(57)【要約】【課題】大気圧プラズマにより基板の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率を向上させ、処理時間を短縮して、スループットを向上させる。【解決手段】ヒータ５０は、ローラ３により移動される基板１の表面を加熱する。プラズマノズル１０は、一対の電極と、一対の電極間に設けられた一対の誘電体とを有する。窒素ボンベ３０から一対の誘電体間へ窒素ガスを供給しながら、高周波高圧電源２０から一対の電極間に高周波高電圧を印加すると、一対の誘電体間へ供給された窒素ガス中にプラズマ放電が発生する。プラズマノズル１０は、プラズマ放電が発生したガスをローラ３により移動される基板１の表面へ吹き付ける。プラズマ放電が発生したガスをヒータ５０で加熱された基板１の表面へ吹き付けることにより、高温の基板１の表面で大気圧プラズマによる化学反応が促進され、基板１の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面を加熱する工程を含み、
一対の電極間に一対の誘電体を設け、大気圧又はその近傍の圧力下で、一対の誘電体間へガスを供給しながら、一対の電極間に高周波高電圧を印加して、一対の誘電体間へ供給されたガス中にプラズマ放電を発生させ、
基板を移動しながら、プラズマ放電が発生したガスを加熱された基板の表面へ吹き付けることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
基板の表面を６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
基板の表面をランプヒータで加熱することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項４】
基板の表面を赤外線ヒータで加熱することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項５】
基板を移動する基板移動手段と、
基板の表面を加熱する基板加熱手段と、
一対の電極間に一対の誘電体を有し、大気圧又はその近傍の圧力下で、一対の誘電体間へガスを供給しながら、一対の電極間に高周波高電圧を印加して、一対の誘電体間へ供給されたガス中にプラズマ放電を発生させ、プラズマ放電が発生したガスを前記基板加熱手段により加熱され前記基板移動手段により移動される基板の表面へ吹き付けるプラズマ発生手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
前記基板加熱手段は、基板の表面を６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度に加熱することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記基板加熱手段は、ランプヒータからなることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記基板加熱手段は、赤外線ヒータからなることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法を用いて、ウエットプロセス前に基板の表面のぬれ性を改善することを特徴とする基板製造方法。
【請求項１０】
請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の基板処理装置を用いて、ウエットプロセス前に基板の表面のぬれ性を改善することを特徴とする基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧又はその近傍の圧力下で発生させたプラズマ（以下、「大気圧プラズマ」と称す）により基板の表面のぬれ性を改善する基板処理方法、基板処理装置、及びそれらを利用した基板製造方法に係り、特に大気圧プラズマを含むガスを基板の表面へ吹き付ける基板処理方法、基板処理装置、及びそれらを利用した基板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、表示用パネルとして用いられる液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板やカラーフィルタ基板、プラズマディスプレイパネル用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネル用基板等の製造工程において、現像液、エッチング液、剥離液、洗浄液等の処理液を供給するウエットプロセスでは、基板の表面のぬれ性が良くないと、処理液が均等に塗布されず、現像、エッチング、剥離、洗浄等の処理が均一に行われない。この解決策の１つとして、ウエットプロセスの前に、大気圧プラズマにより基板の表面のぬれ性を改善する表面処理が行われる。
【０００３】
大気圧プラズマによる表面処理は、真空プラズマの場合に比べて、真空設備が必要ないので、構成が簡単で装置が安価となる。一般に、大気圧プラズマによる表面処理には、被処理物と対向電極との間でプラズマ放電を発生させる直接放電方式（特許文献１）と、プラズマ放電が発生したガスを被処理物の表面へ吹き付ける間接放電方式（特許文献２）とが知られている。
【特許文献１】特開平８−２５０４８８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３５８６８号公報
【０００４】
液晶ディスプレイ装置等の基板の表面のぬれ性を改善する表面処理では、基板の表面に形成したパターン電極膜等が損傷を受ける恐れがあるため、直接放電方式を使用することができない。このため、従来は、一対の電極間に一対の誘電体を設け、一対の誘電体間へ供給された窒素等のガス中に誘電体バリヤ放電を発生させる間接放電方式が使用されていた。また、ウエットプロセスはローラコンベア等の移動手段を用いて基板を移動しながら行うことが多く、その場合、基板の表面のぬれ性を改善する表面処理も基板を移動しながら行っていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の大気圧プラズマにより基板の表面のぬれ性を改善する表面処理は、処理効率が低く、必要な処理時間が長いため、スループットが低いという問題があった。スループットを向上させるためには、大気圧プラズマを発生する設備を増やす必要があり、装置のコスト及び設置面積が増大するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、大気圧プラズマにより基板の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率を向上させ、処理時間を短縮して、スループットを向上させることである。また、本発明の課題は、スループットを向上させるための装置のコスト及び設置面積の増加を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の基板処理方法は、基板の表面を加熱する工程を含み、一対の電極間に一対の誘電体を設け、大気圧又はその近傍の圧力下で、一対の誘電体間へガスを供給しながら、一対の電極間に高周波高電圧を印加して、一対の誘電体間へ供給されたガス中にプラズマ放電を発生させ、基板を移動しながら、プラズマ放電が発生したガスを加熱された基板の表面へ吹き付けるものである。
【０００８】
また、本発明の基板処理装置は、基板を移動する基板移動手段と、基板の表面を加熱する基板加熱手段と、一対の電極間に一対の誘電体を有し、大気圧又はその近傍の圧力下で、一対の誘電体間へガスを供給しながら、一対の電極間に高周波高電圧を印加して、一対の誘電体間へ供給されたガス中にプラズマ放電を発生させ、プラズマ放電が発生したガスを基板加熱手段により加熱され基板移動手段により移動される基板の表面へ吹き付けるプラズマ発生手段とを備えたものである。
【０００９】
プラズマ放電が発生したガスを加熱された基板の表面へ吹き付けると、高温の基板の表面で大気圧プラズマによる化学反応が促進され、基板の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率が向上する。また、常温の場合に比べ、基板の表面のぬれ性の改善効果が向上する。
【００１０】
特に、基板の表面を６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度に加熱すると、基板の表面のぬれ性が効果的に改善されることが、実験で確認された。
【００１１】
本発明の基板製造方法は、上記のいずれかの基板処理方法又は基板処理装置を用いて、ウエットプロセス前に基板の表面のぬれ性を改善するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の基板処理方法及び基板処理装置によれば、大気圧プラズマにより基板の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率を向上させることができる。従って、処理時間を短縮して、スループットを向上させることができる。また、スループットを向上させるために大気圧プラズマを発生する設備を増やす必要がなく、装置のコスト及び設置面積の増加を抑制することができる。
【００１３】
さらに、本発明の基板処理方法及び基板処理装置によれば、基板の表面のぬれ性の改善効果を向上させることができる。特に、基板の表面を６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度に加熱することにより、基板の表面のぬれ性を効果的に改善することができる。
【００１４】
さらに、ランプヒータ又は赤外線ヒータを用いると、基板を移動しながら、簡単な構成で基板の表面を加熱することができる。
【００１５】
本発明の基板製造方法によれば、基板の表面のぬれ性を短時間で改善して、ウエットプロセスの処理を均一に行うことができる。従って、高品質な基板の製造が、高いスループットで可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。基板処理装置は、基板受け取り部４、基板処理部５、及び基板受け渡し部６を含んで構成されている。基板１は、基板受け取り部４においてローラ３に搭載され、ローラ３により基板受け取り部４から基板処理部５へ移動される。基板処理部５において、基板１は、ローラ３により矢印で示す基板移動方向へ移動されながら、基板の表面のぬれ性を改善する表面処理が行われる。表面処理後、基板１は、ローラ３により基板処理部５から基板受け渡し部６へ移動され、基板受け渡し部６から図示しないウエットプロセスを行う設備へと移動される。
【００１７】
基板処理部５には、ローラ３により移動される基板１の上空に、ヒータ５０とプラズマノズル１０とが設けられている。ヒータ５０は、例えば熱線を発生するランプヒータ又は赤外線ヒータ等からなり、ローラ３により移動される基板１の表面を加熱する。プラズマノズル１０には、高周波高圧電源２０が接続され、窒素ボンベ３０から窒素ガスが供給される。
【００１８】
図２は、本発明の他の実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。本実施の形態が図１に示した実施の形態と異なるのは、基板１を停止させた状態で基板１の表面を加熱する点である。基板処理装置は、基板受け取り部４、基板加熱部５ａ、基板改質部５ｂ、及び基板受け渡し部６を含んで構成されている。基板１は、基板受け取り部４においてローラ３に搭載され、ローラ３により基板受け取り部４から基板加熱部５ａへ移動される。基板加熱部５ａにおいて、基板１は、ローラ３に搭載されたまま停止された状態で、表面が所望の温度になるまで加熱される。基板１の表面が所望の温度まで加熱された後、基板１は、ローラ３により基板加熱部５ａから基板改質部５ｂへ移動される。基板改質部５ｂにおいて、基板１は、ローラ３により矢印で示す基板移動方向へ移動されながら、基板の表面のぬれ性を改善する表面処理が行われる。表面処理後、基板１は、ローラ３により基板処理部５から基板受け渡し部６へ移動され、基板受け渡し部６から図示しないウエットプロセスを行う設備へと移動される。
【００１９】
基板加熱部５ａには、ローラ３に搭載された基板１の上空に、ヒータ５０が設けられている。また、基板改質部５ｂには、ローラ３により移動される基板１の上空に、プラズマノズル１０が設けられている。ヒータ５０及びプラズマノズル１０は、図１に示した実施の形態と同様である。
【００２０】
図３は、プラズマノズルの概略構成を示す図である。プラズマノズル１０は、一対の電極１１，１２と、電極１１，１２間に設けられた石英等の絶縁物からなる一対の誘電体１３，１４とを含んで構成されている。大気圧又はその近傍の圧力下で、窒素ボンベ３０から誘電体１３，１４間へ窒素ガスを供給しながら、高周波高圧電源２０から電極１１，１２間に高周波高電圧を印加すると、誘電体１３，１４間へ供給された窒素ガス中にプラズマ放電が発生する。プラズマノズル１０は、プラズマ放電が発生したガス２をローラ３により移動される基板１の表面へ吹き付ける。基板１の表面では、吹き付けられたガス２中の大気圧プラズマにより化学反応が起こり、表面のぬれ性が良くなる。
【００２１】
このとき、プラズマ放電が発生したガス２をヒータ５０で加熱された基板１の表面へ吹き付けることにより、高温の基板１の表面で大気圧プラズマによる化学反応が促進され、基板１の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率が向上する。また、常温の場合に比べ、基板１の表面のぬれ性の改善効果が向上する。
【００２２】
図４は、基板の表面温度と接触角との関係の一例を示す図である。図４の縦軸は「ＪＩＳ  Ｒ３２５７  基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に従って測定した接触角（ｄｅｇ）、横軸はガス吹き付け時の基板１の表面温度（℃）を示す。図中、四角形で示す点は、高周波高圧電源２０から高周波高電圧を印加せず、プラズマ放電を発生させなかった場合の測定結果である。一方、黒丸で示す点は、高周波高圧電源２０から高周波高電圧を印加して、プラズマ放電を発生させた場合の測定結果である。なお、本例では、基板１とプラズマノズル１０との距離を２．５ｍｍ、基板１の移動速度を３ｍ／ｍｉｎ、窒素ガスの流量を５００Ｌ／ｍｉｎ、高周波高圧電源２０の電圧を１８０Ｖ、周波数を２０〜８０ｋＨｚとした。
【００２３】
プラズマ放電を発生させなかった場合、基板１の表面温度に関わらず、接触角は４５°付近でほぼ一定であった。これに対し、プラズマ放電を発生させて表面処理を行った場合、接触角は小さくなり、基板１の表面のぬれ性が改善された。そして、基板１の表面温度を高くすると、常温の場合に比べ、接触角がさらに小さくなり、基板１の表面のぬれ性の改善効果が向上した。
【００２４】
特に、図４から分かるように、基板１の表面温度が６０℃以上の場合は、基板１の表面のぬれ性が効果的に改善された。但し、基板１の表面温度が高すぎると表面が熱酸化を起こすため、６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度とする必要がある。
【００２５】
以上説明した実施の形態では、窒素ガスを用いてプラズマ放電を発生させていたが、本発明はこれに限らず、ヘリウム、酸素、アルゴン等の他のガスを用いてもよい。
【００２６】
以上説明した実施の形態によれば、プラズマ放電が発生したガス２をヒータ５０で加熱された基板１の表面へ吹き付けることにより、基板１の表面のぬれ性を改善する表面処理の処理効率を向上させることができる。
【００２７】
さらに、基板１の表面のぬれ性の改善効果を向上させることができ、特に、基板１の表面を６０℃以上で表面が熱酸化を起こさない温度に加熱することにより、基板１の表面のぬれ性を効果的に改善することができる。
【００２８】
ヒータ５０としてランプヒータや赤外線ヒータを用いると、基板１を移動しながら、簡単な構成で基板１の表面を加熱することができる。しかしながら、本発明は、これらに限るものではない。
【００２９】
本発明を用いてウエットプロセス前に基板の表面のぬれ性を改善することにより、基板の表面のぬれ性を短時間で改善して、ウエットプロセスの処理を均一に行うことができる。従って、高品質な基板の製造が、高いスループットで可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態による基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図３】プラズマノズルの概略構成を示す図である。
【図４】基板の表面温度と接触角との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  基板
２  ガス
３  ローラ
４  基板受け取り部
５  基板処理部
５ａ  基板加熱部
５ｂ  基板改質部
６  基板受け渡し部
１０  プラズマノズル
１１，１２  電極
１３，１４  誘電体
２０  高周波高圧電源
３０  窒素ボンベ
５０  ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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