が形成され、前記複数の温度制御手段がそれぞれ対応する領域毎に設定された温度条件に従い前記基板の温度を均熱化しながら降温する請求項２０記載の真空外囲器の製造方法。
【請求項２２】
加熱処理した基板を冷却手段により所定温度に冷却する基板冷却装置に於いて、
前記加熱処理した基板を当該基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従い冷却する冷却手段を具備したことを特徴とする基板冷却装置。
【請求項２３】
前記冷却手段は、前記基板を真空中で冷却することを特徴とする請求項１記載の基板冷却装置。
【請求項２４】
前記冷却手段は、前記基板のコーナー領域に対する冷却温度を当該基板の中央領域に対する冷却温度よりも高く設定した温度条件に従い前記基板全体の温度を均熱化しながら冷却することを特徴とする請求項２２または２３記載の基板冷却装置。
【請求項２５】
前記冷却手段は前記領域毎に対応した複数の温度制御手段を有し、前記複数の温度制御手段がそれぞれ対応する領域毎に設定された温度条件に従い前記基板を冷却することを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項２６】
前記冷却手段は、冷却対象となる前記基板の板面に対向するように設けられた冷却プレートにより構成され、前記冷却プレートに前記温度制御手段が設けられる請求項２５記載の基板冷却装置。
【請求項２７】
前記複数の温度制御手段のうち、前記基板のコーナー領域に対応する温度制御手段と前記基板の中央領域に対応する温度制御手段とはそれぞれ冷却構造を異にする請求項２６記載の基板冷却装置。
【請求項２８】
前記冷却プレートに輻射率を高めるための表面処理を施し、前記温度条件を前記輻射率を変えることによって設定したことを特徴とする請求項２６記載の基板冷却装置。
【請求項２９】
前記冷却手段を前記基板の移送路に沿って複数設け、前記基板を前記移送路を移動させながら前記各冷却手段により冷却することを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項３０】
前記冷却手段を連接する複数の室それぞれに設け、前記基板を前記各室内を移動させながら前記各室に設けられた前記冷却手段により冷却することを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれかに記載の基板冷却装置。
【請求項３１】
前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する装置に於いて、
前記各基板を予め設定した温度に加熱する加熱処理手段と、
前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温する冷却処理手段と
を具備したことを特徴とする真空外囲器の製造装置。
【請求項３２】
前記真空外囲器には表示用素子が内蔵され、前記前面基板は前記表示用素子の駆動で生成される画像を表示する表示装置の表示面を構成する請求項３１記載の真空外囲器の製造装置。
【請求項３３】
前記冷却処理手段は、前記基板のコーナー領域に対する冷却温度を当該基板の中央領域に対する冷却温度よりも高く設定した温度条件に従い前記基板を前記各領域の温度を均熱化しながら冷却する請求項３１記載の真空外囲器の製造装置。
【請求項３４】
前記冷却処理手段は、真空冷却室と、前記真空冷却室に設けられた冷却プレートとを具備することを特徴とする請求項３１記載の真空外囲器の製造装置。
【請求項３５】
前記真空冷却室には複数の前記冷却プレートが設けられ、前記各冷却プレートが前記基板の温度を均熱化しながら降温する請求項３４記載の真空外囲器の製造装置。
【請求項３６】
前記冷却プレートを前記基板の被冷却面に対応させて複数の領域に区分し、前記区分した複数の領域それぞれに温度制御手段を具備して、前記各領域の温度制御手段が前記領域毎に設定された温度条件に従い前記基板の温度を均熱化しながら降温する請求項３４または３５記載の真空外囲器の製造装置。
【請求項３７】
前記複数の温度制御手段のうち、前記基板の中央領域に対応して設けられた温度制御手段には冷却用媒体の流路が形成され、前記基板のコーナー領域に対応して設けられた温度制御手段には冷却用媒体の流路と加熱路が形成される請求項３６記載の真空外囲器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理した基板の冷却方法および基板冷却装置に係り、例えば平面型ディスプレイ装置等に用いられる大型基板の冷却に適用して好適な基板の冷却方法および基板冷却装置に関する。さらに本発明は前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する際に適用して好適な真空外囲器の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体関連、平面型ディスプレイ関連などの分野では、基板を効率良く加熱冷却するプロセスの開発が進められている。従来、加熱処理した基板を冷却する技術として、冷却室に冷却水路を設けて冷却を速やかに行うようにした構造、冷却管に液体窒素を流して基板を急速冷却する構造等が存在した。しかしながら加熱処理した基板を冷却する際の基板の平坦面精度に関して、安定した信頼性の高い冷却技術が存在しなかった。
【０００３】
基板の冷却に於いては、基板の反りや破壊を防ぐために、基板温度を均一に保ちながら冷却しなければならない。一般に、基板の放熱は中央部よりも周辺部の方が大きく、基板温度は中央から周辺に至るにしたがって温度が低くなる分布となる。基板の大きさ（板面積）が小さい場合には、この温度分布も小さいため、従来技術による冷却手段であっても基板の反りや破壊はさほど問題とはならなかった。しかしながら、基板の大きさが大きい場合には、中央部と周辺部の放熱の差が無視できず、近年問題となっていた。とくに、平面型ディスプレイ関連では基板の形状がおおむね長方形であるため、コーナー部分の放熱がさらに大きくなることから、中央部に対してコーナー部の温度が２０℃以上低くなるケースも発生していた。これは上記した従来技術のように基板を急冷した場合に於いて特に著しい。このような大型で長方形の基板の例としては、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下ＦＥＤと称す）がある。ＦＥＤでは、動作中に不要なガスが発生しないよう、製造工程において各種部材を４００℃の温度に加熱して表面吸着ガスを放出させるベーキング工程が行われる。この際、従来のような基板冷却技術では温度分布を均一に保つことができないため、基板の熱膨張が不均一となり、基板の撓み、反り等により基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が発生していた。
【特許文献１】特開平７−２１６５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように従来では加熱処理した基板の冷却技術に関して高い平坦面精度を維持するための安定した信頼性の高い技術が存在しなかった。とくに従来の基板冷却技術では温度分布を均一に保つことができないため、基板の熱膨張が不均一となり、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が発生していた。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる基板の冷却方法および基板冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加熱処理した基板を冷却手段により所定の温度に冷却する基板の冷却方法に於いて、前記冷却手段は、前記基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従って前記基板を冷却することを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する真空外囲器の製造方法に於いて、前記各基板を加熱処理する加熱工程と、前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温処理する冷却工程とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、加熱処理した基板を冷却手段により所定温度に冷却する基板冷却装置に於いて、前記加熱処理した基板を当該基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従い冷却する冷却手段を具備したことを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する真空外囲器の製造装置に於いて、前記各基板を予め設定した温度に加熱する加熱処理手段と、前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温する冷却処理手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
上述した本発明の方法および装置によれば、加熱処理した基板を所定の温度に冷却する際に、基板の温度ばらつきを吸収でき、これにより、基板の熱膨張が均一となり、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑えることができる。よって基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板を均熱化しながら冷却することが可能になり、基板の熱膨張を均一化できる。これによって、従来発生していた基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑えることができ、基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照しながら、この発明に係る基板の冷却装置について説明する。
【００１３】
図１はこの発明の第１の実施形態に於ける冷却装置の要部の構成を示している。図１において、気密密閉された冷却装置１の内部には、２セットの冷却プレート２ａ，２ｂが一定距離離間して配置されている。冷却装置１内に設けられた冷却プレート２ａ，２ｂは冷却対象となる基板に対して基板面全体をカバーする冷却領域を有する。冷却装置１の内部は、真空ポンプによって、１．０×１０−５〜１．０×１０−４Ｐａの間に維持されるように真空排気されている。真空排気系、冷却プレートの保持機構、基板移送機構は、本発明の本質ではないので、図示を省略している。
【００１４】
図２は上記冷却装置１の内部に設けられた冷却プレート２ａの正面図である。この例では、冷却プレート２ａが冷却処理の対象となる基板の中央部分と長辺部分と短辺部分とコーナー部分とに合わせて９分割されており、それぞれに温度制御手段として冷却用流路を有し、それぞれ以下の領域に対応して温度を制御することができるようになっている。
【００１５】
第１領域４１：基板中央領域
第２領域４２：基板長辺領域
第３領域４３：基板短辺領域
第４領域４４：基板コーナー領域
この実施形態では、上記各領域毎に温度が制御されるもので、たとえば第２領域４２の２つの冷却プレート部材は同温度となるように同時に制御される。
【００１６】
図３は上記冷却装置１の内部に設けられた冷却プレート２ｂの正面図である。この冷却プレート２ｂも、上記した冷却プレート２ａと同様に基板領域に合わせて９分割され、それぞれに温度制御手段として冷却用流路を有し、それぞれ以下の領域に対応して温度を制御することができるようになっている。
【００１７】
第１領域５１：基板中央領域
第２領域５２：基板長辺領域
第３領域５３：基板短辺領域
第４領域５４：基板コーナー領域
上記各冷却プレート２ａ，２ｂの第１領域４１，５１の内部には、温度制御手段として、図４に示すように冷却管３が設けられており、この冷却管３に冷却水を循環させることによって、冷却プレート２ａ，２ｂの第１領域４１，５１を一定温度に保つことができるようになっている。また、上記各冷却プレート２ａ，２ｂの第２〜４領域４２〜４４，５２〜５４の内部には、温度制御手段として、図５に示すように、シースヒーター４、および冷却管５が設けられている。この冷却管５に大気を循環させることによって冷却ができるようになっており、シースヒーター４による加熱と冷却管５による冷却とによって、これらの冷却プレートの温度を可変できるようになっている。
【００１８】
これらの冷却プレートの材料にはアルミニウムが用いられ、冷却効率を高めるために、表面には輻射率を大きくするための表面処理が施されている。この表面処理としては、黒色陽極酸化処理、アルミナ薄膜の溶射などがある。
【００１９】
つぎに、上記した冷却装置１による基板の冷却方法について図６乃至図８を参照して説明する。
【００２０】
上述の冷却装置１に隣接する加熱処理室において表面吸着ガスを放出させるために真空雰囲気で４００℃まで加熱された基板は、その真空状態を維持したまま、冷却装置１に移送され、図６に示すように冷却プレート２ａ，２ｂの間に設置される。この図６では冷却プレート２ａ，２ｂの間に基板６を保持するジグについて図示を省略している。基板６の移送完了時、上記各冷却プレート２ａ，２ｂは以下の温度になるように設定されている。
【００２１】
第１領域４１，５１：２０℃
第２領域４２，５２：４１５℃
第３領域４３，５３：４１５℃
第４領域４４，５４：４２０℃
この後は、冷却管３に冷却水を循環し続けることによって、冷却プレート２ａ，２ｂの第１領域４１，５１を２０℃に維持し続ける。また、冷却管５への大気循環を開始し、同時にシースヒーター４への通電を弱めることによって、冷却プレート２ａ，２ｂの第２、第３、第４領域を降温させる。この際、第４領域は基板コーナーに対応する領域であり、この領域は放熱が最も大きいため、相対的に温度が最も高くなるように降温する。つぎに放熱が大きいのは基板長辺に対応する第２領域であり、第２領域を第３領域よりも相対的に高い温度となるように降温する。また、冷却プレート２ａ，２ｂの対応するそれぞれの領域は、挿入された基板が１枚なので、同温度となるように降温する。これらの温度制御に於ける冷却プレート２ａ，２ｂの降温履歴を図７に示している。この図７に示すように上記各降温条件は基板温度が均一となるように設定され、この結果、基板温度は図８に示すように冷却される。
【００２２】
図８において、曲線１１１は冷却プレート２ａ，２ｂそれぞれの４つの領域に対応する基板位置における温度測定データであるが、図示の通り、ほとんど温度差が存在せず、重なって冷却されていることがわかる。曲線１１２は基板面内温度分布の最高温度と最低温度の差をプロットしたものであり、本実施形態においては、この温度差が２．５℃以内となった。つまり、冷却プレート２ａ，２ｂをそれぞれ基板領域に合わせて９分割し、それらを４つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却することが可能になった。
【００２３】
つぎに、この発明の第２の実施形態について説明する。  
この第２の実施形態では、冷却装置および冷却プレートの構成は第１の実施形態と同様であるが、移送される基板の枚数が２枚となる。ここでは、図９に示すように、冷却プレート２ａ，２ｂの間に２枚の基板６，７が配置される。
【００２４】
冷却装置１内への上記基板６，７の移送完了時、冷却プレート２ａ，２ｂは以下の温度になるように設定されている。
【００２５】
冷却プレート２ａの第１領域４１：２０℃
冷却プレート２ａの第２領域４２：４１５℃
冷却プレート２ａの第３領域４３：４１５℃
冷却プレート２ａの第４領域４４：４２５℃
冷却プレート２ｂの第１領域５１：２０℃
冷却プレート２ｂの第２領域５２：４１０℃
冷却プレート２ｂの第３領域５３：４１０℃
冷却プレート２ｂの第４領域５４：４１５℃
本実施形態では、下側の基板７が上側の基板６よりも、その大きさ（板面積）が大きいため、下側の基板７の辺部、コーナー部の放熱は、上側の基板６よりも大きくなる。このため、下側の冷却プレート２ａの温度が対応する上側の冷却プレート２ｂの温度よりも高くなるように降温する。この実施形態においても、冷却管３に冷却水を循環し続けることによって、第１領域４１，５１を２０℃に維持し続け、さらに冷却管５への大気循環を開始してシースヒーター４への通電を弱めることにより、第２、第３、第４領域の冷却プレートを降温させる。第４領域は、基板の放熱が最も大きいため、相対的に温度が高くなるように降温する。この結果、冷却プレートの降温履歴は図１０のようになる。この図１０に示すように、冷却プレート２ａ，２ｂの降温条件は、２枚の基板６，７の温度が均一となるように設定され、この結果、基板温度は図１１に示すように冷却される。
【００２６】
図１１において、曲線１１３は２枚の冷却プレート２ａ，２ｂそれぞれの分割領域に対応する基板位置における温度測定データであるが、図示の通りほとんど温度差が存在せず重なって冷却されていることがわかる。曲線１１４は基板面内温度分布の最高温度と最低温度の差をプロットしたものであり、本実施形態においては、この温度差が３．０℃以内となった。つまり、２枚の冷却プレート２ａ，２ｂをそれぞれ基板領域に合わせて９分割し、それらを各々４つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却することが可能になった。
【００２７】
次に上述した実施形態をＦＥＤに適用した場合について図１２乃至図１７を参照して以下に説明する。
【００２８】
ＦＥＤは、図１２に示すように、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板１１，１２は所定の間隔で対向配置されている。背面基板１２は前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００２９】
真空外囲器１０の内部には、図１３に示すように、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、真空外囲器１０の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。
【００３０】
前面基板１１の内面には、図１４に示すように、画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、図１５に示すように、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色光吸収層２０を並べて構成されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、真空外囲器１０の上記一辺と平行な方向に延在しているとともに、この一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、図１４に示すように、蛍光体スクリーン１６上には、たとえばアルミニウムからなるメタルバック層１７とバリウムからなるゲッター膜１３が形成されている。
【００３１】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。詳細に述べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そして、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。、導電性カソード層とゲート電極は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成されており、背面基板１２の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線２３が形成されている。
【００３２】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素子を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋１００Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン１６には＋１０ｋＶが印加される。これにより、電子放出素子２２から電子ビームが放出される。そして、電子放出素子から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極２８の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
【００３３】
上述のＦＥＤは、つぎのようにして製造される。  
まず、前面基板１１となる板ガラスに蛍光体スクリーン１６を形成する。これは、前面基板１１と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットする。この状態で、露光、現像することにより、前面基板１１となるガラス板上に蛍光体スクリーンを形成する。その後、蛍光体スクリーン１６に重ねてメタルバック層１７を形成する。
【００３４】
続いて、背面基板１２用の板ガラスに電子放出素子２２を形成する。これはまず、導電性カソード層２４を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やＣＶＤ法あるいはスパッタリング法により２酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極２８を形成する。
【００３５】
この後、レジストパターン及びゲート電極２８をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ２５を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極２８上に例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。その後、背面基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の材料として例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、キャビティ２５の内部に電子放出素子２２が形成される。次に、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。
【００３６】
続いて、大気中で低融点ガラス１９により側壁１８および支持部材１４を背面基板１２の内面上に封着する。その後、側壁１８の封着面の全周に亘ってインジウムを所定の幅および厚さに充填する。同様に、前面基板１１の側壁と対向する封着面にインジウムを所定の幅および厚さで矩形枠状に充填する。なお、側壁１８および前面基板１１の封着面に対する封着層の充填は、溶融したインジウムを封着面に塗布する方法、あるいは、固体状態のインジウムを封着面に載置する方法等によって行う。
【００３７】
続いて、図１６に示すように、側壁１８が接合されている背面基板１２に一対の電極３０ａ、３０ｂを装着する。これらは、背面基板１２に弾性的に係合した状態で取り付けられている。すなわち、電極３０ａ、３０ｂは、クリップ部３２により背面基板１２の周縁部を弾性的に挟持した状態で真空外囲器１０に取り付けられている。この際、側壁１８上で各電極３０ａ、３０ｂの接触部３６を封着層に接触させることにより、電極を封着層に対して電気的に接続する。上記各電極３０ａ、３０ｂは、封着層２１に通電する際の電極として用いられ、基板上で＋極と−極の一対を必要とし、一対の電極間で並列に通電される封着層の各々の通電経路はその長さを等しくすることが望ましい。そこで、一対の電極３０は、背面基板１２の対角方向に対向する２つの角部に装着され、電極間に位置した封着層の長さは、各電極の両側でほぼ等しく設定されている。
【００３８】
電極３０ａ、３０ｂを装着した後、これら背面基板１２、前面基板１１を所定間隔離して対向配置し、この状態で、真空処理装置内に投入する。ここでは、例えば図１７に示すような真空処理装置１００を用いる。真空処理装置１００は、並んで配設されたロード室１０１、ベーキング、電子線洗浄室１０２、冷却室１０３、ゲッター膜の蒸着室１０４、組立室１０５、冷却室１０６、およびアンロード室１０７を備えている。組立室１０５には、通電用の直流の電源１２０と、この電源を制御するコンピュータ１２１とが接続されている。また、真空処理装置１００の各室は、真空処理が可能な処理室として構成され、ＦＥＤの製造時には全室が真空排気されている。これら各処理室間は図示しないゲートバルブ等により接続されている。
【００３９】
所定間隔離して配置された上述の前面基板１１および背面基板１２は、まず、ロード室１０１に投入される。そして、ロード室１０１内の雰囲気を真空雰囲気とした後、ベーキング、電子線洗浄室１０２へ送られる。
【００４０】
ベーキング、電子線洗浄室１０２では、各種部材を４００℃の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させる。同時にベーキング、電子線洗浄室１０２に取り付けられた図示しない電子線発生装置から電子線を、前面基板１１の蛍光体スクリーン面、および背面基板１２の電子放出素子面に照射する。その際、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって電子線を偏向走査することにより、蛍光体スクリーン面および電子放出素子面の全面をそれぞれ電子線洗浄する。
【００４１】
脱ガスを行った前面基板１１および背面基板１２は、冷却室１０３に送られ、上記第２の実施形態で記述した冷却方法により、約１２０℃の温度まで冷却される。この冷却方法では、例えば冷却プレート２ａ，２ｂをそれぞれ基板領域に合わせて９分割し、それらを４つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却する。このように冷却プレートを分割制御して冷却することにより、基板が大型で長方形の場合であっても、基板の温度分布が均一となるように、本実施形態では３．０℃の範囲に収まるように降温することが可能になる。これにより、従来発生していた、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑え、短時間で安定して冷却を行うことができるようになった。
【００４２】
上記冷却室１０３で冷却された前面基板１１および背面基板１２は、ゲッター膜の蒸着室１０４へと送られる。この蒸着室１０４では、蛍光体層の外側にゲッター膜としてバリウム膜を蒸着形成する。バリウム膜は表面が酸素や炭素などで汚染されることを防止することができ、活性状態を維持することができる。
【００４３】
続いて、前面基板１１および背面基板１２は組立室１０５に送られる。この組立室では、前面基板１１および背面基板１２を対向配置し、各々の基板を加圧して、両基板の封着層間に各電極３０ａ、３０ｂを挟み込む。これにより、各電極は、両基板の封着層に同時に電気的に接触する。この状態で、電源１２０から一対の電極３０ａ、３０ｂを通してインジウムに１４０Ａの直流電流を定電流モードで通電し、インジウムを均一に溶融する。その後、通電を停止することにより、溶融したインジウムが冷却されて固まり、外囲器１０が形成される。封着後の外囲器は、冷却室２０６に送られ、常温まで冷却されて、アンロード室２０７から取り出される。
【００４４】
以上の工程により、表示装置（ＦＥＤ）が完成する。
【００４５】
以上のようなＦＥＤの製造方法によれば、冷却プレートを基板領域に合わせて分割し、そのそれぞれについて温度制御を行い、基板周辺部へ至るにしたがって温度が高くなるように設定することにより、基板の温度を均熱化しながら降温することができる。これにより、基板の熱膨張が一様になるので、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が防ぐことが可能になる。
【００４６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々変形することができる。例としては以下のようなものがある。
【００４７】
図１８、および図１９は、それぞれ本発明に係る第３の実施形態に於ける冷却プレートの構成を示している。図１８に示す冷却プレート６１は、上述した第１、第２実施形態の場合と同様に、冷却プレート２ａ，２ｂをそれぞれ９分割しているが、その領域区分を異にしている。この例では基板コーナー領域４ｄ，４ｄ，…をそれぞれ矩形状に領域区分している。図１９に示す冷却プレート６２は、基板長辺領域４ｂ、基板短辺領域４ｃ、基板コーナー領域４ｄをそれぞれ、さらに区分して、各区分領域（４ｂ−１、４ｂ−２、４ｃ−１、４ｃ−２、４ｄ−１、４ｄ−２）毎に温度制御できるようにした例を示している。なお、冷却プレートの分割数、分割構造は、上記した構成の他、基板の形状、大きさ、冷却装置の特性により、適宜最適となるように構成することができる。例えば冷却プレートを基板平面だけでなく基板側面にも対応させて配置した冷却構造であってもよい。また変形例として、冷却プレートの表面の輻射率を分割領域に応じて変えることにより、基板の温度分布を均一にしながら冷却する構成であってもよい。例えば冷却プレート表面に、凹凸、傾斜等を形成してプレートの表面積を段階的にあるいは連続的に変化させることにより基板の温度分布を均一にして冷却する構成であってもよい。
【００４８】
図２０は本発明の第４の実施形態に於ける冷却装置の構成を示している。ここでは、加熱手段と冷却手段を同一の装置内に設けた場合の構成例を示している。熱処理室７０の内部に、熱処理の対象となる基板６，７と冷却プレート２ａ，２ｂとの間に介在するようにランプヒーター７１，７１，…を配備し、加熱処理時はランプヒーター７１，７１，…によって基板６，７を加熱し、冷却時はランプヒーター７１，７１，…の通電を停止し、冷却プレート２ａ，２ｂにより基板６，７を冷却する。この実施形態の変形例として、例えば、プレート内部にシースヒーターと冷却管を埋め込み、基板の加熱時にはシースヒーターを動作させ、冷却時にはシースヒーターへの通電を弱めて冷却管に大気を循環させて冷却し、温度が低下してきたらシースヒーターを停止して冷却管に冷却水を循環させて基板を冷却するようにしてもよい。
【００４９】
図２１は本発明の第５の実施形態に於ける基板冷却装置の構成を示している。この実施形態に於ける基板冷却装置８は、複数の冷却室８ａ，８ｂ，…を連接して設けた構成としている。この各冷却室８ａ，８ｂ，…は、真空処理が可能な処理室として構成され、全室が１．０×１０−５〜１．０×１０−４Ｐａの間に維持されるように真空排気されている。各冷却室８ａ，８ｂ，…には、それぞれ上記第１実施形態と同様に複数領域に分割され制御される冷却プレート２ａ，２ｂが設けられている。各各冷却室８ａ，８ｂ，…は図示しないゲートバルブ等により接続されている。
【００５０】
各冷却室８ａ，８ｂ，…の冷却プレート２ａ，２ｂは一定温度で維持され、基板が最初に移送される各冷却室８ａに設けた冷却プレート２ａ，２ｂの温度が相対的に最も高く、基板が移送される室順にしたがって対応する冷却プレート２ａ，２ｂの温度が低くなるように温度設定されている。冷却室８ａに投入された加熱処理後の基板は、逐次、隣接する冷却室８ｂ，８ｃ，…に移送されながら冷却されていくが、この際、各冷却室８ａ，８ｂ，…毎に冷却プレート２ａ，２ｂが領域分割されて温度制御されているため、基板温度はその面内で均一となるように冷却されていく。よって本実施形態においても、従来発生していた基板上の素子や配線の破壊などの不具合を抑えることができる。
【００５１】
なお、上記した各実施形態は、冷却プレートを用いて基板を冷却する冷却装置を例に採って示したが、例えばプレート形状ではなく、管状その他の形状で冷却手段を構成してもよい。また、本発明に係る冷却手段は、装置内部が真空ではない場合についても適用することができる。また、適用される基板の例としては、上述のＦＥＤに限定されることなく、例えばＳＥＤ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等の他の表示装置、あるいは半導体ウェハーなどにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施形態に於ける冷却装置の要部の構成を示す図。
【図２】上記第１実施形態に於ける冷却プレート２ａの構成を示す図。
【図３】上記第１実施形態に於ける冷却プレート２ｂの構成を示す図。
【図４】上記第１実施形態に於ける冷却プレートの第１領域の内部構成を示す図。
【図５】上記第１実施形態に於ける冷却プレートの第２〜第４領域の内部構成を示す図。
【図６】上記第１実施形態に於ける冷却装置内の基板配置状態を示す図。
【図７】上記第１実施形態に於ける冷却プレートの降温履歴を示す図。
【図８】上記第１実施形態に於ける基板温度の測定値を示す図。
【図９】本発明の第２実施形態に於ける冷却装置内の基板配置状態を示す図。
【図１０】上記第２実施形態に於ける冷却プレートの降温履歴を示す図。
【図１１】上記第２実施形態に於ける基板温度の測定値を示す図。
【図１２】上記第１実施形態を適用したＦＥＤの外観構成を示す図。
【図１３】上記ＦＥＤの内部構造を示す斜視図。
【図１４】上記ＦＥＤの内部構造を示す断面図。
【図１５】上記ＦＥＤの内部構造を示す平面図。
【図１６】上記ＦＥＤの電極構造を示す斜視図。
【図１７】上記ＦＥＤの製造工程に設けられる真空処理装置を示す図。
【図１８】本発明の第３の実施形態に於ける冷却プレートの構成を示す図。
【図１９】本発明の第３の実施形態に於ける冷却プレートの他の構成を示す図。
【図２０】本発明の第４の実施形態に於ける基板冷却装置の構成を示す図。
【図２１】本発明の第５の実施形態に於ける基板冷却装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５３】
１…冷却装置、２ａ，２ｂ，６１，６２…冷却プレート、３，５…冷却管、４…シースヒーター、６，７…基板、８…基板冷却装置、８ａ，８ｂ，…８ｆ…冷却室、１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１３…ゲッター膜、１４…支持部材、１５…、１６…蛍光体スクリーン、１７メタルバック層、１８…側壁、１９…低融点ガラス、２０…黒色光吸収層、２１…封着層、２２…電子放出素子、２４…導電性カソード層、２５…キャビティ、２６…二酸化シリコン膜、２８…ゲート電極、３０ａ、３０ｂ…電極、４１，５１…第１領域（基板中央領域）、４２，５２…第２領域（基板長辺領域）、４３，５３…第３領域（基板短辺領域）、４４，５４…第４領域（基板コーナー領域）、７０…熱処理室、７１…ランプヒーター、１００…真空処理装置、１０１…ロード室、１０２…ベーキング、電子線洗浄室、１０３…冷却室、１０４…ゲッター膜の蒸着室、１０５…組立室、１０６…冷却室、１０７…アンロード室、１２０…電源、１２１…コンピュータ。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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