JP5690168B2 - 基板洗浄装置、基板洗浄方法、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法 - Google Patents
基板洗浄装置、基板洗浄方法、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、洗浄液により基板を洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法、さらに、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法に関する。
基板洗浄装置は、液晶表示装置や半導体装置などの製造工程において、ガラス基板や半導体ウェーハなどの基板の表面に対して洗浄液を供給し、その基板表面を洗浄する。この基板洗浄装置の中には、例えば、洗浄対象である基板を搬送しながらその基板表面に洗浄液を供給する基板洗浄装置が存在している。
洗浄液を用いる基板洗浄において、例えば、リフトオフ法により基板洗浄を行う場合には、オゾン水（Ｏ３水）による有機物除去及び酸化膜形成が行われ、その後、希フッ酸溶液（ＤＨＦ溶液）による酸化膜除去が行われる（例えば、特許文献１参照）。これにより、基板表面上から汚染粒子が除去される。
しかしながら、前述の基板洗浄では、オゾン水による有機物除去及び酸化膜形成を行う工程と、希フッ酸溶液による酸化膜除去を行う工程との二つの洗浄工程が必要となってしまう。また、希フッ酸溶液による酸化膜除去後には、一度除去された汚染粒子が基板表面に再付着してしまうことがある。
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄工程数を減らすことができ、さらに、基板に対する汚染粒子の再付着を防止することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法、さらに、表示装置の製造装置及び表示装置の製造方法を提供することである。
本発明の実施形態に係る第１の特徴は、基板洗浄装置において、基板を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給する供給ノズルとを備え、供給ノズルは、被洗浄面上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ基板の外縁まで移動する流速で洗浄液を供給することである。
本発明の実施形態に係る第２の特徴は、基板洗浄装置において、基板を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液をそれぞれ供給する複数の供給ノズルとを備え、複数の供給ノズルは、基板の被洗浄面に沿って基板の搬送方向に交差する方向に並べて設けられており、基板の被洗浄面に平行な平面内において基板の搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、基板の被洗浄面に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、複数の供給ノズルは、被洗浄面上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ基板の外縁まで移動する流速で洗浄液をそれぞれ供給することである。
本発明の実施形態に係る第３の特徴は、基板洗浄方法において、基板を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給する供給ノズルとを備える基板洗浄装置を用いて、基板を洗浄する基板洗浄方法であって、供給ノズルにより、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、被洗浄面上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ基板の外縁まで移動する流速で洗浄液を供給することである。
本発明の実施形態に係る第４の特徴は、基板洗浄方法において、基板を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液をそれぞれ供給する複数の供給ノズルとを備える基板洗浄装置を用いて、基板を洗浄する基板洗浄方法であって、複数の供給ノズルは、基板の被洗浄面に沿って基板の搬送方向に交差する方向に並べて設けられており、基板の被洗浄面に平行な平面内において基板の搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、基板の被洗浄面に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、複数の供給ノズルにより、搬送部により搬送される基板の被洗浄面に、その被洗浄面上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ基板の外縁まで移動する流速で洗浄液を供給することである。
本発明の実施形態に係る第５の特徴は、表示装置の製造装置において、表示装置に用いられる基板を洗浄する基板洗浄装置を備える表示装置の製造装置であって、その基板洗浄装置は、前述の第１又は第２の特徴に係る基板洗浄装置である。
本発明の実施形態に係る第６の特徴は、表示装置の製造方法において、表示装置に用いられる基板を洗浄する基板洗浄工程を有する表示装置の製造方法であって、基板洗浄工程において、前述の第３又は第４の特徴に係る基板洗浄方法を用いて基板を洗浄する。
本発明によれば、洗浄工程数を減らすことができ、さらに、基板に対する汚染粒子の再付着を防止することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置１（図１参照）は、表示装置である液晶ディスプレイを製造する製造装置の一部として設けられており、この表示装置の製造装置は、基板Ｗ上に液晶駆動用のＴＦＴ回路及び電極パターンを作製する製造装置（図示せず）、ＴＦＴ回路及び電極パターンなどが形成された基板Ｗ上に配光膜を形成する配光膜形成装置（図示せず）、配向膜が形成された基板Ｗ上に各セル単位の表示領域を囲む枠状のシールを形成するシール形成装置（図示せず）、シールが形成された基板Ｗの各セル単位の表示領域上に液晶材料を滴下させる液晶供給装置（図示せず）、液晶材料が滴下された基板Ｗと他の基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ装置（図示せず）、基板を貼り合わせた後にシールを硬化させるシール硬化装置（図示せず）などを備えており、さらに、各製造装置内及び装置間の基板移動工程の必要個所において洗浄を行う基板洗浄装置１を備えている。
図１に示すように、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１は、基板Ｗを搬送する搬送部２と、その搬送部２により搬送される基板Ｗの被洗浄面Ｓに洗浄液を供給する供給ノズル３と、洗浄液に気体を溶解させる加圧溶解部４と、送液用のポンプ５と、洗浄液を供給する液体供給部６と、気体を供給する気体供給部７と、各部を制御する制御部８とを備えている。
搬送部２は、互いに平行に一列に並ぶ複数のローラ２ａ及びそれらのローラ２ａを回転させる駆動源である回転モータ２ｂなどを有している。各ローラ２ａはそれぞれ回転可能に設けられており、等間隔で並んでいる。回転モータ２ｂは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。この搬送部２は、回転モータ２ｂにより各ローラ２ａを回転させ、それらのローラ２ａ上に載置された矩形状の基板Ｗを図１中の矢印Ａの方向に移動させる。
供給ノズル３は、搬送部２の上方に設けられており、搬送部２により移動する基板Ｗの被洗浄面Ｓに向けて洗浄液を噴射し、その被洗浄面Ｓ上に供給する。この供給ノズル３としては、例えば、洗浄液を噴射する一流体ノズル（一流体用の噴射ノズル）が用いられる。
加圧溶解部４は、液体供給流路となる配管１１により供給ノズル３に接続されており、高圧下で洗浄液中に気体を溶解させ、その気体が溶解した洗浄液を供給ノズル３に配管１１を介して供給する。この加圧溶解部４は、洗浄液に気体を溶解させる溶解部として機能する。
配管１１には、流量を調整するバルブ１１ａが供給ノズル３の近傍に位置付けられて設けられている。このバルブ１１ａは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。また、配管１１には、流量を計測する流量計１１ｂが設けられている。この流量計１１ｂは制御部８に電気的に接続されており、その計測結果が制御部８に入力される。
ここで、バルブ１１ａが開かれると、溶存気体を含む洗浄液は供給ノズル３から噴射される。このとき、洗浄液が大気圧まで圧力解放され、圧力解放された洗浄液は溶存気体に対して過飽和状態となるため、その洗浄液中には微小気泡が大量に発生する。したがって、供給ノズル３は、移動する基板Ｗの被洗浄面Ｓに向けて洗浄液を噴射し、その被洗浄面Ｓ上に微小気泡を含む洗浄液を供給することになる。
なお、微小気泡は、マイクロバブル（ＭＢ）やマイクロナノバブル（ＭＮＢ）、ナノバブル（ＮＢ）などの概念を含む微細気泡である。例えば、マイクロバブルは１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。
ポンプ５は、液体供給流路において加圧溶解部４よりも上流側に設けられており、供給ノズル３に洗浄液を供給する駆動源となる。このポンプ５は制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。
液体供給部６は、液体供給流路となる配管１２によりポンプ５を介して加圧溶解部４に接続されており、その加圧溶解部４に液体を供給する。ここで、液体としては、酸化膜除去可能な液体、例えば、希フッ酸（ＤＨＦ）溶液が用いられる。この他にも、界面活性剤などを用いることが可能である。
気体供給部７は、気体供給流路となる配管１３により液体供給流路の配管１２の途中に接続されており、その配管１２を通過する洗浄液に気体を供給して含ませる。ここで、気体としては、酸化性ガス、例えば、オゾン（Ｏ３）が用いられる。
配管１３には、流量を調整するバルブ１３ａが設けられている。このバルブ１３ａは制御部８に電気的に接続されており、その駆動が制御部８により制御される。また、配管１３には、流量を計測する流量計１３ｂが設けられている。この流量計１３ｂは制御部８に電気的に接続されており、その計測結果が制御部８に入力される。
制御部８は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板洗浄に関する基板洗浄情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部とを備えている。この制御部８は、基板洗浄情報や各種プログラムに基づいて、搬送部２により基板Ｗを搬送させながら、供給ノズル３により移動中の基板Ｗの被洗浄面Ｓに向けて洗浄液を噴射し、その被洗浄面Ｓ上に多数の微小気泡を含む洗浄液、詳しくは、酸化膜除去可能な液体である希フッ酸溶液中に酸化性ガスであるオゾンを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給する基板洗浄を行う。なお、微小気泡の発生量は、制御部８によりバルブ１３ａの開口度を調整し、洗浄液に供給する気体量を調整することで変更可能である。
前述の洗浄液が基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に供給されると、図２に示すように、洗浄液中の溶存気体であるオゾンＯ３により被洗浄面Ｓ上の有機物Ｆ１が除去され、同時に、そのオゾンＯ３により被洗浄面Ｓが改質され、その被洗浄面Ｓに酸化膜Ｆ２が形成される。これによって、有機物Ｆ１に覆われていた汚染粒子Ｍは酸化膜Ｆ２に覆われ、有機物Ｆ１上に存在していた汚染粒子Ｍは、オゾンＯ３によって酸化され、酸化メタルＭａになる。さらに、図３に示すように、洗浄液中のフッ化水素ＨＦにより被洗浄面Ｓ上の酸化膜Ｆ２が除去される。これにより、酸化膜Ｆ２に覆われた汚染粒子Ｍおよび酸化メタルＭａが被洗浄面Ｓ上から除去される。なお、オゾンＯ３が有機物Ｆ１と反応し、分解されることにより、ＣＯ２、ＣＯ、Ｈ２Ｏが発生する。
また、図４に示すように、マイナス電位の微小気泡はプラス電位の汚染粒子（例えば、アルミ粒子）Ｍに複数個付着し、その汚染粒子Ｍを取り囲む。このとき、基板Ｗがプラス電位である場合には、マイナス電位の微小気泡が基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に複数個付着する。これにより、汚染粒子Ｍを取り囲む多数の微小気泡が基板Ｗの被洗浄面Ｓ上の多数の微小気泡と電位反発することになり、一度除去された汚染粒子Ｍが基板Ｗの被洗浄面Ｓに再付着することが防止される。なお、基板Ｗがマイナス電位であった場合でも、汚染粒子Ｍを取り囲む微小気泡は基板Ｗの被洗浄面Ｓと電位反発することになるので、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対する汚染粒子Ｍの再付着は防止される。
このような三つの現象（図２、図３及び図４に示すような現象）が順次基板Ｗの被洗浄面Ｓ上の各所で生じることになる。これにより、オゾンによる有機物除去及び酸化膜形成、並びに、希フッ酸溶液による酸化膜除去が同時に行われるので、洗浄工程数を削減することができる。さらに、複数個の微小気泡が汚染粒子Ｍに付着してその汚染粒子Ｍを取り囲むので、一度除去された汚染粒子Ｍが基板Ｗの被洗浄面Ｓに再付着することを防止することができる。
ここで、微小気泡を含む洗浄液により基板Ｗの被洗浄面Ｓを洗浄する洗浄性能を向上させるためには、供給ノズル３から噴射された洗浄液に含まれる微小気泡が、基板Ｗの被洗浄面Ｓに到達した後、そのサイズ変化を抑えつつ、例えば直径を維持しつつ基板Ｗの外縁まで到達することが重要となる。被洗浄面Ｓ上の微小気泡は他の微小気泡と結びついて大きくなったり、あるいは、時間経過とともに消滅したりすることがあるため、その直径を維持したまま被洗浄面Ｓの外縁まで到達しないことがある。この場合には、前述の再付着の防止効果が不十分となり、洗浄能力が低下することになる。また、前述の三つの現象による洗浄能力をより向上させるためには、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上の洗浄液を順次置換する必要がある。
例えば、円形状の基板Ｗをステージに載せ、そのステージの中央を回転中心としてステージを回転させながら、ステージ上の基板Ｗに洗浄液を供給するタイプの洗浄装置を用いた場合には、基板Ｗ上に供給された洗浄液は基板Ｗの回転による遠心力により基板Ｗの外縁に向かって広がっていく。このような場合には、洗浄液は単純に基板Ｗの被洗浄面Ｓの中央付近に供給されれば良いが、本発明の第１の実施形態のように基板Ｗを一方向に搬送する場合には、基板Ｗの被洗浄面Ｓにおける洗浄液の広がりに着目する必要がある。
そこで、本発明の第１の実施形態では、供給ノズル３により噴射された洗浄液の流速は、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ、すなわち許容範囲内のサイズである許容サイズを維持しつつ基板Ｗの外縁まで移動する流速に設定されている。例えば、その流速は、微小気泡の直径を維持しつつ基板Ｗの外縁まで移動する流速に設定されている。この流速を実現するための設定値としては、あらかじめ実験によって求められたものが、制御部８が備える記憶部に記憶されており、制御部８はその設定値に基づく開口度までバルブ１１ａを開く。これに応じて、供給ノズル３は前述の流速で洗浄液を噴射することになる。なお、バルブ１１ａを設定値まで開口することによる流速の調整が不十分である場合には、流量計１１ｂにより計測された流量に応じて制御部８によりバルブ１１ａの開口度に加えポンプ５による送液力などを調整し、前述の設定値に流速を合わせることが可能である。
前述の流速で洗浄液が供給ノズル３から噴射されると、その洗浄液中の多数の微小気泡はそれぞれ基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に到達し、その後、直径を維持しつつ基板Ｗの外縁まで到達する。その結果、多数の微小気泡は、被洗浄面Ｓ上から除去された汚染粒子Ｍを確実に取り囲むことが可能になるので、一度除去された汚染粒子Ｍが基板Ｗの被洗浄面Ｓに再付着することを確実に防止することができる。加えて、多数の微小気泡が直径を維持しつつ基板Ｗの外縁まで到達することは、被洗浄面Ｓ上の洗浄液の置換を確実に行うことが可能な流速を得ることにつながるため、被洗浄面Ｓ上の各所で生じる前述の三つの現象を促進し、洗浄能力を向上させることができる。
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、洗浄液は、酸化膜除去可能な液体である希フッ酸溶液中に、酸化性ガスであるオゾンを溶存状態および微小気泡状態で有することになり、この洗浄液が供給ノズル３により基板Ｗの被洗浄面Ｓに供給される。これにより、オゾンによる有機物除去及び酸化膜形成、並びに、希フッ酸溶液による酸化膜除去が同時に行われるので、洗浄工程数を削減することができる。また、供給ノズル３により、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ、例えば直径を維持しつつ基板Ｗの外縁まで移動する流速で洗浄液を噴射し、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に洗浄液を供給することから、被洗浄面Ｓ上から除去された汚染粒子Ｍが多数の微小気泡により確実に取り囲まれるので、一度除去された汚染粒子Ｍが基板Ｗの被洗浄面Ｓに再付着することを確実に防止することができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。
本発明の第２の実施形態について図５及び図６を参照して説明する。
本発明の第２の実施形態は基本的に第１の実施形態と同様である。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。
本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置１では、図５に示すように、供給ノズル３が複数個設けられている。これらの供給ノズル３は、基板Ｗの被洗浄面Ｓに沿って基板Ｗの搬送方向（図５中の矢印Ａの方向）に交差する方向、例えば搬送方向に直交する方向に一列に並べて設けられており、さらに、基板Ｗの被洗浄面Ｓに平行な平面内において基板Ｗの搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられている。さらに、各供給ノズル３は、図６に示すように、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対してそれぞれ同じ方向に傾けられている。このとき、各供給ノズル３において、洗浄液を供給する供給口は搬送方向の下流側に向けられている。
ここで、基板Ｗは今後も大型になる傾向であり、その大型化に伴って前述のように供給ノズル３が複数個設けられる。ただし、前述の第１の実施形態で説明したように、基板Ｗの被洗浄面Ｓにおける洗浄液の広がりに着目する必要があり、単純に供給ノズル３を複数個設けただけでは、隣接する供給ノズル３から噴射された洗浄液同士が互いに干渉し合うため、基板Ｗの被洗浄面Ｓに到達した微小気泡はそのサイズ変化を抑えつつ基板Ｗの外縁まで到達し難くなり、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対する汚染粒子Ｍの再付着を防止することが困難になる。
そこで、前述のように各供給ノズル３は、基板Ｗの被洗浄面Ｓに沿って基板Ｗの搬送方向（図５中の矢印Ａの方向）に直交する方向に一列に並べて設けられており、基板Ｗの被洗浄面Ｓに平行な平面内において基板Ｗの搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に角度θ１だけ傾けられており、さらに、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対してそれぞれ同じ方向に角度θ２だけ傾けられている。これにより、隣接する供給ノズル３から噴射された洗浄液同士は基板Ｗの被洗浄面Ｓ上において同じ方向に流れ、洗浄液同士が互いに干渉し合うことが抑止されるので、基板Ｗの被洗浄面Ｓに到達した微小気泡はそのサイズ変化を抑えつつ基板Ｗの外縁まで到達しやすくなり、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対する汚染粒子Ｍの再付着を抑止することができる。
なお、被洗浄面Ｓに平行な平面内において基板Ｗの搬送方向に対する傾斜角度θ１は、隣接する供給ノズル３から噴射された洗浄液同士が基板Ｗの被洗浄面Ｓ上において基板Ｗの搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に角度θ１だけ傾くように設定されている。この角度θ１は、供給ノズル３から噴射された洗浄液が被洗浄面Ｓに直接あたる供給範囲の大きさに応じて設定されている。なお、供給ノズル３から噴射された洗浄液は円錐状に広がるため、供給範囲は供給ノズル３と基板Ｗとの離間距離に影響されることになるので、その離間距離も考慮されている。
以上説明したように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、各供給ノズル３が前述のように基板Ｗの被洗浄面Ｓに沿って基板Ｗの搬送方向に交差する方向に並べて設けられており、基板Ｗの被洗浄面Ｓに平行な平面内において基板Ｗの搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、さらに、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対してそれぞれ同じ方向に傾けられている。これらの供給ノズル３により基板Ｗの被洗浄面Ｓに洗浄液が供給されると、隣接する供給ノズル３から噴射された洗浄液同士は基板Ｗの被洗浄面Ｓ上において同じ方向に流れ、洗浄液同士が互いに干渉し合うことが抑止されるので、基板Ｗの被洗浄面Ｓに到達した微小気泡はそのサイズ変化を抑えつつ基板Ｗの外縁まで到達しやすくなり、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対する汚染粒子Ｍの再付着を抑止することができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図７（ａ）ないし（ｃ）、図８（ａ）ないし（ｃ）さらに図９（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図７ないし図９はアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法の一例を製造工程順に示す断面図であり、本発明の第３の実施形態では、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１による基板洗浄方法をアモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造方法に適用した適用例について説明する。
本発明の第３の実施形態について図７（ａ）ないし（ｃ）、図８（ａ）ないし（ｃ）さらに図９（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図７ないし図９はアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法の一例を製造工程順に示す断面図であり、本発明の第３の実施形態では、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１による基板洗浄方法をアモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造方法に適用した適用例について説明する。
先ず、図７（ａ）に示すように、ガラス基板１１１上にゲート電極１１２を形成する。ゲート電極１１２は、上記ガラス基板１１１上に、スパッタ法あるいは蒸着法を用いて低抵抗の導電材料（電極材料）を堆積させて導電層を形成し、その後、上記導電層上に、レジストパターン膜を形成し、このレジストパターン膜をマスクとするフォトリソグラフィにより上記導電層をパターニングすることによって形成することができる。上記ゲート電極１１２は例えば島状にパターン形成される。
なお、上記ＴＦＴを備えた薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）としてアクティブマトリクス基板を製造する場合、上記導電層をパターニングすることで、ゲートラインおよびゲート電極１１２を同時にパターン形成することができる。
上記導電性材料としては、アルミニウム、チタン、タンタル、モリブデン、インジウム錫酸化物、酸化錫、タングステン、銅およびクロムなどの低抵抗の金属およびその合金が挙げられるが、これに限定されるものではない。また、上記ゲートラインおよびゲート電極１１２は、単層で形成されていてもよく、上記導電材料からなる層を複数組み合わせた積層構造をしていてもよい。
また、上記パターニングには、ドライエッチングあるいはウェットエッチングのどちらを用いてもよい。
次に、図７（ｂ）に示すように、上記ゲート電極１１２を覆うように、例えばプラズマＣＶＤ法あるいはスパッタ法などにより、窒化シリコンなどからなるゲート絶縁層１１３、アモルファスシリコン層１１４、リンなどのｎ型不純物をドーピングしたｎ＋シリコンからなるオーミックコンタクト層１１５を、ガラス基板１１１側からこの順に連続成膜する。
その後、図７（ｃ）に示すように、上記アモルファスシリコン層１１４およびオーミックコンタクト層１１５をエッチングする。
なお、上記アモルファスシリコン層１１４およびオーミックコンタクト層１１５のエッチングは、例えば、塩素ガス、あるいは、塩化水素および六フッ化硫黄系ガスなどをドライエッチング法、または、フッ酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ３）の混酸を水（Ｈ２Ｏ）或いは酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）で希釈した水溶液をエッチング液に用いたウェットエッチング法でも行うことができる。
また、上記エッチングに用いたレジストマスクは、上記エッチング後に、有機アルカリを含む剥離液などを用いて剥離除去される。図７（ｃ）は、上記アモルファスシリコン層１１４およびオーミックコンタクト層１１５の２層を島状にパターニングした後、上記レジストマスクを除去した状態を示している。
次に、図８（ａ）に示すように、上記ゲート絶縁層１１３並びにアモルファスシリコン層１１４、およびオーミックコンタクト層１１５上に、スパッタ法あるいは蒸着法を用いて低抵抗の導電材料（電極材料）を堆積させて、ソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂ（図８（ｂ）参照）となる導電層１１６を形成し、その上にレジストマスクを形成する。
次いで、上記レジストマスクに設けられた開口部における上記導電層１１６をエッチング除去することにより、図８（ｂ）に示すように、ソース／ドレイン電極分離パターニングが行われる。これにより、上記導電層１１６からなるソース電極１１６ａおよびドレイン電極１１６ｂが形成される。
その後、図８（ｃ）に示すように、引続きエッチングを行って、上記オーミックコンタクト層１１５をエッチングする。
その後、さらに、図９（ａ）に示すように、上記アモルファスシリコン層１１４も部分的にエッチングされ、チャネル部の厚みを調整するチャネルエッチ処理が行われる。
上記チャネルエッチ処理後、上記レジストマスクは、有機アルカリを含む剥離液などを用いて剥離除去される。
なお、上記チャネルエッチ処理後、上記アモルファスシリコン層１１４の表面は疎水化しているため、上記レジストマスクの剥離後に、上記アモルファスシリコン層１１４の表面に、導電層の材料である金属、シリコン、窒化シリコン並びにレジストなどからなる微細な汚染物（第１の実施形態に係る汚染粒子Ｍに相当する）などを吸着し易い状態になっているため、上記のレジストマスク剥離後は、多種の微細汚染物が付着しており、不良発生及び特性低下の原因となっている。これらの汚染物質を除去するため、従来は、Ｏ３水処理の後にＤＨＦ(希フッ酸)処理を行う工程が用いられてきたが、Ｏ３ＭＮＢをＤＨＦに溶解させる効果として、バブルの圧壊により、汚染物とアモルファスシリコン表面の隙間に入り込む除去効果が改善される。
そのため、上記レジストマスク剥離後の洗浄処理として、酸化膜除去可能な液体であるフッ酸溶液中に酸化性ガスであるオゾンを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給して、上記アモルファスシリコン層１１４の表面を含む基板（第１の実施形態に係る基板Ｗに相当する）全体の洗浄を行うことにより、アモルファスシリコン層１１４の表面に存在する汚染物などが除去され、再付着することも防止される。そのため、基板表面が清浄に保たれるため、汚染物の再付着に伴い発生する歩留り低下の低減及びＴＦＴ特性の向上に寄与することができる。
その後、図９（ｂ）に示すように、ガラス基板１１１上側全面に、窒化シリコンなどのパッシベーション膜（保護膜）１１７をプラズマＣＶＤ法あるいはスパッタ法などにより形成する。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図１０（ａ）ないし（ｃ）、図１１（ａ）ないし（ｃ）及び図１２を参照して説明する。図１０ないし図１２はポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法の一例を製造工程順に示す断面図であり、本発明の第４の実施形態では、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１による基板洗浄方法をポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法に適用した適用例について説明する。
本発明の第４の実施形態について図１０（ａ）ないし（ｃ）、図１１（ａ）ないし（ｃ）及び図１２を参照して説明する。図１０ないし図１２はポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法の一例を製造工程順に示す断面図であり、本発明の第４の実施形態では、第１の実施形態に係る基板洗浄装置１による基板洗浄方法をポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法に適用した適用例について説明する。
図１０（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ガラス基板２１１上に、下地絶縁膜としてシリコン窒化膜２１２を５０ｎｍ、シリコン酸化膜２１３を２００ｎｍの厚さに形成する。続けて、シリコン酸化膜２１３の上にアモルファスシリコン膜２１４を５０ｎｍの厚さに形成する。次に、アモルファスシリコン膜２１４中の水素を低減するために、４５０℃の温度でアニールする。そして、アモルファスシリコン膜２１４にエキシマレーザを照射して、アモルファスシリコン膜２１４をポリシリコン膜に変化させる。
次に、ポリシリコン膜の上にフォトレジストを塗布し、選択露光および現像工程を経て、所定のレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクにして、ポリシリコン膜をドライエッチングし、図１０（ｂ）に示すように、所定の領域にのみポリシリコン膜２１５を残す。その後、レジストパターンを除去する。
次に、酸化膜除去可能な液体であるフッ酸溶液中に酸化性ガスであるオゾンを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給して、ポリシリコン膜２１５を含む基板（第１の実施形態に係る基板Ｗに相当する）表面の洗浄を行う。基板表面の汚染粒子（第１の実施形態に係る汚染粒子Ｍに相当する）およびエキシマレーザを照射してアモルファスシリコン膜２１４をポリシリコン膜に変化させる場合に生じた結晶粒界に存在する異物（第１の実施形態に係る汚染粒子Ｍに相当する）なども同時に除去され、それらが再付着することも防止される。そのため、基板表面の清浄性および平滑性が確保され、次の工程のシリコン酸化膜の機能を有効に活用することができる。
次に、図１０（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ガラス基板２１１上側全面にシリコン酸化膜２１６を３０ｎｍの厚さに成膜する。そして、スパッタ法によりシリコン酸化膜２１６の上にＡｌ−Ｎｄ（アルミニウム−ネオジウム：Ｎｄ含有率は２ａｔｍ％）膜を３００ｎｍの厚さに成膜する。その後、フォトレジストを使用して、Ａｌ−Ｎｄ膜の上に所定のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして、Ａｌ−Ｎｄ膜をドライエッチングして、金属パターン２１７を形成する。その後、レジストパターンを除去する。そして、金属パターン２１７をマスクとし加速電圧が２５ｋＶ、注入量が７×１０１４ｃｍ−２の条件でポリシリコン膜２１５にＰ（リン）をイオン注入し、ｎ型ＴＦＴのソースおよびドレインとなるｎ型不純物領域２１８を形成する。次に、エキシマレーザでガラス基板２１１の上面全面を照射し、注入されたＰを電気的に活性化する。
次に、図１１（ａ）に示すように、金属パターン２１７をウェットエッチングで除去する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜２１６の上にシリコン酸化膜２１９を９０ｎｍの厚さに成膜する。そして、スパッタ法によりシリコン酸化膜２１９の上にＡｌ−Ｎｄ（アルミニウム−ネオジウム：Ｎｄ含有率は２ａｔｍ％）膜を３００ｎｍの厚さに成膜する。その後、フォトレジストを使用して、Ａｌ−Ｎｄ膜の上に所定のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして、Ａｌ−Ｎｄ膜をドライエッチングして、ゲート電極２２０を形成する。
このとき、ＴＦＴ形成領域では、上から見たときに、ゲート電極２２０のエッジ部分とソース側不純物領域２１８との間にはＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域２２１となる領域が設けられるようにする。
次に、ゲート電極２２０をマスクとし加速電圧が２５ｋＶ、注入量が７×１０１４ｃｍ−２の条件でポリシリコン膜２１５にＰ(リン)をイオン注入し、ソース側およびドレイン側の不純物領域２１８の隣にＬＤＤ領域２２１を形成する。その後、４００℃の温度でアニールして、ＬＤＤ領域２２１に注入されたＰ(リン)を電気的に活性化する。
次に、図１１（ｃ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜２１９およびゲート電極２２０の上にシリコン窒化膜２２２を３５０ｎｍの厚さに形成する。その後、４００℃の温度でアニールして、ＬＤＤ領域２２１に注入されたＰ(リン)を電気的に活性化するとともにシリコン窒化膜２２２中の水素により、チャネル領域とゲート酸化膜との界面などにある欠陥を水素化し、ＴＦＴ特性を改善する。
次に、フォトレジストを使用して、シリコン窒化膜２２２上にコンタクトホール形成用開口部を有するレジスト膜を形成する。そして、このレジスト膜をマスクにしてシリコン窒化膜２２２、シリコン酸化膜２１９及びシリコン酸化膜２１６をドライエッチングして、図１２に示すように、ＴＦＴの不純物領域２１８に通じるコンタクトホールを形成する。
続いて、スパッタ法により、基板２１１の上側全面に、Ｔｉを１００ｎｍ、Ａｌを２０ｎｍ、Ｔｉを５０ｎｍの厚さに順次堆積し、これらの金属でコンタクトホールを埋めこむとともにシリコン窒化膜２２２上に金属膜を形成する。その後、フォトリソグラフィによりマスクパターンを形成し、金属膜をドライエッチングして、図１２に示すように、ＴＦＴのソースおよびドレインに電気的に接続した電極２２３を形成する。
（他の実施形態）
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。
なお、本発明に係る前述の実施形態は例示であり、発明の範囲はそれらに限定されない。前述の実施形態は種々変更可能であり、例えば、前述の実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても良く、さらに、異なる実施形態に係る構成要素が適宜組み合わされても良い。
前述の実施形態においては、微小気泡の発生方法として加圧溶解を用いているが、これに限るものではなく、例えば、微小気泡生成部などによりあらかじめ微小気泡を含む洗浄液を生成し、その洗浄液を供給ノズル３から噴射するようにしても良く、あるいは、供給ノズル３の内部などで洗浄液の渦流の中に気体を巻き込んで微小気泡を生成し、その微小気泡を含む洗浄液を供給ノズル３から噴射するようにしても良い。
また、前述の実施形態においては、基板のＷの被洗浄面Ｓ上に到達した微小気泡がサイズ変化を抑えつつ、基板Ｗの外縁まで移動するようにするために洗浄液を噴射する流速を制御していたが、これに代えて洗浄液を噴射する圧力を制御するようにしても良い。
また、前述の実施形態においては、供給ノズル３として一流体ノズルを用いているが、これに限るものではなく、高圧ノズルや超音波ノズルあるいは二流体ノズルを用いるようにしても良い。特に、高圧ノズルや二流体ノズルを使用して、ノズルから噴射される洗浄液の流速や噴射圧力をより高めることで、洗浄液の置換性がさらに良くなるため、洗浄効率を向上させることができる。
また、前述の実施形態においては、基板Ｗの被洗浄面Ｓはプラス電位及びマイナス電位のどちらに帯電していても良いが、例えば、帯電装置を用いて基板Ｗの被洗浄面Ｓをマイナス電位に帯電させるようにしても良い。この場合には、基板Ｗの被洗浄面Ｓがプラス電位である場合に比べ、マイナス電位の微小気泡が汚染粒子Ｍに付着するだけで、基板Ｗの被洗浄面Ｓに対する汚染粒子Ｍの再付着を防止することができる。特に、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上に付着させる微小気泡が不要となるので、その分だけ洗浄液の流速調整を容易にすることができる。
また、前述の実施形態においては、基板Ｗを水平状態で搬送しているが、これに限るものではなく、基板Ｗを傾けて搬送するようにしても良い。この場合には、水平状態の基板Ｗに比べ、基板Ｗの被洗浄面Ｓ上での洗浄液の流速が上昇するので、被洗浄面Ｓ上の洗浄液の置換を促進することができる。なお、洗浄液は、傾斜状態の基板Ｗの上端部に向けて供給される。
また、前述の実施形態においては、酸化性ガスとしてオゾン（Ｏ３）を例にあげたが、Ｏ２（酸素）及びＯ３（オゾン）の少なくとも１つのガスを含む酸化性ガスを用いることができる。また、酸化膜除去可能な液体としては、ＤＨＦ（希フッ酸）、ＮＨ４Ｆ（フッ化アンモニウム）およびＨ２Ｏ２（過酸化水素）の少なくとも１つの液体を含む酸化膜除去可能な液体を用いることができる。
また、用途に応じて、例えば、基板Ｗとしては、薄膜トランジスタを形成するための絶縁性基板あるいは単結晶Ｓｉ基板を用いることができる。この場合には、さらに基板Ｗが、酸化膜除去可能な液体の処理により疎水性を示すもの、あるいは、酸化性ガスの処理により親水性を示すものを用いることができる。さらに加えて、基板Ｗが、その少なくとも一部分がＳｉを主成分とする材料であるものであっても良く、このとき、基板Ｗの少なくとも一部分が非晶質あるいは結晶性のＳｉである基板Ｗを用いることができる。この場合には、そのＳｉを非晶質あるいは結晶性のＰドープ（注入）Ｓｉとしても良い。
１ 基板洗浄装置
２ 搬送部
３ 供給ノズル
Ｗ 基板
Ｓ 被洗浄面
２ 搬送部
３ 供給ノズル
Ｗ 基板
Ｓ 被洗浄面
Claims (18)
- 基板を搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給する供給ノズルと、
を備え、
前記供給ノズルは、前記被洗浄面上に到達した前記微小気泡がサイズ変化を抑えつつ前記基板の外縁まで移動する流速で前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄装置。 - 基板を搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液をそれぞれ供給する複数の供給ノズルと、
を備え、
前記複数の供給ノズルは、前記基板の被洗浄面に沿って前記基板の搬送方向に交差する方向に並べて設けられており、前記基板の被洗浄面に平行な平面内において前記基板の搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、前記基板の被洗浄面に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、
前記複数の供給ノズルは、前記被洗浄面上に到達した前記微小気泡がサイズ変化を抑えつつ前記基板の外縁まで移動する流速で前記洗浄液をそれぞれ供給することを特徴とする基板洗浄装置。 - 前記基板の被洗浄面を前記微小気泡と同じマイナス電位に帯電させる帯電装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
- 前記酸化性ガスがＯ２及びＯ３の少なくとも１つのガスを含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載の基板洗浄装置。
- 前記酸化膜除去可能な液体がＨＦ、ＮＨ４ＦおよびＨ２Ｏ２の少なくとも１つの液体を含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載の基板洗浄装置。
- 前記基板が薄膜トランジスタを形成するための絶縁性基板あるいは単結晶Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の基板洗浄装置。
- 前記基板の少なくとも一部分が前記酸化膜除去可能な液体の処理により疎水性を示すことを特徴とする請求項６記載の基板洗浄装置。
- 前記基板の少なくとも一部分が前記酸化性ガスの処理により親水性を示すことを特徴とする請求項６記載の基板洗浄装置。
- 基板を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液を供給する供給ノズルとを備える基板洗浄装置を用いて、前記基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記供給ノズルにより、前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、前記被洗浄面上に到達した前記微小気泡がサイズ変化を抑えつつ前記基板の外縁まで移動する流速で前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄方法。 - 基板を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、酸化膜除去可能な液体中に酸化性ガスを溶存状態および微小気泡状態で有する洗浄液をそれぞれ供給する複数の供給ノズルとを備える基板洗浄装置を用いて、前記基板を洗浄する基板洗浄方法であって、
前記複数の供給ノズルは、前記基板の被洗浄面に沿って前記基板の搬送方向に交差する方向に並べて設けられており、前記基板の被洗浄面に平行な平面内において前記基板の搬送方向に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、前記基板の被洗浄面に対してそれぞれ同じ方向に傾けられており、
前記複数の供給ノズルにより、前記搬送部により搬送される前記基板の被洗浄面に、その被洗浄面上に到達した前記微小気泡がサイズ変化を抑えつつ前記基板の外縁まで移動する流速で前記洗浄液を供給することを特徴とする基板洗浄方法。 - 前記基板の被洗浄面を前記微小気泡と同じマイナス電位に帯電させることを特徴とする請求項９記載の基板洗浄方法。
- 前記酸化性ガスがＯ ２ 及びＯ ３ の少なくとも１つのガスを含むことを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の基板洗浄方法。
- 前記酸化膜除去可能な液体がＨＦ、ＮＨ ４ ＦおよびＨ ２ Ｏ ２ の少なくとも１つの液体を含むことを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の基板洗浄方法。
- 前記基板が薄膜トランジスタを形成するための絶縁性基板あるいは単結晶Ｓｉ基板であることを特徴とする請求項９、１０又は１１記載の基板洗浄方法。
- 前記基板の少なくとも一部分が前記酸化膜除去可能な液体の処理により疎水性を示すことを特徴とする請求項１４記載の基板洗浄方法。
- 前記基板の少なくとも一部分が前記酸化性ガスの処理により親水性を示すことを特徴とする請求項１４記載の基板洗浄方法。
- 表示装置に用いられる基板を洗浄する基板洗浄装置を備える表示装置の製造装置であって、
前記基板洗浄装置は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の基板洗浄装置であることを特徴とする表示装置の製造装置。 - 表示装置に用いられる基板を洗浄する基板洗浄工程を有する表示装置の製造方法であって、
前記基板洗浄工程において、請求項９ないし１６のいずれか一に記載の基板洗浄方法を用いて前記基板を洗浄することを特徴とする表示装置の製造方法。
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