JP4082157B2 - Method for manufacturing substrate for electro-optical device - Google Patents

Method for manufacturing substrate for electro-optical device Download PDF

Info

Publication number
JP4082157B2
JP4082157B2 JP2002286142A JP2002286142A JP4082157B2 JP 4082157 B2 JP4082157 B2 JP 4082157B2 JP 2002286142 A JP2002286142 A JP 2002286142A JP 2002286142 A JP2002286142 A JP 2002286142A JP 4082157 B2 JP4082157 B2 JP 4082157B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cleaning
substrate
film
hydrofluoric acid
pure water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002286142A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004121907A (en
Inventor
栄一 三浦
幸男 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2002286142A priority Critical patent/JP4082157B2/en
Publication of JP2004121907A publication Critical patent/JP2004121907A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4082157B2 publication Critical patent/JP4082157B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板及びポリシリコン基板等に好適な基板洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の2枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶装置の構造としては、基板の表面に画素をマトリクス状に配列させたパッシブ方式のものや、各画素毎にTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)やTFD(Thin Film Diode:薄膜ダイオード)等の非線形素子を設け、この非線形素子を介して信号電極と画素電極とを接続したアクティブ方式のもの等がある。
【0003】
アクティブ方式の液晶装置は、一方の基板に、能動素子をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向する電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。
【0004】
このようなTFT基板は、洗浄、成膜、パターン形成の工程の繰返しで構成される。液晶装置においては、表示画像の高品位化という一般的な要請が強く、このためには、画素ピッチを微細化する必要がある。このような素子の微細化に伴い、製造プロセスにおいて混入してくるパーティクルや金属不純物がデバイスの歩留まりや特性に与える影響が増大している。例えば、パーティクルの付着は各種絶縁膜の膜厚不均一化を引き起こし、金属不純物は酸化膜の耐圧不良や接合リーク不良を引き起こす。しかしながら、TFT製造プロセスは、そのほとんどがパーティクルや金属不純物の発生源であるため、デバイスの歩留まりやその特性を向上させるためには、製造の全プロセスにわたり、基板表面を清浄に保たなければならない。
【0005】
このようなTFT基板の洗浄には、従来、シリコン半導体基板の洗浄方法として多用されているRCA洗浄(例えば、RCA Review 31-6、pp.185-205 (1970) )が採用される。ウエット洗浄法の代表であるRCA洗浄は、過酸化水素をベースとした、アルカリ洗浄と酸洗浄とからなる洗浄法である。一般的なRCA洗浄では、アンモニアと過酸化水素とからなる溶液を用いたいわゆるSC−1(RCA Standard Clean -1)洗浄、塩酸と過酸化水素とからなる溶液を用いたいわゆるSC−2(RCA Standard Clean -2)洗浄及び希フッ酸洗浄が採用される。SC−1洗浄は、パーティクルの除去に効果があり、SC−2(RCA Standard Clean -2)洗浄は金属不純物の除去に効果がある。希フッ酸洗浄は、SC−1洗浄およびSC−2洗浄で基板表面に形成された自然酸化膜の除去と金属不純物の除去とに効果がある。
【0006】
このようなRCA洗浄に代表される薬液洗浄法に対して、近年、環境への影響等を考慮した機能水洗浄法が採用されるようになってきた。例えば、特許文献1においては、シリコン半導体基板に対する洗浄方法として、オゾン水でシリコン酸化膜を形成してこの酸化膜中にパーティクルや金属不純物を取込み、希フッ酸水溶液で洗浄してシリコン酸化膜をエッチング除去して、同時にパーティクル及び金属不純物を除去する洗浄方法が開示されている。
【0007】
また、例えば、特許文献2においては、シリコン半導体基板を溶存オゾン水溶液で処理した後、希フッ酸水溶液で処理することにより、Cu膜を除去洗浄する洗浄方法が開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平6−314679号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平8−153698号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2の提案による機能水洗浄方法は、オゾン水とフッ酸水溶液とを繰返し用いることで汚染の除去を行うようになっている。この場合でも、これらの提案では単結晶シリコン基板の洗浄を目的としていることから特には問題はない。しかしながら、これらの提案による洗浄方法をガラス基板上に構成したポリシリコン膜の洗浄に適用した場合、ポリシリコンのラフネスの特性を考慮すると、オゾン水とフッ酸水溶液との繰返し洗浄を行うことによってポリシリコン膜のラフネスが大きくなり、酸化膜に悪影響を及ぼしてしまうことが考えられる。また、単結晶シリコン基板とポリシリコン基板とでは表面電位が異なり、メタルの付着やパーティクルの付着の挙動が異なることから、単結晶シリコン基板用の機能水洗浄方法をポリシリコン基板用として単純に転用することはできない。
【0011】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、1回の洗浄のみによってラフネスの増大を抑制しながら、十分な洗浄効果を得ることができる基板洗浄方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板洗浄装置は、1枚の基板が載置される載置台と、前記載置台上の前記基板に、15ppm以上の濃度のオゾン水を供給するオゾン水供給手段とを具備したことを特徴とする。
【0013】
このような構成によれば、十分な濃度のオゾン水によって、基板表面に存在する有機及び金属不純物を溶解除去すると共に、処理した表面に酸化膜を形成して金属不純物を取込み、1回の洗浄で、確実な汚染除去が可能である。しかも、枚葉処理を行っていることから、処理時間を短縮することができる。
【0014】
また、前記載置台上の前記基板に、0.1〜10%の濃度の希フッ酸水溶液を供給する希フッ酸水溶液供給手段を更に具備したことを特徴とする。
【0015】
このような構成によれば、十分な濃度のオゾン水によって、基板表面に存在する有機及び金属不純物を溶解除去すると共に、処理した表面に酸化膜を形成して金属不純物を取込み、更に、希フッ酸水溶液によって、酸化膜を除去すると同時にその酸化膜中に存在する金属不純物分子(原子)及び酸化膜表面上に残った金属不純物とパーティクルを処理した表面から略完全に分離することが可能である。
【0016】
また、前記オゾン水供給手段は、前記希フッ酸水溶液供給手段による前記希フッ酸水溶液の前記基板への供給の前後で、15ppm以上の濃度のオゾン水を前記基板に供給することを特徴とする。
【0017】
このような構成によれば、更に、オゾン水によって、有機物、金属不純物の除去を行うと共に、汚染の再付着を防止するパッシベーションが可能である。
【0018】
また、前記載置台上の前記基板に、純水を供給する純水供給手段を更に具備したことを特徴とする。
【0019】
このような構成によれば、純水によるリンスによって、基板に残留する汚染を確実に除去することができる。
【0020】
また、前記載置台は、回転することを特徴とする。
【0021】
このような構成によれば、載置台の回転によって基板も回転し、オゾン水、希フッ酸水溶液及び純水等は基板上を中心から遠心方向に向かって勢いよく流れる。これにより、基板上の汚染も確実に除去される。
【0022】
また、前記オゾン水供給手段、前記希フッ酸水溶液供給手段及び前記純水供給手段は、前記基板表面に液を吐出するノズルと、前記基板裏面に液を吐出する洗浄液吐出口によって構成されることを特徴とする。
【0023】
このような構成によれば、ノズルからオゾン水及び希フッ酸水溶を勢いよく基板上に吐出させることができ、基板上の汚染の除去効果が高い。
【0024】
また、前記ノズルは、前記基板表面に平行な面上をスキャン自在であることを特徴とする。
【0025】
このような構成によれば、基板上に吐出されるオゾン水及び希フッ酸水溶液は、勢いよく基板に吐出されることになり、基板上の汚染の除去効果が高い。
【0026】
また、前記基板は、単結晶シリコン基板、ポリシリコン基板又はガラス基板であることを特徴とする。
【0027】
このような構成によれば、十分な濃度のオゾン水によって1回のみの洗浄で汚染を除去することができるので、単結晶シリコン基板だけでなく、ポリシリコン基板又はガラス基板等においてもラフネスを増大させることなく確実な洗浄が可能である。
【0028】
また、前記基板は、成膜処理されたものであることを特徴とする。
【0029】
このような構成によれば、基板上のシリコン膜、ポリシリコン膜、酸化膜等の汚染を確実に除去することができる。
【0030】
また、前記オゾン水は、濃度が15〜100ppmであることを特徴とする。
【0031】
このような構成によれば、洗浄装置に適用可能で且つ十分な洗浄能力を有するオゾン水を用いた洗浄が可能である。
【0032】
また、前記オゾン水による処理は、1回のみ行われることを特徴とする。
【0033】
このような構成によれば、オゾン水処理によって基板及び基板上の膜に与える影響を最小限に抑制することができる。
【0034】
また、前記オゾン水による処理は、オゾン水処理によって形成される酸化膜の膜厚が0.5〜2.0nmの範囲となるように処理時間が制御されることを特徴とする。
【0035】
このような構成によれば、オゾン水の処理時間を制御することで、十分且つ最適な保護用の酸化膜を形成することができる。
【0036】
また、前記オゾン水は、室温と同様の温度で使用されることを特徴とする。
【0037】
このような構成によれば、室温と同様の温度のオゾン水を使用することができ、洗浄の作業性に優れている。
【0038】
また、前記希フッ酸水溶液は、オゾンを含むことを特徴とする。
【0039】
このような構成によれば、オゾンの作用によって、より汚染除去の効果が高い。
【0040】
本発明に係る基板洗浄方法は、載置台上に載置された1枚の基板に15ppm以上の濃度のオゾン水を供給すると共に前記載置台を回転させる処理を具備したことを特徴とする。
【0041】
このような構成によれば、十分な濃度のオゾン水によって、基板表面に存在する有機及び金属不純物を溶解除去すると共に、処理した表面に酸化膜を形成して金属不純物を取込み、1回の洗浄で、確実な汚染除去が可能である。しかも、枚葉処理を行っていることから、処理時間を短縮することができる。
【0042】
また、前記オゾン水の前記基板への供給後に、前記基板に、0.1〜10%の濃度の希フッ酸水溶液を供給する処理を更に具備したことを特徴とする。
【0043】
このような構成によれば、酸化膜を除去すると同時にその酸化膜中に存在する金属不純物分子(原子)及び酸化膜表面上に残った金属不純物とパーティクルを処理した表面から略完全に分離することが可能である。
【0044】
また、前記希フッ酸水溶液の前記基板への供給後に、前記基板に、15ppm以上の濃度のオゾン水を供給する処理を更に具備したことを特徴とする。
【0045】
このような構成によれば、オゾン水によって、有機物、金属不純物の除去を行うと共に、汚染の再付着を防止するパッシベーションが可能である。
【0046】
また、前記希フッ酸水溶液の前記基板への供給後に、前記基板に、純水を供給する処理を更に具備したことを特徴とする。
【0047】
このような構成によれば、純水によるリンスによって、基板に残留する汚染を確実に除去することができる。
【0048】
また、本発明の洗浄装置もしくは洗浄方法は、液晶装置、EL(エレクトロルミネッセンス)装置、電気泳動装置等の電気光学装置の基板にも適用できる。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る基板洗浄装置を示す説明図である。図2は本実施の形態を適用する基板であるTFT基板(素子基板)の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図3は本実施の形態を適用する素子基板を用いた液晶装置の平面図であり、素子基板の上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図である。図4は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図3のH−H'線の位置で切断して示す断面図である。また、図5は図3及び図4の液晶装置を詳細に示す断面図である。図6の基板洗浄方法を示すフローチャート。図7及び図8は素子基板の基板工程を示す工程図である。図9及び図10は洗浄の様子を説明するための説明図である。
【0050】
本実施の形態は枚葉式の洗浄装置に適用したものであり、オゾン水による1回のみの洗浄、オゾン水及び希フッ酸溶液による1回のみの洗浄並びにオゾン水、希フッ酸溶液及びオゾン水による1回のみの洗浄の3つの洗浄パターンをTFT基板の製造プロセス中の各洗浄プロセスに採用することにより、ラフネスの増大を抑制しながら、短時間で、十分な洗浄効果を得るようになっている。なお、オゾン水による洗浄はメタル系の洗浄には用いずに、シリコン系の洗浄にのみ使用する。
【0051】
また、各洗浄パターンにおいては、後述するように、濃度及び洗浄時間を適正に制御することによって、フッ酸の残さを抑制しつつ不要なエッチングを防いで、効率のよい洗浄を可能にしている。これにより、歩留まりを向上させることができる。なお、後述するように、オゾン水の濃度は30〜100ppmであり、希フッ酸水溶液の濃度は0.25〜1%に設定している。
【0052】
先ず、図2乃至図5を参照して、本実施の形態における洗浄の対象である素子基板を用いた液晶装置の構造について説明する。
【0053】
液晶装置は、図3及び図4に示すように、TFT基板等の素子基板10と対向基板20との間に液晶50を封入して構成される。素子基板10上には画素を構成する画素電極等がマトリクス状に配置される。図2は画素を構成する素子基板10上の素子の等価回路を示している。
【0054】
図2に示すように、画素領域においては、複数本の走査線3aと複数本のデータ線6aとが交差するように配線され、走査線3aとデータ線6aとで区画された領域に画素電極9aがマトリクス状に配置される。そして、走査線3aとデータ線6aの各交差部分に対応してTFT(薄膜トランジスタ)30が設けられ、このTFT30に画素電極9aが接続される。
【0055】
TFT30は走査線3aのON信号によってオンとなり、これにより、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに供給される。この画素電極9aと対向基板20に設けられた対向電極21との間の電圧が液晶50に印加される。また、画素電極9aと並列に蓄積容量70が設けられており、蓄積容量70によって、画素電極9aの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量70によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。
【0056】
図5は、一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図である。
【0057】
ガラスや石英等の素子基板10には、溝11が形成されている。この溝11上に遮光膜12及び第1層間絶縁膜13を介してLDD構造をなすTFT30が形成されている。溝11によって、TFT基板の液晶50との境界面が平坦化される。
【0058】
TFT30は、チャネル領域1a、ソース領域1d、ドレイン領域1eが形成された半導体層に下層及び上層絶縁膜2a,2bを介してゲート電極をなす走査線3aが設けられてなる。なお、遮光膜12は、TFT30の形成領域に対応する領域、後述するデータ線6a及び走査線3a等の形成領域、即ち各画素の非表示領域に対応した領域に形成されている。この遮光膜12によって、反射光がTFT30のチャネル領域1a、ソース領域1d及びドレイン領域1eに入射することが防止される。
【0059】
TFT30上には第2層間絶縁膜14が積層され、第2層間絶縁膜14上には中間導電層15が形成されている。中間導電層15上には誘電体膜17を介して容量線18が対向配置されている。容量線18は、容量層と遮光層とからなり、中間導電層15との間で蓄積容量を構成すると共に、光の内部反射を防止する遮光機能を有する。半導体層に比較的近接した位置に中間導電層15を形成しており、光の乱反射を効率よく防止することができる。
【0060】
容量線18上には第3層間絶縁膜19が配置され、第3層間絶縁膜19上にはデータ線6aが積層される。データ線6aは、第3及び第2層間絶縁膜19,14を貫通するコンタクトホール24a,24bを介してソース領域1dに電気的に接続される。データ線6a上には第4層間絶縁膜25を介して画素電極9aが積層されている。画素電極9aは、第4〜第2層間絶縁膜25,19,14を貫通するコンタクトホール26a,26bにより容量線18を介してドレイン領域1eに電気的に接続される。画素電極9a上にはポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜16が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【0061】
走査線3a(ゲート電極)にON信号が供給されることで、チャネル領域1aが導通状態となり、ソース領域1dとドレイン領域1eとが接続されて、データ線6aに供給された画像信号が画素電極9aに与えられる。
【0062】
一方、対向基板20には、TFTアレイ基板のデータ線6a、走査線3a及びTFT30の形成領域に対向する領域、即ち各画素の非表示領域において第1遮光膜23が設けられている。この第1遮光膜23によって、対向基板20側からの入射光がTFT30のチャネル領域1a、ソース領域1d及びドレイン領域1eに入射することが防止される。第1遮光膜23上に、対向電極(共通電極)21が基板20全面に亘って形成されている。対向電極21上にポリイミド系の高分子樹脂からなる配向膜22が積層され、所定方向にラビング処理されている。
【0063】
そして、素子基板10と対向基板20との間に液晶50が封入されている。これにより、TFT30は所定のタイミングでデータ線6aから供給される画像信号を画素電極9aに書き込む。書き込まれた画素電極9aと対向電極21との電位差に応じて液晶50の分子集合の配向や秩序が変化して、光を変調し、階調表示を可能にする。
【0064】
図3及び図4に示すように、対向基板20には表示領域を区画する額縁としての遮光膜42が設けられている。遮光膜42は例えば遮光膜23と同一又は異なる遮光性材料によって形成されている。
【0065】
遮光膜42の外側の領域に液晶を封入するシール材41が、素子基板10と対向基板20間に形成されている。シール材41は対向基板20の輪郭形状に略一致するように配置され、素子基板10と対向基板20を相互に固着する。シール材41は、素子基板10の1辺の一部において欠落しており、貼り合わされた素子基板10及び対向基板20相互の間隙には、液晶50を注入するための液晶注入口78が形成される。液晶注入口78より液晶が注入された後、液晶注入口78を封止材79で封止するようになっている。
【0066】
素子基板10のシール材41の外側の領域には、データ線駆動回路61及び実装端子62が素子基板10の一辺に沿って設けられており、この一辺に隣接する2辺に沿って、走査線駆動回路63が設けられている。素子基板10の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路63間を接続するための複数の配線64が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、素子基板10と対向基板20との間を電気的に導通させるための導通材65が設けられている。
【0067】
図1において、基板洗浄装置70は、カップ式の洗浄装置である。基板洗浄装置70は、図示しない駆動装置により回転される載置台としてのスピンチャック71が回転自在に設けられている。このスピンチャック71上には、基板72がその表面を水平にしながら端面保持して載置されるようになっている。そして、スピンチャック71及び基板72を包囲するように配置されて、スピンチャック71の上方の基板72を洗浄するための洗浄室を構成する有底円筒形状のカップ73(図1では底部は図示省略)が設けられている。
【0068】
本実施の形態においては、カップ73は内部が2層に分離されて2つの洗浄室74,75を有する。カップ73上部の回転中央近傍部分は開口しており、この開口部には、環状の蓋体76が装着されるようになっている。この環状の蓋体76は、基板72と共に回転するようになっている。
【0069】
また、カップ73及び蓋体76の上方と、スピンチャック71の中央には、基板72を洗浄するための洗浄液を洗浄室74,75に供給するためのノズル77乃至79と、洗浄液吐出口82が配設されている。ノズル77乃至79は、先端の吐出口が洗浄室75,74内の基板72表面近傍に配置されるようになっている。これにより、ノズル77乃至79は、洗浄液を吐出して直接基板72に吹き付けることができる。また、ノズル77乃至79は、基板72の表面に平行な面上を水平にスキャンしながら、洗浄液を吐出することもできるようになっている。
【0070】
本実施の形態においては、ノズル77乃至79は、夫々オゾン水吐出用、フッ酸水溶液吐出用又は純水吐出用である。洗浄液吐出口82からはオゾン水吐出、フッ酸水溶液吐出、純水吐出、N(窒素)吐出ができる。ノズル77乃至79と、洗浄液吐出口82は洗浄液として、これらのオゾン水、フッ酸水溶液、純水、又はNを適宜の時間だけ選択的に基板72に吹き付けることができるようになっている。カップ73は1対の排出口80,81を有しており、洗浄室75,74からの廃液を対応する排出口80,81から外部に流出させるようになっている。
【0071】
基板72が回転することによって生じる遠心力によって、洗浄室74,75内の洗浄液は、基板72上下を回転中心から遠心方向に十分な勢いで流れ、更に排出口80,81から外部に流出するようになっている。
【0072】
次に、このように構成される素子基板の製造工程及び基板洗浄方法について図6のフローチャート、図7及び図8の工程図並びに図9及び図10の説明図を参照して説明する。
【0073】
先ず、石英基板、ハードガラス、シリコン基板等のTFTアレイ基板10を用意する。本実施の形態においては、図1の基板72として基板10を配置し、この基板10に対してステップS21の洗浄処理を行う。即ち、先ず、基板10をスピンチャック71上に載置し、スピンチャック71及びカップ73を垂直方向に移動させ、スピンチャック71の上面が略洗浄室75の底面に位置するように配置する。
【0074】
そして、ステップS21において、ノズル77と洗浄液吐出口82から、図7(a)の基板10に対して、濃度が30〜100ppmで温度が23〜40℃のオゾン水O3を吐出させる。このオゾン水はノズル77と洗浄液吐出口82から吐出されて基板72表裏面に吹き付けられ、30秒〜3分間洗浄が行われる。これにより、基板10表裏面の有機物及び金属を除去すると共に、オゾン水による保護膜を形成する(パッシベーション)。
【0075】
図9(a)はオゾン水による洗浄効果を示している。図9(a)に示すように、オゾン水によってパッシベーションとしての酸化膜が形成され、汚染物は酸化膜に囲まれる。以上の洗浄方法を以下、[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]と表記する。
【0076】
次に、ステップS21では、純水によるリンス洗浄を行う。即ち、スピンチャック71及びカップ73を垂直方向に移動させ、スピンチャック71の上面が略洗浄室74の底面に位置するように配置する。そして、ノズル77に代えてノズル79を基板10に対向配置し、純水をノズル79と洗浄液吐出口82から吐出させる。そして、純水を用いて、10秒間リンス洗浄を行う。これにより、基板10表裏面のオゾン水をリンス除去する。この洗浄方法を以下、[超純水(スピンリンス, 10s)置換]と表記する。
【0077】
次に、ステップS21では、ノズル79に代えてノズル78を基板10に対向配置し、フッ酸及び純水を1:50〜200の割合で混合した温度が23〜25℃の希フッ酸水溶液をノズル78と洗浄液吐出口82から吐出させる。そして、希フッ酸水溶液を用いて、5〜60秒間洗浄を行う。これにより、基板10表裏面の金属を除去すると共に、ケミカル及び自然酸化膜をエッチング除去する。図9(b)はこの状態を示しており、希フッ酸水溶液によって汚染物はリフトオフされる。この洗浄方法を以下、[DHF (HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]と表記する。
【0078】
次に、ステップS21では再度、純水によるリンス洗浄[超純水(スピンリンス, 1min)置換]を1分間行う。即ち、スピンチャック71及びカップ73を垂直方向に移動させ、スピンチャック71の上面が略洗浄室74の底面に位置するように配置する。そして、ノズル79と洗浄液吐出口82から純水を吐出させ、基板72の表裏面に吹き付ける。
【0079】
図10はこの状態を示している。スピンチャック71の回転によって生じる遠心力の作用で、ノズル79と洗浄液吐出口82からの吐出された純水は基板10の中央から遠心方向に勢いよく流出する。この純水の流れにより、基板10上からリフトオフしたパーティクル(汚染物)は、基板10の周辺に押し流されて基板10から除去される。
【0080】
次に、再度、スピンチャック71及びカップ73を垂直方向に移動させ、スピンチャック71の上面が略洗浄室75の底面に位置するように配置する。そして、ノズル77と洗浄液吐出口82からオゾン水を吐出させ、基板72の表裏面に吹き付ける。即ち、有機物及び金属の除去、パッシベーションを形成し、汚染物質の再付着の防止のために、濃度が30〜100ppmで温度が23〜40℃のオゾン水O3を吐出させ、30秒〜3分間洗浄が行われる。この洗浄方法を[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ・汚染再付着防止]と表記する。
【0081】
次にステップS21では、再度[超純水(スピンリンス, 10s)置換]による洗浄を行う。即ち、スピンチャック71及びカップ73を垂直方向に移動させ、スピンチャック71の上面が略洗浄室74の底面に位置するように配置する。そして、ノズル77に代えてノズル79を基板10に対向配置し、純水をノズル79と洗浄液吐出口82から吐出させる。そして、純水を用いて、10秒間リンス洗浄を行う。これにより、基板10表裏面のオゾン水をリンス除去する。
【0082】
最後に蓋体76を洗浄室75の略上面まで下降させて、洗浄室75を上下方向については略閉塞し、Nを蓋体76の中央と洗浄液吐出口82から吐出しながら乾燥([Dry(N2パージ型スピン乾燥)]と表記)を行う。なお、乾燥工程中においても、スピンチャック71と蓋体76を回転させることによって、基板10の水切りを短時間に行うことができる。
【0083】
なお、ノズル77乃至79は水平方向にスキャンさせることが可能である。ノズル77乃至79を水平方向にスキャンさせることにより、吐出する液を一層勢いよく基板10表面に吹き付けることができ、基板10からの汚染物の除去効果を向上させることができる。
【0084】
即ち、ステップS21の基板洗浄をまとめると、以下のようになる。
【0085】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション形成 ]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス, 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション ・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
オゾンの反応性を高める為には、温度が23〜40℃の範囲となるようにオゾン水の温度コントロールすることが有効である。また、オゾンの劣化以上に35℃近傍の温度が最も反応性が高く、洗浄能力は常温の最大8倍ほど高い。また、本実施の形態においては、オゾン水を30ppm以上の濃度で用いており、高い洗浄能力を得ている。なお、温度コントロールした場合もオゾンの劣化が生じることから元のオゾン濃度が高い方が望ましい。
【0086】
枚葉洗浄では、Si-SiOの洗浄界面にフッ素が残り易い。未結合手(ダングリングボンド)にHF 、HFが残さとして残り易いため完全な水素終端を阻害する。置換特性を挙げるため、また水素終端の最適化にはDHF洗浄後にリンスを実施した方がよい。
【0087】
次に、洗浄した基板10に対して、好ましくはN2(窒素)等の不活性ガス雰囲気且つ約900〜1300℃の高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスにおけるTFTアレイ基板10に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。
【0088】
次に、図6のステップS1 において、TFTアレイ基板10に対してエッチング等によって溝11(図5参照)を形成する。次に、図6のステップS2 において、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPd等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜を、スパッタリングにより、100〜500nm程度の膜厚、好ましくは約200nmの膜厚に堆積させる。そしてフォトリソグラフィ及びエッチングにより、平面形状が格子状の下側遮光膜12を形成する。
【0089】
次に、ステップS22において、第1層間絶縁膜13(図7(b))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS22の洗浄を示すと以下のようになる。
【0090】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s)) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング、パーティクル除去]
[超純水(スピンリンス, 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション ・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
下側遮光膜12を構成するWSiは酸化されやすいが、本実施の形態においては、オゾンの強力な酸化力ですばやくパッシベーションが可能である。また、フッ酸によるリフトオフ機能によって、常温でメガソニック洗浄(MS)を使用することなくスパッタ成膜後の高いパーティクル除去能力を得ることができる。パーティクル残さが残ると相関絶縁膜内の異常成長を促し、上部形成される膜の均一な成膜が阻害されてしまい、断線や後のドライエッチング後に膜残りを生じさせデバイス不良を引き起こす原因となってしまう。しかし、本実施の形態においては、フッ酸水溶液による洗浄によって高いパーティクル除去性能を得ており、デバイス不良の発生を防止することができる。
【0091】
次に、ステップS3 において、下側遮光膜12上に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜13を形成する。この層間絶縁膜13の膜厚は、例えば約500〜2000nm程度とする。
【0092】
次に、ステップS23において、半導体層1a(図7(c))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS23の洗浄を示すと以下のようになる。
【0093】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス,10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス,1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
次に、ステップS4 において、層間絶縁膜13上に、約760〜550℃、好ましくは約500℃の比較的低温環境中で、流量約400〜600cc/minのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、アモルファスシリコン膜を形成する。その後、窒素雰囲気中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好ましくは、4〜6時間のアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜を約50〜200nmの粒径、好ましくは約100nmの粒径となるまで固相成長させる。固相成長させる方法としては、RTA(Rapid Thermal Anneal)を使ったアニール処理でもよいし、エキシマレーザー等を用いたレーザーアニールでもよい。この際、画素スイッチング用のTFT30を、nチャネル型とするかpチャネル型にするかに応じて、V族元素やIII族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープしてもよい。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、所定パターンを有する半導体層1aを形成する。
【0094】
次に、ステップS24において、ゲート絶縁膜2a(図7(d))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS24の洗浄を示すと以下のようになる。
【0095】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[DHF(HF:H2O =1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング ]
[超純水(スピンリンス 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
SIMS(2次イオン質量分析法)の軽元素不純物検査より、 O3−DHF洗浄は、Si−SiOの洗浄界面にフッ素が残り易い。未結合手(ダングリングボンド)にHF 、HFが残さとして残り易いため完全な水素終端を阻害する。置換特性を挙げるため、また水素終端の最適化にはDHF洗浄後にリンスを実施した方がよい。
【0096】
また、大気中或いは装置中の汚染がSiのダングリングボンドに付着した場合には、フッ酸だけでは除去しにくい。そこで、一旦オゾン(O3)水で酸化パッシベーションを形成してフッ酸でリフトオフするようになっている。
【0097】
枚葉プロセスは、金属不純物或いは異物の再付着現象が無いことから、Si-SiO界面状態が清浄化されやすい。これはTDDB(Time Dependent Dielectric Break down : 経時絶縁破壊)特性をはじめとする電気特性評価で証明されている。また、SIMSの界面付近の中和条件を変化させた場合の電子的挙動からも不純物による電気リークが少ないことが分かる。
【0098】
次に、ステップS5 において、TFT30を構成する半導体層1aを約900〜1300℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化し、続けて減圧CVD法等により、若しくは両者を続けて行うことにより、多層の高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなる(ゲート絶縁膜を含む)下層及び上層のゲート絶縁膜2a,2bを形成する。
【0099】
この結果、半導体層1aは、約30〜150nmの厚さ、好ましくは約35〜50nmの厚さとなり、絶縁膜2a,2bの厚さは、約20〜150nmの厚さ、好ましくは約30〜100nmの厚さとなる。
【0100】
次に、画素スイッチング用のTFT30のスレッシュホールド電圧Vthを制御するために、半導体層1aのうちNチャネル領域或いはPチャネル領域に、ボロン等のドーパントを予め設定された所定量だけイオン注入等によりドープする。
【0101】
次に、ステップS25において、走査線3a(図7(e))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS25の洗浄を示すと以下のようになる。
【0102】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)
また、ステップS25において、以下の洗浄方法を採用することも可能である。
【0103】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス, 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
次に、ステップS6 において、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積し、更にリン(P)を熱拡散し、このポリシリコン膜を導電化する。または、Pイオンをこのポリシリコン膜の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。このポリシリコン膜の膜厚は、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約350nm程度である。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、TFT30のゲート電極部を含めて所定パターンの走査線3aを形成する。
【0104】
例えば、TFT30を、LDD構造を持つnチャネル型のTFTとする場合には、半導体層1aに、低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域を形成するために、走査線3a(ゲート電極)をマスクとして、P等のV族元素のドーパントを低濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1013/cm2のドーズ量にて)ドープする(ステップS7 )。これにより走査線3a下の半導体層1aはチャネル領域1a'となる。
【0105】
更に、画素スイッチング用TFT30を構成する高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを形成するために、走査線3aよりも幅の広い平面パターンを有するレジスト層を走査線3a上に形成する。その後、P等のV族元素のドーパントを高濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1015/cm2のドーズ量にて)ドープする(ステップS8 )。
【0106】
こうして、低濃度のソース・ドレイン領域と高濃度のソース・ドレイン領域とを有するLDD構造の素子を構成する。なお、例えば、低濃度のドープを行わずに、オフセット構造のTFTとしてもよく、走査線3aをマスクとして、Pイオン、Bイオン等を用いたイオン注入技術によりセルフアライン型のTFTとしてもよい。この不純物のドープにより走査線3aは更に低抵抗化される。
【0107】
次に、ステップS26において、第2層間絶縁膜14(図7(f))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS26の洗浄を示すと以下のようになる。
【0108】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)
また、ステップS26において、以下の洗浄方法を採用することも可能である。
【0109】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス, 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
次に、ステップS9 では、走査線3a上に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOSガス、TEBガス、TMOPガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第2層間絶縁膜14を形成する。この第2層間絶縁膜14の膜厚は、例えば約500〜2000nm程度とする。ここで好ましくは、800℃の程度の高温でアニール処理し、層間絶縁膜14の膜質を向上させておく。
【0110】
次に、ステップS10において、第2層間絶縁膜14に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール24a,26aを同時開孔する。
【0111】
次に、ステップS27において、蓄積容量の下側電極を構成する第1中間導電層15(図7(g))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS27の洗浄を示すと以下のようになる。
【0112】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション]
[超純水(スピンリンス 、 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス 、 1min)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)
次に、本実施の形態においては、ステップS11において、蓄積容量の下部容量電極となる第1中間導電層15が形成される。即ち、第2層間絶縁膜14上に、減圧CVD法等によりポリシリコン膜を堆積し、更にリン(P)を熱拡散し、このポリシリコン膜を導電化する。または、Pイオンをこのポリシリコン膜の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。このポリシリコン膜の膜厚は、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約150nm程度である。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングによりパターニングを行って、第1中間導電層15を形成する。
【0113】
次に、ステップS28において、容量の絶縁膜を構成する誘電体膜17(図7(g))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS28の洗浄を示すと以下のようになる。
【0114】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜60ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[DHF(HF:H2O =1:50〜200/23〜25℃/5〜30s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
また、ステップS28において、以下の洗浄方法を採用することも可能である。
【0115】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[DHF(HF:H2O =1:50〜200/23〜25℃/5〜30s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス 1min)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)]
次のステップS12において、蓄積容量の絶縁膜である誘電体膜17を形成する。即ち、画素電位側容量電極を兼ねる第1中間導電層15及び第2層間絶縁膜14上に、減圧CVD法、プラズマCVD法等により高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜からなる誘電体膜17を膜厚50nm程度の比較的薄い厚さに堆積する。
【0116】
なお、誘電体膜17は、絶縁膜2a,2bの場合と同様に、単層膜或いは多層膜のいずれから構成してもよく、一般にTFTのゲート絶縁膜を形成するのに用いられる各種の公知技術により形成可能である。そして、誘電体膜17を薄くする程、蓄積容量は大きくなるので、結局、膜破れ等の欠陥が生じないことを条件に、膜厚50nm以下の極薄い絶縁膜となるように誘電体膜17を形成すると有利である。
【0117】
次に、ステップS29において、蓄積容量の上部電極を構成する容量線18(図8(i))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS29の洗浄を示すと以下のようになる。
【0118】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)
次に、ステップS13において、誘電体膜17上に容量線18を形成する。容量線18の膜厚は例えば150nmに設定する。
【0119】
次に、ステップS30において、第3層間絶縁膜19(図8(j))の形成前の洗浄処理が行われる。上記[]書きと同様の表記でステップS30の洗浄を示すと以下のようになる。
【0120】
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/30s〜3min) 有機物除去・金属除去・パシベーション ]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[DHF(HF:H2O=1:50〜200/23〜25℃/5〜60s) 金属除去、ケミカル及び自然酸化膜エッチング]
[超純水(スピンリンス, 1min)置換]
[O3(オゾン)水 (濃度30〜100ppm/温度 23〜40℃/ 30s〜3min ) 有機物除去・金属除去・パシベーション・汚染再付着防止]
[超純水(スピンリンス, 10s)置換]
[Dry(N2パージ型スピン乾燥)
次に、ステップS14において、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第3層間絶縁膜19を形成する。第3層間絶縁膜19の膜厚は、例えば500〜1500nm程度である。
【0121】
次に、ステップS15において、コンタクトホール24a,24bを埋めるように第3層間絶縁膜19上の全面に、スパッタリング等により、遮光性のAl(アルミニウム)等の低抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜として、約100〜500nmの厚さ、好ましくは約300nmに堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、所定パターンを有するデータ線6aを形成する(ステップS16)。
【0122】
次に、ステップS17において、データ線6a上を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSG等のシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第4層間絶縁膜25を形成する。第4層間絶縁膜25の膜厚は、例えば500〜1500nm程度である。
【0123】
次に、ステップS18において、第4層間絶縁膜25及び第3層間絶縁膜19に対する反応性イオンエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより、コンタクトホール26bを開孔する。
【0124】
次に、ステップS19において、このコンタクトホール26bの内周面及び第4層間絶縁膜25上に、スパッタ処理等により、ITO膜等の透明導電性膜を、約50〜200nmの厚さに堆積する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、画素電極9aを形成する。なお、液晶装置を反射型の液晶装置に用いる場合には、Al等の反射率の高い不透明な材料から画素電極9aを形成してもよい。コンタクトホール26bは、第1中間導電層15と画素電極9aとを接続する。
【0125】
このように、本実施の形態においては、枚葉処理を採用して、オゾン水による1回のみの洗浄、オゾン水及び希フッ酸溶液による1回のみの洗浄並びにオゾン水、希フッ酸溶液及びオゾン水による1回のみの洗浄の3つの洗浄パターンをTFT基板の製造プロセス中の各洗浄プロセスに採用することにより、ラフネスの増大を抑制しながら、十分な洗浄効果を得るようになっている。
【0126】
即ち、製造ライン或いは装置内聞で表面に取り込まれた有機不純物、パーティクル異物または金属不純物が存在するガラス基板/あるいは膜表面を、先ず、30ppm程度のオゾン水で洗浄することによって、最表面に存在する有機及び金属不純物を表面から引き離して水溶液中に溶解して除去する。ポリシリコン膜表面上であれば、高濃度オゾン水によって均一に表面を0.5〜2.0nm酸化することができ、ポリシリコン膜最表面から0.5〜2.0nm深さの極界面領域に微少な残さとして存在しやすい金属不純物を酸化膜中に取り込むことができる。
【0127】
更に、希フッ酸を併用することにより、酸化膜を除去すると同時にその酸化膜中に存在する金属不純物分子(原子)及び酸化膜表面上に残った金属不純物とパーティクルをポリシリコン膜及び絶縁膜表面から略完全に分離することが可能である。
【0128】
この手法を用いると、単結晶シリコンと比較して格子欠陥やラフネスが大きいポリシリコン或いは不純物拡散されたポリシリコン膜表面を過剰にダメージを与えること無く清浄化することができることから、その上に形成される酸化膜或いは層間絶縁膜はより良質な膜成長を促され、それによって形成されるデバイスは特性及び歩留まりを安定させることができる。
【0129】
このように、本実施の形態では、単結晶シリコン基板と比較して、フッ酸通水水溶液、アンモニア通水水溶液によるダメージが表面に入り易いポリシリコン膜表面、不純物拡散ポリシリコン膜表面、シリサイド膜表面のマイクロダメージを抑制しながら清浄化することが可能である。しかも、有機物汚染、金属汚染及びパーティクル汚染を短時間且つ良好に除去することができる。また、液晶基板に対する洗浄、特に格子欠陥や不純物ドープの多いポリシリコン表面に対する洗浄では、単結晶シリコン表面と比較して選択酸化とエッチングにより面荒れが大きくなる虞があるのに対し、本実施の形態においては、濃いオゾン溶存水による均一酸化と希フッ酸水溶液或いは希フッ酸を含む高濃度オゾン水の組み合わせによるエッチングによって面荒れを抑制しており、ポリシリコン上に形成した酸化膜耐圧寿命を向上させ、歩留まりをより安定させることができる。なお、均一酸化速度を向上させるため、またエッチングによるポリシリコン表面やその他の絶縁膜に対する影響を考慮して希フッ酸濃度を極力薄くするために、上述したように、オゾン水の溶存濃度は15ppm以上に設定する。これにより、ポリシリコン表面から0.5〜2.0nm深さに存在する不純物を取込むポリシリコン上の酸化膜形成の時間を短縮し、1回のオゾン水と希フッ酸の処理で汚染の除去を可能にしている。
【0130】
また、本実施の形態においては、枚葉式のスピン洗浄を実施している。これにより、バッチ式洗浄に比べて、再汚染を著しく低減することができ、また、基板裏面からの逆汚染も著しく低減することができる。また、ノズルの変更のみによって、簡単に、オゾン水、希フッ酸水溶液又は純水の洗浄に切換えることが可能であり、作業性に優れている。
【0131】
しかも、ノズルを水平方向にスキャンさせながら洗浄を行うことができるので、汚染の除去効果が極めて高い。
【0132】
本発明の基板は、液晶装置だけに限るもので無く、EL(エレクトロルミネッセンス)装置、電気泳動装置等の表示パネルにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る基板洗浄方法を示すフローチャート。
【図2】 本実施の形態を適用する半導体装置であるTFT基板(素子基板)の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。
【図3】 本実施の形態を適用する素子基板を用いた液晶装置の平面図であり、素子基板の上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。
【図4】 素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図3のH−H'線の位置で切断して示す断面図。
【図5】 図3及び図4の液晶装置を詳細に示す断面図。
【図6】 基板洗浄方法を示すフローチャート。
【図7】 基板洗浄方法を工程順に示す工程図。
【図8】 基板洗浄方法を工程順に示す工程図。
【図9】 洗浄の様子を説明するための説明図。
【図10】 洗浄の様子を説明するための説明図。
【符号の説明】
71…スピンチャック、72…基板、73…カップ、74,75…収納室、76…蓋体、77〜79…ノズル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate cleaning method suitable for glass substrates and polysilicon substrates.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal device is configured by sealing liquid crystal between two substrates such as a glass substrate and a quartz substrate. The structure of the liquid crystal device includes a passive type in which pixels are arranged in a matrix on the surface of the substrate, and a non-linear such as TFT (Thin Film Transistor) or TFD (Thin Film Diode) for each pixel. There is an active type in which an element is provided and a signal electrode and a pixel electrode are connected through the nonlinear element.
[0003]
In an active liquid crystal device, active elements are arranged in a matrix on one substrate, electrodes facing the other substrate are arranged, and the optical characteristics of the liquid crystal layer sealed between the two substrates are in accordance with the image signal. It is possible to display images by changing them.
[0004]
Such a TFT substrate is configured by repeating the steps of cleaning, film formation, and pattern formation. In a liquid crystal device, there is a strong general demand for high-quality display images. For this purpose, it is necessary to reduce the pixel pitch. With such miniaturization of elements, the influence of particles and metal impurities mixed in the manufacturing process on device yield and characteristics is increasing. For example, the adhesion of particles causes non-uniform film thickness of various insulating films, and the metal impurity causes a breakdown voltage failure or a junction leak failure of the oxide film. However, since most TFT manufacturing processes are sources of particles and metal impurities, the substrate surface must be kept clean throughout the entire manufacturing process in order to improve device yield and characteristics. .
[0005]
For such TFT substrate cleaning, RCA cleaning (for example, RCA Review 31-6, pp.185-205 (1970)), which has been widely used as a method for cleaning a silicon semiconductor substrate, is employed. The RCA cleaning, which is representative of the wet cleaning method, is a cleaning method based on hydrogen peroxide and comprising alkali cleaning and acid cleaning. In general RCA cleaning, so-called SC-1 (RCA Standard Clean-1) cleaning using a solution composed of ammonia and hydrogen peroxide, so-called SC-2 (RCA) using a solution consisting of hydrochloric acid and hydrogen peroxide. Standard Clean -2) Cleaning and dilute hydrofluoric acid cleaning are adopted. SC-1 cleaning is effective for removing particles, and SC-2 (RCA Standard Clean-2) cleaning is effective for removing metal impurities. The diluted hydrofluoric acid cleaning is effective in removing the natural oxide film formed on the substrate surface by SC-1 cleaning and SC-2 cleaning and removing metal impurities.
[0006]
In recent years, a functional water cleaning method in consideration of the influence on the environment and the like has come to be adopted for such a chemical cleaning method represented by RCA cleaning. For example, in Patent Document 1, as a cleaning method for a silicon semiconductor substrate, a silicon oxide film is formed with ozone water, particles and metal impurities are taken into the oxide film, and the silicon oxide film is cleaned with a dilute hydrofluoric acid aqueous solution. A cleaning method is disclosed in which particles and metal impurities are simultaneously removed by etching.
[0007]
For example, Patent Document 2 discloses a cleaning method for removing and cleaning a Cu film by treating a silicon semiconductor substrate with a dissolved ozone aqueous solution and then treating with a dilute hydrofluoric acid aqueous solution.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-314679
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-8-153698
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the functional water cleaning method proposed by Patent Document 1 and Patent Document 2 is designed to remove contamination by repeatedly using ozone water and hydrofluoric acid aqueous solution. Even in this case, there is no particular problem because these proposals aim to clean the single crystal silicon substrate. However, when the cleaning method according to these proposals is applied to the cleaning of the polysilicon film formed on the glass substrate, the polycrystal is obtained by repeatedly cleaning with ozone water and hydrofluoric acid aqueous solution in consideration of the roughness characteristics of the polysilicon. It is conceivable that the roughness of the silicon film becomes large and adversely affects the oxide film. In addition, since the surface potential is different between the single crystal silicon substrate and the polysilicon substrate and the behavior of metal adhesion and particle adhesion is different, the functional water cleaning method for the single crystal silicon substrate is simply diverted to the polysilicon substrate. I can't do it.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a substrate cleaning method capable of obtaining a sufficient cleaning effect while suppressing an increase in roughness by only one cleaning. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The substrate cleaning apparatus according to the present invention includes a mounting table on which a single substrate is mounted, and ozone water supply means for supplying ozone water having a concentration of 15 ppm or more to the substrate on the mounting table. It is characterized by.
[0013]
According to such a configuration, the organic and metal impurities existing on the substrate surface are dissolved and removed by ozone water having a sufficient concentration, and an oxide film is formed on the treated surface to take in the metal impurities, and the cleaning is performed once. Thus, reliable decontamination is possible. In addition, since the single wafer processing is performed, the processing time can be shortened.
[0014]
Further, the present invention is further characterized by further comprising dilute hydrofluoric acid aqueous solution supply means for supplying a dilute hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.1 to 10% to the substrate on the mounting table.
[0015]
According to such a configuration, the organic and metal impurities existing on the substrate surface are dissolved and removed with a sufficient concentration of ozone water, and an oxide film is formed on the treated surface to incorporate the metal impurities. With the acid aqueous solution, the oxide film can be removed and at the same time, the metal impurity molecules (atoms) present in the oxide film and the metal impurities and particles remaining on the oxide film surface can be separated almost completely from the treated surface. .
[0016]
The ozone water supply means supplies ozone water having a concentration of 15 ppm or more to the substrate before and after the dilute hydrofluoric acid aqueous solution supply means supplies the dilute hydrofluoric acid aqueous solution to the substrate. .
[0017]
According to such a configuration, it is possible to perform passivation to remove organic substances and metal impurities with ozone water and to prevent reattachment of contamination.
[0018]
Further, the present invention is further characterized by further comprising pure water supply means for supplying pure water to the substrate on the mounting table.
[0019]
According to such a configuration, contamination remaining on the substrate can be reliably removed by rinsing with pure water.
[0020]
Further, the mounting table is characterized by rotating.
[0021]
According to such a configuration, the substrate is also rotated by the rotation of the mounting table, and ozone water, dilute hydrofluoric acid aqueous solution, pure water and the like flow vigorously on the substrate from the center toward the centrifugal direction. This reliably removes contamination on the substrate.
[0022]
Further, the ozone water supply means, the dilute hydrofluoric acid aqueous solution supply means, and the pure water supply means are configured by a nozzle that discharges liquid to the substrate surface and a cleaning liquid discharge port that discharges liquid to the back surface of the substrate. It is characterized by.
[0023]
According to such a configuration, ozone water and dilute hydrofluoric acid aqueous solution can be ejected vigorously from the nozzle onto the substrate, and the effect of removing contamination on the substrate is high.
[0024]
Further, the nozzle is capable of scanning a surface parallel to the substrate surface.
[0025]
According to such a configuration, the ozone water and dilute hydrofluoric acid aqueous solution discharged onto the substrate are vigorously discharged onto the substrate, and the effect of removing contamination on the substrate is high.
[0026]
The substrate is a single crystal silicon substrate, a polysilicon substrate, or a glass substrate.
[0027]
According to such a configuration, contamination can be removed by a single cleaning with a sufficient concentration of ozone water, so that the roughness is increased not only in a single crystal silicon substrate but also in a polysilicon substrate or a glass substrate. Reliable cleaning is possible without causing it to occur.
[0028]
Further, the substrate is a substrate that has been subjected to film formation.
[0029]
According to such a configuration, contamination of the silicon film, polysilicon film, oxide film, etc. on the substrate can be reliably removed.
[0030]
The ozone water has a concentration of 15 to 100 ppm.
[0031]
According to such a configuration, cleaning using ozone water that can be applied to a cleaning apparatus and has sufficient cleaning capability is possible.
[0032]
The treatment with ozone water is performed only once.
[0033]
According to such a configuration, it is possible to minimize the influence of the ozone water treatment on the substrate and the film on the substrate.
[0034]
The treatment with ozone water is characterized in that the treatment time is controlled so that the thickness of the oxide film formed by the ozone water treatment is in the range of 0.5 to 2.0 nm.
[0035]
According to such a configuration, a sufficient and optimal protective oxide film can be formed by controlling the treatment time of ozone water.
[0036]
The ozone water is used at a temperature similar to room temperature.
[0037]
According to such a configuration, ozone water having a temperature similar to room temperature can be used, and the cleaning workability is excellent.
[0038]
Further, the dilute hydrofluoric acid aqueous solution contains ozone.
[0039]
According to such a configuration, the effect of decontamination is higher due to the action of ozone.
[0040]
The substrate cleaning method according to the present invention is characterized in that a treatment for supplying ozone water having a concentration of 15 ppm or more to one substrate placed on the placement table and rotating the placement table is provided.
[0041]
According to such a configuration, the organic and metal impurities existing on the substrate surface are dissolved and removed by ozone water having a sufficient concentration, and an oxide film is formed on the treated surface to take in the metal impurities, and the cleaning is performed once. Thus, reliable decontamination is possible. In addition, since the single wafer processing is performed, the processing time can be shortened.
[0042]
In addition, the method further includes a process of supplying a dilute hydrofluoric acid aqueous solution having a concentration of 0.1 to 10% to the substrate after the ozone water is supplied to the substrate.
[0043]
According to such a configuration, the oxide film is removed, and at the same time, the metal impurity molecules (atoms) present in the oxide film and the metal impurities and particles remaining on the oxide film surface are substantially completely separated from the treated surface. Is possible.
[0044]
In addition, after the dilute hydrofluoric acid aqueous solution is supplied to the substrate, the substrate further includes a process of supplying ozone water having a concentration of 15 ppm or more to the substrate.
[0045]
According to such a configuration, it is possible to perform passivation to remove organic matter and metal impurities with ozone water and to prevent reattachment of contamination.
[0046]
In addition, after the dilute hydrofluoric acid aqueous solution is supplied to the substrate, the substrate further includes a process of supplying pure water to the substrate.
[0047]
According to such a configuration, contamination remaining on the substrate can be reliably removed by rinsing with pure water.
[0048]
The cleaning device or the cleaning method of the present invention can also be applied to substrates of electro-optical devices such as liquid crystal devices, EL (electroluminescence) devices, and electrophoretic devices.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a substrate cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of various elements and wirings in a plurality of pixels constituting a pixel region of a TFT substrate (element substrate) which is a substrate to which the present embodiment is applied. FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal device using an element substrate to which the present embodiment is applied, and is a plan view seen from the counter substrate side together with each component formed on the element substrate. FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid crystal device after the assembly process in which the element substrate and the counter substrate are bonded to each other and the liquid crystal is sealed is cut along the line HH ′ in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the liquid crystal device of FIGS. 3 and 4 in detail. 7 is a flowchart showing the substrate cleaning method of FIG. 7 and 8 are process diagrams showing the substrate process of the element substrate. 9 and 10 are explanatory diagrams for explaining the state of cleaning.
[0050]
This embodiment is applied to a single-wafer cleaning device, and is performed only once with ozone water, once with ozone water and dilute hydrofluoric acid solution, and with ozone water, dilute hydrofluoric acid solution and ozone. By adopting three cleaning patterns of cleaning with water only once for each cleaning process in the TFT substrate manufacturing process, a sufficient cleaning effect can be obtained in a short time while suppressing an increase in roughness. ing. Note that cleaning with ozone water is not used for metal cleaning, but only for silicon cleaning.
[0051]
In each cleaning pattern, as will be described later, by appropriately controlling the concentration and the cleaning time, unnecessary etching is prevented while suppressing the residue of hydrofluoric acid, thereby enabling efficient cleaning. Thereby, a yield can be improved. As will be described later, the concentration of ozone water is 30 to 100 ppm, and the concentration of dilute hydrofluoric acid aqueous solution is set to 0.25 to 1%.
[0052]
First, with reference to FIGS. 2 to 5, the structure of a liquid crystal device using an element substrate to be cleaned in this embodiment will be described.
[0053]
As shown in FIGS. 3 and 4, the liquid crystal device is configured by enclosing a liquid crystal 50 between an element substrate 10 such as a TFT substrate and a counter substrate 20. On the element substrate 10, pixel electrodes and the like constituting pixels are arranged in a matrix. FIG. 2 shows an equivalent circuit of elements on the element substrate 10 constituting the pixel.
[0054]
As shown in FIG. 2, in the pixel region, a plurality of scanning lines 3a and a plurality of data lines 6a are wired so as to cross each other, and a pixel electrode is formed in a region partitioned by the scanning lines 3a and the data lines 6a. 9a are arranged in a matrix. A TFT (thin film transistor) 30 is provided corresponding to each intersection of the scanning line 3 a and the data line 6 a, and the pixel electrode 9 a is connected to the TFT 30.
[0055]
The TFT 30 is turned on by the ON signal of the scanning line 3a, whereby the image signal supplied to the data line 6a is supplied to the pixel electrode 9a. A voltage between the pixel electrode 9 a and the counter electrode 21 provided on the counter substrate 20 is applied to the liquid crystal 50. In addition, a storage capacitor 70 is provided in parallel with the pixel electrode 9a, and the storage capacitor 70 makes it possible to hold the voltage of the pixel electrode 9a for a time that is, for example, three orders of magnitude longer than the time when the source voltage is applied. The storage capacitor 70 improves the voltage holding characteristic and enables image display with a high contrast ratio.
[0056]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal device focusing on one pixel.
[0057]
A groove 11 is formed in an element substrate 10 such as glass or quartz. A TFT 30 having an LDD structure is formed on the groove 11 with a light shielding film 12 and a first interlayer insulating film 13 interposed therebetween. The groove 11 flattens the boundary surface between the TFT substrate and the liquid crystal 50.
[0058]
The TFT 30 includes a scanning line 3a that forms a gate electrode through a lower layer and upper insulating films 2a and 2b in a semiconductor layer in which a channel region 1a, a source region 1d, and a drain region 1e are formed. The light shielding film 12 is formed in a region corresponding to the formation region of the TFT 30, a formation region such as a data line 6a and a scanning line 3a described later, that is, a region corresponding to a non-display region of each pixel. The light shielding film 12 prevents reflected light from entering the channel region 1 a, the source region 1 d, and the drain region 1 e of the TFT 30.
[0059]
A second interlayer insulating film 14 is laminated on the TFT 30, and an intermediate conductive layer 15 is formed on the second interlayer insulating film 14. On the intermediate conductive layer 15, the capacitor line 18 is disposed opposite to the dielectric film 17. The capacitance line 18 includes a capacitance layer and a light shielding layer, and forms a storage capacitor with the intermediate conductive layer 15 and has a light shielding function for preventing internal reflection of light. The intermediate conductive layer 15 is formed at a position relatively close to the semiconductor layer, so that irregular reflection of light can be efficiently prevented.
[0060]
A third interlayer insulating film 19 is disposed on the capacitor line 18, and a data line 6 a is stacked on the third interlayer insulating film 19. The data line 6a is electrically connected to the source region 1d through contact holes 24a and 24b penetrating the third and second interlayer insulating films 19 and 14. A pixel electrode 9a is stacked on the data line 6a with a fourth interlayer insulating film 25 interposed therebetween. The pixel electrode 9a is electrically connected to the drain region 1e through the capacitor line 18 through contact holes 26a and 26b that penetrate the fourth to second interlayer insulating films 25, 19, and 14. On the pixel electrode 9a, an alignment film 16 made of polyimide polymer resin is laminated and rubbed in a predetermined direction.
[0061]
When the ON signal is supplied to the scanning line 3a (gate electrode), the channel region 1a becomes conductive, the source region 1d and the drain region 1e are connected, and the image signal supplied to the data line 6a becomes the pixel electrode. 9a.
[0062]
On the other hand, the counter substrate 20 is provided with a first light-shielding film 23 in a region facing the data line 6a, scanning line 3a, and TFT 30 formation region of the TFT array substrate, that is, in a non-display region of each pixel. The first light shielding film 23 prevents incident light from the counter substrate 20 side from entering the channel region 1 a, the source region 1 d, and the drain region 1 e of the TFT 30. A counter electrode (common electrode) 21 is formed over the entire surface of the substrate 20 on the first light shielding film 23. An alignment film 22 made of a polyimide-based polymer resin is laminated on the counter electrode 21 and rubbed in a predetermined direction.
[0063]
A liquid crystal 50 is sealed between the element substrate 10 and the counter substrate 20. Thereby, the TFT 30 writes the image signal supplied from the data line 6a to the pixel electrode 9a at a predetermined timing. Depending on the potential difference between the written pixel electrode 9a and the counter electrode 21, the orientation and order of the molecular assembly of the liquid crystal 50 change, and light is modulated to enable gradation display.
[0064]
As shown in FIGS. 3 and 4, the counter substrate 20 is provided with a light shielding film 42 as a frame for partitioning the display area. The light shielding film 42 is formed of, for example, the same or different light shielding material as the light shielding film 23.
[0065]
A sealing material 41 that encloses liquid crystal in a region outside the light shielding film 42 is formed between the element substrate 10 and the counter substrate 20. The sealing material 41 is disposed so as to substantially match the contour shape of the counter substrate 20, and fixes the element substrate 10 and the counter substrate 20 to each other. The sealing material 41 is missing in a part of one side of the element substrate 10, and a liquid crystal injection port 78 for injecting the liquid crystal 50 is formed in the gap between the bonded element substrate 10 and the counter substrate 20. The After the liquid crystal is injected from the liquid crystal injection port 78, the liquid crystal injection port 78 is sealed with a sealing material 79.
[0066]
A data line driving circuit 61 and a mounting terminal 62 are provided along one side of the element substrate 10 in a region outside the sealing material 41 of the element substrate 10, and scanning lines are provided along two sides adjacent to the one side. A drive circuit 63 is provided. On the remaining side of the element substrate 10, a plurality of wirings 64 are provided for connecting between the scanning line driving circuits 63 provided on both sides of the screen display area. In addition, a conductive material 65 for electrically connecting the element substrate 10 and the counter substrate 20 is provided in at least one corner of the counter substrate 20.
[0067]
In FIG. 1, a substrate cleaning device 70 is a cup-type cleaning device. The substrate cleaning device 70 is rotatably provided with a spin chuck 71 as a mounting table that is rotated by a driving device (not shown). A substrate 72 is placed on the spin chuck 71 while holding the end face while keeping its surface horizontal. A bottomed cylindrical cup 73 (not shown in FIG. 1) is disposed so as to surround the spin chuck 71 and the substrate 72 and constitutes a cleaning chamber for cleaning the substrate 72 above the spin chuck 71. ) Is provided.
[0068]
In the present embodiment, the cup 73 has two cleaning chambers 74 and 75 that are separated into two layers. A portion near the center of rotation at the top of the cup 73 is opened, and an annular lid 76 is attached to the opening. The annular lid 76 rotates with the substrate 72.
[0069]
Further, above the cup 73 and the lid 76 and in the center of the spin chuck 71, nozzles 77 to 79 for supplying a cleaning liquid for cleaning the substrate 72 to the cleaning chambers 74 and 75, and a cleaning liquid discharge port 82 are provided. It is arranged. The nozzles 77 to 79 are arranged so that the discharge outlets at the tips are arranged in the vicinity of the surface of the substrate 72 in the cleaning chambers 75 and 74. Thus, the nozzles 77 to 79 can discharge the cleaning liquid and spray it directly onto the substrate 72. Further, the nozzles 77 to 79 can discharge the cleaning liquid while horizontally scanning a surface parallel to the surface of the substrate 72.
[0070]
In the present embodiment, the nozzles 77 to 79 are for ozone water discharge, hydrofluoric acid aqueous solution discharge, or pure water discharge, respectively. From the cleaning liquid discharge port 82, ozone water discharge, hydrofluoric acid aqueous solution discharge, pure water discharge, N2(Nitrogen) can be discharged. The nozzles 77 to 79 and the cleaning liquid discharge port 82 are used as cleaning liquids such as ozone water, hydrofluoric acid aqueous solution, pure water, or N2Can be selectively sprayed onto the substrate 72 for an appropriate time. The cup 73 has a pair of discharge ports 80 and 81 so that waste liquid from the cleaning chambers 75 and 74 flows out from the corresponding discharge ports 80 and 81 to the outside.
[0071]
Due to the centrifugal force generated by the rotation of the substrate 72, the cleaning liquid in the cleaning chambers 74 and 75 flows at a sufficient speed in the centrifugal direction from the center of rotation to the upper and lower portions of the substrate 72, and further flows out from the discharge ports 80 and 81 to the outside. It has become.
[0072]
Next, an element substrate manufacturing process and a substrate cleaning method configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 6, the process diagrams of FIGS. 7 and 8, and the explanatory diagrams of FIGS. 9 and 10.
[0073]
First, a TFT array substrate 10 such as a quartz substrate, hard glass, or silicon substrate is prepared. In the present embodiment, the substrate 10 is arranged as the substrate 72 in FIG. 1, and the cleaning process in step S21 is performed on the substrate 10. That is, first, the substrate 10 is placed on the spin chuck 71, and the spin chuck 71 and the cup 73 are moved in the vertical direction so that the upper surface of the spin chuck 71 is positioned substantially at the bottom surface of the cleaning chamber 75.
[0074]
In step S21, ozone water O having a concentration of 30 to 100 ppm and a temperature of 23 to 40 ° C. is supplied from the nozzle 77 and the cleaning liquid discharge port 82 to the substrate 10 of FIG.ThreeTo discharge. This ozone water is discharged from the nozzle 77 and the cleaning liquid discharge port 82 and sprayed on the front and back surfaces of the substrate 72, and cleaning is performed for 30 seconds to 3 minutes. This removes organic substances and metals on the front and back surfaces of the substrate 10 and forms a protective film with ozone water (passivation).
[0075]
FIG. 9A shows the cleaning effect by ozone water. As shown in FIG. 9A, an oxide film as a passivation is formed by ozone water, and contaminants are surrounded by the oxide film. The above cleaning method is referred to as [OThree(Ozone) water (concentration 30-100ppm / temperature 23-40 ° C / 30s-3min) Organic substance removal / metal removal / passivation].
[0076]
Next, in step S21, rinsing with pure water is performed. That is, the spin chuck 71 and the cup 73 are moved in the vertical direction so that the upper surface of the spin chuck 71 is positioned substantially at the bottom surface of the cleaning chamber 74. Then, instead of the nozzle 77, the nozzle 79 is disposed opposite to the substrate 10, and pure water is discharged from the nozzle 79 and the cleaning liquid discharge port 82. Then, rinsing with pure water is performed for 10 seconds. As a result, the ozone water on the front and back surfaces of the substrate 10 is rinsed and removed. This cleaning method is hereinafter referred to as [ultra pure water (spin rinse, 10s) substitution].
[0077]
Next, in step S21, instead of the nozzle 79, the nozzle 78 is disposed opposite to the substrate 10, and a dilute hydrofluoric acid aqueous solution having a temperature of 23 to 25 ° C. mixed with hydrofluoric acid and pure water at a ratio of 1:50 to 200 is used. It is discharged from the nozzle 78 and the cleaning liquid discharge port 82. And it wash | cleans for 5 to 60 second using dilute hydrofluoric acid aqueous solution. Thus, the metal on the front and back surfaces of the substrate 10 is removed, and the chemical and natural oxide films are removed by etching. FIG. 9B shows this state, and the contaminants are lifted off by the dilute hydrofluoric acid aqueous solution. This cleaning method is hereinafter referred to as [DHF (HF: H2O = 1: 50 to 200/23 to 25 ° C./5 to 60 s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching].
[0078]
Next, in step S21, rinse with pure water [replacement with ultrapure water (spin rinse, 1 min)] is performed again for 1 minute. That is, the spin chuck 71 and the cup 73 are moved in the vertical direction so that the upper surface of the spin chuck 71 is positioned substantially at the bottom surface of the cleaning chamber 74. Then, pure water is discharged from the nozzle 79 and the cleaning liquid discharge port 82 and sprayed on the front and back surfaces of the substrate 72.
[0079]
FIG. 10 shows this state. Due to the centrifugal force generated by the rotation of the spin chuck 71, the pure water discharged from the nozzle 79 and the cleaning liquid discharge port 82 flows out from the center of the substrate 10 in the centrifugal direction. Due to the flow of pure water, particles (contaminants) lifted off from the substrate 10 are swept away around the substrate 10 and removed from the substrate 10.
[0080]
Next, the spin chuck 71 and the cup 73 are moved again in the vertical direction, and are arranged so that the upper surface of the spin chuck 71 is positioned substantially at the bottom surface of the cleaning chamber 75. Then, ozone water is discharged from the nozzle 77 and the cleaning liquid discharge port 82 and sprayed on the front and back surfaces of the substrate 72. That is, ozone water O having a concentration of 30 to 100 ppm and a temperature of 23 to 40 ° C. is formed in order to remove organic substances and metals, form passivation, and prevent the reattachment of contaminants.ThreeAnd is washed for 30 seconds to 3 minutes. This cleaning method [OThree(Ozone) water (concentration 30-100 ppm / temperature 23-40 ° C / 30s-3min) Organic substance removal / metal removal / passivation / prevention of contamination / reattachment].
[0081]
Next, in step S21, cleaning with [ultra pure water (spin rinse, 10s) replacement] is performed again. That is, the spin chuck 71 and the cup 73 are moved in the vertical direction so that the upper surface of the spin chuck 71 is positioned substantially at the bottom surface of the cleaning chamber 74. Then, instead of the nozzle 77, the nozzle 79 is disposed opposite to the substrate 10, and pure water is discharged from the nozzle 79 and the cleaning liquid discharge port 82. Then, rinsing with pure water is performed for 10 seconds. As a result, the ozone water on the front and back surfaces of the substrate 10 is rinsed and removed.
[0082]
Finally, the lid body 76 is lowered to a substantially upper surface of the cleaning chamber 75, and the cleaning chamber 75 is substantially closed in the vertical direction.2Is dried while discharging from the center of the lid 76 and the cleaning liquid discharge port 82 ([Dry (N2Purge type spin drying)]]. Even during the drying step, the substrate 10 can be drained in a short time by rotating the spin chuck 71 and the lid 76.
[0083]
The nozzles 77 to 79 can be scanned in the horizontal direction. By causing the nozzles 77 to 79 to scan in the horizontal direction, the liquid to be ejected can be sprayed onto the surface of the substrate 10 more vigorously, and the effect of removing contaminants from the substrate 10 can be improved.
[0084]
That is, the substrate cleaning in step S21 is summarized as follows.
[0085]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation formation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
In order to increase the reactivity of ozone, it is effective to control the temperature of the ozone water so that the temperature is in the range of 23 to 40 ° C. In addition, the temperature around 35 ° C. is the most reactive than ozone deterioration, and the cleaning ability is about 8 times higher than normal temperature. Moreover, in this Embodiment, ozone water is used by the density | concentration of 30 ppm or more, and the high cleaning capability is acquired. In addition, since the deterioration of ozone occurs even when the temperature is controlled, it is desirable that the original ozone concentration is high.
[0086]
In single wafer cleaning, fluorine tends to remain at the Si-SiO cleaning interface. HF in dangling bonds2 , HFSince it tends to remain as a residue, complete hydrogen termination is hindered. Rinse after DHF cleaning is recommended to improve substitution characteristics and to optimize hydrogen termination.
[0087]
Next, for the cleaned substrate 10, preferably N2Annealing is performed in an inert gas atmosphere such as (nitrogen) and at a high temperature of about 900 to 1300 ° C., and pretreatment is performed so as to reduce distortion generated in the TFT array substrate 10 in a high-temperature process to be performed later.
[0088]
Next, in step S1 of FIG. 6, a groove 11 (see FIG. 5) is formed on the TFT array substrate 10 by etching or the like. Next, in step S2 of FIG. 6, a metal such as Ti, Cr, W, Ta, Mo and Pd or a metal alloy film such as metal silicide is sputtered to a thickness of about 100 to 500 nm, preferably about 200 nm. Deposit to film thickness. Then, the lower light-shielding film 12 whose planar shape is a lattice is formed by photolithography and etching.
[0089]
Next, in step S22, a cleaning process before the formation of the first interlayer insulating film 13 (FIG. 7B) is performed. The cleaning in step S22 is indicated as follows using the same notation as the above [] writing.
[0090]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50-200 / 23-25 ° C / 5-60s)) Metal removal, chemical and natural oxide film etching, particle removal]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
Although WSi constituting the lower light-shielding film 12 is easily oxidized, in this embodiment, it can be quickly passivated by the strong oxidizing power of ozone. In addition, the lift-off function using hydrofluoric acid makes it possible to obtain a high particle removal capability after sputter deposition without using megasonic cleaning (MS) at room temperature. If residual particles remain, the abnormal growth in the correlation insulating film is promoted, and the uniform film formation of the upper film is hindered, resulting in a film residue after disconnection or subsequent dry etching, causing a device failure. End up. However, in the present embodiment, high particle removal performance is obtained by cleaning with a hydrofluoric acid aqueous solution, and the occurrence of device defects can be prevented.
[0091]
Next, in step S3, TEOS (tetraethyl orthosilicate) gas, TEB (tetraethyl boatrate) gas, TMOP (TMOP) is formed on the lower light shielding film 12 by, for example, atmospheric pressure or low pressure CVD. An interlayer insulating film 13 made of a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is formed using a gas such as (tetra-methyl-oxy-phosphate). The film thickness of the interlayer insulating film 13 is, for example, about 500 to 2000 nm.
[0092]
Next, in step S23, a cleaning process before the formation of the semiconductor layer 1a (FIG. 7C) is performed. The cleaning in step S23 is expressed as follows using the same notation as the above [] writing.
[0093]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
Next, in step S4, low pressure CVD using monosilane gas, disilane gas or the like at a flow rate of about 400 to 600 cc / min on the interlayer insulating film 13 in a relatively low temperature environment of about 760 to 550 ° C., preferably about 500 ° C. An amorphous silicon film is formed by (for example, CVD at a pressure of about 20 to 40 Pa). Thereafter, annealing is performed in a nitrogen atmosphere at about 600 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours, preferably 4 to 6 hours, so that the polysilicon film has a grain size of about 50 to 200 nm, preferably Solid phase growth is performed until the particle size becomes about 100 nm. As a method for solid phase growth, annealing using RTA (Rapid Thermal Anneal) may be used, or laser annealing using an excimer laser or the like may be used. At this time, depending on whether the TFT 30 for pixel switching is an n-channel type or a p-channel type, a dopant of a group V element or a group III element may be slightly doped by ion implantation or the like. Then, a semiconductor layer 1a having a predetermined pattern is formed by photolithography and etching.
[0094]
Next, in step S24, a cleaning process before the formation of the gate insulating film 2a (FIG. 7D) is performed. The cleaning in step S24 is expressed as follows with the same notation as [] above.
[0095]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50-200 / 23-25 ° C / 5-60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
From light element impurity inspection of SIMS (secondary ion mass spectrometry), OThree-DHF cleaning tends to leave fluorine at the Si-SiO cleaning interface. HF in dangling bonds2 , HFSince it tends to remain as a residue, complete hydrogen termination is hindered. Rinse after DHF cleaning is recommended to improve substitution characteristics and to optimize hydrogen termination.
[0096]
Further, when contamination in the air or in the apparatus adheres to dangling bonds of Si, it is difficult to remove with only hydrofluoric acid. So once ozone (OThree) Oxidation passivation is formed with water and lifted off with hydrofluoric acid.
[0097]
In the single wafer process, since there is no re-deposition phenomenon of metal impurities or foreign matters, the Si-SiO interface state is easily cleaned. This is proved by electrical property evaluation including TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown) property. It can also be seen from the electronic behavior when the neutralization conditions near the SIMS interface are changed that there is little electrical leakage due to impurities.
[0098]
Next, in step S5, the semiconductor layer 1a constituting the TFT 30 is thermally oxidized at a temperature of about 900 to 1300 [deg.] C., preferably about 1000 [deg.] C., followed by low pressure CVD or the like. Thus, lower and upper gate insulating films 2a and 2b (including a gate insulating film) made of a multilayer high-temperature silicon oxide film (HTO film) or a silicon nitride film are formed.
[0099]
As a result, the semiconductor layer 1a has a thickness of about 30 to 150 nm, preferably about 35 to 50 nm, and the insulating films 2a and 2b have a thickness of about 20 to 150 nm, preferably about 30 to The thickness is 100 nm.
[0100]
Next, in order to control the threshold voltage Vth of the TFT 30 for pixel switching, the N channel region or the P channel region of the semiconductor layer 1a is doped with a predetermined amount of a dopant such as boron by ion implantation or the like. To do.
[0101]
Next, in step S25, a cleaning process before forming the scanning line 3a (FIG. 7E) is performed. The cleaning in step S25 is indicated as follows with the same notation as the above [] writing.
[0102]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[Dry (N2(Purge type spin drying)
In step S25, the following cleaning method can be employed.
[0103]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
Next, in step S6, a polysilicon film is deposited by a low pressure CVD method or the like, and phosphorus (P) is further thermally diffused to make this polysilicon film conductive. Alternatively, a doped silicon film into which P ions are introduced simultaneously with the formation of the polysilicon film may be used. The thickness of this polysilicon film is about 100 to 500 nm, preferably about 350 nm. Then, a scanning line 3a having a predetermined pattern including the gate electrode portion of the TFT 30 is formed by photolithography and etching.
[0104]
For example, when the TFT 30 is an n-channel TFT having an LDD structure, the scanning line 3a (gate electrode) is used as a mask in order to form a low concentration source region and a low concentration drain region in the semiconductor layer 1a. , P and other group V element dopants at low concentrations (eg, 1 to 3 × 10 P ions)13/ Cm2(Step S7). As a result, the semiconductor layer 1a under the scanning line 3a becomes a channel region 1a ′.
[0105]
Further, in order to form the high concentration source region 1d and the high concentration drain region 1e constituting the pixel switching TFT 30, a resist layer having a planar pattern wider than the scanning line 3a is formed on the scanning line 3a. Thereafter, a dopant of a group V element such as P is used at a high concentration (for example, P ions are added to 1 to 3 × 1015/ Cm2(Step S8).
[0106]
Thus, an LDD structure element having a low concentration source / drain region and a high concentration source / drain region is formed. For example, a TFT having an offset structure may be used without doping at a low concentration, or a self-aligned TFT may be formed by an ion implantation technique using P ions, B ions, or the like using the scanning line 3a as a mask. The scanning line 3a is further reduced in resistance by doping of the impurities.
[0107]
Next, in step S26, a cleaning process before the formation of the second interlayer insulating film 14 (FIG. 7F) is performed. The cleaning in step S26 is expressed as follows with the same notation as the above [] writing.
[0108]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2(Purge type spin drying)
In step S26, the following cleaning method can be employed.
[0109]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
Next, in step S9, a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, BPSG, or the like is nitrided on the scanning line 3a using, for example, TEOS gas, TEB gas, TMOP gas or the like by atmospheric pressure or reduced pressure CVD method. A second interlayer insulating film 14 made of a silicon film, a silicon oxide film or the like is formed. The film thickness of the second interlayer insulating film 14 is about 500 to 2000 nm, for example. Here, preferably, annealing is performed at a high temperature of about 800 ° C. to improve the film quality of the interlayer insulating film 14.
[0110]
Next, in step S10, the contact holes 24a and 26a are simultaneously opened by dry etching such as reactive ion etching and reactive ion beam etching for the second interlayer insulating film.
[0111]
Next, in step S27, a cleaning process is performed before the formation of the first intermediate conductive layer 15 (FIG. 7G) constituting the lower electrode of the storage capacitor. The cleaning in step S27 is shown as follows with the same notation as the above [] writing.
[0112]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) substitution]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[Dry (N2(Purge type spin drying)
Next, in the present embodiment, in step S11, the first intermediate conductive layer 15 that becomes the lower capacitor electrode of the storage capacitor is formed. That is, a polysilicon film is deposited on the second interlayer insulating film 14 by a low pressure CVD method or the like, and phosphorus (P) is further thermally diffused to make the polysilicon film conductive. Alternatively, a doped silicon film into which P ions are introduced simultaneously with the formation of the polysilicon film may be used. The thickness of the polysilicon film is about 100 to 500 nm, preferably about 150 nm. Then, patterning is performed by photolithography and etching to form the first intermediate conductive layer 15.
[0113]
Next, in step S28, a cleaning process is performed before the formation of the dielectric film 17 (FIG. 7G) constituting the capacitive insulating film. The cleaning in step S28 is shown as follows with the same notation as the above [] writing.
[0114]
[OThree(Ozone) Water (Concentration 30-60ppm / Temperature 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, and passivation]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 30s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
In step S28, the following cleaning method can be employed.
[0115]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 30s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse 1 min) replacement]
[Dry (N2Purge type spin drying)]
In the next step S12, a dielectric film 17 which is an insulating film of a storage capacitor is formed. That is, a dielectric made of a high-temperature silicon oxide film (HTO film) or a silicon nitride film on the first intermediate conductive layer 15 and the second interlayer insulating film 14 also serving as the pixel potential side capacitor electrode by a low pressure CVD method, a plasma CVD method or the like. The film 17 is deposited to a relatively thin thickness of about 50 nm.
[0116]
The dielectric film 17 may be composed of either a single layer film or a multilayer film as in the case of the insulating films 2a and 2b, and various known types generally used for forming a gate insulating film of a TFT. It can be formed by technology. As the dielectric film 17 is made thinner, the storage capacity becomes larger. Consequently, the dielectric film 17 is formed so as to be an extremely thin insulating film having a film thickness of 50 nm or less on the condition that defects such as film breakage do not occur. It is advantageous to form
[0117]
Next, in step S29, a cleaning process is performed before the formation of the capacitor line 18 (FIG. 8 (i)) constituting the upper electrode of the storage capacitor. The cleaning in step S29 is indicated as follows with the same notation as the above [] writing.
[0118]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse 10s) replacement]
[Dry (N2(Purge type spin drying)
Next, in step S13, the capacitor line 18 is formed on the dielectric film 17. The film thickness of the capacitor line 18 is set to 150 nm, for example.
[0119]
Next, in step S30, a cleaning process before the formation of the third interlayer insulating film 19 (FIG. 8J) is performed. The cleaning in step S30 is indicated as follows using the same notation as the above [] writing.
[0120]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30s-3min) Organic removal, metal removal, passivation]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[DHF (HF: H2O = 1: 50 ~ 200/23 ~ 25 ℃ / 5 ~ 60s) Metal removal, chemical and natural oxide film etching]
[Super pure water (spin rinse, 1 min) replacement]
[OThree(Ozone) Water (Concentration: 30-100 ppm / Temperature: 23-40 ° C / 30 s-3 min) Organic removal, metal removal, passivation, contamination re-adhesion prevention]
[Super pure water (spin rinse, 10s) replacement]
[Dry (N2(Purge type spin drying)
Next, in step S14, a third interlayer insulating film made of a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like using, for example, atmospheric pressure or reduced pressure CVD method or TEOS gas. A film 19 is formed. The film thickness of the third interlayer insulating film 19 is, for example, about 500 to 1500 nm.
[0121]
Next, in step S15, a low-resistance metal such as light-shielding Al (aluminum), metal silicide, or the like is formed on the entire surface of the third interlayer insulating film 19 so as to fill the contact holes 24a and 24b by sputtering or the like. As about 100-500 nm thick, preferably about 300 nm. Then, the data line 6a having a predetermined pattern is formed by photolithography and etching (step S16).
[0122]
Next, in step S17, a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film or an oxide film is used to cover the data line 6a using, for example, atmospheric pressure or reduced pressure CVD or TEOS gas. A fourth interlayer insulating film 25 made of a silicon film or the like is formed. The film thickness of the fourth interlayer insulating film 25 is, for example, about 500 to 1500 nm.
[0123]
Next, in step S18, the contact hole 26b is opened by dry etching such as reactive ion etching or reactive ion beam etching for the fourth interlayer insulating film 25 and the third interlayer insulating film 19.
[0124]
Next, in step S19, a transparent conductive film such as an ITO film is deposited to a thickness of about 50 to 200 nm on the inner peripheral surface of the contact hole 26b and the fourth interlayer insulating film 25 by sputtering or the like. . Then, the pixel electrode 9a is formed by photolithography and etching. Note that when the liquid crystal device is used for a reflective liquid crystal device, the pixel electrode 9a may be formed from an opaque material having a high reflectance such as Al. The contact hole 26b connects the first intermediate conductive layer 15 and the pixel electrode 9a.
[0125]
As described above, in the present embodiment, single wafer processing is adopted, and cleaning is performed only once with ozone water, cleaning is performed only once with ozone water and dilute hydrofluoric acid solution, and ozone water, dilute hydrofluoric acid solution and By adopting three cleaning patterns of cleaning with ozone water only once in each cleaning process during the manufacturing process of the TFT substrate, a sufficient cleaning effect is obtained while suppressing an increase in roughness.
[0126]
That is, the glass substrate / or film surface on which organic impurities, particle foreign matter, or metal impurities taken into the surface on the production line or in the apparatus are present is first present on the outermost surface by washing with about 30 ppm ozone water. Organic and metal impurities to be removed from the surface are dissolved and removed in an aqueous solution. If it is on the surface of the polysilicon film, the surface can be uniformly oxidized by 0.5 to 2.0 nm with high-concentration ozone water, and the polar interface region having a depth of 0.5 to 2.0 nm from the outermost surface of the polysilicon film Therefore, metal impurities that are likely to exist as minute residues can be taken into the oxide film.
[0127]
Further, by using dilute hydrofluoric acid together, the oxide film is removed, and at the same time, metal impurity molecules (atoms) present in the oxide film and metal impurities and particles remaining on the oxide film surface are removed from the polysilicon film and the insulating film surface. Can be separated almost completely.
[0128]
By using this method, the surface of the polysilicon film having large lattice defects or roughness compared to single crystal silicon or the impurity diffused polysilicon film can be cleaned without excessive damage. The formed oxide film or interlayer insulating film promotes better quality film growth, and the device formed thereby can stabilize characteristics and yield.
[0129]
As described above, in the present embodiment, the surface of the polysilicon film, the surface of the impurity diffusion polysilicon film, the silicide film that are easily damaged by the hydrofluoric acid aqueous solution, the ammonia aqueous solution, compared to the single crystal silicon substrate. It is possible to clean the surface while suppressing micro-damage on the surface. In addition, organic contamination, metal contamination, and particle contamination can be removed in a short time and satisfactorily. In addition, cleaning of a liquid crystal substrate, particularly cleaning of a polysilicon surface with many lattice defects and impurity doping, may cause surface roughness due to selective oxidation and etching as compared with a single crystal silicon surface. In the configuration, surface roughness is suppressed by uniform oxidation with concentrated ozone-dissolved water and etching with a combination of dilute hydrofluoric acid aqueous solution or high-concentration ozone water containing dilute hydrofluoric acid, and the pressure resistance life of the oxide film formed on polysilicon is reduced. The yield can be improved and the yield can be further stabilized. In order to improve the uniform oxidation rate and to reduce the diluted hydrofluoric acid concentration as much as possible in consideration of the influence of the etching on the polysilicon surface and other insulating films, the dissolved concentration of ozone water is 15 ppm as described above. Set to above. As a result, the time for forming an oxide film on the polysilicon that takes in the impurities existing at a depth of 0.5 to 2.0 nm from the polysilicon surface is shortened, and contamination with one treatment with ozone water and dilute hydrofluoric acid. Allows removal.
[0130]
In the present embodiment, single-wafer spin cleaning is performed. Thereby, recontamination can be remarkably reduced as compared with batch cleaning, and back-contamination from the back surface of the substrate can be remarkably reduced. Moreover, it is possible to easily switch to cleaning with ozone water, dilute hydrofluoric acid aqueous solution or pure water only by changing the nozzle, and the workability is excellent.
[0131]
Moreover, since cleaning can be performed while the nozzle is scanned in the horizontal direction, the effect of removing contamination is extremely high.
[0132]
The substrate of the present invention is not limited to a liquid crystal device, but can be applied to a display panel such as an EL (electroluminescence) device or an electrophoresis device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a substrate cleaning method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of various elements and wirings in a plurality of pixels constituting a pixel region of a TFT substrate (element substrate) which is a semiconductor device to which the present embodiment is applied.
FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal device using an element substrate to which the present embodiment is applied, and is a plan view seen from the counter substrate side together with each component formed on the element substrate.
4 is a cross-sectional view of the liquid crystal device after the assembly process in which the element substrate and the counter substrate are bonded to each other and the liquid crystal is sealed is cut along the line HH ′ in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing in detail the liquid crystal device of FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a substrate cleaning method.
FIG. 7 is a process chart showing a substrate cleaning method in the order of processes.
FIG. 8 is a process diagram illustrating a substrate cleaning method in the order of processes.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a state of cleaning.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a state of cleaning.
[Explanation of symbols]
71 ... Spin chuck, 72 ... Substrate, 73 ... Cup, 74, 75 ... Storage chamber, 76 ... Lid, 77-79 ... Nozzle.

Claims (3)

互いに交差する走査線およびデータ線と、画素スイッチング用の薄膜トランジスタとを備えた電気光学装置用基板の製造方法であって、
基板上にWSiからなる下側遮光膜を形成する工程と、
前記下側遮光膜を形成した基板を洗浄する工程と、
前記下側遮光膜上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上にポリシリコン膜を形成する工程と、
前記ポリシリコン膜をフォトリソグラフィ及びエッチングによりパターニングして前記薄膜トランジスタの半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を形成した基板を洗浄する工程と、
前記基板を洗浄した後、前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介してゲート電極部を形成するとともに、走査線を形成する工程と、
前記半導体層に不純物をドープすることによりソース領域およびドレイン領域を形成する工程と、
前記ソース領域と電気的に接続されるデータ線を形成する工程と、
を備え、
前記下側遮光膜を形成した基板を洗浄する工程、および前記半導体層を形成した基板を洗浄する工程が、枚葉式の基板洗浄装置を用いて、オゾン水洗浄、純水リンス洗浄、希フッ酸洗浄、純水リンス洗浄、オゾン水洗浄、純水リンス洗浄、窒素による乾燥の工程順で行われ
前記希フッ酸洗浄で用いる希フッ酸水溶液の濃度を0.1〜10%とするとともに、前記希フッ酸水溶液はオゾンを含み、前記オゾン水洗浄で用いるオゾン水の濃度を15ppm以上とすることを特徴とする電気光学装置用基板の製造方法。
A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device comprising scanning lines and data lines intersecting each other, and a thin film transistor for pixel switching,
Forming a lower light-shielding film made of WSi on the substrate;
Cleaning the substrate on which the lower light-shielding film is formed;
Forming an interlayer insulating film on the lower light-shielding film;
Forming a polysilicon film on the interlayer insulating film;
Patterning the polysilicon film by photolithography and etching to form a semiconductor layer of the thin film transistor;
Cleaning the substrate on which the semiconductor layer is formed;
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer after cleaning the substrate;
Forming a gate electrode portion on the semiconductor layer via the gate insulating film and forming a scanning line;
Forming a source region and a drain region by doping impurities into the semiconductor layer;
Forming a data line electrically connected to the source region;
With
The step of cleaning the substrate on which the lower light-shielding film is formed and the step of cleaning the substrate on which the semiconductor layer is formed are performed using a single-wafer type substrate cleaning apparatus, in ozone water cleaning, pure water rinsing cleaning, dilute fluorine cleaning. It is performed in the order of acid cleaning, pure water rinse cleaning, ozone water cleaning, pure water rinse cleaning, and drying with nitrogen .
The concentration of the dilute hydrofluoric acid aqueous solution used in the dilute hydrofluoric acid cleaning is 0.1 to 10%, the dilute hydrofluoric acid aqueous solution contains ozone, and the ozone water concentration used in the ozone water cleaning is 15 ppm or more. A method for manufacturing a substrate for an electro-optical device.
前記基板洗浄装置には、前記基板を保持するスピンチャックと、前記基板および前記スピンチャックを収容して洗浄室を構成するカップと、前記基板の表面上に希フッ酸を吐出するノズルと、前記基板の表面上にオゾン水を吐出するノズルと、前記基板の表面上に純水を吐出するノズルと、前記スピンチャックの中央に設けられ、前記希フッ酸および前記希フッ酸および前記純水および前記窒素を前記基板の裏面側に所定の時間だけ選択的に吐出する洗浄液吐出口と、前記洗浄室を閉塞可能とされ、中央から前記窒素を吐出する蓋体と、が設けられ、
前記オゾン水洗浄、前記純水リンス洗浄、前記希フッ酸洗浄を行う際には、前記基板の表面に平行な面上を前記各ノズルがスキャンしながら前記各ノズルから前記希フッ酸または前記オゾン水または前記純水が前記基板の表面に吐出されるとともに、前記洗浄液吐出口から前記希フッ酸または前記オゾン水または前記純水が前記基板の裏面に吐出され、
前記窒素による乾燥を行う際には、前記洗浄液吐出口および前記蓋体の中央から窒素が吐出されることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
The substrate cleaning apparatus includes a spin chuck that holds the substrate, a cup that accommodates the substrate and the spin chuck to form a cleaning chamber, a nozzle that discharges dilute hydrofluoric acid onto the surface of the substrate, A nozzle that discharges ozone water onto the surface of the substrate; a nozzle that discharges pure water onto the surface of the substrate; and a center of the spin chuck, the dilute hydrofluoric acid, the dilute hydrofluoric acid, and the pure water; A cleaning liquid discharge port that selectively discharges the nitrogen to the back side of the substrate for a predetermined time, and a lid that discharges the nitrogen from the center, which can close the cleaning chamber, are provided,
When performing the ozone water cleaning, the pure water rinsing cleaning, and the dilute hydrofluoric acid cleaning, the dilute hydrofluoric acid or the ozone from the nozzles while the nozzles scan the surface parallel to the surface of the substrate. Water or pure water is discharged onto the surface of the substrate, and the diluted hydrofluoric acid, ozone water, or pure water is discharged from the cleaning liquid discharge port onto the back surface of the substrate.
Wherein by the time of drying is nitrogen, the method of manufacturing the electro-optical device substrate according to claim 1, characterized in that nitrogen is discharged from the center of the cleaning liquid discharge port and said lid.
前記洗浄室が、前記オゾン水洗浄および前記希フッ酸洗浄を行うための洗浄室と前記純水リンス洗浄を行うための洗浄室の2つの洗浄室からなり、
これら各洗浄室からの廃液をそれぞれ対応する排出口から外部に流出させることを特徴とする請求項に記載の電気光学装置用基板の製造方法。
The cleaning chamber comprises two cleaning chambers, a cleaning chamber for performing the ozone water cleaning and the dilute hydrofluoric acid cleaning, and a cleaning chamber for performing the pure water rinse cleaning,
3. The method for manufacturing a substrate for an electro-optical device according to claim 2 , wherein the waste liquid from each of the cleaning chambers is caused to flow out from a corresponding discharge port.
JP2002286142A 2002-09-30 2002-09-30 Method for manufacturing substrate for electro-optical device Expired - Fee Related JP4082157B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002286142A JP4082157B2 (en) 2002-09-30 2002-09-30 Method for manufacturing substrate for electro-optical device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002286142A JP4082157B2 (en) 2002-09-30 2002-09-30 Method for manufacturing substrate for electro-optical device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004121907A JP2004121907A (en) 2004-04-22
JP4082157B2 true JP4082157B2 (en) 2008-04-30

Family

ID=32279271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002286142A Expired - Fee Related JP4082157B2 (en) 2002-09-30 2002-09-30 Method for manufacturing substrate for electro-optical device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4082157B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4747877B2 (en) * 2006-02-20 2011-08-17 セイコーエプソン株式会社 Manufacturing method of electro-optical device
CN112992654A (en) * 2021-02-07 2021-06-18 西安奕斯伟硅片技术有限公司 Polishing method and cleaning equipment for reducing metal content of silicon wafer body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004121907A (en) 2004-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100375435B1 (en) Method of manufacturing thin film transistor and liquid crystal display using same
US6165694A (en) Method for preventing the formation of recesses in borophosphosilicate glass
KR20010107764A (en) Method of fabricating thin film transistor
KR100493382B1 (en) Method For Manufacturing of Liquid Crystal Display Device
KR100552219B1 (en) The manufacturing method of thin film transistor
US20050242352A1 (en) Fabrication method of polycrystalline silicon liquid crystal display device
JP4082157B2 (en) Method for manufacturing substrate for electro-optical device
US6716768B2 (en) Method of manufacturing thin-film transistor, and liquid-crystal display
JP2004125882A (en) Method for washing substrate
JP2004125881A (en) Method for washing substrate
JP2004356598A (en) Substrate processing method and manufacturing method of electro-optical device
JP2004121906A (en) Method for washing substrate
JP4118209B2 (en) SEMICONDUCTOR DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND CIRCUIT MANUFACTURING METHOD
JP2004235422A (en) Substrate peeling/cleaning method and manufacturing method of substrate for electro-optical apparatus
JP2003172949A (en) Manufacturing method for array substrate for display device
KR100599960B1 (en) Method for manufacturing tft-lcd
JP2001195010A (en) Method for manufacturing electro-optic device and electro-optic device
JP4069496B2 (en) Method for manufacturing active matrix substrate, active matrix substrate, and electro-optical panel including the same
JP4399217B2 (en) Manufacturing method of TFT array substrate
US6737294B1 (en) Method of reducing surface leakage currents of a thin-film transistor substrate
JP2005202287A (en) Semiconductor device, electrooptic device, manufacturing method for semiconductor device, and electronic equipment
KR100778834B1 (en) Method for Fabricating Thin Film Transistor And Method for Fabricating Liquid Crystal Display Device Using the same
KR100864493B1 (en) Method for treating a surface of Silicon layer and the method for fabricating TFT array panel using the same
KR100375734B1 (en) Method of manufacturing TFT array substrate
KR100215778B1 (en) A fabrication method of thin film transistor for liquid crystal display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050928

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20070402

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070703

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20070822

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071009

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080204

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110222

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120222

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130222

Year of fee payment: 5

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees