JP4747877B2 - 電気光学装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、洗浄時にウエハ(以下、基板という)に帯電している静電気が洗浄液を吐出した瞬間に、洗浄液を伝わり部分的に放電するのを防止する電気光学装置の製造方法に関する。
液晶装置などの電気光学装置や半導体装置の製造分野では、石英基板やシリコン基板な
どの基板に素子パターンを形成する際に、レジスト塗布,エッチング及び剥離を行うが、
その後に基板上に付着した有機物などの不純物を洗浄することによって除去している。例
えば、ゲート絶縁膜形成のための酸化膜形成工程などの成膜工程でも、成膜前には必ず基
板表面の洗浄を行っている。
ところで、枚葉洗浄処理においては、洗浄時、基板に帯電している静電気が洗浄薬液を
吐出した瞬間に、薬液を伝わり部分的に放電する現象が生じ、基板の素子パターンが破壊
される。これは、洗浄装置では、基板を載置するベース板や、基板洗浄部を覆うカップ材
が耐フッ酸性の絶縁物で形成されているために、予め例えば(−)電荷に帯電しており、
そこに載置される基板も洗浄時には周辺の絶縁物の影響で帯電されているためである。
このような基板の静電気を除去するために、例えば特許文献1には、液晶装置や半導体
製造に用いられるドライ洗浄乾燥装置に関し、軟X線を用いることによって、洗浄乾燥処
理の処理前、処理中、及び処理後に発生する静電気の除去を可能にした、基板の洗浄乾燥
装置が提案されている。
特開平8−45884号公報
しかしながら、特許文献1に記載された装置は、基板の洗浄乾燥のための洗浄乾燥部の
ほかに、基板に軟X線を照射するための軟X線照射部を必要とし、装置が大規模になると
いう問題がある。
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、軟X線照射のような特別な装置を使用せず
に静電気除去を行うことができる基板の洗浄方法及び電気光学装置の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。
本発明による基板の洗浄方法は、素子パターンが形成された基板に対して洗浄液供給用
ノズルをスキャンさせて洗浄を行う基板の洗浄方法において、先ず、前記基板の素子パタ
ーン形成部以外のエリアから洗浄液の吐出を開始し、その後、前記洗浄液供給用ノズルを
素子パターン形成部に移動させて洗浄を行うことを特徴とする。
本発明によるこのような方法によれば、前記基板の素子パターン形成部以外のエリアか
ら洗浄液の吐出を開始することによって、先ず、素子パターン形成部以外のエリアで基板
の静電気を放電させて、その後に素子パターン形成部の洗浄を行うので、静電気が抜けた
後に、素子パターン形成部を含むエリアの洗浄が行われ、直接素子パターンに放電による
影響を与えることがなくなる。
本発明において、前記素子パターン形成部以外のエリアは前記基板の外周部分であり、
前記素子パターン形成部のエリアは前記基板の中央部分であることを特徴とする。
このような方法によれば、基板の外周部分から洗浄液を吐出し、その後に洗浄液供給用
ノズルを中心部分に移動して洗浄を行えば、基板の静電気は外周部分の洗浄時に抜けてい
るので、洗浄液供給用ノズルが基板の中央部分に移動して洗浄を行っても放電を生ずるこ
とがなく、放電による素子パターンの損傷を免れることができる。
本発明による電気光学装置の製造方法は、外周部分を除く中央部分に素子パターンが形
成された基板を回転駆動し、該基板のパターン形成面に対して洗浄液供給用ノズルをスキ
ャンさせて洗浄を行う電気光学装置の製造方法において、先ず、前記基板の外周部分に前
記洗浄液供給用ノズルを配置して洗浄液の吐出を開始し、所定時間経過後、前記洗浄液供
給用ノズルを前記基板の中心方向に移動して前記中央部分で洗浄液を吐出して洗浄を行う
ことを特徴とする。
本発明によるこのような方法によれば、基板の外形が例えば円形であって、スピン洗浄
する場合は、基板を回転させながら且つ基板の外周部分から洗浄液を吐出し、その後に洗
浄液供給用ノズルを中心部分に移動して洗浄を行えば、基板の静電気は外周部分の洗浄時
に抜けているので、洗浄液供給用ノズルが基板の中央部分に移動して洗浄を行っても放電
を生ずることがなく、放電による素子パターンの損傷を免れることができる。
本発明において、前記洗浄液供給用ノズルを前記基板の中心方向に移動し前記洗浄液供
給用ノズルが前記中央部分に達した時に、その位置で洗浄液を吐出して洗浄を行うと同時
に、前記基板の裏面についても別の洗浄液供給用ノズルで洗浄液を吐出して洗浄を開始す
ることを特徴とする。
このような方法によれば、基板の表面の中央部分に洗浄液供給用ノズルが移動した時に
は既に基板の静電気は抜けているので、そのとき同時に基板の裏面側を別の洗浄液供給用
ノズルで洗浄しても裏面側で放電を生ずることがない。
本発明において、前記所定時間は、前記基板の静電気が除去されるまでに要する時間で
あることを特徴とする。
このような方法によれば、洗浄液供給用ノズルから洗浄液を、基板の外周部分に静電気
が除去されるまで吐出することによって、洗浄液供給用ノズルが基板の中央部分に移動し
て洗浄液を吐出しても基板の中央部分では全く放電を生じる虞がない。
本発明において、上記の電気光学装置の製造方法における洗浄は、蓄積容量形成後に行
われることを特徴とする。
このような方法によれば、液晶装置のような電気光学装置の製造方法において、基板に
設けられる蓄積容量の形成工程の後(次の成膜前)で本発明による洗浄を行えば、特別な
装置を必要とせずに、静電気除去を行え容量リーク不良の発生を防止することができ、極
めて有用である。
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1及び図2を参照して本発明の実施形態を説明する前に、図3を参照して従来の枚葉
洗浄処理における静電気放電の発生について説明する。
図3で、洗浄装置における回転台としての回転チャック11のベース22上に基板10
が載置されるが、ベース22や、回転チャック11の周囲に配置された処理容器であるカ
ップ1は通常、耐フッ酸性のテフロン(登録商標)系の絶縁物や塩化ビニルなどの材料が
用いられているため、静電気が帯電し易く、例えば(−)の電荷に帯電している。
回転チャック11のベース22上に基板10が載置されると、ベース22やカップ1の
−電荷に対して基板10が(+)の電荷に帯電されることになる。
そのような状態で、基板10が回転チャック11にて回転駆動され、基板10の中心に
洗浄液供給用ノズル20から 洗浄液Lを吐出するが、洗浄液Lには基板10の+電荷を
打ち消すように−電荷が誘起されており、そのとき基板10に溜まっている+電荷の静電
気にノズル20からの洗浄液Lの−電荷が触れた瞬間に放電(スパーク)する。この放電
によって、基板10の中央部分に形成されている素子パターンが破壊される。
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態の洗浄装置を示す構成図である。本実施形態は、石英基
板、ガラス基板、シリコン基板の枚葉洗浄時に適用する。
図1に示す洗浄装置は、処理容器であるカップ1を備えている。このカップ1は上面が
開放した本体部1aと、この本体部1aの底部に設けられた複数の排出管2とを備えてい
る。複数の排出管2は洗浄後の洗浄液を排出するためのものである。カップ1は図示しな
い支持手段にてベース板6に支持されている。カップ1の中心部には、支持軸5がある。
支持軸5の上部はカップ1の内部に突出し、下端部は上記カップ1の下方に配置されたベ
ース板6に固定されている。上記排出管2は図示しない排水ラインに連通している。なお
、カップ1の材料としては、耐フッ酸性のあるテフロン(登録商標)系や塩化ビニルなど
の絶縁物材料が用いられる。
上記支持軸5には基板10の保持機構を構成する回転台としての回転チャック11が回
転自在に支持されている。回転チャック11は中心部に通孔12aが穿設された円盤状の
ベース12を有する。このベース12の下面、つまり上記通孔12aと対応する位置には
筒状の支持部13が垂設されている。この支持部13は上記支持軸5に外嵌されていて、
支持軸5の上部と下部とに対してそれぞれ軸受14によって回転自在に支持されている。
上記支持部13の下端部の外周面には従動プーリ15が設けられている。上記ベース板
6にはモータ16が設けられ、このモータ16の回転軸16aには駆動プーリ17が嵌着
されている。この駆動プーリ17と上記従動プーリ15とにはベルト18が張設されてい
る。したがって、上記モータ16が作動すれば、上記支持部13、つまり回転チャック1
1が回転駆動されるようになっている。
上記回転チャック11のベース12の上面には周方向に4本の支柱19が立設されてい
る。4本の支柱19の上端部には、円環(リング)状に形成されたベース22と、このベ
ース22の上に設けられて基板10の外周端付近を支持する4つの支持ピン21aと、こ
れらの支持ピン21aのそれぞれの上に基板10の外周面と係合する4つの係合ピン21
bとが設けられている。
上記支柱19の上端には、被洗浄物としての基板10(例えば、液晶装置の製造工程に
おける素子基板)が周辺部の下面を支持ピン21aに支持され、外周面を上記係合ピン2
1bに係合させて着脱可能に保持される。したがって、上記基板10は回転チャック11
と一体的に回転されるようなっている。
上記支持軸5には、上端に支持軸5よりも大径で、円錐状をなした頭部5aが設けられ
ている。この支持軸5には、先端を上記頭部5aの上面に開口させた窒素(N2 )などの
不活性ガスのガス供給路30と、先端を同じく上記頭部5aの上面にノズル孔32aを介
して開口させた、洗浄液の洗浄液供給路32とが軸方向に沿って形成されている。上記ガ
ス供給路30は図示しないガス供給源に連通し、上記洗浄液供給路32は同じく図示しな
い洗浄液の供給源に連通している。
上記ガス供給路30に供給された不活性ガスは上記支柱19に保持された基板10に向
かって噴出され、上記洗浄液供給路32に供給された洗浄液Lはその先端の上記ノズル孔
32aから上記基板10の下面に向かって噴出されるようになっている。
上記回転チャック11に保持される基板10の表面側には、この基板10の上面を洗浄
するための洗浄手段としての 洗浄液供給用ノズル20が配置されている。基板10の表
面とは 、素子パターンが形成された面である。この 洗浄液供給用ノズル20は図示しな
い揺動機構によって上記基板10の径方向に沿って揺動されるようになっている。
さらに、上記 洗浄液供給用ノズル20には図示しない上記洗浄液供給源から洗浄液L
が供給されるようになっている。後述するように、本願では、上記 洗浄液供給用ノズル
20により洗浄液Lが基板10の径方向外方から中心に向かって供給されるようになって
いる。洗浄液Lとしては、フッ酸系(例えば、希フッ酸又はオゾン水等)の薬液や純水が
用いられる。
なお、通常の枚葉式のスピン洗浄液処理は、(1)基板を回転させる、(2)純水処理
を基板の表面及び裏面に対して行う、(3)純水吐出を止めて、回転数を上げて振り切る

(4)薬液(例えば希フッ酸又はオゾン水等)による薬液処理を基板の表面または裏面に
対して行う、(5)薬液吐出を止めて、回転数を上げて振り切る、(6)純水処理(この
場合は純水リンスともいう)を基板の表面及び裏面に対して行う、(7)純水吐出を止め
て、回転数を上げて振り切り乾燥を行う、の順に行われる。本願では、各処理とも、基板
の外周部分から中心に向かって 洗浄液供給用ノズルを移動させることが好ましい。なお
、純水処理時は特に帯電しやすいので、純水処理のみ基板の外周部分から中心に向かって
洗浄液供給用ノズルを移動させてもよい。また、電気光学装置や半導体装置の製造過程
で、純水処理のみ行う場合にも本願を適用できることは勿論である。
次に、図2を参照して、図1の洗浄装置による基板の洗浄方法について説明する。図2
(a)は基板の洗浄を開始する時の 洗浄液供給用ノズル20による洗浄状態を示す側面図
、図2(b)は洗浄時の基板と 洗浄液供給用ノズル20との位置関係及び洗浄液供給用ノ
ズル20の移動方向を示す平面図、図2(c)は 洗浄液供給用ノズル20の位置を洗浄開
始時の基板外周辺位置から基板中心位置に移動した時の洗浄状態を示す側面図である。
図2(b)に示すように、基板10は例えば円盤状に形成されており、その円形の基板1
0の表面には、素子パターンを有するチップが多数個、碁盤の目状に形成された素子パタ
ーン形成部10Aである中央部分と、素子パターン形成部10A以外の素子パターンの無
いエリア10Bとしての外周部分とが形成されている。
そして、基板10を回転駆動し、該基板10のパターン形成面に対して洗浄液供給用ノ
ズル20を矢印方向(図2(a),(b)参照)にスキャンさせて洗浄を行う際には、図2(a)
に示すように、先ず、基板10の外周部分に洗浄液供給用ノズル20を配置して洗浄液L
の吐出を開始し、所定時間経過後、図2(c)に示すように洗浄液供給用ノズル20を基板
10の中心方向に移動して基板の中央部分で洗浄液Lを吐出して洗浄を行う。上記所定時
間は、基板10に帯電している静電気が除去されるまでに要する時間であることが望まし
く、数秒間である。
そしてさらに、洗浄液供給用ノズル20が基板の中央部分に達した時に、その位置で洗
浄液Lを吐出して洗浄を行うと同時に、基板10の裏面についても別の洗浄液供給用ノズ
ル(図1では支持軸5に設けたノズル孔32a)で洗浄を開始する。
以上述べたように本実施形態によれば、薬液,純水などの洗浄液Lを、基板10上のパ
ターンの無い部分(外周部分)から吐出開始することにより、基板10の素子パターン内
部や表面に溜まった静電気を、洗浄液がかかった素子パターンの無い部分から放電させる
ことができる。静電気が無くなるまで(数秒間)素子パターンの無い外周部分で洗浄を行い
、その後素子パターンのある部分(中央部分)に向けて 洗浄液供給用ノズル20を移動
させる。
このように静電気が放電された後に、基板内側の素子バターン形成部に 洗浄液供給用
ノズルを移動させることにより、素子パターン形成部での絶縁破壊,絶縁リ一ク等の問題
を防ぎ、デバイスの歩留りを低下させることなく、洗浄処理が可能となる。静電気の影響
による絶縁膜(NSG,酸化膜,BSG,BPSG,PSG,SIN,HT0, TE0S膜)の電気耐圧低下、電
気絶縁破壊の問題を解決することが可能となる。
特に、静電気の影響を受けやすい静電容量構成パターンでの放電発生を防ぎ、容量リー
ク不良や電気耐圧低下の防止に有効な洗浄手段である。静電容量構成パターンとしては、
電気光学装置としての例えば液晶装置の素子基板に形成される蓄積容量を挙げることがで
きる。
次に、以上のように構成されたプラズマエッチング装置を用いて製造される、本発明の
電気光学装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。ここでは、電気光学装置の一
例である駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置を例にとって
説明する。図4は、素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見
た平面図であり、図5は、図4のH−H’断面図である。
図4及び図5において、本実施の形態に係る液晶装置では、図1に示した基板10を構
成する素子基板110と、対向基板120と、が対向配置されている。
素子基板110と対向基板120との間に液晶層150が封入されており、素子基板1
10と対向基板120とは、画像表示領域110aの周囲に位置するシール領域に設けら
れたシール材152により相互に接着されている。シール材152は、両基板を貼り合わ
せるために、例えば熱硬化樹脂、熱及び光硬化樹脂、光硬化樹脂、紫外線硬化樹脂等から
なり、製造プロセスにおいて素子基板110上に塗布された後、加熱、加熱及び光照射、
光照射、紫外線照射等により硬化させられたものである。
このようなシール材152中には、両基板間の間隔(基板間ギャップ)を所定値とする
ためのグラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材が混合されている。即ち、本実
施の形態の液晶装置は、プロジェクタのライトバルブ用として小型で拡大表示を行うのに
適している。但し、液晶ディスプレイや液晶テレビのように大型で等倍表示を行う液晶装
置であれば、このようなギャップ材は、液晶層150中に含まれてもよい。
対向基板120の4隅には、上下導通材106が設けられており、素子基板110に設
けられた上下導通端子と対向基板120に設けられた対向電極121との間で電気的な導
通をとる。
図4及び図5において、シール材152が配置されたシール領域の内側に並行して、画
像表示領域110aを規定する遮光性の周辺遮光膜153が対向基板120側に設けられ
ている。周辺遮光膜153は素子基板110側に設けても良いことは言うまでもない。画
像表示領域の周辺に広がる周辺領域のうち、シール材152が配置されたシール領域の外
側部分には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102が素子基板110の一
辺に沿って設けられており、走査線駆動回路104が、この一辺に隣接する2辺に沿って
設けられている。更に素子基板110の残る一辺には、画像表示領域110aの両側に設
けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。
図5において、素子基板110上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ
線等の配線が形成された後の画素電極109a上に、配向膜が形成されている。他方、対
向基板120上には、対向電極121の他、最上層部分に配向膜が形成されている。また
、液晶層150は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、
これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
本実施の形態では、周辺遮光膜153下にある素子基板110上の領域に、図示しない
サンプリング回路が設けられている。サンプリング回路は、画像信号線上の画像信号をデ
ータ線駆動回路101から供給されるサンプリング回路駆動信号に応じてサンプリングし
てデータ線に供給するように構成されている。
図6は図5の一部を拡大して示す断面図である。液晶装置の液晶パネルにおける1画素
に相当する部分の素子パターン、即ちTFT(薄膜トランジスタ)及びその周辺部分を示
している。多層の配線構造となっている。素子基板110と対向基板120との間に、下
地絶縁膜112,第1〜第4の層間絶縁膜41〜44及び液晶層150が積層されている
。また、下地絶縁膜112と第1の層間絶縁膜41との間に、半導体層101a〜101
e,ゲート電極103a及びゲート絶縁膜132を含むTFT130が形成されている。
さらに第1の層間絶縁膜41と第2の層間絶縁膜42の間に、蓄積容量70が形成されて
いる。蓄積容量70は、下部電極71と上部電極である容量電極300との間に、誘電体
75a,75bからなる二層構造の誘電体膜75を挟んで形成されている。なお、図中、
符号81,83はコンタクトホール、106aはデータ線、109aは画素電極、121
は対向電極である。
上記図6の多層構造の液晶パネルを製造する場合、各層、TFT130、蓄積容量70
、を形成していく製造工程で、次の層を形成する際には表面を必ず洗浄する。製造工程で
、特に素子基板110に設けられる蓄積容量70の形成工程の後で次の成膜前に洗浄を行
う際には、洗浄装置内の回転台に基板を載置するときに装置周辺の絶縁物に帯電している
静電気の影響を受けて基板110内の蓄積容量70に静電気が蓄積(帯電)され易い。そ
の結果、洗浄時に洗浄液を先ず基板110の素子パターン形成部特に蓄積容量70の部分
に吐出すると、蓄積容量70の部分が放電して静電破壊され、容量リーク不良を発生する
。従って、液晶装置のような電気光学装置の製造方法において、図1及び図2で説明した
基板の洗浄方法を用いれば、特別な装置を必要とせずに、静電気除去を行え容量リーク不
良の発生を防止することができ、極めて有用である。
次に、図7を参照して液晶装置の等価回路について説明する。図7は、液晶装置の画像
表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等
価回路を示している。
図7において、本実施の形態における液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状
に形成された複数の画素には夫々、画素電極109aと当該画素電極109aをスイッチ
ング制御するためのTFT130とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線1
06aが当該TFT130のソースに電気的に接続されている。データ線106aに書き
込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接
する複数のデータ線106a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。ま
た、TFT130のゲートに走査線103aが電気的に接続されており、所定のタイミン
グで、走査線103aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で
印加するように構成されている。画素電極109aは、TFT130のドレインに電気的
に接続されており、スイッチング素子であるTFT130を一定期間だけそのスイッチを
閉じることにより、データ線106aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所
定のタイミングで書き込む。画素電極109aを介して電気光学物質の一例としての液晶
に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板120(図5,
6参照)に形成された対向電極121との間で一定期間保持される。液晶150(図5,6
参照)は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光
を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で
印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであ
れば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体と
して液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持さ
れた画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極109aと対向電極121との間に
形成される液晶容量と並列に前述した蓄積容量70を付加する。
本発明に係る電気光学装置は、TFTアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置だけで
はなく、パッシブマトリクス型の液晶装置にも同様に適用することが可能である。また、
液晶装置だけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装
置、プラズマディスブレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置
(Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display等)な
どの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。
なお、本発明は、基板に回路素子を形成する表示用デバイス、例えばLCOS(Liquid
Crysta1 On Silicon)などにも適用可能である。LCOSでは素子基板として単結晶シリ
コン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶
シリコン基板に形成する。また、画素には反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画
素の各素子を形成する。
本発明の第1の実施形態の洗浄装置を示す構成図。 図1の洗浄装置による基板の洗浄方法及び作用・効果を説明する図。 従来の枚葉洗浄処理における静電気放電の発生を説明する図。 素子基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図。 図4のH−H’断面図。 図5の液晶パネルの断面の一部を拡大して示す断面図。 電気光学装置の画像表示領域を構成する複数の画素における各種素子及び配線等の等価回路図。
符号の説明
1…処理容器(カップ)、10…基板、11…回転チャック(回転台)、20… 洗浄
液供給用ノズル、110…素子基板、120…対向基板、L…洗浄液。

Claims (1)

  1. 外周部分を除く中央部分に蓄積容量が形成された基板を回転駆動し、該基板の蓄積容量形成面に対して洗浄液供給用ノズルをスキャンさせて洗浄を行う電気光学装置の製造方法において、
    前記基板の前記蓄積容量が形成されていない外周部分に前記洗浄液供給用ノズルを配置して洗浄液として純水の吐出を開始するとともに、前記洗浄液を介して前記基板に蓄積されている静電気を前記外周部分にて放電させて除去する工程と、
    前記基板の静電気を除去した後、前記洗浄液供給用ノズルを前記基板の中心方向に移動して前記中央部分で洗浄液を吐出して洗浄を行うと同時に、前記基板の裏面に対して別の洗浄液供給用ノズルから前記洗浄液を吐出して洗浄を行う工程と、
    を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
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