JP4582140B2

JP4582140B2 - 基板の表面処理方法

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Description

本発明は、基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化する表面処理工程を有した基板の表面処理方法、並びにプラズマ処理装置に関する。

従来、表示装置などに用いられる液晶ガラス基板の洗浄方法としての基板の表面処理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この基板の表面処理方法では、大気圧近傍の圧力下で、酸素ガスを好ましくは２０〜３０容量％含有したガスのプラズマをプラズマ銃のプラズマ吐出口から基板表面に供給する。このことにより、プラズマ中の酸素ラジカルが基板表面に吸着または形成された有機物を、低分子化、及び酸化することで気化し、基板表面から除去している。

特開２００２−１４３７９５号公報（４頁、図４）

しかしながら、従来の基板の表面処理方法では、プラズマを発生するガスに酸素ガスを好ましくは２０〜３０容量％含有していることから、酸素ガス以外の窒素ガスを多くても７０〜８０容量％しか含有していない。プラズマでは励起状態の窒素ラジカルと酸素ラジカルとが生成されており、何種類か生成される窒素ラジカルの内いくつかは、ラジカルの寿命が数十秒と長いものが存在するが、酸素ラジカルの寿命は１秒以下と短い。基板表面から有機物除去するためには、必要な量の酸素ラジカルが、基板近傍に存在しなければならない。そして、必要な量の酸素ラジカルを継続して生成するには、酸素ラジカルを生成するために必要な量の窒素ラジカルが基板近傍に存在する必要がある。しかしながら、７０〜８０容量％の窒素ガスで生成される窒素ラジカルでは、基板近傍で必要量の酸素ラジカルを生成することができない恐れがあり、効率よく基板表面から有機物除去することが出来ないという課題がある。

本発明は、上記の問題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる基板の表面処理方法は、大気雰囲気下で、基板表面に向けて窒素ガスと酸素ガスとを用い発生させた第１プラズマを供給することにより、前記基板表面を表面処理する表面処理工程を有し、前記表面処理工程は、前記窒素ガスと前記酸素ガスとの合計供給量に占める前記酸素ガスの容量比率が大気に占める酸素の容量比率より小さいことを特徴とする。

このような方法によれば、大気雰囲気下で、基板表面に向けて窒素ガスと酸素ガスとを用い発生させた第１プラズマを供給することにより、基板表面を表面処理する表面処理工程を有し、表面処理工程は、窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に占める酸素ガスの容量比率が大気に占める酸素の容量比率より小さい。第１プラズマには励起状態の窒素ラジカルと酸素ラジカルとが生成されており、窒素ラジカルの寿命は酸素ラジカルに比べて数十秒と長いが、酸素ラジカルの寿命は１秒以下と短い。このことから、寿命の長い窒素ラジカルは、窒素ラジカル生成部であるプラズマ銃内やプラズマ銃近傍だけでなく、プラズマ銃から離れた基板近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子にもラジカルの状態で衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の窒素に戻る。また、寿命の短い酸素ラジカルは、酸素ラジカル生成部であるプラズマ銃内やプラズマ銃近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子等に衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の酸素に戻る。上述の衝突が繰り返されることで、窒素ラジカル及び酸素ラジカルの継続的な存在が維持される。ここで、酸素ラジカルは、基板表面に吸着または形成された有機物を低分子化、及び酸化することで気化し、基板表面から除去する。また、酸素ラジカルは、基板が有機材料で形成されている場合、基板表面を酸化することで水酸基を生成し、改質化する。

ここで、窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に占める酸素ガスの容量比率が多すぎると窒素ガスが少なくなり、酸素ラジカルを生成するために必要な窒素ラジカルが不足することになる。よって、一定の容量比率以上の窒素ガスが必要となる。他方、窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に占める酸素ガスの容量比率が小さすぎると、生成される酸素ラジカルが不足することになる。よって、一定の容量比率以上の酸素ガスが必要となる。したがって、窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に占めるそれぞれのガスの容量比率には適正範囲があることになる。この合計供給量に占めるそれぞれのガスの適正容量比率を確認したところ、合計供給量に占める酸素ガスの適正容量比率は大気に占める酸素の容量比率より小さい容量比率であり、合計供給量に占める窒素ガスの適正容量比率は大気に占める窒素の容量比率より大きい容量比率である。大気に占める窒素の容量比率より大きい容量比率の窒素ガスで生成される窒素ラジカルによって、基板近傍で必要量の酸素ラジカルを生成することが可能になる。基板近傍で必要量の酸素ラジカルを生成できることから、効率よく基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化することが可能である。

［適用例２］本適用例にかかる基板の表面処理方法は、大気雰囲気下で、基板表面に向けて窒素ガスを用い発生させた第２プラズマと酸素ガスとを供給することにより、前記基板表面を表面処理する表面処理工程を有し、前記表面処理工程は、前記窒素ガスと前記酸素ガスとの合計供給量に占める前記酸素ガスの容量比率が大気に占める酸素の容量比率より小さいことを特徴とする。

このような方法によれば、大気雰囲気下で、基板表面に向けて窒素ガスを用い発生させた第２プラズマと酸素ガスとを供給することにより、基板表面を表面処理する表面処理工程を有し、表面処理工程は、窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に占める酸素ガスの容量比率が大気に占める酸素の容量比率より小さい。第２プラズマには励起状態の窒素ラジカルが生成されており、窒素ラジカルの寿命は数十秒と長い。また、窒素ラジカルなどが酸素ガスの原子や分子に衝突して生成された励起状態の酸素ラジカルの寿命は１秒以下と短い。このことから、寿命の長い窒素ラジカルは、窒素ラジカル生成部であるプラズマ銃内やプラズマ銃近傍だけでなく、プラズマ銃から離れた基板近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子にもラジカルの状態で衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の窒素に戻る。また、寿命の短い酸素ラジカルは、酸素ラジカル近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子等に衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の酸素に戻る。上述の衝突が繰り返されることで、窒素ラジカル及び酸素ラジカルの継続的な存在が維持される。ここで、酸素ラジカルは、基板表面に吸着または形成された有機物を低分子化、及び酸化することで気化し、基板表面から有機物除去する。また、酸素ラジカルは、基板が有機材料で形成されている場合、基板表面を酸化することで水酸基を生成し、改質化する。

［適用例３］上記適用例にかかる基板の表面処理方法において、前記第１プラズマ、または前記第２プラズマを供給するプラズマ銃と前記基板表面との距離が長くなるほど、前記合計供給量に占める前記酸素ガスの容量比率を小さくしていくことが好ましい。

このような方法によれば、第１プラズマ、または第２プラズマを供給するプラズマ銃と基板表面との距離が長くなるほど、合計供給量に占める酸素ガスの容量比率を小さくしていく。プラズマ銃と基板表面との距離が長くなるほど供給された第１プラズマの周囲の大気中酸素の第１プラズマに巻き込まれる容量が大きくなり、基板近傍の第１プラズマに含まれる窒素ガスの容量比率が順次小さくなる。このことから、供給された第１プラズマに含まれる酸素ガスの容量比率を上述の距離が長くなるほど小さくしていくことで、基板近傍の第１プラズマに含まれる窒素ガス及び酸素ガスの容量比率を適正範囲に収めることが可能である。また、プラズマ銃と基板表面との距離が長くなるほど供給された第２プラズマと酸素ガスとの周囲の大気中酸素の第２プラズマと酸素ガスとに巻き込まれる容量が大きくなり、基板近傍の第２プラズマと酸素ガスとに含まれる窒素ガスの容量比率が順次小さくなる。このことから、供給された第２プラズマと酸素ガスとに含まれる酸素ガスの容量比率を上述の距離が長くなるほど小さくしていくことで、基板近傍の第２プラズマと酸素ガスとに含まれる窒素ガス及び酸素ガスの容量比率を適正範囲に収めることが可能である。よって、第１プラズマ、または第２プラズマを供給するプラズマ銃と基板表面との距離が長くなっても、効率よく基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化することが可能である。

［適用例４］上記適用例にかかる基板の表面処理方法において、前記合計供給量に占める前記酸素ガス供給量の容量比率が０．０１容量％から１容量％の範囲であることが好ましい。

このような方法によれば、合計供給量に占める酸素ガス供給量の容量比率が０．０１容量％から１容量％の範囲である。このことにより、基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化するために必要最小容量の酸素ラジカルが確保可能であり、且つ、酸素ラジカルを効率よく生成するための窒素ラジカルが十分に確保可能になる。よって、より効率よく基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化することが可能である。

［適用例５］本適用例にかかるプラズマ処理装置は、中空の容器部と、前記容器部の外周面に対向配置された一対の電極と、前記容器部の一端に設けられたプラズマ吐出口とを有したプラズマ銃と、前記一対の電極間に電圧を印加する電源と、前記容器部にプラズマ発生のためのガスを供給するガス供給手段とを備え、前記プラズマ吐出口に周状に接合された鍔状板部を設けていることを特徴とする。

このような構成によれば、プラズマ吐出口に周状に接合された鍔状板部を設けられている。このことにより、表面処理対象の基板表面に対向するようにプラズマ吐出口を設置したとき、プラズマ吐出口に周状に接合された鍔状板部は、基板表面と一定の距離を保つ。このことから、プラズマ吐出口から供給されたプラズマが基板表面の広い範囲にまで到達し易くなる。そして、プラズマ吐出口から供給されたプラズマは、プラズマの周囲の大気中酸素を巻き込み難くなる。よって、広い範囲に亘り、且つ、効率よく基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化することが可能である。

［適用例６］上記適用例にかかるプラズマ処理装置において、前記鍔状板部が前記鍔状板部の前記プラズマ吐出口側から前記鍔状板部の外周側に向かって前記プラズマ供給方向側に傾斜していることが好ましい。

このような構成によれば、鍔状板部が鍔状板部のプラズマ吐出口側から鍔状板部の外周側に向かってプラズマ供給方向側に傾斜している。このことにより、表面処理対象の基板表面に対向するようにプラズマ吐出口を設置したとき、鍔状板部のプラズマ吐出口側と鍔状板部のプラズマ吐出口側に対向する基板との距離と鍔状板部の外周側と鍔状板部の外周側に対向する基板との距離とは、前者の距離＞後者の距離の大小関係となる。このことから、プラズマ吐出口から供給されたプラズマは、鍔状板部と基板表面との間に留まり易くなる。よって、さらに効率よく基板表面から有機物除去、及び基板表面を改質化することが可能である。

以下、実施形態を図面に沿って説明する。以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺が実際とは異なる模式図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１はプラズマ吐出口１５を表面処理すべき基板７０に向けて配置されている。

基板７０はホウケイ酸系ガラスで形成され、矢印Ｘで示す方向に移動可能である。プラズマ処理装置１は、中空の容器部１２と一対の電極１１とガス導入口１４とプラズマ吐出口１５と異物捕捉部１６と鍔状板部１７とを有したプラズマ銃１０と、電源２０と、ガス供給手段３０とを備えている。一対の電極１１は容器部１２の外周面１２ａに対向配置されている。プラズマ吐出口１５は容器部１２の一端に設けられている。ガス導入口１４は容器部１２の一端の逆側の他端に設けられている。異物捕捉部１６は多孔板で形成され、プラズマにより発生した異物を捕捉する機能を有している。鍔状板部１７はプラズマ吐出口１５に周状に接合されている。電源２０は一対の電極１１間に電圧を印加する機能を有している。ガス供給手段３０は容器部１２にプラズマ発生のためのガスを供給する機能を有している。ここで、鍔状板部１７は、ステンレス鋼で形成され、基板表面７０ａと一定の距離ｄを保ち基板表面７０ａに対向している（プラズマ吐出口１５も、基板表面７０ａと一定の距離ｄが保たれている。）。

次に、基板７０の表面処理方法について説明する。図１で示すように、基板表面７０ａがプラズマ吐出口１５及び鍔状板部１７と対向するように基板７０を配置する。電源２０を作動させるとともに、ガス供給手段３０から流量が調整された窒素ガスと酸素ガスとを送り出す。送り出された窒素ガスと酸素ガスとが、ガス導入口１４から容器部１２内に導かれ、一対の電極１１間に到達する。

上述の電源２０の作動により、一対の電極１１間に高周波電圧を印加し、容器部１２内の一対の電極１１間で不図示の第１プラズマが発生する。この第１プラズマでは、励起状態の窒素ラジカルと酸素ラジカルとが生成されており、窒素ラジカルの寿命は数十秒と酸素ラジカルの寿命より長いが、酸素ラジカルの寿命は１秒以下と短い。そして、この第１プラズマは矢印で示すプラズマ供給方向Ｙに進み、プラズマ吐出口１５からリモートプラズマとして基板７０に供給される。このとき、基板７０を、矢印Ｘで示す方向に向け一定の移動速度で移動する。上述の供給された第１プラズマは、プラズマ吐出口１５及びプラズマ吐出口１５が対向する基板表面７０ａからその周囲に向かって（矢印Ｚで示す方向に向かって。）、基板表面７０ａと鍔状板部１７との間を拡散していく。

第１プラズマ中の寿命の長い窒素ラジカルは、窒素ラジカル生成部であるプラズマ銃１０内やプラズマ銃１０近傍だけでなく、プラズマ銃１０から離れた基板７０近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子にもラジカルの状態で衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の窒素に戻る。また、寿命の短い酸素ラジカルは、酸素ラジカル生成部であるプラズマ銃１０内やプラズマ銃１０近傍の定常状態の窒素ガス、または酸素ガスの原子や分子等に衝突し、あらたな窒素ラジカルと酸素ラジカルとを生成して定常状態の酸素に戻る。上述の衝突が繰り返されることで、窒素ラジカル及び酸素ラジカルの継続的な存在が維持される。

次に、基板の表面処理条件と、表面処理効果の確認としての表面処理前後の接触角θの測定結果とについて説明する。図２は、表面処理条件と接触角との関係の説明図である。また、図３は、接触角測定の説明図である。図２に示すように、表面処理条件として、ガス供給手段３０による窒素ガス流量を５０ｌ／ｍｉｎと固定し、酸素ガス流量を横軸に示す窒素ガスと酸素ガスとの合計供給量に対する酸素ガスの容量比率となるように設定する。具体的に一例として、酸素ガスの容量比率が０．０１容量％の場合、酸素ガス流量を５ｃｃ／ｍｉｎとする。また、電源２０の印加電力を１ＫＷ、電源周波数を１００ＫＨｚとする。また、距離ｄを１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍの３段階とする。また、基板７０の移動速度を２０ｍｍ／ｓｅｃとする。接触角測定は、協和界面科学社製の接触角計（ドロップマスター７００）での接触試薬を純水とした２分のθ法で行う。２分のθ法では、図３に示すように、基板表面７０ａに一定量の純水の液滴８０を滴下し、滴下後の一定の時間内に滴下された液滴８０の頂点８１と液滴８０の端点８２とを結ぶ直線Ｌ１の基板表面７０ａに対する角度θ１を測定する。ここで、２分のθ法は液滴８０の輪郭が球の一部であることを前提としている。このことから、液滴８０の端点８２を通る接線Ｌ２の基板表面７０ａに対する角度θ（接触角θ）と上述の角度θ１とは、θ＝２θ１が成り立っている。なお、表面処理前の基板７０は洗浄後室内に略３ヶ月間放置され、有機物などが吸着した状態であり、接触角θの測定結果は略６５°であった。

図２に示すように、距離ｄが１ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍの全ての場合において、酸素ガスの容量比率が０．０１容量％〜０．５容量％の範囲内であれば、表面処理後の基板７０の接触角は１０°以下を示し、基板表面７０ａからの優れた有機物除去の効果が確認できる。また、距離ｄが１ｍｍの場合において、酸素ガス供給量の容量比率が０．０１容量％〜１容量％の範囲内であれば、表面処理後の基板７０の接触角は５°前後を示し、基板表面７０ａからの極めて優れた有機物除去の効果が確認できる。なお、距離ｄが１ｍｍに対し、５ｍｍ、１０ｍｍと長くなるほど、酸素ガスの容量比率である最大側の容量比率を小さくした方が、有機物を効率よく基板表面７０ａから除去できる。

なお、基板７０の表面処理の実作業において、距離ｄを１ｍｍ、酸素ガス供給量の容量比率を０．０１容量％〜０．０５容量％の範囲内で行う。生成された酸素ラジカルは、基板表面７０ａに吸着または形成された有機物を低分子化、及び酸化することで気化し、基板表面７０ａから除去する。この有機物除去は、基板７０を上述のように矢印Ｘで示す方向に一定の移動速度で移動することから、図１に示す、基板表面７０ａの一端７０ｂ側から一端７０ｂの逆側の他端７０ｃ側まで順次行うことができた。

上述の第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）大気に占める窒素の容量比率より大きい容量比率の窒素ガスで生成される窒素ラジカルによって、基板７０近傍で必要量の酸素ラジカルを生成することができる。基板７０近傍で必要量の酸素ラジカルを生成できることから、効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

（２）プラズマ吐出口１５と基板表面７０ａとの距離ｄが長くなるほど供給された第１プラズマの周囲の大気中酸素の第１プラズマに巻き込まれる容量が大きくなり、基板７０近傍の第１プラズマに含まれる窒素ガスの容量比率が順次小さくなる。このことから、供給された第１プラズマに含まれる酸素ガスの容量比率を距離ｄが長くなるほど小さくしていくことで、基板７０近傍の第１プラズマに含まれる窒素ガス及び酸素ガスの容量比率を適正範囲に収めることができる。よって、第１プラズマを供給するプラズマ吐出口１５と基板表面７０ａとの距離が長くなっても、効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

（３）合計供給量に占める酸素ガス供給量の容量比率が０．０１容量％から０．５容量％の範囲である。このことにより、基板表面７０ａから有機物除去、及び基板表面７０ａを改質化するために必要最小容量の酸素ラジカルが確保でき、且つ、酸素ラジカルを効率よく生成するための窒素ラジカルが十分に確保できる。よって、より効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

（４）プラズマ処理装置１は、プラズマ吐出口１５に周状に接合された鍔状板部１７を設けている。このことにより、表面処理対象の基板表面７０ａに対向するようにプラズマ吐出口１５を設置したとき、プラズマ吐出口１５に周状に接合された鍔状板部１７は、基板表面７０ａと一定の距離を保つ。このことから、プラズマ吐出口１５から供給されたプラズマが基板表面７０ａの広い範囲にまで到達し易くなる。そして、プラズマ吐出口１５から供給されたプラズマは、プラズマの周囲の大気中酸素を巻き込み難くなる。よって、広い範囲に亘り、且つ、効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。図４は、第２の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図である。図４に示すように、プラズマ処理装置２のガス供給手段３０は２つの系統を有し、１つの系統から流量が調整された窒素ガスを送り出し、他の系統から流量が調整された酸素ガスを送り出す。送り出された窒素ガスはガス導入口１４から容器部１２内に導かれ、一対の電極１１間に到達する。電源２０の作動により、一対の電極１１間に高周波電圧を印加し、容器部１２内の一対の電極１１間で不図示の第２プラズマを生成する。この第２プラズマでは、励起状態の窒素ラジカルが生成されている。そして、この第２プラズマは矢印で示したプラズマ供給方向Ｙに進み、プラズマ吐出口１５からリモートプラズマとして基板７０に供給される。他方、送り出された酸素ガスは基板表面７０ａ近傍に設けられた酸素ガス吐出口１８から基板表面７０ａに供給される。供給された酸素ガスは第２プラズマと混合状態となる。ここで、窒素ラジカルは酸素ガスとの衝突によって酸素ラジカルを生成する。

上述の第２の実施形態では、以下の効果が得られる。
（５）プラズマ吐出口１５と、プラズマ吐出口１５に対向する基板表面７０ａとの距離ｄが長くなるほど、供給された第２プラズマと酸素ガスとの周囲の大気中酸素の第２プラズマと酸素ガスとに巻き込まれる容量が大きくなり、基板７０近傍の第２プラズマと酸素ガスとに含まれる窒素ガスの容量比率が順次小さくなる。このことから、供給された第２プラズマと酸素ガスとに含まれる酸素ガスの容量比率を距離ｄが長くなるほど小さくしていくことで、基板７０近傍の第２プラズマと酸素ガスとに含まれる窒素ガス及び酸素ガスの容量比率を適正範囲に収めることができる。よって、プラズマ吐出口１５とプラズマ吐出口１５に対向する基板表面７０ａとの距離ｄが長くなっても、効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、上述の実施形態と同じ内容については説明を省き、異なる内容を説明する。図５は、第３の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図である。図５に示すように、プラズマ処理装置３は、鍔状板部１７が鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａから鍔状板部１７の外周側１７ｂに向かって、矢印で示すプラズマ供給方向Ｙ側に傾斜している。鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａと鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａに対向する基板７０との内周側距離ｄ１と鍔状板部１７の外周側１７ｂと鍔状板部１７の外周側１７ｂに対向する基板７０との外周側距離ｄ２とは、ｄ１＞ｄ２の大小関係となる。

上述の第３の実施形態では、以下の効果が得られる。
（６）鍔状板部１７が鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａから鍔状板部１７の外周側１７ｂに向かって矢印で示したプラズマ供給方向Ｙ側に傾斜している。このことにより、表面処理対象の基板表面７０ａに対向するようにプラズマ吐出口１５を設置したとき、鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａと鍔状板部１７のプラズマ吐出口側１７ａに対向する基板７０との内周側距離ｄ１と鍔状板部１７の外周側１７ｂと鍔状板部１７の外周側１７ｂに対向する基板７０との外周側距離ｄ２とは、ｄ１＞ｄ２の大小関係となる。このことから、プラズマ吐出口１５から供給された第１プラズマは、鍔状板部１７と基板表面７０ａとの間に留まり易くなる。よって、さらに効率よく基板表面７０ａから有機物除去することができる。

なお、上記実施形態は上述の内容に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において上述の内容以外に種々の変更を行うことが可能である。上記の実施形態の変形例について説明する。

図６は、一例として、変形例のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図である。図６に示すように、プラズマ処理装置４のガス供給手段３０は２つの系統で容器部１２に接続されていてもよい。ここで、１つの系統から流量が調整された窒素ガスを送り出し、他の系統から流量が調整された酸素ガスを送り出す。送り出された酸素ガスは酸素ガス専用導入口１９から容器部１２内に導かれ、容器部１２内で第２プラズマと混合される。そして、第２プラズマ中の窒素ラジカルは酸素ガスとの衝突によって酸素ラジカルを生成する。

また、プラズマ処理装置２に図５で示した鍔状板部１７を設けてもよい。

また、距離ｄは１ｍｍ超、１０ｍｍ以下であってもよい。

また、基板７０は白板ガラス、青板ガラス、石英、水晶、アルミナなどの無機基板、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂などの有機基板、鉄系金属、銅系金属、チタン系金属、アルミニウム系金属などの金属基板などであってもよい。さらに、上記の無機基板、有機基板、金属基板の複合基板であってもよい。

また、基板７０の有機物除去の対象は、プレス油、切削油などの加工処理剤、フォトレジスト剤、防錆剤などの表面処理剤などであってもよい。なお、有機物除去の対象がフォトレジスト剤の場合、表面処理は灰化処理となる。

また、基板の表面処理が、有機基板である基板表面７０ａに水酸基を生成することにより、基板表面を改質化するものであってもよい。

また、鍔状板部１７は、銅系金属、チタン系金属、アルミニウム系金属などの金属材、ホウケイ酸系ガラス、アルミナなどの無機材、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などの有機材などで形成さていてもよい。

第１の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図。表面処理条件と接触角との関係の説明図。接触角測定の説明図。第２の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図。第３の実施形態のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図。変形例のプラズマ処理装置と基板の表面処理方法とを示す概略図。

符号の説明

１、２，３，４…プラズマ処理装置、１０…プラズマ銃、１１…一対の電極、１２…容器部、１２ａ…外周面、１５…プラズマ吐出口、１７…鍔状板部、１７ａ…プラズマ吐出口側、１７ｂ…外周側、２０…電源、３０…ガス供給手段、７０…基板、７０ａ…基板表面、Ｙ…プラズマ供給方向、ｄ…距離。

Claims

大気雰囲気下で、プラズマ処理装置を用いて、基板の表面処理を行う表面処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ吐出口が一端に設けられ、ガス導入口が他端に設けられている中空の容器部と、
前記中空の容器部の外周面に対向配置された一対の電極と、
鍔状板部と、を有し、
前記基板の表面は、前記プラズマ吐出口及び前記鍔状板部と対向するように前記基板が配置され、
前記鍔状板部は、ステンレス鋼で形成され、前記プラズマ吐出口に周状に接合されており、前記プラズマ吐出口側から前記鍔状板部の外周側に向かって前記基板に近づく側に傾斜し、前記鍔状板部の前記プラズマ吐出口側と前記鍔状板部の前記プラズマ吐出口側に対向する前記基板との内周側距離ｄ１と、前記鍔状板部の外周側と前記鍔状板部の外周側に対向する前記基板の外周側距離ｄ２とは、ｄ１＞ｄ２の関係となっており、
前記一対の電極間に高周波電圧を印加し、該一対の電極間の前記中空の容器部内で、前記ガス導入口から供給された窒素ガスと酸素ガスとを用いてプラズマを発生させ、該プラズマが、前記ガス導入口方向から前記プラズマ吐出口方向に供給され、前記プラズマ吐出口が対向する前記基板表面からその周囲に向かって、前記基板表面と前記鍔状板部との間を拡散していくことにより、前記基板表面を表面処理する表面処理工程を有し、
前記表面処理工程は、前記窒素ガスと前記酸素ガスとの合計供給量に占める前記酸素ガスの容量比率が大気に占める酸素の容量比率より小さくなっており、
前記プラズマ吐出口と前記基板表面との距離が長くなるほど、前記合計供給量に占める前記酸素ガスの容量比率を小さくし、
前記合計供給量に占める前記酸素ガス供給量の容量比率が０．０１容量％から１容量％の範囲であることを特徴とする基板の表面処理方法。