JP4011717B2 - Substrate cleaning method, substrate cleaning apparatus, liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用基板、半導体基板及びフォトマスク用基板、光ディスク用基板等に用いられる基板洗浄方法及び基板洗浄装置と、これを用いた液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置用基板、半導体基板及びフォトマスク用基板、光ディスク用基板等の洗浄方法としては、一般に、基板を所定の速度で回転させながら、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構が取り付けられたアームを、基板上の所定の範囲内で複数回走査させ、基板表面の付着物を除去する基板洗浄方法が用いられている。物理的な力の作用としては、例えば、高圧水噴射や、ブラシ洗浄及び超音波洗浄等がよく用いられている。高圧水噴射は、ノズルから基板表面に洗浄液を高圧で噴射するものである。また、ブラシ洗浄は、洗浄液が供給された基板表面を、親水性材料よりなるブラシを回転させながら擦るものである。また、超音波洗浄は、超音波の振動が乗った洗浄液を基板表面に噴射するものである。いずれの方法も、基板を所定の速度で回転させながら、ブラシまたはノズルが取り付けられたアームを、基板の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で、一定の速度で走査させることによって、基板表面の全範囲を洗浄するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、基板の外周部から中心部を通る軌跡を一定の速度で走査させる従来の方法では、基板の中心部付近と外周部の洗浄時間がほぼ同じになる。しかし、基板外周部は中心部付近に比べて面積的には中心からの半径の２乗に比例して大きくなる。つまり、単位面積当たりの洗浄時間は、基板外周部では中心部付近よりも少ないことになる。このため、基板の外周部において洗浄不足が発生し、例えば半導体装置の製造工程では外周部の歩留まり低下、液晶表示装置の製造工程では外周部の欠陥による不良品の発生を招いていた。
【０００４】
このようなことから、近年、基板の中心部付近と外周部での洗浄効果を均一にする方法が考案されている。例えば特開平９−１４８２９５号公報では、基板の中心部付近と外周部でのノズルまたはブラシの走査速度を変えることによって、外周部の洗浄効果を上げる方法が提案されている。しかし、この方法では、走査速度を変化させるための制御機構が必要であり、装置コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、従来の基板洗浄装置と同程度の装置コストで、基板の中心部付近と外周部において均一な洗浄効果が得られる基板洗浄方法及び基板洗浄装置を提供し、この基板洗浄方法を用いて液晶表示装置を製造することにより、配線間や電極間の短絡に起因する表示欠陥の発生確率を低減し、生産性及び歩留まりを向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる基板洗浄方法は、被洗浄体である基板を所定の速度で回転させながら、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構が複数取り付けられたアームをその一端を軸として円弧状の軌跡で走査させ、物理的な力により基板表面の付着物を除去する基板洗浄方法であって、複数の処理機構は、アーム上において、軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、軸から最も遠距離にある処理機構が、基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査するようにしたものである。
また、処理機構は、気体、液体、固体及びこれらの混合物のいずれかを基板表面に噴射するノズルである。
【０００７】
また、処理機構は、液体が供給された基板表面を回転しながら擦る親水性材料よりなるブラシである。
【０００８】
また、本発明に係わる基板洗浄装置は、被洗浄体である基板を所定の速度で回転させる回転駆動手段と、基板表面に液体を噴射する複数のノズルが取り付けられたアームと、このアームを、その一端を軸として円弧状の軌跡で走査させる走査手段と、ノズルから噴射される液体に２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動を乗せる超音波発振手段を備え、複数のノズルは、アーム上において、軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、軸から最も遠距離にあるノズルが、基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査する位置に配置されたものである。
【０００９】
また、被洗浄体である基板を所定の速度で回転させる回転駆動手段と、基板表面に液体を供給するノズルと、親水性材料よりなる複数のブラシが取り付けられたアームと、ブラシを回転させる回転駆動手段と、アームをその一端を軸として円弧状の軌跡で走査させる走査手段を備え、複数のブラシは、アーム上において、軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、軸から最も遠距離にあるブラシが、基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査する位置に配置されたものである。
【００１０】
また、本発明に係わる液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するＴＦＴアレイ基板と対向電極基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、金属膜、半導体膜、または透明導電膜のいずれかを形成する前の基板を、上記のいずれかに記載の基板洗浄方法を用いて洗浄する工程と、この基板上に上記いずれかの膜を形成する工程を含んで製造するようにしたものである。
さらに、薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するＴＦＴアレイ基板と対向電極基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、金属膜、半導体膜、または透明導電膜のいずれかが形成された基板を、上記のいずれかに記載の基板洗浄方法を用いて洗浄する工程と、この基板上にレジスト膜を形成し、所望のパターンマスクを用いて露光する工程を含んで製造するようにしたものである。
【００１１】
また、本発明に係わる液晶表示装置は、上記のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法を用いて作成され、基板の面積が約０.３ｍ２以上であるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
参考例１．
以下に、本発明の参考例を図について説明する。
図１は、本発明の参考例１である基板洗浄装置を示す模式図であり、図において、１は被洗浄体である例えばＴＦＴアレイ基板等の基板、２は基板１上の所定の範囲を走査するアーム、３はアーム２の先端に取り付けられ、基板１表面を回転しながら擦るナイロン等の親水性材料よりなるブラシ、４は基板１中心部付近に純水を供給するノズルである。なお、本参考例による基板洗浄装置は、基板１を所定の速度で回転させる回転駆動手段と、ブラシを回転させる回転駆動手段、アーム２の一端を軸として、アーム２を基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で走査させる走査手段（いずれも図示せず）を備えており、基板１を所定の速度で回転させながら、基板１表面に物理的な力を作用させる処理機構、ここではブラシ３が取り付けられたアーム２を、基板１上の所定の範囲内で複数回走査させ、物理的な力の作用、ここではブラシ３が回転しながら基板１表面を擦ることにより、基板１表面の付着物を除去するものである。
【００１３】
本参考例による基板洗浄装置の動作を図２を用いて説明する。基板１を所定の速度で同心円状に回転させながら、アーム２の先端に取り付けられたブラシ３を、図２のＡに示すように基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で複数回走査させた後、さらに図２のＢに示す範囲を複数回走査させる。この時、ノズル４より回転中心に向かって純水をかけながら洗浄を行うことにより付着物の除去効果が向上する。
【００１４】
さらに、上記のブラシ洗浄に続いて、図３に示す基板洗浄装置により超音波洗浄を行う。図において、５は、アーム２の先端に取り付けられ、基板１表面に純水を噴射するノズルである。なお、本洗浄装置は、基板１を所定の速度で回転させる回転駆動手段と、アーム２の一端を軸として、アーム２を基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で走査させる走査手段と、ノズル５から噴射される純水に２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動を乗せる超音波発振手段（いずれも図示せず）を備えており、基板１を所定の速度で回転させながら、基板１表面に純水を噴射するノズル５が取り付けられたアーム２を、基板１上の所定の範囲内で複数回走査させ、ノズル５より噴射される超音波の発振を乗せた純水により基板１表面の付着物を除去するものである。
【００１５】
次に、動作を説明する。上記のブラシ洗浄と同様に、基板１を所定の速度で同心円状に回転させ、アーム２の先端に取り付けられたノズル５を、図４のＡに示すように基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で複数回走査させた後、さらに図４のＢに示す範囲を複数回走査させる。このように、ブラシ洗浄と超音波洗浄を組み合わせて行うことにより、ブラシ３によって除去できなかった付着物や、ブラシ３による再付着物等を超音波洗浄によって効果的に除去することができる。
【００１６】
基板１外周部の面積は、中心部付近に比べて中心からの半径の２乗に比例して大きくなるため、基板の中心部付近と外周部を一定の速度且つ同じ走査回数で洗浄した場合、単位面積当たりの洗浄時間は基板外周部の方が少なくなる。このため、本参考例では、ブラシ３またはノズル５の走査回数を、基板１の中心部付近よりも外周部に対して多くしたので、基板中心部付近と外周部の単位面積当たりの洗浄時間がほぼ等しくなり、基板１全面に均一な洗浄効果が得られた。その結果、従来、基板１の外周部で発生していた洗浄不足が解消し、洗浄後の残留物を低減することができた。また、本参考例による基板洗浄装置は、駆動系統に速度制御等の特別な機構を取り付ける必要がないため、従来の基板洗浄装置と同程度の装置コストで洗浄効果を上げることができた。
【００１７】
実施の形態１．
図５は、本発明の実施の形態１による基板洗浄装置を示す模式図である。図において、３ａ、３ｂ、３ｃは、例えばナイロン等の親水性材料よりなるブラシであり、これら複数のブラシ３ａ、３ｂ及び３ｃは、一本のアーム２に所定の間隔を置いて取り付けられ、連動する。また、本実施の形態による基板洗浄装置は、基板１を所定の速度で回転させる回転駆動手段、基板１表面に液体を供給するノズル、ブラシ３ａ、３ｂ及び３ｃを回転させる回転駆動手段、アーム２の一端を軸として、アーム２を基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で走査させる走査手段（いずれも図示せず）を備えている。ブラシ３ａ、３ｂ及び３ｃは、アーム２上において、軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置されている。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【００１８】
本実施の形態による基板洗浄装置の動作を図５を用いて説明する。基板１を所定の速度で同心円状に回転させながら、アーム２に所定の間隔を置いて取り付けられた３本のブラシ３ａ、３ｂ及び３ｃを、図５に示すように、基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で複数回走査させる。この時、アーム２の軸から最も遠距離にあるブラシ３ａは、基板１の中心部から外周部にかけて全範囲を走査し、ブラシ３ｂは基板１の中心部は通らないため、基板１の中心部付近を除く周辺の範囲を走査し、ブラシ３ｃはブラシ３ｂよりもさらに外周部を走査する。すなわち、基板１の中心部付近よりも外周部を走査するブラシの本数が多いことになる。
【００１９】
さらに、上記のブラシ洗浄に続いて、図６に示す基板洗浄装置により超音波洗浄を行う。図において、５ａ、５ｂ及び５ｃは、基板１表面に純水を噴射するノズルであり、一本のアーム２に所定の間隔を置いて取り付けられ、連動する。なお、ノズル５ａ、５ｂ及び５ｃより噴出される純水には、超音波発振手段（図示せず）により、２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動が乗せられている。その他の機構は、上記参考例１と同様であるので説明を省略する。
次に、動作を説明する。基板１を所定の速度で同心円状に回転させながら、アーム２に所定の間隔を置いて取り付けられた３本のノズル５ａ、５ｂ及び５ｃを、図６に示すように、基板１の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で複数回走査させる。この時、アーム２の軸から最も遠距離にあるノズル５ａは、基板１の中心部から外周部にかけて全範囲を走査し、ノズル５ｂは基板１の中心部は通らないため、基板１の中心部付近を除く周辺の範囲を走査し、ノズル５ｃはノズル５ｂよりもさらに外周部を走査する。すなわち、基板１の中心部付近よりも外周部を走査するノズルの本数が多いことになる。
【００２０】
本実施の形態では、基板１表面を走査するブラシまたはノズルの本数を、基板１の中心部付近よりも外周部に対して多くすることにより、基板の中心部付近と外周部の単位面積当たりの洗浄時間がほぼ等しくなり、基板１全面に均一な洗浄効果が得られた。その結果、従来、基板１の外周部で発生していた洗浄不足が解消し、洗浄後の残留物を低減することができた。また、本実施の形態による基板洗浄装置は、駆動系統に速度制御等の特別な機構を取り付ける必要がないため、従来の基板洗浄装置と同程度の装置コストで洗浄効果を上げることができた。
【００２１】
なお、本実施の形態では、一本のアーム２に取り付けるブラシ及びノズルの数を３本としたが、２本また４本以上でも良く、複数本であれば同様な効果を得ることができる。また、本実施の形態では、複数のブラシまたはノズルを１本のアーム２に取り付けて連動させたが、複数のアームに取り付け、独立に駆動しても良い。
【００２２】
なお、本実施の形態では、液晶表示装置の製造工程で使用される一般的な基板洗浄装置に本発明を適用した例を示したが、本実施の形態は、最近半導体装置の製造工程等で使用されている、ノズルから基板１表面に純水と気体を混合状態で噴射する方法、氷の様な固体を噴射する方法等にも適用することができる。すなわち、ノズルから噴射させる物質は、気体、液体、固体及びこれらの混合物のどれでも良く、同様の効果を上げることができる。また、本実施の形態では、ブラシ洗浄に用いる親水性ブラシとしてナイロン製ブラシを用いたが、モヘア、ポリビニルアルコール等、他の親水性材料よりなるブラシでも良い。
【００２３】
参考例２．
上記参考例１及び実施の形態１では、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構であるブラシまたはノズルの本数または走査回数を、基板の中心部付近よりも外周部に対して多くすることにより、基板の中心部付近と外周部の単位面積当たりの洗浄時間をほぼ等しくし、基板全面に均一な洗浄効果が得られるようにした。本参考例では、物理的な力の作用の回数を増やすのではなく、作用そのものの大きさを、基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくすることにより、上記参考例１及び実施の形態１と同様の効果を得るものである。
【００２４】
以下に、本参考例による基板洗浄装置の構成及び動作の一例を説明する。本参考例による基板洗浄装置は、被洗浄体である基板を所定の速度で回転させる回転駆動手段と、一端に基板表面に液体を噴射するノズルが取り付けられたアームと、このアームの他端を軸として、アームを基板の外周部から中心部を通る円弧上の軌跡で走査させる走査手段と、ノズルから噴射される液体に２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動を乗せる超音波発振手段と、超音波発振手段による発振の出力を、アームが走査する基板の範囲によって変化させる制御手段より構成されている。
次に、動作を説明する。基板を所定の速度で同心円状に回転させ、アームの先端に取り付けられたノズルを、基板の外周部から中心部を通る円弧状の軌跡で複数回走査させ、基板表面に２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動を乗せた液体を噴射して付着物を除去する。この時、超音波発振手段の制御手段により、発振の出力を基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくする。
【００２５】
このように、基板表面への物理的な力の作用の大きさを、基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくすることにより、基板全面に均一な洗浄効果が得られるようになり、その結果、基板の外周部で発生していた洗浄不足が解消し、洗浄後の残留物を低減することができた。なお、本参考例では、物理的な力の作用として、超音波の発振の出力を基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくしたが、処理機構が例えば気体、液体、固体及びこれらの混合物のいずれかを基板表面に噴射するノズルである場合、このノズルより噴射される気体、液体、固体及びこれらの混合物の流量を、基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくする方法でもよい。さらに、基板の外周部において複数の異なる処理機構を併用することにより、物理的な力の作用を基板の中心部付近よりも外周部に対して大きくする方法でも、同様の効果が得られる。
【００２６】
実施の形態２．
液晶表示装置は、一般に、薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するＴＦＴアレイ基板と、透明電極およびカラーフィルタ等を有する対向電極基板の間に液晶を挟持してなる。本実施の形態は、上記実施の形態１に記載した基板洗浄方法を、ＴＦＴアレイ基板の製造工程に適用したものである。
図７は、本実施の形態によるチャネルエッチング型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いたＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す断面図である。図において、６は透明絶縁性基板であるガラス基板、７は金属膜、８はゲート電極及び配線、９は共通配線、１０はシリコン窒化膜等よりなるゲート絶縁膜、１１はアモルファスシリコン膜、１２はｎ＋型アモルファスシリコン膜、１３はＩＴＯ等の透明導電膜よりなる画素電極、１４は端子電極、１５はコンタクトホール、１６はソース電極及び配線、１７はドレイン電極、１８はシリコン窒化膜等よりなる絶縁膜をそれぞれ示している。
【００２７】
本実施の形態によるＴＦＴアレイ基板の製造方法を図７を用いて説明する。まず、ガラス基板６の表面に、例えばＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ系合金の様な金属膜７をスパッタリングにより２００〜５００ｎｍ程度成膜する（図７(a)）。次に、レジストを用い、レジストパターニングを行う。このレジストを塗布する前に、金属膜７が形成されたガラス基板６に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。実施の形態１の基板洗浄方法とは、ガラス基板６を回転させながら、ブラシまたは超音波の振動を乗せた純水を噴射するノズルが複数個取り付けられたアームを走査させ、ガラス基板６の中心部付近よりも外周部を走査するブラシまたはノズルの数を多くするものである。この洗浄方法によれば、ガラス基板６の外周部の洗浄不足が解消され、基板全面に均一な洗浄効果を上げることができる。ただし、金属膜７がＡｌ系合金の場合には、ブラシによって膜が損傷する可能性があるため、超音波洗浄のみを行う。
【００２８】
次に、金属膜７のエッチングを行い、ゲート電極及び配線８、さらに、必要に応じて共通配線９を形成する（図７(b)）。続いて、ＰＣＶＤによって、シリコン窒化膜よりなるゲート絶縁膜１０、アモルファスシリコン膜１１、ｎ＋型アモルファスシリコン膜１２を、それぞれ例えば５００ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍ程度、連続成膜する（図７(c)）。さらに、トランジスタのチャネル部分を形成するために、アモルファスシリコン膜１１及びｎ＋型アモルファスシリコン膜１２を島状にパターニングする（図７(d)）。この際にも、レジストを塗布する前に、ｎ＋型アモルファスシリコン膜１２表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。
【００２９】
次に、ＩＴＯ膜をスパッタリングによって例えば１００ｎｍ程度成膜し、パターニングによって、画素電極１３及び端子電極１４を形成する。この際にも、レジストを塗布する前に、ＩＴＯ膜表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。さらに、端子部分のコンタクトホール１５を形成する（図７(e)）。
次に、最下層が例えばＣｒやＴｉ１００ｎｍ程度、第２層がＡｌ系合金３００ｎｍ程度、最上層がＣｒ５０ｎｍ程度の三層膜からなる金属膜を形成し、パターニングを行い、三層膜のエッチングを行う。この際にも、レジストを塗布する前に、三層膜表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。その後、ドライエッチングによってチャネル上のｎ＋型アモルファスシリコン膜を除去することにより、ソース電極及び配線１６、ドレイン電極１７を形成した後、レジストを除去する（図７(f)）。最後に、ＴＦＴを保護するために、シリコン窒化膜等の絶縁膜１８で覆い、画素電極１３及び端子電極１４上の絶縁膜１８は除去する（図７(g)）。なお、本実施の形態では、ソース、ドレイン材料として三層膜を用いたが、配線抵抗、画素電極形成プロセス等で特に問題を生じなければ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ等の単層膜や、下層Ｃｒ、上層Ａｌ系合金等の二層膜でも構わない。
【００３０】
以上のような製造工程によってＴＦＴアレイ基板を作成した結果、基板外周部の洗浄効果が向上し、従来、製造タクト時間を短縮していくにつれ基板外周部で多発していたゲート金属膜、チャネルとなるアモルファスシリコン膜、画素ＩＴＯ膜及びソース・ドレイン金属膜のパターン欠陥に起因する配線間や電極間の短絡による表示欠陥を低減することができ、高開口率な液晶表示装置を高生産性、高歩留まりで製造することができた。なお、この効果は、最近液晶表示装置の製造によく使用されている面積０.３ｍ２以上の大型基板において、より顕著であった。
【００３１】
実施の形態３．
図８は、本実施の形態によるチャネルエッチング型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いたＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す断面図である。図において、１９、２０はコンタクトホールである。なお、図中、同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。本実施の形態は、上記実施の形態１の基板洗浄方法を、上記実施の形態２とは構造の異なるＴＦＴアレイ基板の製造工程に適用したものである。
【００３２】
本実施の形態によるＴＦＴアレイ基板の製造方法を図８を用いて説明する。まず、ガラス基板６の表面に、例えばＣｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ系合金の様な金属膜７をスパッタリングにより２００〜５００ｎｍ程度成膜する（図８(a)）。次に、レジストを用い、レジストパターニングを行う。このレジストを塗布する前に、金属膜７が形成されたガラス基板６に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。この洗浄方法によれば、ガラス基板６の外周部の洗浄不足が解消され、基板全面に均一な洗浄効果を上げることができる。ただし、金属膜７がＡｌ系合金の場合には、ブラシによって膜が損傷する可能性があるため、超音波洗浄のみを行う。
【００３３】
次に、金属膜７のエッチングを行い、ゲート電極及び配線８、さらに、必要に応じて共通配線９を形成する（図８(b)）。続いて、ＰＣＶＤによって、シリコン窒化膜よりなるゲート絶縁膜１０、アモルファスシリコン膜１１、ｎ＋型アモルファスシリコン膜１２を、それぞれ例えば５００ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍ程度、連続成膜する（図８(c)）。さらに、トランジスタのチャネル部分を形成するために、アモルファスシリコン膜１１及びｎ＋型アモルファスシリコン膜１２を島状にパターニングする（図８(d)）。この際にも、レジストを塗布する前に、ｎ＋型アモルファスシリコン膜１２表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。
【００３４】
次に、最下層が例えばＣｒやＴｉ１００ｎｍ程度、第２層がＡｌ系合金３００ｎｍ程度、最上層がＣｒ５０ｎｍ程度の三層膜からなる金属膜を形成し、パターニングを行い、三層膜のエッチングを行う。この際にも、レジストを塗布する前に、三層膜表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。その後、ドライエッチングによってチャネル上のｎ＋型アモルファスシリコン膜を除去することにより、ソース電極及び配線１６、ドレイン電極１７を形成した後、レジストを除去する（図８(e)）。なお、本実施の形態では、ソース、ドレイン材料として三層膜を用いたが、配線抵抗、画素電極形成プロセス等で特に問題を生じなければ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ等の単層膜や、下層Ｃｒ、上層Ａｌ系合金等の二層膜でも構わない。
【００３５】
次に、シリコン窒化膜５００ｎｍあるいは有機透明膜１０００ｎｍの様な絶縁膜１８で覆い、ドレイン電極上と端子部分のゲート絶縁膜１０及び絶縁膜１８は除去し、コンタクトホール１９、２０を形成する（図８(f)）。この時、有機透明膜として感光性材料を用い、写真製版によってコンタクトホール１９、２０を形成してもよい。さらに、ＩＴＯ膜をスパッタリングによって例えば１００ｎｍ程度成膜し、パターニングによって、画素電極１３及び端子電極１４を形成する（図８(g)）。この際にも、レジストを塗布する前に、ＩＴＯ膜表面に、上記実施の形態１の基板洗浄方法によって、ブラシ洗浄及び超音波洗浄を行う。
以上のような製造工程によってＴＦＴアレイ基板を作成した結果、上記実施の形態２と同様の効果が得られた。
【００３６】
なお、上記実施の形態２及び３では、上記実施の形態１の基板洗浄方法をチャネルエッチ型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いたＴＦＴアレイ基板の製造工程に適用した例を述べたが、本発明による基板洗浄方法及び基板洗浄装置は、チャネル保護型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタを用いたＴＦＴアレイ基板や、その他のポリシリコントランジスタ、半導体装置、光ディスク等の製造工程においても、成膜前やレジスト塗布前の基板洗浄方法として適用することができ、高い洗浄効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、基板を所定の速度で回転させながら、基板表面に物理的な力を作用させる処理機構が複数取り付けられたアームを、その一端を軸として円弧状の軌跡で走査させ、物理的な力により基板表面の付着物を除去する基板洗浄方法において、複数の処理機構をアーム上において軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置し、軸から最も遠距離にある処理機構が基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査するようにしたので、基板の中心部付近と外周部の単位面積当たりの洗浄時間がほぼ等しくなり、外周部の洗浄不足が解消し、基板全面に均一な洗浄効果が得られた。
【００３８】
また、本発明を液晶表示装置の製造工程に適用することにより、従来の洗浄装置と同程度の装置コストで、基板全面に均一な洗浄効果が得られ、配線間や電極間の短絡に起因する表示欠陥の発生確率を低減でき、高生産性、高歩留まりで液晶表示装置を製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１である基板洗浄装置を示す模式図である。
【図２】 本発明の参考例１である基板洗浄装置の動作を説明する平面図である。
【図３】 本発明の参考例１である基板洗浄装置を示す模式図である。
【図４】 本発明の参考例１である基板洗浄装置の動作を説明する平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１である基板洗浄装置の動作を説明する平面図である。
【図６】 本発明の実施の形態１である基板洗浄装置を示す模式図である。
【図７】 本発明の実施の形態２におけるＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態３におけるＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板、２ アーム、
３、３ａ、３ｂ、３ｃ ブラシ、４、５、５ａ、５ｂ、５ｃ ノズル、
６ ガラス基板、７ 金属膜、８ ゲート電極及び配線、９ 共通配線、
１０ ゲート絶縁膜、１１ アモルファスシリコン膜、
１２ ｎ＋型アモルファスシリコン膜、１３ 画素電極、１４ 端子電極、
１５、１９、２０ コンタクトホール、１６ ソース電極及び配線、
１７ ドレイン電極、１８ 絶縁膜。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate cleaning method and a substrate cleaning apparatus used for a liquid crystal display device substrate, a semiconductor substrate, a photomask substrate, an optical disk substrate, and the like, a liquid crystal display device using the same, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventional,As a cleaning method for liquid crystal display substrates, semiconductor substrates, photomask substrates, optical disc substrates, etc., a processing mechanism that applies physical force to the substrate surface while rotating the substrate at a predetermined speed is generally attached. A substrate cleaning method is used in which the arm is scanned a plurality of times within a predetermined range on the substrate to remove deposits on the substrate surface. As the action of physical force, for example, high-pressure water jet, brush cleaning, ultrasonic cleaning, and the like are often used. In the high-pressure water jet, the cleaning liquid is jetted from the nozzle onto the substrate surface at a high pressure. In the brush cleaning, the surface of the substrate supplied with the cleaning liquid is rubbed while rotating a brush made of a hydrophilic material. In the ultrasonic cleaning, a cleaning liquid on which ultrasonic vibration is applied is jetted onto the substrate surface. In either method, while rotating the substrate at a predetermined speed, the arm to which the brush or nozzle is attached is scanned at a constant speed along an arc-shaped trajectory passing from the outer peripheral portion of the substrate to the central portion. The entire surface was cleaned.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional method in which the trajectory passing from the outer peripheral portion of the substrate to the central portion is scanned at a constant speed, the cleaning time for the vicinity of the central portion of the substrate and the outer peripheral portion is substantially the same. However, the outer periphery of the substrate is larger in area in proportion to the square of the radius from the center than in the vicinity of the center. That is, the cleaning time per unit area is shorter at the outer peripheral portion of the substrate than near the central portion. For this reason, insufficient cleaning occurs in the outer peripheral portion of the substrate. For example, the yield of the outer peripheral portion is reduced in the manufacturing process of the semiconductor device, and defective products are generated due to defects in the outer peripheral portion in the manufacturing process of the liquid crystal display device.
[0004]
For these reasons, in recent years, a method has been devised in which the cleaning effect is uniform in the vicinity of the central portion and the outer peripheral portion of the substrate. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-148295 proposes a method of increasing the cleaning effect of the outer peripheral portion by changing the scanning speed of the nozzle or brush near the central portion and the outer peripheral portion of the substrate. However, this method requires a control mechanism for changing the scanning speed, and there is a problem that the apparatus cost increases.
[0005]
The present invention has been made to solve the above problems, and can provide a uniform cleaning effect in the vicinity of the central portion and the outer peripheral portion of the substrate at an apparatus cost comparable to that of a conventional substrate cleaning apparatus. By providing a cleaning method and a substrate cleaning apparatus, and manufacturing a liquid crystal display device using this substrate cleaning method, the probability of display defects due to short circuits between wires and electrodes is reduced, and productivity and yield are reduced. The purpose is to improve.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The substrate cleaning method according to the present invention includes a processing mechanism that applies a physical force to the substrate surface while rotating the substrate to be cleaned at a predetermined speed.MultipleAttached armWith one end as an axis, an arc-shaped trajectoryA substrate cleaning method that scans and removes deposits on the substrate surface by physical force,The plurality of processing mechanisms are arranged at different positions on the arm at different distances from the axis so that the processing mechanism that is farthest from the axis scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate.It is a thing.
  The processing mechanism is a nozzle that injects one of gas, liquid, solid, and a mixture thereof onto the substrate surface.The
[0007]
The processing mechanism is a brush made of a hydrophilic material that rubs while rotating the substrate surface supplied with the liquid.The
[0008]
In addition, the substrate cleaning apparatus according to the present invention includes a rotation driving unit that rotates a substrate that is an object to be cleaned at a predetermined speed, and a plurality of nozzles that eject liquid onto the substrate surface.TakeAttached arm and this armTheWith one end ofCircleScanning means for scanning with an arcuate trajectory, and ultrasonic oscillation means for placing ultrasonic vibration of 20 kHz to 2 MHz on the liquid ejected from the nozzleThe plurality of nozzles are arranged at different positions on the arm at different distances from the axis, and the nozzle farthest from the axis is arranged at a position that scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate.Is.
[0009]
In addition, a rotation driving means for rotating the substrate to be cleaned at a predetermined speed, a nozzle for supplying a liquid to the substrate surface, and a plurality of brushes made of a hydrophilic materialTakeThe attached arm, the rotation driving means for rotating the brush, and the arm as an axis.CircleProvided with scanning means for scanning along an arcuate trajectoryThe plurality of brushes are arranged at different positions on the arm at different distances from the axis, and the brush farthest from the axis is arranged at a position that scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate.Is.
[0010]
In addition, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a switching element including a thin film transistor and a TFT array substrate having a display element controlled through the switching element.Vs.A method of manufacturing a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between counter electrode substrates,Either metal film, semiconductor film, or transparent conductive filmFormationDoA step of cleaning the previous substrate using the substrate cleaning method described in any of the above, and on the substrateAny of the aboveThe film is manufactured including the step of forming a film.
Furthermore, a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor and a display element controlled through the switching elementVs.A method of manufacturing a liquid crystal display device in which liquid crystal is sandwiched between counter electrode substrates,Either metal film, semiconductor film, or transparent conductive filmThe substrate on which the substrate is formed is manufactured using the substrate cleaning method according to any one of the above, and the step of forming a resist film on the substrate and exposing the substrate using a desired pattern mask. It is what I did.
[0011]
In addition, a liquid crystal display device according to the present invention is produced by using the method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of the above, and has an area of about 0.3 m.2That's it.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Reference example1.
Below, the present inventionReference exampleWill be described with reference to FIG.
FIG. 1 illustrates the present invention.Reference example1 is a schematic diagram illustrating a substrate cleaning apparatus 1, in which 1 is a substrate to be cleaned, such as a substrate such as a TFT array substrate, 2 is an arm that scans a predetermined range on the substrate 1, and 3 is an arm 2. A brush 4 made of a hydrophilic material such as nylon that is attached to the tip and rubs while rotating the surface of the substrate 1 is a nozzle that supplies pure water near the center of the substrate 1. BookReference exampleThe substrate cleaning apparatus according to 1 includes a rotation driving means for rotating the substrate 1 at a predetermined speed, a rotation driving means for rotating the brush, and a circle passing from the outer peripheral portion of the substrate 1 to the central portion with one end of the arm 2 as an axis. A scanning means (not shown) for scanning with an arcuate trajectory is provided, and a processing mechanism, in this case, a brush 3, applies physical force to the surface of the substrate 1 while rotating the substrate 1 at a predetermined speed. The attached arm 2 is scanned a plurality of times within a predetermined range on the substrate 1, and the physical force, here, the brush 3 rotates, and the surface of the substrate 1 is rubbed while the brush 3 is rotated. Is to be removed.
[0013]
BookReference exampleThe operation of the substrate cleaning apparatus will be described with reference to FIG. While the substrate 1 is rotated concentrically at a predetermined speed, a plurality of brushes 3 attached to the tip of the arm 2 are arranged along an arc-shaped locus passing from the outer periphery to the center of the substrate 1 as shown in FIG. After the scanning is performed once, the range shown in FIG. 2B is further scanned a plurality of times. At this time, the effect of removing deposits is improved by performing cleaning while applying pure water from the nozzle 4 toward the rotation center.
[0014]
Further, following the above brush cleaning, ultrasonic cleaning is performed by the substrate cleaning apparatus shown in FIG. In the figure, 5 is a nozzle that is attached to the tip of the arm 2 and injects pure water onto the surface of the substrate 1. In this cleaning apparatus, a rotation driving unit that rotates the substrate 1 at a predetermined speed and a scan that scans the arm 2 with an arc-shaped trajectory passing from the outer peripheral portion of the substrate 1 to the central portion with one end of the arm 2 as an axis. And ultrasonic oscillation means (both not shown) for applying ultrasonic vibration of 20 kHz to 2 MHz to pure water ejected from the nozzle 5, while rotating the substrate 1 at a predetermined speed, An arm 2 having a nozzle 5 for injecting pure water on one surface is scanned a plurality of times within a predetermined range on the substrate 1, and the substrate 1 is subjected to pure water on which oscillation of ultrasonic waves ejected from the nozzle 5 is placed. It removes surface deposits.
[0015]
Next, the operation will be described. Similar to the above brush cleaning, the substrate 1 is rotated concentrically at a predetermined speed, and the nozzle 5 attached to the tip of the arm 2 is moved from the outer periphery of the substrate 1 to the center as shown in FIG. After scanning a plurality of times with a circular trajectory passing therethrough, the range shown in FIG. 4B is further scanned a plurality of times. In this way, by performing a combination of brush cleaning and ultrasonic cleaning, it is possible to effectively remove deposits that could not be removed by the brush 3, re-deposits by the brush 3, and the like by ultrasonic cleaning.
[0016]
Since the area of the outer peripheral portion of the substrate 1 increases in proportion to the square of the radius from the center as compared with the vicinity of the central portion, when the vicinity of the central portion of the substrate and the outer peripheral portion are cleaned at a constant speed and the same number of scans, The cleaning time per unit area is smaller at the outer periphery of the substrate. Because of this, the bookReference exampleThen, since the number of scans of the brush 3 or the nozzle 5 is increased with respect to the outer peripheral portion rather than the vicinity of the central portion of the substrate 1, the cleaning time per unit area in the vicinity of the central portion of the substrate and the outer peripheral portion becomes substantially equal. A uniform cleaning effect was obtained on the entire surface. As a result, the lack of cleaning that has conventionally occurred at the outer peripheral portion of the substrate 1 has been solved, and the residue after cleaning can be reduced. Also bookReference exampleThe substrate cleaning apparatus according to No. 1 does not need to be equipped with a special mechanism such as speed control in the drive system, so that the cleaning effect can be improved with the same apparatus cost as the conventional substrate cleaning apparatus.
[0017]
Embodiment1.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.1It is a schematic diagram which shows the board | substrate cleaning apparatus by. In the figure, 3a, 3b and 3c are brushes made of a hydrophilic material such as nylon, for example, and the plurality of brushes 3a, 3b and 3c are attached to a single arm 2 at a predetermined interval and interlocked. To do. Further, the substrate cleaning apparatus according to the present embodiment includes a rotation driving unit that rotates the substrate 1 at a predetermined speed, a nozzle that supplies a liquid to the surface of the substrate 1, a rotation driving unit that rotates the brushes 3a, 3b, and 3c, and an arm 2. 1 is provided with scanning means (none of which is shown) for scanning the arm 2 with an arc-shaped trajectory passing from the outer peripheral portion of the substrate 1 to the central portion.The brushes 3a, 3b, and 3c are disposed on the arm 2 at different positions from the axis.In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0018]
The operation of the substrate cleaning apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, three brushes 3a, 3b, and 3c attached to the arm 2 at predetermined intervals while rotating the substrate 1 concentrically at a predetermined speed are removed from the outer periphery of the substrate 1, as shown in FIG. Scanning is performed a plurality of times along an arc-shaped locus passing through the center. At this time,Furthest away from the axis of arm 2The brush 3a scans the entire range from the center portion to the outer peripheral portion of the substrate 1, and the brush 3b does not pass the center portion of the substrate 1. Therefore, the brush 3c scans the peripheral range except for the vicinity of the center portion of the substrate 1. The outer peripheral portion is scanned further than the brush 3b. That is, the number of brushes that scan the outer peripheral portion is larger than that near the center of the substrate 1.
[0019]
Further, following the above brush cleaning, ultrasonic cleaning is performed by the substrate cleaning apparatus shown in FIG. In the figure, reference numerals 5a, 5b and 5c denote nozzles for injecting pure water onto the surface of the substrate 1, which are attached to a single arm 2 at a predetermined interval and interlocked. The pure water ejected from the nozzles 5a, 5b and 5c is subjected to ultrasonic vibration of 20 kHz to 2 MHz by an ultrasonic oscillation means (not shown). Other mechanisms are described aboveReference exampleThe description is omitted because it is the same as 1.
Next, the operation will be described. As shown in FIG. 6, three nozzles 5a, 5b, and 5c attached to the arm 2 at predetermined intervals while rotating the substrate 1 concentrically at a predetermined speed are formed from the outer periphery of the substrate 1, as shown in FIG. Scanning is performed a plurality of times along an arc-shaped locus passing through the center. At this time,Furthest away from the axis of arm 2The nozzle 5a scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate 1, and the nozzle 5b does not pass through the center of the substrate 1. Therefore, the nozzle 5a scans the peripheral range except for the vicinity of the center of the substrate 1, and the nozzle 5c The outer peripheral portion is scanned further than the nozzle 5b. That is, the number of nozzles that scan the outer peripheral portion is larger than that near the center portion of the substrate 1.
[0020]
In the present embodiment, by increasing the number of brushes or nozzles that scan the surface of the substrate 1 with respect to the outer periphery rather than the vicinity of the center of the substrate 1, the vicinity of the center of the substrate and the unit per unit area of the outer periphery. The cleaning time was almost equal, and a uniform cleaning effect was obtained on the entire surface of the substrate 1. As a result, the lack of cleaning that has conventionally occurred at the outer peripheral portion of the substrate 1 has been solved, and the residue after cleaning can be reduced. In addition, since the substrate cleaning apparatus according to the present embodiment does not require a special mechanism such as speed control to be attached to the drive system, the cleaning effect can be improved with the same apparatus cost as the conventional substrate cleaning apparatus.
[0021]
In the present embodiment, the number of brushes and nozzles attached to one arm 2 is three, but two or four or more may be used, and the same effect can be obtained if there are a plurality of brushes. Further, in the present embodiment, a plurality of brushes or nozzles are attached to and interlocked with one arm 2, but may be attached to a plurality of arms and driven independently.
[0022]
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a general substrate cleaning apparatus used in a manufacturing process of a liquid crystal display device has been described. However, the present embodiment has recently been applied to a manufacturing process of a semiconductor device or the like. The present invention can also be applied to a method of injecting pure water and gas in a mixed state from the nozzle onto the surface of the substrate 1, a method of injecting solids such as ice, and the like. That is, the substance ejected from the nozzle may be any of gas, liquid, solid and a mixture thereof, and the same effect can be obtained. In this embodiment, a nylon brush is used as the hydrophilic brush used for brush cleaning. However, a brush made of other hydrophilic material such as mohair or polyvinyl alcohol may be used.
[0023]
Reference example 2.
the aboveReference example 1And embodiment1Increases the number of brushes or nozzles, which is a processing mechanism that applies physical force to the substrate surface, or the number of scans with respect to the outer periphery rather than near the center of the substrate. The cleaning time per unit area of the portion was made substantially equal so that a uniform cleaning effect could be obtained on the entire surface of the substrate. BookReference exampleThen, instead of increasing the number of times of physical force action, the magnitude of the action itself is made larger with respect to the outer periphery than near the center of the substrate.Reference example 1And embodiment1The same effect is obtained.
[0024]
Below is the bookReference exampleAn example of the configuration and operation of the substrate cleaning apparatus will be described. BookReference exampleThe substrate cleaning apparatus according to the present invention has a rotation driving means for rotating a substrate to be cleaned at a predetermined speed, an arm attached with a nozzle for injecting liquid onto the substrate surface at one end, and the other end of the arm as an axis. A scanning unit that scans an arm along a trajectory on an arc passing from the outer peripheral portion of the substrate to the central portion, an ultrasonic oscillation unit that applies vibration of ultrasonic waves of 20 kHz to 2 MHz to the liquid ejected from the nozzle, and an ultrasonic oscillation unit It comprises control means for changing the oscillation output according to the range of the substrate scanned by the arm.
Next, the operation will be described. The substrate is rotated concentrically at a predetermined speed, and the nozzle attached to the tip of the arm is scanned a plurality of times with an arc-shaped trajectory passing from the outer peripheral portion of the substrate to the central portion, and ultrasonic waves of 20 kHz to 2 MHz are scanned on the substrate surface. The liquid with the vibration of is ejected to remove deposits. At this time, the output of the oscillation is made larger with respect to the outer peripheral portion than near the central portion of the substrate by the control means of the ultrasonic oscillating means.
[0025]
Thus, by increasing the magnitude of the action of the physical force on the substrate surface with respect to the outer periphery rather than near the center of the substrate, a uniform cleaning effect can be obtained over the entire surface of the substrate. As a result, the lack of cleaning that occurred on the outer periphery of the substrate was resolved, and the residue after cleaning could be reduced. BookReference exampleThen, as an action of physical force, the output of ultrasonic oscillation is made larger with respect to the outer periphery than near the center of the substrate, but the processing mechanism is, for example, a gas, a liquid, a solid, or a mixture thereof. In the case of a nozzle that is sprayed onto the substrate surface, a method may be used in which the flow rate of the gas, liquid, solid, and mixture thereof ejected from this nozzle is increased relative to the outer peripheral portion rather than the vicinity of the central portion of the substrate. Furthermore, by using a plurality of different processing mechanisms on the outer periphery of the substrate, the physical force is applied to the outer periphery rather than the vicinity of the center of the substrate.TheThe same effect can be obtained by this method.
[0026]
Embodiment2.
In general, a liquid crystal display device has a liquid crystal sandwiched between a TFT array substrate having a switching element including a thin film transistor and a display element controlled through the switching element, and a counter electrode substrate having a transparent electrode and a color filter. Become. This embodiment is the above embodiment1Is applied to the manufacturing process of the TFT array substrate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT array substrate using a channel etching type amorphous silicon thin film transistor according to the present embodiment. In the figure, 6 is a glass substrate which is a transparent insulating substrate, 7 is a metal film, 8 is a gate electrode and wiring, 9 is a common wiring, 10 is a gate insulating film made of a silicon nitride film, etc. 11 is an amorphous silicon film, 12 Is an n + type amorphous silicon film, 13 is a pixel electrode made of a transparent conductive film such as ITO, 14 is a terminal electrode, 15 is a contact hole, 16 is a source electrode and wiring, 17 is a drain electrode, 18 is a silicon nitride film, etc. Insulating films are shown respectively.
[0027]
A manufacturing method of the TFT array substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a metal film 7 such as, for example, Cr, Ta, Mo, or an Al alloy is formed on the surface of the glass substrate 6 by sputtering to a thickness of about 200 to 500 nm (FIG. 7A). Next, resist patterning is performed using a resist. Before applying this resist, the above-described embodiment is applied to the glass substrate 6 on which the metal film 7 is formed.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method. The substrate cleaning method of Embodiment 1 andIsWhile rotating the glass substrate 6, the brush or the arm on which a plurality of nozzles for spraying pure water loaded with ultrasonic vibrations are scanned is scanned, and the outer peripheral portion is scanned from the vicinity of the central portion of the glass substrate 6. To increase the number of nozzles. thisAccording to the cleaning method, insufficient cleaning of the outer peripheral portion of the glass substrate 6 is solved, and a uniform cleaning effect can be improved on the entire surface of the substrate. However, when the metal film 7 is an Al-based alloy, only the ultrasonic cleaning is performed because the film may be damaged by the brush.
[0028]
Next, the metal film 7 is etched to form a gate electrode and wiring 8, and further, a common wiring 9 as required (FIG. 7B). Subsequently, the gate insulating film 10, the amorphous silicon film 11, and the n + -type amorphous silicon film 12 made of a silicon nitride film are continuously formed by PCVD, for example, about 500 nm, 200 nm, and 50 nm, respectively (FIG. 7C). Further, in order to form a channel portion of the transistor, the amorphous silicon film 11 and the n + type amorphous silicon film 12 are patterned in an island shape (FIG. 7D). Also in this case, the above embodiment is applied to the surface of the n + type amorphous silicon film 12 before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method.
[0029]
Next, an ITO film is formed to a thickness of, for example, about 100 nm by sputtering, and the pixel electrode 13 and the terminal electrode 14 are formed by patterning. Also in this case, the above embodiment is applied to the ITO film surface before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method. Further, a contact hole 15 in the terminal portion is formed (FIG. 7 (e)).
Next, a metal film composed of a three-layer film having a lowermost layer of, for example, Cr or Ti of about 100 nm, a second layer of an Al-based alloy of about 300 nm, and an uppermost layer of about 50 nm of Cr is formed, patterned, and etched. . Also in this case, the above-described embodiment is applied to the surface of the three-layer film before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method. Thereafter, the n + type amorphous silicon film on the channel is removed by dry etching to form the source electrode, the wiring 16, and the drain electrode 17, and then the resist is removed (FIG. 7 (f)). Finally, in order to protect the TFT, it is covered with an insulating film 18 such as a silicon nitride film, and the insulating film 18 on the pixel electrode 13 and the terminal electrode 14 is removed (FIG. 7G). In this embodiment, a three-layer film is used as the source and drain materials. However, if no particular problem occurs in the wiring resistance, pixel electrode formation process, etc., a single-layer film such as Mo, Cr, Ti, or the lower layer is used. A double-layer film such as Cr or an upper-layer Al alloy may be used.
[0030]
As a result of producing the TFT array substrate by the manufacturing process as described above, the cleaning effect of the outer peripheral portion of the substrate is improved, and the gate metal film, channel, Display defects due to short-circuits between wires and electrodes due to pattern defects in the amorphous silicon film, pixel ITO film and source / drain metal film can be reduced, and high aperture ratio liquid crystal display devices can be produced with high productivity. It was possible to manufacture with a yield. In addition, this effect has an area of 0.3 m, which is often used in the manufacture of liquid crystal display devices recently.2It was more remarkable in the above large substrates.
[0031]
Embodiment3.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a TFT array substrate using a channel etching type amorphous silicon thin film transistor according to the present embodiment. In the figure, 19 and 20 are contact holes. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This embodiment is the above embodiment1'sThe substrate cleaning method described in the above embodiment2Is applied to the manufacturing process of a TFT array substrate having a different structure.
[0032]
A manufacturing method of the TFT array substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a metal film 7 such as Cr, Ta, Mo, or Al-based alloy is formed on the surface of the glass substrate 6 by sputtering to a thickness of about 200 to 500 nm (FIG. 8A). Next, resist patterning is performed using a resist. Before applying this resist, the above-described embodiment is applied to the glass substrate 6 on which the metal film 7 is formed.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method.thisAccording to the cleaning method, insufficient cleaning of the outer peripheral portion of the glass substrate 6 is solved, and a uniform cleaning effect can be improved on the entire surface of the substrate. However, when the metal film 7 is an Al-based alloy, only the ultrasonic cleaning is performed because the film may be damaged by the brush.
[0033]
Next, the metal film 7 is etched to form a gate electrode and wiring 8, and, if necessary, a common wiring 9 (FIG. 8B). Subsequently, the gate insulating film 10, the amorphous silicon film 11, and the n + -type amorphous silicon film 12 made of a silicon nitride film are continuously formed by PCVD, for example, about 500 nm, 200 nm, and 50 nm, respectively (FIG. 8C). Further, in order to form a channel portion of the transistor, the amorphous silicon film 11 and the n + type amorphous silicon film 12 are patterned in an island shape (FIG. 8D). Also in this case, the above embodiment is applied to the surface of the n + type amorphous silicon film 12 before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method.
[0034]
Next, a metal film composed of a three-layer film having a lowermost layer of, for example, Cr or Ti of about 100 nm, a second layer of an Al-based alloy of about 300 nm, and an uppermost layer of about 50 nm of Cr is formed, patterned, and etched. . Also in this case, the above-described embodiment is applied to the surface of the three-layer film before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method. Thereafter, the n + type amorphous silicon film on the channel is removed by dry etching to form the source electrode, the wiring 16, and the drain electrode 17, and then the resist is removed (FIG. 8E). In this embodiment, a three-layer film is used as the source and drain materials. However, if no particular problem occurs in the wiring resistance, pixel electrode formation process, etc., a single-layer film such as Mo, Cr, Ti, or the lower layer is used. A double-layer film such as Cr or an upper-layer Al alloy may be used.
[0035]
Next, the insulating film 18 such as a silicon nitride film 500 nm or an organic transparent film 1000 nm is covered, and the gate insulating film 10 and the insulating film 18 on the drain electrode and the terminal portion are removed to form contact holes 19 and 20 (FIG. 8 (f)). At this time, a photosensitive material may be used as the organic transparent film, and the contact holes 19 and 20 may be formed by photolithography. Further, an ITO film is formed to a thickness of, for example, about 100 nm by sputtering, and the pixel electrode 13 and the terminal electrode 14 are formed by patterning (FIG. 8G). Also in this case, the above-described embodiment is applied to the ITO film surface before applying the resist.1'sBrush cleaning and ultrasonic cleaning are performed by the substrate cleaning method.
As a result of producing the TFT array substrate by the manufacturing process as described above, the above embodiment2The same effect was obtained.
[0036]
The above embodiment2as well as3The above embodiment1'sAlthough an example in which the substrate cleaning method is applied to a manufacturing process of a TFT array substrate using a channel etch type amorphous silicon thin film transistor has been described, the substrate cleaning method and the substrate cleaning apparatus according to the present invention use a channel protection type amorphous silicon thin film transistor. Also in the manufacturing process of the TFT array substrate, other polysilicon transistors, semiconductor devices, optical disks, etc., it can be applied as a substrate cleaning method before film formation or resist coating, and a high cleaning effect is obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a processing mechanism that applies a physical force to the substrate surface while rotating the substrate at a predetermined speed.MultipleThe attached armWith one end as an axis, an arc-shaped trajectoryIn the substrate cleaning method of scanning and removing deposits on the substrate surface by physical force,A plurality of processing mechanisms are arranged at different positions on the arm at different distances from the axis so that the processing mechanism located farthest from the axis scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate.As a result, the cleaning time per unit area in the vicinity of the central portion of the substrate and that of the outer peripheral portion became substantially equal, and the lack of cleaning of the outer peripheral portion was eliminated, and a uniform cleaning effect was obtained over the entire surface of the substrate.
[0038]
In addition, by applying the present invention to the manufacturing process of a liquid crystal display device, a uniform cleaning effect can be obtained over the entire surface of the substrate at the same device cost as that of a conventional cleaning device, which is caused by a short circuit between wires or electrodes. The occurrence probability of display defects can be reduced, and a liquid crystal display device can be manufactured with high productivity and high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example1 is a schematic diagram illustrating a substrate cleaning apparatus 1.
FIG. 2 of the present inventionReference exampleFIG. 6 is a plan view for explaining the operation of the substrate cleaning apparatus 1.
FIG. 3 of the present inventionReference example1 is a schematic diagram illustrating a substrate cleaning apparatus 1.
FIG. 4 of the present inventionReference exampleFIG. 6 is a plan view for explaining the operation of the substrate cleaning apparatus 1.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.1It is a top view explaining operation | movement of the substrate cleaning apparatus which is.
FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.1It is a schematic diagram which shows the board | substrate cleaning apparatus which is.
FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.2It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the TFT array substrate in FIG.
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.3It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the TFT array substrate in FIG.
[Explanation of symbols]
1 substrate, 2 arms,
3, 3a, 3b, 3c brush, 4, 5, 5a, 5b, 5c nozzle,
6 glass substrate, 7 metal film, 8 gate electrode and wiring, 9 common wiring,
10 gate insulating film, 11 amorphous silicon film,
12 n + type amorphous silicon film, 13 pixel electrode, 14 terminal electrode,
15, 19, 20 contact hole, 16 source electrode and wiring,
17 Drain electrode, 18 Insulating film.

Claims (8)

被洗浄体である基板を所定の速度で回転させながら、上記基板表面に物理的な力を作用させる処理機構が複数取り付けられたアームをその一端を軸として円弧状の軌跡で走査させ、上記物理的な力により上記基板表面の付着物を除去する基板洗浄方法であって、
上記複数の処理機構は、上記アーム上において、上記軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、上記軸から最も遠距離にある上記処理機構が、上記基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査するようにしたことを特徴とする基板洗浄方法。While rotating the substrate to be cleaned at a predetermined speed, the arm having a plurality of processing mechanisms for applying a physical force to the substrate surface is scanned along an arc-shaped locus with one end as an axis, and the physical A substrate cleaning method for removing deposits on the surface of the substrate by an effective force,
The plurality of processing mechanisms are respectively arranged at different positions on the arm from the axis, and the processing mechanism that is farthest from the axis has a full range from the center to the outer periphery of the substrate. A substrate cleaning method characterized by scanning . 処理機構は、気体、液体、固体及びこれらの混合物のいずれかを基板表面に噴射するノズルであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。Processing mechanism is a gas, liquid, solid and any substrate cleaning method according to claim 1, wherein the Ah Turkey nozzle for injecting the substrate surface of these mixtures. 処理機構は、液体が供給された基板表面を回転しながら擦る親水性材料よりなるブラシであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄方法。Processing mechanism, the substrate cleaning method according to claim 1, wherein the brush der Turkey which liquid is made of hydrophilic material rubbing while rotating the supplied substrate surface. 被洗浄体である基板を所定の速度で回転させる回転駆動手段、
上記基板表面に液体を噴射する複数のノズルが取り付けられたアーム、
上記アームを、その一端を軸として円弧状の軌跡で走査させる走査手段、
上記ノズルから噴射される液体に２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの超音波の振動を乗せる超音波発振手段を備え、
上記複数のノズルは、上記アーム上において、上記軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、上記軸から最も遠距離にある上記ノズルが、上記基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査する位置に配置されたことを特徴とする基板洗浄装置。Rotation drive means for rotating the substrate to be cleaned at a predetermined speed,
Arms plurality of nozzle has been Ri attached preparative for ejecting a liquid on the substrate surface,
The arm, scanning means to the end of its a axis is scanned in a circle arc trajectory,
An ultrasonic oscillating means for placing an ultrasonic vibration of 20 kHz to 2 MHz on the liquid ejected from the nozzle ;
The plurality of nozzles are arranged at different positions on the arm at different distances from the axis, and the nozzle located farthest from the axis scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate. A substrate cleaning apparatus, which is disposed at a position . 被洗浄体である基板を所定の速度で回転させる回転駆動手段、
上記基板表面に液体を供給するノズル、
親水性材料よりなる複数のブラシが取り付けられたアーム、
上記複数のブラシをそれぞれ回転させる回転駆動手段、
上記アームを、その一端を軸として円弧状の軌跡で走査させる走査手段を備え、
上記複数のブラシは、上記アーム上において、上記軸からの距離が異なる位置にそれぞれ配置され、上記軸から最も遠距離にある上記ブラシが、上記基板の中心部から外周部にかけて全範囲を走査する位置に配置されたことを特徴とする基板洗浄装置。Rotation drive means for rotating the substrate to be cleaned at a predetermined speed,
A nozzle for supplying a liquid to the substrate surface;
Arms plurality of brushes made of a hydrophilic material was Ri attached taken,
Rotary drive means for rotating the plurality of brushes, respectively,
The arm comprises a scanning means for scanning the one end to the shaft by a circle arc trajectory,
The plurality of brushes are disposed on the arm at different positions from the axis, and the brush farthest from the axis scans the entire range from the center to the outer periphery of the substrate. A substrate cleaning apparatus, which is disposed at a position . 薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するＴＦＴアレイ基板と対向電極基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
金属膜、半導体膜、または透明導電膜のいずれかを形成する前の基板を、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を用いて洗浄する工程、
上記基板上に上記いずれかの膜を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A method of manufacturing a liquid crystal display device formed by sandwiching a liquid crystal between the TFT array substrate and the counter counter electrode substrate having a display element are controlled through the switching element and the switching element including a thin film transistor,
Metal film, a semiconductor film process previous substrate is cleaned using the substrate cleaning method according to any one of claims 1 to 3, or to form any of the transparent conductive film,
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising the step of forming any of the above films on the substrate. 薄膜トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有するＴＦＴアレイ基板と対向電極基板の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、
金属膜、半導体膜、または透明導電膜のいずれかが形成された基板を、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の基板洗浄方法を用いて洗浄する工程、
上記基板上にレジスト膜を形成し、所望のパターンマスクを用いて露光する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。A method of manufacturing a liquid crystal display device formed by sandwiching a liquid crystal between the TFT array substrate and the counter counter electrode substrate having a display element are controlled through the switching element and the switching element including a thin film transistor,
A step of cleaning the substrate on which any one of the metal film, the semiconductor film, and the transparent conductive film is formed using the substrate cleaning method according to any one of claims 1 to 3 .
A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a resist film on the substrate; and exposing using a desired pattern mask. 請求項６または請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法を用いて作成され、基板の面積が約０.３ｍ２以上であることを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device produced by the method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 6 or 7 , wherein the substrate has an area of about 0.3 m 2 or more.
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