JP4045214B2 - 表示素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラットパネルディスプレイに用いられる板状のガラス基板に形成された薄膜のエッチング処理あるいは洗浄処理に係り、特に基板を支持し、搬送するためのローラ跡がガラス基板の裏面に形成されることを抑制した表示素子の製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示素子の製造方法において、ガラス基板上に形成された薄膜、例えば非晶質シリコン膜や多結晶シリコン膜、更にはシリコン酸化膜等の半導体膜を所定の形状に加工するエッチング処理工程は、上記した薄膜の上に設けられたレジスト膜をマスクとして薄膜を溶液を用いてエッチング除去する工程である。また洗浄処理工程は上記薄膜に溶液を用いて表面の異物や汚染物を除去する工程である。ここで、溶液とはエッチングあるいは洗浄等の処理に用いられる薬液のことを意味する。
【０００３】
上記エッチング工程あるいは洗浄工程は溶液を用いた処理工程であり、ガラス基板を回転させながら、薬液、純水、窒素等をガラス基板上に供給して行うスピン方式が特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、ガラス基板の寸法が１ｍサイズであるような大型ガラス基板の場合には、ガラス基板をローラ上に搬送し、その状態でガラス基板上の薄膜に薬液、純水等を供給して処理を行う平流方式が例えば特許文献２または３に記載されている。
【０００５】
平流方式を用いる場合、ガラス基板表面に形成した薄膜をエッチング処理あるいは洗浄処理する際の薬液がガラス基板の裏面側にも回り込むため、予めガラス基板の裏面側にも薬液を出来るだけ均一になるように供給する場合が多い。そのため、薬液の供給を遮蔽してしまうガラス基板の支持部材を避けるようにノズルを配置することが一般的である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２８５２６号公報
【特許文献２】
特開平１０−７９３７１号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０３１９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術において、ガラス基板に形成した薄膜の表面を薬品を含む溶液を用いて処理する際、その溶液がガラス基板の裏面側に回りこみ、裏面側のガラスそのものを部分的に溶解する場合がある。特に、上記した処理がシリコン含有の半導体膜、例えばシリコン酸化膜をエッチングしてパターンを形成するようなエッチング工程である場合、溶液としてフッ化水素酸やフッ化アンモニウムを含有する溶液を用いるため、ガラス基板の裏面も同時にエッチングされる。
【０００８】
しかも、ガラス基板の裏面側のエッチング量は場所によって異なり、それがガラス基板に段差を形成することになる。このような状態で表示装置を構成した場合、上記した基板の段差が基板を透過する光を散乱させることを引き起こし、表示装置として重要な特性のひとつである表示特性の不均一なる致命的な欠陥を招くことになる。
【０００９】
従って、ガラス基板の表面に形成した半導体膜を薬品溶液を用いてエッチング処理を行う場合、半導体膜に供給した溶液がガラス基板の裏面側に回り込まないような機構を処理装置に設ける、あるいは、溶液を半導体膜への供給と同時にガラス基板の裏面側にも強制的に供給して均一な裏面エッチング処理を行う等の対策が考えられている。
【００１０】
しかしながら、発明者等の実験の結果によれば、ガラス基板の裏面側にも溶液を供給してもガラス基板の裏面とガラス基板を支持するための支持部材、例えば搬送用ローラとが接する位置に、いわゆるローラ跡と称されるエッチングむらが形成され、表示素子としての品質上に問題が生じていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、ガラス基板の一方の面に薄膜を形成し、このガラス基板の他方の面の少なくとも一部がガラス基板を支持して搬送するための支持部材の上に接するように配置して上記した薄膜を第１の溶液を用いて処理する際に、上記の支持部材の下方に配置したノズルから第２の溶液を支持部材に供給するようにした。この場合、ノズルの位置は支持部材の直下の位置であって、ノズルから第２の溶液が直接的に支持部材に供給される、もしくはこの位置から基板の搬送方向にずらした位置であって、基板と支持部材とが接する領域にノズルから第２の溶液が直接的に供給されるようにした。
【００１２】
ガラス基板上に形成される薄膜は少なくともシリコン酸化膜と、非晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜を備え、上記した薄膜の溶液を用いた処理がシリコン酸化膜のエッチング処理工程であることを代表とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００１３】
そして、第１の溶液と第２の溶液とが同一の溶液であって、少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含むようにした。また、第１の溶液と前記第２の溶液が異なるような場合には、例えば第１の溶液が少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含み、第２の溶液が純水であるようにした。
【００１４】
以上で説明した処理工程を経て作られる表示素子の製造装置として、一方の面に薄膜が形成されたガラス基板であって、このガラス基板の他方の面の少なくとも一部で接するように支持してこのガラス基板を搬送するための支持部材を備えた搬送手段と、ガラス基板を溶液も用いて処理するための処理槽と、処理槽内で上記の薄膜を処理する第１の溶液を供給するための溶液供給手段と、ガラス基板の他方の面の側であって、支持部材の下方に配置したノズルから支持部材に第２の溶液を供給するための第２の溶液供給手段とを具備するようにした。
【００１５】
ガラス基板上の薄膜を処理するための第１の溶液の供給方法は従来から良く行われている、例えばシャワー方式を用いて行われるが、第２の溶液の供給方法は課題である支持部材との接触跡が発生しないようにするために特別な工夫を行った。即ち、第２の溶液を供給する手段であるノズルは支持部材と同一の側であって、その直下に設置され、支持部材に対して直接的に第２の溶液を供給可能ならしめる位置に配置するようにした。また、第２の溶液を供給する手段として、支持部材とガラス基板の他方の面とが接する領域であって、ガラス基板の進行方向と反対の方向に向って第２の溶液が供給可能ならしめる位置にノズルを配置しても良い。即ち、支持部材の直下の位置から基板搬送方向にずれた位置であって、支持部材とガラス基板の他方の面とが接する領域に第２の溶液が直接的に供給されれば良い。
【００１６】
更には、ガラス基板の他方の面であって、ガラス基板の搬送方向に設置された支持部材の間であり、搬送方向に対して直交する方向であって、支持部材の間に第２の溶液を供給するためのノズルを配置し、このノズルから供給される第２の溶液が基板と支持部材とが接する領域に直接的に供給されるようにしても良い。
【００１７】
支持部材とノズルとの間隔、もしくは支持部材とガラス基板とが接する領域とノズルとの間隔は５〜１００ｍｍの範囲とした。第２の溶液の流量はいずれの場合もノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００１８】
上記のようにガラス基板上に形成した薄膜を薬品を含む溶液を用いて処理する場合、ガラス基板の裏面側であって、ガラス基板と接する支持部材を中心に薬液を供給することによって、いわゆるローラ痕を発生を抑制することが出来る。これによって、液晶表示素子や自発光表示素子の如き基板にガラス板を用いた表示装置の代表的な特性である表示品質を低下させることなくその生産が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施例を説明する前に、上記で説明した溶液を用いたエッチング工程におけるローラ跡の発生メカニズムを説明する。
図１はローラ跡の形成状況を調べるための実験手順を表している。尚、実験において溶液によって処理されるべき薄膜はシリコン酸化膜とするが、その処理によってガラス基板そのものも侵食されるのであれば、上記したシリコン酸化膜に限定されない。
【００２０】
先ず、（ａ）表面にシリコン酸化膜２及びレジストパターン３が形成されたガラス基板１をエッチング処理装置に投入する。次に、（ｂ）レジストパターン３をマスクとしてシリコン酸化膜２をエッチングするために、ガラス基板１の表面側にノズル４を介してフッ化水素またはフッ化アンモニウムを少なくとも含有するエッチング液７（第１の溶液）を供給する。
【００２１】
このとき、ガラス基板１の裏面側にも上記のエッチング液と同一の溶液８（第２の溶液）をノズル５を介して供給する。但し、第２の溶液８の供給方法は従来から良く行われている方法であって、均一なエッチングがなされるようにノズル５の配置や溶液８の供給量の最適化を行い、ガラス基板１を支えるための支持部材６に対して特に集中的に第２の溶液８を供給するものではない。
【００２２】
（ｃ）その後、レジストパターン３を除去してシリコン酸化膜２のエッチングが完了する。尚、図示していないが、エッチング終了後の純水洗浄や乾燥等の工程は従来良く知られた方法を用い、省略した。
【００２３】
上記の方法によって得られたガラス基板１を詳細に観察すると、ガラス基板１の裏面には第２の溶液（第１の溶液と同じ）によって引き起こされた不均一なエッチングむら９が観察された。しかも、そのエッチングむら９はガラス基板１の裏面と支持部材６（この場合、幅が約１０ｍｍ程度のローラを用いた）とが接する領域において顕著であって、以下、この痕跡をローラ跡９とする。
【００２４】
上記したローラ跡９の発生メカニズムを探るべく、ガラス基板の裏面側に供給した第２の溶液を回収してその溶液中の残留物を日立製作所製エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて分析した。その結果、検出されたスペクトルから溶液中の残留物はガラス基板１の成分であるアルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム等のフッ化物であることが判明した。
【００２５】
これから、ローラ跡９の発生メカニズムは次のように推測される。即ち、ガラス基板１の裏面側に供給した第２の溶液（ここではフッ化水素またはフッ化アンモニウム）がガラスそのものを僅かながらエッチングする。このとき、ガラスの成分であるシリコンはシリコンフッ化物となって溶液中に溶解するが、分析の結果明らかになったアルミニウム、カルシウム等のフッ化物は溶解度が小さいので溶液中に漂い、後に支持部材６であるローラに付着し、それがガラス基板１の搬送時にその裏面に転写する。
【００２６】
シリコン酸化膜２のエッチングがなされている間に、ガラス基板１の裏面も上記したフッ化物をマスクにしてエッチングが行われ、さらにガラス基板１の裏面に付着した不溶性のフッ化物はエッチング処理終了後の洗浄工程において除去されるので、ガラス基板１の裏面にはフッ化物がマスクとなった領域がエッチングされず、凸なる突起が残留することになる。
【００２７】
図２は上記したガラス基板１の裏面における突起部分を調べた結果である。図２（ａ）は突起部分の光学的顕微鏡写真であり、図２（ｂ）はその突起部分を横断するように段差計を用いて測定したプロファイルである。この結果から、突起の段差は２００ｎｍ前後であり、その大きさは一辺が数μｍの角柱もしくは角錐であった。
【００２８】
そして、上記した突起は支持部材であるローラが通過した領域にのみ形成されている。従って、ガラス基板の裏面におけるエッチングむらを引き起こす不溶性の残留物はローラを介してガラス基板の裏面に転写することが判明した。また、溶液による洗浄工程でも同様のメカニズムでローラ跡が発生する。
【００２９】
以上のことから、ガラス基板裏面のローラが接触した領域における突起の形成を抑制する、即ち、ローラ跡の発生を防止するためには、支持部材６であるローラに付着したフッ化物がガラス基板の裏面基板に転写される前に脱落させるか、またはガラス基板の裏面に付着した直後に除去することが効果的と考えられる。
【００３０】
以下、ローラ跡の発生原因である不溶性残留物のガラス基板への転写防止について説明する。
図３はガラス基板１の裏面（薄膜の形成されていないほうの面）に第２の溶液８を供給する方法について説明するための図である。ガラス基板１の表面に形成した薄膜及びそのエッチング方法は図１の場合と同様である。そして、ガラス基板１の裏面側において第２の溶液を供給する方法は、ノズル５からの第２の溶液８がより直接的に支持部材６であるところのローラに噴射されるようにローラ６とノズル５との位置関係を定めた。
【００３１】
具体的にはローラ６の直下の位置にノズル５を配置し、ノズル５から噴射される溶液の流量（１ノズル当り、０．３〜５リットル／分の範囲）及びノズル５と支持部材６との距離（５〜１００ｍｍの範囲）を変化させた。
【００３２】
図４は図３とは異なる溶液供給方法を説明するための図である。ガラス基板１の裏面に付着した不溶性の残留物を即座に除去するために、支持部材６とガラス基板１とが接する領域であって、ガラス基板１の搬送方向（図中の矢印の方向）と反対の方向に向って第２の溶液が供給されるようにノズル５（間隔が５〜１００ｍｍ）を配置した。具体的には、ノズル５はローラ６の直下の位置から基板１の搬送方向にずらした位置であって、基板１とローラ６とが接する領域にノズル５から第２の溶液が直接的に供給されるようにした。第２の溶液の流量はノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００３３】
図５は図３または図４に示した場合とはさらに異なる供給方法を説明するための図である。図４の場合との相違点はノズル５から噴射された第２の溶液が、隣接するローラ６の各々がガラス基板１の裏面と接する領域に供給されることである。図５の例では、基板１の搬送方向において隣接するローラ６を対象としているが、搬送方向に対して直交する方向（図５（ロ）の配置を参照）に配置されたローラ６を対象にしても良い。
いずれの場合においても、ひとつのノズルから２方向に第２の溶液が噴射されるようにノズル５の噴射孔が設けられている。ノズル５とローラ６との間隔は５〜１００ｍｍの範囲で、また、第２の溶液の流量はノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００３４】
その結果、図３〜図５に示したいずれの場合においても、第２の溶液８の流量及び支持部材６とノズル５との間隔が上記した範囲内であれば不溶性の残留物が支持部材６に付着することを効果的に防止することが出来る。また、ガラス基板の裏面に付着した残留物もまた効果的に除去することが出来、結果的にはローラ跡は観察されないことが判明した。特に、図５の例では、図４の場合と比較して必要なノズルの数が半分であっても同様の効果のあることが判明した。
【００３５】
尚、支持部材とノズルとの間隔が１００ｍｍ以上、あるいは、第２の溶液の流量が０．３リットル／分未満の場合、噴射される溶液の流速が小さいため残留物の除去効果が低減した。また、支持部材とノズルとの間隔が５ｍｍ未満の場合、第２の溶液が供給される領域が狭いので非能率的である。そして、第２の溶液の流量が５リットル／分以上の場合、通常1装置当たり１００〜２００個の支持部材が配置されているため、装置全体での使用流量は５００〜１０００リットル／分となって大掛かりな溶液供給設備を必要とするため、実用的ではない。
【００３６】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図６は液晶表示装置に用いられる多結晶シリコンＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造工程を概略的に示した図である。
先ず、（ａ）ガラス基板１上に非晶質シリコン膜１０ａ（膜厚１０〜１００ｎｍ）を良く知られたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成したのち、エキシマレーザ等を用いてこの非晶質シリコン膜１０ａを結晶化させ、多結晶シリコン膜１０ｂを形成する。
次に、（ｂ）多結晶シリコン膜１０ｂを所定の大きさに加工した後、この多結晶シリコン膜１０ｂ上にゲート絶縁膜１１（シリコン酸化膜、膜厚約１００ｎｍ）を通常の良く知られた方法、例えばプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成する。
【００３７】
そして、（ｃ）ゲート絶縁膜１１上にパターン化されたゲート電極１２を形成した後、このゲート電極１２をマスクとして多結晶シリコン膜１０ｂにイオン打ち込みを行って、ソース領域１４／チャネル領域１３／ドレイン領域１５を形成する。
【００３８】
（ｄ）その後、ゲート電極１２を含むゲート絶縁膜１１上に層間絶縁膜（例えば、プラズマＴＥＯＳ膜、膜厚５００ｎｍ）１６を形成した後、コンタクト穴１７を薬液を含む溶液を用いて形成し、そのコンタクト穴１７に金属材料を埋め込むことによってソース領域１４及びドレイン領域１５との電気的な接続を行う。そして、更に層間絶縁膜（例えば、シリコン窒化膜、膜厚５００ｎｍ）１８及びＩＴＯ電極１９を形成して多結晶シリコンＴＦＴが完成する。
【００３９】
ここで、ゲート絶縁膜１１や層間絶縁膜１６には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いられることが多い。そして、これらの層にコンタクト穴１７をウエットプロセスを用いて形成する場合、フッ化水素またはフッ化アンモニウムを含有するエッチング液が用いられる。この工程に、上記した本願発明を適用した。
【００４０】
図７は上記したエッチングを行うための処理装置の概要を説明するための図である。ガラス基板１として７３０×９２０ｍｍ２の基板を用いた。第１槽はローダ部であり、ガラス基板１は平流し方式によって支持部材６（この場合、ローラを用いた）の上を搬送される。第２槽はエキシマＵＶランプにより基板表面に紫外線照射する部分であって、ガラス基板１上の有機汚染物質が除去される。
【００４１】
そして、第３槽はエッチング処理槽であって、第１の溶液７を溶液タンク２１からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してからガラス基板上の薄膜（図示せず。この場合はシリコン酸化膜である）にノズル４から供給し、薄膜のエッチングを行う。このとき、ガラス基板１の裏面側にも同様に第２の溶液を溶液タンク２１からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してから供給し、不溶性の残留物をガラス基板裏面に付着させないようにした。図７において、ノズル５の配置は図３で述べた場合と同様であって、第２の溶液がより直接的に支持部材６であるローラに噴射されるようにした。
【００４２】
第４槽は第３槽で使用したエッチング液（第１の溶液及び第２の溶液）を除去するための洗浄領域であって、ガラス基板１の両面に純水を純水タンク２４からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してからバブルジェット（登録商標）スプレに供給し、洗浄を行った。第５槽は乾燥のためのエアナイフ槽であり、第６槽はアンローダ部である。
【００４３】
ここで、第３槽におけるノズル５の数は、ガラス基板１の全面積に対して基板の長尺方向（搬送方向）に２０個づつを均等配置し、短尺方向に５個づつを均等配置した（計１００個）。また、ノズル５と搬送ローラ６との間隔及び１ノズルあたりの第２の溶液の流量を図３に示した検討結果を参考にして、夫々２〜１３０ｍｍ、０．１〜７リットル／分の範囲で変化させ、そのときのローラ跡の有無を良く知られた投光機を用いて目視観察した。そして、ガラス基板（７３０×９２０ｍｍ２）の裏面に観察されるローラ跡の本数が０本であればＯＫ（判定：○）とし、長さを問わず１本以上が観察されたときはＮＧ（判定：×）と評価した。尚、比較例として、ノズル５の位置を図１のように配置し（従来技術）、第２の溶液が直接的に支持部材に供給されない状態で行った。
【００４４】
【表１】
【００４５】
その結果を表１に纏めて示す。表１の（１）から明らかのように、図３で述べた実験結果同様にノズル５と搬送ローラ６との間隔５〜１００ｍｍの範囲であれば、また、１ノズルあたりの第２の溶液の流量が０．３〜５リットル／分の範囲であればガラス基板裏面におけるローラ跡の数は０本であることがわかる。そして、このような状態でのガラス基板を用いて液晶表示装置を作製した場合、表示特性に悪影響を及ぼすことはなかった。
尚、ノズル５と搬送ローラ６との間隔あるいは１ノズルあたりの第２の溶液の流量が上記した範囲を外れた場合、ローラ跡の発生する本数が急激に増加した。また、従来のように、第２の溶液を積極的に支持部材に供給しない場合には、不溶性の残留物を基板裏面から除去することが極めて困難であることが判った。
【００４６】
ところで、上記の実験においてガラス基板の裏面に第２の溶液をノズルからシャワー状に供給したが、スリット形状のノズルを用いてカーテン状に供給しても構わない。
【００４７】
（実施例２）
エッチング処理に用いたガラス基板、処理用の薄膜、エッチング処理装置及びエッチング条件等は実施例１の場合と同様である。実施例１と異なることは第２の溶液の供給方法であって、実施例２では図４の方法を用いた。即ち、ガラス基板１の裏面に付着した不溶性の残留物を即座に除去するために、支持部材６とガラス基板１の裏面（薄膜の形成されていない面）とが接する領域であって、かつ、ガラス基板１の搬送方向（図中の矢印の方向）に対して反対の方向に向って第２の溶液が噴霧されるように配置されたノズルから第２の溶液の供給がなされるようにした。
【００４８】
その結果を表１の（２）に纏めて示した。ガラス基板裏面に不溶性の残留物が搬送用のローラから転写されても即座に除去することによって、実施例1の場合と同様にローラ跡の発生を抑制することが出来た。
【００４９】
（実施例３）
エッチング処理に用いたガラス基板、処理用の薄膜、エッチング処理装置及びエッチング条件等は実施例１の場合と同様である。実施例１と異なることは第２の溶液の供給方法であって、実施例３では図５の方法を用いた。即ち、ガラス基板１の搬送方向であって、ノズル５は支持部材６の下方に位置するが、隣接する支持部材６との間にノズル５を配置した。そして、ノズル５から噴射される第２の溶液は隣接する支持部材６の各々がガラス基板１の裏面と接する領域に供給されるようにした。隣接した２つの支持部材６の間に配置されたノズル５（ノズルと支持部材との間隔が５〜１００ｍｍ）の位置は２つの支持部材６の中央が好ましい。
【００５０】
その結果を表１の（３）に纏めて示した。ガラス基板裏面に不溶性の残留物が搬送用のローラから転写されても即座に除去することによって、実施例２の場合と同様にローラ跡の発生を抑制することが出来た。また、ノズルの数が実施例２の場合の半分であっても同様の効果のあることから、装置全体として第２の溶液の供給量を１／２に減らすことが可能である。
【００５１】
（実施例４）
実施例１と異なることはガラス基板上に形成されたシリコン酸化膜のエッチングの用いられる第１の溶液（フッ化水素水またはフッ化アンモニウム溶液）とガラス基板裏面の支持部材に供給する第２の溶液とが異なる場合である。具体的には、第２に溶液として純水を用いた。
これを実現するためエッチング処理装置として図８の装置を用いた、実施例１と異なることは第１の溶液（フッ化水素水またはフッ化アンモニウム溶液）とガラス基板裏面の支持部材に供給する第２の溶液（純水）に対して、各々専用の溶液タンク、ポンプ、フィルタ等の供給手段が設置されている点である。エッチング条件等は実施例１の場合と同等である。
【００５２】
その結果、実施例１の場合と同様に、純水を直接、かつ、積極的に支持部材であるローラに供給することによって、ガラス基板の表面側に供給した第１の溶液が基板裏面側に回り込んで基板の一部をエッチングし、その際に形成される不溶性の残留物を効果的に除去することが出来る。
【００５３】
ノズル５と搬送ローラ６との間隔５〜１００ｍｍの範囲であれば、また、１ノズルあたりの第２の溶液の流量が０．３〜５リットル／分の範囲であればガラス基板裏面におけるローラ跡の数は０本であった。
【００５４】
（実施例５）
実施例１で述べた方法を図６（ｄ）層間絶縁膜１８の形成後に行われるコンタクト穴２０の形成工程に適用した。第１及び第２の溶液の種類や供給方法、供給条件等は実施例１の場合と同様である。
その結果、実施例１で説明した場合とほぼ同様の効果が得られた。
【００５５】
（実施例６）
ガラス基板１の上に薄膜を形成する前の状態、即ち、ガラス基板自身の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ガラス基板の表面側及び裏面側の支持部材に供給する溶液はフッ化水素水とした。洗浄には図７で述べた装置を用いた。
【００５６】
その結果、基板洗浄の段階でもガラス自身を溶解させる溶液を使用する限り、不溶性の残留物が形成される。しかしながら、それらがガラス基板に裏面に転写される前に、もしくは転写されても即座に除去されればローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５７】
（実施例７）
非晶質シリコン膜１０ａ成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５８】
（実施例８）
多結晶シリコン膜１０ｂの洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５９】
（実施例９）
ゲート絶縁膜１１成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ゲート絶縁膜１２には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６０】
（実施例１０）
ゲート電極１２形成後、ゲート絶縁膜１１表面の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ゲート絶縁膜１１には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６１】
（実施例１１）
層間絶縁膜１６成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。層間絶縁膜１６には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６２】
（実施例１２）
図９は代表的な非晶質シリコンＴＦＴの断面素子構造である。ガラス基板１の上にゲート電極２７、ゲート絶縁膜２８、非晶質シリコン膜２９が良く知られた方法を用いて順次形成された後、非晶質シリコン膜２９を所定の形状に加工してソース電極３０及びドレイン電極３１が形成される。そして、非晶質シリコン膜２９及びソース電極３０及びドレイン電極３１を覆うように保護膜３２が形成され、この保護膜３２にドレイン電極３１とのコンタクトを行うためのコンタクト穴３３を介してＩＴＯ電極３４が形成されて非晶質シリコンＴＦＴが完成する。
【００６３】
ゲート絶縁膜２８あるいは保護膜３２にはシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が用いられ、コンタクト穴３３の形成がウエットプロセスを用いて行われることも多い。そこで、上記した保護膜３２にコンタクト穴３３を実施例１で説明した方法で形成した。その結果、コンタクト穴３３の形成時に不溶性の残留物の発生が認められたが、ガラス基板１の裏面にローラ跡として形成されることは確認されなかった。
【００６４】
（実施例１３）
図１０は代表的な有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイの断面素子構造である。ガラス基板１上の多結晶シリコン膜１０ｂからＩＴＯ電極１９の形成までは図６と同様であり、この上に絶縁膜３５が形成される。絶縁膜３５にＩＴＯ電極１９とコンタクトを行うためのコンタクト穴を形成し、その位置に有機ＥＬ層３６が形成され、ついで陰極３７が形成され、さらに封止キャップ３８で封止され有機ＥＬディスプレイが完成する。
【００６５】
絶縁膜３５にはシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が用いられ、コンタクト穴の形成がウエットプロセスを用いて行われることも多い。
そこで、上記した絶縁膜３５にコンタクト穴を実施例１で説明した方法で形成した。その結果、コンタクト穴の形成時に不溶性の残留物の発生が認められたが、ガラス基板１の裏面にローラ跡として形成されることは確認されなかった。
【００６６】
また、以上の実施例１から実施例１３では支持部材６としてローラを用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、基板を平流し方式で搬送できればベルト等を用いてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上で説明したように、ガラス基板を溶解させる溶液を用いて処理を行う際に、溶液と反応した不溶性の残留物がガラス基板に付着することを抑制することによって、ガラス基板を支えるために生じるローラ跡が基板裏面に形成されることを効果的に抑制することが出来る。その結果、ガラス基板を用いた表示素子の表示特性が損なわれることを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス基板の裏面におけるローラ跡発生のメカニズムを説明するための図である。
【図２】ガラス基板のエッチングにより発生するローラ跡の形状を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための図である。
【図４】本発明の別の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例を説明するための図である。
【図６】多結晶シリコンＴＦＴ素子の製造工程を説明するための工程図である。
【図７】本発明の製造装置の概要を説明するための図である。
【図８】本発明の他の製造装置の概要を説明するための図である。
【図９】代表的な非晶質シリコンＴＦＴ素子を説明するための断面図である。
【図１０】代表的な有機ＥＬディスプレイ素子を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…シリコン酸化膜、３…レジスタパターン、４、５…ノズル、６…支持部材、７…第１の溶液、８…第２の溶液、９…ガラス基板裏面における凹凸（ローラ跡）１０ａ…非晶質シリコン膜、１０ｂ…多結晶シリコン膜、１１…ゲート絶縁膜、１２…ゲート電極、１３…チャネル領域、１４…ソース領域、１５…ドレイン領域、１６、１８…層間絶縁膜、１７、２０…コンタクト穴、１９…ＩＴＯ電極、２１…溶液タンク、２２…ポンプ、２３…フィルタ、２４…純水タンク、２５…第１の溶液のタンク、２６…第２の溶液のタンク、２７…ゲート電極、２８…ゲート絶縁膜、２９…非晶質シリコン膜、３０…ソース電極、３１…ドレイン電極、３２…保護膜、３３…コンタクト穴、３４…ＩＴＯ電極、３５…絶縁膜、３６…有機ＥＬ層、３７…陰極、３８…封止キャップ
【発明の属する技術分野】
本発明はフラットパネルディスプレイに用いられる板状のガラス基板に形成された薄膜のエッチング処理あるいは洗浄処理に係り、特に基板を支持し、搬送するためのローラ跡がガラス基板の裏面に形成されることを抑制した表示素子の製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示素子の製造方法において、ガラス基板上に形成された薄膜、例えば非晶質シリコン膜や多結晶シリコン膜、更にはシリコン酸化膜等の半導体膜を所定の形状に加工するエッチング処理工程は、上記した薄膜の上に設けられたレジスト膜をマスクとして薄膜を溶液を用いてエッチング除去する工程である。また洗浄処理工程は上記薄膜に溶液を用いて表面の異物や汚染物を除去する工程である。ここで、溶液とはエッチングあるいは洗浄等の処理に用いられる薬液のことを意味する。
【０００３】
上記エッチング工程あるいは洗浄工程は溶液を用いた処理工程であり、ガラス基板を回転させながら、薬液、純水、窒素等をガラス基板上に供給して行うスピン方式が特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、ガラス基板の寸法が１ｍサイズであるような大型ガラス基板の場合には、ガラス基板をローラ上に搬送し、その状態でガラス基板上の薄膜に薬液、純水等を供給して処理を行う平流方式が例えば特許文献２または３に記載されている。
【０００５】
平流方式を用いる場合、ガラス基板表面に形成した薄膜をエッチング処理あるいは洗浄処理する際の薬液がガラス基板の裏面側にも回り込むため、予めガラス基板の裏面側にも薬液を出来るだけ均一になるように供給する場合が多い。そのため、薬液の供給を遮蔽してしまうガラス基板の支持部材を避けるようにノズルを配置することが一般的である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２８５２６号公報
【特許文献２】
特開平１０−７９３７１号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０３１９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術において、ガラス基板に形成した薄膜の表面を薬品を含む溶液を用いて処理する際、その溶液がガラス基板の裏面側に回りこみ、裏面側のガラスそのものを部分的に溶解する場合がある。特に、上記した処理がシリコン含有の半導体膜、例えばシリコン酸化膜をエッチングしてパターンを形成するようなエッチング工程である場合、溶液としてフッ化水素酸やフッ化アンモニウムを含有する溶液を用いるため、ガラス基板の裏面も同時にエッチングされる。
【０００８】
しかも、ガラス基板の裏面側のエッチング量は場所によって異なり、それがガラス基板に段差を形成することになる。このような状態で表示装置を構成した場合、上記した基板の段差が基板を透過する光を散乱させることを引き起こし、表示装置として重要な特性のひとつである表示特性の不均一なる致命的な欠陥を招くことになる。
【０００９】
従って、ガラス基板の表面に形成した半導体膜を薬品溶液を用いてエッチング処理を行う場合、半導体膜に供給した溶液がガラス基板の裏面側に回り込まないような機構を処理装置に設ける、あるいは、溶液を半導体膜への供給と同時にガラス基板の裏面側にも強制的に供給して均一な裏面エッチング処理を行う等の対策が考えられている。
【００１０】
しかしながら、発明者等の実験の結果によれば、ガラス基板の裏面側にも溶液を供給してもガラス基板の裏面とガラス基板を支持するための支持部材、例えば搬送用ローラとが接する位置に、いわゆるローラ跡と称されるエッチングむらが形成され、表示素子としての品質上に問題が生じていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、ガラス基板の一方の面に薄膜を形成し、このガラス基板の他方の面の少なくとも一部がガラス基板を支持して搬送するための支持部材の上に接するように配置して上記した薄膜を第１の溶液を用いて処理する際に、上記の支持部材の下方に配置したノズルから第２の溶液を支持部材に供給するようにした。この場合、ノズルの位置は支持部材の直下の位置であって、ノズルから第２の溶液が直接的に支持部材に供給される、もしくはこの位置から基板の搬送方向にずらした位置であって、基板と支持部材とが接する領域にノズルから第２の溶液が直接的に供給されるようにした。
【００１２】
ガラス基板上に形成される薄膜は少なくともシリコン酸化膜と、非晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜を備え、上記した薄膜の溶液を用いた処理がシリコン酸化膜のエッチング処理工程であることを代表とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００１３】
そして、第１の溶液と第２の溶液とが同一の溶液であって、少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含むようにした。また、第１の溶液と前記第２の溶液が異なるような場合には、例えば第１の溶液が少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含み、第２の溶液が純水であるようにした。
【００１４】
以上で説明した処理工程を経て作られる表示素子の製造装置として、一方の面に薄膜が形成されたガラス基板であって、このガラス基板の他方の面の少なくとも一部で接するように支持してこのガラス基板を搬送するための支持部材を備えた搬送手段と、ガラス基板を溶液も用いて処理するための処理槽と、処理槽内で上記の薄膜を処理する第１の溶液を供給するための溶液供給手段と、ガラス基板の他方の面の側であって、支持部材の下方に配置したノズルから支持部材に第２の溶液を供給するための第２の溶液供給手段とを具備するようにした。
【００１５】
ガラス基板上の薄膜を処理するための第１の溶液の供給方法は従来から良く行われている、例えばシャワー方式を用いて行われるが、第２の溶液の供給方法は課題である支持部材との接触跡が発生しないようにするために特別な工夫を行った。即ち、第２の溶液を供給する手段であるノズルは支持部材と同一の側であって、その直下に設置され、支持部材に対して直接的に第２の溶液を供給可能ならしめる位置に配置するようにした。また、第２の溶液を供給する手段として、支持部材とガラス基板の他方の面とが接する領域であって、ガラス基板の進行方向と反対の方向に向って第２の溶液が供給可能ならしめる位置にノズルを配置しても良い。即ち、支持部材の直下の位置から基板搬送方向にずれた位置であって、支持部材とガラス基板の他方の面とが接する領域に第２の溶液が直接的に供給されれば良い。
【００１６】
更には、ガラス基板の他方の面であって、ガラス基板の搬送方向に設置された支持部材の間であり、搬送方向に対して直交する方向であって、支持部材の間に第２の溶液を供給するためのノズルを配置し、このノズルから供給される第２の溶液が基板と支持部材とが接する領域に直接的に供給されるようにしても良い。
【００１７】
支持部材とノズルとの間隔、もしくは支持部材とガラス基板とが接する領域とノズルとの間隔は５〜１００ｍｍの範囲とした。第２の溶液の流量はいずれの場合もノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００１８】
上記のようにガラス基板上に形成した薄膜を薬品を含む溶液を用いて処理する場合、ガラス基板の裏面側であって、ガラス基板と接する支持部材を中心に薬液を供給することによって、いわゆるローラ痕を発生を抑制することが出来る。これによって、液晶表示素子や自発光表示素子の如き基板にガラス板を用いた表示装置の代表的な特性である表示品質を低下させることなくその生産が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施例を説明する前に、上記で説明した溶液を用いたエッチング工程におけるローラ跡の発生メカニズムを説明する。
図１はローラ跡の形成状況を調べるための実験手順を表している。尚、実験において溶液によって処理されるべき薄膜はシリコン酸化膜とするが、その処理によってガラス基板そのものも侵食されるのであれば、上記したシリコン酸化膜に限定されない。
【００２０】
先ず、（ａ）表面にシリコン酸化膜２及びレジストパターン３が形成されたガラス基板１をエッチング処理装置に投入する。次に、（ｂ）レジストパターン３をマスクとしてシリコン酸化膜２をエッチングするために、ガラス基板１の表面側にノズル４を介してフッ化水素またはフッ化アンモニウムを少なくとも含有するエッチング液７（第１の溶液）を供給する。
【００２１】
このとき、ガラス基板１の裏面側にも上記のエッチング液と同一の溶液８（第２の溶液）をノズル５を介して供給する。但し、第２の溶液８の供給方法は従来から良く行われている方法であって、均一なエッチングがなされるようにノズル５の配置や溶液８の供給量の最適化を行い、ガラス基板１を支えるための支持部材６に対して特に集中的に第２の溶液８を供給するものではない。
【００２２】
（ｃ）その後、レジストパターン３を除去してシリコン酸化膜２のエッチングが完了する。尚、図示していないが、エッチング終了後の純水洗浄や乾燥等の工程は従来良く知られた方法を用い、省略した。
【００２３】
上記の方法によって得られたガラス基板１を詳細に観察すると、ガラス基板１の裏面には第２の溶液（第１の溶液と同じ）によって引き起こされた不均一なエッチングむら９が観察された。しかも、そのエッチングむら９はガラス基板１の裏面と支持部材６（この場合、幅が約１０ｍｍ程度のローラを用いた）とが接する領域において顕著であって、以下、この痕跡をローラ跡９とする。
【００２４】
上記したローラ跡９の発生メカニズムを探るべく、ガラス基板の裏面側に供給した第２の溶液を回収してその溶液中の残留物を日立製作所製エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて分析した。その結果、検出されたスペクトルから溶液中の残留物はガラス基板１の成分であるアルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム等のフッ化物であることが判明した。
【００２５】
これから、ローラ跡９の発生メカニズムは次のように推測される。即ち、ガラス基板１の裏面側に供給した第２の溶液（ここではフッ化水素またはフッ化アンモニウム）がガラスそのものを僅かながらエッチングする。このとき、ガラスの成分であるシリコンはシリコンフッ化物となって溶液中に溶解するが、分析の結果明らかになったアルミニウム、カルシウム等のフッ化物は溶解度が小さいので溶液中に漂い、後に支持部材６であるローラに付着し、それがガラス基板１の搬送時にその裏面に転写する。
【００２６】
シリコン酸化膜２のエッチングがなされている間に、ガラス基板１の裏面も上記したフッ化物をマスクにしてエッチングが行われ、さらにガラス基板１の裏面に付着した不溶性のフッ化物はエッチング処理終了後の洗浄工程において除去されるので、ガラス基板１の裏面にはフッ化物がマスクとなった領域がエッチングされず、凸なる突起が残留することになる。
【００２７】
図２は上記したガラス基板１の裏面における突起部分を調べた結果である。図２（ａ）は突起部分の光学的顕微鏡写真であり、図２（ｂ）はその突起部分を横断するように段差計を用いて測定したプロファイルである。この結果から、突起の段差は２００ｎｍ前後であり、その大きさは一辺が数μｍの角柱もしくは角錐であった。
【００２８】
そして、上記した突起は支持部材であるローラが通過した領域にのみ形成されている。従って、ガラス基板の裏面におけるエッチングむらを引き起こす不溶性の残留物はローラを介してガラス基板の裏面に転写することが判明した。また、溶液による洗浄工程でも同様のメカニズムでローラ跡が発生する。
【００２９】
以上のことから、ガラス基板裏面のローラが接触した領域における突起の形成を抑制する、即ち、ローラ跡の発生を防止するためには、支持部材６であるローラに付着したフッ化物がガラス基板の裏面基板に転写される前に脱落させるか、またはガラス基板の裏面に付着した直後に除去することが効果的と考えられる。
【００３０】
以下、ローラ跡の発生原因である不溶性残留物のガラス基板への転写防止について説明する。
図３はガラス基板１の裏面（薄膜の形成されていないほうの面）に第２の溶液８を供給する方法について説明するための図である。ガラス基板１の表面に形成した薄膜及びそのエッチング方法は図１の場合と同様である。そして、ガラス基板１の裏面側において第２の溶液を供給する方法は、ノズル５からの第２の溶液８がより直接的に支持部材６であるところのローラに噴射されるようにローラ６とノズル５との位置関係を定めた。
【００３１】
具体的にはローラ６の直下の位置にノズル５を配置し、ノズル５から噴射される溶液の流量（１ノズル当り、０．３〜５リットル／分の範囲）及びノズル５と支持部材６との距離（５〜１００ｍｍの範囲）を変化させた。
【００３２】
図４は図３とは異なる溶液供給方法を説明するための図である。ガラス基板１の裏面に付着した不溶性の残留物を即座に除去するために、支持部材６とガラス基板１とが接する領域であって、ガラス基板１の搬送方向（図中の矢印の方向）と反対の方向に向って第２の溶液が供給されるようにノズル５（間隔が５〜１００ｍｍ）を配置した。具体的には、ノズル５はローラ６の直下の位置から基板１の搬送方向にずらした位置であって、基板１とローラ６とが接する領域にノズル５から第２の溶液が直接的に供給されるようにした。第２の溶液の流量はノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００３３】
図５は図３または図４に示した場合とはさらに異なる供給方法を説明するための図である。図４の場合との相違点はノズル５から噴射された第２の溶液が、隣接するローラ６の各々がガラス基板１の裏面と接する領域に供給されることである。図５の例では、基板１の搬送方向において隣接するローラ６を対象としているが、搬送方向に対して直交する方向（図５（ロ）の配置を参照）に配置されたローラ６を対象にしても良い。
いずれの場合においても、ひとつのノズルから２方向に第２の溶液が噴射されるようにノズル５の噴射孔が設けられている。ノズル５とローラ６との間隔は５〜１００ｍｍの範囲で、また、第２の溶液の流量はノズル単位で毎分０．３〜５リットルの範囲で変化させた。
【００３４】
その結果、図３〜図５に示したいずれの場合においても、第２の溶液８の流量及び支持部材６とノズル５との間隔が上記した範囲内であれば不溶性の残留物が支持部材６に付着することを効果的に防止することが出来る。また、ガラス基板の裏面に付着した残留物もまた効果的に除去することが出来、結果的にはローラ跡は観察されないことが判明した。特に、図５の例では、図４の場合と比較して必要なノズルの数が半分であっても同様の効果のあることが判明した。
【００３５】
尚、支持部材とノズルとの間隔が１００ｍｍ以上、あるいは、第２の溶液の流量が０．３リットル／分未満の場合、噴射される溶液の流速が小さいため残留物の除去効果が低減した。また、支持部材とノズルとの間隔が５ｍｍ未満の場合、第２の溶液が供給される領域が狭いので非能率的である。そして、第２の溶液の流量が５リットル／分以上の場合、通常1装置当たり１００〜２００個の支持部材が配置されているため、装置全体での使用流量は５００〜１０００リットル／分となって大掛かりな溶液供給設備を必要とするため、実用的ではない。
【００３６】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施例１）
図６は液晶表示装置に用いられる多結晶シリコンＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造工程を概略的に示した図である。
先ず、（ａ）ガラス基板１上に非晶質シリコン膜１０ａ（膜厚１０〜１００ｎｍ）を良く知られたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成したのち、エキシマレーザ等を用いてこの非晶質シリコン膜１０ａを結晶化させ、多結晶シリコン膜１０ｂを形成する。
次に、（ｂ）多結晶シリコン膜１０ｂを所定の大きさに加工した後、この多結晶シリコン膜１０ｂ上にゲート絶縁膜１１（シリコン酸化膜、膜厚約１００ｎｍ）を通常の良く知られた方法、例えばプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成する。
【００３７】
そして、（ｃ）ゲート絶縁膜１１上にパターン化されたゲート電極１２を形成した後、このゲート電極１２をマスクとして多結晶シリコン膜１０ｂにイオン打ち込みを行って、ソース領域１４／チャネル領域１３／ドレイン領域１５を形成する。
【００３８】
（ｄ）その後、ゲート電極１２を含むゲート絶縁膜１１上に層間絶縁膜（例えば、プラズマＴＥＯＳ膜、膜厚５００ｎｍ）１６を形成した後、コンタクト穴１７を薬液を含む溶液を用いて形成し、そのコンタクト穴１７に金属材料を埋め込むことによってソース領域１４及びドレイン領域１５との電気的な接続を行う。そして、更に層間絶縁膜（例えば、シリコン窒化膜、膜厚５００ｎｍ）１８及びＩＴＯ電極１９を形成して多結晶シリコンＴＦＴが完成する。
【００３９】
ここで、ゲート絶縁膜１１や層間絶縁膜１６には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いられることが多い。そして、これらの層にコンタクト穴１７をウエットプロセスを用いて形成する場合、フッ化水素またはフッ化アンモニウムを含有するエッチング液が用いられる。この工程に、上記した本願発明を適用した。
【００４０】
図７は上記したエッチングを行うための処理装置の概要を説明するための図である。ガラス基板１として７３０×９２０ｍｍ２の基板を用いた。第１槽はローダ部であり、ガラス基板１は平流し方式によって支持部材６（この場合、ローラを用いた）の上を搬送される。第２槽はエキシマＵＶランプにより基板表面に紫外線照射する部分であって、ガラス基板１上の有機汚染物質が除去される。
【００４１】
そして、第３槽はエッチング処理槽であって、第１の溶液７を溶液タンク２１からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してからガラス基板上の薄膜（図示せず。この場合はシリコン酸化膜である）にノズル４から供給し、薄膜のエッチングを行う。このとき、ガラス基板１の裏面側にも同様に第２の溶液を溶液タンク２１からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してから供給し、不溶性の残留物をガラス基板裏面に付着させないようにした。図７において、ノズル５の配置は図３で述べた場合と同様であって、第２の溶液がより直接的に支持部材６であるローラに噴射されるようにした。
【００４２】
第４槽は第３槽で使用したエッチング液（第１の溶液及び第２の溶液）を除去するための洗浄領域であって、ガラス基板１の両面に純水を純水タンク２４からポンプ２２によって圧送し、フィルタ２３を通過してからバブルジェット（登録商標）スプレに供給し、洗浄を行った。第５槽は乾燥のためのエアナイフ槽であり、第６槽はアンローダ部である。
【００４３】
ここで、第３槽におけるノズル５の数は、ガラス基板１の全面積に対して基板の長尺方向（搬送方向）に２０個づつを均等配置し、短尺方向に５個づつを均等配置した（計１００個）。また、ノズル５と搬送ローラ６との間隔及び１ノズルあたりの第２の溶液の流量を図３に示した検討結果を参考にして、夫々２〜１３０ｍｍ、０．１〜７リットル／分の範囲で変化させ、そのときのローラ跡の有無を良く知られた投光機を用いて目視観察した。そして、ガラス基板（７３０×９２０ｍｍ２）の裏面に観察されるローラ跡の本数が０本であればＯＫ（判定：○）とし、長さを問わず１本以上が観察されたときはＮＧ（判定：×）と評価した。尚、比較例として、ノズル５の位置を図１のように配置し（従来技術）、第２の溶液が直接的に支持部材に供給されない状態で行った。
【００４４】
【表１】
その結果を表１に纏めて示す。表１の（１）から明らかのように、図３で述べた実験結果同様にノズル５と搬送ローラ６との間隔５〜１００ｍｍの範囲であれば、また、１ノズルあたりの第２の溶液の流量が０．３〜５リットル／分の範囲であればガラス基板裏面におけるローラ跡の数は０本であることがわかる。そして、このような状態でのガラス基板を用いて液晶表示装置を作製した場合、表示特性に悪影響を及ぼすことはなかった。
尚、ノズル５と搬送ローラ６との間隔あるいは１ノズルあたりの第２の溶液の流量が上記した範囲を外れた場合、ローラ跡の発生する本数が急激に増加した。また、従来のように、第２の溶液を積極的に支持部材に供給しない場合には、不溶性の残留物を基板裏面から除去することが極めて困難であることが判った。
【００４６】
ところで、上記の実験においてガラス基板の裏面に第２の溶液をノズルからシャワー状に供給したが、スリット形状のノズルを用いてカーテン状に供給しても構わない。
【００４７】
（実施例２）
エッチング処理に用いたガラス基板、処理用の薄膜、エッチング処理装置及びエッチング条件等は実施例１の場合と同様である。実施例１と異なることは第２の溶液の供給方法であって、実施例２では図４の方法を用いた。即ち、ガラス基板１の裏面に付着した不溶性の残留物を即座に除去するために、支持部材６とガラス基板１の裏面（薄膜の形成されていない面）とが接する領域であって、かつ、ガラス基板１の搬送方向（図中の矢印の方向）に対して反対の方向に向って第２の溶液が噴霧されるように配置されたノズルから第２の溶液の供給がなされるようにした。
【００４８】
その結果を表１の（２）に纏めて示した。ガラス基板裏面に不溶性の残留物が搬送用のローラから転写されても即座に除去することによって、実施例1の場合と同様にローラ跡の発生を抑制することが出来た。
【００４９】
（実施例３）
エッチング処理に用いたガラス基板、処理用の薄膜、エッチング処理装置及びエッチング条件等は実施例１の場合と同様である。実施例１と異なることは第２の溶液の供給方法であって、実施例３では図５の方法を用いた。即ち、ガラス基板１の搬送方向であって、ノズル５は支持部材６の下方に位置するが、隣接する支持部材６との間にノズル５を配置した。そして、ノズル５から噴射される第２の溶液は隣接する支持部材６の各々がガラス基板１の裏面と接する領域に供給されるようにした。隣接した２つの支持部材６の間に配置されたノズル５（ノズルと支持部材との間隔が５〜１００ｍｍ）の位置は２つの支持部材６の中央が好ましい。
【００５０】
その結果を表１の（３）に纏めて示した。ガラス基板裏面に不溶性の残留物が搬送用のローラから転写されても即座に除去することによって、実施例２の場合と同様にローラ跡の発生を抑制することが出来た。また、ノズルの数が実施例２の場合の半分であっても同様の効果のあることから、装置全体として第２の溶液の供給量を１／２に減らすことが可能である。
【００５１】
（実施例４）
実施例１と異なることはガラス基板上に形成されたシリコン酸化膜のエッチングの用いられる第１の溶液（フッ化水素水またはフッ化アンモニウム溶液）とガラス基板裏面の支持部材に供給する第２の溶液とが異なる場合である。具体的には、第２に溶液として純水を用いた。
これを実現するためエッチング処理装置として図８の装置を用いた、実施例１と異なることは第１の溶液（フッ化水素水またはフッ化アンモニウム溶液）とガラス基板裏面の支持部材に供給する第２の溶液（純水）に対して、各々専用の溶液タンク、ポンプ、フィルタ等の供給手段が設置されている点である。エッチング条件等は実施例１の場合と同等である。
【００５２】
その結果、実施例１の場合と同様に、純水を直接、かつ、積極的に支持部材であるローラに供給することによって、ガラス基板の表面側に供給した第１の溶液が基板裏面側に回り込んで基板の一部をエッチングし、その際に形成される不溶性の残留物を効果的に除去することが出来る。
【００５３】
ノズル５と搬送ローラ６との間隔５〜１００ｍｍの範囲であれば、また、１ノズルあたりの第２の溶液の流量が０．３〜５リットル／分の範囲であればガラス基板裏面におけるローラ跡の数は０本であった。
【００５４】
（実施例５）
実施例１で述べた方法を図６（ｄ）層間絶縁膜１８の形成後に行われるコンタクト穴２０の形成工程に適用した。第１及び第２の溶液の種類や供給方法、供給条件等は実施例１の場合と同様である。
その結果、実施例１で説明した場合とほぼ同様の効果が得られた。
【００５５】
（実施例６）
ガラス基板１の上に薄膜を形成する前の状態、即ち、ガラス基板自身の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ガラス基板の表面側及び裏面側の支持部材に供給する溶液はフッ化水素水とした。洗浄には図７で述べた装置を用いた。
【００５６】
その結果、基板洗浄の段階でもガラス自身を溶解させる溶液を使用する限り、不溶性の残留物が形成される。しかしながら、それらがガラス基板に裏面に転写される前に、もしくは転写されても即座に除去されればローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５７】
（実施例７）
非晶質シリコン膜１０ａ成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５８】
（実施例８）
多結晶シリコン膜１０ｂの洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００５９】
（実施例９）
ゲート絶縁膜１１成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ゲート絶縁膜１２には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６０】
（実施例１０）
ゲート電極１２形成後、ゲート絶縁膜１１表面の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。ゲート絶縁膜１１には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６１】
（実施例１１）
層間絶縁膜１６成膜後の洗浄工程に実施例１で述べた方法を適用した。層間絶縁膜１６には良く知られたプラズマＴＥＯＳ法を用いて形成されたシリコン酸化膜が用いた。処理装置及び洗浄条件等は実施例６の場合と同様である。
その結果、実施例６と同様にローラ跡の発生を防止することが可能であった。
【００６２】
（実施例１２）
図９は代表的な非晶質シリコンＴＦＴの断面素子構造である。ガラス基板１の上にゲート電極２７、ゲート絶縁膜２８、非晶質シリコン膜２９が良く知られた方法を用いて順次形成された後、非晶質シリコン膜２９を所定の形状に加工してソース電極３０及びドレイン電極３１が形成される。そして、非晶質シリコン膜２９及びソース電極３０及びドレイン電極３１を覆うように保護膜３２が形成され、この保護膜３２にドレイン電極３１とのコンタクトを行うためのコンタクト穴３３を介してＩＴＯ電極３４が形成されて非晶質シリコンＴＦＴが完成する。
【００６３】
ゲート絶縁膜２８あるいは保護膜３２にはシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が用いられ、コンタクト穴３３の形成がウエットプロセスを用いて行われることも多い。そこで、上記した保護膜３２にコンタクト穴３３を実施例１で説明した方法で形成した。その結果、コンタクト穴３３の形成時に不溶性の残留物の発生が認められたが、ガラス基板１の裏面にローラ跡として形成されることは確認されなかった。
【００６４】
（実施例１３）
図１０は代表的な有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイの断面素子構造である。ガラス基板１上の多結晶シリコン膜１０ｂからＩＴＯ電極１９の形成までは図６と同様であり、この上に絶縁膜３５が形成される。絶縁膜３５にＩＴＯ電極１９とコンタクトを行うためのコンタクト穴を形成し、その位置に有機ＥＬ層３６が形成され、ついで陰極３７が形成され、さらに封止キャップ３８で封止され有機ＥＬディスプレイが完成する。
【００６５】
絶縁膜３５にはシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が用いられ、コンタクト穴の形成がウエットプロセスを用いて行われることも多い。
そこで、上記した絶縁膜３５にコンタクト穴を実施例１で説明した方法で形成した。その結果、コンタクト穴の形成時に不溶性の残留物の発生が認められたが、ガラス基板１の裏面にローラ跡として形成されることは確認されなかった。
【００６６】
また、以上の実施例１から実施例１３では支持部材６としてローラを用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、基板を平流し方式で搬送できればベルト等を用いてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上で説明したように、ガラス基板を溶解させる溶液を用いて処理を行う際に、溶液と反応した不溶性の残留物がガラス基板に付着することを抑制することによって、ガラス基板を支えるために生じるローラ跡が基板裏面に形成されることを効果的に抑制することが出来る。その結果、ガラス基板を用いた表示素子の表示特性が損なわれることを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス基板の裏面におけるローラ跡発生のメカニズムを説明するための図である。
【図２】ガラス基板のエッチングにより発生するローラ跡の形状を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための図である。
【図４】本発明の別の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例を説明するための図である。
【図６】多結晶シリコンＴＦＴ素子の製造工程を説明するための工程図である。
【図７】本発明の製造装置の概要を説明するための図である。
【図８】本発明の他の製造装置の概要を説明するための図である。
【図９】代表的な非晶質シリコンＴＦＴ素子を説明するための断面図である。
【図１０】代表的な有機ＥＬディスプレイ素子を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、２…シリコン酸化膜、３…レジスタパターン、４、５…ノズル、６…支持部材、７…第１の溶液、８…第２の溶液、９…ガラス基板裏面における凹凸（ローラ跡）１０ａ…非晶質シリコン膜、１０ｂ…多結晶シリコン膜、１１…ゲート絶縁膜、１２…ゲート電極、１３…チャネル領域、１４…ソース領域、１５…ドレイン領域、１６、１８…層間絶縁膜、１７、２０…コンタクト穴、１９…ＩＴＯ電極、２１…溶液タンク、２２…ポンプ、２３…フィルタ、２４…純水タンク、２５…第１の溶液のタンク、２６…第２の溶液のタンク、２７…ゲート電極、２８…ゲート絶縁膜、２９…非晶質シリコン膜、３０…ソース電極、３１…ドレイン電極、３２…保護膜、３３…コンタクト穴、３４…ＩＴＯ電極、３５…絶縁膜、３６…有機ＥＬ層、３７…陰極、３８…封止キャップ
Claims (14)
- ガラス基板の上面に薄膜を形成する第１工程と、
前記ガラス基板を処理槽の一端に導入し、その下面に該処理槽内に設けられた複数の搬送用ローラを接触させながら該搬送用ローラで該ガラス基板を該処理槽の該一端から他端へ搬送する間に、該処理槽内で第１の溶液を該ガラス基板の前記上面に供給して該上面に形成された前記薄膜を該第１の溶液を用いて処理する第２工程とを備え、
前記第２工程は、
前記処理槽内に前記ガラス基板の前記搬送方向及びこれに直交する方向に沿って配置された前記複数の搬送用ローラと、該搬送用ローラの各々の下に、該各搬送用ローラに対応させて夫々配置された複数のノズルを用い、
該ノズルの各々から第２の溶液をこれに対応する前記搬送用ローラに直接且つ集中的に噴射して該搬送用ローラを介してガラス基板の下面に供給して行われることを特徴とする表示素子の製造方法。 - ガラス基板の上面に薄膜を形成する第１工程と、
前記ガラス基板を処理槽の一端に導入し、その下面に該処理槽内に設けられた複数の搬送用ローラを接触させながら該搬送用ローラで該ガラス基板を該処理槽の該一端から他端へ搬送する間に、該処理槽内で第１の溶液を該ガラス基板の前記上面に供給して該上面に形成された前記薄膜を該第１の溶液を用いて処理する第２工程とを備え、
前記第２工程は、
前記処理槽内に前記ガラス基板の前記搬送方向及びこれに直交する方向に沿って配置された前記複数の搬送用ローラと、該搬送用ローラの各々に夫々対応し且つ該各搬送用ローラの下側に該各搬送用ローラに対して該搬送方向にずらして夫々配置された複数のノズルを用い、
該ノズルの各々から第２の溶液を前記搬送方向に対して傾斜した方向に沿って該各ノズルに対応する搬送用ローラ及び該搬送用ローラと前記ガラス基板とが接触する領域に直接且つ集中的に噴射して行われることを特徴とする表示素子の製造方法。 - 前記第１工程が前記ガラス基板の前記上面にシリコン酸化膜を形成する工程を備え、
前記第２工程が前記シリコン酸化膜のエッチング工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法。 - 前記第１工程が前記ガラス基板の前記上面にシリコン酸化膜を形成する工程を備え、
前記第２工程が前記シリコン酸化膜の表面の洗浄工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法 - 前記第１の溶液と前記第２の溶液が同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法。
- 前記第１の溶液が少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法。
- 前記第１の溶液と前記第２の溶液が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法。
- 前記第１の溶液が少なくともフッ化水素またはフッ化アンモニウムを含み、前記第２の溶液が純水であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子の製造方法。
- 上面に薄膜が形成されたガラス基板をその内部で搬送させながら該薄膜を第１の溶液で処理する処理槽と、
前記処理槽内に設けられ、且つ前記ガラス基板をその下面に接して支持し且つ該ガラス基板を該処理槽の一端から他端へ搬送する複数の搬送用ローラと、
前記処理槽内にて前記ガラス基板の前記上面に対向して配置され且つ前記第１の溶液を該ガラス基板の該上面に供給する第１ノズルと、
前記処理槽内にて前記ガラス基板の前記下面に対向して配置され且つ該搬送用ローラに第２の溶液を供給する複数の第２ノズルとを備え、
前記処理槽の内部において、前記複数の搬送用ローラは該処理槽内で搬送される前記ガラス基板の搬送方向及びこれに直交する方向に沿って配置され、且つ該搬送用ローラの各々の下には、該各搬送用ローラに対応する前記複数の第２ノズルの一つが夫々配置され、
前記第２ノズルの各々は、前記第２の溶液を該各第２ノズルに対応する前記搬送用ローラの一つに直接且つ集中的に噴射して該一つの搬送用ローラを介してガラス基板の下面に供給するように構成されていることを特徴とする表示素子の製造装置。 - 上面に薄膜が形成されたガラス基板をその内部で搬送させながら該薄膜を第１の溶液で処理する処理槽と、
前記処理槽内に設けられ、且つ前記ガラス基板をその下面に接して支持し且つ該ガラス基板を該処理槽の一端から他端へ搬送する複数の搬送用ローラと、
前記処理槽内にて前記ガラス基板の前記上面に対向して配置され且つ前記第１の溶液を該ガラス基板の該上面に供給する第１ノズルと、
前記処理槽内にて前記ガラス基板の前記下面に対向して配置され且つ該搬送用ローラに第２の溶液を供給する第２ノズルとを備え、
前記処理槽の内部において、前記複数の搬送用ローラは該処理槽内で搬送される前記ガラス基板の搬送方向及びこれに直交する方向に沿って配置され、且つ該搬送用ローラの各々の下側には、該各搬送用ローラに対応する前記複数の第２ノズルの一つが該各搬送用ローラに対して該搬送方向にずれて夫々配置され、
前記第２ノズルの各々は、前記第２の溶液を前記搬送方向に対して傾斜した方向に沿ってこれに対応する前記搬送用ローラ及び該搬送用ローラと前記ガラス基板の前記下面とが接触する領域に直接且つ集中的に噴射するように構成されていることを特徴とする表示素子の製造装置。 - 前記第２ノズルは、前記ガラス基板の搬送方向に対して反対の方向に前記第２の溶液をこれに対応する前記搬送用ローラの一つと該一つの搬送用ローラと該ガラス基板の前記下面とが接触する領域に直接且つ集中的に噴射するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の表示素子の製造装置。
- 前記搬送用ローラとこれに対応する前記第２ノズルとの間隔が５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載の表示素子の製造装置。
- 前記搬送用ローラと前記ガラス基板の前記下面とが接する位置と該搬送用ローラに対応する前記第２ノズルとの間隔が５〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１０に記載の表示素子の製造装置。
- 前記第２ノズルの各々から噴霧される前記第２の溶液の流量は毎分０．３〜５リットルの範囲であることを特徴とする請求項９または１０に記載の表示素子の製造装置。
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