JP2002282807A - 基板の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】洗浄液を用いた洗浄装置において、洗浄後の洗
浄液もしくはリンス液の残査に起因する次工程での密着
力不足を、生産性・経済性を損なうことなく解消する基
板の洗浄方法および装置を適用する。 【解決手段】基板を洗浄する洗浄装置において、洗浄液
を用いて洗浄をおこなう第１の洗浄工程と、大気圧化で
放電したプラズマに前記基板を曝露して洗浄をおこなう
第２の洗浄工程とを含むことを特徴とする基板の洗浄方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の洗浄方法お
よび装置に関する。特にカラー液晶表示装置に用いられ
るカラーフィルタ製造工程の洗浄方法および装置、なか
でも有機着色層、オーバーコート層上に透明導電膜を成
膜する際の成膜前洗浄方法および装置装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーフィルタの製造工程は、ガラスな
どの透明基板上に真空成膜法などを用いてクロムを成膜
した後、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを配置
して露光、現像、クロムエッチング、フォトレジスト剥
離を行い、パターン状のブラック遮光層を形成する。特
に最近では地球環境への影響を考慮して、有害なクロム
を使用せず、遮光性樹脂をブラック遮光層として使用す
る樹脂ブラックマトリックス（ＢＭ）が開発・生産され
ている。次にブラック遮光層の上から、１色目の着色用
感材を塗布した後、フォトマスクを配置して露光し、そ
の後現像を行い、１色目のカラーパターンを形成し、同
様にして２色目以降のカラーパターンを形成する。最後
に液晶駆動用の電極として用いられる透明導電膜層をカ
ラーパターン上に形成する工程を経てカラーフィルタが
完成する。このとき、カラーパターンと透明導電膜との
間に、画素の保護やカラーパターンの平坦化を目的とし
て、オーバーコート層を形成する場合もある。

【０００３】ところで、前記透明導電膜層には高い光線
透過率と低い抵抗値が必要とされており、これらの点か
ら好適な材料として、酸化スズを添加した酸化インジウ
ム（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が広く使用されてい
る。このＩＴＯ膜の形成方法としては、スパッタリング
法、イオンプレーティング法、真空蒸着法などの方法が
知られているが、いずれも減圧雰囲気下で基板を加熱す
ることが必要であり、特に最近では比較的低温で高い光
線透過率と低い抵抗値が得られるスパッタリング法によ
ることが多い。透明導電膜の膜厚は、抵抗値の点からは
より厚いことが好ましいが、膜厚が厚くなるにつれ透明
性が悪化し、カラーフィルタの透過率が低下する欠点が
ある。そのため、透明導電膜の膜厚としては５００〜３
０００オングストローム程度の厚みが一般的に採用され
ている。

【０００４】一方、これらカラーフィルタの製造工程に
おいては、基板の洗浄工程が必須である。通常前洗浄と
呼ばれるこの洗浄工程は、カラーフィルタの各製造工程
の前後に数多く設けられている。洗浄前の基板は、表面
にパーティクルや油脂さらには前工程での残査などが付
着している。これら付着物はピンホールの原因となり、
製造工程の生産性、歩留まりを低下させるのみならず、
次工程の膜の密着力を著しく低下させるため、カラーフ
ィルタの品質および信頼性を低下させる原因となる。

【０００５】なかでも、上述した透明導電膜を形成する
際、その形成前の洗浄は下地のオーバーコートと透明導
電膜の密着力に影響を与えるため非常に重要である。こ
の透明導電膜は液晶駆動用の電極として使用されるが、
カラーフィルタの着色画素層が形成された画素表示領域
にのみに形成されるため通常パターン化を行う必要があ
る。

【０００６】一般的にカラーＬＣＤにはＳＴＮ方式とＴ
ＦＴ方式の二つのタイプがあり、それぞれのタイプによ
り透明導電膜のパターン化の方法が異なる。ＳＴＮ方式
の場合、幅が５〜２０μｍ、透明導電膜幅が１００〜３
００μｍの電極パターンをエッチングにより画素上に形
成する。そのためエッチング工程においてカラーフィル
タと透明導電膜との密着性が悪いと透明導電膜のオーバ
ーエッチングや剥がれが発生し電極が細くなり、それが
進むと電極の断線や浮きなどの液晶駆動に支障をきたす
事態が発生する。そのため例えば、特開昭６２−１５３
８２６号公報や特開昭６３−４４６２７号公報に示され
ているように、透明導電膜とオーバーコート層との間に
ＳｉＯ₂ などの無機絶縁膜を形成し透明導電膜のパタ
ーニング性能を改善する方法や、例えば特開平３−６５
９０２号公報に示されているように、透明導電膜を２層
にして１層目にオーバーコート層と密着性の良い透明導
電膜を形成してパターニング性能を改善する方法などが
採用されているが、前者については中間層を形成するこ
とによるコストの上昇や歩留まりの低下などの面から省
略することが好ましく、また後者についても異なる２種
の透明導電膜を形成する必要があるため、生産性・経済
性が著しく悪化する問題点があった。

【０００７】一方、ＴＦＴ方式においては画素内でのパ
ターン化は行わず、前記カラーフィルタの着色画素層が
形成された画素表示領域全面に透明導電膜を形成するた
め、例えば特開昭６２−４４７８８号公報に示されてい
るように、パターン化した金属マスクを使用して膜のパ
ターン化を行うマスク成膜法により透明導電膜を形成す
る。通常、ＴＦＴ方式の場合コスト上昇を避けるため中
間層は形成せず、オーバーコート上に直接透明導電膜が
成膜する。そのため、オーバーコートと透明導電膜との
密着性が悪いと、オーバーコート表面へのムラの発生
や、透明導電膜のムラの発生などカラーフィルタの品質
および信頼性が著しく低下する。さらにこれら欠点は透
明導電膜成膜直後には発生せず、例えば透明導電膜上に
配向膜を形成する際の、基板の加熱や湿熱など次工程に
おける処理により顕在化する問題点もある。

【０００８】ところで、基板の洗浄方法を大別すると、
乾式洗浄と洗浄液を用いた湿式洗浄とに分けることがで
きる。乾式洗浄としては、例えば、特開昭５８−１４７
１４３号公報や特開平４−１１６８３７号公報に示され
ているように、真空中でのプラズマ放電により被洗浄面
をアッシングして汚れを除去するプラズマ洗浄、紫外線
のエネルギーを利用して有機物の化学結合を切断すると
ともに空気中の酸素を励起し励起酸素により汚れを分解
する紫外線オゾン洗浄などがあり、なかでも中心波長が
１７２ｎｍのエキシマランプを用いた紫外線オゾン洗浄
は、従来の低圧水銀ランプを用いた場合より高密度で励
起酸素を生成できるため、高速洗浄として用いられてい
る。しかしこれら乾式洗浄においては、長時間の処理を
実施した場合、被処理基板の品質に悪影響を及ぼすた
め、長時間の処理ができず、そのため特に分子量の大き
い有機物の除去能力が劣る問題点が存在する。

【０００９】一方、湿式洗浄は薬品水溶液、有機溶剤、
界面活性剤、洗浄剤溶液、イオン水、オゾン水、水など
の液体の洗浄液を使用して洗浄をおこなう洗浄である。
このときこれら洗浄液を洗浄すべき対象基板面や汚染物
質などにより適宜選択するとともに、物理的な洗浄方法
と組み合わせて使用する。物理的洗浄方法としては、回
転するブラシに洗浄液をかけながら被洗浄面に押し当て
てこすり洗いをするブラシ洗浄、ノズルから洗浄液を噴
射して被洗浄面にあて表面汚れを剥離するとともに洗い
流すジェットスプレー洗浄、洗浄液に浸漬した被洗浄物
に超音波をあてキャビテーションにより付着物の剥離や
汚れの洗浄液への溶解分散を促進して洗浄をおこなう超
音波洗浄、１ＭＨｚ前後の周波数帯域の超音波により振
動加速度を洗浄液の分子に与えて被洗浄面を洗浄するメ
ガソニック洗浄などが一般的に使用されている。

【００１０】ところで、湿式洗浄においては、洗浄後に
洗浄剤をリンスする工程と基板を乾燥する工程が必要で
ある。カラーフィルタ製造工程においては、通常リンス
液として純水が使用され、純水により基板表面に付着し
た洗浄液をすすぎ落とす。さらにリンス実施後は乾燥工
程により基板乾燥を実施する。乾燥装置としては高圧の
エアーが吹き出した上下２本の狭いスリットの間を通過
させて水切りを行うエアナイフ乾燥や、基板を高速で回
転させ遠心力により表面の水切りを実施するスピンドラ
イ乾燥、純水中から一定のゆっくりした速度で垂直方向
に基板を引き上げ表面の水を取り除く引き上げ乾燥、減
圧下の乾燥室内に基板を設置し水の蒸発速度を高めて水
を取り除く真空乾燥、基板を加熱処理することにより水
の脱水をおこなう加熱乾燥、加熱した清浄空気を基板に
吹き付けて水を蒸発させる熱風乾燥などが使用される
が、いずれの乾燥方法を用いても、有機膜の表面に存在
する微少な洗浄液や純水を完全に取り除くためには長時
間の強力な処理時間が必要である。しかしながら、長時
間のリンス・乾燥処理をおこなうためには大型化・複雑
化・高性能化した処理装置が必要であり、また長時間の
処理によるタクトタイムの悪化も引き起こすため、カラ
ーフィルタの生産性・経済性が著しく悪化する問題点が
ある。そのため、湿式洗浄後のリンス・乾燥工程は生産
性を損なわない範囲内の最小限の設備・装置でおこなっ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らがカラーフィルタの密着不良の原因を明らかにする
ため、洗浄工程通過後の基板の詳細な解析をおこなった
ところ、（１）ＳＴＮ用カラーフィルタにおける透明導
電膜エッチング時の断線、（２）ＳＴＮ用カラーフィル
タにおける中間層の必要性、（３）ＴＦＴ用カラーフィ
ルタにおけるムラの発生、いずれについても透明導電膜
の密着力不足によるものであり、その原因は洗浄工程に
おける洗浄不足、特に湿式洗浄において使用した洗浄液
もしくはリンス液が十分に剥離されず、基板に残査とし
て付着堆積していたことに起因するという知見を得た。

【００１２】本発明は上記のような問題点を解決するも
のであり、湿式洗浄において洗浄後の基板に残留した残
査、特に洗浄に用いた洗浄液もしくはリンス液が十分に
取り除かれず次工程に流品し、次工程で形成する膜の密
着力が低下し、さらにはその後の工程でのエッチング・
加熱・湿熱により品質が著しく低下する問題点を解決す
るための基板の洗浄方法および洗浄装置を生産性・経済
性を損なうことなく提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の透明導電膜成膜装置は以下の構成をとる。
すなわち、 （１）基板の洗浄方法において、洗浄液を用いて洗浄を
おこなう第１の洗浄工程と、大気圧化で放電したプラズ
マに前記基板を曝露して洗浄をおこなう第２の洗浄工程
とを含むことを特徴とする基板の洗浄方法。

【００１４】（２）前記基板が透明基板もしくは透明基
板上に有機膜を形成したカラーフィルタ基板であること
を特徴とする前記（１）に記載の基板の洗浄方法。

【００１５】（３）前記透明基板上に形成した有機膜
が、パターン化された有機着色層およびオーバーコート
層よりなることを特徴とする前記（２）に記載の基板の
洗浄方法。

【００１６】（４）前記オーバーコート層が、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリビ
ニールアルコール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹
脂、イミド変形シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、およびポリイミド樹脂から選ばれた
いずれか、もしくはこれらの混合物より形成されること
を特徴とする前記（３）に記載の基板の洗浄方法。

【００１７】（５）前記第１の洗浄工程後、前記基板を
１００℃以上２５０℃以下の温度で乾燥させた後、前記
第２の洗浄工程を行うことを特徴とする前記（１）〜
（４）のいずれかに記載の基板の洗浄方法。

【００１８】（６）前記第１の洗浄工程前および／また
は洗浄後に、紫外線照射による処理を行うことを特徴と
する前記（１）〜（５）のいずれかに記載の基板の洗浄
方法。

【００１９】（７）前記洗浄に用いる洗浄液が純水もし
くはアルカリであることを特徴とする前記（１）〜
（６）のいずれかに記載の基板の洗浄方法。

【００２０】（８）前記第２の洗浄工程終了後、有機膜
上に透明導電膜を形成することを特徴とする前記（１）
〜（７）のいずれかに記載の基板の洗浄方法。

【００２１】（９）前記透明導電膜がパターン化される
ことを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載
の基板の洗浄方法。

【００２２】（１０）基板を洗浄する洗浄装置におい
て、洗浄液を用いて洗浄をおこなう第１の洗浄手段と、
大気圧化で放電したプラズマに前記基板を曝露して洗浄
をおこなう第２の洗浄手段とを含むことを特徴とする基
板の洗浄装置。

【００２３】（１１）請求項１〜９のいずれかに記載の
基板の洗浄方法、もしくは前記（１０）に記載の基板の
洗浄装置を用いて製造したことを特徴とするカラーフィ
ルタ。

【００２４】（１２）前記（１）〜（９）のいずれかに
記載の基板の洗浄方法、もしくは前記（１０）に記載の
基板の洗浄装置を用いて製造することを特徴とするカラ
ーフィルタの製造方法。である。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明は基板を洗浄する洗浄方法
であって、洗浄液を用いて洗浄をおこなう第１の洗浄工
程と、前記第１の洗浄工程に引き続いておこなう、大気
圧化で放電したプラズマに前記基板を曝露して洗浄をお
こなう第２の洗浄工程とを含むことを特徴とする基板の
洗浄方法である。

【００２６】本発明で使用する基板は特に限定されない
が、光線透過率が高く、機械的強度、寸法安定性が優れ
たガラスが最適であり、ソーダガラス、無アルカリガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが好適である。
他にポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック板や、ロ
ール状に巻き上げられたフィルム、さらには金属、木
材、紙なども使用できる。また、一色以上のカラーパタ
ーンの形成されたカラーフィルタなどに使用される場
合、ガラスまたはプラスチック、フィルムの上にカラー
フィルタの要求特性を満足させる種々のプラスチック系
および無機系の薄膜がパターン化され積層複合されたも
のが使用される。

【００２７】本発明で使用するカラーフィルタ基板のブ
ラックマトリックス層としては特に限定されないが、ク
ロムやクロムと酸化クロムや窒化クロム、ニッケル合
金、チタン合金の多層膜などからなる無機系やアクリル
樹脂、ポリイミド樹脂などに黒色顔料を分散した有機系
の材料が用いられる。無機系、有機系とも本発明におい
て好適に用いられるが、成膜に複雑な真空系を要する無
機系に比べ製造コストの面で有利であり、地球環境への
影響も少ない有機系を用いるのが望ましい。ブラックマ
トリックス層の厚みは無機系で０．１〜０．３μｍ、有
機系で０．５〜２μｍのものが多く用いられる。ブラッ
クマトリックス層は通常フォトリソグラフィ法やインク
ジェット法、印刷法により所定のパターンを形成する。

【００２８】着色層としては特に限定されないが、顔料
を樹脂に分散したものなどが用いられる。樹脂としては
１８０℃以上のアニール処理でも軟化、分解、着色を生
じない材料が用いることができ、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、ポリビニールアルコ
ール樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド
イミド樹脂、ポリイミド樹脂およびこれらの混合物など
が好ましく用いられる。これらの中でも耐熱性、密着性
に優れているポリイミド樹脂、アクリル樹脂もしくはエ
ポキシ樹脂がより好ましい。

【００２９】本発明のカラーフィルタは必要によりオー
バーコート層を形成する。オーバーコート層としては特
に限定されないが、ポリイミド樹脂、オルガノシランを
縮重合して得られるシリコーン樹脂、オルガノシランと
イミド基を有する化合物とを縮重合して得られるイミド
変形シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウ
レタン樹脂、尿素樹脂、ポリビニールアルコール樹脂、
メラミン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂
などが用いられる。

【００３０】本発明で使用される透明導電膜としては、
酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化亜
鉛、酸化カドミウム、酸化スズを添加した酸化インジウ
ム（ＩＴＯ）などがあるが、中でもＩＴＯが高透明性お
よび低抵抗の点で好ましい。ＩＴＯにおける酸化スズの
添加量は重量で５〜１５％の範囲が抵抗値を小さくする
ためには好ましく、８〜１２％がさらに好ましい。

【００３１】透明導電膜の厚みは、必要とされる表面抵
抗値により変わるが、０．０１〜０．５μｍの範囲が好
ましく、０．０５〜０．３μｍの範囲がさらに好まし
い。膜厚が薄すぎると均一な膜にならず抵抗値が不安定
になる。また、膜厚が厚すぎると膜の透明性が悪くな
る。

【００３２】透明導電膜の成膜はカラーフィルタにダメ
ージを与えないような２５０℃以下の温度で成膜しても
抵抗値が低く、透明性の高い膜が得られる点で、スパッ
タリング法によることが好ましい。その中でも高い成膜
レートが得られるＤＣマグネトロンスパッタリング法が
さらに好ましいが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。成膜装置の形式としては、バッチ式、インライ
ン式、枚葉式などの形式のものが使用できるが、生産性
に優れている点でインライン式が好ましい。インライン
式の場合成膜ゾーンの後に熱処理室を設けることで生産
性を損なうことなくアニールを行うことができる。スパ
ッタリングターゲットとしては、ＩＴＯ焼結体ターゲッ
トやインジウム−スズ合金ターゲットを用いることがで
きる。

【００３３】ＩＴＯ膜の成膜温度は２０〜１８０℃の範
囲がアモルファス状態となり残留応力を小さくできる点
で望ましく、さらに好ましくは８０〜１６０℃である。
１８０℃を超える温度で成膜すると、成膜時にＩＴＯが
結晶化し、残留応力の大きな膜となり好ましくない。残
留応力が大きくなりすぎるとＩＴＯ膜の密着力が悪化す
る問題がある。２００℃以下の低温にてＩＴＯ膜の成膜
を行った場合、ＩＴＯ膜の抵抗値および透過率を向上さ
せるためＩＴＯ成膜後にアニール処理を行うことが好ま
しい。アニール温度は１８０〜２８０℃の範囲が望まし
く、さらに好ましくは２００〜２６０℃である。１８０
℃未満では膜が結晶化せずアニールしても抵抗が実用レ
ベルまで低くならないので好ましくない。また、２８０
℃を超える温度では着色層に使用している樹脂や顔料の
耐熱温度を超えるため、カラーフィルタにムラが発生し
たり、退色したりするので好ましくない。

【００３４】本発明による洗浄装置は、処理基板の搬送
をバッチ処理として行っても、また枚葉処理として行っ
てもよい。枚葉処理を行う場合の基板の搬送方法として
は、搬送ローラー、移載機、搬送アーム、吸着テーブル
などがあり、搬送ローラーによる搬送が好適に用いられ
るが、特に限定されるものではない。

【００３５】本発明による洗浄方法は、まず洗浄液を用
いて洗浄を行う第１の洗浄工程を実施する。ここで用い
られる洗浄液としては特に限定されないが、たとえば非
イオン性あるいはイオン性の界面活性剤、純水、酸ある
いはアルカリ水溶液、オゾン水・イオン水などの機能水
などが好適に用いられる。なかでも油脂等の有機汚染物
を分解・除去するのに特に効果を発揮する、ＮａＯＨ、
ＫＯＨなどの無機アルカリ水溶液やテトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド、アンモニア、コリンのような有機
アルカリ水溶液などが好適に用いられる。

【００３６】アルカリ液の濃度および温度は、使用する
アルカリの種類および処理されるカラーフィルタの有機
膜の種類などにによって適宜選択される。例えば、テト
ラアンモニウムヒドロキシドを用いてアクリル製オーバ
ーコート形成後のカラーフィルタを洗浄する場合、濃度
は、好ましくは０．１〜５ｗｔ％の範囲での使用であ
り、特に好ましくは０．５〜２ｗｔ％の範囲での使用で
ある。また温度は、好ましくは１５〜６０℃の範囲での
使用であり、特に好ましくは、２０〜４０℃の範囲での
使用である。

【００３７】処理方法としてはスピン方式、シャワー方
式、ディップ方式など様々な方法が選択され、基板の形
状や搬送方法によって適宜選択される。またこの時、ブ
ラシ洗浄やジェットスプレー洗浄、超音波洗浄、メガソ
ニック洗浄などの物理的洗浄を適宜組み合わせて使用す
るとより効果的に洗浄を実施することできる。

【００３８】これら洗浄液を用いた湿式洗浄の後は洗浄
液の除去および基板の乾燥を目的としたリンス工程およ
び乾燥工程を実施することが好ましい。リンス液として
は通常純水を用いることが多く、前記洗浄液と同様スピ
ン方式、シャワー方式、ディップ方式などの処理方法
や、ブラシ洗浄、ジェットスプレー洗浄、超音波洗浄、
メガソニック洗浄などの物理的洗浄を適宜組み合わせて
使用することが洗浄力の向上の面で好ましい。

【００３９】リンス後の純水は乾燥装置により乾燥され
る。乾燥装置は特に限定されず、エアナイフ乾燥、スピ
ンドライ乾燥、引き上げ乾燥、真空乾燥、加熱乾燥、熱
風乾燥などの各種乾燥装置を適宜組み合わせて使用する
ことができる。なかでも、基板表面の水分を効率よく蒸
発除去できる点で加熱乾燥を使用することが好適であ
る。加熱方法としては、平坦な金属プレート上に基板を
密着もしくは近接させて基板の加熱を行うホットプレー
ト方式や、加熱源として赤外線ヒータ・赤外線ランプを
用いるＩＲオーブン方式、密閉した箱の中で熱風を循環
させて基板を加熱する熱風オーブン方式などが一般的に
使用されている。乾燥時の基板温度としては、水の蒸発
を促進すべくなるべく高い方が好ましいが、温度が高く
なりすぎると下地の基板にダメージを与えるため注意が
必要である。そのため乾燥の温度としては１００℃以上
２５０℃以下が好ましく、１５０℃〜２００℃の間が最
も好ましい。

【００４０】さらに本発明においては上記湿式洗浄の実
施後、第２の洗浄工程として大気圧化で放電させたプラ
ズマに基板を曝露して基板の洗浄を実施する。大気圧下
でプラズマ放電させることにより生成される励起活性種
により、基板表面の処理を実施するが、大気圧下での放
電のため従来のプラズマ洗浄装置と異なり、真空装置を
必要とせず、開放系で使用可能なため、装置を簡単かつ
小型化でき、さらにはインライン設備による連続処理が
可能である。また励起活性種を直接基板へ供給するため
従来のＵＶ−オゾン洗浄と比較すると遙かに高速に残差
を除去することが可能である。このように大気圧下での
プラズマ放電を利用することにより生産性と経済性の向
上の両面を達成することができる。

【００４１】さらに大気圧下で生成されたプラズマは平
均自由工程が短く拡散が小さいため基板表面のみを処理
することが可能なため表層の洗浄液の残査のみをアッシ
ングして取り除くことが可能であり、基板自体への物理
的および電気的なダメージを与えにくい。つまり減圧下
で生成したプラズマと比較し被処理基板に与えるダメー
ジが小さく、処理したい箇所のみを部分的にかつ選択的
に処理することが可能であるため、本発明における洗浄
液もしくはリンス液の残査除去のためには大気圧下での
プラズマ処理を好適に使用することができる。

【００４２】大気圧プラズマでの処理方法としては特に
限定されないが、供給された気体に直流の高電圧もしく
は高周波電圧を印可してプラズマを発生させ、そのプラ
ズマにより励起された気体を被処理物自体もしくはその
表面に曝して基板表面を洗浄する方法が好適に使用でき
る。このとき供給する気体は不活性ガスもしくは不活性
ガスと反応ガスの混合気体を用いることが放電を安定さ
せるために好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、
アルゴン、ネオン、クリプトンなどを使用することがで
きるが、放電の安定性や経済性を考慮すると、ヘリウム
もしくはアルゴンを使用することが好ましい。また反応
ガスは処理を行う基板および残査として基板表面に付着
している洗浄液の種類によって任意に選択することがで
きる。たとえばテトラアンモニウムヒドロキシドの場
合、酸素、空気、ＣＯ₂、Ｎ₂Ｏなどの酸化性のガスを用
いることが好適である。

【００４３】基板の大気圧プラズマへの曝露方法として
は、基板を直接プラズマ内へと搬送してプラズマ処理を
実施する直接方式、プラズマ発生部にて生成された活性
種を、プラズマに曝されない位置に配置された基板へと
ガスなどで導き処理を行う間接方式いずれの方法も好適
に採用することができる。しかしながら、前者の直接方
式においては基板表面に突起や凹凸が存在した場合や、
たとえばブラックマトリックス層をクロムで作成した場
合のように基板内部もしくは表層に金属が存在した場
合、部分的に強いプラズマが発生し、その結果処理範囲
にバラツキが発生したり、基板表面に放電痕などの電気
的なダメージを発生するおそれがある。そのため直接方
式を採用する場合、放電状態、処理基板によって、印加
電力、導入ガス、電極構造、電極−基板間距離などのプ
ラズマ生成条件を最適化することが好ましく、さらには
被処理基板の表面の凹凸、突起等を可能な限り無くすた
め、突起部を研磨したり、取り除いたりすることが好ま
しい。もちろんオーバーコートによって可能な限り処理
表面の平坦性を向上することも、局所的なプラズマダメ
ージを防止するためには好ましい。

【００４４】一方、後者の間接方式でプラズマ処理を実
施する場合、基板とプラズマ間の距離が重要になる。プ
ラズマにより生成された活性種には寿命が存在するた
め、基板とプラズマとの距離が離れすぎると処理能力が
著しく低下する。そのため基板とプラズマとの距離関係
にはある制約が生じ、好ましくはプラズマと基板間の距
離は３０ｍｍ以内であり、より好ましくは１０ｍｍ以内
である。しかしながらプラズマによるダメージを受けに
くく、ＸＹステージなどの基板搬送設備を使用すること
により部分的かつ選択的な処理を実施することも可能で
ありことより、本発明における大気圧化で放電したプラ
ズマに前記基板を曝露して洗浄をおこなう第２の洗浄工
程としてはより好適に使用することができる。

【００４５】本発明においては、洗浄液を用いた第１の
洗浄工程の乾燥工程に引き続いて、大気圧下で放電した
プラズマによる第２の洗浄工程を行う。第１の洗浄工程
と第２の洗浄工程間の基板搬送方法として、ローラー状
もしくは球状のコロを用いた搬送コンベアや搬送アー
ム、搬送ロボットなどにより連続的に搬送・処理される
ことが、基板へのパーティクルの再付着防止のためによ
り好ましいが、例えばＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇ
ｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＲＧＶ（Ｒａｉｌ Ｇ
ｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＭＧＶ（Ｍａｎｕａｌ
ＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）などの搬送装置を介し
て第１の洗浄工程終了後、第２の洗浄工程に基板を運搬
し処理を行っても、もちろん同等の効果が得られる。ま
た、第１の洗浄工程の前、もしくは後、もしくは前後
に、たとえば紫外線照射による表面処理のような乾式洗
浄を実施し、その後第２の洗浄工程である大気圧下での
プラズマ処理を実施することも、乾式洗浄による洗浄効
果が加味されかつプラズマによる残査除去も可能なた
め、本発明においては好適である。

【００４６】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しつ
つ説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００４７】（実施例１）無アルカリガラス（日本電気
硝子製、ＯＡ−１０）からなる長さ４００ｍｍ、幅５０
０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの透明基板上に黒色カラーペー
ストをスピンコートの後、１１０℃で１５分間加熱乾燥
し、膜厚１．５μｍのポリイミド前駆体膜を得た。この
膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートし、８０℃
で２０分加熱乾燥して膜厚１．０μｍのレジスト膜を得
た。次いで、フォトマスクを介して紫外線露光した後、
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２．４％
の水溶液からなる現像液を用いて不要部分のフォトレジ
ストおよびポリイミド前駆体膜をエッチング除去した
後、残ったフォトレジストをメチルセロソルブアセテー
トにより除去した。これを３００℃で３０分加熱し、所
定形状の遮光層を形成した。ついで、該基板上に赤色ペ
ースト、緑色ペースト、青色ペーストを用いてそれぞれ
所定形状の赤画素、緑画素、青画素を形成した。この上
に透明なイミド変形シリコーン樹脂を乾燥後の厚さが１
μｍになるように塗布後、これを乾燥してオーバーコー
ト付きカラーフィルタを作製した。

【００４８】このオーバーコート付きカラーフィルタ基
板を洗浄装置にて洗浄をおこなった後、透明導電膜とし
て用いられるＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜し
た。

【００４９】図１に、本発明にかかる洗浄方法の一例を
示す洗浄装置の概略図を示す。洗浄装置は枚葉処理さ
れ、アルカリ液を用いて洗浄を行う第１処理槽１と、純
水によるリンスを実施する第２処理槽２と、液切りを行
う第３処理槽３と、基板の乾燥を行う第４処理槽４、お
よび大気圧下でのプラズマ処理を実施する第５処理槽５
より構成される。第１処理槽１は３００ｃｍ、第３処理
槽３は１００ｃｍの長さを有し、その他の処理槽はいず
れも２００ｃｍの長さであった。基板搬送ロール７にて
基板６は１３０ｃｍ／ｍｉｎの速度で洗浄装置内を搬送
させた。

【００５０】アルカリ液としては２３．０℃に調整した
０．８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(Ｔ
ＭＡＨ)を、洗剤シャワー８により基板裏表両面に供給
しながら回転ブラシ９により洗浄を行った。洗剤シャワ
ー８および後述する純水シャワー１０は扇状に広がるノ
ズルを用い、基板を搬送させたときに液が基板全面にか
かるような配置とした。回転ブラシ９の材質はナイロン
６−１０のロールブラシを、基板の表裏用に２ずつ対向
させて設置した。直径は７０ｍｍで全長は４００ｍｍの
ものを用い、回転数は４００ｒｐｍ、ブラシ間距離は上
下とも３００ｍｍ、ブラシ９の基板６への押し込み量は
ブラシを０．５ｍｍ基板に押し込んだ状態になるように
調整した。

【００５１】第２処理槽２においては基板表面に付着し
た、ＴＭＡＨ液を除去するために、純水シャワー１０に
て基板５全面に純水を供給するとともに、５ｋｇ／ｃｍ
²の高圧純水を用いてすすぎ能力を高めた。

【００５２】次に第３処理槽３にて、上下に配したエア
ナイフ１１により基板６表面の純水を吹き飛ばして基板
表面を乾燥させた後、第４処理槽４にて遠赤外線のパネ
ルヒータ１２にて、温度１８０℃に加熱して基板を乾燥
させた。

【００５３】その後、第５処理槽５にて、大気圧プラズ
マ発生装置１３を用いてプラズマを発生させ、プラズマ
中で生成された活性種を基板５の表面へとガスにて導き
処理を行った。大気圧プラズマ発生装置１３は松下電工
マシンアンドビジョン（株）製の大気圧プラズマクリー
ニング装置Ａｉｐｌａｓｍａを用いた。このとき、プラ
ズマ発生装置の処理幅が５０ｍｍのため、基板５を搬送
ロール６にて第５処理槽５に搬送した後、ＸＹステージ
１４に載せ１００ｍｍ／ｓのスピードにて左右に搬送さ
せて基板全面を処理した。このときの基板１枚あたりの
大気圧プラズマでの処理時間は３０秒であった。プラズ
マ発生装置１３は１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用
い、印加電圧７００ｋＷ、導入ガスとしてはアルゴン１
０ｌ／ｍｉｎ、ヘリウム２ｌ／ｍｉｎおよび酸素４００
ｍｌ／ｍｉｎの混合ガスを使用しプラズマを発生させ
た。プラズマ発生装置１３と基板７との間隔は５ｍｍと
した。

【００５４】上記洗浄を実施した後、オーバーコート層
表面の全面にマグネトロンスパッタリング法にて膜厚３
０００オングストロームのＩＴＯ膜の成膜を行い、その
後フォトリソグラフィー法によりＩＴＯ膜のパターン化
を行ったところ、ＩＴＯ剥がれ・断線などのエッチング
不良は全く発生せず、良好なパターンを形成することが
できた。

【００５５】さらに得られたカラーフィルタの信頼性試
験を実施するため、ＩＴＯ成膜後の上記カラーフィルタ
を温度６０℃、湿度９０％の恒温恒湿装置に４８時間入
れた後、オーブンにて２５０℃×１時間の熱処理を行っ
たが、カラーフィルタ表面にムラなどの欠点は全く発生
しなかった。

【００５６】（実施例２）実施例１と同じ条件にて作成
したオーバーコート付きカラーフィルタを、実施例１と
同じ洗浄装置を用いて洗浄する際、基板の乾燥を行う第
４処理槽４の後、エキシマＵＶランプ（ウシオ電機
（株）ＵＥＲ２０−１７２）を使用してＵＶ−オゾン処
理を実施した。エキシマＵＶランプは１５０Ｗの出力を
有しており、基板の搬送方向に対して直交方向に３本設
置し、基板の幅全面が照射できるように全長は４００ｍ
ｍであった。この時の基板１枚あたりのＵＶでの処理時
間は３０秒となった。その後、実施例１と同じ大気圧プ
ラズマ装置を用いてプラズマ処理を行った。さらにその
後実施例１と同じ条件でＩＴＯ膜を成膜し、実施例１と
同じようにエッチング処理を実施したところ剥がれ・断
線などの欠点は全く発生せず、また実施例１と同様の信
頼性試験を実施してもムラなどは全く発生せず、極めて
良好な結果が得られた。

【００５７】（比較例１）実施例１と同じ条件にて作成
したオーバーコート付きカラーフィルタを、実施例１と
同じ洗浄装置の大気圧プラズマを発生しない状態、つま
りプラズマ処理を実施しない条件にて洗浄をおこなった
後、実施例１と同じ条件でＩＴＯ膜の成膜、エッチング
を実施したところ、エッチング時にＩＴＯ膜とオーバー
コート膜との密着力不足に起因すると思われる断線が多
発し、製品不良となった。

【００５８】（比較例２）実施例１と同じ条件にて作成
したオーバーコート付きカラーフィルタを、実施例１と
同じ洗浄装置にて、大気圧プラズマ装置の換わりに実施
例２と同じＵＶ洗浄装置を用いて紫外線による洗浄液残
査の除去を行った。実施例２と同様に紫外線ランプは１
５０Ｗの出力を有しており、基板の搬送方向に対して直
交方向に３本設置し、基板の幅全面が照射できるように
全長は４００ｍｍであった。この時の基板１枚あたりの
ＵＶでの処理時間は３０秒となった。ＵＶ処理後実施例
１と同じ条件にてＩＴＯ膜の成膜、エッチングを実施し
たところ部分的に断線が発生し、製品不良が発生し、密
着力が実用上不十分であった。また、ＩＴＯ成膜後の基
板を実施例１と同じ条件で信頼性試験を実施したところ
部分的に反射ムラやオーバーコートのムラが発生し、信
頼性が不十分であった。

【００５９】以上の実施例、比較例はＩＴＯ成膜前の前
洗浄として本発明による洗浄装置を使用したが、これを
例えば、オーバーコート形成前の洗浄や、有機着色層、
ブラックマトリックス層形成前後の洗浄および液晶分子
を所定の方向に揃えるための配向膜形成前後の洗浄に利
用しても、もちろん密着力改善に同様の効果を発揮す
る。

【００６０】

【発明の効果】本発明の洗浄装置を用いることにより、
洗浄液を用いた洗浄を実施する際の洗浄液もしくはリン
ス液の残査による次工程での密着力不足を、生産性・経
済性を損なうことなく解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗浄装置の一例を示す全体概略図
である。

【符号の説明】

１：第１処理槽 ２：第２処理槽 ３：第３処理槽 ４：第４処理槽 ５：第５処理槽 ６：被処理基板 ７：搬送ロール ８：洗剤シャワー ９：ブラシ １０：純水シャワー １１：エアナイフ １２：ＩＲヒーター １３：大気圧プラズマ装置 １４：ＸＹステージ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３８ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３８ ５Ｇ４３５ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４１ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４１ ６４５ ６４５Ｃ ６４５Ｄ ６５１ ６５１Ｇ (72)発明者 小林 裕史 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 Ｆターム(参考） 2H048 BA00 BA02 BA11 BB02 BB37 BB42 2H088 FA21 FA25 FA30 HA01 HA02 HA04 HA12 MA20 2H091 FA02Y FB02 GA02 GA16 LA12 LA30 3B116 AA02 AA46 AB14 BB21 BB82 BC01 CC01 3B201 AA02 AA46 AB14 BB21 BB82 BB83 BB92 BB93 BB96 BC01 CC01 5G435 AA04 AA17 CC12 GG12 KK05 KK07

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の洗浄方法において、洗浄液を用いて
   洗浄をおこなう第１の洗浄工程と、大気圧化で放電した
   プラズマに前記基板を曝露して洗浄をおこなう第２の洗
   浄工程とを含むことを特徴とする基板の洗浄方法。
2. 【請求項２】前記基板が透明基板もしくは透明基板上に
   有機膜を形成したカラーフィルタ基板であることを特徴
   とする請求項１に記載の基板の洗浄方法。
3. 【請求項３】前記透明基板上に形成した有機膜が、パタ
   ーン化された有機着色層およびオーバーコート層よりな
   ることを特徴とする請求項２に記載の基板の洗浄方法。
4. 【請求項４】前記オーバーコート層が、アクリル樹脂、
   エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、ポリビニール
   アルコール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、イミ
   ド変形シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイ
   ミド樹脂、およびポリイミド樹脂から選ばれたいずれ
   か、もしくはこれらの混合物より形成されることを特徴
   とする請求項３に記載の基板の洗浄方法。
5. 【請求項５】前記第１の洗浄工程後、前記基板を１００
   ℃以上２５０℃以下の温度で乾燥させた後、前記第２の
   洗浄工程を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の基板の洗浄方法。
6. 【請求項６】前記第１の洗浄工程前および／または洗浄
   後に、紫外線照射による処理を行うことを特徴とする請
   求項１〜５のいずれかに記載の基板の洗浄方法。
7. 【請求項７】前記洗浄に用いる洗浄液が純水もしくはア
   ルカリであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載の基板の洗浄方法。
8. 【請求項８】前記第２の洗浄工程終了後、有機膜上に透
   明導電膜を形成することを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれかに記載の基板の洗浄方法。
9. 【請求項９】前記透明導電膜がパターン化されることを
   特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基板の洗浄
   方法。
10. 【請求項１０】基板を洗浄する洗浄装置において、洗浄
    液を用いて洗浄をおこなう第１の洗浄手段と、大気圧化
    で放電したプラズマに前記基板を曝露して洗浄をおこな
    う第２の洗浄手段とを含むことを特徴とする基板の洗浄
    装置。
11. 【請求項１１】請求項１〜９のいずれかに記載の基板の
    洗浄方法、もしくは請求項１０に記載の基板の洗浄装置
    を用いて製造したことを特徴とするカラーフィルタ。
12. 【請求項１２】請求項１〜９のいずれかに記載の基板の
    洗浄方法、もしくは請求項１０に記載の基板の洗浄装置
    を用いて製造することを特徴とするカラーフィルタの製
    造方法。