TW200830413A - Reflow method, pattern forming method and production method of TFT - Google Patents

Reflow method, pattern forming method and production method of TFT Download PDF

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electrode
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Yutaka Asou
Tsutae Omori
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Tokyo Electron Ltd
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Description

200830413 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關一種例如可在薄膜電晶體（TFT )等之 製造過程利用的光阻劑之回流方法以及使用該方法的圖案 形成方法及薄膜電晶體（TFT )之製造方法。 【先前技術】 主動矩陣型液晶顯示裝置，是構成可在形成薄膜電晶 體（TFT )的薄膜電晶體基板與形成彩色濾光片的對向基 板之間挾入支承液晶，對每一畫素選擇性的施加電壓。由 於在此所用的薄膜電晶體基板之製作過程，必須藉由微影 技術重覆進行光阻劑等的感光性材料之圖案化，因此每個 微影製程都需要光罩。 可是近年來隨著液晶顯示裝置高積體化與微細化的進 展，其製造製程複雜化，有製造成本增加之傾向。於是爲 了減低製造成本，檢討統合供微影之遮罩圖案的形成製程 ，來削減整體的製程次數。例如提案一種使用在光之穿透 率設置差異的半色調型遮罩作爲曝光遮罩，進行所謂半曝 光處理，藉此在一次的曝光製程以圖案形成具有不同膜厚 之光罩的技術（例如日本專利文獻1、2 )。 如下表示利用此種半曝光技術的薄膜電晶體基板之製 造順序之一例。例如以覆蓋形成在玻璃基板上之柵極電極 的方式，來層積成膜絕緣膜、非晶質矽膜、歐姆接觸膜、 金屬膜。然後，以藉由半曝光處理將對應通道區域之部分 -4- 200830413 的光阻膜厚變薄的方式形成圖案，進行金屬膜鈾刻、矽蝕 刻（歐姆接觸膜及膜非晶質矽膜的飩刻）。 然後，例如實施灰化和再顯像處理，整體性的減少光 阻之膜厚，藉此，除去光阻之薄膜部，露出對應通道區域 之部分的金屬膜。而且，蝕刻已露出的金屬膜衫成源極電 極及汲極電極的同時，進一步飩刻歐姆接觸膜，使半導體 膜露出通道區域形成薄膜電晶體元件。又除去光阻之後， 讓以感光性材料所形成的有機膜堆積於薄膜電晶體元件之 上，藉由微影技術形成圖案，來形成接觸孔。更在有機膜 之上形成銦錫氧化物（ITO )等的導電性膜，藉由微影技 術以形成圖案的光阻作爲遮罩，蝕刻該導電性膜，以形成 透明電極，藉此形成薄膜電晶體基板。 在以上過程中，可將藉由利用半曝光技術，形成矽蝕 刻的遮罩、和源極電極及汲極電極之際的蝕刻遮罩，以一 次的微影製程形成。因而，光阻膜的形成次數減少，可削 減光阻使用量。 〔專利文獻1〕日本特開平第9-80740號公報（申請 專利範圍等） 〔專利文獻2〕日本特開第2005-108904號公報（申 請專利範圍等） 【發明內容】 〔發明欲解決之課題〕 可在利用前述半曝光處理的薄膜電晶體基板之製造中 -5- 200830413 ，達到省光阻劑化和削減微影製程次數。可是另一方面， 如果利用半曝光技術的話，需要整體性的減少光阻劑的膜 厚，並且除去薄膜部的灰化處理和再顯像處理。在進行灰 化處理來除去光阻劑之薄膜部的情形下，有難以確保基板 面內之圖案精度的均勻性之問題。又，再顯像處理的情形 下，來自隨著顯像液之塗佈的液處理，在重覆顯像處理與 再顯像處理的各種液處理之點上，製程流程複雜化，連帶 裝置作業成本增加，以及爲了確保再顯像處理的精度，需 要在事前除去光阻劑之表面改質層的前置處理，而有製程 次數削減受限的課題。 因而本發明之目的在於提供一種可達到邊確保被處理 體之遮罩圖案的精度、邊省光阻劑化以及製程次數、總製 程時間及微影相關裝置的台數之回流方法、遮罩圖案之形 成方法及薄膜電晶體之製造方法。 〔用以解決課題之手段〕 用以解決上述課題，本發明之第一觀點係提供一種回 流方法，針對具有：下層膜、和在比該下層膜更上層，以 形成有露出前述下層膜的露出區域與覆蓋前述下層膜的被 覆區域的方式形成圖案的光阻膜之被處理體，將前述下層 膜的前述露出區域，以抑制光阻劑流動的方式，進行表面 改質處理，然後，使前述光阻膜之光阻劑軟化流動，藉此 部分性的覆蓋前述露出區域。 本發明之第二觀點是提供一種圖案形成方法，其特徵 -6 - 200830413 爲：包含：在較被處理體的被鈾刻膜更上層形成 光阻膜形成製程、和曝光處理前述光阻膜的曝光 顯像處理前述曝光處理的光阻膜，形成光阻圖案 製程、和使前述光阻膜的光阻劑軟化變形，覆蓋 刻膜的標靶區域的回流製程、和以變形後的前述 遮罩，蝕刻前述被蝕刻膜的露出區域的第一蝕刻 除去變形後的前述光阻劑的製程、和除去變形後 阻劑，藉此對已再露出的前述被飩刻膜的標靶區 蝕刻的第二蝕刻製程·，包含在前述回流製程前， 軟化的前述光阻劑流動的方式，事先對前述露出 表面改質處理的製程。 本發明的第三觀點是提供一種薄膜電晶體之 ，其特徵爲包含：在基板上形成柵極電極的製程 覆蓋前述柵極電極之柵極絕緣膜的製程、和在前 緣膜上，由下依序堆積a-Si膜、歐姆接觸用Si /汲極用金屬膜的製程、和在前述源極/汲極用 形成光阻膜的製程、和使用既定的曝光遮罩曝光 光阻膜的製程、和顯像處理已曝光處理的前述光 圖案形成，以形成源極電極用光罩及汲極電極用 罩圖案化製程、和以前述源極電極用光罩及前述 用光罩爲遮罩，來蝕刻前述源極/汲極用金屬膜 極電極與汲極電極的金屬膜蝕刻製程、和將未以 電極及前述汲極電極覆蓋的前述歐姆接觸用Si 區域，以抑制光阻劑流動的方式進行表面改質處 光阻膜的 製程、和 的圖案化 前述被蝕 光阻劑爲 製程、和 的前述光 域，進行 以抑制已 區域施行 製造方法 、和形成 述柵極絕 膜及源極 金屬膜上 處理BU述 阻膜進行 光罩的遮 汲極電極 ，形成源 前述源極 膜的露出 理的表面 -7- 200830413 改質製程、和使有機溶媒作用於前述源極電極用光罩及前 述汲極電極用光罩，使光阻劑軟化變形，藉此利用已變形 的光阻劑覆蓋至少前述源極電極與前述汲極電極之間的通 道區域用凹部內的前述歐姆接觸用 Si膜的回流製程、和 以變形後的前述光阻劑、前述源極電極及前述汲極電極爲 遮罩，來飩刻下層之前述歐姆接觸用Si膜及前述a-Si膜 的製程、和除去變形後的前述光阻劑，使前述歐姆接觸用 Si膜再度露出前述源極電極與前述汲極電極之間的通道區 域用凹部內的製程、和以前述源極電極與前述汲極電極爲 遮罩，來触刻露出該等之間的前述通道區域用凹部的前述 歐姆接觸用Si膜的製程。 本發明的第四觀點是提供一種電腦可讀取的記億媒體 ，係記憶著在電腦上執行動作的控制程式之電腦可讀取的 記憶媒體，其特徵爲：前述控制程式是在實行時，以執行 申請專利範圍第1項或第2項所記載的回流方法的方式， 來控制回流處理系統。 本發明的第五觀點是提供一種回流處理系統，其特徵 爲具備：對被處理體施行表面改質處理的表面改質處理元 件、和使表面改質處理後的被處理體上之光阻劑，在溶劑 環境中軟化並使其流動化的回流處理元件、和控制成在前 述處理反應室內施行申請專利範圍第1項或第2項所記載 的回流方法的控制部。 〔發明效果〕 -8 _ 200830413 藉由本發明，在回流處理前，以抑制已軟化的光阻劑 流動的方式，事先對下層膜的露出面施行表面改質處理， 藉此就能在回流製程有效抑制光阻劑的擴大。藉此，就能 因回流處理而流動化，且調整因已變形的光阻劑而覆蓋的 基層膜之面積。 因而，將本發明之回流方法，應用於重覆進行以光阻 劑爲遮罩的蝕刻製程的薄膜電晶體元件等的半導體裝置之 製程，藉此可確保較高的蝕刻精度，且能達成對半導體裝 置之高積體化和微細化的對應。又，不需進行半曝光處理 和再顯像處理，就會實現省光阻劑化和削減微影製程次數 【實施方式】 〔用以實施發明的最佳形態〕 以下，邊參照圖面、邊針對有關本發明的最佳實施形 態做說明。 第1圖是表示適合於可利用在本發明之回流方法的回 流處理系統之整體槪略俯視圖。在此，舉例說明具備使形 成在LCD用玻璃基板（以下簡記爲「基板」）G之表面的 光阻膜，在顯像處理後軟化變形，作爲蝕刻下層膜時之飩 刻遮罩，進行供再使用的回流處理的回流處理元件；和在 該回流處理前，進行表面改質處理的接著（Adhesion)元 件的回流處理系統。該回流處理系統係構成經由未圖示的 基板搬運生產線，在外部的光阻塗佈/顯像處理系統和曝 -9- 200830413 光裝置、飩刻裝置、灰化裝置等之間進行基板G的遞送。 回流處理系統1 00係具備：載置來用收容複數個基板 G之晶匣C的晶匣站（搬出入部、和具備用以對基板 G施行包括回流處理及在此之前先進行的表面改質處理的 一連串處理的複數個處理元件之處理站（處理部）2、和 用來控制回流處理系統1 00的各構成部的控制部3。再者 ，在第1圖中，回流處理系統100的長邊方向爲X方向， 在水平面上與X方向垂直的方向爲Y方向。 晶匣站1係鄰接於處理站2之一方的端部而配置。該 晶匣站1係具備在晶匣C與處理站2之間用來進行基板G 之搬出/搬入的搬運裝置1 1，在該晶匣站1進行對外部的 晶匣C之搬入/搬出。又，搬運裝置1 1係具有可在沿著 晶匣C之排列方向的Y方向而設置的搬運路徑1〇上移動 的搬運機械臂11a。該搬運機械臂11a是構成設成可朝著 X方向之進出、退後及旋轉，在晶匣C與處理站2之間進 行基板G的遞送。 處理站2係具備用以對基板G進行光阻劑之回流處理 、作爲該前置處理的表面改質處理等的複數個處理元件。 在該等處理元件中，各處理一片基板G。又，處理站2係 具有基本上朝X方向延伸的基板G搬運用的中央搬運路 徑20，各處理元件是隔著該中央搬運路徑20，以臨近中 央搬運路徑20的方式配置在其兩側。 又，在中央搬運路徑20係具備有用以在各處理元件 之間進行基板G之搬入/搬出的搬運裝置21，且具有可 -10- 200830413 朝處理元件之排列方向的X方向移動的搬運機械臂21a。 進而，該搬運機械臂21a是構成設成可朝著Y方向之進出 、退後、朝上下方向之昇降及旋轉，且在與各處理元件之 間進行基板G的搬入/搬出。 沿著處理站2的中央搬運路徑20在一方側，自晶匣 站1之側起將接著（Adhesion)元件（AD ) 30及回流處 理元件（REFLW ) 60依此順序排列，且沿著中央搬運路 徑20在另一方側，將三個加熱/冷卻處理元件（HP / COL ) 8 0a、8 0b、8 0c排成一列。各加熱/冷卻處理元件 (HP/ COL ) 80a、80b、80e，係多段層積配置在鉛直方 向（圖示省略）。 接著元件（AD ) 3 0係在回流處理之前，例如形成包 含代表HMDS (六甲基二矽氮烷）、TMSDEA (三甲基矽 烷基二乙胺）等之矽烷化劑的表面改質處理劑的環境，對 基板G進行用以促進光阻劑之流動的表面改質處理。該等 之表面改質處理劑，係具有撥水化處理作用，據知亦作爲 撥水化處理劑。 在此，針對接著元件（AD ) 3 0，邊參照第2圖邊做 說明。 接著元件（AD) 30係具有未圖示的長方形框架，在 該框架的內側具有可與固定式之反應室本體31 —起昇降 的蓋體33。反應室本體31，係構成作爲尺寸較基板G更 大一圈，上面爲開口的扁平長方形體的下部容器。 蓋體33係構成作爲在大致與反應室本體31同尺寸（ -11 - 200830413 面積）的下面之扁平長方形體的上部容器，如後所述，連 接在貯存著應用表面改質的HMDS之HMDS供給源35。 又，蓋體33係固定在朝水平方向（X方向及γ方向）延 伸的複數根水平支承構件3 7，各個水平支承構件3 7係連 結在未圖示的昇降驅動機構例如複數個汽缸的活塞桿。因 而，一旦使該等汽缸的活塞桿向著垂直上方進出的話，與 水平支承構件3 7成爲一體，蓋體3 3朝垂直上方移動（上 昇）打開反應室，相反的，一旦使各活塞桿朝垂直下方後 退的話，蓋體33會與水平支承構件37 —體朝垂直下方移 動（下降）。 在反應室本體31內，係水平配置有做成略對應基板 G之大小的矩形之加熱板41，且藉由固定具42固定。該 加熱板4 1，係由熱傳導率高的金屬例如鋁所形成，在其內 部或下面設有例如以電阻發熱體所形成的加熱器（未圖示 )° 又，在加熱板41形成有複數個貫通孔43，在各貫通 孔43分別插設有頂料銷44，且設有使基板G上下昇降的 基板昇降機構45。而且，構成在與外部的搬運裝置2 1的 搬運機械臂21 a (參照第1圖）之間，使該等頂料銷44自 突出加熱板41的表面，就能遞送基板G。頂料銷44是構 成藉由配置在加熱板41之下的水平支承板46互相連結’ 就能同步昇降移位。再者，用以使水平支承板46昇降移 動之未圖示的昇降驅動部，是配置在反應室本體31的內 側或外側。 -12- 200830413 在反應室31的側壁上端面，安裝有朝周方向延伸的 無縫密封構件3 2。在使蓋體3 3合體於反應室本體3 1的狀 態下，在主體3 3的側壁下端面與反應室本體3 1的側壁上 端面之間，介設有該密封構件3 2就能密閉。藉此，形成 有藉由反應室本體31與蓋體之氣密的處理室47。 在蓋體33的一側面設有HMDS氣體導入口 48，在與 該HMDS氣體導入口 48相對的另一方之側面，設有排氣 口 49。 HMDS氣體導入口 48具有：以任意間隔形成在蓋體 3 3之一側面的複數個貫通孔5 0、和自該外側安裝各貫通 孔50的氣體供給管51的終端轉接器（adapter ) 53、和設 置在較各貫通孔50更內側，以既定間隔形成有多數個氣 體吐出口 55的緩衝室54。 又，排氣口 49係具有以既定間隔形成在與HMDS氣 體導入口 48相對的蓋體33之側面的多數個通氣孔56，同 時具有設置在蓋體33之側壁的外側之排氣導管室57。形 成在該排氣導管室57之底部的排氣口 58，是隔著排氣管 5 9連接到排氣泵（未圖示）。 當在此種構成的接著元件（AD) 3〇進行表面改質處 理時，在使基板昇降機構45的頂料銷44上昇的狀態下， 從搬運裝置21的搬運機械臂21a接收基板G。而且，使 頂料銷44下降，將基板G載置到加熱板41上之後，使蓋 體3 3自後退位置垂直下降，抵接在反應室本體31，將反 應室密閉。基板G藉由加熱板41加熱到既定溫度例如 -13- 200830413 1 10°c〜120°c。而且，一邊藉由未圖示的排氣泵在處理室 47內排氣、一邊自HMDS供給源35將HMDS氣體經由氣 體供給管51及HMDS氣體導入口 48供給到處理室47。 在處理室47內，自HMDS氣體導入口 48的氣體吐出口 55噴出的HMDS氣體，係形成流向排氣口 49的氣流，在 其中途接觸到基板G的表面（被處理面），使該表面進行 表面改質。 通過處理室47的HMDS氣體，是排氣口 49從通氣孔 56送往排氣導管室57，由此因排氣泵的作用而排氣。經 過既定的處理時間，結束表面改質處理之後，使HMDS氣 體的供給及排氣泵停止後，藉由未圖示的昇降驅動機構將 蓋體33自反應室本體3 1朝上方拉開，舉到原本既定的後 退位置。然後，使基板昇降機構45的頂料銷44上昇，將 基板G往加熱板4 1的上方舉起，遞送到搬運裝置2 1的搬 運機械臂21a。然後，藉由搬運機械臂21a將表面改質處 理後的基板G從接著元件（AD) 30搬出。 表面改質處理後的基板G，接著施行藉由搬運機械臂 21a搬入處理站2的回流處理元件（REFLW) 60，使形成 在基板G上的光阻劑，在有機溶媒例如稀釋劑環境中軟化 ，變成遮罩形狀的回流處理。 在此，針對回流處理元件（REFLW ) 60的構成，做 更詳細的說明。第3圖是回流處理元件（REFLW) 60的 槪略剖面圖。回流處理元件（REFLW) 60具有反應室61 ，該反應室61是由下部反應室61a、和抵接在該下部反應 -14- 200830413 室6 1 a之上部的上部反應室6 1 b所構成。上部反應室6 1 b 與下部反應室6 1 a，係藉由未圖示的開閉機構構成可開閉 ，當打開狀態時，藉由搬運裝置21施行基板G的搬入/ 搬出。 在該反應室61內，設有水平支承基板G的支承台62 。支承台62是以熱傳導率優的材質例如鋁所構成。 在支承台62是藉由未圖示的昇降機構而驅動，且以 貫通支承台62的方式設有使基板G昇降的三根昇降銷63 (在第3圖只圖示兩根）。該昇降銷63是在昇降銷63與 搬運裝置21之間遞送基板G之際，從支承台62舉起基板 G，將基板G支承在既定的高度位置，基板G的回流處理 中，例如其前端是保持成與支承台62之上面相同的高度 〇 在下部反應室61a的底部形成排氣口 64a、64b，在該 排氣口 64a、64b連接有排氣系統64。而且，反應室61內 的環境氣體是通過該排氣系統64而排氣。 在支承台62的內部設有溫度調整媒體流路65，在該 溫度調整媒體流路65，例如經由溫度調整媒體導入管65a 導入調溫冷卻水等的溫度調整媒體，且從溫度調整媒體排 出管65b排出而循環，其熱（例如冷熱）是經由支承台62 對基板G傳熱，藉此基板G的處理面被控制在所要的溫 度。 在反應室6 1的頂壁部分，以面對支承台6 2的方式設 有淋浴頭66。在該淋浴頭66的下面66a，設有多數個氣 -15- 200830413 體吐出孔66b。 又，在淋浴頭66的上部中央，設有氣體導入部67, 該氣體導入部67連通到形成在淋浴頭66之內部的空間68 。在氣體導入部67連接有配管69。在配管69連接著以有 機溶媒例如稀釋劑氣化而供給的起泡槽7 0，在其中途設有 開關閥7 1。在起泡槽70的底部，配備有作爲供稀釋劑氣 化的氣泡產生手段，而被連接到未圖示的N2氣體供給源 的N2氣體供給配管74。在該N2氣體供給配管74，設有 質量流量控制器72及開關閥73。又，起泡槽70係具備用 以將貯存在內部的稀釋劑之溫度調整到既定溫度之未圖示 的溫度調整機構。而且，構成一邊從未圖示的N2氣體供 給源藉由質量流量控制器72控制N2氣體的流量、一邊導 入起泡槽的底部，藉此使溫度調整到既定溫度的起泡 槽70內的稀釋劑氣化，就能經由配管69、氣體導入部67 導入反應室61內。 又，在淋浴頭66之上部的周緣部，設有複數個沖洗 氣體導入部75，在各沖洗氣體導入部75連接有例如將作 爲沖洗氣體的N2氣體供給到反應室6 1內的沖洗氣體供給 配管76。沖洗氣體供給配管76是連接到未圖示的沖洗氣 體供給源，在其中途設有開關閥77。 在此種構成的回流處理元件（REFLW ) 60，先由下部 反應室6 1 a打開上部反應室6 1 b，在該狀態下’藉由搬運 裝置21的搬運機械臂21a，搬入具有已經形成圖案’且完 成表示改質處理的光阻劑之基板G，載置到支承台62。而 -16- 200830413 且，使上部反應室6 1 b與下部反應室6 1 a抵接，關閉反應 室61。 接著打開配管6 9的開關閥7!及n2氣體供給配管74 的開關閥73，一邊藉由質量流量控制器72調整N2氣體之 流量，來控制稀釋劑的氣化量、一邊從起泡槽70，將已氣 化的稀釋劑經由配管69、氣體導入部67，導入淋浴頭66 的空間68，從氣體吐出孔66B吐出。藉此，反應室61內 成爲既定濃度的稀釋劑環境。 載置在反應室61內之支承台62的基板G，設有已經 形成圖案的光阻劑，該光阻劑曝露在稀釋劑環境，藉此稀 釋劑滲透到光阻劑。藉此，光阻劑軟化，其流動性提高且 變形，基板G表面的既定區域（標靶區域）以變形光阻劑 覆蓋。此時，將溫度調整媒體導入設置在支承台62之內 部的溫度調整媒體流路65，藉此其熱經由支承台62對基 板G傳熱，藉此基板G的處理面控制在所要的溫度例如 20°C。包含從淋浴頭66朝向基板G之表面吐出的稀釋劑 的氣體，接觸到基板G的表面之後，流向排氣口 64a、 64b，從反應室61內向排氣系統64排氣。 如上，回流處理元件（REFLW ) 60的回流處理結束 之後，邊繼續排氣、邊打開沖洗氣體供給配管76上的開 關閥77，經由沖洗氣體導入部75將作爲沖洗氣體的N2氣 體導入反應室61內，置換反應室內環境。然後，從下部 反應室6 1 a打開上部反應室6 1 b，按照與前述相反的順序 將回流處理後的基板G，藉由搬運機械臂2 1 a從回流處理 -17- 200830413 元件（REFLW) 60搬出。 在三個加熱/冷卻處理元件（HP/ COL) 80a、80b、 8 0c，分別多段例如每兩段合計四段重疊構成（圖示省略 )有對基板G進行加熱處理的加熱板元件（HP )、對基 板G施行冷卻處理的冷卻板元件（COL )。在該加熱/冷 卻處理元件（HP/COL) 80a、80b、80c，對表面改質處 理後以及回流處理後的基板G，配合需要施行加熱處理和 冷卻處理。 如第1圖所示，回流處理系統1 00的各構成部，是成 爲連接到具備控制部3之CPU的控制器90而受控制的構 成。在控制器90連接有以製程管理者爲了管理回流處理 系統1 00進行指令之輸入操作等的鍵盤、將回流處理系統 1 00的作業狀況可視化顯示的顯示器等所形成的使用者介 面91 〇 又，在控制器90連接有儲存著用以將在回流處理系 統1 〇〇所實行的各種處理，利用控制器90的控制來實現 的控制程式和記錄處理條件等之配方（recipe )的記憶體 9 2 ° 而且，配合需要，以來自使用者介面91的指示等， 從記憶部92叫出任意的配方，於控制器90來實行，並在 控制器90的控制下，在回流處理系統1 〇〇施行所要的處 理。又，前述配方例如利用儲存在CD-ROM、硬碟、快閃 記憶體等之電腦可讀取的記憶媒體之狀態，或者也可由其 他裝置，例如經由租用線（leased line )隨時進行傳送利 -18- 200830413 用。 在如上所構成的回流處理系統1 〇〇，首先在晶匣站1 ，搬運裝置11的搬運機械臂11a，是出入（access)收容 已經形成光阻圖案之基板G的晶匣C取出一片基板G。基 板G從搬運裝置11的搬運機械臂11a，遞送到處理站2 之中央搬運路徑20的搬運裝置21之搬運機械臂21a，藉 由該搬運裝置21，搬入接著元件（AD) 30。而且，利用 接著元件（AD ) 3 0在回流處理前，施行表面改質處理之 後，基板G從接著元件（AD ) 3 0藉由搬運裝置2 1取出， 搬入到加熱/冷卻處理元件（HP/COL) 80a、80b、80c 的任一個。而且，在各加熱/冷卻處理元件（HP/ COL ) 80a、80b、80c施行冷卻處理的基板G，搬入到回流處理 元件（REFLW ) 60，在此施行回流處理。 回流處理後，配合需要在各加熱/冷卻處理元件（HP / COL) 8 0a、8 0b、8 0c施行既定的加熱/冷卻處理。結 束此種一連串處理的基板G，藉由搬運裝置2〗從回流處 理元件（REFLW) 60取出，遞送到晶匣站1的搬運裝置 1 1，收容在任意的晶匣C中。 其次，針對在回流處理元件（REFLW ) 60所進行的 本發明回流方法之原理，邊與未進行表面改質處理的比較 回流方法比對、邊進行說明。在此，針對在薄膜電晶體製 造過程中進行回流處理的情形做說明。 第4圖（a )〜（（：）是表示比較回流方法的製程順序 。如第4圖（a )所示，在以玻璃等之透明基板所形成的 -19- 200830413 絕緣基板201上，形成有柵極電極202及未圖示的柵極線 ，更將矽氮化膜等的柵極絕緣膜203、a-Si (非晶質矽） 膜204、作爲歐姆接觸層的n+Si膜205、源極電極206&及 汲極電極206b、以及源極電極用光罩210以及汲極電極用 光罩211依此順序層積。源極電極206a及汲極電極206b 是以源極電極用光罩210及汲極電極用光罩211爲遮罩蝕 刻，露出基層膜的n+Si膜205之表面。 其次，對具有此種之層積構造的被處理體，利用回流 處理系統 100的回流處理元件（REFLW) 60在稀釋劑等 的溶劑環境下施行回流處理。構成源極電極用光罩2 1 0及 汲極電極用光罩2 1 1的光阻劑因該回流處理而軟化，具流 動性。回流處理是以流動化的光阻劑覆蓋源極電極2 0 6a 與汲極電極206b之間的凹部220 (通道形成區域）之 n+Si膜205的表面，藉此在下一製程蝕刻n + si膜205及 a-Si膜204之際，防止通道形成區域的n+Si膜205及a-Si 膜2 04被鈾刻之目的施行。像這樣，使構成源極電極用光 罩2 1 0及汲極電極用光罩2 1 1的光阻劑回流，再度利用光 罩，藉此具有可省略微影製程的優點。 可是，流動化變形的變形光阻劑2 1 2超出源極電極 206a及汲極電極206b的面積，擴大到基層的11+31膜205 之表面的話，會產生蝕刻精度下降的問題。亦即，如第4 圖（b )所示，變形光阻劑212起出下層的源極電極20 6 a 及汲極電極20 6b，突出周圍，在下一製程蝕刻n+Si膜 205及a-Si膜204之際，形成遮罩的變形光阻劑212之被 -20· 200830413 覆面積擴大。在該狀態下，蝕刻n+Si膜205及a-Si膜 204的話，如第4圖（c)所示，蝕刻後的n+si膜205及 a-Si膜204的側面與源極電極206a或汲極電極2〇6b的側 面不會成爲同一平面’產生段差。像這樣，對源極電極 206a或汲極電極206b，基層的n + Si膜205及a-Si膜204 以橫向突出的形狀進行以後的製程，製造薄膜電晶體的情 形下，表示在畫素內光通過之比例的開口率下降外，因在 該突出的部分碰觸到a-Si膜204的光而產生光電流，電流 雜訊增加，擔心會受到產生漏電流等的不良影響。 另一方面，第5圖（a)〜（c)是表示本發明回流方 法的製程順序。第5圖（a )所示的層積構造是與有關比 較回流方法的第4圖（a)相同，省略說明。對具有此種 層積構造的被處理體，如第5圖（b )所示，利用回流處 理系統1〇〇的接著元件（AD) 30進行表面改質處埋。未 藉由源極電極206a及汲極電極206b (源極電極用光罩 210及汲極電極用光罩21 1 )而覆蓋的n + Si膜205的露出 表面，是藉由表面改質處理被表面改質。此時，最好表面 改質處理進行到n+Si膜205之表面改質處理面205a的純 水之接解角爲50度以上例如50〜120度。以表面改質處 理面205a的接觸角爲50度以上的方式進行表面改質，藉 此就能在繼續在回流製程有效抑制因光阻劑之流動的擴大 〇 其次，利用回流處理元件（REFLW ) 60在稀釋劑等 的溶劑環境施行回流處理。構成源極電極用光罩2 1 0及汲 -21 - 200830413 極電極用光罩211的光阻劑因該回流處理而 性。雖然流動化的光阻劑變形，超出源極電 極電極206b的面積，擴大到基層之n+Si膜 但由於η + Si膜205的表面已經被表面改質 質處理面205a，因此已軟化的光阻劑流動受 擴大到n+Si膜205表面。 因此，如第5圖（c )所示，回流後的變 超出下層的源極電極2 0 6 a與汲極電極2 0 6 b 周圍的現象，相較於比較回流方法〔參照第 ，受到大幅抑制。總之，藉由回流後的變形 面積，改善到稍大於源極電極2 0 6 a與汲極霄 積的程度。 因此，在下一製程以變形光阻劑2 1 2 n +Si膜205及a-Si膜204，進而除去變形光 ’如第5圖（d)所不，n + Si膜205及a-Si 與源極電極206a或汲極電極206b的側面可 面。因而，可解決a-Si膜204自源極/汲極 大形成之藉此的數値口徑降低或因光電流產 增加、漏電流的產生等之比較回流方法的問! 由實驗結果也可確認蝕刻精度因表面改 。第6圖是表示調查表面改質處理有無賦予 Dimension ;邊界尺寸）之影響的試驗結果 標圖的縱軸是表示光阻圖案的CD與鈾刻後 的變化量（△ CD )，橫軸是表示回流處理的 軟化，具流動 極 2 0 6 a與汲 2 〇 5的表面， ，形成表面改 到抑制，難以 >形光阻劑2 1 2 的面積，突出 4 圖（b )〕 光阻劑的被覆 i極2 0 6 b之面 爲遮罩，蝕刻 阻劑2 1 2之後 膜204的側面 形成略同一平 配線朝橫向擴 生的電流雜訊 疆。 質處理而提昇 CD ( Critical 之座標圖。座 :的圖案之CD 時間。再者， -22- 200830413 表面改質處理，是使用 HMDS，在處理溫度iio °c實施 120 秒。 自第6圖了解，進行藉由HMDS的表面改質處理之情 形下，相較於未進行表面改質處理的情形下，CD的變化 量小，光阻圖案精度良好的轉印成鈾刻形狀。認爲這是藉 由表面改質處理，抑制回流時光阻劑之擴大的結果。 再者，在本發明方法中，回流後，對變形光阻劑212 施行輕度的灰化處理，藉此因變形光阻劑212引起的被覆 面積更爲減少，可接近源極電極206a及汲極電極206b的 面積。此時，灰化處理，是使用例如平行板式的電漿處理 裝置，藉由含有02等之氧的氣體的電漿，可在反應室內 壓力13Pa左右、處理時間100秒左右的條件下進行的該 輕度的灰化處理，只要能除去變形光阻劑212起出源極電 極2 0 6a及汲極電極206b的部分即可，因此通常在半曝光 技術以時間比除去光阻劑之薄膜部之目的所進行的灰化還 短例如三分之二左右的時間即可，對触刻精度的影響也幾 乎不成問題。 又，回流處理後，以變形光阻劑212爲遮罩，鈾刻 η + Si 膜 205 及 a-Si 膜 204 之際，n+Si 膜 205 及 a-Si 膜 204的鈾刻是在向同性進行的條件下進行飩刻，藉此飩刻 後就能進一步抑制n+Si膜205及a-Si膜204較源極電極 206a及汲極電極206b更朝橫向突出的現象。例如乾式蝕 刻的情形下，可使用平行板式等的電漿處理裝置，且利用 例如SF 6、C12氣體等的混合氣體作爲蝕刻氣體種，在反 -23- 200830413 應室內壓力6.7Pa、處理時間120秒的條件下實施。 又，回流的速度是因已軟化的光阻劑210a、211a的 粘性流動與已在凹部220內融合的光阻劑2 10a、211a的 表面張力而定。第7圖（a )是模組化表示未進行表面改 質處理之情形下，回流時的光阻劑210a ; 21 la之流動的 狀態。在該模組以箭頭大小表示回流之際的粘性流動之速 度與因表面張力的流動之速度。再者，第7圖（b)中的 箭頭長度也具有同樣的意義。 表面改質處理是對未藉由源極電極206a及汲極電極 206b覆蓋的n+Si膜205的整個表面進行。因而，進行表 面改質處理的情形下，如第7圖（c )所示，露出源極電 極206a與汲極電極20 6b之間的凹部220內的n+Si膜205 之表面亦被表面改質，形成表面改質處理面205a。 可是往凹部220內的光阻劑210a、211a的流入速度 ，如前所述，不光是因回流處理已軟化的光阻劑2 1 0a、 211a的粘性流動，因往凹部22 0內流從互相相反的方向流 入的光阻劑2 1 0a、2 1 1 a接觸之際的表面張力引起的流動 促進作用也會被影響。 因而，即使進行表面改質處理的情形下，朝向凹部 22 0內的光阻劑210a、211a接觸以後，也可因表面張力而 流暢的促進光阻劑210a、21 la的流入。而且，如第7圖 (b )所示，朝向凹部220之外側（源極電極206a及汲極 電極206b的外側）之表面改質處理面205a的流動受到抑 制，另一方面，往凹部2 2 0內的光阻劑2 1 0 a、2 1 1 a的流 -24- 200830413 入，因表面張力而快速行進。藉由此種機構，即使施行表 面改質處理之後，也可使得在凹部內外的光阻劑210a、 2Ua的流動速度具有段差。 像這樣，藉由表面改質處理來抑制光阻劑的流動，就 是邊確實的覆蓋通道區域、邊防止多餘的光阻劑的擴大。 因而，可確保足夠的蝕刻精度之同時，也可防止LCD製 品的光電流之產生等。 其次，邊參照第8圖〜第11圖，針對將有關本發明 之回流方法應用於液晶顯示裝置用薄膜電晶體之製造製程 的實施形態做說明。 第8圖是表示有關本發明之一實施形態的液晶顯示裝 置用薄膜電晶體元件之製造方法的主要製造的流程圖。 首先，如第9圖（a)所示，在由玻璃等的透明基板 所形成的絕緣基板201上，形成柵極電極202及未圖示的 柵極線，更將矽氮化膜等的柵極絕緣膜2 0 3、a- S i (非晶 質矽）膜204、作爲歐姆接觸層的n+Si膜205、A1合金和 Mo合金等的電源用金屬膜206依此順序層積堆積（步驟 S1 ) 〇 其次，如第9圖（b )所示，在電極用金屬膜206上 形成光阻劑207 (步驟S2)。而且，如第9圖（c)所示 ’使用曝光遮罩3 00，對光阻劑207進行曝光處理（步驟 S3)。該曝;7fc遮罩300’係構成能以既定的圖案曝光光阻 劑207。像這樣藉由曝光處理光阻劑207，如第9圖（d ) 所示，形成有曝光光阻劑部208和未曝光光阻劑部209。 -25- 200830413 曝光後，藉由進行顯像處理，如第10圖（a )所示， 除去曝光光阻劑部208，就能令未曝光光阻劑部209殘存 在電極用金屬膜206上（步驟S4)。未曝光光阻劑部209 被分離成源極電極用光罩210及汲極電極用光罩211形成 圖案。 而且，以源極電極用光罩210及汲極電極用光罩211 作爲光罩使用，蝕刻電極用金屬膜206，如第1 0圖（b ) 所示，在後面成爲通道區域的部分，形成凹部220 (步驟 S5 )。藉由該触刻，就能形成有源極電極206a及汲極電 極206b，在該等之間的凹部220內露出n + Si膜205的表 面。 其次，在第2圖的接著元件（AD ) 3 0，對已露出的 n + Si膜205的表面實施表面改質處理（步驟S6 )。藉由 使用矽烷基化劑等的表面改質處理，n + Si膜205的表面被 表面改質，如第1〇圖（c )所示，形成有藉由純水的接觸 角爲50度以上的表面改質處理面205a。總之，就是在 n+Si膜20 5的表面改質處理面205a形成光阻劑難以流動 的狀態。 其次，在步驟S7的回流處理，於後面使因稀釋劑等 之有機溶媒而軟化的光阻劑流入通道區域之目的的凹部 220。該回流處理是藉由第3圖的回流處理元件（REFLW )60施行。進行該回流處理之際，利用n+Si膜205的表 面改質處理面205a抑制已軟化的光阻劑流動後，在通道 區域的凹部220內，已軟化的光阻劑會因表面張力的作用 -26 - 200830413 而快速流入’就能確實的覆蓋在凹部220內。 第10圖（d)是表示藉由變形光阻劑212覆蓋凹部 220內的狀態。未進行步驟S6之表面改質處理的情形下 ，變形光阻劑212例如擴大到源極電極206a和汲極電極 206b的周圍（與凹部220相反側），例如由於覆蓋在 n + Si膜205之上被歐姆接觸層，因此覆蓋部分不會在下一 次的矽蝕刻製程被飩刻，會有飩刻精度下降，導致薄膜電 晶體元件不良和良品率下降的問題。又，事先預估大面積 設計藉由變形光阻劑2 1 2之被覆面積的話，會有爲了製造 一個薄膜電晶體元件所要的面積（點面積）增大，對薄膜 電晶體元件的高積體化和微細化之對應困難的問題。 藉此，在本實施形態中，因表面改質處理而抑制對通 道區域之凹部220以外的n + Si膜205表面之軟化光阻劑 的流動，如第1 〇圖（d )所示，藉由變形光阻劑21 2的被 覆區域大致被限定在回流處理之標靶區域的凹部220。因 而，可確保高鈾刻精度之同時，也可形成對薄膜電晶體之 高積體化、微細化的對應。 其次，在步驟S8，對應於回流後的變形光阻劑，實 施輕度的灰化處理。藉由該灰化處理，如第11圖（a)所 示.，就能使得藉由變形光阻劑2 1 2的被覆面積更爲縮小。 因而，能使得在下一個步驟S9實施的蝕刻精度格外的提 升。再者，該灰化處理是任意製程，朝回流後的變形光阻 劑2 12之外側（源極電極206a與汲極電極206b的周圍） 稍微突出的情形下，可省略該灰化製程。 -27- 200830413 其次，如第1 1圖（b )所示，以源極電極206a、汲極 電極206b及變形光阻劑212作爲光罩使用，來蝕刻處理 n+Si膜205及a-Si膜204 (步驟S9 )。然後，藉由例如 使用光阻剝離液的濕式處理等之手法，除去變形光阻劑 212 (步驟S10)，如第11圖所示，露出源極電極206a及 汲極電極206b。 其次，以源極電極206a及汲極電極206b作爲光罩使 用，飩刻處理露出凹部220內的n+Si膜2 05(步驟S11) 。藉此，如第11圖（d)所示，形成有通道區域22 1。 雖然以後的製程省略圖示，但例如以覆蓋通道區域 221、源極電極206a及汲極電極20 6b的方式成膜有機膜 之後（步驟S 1 2 )，藉由微影技術利用蝕刻形成連接在源 極電極206a (汲極電極206b )的接觸孔（步驟S13 )，其 次藉由銦鍚氧化物（ΙΤΌ )等形成透明電極（步驟S14 ) ，藉此製造液晶顯示裝置用的薄膜電晶體元件。 在上述實施形態中，藉由進行步驟S7的回流製程， 藉此將蝕刻步驟S5之電極用金屬膜206的製程和鈾刻步 驟S9的n + Si膜205及a-Si膜2 04的製程，可利用一次微 影形成的光阻劑，總之，就是可藉由源極電極用光罩210 、汲極電極用光罩2 1 1及變形光阻劑2 1 2施行，就能削減 微影製程次數、省光阻劑化。進而，藉由步驟S6的表面 改質處理，可確保高飩刻精度，也可形成對應薄膜電晶體 之高積體化、微細化。 以上雖是針對本發明之實施形態做說明，但本發明並 -28- 200830413 不限於此種形態。例如，在上述說明中，雖是舉例使用 LCD用玻璃基板之薄膜電晶體元件的製造，但進行形成在 其他的平板面板顯示器（FPD)基板、半導體基板等的基 板之光阻劑的回流處理之情形也可應用本發明。 _ 又’本發明之回流方法，也可應用進行半曝光技術及 _ 再顯像處理的薄膜電晶體之製造過程。 φ 〔產業上的可利用性〕 本發明最適合利用於例如薄膜電晶體元件等之半導體 裝置的製造。 【圖式簡單說明】 第1圖是說明回流處理系統之槪要圖面。 第2圖是表示接著元件（AD )之槪略構成的剖面圖 〇 # 第3圖是表示回流處理元件（REFLW)之槪略構成的 剖面圖。 第4圖是供比較回流方法之製程順序的說明圖面。 第5圖是供本發明回流方法之製程順序的說明圖面。 第6圖是表示CD之變化量與回流時間之關係的座標 圖。 第7圖是說明對回流處理之通道區域的光阻劑流動之 原理的圖面。 第8圖是表示薄膜電晶體元件之製造製程之一例的流 -29- 200830413 程圖。 第9圖是表示在薄膜電晶體元件之製造製程中，自對 絕緣基板上之層積膜形成至曝光處理後的狀態之基板的縱 剖面圖。 第10圖是表示在薄膜電晶體元件之製造製程中，自 顯像處理後至回流處理後的狀態之基板的縱剖面圖。 第11圖是表示在薄膜電晶體元件之製造製程中，自 灰化後至通道形成後的狀態之基板的縱剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 :晶匣站 2 :處理站 3 :制御部 20 :中央搬運路徑 2 1 :搬運裝置 30 :接著元件（AD ) 60:回流處理元件（REFLW) 80a、80b、80c :加熱/冷卻處理元件（HP/ COL ) 100 :回流處理系統 201 :絕緣基板 202 :柵極電極 203 :柵極絕緣膜 204 : a-Si 膜 205 ： η+Si 膜 -30 - 200830413 205a :表面改質處理面 2 0 6 a :源極電極 2 0 6b:汲極電極 2 1 0 :源極電極用光罩 211 :汲極電極用光罩 G :基板
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Claims (1)

  1. 200830413 十、申請專利範園 1 · 一種回流方法，針對具有：下層膜、和在比該下 層膜更上層，以形成有露出前述下層膜的露出區域與覆蓋 前述下層膜的被覆區域的方式形成圖案的光阻膜之被處理 體，將前述下層膜的前述露出區域，以抑制光阻劑流動的 方式，進行表面改質處理，然後，使前述光阻膜之光阻劑 軟化流動，藉此部分性的覆蓋前述露出區域。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的回流方法，其中 在含有矽烷基化劑的藥液環境中進行前述表面改質處 理。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所記載的回流方 法，其中， 以藉由已被表面改質處理的前述曝光區域之純水的接 觸角爲5 0度以上的方式施行表面改質處理。 4. 一種圖案形成方法，其特徵爲： 包含：在較被處理體的被鈾刻膜更上層形成光阻膜的 光阻膜形成製程、和 曝光處理前述光阻膜的曝光製程、和 顯像處理前述曝光處理的光阻膜，形成光阻圖案的圖 案化製程、和 使前述光阻膜的光阻劑軟化變形，覆蓋前述被蝕刻膜 的標靶區域的回流製程、和 以變形後的前述光阻劑爲遮罩，蝕刻前述被蝕刻膜的 -32- 200830413 露出區域的第一鈾刻製程、和 除去變形後的前述光阻劑的製程、和 除去變形後的前述光阻劑，藉此對已再露 餓刻膜的標靶區域，進行蝕刻的第二蝕刻製程 包含在前述回流製程前，以抑制已軟化的 流動的方式，事先對前述露出區域施行表面改 程。 5 ·如申請專利範圍第4項所記載的圖案 其中， 更包含在前述回流製程之後，灰化變形後 劑，減少該被覆面積的製程。 6. 如申請專利範圍第4項或第5項所記 成方法，其中， 在含有矽烷基化劑的藥液環境中進行前述 理。 7. 如申請專利範圍第4項或第5項所記 成方法，其中， 以藉由已被表面改質處理的前述曝光區域 觸角爲50度以上的方式施行表面改質處理。 8. 如申請專利範圍第4項或第5項所記 成方法，其中， 被處理體是在基板上形成有柵極線及柵極 ，形成有覆蓋該等的柵極絕緣膜，更在前述柵 ，由下依序形成有a-Si膜、歐姆接觸用Si膜 出的前述被 t 前述光阻劑 質處理的製 形成方法， 的前述光阻 載的圖案形 表面改質處 載的圖案形 之純水的接 載的圖案形 電極之同時 極絕緣膜上 及源極/汲 -33- 200830413 極用金屬膜的層積構造體，以至少包含前述歐姆接觸用Si 膜作爲前述被蝕刻膜。 9. 一種薄膜電晶體之製造方法，其特徵爲包含·· 在基板上形成柵極電極的製程、和 形成覆蓋前述柵極電極之柵極絕緣膜的製程、和 在前述柵極絕緣膜上，由下依序堆積a-Si膜、歐姆接 觸用Si膜及源極/汲極用金屬膜的製程、和 在前述源極/汲極用金屬膜上形成光阻膜的製程、和 使用既定的曝光遮罩曝光處理前述光阻膜的製程、和 顯像處理已曝光處理的前述光阻膜進行圖案形成，以 形成源極電極用光罩及汲極電極用光罩的遮罩圖案化製程 、和 以前述源極電極用光罩及前述汲極電極用光罩爲遮罩 ，來飩刻前述源極/汲極用金屬膜，形成源極電極與汲極 電極的金屬膜蝕刻製程、和 將未以前述源極電極及前述汲極電極覆蓋的前述歐姆 接觸用Si膜的露出區域，以抑制光阻劑流動的方式進行 表面改質處理的表面改質製程、和 使有機溶媒作用於前述源極電極用光罩及前述汲極電 極用光罩，使光阻劑軟化變形，藉此利用已變形的光阻劑 覆蓋至少前述源極電極與前述汲極電極之間的通道區域用 凹部內的前述歐姆接觸用S i膜的回流製程、和 以變形後的前述光阻劑、前述源極電極及前述汲極電 極爲遮罩，來蝕刻下層之前述歐姆接觸用si膜及前述a — -34- 200830413 Si膜的製程、和 除去變形後的前述光阻劑，使前述歐姆接觸用Si膜 再度露出前述源極電極與前述汲極電極之間的通道區域用 凹部內的製程、和 以前述源極電極與前述汲極電極爲遮罩，來蝕刻露出 該等之間的前述通道區域用凹部的前述歐姆接觸用Si膜 的製程。 1 〇·如申請專利範圍第9項所記載的薄膜電晶體之製 造方法，其中， 更包含在前述回流製程之後，灰化變形後的前述光阻 劑’減少該被覆面積的灰化製程。 1 1 ·如申g靑專利範圍第9項或第1 〇項所記載的薄膜 電晶體之製造方法，其中， 在蝕刻前述歐姆接觸用Si膜及前述a-Si膜之製程中 ’在向同性進行蝕刻的條件下進行乾式鈾刻。 1 2 ·如申請專利範圍第9項或第1 0項所記載的薄膜 電晶體之製造方法，其中， 在含有矽烷基化劑的藥液環境中進行前述表面改質處 理。 1 3 ·如申請專利範圍第9項或第1 0項所記載的薄膜 電晶體之製造方法，其中， 以藉由已被表面改質處理的前述曝光區域之純水的接 觸角爲50度以上的方式施行表面改質處理。 1 4· 一種電腦可讀取的記憶媒體，係記憶著在電腦上 -35- 200830413 執行動作的控制程式之電腦可讀取的記憶媒體，其特徵爲 前述控制程式是在實行時，以執行申請專利範圍第i 項或第2項所記載的回流方法的方式，來控制回流處理系 統。 1 5 · —種回流處理系統，其特徵爲具備： 對被處理體施行表面改質處理的表面改質處理元件、 和 使表面改質處理後的被處理體上之光阻劑，在溶劑環 境中軟化並使其流動化的回流處理元件、和 控制成在前述處理反應室內施行申請專利範圍第1項 或第2項所記載的回流方法的控制部。
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