JP2004004695A - Alignment film formation method for liquid crystal panel - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理材の表面を酸化・還元したり、有機物・無機物の除去又は洗浄、その他様々に表面処理するための技術に関し、特にIC等の半導体部品や回路基板、液晶基板等の表面や該表面に形成された配線、電極などを表面処理する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より半導体装置の製造分野では、様々な表面処理技術が使用されている。例えば、はんだ付けに使用したフラックス残渣のような有機物を除去する場合には、有機溶剤によるウェット洗浄法や、有機物にオゾン・紫外線などを照射して化学反応を生じさせることにより除去するドライ洗浄法がある。ウェット法の場合には、洗浄剤が電子部品などに影響を与える虞があり、ドライ法では特に分子量の大きい有機物の除去能力が低く、十分な洗浄効果を期待できない。そこで、最近では、真空中で発生させたプラズマを用いて表面処理する方法が開発されている。
【0003】
例えば、特開昭58−147143号公報には、減圧環境下でマイクロ波放電により活性化させた酸素ガスを用いてリードフレームの表面を処理し、樹脂との密着性を向上させる方法が開示され、特開平4−116837号公報では、プラズマエッチング装置に1〜10Torrの水素ガスを導入しかつ放電して酸化物を除去する方法が示され、特開平5−160170号公報では、減圧した処理室内で電極に高周波電圧を印加することにより、アルゴン酸素プラズマまたは水素還元プラズマを発生させてリードフレームをエッチングする方法が記載されている。
【0004】
ところが、真空または減圧環境下でプラズマ放電を発生させる場合には、真空チャンバや真空ポンプなどの特別な設備が必要で、装置全体が大型化・複雑化し、高価である。また、放電時にチャンバ内を減圧させかつ維持する必要があるため、処理自体に長時間を要し、作業が面倒な割に処理能力が低いので生産性が低下する。更に、真空中または減圧下のプラズマ放電では、励起種に比して電子及びイオンが多いために、熱的または電気的ダメージを与える虞があり、処理すべき部分以外の部分にも大きなダメージや影響を与えることになる。
【0005】
これに対し、最近では、希ガスと僅かな反応ガスとを大気圧下で用いてプラズマを発生させることにより、アッシング、エッチング等の様々な表面処理を行う方法が提案されている。これらは、多くの場合に高周波電極と被処理材との間で直接放電を発生させるものであるが、例えば、特開平4−334543号公報には、管内部でプラズマを発生させて、該管の内面や管内を通過する流通物を処理する方法が開示され、また、特開平3−219082号公報に記載される表面処理装置のように、電源電極と接地電極間で放電させ、そのプラズマ活性種を被処理材に噴射して成膜などする方法も知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体装置に対する高性能化及び小型化の要請に従い、多層配線を用いたIC部品や回路基板が多く使用されている。基板に多層配線を形成する場合、まずホトリソグラフィ技術を用いてアルミニウムなどの金属配線を基板上にパターニングして形成し、その上にSiO2などの絶縁膜を被覆する。この絶縁膜の上に第2の配線となる金属層を成膜し、該金属層を同じくホトリソグラフィ技術を用いてエッチングすることによって所望の配線パターンに形成する。ところが、SiO2膜にはピンホールが発生し易いため、その上に形成された金属層をパターニングする際に、その下側の金属配線まで同時にエッチングされてしまう虞があった。そのため、一般にSiO2膜を絶縁層とし必要な膜厚以上に分厚く形成する方法が採用されている。しかしながら、SiO2膜の成膜に多大な時間及び手間を要し、かつコストが増大して生産性が低下すると共に、基板自体が非常に厚くなって、基板や電子部品の小型化・薄型化の要請に反するという問題があった。
【0007】
また、液晶表示装置(LCD)には、一般にITOなどからなる透明電極を用いたガラス基板が使用されている。特にワープロ、パソコンなどに用いられる液晶表示素子の場合には、駆動時に比較的大きな電流が流れるので、透明電極の配線抵抗が低いことが要求される。このため、従来より透明電極の膜厚を厚くする方法が採用されているが、ITO電極は通例真空成膜法などによって形成されるため、その成膜時間が長く、コストが高くなるだけでなく、厚くすればするほど透明度が低下して、液晶表示機能自体に影響を及ぼすという問題があった。
【0008】
これらの問題点に対し、本願発明者は、予め下層の金属配線の表面を酸化物で被覆しておけば、仮にその上に形成されるSiO2膜にピンホールが存在する場合でも、上層の金属配線をパターニングすることにより下層の金属配線までエッチングされることが無い点に着目した。更に、基板表面に露出する金属配線や電極であっても、その表面を金属酸化物で被覆すれば、様々な汚染に対して耐食性をもたせることができ、配線等の信頼性が向上し、かつ寿命を長くすることができる。また、本願発明者は、ITO電極が金属酸化物であることから、これを還元して金属化することによって、透明電極の膜厚を必要以上に厚くすることなく所望の低抵抗化を達成し得る点に着目した。しかしながら、いずれの場合にも、上述した従来の表面処理技術では実際上様々な困難があった。
【0009】
更に、液晶表示装置の製造においては、従来液晶パネル表面に配向膜を形成するために、従来、液晶パネルの配向膜形成方法としては、例えばポリイミドなどの電気絶縁性を有する耐熱性合成樹脂被膜を基板に形成し、この表面を、布を巻いたローラで一方向に擦る、即ちラビング処理することによって配向付与する方法が採用されている。しかしながら、このように物理的に擦る方法では、合成樹脂被膜が基板から剥離したり、ローラに巻き付けた布や被膜表面に付着しているダストなどのために被膜表面が損傷するなどの問題があった。また、配向性の均一さが重要であるが、従来方法では、配向膜の角度、液晶分子の傾きは経験や試行錯誤に頼る面が大きく、また実際上そのバラツキも大きく、ラビング処理した時点でその結果について良否を判断することができない。更に、配向膜の角度を制御することは不可能であった。
【0010】
そこで、本発明の基板の表面処理方法は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基板の表面に形成されている金属配線や電極を、熱的または電気的ダメージを与えることなく、容易に表面処理することにより、必要に応じて耐食性を付与して配線の信頼性を向上させ、又は低抵抗化を図ることができ、しかも、そのために真空や減圧のための特別な設備を必要とせず、装置全体を簡単に構成しかつ小型化することができると共に、被処理材を安全にかつ局所的に処理をすることができ、低コストで処理能力が高い表面処理方法を提供することにある。
【0011】
更に、本発明の目的は、かかる表面処理方法を利用して、層間絶縁膜を必要以上に厚くすることなく基板の薄型化を達成でき、容易にかつ低コストで信頼性の高い多層配線基板を形成し得る方法を提供することにある。
【0012】
また、本発明の別の目的は、真空や減圧のための特別な設備を必要しない比較的簡単な構成により、酸化・還元だけでなく、エッチング、有機物・無機物の除去、洗浄等の様々な表面処理を容易にかつ低コストで効果的に行うことができ、また必要に応じて枚葉処理又はバッチ処理も可能な表面処理方法、およびそれを実現するための装置を提供することにある。
【0013】
本発明の更に別の目的は、特に液晶表示装置の製造において、非接触処理により合成樹脂被膜の表面を損傷したり剥離させることがなく、かつ均一な配向付与を可能にする液晶パネルの配向膜形成方法を提供することにある。また本発明の目的は、液晶パネルの基板表面に配向膜を直接形成することができる方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
或る側面において、本発明の基板の表面処理方法は、大気圧またはその近傍の圧力下で少なくとも酸素を含むガス中に気体放電を生じさせ、該放電により生成されるガス活性種に基板表面に形成されている金属膜を曝露させ、それによって該金属層の表面を酸化させることを特徴とする。
【0015】
従って、比較的簡単な構成により大気圧近傍の圧力下で気体放電を発生させることによって、酸素ラジカル、オゾンなどの酸素活性種が生成され、その作用により基板表面の金属層を酸化させて、その表面を金属酸化物で被覆することができる。
【0016】
別の側面において、本発明の多層配線基板の形成方法は、基板表面に形成された第1の金属配線を、その上に形成した絶縁膜により被覆し、該絶縁膜の上に金属膜を形成しかつこれをエッチングすることによって、第2の金属配線をパターニングする工程において、第1の金属配線上に絶縁膜を形成する前に、大気圧またはその近傍の圧力下でガス中に気体放電を生じさせ、該放電により生成されるガス活性種に第1の金属配線を曝露させることを特徴とする。
【0017】
この表面処理方法を利用し、第1の金属配線の表面を金属酸化物で被覆することによって、その上に形成される絶縁膜にピンホールが生じている場合でも、第2の金属配線をパターニングする際に、第1の金属配線までもエッチングされないようにすることができる。
【0018】
更に、或る側面において、本発明の基板の表面処理方法は、大気圧またはその近傍の圧力下で少なくとも水素または有機物を含むガス中に気体放電を生じさせ、該放電により生成されるガス活性種に、基板表面に形成された金属酸化物の層を曝露させ、それによって該金属酸化物層を還元することを特徴とする。
【0019】
このように比較的簡単な構成により大気圧近傍の圧力下で気体放電を発生させることによって、水素ラジカルが生成され、または有機物が解離、電離、励起して有機物、炭素、水素のイオン励起種等の活性種が生成され、それらの作用により基板表面の金属酸化物層を還元して、金属化することができる。
【0020】
或る実施例では、気体放電を発生させるガスに水蒸気が更に含まれていることを特徴とする。気体放電を生じさせるガス中に水蒸気を含ませることによって、ガス活性種による還元処理の速度を早めることができる。
【0021】
別の実施例では、基板表面に予め有機物が塗布されていることを特徴とし、気体放電による有機物の解離、電離、励起を効果的に行わせることができる。また、気体放電を生じさせるガス中に気化させた有機物を加えるようにしたことを特徴とし、同様にその解離、電離、励起が促進されて、還元処理の効果を高めることができる。
【0022】
また、或る側面において、本発明の表面処理方法は、液体の表面付近において、大気圧またはその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を生じさせることを特徴とする。
【0023】
このように大気圧近傍の圧力下で気体放電により生成された活性種を含むガスの作用により、液体の表面を処理し、または前記ガスが液体中に混入して、該液体自体に表面処理能力を付与することができる。
【0024】
或る実施例では、気体放電を生じさせた後の液体を用いて被処理材を表面処理し、更に、被処理材を液体中に浸漬させることを特徴とする。液体に付与された表面処理能力によって、放電の発生位置と無関係に被処理材を、熱的または電気的ダメージを与えることなく表面処理することができ、また、前記液体により被処理材を直接表面処理することができる。
【0025】
別の側面において、本発明の表面処理装置は、液体の容器と、該容器の液面付近において、大気圧またはその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を発生させる手段と、該所定のガスを容器の液面付近に供給するための手段とからなることを特徴とする。
【0026】
これにより、大気圧近傍の圧力下で発生させたプラズマにより生成されたガス活性種を容器内の液体に作用させて、該液体自体を処理し、または該液体を介して被処理材を表面処理することができる。
【0027】
或る実施例では、これに加え、前記液体を容器から循環させて清浄化する手段を更に有することを特徴とする。表面処理によって液体中に生じる不純物イオンやダストなどを除去して、液体の清浄度を高く維持することができる。
【0028】
別の実施例では、容器の液体中に被処理材が浸漬され、かかる液体内で被処理材を直接表面処理することができる。更に別の実施例では、容器内の液体を被処理材に向けて配給するための手段を有することを特徴とし、かかる液体を生成するための気体放電の発生位置とは別の位置で被処理材を表面処理することができる。
【0029】
更にまた、或る側面において、本発明の表面処理方法は、大気圧またはその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を生じさせ、該気体放電により生成されるガス活性種を含むガスを液体中に供給し、この液体を用いて被処理材を表面処理することを特徴とする。
【0030】
このように気体放電により発生したガス活性種を含むガスを導入した液体を用いることによって、その作用により被処理材を表面処理することができ、しかも被処理材を気体放電の発生位置とは別の位置に用意することができるので、被処理材の形状・寸法や個数、気体放電を発生させる環境、その他の処理条件に対応して、処理能力を適当に調整することができる。
【0031】
或る実施例では、これに加え、前記液体中に被処理材を浸漬させることを特徴とする。これにより、被処理材を直接表面処理することができる。
【0032】
別の側面において、本発明の表面処理装置は、液体の容器と、大気圧またはその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を発生させる手段と、この放電により生成されたガス活性種を含むガスを前記容器の液体中に供給する手段とからなることを特徴とする。
【0033】
このように液体の容器と気体放電発生手段とを別個に設け、それらをガス供給手段により接続することによって、被処理材の大きさ、寸法・形状や他の様々な条件または必要に応じて、液体中に供給されるガス活性種の種類・量を制御し、供給方法を適当に変更したり、液体容器の大きさや形状を変更することができる。
【0034】
或る実施例では、これに加え、容器の液体中に被処理材が浸漬され、または、容器内の液体を被処理材に向けて配給するための手段を有することを特徴とする。これにより、かかる液体内で被処理材を直接表面処理することができ、また、被処理材を所望の位置で表面処理することができる。
【0035】
更に、或る側面において、本発明の液晶パネルの配向膜形成方法は、大気圧又はその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を生じさせ、この放電により生成されるガス活性種を含むガス流を、液晶パネルの基板表面に向けて、付与しようとする配向方向に合せて斜めに噴射することにより、ガス活性種を該基板表面に曝露させることを特徴とする。
【0036】
このように基板表面に対して斜めにガス活性種を作用させることによって、ガス流の向きに合せて基板表面に非接触で配向膜を形成することができる。
【0037】
或る実施例では、これに加え、液晶パネルの基板表面に、配向膜となる合成樹脂被膜が予め形成されており、該合成樹脂被膜にガス活性種を曝露させることを特徴とする。これにより、基板表面の合成樹脂被膜をガス流の向きに配向させることができる。
【0038】
他方、別の実施例では、所定のガスに常温で液体の有機物が含まれ、その活性種により基板表面に被膜を形成した後、大気圧又はその近傍の圧力下で第2の気体放電を生じさせ、それにより生成される第2のガス活性種を基板の被膜形成面に曝露させることを特徴とする。これにより、基板表面に有機物を重合させて、所望の配向膜を直接形成することができる。
【0039】
別の側面において、本発明の液晶パネルの配向膜形成方法は、大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、常温で液体の有機物を含む所定のガスを、該放電に曝露される液晶パネルの基板表面に向けて付与しようとする配向方向に噴射し、該放電により生成されるガスの活性種により該基板表面に被膜を形成することを特徴とする。
【0040】
これにより、大気圧下のプラズマを用いて比較的簡単に、基板表面に有機物を重合させて合成樹脂被膜を形成し、かつこれを非接触で所望の向きに配向させることができる。
【0041】
【実施例】
以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく説明する。
図1には、本発明による基板の表面処理方法に使用するための装置が概略的に示されている。表面処理装置1は、電源2に接続されかつ所定の間隔をもって対向するように垂直に配置された一対の電極3を備える。前記両電極間に画定される空間4には、ガス供給装置5から放電用のガスが供給される。両電極3のすぐ下側には、所望の表面処理を行なうための基板6が水平に配置されている。基板6の上面には、アルミニウムからなる金属配線7が形成されている。
【0042】
ガス供給装置5から放電用ガスを空間4に供給し、両電極3先端と基板6との間及びその近傍の雰囲気を前記放電用ガスで置換する。電源2から電極3に所定の電圧を印加すると、両電極3と基板6との間で気体放電が発生する。この放電領域8には、プラズマによる前記放電用ガスの解離、電離、励起などの種々の反応が存在する。前記放電は、基板6上面に形成されているアルミニウムの金属配線7との間で特に強く発生する。
【0043】
本実施例では、前記放電用ガスにヘリウムと酸素との混合ガスを使用する。これにより、放電領域8には酸素のイオン、励起種などの活性種が生成される。これらの活性種に曝露されることによって金属配線7の表面が酸化され、図2Aに示すような薄い金属酸化物の膜9が形成される。
【0044】
一般に、ヘリウムなどの希ガスを大気圧またはその近傍の圧力下で用いて高周波数の電圧を印加すると、気体放電を発生させ易くかつその放電が均一になり、曝露される被処理材に与えるダメージを少なくすることができる。また、放電用ガスとして、圧縮空気、窒素と酸素との混合ガスを使用しても、同様に金属配線を酸化処理することができる。また、ヘリウムはガス自体が高価なため、製造コストが増大するので、放電開始時のみヘリウムやアルゴンなどの希ガスを使用し、放電発生後は圧縮空気などの適当な安価なガスに変更することもできる。
【0045】
また、温度条件については、室温での処理も可能であり、それによって基板の素子等に熱的ダメージ等の不具合を生じさせることはない。但し、当然のことながら、酸化速度を上げるためだけであれば、基板を加熱した方がよいことは言うまでもない。
【0046】
このようにして、金属配線7の表面を金属酸化膜9で被覆した基板6は、図2Bに示されるように、金属配線7の上に例えばSiO2からなる絶縁膜10を所定の厚さに形成する。次に、絶縁膜10の上に例えばアルミニウムの金属膜11を被着させ、従来と同様にホトリソグラフィ技術を用いてエッチングすることによって、第2層の金属配線を所望の配線パターンに形成する。本発明によれば、上述したように下層の金属配線の表面を酸化させて金属酸化物で被覆したので、層間絶縁膜を電気的絶縁に必要な膜厚以上に厚く形成しなくても、ピンホールの有無に拘らず、上層の金属配線をエッチングする際に下層の金属配線がエッチングされる虞はない。このようにして、基板6の上に2段の多層配線を形成することができ、更に上述した工程を繰り返すことによって、第3層、第4層の多層配線を形成することができる。
【0047】
本実施例では、基板6上に形成される金属配線7をアルミニウムとしたが、銅などの他の金属またはITOなどからなる配線についても、同様に適用することができる。また、本実施例のような多層構造の配線でなくても、基板表面に露出する金属配線や電極を上述したように表面処理することによって、耐食性を与えることができるので、汚染などに対しても信頼性が向上し、また寿命を長くすることができる。
【0048】
図3には、本発明による基板の表面処理方法を適用するためのガラス基板12が示されている。ガラス基板12は、液晶表示装置に使用するためのものであり、その表面には例えばITOからなる多数の透明電極13が形成されている。この実施例では、上述した実施例と同様に図1に示す表面処理装置を使用し、放電用ガスとして少なくとも水素または有機物を含むガスを供給して、電極3とガラス基板12との間で気体放電を発生させる。このようにしてプラズマを作ることにより、放電用ガスが水素を含む場合には、水素のイオン、励起種などの活性種が生成され、有機物を含むガスの場合には、該有機物が解離、電離、励起して生成する有機物、炭素、水素のイオン励起種などの活性種が生成される。これらの活性種を、例えばガラス基板12の上にマスクなどの手段を配置することによって、表示領域14以外の透明電極13の部分にのみ曝露させる。
【0049】
上述したように、透明電極13は、ITOなどの金属の酸化物で形成されているので、前記活性種の作用により還元されて金属化する。これにより、透明電極13の電気的抵抗を小さくすることができる。従って、従来のように膜厚を必要以上に厚く形成しなくても、液晶表示装置に使用するために良好な透明度を維持しつつ、電極として必要な電気的性能を確保することができる。
【0050】
また、活性種を生成するための前記有機物は、必ずしも放電用ガスに含ませる必要がない。別の実施例では、ガラス基板12の表面に予め塗布しておくことができる。この場合には、電極3とガラス基板12との間の放電領域において、プラズマによりガスが解離、電離、励起してエネルギー状態が高くなるので、塗布された前記有機物が、一部は蒸発しかつ放電に晒されて解離、電離、励起し、上述したと同様に活性種を生成する。また、前記有機物の他の一部は、エネルギー状態の高い前記ガスの活性種からエネルギーを受け取り、それにより解離、電離、励起して同様に有機物、炭素、水素のイオン、励起種などの活性種となる。これにより、放電用ガスに有機物を含ませた場合と同様の還元作用が得られる。更に別の実施例では、別個のガス供給手段を用いて有機物を気化させた状態で放電領域に供給することもできる。この場合にも、上述したと同様の作用効果が得られる。
【0051】
放電用ガスが有機物を含む場合には、該有機物が重合して、被処理材の表面に高分子の薄膜を形成する場合がある。このような高分子薄膜の形成が好ましくない場合には、低分子の有機物を含むガスを使用するか、または放電用ガスに水分を含ませると好都合である。
【0052】
図4乃至図6には、このように放電用ガスに水分または低分子の有機物を含ませるための具体的な構成が示されている。図4に示す実施例では、ガス供給装置5から表面処理装置1に放電用ガスを供給する管路15の途中にバイパスを設けて分岐し、前記放電用ガスの一部をバルブ16で調節してタンク17内に送り込む。タンク17内には、水(好適には純水)または液状の有機物18が貯溜されており、ヒータ19によって水蒸気または前記有機物の気化ガスを発生させ易くしている。タンク17内に導入された前記放電用ガスは、水蒸気または有機物18の気化ガスを含んで管路15に戻され、ガス供給装置5から直接送給される前記放電ガスと混合して、表面処理装置1に供給される。放電用ガスに混合される水蒸気または有機物の量は、バルブ16の回路及びヒータ19を調節することによって調整される。
【0053】
図5に示される実施例では、ガス供給装置5から表面処理装置1に接続された管路15の途中に噴霧装置20が設けられ、これにタンク17から水または液状有機物18が供給されて、霧化した状態でガス供給装置5から送られる放電用ガスに添加される。この場合にも、タンク17内に図4と同様のヒータを設けて加熱することにより、水及び液状有機物の微粒化を促進することができる。
【0054】
図6に示す実施例では、タンク17内に貯溜される水または液状有機物18をヒータ19によって加熱して、水蒸気または前記液状有機物の気化ガスを発生させ、ガス供給装置5から供給される放電ガスとは別個の管路21によって、表面処理装置1又は放電領域8に直接供給する。管路21はガス供給装置5と表面処理装置1とを接続する管路15の途中に接続することができ、水蒸気または有機物の気化ガスを放電ガスに混合して放電領域に供給することもできる。
【0055】
本発明の表面処理方法を用いて被処理材を還元した場合の効果について実験を行なったところ、以下のような結果が得られた。放電用ガスは、ヘリウムのみ、ヘリウムとプロパンとの混合ガス、ヘリウムと酸素との混合ガス、及びヘリウムと水素との混合ガスの4種類を使用した。放電用ガスに加える水蒸気又は有機物については、デカン(C10H22)を加える場合、デカンと水とを加える場合、及び何も加えない場合の3通りと行った。気体放電を発生させるための電源電圧は200Wとした。また、ヘリウムの流量は毎分20リットルとした。この実験により得られた結果を以下の表1に示す。
【0056】
【表1】
【0057】
表1において、液体の流量は、その液体を気化させた場合のガスとしての流量を示している。また、気体放電に際して少なくとも水素または有機物がガスまたは液体として供給されるようになっている。一般に還元を行なう場合には、被処理材の表面に重合物が形成されないことが好ましい。この表1から判るように、放電用ガスに酸素を混合すると、重合を抑制することができるが、還元性も小さくなる。また、水分を加えることによって、還元性に影響を与えることなく、重合を抑制できることが判る。
【0058】
図7には、本発明による方法に使用される表面処理装置の別の実施例が示されている。この表面処理装置22は、電源23に接続された棒状の電極24が、下向きに開放された箱形をなす金属カバー25の中心に、絶縁取付具26によって電気的に浮いた状態で垂直に保持されている。金属カバー25は、接地されると共に、その内部に電極24を完全に収容し、かつその下端部27が、電極24の先端近傍まで延長して、その下方に開口28を画定している。この下端部27が電極24の対電極となる。金属カバー25内部は、放電用ガスを供給するガス供給装置29に連通している。開口28には、金属メッシュ30が配設され、かつその下方に表面処理しようとする基板の被処理材が配置される。
【0059】
ガス供給装置29から所定の放電用ガスを供給し、金属カバー25内部を前記放電用ガスで置換する。電源23から電極24に電圧を印加すると、電極24の先端と金属カバー下端部27との間で気体放電が生じる。ガス供給装置29から金属カバー25内には連続的に放電用ガスが供給されているので、放電領域31に生成されたガス活性種は、前記放電用ガスと共に反応性ガス流32となって開口28から下方へ噴出される。この反応性ガス流に含まれる前記ガス活性種によって、前記基板が表面処理される。このとき、反応性ガス流32は、前記放電により発生したイオンが金属メッシュ30によりトラップされてニュートライズされるので、表面処理される前記基板に与えるダメージをより少なくすることができる。
【0060】
また、別の実施例では、金属カバー25の下端開口28に例えばフレキシブルチューブなどの管路を接続し、その先端に設けたノズルから反応性ガス流を噴出させることができる。表面処理しようとする前記基板は、表面処理装置22本体とは別個の位置に配置され、前記管路を介して前記反応性ガス流に曝露される。これにより、被処理材である基板の形状や寸法などの処理条件に応じて、ガス流の流量やノズルの形状等を変えて処理を行なうことができるので、必要に応じた処理能力の調整が可能であり、また作業性を向上させることができる。
【0061】
図8には、本発明による表面処理方法の別の実施例に使用するための表面処理装置が示されている。この表面処理装置33は、電源34に接続されかつ水平に配置された平板状の電極35を有する。電極35の下側には、所定の液体36を貯溜する容器37が配置され、かつ放電用ガスを供給するためのガス供給装置38が、そのガス噴出口39を電極35と液体36の液面との間に画定される狭い空間に向けて配置されている。容器37の底部には、電極35の対電極となる接地された金属板40が、電極35に対応する位置に平行に配設されている。表面処理される被処理材41は、液体36中に浸漬して容器37の底に、金属板40に対応する位置に載置される。
【0062】
上述した各実施例の場合と同様に、ガス供給装置38のガス噴出口39から所定の放電用ガスを噴出させて、電極35と液体36の液面間の前記空間を前記放電用ガスで置換する。次に電源34から電極35に電圧を印加すると、電極35と前記液面との間で気体放電が発生する。この放電領域42には、プラズマによる前記放電用ガスの活性種が生成され、該活性種が液体36中に混入して、被処理材41を表面処理する。
【0063】
放電用ガスとして酸素を含むガス、例えばヘリウムと酸素との混合ガスを用いた場合には、前記気体放電により放電領域42には酸素ラジカル、オゾンなどの活性種が生成される。液体36が水、好適には純水の場合には、その中に前記オゾンが混入することによって液体36がオゾン水となり、被処理材41に対して過酸化水素水と同様の酸化分解力を発揮する。これに対し、実際に過酸化水素水を用いてウェット法により表面処理した場合には、過酸化水素水自体が高価なために処理コストが高くなり、しかも人体にとって有害であるため、取扱いに注意を要し、作業が面倒で複雑化する。本発明によれば、低コストで十分に高い酸化処理能力を得ることができ、かつ取扱いが簡単で作業性が向上する。
【0064】
別の実施例では、放電用ガスとして、CF4、C2F6、SF6などのフッ素化合物を含むガスを使用することができる。この場合には、前記気体放電によってフッ素のイオン、励起種などの活性種が生成される。液体36に水を用いると、前記フッ素イオンが水に混入して液体36がフッ化水素(HF)水になるので、被処理材41の表面をエッチングすることができる。これは、例えばシリコンウエハのウェットエッチングにおいて、その表面から酸化膜を除去するために使用することができる。
【0065】
また、放電用ガスとして窒素を含むガス、例えば窒素の単体ガス、窒素とヘリウムとの混合ガス、圧縮空気などを使用することができる。液体36を硫酸とした場合には、前記気体放電により窒素のイオン、励起種などの活性種が発生し、この窒素イオンが硫酸に混入して硫酸過水アンモニウムに変化させる。これにより、液体36はアンモニア過水液と同等の洗浄能力が得られ、被処理材41の表面に付着している有機物等を除去することができる。特に、この方法は、基板などに形成されたレジストをアッシング後にウェットエッチングする場合に適用すると効果的である。
【0066】
本実施例の表面処理方法によれば、上述したように放電用ガスと液体36とを適当に選択して組み合わせることによって、酸化・エッチング・洗浄等の様々な表面処理を、安価にかつ簡単に行うことができる。そして、被処理材を浸漬する前記液体の清浄度を一定の高いレベルに維持することによって、表面処理により発生する物質の汚染から被処理材を保護することができる。このような表面処理装置の変形実施例が図9に示されている。
【0067】
図9の実施例では、液体36を貯溜する容器37の両端に、それぞれ該液体の注入口43と排出口44とが設けられ、これらを接続する循環管路45の途中に純水再生装置46が設けられている。容器37内の液体36は、排出口44から循環管路45を介して純水再生装置46に送られ、被処理材41の表面処理などにより生じる不純物イオンやダストを除去した後、注入口43から容器37内に戻される。従って、容器37内の液体36を常に高い清浄度に保持することができ、汚染の虞が解消されるだけでなく、表面処理作業の途中で液体36を取り替える必要がなく、作業性及び生産性が向上する。純水再生装置46は、従来使用されている公知の手段であり、活性炭、イオン交換樹脂、各種フィルタ等からなり、これらを適宜選択して、又は組み合わせて構成される。また、液体36が純水以外の場合には、その液体の種類に対応したフィルタリング手段として構成されかつ使用される。
【0068】
図10には、同様に液体中で被処理材を表面処理するための表面処理装置の別の実施例が示されている。本実施例の表面処理装置47は、電源48に接続された電極49と、その対電極である接地された電極50とが、ケーシング51内に一定の間隔をもって対向させて配置されている。ケーシング51は、その一端において放電用ガスを供給するガス供給装置52に接続され、かつ他端において、液体53を貯溜する容器54内の底部に配置された多孔板からなるノズル55に接続されている。例えば基板である被処理材56は、容器54の液体53中に浸漬して、ノズル55の上方に配置される。本実施例では、図示されるように、容器54の大きさに対応して、多数の被処理材56が液体53中に垂直に並列に配置されている。
【0069】
ガス供給装置52からケーシング51内に放電用ガスを供給し、両電極49、50間の空間を前記放電用ガスで置換する。電源48から電極49に電圧を印加すると、前記両電極間の空間に気体放電が発生する。この放電領域57において生成される前記放電用ガスの活性種は、ガス供給装置52から放電用ガスが連続的に供給されることによって、反応性ガス流としてノズル55に送給され、液体53中に泡状となって噴出する。ノズル55を容器54の底部に配置することにより、前記反応性ガスの気泡が液体53を撹拌する作用を果たし、その結果液体53は前記ガス活性種がより均一に混入して、全体的に一様に表面処理することができる。また、前記反応性ガスの液体53への溶解効率を増すためには、ノズル55を構成する多孔板の穴径を細かくすればする程好都合である。
【0070】
これにより、図8及び図9の実施例と同様に、放電用ガスの種類、及び液体53に応じて被処理材56を酸化、エッチング、洗浄などの表面処理をすることができる。しかも本実施例では、容器54とガス活性種を生成させる放電部とを別個に離隔して設け、かつ適当な管路を介して接続するように構成したので、処理条件に応じて容器の大きさや放電用ガスの供給量等を調整することによって、一度に多数の被処理材、又は様々な形状寸法・大きさの被処理材を表面処理することができる。
【0071】
図11及び図12には、図8及び図9の実施例の変形例がそれぞれ示されている。これらの変形実施例では、被処理材41が容器37の外に配置されている。図8及び図9の実施例と同様に、電極35と液体36表面との間で発生させた気体放電により、ガス供給装置38から供給される放電用ガスの励起活性種を生成し、これを混入させた液体36を被処理材41に向けて配給し、栓58で流量を制御しながら被処理材表面に流す。本発明によれば、液体36及び前記放電用ガスの種類を適当に組み合わせることによって、同様に被処理材41に酸化、エッチング、アッシング等の様々な表面処理を行うことができる。
【0072】
特に図12の実施例では、図9の実施例と同様に、液体36を純水再生装置46で再生処理しながら容器37に循環させ、かつ前記励起活性種を混入させた液体36を容器37から被処理材41に配給する。また、これらの変形例では、容器37に純水を連続的に供給しまたは循環させて被処理材41を表面処理しながら、その途中で栓58を閉じ、かつガス供給装置38から供給する放電用ガスの種類を変更して液体36の性質を変化させた後、栓58を再度開けることによって、被処理材41に異なる表面処理を連続的に行うことができる。
【0073】
このように図11及び図12の変形実施例によれば、気体放電を発生させる容器37の外に被処理材41を配置するので、その大きさや寸法・形状に対応して容器37を変更する必要がなく、装置全体を小型化することができる。更に、その処理能力を要求される処理の規模に応じて容易に制御することができ、必要に応じて枚葉処理及びバッチ処理が可能であり、コストの低減化を図ることができる。
【0074】
また図13には、本発明による表面処理方法の別の実施例が示されている。本実施例では、液晶パネル用ガラス、ウエハ基板等の比較的大型の被処理材41が洗浄槽59内に配置され、その中に連続的に供給される純水を用いて洗浄処理される。洗浄槽59から排出した使用後の純水は、容器37に送られる。使用後の純水中には、被処理材41から除去された有機物等が含まれ、容器37の液面に浮遊している。容器37の上方には、図11、図12の実施例と同様に、電源34に接続された電極35が液面との間に僅かな間隙をもって配置され、かつ容器37の底部に接地された電極40が配設されている。
【0075】
電極35と液体36表面との間にガス供給装置38から放電用ガスを供給しつつ気体放電を発生させ、これにより生成されるガス活性種を用いて液体36表面を処理する。前記放電用ガスに圧縮空気、酸素とヘリウムまたは窒素との混合ガスを用いることによって、容器37の液面に浮遊する前記有機物をアッシングして除去する。このように清浄化した純水は、洗浄槽59に送られて被処理材41の洗浄に再使用される。
【0076】
このように本発明によれば、被処理材41をその大きさ、形状、寸法に拘わらず、所望の位置に固定した状態で、純水を循環させつつ清浄化することによって連続的に洗浄することができるので、特に最近の液晶パネル用ガラス基板、ウエハの大型化に容易に対応することができ、かつ枚葉処理及びバッチ処理が可能である。また本発明によれば、純水以外の液体を用いて洗浄等の処理をする場合にも、使用後の液体を同様にアッシング処理を行うことによって、その清浄度を容易に回復し、再使用することができる。
【0077】
図14には、本発明による表面処理方法を適用した液晶表示装置の配向膜形成方法が記載されている。TFT、MIM(Metal Insulator Metal)、ITO等の素子や電極パターン、またはカラーフィルタ等を形成した液晶パネルの対向基板60の上面には、有機高分子樹脂などの合成樹脂被膜61が塗布されている。基板60の上方に、本発明の大気圧下でのプラズマによる表面処理方法を適用した配向処理装置62が配置される。この配向処理装置は、電源63に接続された電極64と、その対電極として接地された電極65とを有する。電源側の電極64は、その全体がガラスまたはセラミック等の絶縁体66によって被覆されている。絶縁体66によって被覆された電極64と電極65とは、一定の間隔をもって対向し、かつ図示されるように基板60及び合成樹脂被膜61の表面に対してある角度aをもって傾斜するように配置されている。角度aは、0度<a<90度の範囲内で適当に設定される。両電極64、65間に画定される空間は、放電用ガスを供給するガス供給装置67に接続されている。
【0078】
ガス供給装置67から両電極64、65間の前記空間に放電用ガスを供給しつつ、電源63から電極64に電圧を印加すると、大気圧又はその近傍圧下の前記空間内で気体放電が発生する。この気体放電は、前記放電用ガスに活性種を生成させるものであれば、グロー放電、コロナ放電、アーク放電等いずれの放電であってもよい。電極64が絶縁体66で被覆されていることによって、前記両電極間における放電状態を均一にすることができる。このとき、電源側の電極64ではなく接地側の電極65を絶縁体で被覆しても良く、また両電極を絶縁体で被覆しても良い。
【0079】
前記気体放電により放電領域68に生成された放電用ガスの活性種は、ガス供給装置67から連続的に供給される放電用ガスによって、反応性ガス流として合成樹脂被膜61表面に角度aをもって斜め上方から吹き付けられる。これにより、合成樹脂被膜61の表面が、図14において右方向に配向される。更に、基板60を配向処理装置62に対して相対的に前後左右方向に移動させることによって、合成樹脂被膜61全面を均一に配向処理することができる。
【0080】
図15には、本発明によるラインタイプの配向処理装置の実施例が示されている。この配向処理装置69は、ガス供給装置67と、図14の実施例と同様に電源電極及び接地電極を備えた放電発生部70と、吹出ノズル71とからなる。吹出ノズル71はガラス、セラミック等の絶縁材料で形成され、所謂エアナイフのように直線上の狭幅の吹出口72を、合成樹脂被膜61を形成した基板60の表面近傍にかつ該表面向けてある角度a(0度<a<90度)をもって配置されている。
【0081】
ガス供給装置67から所定の放電用ガスを放電発生部70に供給し、前記電源電極に電圧を印加することによって、大気圧又はその近傍の圧力下で前記放電用ガス中に気体放電を生じさせる。この気体放電によって、放電発生部70内に生成された前記放電用ガスの活性種は、ガス供給装置67から放電用ガスが連続的に送られることによって反応性ガス流となり、図15A、Bに示すように吹出ノズル71の先端吹出口72から、基板60の合成樹脂被膜61の表面にその全幅に亘って斜め上方から角度aで噴射される。
【0082】
これにより、合成樹脂被膜61が図14の実施例と同様に配向される。このとき、例えば7kg/cm2程度の圧力で前記ガス流を強く噴射すればする程、より効果的にかつ迅速に配向処理することができるので好ましい。また、基板60を配向処理装置69に対して左右方向に相対移動させることによって、容易に被膜61の全面を処理することができる。また、放電発生部70と吹出ノズル71とをフレキシブルチューブ等の適当な管路により接続することもできる。
【0083】
放電用ガスのガス種としては、圧縮空気、窒素と酸素との混合ガス、又は酸素とヘリウムとの混合ガス等、少なくとも酸素を含むガスを使用する。この場合、前記気体放電によってオゾン、酸素ラジカル等の励起活性種が生成される。放電用ガスに圧縮空気、又は窒素と酸素との混合ガスを用いる場合、放電発生部70の前記両電極間には、高電圧を印加する。このときの放電はコロナ放電である。放電用ガスにヘリウムと酸素との混合ガスを用いた場合には、例えば13.56MHzの高周波電源を使用し、グロー放電が発生する。
【0084】
図16には、本発明による液晶パネルの配向膜形成方法の別の実施例が示されている。この実施例では、配向処理される基板73が、接地された金属板74の上に載置され、かつその直ぐ上方に金属製の電極75が配置される。電極75は、図15の実施例の吹出ノズル71と同様のエアナイフ構造からなり、ガス供給装置67に接続された通路76と細長いスリット状の吹出口77とを有する。
【0085】
電極75は、図16に示すように基板73に近接させて、かつその表面に対して吹出口77から放電用ガスが斜め上方から噴出されるように配置される。ガス供給装置67から所定の放電用ガスを通路76内に供給し、かつ吹出口77から基板表面に噴射させつつ、電極75に前記電源から高周波電圧を印加する。金属板74が電極75の対電極となって、電極75先端と基板73との間で放電が発生する。この放電領域78内では、前記放電用ガスの励起活性種が生成され、吹出口77から連続的に噴出される放電用ガスにより基板73表面に吹き付けられる。これにより、前記基板表面に所望の配向処理がなされる。
【0086】
基板73の表面に図14、図15の実施例のような合成樹脂被膜が予め形成されている場合には、ヘリウムと酸素との混合ガスを使用する。この場合、上述した実施例と同様にオゾン、酸素ラジカル等の励起活性種が生成されて、前記合成樹脂被膜がアッシングと同じ表面処理により配向処理される。
このように本発明によれば、非接触で配向処理を行なうことができるので、合成樹脂被膜の表面を損傷したり剥離させたりする虞がなく、しかも均一な配向付与が可能となる。また、配向膜の角度の制御は、主に前記反応性ガスを吹き付ける角度に依存し、更に部分的には電極への印加電圧、放電用ガスのガス種に依存するので、比較的容易に制御することができる。
【0087】
別の実施例では、放電用ガスが常温で液体の適当な有機物を含むように選択することによって、基板表面に配向膜を直接形成することができる。例えば、ヘリウムにデカン(C10H22)を加えた場合、又はヘリウムにシリコーンを加えた場合には、それぞれ樹脂膜が、所望の配向方向に重合することによって基板73表面に形成される。また、ヘリウムに酸素とシリコーンとを加えた場合には、酸化ケイ素(SiO2)の膜が形成される。
【0088】
図17には、基板上に配向膜を直接形成するための図16の変形例が示されている。この変形例では、放電用ガスが吹出口77から基板73に対して略直角に吹き付けられるように、電極75が垂直に配置されている。基板73は、放電と同時に左右いずれかの方向に電極75と相対的に移動させる。これにより、基板の移動速度を成膜速度に合せて適当に設定することによって樹脂膜は斜めに成長させることができ、所望の配向膜が得られる。
【0089】
次に、実施例を用いて本発明による液晶パネルの配向膜形成方法を具体的に説明する。
(実施例1)
配線パターンが形成されているMIM基板80表面のポリイミド被膜を、図18に示すスポットタイプの表面処理装置81を用いて、以下の条件で配向処理した。表面処理装置81は、二重構造をなす石英管82の中心に電極83を配置して制御回路84を介して電源85に接続し、石英管82の外側に配置した接地電極86との間で放電させた。石英管82内部には、外部から放電用ガスを連続的に供給し、放電領域87に生成される前記ガスの活性種を含むガス流をガス噴出口88から基板80表面に対して噴出させた。基板80は、前記ガス流に対して斜めに、θ=10〜30度の角度で配置した。
使用ガス: 圧縮空気
ガス圧 : 3〜7Kg/cm2
使用電力: 100〜200W
処理時間: 20分
【0090】
このように配向処理した基板80と従来のラビング処理により配向膜を形成した基板との間に液晶を挟み、かつその両側に偏光板を配設して光を照射することにより配向状態を観察した。その結果、前記ガス流を当てた前記ポリイミド被膜の部分が、該ガス流の向きに配向されていた。
【0091】
(実施例2)
同様に配線パターンを設けたMIM基板80表面のポリイミド被膜を、図19A、Bに示されるラインタイプの表面処理装置89を用いて、以下の条件で配向処理した。表面処理装置89は、電源85に接続された電源90の底面にその長手方向に沿って細長いガス吹出口91が開設され、その直ぐ下方を水平に搬送される基板80表面に放電用ガスを噴出させつつ、前記ポリイミド被膜を直接放電に曝露させた。
【0092】
実施例1と同様にして前記ポリイミド被膜の配向状態を観察したところ、基板全面に亘って良好に配向されていた。
【0093】
(実施例3)
同様に配線パターンを設けたMIM基板80表面のポリイミド被膜を、図20A、Bに示すスポットタイプの表面処理装置92を用いて、以下の条件で配向処理した。表面処理装置92は、電源電極93と接地電極94との間に細長いガラス管95を挟装し、その一端から他端に向けて放電用ガスを流しながら、前記両電極間で放電を発生させた。基板80は、ガラス管95の前記他端付近に、該他端開口から噴出するガス流に対して斜めに、θ=10〜30度の角度で配置した。
【0094】
実施例1と同様にして前記ポリイミド被膜の配向状態を観察したところ、処理時間1分及び3分で配向されていることが確認された。この実施例の場合には、基板80が直接放電に曝露されないので、基板にチャージアップの虞がなく、かつ処理速度が比較的遅いので、配向処理をより容易に制御することができる。
上記実施例1〜3のいずれの場合にも、使用した放電用ガスの種類から、基板80のポリイミド被膜に対してアッシングと同じ表面処理によって配向処理が行われたものと考えられる。
【0095】
(実施例4)
配線パターンを形成していないパイレックスガラス基板96の表面に、図21に示す表面処理装置を用いて、以下の条件で配向膜を直接形成した。この表面処理装置は、図16の実施例と同様の構成を有し、電源電極75と接地電極74上のガラス基板96との間で直接放電させる。放電用ガスは、容器98内の常温で液体の有機物99を、ガス供給装置97から送られるガスに制御弁100、101により適当に調整して混入させ、電極75内部の通路76を介してガス吹出口77から基板96表面に斜めに噴出させることにより、ガラス基板表面に有機物99の重合膜102を形成した。電極75と基板96表面との間隙は1mm、基板96に対する電極75の傾斜角度は、θ=60度であった。
使用ガス : ヘリウム
ガス流量 : 20リットル/分
液体有機物: OH−変成シリコーン、シリコーンオイル、n−デカン
使用電力 : 150W
【0096】
重合膜102を形成した2枚の基板96間に液晶を挟んで同様に配向状態を観察したところ、重合膜102のガス吹出口77に近い部分103は、配向されていなかったが、ガス吹出口77から遠い部分102が配向されていた。
【0097】
(実施例5)
実施例4と同じガラス基板96の表面に以下の条件で配向膜を直接形成した。、図22に示すように、接地電極74上に配置したガラス基板96表面と電源電極105との間で直接放電させ、かつガス吹出口106から放電領域に横方向から放電用ガスを噴出させた。前記放電用ガスには、実施例4と同じものを使用し、前記基板表面に重合膜102が形成された。
使用ガス : ヘリウム
ガス流量 : 20リットル/分
液体有機物: OH−変成シリコーン、シリコーンオイル、n−デカン
使用電力 : 150W
【0098】
重合膜102は、実施例4と同様に、ガス吹出口106に近い部分103は配向されていなかったが、遠い部分104は配向されていた。
【0099】
(実施例6)
実施例4と同じガラス基板96の表面に、図23に示す表面処理装置を用いて、以下の条件で配向膜を直接形成した。この表面処理装置は、実施例4と同様に常温で液体の有機物99を混入させた放電用ガスを誘電体107内部に供給し、該誘電体内部の電源電極108と外部の接地電極109との間で放電を発生させ、該放電による前記ガスの活性種を含むガス流をガス吹出口110からガラス基板96表面に斜めに60度の角度で噴射して、その全面に亘って重合膜111を形成した。この重合膜は、液晶のプレチルト角が90度であり、配向されていなかった。
使用ガス : ヘリウム
ガス流量 : 20リットル/分
液体有機物: OH−変成シリコーン
使用電力 : 150W
【0100】
次に、図24に示すように、接地電極112上に載置したガラス基板96を水平に搬送しながら、電源電極113との間で直接放電させた。ガス供給装置114から放電用ガスとして、ぬれ性向上の表面処理によく使用されるヘリウム、窒素、圧縮空気等を供給した。この結果、基板96全面において重合膜111が良好に配向された。
【0101】
(実施例7)
配線パターンを設けたMIM基板を用いて、実施例6と同一の実験を行った。前記基板表面には、実施例と同様に良好に配向された重合膜が形成された。
【0102】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は、その技術的範囲内において、上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、図1及び図7の表面処理装置においても、図14の実施例と同様に電極を絶縁体又は誘電材料で被覆し、より均一な放電を発生させると共に、放電による電極の損耗、及びそれにより生成される物質による被処理材の汚染を防止することができる。また、表面処理装置の電極を平板状に形成しかつ垂直に配置することによって、その長手方向に直線上に放電を発生させる、所謂ラインタイプの表面処理装置として用いることができる。また、表面処理装置の電極構造として、上記実施例のもの以外に、例えば本願出願人による特願平5−113204号明細書に記載されるような、誘電体材料で形成されたガス流路内に放電用ガスを導入し、その外部に配置した電極に高周波電圧を印加して、前記ガス流路内に大気圧近傍の圧力下で気体放電を発生させ、それにより生成されるガス活性種を利用して表面処理する構造のものも、同様に使用することができる。
【0103】
【発明の効果】
本発明の基板の表面処理方法によれば、基板表面の金属層を容易にかつ高速で、該基板の他の部分、例えば電子部品等にダメージを与えることなく酸化させて、その表面に金属酸化物の被膜を形成することができるので、基板上に形成された配線や電極等の腐食を有効に防止して、電子回路の信頼性を向上させ、かつ寿命を長くすることができる。
【0104】
この表面処理方法を利用することによって、本発明の多層配線基板の形成方法によれば、第1の金属配線の表面が金属酸化物により被覆されて耐食性を有するので、第2の金属配線をエッチングする際に下側の第1の金属配線までエッチングされる虞がなく、それらの間に形成される層間絶縁膜を、その本来の絶縁機能以上に不必要に厚く形成する必要がなくなり、薄くすることができるので、その成膜に要する時間が短縮されかつコストが低減して、生産性の向上を図ることができると共に、基板の薄型化に対応することができる。
【0105】
また、本発明の基板の表面処理方法によれば、基板表面の金属酸化物の層を容易にかつ高速で、該基板の他の部分、例えば電子部品等にダメージを与えることなく還元して金属化することができるので、この金属酸化物層がITO等の透明電極の場合には、その膜厚を薄くして所望の透明度を維持しつつ、低抵抗化を図ることにより所望の電気的性能を確保することができる。
【0106】
更に、本発明の表面処理方法によれば、使用する液体及び放電用ガスを適当に選択することによって、該液体に例えば、過酸化水素水、アンモニア過水液等と同程度の酸化、エッチング、洗浄等の表面処理能力を安価に付与し、又は洗浄等の表面処理に用いた液体自体を簡単に清浄化して安価に再使用することができ、コストの低減を図ることができると共に、取扱いが比較的容易で安全なため、作業性が大幅に向上する。特に液体に対する放電と該液体を用いた被処理材の表面処理とを別個に行うことによって、被処理材の寸法・形状や場所に拘らず表面処理が行われ、必要に応じて枚葉処理・バッチ処理が可能となり、被処理材に対して異なる表面処理を連続して行うことができ、装置の小型化及び処理能力の向上が図られる。そして、かかる表面処理方法は、請求項10記載の表面処理装置のように構成することによって、比較的簡単な構成により低コストで実現することができる。
【0107】
また、本発明の表面処理方法によれば、気体放電を生じさせる部分と被処理材を表面処理する部分とを別個の位置に設け、これらを接続してガス活性種を含むガスを液体に供給し、かつこれを被処理材に用いて表面処理することができるので、処理条件、例えば処理目的、被処理材の形状・寸法や一度に処理すべき個数等、または気体放電に使用するガスの種類や放電させる環境等に応じた表面処理が可能で、処理能力を適当に調整することができる。また、目的、用途に応じて枚葉処理・バッチ処理を使い分けすることもでき、放電用ガスの取扱い等処理作業が比較的容易かつ安全であり、生産性の向上を図ることができる。そして、かかる表面処理方法は、比較的簡単な構成により低コストで実現することができる。
【0108】
本発明の液晶パネルの配向膜形成方法によれば、ガス活性種を含むガス流を基板表面に斜めに噴射することによって、基板表面の合成樹脂被膜に非接触で配向処理ができ、又は、基板表面に直接配向膜を形成できるので、従来のように配向膜を損傷したり剥離する虞れがなく、歩留りが向上すると共に、処理時間が短くかつ枚葉処理が可能なため、生産性が大幅に向上し、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による基板の表面処理方法に使用される表面処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】A図及びB図からなり、本発明による基板の表面処理方法を用いて多層配線を形成する工程を示す図である。
【図3】本発明により還元処理を行なうガラス基板を示す平面図である。
【図4】本発明による還元処理において放電用ガスに水蒸気または有機物の気化ガスを含ませるための構成を示すブロック図である。
【図5】図4と異なる別の構成を示すブロック図である。
【図6】図4と更に異なる別の実施例を示すブロック図である。
【図7】本発明の表面処理方法に使用する表面処理装置の別の実施例を示す図である。
【図8】図7とは別の表面処理方法の実施例に使用する表面処理装置を示す図である。
【図9】図8の変形例を示す図である。
【図10】図7とは更に別の実施例に使用する表面処理装置を示す図である。
【図11】図8の別の変形例を示す図である。
【図12】図9の変形例を示す図である。
【図13】本発明による表面処理方法の別の実施例を示す図である。
【図14】本発明による表面処理方法を用いて液晶パネルの配向膜形成方法を説明するための図である。
【図15】図Aは、ラインタイプの配向処理装置の実施例を概略的に示す側面図、図Bはその上面図である。
【図16】図15と異なる配向処理装置の実施例を示す図である。
【図17】図16の実施例の変形例を示す図である。
【図18】スポットタイプの表面処理装置を用いた液晶パネルの配向処理方法を示す図である。
【図19】図Aは、液晶パネルの配向処理方法に使用するラインタイプの表面処理装置を示す側面図、図Bはその部分断面図である。
【図20】図Aは、同じく液晶パネルの配向処理方法に使用するスポットタイプの表面処理装置を示す側面図、図Bはその端面図である。
【図21】本発明による液晶パネルの配向膜形成方法を概略的に示す図である。
【図22】図21の変形例を示す図である。
【図23】本発明による液晶パネルの配向膜形成方法の別の実施例において、その前半の工程を示す図である。
【図24】図23の実施例における後半の工程を示す図である。
【符号の説明】
1 表面処理装置,2 電源,3 電極,4 空間,5 ガス供給装置,6 基板,7 金属配線,8 放電領域,9 金属酸化膜,10 SiO2層,11 金属膜,12 ガラス基板,13 透明電極,14 表示領域,15 管路,16 バルブ,17 タンク,18 水または液状有機物,19 ヒータ,20 噴霧装置,21 管路,22 表面処理装置,23 電源,24 電極,25 金属カバー,26 絶縁取付具,27 下端部,28 開口,29 ガス供給装置,30 金属メッシュ,31 放電領域,32 反応性ガス流,33 表面処理装置,34 電源,35 電極,36 液体,37 容器,38 ガス供給装置,39 ガス噴出口,40 金属板,41 被処理材,42 放電領域,43注入口,44 排出口,45 循環管路,46 純水再生装置,47 表面処理装置,48 電源,49、50 電極,51 ケーシング,52 ガス供給装置,53 液体,54 容器,55 ノズル,56 被処理材,57 放電領域,58 栓,59 洗浄槽,60 基板,61 合成樹脂被膜,62 配向処理装置,63 電源,64、65 電極,66 絶縁体,67 ガス供給装置,68 放電領域,69 配向処理装置,70 放電発生部,71 吹出ノズル,72 先端吹出口,73 基板,74 金属板,75 電極,76 通路,77 吹出口,78 放電領域,80 MIM基板,81 表面処理装置,82 石英管,83 電極,84 制御回路,85 電源,86 接地電極,87 放電領域,88 ガス噴出口,89 表面処理装置,90 電源,91 ガス吹出口,92 表面処理装置,93 電源電極,94 接地電極,95 ガラス管,96ガラス基板,97 ガス供給装置,98 容器,99 有機物,100、101 制御弁,102 重合膜,103、104 部分,105 電源電極,106 ガス吹出口,107 誘電体,108 電源電極,109 接地電極,110 ガス吹出口,111 重合膜,112 接地電極,113 電源電極,114 ガス供給装置[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a technology for oxidizing and reducing the surface of a material to be treated, removing or cleaning organic and inorganic substances, and various other surface treatments, and particularly relates to a semiconductor component such as an IC, a circuit substrate, and a surface of a liquid crystal substrate. The present invention also relates to a method and an apparatus for surface-treating wires, electrodes and the like formed on the surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various surface treatment techniques have been used in the field of manufacturing semiconductor devices. For example, when removing organic substances such as flux residues used for soldering, a wet cleaning method using an organic solvent or a dry cleaning method that removes organic substances by irradiating them with ozone and ultraviolet rays to cause a chemical reaction. There is. In the case of the wet method, the cleaning agent may affect electronic components and the like, and in the case of the dry method, the ability to remove organic substances having a large molecular weight is particularly low, and a sufficient cleaning effect cannot be expected. Therefore, recently, a method of performing a surface treatment using plasma generated in a vacuum has been developed.
[0003]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-147143 discloses a method in which the surface of a lead frame is treated with an oxygen gas activated by microwave discharge under a reduced pressure environment to improve the adhesion to a resin. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-16837 discloses a method in which hydrogen gas of 1 to 10 Torr is introduced into a plasma etching apparatus and a discharge is performed to remove oxides. A method is described in which a high frequency voltage is applied to an electrode to generate argon oxygen plasma or hydrogen reduction plasma to etch a lead frame.
[0004]
However, when plasma discharge is generated in a vacuum or reduced-pressure environment, special equipment such as a vacuum chamber and a vacuum pump is required, and the entire apparatus becomes large-sized, complicated, and expensive. In addition, since it is necessary to decompress and maintain the inside of the chamber at the time of discharge, the processing itself takes a long time, and the workability is troublesome, but the processing capacity is low, and the productivity is reduced. Furthermore, plasma discharge in vacuum or under reduced pressure may cause thermal or electrical damage due to more electrons and ions than excited species, and may cause significant damage or damage to parts other than the part to be processed. Will have an effect.
[0005]
On the other hand, recently, a method has been proposed in which various surface treatments such as ashing and etching are performed by generating plasma using a rare gas and a small amount of a reaction gas under atmospheric pressure. In many cases, a discharge is directly generated between a high-frequency electrode and a material to be processed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-334543 discloses that a plasma is generated inside a tube, A method of treating a flowing material passing through the inner surface or inside of a pipe is disclosed. Also, as in the surface treatment apparatus described in JP-A-3-219082, a discharge is caused between a power supply electrode and a ground electrode, and the plasma activation is performed. There is also known a method in which a seed is sprayed on a material to be processed to form a film.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, in accordance with demands for high performance and miniaturization of semiconductor devices, IC components and circuit boards using multilayer wiring have been widely used. When a multilayer wiring is formed on a substrate, first, a metal wiring such as aluminum is patterned and formed on the substrate by using a photolithography technique, and an insulating film such as SiO 2 is coated thereon. A metal layer serving as a second wiring is formed on the insulating film, and the metal layer is etched into a desired wiring pattern by using the same photolithography technique. However, since pinholes are easily generated in the SiO 2 film, when the metal layer formed on the SiO 2 film is patterned, there is a possibility that the metal wiring below the metal layer is simultaneously etched. For this reason, a method is generally employed in which a SiO 2 film is used as an insulating layer and is formed thicker than the required film thickness. However, a great deal of time and labor is required for the formation of the SiO 2 film, the cost is increased, the productivity is reduced, and the substrate itself is very thick, and the size of the substrate and electronic components is reduced and thinned. There was a problem that was contrary to the request of.
[0007]
Further, a liquid crystal display (LCD) generally uses a glass substrate using a transparent electrode made of ITO or the like. In particular, in the case of a liquid crystal display element used for a word processor, a personal computer, or the like, a relatively large current flows during driving, so that the wiring resistance of the transparent electrode is required to be low. For this reason, a method of increasing the thickness of the transparent electrode has conventionally been adopted. However, since the ITO electrode is generally formed by a vacuum film forming method or the like, the film forming time is long and the cost is increased. However, there is a problem that as the thickness increases, the transparency decreases, which affects the liquid crystal display function itself.
[0008]
In order to solve these problems, the inventor of the present application has proposed that if the surface of the lower metal wiring is coated in advance with an oxide, even if pinholes exist in the SiO 2 film formed thereon, Attention was paid to the fact that, by patterning the metal wiring, the lower metal wiring was not etched. Furthermore, even for metal wirings and electrodes exposed on the substrate surface, if the surface is coated with a metal oxide, corrosion resistance against various contaminations can be imparted, and the reliability of the wirings and the like is improved, and Life can be extended. In addition, the inventor of the present application achieved a desired reduction in resistance without reducing the thickness of the transparent electrode more than necessary by reducing and metallizing the ITO electrode, which is a metal oxide. We focused on the points to gain. However, in any case, the above-mentioned conventional surface treatment technology has various practical difficulties.
[0009]
Further, in the production of liquid crystal display devices, in order to form an alignment film on the surface of a conventional liquid crystal panel, conventionally, a method for forming an alignment film on a liquid crystal panel includes, for example, a heat-resistant synthetic resin film having electrical insulation properties such as polyimide. A method of forming an orientation on a substrate and rubbing the surface with a cloth-wound roller in one direction, that is, performing rubbing treatment, is employed. However, such a physical rubbing method has problems such as peeling of the synthetic resin film from the substrate, and damage to the film surface due to cloth wrapped around the rollers or dust adhering to the film surface. Was. In addition, the uniformity of the alignment is important, but in the conventional method, the angle of the alignment film and the tilt of the liquid crystal molecules largely rely on experience and trial and error, and the variation is actually large. Pass / fail cannot be determined for the result. Furthermore, it was impossible to control the angle of the alignment film.
[0010]
Therefore, the substrate surface treatment method of the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has as its object the purpose of thermally reducing metal wirings and electrodes formed on the surface of the substrate. Or, by performing a surface treatment easily without causing electrical damage, it is possible to improve the reliability of the wiring by imparting corrosion resistance as needed, or to reduce the resistance, and furthermore, a vacuum or No special equipment for decompression is required, the whole apparatus can be easily configured and miniaturized, and the material to be processed can be processed safely and locally. To provide a high surface treatment method.
[0011]
Furthermore, an object of the present invention is to provide a multilayer wiring board which can achieve a thinning of a board without making an interlayer insulating film unnecessarily thick by using such a surface treatment method, and which is easy, low-cost and highly reliable. It is to provide a method that can be formed.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a relatively simple structure that does not require any special equipment for vacuum or decompression, so that not only oxidation and reduction but also various surfaces such as etching, removal of organic and inorganic substances, cleaning, etc. It is an object of the present invention to provide a surface treatment method capable of performing treatment easily and effectively at low cost, and capable of performing single-wafer treatment or batch treatment as required, and an apparatus for realizing the same.
[0013]
Still another object of the present invention is to provide an alignment film for a liquid crystal panel which can provide uniform alignment without damaging or peeling the surface of a synthetic resin film by non-contact processing, particularly in the production of a liquid crystal display device. It is to provide a forming method. It is another object of the present invention to provide a method capable of directly forming an alignment film on a substrate surface of a liquid crystal panel.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect, the method for treating a surface of a substrate according to the present invention includes generating a gas discharge in a gas containing at least oxygen under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and applying a gas active species generated by the discharge to a substrate surface. The method is characterized in that the formed metal film is exposed, thereby oxidizing the surface of the metal layer.
[0015]
Therefore, by generating a gas discharge at a pressure near the atmospheric pressure with a relatively simple configuration, oxygen radicals, oxygen active species such as ozone are generated, and the action oxidizes the metal layer on the substrate surface, thereby The surface can be coated with a metal oxide.
[0016]
In another aspect, a method of forming a multilayer wiring board according to the present invention includes the steps of: covering a first metal wiring formed on a substrate surface with an insulating film formed thereon, and forming a metal film on the insulating film; In the step of patterning the second metal wiring by etching and etching the same, before forming an insulating film on the first metal wiring, a gas discharge is generated in the gas at or near atmospheric pressure. And exposing the first metal wiring to gas active species generated by the discharge.
[0017]
Using this surface treatment method, the surface of the first metal wiring is covered with a metal oxide, so that the second metal wiring can be patterned even if a pinhole is formed in the insulating film formed thereon. In this case, even the first metal wiring can be prevented from being etched.
[0018]
Furthermore, in one aspect, the method for treating a surface of a substrate according to the present invention includes the steps of: generating a gas discharge in a gas containing at least hydrogen or an organic substance under atmospheric pressure or a pressure close to the atmospheric pressure; And exposing the metal oxide layer formed on the substrate surface to thereby reduce the metal oxide layer.
[0019]
By generating a gas discharge at a pressure close to the atmospheric pressure with such a relatively simple configuration, hydrogen radicals are generated, or organic substances are dissociated, ionized, and excited, and ionic excited species of organic substances, carbon, hydrogen, etc. Are generated, and by their action, the metal oxide layer on the substrate surface can be reduced and metallized.
[0020]
In one embodiment, the gas generating the gas discharge further includes water vapor. By including water vapor in the gas that causes gas discharge, the speed of the reduction treatment by the gas active species can be increased.
[0021]
Another embodiment is characterized in that an organic substance is previously applied to the surface of the substrate, and the dissociation, ionization and excitation of the organic substance by gas discharge can be effectively performed. Further, the present invention is characterized in that a vaporized organic substance is added to a gas for generating a gas discharge, and similarly, its dissociation, ionization and excitation are promoted, and the effect of the reduction treatment can be enhanced.
[0022]
Further, in one aspect, the surface treatment method of the present invention is characterized in that a gas discharge is generated in a predetermined gas near or at the surface of a liquid under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof.
[0023]
Thus, the surface of the liquid is treated by the action of the gas containing the active species generated by the gas discharge under the pressure near the atmospheric pressure, or the gas is mixed into the liquid, and the liquid itself has a surface treatment capacity. Can be given.
[0024]
In one embodiment, the material to be treated is surface-treated by using the liquid after the gas discharge is generated, and the material to be treated is immersed in the liquid. Due to the surface treatment capability imparted to the liquid, the material to be treated can be surface-treated without causing thermal or electrical damage regardless of the position where the discharge occurs, and the material to be treated can be directly surface-treated by the liquid. Can be processed.
[0025]
In another aspect, the surface treatment apparatus of the present invention comprises: a container for liquid; means for generating a gas discharge in a predetermined gas at or near atmospheric pressure at a liquid level in the container; And means for supplying the gas in the vicinity of the liquid level of the container.
[0026]
Thereby, the gas active species generated by the plasma generated under the pressure near the atmospheric pressure acts on the liquid in the container, and the liquid itself is treated, or the material to be treated is surface-treated through the liquid. can do.
[0027]
In one embodiment, the apparatus further comprises a means for circulating and cleaning the liquid from the container. By removing impurity ions and dust generated in the liquid by the surface treatment, the cleanliness of the liquid can be kept high.
[0028]
In another embodiment, the workpiece is immersed in the liquid of the container, and the workpiece can be directly surface treated in such liquid. Still another embodiment is characterized in that it has means for distributing the liquid in the container toward the material to be processed, and the liquid to be processed is generated at a position different from the position where the gas discharge for generating the liquid is generated. The material can be surface treated.
[0029]
Furthermore, in one aspect, the surface treatment method of the present invention includes the steps of: causing a gas discharge to occur in a predetermined gas under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and generating a gas containing a gas active species generated by the gas discharge. The method is characterized in that the material is supplied into a liquid and the material to be treated is surface-treated using the liquid.
[0030]
By using the liquid into which the gas containing the gas active species generated by the gas discharge is introduced, the material to be treated can be surface-treated by its action, and the material to be treated is separated from the position where the gas discharge occurs. , The processing capacity can be appropriately adjusted according to the shape, size and number of the material to be processed, the environment in which gas discharge is generated, and other processing conditions.
[0031]
In one embodiment, the material to be treated is immersed in the liquid. As a result, the material to be processed can be directly surface-treated.
[0032]
In another aspect, the surface treatment apparatus of the present invention includes a liquid container, a means for generating a gas discharge in a predetermined gas at or near atmospheric pressure, and a gas active species generated by the discharge. Means for supplying the contained gas into the liquid in the container.
[0033]
In this way, by separately providing the liquid container and the gas discharge generating means and connecting them by the gas supply means, the size, size, shape, and other various conditions of the material to be processed or as necessary, By controlling the type and amount of the gaseous active species supplied into the liquid, the supply method can be appropriately changed, and the size and shape of the liquid container can be changed.
[0034]
In one embodiment, in addition to this, the material to be treated is immersed in the liquid in the container, or a means for distributing the liquid in the container toward the material to be treated is provided. Thus, the material to be treated can be directly surface-treated in such a liquid, and the material to be treated can be surface-treated at a desired position.
[0035]
Further, in one aspect, the method for forming an alignment film of a liquid crystal panel of the present invention includes generating a gas discharge in a predetermined gas under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and includes a gas active species generated by the discharge. The method is characterized in that a gas flow is obliquely jetted toward a substrate surface of a liquid crystal panel in accordance with an orientation direction to be applied, thereby exposing gas active species to the substrate surface.
[0036]
By causing the gas active species to act obliquely on the substrate surface in this manner, an alignment film can be formed on the substrate surface in a non-contact manner in accordance with the direction of the gas flow.
[0037]
In one embodiment, in addition, a synthetic resin film serving as an alignment film is formed in advance on the substrate surface of the liquid crystal panel, and the synthetic resin film is exposed to gas active species. Thereby, the synthetic resin film on the substrate surface can be oriented in the direction of the gas flow.
[0038]
On the other hand, in another embodiment, a predetermined gas contains an organic substance that is liquid at room temperature, and after a film is formed on the substrate surface by its active species, a second gas discharge is generated under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. And exposing the second gas active species generated thereby to the film forming surface of the substrate. As a result, the desired alignment film can be directly formed by polymerizing the organic substance on the substrate surface.
[0039]
In another aspect, the method for forming an alignment film of a liquid crystal panel according to the present invention includes generating a gas discharge under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and exposing a predetermined gas containing a liquid organic substance at room temperature to the discharge. It is characterized in that the liquid crystal panel is jetted in the orientation direction to be applied toward the substrate surface, and a film is formed on the substrate surface by the active species of gas generated by the discharge.
[0040]
This makes it possible to relatively easily polymerize an organic substance on the substrate surface using plasma under atmospheric pressure to form a synthetic resin film, and to orient it in a desired direction without contact.
[0041]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows an apparatus for use in the method for treating a surface of a substrate according to the present invention. The surface treatment apparatus 1 includes a pair of
[0042]
The discharge gas is supplied from the
[0043]
In this embodiment, a mixed gas of helium and oxygen is used as the discharge gas. As a result, active species such as oxygen ions and excited species are generated in the
[0044]
Generally, when a high-frequency voltage is applied using a rare gas such as helium at or near atmospheric pressure, a gas discharge is easily generated and the discharge becomes uniform, thereby causing damage to the exposed workpiece. Can be reduced. Also, even if compressed air or a mixed gas of nitrogen and oxygen is used as the discharge gas, the metal wiring can be similarly oxidized. Also, since helium itself is expensive, manufacturing costs increase, so use a rare gas such as helium or argon only at the start of discharge, and change to a suitable inexpensive gas such as compressed air after discharge occurs. You can also.
[0045]
As for the temperature condition, the treatment can be performed at room temperature, so that a problem such as thermal damage does not occur to the elements and the like of the substrate. However, it goes without saying that it is better to heat the substrate only to increase the oxidation rate.
[0046]
As shown in FIG. 2B, the
[0047]
In the present embodiment, the
[0048]
FIG. 3 shows a
[0049]
As described above, since the
[0050]
Further, the organic substance for generating the active species does not necessarily need to be included in the discharge gas. In another embodiment, it can be pre-applied to the surface of the
[0051]
When the discharge gas contains an organic substance, the organic substance may polymerize to form a polymer thin film on the surface of the material to be treated. When formation of such a polymer thin film is not preferable, it is convenient to use a gas containing a low molecular organic substance or to make the discharge gas contain moisture.
[0052]
FIGS. 4 to 6 show a specific configuration for causing the discharge gas to contain moisture or a low molecular organic substance. In the embodiment shown in FIG. 4, a bypass is provided in the middle of a
[0053]
In the embodiment shown in FIG. 5, a
[0054]
In the embodiment shown in FIG. 6, water or liquid
[0055]
An experiment was conducted on the effect of reducing the material to be treated using the surface treatment method of the present invention, and the following results were obtained. As the discharge gas, only helium, a mixed gas of helium and propane, a mixed gas of helium and oxygen, and a mixed gas of helium and hydrogen were used. Regarding water vapor or an organic substance to be added to the discharge gas, three kinds were performed: adding decane (C 10 H 22 ), adding decane and water, and adding nothing. The power supply voltage for generating gas discharge was 200 W. The flow rate of helium was 20 liters per minute. The results obtained from this experiment are shown in Table 1 below.
[0056]
[Table 1]
[0057]
In Table 1, the flow rate of the liquid indicates the flow rate as a gas when the liquid is vaporized. Further, at the time of gas discharge, at least hydrogen or an organic substance is supplied as a gas or a liquid. Generally, when reduction is performed, it is preferable that no polymer is formed on the surface of the material to be treated. As can be seen from Table 1, when oxygen is mixed with the discharge gas, the polymerization can be suppressed, but the reducing property also becomes small. It is also found that the addition of water can suppress polymerization without affecting the reducibility.
[0058]
FIG. 7 shows another embodiment of the surface treatment apparatus used in the method according to the present invention. In this
[0059]
A predetermined discharge gas is supplied from the
[0060]
In another embodiment, for example, a conduit such as a flexible tube is connected to the
[0061]
FIG. 8 shows a surface treatment apparatus for use in another embodiment of the surface treatment method according to the present invention. The
[0062]
As in the above-described embodiments, a predetermined discharge gas is ejected from the
[0063]
When a gas containing oxygen, for example, a mixed gas of helium and oxygen is used as the discharge gas, active species such as oxygen radicals and ozone are generated in the
[0064]
In another embodiment, a gas containing a fluorine compound such as CF 4 , C 2 F 6 , or SF 6 can be used as the discharge gas. In this case, the gas discharge generates active species such as fluorine ions and excited species. When water is used for the liquid 36, the fluorine ions are mixed into the water and the liquid 36 becomes hydrogen fluoride (HF) water, so that the surface of the
[0065]
Further, a gas containing nitrogen, for example, a simple gas of nitrogen, a mixed gas of nitrogen and helium, or compressed air can be used as the discharge gas. When the liquid 36 is sulfuric acid, the gas discharge generates active species such as nitrogen ions and excited species, and the nitrogen ions are mixed into the sulfuric acid and changed into ammonium persulfate. As a result, the cleaning performance of the liquid 36 is equivalent to that of the ammonia peroxide solution, and organic substances and the like adhering to the surface of the
[0066]
According to the surface treatment method of the present embodiment, various surface treatments such as oxidation, etching, and cleaning can be performed inexpensively and easily by appropriately selecting and combining the discharge gas and the liquid 36 as described above. It can be carried out. By maintaining the cleanliness of the liquid in which the material to be immersed is kept at a constant high level, the material to be treated can be protected from contamination of substances generated by the surface treatment. FIG. 9 shows a modified embodiment of such a surface treatment apparatus.
[0067]
In the embodiment of FIG. 9, an
[0068]
FIG. 10 shows another embodiment of a surface treatment apparatus for similarly treating a material to be treated in a liquid. In the
[0069]
The discharge gas is supplied from the
[0070]
Thus, similarly to the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, surface treatment such as oxidation, etching, and cleaning of the
[0071]
11 and 12 show modifications of the embodiment of FIGS. 8 and 9, respectively. In these modified embodiments, the material to be treated 41 is arranged outside the
[0072]
In particular, in the embodiment of FIG. 12, similarly to the embodiment of FIG. 9, the liquid 36 is circulated to the
[0073]
As described above, according to the modified embodiment shown in FIGS. 11 and 12, the material to be processed 41 is arranged outside the
[0074]
FIG. 13 shows another embodiment of the surface treatment method according to the present invention. In the present embodiment, a relatively
[0075]
A gas discharge is generated while supplying a discharge gas from a
[0076]
As described above, according to the present invention, regardless of the size, shape, and size of the
[0077]
FIG. 14 illustrates a method for forming an alignment film of a liquid crystal display device to which the surface treatment method according to the present invention is applied. A
[0078]
When a voltage is applied from the
[0079]
The active species of the discharge gas generated in the
[0080]
FIG. 15 shows an embodiment of a line type alignment processing apparatus according to the present invention. The
[0081]
By supplying a predetermined discharge gas from the
[0082]
Thereby, the
[0083]
As a gas type of the discharge gas, a gas containing at least oxygen such as compressed air, a mixed gas of nitrogen and oxygen, or a mixed gas of oxygen and helium is used. In this case, excited gaseous species such as ozone and oxygen radicals are generated by the gas discharge. When compressed air or a mixed gas of nitrogen and oxygen is used as the discharge gas, a high voltage is applied between the two electrodes of the
[0084]
FIG. 16 shows another embodiment of the method for forming an alignment film of a liquid crystal panel according to the present invention. In this embodiment, a
[0085]
The
[0086]
When a synthetic resin film is formed in advance on the surface of the
As described above, according to the present invention, since the alignment treatment can be performed in a non-contact manner, there is no possibility of damaging or peeling the surface of the synthetic resin film, and uniform alignment can be provided. Control of the angle of the alignment film mainly depends on the angle at which the reactive gas is blown, and furthermore, partly depends on the voltage applied to the electrode and the gas type of the discharge gas. can do.
[0087]
In another embodiment, the alignment film can be formed directly on the substrate surface by selecting the discharge gas to include an appropriate organic substance that is liquid at room temperature. For example, when decane (C 10 H 22 ) is added to helium or silicone is added to helium, a resin film is formed on the surface of the
[0088]
FIG. 17 shows a modification of FIG. 16 for forming an alignment film directly on a substrate. In this modification, the
[0089]
Next, a method for forming an alignment film of a liquid crystal panel according to the present invention will be specifically described with reference to examples.
(Example 1)
The polyimide film on the surface of the
Gas used: Compressed air gas pressure: 3-7 kg / cm 2
Power consumption: 100-200W
Processing time: 20 minutes
The liquid crystal was sandwiched between the
[0091]
(Example 2)
Similarly, the polyimide film on the surface of the
[0092]
When the orientation state of the polyimide film was observed in the same manner as in Example 1, it was found that the polyimide film was well oriented over the entire surface of the substrate.
[0093]
(Example 3)
Similarly, the polyimide film on the surface of the
[0094]
When the orientation state of the polyimide film was observed in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the polyimide film was oriented in processing times of 1 minute and 3 minutes. In the case of this embodiment, since the
In any of the above Examples 1 to 3, it is considered that the orientation treatment was performed on the polyimide film of the
[0095]
(Example 4)
An alignment film was directly formed on the surface of the
Gas used: Helium gas flow rate: 20 L / min Liquid organic matter: OH-modified silicone, silicone oil, n-decane Power consumption: 150 W
[0096]
When the alignment state was similarly observed with the liquid crystal interposed between the two
[0097]
(Example 5)
An alignment film was directly formed on the surface of the
Gas used: Helium gas flow rate: 20 L / min Liquid organic matter: OH-modified silicone, silicone oil, n-decane Power consumption: 150 W
[0098]
In the
[0099]
(Example 6)
An alignment film was directly formed on the same surface of the
Gas used: Helium gas flow rate: 20 L / min Liquid organic matter: OH-modified silicone Power used: 150 W
[0100]
Next, as shown in FIG. 24, the
[0101]
(Example 7)
The same experiment as in Example 6 was performed using an MIM substrate provided with a wiring pattern. A well-oriented polymer film was formed on the substrate surface as in the example.
[0102]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention can be implemented by adding various modifications and changes to the above embodiments within the technical scope thereof. For example, in the surface treatment apparatus shown in FIGS. 1 and 7, the electrodes are coated with an insulator or a dielectric material to generate a more uniform electric discharge as in the embodiment shown in FIG. Can prevent the material to be processed from being contaminated by the substances generated by the method. Further, by forming the electrodes of the surface treatment device in a plate shape and arranging the electrodes vertically, the electrode can be used as a so-called line type surface treatment device that generates a discharge in a straight line in the longitudinal direction. As the electrode structure of the surface treatment apparatus, in addition to the electrode structure of the above embodiment, for example, as described in Japanese Patent Application No. 5-113204 by the applicant of the present invention, a gas flow path formed of a dielectric material is used. A gas for discharge is introduced, a high-frequency voltage is applied to an electrode disposed outside thereof, and a gas discharge is generated in the gas flow path under a pressure near the atmospheric pressure. Those having a structure to be subjected to surface treatment by utilizing can also be used.
[0103]
【The invention's effect】
According to the substrate surface treatment method of the present invention, the metal layer on the substrate surface is easily and quickly oxidized without damaging other parts of the substrate, for example, electronic components and the like, and the surface is oxidized with metal. Since a film of an object can be formed, corrosion of wirings, electrodes, and the like formed on the substrate can be effectively prevented, reliability of the electronic circuit can be improved, and the life can be prolonged.
[0104]
By utilizing this surface treatment method, according to the method for forming a multilayer wiring board of the present invention, since the surface of the first metal wiring is covered with the metal oxide and has corrosion resistance, the second metal wiring is etched. In this case, there is no possibility that the lower first metal wiring is etched, and the interlayer insulating film formed therebetween does not need to be formed unnecessarily thicker than its original insulating function, and is thinned. Accordingly, the time required for the film formation can be shortened, the cost can be reduced, the productivity can be improved, and the thickness of the substrate can be reduced.
[0105]
Further, according to the substrate surface treatment method of the present invention, the metal oxide layer on the substrate surface can be reduced easily and at high speed by reducing the metal oxide layer without damaging other parts of the substrate, such as electronic components. When the metal oxide layer is a transparent electrode made of ITO or the like, the thickness of the metal oxide layer is reduced to maintain a desired transparency while lowering the resistance to achieve a desired electrical performance. Can be secured.
[0106]
Further, according to the surface treatment method of the present invention, by appropriately selecting a liquid and a discharge gas to be used, for example, hydrogen peroxide solution, oxidizing, etching, The surface treatment ability such as cleaning can be imparted at a low cost, or the liquid itself used for the surface treatment such as cleaning can be easily cleaned and reused at a low cost. Because it is relatively easy and safe, workability is greatly improved. In particular, by separately performing discharge to the liquid and surface treatment of the material to be treated using the liquid, the surface treatment is performed irrespective of the size, shape, and location of the material to be treated. Batch processing becomes possible, and different surface treatments can be continuously performed on the material to be processed, so that the apparatus can be downsized and the processing capacity can be improved. In addition, such a surface treatment method can be realized at a low cost with a relatively simple structure by configuring the surface treatment apparatus as in the tenth aspect.
[0107]
Further, according to the surface treatment method of the present invention, a portion for generating a gas discharge and a portion for surface-treating the material to be treated are provided at separate positions, and these are connected to supply a gas containing gas active species to the liquid. And, since it can be used for the material to be treated and subjected to surface treatment, the treatment conditions, such as the treatment purpose, the shape and dimensions of the material to be treated, the number to be treated at a time, etc., or the gas used for gas discharge Surface treatment can be performed according to the type, the environment in which discharge is performed, and the like, and the treatment capacity can be appropriately adjusted. In addition, single-wafer processing and batch processing can be selectively used depending on the purpose and application, so that processing operations such as handling of discharge gas are relatively easy and safe, and productivity can be improved. Such a surface treatment method can be realized at a low cost with a relatively simple configuration.
[0108]
According to the method for forming an alignment film of a liquid crystal panel of the present invention, by injecting a gas flow containing gaseous active species obliquely onto the substrate surface, the alignment treatment can be performed in a non-contact manner on the synthetic resin film on the substrate surface, or Since the alignment film can be formed directly on the surface, there is no danger of damaging or peeling the alignment film as in the past, and the yield is improved, and the processing time is short and single-wafer processing is possible. And cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a surface treatment apparatus used in a substrate surface treatment method according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing steps of forming a multilayer wiring by using the substrate surface treatment method according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a glass substrate on which a reduction process is performed according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration for causing a discharge gas to contain water vapor or an organic vaporized gas in the reduction treatment according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing another configuration different from FIG. 4;
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment further different from FIG. 4;
FIG. 7 is a view showing another embodiment of the surface treatment apparatus used in the surface treatment method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a surface treatment apparatus used in an embodiment of a surface treatment method different from that of FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a modification of FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing a surface treatment apparatus used in still another embodiment different from FIG. 7;
FIG. 11 is a diagram showing another modified example of FIG. 8;
FIG. 12 is a diagram showing a modification of FIG. 9;
FIG. 13 is a view showing another embodiment of the surface treatment method according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a method for forming an alignment film of a liquid crystal panel using the surface treatment method according to the present invention.
FIG. 15 is a side view schematically showing an embodiment of a line type alignment treatment apparatus, and FIG. 15 is a top view thereof.
FIG. 16 is a diagram showing an embodiment of an orientation processing apparatus different from that in FIG. 15;
FIG. 17 is a diagram showing a modification of the embodiment in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram illustrating a method of performing an alignment treatment on a liquid crystal panel using a spot type surface treatment apparatus.
FIG. 19 is a side view showing a line type surface treatment apparatus used for a liquid crystal panel alignment treatment method, and FIG.
FIG. 20 is a side view showing a spot-type surface treatment apparatus used in a liquid crystal panel alignment treatment method, and FIG. 20 is an end view thereof.
FIG. 21 is a view schematically showing a method for forming an alignment film of a liquid crystal panel according to the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing a modification of FIG. 21;
FIG. 23 is a diagram showing the first half of a process in another embodiment of the method for forming an alignment film of a liquid crystal panel according to the present invention.
FIG. 24 is a view showing a latter half step in the embodiment in FIG. 23;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 surface treatment device, 2 power supply, 3 electrodes, 4 space, 5 gas supply device, 6 substrate, 7 metal wiring, 8 discharge region, 9 metal oxide film, 10 SiO 2 layer, 11 metal film, 12 glass substrate, 13 transparent Electrode, 14 display area, 15 conduit, 16 valve, 17 tank, 18 water or liquid organic matter, 19 heater, 20 spraying device, 21 conduit, 22 surface treatment device, 23 power supply, 24 electrode, 25 metal cover, 26 insulation Mounting fixture, 27 lower end, 28 opening, 29 gas supply device, 30 metal mesh, 31 discharge area, 32 reactive gas flow, 33 surface treatment device, 34 power supply, 35 electrode, 36 liquid, 37 container, 38 gas supply device , 39 gas ejection port, 40 metal plate, 41 material to be treated, 42 discharge area, 43 injection port, 44 discharge port, 45 circulation line, 46 pure water regeneration device, 47 surface treatment device, Reference Signs List 8 power supply, 49, 50 electrodes, 51 casing, 52 gas supply device, 53 liquid, 54 container, 55 nozzle, 56 material to be treated, 57 discharge area, 58 stopper, 59 cleaning tank, 60 substrate, 61 synthetic resin film, 62 Orientation treatment device, 63 power supply, 64, 65 electrodes, 66 insulator, 67 gas supply device, 68 discharge area, 69 orientation treatment device, 70 discharge generation part, 71 blow nozzle, 72 tip outlet, 73 substrate, 74 metal plate , 75 electrode, 76 passage, 77 outlet, 78 discharge area, 80 MIM substrate, 81 surface treatment device, 82 quartz tube, 83 electrode, 84 control circuit, 85 power supply, 86 ground electrode, 87 discharge area, 88 gas outlet , 89 surface treatment device, 90 power supply, 91 gas outlet, 92 surface treatment device, 93 power supply electrode, 94 ground electrode, 95 glass tube, 96 glass substrate, 97 Gas supply device, 98 container, 99 organic matter, 100, 101 control valve, 102 polymer film, 103, 104 part, 105 power electrode, 106 gas outlet, 107 dielectric, 108 power electrode, 109 ground electrode, 110 gas outlet , 111 Polymer film, 112 Ground electrode, 113 Power electrode, 114 Gas supply device
Claims (4)
大気圧又はその近傍の圧力下で所定のガス中に気体放電を生じさせ、前記放電により生成される前記ガスの活性種を含むガス流を前記基板表面に向けて、付与しようとする配向方向に合せて斜めに噴射することにより、前記活性種を前記基板表面に曝露させることを特徴とする液晶パネルの配向膜形成方法。A method for forming an alignment film on a substrate surface of a liquid crystal panel,
A gas discharge is generated in a predetermined gas under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and a gas flow containing the active species of the gas generated by the discharge is directed toward the substrate surface, in an orientation direction to be applied. A method for forming an alignment film for a liquid crystal panel, comprising: exposing the active species to the substrate surface by obliquely jetting the active species.
大気圧又はその近傍の圧力下で気体放電を生じさせ、常温で液体の有機物を含む所定のガスを、前記放電に曝露される前記基板表面に向けて付与しようとする配向方向に噴射し、前記放電により生成される前記ガスの活性種により前記基板表面に被膜を形成することを特徴とする液晶パネルの配向膜形成方法。A method for forming an alignment film on a substrate surface of a liquid crystal panel,
A gas discharge is generated under atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and a predetermined gas containing a liquid organic substance at room temperature is jetted in an orientation direction to be applied toward the substrate surface exposed to the discharge, A method for forming an alignment film for a liquid crystal panel, comprising: forming a film on the surface of the substrate using active species of the gas generated by electric discharge.
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