JP2010007168A - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決装置】本発明の表面処理方法は、大気圧よりも低い圧力下でシランカップリング剤Y1を気化させ、気化したシランカップリング剤Y2の雰囲気に無機膜10を有する基板Wを晒すことで無機膜10上にシランカップリング剤の被膜を形成する表面処理工程を有する。また、本発明の表面処理装置1は、上記表面処理方法に用いられる装置であって、シランカップリング剤Y1を気化させる処理剤気化装置21と、処理剤気化装置21に対してキャリアガスを供給するガス供給装置22と、無機膜10を有した基板10を配置するとともに気化したシランカップリング剤Y2が供給される成膜室3と、成膜室3内を減圧するポンプ5とを有する。
【選択図】図1
Description
ところが、スパッタ法などにより形成された無機配向膜は、その表面に分極した水酸基が多数存在してしまい、これら水酸基によって無機配向膜の防湿性が低くなるといった課題があった。無機配向膜が水分を吸着すると、この水分が液晶の劣化を引き起こしてしまう。
このような水分に起因する液晶の劣化を防止するために、無機配向膜に対して脂肪族アルコールやシランカップリング剤で表面処理する方法が開示されている(例えば、特許文献1,2)。
本発明によれば、前記表面処理工程における前記圧力が、50Pa〜5000Paの範囲内であることとしたので、気化した処理剤の拡散性がさらに向上する。これにより、処理むらが防止され、被処理基板上に良好な被膜を形成することができる。また、被処理基板上の水分を揮発させることができ、該水分等に起因する表面処理の不都合を回避することができる。これにより、安定した表面処理を行うことができる。
本発明によれば、前記表面処理工程における前記圧力を1000Pa以下とすることにより、処理剤を確実に拡散させることができるので、被処理基板に対する表面処理精度が向上し、良好な被膜を形成することができる。また、被処理基板上の水分の揮発性がさらに高まり、該水分等に起因する表面処理の不都合を回避することができる。したがって、より安定した表面処理を行うことができる。
本発明によれば、表面処理工程よりも前に、被処理基板の水分を除去する水分除去工程を有することとしたので、無機膜に付着した水分や汚染物質を除去することができる。これにより、水分や汚染物質の影響を受けることなく表面処理を行うことができるので、高品位な被膜を被処理基板上に成膜することができる。また、被処理基板上の水分等を予め除去しておくことにより、表面処理において水分等に起因する不都合が回避されて未反応となる処理剤の量を減らすことができる。
本発明によれば、成膜室内を加熱しながら表面処理を行うことによって、成膜室内において気相状態の処理剤が再液化するのを防止することができる。その結果、余剰処理剤の発塵が抑えられ、当該発塵に起因する処理むらを防止できる。これにより、被処理基板に対して安定した表面処理を行うことができる。
また、加熱することで処理剤の反応が促進されて、成膜時間を短縮することができる。つまり、加熱により被処理基板上に存在する水分等が容易に離脱し、無機膜表面に対する気化した処理剤の結合反応の速度が加速することになる。その結果、成膜時間を短縮することができる。
本発明によれば、無機膜上にシランカップリング剤の被膜を形成することで被処理基板上に配向膜を形成することとしたので、撥水性に優れた無機配向膜を備えた被処理基板は、液晶表示装置の被処理基板として好適なものとなる。
本発明によれば、成膜室内を加熱する加熱装置を有することから、処理剤の反応が促進されて、成膜時間をさらに短縮することができる。また、成膜室内において気相状態の処理剤が再液化するのを防止できる。その結果、余剰処理剤の発塵が抑えられ、当該発塵に起因する処理むらを防止することが可能である。これにより、被処理基板に対して安定した表面処理を行える。
図1は、本実施形態の表面処理装置の概略構成を示す模式図、図2は、表面処理装置1の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、表面処理装置1は、無機膜10を有する基板W(被処理基板)に対してシランカップリング剤Y1の蒸気を導入して表面処理を行うことにより、基板W上に無機配向膜を形成する装置であって、処理剤供給機構2と、成膜室3と、抵抗加熱ヒータ4(加熱装置)と、ポンプ5(減圧装置)と、バルブ8とを備えている。
本実施形態の表面処理装置1においては、制御装置7が、処理剤気化装置21における気化容器211内の処理雰囲気と、成膜室3内の処理雰囲気とを制御する。
次に、本発明にかかる表面処理装置を用いた表面処理方法の一例について説明する。
図3は、基板に対する表面処理の説明図である。なお、図3においてはシランカップリング剤の反応状態を模式的に示す図である。
「処理条件」
シランカップリング剤:(C10H21Si(OCH3)3)
表面処理温度:130〜200℃
表面処理時間:90〜240分
キャリアガス流量:500cc/min以下(大気圧換算)
成膜室内の圧力:500Pa程度
図3(a)に示すように、無機膜10の表面には分極した水酸基が多数存在し、シラノール基(Si−OH)を形成している。特にその親水性のシラノール基の存在により、図中の破線で示す領域Rに水(湿気)が存在し易くなっている。この状態で表面処理を行うと、基板W上の水分による影響を受けてシランカップリング剤Y2が未反応となる領域が発生してしまう。このような表面処理の不都合を回避すべく、本実施形態では無機膜10上の水分(付着水や揮発性の汚染物質)等を除去する。
以下、表面処理が終了するまで、成膜室3内(基板W)の温度を維持する。
ポンプ5は前工程に引き続き駆動させておく。加えて、制御装置7によってバルブ8を開状態にすることで、ポンプ5の作用により気化容器211内が大気圧よりも低い圧力となる。本工程では、減圧雰囲気下において、貯留されているシランカップリング剤Y1を加熱部212で加熱することによってシランカップリング剤Y1を気化させる。このような減圧雰囲気下において加熱することによって、シランカップリング剤Y1の気化速度を高めることが可能である。
成膜室3内は、シランカップリング剤Y2とキャリアガスの導入によって500Pa程度になる。具体的には、成膜室3に対してキャリアガス(シランカップリング剤Y2)の導入および排出を所定時間並行して行い、成膜室3内の減圧雰囲気を一定にする。なお、必要に応じてポンプ5による排気量を調整する。
また、未反応のシランカップリング剤Y2を気相状態のまま排出させることができるので、シランカップリング剤由来の付着物が成膜室3内に残存するのを抑制できる。
そして、このような表面処理を、基板W上に所定の厚さの被膜が形成されるまで継続する。表面処理時間は90〜240分となっており、成膜室3内の圧力や表面処理温度によって異なる。本実施形態では、成膜室3の内部圧力が500Pa程度に設定されているので、処理温度(130〜200℃)等によって処理時間を設定する。
次に、表面処理を行った後のサンプル基板および表面処理を行う前のサンプル基板に対し、各表面上の数箇所の純水接触角をデータとしてそれぞれ取得して比較した。
この結果、表面処理前のサンプル基板の純水接触角の平均値が5度以下であったのに対し、表面処理を行った後のサンプル基板の純水接触角の平均値は40〜100度に上昇した。また、複数のサンプル基板に対して連続して表面処理を行った場合に、基板毎の純水接触角を比較した。ここでは、表面処理工程を5回以上繰り返して行い、各回の処理で得られた基板W間の純水接触角のバラツキは±5度以内であった。
さらに、処理温度が高ければ、より短時間で所望とする膜厚の被膜を形成することができるとともに、所望の純水接触角が得られる。
Claims (9)
- 大気圧よりも低い圧力下で処理剤を気化させ、前記処理剤の雰囲気に無機膜を有する被処理基板を晒すことで前記無機膜上に前記処理剤の被膜を形成する表面処理工程を有する
ことを特徴とする表面処理方法。 - 前記表面処理工程における前記圧力が、50Pa〜5000Paの範囲内である
ことを特徴とする請求項1記載の表面処理方法。 - 前記表面処理工程における前記圧力が、1000Pa以下である
ことを特徴とする請求項1または2記載の表面処理方法。 - 前記表面処理工程よりも前に、前記無機膜の水分を除去する水分除去工程を有する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の表面処理方法。 - 前記表面処理工程において、前記成膜室内を加熱しながら行うことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の表面処理方法。
- 前記無機膜上に前記被膜を形成することで前記被処理基板上に配向膜を形成する
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の表面処理方法。 - 請求項1ないし7のいずれかに記載の表面処理方法に用いられる表面処理装置であって、
処理剤を気化させる処理剤気化装置と、
前記処理剤気化装置に対してキャリアガスを供給するガス供給装置と、
無機膜を有した被処理被処理基板を配置するとともに気化した前記処理剤が供給される成膜室と、
前記成膜室内を減圧する減圧装置と、を有する
ことを特徴とする表面処理装置。 - 前記成膜室内を加熱する加熱装置を有する
ことを特徴とする請求項8記載の表面処理装置。
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