JP2003273084A

JP2003273084A - 大気圧プラズマ装置、大気圧プラズマ処理方法及びデバイス並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2003273084A
Application number: JP2002072873A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Mori; 義明森
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】大気圧プラズマ装置において、高周波回路に
おける高周波インピーダンスの変動を防止することによ
って、プラズマの変動を防ぐ。【解決手段】被処理物２が配置される接地した下部電
極であるステージ１と、このステージ１の上方に放電空
間３を介して配置した上部電極である高周波電極４と、
この高周波電極４にマッチング回路５を介して接続さ
れ、高周波電極４に高周波電力を供給する高周波電源６
と、高周波電極４とマルチング回路５とをー体に、ステ
ージ１の面に沿って移動させるようにしたアクチュエー
タ７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板などの
被処理物の表面処理装置に係り、特に被処理物を大気圧
またはその近傍の圧力下において表面処理を行うための
大気圧プラズマ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の分野においては、半導体基
板等の被処理材に対して有機物を除去するアッシングや
被処理材の表面を除去するエッチング、更には酸化や窒
化等の種々の表面処理が行われる。従来、被処理材の表
面に存在する有機物をアッシングする場合には、被処理
材を配置した真空容器内に酸素を導入して真空プラズマ
を発生させ、真空プラズマによって生成した活性な酸素
により有機物を燃焼させていた。また、被処理材をエッ
チングする場合には、被処理材を酸などの溶液に浸漬し
たり、被処理材を配置した真空容器中にＣＦ₄などの処
理ガスを導入し、真空プラズマによって活性なフッ素な
どを生成して被処理材をエッチングしていた。

【０００３】しかし、真空プラズマを用いたアッシング
やエッチングは、高価な真空機器を設置しなければなら
ないとともに、容器内を真空にするための処理に多くの
時間を必要とする。しかも、真空プラズマを発生させる
ために大きなエネルギーを必要とし、半導体装置の製造
コストを上昇させる要因となる。また、被処理材を酸溶
液などに浸漬するウエットエッチングは、エッチング後
に純水による洗浄、乾燥を行わなければならないため、
多くの時間と手間が必要で、生産性が低下して製造コス
トを増大させる要因となる。そこで、大気圧又はその近
傍の圧力において処理ガスをプラズマ化し、いわゆる大
気圧プラズマによって活性化したガスを用いてアッシン
グやエッチングを行うことが提案されている。

【０００４】図１２は、従来の、大気圧プラズマによる
表面処理装置の説明図である。図１２において、シリコ
ンウエハなどの被処理物２を配置する下部電極であるス
テージ３１の上方には、高周波電源３２に接続した高周
波電極（上部電極）３３が対向して配置してあって、高
周波電極３２とステージ３１との間が放電空間３４とな
っている。高周波電源３２と高周波電極３３の間に高周
波マッチング回路３５が設けられている。

【０００５】そして、表面処理の進行とともに、ステー
ジ３１が移動するようになっている。ステージ３１の移
動は、ステージ３１の下部に設けられた金属ナット３
６、３７に螺合した金属ボールネジ３８の回転により行
う。金属ボールネジ３８はその端部に設けられたモータ
３９によって回転する。金属ボールネジ３８の他端に
は、金属ボールネジ３８を保持するための軸受４０が配
置してあり、この軸受４０にアース４１が連絡してい
る。

【０００６】そして、放電空間３４の側方には、処理ガ
ス供給ノズル４２が配置してあって、放電空間３４にヘ
リウムと酸素の混合ガスや、ヘリウムと四フッ化炭素
（ＣＦ ₄）との混合ガスなどの処理ガスを供給できるよ
うにしてある。また、処理ガス供給ノズル４２を覆って
フード４３が設けられており、フード４３に排気弁４４
を備えた排気管４５のー端が接続してある。排気管４５
の他端には、排気ポンプ４６が接続してあって、排気ポ
ンプ４６によってフード４３内のガスを排気できるよう
にしてある。排気ポンプ４６の吐出した排気ガスは、必
要に応じて図示しない除害装置に送られる。

【０００７】表面処理を行う場合、ステージ３１上に被
処理部物２を配置した後、処理ガス供給ノズル４２から
放電空間３４に処理ガスを供給し、高周波電源３２によ
って高周波電極３３とステージ３１との間に高周波電圧
を印加する。これにより放電空間３４内の処理ガスが電
離してプラズマ４７が発生し、処理ガスが電離した励起
状態となって活性化される。そして、放電空間３４に発
生したプラズマ４７がステージ３１の上に配置した被処
理材２に衝突することにより、被処理物２の表面処理が
行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の装置
には次のような問題があった。表面処理の進行にとも
ない、ステージ３１が移動するため、ステージ３１とア
ース４１間の距離が変化する。これにより、ステージ３
１とアース４１間の高周波インピーダンスが変化するた
め、プラズマに強弱が生じて不安定となる。特に最近、
被処理材としての半導体基板が大きくなってきたので、
ステージ３１の移動量が大きくなってきたため、ー層プ
ラズマが不安定になってきている。そして、処理材が
大きくなってくることにより、大きな装置が必要とな
り、設備費が大きくなってきた。なおこの装置では、ス
テージ３１の移動距離は被処理材２の長さの２倍必要で
ある。ステージ３１とアース４１の間に、金属ボール
ネジ３８、金属ナット３６、３７が介在しているため、
ボールネジ３８の回転によるステージ３１の移動にとも
ない、ボールネジ３８と金属ナット３６、３７との接触
位置が変わることにより、ボールネジ３８と金属ナット
３６、３７間に接触不良が発生することがある。これに
より、プラズマが不安定となる。ステージ３１とアー
ス４１の間の距離が長いため、高周波電圧の損失が発生
していた。

【０００９】これらの、電気回路上の問題に加えて、更
に、次のような問題があった。処理ガス供給ノズル４
２から供給される処理ガスは、開放されている放電空間
に継続的に供給するため、大量の供給量が必要である。
供給ガス又は排気ガスが腐食性の場合には、処理ガス
や反応生成物が周囲に拡散して付近の装置を腐食させる
ので、装置に高価な材料を使用する必要があり、装置の
寿命も短い。処理空間が密閉されていないため、被処
理材に埃が付着して被処理材の品質を低下させる。本発
明は、これらの問題を解決した大気圧プラズマ装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被処理物が配
置される接地した下部電極と、この下部電極の上方に放
電空間を介して配置した上部電極と、この上部電極にマ
ッチング回路を介して接続され、前記上部電極に高周波
電力を供給する高周波電源と、前記上部電極と前記マル
チング回路とをー体に、前記下部電極の面に沿って移動
させるアクチュエータと、を有することを特徴とする。

【００１１】このように構成した本発明は、下部電極と
アース間の距離が変化しないので、下部電極とアース間
の高周波インピーダンスが変動せず、プラズマの変動を
防ぐことができる。また、従来の装置に装備されていた
ボールネジ及びナットを使用しないので、接触不良によ
るプラズマの変動を防ぐことができる。また、下部電極
とアース間の距離を短縮できることにより、高周波電圧
の損失を無くすことができる。また、装置を小さくする
ことができるので、設備に要する費用を低減できる。

【００１２】また、マッチング回路が、高周波電極とー
体に移動することができるので、ー層、高周波回路を安
定化することができ、プラズマをさらに安定化すること
ができる。また、マッチング回路と高周波電極間の距離
を短くすることができ、電力ロスを小さくすることがで
きる。

【００１３】そして、本発明は、前記下部電極は、配置
された被処理物の上方を覆い、前記被処理物の上部に放
電空間を形成する誘電体を有し、前記高周波電極は前記
誘導体の上面を接触移動することを特徴とする。

【００１４】このように構成した本発明は、下部電極の
上方に放電空間を介して高周波電極を配置する際に、極
めて効率的な構造により、アーク放電などの異常放電の
発生を防止でき、プラズマを安定化することができる。

【００１５】そして、本発明は、前記誘導体は、前記被
処理物を収容可能な閉空間を有する処理室に形成され、
前記処理室に前記被処理室を処理するための処理ガスを
導入するガス供給口と、処理後のガスを排気するための
排気口とを設けたことを特徴とする。

【００１６】このように構成した本発明は、処理室を小
さくすることができるので、供給される処理ガスの量を
低減することができる。また、供給ガス及び排気ガスを
閉空間の処理室内に密閉できるので、処理ガスや反応生
成物が周囲に拡散して他の装置に触れるのを防ぐことが
でき、装置の腐食等を防ぐことができる。また、処理室
が密閉されているため、被処理材に埃等が付着して被処
理材の品質が低下するのを防ぐことができる。

【００１７】また、本発明は、処理物を収容可能な空間
を有し、かつ誘電体で形成された処理室内にて前記被処
理物の表面処理を行う大気圧プラズマ処理装置を載置し
て、前記処理室の上部を他の電極が移動することにより
前記処理室の所定箇所を表面処理することを特徴とす
る。

【００１８】このようにした本発明は、下部電極とアー
ス間の距離が変化しないので、下部電極とアース間の高
周波インピーダンスが変化せず、プラズマの変動を防ぐ
ことができる。

【００１９】また、本発明は、デバイスに所定の表面処
理を行って前記デバイスを製造するデバイス製造方法に
おいて、被処理物を収容可能な空間を有する誘電体で形
成された処理室の前記空間に前記被処理物を収容し、一
方の電極であるステージ上に前記処理室を載置して、前
記処理室の上部を他の電極が移動することにより前記処
理室内の前記被処理物の所定箇所を表面処理することを
含むことを特徴とする。また、本発明の大気圧プラズマ
処理装置を用いて製造されたデバイスは、本発明の大気
圧プラズマ処理装置による効果を享受できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の大気圧プ
ラズマ装置の説明図、図２は本発明の電極移動装置を概
略的に示した平面図である。

【００２１】図１において、本発明の大気圧プラズマ装
置は、シリコンウエハなどの被処理物２を配置する下部
電極であるステージ１と、このステージ１の上方に放電
空間３を介して配置され移動可能な上部電極である高周
波電極４と、マッチング回路５を介して高周波電極４に
接続した高周波電源６と、高周波電極４をステージ１の
上面に沿って移動させるモータなどのアクチュエータ７
とを有している。

【００２２】そして、ステージ１は、金属などの導電体
からなっていて、ステージ１の上面に、放電空間３を形
成している閉空間２１を有する誘電体８が配設してあ
り、高周波電極４が誘導体８の上面を接触移動するよう
にしてある。ここで、マッチング回路５は、高周波電極
４とー体に移動するようになっている。ステージ１は配
線１０によりアース９に接地しており、表面処理が進行
しても高周波電極４が移動するー方、ステージ１は移動
しないから、ステージ１とアース９間の距離は変化しな
い。なお、高周波電源６は配線１１によりアース１０に
接地している。

【００２３】次に、高周波電極４の移動装置について説
明する。図２において、高周波電極４を保持する絶縁体
からなる電極ホルダ１２の上部に、マッチング回路５が
固定されており、電極ホルダ１２の両端部には夫々、ナ
ット部材１３及び支持部材１４が設けられている。ナッ
ト部材１３は電極ホルダ１２と直角に配置されたネジ１
５に螺合している。ネジ１５の端部には、ネジ１５を回
転させるモータなどのアクチュエータ７が設けられてお
り、ネジ１５の他端は軸受１６で支持されている。支持
部材１４は、ネジ１５と反対側に電極ホルダ１２と直角
に配置されたガイドバー１７と移動可能に嵌着されてい
る。なお、ガイドバー１７はその両端部をブラッケット
１８、１９によって支持されている。そして、高周波電
極４は、マッチング回路５とー体に制御装置２０に制御
されるアクチュエータ７によって誘電体８上を移動す
る。

【００２４】この実施の形態では、誘導体８は、被処理
物２を収容可能な閉空間２１を有する箱状の処理室２２
に形成されている。処理室２２の側部には、被処理物を
処理するための処理ガスを閉空間２１に導入するための
ガス供給口２３が設けられている。ガス供給口２３には
ガス供給管２４を介して処理ガス供給部２５が接続して
あり、閉空間２１に酸素やオゾン、ＣＦ₄などの処理ガ
スを供給できるようになっている。そして、ガス供給管
２４には、流量制御弁２６が設けてあり、閉空間２１に
供給する処理ガスの量を調節することができるようにし
てある。更に、処理室２２の他側部には、閉空間２１内
の処理後の処理ガスや反応生成物を排気するための排気
口２７が設けられている。排気口２７には、排気弁２８
を備えた排気管２９のー端が接続してある。排気管２９
の他端には、排気ポンプ３０が接続してあり、排気ポン
プ３０により処理室２２の内部を排気することができる
ようにしてある。排気ポンプ３０の吐出した排気ガス
は、必要に応じて図示しない除害装置に送られる。

【００２５】表面処理を行う場合、ステージ１上の処理
室２２の閉空間２１内に被処理物２を配置する。そし
て、処理ガス供給部２５から供給管２４を介して処理ガ
スを閉空間２１に供給するとともに、排気ポンプ３０に
より閉空間２１内を排気して、閉空間２１内を大気圧状
態に維持して閉空間２１内の処理ガスの濃度を調節す
る。その後、高周波電源６によって高周波電極４とステ
ージ１との間に高周波電圧を印加する。これにより放電
空間３内の処理ガスが電離してプラズマ３１が発生し、
処理ガスが電離した励起状態となって活性化される。そ
して、放電空間である閉空間２１に発生したプラズマ３
１がステージ１の上に配置した被処理材２に衝突するこ
とにより、被処理材２の表面処理が行われる。高周波電
極４は、制御装置２０に制御されるアクチュエータ７に
より誘電体８上で所定の移動を行い、被処理材２に対す
る表面処理が進行する。

【００２６】このように構成した本発明は、下部電極で
あるステージ１を移動させないために、ステージ１とア
ース９間の距離が変化しないので、ステージ１とアース
９間の高周波インピーダンスが変動せず、プラズマの変
動を防ぐことができる。また、ステージ１は従来のよう
にボールネジを介して接地されていないので、ボールね
じの接触不良によるプラズマの変動を防ぐことができ
る。また、ステージ１は移動しないため、ステージ１と
アース９間の距離を短縮できることにより、高周波電圧
の損失を無くすことができる。また、被処理材２を移動
させないため、装置を小さくすることができるので、設
備に要する費用を低減できる。

【００２７】そして、マッチング回路５を高周波電極４
と共に移動させるようにしたので、ー層、高周波回路を
安定化することができ、これにより、更に、プラズマを
安定化することができる。また、高周波電極４とマッチ
ング回路５とがー体に移動するため、マッチング回路５
と高周波電極６間の距離を短くすることができ、電力ロ
スを小さくすることができる。

【００２８】そして、誘電体８を被処理物２を収容可能
な閉空間２１を有する箱状の処理室２２に形成し、処理
室２２の閉空間２１内に、被処理物２を配置するととも
に、閉空間２１内に処理ガスを供給して被処理物２の処
理を行うようにしたことにより、処理に必要な処理ガス
の量を大幅に削減することができる。また、処理室２２
の閉空間２１内で処理を行うため、処理ガスや反応生成
物が周囲に拡散するのを防止でき、処理ガスや反応生成
物による処理装置や周辺機器の腐食や汚染などを防止す
ることができる。さらに、被処理物２を処理室２２の閉
空間２１内に配置して処理するため、大気中に浮遊する
塵埃等が被処理物２に付着するのを防止できるばかりで
なく、被処理物２の上方を移動する高周波電極４の移動
に伴い発生するごみや粒子などの付着を確実に防止する
ことができる。そして、処理ガスを活性化する放電が誘
電体８を介して行なわれるため、アーク放電などの異常
放電の発生を防ぐことができ、安定したプラズマを生成
することができる。

【００２９】なお、前記実施形態においては、誘電体８
により閉空間２１を有する処理室２２を形成した場合に
ついて説明したが、誘電性の板をステージ２の上方に配
置しただけでもよい。この場合、処理ガスの供給ノズル
を高周波電極４とー体に移動させるようにする。

【００３０】本発明の大気圧プラズマ処理装置による表
面処理が施されることにより製造されるデバイスの適用
例として、カラーフィルタや有機エレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）が挙げられる。具体的には、カラーフィル
タ製造時や、有機ＥＬ装置の製造時における親液処理、
或いは撥液処理に本発明の大気圧プラズマ処理を適用す
ることができる。

【００３１】以下に有機ＥＬ装置の発光素子部の製造に
おいて本発明の大気圧プラズマ処理方法及び装置を適用
した具体例を示す。先ず、本実施形態に係る有機ＥＬ装
置は、図３に示すように、ガラス等からなる透明な基板
１００と、マトリックス状に配置された発光素子を具備
して基板１００上に形成された発光素子部１０１と、発
光素子部１０１上に形成された陰極１０２とを具備して
いる。発光素子部１０１と陰極１０２とにより表示素子
１０４が構成される。この表示装置は、基板１００上
に、ＴＦＴなどの回路等が形成された回路素子部１０
５、機能層１１０が形成された発光素子部１０１及び陰
極１０２が順次積層されて構成されている。そして、機
能層１１０から基板１００側に発した光が、回路素子部
１０５及び基板１００を透過して基板１００の下側（観
測者側）に出射されるとともに、機能層１１０から基板
１００の反対側に発した光が陰極１０２により反射され
て、回路素子部１０５及び基板１００を透過して基板１
００の下側（観測者側）に出射されるようになってい
る。なお陰極１０２として、透明な材料を用いることに
より陰極側から発光する光を出射させることができる。

【００３２】発光素子部１０１は、複数の画素電極１１
１・・・上の各々に積層された機能層１１０と、各画素
電極１１１及び機能層１１０の間に備えられて各機能層
１１０を区画するバンク部１１２とを主体として構成さ
れている。機能層１１０上には陰極１０２が配置されて
いる。これら画素電極１１１、機能層１１０及び陰極１
０２によって発光素子が構成されている。

【００３３】バンク部１１２は、基板１００側に位置す
る無機バンク層１１２ａと基板１００から離れて位置す
る有機物バンク層１１２ｂとが積層されて構成されてい
る。無機物バンク層１１２ａは、例えばＳｉＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂等の無機材料からなる。この無機バンク層１１２ａ
の膜厚は、５０〜２００ｎｍの範囲が好ましい。有機バ
ンク層１１２ｂは、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等の
耐熱性、耐溶剤性のあるレジストから形成されている。

【００３４】バンク部１１２には、親液性を示す領域と
撥液性を示す領域が形成されている。親液性を示す領域
は、無機物バンク層１１２ａの画素電極１１１との第１
積層部１１２ｅ及び画素電極１１１の電極面１１１ａで
あり、これらの領域は、酸素を処理ガスとするプラズマ
処理によって親液性に表面処理されるが、この表面処理
に、後述のように本発明を適用することができる。ま
た、撥液性を示す領域は、有機物バンク層１１２ｂの上
部開口部１１２ｄの壁面及び有機バンク層１１２ｂの上
面１１２ｆであり、これらの領域は４フッ化メタン、テ
トラフルオロメタン（４フッ化炭素）を処理ガスとする
プラズマ処理によって撥液性に表面処理されるが、この
表面処理に、後述のように本発明を適用することができ
る。

【００３５】なお、図３において、回路素子部１０５に
は、基板１００上にシリコン酸化膜からなる下地保護膜
１０６が形成され、この下地保護膜１０６上に多結晶シ
リコンからなる島状の半導体膜１４１が形成されてい
る。半導体１４１には、ソース領域１４１ａ及びドレイ
ン領域１４１ｂが高濃度Ｐイオン打ち込みにより形成さ
れている。Ｐイオンが導入されなかった部分がチャンネ
ル領域１４１ｃとなっている。更に、回路素子部１０５
には、下地保護膜１０６及び半導体膜１４１及び半導体
膜１４１を覆う透明なゲート絶縁膜１４２が形成され、
ゲート絶縁膜１４２上にはＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ
等からなるゲート電極１４３が形成され、ゲート電極１
４３及びゲート絶縁膜１４２上には透明な第１層間絶縁
膜１４４ａと第２層間絶縁膜１４４ｂが形成されてい
る。ゲート電極１４３は半導体膜１４１のチャンネル領
域１４１ｃに対応する位置に設けられている。また、第
１、第２層間絶縁膜１４４ａ、１４４ｂを貫通して、半
導体膜１４１のソース、ドレイン領域１４１ａ、１４１
ｂに夫々接続されるコンタクトホール１４５、１４６が
形成されている。そして、第２層間絶縁膜１４４ｂに
は、ＩＴＯ等からなる透明な画素電極１１１が所定の形
状にパターニングされて形成され、一方のコンタクトホ
ール１４５がこの画素電極１１１に接続されている。ま
た、もう一方のコンタクトホール１４６が電源線１０３
に接続されている。このようにして、回路素子部には、
各画素電極１１１に接続された駆動用の薄膜トランジス
タ１２３が形成される。

【００３６】上記の有機ＥＬ装置の製造方法は、例え
ば、（１）バンク部形成工程、（２）プラズマ処理工
程、（３）正孔注入／輸送層形成工程、（４）発光層形
成工程、（５）対向電極形成工程、及び（６）封止工程
とを順次具備して構成される。そして、本発明の製造方
法及び装置は（２）のプラズマ処理工程に適用すること
ができるのであるが、先ずバンク部形成工程について説
明する。

【００３７】バンク形成工程は、基板１００の所定の位
置にバンク部１１２を形成する工程である。バンク部１
１２は、第１のバンク層として無機物バンク層１１２ａ
が形成され、第２のバンク層として有機物バンク層１１
２ｂが形成された構造である。無機物バンク層１１２ａ
を形成するには、基板１００の所定の位置に無機物バン
ク層１１２ａを形成する。無機バンク層１１２ａが形成
される位置は、第２層間絶縁膜１４４ｂ上及び電極１１
１上である。第２層間絶縁膜１４４ｂは薄膜トランジス
タ、走査線、信号線等が配置された回路素子部１０５上
に形成されている。無機物バンク層１１２ａは、例え
ば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の無機物膜を材料として用いる
ことができる。これらの材料は、例えば、ＣＶＤ法、コ
ート法、スパッタ法、蒸着法によって形成される。次
に、第２のバンク層として、無機物バンク層１１２ａの
上に有機物バンク層１１２ｂを形成する。有機物バンク
層１１２ｂとして、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等の
耐熱性、耐溶剤性を有する材料を用いる。これらの材料
を用い、有機物バンク層１１２ｂをフォトリソグラフィ
技術等によりパターニングして形成される。パターニン
グする際、有機物バンク層１１２ｂに上部開口部１１２
ｄを形成する。上部開口部１１２ｄは、電極面１１１ａ
及び下部開口部１１２ｃ対応する位置に設けられてい
る。

【００３８】次に、プラズマ処理工程では、画素電極１
１１の表面を活性化すること、更に、バンク部１１２の
表面を表面処理することを目的として行われる。活性化
工程では、画素電極１１１上の洗浄、仕事関数の調整を
主な目的として行っている。更に、画素電極１１１の表
面の親液化処理、バンク部１１２表面の撥液化処理を行
う。このプラズマ処理工程は例えば予備加熱工程、活性
化処理工程（親液性にする親液化工程）、撥液化処理工
程、及び冷却工程に大別される。

【００３９】先ず、図４は、プラズマ処理工程で用いら
れるプラズマ処理装置を示す。図４に示すプラズマ処理
装置５０は、予備加熱処理室５１、第１プラズマ処理室
５２、第２プラズマ処理室５３、冷却処理室５４、これ
らの各処理室５１〜５４に基板１００を搬送する搬送装
置５５とから構成されている。各処理室５１〜５４は、
搬送装置５５を中心として放射状に配置されている。

【００４０】これらの装置を用いた概略の工程を説明す
る。予備加熱工程は、図４に示す予備加熱処理室５１に
おいて行われる。そして、この加熱室５１により、バン
ク部形成工程から搬送された基板１００を所定の温度に
加熱する。予備加熱工程の後、親液化工程及び撥液化処
理工程を行う。即ち、基板１００は、第１、第２プラズ
マ処理室５２、５３に順次搬送され、それぞれの処理室
５２、５３においてバンク部１１２にプラズマ処理を行
い親液化する。この親液化処理後に撥液化処理を行う。
撥液化処理の後に基板１００を冷却処理室５４に搬送
し、冷却処理室５４において基板２を室温まで冷却す
る。この冷却工程後、搬送装置により次の工程である正
孔注入／輸送層形成工程に基板２を搬送する。

【００４１】以下に、それぞれの工程について詳細に説
明する。（ａ）予備加熱工程予備加熱工程は予備加熱処理室５１において行われる。
この処理室５１において、バンク部１１２を含む基板１
００所定の温度まで加熱する。基板２の加熱方法は、例
えば処理室５１内にて基板１００を載せるステージにヒ
ータを取付け、このヒータで当該ステージごと基板２を
加熱する手段がとられている。

【００４２】予備加熱処理室５１において、例えば７０
〜８０℃の範囲に基板２を加熱する。この温度は次工程
であるプラズマ処理における処理温度であり、次工程に
合わせて基板１００を事前に加熱し、基板１００の温度
ばらつきを解消することを目的としている。仮に予備加
熱工程を加えなければ、基板１００は室温から上記のよ
うな温度に加熱されることになり、工程開始から工程終
了までのプラズマ処理工程中において温度が常に変動し
ながら処理されることになる。したがって、基板１００
の温度が変化しながらプラズマ処理を行うことは、特性
の不均一につながる可能性がある。したがって、処理条
件を一定に保ち、均一な特性を得るために予備加熱を行
う。

【００４３】そこで、プラズマ処理工程においては、第
１、第２プラズマ処理装置５２、５３内の試料ステージ
上に基板１００を載置した状態で親液化工程または撥液
化工程を行う場合に、予備加熱温度を、親液化工程また
は撥液化化工程を連続して行う試料ステージ５６の温度
にほぼ一致させることが好ましい。

【００４４】そこで、第１、第２プラズマ処理装置５
２，５３内の試料ステージの温度が上昇する温度、例え
ば７０〜８０℃まで予め基板１００を予備加熱すること
により、多数の基板１００にプラズマ処理を連続的に行
った場合でも、処理開始直後と処理終了直前でのプラズ
マ条件をほぼ一定にすることができる。これにより、基
板１００の表面処理条件を同一にし、バンク部１１２の
組成物に対する濡れ性を均一化することができる。ま
た、基板２を予め予備加熱しておくことにより、後のプ
ラズマ処理における処理時間を短縮することができる。

【００４５】（ｂ）活性化処理次に、第１プラズマ処理室５２では、活性化処理が行わ
れる。活性化処理には、画素電極１１１における仕事関
数の調整、制御、画素電極表面の洗浄、画素電極表面の
親液化処理が含まれる。

【００４６】親液化処理として、大気雰囲気中で酸素を
処理ガスとするプラズマ処理（Ｏ₂プラズマ処理）を、
図１に示す本発明の装置を使用して行う。図１におい
て、バンク部１１２を含む基板１００は、ステージ１上
に配置される。そして、処理ガス供給部２５から供給管
２４を介して処理ガスを閉空間２１に供給するととも
に、排気ポンプ３０により閉空間２１内を排気して、閉
空間２１内を大気圧状態に維持して閉空間２１内の処理
ガスの濃度を調節する。その後、高周波電源６によって
高周波電極４とステージ１との間に高周波電圧を印加す
る。これにより放電空間３内の処理ガスが電離してプラ
ズマ３１が発生し、処理ガスが電離した励起状態となっ
て活性化される。そして、放電空間である閉空間２１に
発生したプラズマ３１がステージ１の上に配置したバン
ク部１１２を含む基板１００に衝突することにより表面
処理が行われる。高周波電極４は所定の速度、例えば
０.５〜３０ｍｍ／ｓｅｃで移動し、その間に基板１０
０に対してプラズマ状態の酸素が照射される。Ｏ₂プラ
ズマ処理の条件は、例えば、プラズマパワー１００〜８
００Ｗ、酸素ガス流量５０〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、基板
温度７０〜９０℃の条件で行われる。

【００４７】このプラズマ処理により、図５に示すよう
に、画素電極１１１ａ、無機バンク層１１２ａの第１積
層部１１２ｅ及び有機バンク層１１２ｂの上部開口部１
１２ｄの壁面並びに上面１１２ｆが親液処理される。こ
の親液処理により、これらの各面に水酸基が導入されて
親液性が付与される。図５では、親液処理された部分を
一点鎖線で示している。なお、このプラズマ処理は、親
液性を付与するのみならず、上述の通り画素電極である
ＩＴＯ上の洗浄、仕事関数の調整も兼ねている。

【００４８】（ｃ）撥液処理工程次に、第２プラズマ処理室では、撥液化工程として、大
気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプ
ラズマ処理（ＣＦ₄プラズマ処理）を行う。第２プラズ
マ処理室５３の内部構造は、図１に示した第１プラズマ
処理室の内部構造と同じである。即ち、基板１００はス
テージ１上に載置される。そして、高周波電極４は所定
の速度で移動し、その間に基板１００に対してプラズマ
状態のテトラフルオロメタン（四フッ化炭素）が照射さ
れる。ＣＨ₄プラズマ処理の条件は、例えば、プラズマ
パワー１００〜８００Ｗ、四フッ化メタンガス流量５０
〜１００／ｍｉｎ、基板温度７０〜９０℃の条件で行わ
れる。なお、処理ガスは、テトラフルオロメタン（四フ
ッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを
用いることができる。

【００４９】ＣＦ₄プラズマ処理により、図６に示すよ
うに、上部開口部１１２ｄ壁面及び有機バンク層の上面
１１２ｆが撥液処理される。この撥液処理により、これ
らの各面にフッ素基が導入されて撥液処理される。図６
では、撥液性を示す領域を二点鎖線で示している。有機
物バンク層１１２ｂを構成するアクリル樹脂、ポリイミ
ド樹脂等の有機物は、プラズマ状態のフルオロカーボン
を照射することで容易に撥液化させることができる。ま
た、Ｏ₂プラズマにより前処理した方がフッ素化されや
すい、という特徴を有しており、本実施形態には特に有
効である。なお、画素電極１１１の電極面１１１ａ及び
無機物バンク層１１２ａの第１積層部１１２ｅもこのＣ
Ｆ₄プラズマ処理の影響を多少受けるが、濡れ性に影響
を与えることは少ない。図６では、親液性を示す領域を
一点鎖線で示している。

【００５０】（ｄ）冷却工程次に、冷却工程として、冷却処理室５４を用い、プラズ
マ処理のために加熱された基板２を管理温度まで冷却す
る。これは、これ以降の工程であるインクジェット工程
（液滴吐出工程）の管理温度まで冷却するために行う工
程である。この冷却処理室５４は、基板２を配置するた
めのプレートを有し、そのプレートは基板２を冷却する
ように水冷装置が内蔵された構造となっている。

【００５１】また、プラズマ処理後の基板２を室温また
は所定の温度（例えばインクジェット工程を行う管理温
度）まで冷却することにより、次の正孔注入／輸送層形
成工程において、基板１００の温度が一定となり、基板
１００の温度変化が無い均一な温度で次工程を行うこと
ができる。

【００５２】（ｅ）正孔注入／輸送層形成工程次に、図７に基づき、正孔注入／輸送層形成工程につい
て説明する。正孔注入／輸送層注入工程では、液滴吐出
として例えばインクジェット装置を用いることにより、
正孔注入／輸送層形成材料を含む第１組成物を電極面１
１１ａ上に吐出する。その後に乾燥処理及び熱処理を行
い、画素電極１１１上及び無機物バンク層１１２ａ上に
正孔注入／輸送層１１０ａを形成する。

【００５３】インクジェットによる製造方法は以下の通
りである。図７に示すように、インクジェットヘッドＨ
１に形成されてなる複数のノズルから正孔注入／輸送層
形成材料を含む第１組成物を吐出する。ここではインク
ジェットヘッドＨ１を走査することにより、各画素毎に
組成物を充填しているが、基板１００とを相対的に移動
させることによっても組成物を充填させることができ
る。

【００５４】インクジェットヘッドＨ１による吐出は以
下の通りである。即ち、インクジェットヘッドＨ１に形
成されてなる吐出ノズルＨ２を電極面１１１ａに対向し
て配置し、ノズルＨ２から第１組成物を吐出する。画素
電極１１１の周囲には下部開口部１１２ｃを区画するバ
ンク１１２が形成されており、この下部開口部１１２ｃ
内に位置する画素電極面１１１ａにインクジェットヘッ
ドＨ２を対向させ、このインクジェットヘッドＨ１と基
板１００とを相対移動させながら、吐出ノズルＨ２から
１滴当たりの液量が制御された第１組成物滴１１０ｃを
電極面１１１ａ上に吐出する。

【００５５】ここで用いる第１組成物としては、例え
ば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等
のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン酸（Ｐ
ＳＳ）等の混合物を、極性溶媒に溶解させた組成物を用
いることができる。極性溶媒としては、例えばイソプロ
ピルアルコール（ＩＰＡ）、ノルマルブタノール、γ−
ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ブ
チルカルビトールアセテート等のグリコールエーテル類
等を挙げることができる。

【００５６】なお、正孔注入／輸送層形成材料は、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｇ）の各発光層１１０ｂ１〜１
１０ｂ３に対して同じ材料を用いてもよく、各発光層毎
に変えてもよい。

【００５７】図７に示すように、吐出された第１組成物
滴１１０ｃは、親液処理された電極面１１１ａ及び第１
積層部１１２ｅ上に広がり、下部、上部開口部１１２
ｃ、１１２ｄ内に充填される。仮に、第１組成物滴１１
０ｃが所定の吐出位置から外れて上面１１２ｆ上に吐出
されたとしても、上面１１２ｆが第１組成物滴１１０ｃ
で濡れることがなく、はじかれた第１組成物１１０ｃが
下部、上部開口部１１２ｃ、１１２ｄ内に転がり込む。

【００５８】（ｆ）乾燥工程次に、乾燥工程を行う。乾燥工程を行うことにより、吐
出後の第１組成物を乾燥処理し、第１組成物滴１１０ｃ
に含まれる極性溶媒を蒸発させ、正孔注入／輸送層１１
０ａを形成する。

【００５９】乾燥処理を行うと、第１組成物滴１１０ｃ
に含まれる極性溶媒の蒸発が、主に無機物バンク層１１
２ａ及び有機物バンク層１１２ｂに近いところで起き、
極性溶媒の蒸気に併せて正孔注入／輸送層形成材料が濃
縮されて析出する。

【００６０】これにより、図８に示すように、第１積層
部１１２ｅ上に、正孔注入／輸送層形成材料からなる周
縁部１１２ａ２が形成される。この周縁部１１０ａ２
は、上部開口部１１２ｄの壁面（有機物バンク層１１２
ｂ）に密着している。

【００６１】（ｅ）引き続き、陰極形成工程において陰
極層１０２を形成し、封止工程において発光素子が形成
された基板１００と封止基板とを封止樹脂により封止
し、一連も工程を完了する。

【００６２】次に、カラーフィルタ製造の場合、例えば
ガラス基板にレジスタ等によりバンクを形成し、そのバ
ンク内に機能性液体である所定のカラーフィルタ用液剤
を注入することにより、カラーフィルタを形成するので
あるが、本発明の大気圧プラズマ処理装置を用いてバン
ク上に撥液処理を施し、機能性液体であるカラーフィル
タ用液材が注入させる部分に親液処理を施すことにより
品質のよいカラーフィルタを製造することが可能とな
る。

【００６３】ここで、カラーフィルタの製造工程を概略
的に説明すると、先ず図９（１）に示すように、ガラス
基板１５０の表面に光遮断のためのクロム膜１５１を成
膜する。次に、図９（２）に示すように、クロム膜１５
１の上にフォトレジスト膜１５２を設ける。そして、フ
ォトマスク（図示せず）を介して露光し、現像により図
９（３）レジスト膜１５２をパターニングする。次に、
図９（４）のように、クロムエッチングにより、クロム
膜１５１をパターンニングする。そして、レジスト膜１
５２を剥離して、図９（５）のように、ブラックマトリ
ックスが完成する。

【００６４】次に、図１０（１）に示すように、ブラッ
クマトリックスが形成されたガラス基板１５０の表面
に、フォトレジスト膜１５３を設ける。そして、図１０
（２）のように、マスク（図示せず）露光し、現像して
クロム膜１５１の表面に、フォトレジストから成るバン
ク部１５４を形成する。次に、バンク部１５４の上面１
５４ａに撥液化処理を施す。そして、凹部１５５、１５
６、１５７に親液化処理を施す。この撥液化処理及び親
液化処理に本発明の方法及び装置を適用することができ
る。具体的には、上記の有機ＥＬ装置におけると同様に
図１の装置において各処理を行う。

【００６５】親液化処理として、大気雰囲気中で酸素を
処理ガスとするプラズマ処理（Ｏ₂プラズマ処理）を、
図１に示す本発明の装置と同様の第１プラズマ処理室を
使用して行う。図１において、バンク部１５４を含む基
板１５０は、ステージ１上に配置される。そして、処理
ガス供給部２５から供給管２４を介して処理ガスを閉空
間２１に供給するとともに、排気ポンプ３０により閉空
間２１内を排気して、閉空間２１内を大気圧状態に維持
して閉空間２１内の処理ガスの濃度を調節する。その
後、高周波電源６によって高周波電極４とステージ１と
の間に高周波電圧を印加する。これにより放電空間３内
の処理ガスが電離してプラズマ３１が発生し、処理ガス
が電離した励起状態となって活性化される。そして、放
電空間である閉空間２１に発生したプラズマ３１がステ
ージ１の上に配置したバンク部１５４を含む基板１５０
に衝突することにより表面処理が行われる。高周波電極
４は所定の速度、例えば０.５〜３０ｍｍ／ｓｅｃで移
動し、その間に基板１５０に対してプラズマ状態の酸素
が照射される。Ｏ₂プラズマ処理の条件は、例えば、プ
ラズマパワー１００〜８００Ｗ、酸素ガス流量５０〜１
００ｍｌ／ｍｉｎ、基板温度７０〜９０℃の条件で行わ
れる。このプラズマ処理により、クロム層１５１の壁面
１５１ａ、バンク部１５４の壁面１５４ｂ及びバンク部
１５４の上面１５４ａが親液処理される。この親液処理
により、これらの各面に水酸基が導入されて親液性が付
与される。

【００６６】次に、撥液処理として、第２プラズマ処理
室で、大気雰囲気中においてテトラフルオロメタンを処
理ガスとするプラズマ処理（ＣＦ₄プラズマ処理）を行
う。第２プラズマ処理室５３の内部構造は、図１に示し
た第１プラズマ処理室の内部構造と同じである。即ち、
基板１５０はステージ１上に載置される。そして、高周
波電極４は所定の速度で移動し、その間に基板１５０に
対してプラズマ状態のテトラフルオロメタン（四フッ化
炭素）が照射される。ＣＨ₄プラズマ処理の条件は、例
えば、プラズマパワー１００〜８００Ｗ、四フッ化メタ
ンガス流量５０〜１００／ｍｉｎ、基板温度７０〜９０
℃の条件で行われる。なお、処理ガスは、テトラフルオ
ロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカー
ボン系のガスを用いることができる。

【００６７】ＣＦ₄プラズマ処理により、バンク部１５
４１の上面１５４ａが撥液処理される。この撥液処理に
より、この面にフッ素基が導入されて撥液処理される。
次に冷却工程を経て、図１０（３）に示すように、イン
クジェット方式により、インクジェットヘッドＨ３か
ら、凹部１５５に赤（Ｒ）の着色樹脂を塗布する。吐出
された赤（Ｒ）の着色樹脂は、親液処理された凹部１５
５に広がり、充填される。仮に、赤（Ｒ）の着色樹脂が
所定の吐出位置から外れてバンク層１５４の上面１５４
ａ上に吐出されたとしても、上面１５４ａが赤（Ｒ）の
着色樹脂で濡れることがなく、はじかれた赤（Ｒ）の着
色樹脂が凹部１５５内に転がり込む。次に、凹部１５６
に緑（Ｇ）、凹部１５７に青（Ｂ）の着色樹脂を塗布す
る。そして、着色樹脂を乾燥して図１０（４）の状態と
なる。その後、保護膜を設けてカラーフィルタが完成す
る。

【００６８】なお、上記工程では、遮光膜としてクロム
層１５１を設けたが、バンク層１５４ａの材料に遮光性
物質を混入、分散させることにより、カラーフィルタの
構造を、クロム膜１５１を設けずに、図１１に示すよう
な構造にすることができる。これにより、クロム膜１５
１によるブラックマトリックスを形成する工程を省くこ
とができる。この場合も、インクジェットヘッドＨ３か
ら凹部１５８、１５９、１６０に着色樹脂を吐出する工
程をとる。図（２）は着色樹脂を乾燥した状態を示す。

【００６９】本発明の大気圧プラズマ装置は、上記のデ
バイスの例の他に様々な分野への応用が可能である。つ
まり、目的とする処理に応じて処理ガスを選択すること
により、基板等の被処理物の所定部分に、アッシングや
エッチング、親液処理や撥液処理を施す必要がある様々
なデバイスに適用することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステージを固定し高周波電極を移動させるようにしたの
で、ステージとアース間の距離が変化せず、ステージと
アース間の高周波インピーダンスが変動せず、プラズマ
の変動を防ぐことができる。また、従来の装置に装備さ
れていたボールネジ及びナットを使用しないので、接触
不良によるプラズマの変動を防ぐことができる。また、
ステージとアース間の距離を短縮できることにより、高
周波電圧の損失を無くすことができる。また、装置を小
さくすることができるので、設備に要する費用を低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る大気圧プラズマ装置の
説明図である。

【図２】本発明の実施形態に係る大気圧プラズマ装置の
平面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る大気圧プラズマ装置を
使用して製造した有機ＥＬ装置の要部を示す図である。

【図４】本発明の実施形態に係る大気圧プラズマ装置を
使用して有機ＥＬ装置を製造する場合の装置の配置例を
示す平面模式図である。

【図５】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方
法を説明する工程図である。

【図６】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方
法を説明する工程図である。

【図７】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方
法を説明する工程図である。

【図８】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ装置の製造方
法を説明する工程図である。

【図９】本発明の実施形態に係るカラーフィルタの製造
方法を説明する工程図である。

【図１０】本発明の実施形態に係るカラーフィルタの製
造方法を説明する工程図である。

【図１１】本発明の実施形態に係るカラーフィルタの製
造方法を説明する工程図である。

【図１２】従来の大気圧プラズマ装置の説明図である。

【符号の説明】

１………ステージ、２………被処理物、３………放電空
間、４………高周波電極、５………マッチング回路、６
………高周波電源、７………アクチュエータ、８………
誘電体、９………アース、１０………配線、１１………
配線、１２………電極ホルダ、１３………ナット部材、
１４………支持部材、１５………ネジ、１６………軸
受、１７………ガイドバー、１８………ブラケット、１
９………ブラケッ、２０………制御装置、２１………閉
空間、２２………処理室、２３………ガス供給口、２４
………ガス供給管、２５………ガス供給部、２６………
流量制御弁、２７………排気口、２８………排気弁、２
９………排気管、３０………排気ポンプ、３１………プ
ラズマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部電極と、被処理物を収容可能な空間
を有する誘電体と、前記下部電極の上方に前記誘導体を
介して配置された上部電極と、前記上部電極にマッチン
グ回路を介して接続され前記上部電極に高周波電力を供
給する高周波電源と、前記上部電極と前記マッチング回
路とを前記下部電極の面に沿って移動させるアクチュエ
ータと、を有することを特徴とする大気圧プラズマ装
置。
【請求項２】前記下部電極は、前記誘電体の下部に配
置されてなり、前記上部電極は前記誘電体の上面を移動
してなることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラ
ズマ装置。
【請求項３】前記誘電体は、前記被処理物を処理する
ための処理ガスを導入するガス供給口と、処理後のガス
を排気するための排気口とを設けてなることを特徴とす
る請求項２に記載の大気圧プラズマ装置。
【請求項４】被処理物を収容可能な空間を有し、かつ
誘電体で形成された処理室内にて前記被処理物の表面処
理を行う大気圧プラズマ方法において、一方の電極であ
るステージ上に前記処理室を載置して、前記処理室の上
部を他の電極が移動することにより前記被処理室内の前
記被処理物の所定箇所を表面処理することを特徴とする
大気圧プラズマ処理方法。
【請求項５】デバイスに所定の表面処理を行って前記
デバイスを製造するデバイス製造方法において、被処理
物を収容可能な空間を有する誘電体で形成された処理室
の前記空間に前記被処理物を収容し、一方の電極である
ステージ上に前記処理室を載置して、前記処理室の上部
を他の電極が移動することにより前記処理室内の前記被
処理物の所定箇所を表面処理することを含むことを特徴
とするデバイス製造方法。
【請求項６】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の大気圧プラズマ装置を用いて処理されたことを特徴
とするデバイス。