(57)【要約】【課題】熱光線の波長にかかわらず、確実に吸光して局所加熱可能な表面処理方法を提供する。【解決手段】黒系色の吸光膜９３を被処理物９０の外周部（処理すべき部位）に被膜する。照射手段３３からの熱光線３５を被処理物９０の吸光膜被膜部位の一箇所Ｐ１に局所照射するとともに、噴出部４３からオゾン（処理ガス）を局所照射箇所Ｐ１に噴き付け、吸引部５４にて局所照射箇所Ｐ１の近傍のガスを局所的に吸引する。【選択図】図２
2009130000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱光線で輻射加熱して表面処理する方法であって、
黒系色の吸光膜を前記被処理物の処理すべき部位に被膜し、この被膜された部位に局所的に前記熱光線を照射することを特徴とする表面処理方法。
【請求項２】
前記吸光膜を前記被処理物の外周に沿って設け、前記熱光線の局所照射箇所を前記被処理物に対し被処理物の外周に沿って相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記被処理物を前記熱光線の局所照射箇所に対し相対移動させ、前記被処理物における前記局所照射箇所の相対移動方向の上流側に前記吸光膜となるべき黒系色の吸光剤を局所的に塗布することを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記局所照射箇所に向けて処理ガスを局所的に噴き付けるとともに、前記局所照射箇所の近傍のガスを局所的に吸引することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の表面処理方法。
【請求項５】
被処理物を輻射加熱して表面処理する装置であって、
前記被処理物に局所的に熱光線を照射する照射手段と、
前記照射手段に対し前記被処理物を相対移動させる移動手段と、
前記照射手段に対し位置固定され、前記被処理物における前記熱光線の局所照射箇所より前記相対移動方向の上流側に黒系色の吸光剤を局所的に塗布する吸光剤塗布手段と、
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項６】
前記照射手段に対し位置固定され、前記被処理物における前記熱光線の局所照射箇所に処理ガスを局所的に噴出する噴出部と、
前記照射手段に対し位置固定され、前記局所照射箇所の近傍のガスを局所的に吸引する吸引部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理物を局所的に輻射加熱して表面処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１では、被処理物の外周部をレーザ（熱光線）で局所的に輻射加熱し、そこに処理ガスを噴き付けて、外周部の不要物をアッシングして除去している。被処理物を非接触で加熱できるためパーティクルの発生を防止することができる。
【特許文献１】特開２００６−４９８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
被処理物はその組成に応じた光吸収帯を有している。一方、加熱源のレーザは、その種類に応じて波長が決まっている。レーザの波長が被処理物の光吸収帯から大きくずれていると、被処理物を十分に加熱することができず、処理効率を高めることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、被処理物を熱光線で輻射加熱して表面処理する方法であって、黒系色の吸光膜を前記被処理物の処理すべき部位に被膜し、この被膜された部位に局所的に前記熱光線を照射することを特徴とする。
黒系色吸光膜は、熱光線（レーザ）をその波長に拘わらず確実に吸収することができる。したがって、被処理物の処理すべき部位を確実に局所加熱することができる。この結果、処理効率を高めることができる。また、熱光線（レーザ）の波長に制限が無いため、半導体レーザ（波長：８００ｎｍ程度）、炭酸レーザ（波長：１０．６μｍ）、ヘリウムネオンレーザ（波長：６３２．８ｎｍ）、アルゴンレーザ（波長：４８８〜５１４．５ｎｍ）、ＹＡＧレーザ（波長：１．０６μｍ）等、種々の熱光線源（レーザ源）を適用することができ、熱光線源（レーザ源）の選定が容易になる。例えば、被処理物の基板が石英ガラス（吸収波長：２．６μｍ）である場合でも、炭酸レーザに限られず、半導体レーザをも使用可能になる。
ここで、黒系色とは、黒色の他、黒色に近い色彩を含む。
【０００５】
前記吸光膜を前記被処理物の外周に沿って設け、前記熱光線の局所照射箇所を前記被処理物に対し被処理物の外周に沿って相対移動させることにしてもよい。そうすると、被処理物の外周部を前記処理すべき部位として表面処理することができる。
前記吸光膜は、前記被処理物の処理すべき部位の全体にあらかじめ設け、そのうえで前記熱光線を局所照射することにしてもよい。
【０００６】
前記被処理物を前記熱光線の局所照射箇所に対し相対移動させ、前記被処理物における前記局所照射箇所の相対移動方向の上流側に前記吸光膜となるべき黒系色の吸光剤を局所的に塗布することにしてもよい。
また、本発明は、被処理物を輻射加熱して表面処理する装置であって、
前記被処理物に局所的に熱光線を照射する照射手段と、
前記照射手段に対し前記被処理物を相対移動させる移動手段と、
前記照射手段に対し位置固定され、前記被処理物における前記熱光線の局所照射箇所より前記相対移動方向の上流側に黒系色の吸光剤を局所的に塗布する吸光剤塗布手段と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、熱光線を確実に吸収でき、被処理物の処理すべき部位を確実に局所加熱できるとともに、熱光線源の選定を容易化できる。また、被処理物の同一箇所を繰り返し処理する場合、処理の度に当該箇所に吸光剤を塗布したうえで局所照射することができ、処理効率を確実に向上させることができる。
前記吸光剤塗布手段は、滴下など、被処理物と非接触で吸光剤を塗布するようになっているのが好ましい。
【０００７】
前記局所照射箇所に向けて処理ガスを局所的に噴き付けるとともに、前記局所照射箇所の近傍のガスを局所的に吸引することにしてもよい。
前記表面処理装置が、前記照射手段に対し位置固定され、前記被処理物における前記熱光線の局所照射箇所に処理ガスを局所的に噴出する噴出部と、前記照射手段に対し位置固定され、前記局所照射箇所の近傍のガスを局所的に吸引する吸引部と、を更に備えていてもよい。
このような加熱と処理ガスを用いた表面処理として、例えば樹脂等の有機化合物のアッシングが挙げられる。この場合、前記吸光膜（又は前記吸光剤）は、有機系であることが好ましい。また、処理ガスとして、オゾン等の酸素性反応種を用いるのが好ましい。これによって、局所加熱された吸光膜をオゾン等の処理ガスでアッシングするとともに、その下層の有機化合物層をアッシングすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱光線を被処理物の処理すべき部位に確実に吸収させることができ、処理すべき部位を確実に局所加熱することができる。この結果、処理効率を高めることができる。さらには、熱光線源の選定を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図５は、本発明の第１実施形態を示したものである。この実施形態の被処理物は、液晶パネル９０である。液晶パネル９０は、四角形の平板状の石英ガラスを基板９１とし、その上面に電極となる導電層（図示せず）やポリイミド等の樹脂層９２（有機物層）が形成されている。石英ガラスの吸収波長は、２．６μｍであり、ポリイミドの吸収波長は、２４８ｎｍである。図示は省略するが、液晶パネル９０の端部には、異方性導電膜を介してＴＡＢやＴＣＰ等の駆動用回路基板が接続される。本実施形態の表面処理装置１０は、駆動用回路基板の接続工程に先立ち、液晶パネル９０の端部の樹脂層９２をアッシングして除去するのに用いられる。
【００１０】
図１に示すように、表面処理装置１０は、ハウジング１１と、輻射加熱系３０と、ガス供給系４０と、吸引排気系５０とを備えている。ハウジング１１の内部は、処理室１２になっている。ハウジング１１の天井部にはファンフィルタユニット１３が設けられている。ファンフィルタユニット１３によってフィルタリングされたクリーンエアが処理室１２内に送り込まれるようになっている。処理室１２の床部には排気口１４が設けられ、この排気口１４から排気ダクト１５が延びている。
【００１１】
処理室１２内にステージ１６が設置され、その上方に架台（図示省略）に支持された処理ヘッド１７が配置されている。図２に示すように、ステージ１６は、平面視四角形のプレート状になっている。ステージ１６の上面に、処理すべき液晶パネル９０が設置されている。ステージ１６の外周部には、液晶パネル９０を位置決めするための位置決め凸部１６ａが設けられている。
【００１２】
ステージ１６は、移動手段２０に連結されている。移動手段２０は、ステージ１６をＸ（左右）及びｙ（前後）方向に移動させるＸＹ駆動部２１と、ステージ１６を中心軸線のまわりに回転させる回転駆動部２２とを含んでいる。これにより、ステージ１６ひいては処理対象の液晶パネル９０が、固定系の処理ヘッド１７に対し移動されるようになっている。
ステージ１６が固定される一方、処理ヘッド１７が移動手段２０に接続されて移動されるようになっていてもよい。
【００１３】
上記輻射加熱系３０について説明する。
ハウジング１１の外部にレーザ発振器３１が配置されている。レーザ発振器３１からレーザ（熱光線）が発振される。レーザの種類には特に限定が無く、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザ等の種々のレーザを用いることができる。ここでは、レーザ発振器３１として例えば半導体レーザ源が用いられている。半導体レーザの波長は、８００ｎｍ程度である。ちなみに、炭酸ガスレーザの波長は、１０．６μｍであり、ヘリウムネオンレーザの波長は、６３２．８ｎｍであり、アルゴンレーザの波長は、４８８〜５１４．５ｎｍであり、ＹＡＧレーザの波長は、１．０６μｍである。
レーザ発振器３１には冷却用のチラー３４が接続されている。
【００１４】
処理ヘッド１７の内部には照射ユニット３３（照射手段）が配置されている。照射ユニット３３は、光ファイバー３２（光伝送手段）を介してレーザ発振器３１に光学的に接続されている。レーザ発振器３１からのレーザが光ファイバー３２を経て照射ユニット３３に送られる。半導体レーザであるため、光ファイバー３２による伝送が容易であり、光伝送手段をコンパクト化できる。
なお、光伝送手段としてレンズアレイ等を用いてもよい。
【００１５】
照射ユニット３３にはレンズ等の光学部材（図示省略）が内蔵されており、これら光学部材によってレーザ３５を収束させて垂直下方へ出射するようになっている。図２に示すように、このレーザ３５が、ステージ１６上の液晶パネル９０の上面外周部の一箇所Ｐ１（被処理位置）に局所的に照射されるようになっている。局所照射箇所Ｐ１は、例えば直径２ｍｍ程度のスポット状（点状）になっている。
【００１６】
照射ユニット３３には焦点調節機構３６が接続されている。この焦点調節機構３６によって照射ユニット３３を昇降させるなどして焦点を調節できるようになっている。
【００１７】
次に、上記ガス供給系４０について説明する。
図１に示すように、ハウジング１１の外部には処理ガス源４１が設けられている。処理ガス源４１は、処理対象に応じた反応成分を含む処理ガスを生成し、ないしは貯留している。例えば、ポリイミド等の樹脂層９２のアッシングの場合、処理ガス源４１としてオゾナイザーが用いられる。オゾナイザーは、酸素（Ｏ２）を原料にしてオゾン（Ｏ３）を生成する。処理ガス源４１としてプラズマ生成装置を用いてもよい。プラズマ生成装置は、少なくとも一対の電極を有し、これら電極間でプラズマを生成し、酸素（Ｏ２）等の原料ガスをプラズマ化して酸素ラジカル等の反応成分を生成する。プラズマは大気圧近傍下で生成するのが好ましい。ここで、大気圧近傍とは、１．０１３×１０4〜５０．６６３×１０4Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０4〜１０．６６４×１０4Ｐａが好ましく、９．３３１×１０4〜１０．３９７×１０4Ｐａがより好ましい。
【００１８】
図１及び図２に示すように、処理ヘッド１７の内部には、噴出ノズル４３（噴出部）が設けられている。処理ガス源４１からガス供給路４２が延び、噴出ノズル４３の基端部に連なっている。図５にも示すように、噴出ノズル４３は、細い管状をなし、平面視でｘ軸（左右方向）に沿って延びるとともに、先端の噴出口４５に向かうにしたがって下に傾けられている。噴出ノズル４３の延長線上であって噴出口４５の近傍に被処理位置Ｐ１がほぼ位置されるようになっている。噴出ノズル４３は、照射ユニット３３に対し位置固定されている。
【００１９】
次に、上記吸引排気系５０について説明する。
図１及び図２に示すように、処理ヘッド１７の内部には、吸引ノズル５４（吸引部）が設けられている。図５にも示すように、吸引ノズル５４は、噴出ノズル４３より大径の管にて構成され、平面視でｘ軸（左右方向）に沿って噴出ノズル４３と一直線に対峙するとともに、先端の吸引口５６に向かうにしたがって下に傾けられている。吸引ノズル５４の先端部分５５の延長線上であって吸引口５６の近傍に被処理位置Ｐ１がほぼ位置されるようになっている。吸引ノズル５４は、照射ユニット３３に対し位置固定されている。
【００２０】
図１に示すように、吸引ノズル５４の基端部は、ステージ１６の外側に延び出るとともに、そこから吸引排気路５３が延び、この吸引排気路５３がスクラバ等の無害化手段５２を介して吸引ポンプ５１に接続されている。
【００２１】
本発明の最も特徴的な部分について説明する。
図３及び図４に示すように、液晶パネル９０の上面の外周部（処理すべき部位）には、吸光膜９３が被膜されている。吸光膜９３は、四角形の枠形状の黒系色の樹脂（有機化合物）フィルムで構成されている。フィルム９３の外周縁は、液晶パネル９０の外周縁にちょうど沿っている。フィルム９３の幅は、樹脂膜９２のアッシングすべき幅とほぼ等しく、例えば２ｍｍ程度になっている。
【００２２】
吸光膜９３は、黒色系であるからほぼ全ての光を吸収可能であり、その光吸収帯は、本実施形態で使用する半導体レーザの波長を含むだけでなく、それ以外の種々のレーザ（例えば炭酸ガスレーザ、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザ等）の波長をも含み、さらには、液晶パネル９０を構成する石英ガラス９１の吸収波長、及びポリイミド樹脂９２の吸収波長をも含む。
【００２３】
上記構成の表面処理装置１０を用いて液晶パネル９０の外周部の樹脂層９２をアッシングする方法を説明する。
図３（ａ）に示すように、処理すべき液晶パネル９０の外周部に吸光膜９３を貼り付ける。図２に示すように、この液晶パネル９０をステージ１６にセットし、その外周部が処理ヘッド１７の直下に位置するよう位置決めする。そして、図２及び図５に示すように、レーザ発振器３１からのレーザを、光ファイバー３２を介して照射ユニット３３から出射する。このレーザ３５は、照射ユニット３３の真下の黒系色の吸光膜９３に局所的に照射され、ほぼ完全に吸収される。これにより、局所照射箇所Ｐ１の吸光膜９３が瞬間的に加熱されて高温になる。この局所照射箇所Ｐ１における吸光膜９３の熱が、下側の樹脂層９２に伝達され、局所照射箇所Ｐ１における樹脂層９２も高温化される。
【００２４】
併行して、処理ガス源４１からの処理ガス（オゾン含有ガス）を、ガス供給路４２を介して噴出ノズル４３から噴出する。この噴出ガスが、上記局所加熱された被処理位置Ｐ１の吸光膜９３に局所的に接触し、この被処理位置Ｐ１の吸光膜９３をアッシングして除去し、さらに、その下側に現れた樹脂層９２の加熱箇所に局所的に接触する。これにより、被処理位置Ｐ１の樹脂層９２を局所的にアッシングして除去することができる。
【００２５】
更に、吸引ポンプ５１を駆動し、吸引ノズル５４によって被処理位置Ｐ１の近傍の局所吸引を行なう。これにより、反応副生成物を含む処理済みのガスを吸引できる。吸引されたガスは、吸引排気路５３を経て無害化手段５２で無害化され、吸引ポンプ５１から排出される。
【００２６】
更に、図５の白抜き矢印に示すように、移動手段２０のＸＹ駆動部２１によってステージ１６を右方向に移動させる。これにより、被処理位置Ｐ１が液晶パネル９０の後端側（図２において上側）の縁に沿って移動し、後端側の樹脂層９２をアッシングすることができる。被処理位置Ｐ１が液晶パネル９０の角に達したときは、移動手段２０の回転駆動部２２でステージ１６を９０度回転させるとともに、ＸＹ駆動部２１によって回転によるずれを修正した後、液晶パネル９０のもう１つの縁の樹脂層９２をアッシングする。このようにして、液晶パネル９０の４つの縁の樹脂層９２をアッシングし除去する。
【００２７】
このアッシング方法によれば、被処理物９０の被処理部位にあらかじめ吸光膜９３を設けているので、被処理部位におけるレーザの吸収効率ひいては輻射加熱効率を十分に高めることができる。これによって、良好なアッシングを行なうことができる。吸光膜９２は、極めて広域の吸光帯を有しているため、レーザの波長に制限が無く、半導体レーザだけに限られず、炭酸ガスレーザ、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザ等、ほぼ全ての種類のレーザ源に対応することができる。したがって、レーザ源の選択の容易化を図ることができる。
【００２８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては図面に同一符号を付して説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態を示したものである。この実施形態では、被処理物の液晶パネル９０に黒系色フィルムからなる吸光膜９３を設けるのに代えて、表面処理装置１０に吸光剤塗布手段７０が設けられている。
【００２９】
吸光剤塗布手段７０は、吸光剤供給源７１と、この供給源７１に供給ライン７２を介して接続された吸光剤滴下ノズル７３とを有している。吸光剤供給源７１には、黒系色の水性又は油性インクからなる吸光剤９４が蓄えられている。黒系色の吸光剤９４は、第１実施形態のフィルム９３と同様に、ほぼ全ての光を吸収可能である。この吸光剤が供給ライン７２を経て滴下ノズル７３に供給されるようになっている。
吸光剤９４は有機性の顔料であることが望ましい。
【００３０】
滴下ノズル７３は、先端のノズル口７３ａを下に向け、処理ヘッド１７（図１参照）内の照射ユニット３３の左側に少し離れた位置に固定されている。この滴下ノズル７３の取り付け位置は、液晶パネル９０における局所照射箇所Ｐ１より移動方向（図６の白抜き矢印）の上流側の位置に対応している。
【００３１】
処理の際は、液晶パネル９０を移動手段２０（図２参照）にて右方向へ移動させながら、吸光剤９４が、滴下ノズル７３のノズル口７３ａから連続的に滴下され、真下の液晶パネル９０の外周部上に局所的に塗布される。したがって、液晶パネル９０における滴下ノズル７３より下流側の上面外周部には、吸光剤９４の膜９４Ａが線状に形成される。この膜９４Ａが、やがて照射ユニット３３の真下の局所照射位置Ｐ１に位置するようになる。この局所照射位置Ｐ１の膜９４Ａにレーザ３５が照射される。これによって、局所照射位置Ｐ１の膜９４Ａが、瞬間的に加熱されて高温になり、その熱が下側の樹脂層９２に伝達され、局所照射箇所Ｐ１における樹脂層９２も高温化される。この高温化された部分に噴出ノズル４３からの処理ガスが噴き付けられ、局所照射位置Ｐ１の吸光膜９４Ａ及び樹脂層９２がアッシングされて除去される。処理済みガスは、吸引ノズル５４に吸引される。
【００３２】
この実施形態においても、レーザの吸収効率ひいては輻射加熱効率を十分に高めることができ、良好なアッシングを行なうことができる。また、レーザの波長に制限が無く、半導体レーザに限られず、種々のレーザに対応できるため、レーザ源の選択の容易化を図ることができる。
また、液晶パネル９０を一周させるだけでは外周の樹脂層９２を除去しきれないときは、周回を繰り返し、同じ箇所を複数回アッシングすることになるが、その箇所が滴下ノズル７３の真下に位置する度に吸光剤９４を塗布したうえで局所照射箇所Ｐ１へ送ることができる。したがって、同一箇所の複数回の処理にも対応することができる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、当業者に自明の範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、アッシング（又はエッチング）の対象物は、液晶パネル９０の樹脂層９２に限られず、例えばＦＥＤや有機ＥＬパネルの絶縁層であってもよく、レチクルのペリクル除去時に残った接着層であってもよく、ウェハにフォトレジストをスピンコートにて被膜する際にウェハ外周部に形成される不要膜であってもよく、樹脂（有機物）に限られず、ＳｉＯ２やＳｉＮ等の無機物であってもよい。
さらには、輻射加熱による表面処理であればアッシングやエッチングに限られず、その他の表面処理にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、例えば画像表示装置用等の半導体装置の製造工程におけるアッシングやエッチング等の表面処理に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、表面処理装置の全体構成の解説側面図である。
【図２】上記表面処理装置の処理室内の概略構成を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、被処理物の液晶パネルに吸光膜を貼り付ける前の分解斜視図であり、（ｂ）は、吸光膜を貼り付けた液晶パネルの斜視図である。
【図４】図３（ｂ）のIV-IV線に沿う上記液晶パネルの外周部の側面断面図である。
【図５】上記表面処理装置の処理ヘッドの主要構成部を処理時の状態で示す、図１のV-V線に沿う正面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、表面処理装置の処理ヘッドの主要構成部の処理時における正面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｐ１    局所照射箇所
１０    表面処理装置
１１    ハウジング
１２    処理室
１３    ファンフィルタユニット
１４    排気口
１５    排気ダクト
１６    ステージ
１６ａ  凸部
１７    処理ヘッド
２０    移動手段
２１    ＸＹ駆動部
２２    回転駆動部
３０    輻射加熱系
３１    レーザ発振器（熱光線源）
３２    光ファイバー（熱光線伝送手段）
３３    照射ユニット（照射手段）
３４    チラー
３５    レーザ（熱光線）
３６    焦点調節機構
４０    ガス供給系
４１    処理ガス源
４２    ガス供給路
４３    噴出ノズル（噴出部）
４５    噴出口
５０    吸引排気系
５１    吸引ポンプ
５２    無害化手段
５３    吸引排気路
５４    吸引ノズル（吸引部）
５６    吸引口
７０    吸光剤塗布手段
７１    吸光剤供給源
７２    供給ライン
７３    吸光剤滴下ノズル（塗布ノズル）
７３ａ  ノズル口
９０    液晶パネル（被処理物）
９１    ガラス基板
９２    樹脂層
９３    黒系色フィルム（吸光膜）
９４    黒系色吸光剤
９４Ａ  吸光膜
【図１】
2009130000.tif 000003
【図２】
2009130000.tif 000004
【図３】
2009130000.tif 000005
【図４】
2009130000.tif 000006
【図５】
2009130000.tif 000007
【図６】
2009130000.tif 000008