JP4371567B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法、特に、ＴＦＴのバックチャネル部の洗浄を含むバッチ式洗浄装置における基板の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置では、逆スタガード型のＴＦＴを搭載した液晶表示装置が良く用いられるが、このタイプの液晶表示装置の製造工程の中でも逆スタガード型のＴＦＴのバックチャネル部のエッチングが液晶表示装置の表示特性に大きく影響する。このため、逆スタガード型のＴＦＴの製造方法において、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）及びｎ+型ａ−Ｓｉからなる半導体膜を堆積し、その上にＣｒ膜からなるソース・ドレイン電極を形成し、ソース・ドレイン電極をマスクとしてｎ+型ａ−Ｓｉの全部とａ−Ｓｉの一部をドライエッチングによりエッチングしてＴＦＴのバックチャネル部を形成するが、この際のドライエッチングによるチャネル掘り込み量の制御が難しい。
【０００３】
従って、チャネルドライエッチング後にアルカリ洗浄液を使ったバッチ式洗浄装置でバックチャネル部の表面処理を行い、チャネル掘り込み部の微細制御を行う。アルカリ洗浄液は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とする有機アルカリ水溶液で、二酸化炭素との反応によりアルカリ濃度が低下する性質があり、そのためアルカリ洗浄液のｐＨは徐々に低下する。
【０００４】
また、バッチ式洗浄装置では処理基板やカセットに付着した洗浄液が次の槽に持ち出され、液量が定量を下回ると自動的に新液が補充されるため、処理１槽目のアルカリ洗浄液はｐＨの変動がわずかである。２槽目のアルカリ洗浄液も同様に処理基板やカセットに付着した洗浄液が次の槽に持ち出されるが、持ち出される液量とほぼ同量の液が１槽目のアルカリ洗浄液（前槽）から基板やカセットに付着して持ち込まれるため、液量の変動がほとんどなく新液が供給されることがない（１槽目も２槽目も定量を下回ると新液が自動的に供給される構造になっているが、２槽目は定量を下回る事が無いため新液が供給されない）。そのため、アルカリ洗浄液のアルカリ濃度は、図４に示されるように、時間の経過と共に徐々に低下していく。
【０００５】
ここで、バッチ式洗浄装置は、ＴＦＴのバックチャネル部の掘り込み量の微細制御の他にも、ＴＦＴのゲート絶縁膜表面の付着物の除去等、各製造工程において付着する付着物の除去を目的として頻繁に使用される。このため、バッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄液のｐＨが低下すると、これらの付着物の除去能力が低下するので、ｐＨをある程度高く維持する必要が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、アルカリ洗浄液による洗浄では、上述のように、アルカリ濃度が低下すると洗浄効果は低くなるため、定期的に液交換をする必要がある。
【０００７】
しかしながら、液交換直後は２槽共にアルカリ濃度が高いため基板表面に付着した付着物に対する洗浄効果は高いが、このアルカリ濃度の高い液をチャネルエッチング後のバックチャネル部の微細制御洗浄に用いた場合、バックチャネル表面状態の変化（アルカリ洗浄液の跡がバックチャネル部に残る）により素子特性にばらつきが生じて、表示ムラの発生率が高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ＴＦＴの製造方法において用いられるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄液を最適化してＴＦＴのバックチャネル部の微細制御によるばらつきを最小化し、表示ムラを低減できる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板の上に堆積させたゲート絶縁膜の上に半導体膜パターンを形成する工程と、前記半導体膜パターンを覆って前記ゲート絶縁膜の上に金属膜を堆積させた後、前記金属膜をパターニングして前記半導体膜パターンと一部重なるソース・ドレイン電極を形成し、続いて、前記ソース・ドレイン電極をマスクとして前記半導体膜パターンをその表面から一部エッチング除去して半導体膜パターンにバックチャネル領域を形成する工程と、前記基板をアルカリ洗浄槽に浸して前記バックチャネル領域の表面を洗浄すると同時にスライトエッチングする工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法であって、前記アルカリ洗浄槽は、第１槽目に第１アルカリ洗浄槽を第２槽目に第２アルカリ洗浄槽を有し、かつ、前記バックチャネル領域の洗浄以外のＴＦＴの洗浄工程でも使用される構成であり、洗浄作業前のアルカリ濃度の初期設定において、前記第１アルカリ洗浄槽は、前記第２アルカリ洗浄槽よりも高いアルカリ濃度に設定される、という構成を基本構成としている。本発明は、以下のような適用形態を有している。
【００１０】
まず、前記第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度がｐＨ１２．０〜ｐＨ１２．５に初期設定されるとき、前記第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度は、ｐＨ１０．５〜ｐＨ１１．５に初期設定される。
【００１１】
また、前記アルカリ洗浄槽は、第３槽が液温が４０〜５０℃の範囲に設定される純水槽、第４槽が液温が２２〜２８℃の範囲の常温に保たれる純水槽、第５槽がイソプロピルアルコールベーパー乾燥槽である。
【００１２】
また、前記アルカリ洗浄液は，水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を０．３４〜０．３６重量％含む洗浄液である。
【００１３】
また、前記第１アルカリ洗浄槽及び前記第２アルカリ洗浄槽が共に洗浄液液面を所定の範囲の液面に保つためのアルカリ洗浄液補給手段を有する。
【００１４】
最後に、前記バックチャネル領域の洗浄以外のＴＦＴの洗浄工程は、ゲート電極形成後のゲート絶縁膜堆積直後及びソース・ドレイン電極形成後の保護絶縁膜堆積直後を含む工程に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に搭載されるチャネル掘り込み型アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造において、本発明の第１の特徴は、チャネルドライエッチング後のアルカリ性洗浄液を用いた複数のアルカリ洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置による洗浄工程で、最後尾のアルカリ洗浄槽のｐＨをその前のアルカリ洗浄槽のｐＨより低くする（アルカリ濃度を低くする）ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第２の特徴は、チャネル掘り込み型アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造において、チャネルドライエッチング後のアルカリ性洗浄液を用いた複数の洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置による洗浄工程で、最後尾のアルカリ洗浄槽の初期ｐＨを１０．５〜１１．５の範囲内に設定することを特徴とする。
【００１７】
次に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の実施形態について説明する。図１は、バッチ式洗浄装置の洗浄フローを示す洗浄工程フローである。図２は、バッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ洗浄液に浸漬する基板のＴＦＴ近傍の断面図である。バッチ式洗浄装置の構成を説明する前に、薄膜トランジスタの製造方法において、本発明によるバッチ式洗浄装置が用いられるまでの基板の製造方法について、図２を参照して基板の構造を説明する。
【００１８】
まず、ガラス等の材料からなる基板２の上にはクロムからなるゲート電極３が形成され、それを覆ってＳｉＮｘ（シリコン窒化膜）からなるゲート絶縁膜４が形成されている（図２（ａ））。
【００１９】
次に、ゲート絶縁膜４の上にノンドープアモルファスシリコン（ノンドープａ−Ｓｉ）からなるａ−Ｓｉ層５及びリン等のｎ型不純物がドープされたｎ+型ａ−Ｓｉ層６を連続して堆積し、ゲート電極３の上方に位置するようにパターニングされてアイランド７となる。続いて、アイランド７の両端上にはクロムからなるソース・ドレイン電極８が形成される（図２（ｂ））。
【００２０】
次に、ソース・ドレイン電極８をマスクとしてアイランド７の上層を構成するｎ+型ａ−Ｓｉ層６をドライエッチングにより完全に除去し、ａ−Ｓｉ層５の一部までエッチング除去してソース・ドレイン電極８を電気的に分離すると、アイランド７にバックチャネル部９が形成される。この後、バックチャネル部９の掘り込み量の微調整にバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽の洗浄を用い、バックチャネル部９は洗浄されつつ、スライトエッチングされる（図２（ｃ））。
【００２１】
以上のようにして、チャネル掘り込み型薄膜トランジスタの製造過程において、チャネルドライエッチング後、パッシベーション膜成膜前にアルカリ洗浄液による洗浄を、複数のアルカリ洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置を用いて行う。
【００２２】
バッチ式洗浄装置１００では、図１に示すように、専用カセット１にＴＦＴの形成される基板２を移載後、専用カセット１を第１アルカリ洗浄槽１０に浸漬する。第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液は、ＴＦＴのバックチャネル部の表面処理に特に影響するため、高いｐＨが必要とされる。次に、第２アルカリ洗浄槽２０に浸漬するが、この槽の洗浄液のｐＨが高い場合、アルカリ洗浄液が流れた跡が表示ムラとなって現れる。
【００２３】
この表示ムラの現象を確認するために、表１に示す確認実験を行った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
この実験においては、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）が第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）以下となる関係を保ちながらそれぞれのアルカリ濃度を変化させ、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽の洗浄液で洗浄したサンプルを作成した。さらに、アルカリ洗浄時に、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽のうちいずれかの洗浄槽の洗浄液で洗浄しないサンプルも作成した。
【００２６】
この実験結果により、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）が第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）よりも低く、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽の両方の洗浄液で洗浄したサンプルが表示ムラが無く、良好な表示特性を示した。また、さらに実験を繰り返すことにより、第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度をｐＨ１２．０〜ｐＨ１２．５、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度をｐＨ１０．５〜ｐＨ１１．５にそれぞれ初期設定すれば良好な表示特性が得られることがわかった。
【００２７】
従って、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液はｐＨ１２．５（水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）濃度：０．３５重量％）、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液は、ｐＨ１２．５のアルカリ洗浄液を純水で希釈してｐＨ１１．０に調整（第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度を、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度よりも低くする）してアルカリ洗浄を行う。その後、液温が４０〜５０℃の範囲に設定される温水の純水槽３０、液温が２２〜２８℃の範囲の常温の純水槽４０に浸漬後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ベーパー乾燥槽５０にて基板２を乾燥し、ＴＦＴのバックチャネル部微細制御処理が完了する。
【００２８】
次に、本発明の効果について従来の洗浄方法と比較しながら説明する。
【００２９】
アルカリ洗浄液の主成分であるＴＭＡＨは、空気中の二酸化炭素を吸収して潮解する性質があるため、大気中に放置するとアルカリ濃度が徐々に低下していく（ｐＨが低下する。ここで、アルカリ濃度（水酸化物イオン濃度）が高い程、ｐＨ＝−ｌｏｇ［Ｈ+］の式に基づいて、ｐＨ値は大きくなる。）。しかし、従来のバッチ式洗浄装置においては、アルカリ洗浄液のｐＨの変動は、図４に示されるように、槽毎に異なる。これは、理由の理由による。
【００３０】
ＴＦＴを製造するに当たって、各工程において基板表面に付着する付着物を除去するために、必要な工程毎にバッチ式洗浄装置による洗浄処理工程を通す。バッチ式洗浄装置による洗浄処理工程では、最初に乾燥した基板２及びカセット１が第１アルカリ洗浄槽１０に浸漬された後、第２アルカリ洗浄槽２０に移動する際、基板２やカセット１に洗浄液が付着して第２アルカリ洗浄槽２０に持ち出されるため第１アルカリ洗浄槽１０の洗浄液は徐々に減っていく。これをバッチ式洗浄装置による洗浄処理工程が必要とされる工程毎に繰り返し、アルカリ洗浄液が定量以下になると、自動的にｐＨ１２．５の新液が供給されるため、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液は、ｐＨの変動がほとんどない。
【００３１】
一方、本発明のバッチ式洗浄装置によれば、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液はｐＨ１２．５の液を純水で希釈し、ｐＨ１１．０としておく。前述したとおり、第２アルカリ洗浄槽２０には第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液が基板２やカセット１により持ち込まれる。このため、第２アルカリ洗浄槽２０は洗浄液の液量がほとんど変化しない。第１アルカリ洗浄槽１０から第２アルカリ洗浄槽２０に持ち込まれたアルカリ洗浄液はｐＨ約１２．５の洗浄液であるため、２槽目の洗浄液はｐＨ約１１．０を保つことが出来る（図３）。
【００３２】
バッチ式洗浄装置を以上のように初期設定し、チャネルドライエッチング後に、パッシベーション窒化膜成膜前の洗浄としてバッチ式洗浄装置を通せば、２槽目のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度が低く（ｐＨ１１．０）設定されているので、アルカリ洗浄液交換直後の強アルカリ洗浄液（ｐＨが高い洗浄液）による洗浄工程起因の表示ムラが発生しない。
【００３３】
１槽目の洗浄液は常に強アルカリ性の性質を保っており、洗浄力がほとんど低下しない（アルカリ洗浄液による洗浄ではアルカリ濃度が高い（ｐＨが高い）程、洗浄力が高い）。さらに、液交換からの時間経過によるアルカリ濃度の変動が少ない（洗浄液２槽共にｐＨをほぼ一定に保つことが出来る）。
【００３４】
また、ＴＦＴのバックチャネル部の微細制御以外の洗浄工程においては、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液のｐＨが低いため、基板表面の付着物の除去能力が低下するが、第１アルカリ洗浄槽１０での洗浄時間を長くすることにより従来と同様の洗浄効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、ＴＦＴ製造工程中に基板表面に付着する付着物を除去するためのアルカリ洗浄液によるバッチ洗浄を行うが、このアルカリ洗浄をＴＦＴのバックチャネル部の微細制御にも用い、２槽のアルカリ洗浄槽のうち、２槽目のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度を１槽目のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度よりも低く設定することにより、バックチャネル部におけるアルカリ洗浄液跡の発生を抑制し、アルカリ洗浄液跡に基因する表示ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置の流れを示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための薄膜トランジスタの製造方法の一部を製造工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度の積算時間推移を示すグラフである。
【図４】従来の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度の積算時間推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 専用カセット
２ 基板
３ ゲート電極
４ ゲート絶縁膜
５ ａ−Ｓｉ層
６ ｎ+型ａ−Ｓｉ層
７ アイランド
８ ソース・ドレイン電極
９ バックチャネル部
１０ 第１アルカリ洗浄槽
２０ 第２アルカリ洗浄槽
３０、４０ 純水洗浄槽
５０ ＩＰＡベーパー乾燥槽
１００ バッチ式洗浄装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法、特に、ＴＦＴのバックチャネル部の洗浄を含むバッチ式洗浄装置における基板の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置では、逆スタガード型のＴＦＴを搭載した液晶表示装置が良く用いられるが、このタイプの液晶表示装置の製造工程の中でも逆スタガード型のＴＦＴのバックチャネル部のエッチングが液晶表示装置の表示特性に大きく影響する。このため、逆スタガード型のＴＦＴの製造方法において、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）及びｎ+型ａ−Ｓｉからなる半導体膜を堆積し、その上にＣｒ膜からなるソース・ドレイン電極を形成し、ソース・ドレイン電極をマスクとしてｎ+型ａ−Ｓｉの全部とａ−Ｓｉの一部をドライエッチングによりエッチングしてＴＦＴのバックチャネル部を形成するが、この際のドライエッチングによるチャネル掘り込み量の制御が難しい。
【０００３】
従って、チャネルドライエッチング後にアルカリ洗浄液を使ったバッチ式洗浄装置でバックチャネル部の表面処理を行い、チャネル掘り込み部の微細制御を行う。アルカリ洗浄液は水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を主成分とする有機アルカリ水溶液で、二酸化炭素との反応によりアルカリ濃度が低下する性質があり、そのためアルカリ洗浄液のｐＨは徐々に低下する。
【０００４】
また、バッチ式洗浄装置では処理基板やカセットに付着した洗浄液が次の槽に持ち出され、液量が定量を下回ると自動的に新液が補充されるため、処理１槽目のアルカリ洗浄液はｐＨの変動がわずかである。２槽目のアルカリ洗浄液も同様に処理基板やカセットに付着した洗浄液が次の槽に持ち出されるが、持ち出される液量とほぼ同量の液が１槽目のアルカリ洗浄液（前槽）から基板やカセットに付着して持ち込まれるため、液量の変動がほとんどなく新液が供給されることがない（１槽目も２槽目も定量を下回ると新液が自動的に供給される構造になっているが、２槽目は定量を下回る事が無いため新液が供給されない）。そのため、アルカリ洗浄液のアルカリ濃度は、図４に示されるように、時間の経過と共に徐々に低下していく。
【０００５】
ここで、バッチ式洗浄装置は、ＴＦＴのバックチャネル部の掘り込み量の微細制御の他にも、ＴＦＴのゲート絶縁膜表面の付着物の除去等、各製造工程において付着する付着物の除去を目的として頻繁に使用される。このため、バッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄液のｐＨが低下すると、これらの付着物の除去能力が低下するので、ｐＨをある程度高く維持する必要が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、アルカリ洗浄液による洗浄では、上述のように、アルカリ濃度が低下すると洗浄効果は低くなるため、定期的に液交換をする必要がある。
【０００７】
しかしながら、液交換直後は２槽共にアルカリ濃度が高いため基板表面に付着した付着物に対する洗浄効果は高いが、このアルカリ濃度の高い液をチャネルエッチング後のバックチャネル部の微細制御洗浄に用いた場合、バックチャネル表面状態の変化（アルカリ洗浄液の跡がバックチャネル部に残る）により素子特性にばらつきが生じて、表示ムラの発生率が高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、ＴＦＴの製造方法において用いられるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄液を最適化してＴＦＴのバックチャネル部の微細制御によるばらつきを最小化し、表示ムラを低減できる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板の上に堆積させたゲート絶縁膜の上に半導体膜パターンを形成する工程と、前記半導体膜パターンを覆って前記ゲート絶縁膜の上に金属膜を堆積させた後、前記金属膜をパターニングして前記半導体膜パターンと一部重なるソース・ドレイン電極を形成し、続いて、前記ソース・ドレイン電極をマスクとして前記半導体膜パターンをその表面から一部エッチング除去して半導体膜パターンにバックチャネル領域を形成する工程と、前記基板をアルカリ洗浄槽に浸して前記バックチャネル領域の表面を洗浄すると同時にスライトエッチングする工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法であって、前記アルカリ洗浄槽は、第１槽目に第１アルカリ洗浄槽を第２槽目に第２アルカリ洗浄槽を有し、かつ、前記バックチャネル領域の洗浄以外のＴＦＴの洗浄工程でも使用される構成であり、洗浄作業前のアルカリ濃度の初期設定において、前記第１アルカリ洗浄槽は、前記第２アルカリ洗浄槽よりも高いアルカリ濃度に設定される、という構成を基本構成としている。本発明は、以下のような適用形態を有している。
【００１０】
まず、前記第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度がｐＨ１２．０〜ｐＨ１２．５に初期設定されるとき、前記第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度は、ｐＨ１０．５〜ｐＨ１１．５に初期設定される。
【００１１】
また、前記アルカリ洗浄槽は、第３槽が液温が４０〜５０℃の範囲に設定される純水槽、第４槽が液温が２２〜２８℃の範囲の常温に保たれる純水槽、第５槽がイソプロピルアルコールベーパー乾燥槽である。
【００１２】
また、前記アルカリ洗浄液は，水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を０．３４〜０．３６重量％含む洗浄液である。
【００１３】
また、前記第１アルカリ洗浄槽及び前記第２アルカリ洗浄槽が共に洗浄液液面を所定の範囲の液面に保つためのアルカリ洗浄液補給手段を有する。
【００１４】
最後に、前記バックチャネル領域の洗浄以外のＴＦＴの洗浄工程は、ゲート電極形成後のゲート絶縁膜堆積直後及びソース・ドレイン電極形成後の保護絶縁膜堆積直後を含む工程に行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に搭載されるチャネル掘り込み型アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造において、本発明の第１の特徴は、チャネルドライエッチング後のアルカリ性洗浄液を用いた複数のアルカリ洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置による洗浄工程で、最後尾のアルカリ洗浄槽のｐＨをその前のアルカリ洗浄槽のｐＨより低くする（アルカリ濃度を低くする）ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第２の特徴は、チャネル掘り込み型アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製造において、チャネルドライエッチング後のアルカリ性洗浄液を用いた複数の洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置による洗浄工程で、最後尾のアルカリ洗浄槽の初期ｐＨを１０．５〜１１．５の範囲内に設定することを特徴とする。
【００１７】
次に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の実施形態について説明する。図１は、バッチ式洗浄装置の洗浄フローを示す洗浄工程フローである。図２は、バッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ洗浄液に浸漬する基板のＴＦＴ近傍の断面図である。バッチ式洗浄装置の構成を説明する前に、薄膜トランジスタの製造方法において、本発明によるバッチ式洗浄装置が用いられるまでの基板の製造方法について、図２を参照して基板の構造を説明する。
【００１８】
まず、ガラス等の材料からなる基板２の上にはクロムからなるゲート電極３が形成され、それを覆ってＳｉＮｘ（シリコン窒化膜）からなるゲート絶縁膜４が形成されている（図２（ａ））。
【００１９】
次に、ゲート絶縁膜４の上にノンドープアモルファスシリコン（ノンドープａ−Ｓｉ）からなるａ−Ｓｉ層５及びリン等のｎ型不純物がドープされたｎ+型ａ−Ｓｉ層６を連続して堆積し、ゲート電極３の上方に位置するようにパターニングされてアイランド７となる。続いて、アイランド７の両端上にはクロムからなるソース・ドレイン電極８が形成される（図２（ｂ））。
【００２０】
次に、ソース・ドレイン電極８をマスクとしてアイランド７の上層を構成するｎ+型ａ−Ｓｉ層６をドライエッチングにより完全に除去し、ａ−Ｓｉ層５の一部までエッチング除去してソース・ドレイン電極８を電気的に分離すると、アイランド７にバックチャネル部９が形成される。この後、バックチャネル部９の掘り込み量の微調整にバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽の洗浄を用い、バックチャネル部９は洗浄されつつ、スライトエッチングされる（図２（ｃ））。
【００２１】
以上のようにして、チャネル掘り込み型薄膜トランジスタの製造過程において、チャネルドライエッチング後、パッシベーション膜成膜前にアルカリ洗浄液による洗浄を、複数のアルカリ洗浄槽を有するバッチ式洗浄装置を用いて行う。
【００２２】
バッチ式洗浄装置１００では、図１に示すように、専用カセット１にＴＦＴの形成される基板２を移載後、専用カセット１を第１アルカリ洗浄槽１０に浸漬する。第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液は、ＴＦＴのバックチャネル部の表面処理に特に影響するため、高いｐＨが必要とされる。次に、第２アルカリ洗浄槽２０に浸漬するが、この槽の洗浄液のｐＨが高い場合、アルカリ洗浄液が流れた跡が表示ムラとなって現れる。
【００２３】
この表示ムラの現象を確認するために、表１に示す確認実験を行った。
【００２４】
【表１】
この実験においては、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）が第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）以下となる関係を保ちながらそれぞれのアルカリ濃度を変化させ、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽の洗浄液で洗浄したサンプルを作成した。さらに、アルカリ洗浄時に、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽のうちいずれかの洗浄槽の洗浄液で洗浄しないサンプルも作成した。
【００２６】
この実験結果により、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）が第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度（ｐＨ）よりも低く、第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽の両方の洗浄液で洗浄したサンプルが表示ムラが無く、良好な表示特性を示した。また、さらに実験を繰り返すことにより、第１アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度をｐＨ１２．０〜ｐＨ１２．５、第２アルカリ洗浄槽のアルカリ濃度をｐＨ１０．５〜ｐＨ１１．５にそれぞれ初期設定すれば良好な表示特性が得られることがわかった。
【００２７】
従って、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液はｐＨ１２．５（水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）濃度：０．３５重量％）、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液は、ｐＨ１２．５のアルカリ洗浄液を純水で希釈してｐＨ１１．０に調整（第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度を、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度よりも低くする）してアルカリ洗浄を行う。その後、液温が４０〜５０℃の範囲に設定される温水の純水槽３０、液温が２２〜２８℃の範囲の常温の純水槽４０に浸漬後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ベーパー乾燥槽５０にて基板２を乾燥し、ＴＦＴのバックチャネル部微細制御処理が完了する。
【００２８】
次に、本発明の効果について従来の洗浄方法と比較しながら説明する。
【００２９】
アルカリ洗浄液の主成分であるＴＭＡＨは、空気中の二酸化炭素を吸収して潮解する性質があるため、大気中に放置するとアルカリ濃度が徐々に低下していく（ｐＨが低下する。ここで、アルカリ濃度（水酸化物イオン濃度）が高い程、ｐＨ＝−ｌｏｇ［Ｈ+］の式に基づいて、ｐＨ値は大きくなる。）。しかし、従来のバッチ式洗浄装置においては、アルカリ洗浄液のｐＨの変動は、図４に示されるように、槽毎に異なる。これは、理由の理由による。
【００３０】
ＴＦＴを製造するに当たって、各工程において基板表面に付着する付着物を除去するために、必要な工程毎にバッチ式洗浄装置による洗浄処理工程を通す。バッチ式洗浄装置による洗浄処理工程では、最初に乾燥した基板２及びカセット１が第１アルカリ洗浄槽１０に浸漬された後、第２アルカリ洗浄槽２０に移動する際、基板２やカセット１に洗浄液が付着して第２アルカリ洗浄槽２０に持ち出されるため第１アルカリ洗浄槽１０の洗浄液は徐々に減っていく。これをバッチ式洗浄装置による洗浄処理工程が必要とされる工程毎に繰り返し、アルカリ洗浄液が定量以下になると、自動的にｐＨ１２．５の新液が供給されるため、第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液は、ｐＨの変動がほとんどない。
【００３１】
一方、本発明のバッチ式洗浄装置によれば、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液はｐＨ１２．５の液を純水で希釈し、ｐＨ１１．０としておく。前述したとおり、第２アルカリ洗浄槽２０には第１アルカリ洗浄槽１０のアルカリ洗浄液が基板２やカセット１により持ち込まれる。このため、第２アルカリ洗浄槽２０は洗浄液の液量がほとんど変化しない。第１アルカリ洗浄槽１０から第２アルカリ洗浄槽２０に持ち込まれたアルカリ洗浄液はｐＨ約１２．５の洗浄液であるため、２槽目の洗浄液はｐＨ約１１．０を保つことが出来る（図３）。
【００３２】
バッチ式洗浄装置を以上のように初期設定し、チャネルドライエッチング後に、パッシベーション窒化膜成膜前の洗浄としてバッチ式洗浄装置を通せば、２槽目のアルカリ洗浄液のアルカリ濃度が低く（ｐＨ１１．０）設定されているので、アルカリ洗浄液交換直後の強アルカリ洗浄液（ｐＨが高い洗浄液）による洗浄工程起因の表示ムラが発生しない。
【００３３】
１槽目の洗浄液は常に強アルカリ性の性質を保っており、洗浄力がほとんど低下しない（アルカリ洗浄液による洗浄ではアルカリ濃度が高い（ｐＨが高い）程、洗浄力が高い）。さらに、液交換からの時間経過によるアルカリ濃度の変動が少ない（洗浄液２槽共にｐＨをほぼ一定に保つことが出来る）。
【００３４】
また、ＴＦＴのバックチャネル部の微細制御以外の洗浄工程においては、第２アルカリ洗浄槽２０のアルカリ洗浄液のｐＨが低いため、基板表面の付着物の除去能力が低下するが、第１アルカリ洗浄槽１０での洗浄時間を長くすることにより従来と同様の洗浄効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、ＴＦＴ製造工程中に基板表面に付着する付着物を除去するためのアルカリ洗浄液によるバッチ洗浄を行うが、このアルカリ洗浄をＴＦＴのバックチャネル部の微細制御にも用い、２槽のアルカリ洗浄槽のうち、２槽目のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度を１槽目のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度よりも低く設定することにより、バックチャネル部におけるアルカリ洗浄液跡の発生を抑制し、アルカリ洗浄液跡に基因する表示ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置の流れを示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を説明するための薄膜トランジスタの製造方法の一部を製造工程順に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度の積算時間推移を示すグラフである。
【図４】従来の薄膜トランジスタの製造方法におけるバッチ式洗浄装置のアルカリ洗浄槽のアルカリ濃度の積算時間推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 専用カセット
２ 基板
３ ゲート電極
４ ゲート絶縁膜
５ ａ−Ｓｉ層
６ ｎ+型ａ−Ｓｉ層
７ アイランド
８ ソース・ドレイン電極
９ バックチャネル部
１０ 第１アルカリ洗浄槽
２０ 第２アルカリ洗浄槽
３０、４０ 純水洗浄槽
５０ ＩＰＡベーパー乾燥槽
１００ バッチ式洗浄装置
Claims (4)
- 基板の上に堆積させたゲート絶縁膜の上に半導体膜パターンを形成する工程と、前記半導体膜パターンを覆って前記ゲート絶縁膜の上に金属膜を堆積させた後、前記金属膜をパターニングして前記半導体膜パターンと一部重なるソース・ドレイン電極を形成し、続いて、前記ソース・ドレイン電極をマスクとして前記半導体膜パターンをその表面から一部エッチング除去して半導体膜パターンにバックチャネル領域を形成する工程と、前記基板をアルカリ洗浄液に浸して前記バックチャネル領域の表面を洗浄すると同時にスライトエッチングする工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法であって、前記アルカリ洗浄液に浸す工程は第１アルカリ洗浄液に浸す工程の次に第２アルカリ洗浄液に浸す工程を含み、洗浄作業前のアルカリ濃度の初期設定において、前記第１アルカリ洗浄液は、前記第２アルカリ洗浄液よりも高いアルカリ濃度に設定されることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第１アルカリ洗浄液のアルカリ濃度はｐＨ１２．０〜ｐＨ１２．５に初期設定され、前記第２アルカリ洗浄液のアルカリ濃度は、ｐＨ１０．５〜ｐＨ１１．５に初期設定される請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第１アルカリ洗浄液及び前記第２アルカリ洗浄液は，水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を０．３４〜０．３６重量％含む洗浄液である請求項１又は２記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第１アルカリ洗浄液及び前記第２アルカリ洗浄液はそれぞれ第１アルカリ洗浄槽及び第２アルカリ洗浄槽に溜められ、前記第１アルカリ洗浄槽及び前記第２アルカリ洗浄槽が共に洗浄液液面を所定の範囲の液面に保つためのアルカリ洗浄液補給手段を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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