(57)【要約】【解決手段】電極に印加される高周波電源によりプラズマを発生するプラズマチャンバー装置を用いて、ガラス基板上に塗布された有機配向膜を除去しこれを再生する方法として、前記有機配向膜の塗布されたガラス基板を前記プラズマの反応チャンバー内に投入する段階と、前記プラズマ反応チャンバー内の圧力を１００〜１０００ｍＴｏｒｒ程度で維持させる段階と、前記反応チャンバー内にＯ２  を含むＦ系の高反応性ガスを投入しながら前記圧力を維持させる段階と、前記プラズマチャンバー装置の電極に対象基板によって１〜１０キロワットの電源を印加してＦ系／Ｏ２  プラズマを発生させる段階と、前記プラズマにより励起されたラジカルイオンを前記有機配向膜と化学反応させることにより、ＣＯ、ＣＯ２  、ＮＯ、ＮＯ２  、Ｈ２  Ｏなどの気体状態に分解する段階と、前記分解された気体を排出する段階とを含むことを特徴とするガラス基板上に塗布された有機配向膜の除去及びこれを再生する方法が開示される。
2005506562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に印加される高周波電源によりプラズマを発生するプラズマ装置を用いてガラス基板上に塗布された有機配向膜を除去し、これを再生する方法であって、
前記有機配向膜の塗布されたガラス基板を前記プラズマ反応チャンバー内に投入する段階と、
前記プラズマ反応チャンバー内の圧力を１００〜１０００ｍＴｏｒｒ程度で維持させる段階と、
前記反応チャンバー内にＯ２  を含むＦ系の高反応性ガスを投入しながら前記圧力を維持させる段階と、
前記プラズマチャンバー装置の電極に対象基板によって１〜１０キロワットの電源を印加してＦ系／Ｏ２  プラズマを発生させる段階と、
前記プラズマにより励起されたラジカルイオンを前記有機配向膜と化学反応させることにより、ＣＯ、ＣＯ２  、ＮＯ、ＮＯ２  、Ｈ２  Ｏなどの気体状態に分解する段階と、
前記分解された気体を排出する段階とを含むことを特徴とするガラス基板上に塗布された有機配向膜の除去及びこれを再生する方法。
【請求項２】
前記Ｆ系の高反応性ガスは、ＳＦ６  、Ｃ４  Ｆ８  、ＣＦ４  、またはＣ３  Ｆ６  中で何れかの一つであることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板上に塗布された有機配向膜の除去およびこれを再生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＣＤやＴＦＴ(Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)-ＬＣＤの基板を再生する方法に関するものであり、詳しくはＬＣＤ、ＴＦＴ-ＬＣＤなどを構成するカラーフィルター(Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ)、ＴＦＴ及びダミー(Ｄｕｍｍｙ)などのガラス基板上に塗布された有機配向膜をドライプラズマを用いて除去することにより前記ガラス基板を再生する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の平板表示素子の発達とともにＬＣＤ、ＴＦＴ-ＬＣＤの開発及び生産が増えている。このようなＬＣＤ素子は基本的にガラスでなっており、相互対向する基板の内面に電極を形成し、その上にさらにポリイミド配向膜を塗布した後その間に液晶を注入し、これを密封して成る。
【０００３】
この中、前記配向膜の塗布過程を見ると、先ずガラス基板を洗浄した後ポリイミドを印刷し予備硬化（Ｐｒｅ  ｃｕｒｉｎｇ）をした後、配向膜の状態を検査したのち良好な状態なら２次硬化を完了し、次に液晶配列のためのラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）を行う。前記工程において、予備硬化された基板を検査して若し不良が発生すると、これを基板再生工程に渡して基板を再生して使用するようになるが、これは２次硬化及びラビングを通じたあとにも同様である。
【０００４】
基板再生工程ではガラス基板の上面に塗布されたポリイミド配向膜を除去するようになるが、従来には専ら湿式工程により配向膜が除去された。
【０００５】
具体的に、配向膜を除去するための従来の湿式工程においては、再生される基板をローラーに移送投入した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(Ｔｅｔｒａ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ａｍｍｏｎｉｕｍ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ)のような化学溶液を加えて配向膜を剥離させるストリップ工程を通じるようになる。次いで、ブラッシング(Ｂｒｕｓｈｉｎｇ)をし、中性溶液にて洗浄した後スピンドライ(Ｓｐｉｎ  Ｄｒｙ)乾燥させることにより、基板を再生する。
【０００６】
しかしながら、前記のような従来の湿式工程においては次のような問題点があった。
第一、前記のような化学溶液を使用すると、ポリイミドのような有機配向膜の剥離過程では完全な配向膜の除去が難しくて再生した基板の品質が優秀でなかった。通常、化学溶液は基板とポリイミドとの間に浸透して剥離をさせるようになるが、この過程で最初浸透し始めた部位の剥離量と、後で浸透した部分での剥離量との間に差が発生する問題点をもたらした。特に、ポリイミド塗布後の予備硬化段階で再生されるものは、ポリイミドの除去が比較的に容易であるが、２次硬化を経た後にポリイミドを除去することは相対的に難しくて完全な基板の再生が不可能であった。
【０００７】
第二、従来の湿式工程は各工程毎にラインの設備及び工程にかかるコストが高く作業空間が大きいのみななず、化学性が強い溶液を多量使用するため環境汚染の問題さえ抱いていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような問題点を解決するために案出されたもので、従来の湿式工程ではなく、プラズマを用いた乾式工程で有機配向膜を除去して基板を再生する方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、ポリイミド配向膜は２次硬化を経た後でも容易に除去されるのみならず、化学溶液を使わずにプラズマの生成による化学反応で配向膜を除去するため、従来の湿式工程にあった環境汚染と高コストなどの問題点を解決できる。
【００１０】
前記のような目的を達成するために本発明による基板の配向膜除去方法は、電極に印加される高周波電源によりプラズマを発生するプラズマチャンバー装置を用いて、ガラス基板上に塗布された有機配向膜を除去しこれを再生する方法として、前記有機配向膜の塗布されたガラス基板を前記プラズマの反応チャンバー内に投入する段階と、前記プラズマ反応チャンバー内の圧力を１００〜１０００ｍＴｏｒｒ程度で維持させる段階と、前記反応チャンバー内にＯ２  を含むＦ系の高反応性ガスを投入しながら前記圧力を維持させる段階と、前記プラズマチャンバー装置の電極に対象基板によって１〜１０キロワット（ｋｗａｔｔ）の電源を印加してＦ系／Ｏ２  プラズマを発生させる段階と、前記プラズマにより励起されたラジカルイオンを前記有機配向膜と化学反応させることにより、ＣＯ、ＣＯ２  、ＮＯ、ＮＯ２  、Ｈ２  Ｏなどの気体状態に分解する段階と、前記分解された気体を排出する段階とを含む。望ましく、前記Ｆ系の高反応性ガスはＳＦ６  、Ｃ４  Ｆ８  、ＣＦ４  、またはＣ３  Ｆ６  の中で何れかの一つである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
明細書に統合されており明細書の一部を構成する添付図面は本発明の現在の望ましい実施例を例示し、下記の望ましい実施例の詳細な説明とともに本発明の原理を説明する役割をする。
【００１２】
図１は、本発明に係る配向膜除去及び基板再生のために採用されるプラズマチャンバー装置の一例を示す図面である。
【００１３】
以下、添付した図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。
図１には、本発明に係るプラズマを用いて基板の配向膜除去及び基板再生方法を適用するためのプラズマチャンバー装置が示されている。本発明は、プラズマチャンバー装置の構成を限ることではなく、本発明の目的を達成できる範囲内で多様に変形された装置が採用され得ることと理解すべきである。
【００１４】
本実施例に例示されたプラズマチャンバー装置を簡略に見ると、反応チャンバー１０の上部には平行板の電極の一つである第１電極１１が設けられ、これと対向される下部には第２電極１２が設けられる。前記第２電極１２の上には被処理体１００が置かれる。前記被処理体１００は、再生をするための基板で、有機配向膜１０２がガラス基板１０１上に塗布された状態である。
前記第１電極１１は、電源１３に接続されてプラズマを励起させるための高周波電源の供給を受けて、後述するように反応チャンバー１０内の反応ガスを励起させてプラズマを生成する。
前記反応チャンバー１０には、プラズマ励起のために反応ガスを投入するための流入口１４と、反応が終ったガスを排出させるための排出口１５が形成されている。
【００１５】
それでは、以上のような装置を使用して本発明に係る基板の配向膜除去工程を見る。
【００１６】
本発明の方法により処理される被処理体１００は、ＴＦＴ-ＬＣＤの基板製造過程で不良に判定されて再生されるもので、ガラス基板１０１の上にポリイミドのような有機配向膜１０２が塗布されている。
【００１７】
先ず、反応チャンバー１０の内に前記被処理体１００が投入される。このとき、チャンバー内の圧力は１００〜１０００ｍＴｏｒｒ程度で維持される。次に、前記反応チャンバー１０内にはガス流入口１４を通じて反応ガスが流入されるが、このときのガスとしてはＯ２  とともにＳＦ６  、Ｃ４  Ｆ８  、ＣＦ４  、Ｃ３  Ｆ６  などのようなガス(プラズマ状態でＦ基を発生するガスであり、以下「Ｆ系の高反応性ガス」と言う)が用いられる。望ましくはＳＦ６  が用いられるが、その理由はポリイミド配向膜の全面的な除去を達成するための再生工程において、反応を迅速に促進してプラズマを励起する作用をし、さらに価格と安定性などを考慮すると有利であるためである。後述するように前記Ｆ系の高反応性ガスの分解により発生するＦ基はほかのイオンとの反応を円滑にし、Ｏ２  は高反応性ガスにより縮重合反応が切れた高分子のユニット(ｕｎｉｔ)と反応する。このとき、前記ガス流入時にも反応チャンバー１０内の圧力はそのまま維持される。
【００１８】
次いで、電源１３から前記電極１１に対象基板によって１〜１０キロワット（ｋｗａｔｔ）の高周波電源を印加してＦ系／Ｏ２  プラズマを生成させる。そうすると、前記の高反応性ガスは励起されてイオン化されるが、例えば高反応性ガスとしてＳＦ６  を用いた場合には次のようにイオン化される。
（化学式１）
ＳＦ６  →  ＳＦ６＋  ＋ｅ
ＳＦ６  →  ＳＦ５＋  ＋Ｆ−
Ｏ２  →  Ｏ２＋  ＋ｅ
Ｏ２＋  ＋Ｏ−  →Ｏ３
Ｏ２  →  ２Ｏ＋  ＋２ｅ
【００１９】
このような反応段階は２次、３次反応が混在して現われ、前記ＳＦ６＋  、ＳＦ５＋  、Ｏ３  などはさらに瞬間的に電子を得てＳＦ６−  、ＳＦ５＋  、Ｏ３−  などのように不安定で反応性が高いラジカル(Ｒａｄｉｃａｌ)が生成される。前記ラジカルイオンは有機配向膜１０２と反応して、これを分解し気体状態に変化させて排出口１５を通じて排出させるが、これを具体的に見ると下記のようである。
（化学式２）
Ｃ＋  ＋ｘＦ−  →ＣＦｘ
Ｃ−  ＋Ｏ＋  →ＣＯ
Ｏ−  ＋Ｏ＋  →Ｏ２
Ｓ＋  ＋Ｏｘ＋  →ＳＯｘ
Ｎ−  ＋Ｏ２＋  →ＮＯ２
Ｎ−  ＋Ｏ＋  →ＮＯ
【００２０】
以上のような反応を通じてポリイミド有機配向膜成分はＣＯ、ＣＯ２  、ＮＯ、ＮＯ２  、Ｈ２  Ｏなどに分解されて気体状態で排出口１５を通じて排出される。本発明に係ると、このような反応は基板全体に均一に発生する。従って、ガラス基板上に塗布されたポリイミド配向膜１０２が全面的に均一に除去され得る。本発明の效果は、次の実施例によりさらに明確に理解され得る。
【実施例】
【００２１】
サイズ６００×７００×１ｍｍのガラス基板上にポリイミド膜が５００Åの厚さで塗布された被処理体を内容積１００リットル(ｌｉｔｅｒ)の大きさのプラズマ反応チャンバー内に投入し真空状態にした後、ＳＦ６  ／Ｏ２  ガスを１０００ｓｃｃｍ(Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＣｕｂｉｃＣｅｎｔｉｍｅｔｅｒ  ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ;０℃、１気圧での量)で投入しながら電極に１キロワット（ｋｗａｔｔ）の電源を印加してプラズマを生成させ、２０秒間反応させた。
【００２２】
次に、反応が終った後、反応チャンバーから基板を取り出してその表面を観察した。その結果、ＬＣＤパネル基板の場合、１０２４×７６８個のセル(ｃｅｌｌ)に対して欠陥(ｄｅｆｅｃｔ)のないことが確認され、同数のセル駆動用ＴＦＴでもトランジスターの特性を弱めるイオンドーピング現象の確率がゼロ(０)であった。その他、カラーフィルターが採用された基板の場合には、本発明の方法によって処理された後、色感度の変化が２％未満であると観察された。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明に係る基板の有機配向膜除去方法は、次のような利点を有する。
【００２４】
第一、本発明はプラズマ反応チャンバー内で乾式工程にて有機配向膜を除去するため、大型設備が要らず、運転コストが低廉であるのみならず、維持と運用が従来の湿式工程に比べて容易である。
【００２５】
第二、従来の湿式工程ではポリイミド配向膜を２次硬化した後にはその除去が難しかったが、本発明によると２次硬化後にもポリイミド膜の完全な除去が可能である。これは従来配向膜の除去が難しくて廃棄された基板をより有効に再生できることを意味する。
【００２６】
第三、本発明はプラズマ乾式工程にてポリイミド配向膜を除去するため、従来の湿式工程で用いた多量の化学薬液を使用する必要がなくて、環境汚染などの問題が防げる。
【００２７】
第四、本発明は有機配向膜の成分を化学反応を通じて気体状で除去するため、従来化学薬液を中性溶液で洗浄しこれを乾燥させるなどの付加工程が不要になる。
【００２８】
第五、従来の湿式工程においては化学溶液の剥離現象が起きる基板の周縁部位と中心部位での配向膜の除去程度に差があるため、再生が不均一で再生不良率が比較的に高かったが、本発明の場合にはプラズマを用いた化学反応で配向膜を全体的に一時に除去さるため、除去程度の差が発生せず、それによる不良率もはるかに減らせる。
【００２９】
ここで、本明細書および図面に記載された実施の形態は本発明の最も望ましい実施の形態に過ぎず、本発明の技術的思想を制限するものではなく、本出願のときにこれらを代替可能な多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明に係る配向膜除去及び基板再生のために採用されるプラズマチャンバー装置の一例を示す図面である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…  反応チャンバー
１１…  第１電極
１２…  第２電極
１３…  電源
１４…  流入口
１５…  排出口
１００…  被処理体
１０１…  ガラス基板
１０２…  有機配向膜
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月18日(2003.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源に電気的に接続された第１電極と、反応チャンバー内の前記第一電極から離隔された第２電極とを含むプラズマ装置を用いてガラス基板上に塗布された有機配向膜の除去及びこれを再生する方法であって、
前記プラズマ反応チャンバー内の第２電極上に前記ガラス基板を位置させる段階と、
前記プラズマ反応チャンバー内の圧力を１００〜１０００ｍＴｏｒｒ程度で維持させる段階と、
前記反応チャンバー内にＯ２  を含むＳＦ６  ガスを投入しながら前記圧力を維持させる段階と、
前記プラズマチャンバー装置の第１電極に１〜１０キロワットの電源を印加してＦ系／Ｏ２  プラズマを発生させる段階と、
前記プラズマにより励起されたラジカルイオンを前記有機配向膜と化学反応させることにより、ＣＯ、ＣＯ２  、ＮＯ、ＮＯ２  、Ｈ２  Ｏなどの気体状態に分解する段階と、
前記分解された気体を排出する段階とを含むことを特徴とするガラス基板上に塗布された有機配向膜の除去及びこれを再生する方法。
【国際調査報告】
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2005506562.tif 000018