JP2009158145A - 基板処理装置、基板処理方法、高電圧デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理電極への異物の付着・堆積を正確に検出し、正常な耐圧処理の実施を可能とする技術を提供する。
【解決手段】処理電極を処理対象基板に対向させた状態で、前記処理電極と前記処理対象基板との間に電圧を印加することによって、前記処理対象基板上の異物を除去する基板処理を行う基板処理装置において、基準電極と、前記処理電極と前記基準電極の少なくとも一方を移動させることによって、前記処理電極を前記基準電極に対向させる移動機構と、前記処理電極を前記基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査する検査手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像表示装置を構成する基板を処理する基板処理装置および基板処理方法に関する。また本発明は、高電圧デバイスの製造方法に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、放電現象による蛍光体の発光を利用したプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電界放出素子や表面伝導型放出素子などの電子放出素子を利用したディスプレイなどが知られている。

一般に、電子放出素子を利用したディスプレイでは、電子放出素子が配置された背面基板（リアプレート）と、蛍光体層が設けられた前面基板（フェースプレート）とが用いられる。画像を表示する際は、蛍光体層にアノード電圧が印加される。電子放出素子から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数ｋＶ以上望ましくは５ｋＶ以上に設定することが必要となる。

上記のように、アノード電圧として高電圧を印加した場合、前面基板と背面基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。放電が起こると、瞬間的に１００Ａ以上もの電流が流れることがあり、電子放出素子、蛍光面、駆動回路の破壊あるいは劣化が起こりうる。このような放電のダメージは致命的な製品不良につながるため、長期に渡り放電が起こらないような対策を施す必要がある。なお、放電を起こすことなく印加できる電圧を「耐圧」と称することにする。

放電を抑制する方法としては、前面基板および背面基板上に残留する異物を除去して耐圧を向上させる処理方法（以下、「耐圧処理」とよぶ。）が知られている。例えば、特許文献１には、基板の耐圧処理方法として、真空雰囲気中で基板と処理電極とを対向配置し、これら基板と処理電極との間に電界を印加して基板を電界処理する方法が開示されている。この方法によれば、基板に残留した異物、突起等を処理電極に吸着して除去し、放電発生の要因を取り除くことができる。この基板を用いて画像表示装置を構成することにより、耐圧特性の向上を図ることが可能となる。
特開２００３−３０３５４５号公報

上述した耐圧処理において、処理電極の表面に予め異物が付着している場合、あるいは、耐圧処理を繰り返した結果、基板から取り除いた異物が処理電極に堆積した場合は、耐圧処理効果が低下し、必要な基板の耐圧が確保できなくなってしまう。処理効果が低下する原因の一つは、処理電極表面に付着した異物が処理対象基板へ戻ることにある。また、他の原因には、処理電極に付着した異物から生じる電界放出電流（フィールドエミッション電流）による処理電界の低下がある。例えば、体積抵抗１０^１０Ω・ｃｍ、厚さ０．１ｃｍのガラスを誘電体として用いた場合、誘電体表面に付着した異物から１ｎＡ、ビーム断面積１０^−６ｃｍ^２の電界放出電流が放出されたとすると、概算ではガラス中で１０ｋＶオーダの電圧降下が生じる。なお、われわれの行ったよりよい近似計算によるとガラス中での電圧降下が問題になるのは１０ｎＡ〜１μＡの範囲内にある。この誘電体内での電
圧降下は付着した異物の対向する位置における処理対象基板の表面電位の低下をもたらし、処理効果を低減させることになる。

耐圧処理における他の課題は、製造工程上の原因により処理対象基板の一部に付着力の弱い（脱落・剥離しやすい）領域があると、耐圧不良の基板であったとしても、耐圧処理を継続してしまうことにある。そのような基板であっても、不良を検出できなければ後工程（組立工程等）へと進んでしまうために、パネル生産率の低下をもたらす。また、処理対象基板に付着力の弱い領域があると処理電極に脱落した異物が数多く堆積してしまい、処理電極のメンテナンス（交換あるいは表面クリーニング）頻度の増加をもたらす。したがって、表面に付着力の弱い領域をもつ処理対象基板に対しては耐圧処理をただちに中止し、その基板を不良品として処理する必要がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、処理電極への異物の付着・堆積を正確に検出し、正常な耐圧処理の実施を可能とする技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用する。

第１の発明は、処理電極を処理対象基板に対向させた状態で、前記処理電極と前記処理対象基板との間に電圧を印加することによって、前記処理対象基板上の異物を除去する基板処理を行う基板処理装置において、
基準電極と、
前記処理電極と前記基準電極の少なくとも一方を移動させることによって、前記処理電極を前記基準電極に対向させる移動機構と、
前記処理電極を前記基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査する検査手段と、
を備えることを特徴とする基板処理装置である。

第２の発明は、処理電極を処理対象基板に対向させた状態で、前記処理電極と前記処理対象基板との間に電圧を印加することによって、前記処理対象基板上の異物を除去する基板処理工程と、
前記基板処理工程の前または後において、前記処理電極と基準電極の少なくとも一方を移動させることによって、前記処理電極を前記基準電極に対向させる移動工程と、
前記処理電極を前記基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査する検査工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法である。

第３の発明は、高電圧デバイスの製造方法であって、
高電圧デバイスを構成する基板を処理電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基板との間に電圧を印加することによって、前記基板上の異物を除去する基板処理工程と、
前記基板処理工程を経た前記基板を用いて高電圧デバイスを組み立てる工程と、
を有しており、
前記基板処理工程で用いる前記処理電極は、前記処理電極を基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査した処理電極である高電圧デバイスの製造方法である。

本発明によれば、処理電極への異物の付着・堆積を正確に検出し、正常な耐圧処理の実施が可能である。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

本発明の基板処理方法および基板処理装置は、画像表示装置の前面基板または背面基板に耐圧処理を施すためのものである。画像表示装置としては、電子放出素子を用いる画像表示装置が好適である。電子放出素子としては、電界放出素子、表面伝導型放出素子、ＭＩＭ型素子などを用いることができる。以下の実施形態では、表面伝導型放出素子を備える画像表示装置を例に挙げて説明を行う。

＜画像表示装置の構成＞
図１および図２は、表面伝導型放出素子を備える画像表示装置を示している。図１は、画像表示装置の表示パネルの斜視図であり、図２は、表示パネルの断面図である。

図１および図２に示すように、表示パネルは、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を備える。これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。前面基板１１および背面基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１３を介して接合される。これにより、内部が１０^−５Ｐａ程度の高真空に維持された平面型の真空外囲器１０が構成される。

側壁１３は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２３により、前面基板１１の周縁部および背面基板１２の周縁部に封着される。

真空外囲器１０の内部には、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、例えば、ガラスからなる複数の板状の支持部材（スペーサ）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の長辺と平行な方向に延在しているとともに、短辺と平行な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、支持部材１４の形状については特にこれに限定されるものではなく、柱状の支持部材を用いてもよい。

前面基板１１の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１５が形成されている。この蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青に発光する蛍光体層１６、および遮光層１７を並べて構成される。これらの蛍光体層はストライプ状、ドット状あるいは矩形状に形成されている。蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム等からなるメタルバック２０およびゲッター膜２２が順に形成されている。

背面基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６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表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は複数列および複数行に配列され、対応する蛍光体層とともに画素を形成している。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。背面基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。

画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０に例えば８ｋＶのアノード電圧を印加する。電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。

＜第１実施形態の基板処理装置＞
この発明の第１実施形態について説明する。図３は、第１実施形態に係る基板処理装置２の構造例を示した図である。図３において基板処理装置２は、真空処理槽（真空チャンバ）６０を備えている。真空処理槽６０内には、処理対象すなわち監視対象となる基板（処理対象基板）６１が載置される矩形板状の基板保持部（基板保持手段）６２が設けられている。また、基板保持部６２に対向するように、矩形板状の処理電極６３が設けられている。処理電極６３の平面積は、基板６１の平面積よりも小さい。例えば本実施形態では、処理電極６３の幅（図３において紙面に垂直な方向の寸法）は基板６１の幅よりもやや大きく、処理電極６３の長さ（図３において左右方向の寸法）は基板６１の長さの１０分の１程度である。処理電極６３は、例えば、表面にＩＴＯがコーティングされたガラス板からなる。処理電極６３は、誘電体であるガラス面を基板６１に向けて配置される。この基板処理装置２は、基板６１および基板保持部６２を処理電極６３に対して相対的に平行移動するための第１の駆動機構６４を備えている。

更に、真空処理層６０内には、導電性を有する第３の電極６５（以下、基準電極６５とよぶ。）が設けられている。基準電極６５は、図示しない絶縁体を介して、第２の駆動機構６６（移動機構）に保持されている。基準電極６５は例えばＳＵＳからなり、そのサイズは処理電極６３とほぼ同じである。基準電極６５は、清浄な（つまり異物がほとんど付着していない）表面を有しており、後述する処理電極６３の検査処理に利用される。第２の駆動機構６６は、処理電極６３と対向する位置（以下、検査位置とよぶ。）に基準電極６５を移動させることが可能である。基準電極６５は、検査位置にあるときにリード６７と電気的に接続する。このリード６７は基板６１および基板保持部６２には接触せず、基準電極６５のみと接続可能である。

基板処理装置２は、高電圧電源６８を備える。高電圧電源６８は、真空処理槽６０に取り付けられたフィードスルー６９ａを経由して処理電極６３に電気的に接続される。高電圧電源６８から処理電極６３に対して電圧が供給されるようになっている。また、基板６１は基板保持部６２を経由して真空処理槽６０に電気的に接続され、真空処理槽６０は電気的に接地されている。リード６７は真空処理槽６０に取り付けられたフィードスルー６９ｃを経由して真空処理槽６０外部に引き出され、そこで更に微小電流計７０を経由して接地部に電気的に接続されている。この微小電流計７０としては、電流１μＡ以下の感度を有する電流計を好ましく用いることができる。そして、微小電流計７０のデータ出力端子には、信号線を通して制御・データ処理用のパーソナルコンピュータ７１が接続されている。本実施形態では、パーソナルコンピュータ７１および微小電流計７０が、処理電極表面の異物付着状態を検査する検査手段を構成している。

（基板の耐圧処理）
次に、この基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。

まず、処理対象となる基板６１を、例えば電気的なチャッキングにより基板保持部６２の上に載置する。その後、図示しない排気装置により真空処理槽６０の内部を１０^−５Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気し真空雰囲気とする。続いて、高電圧電源６８により処理電極６３にパネル定格以上の電圧を印加する。そして、その電位状態を保ったまま、第１の駆動機構６４により基板６１を図３の矢印方向に移動させる。処理電極６３によって基板６１の全面を走査することにより、基板６１の全面に耐圧処理（基板処理）を施す。すなわち、処理電極６３を基板６１に対向させた状態で、処理電極６３と基板６１との間に高電圧（高電界）を印加することによって、基板６１上に付着した異物（微粒子など）が基板６１から剥がれ、処理電極６３に捕捉される。この作用により、放電要因である基板６１上の異物が除去され、基板の耐圧が向上する。

（処理電極の検査処理）
上述した耐圧処理を繰り返すと、基板６１から除去された異物が処理電極６３の表面（ガラス面）に堆積していき、耐圧処理効果の低下をまねく。また稀に処理電極６３に原始的に異物が付着していることもあり、所望の耐圧処理効果が得られないこともある。それゆえ、必要に応じて処理電極６３の交換やクリーニングが必要となるが、従来は処理電極表面の異物付着状態を正確に把握する手段がなく、処理電極６３の適切な交換（クリーニング）時期を判断するのが難しかった。そこで、本実施形態では、以下に述べる手法で処理電極６３の表面の異物付着状態を検査する。

図４は、処理電極６３の検査処理を示す図である。

基板６１の耐圧処理終了後、第１の駆動機構６４が基板６１を処理電極６３から退避させる。そして、第２の駆動機構６６が基準電極６５を検査位置まで移動させ、基準電極６５を処理電極６３に対向させる。このとき、基準電極６５は処理電極６３に対して平行に配置される。検査時の基準電極６５と処理電極６３の間隔は、耐圧処理時の基板６１と処理電極６３の間隔とほぼ同じに設定されている。また、この検査位置において基準電極６５はリード６７と電気的に接続される。

図４の状態で、高電圧電源６８から処理電極６３に高電圧を印加する。基準電極６５の表面は清浄であるため、処理電極６３の表面も清浄な場合には、微小電流計７０においてほとんど電流が観測されない。これに対して、処理電極６３の表面に異物が堆積している場合には、その異物から電界放出電流が発生するため、処理電極表面が清浄な場合に比べて有意に大きい電流が観測される。典型的には、微小電流計７０の計測値のＤＣ成分が増加することになる（図７Ｃ参照）。このように、本実施形態では、清浄な表面をもつ基準電極を用いて検査処理を行うので、処理電極表面の異物堆積に起因する電流増加を精度良く検知でき、処理電極６３の異物付着状態を正確に判断可能である。

処理電極６３の検査処理中の電流値（計測値）は、パーソナルコンピュータ７１の画面にグラフ表示される。そして、電流値があらかじめ決められた閾値を超えた場合には、パーソナルコンピュータ７１から高電圧電源に電圧印加信号が送られて高電圧電源からの高圧の供給が停止される。外部機器として高電圧電源からの高圧の供給を制御する状態制御盤（不図示）が用いられている場合は、パーソナルコンピュータ７１から状態監視盤にインターロック信号が送られて、高圧の供給が停止される。また、電流値があらかじめ決められた閾値を超えた場合には、パーソナルコンピュータ７１の画面に異常を示す表示（アラーム表示）が出力される。また外部機器として状態表示灯などの警告装置が用いられている場合は、パーソナルコンピュータ７１から警告装置にアラーム信号が出力され、警告装置を動作させる。これにより作業員に、処理電極６３の交換またはクリーニングが必要であることを通知する。そして、次の基板に対する耐圧処理を中止し、処理電極６３の交換あるいはクリーニングが施される。

基準電極６５による検査の結果、処理電極６３からの異物の除去の必要が無いと判断されれば、クリーニングは行わない。次の処理対象基板が真空チャンバ６０内の基板保持部６２に設置され、処理電極６３による次の処理対象基板への電圧印加が行われる。

このようにして、処理電極表面の状態を適切に監視することができる。そのため、処理電極６３への異物の付着があり、メンテナンスが必要な状態が発生した直後に、処理電極のメンテナンス（交換あるいは表面クリーニング）を行うことが可能になり、耐圧処理効果の改善や商品歩留まりの向上をもたらすことができる。

この実施形態では、図３および図４に示すように、耐圧処理時および処理電極検査時に、処理電極６３に対して高電圧が印加される。そのため、基板６１を接地電位に保ったまま耐圧処理することが可能になる。また基板６１を基板保持部６２および真空処理槽６０と電気的に絶縁状態に保つことが不要になる。さらに、基板６１を真空処理槽６０に電気的に直接接続することが可能になる。よって、構造が大幅に簡略化、小型化できる。

しかし、構造の複雑化、大型化を厭わなければ、処理電極６３を接地電位とし、基板６１および基準電極６５に高電圧を印加するようにしてもよい。そのような構成でも、高電圧電源、基準電極、処理電極および真空処理槽（接地部）の電気的回路ループ内に微小電流計を配備することにより、処理電極の監視は可能である。

処理電極６３と基準電極６５の間の電流検知は、微小電流計が回路ループ内のどの位置にあっても可能である。ただし、好ましくは、微小電流計が、処理電極６３と基準電極６５のうち接地電位側となる方と、接地部（真空処理漕）と、の間に設けられているとよい。もし高電圧電源側に微小電流計が設けられていると、電流計の入力部に高電圧が入力されることになる。この場合は、微小電流計を周辺から浮遊電位に設定する必要や、電気遮蔽などを施すことが必要になる。微小電流計を処理電極６３や基準電極６５に対して接地部側に取り付けると、これらの対策は不要となるので、装置構成が簡略になる。

また、この実施形態では、基準電極６５を第２の駆動機構６６に取り付け、処理電極６３に対して平行方向に移動させているが、この構成に限らない。たとえば基準電極６５を垂直方向に移動させて検査位置に配備してもよい。また、基準電極６５を第１の駆動機構６４上に基板６１と並べて取り付け、一緒に移動させて耐圧処理および処理電極の検査処理を行うのでもよい。また、基準電極として処理電極とほぼ同じ大きさのものを用いているが、小型の電極を走査して処理電極の状態を監視するのでもよい。更には、処理電極６３と、基板６１あるいは基準電極６５が相対的に移動するのであればよい。たとえば、処理電極６３を別の駆動機構に取り付け、処理電極を移動させて耐圧処理および処理電極の検査処理を行うのでもよい。

また、この実施形態では、耐圧処理の後に処理電極の検査処理を実行したが、耐圧処理の前に検査処理を実行するものであってもよい。

また、この実施形態では、処理対象基板よりも小さなサイズの処理電極を用いたが、処理対象基板と同じかそれよりも大きいサイズの処理電極を用いてもよい。

以上の基板処理方法によって処理された基板を用いて高電圧デバイスの組み立てを行う。ここで高電圧デバイスとは、１ｋＶ以上の電位差がデバイス内部の電極間に生じるデバイスである。具体的には、電子源と、その電子源が出力する電子を加速するアノードと、加速された電子が照射されることで発光する蛍光体と、を有する画像表示装置を挙げることができる。電子源とアノードとの間には１ｋＶ以上の電位差を与えることで好適な画像を表示することができる。

＜第２実施形態の基板処理装置＞
第２実施形態の基板処理装置では、基板処理（耐圧処理）の異常を検知する異常検知手段を設ける。その他の構成は第１実施形態のものとほぼ同様である。以下では、最初に比較例として従来の基板処理装置における異常検知手法を説明し、そのあとで本実施形態における異常検知手法を説明する。

（従来の異常検知手法）
図５は、従来の基板処理装置の構成を示している。

図５に示すように、基板処理装置３０は、真空処理槽として機能する真空チャンバ３２およびこの真空処理槽内を真空排気する排気装置３３を備えている。真空処理槽３２内には、処理対象あるいは監視対象となる基板３４が載置される矩形板状の基板載置部３６、および基板載置部と隙間を置いて対向配置された矩形板状の処理電極３８が配設されている。基板載置部３６および処理電極３８は、基板３４よりも大きな平面積を有している。また、処理電極３８は、例えば、表面にＩＴＯがコーティングされたガラス板からなり、ガラス面を基板３４に向けて配置される。更に、基板処理装置３０は、高電圧電源４０を備え、真空チャンバ３２に取り付けられたフィードスルー３９ａを経由して基板３４に電気的に接続され、電圧が供給されるようになっている。また、処理電極３８は、真空チャンバ３２に取り付けられたフィードスルー３９ｂを経由して接地部に電気的に接続され、接地状態となっている。

図５に示すように、真空チャンバ３２の天井壁上には、図示しない透孔を通して複数の光検出器４２が配設され、処理電極３８と対向している。すなわち、光検出器４２は、処理電極３８に対し基板３４と反対側に配置されている。

また、光検出器４２の感度を上げるため、真空処理槽３２全体は所望の遮光処理が施されている。

各光検出器４２は電源ケーブル４４を介して電源４６に接続されているとともに、信号ケーブル４８を介して信号処理部５０に接続されている。この信号処理部５０は、制御部としてのパーソナルコンピュータ５１に接続されている。

次に、この基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。

まず、処理対象となる基板３４を基板載置部３６の上に載置した後、排気装置３３により真空処理槽３２の内部を１０^−５Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気し真空雰囲気とする。この状態で、高電圧電源４０により基板３４と処理電極３８との間に定格以上の電圧を印加し、基板３４をコンディショニングする。すなわち、基板３４に電圧を印加することにより、基板３４上に付着した微粒子が基板から剥がれて放出し、処理電極３８に捕捉される。

そして、微粒子が処理電極３８に捕捉される際、微粒子は衝突によって微小放電を発生し、あるいは処理電極３８表面の衝突部を励起することによって、微小な光を発する。ここで、処理電極はＩＴＯとガラスという光を透過する材料で構成されているため、光検出器４２により微小光を検出することができる。検出された微小光は電気信号に変換され、信号処理部５０へ送られる。信号処理部５０では微小光から変換された電気信号の大きさがある決められた値（閾値）以上であるかどうか識別され、閾値以上であればトリガ信号が生成されてパーソナルコンピュータ５１に送られる。パーソナルコンピュータ５１は、トリガ信号を受け取ると、発光強度や発光点を示す画像を表示し、インターロック信号あるいはアラーム信号を発生させる。

（従来技術の問題）
従来の基板処理装置では、次のような問題が生じていた。すなわち、従来例では微小な光の検出によっているため、放電起因以外の迷光あるいは発光により著しく感度（Ｓ／Ｎ）が低下する。そのため、真空チャンバ３２には外部からの光（迷光）の進入を防ぐために遮光が必要であり、一般的に基板や電極の設置状況を確認するために設けられる覗窓などは使用することができない。また、真空状態を監視するためのイオンゲージも検出線が発光するため使用不可となる。万一、耐圧処理中に真空リークが発生してしまうと、基板
と処理用電極の間で大放電が発生してしまうので、真空状態の監視は必要である。

さらに、処理対象基板に電圧を供給するための接触子と処理対象基板の接触部において接触抵抗が要因として準安定的な発光が発生してしまうと、この発光と放電の識別が著しく困難になる。

したがって、このように放電起因以外の光の進入・発生を抑制することは非常に困難であり、放電監視に必要な感度を確保できないという問題がある。

基板の状態を評価するその他の方法としては、いくつかの例を文献に見ることができる。例えば、第１の文献「J.Phys.D:Appl.Phys.,10(1977)p.1693」では、ドリフトディテクタと呼ばれる検出器によって、検出器表面の金属メッシュを通過した粒子の電荷量と質量を求めている。また、第２の文献「IEEE rans.Elec.Insul.,28(1993)P.481」では、部分
放電計様の装置で微粒子の電荷移動を検知している。

しかしながら、これらの方法は何れも微粒子の移動を電気信号として検出するものである。しかしながら、出力される電気信号量は微小であってＳ／Ｎが悪く、精度良い検出をすることが困難である。また、これらの方法は何れも突発的な微粒子の移動、すなわちパルス状の電気信号を検出するものであって、処理用電極表面に付着した異物から発生する直流的な電界放出電流を検出することは不可能である。

（第２実施形態の異常検知手法）
図６は、本発明の第２実施形態に係る基板処理装置１の構成例を示した図である。図６において基板処理装置１は、真空処理槽として機能する真空チャンバ３２、およびこの真空チャンバ内を真空排気する排気装置３３を備えている。真空チャンバ３２内には、処理対象となる基板３４が載置される矩形板状の基板載置部３６、および基板載置部と隙間を置いて対向配置された矩形板状の処理電極３８が配設されている。基板載置部３６および処理電極３８は、基板３４よりも大きな平面積を有している。処理電極３８は、例えば、表面にＩＴＯがコーティングされたガラス板からなり、ガラス面を基板３４に向けて配置される。

基板処理装置１は、高電圧電源４０を備える。高電圧電源４０は、真空チャンバ３２に取り付けられたフィードスルー３９ａを経由して基板３４に電気的に接続される。高電圧電源４０から基板３４に対して電圧が供給されるようになっている。また、処理電極３８は、真空チャンバ３２に取り付けられたフィードスルー３９ｂを経由して接地部に電気的に接続され、接地状態となっている。

この実施形態では、図６に示すように、フィードスルー３９ｂと接地部の間に微小電流計５２（第２の電流計）が挿入されている。微小電流計５２は、処理電極３８から接地部に流れる微小電流（すなわち、耐圧処理時（基板処理時）に処理電極３８と基板３４の間を流れる電流）が測定できるようになっている。この微小電流計５２として、電流１μＡ以下の感度を有する電流計を好ましく用いることができる。そして、微小電流計５２のデータ出力端子には、信号線を通して制御・データ処理用のパーソナルコンピュータ５１が接続されている。本実施形態では、パーソナルコンピュータ５１と微小電流計５２とが、基板処理の異常を検知する異常検知手段を構成している。

次に、この基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。

まず、処理対象となる基板３４を基板載置部３６の上に載置する。その後、排気装置３３により真空チャンバ３２の内部を１０^−５Ｔｏｒｒ程度の真空度に排気し真空雰囲気と
する。この状態で、高電圧電源４０により基板３４と処理電極３８との間に定格以上の電圧を印加し、基板３４をコンディショニングする。すなわち、基板３４に電圧を印加することにより、基板３４上に付着した微粒子が基板から剥がれて放出し、処理電極３８に捕捉される。この作用により基板はコンディショニング（耐圧処理）され、放電要因が取り除かれる。

電圧印加により基板から異物が剥れる形態には、大きく分けて次の２つがある。（１）プロセスにおける混入物など、外的要因にて基板に付着した異物（通常、数１０μｍ以下）が剥れる場合。（２）処理対象基板上に形成されたパターンの一部（数１０μｍ以上）が付着力が弱いために剥れる場合。これらはいずれも電界にて誘起された電荷をもった状態で基板３４から処理電極３８に移動する。よって、これに伴い微小な電流が流れるが、前者は基板の機能を損なう剥れでないため、電流の測定対象とはならない。一方、後者においては、基板の機能を損なう上、剥離部分から繰り返し剥れが続くため、耐圧処理を行っても耐圧を保証できなくなる。

耐圧処理において、微小電流計５２から出力される電流の時間変化を図７Ａ〜図７Ｃに示す。図７Ａは、正常に耐圧処理がされている場合の電流波形である。耐圧処理開始（電圧印加開始）時刻を時間０に採っている。電圧印加を開始して数秒から数１０秒の間には、基板と処理電極の間のキャパシタンス（Ｃ）に対して流れる誘導電流が現れ、数１００μＡの電流が流れる。この誘導電流は、このキャパシタンス（Ｃ）と電圧を印加するための回路上の抵抗（Ｒ）からなる時定数ＣＲにより減衰する。したがって、基板処理の監視は、この時定数が経過したのち、すなわち、数秒から数１０秒経過したのち、を対象とする。

基板が正常に処理されている場合は、基板から剥れる異物のサイズは数１０μｍ程度以下であり、これらの移動に伴う電流はノイズレベル（数ｎＡ）以下であって、グラフ上には現れない。

一方、基板上のパターンの一部が剥れるような場合について図７Ｂを用いて説明する。このグラフでは図７Ｂの時間軸において誘導電流の影響がなくなった後の時間領域を拡大して示している。パターンの一部が剥れた場合は、剥離異物のサイズが大きいために移動する電荷量も対応して大きくなる。このような場合は図７Ｂのように、数１０ｎＡから数μＡ程度の電流がバースト的に現れる。

このような耐圧処理時の電流値は、耐圧処理中、パーソナルコンピュータ上にグラフ表示される。検出された電流値に基づいて高圧の印加を停止する処理は具体的には以下のようにおこなう。すなわち、電流値があらかじめ決められた第２の閾値を超えた場合には、パーソナルコンピュータから高電圧電源に電圧印加停止信号が送られて高電圧電源からの高圧の供給は停止される。高電圧電源からの高圧の供給を制御する状態制御盤（不図示）を用いる場合は、パーソナルコンピュータから状態監視盤にインターロック信号が送られて、高電圧電源からの高圧の供給が停止される。また、電流値があらかじめ決められた第２の閾値を超えた場合には、パーソナルコンピュータ画面に異常をしめす表示（アラーム表示）がなされる。これにより作業員に異常が生じたことを伝える。また状態表示灯などの警告装置を用いる場合は、パーソナルコンピュータから警告装置にアラーム信号が出力されて警告がなされる。高圧の供給が停止された後、基板の取り出しがなされる。

正常な耐圧処理ができない原因には、処理対象基板そのものに問題がある場合の他、処理電極に異物が堆積した場合にも生じる。特に基板を多数枚繰り返し処理した場合、処理電極表面に付着する異物数が多くなり、その異物から電界放出電流が発生するようになる。このとき、一つの異物から数１０ｎＡ以上の電界放出電流が発生する場合は、ガラス中
での電圧降下が数ｋＶ以上となり、異物に対向する位置の基板表面の電界に歪み（低下）をもたらす。したがって、この領域においては正常な基板処理ができない。

このとき、微小電流計で計測される電流グラフは図７Ｃのようになる。すなわち、正常（処理電極表面がクリーン）な状態と比べて、直流的に電流量が大きくなる。

このような耐圧処理の電流値は、耐圧処理中、パーソナルコンピュータ上にグラフ表示される。また電流値があらかじめ決められた閾値を超えた場合には、上記と同様、パーソナルコンピュータからインターロック信号あるいはアラーム信号が出力される。そして、その基板に対する耐圧処理は直ちに終了され、基板の取り出しがなされる。さらに、処理用電極の交換あるいはクリーニングが施される。

このように、第２実施形態では、耐圧処理の前後だけでなく、耐圧処理の最中にも処理電極表面の異物付着状態を検査可能である。そのため、このような状態が発生した直後に、処理電極のメンテナンス（交換あるいは表面クリーニング）を行うことが可能になり、処理効率の改善や商品歩留まりの向上をもたらすことができる。また、処理対象基板の不良を検知することによって、ただちにこの処理基板の処理を中止し、この基板を不良品として取り除いて次の基板の耐圧処理へ進むことができ、処理効率の改善をもたらすことが可能になる。

この実施形態では、基板に高電圧を印加しているが、逆に処理電極に高電圧を印加して、基板を接地部に電気的に接続するようにしてもよい。このような場合でも、高電圧電源、基板、処理電極、および接地部からなる電気的回路ループ内に微小電流計を配備すればよい。

この実施形態では、処理電極として基板より大きなサイズの電極を用いている。しかし、第１実施形態のように処理対象基板よりも小さいサイズの処理電極を用いることも可能である。

また、この実施形態においても、微小電流計を回路ループ内のどこに設けても構わない。ただし、第１実施形態で述べたように、装置構成の簡略化と安全性の確保という観点から、処理電極と処理対象基板のうち接地電位側となる方と、接地部と、の間に電流計が設けられていることが好ましい。

以上、第１および第２の実施形態を用いて説明したように、本発明による基板処理装置および基板処理方法によれば、処理電極表面への異物の付着・堆積を正確に検出することができる。また、このような状態が発生した直後に、処理電極のメンテナンス（交換あるいは表面クリーニング）を行うことが可能になり、処理効率の改善や商品歩留まりの向上をもたらすことができる。したがって、この発明によれば、基板を効率良く耐圧処理し、耐圧の高い画像表示装置を製造することが可能となる。

図１は、画像表示装置の表示パネルの斜視図である。 図２は、図１の線Ａ−Ａにおける表示パネルの断面図である。 図３は、第１実施形態に係る基板処理装置の構造例を示す図である。 図４は、第１実施形態の処理電極の検査処理を示す図である。 図５は、従来の基板処理装置の構成を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る基板処理装置の構造例を示す図である。 図７Ａは、正常に耐圧処理がされている場合の電流波形を示す図である。図７Ｂは、基板上のパターンの一部が剥がれた場合に観測される電流波形を示す図である。図７Ｃは、処理電極表面に異物が堆積した場合に観測される電流波形を示す図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
１０ 真空外囲器
１１ 前面基板
１２ 背面基板
１３ 側壁
１４ 支持部材
１５ 蛍光体スクリーン
１６ 蛍光体層
１７ 遮光層
１８ 電子放出素子
２０ メタルバック
２１ 配線
２２ ゲッター膜
２３ 封着材
３０ 基板処理装置
３２ 真空チャンバ
３２ 真空処理槽
３３ 排気装置
３４ 処理対象基板
３６ 基板載置部
３８ 処理電極
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ フィードスルー
４０ 高電圧電源
４２ 光検出器
４４ 電源ケーブル
４６ 電源
４８ 信号ケーブル
５０ 信号処理部
５１ パーソナルコンピュータ（異常検知手段）
５２ 微小電流計（異常検知手段、第２の電流計）
６０ 真空処理槽
６１ 処理対象基板
６２ 基板保持部
６３ 処理電極
６４ 第１の駆動機構
６５ 基準電極
６６ 第２の駆動機構（移動機構）
６７ リード
６８ 高電圧電源
７０ 微小電流計（検査手段）
７１ パーソナルコンピュータ（検査手段）

Claims (12)

1. 処理電極を処理対象基板に対向させた状態で、前記処理電極と前記処理対象基板との間に電圧を印加することによって、前記処理対象基板上の異物を除去する基板処理を行う基板処理装置において、
   基準電極と、
   前記処理電極と前記基準電極の少なくとも一方を移動させることによって、前記処理電極を前記基準電極に対向させる移動機構と、
   前記処理電極を前記基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査する検査手段と、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記検査手段は、前記処理電極と前記基準電極の間に流れる電流を計測する電流計を有し、前記電流計の計測値に基づき前記処理電極表面の異物付着状態を検査することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記電流計が、前記処理電極と前記基準電極のうち接地電位側となる方と、接地部と、の間に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記電流計の計測値を表示することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれかに記載の基板処理装置。
5. 前記電流計の計測値が閾値を超えた場合に、警告を表示し、又は、インターロック信号若しくはアラーム信号を外部機器に出力することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれかに記載の基板処理装置。
6. 前記基板処理の異常を検知する異常検知手段をさらに備え、
   前記異常検知手段は、前記基板処理時に前記処理電極と前記処理対象基板の間に流れる電流を計測する第２の電流計を有し、前記第２の電流計の計測値に基づき前記基板処理の異常を検知することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記第２の電流計が、前記処理電極と前記処理対象基板のうち接地電位側となる方と、接地部と、の間に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記第２の電流計の計測値を表示することを特徴とする請求項６または７に記載の基板処理装置。
9. 前記第２の電流計の計測値が第２の閾値を超えた場合に、警告を表示し、又は、インターロック信号若しくはアラーム信号を外部機器に出力することを特徴とする請求項６〜８のうちいずれかに記載の基板処理装置。
10. 処理電極を処理対象基板に対向させた状態で、前記処理電極と前記処理対象基板との間に電圧を印加することによって、前記処理対象基板上の異物を除去する基板処理工程と、
    前記基板処理工程の前または後において、前記処理電極と基準電極の少なくとも一方を移動させることによって、前記処理電極を前記基準電極に対向させる移動工程と、
    前記処理電極を前記基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査する検査工程と、
    を備えることを特徴とする基板処理方法。
11. 前記基板処理工程は真空チャンバ内で行う工程で有り、前記基準電極は該真空チャンバ内に設けた電極である請求項１０に記載の基板処理方法。
12. 高電圧デバイスの製造方法であって、
    高電圧デバイスを構成する基板を処理電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基板との間に電圧を印加することによって、前記基板上の異物を除去する基板処理工程と、
    前記基板処理工程を経た前記基板を用いて高電圧デバイスを組み立てる工程と、
    を有しており、
    前記基板処理工程で用いる前記処理電極は、前記処理電極を基準電極に対向させた状態で、前記処理電極と前記基準電極との間に電圧を印加することによって、前記処理電極表面の異物付着状態を検査した処理電極である高電圧デバイスの製造方法。

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