(57)【要約】【課題】  液晶ディスプレイ用ガラス基板などの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する基板を一対の電極間に挟むようにして部分的にプラズマ照射し表面処理する際、ＴＦＴが破壊されるのを防止する。【解決手段】  プラズマ処理装置Ｍの電極１１に、プラズマ発生用の電界印加手段３０を接続する。この電界印加手段３０の出力電界を、基板９０に形成されたＴＦＴのチャンネルの導電型と対応する片極性のパルス電界にする。すなわち、ＴＦＴがｎチャンネル型の場合は、負極性のパルス電界とし、ｐチャンネル型の場合は、正極性のパルス電界とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）を有する基板を一対の電極間に通してプラズマ照射することにより表面処理する方法であって、前記一対の電極間に印加するプラズマ発生用の電界を、前記ＴＦＴのチャンネルの導電型と対応する片極性のパルス電界とすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記ＴＦＴがｎチャンネル型である場合において、前記印加電界を負極性パルス電界とすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記基板にｎチャンネル型のＴＦＴとｐチャンネル型のＴＦＴが混在している場合において、前記印加電界を、これらＴＦＴのうち耐電圧の低いものの導電型に対応する片極性パルス電界にすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）を有する基板をプラズマ処理する方法に関し、特に、基板を一対の電極間に配置してプラズマ照射する所謂ダイレクト式のプラズマ処理に適した方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、液晶ディスプレイのガラス基板には、ＴＦＴ、データ線等の配線、画素等が設けられている。これを製造する際の多くの工程において、プラズマ処理が適用される。プラズマ処理は、所謂ダイレクト式と所謂リモート式の２つの方式に大別される。前者のダイレクト式の一例として、特許文献１に記載のものは、上下一対の電極間に電界を印加することにより電極間空間をプラズマ処理空間とし、そこに基板を通すようになっている。後者のリモート式は、例えば特許文献２に記載のように、一対の電極間で形成したプラズマを電極間から吹き出して基板に当てるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１５５０号公報（第１頁）
【特許文献２】特開２００２−１４３７９５号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記２つのプラズマ処理方式を比べると、ダイレクト式のほうがより多くのプラズマを基板に照射でき、高速処理の面で有利である。しかし、プラズマが基板に部分的に照射される場合には、その照射部分にだけ電荷が流入し、照射されていない部分との間に電位差が生じ、基板上に既に形成済みのＴＦＴ等の素子が破壊されるおそれがある。
【０００５】
例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板において、プラズマ照射によって基板上の配線や画素等の各要素に生じる電位は、次式にて表される。
Ｖ＝（被照射面積×単位面積あたりの流入電荷）／（当該要素の全面積×単位面積あたりの容量）  （式１）
ソース配線等の直線状導電配線の場合、その一箇所に局所的にプラズマ照射されても、（被照射面積）≪（当該配線の全面積）であるので、電位はほとんど変化しない。これに対し、画素は、１０ミクロンオーダーのサイズしかないので、ほとんど（被照射面積）＝（当該画素の全面積）となり、電位変動が大きくなる。したがって、配線と画素との間に大きな電位差が発生し、これら要素間に回路的に介在されたＴＦＴが破壊されるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するため、本発明は、ＴＦＴを有する基板を一対の電極間に通してプラズマ照射することにより表面処理する方法であって、前記一対の電極間に印加するプラズマ発生用の電界を、前記ＴＦＴのチャンネルの導電型（ｎ型／ｐ型）と対応する片極性のパルス電界とすることを特徴とする。すなわち、ＴＦＴがｎチャンネル型の場合は、負極性のパルス電界とし、ｐチャンネル型の場合は、正極性のパルス電界とする。
【０００７】
前記基板にｎチャンネル型のＴＦＴとｐチャンネル型のＴＦＴが混在している場合には、前記印加電界を、これらＴＦＴのうち耐電圧の低いものの導電型に対応する片極性パルス電界にすることが望ましい。すなわち、耐電圧の低い側のＴＦＴが、ｎチャンネル型の場合は、負極性パルス電界とし、ｐチャンネル型の場合は、正極性パルス電界とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＴＦＴのチャンネルの導電型と対応する片極性パルスの電界を印加することにより、ＴＦＴをオンさせることができる。これによって、画素等の微小面積要素に流入した電荷を、ＴＦＴを介してソース配線等の比較的大面積の要素に分配することができる。（画素とソース配線をコンデンサと見做すと、両コンデンサを並列接続した状態にすることができる。）これによって、微小面積要素の電位変動を小さくでき、ＴＦＴを挟んで両側の要素間の電位差を無くすことができる。この結果、ＴＦＴが破壊されるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって詳述する。図１は、液晶ディスプレイ用ガラス基板９０を被処理物とするリモート式常圧プラズマ処理装置Ｍを示したものである。
はじめに基板９０について説明する。図３に示すように、基板９０の表側面には、互いに格子状をなす配線９１，９４と、ＴＦＴ９２と、画素９３等が設けられている。多数本の直線状のゲート配線９４は、ゲート絶縁膜９５にて覆われている。このゲート絶縁膜９５の上に、直線状のソース配線９１と、ＴＦＴ９２と、微小面積の画素９３が、それぞれ多数形成されている。ＴＦＴ９２は、ｎチャンネル型になっている。ＴＦＴ９２のゲートにゲート配線９４が接続されている。また、ＴＦＴ９２のソースにソース配線９１が接続され、ドレインに画素９３が接続されている。なお、図３において、ソース配線９１の幅、ＴＦＴ９２および画素９３の面積等は、誇張して示してある。
【００１０】
この基板９０の表面に保護膜を更に成膜するのに、ダイレクト式常圧プラズマ処理装置Ｍが用いられる。プラズマ処理装置Ｍは、上記成膜を大気圧近傍の圧力環境で行なうようになっている。本発明における大気圧近傍の圧力とは、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａの範囲を言う。特に９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。
【００１１】
図１および図２に示すように、ダイレクト式常圧プラズマ処理装置Ｍは、電界印加電極１１を含む処理ヘッド１０と、この処理ヘッド１０の下方に配置された接地電極としての基板セットトレイ２０とを備えている。セットトレイ２０は、アルミやステンレス等の金属にて平面視四角形状に形成されており、その上面には四角形の浅い凹部２０ａが形成されている。この凹部２０ａに基板９０が嵌め込まれセットされるようになっている。金属製のセットトレイ２０は、接地線１ｂを介して接地され、接地電極を構成している。凹部２０ａの内底面を含むセットトレイ２０の上面には、アーク放電防止のための固体誘電体（図示せず）が溶射等にて被膜されている。
【００１２】
セットトレイ２０は、移動機構４によって左右方向に移動されるようになっている。なお、セットトレイ２０を固定する一方、移動機構４を処理ヘッド１０に接続し、処理ヘッド１０を移動させることにしてもよい。
【００１３】
処理ヘッド１０は、架台（図示せず）によってセットトレイ２０の上方に配置されるようにして支持されている。処理ヘッド１０は、前記電界印加電極１１と、この電極１１を保持するホルダ１５と、ホルダ１５の例えば右側部に設けられた処理ガス吹き出し部１２と、左側部に設けられた吸い込み部１３とを備え、前後（図１において紙面と直交する方向）に延びている。
【００１４】
吹き出し部１２には、ガス供給路２ａを介して処理ガス源２が接続されている。処理ガス源２には、前記保護膜となるべき原料を含む処理ガスの成分が気相または液相で貯えられている。吹き出し部１２は、この処理ガス源２からの処理ガスを前後長手方向に均一化する。そして、前後に延びるスリット状（又は前後に多数並べられたスポット状）の吹き出し口１２ａから電界印加電極１１と接地電極としてのトレイ２０との間の電極間空間（プラズマ処理空間）Ｐへ向けて均一に吹き出すようになっている。
吸い込み部１３は、排気路３ａを介して排気ポンプ３に接続されており、電極間空間Ｐの処理済みのガスを吸い込み口１３ａから吸い込んで排気するようになっている。
【００１５】
電界印加電極１１は、アルミやステンレス等の金属にて構成され、前後方向に延びる細長状をなしている。したがって、電極間空間Ｐも前後方向に沿う細長状になっている。そのため、電極間空間Ｐ内に基板９０の全体がまるごと配置されるのではなく、移動機構４にて搬送中の各瞬間においては、基板９０の一部分だけが空間Ｐ内に配置されていることになる。したがって、この一部分だけが後記のプラズマに曝され電位変動が起きることになる。
電極１１の下面には、アーク防止のための固体誘電体（図示せず）が設けられている。
【００１６】
電界印加電極１１には、給電線１ａを介して電界印加手段１が接続されている。電界印加手段１は、電極間空間Ｐでのプラズマ形成用の電圧として、負極性のパルスを出力するようになっている。この負極性パルスの立上がり時間及び／又は立下り時間は、１０μｓ以下、パルス継続時間は、２００μｓ以下、電界強度は、１〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は、０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。
【００１７】
上記構成のリモート式常圧プラズマ処理装置Ｍによれば、処理ガス源２からの処理ガスが、吹き出し口１２ａから電極間空間Ｐに均一に導入される。そして、電界印加手段１によって空間Ｐ内にパルス電界が印加されることにより、処理ガスがプラズマ化される。このプラズマガスが、トレイ２０上のガラス基板９０における空間Ｐ内の部分に当たることにより、保護膜が成膜される。これと併行して、移動機構４によってトレイ２０が左右に移動される。これにより、基板９０の表面全体に保護膜を行き渡らせることができ、保護膜によってソース配線９１、ＴＦＴ９２、画素９３等を覆うことができる。空間Ｐの処理済みのガスは、吸い込み口１３ａに吸い込まれ、排気ポンプ３にて排気される。
【００１８】
ここで、図４に模式的に示すように、画素９３とソース配線９１は、接地電極たるトレイ２０と協動してコンデンサを構成していると見做せる。各画素９３は、面積が微小であるため容量も小さい。また、電極間空間Ｐに入る時は、１つの画素９３の全体がまるごと入ると考えてよい。これに対し、ソース配線９１は、画素９３の数百倍の面積を有し、容量も数百倍大きい。また、電極間空間Ｐには、部分的・局所的に入ることになる。
【００１９】
電極間空間Ｐにまるごと入った小面積・小容量の画素９３においては、負極性パルスによるプラズマから負電荷（電子）が流入し、電位がマイナスになろうとする。これに対し、比較的大面積・大容量のソース配線９１においては、電極間空間Ｐ内の局所的部分に負電荷が流入しても、ほとんど電位変化が起きない。一方、これと同時に、電極間空間Ｐ内のｎチャンネル型のＴＦＴ９２が、負極性パルスの電界印加によってオン状態になる。これによって、小容量コンデンサとしての画素９３に、大容量コンデンサたるソース電極９１を並列接続でき、画素９３に流入した負電荷を、ＴＦＴ９２を介してソース配線９１に分配することができる。よって、画素９３の電位変動を抑えることができ、画素９３とソース配線９１の間の電位差を無くすことができる。この結果、これら画素９３とソース配線９１の間に介在されたＴＦＴ９２が破壊されるのを防止することができ、ひいては、液晶ディスプレイ用ガラス基板９０の歩留まりを向上させることができる。
【００２０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、ＴＦＴ９２を、ｎチャンネル型に代えてｐチャンネル型にしてもよい。この場合、電界印加手段１の出力電界を正極性パルスとする。これによって、プラズマ被照射中の各要素９１〜９３に正電荷が流入する。これと同時に、ｐチャンネル型ＴＦＴがオンし、画素９３に流入した正電荷がソース配線９１に分配される。これによって、ｐチャンネル型ＴＦＴの破壊を防止できる。
また、基板９０にｎチャンネル型のＴＦＴとｐチャンネル型のＴＦＴが混在している場合には、電界印加手段３０のパルス極性を、これらＴＦＴのうち耐電圧の低いほうに合わせるとよい。すなわち、耐電圧の低い側のＴＦＴがｎチャンネル型の場合は、負極性パルスとし、ｐチャンネル型の場合は、正極性パルスとする。これによって、低耐電圧のＴＦＴが破壊されるのを防止することができる。
液晶ディスプレイ用ガラス基板に限らず、その他種々の直線状導電性配線を有する基板に適用可能である。
電界印加電極と接地電極をチャンバーに収容することにしてもよい。
基板全体をまるごと電極間空間に配置することにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイレクト式常圧プラズマ処理装置の概略構成図である。
【図２】前記ダイレクト式常圧プラズマ処理装置の処理ヘッドと基板セットトレイの平面図である。
【図３】前記ダイレクト式常圧プラズマ処理装置にて処理される液晶ディスプレイ用ガラス基板を、各要素を誇張して示す平面図である。
【図４】本発明の作用を説明するための前記基板の構成要素の等価回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
Ｍ  ダイレクト式常圧プラズマ処理装置
Ｐ  電極間空間
１  電界印加手段
１１  電界印加電極
２０  基板セットトレイ（接地電極）
９０  液晶ディスプレイ用ガラス基板
９１  ソース配線
９２  ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
９３  画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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