JPH0878529A

JPH0878529A - 表面処理方法及びその装置、基板の表面処理方法、多層配線基板の形成方法、並びに液晶パネルの配向膜形成方法

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Publication number: JPH0878529A
Application number: JP7097470A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 義明森; Takuya Miyagawa; 拓也宮川; Katsuhiro Takahashi; 克弘高橋; Takeshi Miyashita; 武宮下; Satoru Kataue; 悟片上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-03-22
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: JP3508789B2; TW282565B

Abstract

(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。

Description

【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４−１
１６８３７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】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。

【００１５】請求項１記載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。

【００１６】請求項２記載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】請求項３記載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。

【００１８】請求項４記載の表面処理方法は、上述した
請求項３の特徴点に加え、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。また、請
求項５記載の基板の表面処理方法は、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、これに対し、請
求項６記載の基板の表面処理方法は、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
を特徴とする。

【００１９】請求項７記載の表面処理方法は、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。請
求項８記載の方法は、上述した請求項７の特徴点に加
え、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、更に請求項９記載の方法は、被処理材を液
体中に浸漬させることを特徴とする。

【００２０】請求項１０記載の表面処理装置は、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。請求項１１記載の装
置は、上述した請求項１０の特徴点に加え、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。請求項１２記載の装置は、容器の液体中に
被処理材が浸漬され、または、請求項１３記載の装置
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。

【００２１】また、請求項１４記載の表面処理方法は、
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。請求項１５記載の
方法は、上述した請求項１０の特徴点に加え、前記液体
中に被処理材を浸漬させることを特徴とする。

【００２２】請求項１６記載の表面処理装置は、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。請求項１７記載の
装置は、上述した請求項１６の特徴点に加え、容器の液
体中に被処理材が浸漬され、または、請求項１８記載の
装置は、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。

【００２３】請求項１９記載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。請求項２０記載の方法は、上述した請求項１
９の特徴点に加え、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。他方、
請求項２１記載の方法は、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。

【００２４】請求項２２記載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。

【００２５】

【作用】従って、請求項１記載の基板の表面処理方法に
よれば、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。

【００２６】請求項２記載の多層配線基板の形成方法に
よれば、請求項１記載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。

【００２７】請求項３記載の基板の表面処理方法によれ
ば、請求項１記載の表面処理方法と同様の比較的簡単な
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。

【００２８】更に請求項４記載の基板の表面処理方法に
よれば、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。また、請求項５記載の基板の表面処
理方法によれば、基板表面に有機物を塗布しておくこと
によって、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、請求項６記載の方法によ
れば、気化した有機物を気体放電の発生領域に供給する
ことによって、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。

【００２９】請求項７記載の表面処理方法によれば、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。更に請求項８記載の方法によ
れば、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、請求項
９記載の方法によれば、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。

【００３０】請求項１０記載の表面処理装置によれば、
請求項７記載の方法を実現することができ、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。更に請求項１１記載の装置によれば、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。
また、請求項１２記載の装置によれば、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、請求項１３記
載の装置によれば、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。

【００３１】請求項１４記載の表面処理方法によれば、
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。更に請求項１５記載の方法によれ
ば、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。

【００３２】請求項１６記載の表面処理装置によれば、
請求項１４記載の方法を実現することができ、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。更に請求項１７記載の装置によ
れば、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、請求項１８記載の装置によれば、被処理材を所
望の位置で表面処理することができる。

【００３３】また、請求項１９に記載の液晶パネルの配
向膜形成方法によれば、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。ま
た請求項２０記載の方法によれば、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、請求項２
１記載の方法によれば、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。

【００３４】請求項２２記載の液晶パネルの配向膜形成
方法によれば、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。

【００３５】

【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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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１
０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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】

【表１】

【００５１】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。

【００５２】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２
４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。

【００５３】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２
４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。

【００５４】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。

【００５５】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３
８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。

【００５６】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３
６中に混入して、被処理材４１を表面処理する。

【００５７】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。

【００５８】別の実施例では、放電用ガスとして、ＣＦ
₄、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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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５
０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。

【００６３】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を攪拌する作用を
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。

【００６４】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。

【００６５】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３
６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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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４
１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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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）、ＩＴ
Ｏ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６
４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、６
５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。

【００７２】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。

【００７３】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６
０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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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／cm
²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。

【００７７】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。

【００７８】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７
４の上に載置され、かつその直ぐ上方に金属製の電極７
５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。

【００７９】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７
７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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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８
２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

【００８４】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。

【００８５】（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。使用ガス：ヘリウムと酸素との混合ガスガス流量：ヘリウム２０リットル／分酸素１００ccm 使用電力：１００Ｖ、１３．５６ＭＨｚ処理時間：１分

【００８６】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。

【００８７】（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。使用ガス：ヘリウムと酸素との混合ガスガス流量：ヘリウム２０リットル／分酸素１００ccm 使用電力：１００Ｖ、１３．５６ＭＨｚ処理時間：１分〜３分

【００８８】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。

【００８９】（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９
６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

【００９０】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。

【００９１】（実施例５）実施例４と同じガラス基板９
６の表面に以下の条件で配向膜を直接形成した。、図２
２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

【００９２】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。

【００９３】（実施例６）実施例４と同じガラス基板９
６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１１
１を形成した。この重合膜は、液晶のプレチルト角が９
０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

【００９４】次に、図２４に示すように、接地電極１１
２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。

【００９５】（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。

【００９６】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５−１
１３２０４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。

【００９７】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００９８】請求項１記載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。

【００９９】請求項２記載の多層配線基板の形成方法に
よれば、請求項１記載の表面処理方法を利用することに
よって、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。

【０１００】また、請求項３記載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。

【０１０１】請求項７記載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。

【０１０２】また、請求項１４記載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、請求項１６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。

【０１０３】請求項１９記載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、又は請求項２２記載の方法に
よれば、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。

【０１０４】更に、本発明による表面処理方法及び装置
は、上述したいずれの場合にも、減圧環境を必要としな
いので、装置全体の構成を簡単にかつ小型化することが
できると共に、大気圧近傍の圧力下で気体放電を発生さ
せるので、電子・イオンが励起種に比して少ないから被
処理材に与えるダメージを少なくすることができ、かつ
高速度で表面処理できるので、コスト低減を図ることが
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１０ＳｉＯ₂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８０ＭＩＭ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮下武長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者片上悟長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記放電
により生成される前記ガスの活性種に、基板に形成され
た金属層を曝露させ、前記金属層の表面を酸化させるこ
とを特徴とする基板の表面処理方法。
【請求項２】基板上に形成された第１の金属配線を絶
縁膜で被覆し、前記絶縁膜の上に形成した金属膜をエッ
チングすることによって、第２の金属配線を所望のパタ
ーンに形成する多層配線基板の形成方法であって、前記絶縁膜を形成する前に、大気圧またはその近傍の圧
力下で少なくとも酸素を含むガス中に気体放電を生じさ
せ、前記放電により生成される前記ガスの活性種に前記
第１の金属配線を曝露させる工程を含むことを特徴とす
る多層配線基板の形成方法。
【請求項３】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、前記放電により生成される前記ガスの活性種に、基
板に形成された金属酸化物の層を曝露させ、前記金属酸
化物層を還元させることを特徴とする基板の表面処理方
法。
【請求項４】前記ガスが水蒸気を更に含むことを特徴
とする請求項３記載の基板の表面処理方法。
【請求項５】前記基板の表面に予め有機物を塗布する
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の基板の
表面処理方法。
【請求項６】前記ガス中に気化させた有機物を加える
ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の基板の
表面処理方法。
【請求項７】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８】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７記載の表面処理方法。
【請求項９】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８記載の表面処理方法。
【請求項１０】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１１】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１０
に記載の表面処理装置。
【請求項１２】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又は請求項１１記載の
表面処理装置。
【請求項１３】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
１０又は請求項１１記載の表面処理装置。
【請求項１４】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１５】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１４記載の表面処理方法。
【請求項１６】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１７】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１６記載の表面処理装置。
【請求項１８】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１６
記載の表面処装置。
【請求項１９】液晶パネルの基板表面に配向膜を形成
するための方法であって、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、前記放電により生成される前記ガスの活性
種を含むガス流を前記基板表面に向けて、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、前記
活性種を前記基板表面に曝露させることを特徴とする液
晶パネルの配向膜形成方法。
【請求項２０】前記基板表面に合成樹脂膜が予め形成
されており、前記合成樹脂膜に前記活性種を曝露させる
ことを特徴とする請求項１９記載の液晶パネルの配向膜
形成方法。
【請求項２１】前記所定のガスに常温で液体の有機物
が含まれており、前記活性種により前記基板表面に被膜
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
性種を前記基板の被膜形成面に曝露させることを特徴と
する請求項１９記載の液晶パネルの配向膜形成方法。
【請求項２２】液晶パネルの基板表面に配向膜を形成
するための方法であって、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、前記放電に曝露
される前記基板表面に向けて付与しようとする配向方向
に噴射し、前記放電により生成される前記ガスの活性種
により前記基板表面に被膜を形成することを特徴とする
液晶パネルの配向膜形成方法。