(57)【要約】【構成】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放電用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よって基板６上の金属膜７表面に金属酸化膜９を形成する。放電用ガスが少なくとも水素または有機物を含む場合は、ガス活性種に基板１１表面の透明電極などの金属酸化膜１３を曝露させて還元する。また、液体表面での気体放電させることにより、液体自体を表面処理し、又はその液体を用いて基板等を表面処理する。また、気体放電によるガス活性種を斜め方向に当てて、液晶パネル用ガラス基板に配向膜を形成する。【効果】基板上の配線や電極等の腐食を有効に防止できる。透明電極の透明度を維持しつつ、低抵抗化を図ることができる。気体放電に曝露させた液体に酸化等の表面処理能力を付与できる。液晶パネル用ガラス基板表面に非接触で配向膜が形成される。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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表面処理方法。
【請求項２】
前記気体放電を生じさせた後の前記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請求項１記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記被処理材を前記液体に浸漬させることを特徴とする請求項２記載の表面処理方法。
【請求項４】
液体容器と、前記容器内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生じさせる手段と、前記容器内の液面付近に前記所定のガスを供給するための手段とからなることを特徴とする表面処理装置。
【請求項５】
前記容器から前記液体を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請求項４に記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記容器の液体中に被処理材が浸漬されることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の表面処理装置。
【請求項７】
前記容器内の前記液体を被処理材に配給するための手段を更に有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の表面処理装置。
【請求項８】
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、前記気体放電により生成される前記ガスの活性種を含むガスを液体中に供給し、前記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表面処理方法。
【請求項９】
前記液体中に前記被処理材を浸漬させることを特徴とする請求項８記載の表面処理方法。
【請求項１０】
液体容器と、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、前記気体放電により生成された前記ガスの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表面処理装置。
【請求項１１】
前記容器の液体中に被処理材が浸漬されることを特徴とする請求項１０記載の表面処理装置。
【請求項１２】
前記容器内の液体を被処理材に配給するための手段を更に有することを特徴とする請求項１０記載の表面処装置。
【発明の詳細な説明】
【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】
2004002992.tif 000003
【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。
2004002992.tif 000004
【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。
2004002992.tif 000005
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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