【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理方法およびこれに用いられるプラズマ処理装置にかかり、特に、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル、カラーフィルタなどのフラットパネルディスプレイ用基板（ＦＰＤ基板）の製造プロセスにおいて、大気圧近傍下で安定した放電を維持することによりプラズマを生成し、これらＦＰＤ基板を洗浄する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のＦＰＤ基板、例えば、ガラス基板を用いて液晶表示装置用基板を製造するに際しては、以下のようなプロセスが用いられている。
例えば、ガラス基板をプラズマ処理により洗浄し、この後、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法などによりアルミニウムなどの金属膜を成膜する。
【０００３】
そして、フォトリソグラフィにより露光し、レジストに潜像を形成する。
この後現像工程を経て、レジストのパターンを形成する。
【０００４】
そしてエッチングに先立ち、表面をプラズマ処理装置で洗浄し、このパターンをマスクとして、金属膜をエッチングし、電極用のパターンを形成する。
そして、最後にレジストのパターンをアッシング工程で除去する（特許文献１参照）。
【０００５】
このようにしてＦＰＤ基板の形成がなされるが、その後の金属膜のエッチング処理をウェットエッチング処理により効率よく行うべく、前記露光現像工程と、金属膜のエッチング工程との間において紫外線ランプを用いて表面の濡れ性を向上するための改質処理をなすという方法がとられている。
【０００６】
また、金属膜のパターン形成後、アッシングでレジストを除去するとともに、表面に残留する有機物や自然酸化膜などを除去する工程も実行される。
【０００７】
このような処理工程において、大面積のＦＰＤ基板を高速で処理することを可能とするプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置が要求されている。
【０００８】
従来、減圧下でのプラズマ処理に関しては種々の処理方法が提案されているが、大気圧近傍下でのプラズマ処理方法としては、主たるガスとしてヘリウムガスを用いると共に、放電電極間に高周波電圧を印加する方法が提案されている。
【０００９】
これに対し、Ｈｅなどの高価な気体を用いることなく大気圧中で均一なプラズマ放電を生起させるべく、電極間に設けられる誘電体単位面積あたりの静電容量εと印加される交流の周波数ｆとの比：ε／ｆを所定の値以下とする方法が提案されている（特許文献２）。
【００１０】
しかしながら、近年ＰＤＰなどの大面積化が進んでおり、これらに用いられるＦＰＤ基板も大面積化の一途をたどっているため、ε／ｆを所望の値に選んでも、電極間で放電のむらが生じてしまい十分な空間的均一性を得ることが出来ないという問題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００３−３１５５０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８４０９９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、大面積化に際しても均一で信頼性の高い表面処理を行うことのできるプラズマ処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明のプラズマ処理方法は、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極間にガスを供給して電界を印加することにより、大気圧近傍の圧力下で放電によるプラズマを発生させ、被処理物にプラズマ処理を行う方法において、前記電極間に、単位面積あたりの静電容量が０．０７〜０．６ｐＦ／ｍｍ２である誘電体が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、高効率で均一な表面処理を行うことが可能となる。これは実験結果に基づくもので、単位面積あたりの静電容量が０．０７ｐＦ／ｍｍ２に満たないときは電極間に十分なエネルギーを加えることができず、プラズマの生成が少ないため、十分な処理を行うことが出来ない。一方０．６ｐＦ／ｍｍ２を越えると、電界が強すぎてストリーマ放電が発生し、均一なグロー状の放電を維持することが出来ず、放電のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。
ここで望ましくは、０．１〜０．５５ｐＦ／ｍｍ２とする。また、さらに望ましくは、０．１５〜０．４５ｐＦ／ｍｍ２とする。さらに、０．２〜０．４ｐＦ／ｍｍ２である場合、極めて高効率で均一な処理を行うことが可能となる。
【００１５】
望ましくは、前記ガスは窒素を主成分とするガスであることを特徴とする。窒素は電子親和力の小さい分子であるため、放電によりイオンや励起子となりやすく、放電間隙に残留し、電極間隙におけるイオンや励起子が拡散しながら増加することになり、間隙内の気体は均一に放電しやすくなる。このことを利用し、窒素を主成分とするガスを用いることにより、大気圧近傍で効率よくプラズマ処理を行うことができる。
【００１６】
また本発明のプラズマ処理装置は、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極と、前記一対の電極間にガスを供給するガス供給手段と、前記ガス供給手段からガスを供給しつつ電界を印加する電界印加手段とを備え、大気圧近傍の圧力下で前記一対の電極間に放電によるプラズマを発生させ、被処理物にプラズマ処理を行う装置において、前記電極間に、単位面積あたりの静電容量が０．０７〜０．６ｐＦ／ｍｍ２である誘電体が設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、上記プラズマ処理方法において説明したのと同様に、高効率で均一な表面処理を行うことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態は、大気圧近傍の圧力下で前記一対の電極間にグロー放電によるプラズマを発生させ、絶縁性表面を持つ被処理物にプラズマ処理を行う装置において、前記一対の電極の少なくとも一方の表面を、単位面積あたりの静電容量が０．０７〜０．６ｐＦ／ｍｍ２である誘電体で被覆したことを特徴とするものである。
【００１８】
図１（ａ）および（ｂ）は、実施の形態１に係るプラズマ処理装置の正面図およびそのａ−ａ断面図を示したものである。また図２はこのプラズマ処理装置の一対の電極の要部拡大断面図である。
このプラズマ処理装置は、所定の間隔を隔てて対向する一対の電極１，２と、前記一対の電極１，２間にガスを供給するガス供給手段６と、前記ガス供給手段６からガスを供給しつつ前記電極１，２間にパルス状の電界を印加する電源装置３とを備えてなるものである。図２に示すように、第１および第２の電極１、２は、ステンレス製の平板からなり、相対向する面が平行になるように配置される。
【００１９】
これら第１および第２の電極１，２の相対向する面は、誘電体であるアルミナ１Ｓ，２Ｓで被覆されている。電極間距離Ｌｇは数ｍｍ以下に設定される。そして第１および第２の電極１，２間（すなわちアルミナ１Ｓ，２Ｓ間の空隙）がグロー放電空間さらにはプラズマ発生空間となる。
電源装置３は、パルス電源であり、電極１，２間にはパルス状の電界が印加される。また、電極１，２間の上端開口にはガス供給手段６が配管を介して接続される。また電極１，２間の下端開口には、電極１，２から所定距離だけ離間した位置にガラス基板４が搬送される。
そして、ローラ５を備えた搬送手段によって所定の搬送速度でガラス基板４を搬送しつつプラズマ照射幅ｗの範囲で表面処理がなされるようになっている。
【００２０】
この装置では、電極の単位面積あたりの静電容量が調整されているため、第１および第２の電極間に均一なグロー状の放電を維持することが出来るように、電極間の電界強度が制御され、電界が強すぎてストリーマ放電が発生したり、プラズマ密度が低すぎて処理速度が低下したりすることなく、良好なプラズマ状態を維持することができる。
【００２１】
次に、前記プラズマ処理装置を用いて液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板を形成する方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すようなガラス基板１１を、図１に示したプラズマ処理装置に設置し、搬送手段を用いて、搬送速度１ｍ／ｍｉｎ．で搬送しつつ、窒素ガスプラズマによりプラズマ処理し、ガラス基板１１の表面を洗浄する。
この後、図３（ｂ）に示すように、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法などによりクロムなどの金属膜１２を成膜する。
【００２２】
そして、図３（ｃ）に示すように、レジスト１３をスピンコート法により塗布する。そして塗布後、フォトリソグラフィにより、マスクパターンＭを介して露光し（図３（ｄ））、図３（ｅ）に示すようにレジストに潜像を形成する。
この後、現像工程を経て、図３（ｆ）に示すように、レジスト１３のパターンを形成する。この後再度前記図１に示したプラズマ処理装置に設置し、ガラス基板１１の表面洗浄を行う。
【００２３】
そして洗浄後、このパターンをマスクとして図３（ｇ）に示すように、金属膜１２をエッチングする。
最後に、再度図１に示した本発明のプラズマ処理装置にガラス基板を設置し、図３（ｈ）に示すように、レジスト１３のパターンをアッシング工程で除去する。
このようにして、極めて高品質の液晶表示装置用基板が形成される。
【００２４】
なお、前記実施の形態では、第１および第２の１，２は両方とも表面を誘電体１Ｓ，２Ｓで被覆したが、必ずしも両方を被覆しなくても良い。例えば図４（ａ）に電極の要部の変形例を示すように、第１の電極１の表面のみを誘電体１Ｓで被覆してもよい。
【００２５】
また、図４（ｂ）に示すように、第１および第２の電極に、石英板からなる誘電体Ｓを密着させて形成してもよい。
【００２６】
なお、この誘電体Ｓは電極に密着させるのが望ましいが図４（ｃ）に示すように、誘電体Ｓを第１および第２の電極１，２から離間して配しても良い。また石英板に代えてセラミック板など他の誘電体材料を配してもよい。
【００２７】
次に放電用電極に配した誘電体の静電容量について説明する。
誘電体１Ｓ，２Ｓについては、静電容量が小さいと放電を生成する電極間の電界強度が弱くプラズマ密度が低いため処理速度が低下する。また静電容量が高すぎると電界が強すぎてストリーマ放電が発生し、均一なグロー状の放電を維持することが出来ず、処理のばらつきが大きくなる。
【００２８】
次に、放電を生成するための電極に配する誘電体の静電容量を変化させてプラズマ処理効果を測定した結果を示す。プラズマ処理効果の計測のために初期の接触角度とプラズマ処理後の接触角度の変化量を測定した。その結果を表１および図５に示す。接触角変化量が大きいほどプラズマ処理の効果が高い。図５から静電容量が０．１３ｐＦ／ｍｍ２であるとき接触角変化量は５０°以上となり、高い効果を期待することができることがわかる。
０．６７ｐＦ／ｍｍ２では、処理のばらつきが大きく均一性が悪化する。
０．０６ｐＦ／ｍｍ２では、接触角の変化量が十分でなく、十分な改質ができていないことがわかる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
ここでばらつきはσ＝（最大値−最小値）／平均値（％）
測定点ｎはプラズマ照射装置の照射幅方向で５点程度とした。
プラズマ処理装置としては図１に示したリモート型構造で電極間距離Ｌｇ＝１ｍｍ、ワークと吹き出し口との距離ＷＤ＝５ｍｍ、照射幅ｗ＝１５ｃｍ、処理ガス＝Ｎ２：５０ｓｌｍ（３３３３ｓｃｃｍ／ｃｍ）、搬送速度は１ｍ／ｍｉｎ．とした。
【００３１】
次に、電極間距離を変化させ、プラズマ処理装置の処理能力を測定した。
ここでも、プラズマ処理装置としては図１に示したリモート型電極構造で電極間距離Ｌｇ：可変、照射幅ｗ＝６５ｃｍ、処理ガス：Ｎ２：２００ｓｌｍ（３７０６ｓｃｃｍ／ｃｍ）、搬送速度は１ｍ／ｍｉｎ．とした。
その結果すなわち、電極間距離を変化させたときの処理能力との関係を図６に示す。
この結果から１〜１．２ｍｍの場合が望ましいことがわかる。
なお、電極間距離Ｌｇは０．５〜１．５ｍｍ、望ましくは１〜１．２ｍｍである。
電極間距離が狭すぎると電子が十分に加速されず、処理ガスの電離度が低下し、処理能力が低下する。一方広すぎると電界強度が弱くなり、プラズマ濃度が低下して処理能力も低下する。
【００３２】
また、電極間に印加するパルス電界強度は５〜３０ｋＶ／ｃｍ２とするのが望ましい。この範囲は窒素（Ｎ２）を励起するのに必要な電界強度の範囲である。そしてパルス電界の立ち上がりが１ｕｓ以上２０ｕｓ以下、パルス周波数が５ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下とした。
【００３３】
次に、ガスを変化させて、プラズマ処理装置の処理能力を測定した。
ここでも図１に示したプラズマ処理装置を用い、窒素１００％のガスと、空気（窒素７９％とする）とについてそれぞれプラズマを生成し、被処理物に対してプラズマ処理を行い処理前と処理後との接触角の変化量を測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
この結果からも窒素１００％の濃度のものに比較して空気は、若干処理能力が低下するがコストを考えれば実用可能な範囲である。
【００３６】
また、処理ガスは窒素を７５％以上、望ましくは１００％含むようにすれば、電極間隙に酸素原子を含む電子親和性の分子が少なくなり、電子親和力の小さい窒素分子は放電によりイオンや励起子となり放電間隙に残留するようになり、電極間隙におけるイオンや励起子が拡散しながら増加すると間隙内の気体は均一に放電しやすくなる。
【００３７】
窒素ガスプラズマが表面処理に寄与するためには、処理ガスは１００％窒素ガスであることが望ましい。しかしながら工業的には窒素ガスを７９％含むドライエアなどを使うのがコスト的に有利である。
【００３８】
（実施の形態２）
次に処理ガスの流量を変化させ、本発明のプラズマ処理装置の処理能力を測定した。
その結果を図７に示す。
ここで、プラズマ処理装置としては、図１に示したリモート型電極構造の装置で電極間距離Ｌｇ＝１ｍｍ、照射幅ｗ＝６５ｃｍ、処理ガス＝Ｎ２、搬送速度は１ｍ／ｍｉｎ．とした。
【００３９】
この図７からも明らかなように、流量が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ以上の範囲で接触角変化量が５０°を得、それ以上であると変化は緩やかとなる。処理ガスの流量は電極スリットの単位幅あたりの流量で５００ｓｃｃｍ／ｃｍ以上が望ましく、さらに望ましくは１５００から４５００ｓｃｃｍ／ｃｍである。
【００４０】
大気雰囲気の酸素は、表面処理効果のある窒素ガスプラズマと反応する。このため、プラズマ吹き出し口と被処理基材の間に大気が混入すると窒素ガスプラズマが被処理基材表面に届く前に減衰し処理能力が低下する。このため吹き出し口と被処理基材の空間を十分に処理ガスで置換する必要がある。しかしながら窒素ガスの流量が多すぎてもコスト的に不利となる。
【００４１】
なお、このような表面洗浄を行う被処理物の例としては、成膜前のガラス基板などの基板、銅箔積層体、樹脂シートに回路を形成したいわゆるフィルムキャリア、プリント基板、液晶表示装置用ガラス基板であるＩＴＯ付ガラス基板などに対しても有効である。また処理の種類としては、洗浄やＩＴＯ付ガラス基板に形成したフォトマスクのアッシング等にも適用可能である。
【００４２】
前記被処理物は、前記一対の電極間を搬送しながらプラズマ処理がなされるようにしてもよい。
【００４３】
なお、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ吹き出し型（リモート型）の場合でも、プラズマを吹き出しつつ被処理物（シート状でもウェハのような枚葉状でも）直接処理する（ダイレクト型）場合にも適用可能である。電極構造としては、平行平板電極構造、円筒型同軸構造など種々の場合に適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理方法および処理装置によれば、そのプラズマ生成電極の少なくとも一方に単位面積あたり、０．０７〜０．６ｐＦ／ｍｍ２の誘電体を配して、表面処理を行っているため、大気圧近傍の圧力下で、安定的なグロー放電プラズマ処理を行うことが可能となり、均一で高能力の表面処理を行うことが可能となる。
また、比較的安価でかつ被処理物表面へのガスの残留による悪影響もない窒素ガスを用いて高効率のプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のプラズマ処理装置を示す図である。（ａ）は平面図（ｂ）は（ａ）のａ−ａ断面図である。
【図２】本実施の形態１のプラズマ処理装置の電極の要部断面図である。
【図３】同実施の形態のプラズマ処理工程を示す工程断面図である。
【図４】同プラズマ処理装置の電極の要部断面図を示す図であり、（ａ）乃至（ｃ）は各例を示す図である。
【図５】同プラズマ処理装置における電極間距離と処理能力との関係を示す図である。
【図６】同プラズマ処理装置における電極間距離と処理能力との関係を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態８のプラズマ発生装置におけるガス流量と処理能力との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 第１の電極
２ 第２の電極
１Ｓ 誘電体
２Ｓ 誘電体
３ 電源装置
４ 被処理物
５ 搬送ロール
６ ガス供給手段
１１ ガラス基板
１２ 金属膜
１３ レジスト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus used for the same, and particularly to a process for manufacturing a flat panel display substrate (FPD substrate) such as a plasma display (PDP), an electroluminescence (EL) panel, and a color filter. The present invention relates to a method and an apparatus for generating plasma by maintaining a stable discharge near the atmospheric pressure and cleaning these FPD substrates.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when manufacturing a substrate for a liquid crystal display device using this type of FPD substrate, for example, a glass substrate, the following process is used.
For example, a glass substrate is washed by plasma treatment, and thereafter, a metal film such as aluminum is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like.
[0003]
Then, exposure is performed by photolithography to form a latent image on the resist.
Thereafter, a resist pattern is formed through a developing step.
[0004]
Prior to etching, the surface is cleaned with a plasma processing apparatus, and the metal film is etched using this pattern as a mask to form a pattern for an electrode.
Finally, the resist pattern is removed by an ashing process (see Patent Document 1).
[0005]
In this manner, the FPD substrate is formed. In order to efficiently perform the subsequent etching of the metal film by wet etching, an ultraviolet lamp is used between the exposure and development step and the etching step of the metal film. A method of performing a modification treatment for improving the surface wettability has been adopted.
[0006]
Further, after forming the pattern of the metal film, a step of removing the resist by ashing and removing an organic substance or a natural oxide film remaining on the surface is also performed.
[0007]
In such processing steps, a plasma processing method and a plasma processing apparatus capable of processing a large-area FPD substrate at high speed are required.
[0008]
Conventionally, various processing methods have been proposed for plasma processing under reduced pressure.However, as a plasma processing method near atmospheric pressure, a helium gas is used as a main gas and a high-frequency voltage is applied between discharge electrodes. A way to do that has been proposed.
[0009]
On the other hand, in order to generate a uniform plasma discharge at atmospheric pressure without using an expensive gas such as He, the capacitance ε per unit area of the dielectric provided between the electrodes and the applied frequency f (Patent Document 2).
[0010]
However, in recent years, the area of PDPs and the like has been increasing, and the FPD substrates used in these devices have been steadily increasing in area. Therefore, even when ε / f is selected to a desired value, uneven discharge occurs between the electrodes. Therefore, there was a problem that sufficient spatial uniformity could not be obtained.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2003-31550 A [Patent Document 2]
JP 2001-284099 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a processing method capable of performing a uniform and highly reliable surface treatment even when the area is increased.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the plasma processing method of the present invention generates plasma by discharge under a pressure near the atmospheric pressure by supplying a gas between a pair of electrodes facing each other at a predetermined interval to apply an electric field. In the method of performing plasma treatment on an object, a dielectric having a capacitance per unit area of 0.07 to 0.6 pF / mm 2 is provided between the electrodes.
[0014]
According to this configuration, it is possible to perform highly efficient and uniform surface treatment. This is based on experimental results. When the electrostatic capacity per unit area is less than 0.07 pF / mm 2 , sufficient energy cannot be applied between the electrodes and plasma generation is small, so that sufficient Processing cannot be performed. On the other hand, if it exceeds 0.6 pF / mm 2 , there is a problem that the electric field is too strong to generate a streamer discharge, so that a uniform glow-like discharge cannot be maintained, and the variation in the discharge increases.
Here, desirably, it is 0.1 to 0.55 pF / mm 2 . Further, more preferably, it is 0.15 to 0.45 pF / mm 2 . Furthermore, when it is 0.2 to 0.4 pF / mm 2 , it is possible to perform highly efficient and uniform processing.
[0015]
Preferably, the gas is a gas containing nitrogen as a main component. Nitrogen is a molecule with a small electron affinity, so it easily becomes an ion or exciton by discharge, remains in the discharge gap, and ions and excitons in the electrode gap increase while diffusing, and the gas in the gap becomes uniform. Discharge becomes easier. By utilizing this fact and using a gas containing nitrogen as a main component, it is possible to efficiently perform the plasma treatment near the atmospheric pressure.
[0016]
Further, in the plasma processing apparatus of the present invention, a pair of electrodes facing each other at a predetermined interval, a gas supply unit for supplying a gas between the pair of electrodes, and an electric field applied while supplying a gas from the gas supply unit An electric field applying means for generating plasma by discharge between the pair of electrodes under a pressure near the atmospheric pressure, and performing plasma processing on the object to be processed. A dielectric having a capacity of 0.07 to 0.6 pF / mm 2 is provided.
According to such a configuration, it is possible to perform highly efficient and uniform surface treatment as described in the above-described plasma processing method.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
The present embodiment provides an apparatus which performs plasma processing on an object to be processed having an insulating surface by generating plasma by glow discharge between the pair of electrodes under a pressure near atmospheric pressure, wherein at least one of the pair of electrodes is used. Is coated with a dielectric material having a capacitance per unit area of 0.07 to 0.6 pF / mm 2 .
[0018]
1A and 1B show a front view of a plasma processing apparatus according to the first embodiment and a sectional view taken along a line aa. FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of a pair of electrodes of the plasma processing apparatus.
The plasma processing apparatus includes a pair of electrodes 1 and 2 facing each other at a predetermined interval, a gas supply unit 6 for supplying a gas between the pair of electrodes 1 and 2, and a gas supply from the gas supply unit 6. And a power supply device 3 for applying a pulsed electric field between the electrodes 1 and 2. As shown in FIG. 2, the first and second electrodes 1 and 2 are made of a stainless steel flat plate, and are arranged so that their opposing surfaces are parallel.
[0019]
Opposite surfaces of the first and second electrodes 1 and 2 are coated with alumina 1S and 2S as dielectrics. The distance Lg between the electrodes is set to several mm or less. The space between the first and second electrodes 1 and 2 (ie, the gap between the aluminas 1S and 2S) becomes a glow discharge space and a plasma generation space.
The power supply device 3 is a pulse power supply, and a pulse-like electric field is applied between the electrodes 1 and 2. Gas supply means 6 is connected to the upper end opening between the electrodes 1 and 2 via a pipe. Further, the glass substrate 4 is transported to the lower end opening between the electrodes 1 and 2 at a position separated from the electrodes 1 and 2 by a predetermined distance.
Then, the surface treatment is performed within the range of the plasma irradiation width w while the glass substrate 4 is conveyed at a predetermined conveying speed by the conveying means provided with the rollers 5.
[0020]
In this device, since the capacitance per unit area of the electrodes is adjusted, the electric field strength between the electrodes is adjusted so that a uniform glow-like discharge can be maintained between the first and second electrodes. It is possible to maintain a good plasma state without being controlled and without causing a streamer discharge due to an excessively strong electric field or a decrease in processing speed due to an excessively low plasma density.
[0021]
Next, a method for forming a substrate for a liquid crystal display (LCD) using the plasma processing apparatus will be described.
First, a glass substrate 11 as shown in FIG. 3A is set in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and a transfer speed of 1 m / min. While the substrate is being conveyed, a plasma process is performed using nitrogen gas plasma to clean the surface of the glass substrate 11.
Thereafter, as shown in FIG. 3B, a metal film 12 such as chromium is formed by a sputtering method or a CVD method.
[0022]
Then, as shown in FIG. 3C, a resist 13 is applied by spin coating. After the application, the resist is exposed through the mask pattern M by photolithography (FIG. 3D), and a latent image is formed on the resist as shown in FIG. 3E.
Thereafter, through a development process, a pattern of the resist 13 is formed as shown in FIG. Thereafter, the glass substrate 11 is set in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 again, and the surface of the glass substrate 11 is cleaned.
[0023]
After cleaning, the metal film 12 is etched using this pattern as a mask, as shown in FIG.
Finally, the glass substrate is set in the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIG. 1 again, and as shown in FIG. 3H, the pattern of the resist 13 is removed by an ashing step.
In this way, a very high quality substrate for a liquid crystal display device is formed.
[0024]
In the above-described embodiment, both the first and second 1 and 2 have their surfaces covered with the dielectrics 1S and 2S, but both need not necessarily be covered. For example, only a surface of the first electrode 1 may be covered with the dielectric 1S, as shown in FIG.
[0025]
Further, as shown in FIG. 4B, a dielectric S made of a quartz plate may be formed in close contact with the first and second electrodes.
[0026]
Although it is desirable that the dielectric S is closely attached to the electrode, the dielectric S may be disposed apart from the first and second electrodes 1 and 2 as shown in FIG. Another dielectric material such as a ceramic plate may be provided instead of the quartz plate.
[0027]
Next, the capacitance of the dielectric material disposed on the discharge electrode will be described.
Regarding the dielectrics 1S and 2S, when the capacitance is small, the processing speed is reduced because the electric field intensity between the electrodes generating the discharge is weak and the plasma density is low. On the other hand, if the capacitance is too high, the electric field is too strong to generate a streamer discharge, so that it is not possible to maintain a uniform glow-like discharge, and the dispersion of the process becomes large.
[0028]
Next, the results of measuring the plasma processing effect by changing the capacitance of a dielectric material disposed on an electrode for generating a discharge will be described. In order to measure the plasma processing effect, the amount of change between the initial contact angle and the contact angle after the plasma processing was measured. The results are shown in Table 1 and FIG. The larger the contact angle change amount, the higher the effect of the plasma treatment. FIG. 5 shows that when the capacitance is 0.13 pF / mm 2 , the amount of change in the contact angle is 50 ° or more, and a high effect can be expected.
At 0.67 pF / mm 2 , the processing varies greatly and the uniformity deteriorates.
At 0.06 pF / mm 2 , the amount of change in the contact angle is not sufficient, and it can be seen that sufficient modification has not been achieved.
[0029]
[Table 1]
[0030]
Here, the variation is σ = (maximum value−minimum value) / average value (%)
The number of measurement points n was about 5 in the irradiation width direction of the plasma irradiation device.
As the plasma processing apparatus, the remote type structure shown in FIG. 1 was used, and the distance Lg between the electrodes was 1 mm, the distance WD between the work and the outlet was 5 mm, the irradiation width w was 15 cm, and the processing gas was N 2 : 50 slm (3333 sccm / cm). , The conveying speed is 1 m / min. And
[0031]
Next, the distance between the electrodes was changed, and the processing performance of the plasma processing apparatus was measured.
Here, as the plasma processing apparatus, the distance between electrodes Lg is variable, the irradiation width w is 65 cm, the processing gas: N 2 is 200 slm (3706 sccm / cm), and the transfer speed is 1 m / min. . And
FIG. 6 shows the result, that is, the relationship with the processing capacity when the distance between the electrodes was changed.
From this result, it is understood that the case of 1 to 1.2 mm is desirable.
The distance Lg between the electrodes is 0.5 to 1.5 mm, preferably 1 to 1.2 mm.
If the distance between the electrodes is too small, the electrons will not be sufficiently accelerated, and the degree of ionization of the processing gas will be reduced, and the processing capacity will be reduced. On the other hand, if it is too wide, the electric field intensity becomes weak, the plasma concentration decreases, and the processing ability also decreases.
[0032]
Further, the intensity of the pulse electric field applied between the electrodes is desirably 5 to 30 kV / cm 2 . This range is the range of the electric field intensity required to excite nitrogen (N 2 ). The rise of the pulse electric field was set to 1 μs to 20 μs, and the pulse frequency was set to 5 kHz to 50 kHz.
[0033]
Next, the processing capacity of the plasma processing apparatus was measured while changing the gas.
Also in this case, the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is used to generate plasma for each of 100% nitrogen gas and air (79% nitrogen), and perform plasma processing on the object to be processed. The amount of change in the contact angle with the rear was measured. Table 2 shows the results.
[0034]
[Table 2]
[0035]
From this result, although the processing capacity of air is slightly lower than that of air having a concentration of 100% nitrogen, it is within a practical range from the viewpoint of cost.
[0036]
Further, if the processing gas contains 75% or more, preferably 100% of nitrogen, the number of electron-affinity molecules including oxygen atoms in the electrode gap is reduced, and nitrogen molecules having low electron affinity are reduced to ions or excitons by discharge. And the ions and excitons in the electrode gap increase while diffusing, so that the gas in the gap easily discharges uniformly.
[0037]
In order for the nitrogen gas plasma to contribute to the surface treatment, the processing gas is desirably 100% nitrogen gas. However, industrially, it is cost-effective to use dry air containing 79% of nitrogen gas.
[0038]
(Embodiment 2)
Next, the processing capacity of the plasma processing apparatus of the present invention was measured by changing the flow rate of the processing gas.
FIG. 7 shows the result.
Here, as the plasma processing apparatus, the apparatus having the remote electrode structure shown in FIG. 1 was used, and the distance Lg between the electrodes was 1 mm, the irradiation width w was 65 cm, the processing gas was N 2 , and the transfer speed was 1 m / min. And
[0039]
As is clear from FIG. 7, the contact angle change amount is 50 ° when the flow rate is 1500 sccm / cm or more, and when the flow rate is more than that, the change becomes gentle. The flow rate of the processing gas is preferably 500 sccm / cm or more, more preferably 1500 to 4500 sccm / cm, as a flow rate per unit width of the electrode slit.
[0040]
Oxygen in the atmosphere reacts with nitrogen gas plasma having a surface treatment effect. Therefore, if air is mixed between the plasma outlet and the substrate to be processed, the nitrogen gas plasma is attenuated before reaching the surface of the substrate to be processed, and the processing capacity is reduced. Therefore, it is necessary to sufficiently replace the space between the outlet and the substrate to be processed with the processing gas. However, if the flow rate of the nitrogen gas is too large, it is disadvantageous in cost.
[0041]
Examples of the workpiece to be subjected to such surface cleaning include a substrate such as a glass substrate before film formation, a copper foil laminate, a so-called film carrier having a circuit formed on a resin sheet, a printed board, and a liquid crystal display device. It is also effective for a glass substrate with ITO, which is a glass substrate. In addition, as a type of processing, the present invention can be applied to cleaning, ashing of a photomask formed on a glass substrate with ITO, and the like.
[0042]
The workpiece may be subjected to plasma processing while being transported between the pair of electrodes.
[0043]
The plasma processing apparatus of the present invention is applicable not only to the case of a plasma blowing type (remote type) but also to the case of directly processing an object to be processed (either a sheet type or a single wafer-like shape) while blowing out plasma (direct type). Applicable. The electrode structure is applicable to various cases such as a parallel plate electrode structure and a cylindrical coaxial structure.
[0044]
【The invention's effect】
According to the plasma processing method and processing apparatus of the present invention, at least one of the plasma generating electrodes is provided with a dielectric substance of 0.07 to 0.6 pF / mm 2 per unit area to perform surface treatment. In addition, stable glow discharge plasma processing can be performed under a pressure near atmospheric pressure, and uniform and high-performance surface processing can be performed.
In addition, highly efficient plasma processing can be performed using nitrogen gas which is relatively inexpensive and has no adverse effect due to gas remaining on the surface of the object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. (A) is a plan view, (b) is an aa cross-sectional view of (a).
FIG. 2 is a sectional view of a main part of an electrode of the plasma processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a plasma processing process of the embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of an electrode of the plasma processing apparatus, in which (a) to (c) are diagrams illustrating respective examples.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a distance between electrodes and a processing capability in the plasma processing apparatus.
FIG. 6 is a view showing a relationship between a distance between electrodes and a processing ability in the plasma processing apparatus.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a gas flow rate and a processing capacity in a plasma generator according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st electrode 2 2nd electrode 1S Dielectric 2S Dielectric 3 Power supply device 4 Processing object 5 Transport roll 6 Gas supply means 11 Glass substrate 12 Metal film 13 Resist
