JP2008004880A

JP2008004880A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置

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Publication number: JP2008004880A
Application number: JP2006175373A
Authority: JP
Inventors: Osamu Aoki; 理青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】基板製造工程で生じる静電気によって絶縁性基板上に形成された素子が静電破壊及び静電吸引力によるゴミ付着等の静電気障害を受けることをより確実に防止できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる半導体装置の製造装置１００は、薬液処理する基板を保持する保持部材と、基板を薬液処理するための薬液を基板表面に供給する薬液供給ノズル１１と、基板の表面に第１の洗浄水及び第１の洗浄水よりその比抵抗が小さい第２の洗浄水を供給する基板表面用ノズル７とを有し、薬液供給ノズル１１により基板表面に薬液を供給して薬液処理した後、基板表面用ノズル７により基板の表面に第１の洗浄水を供給し、その後、第１の洗浄水に替えて第２の洗浄水を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁性基板上に素子を有する半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関する。

近年、半導体及び液晶用表示装置等には絶縁性のガラス等の基板が用いられ、その上にＴＦＴ（Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ）等の電子デバイスが形成される。これらの電子デバイス形成工程の中で用いられるウエットエッチング処理工程や写真製版の現像工程等の基板処理工程においては、その処理に使われた薬液を洗い流すために純水による水洗が多数回行われる。

この時、絶縁性のガラス基板と絶縁性の純水が接触あるいは離れ、擦り合わされることにより、静電気が発生し、絶縁性基板上の電子デバイスの静電破壊を起こすという問題点があった。特に、ＴＦＴは薄膜を積層した構造を有するため、比較的小さな静電気でも静電破壊が生じるため特性が変化しやすい。

例えば、ゲート線と連続して形成されているゲート電極と、ソース線と接続されているＴＦＴのソース領域とはゲート絶縁膜を挟んで近接している。そのため、静電気が原因となってゲート電極とソース領域との間に電位差が生じると、ゲート絶縁膜が静電破壊をおこすことがある。また、絶縁性基板に帯電した静電気の量によっては、絶縁性基板と外部との間で放電が発生する。そのため、絶縁性基板表面上に形成された電子デバイスが損傷を受け、電子デバイスが不良となる場合がある。更に、静電気によって、周囲の塵埃が絶縁性基板に引き寄せられる。絶縁性基板に塵埃が付着すると、電子デバイスの製造工程の歩留まりが低下する問題が生じる。従って、静電気の発生を防止すること及び発生した静電気を速やかに逃がすことができるような方策を講じることは、歩留まり向上を図る上で極めて有用である。

帯電を防止する従来の方法としては、イオナイザーにより除電を行う方法がある。しかし、この方法では、常時基板表裏面が帯電しないようにイオナイザーを設置することは、半導体装置の製造工程及び半導体装置の製造装置構造の点から考えると、事実上非常に困難である。また、帯電した基板を除電する場合においても、イオナイザーから供給するイオンで静電気による電荷を中和するため、速やかな除電には限界があり、十分に除電するには数十秒を有し、処理時間の増加を招く。更に、帯電量が素子の絶縁耐圧を上回ったような場合においては、除電するまでに放電被害が発生するといったことも起こりうる。

また、イオナイザーは、空気や窒素等の気体の流れに乗せて、高電圧をかけた針先から＋または−のイオンを、バランスをとりながら放出する方式が一般的である。この方式では、高電界のかかっている針先に空気中のガス成分の析出異物等が付着しやすく、付着がおこるとイオンバランスが崩れやすい。イオンバランスが崩れたままイオナイザーを使用すると、＋または−の電荷が偏って基板に供給されるため、逆に基板を帯電させてしまうという問題点もある。また、これらを防止するためには、頻繁にイオナイザーの針先の清掃をする必要があると共に、イオンバランス及び除電効果の確認及び調整が必要であり、維持管理のための作業が頻繁であり、問題点が多い。

これに対し、帯電を防止する他の従来方法としては、純水に炭酸ガス等を導入し比抵抗を下げた洗浄水を使用して静電気の発生を防止する技術がある（特許文献１及び２参照）。例えば、特許文献１に記載の技術においては、高圧ジェットノズルには、高圧に加圧された炭酸水がスプレーアームを介して供給され、この高圧ジェットノズルが揺動範囲に亘って数回揺動し、ディスクの両面に向けて炭酸水を噴射する。このとき、炭酸水を利用することで静電気の除去を図っている。また、特許文献２では、洗浄液に炭酸ガスを高濃度で溶解し、比抵抗を十分に下げ洗浄液を使用して洗浄することで、静電気の発生を防止している。
特開平１−１０５３７６号公報特開平９−１０９３号公報

上記特許文献１、２に記載の技術においては、いずれも洗浄水に比抵抗が小さい洗浄水を使用して洗浄を行うことで、静電気の発生を防止するものである。しかしながら、半導体及び液晶ディスプレイ等の製造工程で広く一般的に行われているＴＭＡＨ（Tetra methyl ammonium hydroxide：水酸化テトラメチルアンモニウム）等のアルカリ性現像液を使用する現像工程においては、現像処理後の洗浄工程で用いる純水リンス液に、その比抵抗を下げる目的で炭酸ガスを溶解させた洗浄水を使用すると、現像液のアルカリ濃度を急激に低下させ、レジストの残渣を発生させてしまい、パターン不良の原因になるといった問題点がある。

アレイ基板製造工程で静電気が発生すると、ＴＦＴ等の素子が各種の静電気障害（静電破壊、静電吸引力によるゴミ付着等）を受けてしまう。そこで、処理する薬液の特性及びプロセス特性に悪影響を与えずに絶縁性基板に生じる静電気を低減及させる洗浄方法を提供することができれば、基板上に形成された電子デバイスの帯電量が低減でき、静電気破壊等の被害を起こすことがなくなる。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、従って本発明の目的は、処理する薬液の特性及びプロセス特性に悪影響を与えない方法で絶縁性基板に生じる静電気を低減することができる半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することである。

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、絶縁性基板上に素子を有する半導体装置の製造方法であって、前記絶縁性基板を化学処理する工程と、前記化学処理された前記絶縁性基板を洗浄する工程とを有し、前記洗浄工程は、前記絶縁性基板の表面を、第１の洗浄水により洗浄し、次にその比抵抗が前記第１の洗浄水より小さい第２の洗浄水により洗浄する表面洗浄工程を有するものである。

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、絶縁性基板上に素子を有する半導体装置の製造方法であって、前記絶縁性基板を化学処理する工程と、前記化学処理された前記絶縁性基板を洗浄する工程とを有し、前記洗浄工程は、前記絶縁性基板の表面を第１の洗浄水により洗浄する表面洗浄工程と、前記絶縁性基板の裏面をその比抵抗が前記第１の洗浄水より小さい第３の洗浄水により洗浄する裏面洗浄工程とを有するものである。

本発明にかかる半導体装置の製造装置は、薬液処理する基板を保持する保持部材と、前記基板を薬液処理するための薬液を前記基板表面に供給する薬液供給ノズルと、前記基板の表面に第１の洗浄水及び前記第１の洗浄水よりその比抵抗が小さい第２の洗浄水を供給する基板表面用ノズルとを有し、前記薬液供給ノズルにより前記基板表面に薬液を供給して薬液処理した後、前記基板表面用ノズルにより前記基板の表面に前記第１の洗浄水を供給し、その後、前記第１の洗浄水に替えて前記第２の洗浄水を供給するものである。

本発明にかかる半導体装置の製造装置は、薬液処理する基板を保持する保持部材と、前記基板を薬液処理するための薬液を前記基板表面に供給する薬液供給ノズルと、前記基板の表面に第１の洗浄水を供給する基板表面用ノズルと、前記基板の裏面に前記第１の洗浄水よりその比抵抗が大きい第３の洗浄水を供給する裏面用ノズルとを有し、前記薬液供給ノズルにより前記基板表面に薬液を供給して薬液処理した後、前記基板表面用ノズルにより前記基板の表面に前記第１の洗浄水を供給し、前記裏面用ノズルにより前記基板の裏面に前記第３洗浄水を供給するものである。

本発明によれば、静電気によって絶縁性基板上に形成された素子が各種の静電気障害を受けることをより防止することができる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することができる。

上述したように、現像処理後の洗浄工程で用いる純水リンス液に、その比抵抗を下げる目的で炭酸ガスを溶解させた洗浄水を使用すると、現像液のアルカリ濃度を急激に低下させ、レジストの残渣を発生させてしまい、パターン不良等の現像不良の原因となる。このような問題点を解決すべく、本願発明者等は鋭意実験研究した結果、現像処理等の薬液処理後の洗浄工程においてガラス基板等の絶縁性基板に発生する静電気の帯電量を低減させるためには、基板表面を洗浄する際、始めは比抵抗が大きい洗浄水により洗浄し、その後、比抵抗が小さい洗浄水で洗浄することにより現像等の処理工程を阻害することなく基板の帯電量を大きく低減できることを見出した。また、現像等の薬液処理後の洗浄処理において、基板表面を薬液処理の反応を阻害しないように比抵抗が大きい洗浄水で洗浄した場合であっても、比抵抗が小さい洗浄水を最低限基板裏面に供給することで、薬液処理プロセスに悪影響を与えることなく静電気の帯電量を低減させることに有効であることを見出した。

前述の特許文献１又は２に記載の技術においては、炭酸ガスにより洗浄水の比抵抗を下げて、静電被害を防止するものであるが、現像工程等のアルカリ性薬品を使用する処理工程において、基板表面に炭酸ガスを溶解させ比抵抗値を下げた洗浄水を使用するため、炭酸ガスが現像液のアルカリ性を阻害し、現像液中のレジスト樹脂の溶解が阻害されるため、現像不良が発生してしまう。

これに対し、本実施の形態においては、基板表面の薬液処理の反応を阻害しないように、始めは不純物をほとんど含まない比抵抗が大きい洗浄水により洗浄し、薬液の洗浄がある程度進んだ時点で比抵抗が小さい洗浄水に切り替えて洗浄することで、基板の帯電量を大きく低減できる。

また、薬液処理後の洗浄工程では、純水と薬液成分が混ざり合うので比抵抗が大きい洗浄水を使用した場合であっても基板上に存在する洗浄水の比抵抗は実質的には低くなる。そこで、薬液処理とは関係のない裏面側を比抵抗が小さい洗浄水で洗浄して静電気帯電量を低減すれば、薬液処理の反応を阻害することなく、かつ絶縁性基板に形成した電子デバイスを破壊しないレベルにまで効果的に静電気量を低減させることができる。

この場合、比抵抗が大きい洗浄水としては、その比抵抗値を１７ＭΩ・ｃｍ以上とし、比抵抗が小さい洗浄水としては、その比抵抗値を２ＭΩ・ｃｍ以下とすることで、薬液処理プロセスに悪影響を与えることなく静電気の帯電量を低減させることに有効である。また、基板表面には、薬液処理の反応を阻害しないように、比抵抗が大きい洗浄水で処理しても、洗浄工程の当初は、純水と薬液成分が混ざり合うので基板上に存在する洗浄水の比抵抗は実質的には低く、薬液の洗浄が進むにつれて、洗浄廃液の比抵抗は高くなる。この場合、比抵抗値が例えば８乃至１０ＭΩ・ｃｍ等、ある程度大きな値になった時点で比抵抗が大きい洗浄水での洗浄を停止し、比抵抗が小さい洗浄水での洗浄に切り替えることが好ましい。

また、裏面にのみ比抵抗が小さい洗浄水を供給して静電気の帯電量を低減させる場合も、同じく比抵抗が小さい洗浄水としては、その比抵抗値を２ＭΩ・ｃｍ以下とすることが好ましい。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

実施の形態１．
本実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置１００について図１を参照して説明する。図１はリンススピン回転機構を備えた本実施の形態にかかる半導体装置の製造装置１００の構成を示す概略図である。

本製造装置１００は、絶縁性基板上に半導体素子を形成する後述の素子形成工程中に、絶縁性基板を現像処理及び洗浄するための装置である。図１に示すように、この製造装置１００は、保持部材としての固定用チャック２を有している。固定用チャック２は導電性材料が好ましい。ただし、絶縁性基板１との仕事関数が同一若しくはほぼ同一であれば絶縁性材料でもよい。固定用チャック２の上面は絶縁性基板を保持する基板保持面２４となっている。基板保持面２４に同心円状に複数の溝４が形成されている。更に、これら複数の溝４の内部には所定の間隔で複数の真空排気用の穴６が形成されている。真空排気用の穴６は固定用チャック２内部の真空排気用の配管５とつながっている。真空排気用の穴６と連結されている真空排気用の配管５は固定用チャック２内部で１つに連結されている。真空排気用の配管５は、固定用チャック２の基板保持面２４とは反対側の面の中央に設けられた開口部２２に連結している。真空排気用の配管５から吸引することで、固定用チャック２の基板保持面２４上に、洗浄処理対象となる絶縁性基板１を吸着することができる。

固定用チャック２の基板保持面２４とは反対側の面の中央には、回転軸３が設けられている。回転軸３は導電性材料が好ましい。回転軸３は固定用チャック２と垂直になるように設けられている。すなわち、固定用チャック２は回転軸３によって支持されている。また、回転軸３内部の空洞４０は開口部２２と連結されており、これにより、回転軸３内部の空洞４０と真空排気用の配管５とが連結され、真空排気を行う。

更に回転軸３には回転駆動機構２３が接続されている。また、基板保持面２４上に載置された絶縁性基板１に帯電した電荷は比抵抗の小さい純水を通して空気中等に拡散される。

絶縁性基板１の基板保持面２４側に薬液供給ノズル１１及び基板表面用ノズル７、反対側に基板裏面用純水ノズル８が設けられている。薬液供給ノズル１１は図示せぬ原液供給装置に接続されており、絶縁性基板１の表面に薬液を供給することができる。基板表面用ノズル７及び基板裏面用純水ノズル８には、それぞれ、純水配管１０ａ、１０ｄ及び三方向弁９ａ、９ｂが接続されている。更に三方向弁９ａは純水配管１０ｂを介して第１の洗浄水供給部としての純水製造装置２０に、純水配管１０ｃを介して第２又は第３の洗浄水供給部としての純水比抵抗調整装置２１に接続されている。また、三方向弁９ｂは、純水配管１０ｅを介して純水製造装置２０に、純水配管１０ｆを介して純水比抵抗調整装置２１にそれぞれ接続されている。

純水製造装置２０は、例えば比抵抗値が１７ＭΩ・ｃｍの純水（以下、第１の洗浄水という。）を生成する。得られた純水は、純水比抵抗調整装置２１へ供給される。純水比抵抗調整装置２１は、供給される純水に例えば微量の炭酸ガスを溶解させるなどしてその比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍ程度の洗浄水（以下、第２の洗浄水という。）とする。ここで、本実施の形態においては、純水に微量の炭酸ガスを溶解させたものを使用することとして説明するが、炭酸ガスに限らず、例えば、アンモニア（ＮＨ_３）又はアルコール類等の洗浄後に揮発するなどして処理基板にほとんど残留せず、デバイス特性上に悪影響のない物質を使用してもよい。なお、本実施の形態においては、純水製造装置２０により製造された純水を使用して比抵抗を調整した洗浄水を生成するものとして説明するが、純水比抵抗調整装置２１内で純水を製造するようにしてもよく、また、第１の洗浄水及び第２の洗浄水を外部から供給するようにしてもよい。

純水製造装置２０から純水配管１０ｂを介して供給される第１の洗浄水、又は純水比抵抗調整装置２１から純水配管１０ｃを介して供給される第２の洗浄水は、三方向弁９ａを切り替えることで、純水配管１０ａを介し、更に基板表面用ノズル７を介して絶縁性基板１の表面に供給される。また、純水製造装置２０から純水配管１０ｅを介して供給される第１の洗浄水、又は純水比抵抗調整装置２１から純水配管１０ｆを介して供給される第２の洗浄水は、三方向弁９ｂを切り替えることで、純水配管１０ｄを介し、更に基板裏面用純水ノズル８を介して絶縁性基板１の裏面に供給される。ここで、第１の洗浄水、第２の洗浄水の供給時間、供給タイミングは、製造装置１００のシーケンサ等のコントロール機構（図示せず）によりプログラム制御が可能となっている。

次に、上述した半導体装置の製造装置１００を使用した半導体装置の製造方法について説明する。上述した半導体装置の製造装置１００の固定用チャック２の基板保持面２４上に絶縁性基板１を載置する。次に、真空排気用の穴６から真空配管５を介して真空排気することで、絶縁性基板１を固定用チャック２の基板保持面２４上に固定する。次に、薬液供給ノズル１１を矢印方向へスキャン移動させながら現像液を絶縁性基板１の表面全面に供給し、液面張力を保った状態で規定時間、化学処理の一つであって薬液処理である現像処理を行う。その後、回転軸３を中心に略１００回転／分で絶縁性基板１を回転させながら、以下に述べる方法を用いて洗浄水を絶縁性基板１に供給し、洗浄を行う。

まず、絶縁性基板１表面には、純水製造装置２０から純水配管１０ｂを介し三方向弁９ａで切り替え、更に純水配管１０ａを介して基板表面用ノズル７より供給される比抵抗の大きい第１の洗浄水で洗浄処理を行う。次に、純水比抵抗調整装置２１から純水配管１０ｃを介し三方向弁９ａで切り替え、更に純水配管１０ａを介して基板表面用ノズル７より供給される比抵抗の小さい第２の洗浄水を用いて基板表面の洗浄処理を行う。また、本実施の形態においては、基板表面の洗浄と同時に、基板裏面は第１の洗浄水より比抵抗が小さい第３の洗浄水を用いて洗浄する。この場合、第３の洗浄水としては第２の洗浄水と同様のものを使用することができる。

なお、基板裏面に素子が形成されている場合は、基板裏面も基板表面と同様に比抵抗の大きい洗浄水と比抵抗の小さい洗浄水を切り替えて洗浄処理を行うことができる。この場合、まず、純水製造装置２０から純水配管１０ｅを介し三方向弁９ｂで切り替え、さらに純水配管１０ｄを介して基板裏面用ノズル８より供給される比抵抗の大きい洗浄水で洗浄処理を行う。次に、純水比抵抗調整装置２１から純水配管１０ｆを介し三方向弁９ｂで切り替え、更に純水配管１０ｄを介して基板裏面用ノズル８より供給される比抵抗の小さい洗浄水を用いて基板裏面の洗浄処理を行えばよい。

ここで、純水の比抵抗の理論値は１８．２〜１８．３ＭΩ・ｃｍである。このことより、第１の洗浄水の比抵抗値は通常１８ＭΩ・ｃｍ程度となるが、１７ＭΩ・ｃｍ以上であれば、特に問題はない。また、１７ＭΩ・ｃｍ以下、例えば、１６ＭΩ・ｃｍ程度であっても薬液処理を阻害することはない。第１の洗浄水として純水等の洗浄水を使用する場合は、比抵抗値が１７ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。

上述したように、薬液処理後の基板を炭酸ガスを溶解させ比抵抗を小さくした洗浄水で洗浄してしまうと、現像液中のレジスト樹脂の溶解が阻害されるため、現像不良が発生する。従って、洗浄の前段階では、薬液処理プロセスを阻害しないよう比抵抗が大きい洗浄水を使用する。薬液処理プロセスを阻害しないためには、その比抵抗値が１７ＭΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。

また、第２及び第３の洗浄水の比抵抗値は０．１〜２ＭΩ・ｃｍが適切な範囲であり、この範囲であれば静電気量を低減する効果が得られる。そのため、比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍ以下である洗浄水を使用することが好ましい。洗浄がある程度進行した後に比抵抗が小さい洗浄水に切り替えることで、薬液処理プロセスを阻害することなく、純水を使用した洗浄時に絶縁性基板に帯電する静電気量を低減させるためである。そして、絶縁性基板に形成した電子デバイスを破壊しないレベルにまで効果的に静電気量を低減するためには、比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍ以下の洗浄水を使用することが好ましい。
洗浄が完了した後、固定用チャック２が回転軸３を中心に略２０００回転／分で回転して絶縁性基板１上の純水を振り切るようにして、絶縁性基板１のスピン乾燥を行う。

次に本実施の形態にかかる絶縁性基板上に半導体素子を形成する半導体装置の製造方法について説明する。図３は本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を示す製造工程断面図である。

図３（ａ）は絶縁性基板１である。図３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ装置又はスパッタリング装置を用いて、絶縁性基板１上に金属膜等の薄膜３０を形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、この薄膜３０上に回転塗布等の方法を用いて、ポジレジスト等の感光性樹脂３１を塗布する。そして、図３（ｄ）に示すように絶縁性基板１を、例えばステッパを用いて露光処理する。ここでは、ステッパのシャッタを感光性樹脂３１の感光に適正な露光量になる秒数だけ開いて露光することにより、マスク３２のパターン３３をレジスト感光像として転写する。そして、露光完了後、図３（ｅ）に示すようにレジスト感光像が転写された感光性樹脂３１上に現像液を塗布し、感光性樹脂３１を溶解させる現像処理を行う。そして、上述の半導体装置の製造装置１００により、洗浄水を用いて現像液を除去する洗浄を行う。すなわち、基板表面は、比抵抗の大きい洗浄水で洗浄される。

この現像及び洗浄工程の次に、図示しないが感光性樹脂３１をベーク熱処理し、図３（ｆ）に示すように、薄膜３０のエッチング処理を行う。そして、図３（ｇ）に示すように、感光性樹脂３１を剥離処理する。上述の、金属膜等の成膜から感光性樹脂の塗布、露光、現像、エッチング、及びレジスト剥離の工程を同様に複数回繰り返して配線パターン、絶縁膜パターン、半導体層パターンなどを積層し、半導体装置を形成する。

次に、このようにして製造された本実施の形態にかかる半導体装置における洗浄後の静電気帯電量を、従来の方法にて製造された半導体装置の静電気帯電量と比較し、その効果について説明する。先ず、半導体装置の静電気帯電量の測定方法について説明する。図４は静電気帯電量の測定装置の概略図である。絶縁性基板１は、現像及び洗浄工程後、速やかに静電気測定装置に設置される。絶縁性基板１は、接地電位となっている接地面１４の表面に複数個設けられた非導電性スペーサー１５を介して、設置面積を極力小さくしつつ、接地面１４から均一に１ｍｍ離した状態で設置する。そして、静電気測定センサー１６と電圧計１７を用いて絶縁性基板１表面の静電気帯電量を測定する。

本実施の形態の実施例として、絶縁性基板表面には比抵抗値が１７ＭΩ・ｃｍと大きい第１の洗浄水で洗浄し、その後比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍと小さい第２の洗浄水で洗浄し、基板表面の洗浄処理と同時に絶縁性基板裏面には比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍと小さい第３の洗浄水で洗浄を行った。この洗浄工程後に、上述の測定方法により、実施例における絶縁性基板１の静電気帯電量を測定したところ、帯電量は、略±１００Ｖ（ボルト）以内であった。また、絶縁性基板１上に形成した電子デバイスにも静電気による静電破壊等の問題は発生しなかった。

これに対し、比較例として、従来行われている比抵抗１７ＭΩ・ｃｍ程度の洗浄水を基板の表面及び裏面に放出しながら基板を回転させ、そしてスピンリンス処理した後の静電気量を上記と同様の方法を用いて測定した。その結果、比較例における帯電量は略６００Ｖ〜２ｋＶであった。従って、本実施の形態を用いた基板処理後の絶縁性基板１の帯電量は、従来の比較例と比べると略十分の一に低減されており、本実施例による除電の効果が明確に認められた。

本実施の形態においては、エッチング及び現像処理等の薬液処理後の洗浄工程で、比抵抗の大きい洗浄水と比抵抗の小さい洗浄水を用いて少なくとも基板表面を洗浄する。すなわち、絶縁性基板表面は、まず、比抵抗値が例えば略１７ＭΩ・ｃｍと大きい第１の洗浄水で処理し、次に、比抵抗値が略２ＭΩ・ｃｍと小さい第２の洗浄水で処理する。このように、まず、比抵抗が大きい第１の洗浄水で洗浄することにより、薬液処理の反応を阻害することがなく、現像不良等の発生を防止することができる。その後、比抵抗が小さい第２の洗浄水で洗浄することにより、第１の洗浄水による洗浄により帯電した帯電量を大きく低減し、基板に形成した電子デバイスを破壊しないレベルにまで効果的に低減することが可能となる。更に、基板裏面を、比抵抗が小さい第３の洗浄水で洗浄することにより、比抵抗が小さい第２の洗浄水で基板表面を洗浄するのと同様に、基板の帯電量を大きく低減することができる

従って、アレイ基板製造工程で生じる静電気によってＴＦＴ等の素子が、静電破壊及び静電吸引力によるゴミ付着等の静電気障害を受けるのをより確実に防止することができる。このことにより、半導体装置の製造時における歩留り及び信頼性を飛躍的に向上させることが可能になる。

なお、後述するように、基板表面を２段階洗浄することなく、比抵抗が大きい洗浄水のみで洗浄し、基板裏面を比抵抗が小さい洗浄水で洗浄することによっても同様の効果を得られる。

実施の形態２．
次に本実施の形態２について説明する。実施の形態１と異なる点は、前記絶縁性基板１の表面の洗浄は比抵抗の大きい第１の洗浄水のみで行う点である。すなわち、絶縁性基板１表面は比抵抗の大きい第１の洗浄水により洗浄し、表面洗浄と同時に基板裏面は比抵抗が小さい第３の洗浄水を用いて洗浄する。基板表面の洗浄が比抵抗の大きい純水のみである理由は、基板表面においては、始めに比抵抗の大きい純水で処理をしても、洗浄工程の当初は、純水と薬液成分が混ざり合うため、比抵抗が大きい洗浄水を使用した場合であっても基板上に存在する洗浄水の比抵抗は実質的には低く抑えることができるためである。また、基板裏面を比抵抗の小さい洗浄水を用いて洗浄することにより、基板表面を比抵抗の大きい洗浄水で洗浄処理を行った後に比抵抗の小さい洗浄水を用いて洗浄しなくても、絶縁性基板１に帯電する静電気量を低減させて、絶縁性基板１に形成した電子デバイスを破壊しないレベルまで効果的に静電気量を低減することが可能になるためである。

次に、実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明する。現像処理の工程までは実施の形態１と同様である。現像処理の工程の後、回転軸３を中心に略１００回転／分で基板を回転させながら以下に述べる方法で純水を基板に供給し、前記絶縁性基板１の洗浄を行う。

まず、前記絶縁性基板１表面には、純水製造装置２０から純水配管１０ｂを介し三方向弁９ａで切り替え、更に純水配管１０ａを介し基板表面用ノズル７より供給される比抵抗の大きい第１の洗浄水で洗浄処理を行う。前記絶縁性基板１の裏面にはこの洗浄の間、常に純水比抵抗調整装置２０から純水配管１０ｆを介し三方向弁９ｂで切り替え、更に純水配管１０ｄを介して供給される、炭酸ガスを微量純水に溶解させた比抵抗の小さい第３の洗浄水を供給し洗浄を行う。その後、前記固定用チャック２が回転軸３を中心に略２０００回転／分で回転して前記絶縁性基板１上の洗浄水を振り切るようにして、前記絶縁性基板１のスピン乾燥を行う。

現像及び洗浄工程後の前記絶縁性基板１の静電気帯電量を測定したところ、帯電量は、略±１００Ｖ（ボルト）以内であった。また、前記絶縁性基板１上に形成した電子デバイスにも静電気による静電破壊等の問題は発生しなかった。静電気の測定法は実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、エッチング及び現像処理等の薬液処理後の洗浄工程で、前記絶縁性基板１表面には、比抵抗値が例えば１７ＭΩ・ｃｍと大きい第１の洗浄水で処理し、前記絶縁性基板裏面には、比抵抗値が略２ＭΩ・ｃｍと小さい第３の洗浄水で処理する。このように、比抵抗が大きい第１の洗浄水で洗浄することにより、洗浄工程の当初は、純水と薬液成分が混ざり合うため、比抵抗が大きい第１の洗浄水を用いて洗浄処理をした場合であっても基板上に存在する洗浄水の比抵抗は実質的には低く抑えることができる。そして、基板裏面を比抵抗の小さい第３の洗浄水を用いて洗浄することにより、基板表面を比抵抗の大きい第１の洗浄水で洗浄処理を行った後に比抵抗の小さい洗浄水を用いて洗浄しなくても、絶縁性基板１に帯電する静電気量を低減させて、絶縁性基板１に形成した電子デバイスを破壊しないレベルまで効果的に静電気量を低減することが可能になる。

実施の形態３．
次に、本実施の形態３について説明する。図２は、本実施の形態にかかる製造装置１０１を示す図である。なお、図２に示す本実施の形態において、図１に示す実施の形態１における製造装置と同一構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態における製造装置１０１は、洗浄廃液の比抵抗を計測する比抵抗計１２を有し、比抵抗計１２を用いて純水廃液の比抵抗を測定し、洗浄時間をコントロールする。

すなわち、絶縁性基板１表面を洗浄し基板外へ流れ出る純水廃液の比抵抗を測定する比抵抗計１２が固定用チャック２近傍に備えられている。比抵抗計１２は信号線１３に接続され、その先に、図示はしないが、シーケンサ等のコントロール機構が接続されており、このコントロール機構により、純水廃液の比抵抗の測定結果に基づき第１の洗浄水の洗浄時間をコントロールする。コントロール機構により、始めに比抵抗の大きい洗浄水の供給を行い、基板外へ流れ出た純水廃液の比抵抗値がある程度大きくなった時点、例えば８乃至１０ＭΩ・ｃｍとなった時点で、比抵抗の小さい洗浄水が供給される仕組みになっている。このコントロール機構を備えていることにより、自動的に洗浄水の切り替えが行われ、効率よく基板の洗浄を行うことができ、半導体装置の生産性向上が期待できる。

本実施の形態における製造装置１０１を使用した半導体装置の製造方法においても、現像処理までは実施の形態１と同様である。現像処理の工程の後、回転軸３を中心に略１００回転／分で基板を回転させながら以下に述べる方法で洗浄水を基板に供給し、絶縁性基板１の洗浄を行う。

まず、絶縁性基板１表面には、純水製造装置２０から純水配管１０ｂを介し三方向弁９ａで切り替え、更に純水配管１０ａを介して基板表面用ノズル７より供給される比抵抗の大きい第１の洗浄水で洗浄処理を行う。この時の純水廃液は比抵抗計１２でモニタされ、信号線１３により測定値をシーケンサなどのコントローラに送り、所定値に達した時点で、次に純水比抵抗調整装置２１から純水配管１０ｃを介し三方向弁９ａで切り替え、更に純水配管１０ａを介して基板表面用ノズル７より供給される比抵抗の小さい第２の洗浄水で洗浄処理を行う。絶縁性基板１の裏面にはこの洗浄の間、常に純水比抵抗調整装置２０から純水配管１０ｆを介し三方向弁９ｂで切り替え、更に純水配管１０ｄを介して基板裏面用純水ノズル８より供給される、炭酸ガスを微量純水に溶解させた比抵抗の小さい第３の洗浄水を供給し洗浄を行う。

本実施の形態における実施例として、絶縁性基板１表面は例えば比抵抗値が略１７ＭΩ・ｃｍと大きい第１の洗浄水で処理し、比抵抗値が８ＭΩ・ｃｍとなった時点で比抵抗値が略２ＭΩ・ｃｍと小さい洗浄水に切り替え処理した。また、基板表面の洗浄処理と同時に絶縁性基板１裏面には比抵抗値が略２ＭΩ・ｃｍと小さい洗浄水で洗浄を行った場合の絶縁性基板１の静電気帯電量を上述の測定方法により測定したところ、帯電量は、略±１００Ｖ（ボルト）以内であった。また、絶縁性基板１上に形成した電子デバイスにも静電気による静電破壊等の問題は発生しなかった。

本実施の形態においては、半導体装置の製造装置に洗浄廃液の比抵抗を計測し洗浄時間をコントロールするための比抵抗計１２を有しており、比抵抗計１２を用いて純水廃液の比抵抗を測定する。上記のコントロール装置及び、その測定工程を有することにより、自動的に調整された比抵抗の違う洗浄水を効率よく供給することができ、効率よく半導体装置の洗浄を行うことができる。

その他の実施の形態．
上記の実施の形態では、電子デバイスの薬液処理工程として現像工程について記載したが、薬液処理は現像処理に限定されるものではない。すなわち、特に基板表面へ供給される比抵抗の小さい洗浄水を得る手段として薬液処理工程の処理薬液との反応により、プロセス上の不具合を発生させず、かつ洗浄後に揮発するなどして処理基板にほとんど残留せず、デバイス特性上に悪影響のない物質を純水に添加すれば、現像工程に限らず、現像工程後のケミカルエッチング、平坦化研磨処理、及び各種表面処理洗浄処理等であっても同様の効果を奏する。

また、ガラス基板と純水が接触するなどして生じる静電気を低減する方法について記載したが、ガラス基板に限られることはなく、他にセラミック系基板のような電気的絶縁性基板においても同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の製造装置を示す概略図である。本発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造装置を示す概略図である。半導体装置の製造方法を示す製造工程断面図である。絶縁性基板の静電気帯電量を測定する装置の概略図である。

符号の説明

１絶縁性基板、２固定用チャック、３回転軸、４溝、５真空排気用の配管、６真空排気用の穴、７基板表面用ノズル、８基板裏面用純水ノズル、９ａ三方向弁、９ｂ三方向弁、１０ａ純水配管、１０ｂ純水配管、１０ｃ純水配管、１０ｄ純水配管、１０ｅ純水配管、１０ｆ純水配管、１１薬液供給ノズル、１２比抵抗計、１３信号線、１４接地面、１５非導電性スペーサー、１６静電気測定センサー、１７電圧計、２０純水製造装置、２１純水比抵抗調整装置、２２開口部、２３回転駆動機構、２４基板保持面、３０金属及び絶縁膜等の薄膜、３１感光性樹脂、３２マスク、３３パターン、４０回転軸の内部の空洞、１００半導体装置の製造装置、１０１コントロール機構を備えた半導体装置の製造装置

Claims

絶縁性基板上に素子を有する半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁性基板を化学処理する工程と、
前記化学処理された前記絶縁性基板を洗浄する工程とを有し、
前記洗浄工程は、少なくとも、前記絶縁性基板の表面を、第１の洗浄水により洗浄し、次にその比抵抗が前記第１の洗浄水より小さい第２の洗浄水により洗浄する表面洗浄工程を有する半導体装置の製造方法。
前記洗浄工程は、前記絶縁性基板の裏面をその比抵抗が前記第１の洗浄水より小さい第３の洗浄水により洗浄する基板裏面洗浄工程を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
絶縁性基板上に素子を有する半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁性基板を化学処理する工程と、
前記化学処理された前記絶縁性基板を洗浄する工程とを有し、
前記洗浄工程は、前記絶縁性基板の表面を第１の洗浄水により洗浄する表面洗浄工程と、
前記絶縁性基板の裏面をその比抵抗が前記第１の洗浄水より小さい第３の洗浄水により洗浄する裏面洗浄工程とを有する半導体装置の製造方法。
前記第１の洗浄水は、純水である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
前記第２及び第３の洗浄水は、純水に炭酸ガス、アンモニア、又はアルコールを溶解させたものである
ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
前記第１の洗浄水は、その比抵抗値が１７ＭΩ・ｃｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
前記第２及び第３の洗浄水は、その比抵抗値が２ＭΩ・ｃｍ以下である
ことを特徴とする請求項２又は５のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
前記化学処理する工程は、薬液、ガス又は光による化学反応を利用した処理である
ことを特徴とする請求項１又は３記載の半導体製造装置の製造方法。
薬液処理する基板を保持する保持部材と、
前記基板を薬液処理するための薬液を前記基板表面に供給する薬液供給ノズルと、
前記基板の表面に第１の洗浄水及び前記第１の洗浄水よりその比抵抗が小さい第２の洗浄水を供給する基板表面用ノズルとを有し、
前記薬液供給ノズルにより前記基板表面に薬液を供給して薬液処理した後、前記基板表面用ノズルにより前記基板の表面に前記第１の洗浄水を供給し、その後、前記第１の洗浄水に替えて前記第２の洗浄水を供給する半導体装置の製造装置。
前記基板表面用ノズルは、前記第１の洗浄水と前記第２の洗浄水の供給を切り替える切り替え部を有し、
前記基板表面用ノズルにより前記基板表面に、前記第１の洗浄水を供給した後、前記切り替え部により切り替え、前記第２の洗浄水を供給する
ことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造装置。
前記基板の裏面に前記第１の洗浄水よりその比抵抗が小さい第３の洗浄水を供給する裏面用ノズルを更に有する
ことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造装置。
前記基板表面用ノズルに接続され、それぞれ前記第１の洗浄水及び第２の洗浄水を供給する第１及び第２の洗浄水供給部を更に有する
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項記載の半導体装置の製造装置。
前記裏面用ノズルは、前記第２の洗浄水供給部に接続され、前記基板の裏面に前記第２の洗浄水を供給する
ことを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造装置。
前記基板表面用ノズルにより前記基板の表面に前記第１の洗浄水を供給し洗浄する際の洗浄廃液の比抵抗を測定する比抵抗測定器を更に有し、
前記切り替え部は、前記比抵抗測定器の測定結果に基づき、前記第１の洗浄水供給部と前記第２の洗浄水供給部とを切り替える
ことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項記載の半導体装置の製造装置。
前記切り替え部は、前記洗浄廃液の比抵抗値が所定値以上になった時点で前記基板表面用ノズルに供給する洗浄水を第１の洗浄水から前記第２の洗浄水に切り替える
ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造装置。
薬液処理する基板を保持する保持部材と、
前記基板を薬液処理するための薬液を前記基板表面に供給する薬液供給ノズルと、
前記基板の表面に第１の洗浄水を供給する基板表面用ノズルと、
前記基板の裏面に前記第１の洗浄水よりその比抵抗が大きい第３の洗浄水を供給する裏面用ノズルとを有し、
前記薬液供給ノズルにより前記基板表面に薬液を供給して薬液処理した後、前記基板表面用ノズルにより前記基板の表面に前記第１の洗浄水を供給し、前記裏面用ノズルにより前記基板の裏面に前記第３洗浄水を供給する半導体装置の製造装置。
前記基板表面用ノズルに接続され、前記第１の洗浄水を供給する第１の洗浄水供給部と、
前記裏面用ノズルに接続され、前記第３の洗浄水を供給する第３の洗浄水供給部とを更に有する
ことを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の製造装置。