KR100356120B1

KR100356120B1 - 전계방사냉음극제조방법

Info

Publication number: KR100356120B1
Application number: KR10-1998-0041562A
Authority: KR
Inventors: 노부야 세코; 다다히로 마츠자키
Original assignee: 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2003-01-24
Also published as: KR19990036809A; JP3097619B2; JPH11111162A; US6171163B1

Abstract

전계 방사 냉음극을 제조하는 방법으로서, 이 방법은 기초 재료 및 이 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 부착하는 단계 및 개개의 전계 에미터를 얻기 위해서 얻어진 재료를 다이싱하는 단계를 포함하며, 상기 보호 시트는 보호 시트용 프레임에 고정되며, 이 상태에서, 상기 복수의 전계 에미터의 에미터 영역에 대응하는 접착제층의 영역에 접착제 유동 방지 수단이 제공되거나, 웨이퍼로의 보호 시트 부착시, 보호 시트에 인가된 압력은 각각의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 영역에서 감소되거나, 혹은 보호 시트는 접착제층 내에 미소구들(microspheres)을 포함한다.

Description

전계 방사 냉음극 제조 방법

본 발명은 각각 단부로부터 첨예한 에미터 전극을 갖는 전계 방사 냉음극 (field-emission cold cathode) 제조 방법에 관한 것으로, 특히 나중에 다이싱 (dicing)에 의해 개개의 소자로 음극을 분할하기 위해서, 복수의 전계 에미터 (field emitter)가 표면에 형성된 웨이퍼에 보호 시트를 부착하는 개선된 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 방법에서 적합하게 사용된 보호 시트에 관한 것이다.

"전계 방사 냉음극"은 열을 가했을 때 전자를 방출하는 "열음극"을 대신할 전자 방출원으로서 개발되었다. 전계 방사 냉음극은 각각의 에미터 전극의 첨예한 전단부에서 강전계(2 내지 5E7 V/cm 또는 그 이상)가 발생될 때 발생하는 양자역학 적 터널링에 의해서 공기 중으로 전자를 방출한다. 그러므로, 전계 방사 냉음극의 특성은 각각의 전계 에미터의 에미터 전단부의 날카로움에 의존하며, 에미터 전단부의 곡률 반경은 수백 옹스트롬(Å) 이하가 되어야 한다고 한다. 더욱이, 상기한 바와 같은 전계를 발생하기 위해서, 전계 에미터의 2개의 전극(에미터 전극과 게이트 전극)을 서로 매우 가깝게(이들 간의 거리는 약 1㎛ 이하) 배치하고 수십 내지 수백 볼트(V)의 전압을 인가할 필요가 있다. 에미터 전극의 표면 청정도는 일함수에 영향을 미치며 전극의 방출능력을 결정하는 중요한 인자이다.

전계 방사 냉음극의 실제 응용에 있어서, 수천 내지 수만 개의 전계 에미터가 웨이퍼 상에 형성되며 대부분 이들이 병렬로 접속되는 어레이로서 사용된다. 그러므로, 반도체 미세 가공에 사용되는 기술을 이용하여 이들을 제작한다.

전계 방사 냉음극의 실제 제조 공정으로서, 미국의 SRI(Stanford Research Institute)의 스핀트(Spindt) 등에 의해서 개발된 방법(J. Appl. Phys. 39.P.3054.1968에 기재됨)이 있다. 이 방법에서는, 첨예한 전단부를 갖는 구조를 형성하기 위해서 도전성 기판 상에 내화금속(예를 들면, 몰리브덴)을 증착한다. 이 방법을 도 26에 도시하였다.

먼저, 실리콘 기판(71) 상에 절연층(72)으로서 산화막이 형성된다. 이어서, 게이트층(74)으로서 몰리브덴을 진공 증착한다. 다음에, 레지스트(73)를 입히고, 포토리소그래피 및 에칭하여 약 1㎛의 직경을 갖는 개구를 형성한다. 이 개구(77)를 통해 절연층(72)를 에칭한다(도 26a). 그후, 알루미늄으로 만들어진 희생층 (78)을 형성하기 위해서 회전시키면서 경사 증착을 수행한다. 이어서, 몰리브덴을 수직 방향으로 진공 증착하여 에미터 전극(75) 및 몰리브덴막(76)을 형성한다(도 26b). 마지막으로 희생층(78) 상에 형성된 몰리브덴막(76)을 리프트 오프하기 위해서 희생층(78)을 선택 에칭함으로써 소자 구조가 얻어진다(도 26c).

상기 방법에 의해 제조된 소자에 있어서, 에미터 전극(75)이 음이 되고 게이트 전극(74)이 양이 되게 전압을 인가할 때, 에미터 전극(75)의 전단부로부터 기판 (71)에 대해 수직 방향으로 전자가 방출된다. 이러한 구조를 일반적으로 종형 전계 에미터(vertical type field-emitter)라 한다.

이러한 전계 방사 냉음극의 응용은 전자관 등과 같은 전자원으로서의 사용을 포함한다. 상기 방법으로, 반도체 장치를 제조하는 데 일반적으로 사용되는 공정에서와 같이 수백 내지 수천 개의 소자가 하나의 웨이퍼에 동시에 제조된다. 전자관에 이들 소자들을 장착하기 위해서, 소자들은 다이싱에 의해서 개개의 소자로 나누어져야 한다.

다이싱은 고속으로 회전하는 회전숫돌(grindstone)(다이아몬드, C-BN 등과 같은 연마재)을 사용하여 웨이퍼를 절단하는 단계이다. 다이싱은 일반적으로 냉각 및 슬러지 스캐터링 방지를 위해 웨이퍼의 절단 영역 상에 절삭수를 분사함으로써 수행된다. 그러나, 절단수는 소자가 형성된 웨이퍼 표면 상에 흘러 슬러지(실리콘 웨이퍼 및 전극 재료 등과 같은 도전 물질)를 각각의 에미터 전극 근방으로 옮긴다. 에미터 근처에 잔류한 슬러지에 의해 에미터의 절연특성이 악화되고 소자의 신뢰성을 떨어뜨린다.

상기 문제를 완화하기 위해서, 다이싱할 때, 수지를 포함하는 재료 및 그 위에 코팅된 접착제를 포함하는 보호 시트로 웨이퍼를 덮도록 함으로써, 에미터의 절연특성을 만족할만한 수준으로 유지하였다.

다이싱 단계의 일반적인 과정을 이하에 기술한다.

먼저, 에미터 형성 및 리프트-오프 후에 웨이퍼 표면에 기초 재료(base material) 및 이 위에 코팅된 UV-경화 접착제를 포함하는 보호 시트를 부착한다. 접착 시트를 웨이퍼의 이면에 부착하고, 다이싱이 보호 시트측에서 수행된다. 다이싱에서, 슬러지를 포함하는 절삭수는 웨이퍼 표면에 주입되지만 보호 시트가 있으므로 물이 에미터 영역에 직접 닿는 것이 방지되고, 이에 의해서 먼지, 녹 등에 의해 야기된 양호하지 못한 절연과 같은 결함이 전혀 일어나지 않는다.

다이싱한 후에 보호 시트를 웨이퍼로부터 벗겨낸다. 보호층은 예를 들면 보호 시트의 접착제로서 UV-경화 접착제를 사용하고 자외광을 보호 시트에 가하여 접착제를 경화하고 그 접착도를 낮추도록 함으로써 쉽게 벗겨질 수 있다.

그러나, 보호 시트의 접착제는 웨이퍼에 부착하기 위해 보호 시트에 가해진 압력에 의해서 웨이퍼 상에서 유동한다. 결국, 도 24에 도시한 바와 같이, 에미터가 형성되는 영역에, 기초 재료(23) 및 접착제층(24)을 포함하는 보호층(22)의 접착제는 게이트 전극(74)의 개구 내로 침투하여 에미터 전극(75)의 전단부와 접촉한다. 접착제의 침투깊이는 게이트 개구의 직경이 약 0.6㎛일 때 약 0.25㎛이다(본 발명자가 측정한 침투깊이 H(㎛)의 예는 게이트 직경(D)가 0.6 내지 1.6 ㎛일 때 H = D×0.3+0.07이었다). 다이싱 후에 보호 시트를 벗김으로써, 접착제가 제거되고 잔류한 접착제는 SEM 관찰 등으로도 검출할 수 없다. 그러나, 매우 소량의 접착제가 실제로 에미터 표면 상에 잔류하고, 이것은 에미터 표면의 유효 일함수를 증가시켰으며 소자의 특성을 악화시켰다.

도 25는 (1) 상기 표준 공정(접착제가 없는 경우를 "○"으로 표시했다)에 의해 제조된 소자 및 (2) 상기 표준 공정에 의해 역시 제조된 소자(이 경우, 잔류 접착제의 영향을 조사하기 위해서 보호 시트 부착, 및 시트 벗김을 행했으며, 접착제가 잔류한 경우를 "●"로 표시하였다)의 방출특성을 도시한 것이다. 보호 시트를사용하여 형성된 상기 후자 소자의 방출특성은 명백히 전자의 소자보다 열등하였다.

일본 특허 출원 공개 제356942/1992호에는 다음과 같은 것이 개시되어 있다. 절단될 영역보다 약간 큰 보호 시트 영역 상에 접착제를 선택적으로 형성하고, 얻어진 보호 시트가 웨이퍼에 부착되고, 다이싱 기계를 사용하여 보호층 시트측에 다이싱이 행해지며, 혹은 UV-경화형 접착제층이 보호층의 전체면 상에 형성되고, 절단될 영역보다 약간 큰 보호 시트의 영역에만 차광 마스크를 두고, 절단될 영역외의 영역의 접착제층을 경화하도록 자외광을 보호 시트에 인가하고, 얻어진 보호 시트가 웨이퍼에 부착되고, 다이싱 기계를 사용하여 보호 시트측에서 다이싱이 행해질 때, 접착제에 의해 소자 표면이 전혀 오염되지 않으며, 절단될 영역 및 근처에만 보호 시트가 웨이퍼에 접착되기 때문에 슬러지 등으로 소자표면이 전혀 오염되지 않는다.

전계 방사 냉음극을 제조할 때, 이와 같이 실시한 경우, 에미터 전극의 전단부에 접착제가 전혀 접촉하지 않으며 잔류 접착제에 의해 야기되는 에미터 특성 저하가 방지되는 것으로 여겨진다. 그러나, 절단될 영역보다 약간 큰 보호 시트 영역에만 접착제를 형성하면 다이싱 중 보호층에 가해지는 압력으로 인하여 보호층이 부분적으로 벗겨지게 될 수 있으며, 절단수가 다이싱 중 벗겨진 영역으로부터 소자로 침투할 수 있어, 의도하는 목적을 달성할 수 없다.

부착된 보호층이 이와 같이 부분적으로 벗겨지는 것을 방지하기 위해서, 보호막 형성시 접착도가 높은 접착제를 사용하는 것이 고려된다. 다이싱을 위해 사용된 보호 시트는 일반적으로 약 50 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 합성 수지막 및 그 위에 형성된 접착제층을 포함하며, 이의 강도는 너무 높지 않다. 보통, 이러한 보호 시트는 롤 형태로 공급기로부터 전달되어 롤로부터 끌어당겨 사용된다. 롤로부터 보호 시트를 끌어당겨 팽팽하게 되거나 정렬할 때, 상당한 팽창 및 수축을 나타내는 얇은 보호 시트는 보호 시트가 힘을 받아 이에 대해 수직 방향으로 수축하는 방향으로 팽창하는 경향이 있다. 절단될 영역보다 약간 큰 보호 시트의 영역에만 접착제층이 상기 언급된 문헌의 예에 기술된 바와 같이 예를 들면 절단폭에 60㎛ (절단폭의 일측에서 30㎛)을 더한 폭으로 형성될 때, 이 60㎛은 직경 4인치(10cm)의 웨이퍼가 사용될 때 웨이퍼의 0.06%에 상응하며, 이러한 보호 시트를 상기 웨이퍼에 부착할 때, 0.06%의 정밀도로 정렬하는 것은 웨이퍼의 한 특정 지점에 대해 가능하나, 보호 시트의 팽창 및 수축 면에서 전체 웨이퍼 표면에 대해선 절대적으로 불가능하다. 더욱이, 웨이퍼 크기가 더욱 더 증가하고 있고, 이것은 정렬 정밀도를 더욱 어렵게 만든다. 오정렬 및 결과적으로 절단될 영역에 접착제 부재 혹은 절단될 영역 상에 경화된 접착제의 존재는 소자 내로 절단수가 침입되게 하고 결국 에미터 특성이 저하된다.

그러므로, 보호 시트로의 접착제 도포 폭은 커야한다. 그러나, 폭이 클 때, 접착제층은 보호 시트의 팽창 및 수축에 의해 야기된 오정렬에 기인하여 에미터 영역을 커버할 수 있다. 따라서, 웨이퍼로의 보호 시트의 부착 시에 행해지는 정렬은 매우 어렵다.

본 발명은 상기 언급된 종래 기술의 문제를 완화하고, 간단한 방법으로 에미터 전극의 선단부에 접착제가 남아있지 않도록 함으로써 에미터 특성 저하를 억제하는 전계 방사 냉음극 제조 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의해 얻어질 수 있는 전계 에미터의 예를 도시한 사시도.

도 2는 본 공정의 실시예를 나타낸 사시도.

도 3은 본 공정의 단계를 나타낸 단면도.

도 4는 UV 인가에 의해 보호 시트 내에 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 형성하는 방법을 보인 개략 단면도.

도 5는 본 공정의 실시예를 나타낸 사시도.

도 6은 웨이퍼의 이면(back side)에 다이싱 시트를 부착하는 단계의 예를 나타낸 개략 단면도.

도 7은 UV 인가와 경화에 의해 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 나타낸 개략 단면도.

도 8은 다이싱의 위치를 나타낸 평면도.

도 9는 웨이퍼의 이면으로부터의 다이싱을 보인 개략 단면도.

도 10은 본 발명에 의해 얻어질 수 있는 전계 에미터의 다른 예를 나타낸 사시도.

도 11은 개선된 방법에 의해 정렬이 수행되는 본 발명의 실시예를 나타낸 사시도.

도 12는 본 발명의 실시예를 보인 사시도로서, 도 11의 동작후에 수행되는 웨이퍼로의 보호 시트 부착단계를 설명하는 도면.

도 13은 증착에 의해 박막 형태로 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 보호 시트에 형성하는 경우를 보인 개략 단면도.

도 14는 박막형태로 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 나타낸 개략 단면도.

도 15는 접착제가 없는 영역형태로 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 나타낸 개략 단면도.

도 16은 접착제층에 대해 볼록도구를 눌러 보호 시트의 접착제층 내에 오목영역을 형성하는 단계를 나타낸 개략 단면도.

도 17은 보호 시트의 접착제층에 대해 볼록도구를 눌러 오목영역 형태로 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 보인 개략 단면도.

도 18은 본 발명의 제2 공정의 실시예를 나타낸 단면도.

도 19는 도 18의 방법에 의해 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 보인 개략 단면도.

도 20은 본 발명의 제2 공정의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도.

도 21은 도 20의 방법에 의해 형성된 보호영역(각각의 에미터 영역에 대해)을 갖는 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 나타낸 개략 단면도.

도 22는 본 발명의 제3 공정의 실시예를 나타낸 단면도로서 보호 시트 및 단일 음극의 웨이퍼 부분을 나타낸 도면.

도 23은 도 22의 에미터 영역의 구조를 나타낸 단면도.

도 24는 종래기술의 문제를 보인 개략 단면도.

도 25는 에미터 특성에 대한 접착제 영향을 나타낸 그래프.

도 26은 스핀트형(Spindt type) 냉음극을 제조하는 종래의 단계를 나타낸 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 에미터 어레이 11 : 기판

12 : 게이트 전극 13 : 본딩패드

19 : 보호영역 21 : 웨이퍼

22 : 보호 시트 23 : 기초 재료

24 : 접착층 25 : 프레임

26 : 다이싱 시트 29 : 마스크

30 : 개구 36, 37, 40 : 정렬구멍

39 : 지그 41 :마스크

46 : 볼록부 48 : 오목한 영역

51, 54 : 압착도구 52 : 오목부

55 : 오목부 56 : 흡입 구멍

61 : 기초 재료 62 : 접착제층

73 : 레지스터 74 : 게이트층

77 : 개구 72 : 절연층

75 : 에미터 전극

첫 번째로, 본 발명은 기초 재료 및 이 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 부착하는 단계 및 개개의 전계 에미터를 얻기 위해서 얻어진 상기 재료를 다이싱하는 단계를 포함하며, 상기 보호 시트는 보호 시트용 프레임에 고정되며, 이 상태에서, 상기 복수의 전계 에미터로 구성된 에미터 영역에 대응하는 접착제층의 영역에 접착제 유동 방지 수단이 제공된 전계 방사 냉음극 제조 방법이다. 이 방법에서, 상기 보호 시트용 프레임은 정렬수단을 구비하며, 상기 접착제 유동 방지 수단의 형성 및 상기 웨이퍼에 상기 보호 시트 부착은 상기 정렬수단을 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.

두 번째로 본 발명은 기초 재료 및 그 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 부착하는 단계 및 개개의 전계 에미터를 얻기 위해서 얻어진 상기 재료를 다이싱하는 단계를 포함하며, 상기 웨이퍼로의 상기 보호 시트의 부착은 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하는 위치에서 오목부를 갖는 압착 도구를 사용하여 수행되는 전계 방사 냉음극을 제조하는 방법이다.

세 번째로 본 발명은 기초 재료 및 이 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 부착하는 단계 및 개개의 전계 에미터를 얻기 위해서 얻어진 상기 재료를 다이싱하는 단계를 포함하며, 상기 보호 시트는 상기 접착제층의 두께의 10% 내지 90%의 직경을 갖는 입자들을 상기 접착제층 내에 포함하는 전계 방사 냉음극을 제조하는 방법이다.

본 방법에서, 각각의 에미터 영역에 대해 보호영역을 갖는 보호 시트는 높은 정렬 정밀도(위치맞춤 정밀도가 높은)로 표면에 전계 에미터를 갖는 웨이퍼에 부착될 수 있거나, 보호 시트 혹은 이 방법에서 사용된 보호 시트 정렬이 필요없는 웨이퍼로의 보호 시트의 부착 방법이 사용된다. 그러므로, 본 방법에서, 에미터에 접착제가 접촉되어 야기된 에미터 특성의 저하(이 저하가 문제임)를 방지하는 것이 가능하며, 고신뢰성의 전계 방사 냉음극이 제공될 수 있다.

본 발명의 제 1 공정에서, 기초 재료 및 그 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를 프레임에 고정되고, 이 후 보호 시트에는 접착층에 접착체 유동 방지수단이 제공된다. 그러므로 보호 시트의 팽창이나 수축에 의해 야기되는 보호 시트와 웨이퍼간 오정렬이 방지될 수 있다. 보호 시트를 웨이퍼에 안전하게 부착하기 위해서 보호 시트의 접착층에 형성되는 접착제 유동 방지수단은 구체적으로 다음과 같은 방지수단 중 어느 하나이다. 다음 설명에서, 상기한 바와 같은 방지수단을 갖는 보호 시트의 영역을 각각의 에미터 영역에 대한 보호 영역이라 한다 (이하 간단히 "보호 영역"이라 함).

1. 보호 시트의 접착층의 경화된 영역으로서, 접착층의 접착제로서 광경화 접착제를 사용하여 얻어지며, 보호 시트를 웨이퍼에 부착하기 전에, 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하는 접착제층의 영역에 광을 인가하여 그 영역들을 경화시킨다.

2. 접착제층의 접착제보다 강도가 높은 재료로 된 박막으로서, 보호 시트의 접착층의 각각의 영역에 형성되며, 각각의 음극의 에미터 영역에 대응한다; 혹은 접착층의 상기 영역에 부착된 호일.

3. 보호층의 접착층의 접착제가 없는 영역으로서, 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하는 영역 외에 보호 시트의 기초 재료의 영역 상에만 코팅하거나, 기초 재료의 전체면 상에 접착제를 코팅하고, 얻어진 보호 시트를 웨이퍼에 부착하기 전에, 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하는 영역에만 있는 접착제를 제거하여 형성된다.

4. 보호 시트의 접착층의 오목한 영역으로서, 볼록한 도구로 눌러 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하는 접착층의 영역상에 형성된다.

상기한 바와 같이 형성된 각각의 보호영역의 크기는 전계 방사 냉음극의 각각의 에미터 영역의 크기 및 접착제의 접착력을 고려하여 적합하게 결정될 수 있다. 그러나, 예를 들면, 직경이 0.1 내지 0.8 mm인 에미터 영역이 2mm×2mm의 칩 내에 형성될 때, 이 에미터 영역에 대한 보호영역은 에미터 영역과 거의 동일한 크기이거나 에미터 영역보다 약 0.2mm만큼 큰 직경, 즉 직경이 0.3 내지 1.0 mm인 크기로 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 공정에서, 오목부를 갖는 압착도구는 보호 시트가 팽창하거나 수축하거나에 관계없이 각각의 음극의 에미터 영역에 대응하도록 되어 있어, 각각의 에미터 영역에 인가된 압력이 감소되고, 접착제 유동이 억제되며, 에미터 전극의 선단부에 접착제가 접촉되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명의 제 3 방법에서, 보호 시트의 접착층은 소정 직경의 미소구를 내포하고 있어 접착제 유동이 억제되고 에미터 전극의 전단부에 접착제가 접촉되는 것이 방지될 수 있다.

본 방법들 중 어느 하나의 사용함으로써, 에미터 특성이 전혀 저하되는 것을 보이지 않는 전계 방사 냉음극이 제공될 수 있다.

예 1

이 예에서 합성수지막 및 이 막의 일측에 형성된 UV-경화형 접착층을 포함하는 보호 시트가 사용되고, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 이 보호 시트를 부착하기 전에, 웨이퍼의 음극의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착층의 영역만이 자외광으로 조사되어 접착층의 상기 영역을 경화시키는 경우를 설명한다.

전계 방사 냉음극에서, 직경이 약 0.6㎛인 게이트 개구를 각각 갖는 수백 내지 수만 개의 매우 작은 전계 에미터는 도 26c에 도시한 바와 같이 병렬접속으로 배열되고 에미터 어레이를 형성한다.

도 1은 전계 에미터 소자의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 1에서, 게이트 전극(12)은 절연층(도 1에 도시하지 않음)을 통해 기판(11) 상에 형성되고, 상기 언급된 에미터 어레이(10)은 게이트 전극(12)의 중심에 형성된다. 게이트 전극 (12)에 게이트 전압을 인가하기 위한 본딩패드(13)가 접속된다. 소자의 크기는 이 소자를 전자관 등과 같은 전자원으로서 사용할 때 보통 한 변이 수 밀리미터(약 2내지 10mm)인 정사각형이다. 전계 에미터는 각각 독립적으로 제조되지 않지만 반도체 산업에서 사용되는 바와 같은 웨이퍼 공정에 의해서 제조된 후 개개의 소자로 분할된다.

이 예에서는 첨부 도면을 참조하여 웨이퍼 공정 후 채용되는 일반적인 공정을 기술한다. 도 3a는 웨이퍼 공정을 완료한 웨이퍼(21)의 단면도이다. 웨이퍼 (21)의 표면에는(도 3a의 상측) 에미터 어레이를 각각 포함하는 에미터 영역(20)이 매트릭스 형으로 배열된다. 각각의 에미터 영역은 실제로 너무 작아 식별할 수 없기 때문에, 그 위치를 보이기 위해서 도 3a에서 훨씬 큰 크기로 되어 있다.

보호 시트(22)은 각각의 에미터 영역(20) 및 다이싱 중 절삭수, 슬러지 등으로부터 각각의 소자표면을 보호하기 위해서 웨이퍼(21)의 표면에 부착된다. 보호 시트는 (1) 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어지고 두께는 약 30 내지 100㎛인 기초 재료, (2) 약 5 내지 20 ㎛의 두께로 기초 재료의 일측 상에 아크릴, 우레탄 접착제 등으로 만들어져 형성된 접착제층을 포함한다. 이 예에서, UV-경화 아크릴 접착제로 만들어진 접착제가 사용된다. 기초 재료 및 접착층에 모두는 다이싱을 위해 수행되는 정렬(위치 맞춤)을 위해서 투명 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

보호 시트는 이것을 웨이퍼에 부착하기 전에 보호 시트용 프레임에 고정된다. 예를 들면, 보호 시트(22)는 도 2에 도시한 바와 같이, 접착제층(24)즉에서, 보호 시트용 프레임(25)에 부착되었다. 보호 시트(22)와 프레임(25)간의 위치관계는 상기한 것과는 반대로 될 수 있다. 그 경우, 접착제는 보호 시트(22)의 기초재료(23)에 접촉시키기 위해서 사전에 프레임 영역 상에 코팅되거나, 보호 시트 (22)는 기계식 수단으로 프레임(24)에 고정된다. 보호 시트(22)가 프레임(25)에 고정된 상태에서 각각의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트(22)의 영역만이 자외광으로 조사된다. 구체적으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 각각의 에미터 영역에 대응하는 영역에서 각각의 에미터 영역과 거의 동일한 크기의 개구(30)를 갖는 마스크(29)를 보호 시트(22) 상에 혹은 그 근방에 놓고; 마스크(29)를 통해 보호 시트 (22)에 자외광을 인가한다. 마스크(29)로서, 예를 들면, 두께가 약 0.1mm인 스테인레스 스틸 시트(감겨진 호일)에 개구(30)을 형성하여 에칭함으로서 얻어진 마스크가 사용될 수 있다. UV 조사는 보호 시트(22)의 접착체층(24)측이나 기초 재료 (23)측에 마스크(29)를 놓고 마스크(29)를 통해 수행된다. UV 조사 결과, 접착제층(24)의 조사된 영역이 경화되어 보호영역(경화된 영역)(19)이 된다. 경화된 영역과 비경화된 영역을 구별하기 어렵기 때문에, 후술하는 바와 같이 UV 인가전이나, 후에 혹은 동시에 정렬마크를 형성하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 보호 시트의 웨이퍼로의 부착은 웨이퍼(21) 상의 에미터 영역 및 보호 시트(22) 내에 형성된 보호 영역(19)이 서로 일치할 수 있도록 보호 시트용 프레임(25)을 X, Y 및 θ방향으로 이동하여 수행된다. 이 경우, 웨이퍼나 프레임(25)을 이동시킬 수 있다.

보호 시트가 프레임에 고정된 후에 보호 영역을 형성함으로써, 강도가 낮은 보호 시트의 변형은 전혀 일어나지 않으며, 상기 형성된 보호 영역의 상대 위치를 유지할 수 있고, 웨이퍼에 대한 보호 시트의 위치 결정은 높은 정밀도로 수행될 수있다. 더욱이 보호 시트가 프레임에 고정되어 있어 보호 시트의 취급이 쉽게 된다.

프레임(25)용 재료는 강도가 충분하다면 어느 것이라도 좋으며, 금속, 고강도의 플라스틱 등이 사용될 수 있다. 프레임(25)의 형상은 충분한 강도 요건이 충족되는 한 임의의 형상으로 될 수 있고, 직사각형(도 2에 도시한 바와 같은), 원형, 다각형, 타원형 등 중 어느 것이라도 사용될 수 있다. 프레임(25)의 두께에 관하여, 웨이퍼보다 두꺼운 프레임이 도 2에서 사용되었으나, 프레임의 두께는 웨이퍼의 두께와 거의 동일할 수 있으며 혹은 프레임이 충분한 강도를 갖는 한 웨이퍼보다 얇을 수도 있다.

상기 언급한 바와 같이, 보호 영역(경화된 영역)(19)의 위치는 웨이퍼(21)의 소자의 개구의 위치와 일치되게 할 수 있으므로, 게이트 개구에서 각각의 에미터 전극의 전단부에 접착제가 전혀 접촉하지 않는다. 정렬 결과로서, 도 3b의 상태가 얻어진다.

계속하여, 웨이퍼(21)의 이면에, 다이싱하는 동안 웨이퍼(21)를 유지하는데 필요하고 또한 다이싱 후에 웨이퍼(21)를 잡아당기는데 필요한 다이싱 시트(26)가 부착된다. 다이싱 시트(26)로서, 예를 들면, 보호 시트(22)의 경우와 같이 폴리올레핀 기초 재료 상에 아크릴 접착제층을 형성하여 얻어진 시트가 사용될 수 있다. 그러나, 다이싱 시트(26)는 UV-경화형일 필요는 없다. 다이싱을 위한 환형(環形)프레임(27)이 웨이퍼(21)의 주변에 고정될 경우, 다이싱 시트(26)를 웨이퍼(21)에 부착한 후의 웨이퍼(21)의 취급이 쉬어진다. 프레임(27) 밖의 다이싱 시트(26)의불필요한 부분을 절단 및 제거함으로써, 도 3c의 상태가 얻어진다. 보호 시트용 프레임(25)과 다이싱용 프레임(27)간의 위치관계는 도 3c에 도시한 것으로 제한되지 않는다. 보호 시트용 프레임(25)은 다이싱을 위한 프레임으로서도 작용할 수 있으므로 다이싱을 위한 어떠한 프레임도 필요하지 않다.

다이싱 시트(26)를 웨이퍼(21)로의 부착은 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이 적어도 에미터 영역(20)에 접촉하는 영역에서 틈(34)이 있는 베이스(35)를 사용하고 롤러(33)를 사용하여 압력을 가함으로써 행해질 수 있다. 이 부착 방법은 보호 시트(22)가 압력을 더 받을 필요가 없기 때문에 바람직하다.

다음에, 다이싱이 수행된다. 다이싱은 풀 거팅(full cutting)으로 수행된다. 즉, 보호 시트(22), 웨이퍼(21) 및 다이싱 시트(26)의 상부(약 20㎛)가 절단되고 이 절단된 웨이퍼(21)는 서로 완전히 분리된다. 이에 의해서, 도 3d의 상태가 얻어진다. 각각의 소자와 다이싱 위치간 관계를 도 7 및 도 8에 도시하였다. 보호 시트(22)에서, 에미터 영역(20)에 대응하는 보호 영역(19)만이 UV 광을 조사함으로써 경화되고, 유동성(변형성)이 낮아, 에미터와 전혀 접촉하지 않으며, 한편 보호 영역(19)은 웨이퍼(21)에 대해 낮은 접착도를 갖는다. 그러면, 보호 영역 (19) 외의 보호 시트(22)의 영역은 보통의 강도로 웨이퍼(21)에 접착된다. 도 8에서, 다이싱 위치(28)는 인접한 소자들 사이에 각각 2개의 평행한 점선으로 도시하였으며, 다이싱은 보호 시트(22) 및 웨이퍼(21)가 충분한 강도로 접합되는 영역에서 수행된다. 그러므로, 에미터 영역(20)은 다이싱할 때 절삭수 및 슬러지로부터 보호된다.

다이싱한 후에, 절삭수 및 보호 시트 표면에 접착되는 슬러지는 세척에 의해 제거되며, 이후 건조되며, 자외광은 보호 시트(22)의 기초 재료(23)측으로부터 인가되어 보호 시트(22)의 접착제층(24)의 접착력을 낮추고, 이 후 기초 재료(합성 수지 필름) 위에 접착제를 코팅하여 얻어진 박리 시트가 보호 시트에 부착되고, 보호 시트(22)는 박리 시트의 접착력을 이용하여 박리 시트와 함께 벗겨진다(도 3e).

이 예에서, 웨이퍼(21)의 표면에 보호 시트(22) 및 웨이퍼(21)의 이면에 다이싱 시트(26)를 부착하고, 웨이퍼의 표면 측으로부터 다이싱을 행하는 경우를 설명하였다. 그러나, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 이 경우, 사전에 웨이퍼(21)의 주변에 기준점을 설정하여 이 기준점에 기초하여 다이싱 위치를 결정하는 것이 가능하며, 혹은 실리콘 웨이퍼의 경우, 전송된 광(적외광)을 사용하여 위치 결정을 수행하는 것이 가능하다.

이 예에서 도 1에 도시한 소자, 즉 하나의 에미터 어레이를 포함하는 소자를 제조하는 경우를 설명하였다. 그러나, 이 예는 도 10a에 도시한 바와 같은 소자, 즉 게이트 전극의 주변에 전자빔을 수렴시키는 접속 전극(14)을 갖는 소자를 제조하는 경우에도 응용할 수 있으며, 이 경우 보호 시트의 보호 영역(19)은 각각의 에미터 어레이(10)에 대응하도록 형성될 수 있다. 이 예는 도 10b에 도시한 바와 같은 소자, 즉 복수의 에미터 어레이(10)를 포함하는 소자를 제조하는 경우에도 응용할 수 있으며, 이 경우 하나의 보호 영역(19)이 하나의 에미터 어레이(10)에 대응하도록 형성될 수 있으며, 혹은 하나의 보호 영역이 복수의 에미터 어레이(10)를 덮도록 형성될 수도 있다.

이 예에서, 웨이퍼의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착제층의 영역은 웨이퍼에 보호 시트를 부착하기 전에 UV 조사에 의해 경화된다. 그럼으로써, 웨이퍼로의 보호 시트의 부착 중 접착제의 변형(유동)이 억제되고, 게이트 개구로 침투하는 접착제 양이 최소화되어, 에미터에 접착제가 접촉하지 않는다. 결국, 에미터 표면상에 잔류하는 접착제가 없어 우수한 방출 특성(도 25에서 ○표시를 포함하는 곡선)이 얻어진다. 위에서는 정렬마크가 보호 시트 및 웨이퍼 상모두에 형성되는 경우를 기술하였으며, 웨이퍼로의 보호 시트의 부착은 정렬마크들을 이용하여 수행된다. 다음에 높은 정렬 정밀도로 상기 부착이 수행되는 경우를 기술한다.

도 11에 도시한 바와 같이, 보호 시트(22)의 표면에 보호 영역을 형성하기 위해서 보호 시트용 프레임(25)에 고정된 보호 시트(22)에 금속 마스크(29)를 통해 UV 인가가 행해질 경우, 정렬 구멍(37 및 36)은 각각 프레임(25) 및 금속 마스크 (29) 내에 미리 형성되고, 지그(jig)(39)의 정렬 핀(38')이 구멍(37 및 36)에 삽입되며, 이 상태에서 UV 조사가 수행된다. 이것은 보호 시트 표면에 보호 영역을 형성하기 위해서 보호 시트의 접착제층의 일부에만 UV 조사가 행해지는 경우이며, 이러한 수행은 다음의 예에도 응용할 수 있다. 위에서, 정렬 핀(38)을 갖는 지그 (39)가 사용되었다. 대안으로, 정렬 핀은 프레임(25) 혹은 마스크(29) 내에 형성될 수도 있으며, 핀에 대응하는 구멍은 마스크(29) 혹은 프레임(25) 내에 형성될 수도 있으며, 프레임(25)의 외측에 기준으로, 지그(39)가 응용되는 기준 수단이 형성된다. 웨이퍼에 보호 시트가 부착될 때까지 사용될 수 있는 정렬 수단을 형성하는 것이 좋다.

다음에, 보호 시트(22)는 웨이퍼(21)에 부착된다. 도 12에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(21)를 유지하고 있는 다이싱 시트(26)에 부착된 프레임(27)의 정렬구멍 (40)에, 그리고 보호 영역이 표면에 형성된 보호 시트(22)에 고정된 프레임(25)의 정렬구멍(37)에도 지그(39)의 정렬 핀(38)을 삽입시켜 정렬이 수행된다. 그럼으로써 웨이퍼(21)의 에미터 영역 및 보호 시트(22)의 보호영역이 서로 일치하게 되고, 웨이퍼에 보호 시트의 부착이 실행된다.

따라서, 보호 영역 형성 및 웨이퍼로의 보호 시트의 부착시 동일한 정렬 수단을 사용함으로써 정렬을 더욱 간단하고 더욱 정확하게 행할 수 있다.

예 2

이 예에서, 금속, 세라믹 등으로 만들어진 증착막이 형성된 후에, 혹은 절단이나 펀칭에 의해 얻어지는 성형된 호일이 부착된 후에, 웨이퍼 표면에 형성된 소자의 각각의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착제층의 각각의 영역에 웨이퍼로의 보호 시트의 부착이 수행된 경우를 기술한다.

증착막 혹은 호일 재료는 금속으로 제한되지 않으며 접착제층의 접착제보다 높은 강도를 갖고 접착제의 유동을 억제할 수 있는 한 어떤 재료라도 가능하다.

예 2에 대해 첨부한 도면을 참조하여 기술한다. 여기서, 예 1에 공통되는 기술 내용은 반복하지 않으며, 각각의 보호 영역으로서 사용하기 위해 보호 시트 상에 금속막을 형성하는 단계(즉, 금속 호일을 부착하는 단계)에 대해서만 기술한다.

보호 시트로서, 예 1에 사용된 것과 유사한 시트가 사용되며, 이것은 아크릴형, 우레탄형 등의 접착제를 약 5 내지 20 ㎛의 두께로 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 기초 재료의 일측 상에 코팅함으로써 얻어진다. 보호 시트는 예 1과 같이 프레임에 고정된다.

웨이퍼의 각각의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착제층의 각각의 영역상에 각각이 금속, 세라믹 등으로 만들어진 호일 혹은 박막이 부착되거나 형성된다.

금속 호일을 부착하는 경우를 기술한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 보호 시트(22)의 각각의 보호 영역(19) 상에 보호 영역(19)과 동일 크기의 금속 호일이 부착된다. 금속 호일 재료로서, 보호 시트(22)의 접착제층에서 사용된 접착제보다 높은 강도를 갖는 많은 종류의 물질이 사용될 수 있다. 여기서, 중요한 에미터 표면으로의 영향을 고려하여 에미터에서 사용된 것과 동일한 재료가 사용되고, 도 26에 도시한 스핀트형의 경우에, 몰리브덴을 금속 호일 재료로 사용한다. 소자의 크기가 2mm×2mm이고 에미터 영역의 직경이 0.1mm일 때 호일의 크기는 직경이 약 0.2 내지 0.5 mm이며, 호일의 두께는 호일을 다루는 관점에서 약 수 mm이다. 호일재료는 금속뿐만 아니라 유리, 세라믹 등일 수 있다. 호일의 크기는 상기 언급된 크기로 제한되지 않으며 도 14에 도시한 바와 같이, 호일이 에미터 영역(20)을 덮으며 보호 시트와 웨이퍼간의 충분한 결합 영역이 호일의 일단부로부터 다이싱 위치(28)까지 확보되게 하는 크기이다. 호일의 모양은 도 2에서 원형이지만 상기 언급된 요건이 충족되는 한 직사각형, 다각형, 타원형 등이 될 수 있다.

다음에, 증착막을 형성하는 경우를 기술한다. 도 13에 도시한 바와 같이,보호 시트(22)는 증착 장치(도 13에 도시하지 않음) 내에 두고, 보호 시트(22)의 접착제층(24)의 전면에 마스크(41)가, 접착제층(24)에 수 밀리미터의 갭을 갖고 정렬된다. 마스크(41)로서, 에미터와 동일한 간격으로 에미터 영역보다 약 2 내지 5배의 직경의 개구를 갖는 약 0.1mm 두께의 스테인레스 금속 시트(감겨진 호일)가 될 수 있다. 보호 시트(22)의 기초 재료(23)측은 냉각된 홀더(42)에 부착되고, 이에 의해서 증착막 형성 동안 온도상승이 방지된다. 이 상태에서, 예를 들면 알루미늄이 0.1 내지 1㎛ 의 두께로 진공증착되고, 이에 의해서 보호 영역(19)이 될 박막(43)이 형성된다.

상기한 바와 같이 형성된 보호 영역을 갖는 보호 시트는 도 3에 도시한 바와 같이 예 1과 동일한 방법으로 웨이퍼(21)에 부착된다. 이때, 호일 혹은 박막(43)에 의해 형성된 보호 시트의 각각의 보호 영역을 볼 수 있으므로, 예 1에서 행해진 바와 같이 보호 시트 상에 마크할 필요는 없다.

도 14는 보호 시트(22) 및 단일 소자의 웨이퍼부의 개략 단면도이다. 각각의 게이트 개구에 보호 시트(22)의 접착제층(24)의 침투는 박막(43)(혹은 호일)에 의해서 방지되며, 각각의 에미터 전단부에 접착제층이 전혀 접촉하지 않는다.

다이싱한 후, 예 1과 같이 UV 조사 및 박리 시트를 사용하여 보호 시트를 벗긴다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같은 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 각각의 에미터 영역과 각각의 보호 영역간의 대응관계는 예 1과 동일하다.

이 실시예에서, 웨이퍼에 보호 시트를 부착하기 전에. 각 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착제층의 각 영역은 접착제층보다 높은 강성을 가각 갖는 포일 또는 박막을 부착 또는 형성하므로, 웨이퍼로의 보호 시트의 부착 중 접착제층의 접착제의 변형(유동)이 방지된다. 게이트 개구로의 접착제의 침투가 없고, 에미터와 접착제의 접촉이 없다. 그 결과, 에미터 표면 상에 접착제의 잔류가 없고 우수한 에미터 특성이 얻어진다. 또한, 부착된 포일들 또는 형성된 박막들을 용이하게 볼 수 있으므로, 정렬이 용이하게 달성될 수 있다.

예 3

이 예에서. 보호 시트의 영역에 접착제를 코팅하지 않거나, 보호 시트의 전체면 상에 코팅된 접착제를 보호 시트의 상기 영역에서만 제거하여, 웨이퍼의 소자의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 영역에 접착제가 없는 영역이 형성된 후에 웨이퍼에 보호 시트의 부착이 행해지는 경우를 기술한다.

예 3을 첨부한 도면을 사용하여 기술한다. 여기서, 예 1에 공통되는 설명은 반복하지 않는다. 보호 시트로서는, 아크릴형, 우레탄형 등의 접착제를 약 5 내지 20 ㎛의 두께로, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛ 두께의 기초 재료의 일측 상에 코팅함으로써 얻어진 것으로 예 1에 사용된 것과 유사한 시트가 사용된다.

도 15에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(21) 소자의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트(22)의 영역(도 2에서 보호 영역)에, 보호 시트(22)의 상기 영역에 접착제를 코팅하지 않거나 보호 시트(22)의 전체면 상에 코팅된 접착제를 보호 시트(22)의 상기 영역에서만 제거함으로써 접착제가 없는 영역(44)이 형성된다. 접착제가 없는 영역(44)의 크기는 각각의 소자의 크기가 2mm×2mm이고 에미터 영역의 직경이 0.1 mm일 때 직경은 약 0.2 내지 0.5 mm이다. 크기는 위에서 언급된 크기로 제한되지 않으며 도 15에 도시한 바와 같이, 각각의 접착제가 없는 영역(44)이 에미터 영역(20)을 덮으며, 보호 시트와 웨이퍼 사이에서 충분히 접합된 영역이 접착제가 없는 영역(44)의 일단부로부터 다이싱 위치(28)까지 확보되게 하는 크기이다. 접착제가 없는 영역의 모양은 도 15에서 원형이지만 상기 언급된 요건이 충족되는 한 직사각형, 다각형, 타원형도 될 수 있다.

보호 영역이 상기한 바와 같이 형성된 보호 시트는 도 3에 도시한 바와 같이 예 1과 동일한 방법으로 웨이퍼(21)에 부착된다. 이때, 보호 시트의 각각의 접착제가 없는 영역(44)이 보이기 때문에, 예 1에 수행된 바와 같은 보호 시트 상에 표시하는 것은 필요하지 않다.

접착제가 없는 영역(44)에서의 보호 시트의 두께는 보호 시트의 모든 다른 영역보다 보호 시트의 접착제층(24)의 두께만큼 작다. 이러한 두께차이 때문에, 각각의 에미터 영역(20) 상에 갭(45)이 형성된다. 접착제가 없는 영역(44)에는 접착제가 없으므로, 어떠한 접착제도 에미터 전단부에 접촉하는 경우는 없다.

다이싱 후에, 예 1과 같이, UV 인가 및 박리 시트를 사용하여 보호층을 벗긴다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 각각의 에미터 영역과 각각의 보호 영역간의 대응관계는 예 1과 같다.

이 예에서, 웨이퍼에 보호 시트를 부착할 때, 보호 시트는 에미터 영역에 대응하는 영역에 접착제가 없다. 그러므로, 접착제가 개구로 침투하지 않으며 접착제가 없어 야기된 두께차는 각각의 에미터 상에 갭을 생성한다. 에미터 표면에 잔류한 접착제가 없어, 우수한 방출 특성이 얻어진다.

예 4

이 예에서 볼록부를 갖는 도구로 웨이퍼의 소자의 에미터 영역에 대응하는 보호 시트의 접착제층의 영역에 압력을 가하여 접착제층의 상기 영역에 오목부를 형성한 한 후 웨이퍼에 보호 시트를 부착한 경우를 기술한다.

예 4를 첨부한 도면을 사용하여 기술한다. 여기서, 예 1과 공통되는 설명은 반복하지 않는다. 보호 시트로서, 아크릴형, 우레탄형 등의 접착제를 약 5 내지 20 ㎛의 두께로, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛ 두께의 기초 재료의 일측 상에 코팅함으로써 얻어진 것으로 예 1에 사용된 것과 유사한 시트가 사용된다.

도 16a에 도시한 바와 같이, 웨이퍼의 에미터 영역에 대응하는 영역에 볼록부를 갖는 볼록부(46)(예를 들면 롤러)는 압력 하에서 보호 시트에 롤링됨으로써, 도 16c에 도시한 바와 같은 오목한 영역(48)이 보호 시트의 접착제층 내에 형성된다. 여기서, 롤러가 사용되나, 표면에 볼록부를 갖는 평탄한 볼록부(46)도 사용될 수 있다. 단일의 볼록부를 갖는 볼록부(46)를 사용하는 것 또한 가능하며, 이 경우, 위치를 반복하여 변경하여 보호 시트 상에 도구(46)로 누른다. 바람직하게, 도구(46)는 플루오로레진(예를 들면, 테프론^R)과 같이, 보호 시트의 접착제층에 쉽게 부착되지 않는 재료로 만들어지거나, 접착제층에 쉽게 접착되지 않는 재료로 코팅된 다른 재료로 만들어진다. 상기 언급된 방법 중 하나를 사용하여, 도 16의 단계 (a) 내지 (c)에 따라, 보호 시트의 접착제층(24)에 오목영역 및 버르(burr:47)가 형성된다.

각각의 오목한 영역(48)의 크기는 소자의 크기가 2mm×2mm이고 에미터 영역의 직경이 0.1mm일 때 직경이 0.2 내지 0.5 mm 이다. 접착제층에 도구가 눌려지는 깊이는 예를 들면 1 내지 20 ㎛이나, 보호 시트의 접착제층의 두께에 따라 달라져야 한다. 오목한 영역(48)의 두께는 상기 언급된 크기로 제한되지 않으며 각각의 오목한 영역(48)은 에미터 영역(20)을 덮으며, 보호 시트와 웨이퍼간에 충분히 결합된 영역이 오목한 영역(48)의 일단부로부터 다이싱 위치(28)까지 확보되게 하는 크기이다. 오목한 영역(48)의 모양은 상기 언급된 요건이 충족되는 한 직사각형, 원형, 다각형, 타원형 등이 될 수 있다.

상기한 바와 같이 형성된 보호영역을 갖는 보호 시트는 도 3에 도시한 바와 같이 예 1과 동일한 방법으로 웨이퍼(21)에 부착된다. 이때, 보호 시트의 각각의 오목한 영역(48)이 보이기 때문에, 예 1과 같이 보호 시트 상에 마크하는 것은 필요하지 않다.

도 17은 보호 시트(22) 및 단일 소자의 웨이퍼(21)부의 개략 단면도이다. 오목한 영역(48)에서, 접착제층(24)의 움푹들어간 버르(47)에 의해 레벨 차가 발생되며, 결과적으로 접착제층이 에미터 전단부에 접촉하지 않는다.

다이싱한 후에, 예 1과 같이 UV 조사 및 박리 시트를 사용하여 보호 시트를 벗겨낸다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 각각의 에미터 영역과 각각의 보호 영역간 대응관계는 예 1과 동일하다.

이 예에서, 보호 시트가 웨이퍼에 부착된 때, 움푹들어간 버르(47)에 의해서 접착제층의 오목한 영역(48) 내에 발생된 레벨차 때문에 웨이퍼의 에미터 영역 상에 갭(49)이 형성되고, 결국, 잔류한 접착제가 게이트 개구로 침투하지 않는다. 더욱이, 에미터 표면 상에 잔류한 접착제가 없어 우수한 방출특성이 얻어진다.

예 5

이 예에서 보호 시트가 부착될 웨이퍼의 소자의 에미터 영역에 대응하는 영역에 오목부를 갖는 압착 도구를 보호 시트에 압력을 가하여 웨이퍼에 보호 시트 부착이 수행된 경우를 기술한다.

예 5를 첨부한 도면을 사용하여 기술한다. 여기서, 예 1에 공통되는 설명은 반복하지 않는다. 보호 시트로서, 아크릴형, 우레탄형 등의 접착제를 약 5 내지 20 ㎛의 두께로, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛ 두께의 기초 재료의 일측 상에 코팅함으로써 얻어진 것으로 예 1에 사용된 것과 유사한 시트가 사용된다.

도 18에 도시한 바와 같이, 오목부(52)를 갖는 압착 도구(51)를 사용하여 웨이퍼에 보호 시트(22)가 부착된다. 오목부(52)는 보호 시트(22)를 통해 압착 도구 (51)가 롤링될 웨이퍼(21)의 에미터 영역에 대응하는 압착 도구(51)의 표면 영역에 제공된다. 오목부(52)를 갖는 압착 도구(51)를 사용함으로써, 도 18에 도시한 바와 같이 웨이퍼의 일단부로부터 시작하여 보호 시트(22)가 압력하에서 웨이퍼(21)에 부착된다. 이 때, 웨이퍼(21)는 오목부(52)를 갖는 압착 도구(51)의 트랙에 대응하도록 배치되어야 한다. 한편, 보호 시트(22)는 웨이퍼(21) 및 오목부(52)를 갖는 압착 도구(51) 어느 것과도 정확하게 정렬될 필요는 없다.

도 19는 보호 시트(22) 및 단일 소자의 웨이퍼(21)부의 개략 단면도이다. 보호 시트(22)를 웨이퍼에 부착하기 위해서 오목부(52)를 갖는 압착 도구(51)가 보호 시트(22) 상에 롤링될 때, 오목부(52)에 대응하는 보호 시트(22)의 영역, 즉 에미터 영역(20)에 대응하는 보호 시트(22)의 압력감소된 영역(53)에서, 보호 시트 (22)의 접착제층(24)의 변형이 거의 없다. 그러므로, 게이트 개구로 접착제의 침투가 없으며 에미터와 접착제층간의 접촉이 방지될 수 있다.

오목부(52)의 크기는 소자의 크기가 2mm×2mm이고 에미터 영역의 직경이 0.1mm일 때 직경이 약 0.2 내지 0.5 mm이다. 오목부(52)의 깊이는 약 0.1 내지 1 mm이나, 보호 시트의 기초 재료과 접착제층의 두께에 따라 달라져야 한다. 오목부 (52)의 크기는 상기 언급된 크기로 제한되지 않으며, 압력 감소 영역(53)이 적합하게 감소된 압력을 가지며 보호 시트와 웨이퍼간의 충분한 결합 영역이 상기 압력 감소 영역(53)의 일단부로부터 다이싱 위치(28)까지 확보되게 하는 크기이다. 오목부(52)의 모양은 상기 언급된 요건이 충족되는 한 직사각형, 원형, 다각형, 타원형 등이 될 수 있다.

도 18은 오목부를 가지며, 호 형상 단면을 갖는 압착 도구(51)를 사용한 경우이다. 압착 도구는 표면에 오목부를 갖는 컬럼형(column-shaped) 롤러일 수도 있다.

다이싱 후에, 예 1과 같이 UV 인가 및 박리 시트를 사용하여 보호층을 벗긴다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 각각의 에미터 영역과 각각의 보호 영역간의 대응 관계는 예 1과 동일하다.

이 예에서, 압착 도구(51)의 오목부(52)(보호 시트(22)를 통해 에미터 영역 (20)에 대응하는)는 보호 시트(22)를 가압하지 않으므로, 에미터 영역(20)에 대응하는 보호 시트(22)의 압력없는 영역에서 접착제층(24)의 변형이 실제로 없다. 그러므로, 게이트 개구에 접착제 침투는 없으며, 에미터와 접착제층간의 접촉이 방지될 수 있다. 에미터 표면에 잔류한 접착제가 없으므로 우수한 방출 특성이 얻어질 수 있다. 더욱이, 압착 도구(51)의 오목부(52) 및 에미터 영역(20)이 서로에 대응한 위치를 갖는 한, 보호 시트의 팽창이나 수축에 무관하게, 보호 시트의 위치 설정은 필요하지 않다.

예 6

이 예에서 (1) 압력이 가해진 상태에서, 보호 시트가 부착될 웨이퍼의 소자의 에미터 영역에 대응하는 영역에 오목부를 갖는 압착 도구를 보호 시트에 부착하고(여기까지의 동작은 예 5와 동일하다), (2) 보호 시트를 변형하기 위해서 진공 펌프를 사용하여 압착 도구의 오목부를 배기하고 보호 시트가 에미터 영역을 덮는 오목한 영역을 갖게 함으로써, 보호 시트를 웨이퍼에 부착하는 경우를 기술한다.

첨부한 도면을 참조하여 예 6을 기술한다. 여기서, 예 5에 공통되는 설명은 반복하지 않는다. 보호 시트로서, 약 5 내지 20 ㎛의 두께의 아크릴형, 우레탄형등의 접착제를, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛ 두께의 기초 재료의 일측 상에 코팅함으로써 얻어진 것으로 예 1에 사용된 것과 유사한 시트가 사용된다.

도 20에 도시한 바와 같이, 보호 시트(22)는 오목부(55)를 갖는 압착 도구 (54)를 사용하여 웨이퍼(21)에 부착된다. 압착 도구(54)의 오목부(55)는 보호 시트(22)를 통해 압착 도구(54)가 롤링될 웨이퍼의 에미터 영역(20)에 대응하는 압착도구(54)의 표면 영역에 제공된다. 오목부(55)는 각각 바닥에 흡입 구멍(56)을 가지며, 이 흡입구멍(56)은 진공펌프나 배출기(evacuator)(도 20에 도시하지 않음)에 접속된다. 오목부(55)를 갖는 압착 도구(54)를 사용하여, 보호 시트(22)는 도 20에 도시한 바와 같이 웨이퍼의 일단부로부터 시작하여 압력이 가해져 웨이퍼(21) 상에 부착된다. 이 때, 흡입 구멍(56)은 오목부(55)의 일단부가 보호 시트(22)에 접촉하는 순간부터 오목부(55)의 타단부가 웨이퍼에 부착된 보호 시트(22)으로부터 분리되는 순간까지의 기간동안에만(예를 들면, 도 20에서 ON 구간) 진공 펌프에 접속된다. 흡입 구멍(56)이 진공 펌프에 접속되는 기간동안, 보호 시트(22)는 오목부(55)에 흡입되며, 도 20에서 OFF 구간은 진공 펌프에 접속되지 않는다. 압착 도구(54)가 보호 시트(22) 상에서 롤링할 때, OFF -> ON -> OFF가 반복되며, 보호 시트(22)가 흡입되고, 웨이퍼(21)에 보호 시트(22)의 부착이 진행되고 이 동안에 각각의 에미터 영역(20) 상에 갭이 형성된다.

이 경우, 웨이퍼(21)는 오목부(55)를 갖는 압착 도구(54)의 트랙에 대응하도록 배치되어야 한다. 한편, 보호 시트(22)는 웨이퍼(21) 및 오목부(55)를 갖는 압착 도구(54) 중 어느 것에 정확하게 대응하도록 배치될 필요는 없다.

도 21은 보호 시트(22) 및 단일 소자의 웨이퍼(21) 부분의 개략 단면도이다. 보호 시트(22)를 웨이퍼(21)에 부착하기 위해서 오목부(55)를 갖는 압착 도구(54)가 보호 시트(22) 상에서 롤링될 때, 보호 시트(22)는 압착 도구(54)의 오목부(55)에 대응하는 각각의 영역에서, 즉 각각의 에미터 영역(20) 근처에서, 배기에 기인하여 오목부(55)에 대응하는 형상을 취하게 되어, 각각의 에미터 영역(20)과 보호 시트(22)의 접착제층(24) 사이에 갭(57)이 형성된다. 에미터 영역(20)이 접착제층 (24)에 접촉되지 않기 때문에, 이들간에 접촉이 방지될 수 있다.

오목부(55)의 크기는 소자의 크기가 2mm×2mm이고 에미터 영역의 직경이 0.1mm일 때 직경이 약 0.2 내지 0.5 mm이다. 오목부(55)의 깊이는 약 0.1 내지 1 mm이나, 보호 시트의 기초 재료과 접착제층의 두께에 따라 달라져야 한다. 오목부 (55)의 크기는 상기 언급된 크기로 제한되지 않으며, 에미터 영역(20)을 덮도록 갭 (57)이 형성되고 보호 시트와 웨이퍼간에서 충분히 본딩된 영역이 상기 갭(57)의 일단부로부터 다이싱 위치(28)까지 확보되게 하는 크기일 수 있다. 오목부(55)의 모양은 상기 언급된 요건이 충족되는 한 직사각형, 원형, 다각형, 타원형 등이 될 수 있다.

도 20은 오목부(55)를 가지며, 단면이 호 형상인 압착 도구(54)를 사용한 경우이다. 압착 도구는 표면에 오목부를 갖는 기둥 모양 롤러일 수도 있다.

다이싱 후, 예 1과 같이 UV 부착 및 해제 시트를 사용하여 보호층을 벗긴다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다. 각각의 에미터 영역과 각각의 보호 영역간의 대응관계는 예 1과 동일하다.

이 예는 예 5에 기술된 효과에 더하여, 다음의 효과를 갖는다. 보호 시트 (22)는 압착 도구(54)의 오목부(55)에 대응하는 각각의 영역에서, 즉 각각의 에미터 영역(20) 근처에서, 진공 배기로 인해 오목부(55)에 대응하는 형상을 취하게 되어, 각각의 에미터 영역(20)과 보호 시트(22)의 접착제층(24) 사이에 갭(57)이 형성된다. 결국, 에미터와 접착제층간의 접촉이 신뢰성 있게 방지될 수 있으며, 에미터 표면 상에 잔류 접착제가 없이 우수한 방출 특성이 얻어질 수 있다.

예 7

합성수지막의 일측 상에, UV-경화 접착제 및 유리, 세라믹 등의 미세 입자의 균일한 혼합물을 코팅함으로써 얻어진 보호 시트를 사용한 경우를 기술한다.

첨부한 도면을 참조하여 예 7을 설명한다. 여기서, 예 1에 공통되는 설명은 반복하지 않는다. 도 22에 도시한 바와 같이, 예 1에 사용된 것과 유사한 시트 (60)로서, 약 5 내지 20 ㎛의 두께의 아크릴형, 우레탄형 등의 접착제층(62)을, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 등으로 만들어진 약 50 내지 100 ㎛ 두께의 기초 재료(61)의 일측 상에 형성함으로써 얻어진 것이 사용된다. 증요한 것은 접착제층(62)의 두께의 약 10 내지 90 %의 직경을 갖는 유리 미소구들(microspheres)이 접착제층(62)에 균일하게 체적으로 약 50%의 용량으로 혼합된다. 이 예에서도 보호 시트는 프레임에 고정될 필요는 없다.

이러한 보호 시트(60)를 웨이퍼(21)에 부착할 때, 부착 장치의 베이스 위에 웨이퍼(21)을 위치맞춤 상태로 놓고, 이를 사이에 수 밀리미터의 간격을 두고, 보호 시트(60)를 웨이퍼(21) 위에 접착제층(62)을 아래로 하여 놓는다. 이 경우 정렬은 필요없다.

다음에, 지그(예를 들면, 표면이 연고무 등으로 만들어진 롤러)는 보호 시트 (60)의 일단부로부터 시작하여 압력을 가하면서 보호 시트(60) 상에서 회전되고, 이에 의해서 보호 시트(60)는 이들 계면 사이에서 기포 없이 웨이퍼(21)에 부착될 수 있다. 도 22는 보호 시트(60)와 단일 소자의 웨이퍼(21) 부분의 개략 단면도이다. 도 23은 에미터 영역(20)에서 보호 시트(60)의 작용을 설명하는 단면도이다. 도 23에서, 이 예에서의 보호 시트(60)의 작용을 개념적으로 설명한다. 그러므로 도 23에 나타낸 여러 가지 재료의 크기 관계는 실제 응용에서 사용되는 것과는 다르다. 부착제층(62)은 웨이퍼(21)에 완전히 접촉되어 있으나, 웨이퍼로의 보호 시트의 부착을 위해서 접착제층(62)에 인가된 압력이 기초 재료(61)와 웨이퍼(21) 사이에서 대부분이 접착제층(62)에 존재하는 미소구에 의해서 감소되기 때문에, 상기 층의 접착제는 보호 시트(60)에 인가된 압력의 일부만을 받는다. 그러므로, 미소 구(63)가 없는 경우와 비교하여 접착제층(62)의 유동은 매우 경미하다. 에미터 영역(20)에서, 특히 게이트 개구로의 접착제 침투가 억제되고 에미터와 접착제간의 접촉이 방지될 수 있다.

다이싱 후, 예 1과 같이 UV 인가 및 박리 시트를 사용하여 보호층을 벗긴다. 이 예에서도, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(21)의 이면으로부터 다이싱이 가능하다.

이 예에서, 유리는 미소구(63)용 재료로서 사용된다. 미소구용 재료는 유리한 제한되는 것이 아니고, 함께 사용된 접착제와 비교하여 높은 경도(높은 강도)를 갖는 것이면 합성수지, 금속, 세라믹 등도 사용될 수 있다. 특히 탄화규소 등의 미소 입자가 사용될 때, 이들은 보통 연마 입자로서 사용되기 때문에, 이들은 상기 언급된 접착제의 유동방지 효과 외에 다이싱 블레이드(dicing blade)에 대한 드레싱(dressing) 효과를 가질 수 있다. 보호 시트와 같은 플라스틱막을 회전 숫돌을 사용하여 절단할 경우, 블레이드 등의 부하에 의해 야기되는 문제들이 항상 발생한다. 그러나, 이 경우 이들 문제는 완화되거난 피할 수 있다.

이 예는 특정 미소 입자(재료, 크기 및 함유량) 및 특정 보호 시트(기초 재료 및 접착제층의 두께 및 재료)를 사용하는 특정한 경우에 대해 설명하였다. 미소 입자 및 보호 시트는 상기한 것으로 한정되는 것이 아니며, 동일한 효과를 제공할 수 있는 미소 입자 및 보호 시트의 다른 조합이 있다.

이 예에서, 미소구(63)는 보호 시트에 인가된 압력을 흡수하기 때문에, 접착제층(62)의 변형은 경미하다. 에미터 영역(20)의 상측에서, 게이트 개구로의 접착제의 침투(유동)이 억제되고, 이에 의해서, 에미터와 접착제층간의 접촉이 방지될 수 있고, 결국, 에미터 표면 상에 잔류하는 접착제가 없고 우수한 방출특성이 얻어질 수 있다. 더욱이, 미소구(63)가 접착제층에 균일하게 혼합되므로, 보호 시트의 정렬은 필요없다.

Claims

1매의 웨이퍼상에 복수 형성된 전계 방사 냉음극의 표면에 접착제 부착 보호시트를 부착하고, 다이싱에 의해 개개의 소자로 분할하는 공정을 포함하는 전계 방사 냉음극 제조 방법에 있어서,

상기 보호 시트를 보호 시트용 프레임에 고정하고, 상기 전계 방사 냉음극의 각 에미터영역에 상당하는 부분에 접착제의 유동방지수단을 설치한 후에. 상기 보호 시트를 상기 보호 시트용 프레임에 고정된 상태 그대로, 위치를 맞추어 상기 웨이퍼 표면에 부착시키는 것을 특징으로 하는 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 1 항에 있어서, 상기 보호 시트용 프레임은 정렬 수단을 구비하고,

상기 접착제의 유동 방지 수단의 형성, 및 웨이퍼로의 상기 보호 시트의 부착은 상기 정렬 수단을 이용하여 실행되는 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 1 항에 있어서, 상기 접착제의 유동 방지 수단은, 상기 접착제층의 접착제로 광경화(photo-curing) 접착제를 사용하고, 웨이퍼에 상기 보호 시트를 부착하기 전에, 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 상기 접착제층의 영역에 광을 조사하여 이들 영역을 경화하여 얻어진, 상기 보호 시트의 접착제층의 경화된 영역인 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 1 항에 있어서, 상기 접착제 유동 방지 수단은, 상기 보호 시트의 접착제층의 접착제보다 높은 강도를 갖는 물질로 만들어진 박막을, 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 상기 접착제층의 각 영역 상에 형성하거나, 상기 접착제층의 상기 영역에 호일(foil)을 부착함으로써 형성된 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 4 항에 있어서, 상기 박막 또는 호일은, 금속, 유리, 세라믹 또는 합성수지로 만들어진 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 1 항에 있어서, 상기 접착제 유동 방지 수단은, 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 영역을 제외하고 상기 보호 시트의 기초 재료의 영역에만 접착제를 코팅하거나, 상기 기초 재료의 전체 표면 상에 접착제를 코팅하고, 얻어진 보호 시트를 웨이퍼에 부착하기 전에, 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 영역들만 접착제를 제거함으로써 형성된, 상기 보호 시트의 접착제층의 접착제가 없는 영역인 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 1 항에 있어서, 상기 접착제 유동 방지 수단은, 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 상기 접착제층의 영역에 대해 볼록한 도구(convex tool)를 눌러 형성된, 상기 보호 시트의 접착제층의 함몰된 오목한 영역들인 전계 방사 냉음극 제조 방법.

기초 재료 및 그 위에 형성된 접착제층을 포함하는 보호 시트를, 복수의 전계 에미터가 표면에 형성된 웨이퍼에 부착하는 단계와, 이 후 개개의 전계 에미터를 얻기 위해서 상기 결과로 나온 물질을 다이싱하는 단계를 포함하는 전계 방사 냉음극을 제조하는 방법으로서,

상기 웨이퍼 상의 상기 보호 시트의 부착은 음극의 각 에미터 영역에 대응하는 위치에서 오목한 부분을 갖는 압착 도구(pressing too)를 사용하여 행해지는 전계 방사 냉음극 제조 방법.

제 8 항에 있어서, 상기 웨이퍼로의 상기 보호 시트의 부착은, 상기 압착 도구의 각 오목한 부분의 내부를 진공으로 만들어, 상기 보호 시트를 변형하여 그 안의 오목한 영역을 형성함으로써 행해지는 전계 방사 냉음극 제조 방법.