基板的製造方法及基板洗滌裝置的製作方法

2023-10-09 19:15:29

專利名稱：基板的製造方法及基板洗滌裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及基板的製造方法及基板洗滌裝置，特別涉及形成含鉬層的基板的溼式洗滌方法。
背景技術：
近年，液晶顯示裝置用薄膜電晶體(以下示為TFT)的電極、布線材料，使用布線電阻低的鋁(Al)系和鉬(Mo)系替代過去的鉻(Cr)系材料。但是當把鉬用於電極、布線材料時，在鉬表面生成的鉬氧化物(MoOx)，在洗滌工序中溶出在洗滌液中。結果在洗滌液乾燥後，會產生溶出的鉬氧化物再次附著在TFT上的二次汙染，這已是眾所周知的事實。
對於上面的問題，以反交錯型a-Si(無定形矽)TFT的截面結構為例，根據圖8進行說明。作為液晶顯示裝置用TFT，反交錯型a-Si TFT是製造得最多的結構。
如圖8所示，反交錯型a-Si TFT是通過在用玻璃等形成的透明基板22上形成柵電極層23，然後連續對柵級絕緣層24、半導體層25和歐姆接觸層26成膜，製作圖形而形成的。半導體層25是作為溝道層而形成的，以無定形矽(a-Si)為材料。另外歐姆接觸層26是作為半導體層25和電極的歐姆接觸層而形成的，以低電阻無定形矽(n+a-Si)作為材料。然後作為源電極層27和漏電極層28，通過對含鉬的材料進行成膜製作圖形，就可以完成反交錯型a-Si TFT。
當源電極層27、漏電極層28表面含有鉬時，由於氧化，在電極層表面會生成鉬氧化物。該鉬氧化物對水、鹼性的液體等具有容易溶解的性質。因此成膜前用純水洗滌時，有時鉬氧化物會溶出到洗滌液中。然後如果對在洗滌液中浸漬過的基板進行乾燥，在基板上的TFT中會析出鉬氧化物30。
如圖8所示，如果析出的鉬氧化膜30附著在TFT的溝道表面，則容易通過鉬氧化物30流過表面漏電流，因而不能控制TFT的開/關，電流-電壓特性降低。其結果會產生液晶顯示裝置的圖像不均勻等圖像缺陷的問題。
在專利文獻1中，公開了解決鉬氧化膜附著的技術。圖9示出了其實施方案的模式圖。如圖9所示，在表面形成有鉬氧化物33的基板上，通過塗布六甲基二矽氮烷((CH3)3SiNHSi(CH3)3)，並進行加熱，與基板表面的羥基(OH)反應，生成氨(NH4)。該氨和鉬氧化物33結合，形成(NH4)2Mo3O10，可以除去鉬氧化物33。形成含鉬的布線32之後，在進行洗滌處理之前，通過除去鉬氧化物33，可以防止由鉬氧化物33引起的顯示缺陷。
特開平7-30119號公報。

發明內容
如上所述，通過除去鉬氧化物，可以防止顯示品質降低。但是對於為形成薄膜圖形的工序，該方法通常成為為除去鉬氧化膜的追加處理工序。因此造成增加工序數目的結果，使得製造的生產能力降低。
這裡基板的洗滌處理是在把基板浸漬在純水等洗滌液中進行溼式洗滌之前，通過照射紫外線(UV)等進行除去油分等有機汙染物的乾式洗滌。本發明人發現該乾式洗滌工序對其後面溼式洗滌中的鉬氧化物在基板內的附著有很大影響。
通過UV照射的乾式洗滌是通過在UV爐內打開UV燈而進行的。本發明人進行銳意研究的結果了解到，UV爐內的溫度上升是造成鉬氧化物附著的原因。具體是通過打開UV燈，UV爐內的溫度上升，由於該熱的作用，使通過UV爐內的基板受熱。然後通過對加熱狀態的基板進行溼式洗滌，溶解在洗滌液中的鉬氧化物就會附著到基板上。
本發明是以這一事實為背景進行研究的，本發明的目的是在形成含鉬層的基板的洗滌中，抑制鉬氧化物對基板的附著。
本發明是基板的製造方法，其是在基板上形成含鉬的層，在使前述含鉬層露出的狀態下，對前述基板進行加熱，同時進行預洗滌處理，在該基板溫度為130℃或130℃以下的狀態，對進行過前述預洗滌處理的基板進行溼式洗滌的基板的製造方法。通過該方法，可以消除鉬氧化物向洗滌液的溶出，無需增加製造工序，就可以防止鉬氧物在TFT溝道表面附著。
另外，本發明是基板的製造方法，其是在基板上形成含鉬的層，對前述基板進行冷卻，使該基板溫度達到130℃或130℃以下，在露出前述含鉬層的狀態下，對前述經冷卻的基板進行溼式洗滌的基板的製造方法。通過這種方法，由於可以在溼式洗滌之前應用基板溫度達到高於130℃的工序，所以沒有關於操作溫度的制約，可以有效地進行操作。
另外，本發明是基板洗滌裝置，其具備對於含鉬層露出而形成的基板進行加熱，同時進行預洗滌處理的預洗滌處理部、為監視前述預洗滌處理部內基板的基板溫度的溫度檢測器、對進行過前述預洗滌處理的基板進行溼式洗滌的溼式洗滌部和根據前述溫度檢測器的檢測溫度進行控制，以便在該基板溫度為130℃或130℃以下狀態對前述基板進行溼式洗滌的控制部。通過該裝置，可以防止鉬氧化物錯誤地溶出到洗滌液中而汙染洗滌液。
本發明是基板洗滌裝置，其具備對含露出鉬的層露出而形成的基板進行加熱，同時進行預洗滌處理的預洗滌處理部、對進行過前述預洗滌的基板進行冷卻，使其溫度達到130℃或130℃以下的冷卻裝置和對通過前述冷卻裝置進行冷卻的基板進行溼式洗滌的洗滌部。通過該洗滌裝置，可以對溫度高於130℃的基板進行自動冷卻，不需要進行手工操作，可以降低製造成本。
根據本發明，則可以在形成有含鉬層的基板洗滌時抑制鉬氧化物對基板的附著。


是本發明液晶顯示用薄膜電晶體的截面圖。
示出本發明實施方案1的製造裝置的結構圖。
示出本發明實施方案2的UV裝置的結構圖。
示出本發明實施方案2的製造流程。
示出本發明實施方案3的UV裝置的結構圖。
示出本發明實施方案3的製造流程。
是示出本發明實施方案3的另一方案的圖示。
是附著鉬氧化物的液晶顯示裝置用薄膜電晶體的截面圖。
是通過專利文獻1進行的除去鉬氧化物方法的模式圖。
符號說明1基板洗滌裝置；2加料器；3UV裝置；4洗滌裝置；5基板乾燥部；6卸料器7控制輥；8輸送輥；9UV燈10爐內溫度傳感器；11基板溫度傳感器；12輸送臺；13基板；14冷卻吹風；15冷卻臺21TFT；22透明基板；23柵電極層；24柵極絕緣層；25半導體層；26歐姆接觸層；27源電極層；28漏電極層；29鈍化膜；30鉬氧化物；31接觸孔；32含鉬的布線；33鉬氧化物。
具體實施例方式
以下說明本發明的優選實施方案，為了明確進行說明，對下述說明和圖示進行了適當省略和簡化。另外為了進行明確說明，根據需要還省略了重複說明。
實施方案1首先對有關本實施方案的液晶顯示裝置(沒有圖示)進行說明。首先用密封劑把在玻璃基板上形成TFT和各電極線以及存儲電容的TFT陣列基板與在玻璃基板上形成共用電極和R(紅)、G(綠)、B(藍)的濾色器的對置基板貼合。然後把液晶注入到這些基板的間隙之間，用密封劑封住注入口，形成液晶面板。接著把驅動用LSI、安裝有控制面板用IC的驅動電路基板連接到液晶面板上。再把後照燈裝置配置在TFT陣列基板的背部，從而完成液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置通過驅動電路驅動的液晶面板，可以通過控制來自背光燈裝置的光透過，顯示圖像。
下面根據圖1說明TFT陣列基板的製造方法。圖1示出包括像素電極部分的TFT21，而其它部分被省略。首先用純水或熱硫酸對用透光性的玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸酯樹脂等形成的透明基板22進行洗滌。接著形成柵電極層23。具體是首先在透明基板22上例如用濺射法形成鉬鉭(MoTa)膜。接著在MoTa膜上塗布光致抗蝕劑，烘烤後，遮蔽所需的圖形形狀，進行曝光處理。然後用如有機鹼系的顯影液進行顯影，使光致抗蝕劑形成圖形。接著使用如磷酸和硝酸的混合溶液，進行溼式蝕刻。由此可以使MoTa膜形成所需的圖形形狀。從透明基板22上除去光致抗蝕劑，對除去光致抗蝕劑的透明基板22進行洗滌，具體洗滌方法，將在以後敘述。經過以上的工序，可以在透明基板22上形成柵電極層23和柵極布線(沒有圖示)。
接著形成半導體層25、柵極絕緣層24以及歐姆接觸層26。首選通過化學氣相成膜法(CVDChemical Vapor Deposition)在透明基板22上，依次層合形成柵級絕緣層24、無定形矽膜、n+無定形矽膜。具體是首先在透明基板22上，形成柵極絕緣膜24。並且在該柵極絕緣層24上層合，形成作為半導體層25材料的無定形矽膜。再於該無定形矽層上層合，形成作為歐姆接觸層26材料的n+無定形矽膜。並且在該層合膜上形成抗蝕刻圖形，進行乾式蝕刻。由此n+無定形矽膜、無定形矽膜、氮化矽(SiN)膜被蝕刻，可以形成所需要的圖形形狀。然後，從透明基板22上除去光致抗蝕劑，對除去光致抗蝕劑的透明基板22進行洗滌。經過以上工序，在透明基板22上，可以形成半導體層25、柵極絕緣層24和歐姆接觸層26。
接著形成源電極層27、漏電極層28以及源極布線。首先，通過濺射法對用於形成源電極層27、漏電極層28以及源極布線的金屬膜進行成膜。例如在基板上形成Mo-Al-Mo層合膜。在該層合膜上，如上所述形成抗蝕刻圖形後，進行溼式蝕刻。由此就可以使Mo-Al-Mo層合膜形成所需要的圖形。並且從透明基板22上除去光致抗蝕劑，對除去光致抗蝕劑的透明基板22進行洗滌，關於具體洗滌方法將在以後敘述。
接著在透明基板22上形成鈍化膜29。首先通過如CVD在透明基板22上對作為鈍化膜29材料的氮化矽(SiN)膜進行成膜。在其上面形成抗蝕刻圖形，使用氟(F)系氣體等進行乾式蝕刻。由此可以在鈍化膜29中形成接觸孔31。從透明基板22上除去光致抗蝕劑，對除去光致抗蝕劑的透明基板22進行洗滌，關於具體洗滌方法將在以後說明。
接著形成像素電極。首先在透明基板22上，通過濺射對作為像素電極材料的透明導電膜(例如ITO膜)進行成膜。這時，在接觸孔31的內側也形成ITO膜，使漏電極層28和ITO膜相連接。接著形成抗蝕刻圖形，進行溼式蝕刻。由此使ITO膜形成所需的圖形形狀。從透明基板22上除去光致抗蝕劑，對除去光致抗蝕劑的透明基板22進行洗滌。經過以上工序，可以完成TFT陣列基板。
參照圖2，對本發明的實施方案1進行說明。圖2是關於實施方案1的製造裝置的結構圖。如圖2所示，基板洗滌裝置1具備加料器2、UV(紫外線)裝置3、洗滌裝置4、基板乾燥部分5和卸料器6。本實施方案中，即使在TFT製造工序中，也是以形成含鉬的布線層，除去光致抗蝕劑後，在露出含Mo層狀態下進行的洗滌工序作為對象。
首先，把基板安裝在圖2所示的加料器2上，在UV裝置3中，作為預洗滌處理進行乾式洗滌。接著在洗滌裝置4中，使用洗滌液對基板進行溼式洗滌。之後在乾燥部分5對基板進行乾燥，然後被收到卸料器6中。這一系列的洗滌工作，通過控制輥7進行控制，可以自動進行。
UV裝置3被設置在通過洗滌裝置4進行的液體洗滌工序的前面，進行用紫外線照射的乾式洗滌。通過照射紫外線，除去存在於基板上的油分等有機汙染物，具有提高對液體親和性的效果。近年來由於電路結構的複雜化、高密度化，通過紫外線進行的乾式洗滌已相當普遍地被採用。然後在洗滌裝置4，通過洗滌液洗滌除去附著在基板表面的粒子等異物。本實施方案中，作為洗滌液，使用純水。
在基板製造工藝過程中的掩模製作、成膜、蝕刻等工序中，為了除去殘留在基板表面的化學藥品、微粒，要使用儘量除去了雜質的純水。另外還可以使用離子交換水、或稱為去離子水的，典型的使電導率降至1×10-6S/cm或1×10-6S/cm左右以下的水。根據電路的集成度不同，還可以使用使電導率降至6×10-8S/cm或6×10-8S/cm以下的高純度的純水。
本實施方案，通過使投入到洗滌裝置4中的基板溫度達到規定溫度範圍，可以消除鉬氧化物向純水的溶出，防止鉬氧化物對基板附著。這是因為明確了鉬氧化物對純水的溶出起因於基板溫度的緣故。
例如本實施方案所示，在用純水進行的液體洗滌的前階段，實施用紫外線進行的預洗滌時，由於紫外線照射熱作用，通過UV裝置3內的基板被加熱。於是把溫度不同的基板浸漬在純水中的結果是會使鉬氧化物向純水的溶出產生不同。表1中示出了在UV裝置3處理後的基板溫度和鉬氧化物對基板的附著結果。


如表1所示，如果基板溫度是130℃或130℃以下的溫度，那麼基本上就不存在鉬氧化物對基板的附著。另外當減慢輸送速度、增加紫外線照射量時，如果基板溫度在130℃或130℃以下，那麼也沒有鉬氧化物的附著。也就是通過實驗明確了造成鉬氧化物對基板附著原因的鉬氧化物向純水的溶出與紫外線照射量無關，而是由於基板溫度造成的。
因此通過把向洗滌裝置4中投入的基板溫度控制在130℃或130℃以下的溫度，就會消除鉬氧化物對純水的溶出，可以防止鉬氧化物對TFT等的附著。
這裡通過調節UV裝置3的紫外線照度，可以降低UV裝置3內的溫度，降低通過UV裝置3的基板溫度。例如，通過減少在圖中沒有示出的設置在UV裝置3內的UV燈的亮燈數，就可以減少紫外線照度，降低UV裝置3內的溫度，能夠將基板溫度調節至130℃或130℃以下。
但是通過減少紫外線照度，不能滿足必要的紫外線照射量時，可以減慢基板的輸送速度，增加紫外照射時間。這是因為紫外線照射量是紫外線照度與照射時間的乘積。結果無需提高UV裝置3內的溫度，便可以增加對基板13的紫外線照射量。通過實驗表明，即使降低輸送速度，增加紫外線照射量，如果基板的溫度在130℃或130℃以下，仍然不存在鉬氧化物的附著。
浸漬在洗滌液中的基板溫度，更優選從130℃至90℃範圍。由此為了增加紫外線照射量，無需將輸送速度降低到必要以上的速度，就可以防止鉬氧化物從基板溶出。但是當基板溫度在室溫(20℃)等90℃或90℃以下時，也可以浸漬在純水中。
由此可以不增加製造工序，消除鉬氧化物向洗滌液的溶出。因此可以基本上不增加製造工序，消除鉬氧化物對基板的附著，防止顯示不均勻等顯示不良。
實施方案2下面參照圖3說明本發明的實施方案2。圖3是有關實施方案2的UV裝置3的結構圖。在構成要素和工作原理中，省略了與實施方案1相同的部分。
如圖3所示，UV裝置3具有輸送輥8、UV燈9、爐內溫度傳感器10、基板溫度傳感器11以及控制輥7(沒有圖示)。設置在輸送臺12上的基板13通過輸送輥8沿箭頭方向在UV裝置3內部移動，受到紫外線照射。基板13在UV裝置3中被紫外線洗滌基板表面後，被輸送到洗滌裝置4。
這時為了監視即將被投入到洗滌裝置4之前的基板溫度，要設置基板溫度傳感器11。為了同樣目的，還設置了爐內溫度傳感器10，也具有對製造條件進行管理的目的。基板溫度傳感器11設置在UV裝置3的最後部分，以便測定即將投入到下一階段洗滌裝置4之前的基板13的溫度。關於爐內溫度傳感器10以及基板溫度傳感器11的溫度測定方式，可以採用熱電偶或紅外線傳感器等任何方式。控制輥7根據基板溫度傳感器11檢測的溫度對基板洗滌裝置1中的洗滌處理進行控制。
接著把有關本實施方案2的操作流程出示在圖4中。被投入到基板洗滌裝置1中的基板13(F11)，通過一般進行的方法實施至紫外線處理(F12)。然後通過基板溫度傳感器11測定基板13的溫度(F13)。測定結果，當基板13的溫度在規定溫度(130℃)或其以下時，被輸送到洗滌裝置4中，用純水進行洗滌(F14)。然後通過一般進行的方法在基板乾燥部5對基板13進行乾燥(F15)，被收到卸料器6中(F16)。
F13的測定結果，當基板13的溫度高於規定溫度時，通過控制輥7中止向洗滌裝置4中的投入。並且例如通過手動操作輸送基板13(F17)。這時優選使用聯鎖機構中止操作。該基板13的溫度監視器、包括聯鎖機構開/關的基板洗滌工作，通過控制輥7進行控制。
另外，只要可以測定即將投入到洗滌裝置4之前的基板溫度，則基板溫度傳感器11可以設置在與上述不同的其它位置。例如也可以把基板溫度傳感器11設置在UV裝置3的外部。還可以把基板溫度傳感器11設置在輸送臺12上。
通過以上的結構，即使因為如UV裝置3的故障引起即將投入到洗滌裝置4之前的基板溫度高於規定溫度(130℃)，基板13也不會被錯誤地投入到洗滌裝置4中。因此可以防止洗滌液由於鉬氧化物溶出而被汙染。
實施方案3以下參照圖5，說明本發明的實施方案3。圖5是有關實施方案3的UV裝置3的結構圖。在構成要素和工作原理中，省略了與實施方案1相同的部分。
如圖5所示在本實施方案中，在UV裝置3的後面配置冷卻用吹風14。當通過UV裝置3處理完畢的基板13的溫度在規定溫度或其以上時，按箭頭方向對基板13吹冷卻氣體。
圖6表示有關實施方案3的操作流程。在紫外線處理(F12)以後，至基板13的溫度測定(F13)與圖4的流程相同。通過F13測定後，當基板溫度高於規定溫度(130℃)時，通過冷卻吹風14對基板13進行冷卻(F18)。並且再次測定基板13的溫度，當達到預先設定的規定溫度(130℃)或其以下時，通過洗滌裝置4進行洗滌(F14)。純水洗滌(F14)以後的處理，與圖4相同。該基板13的溫度監視器、包括冷卻操作的基板洗滌工作，通過控制輥7進行控制。
在從UV裝置3至洗滌裝置4的輸送過程中實施冷卻吹風14是有效的。由此可以不必增加冷卻時間而進行製造。另外冷卻氣體優選使用乾燥空氣和乾燥氮氣。
另外，圖7是有關實施方案3中UV裝置3的另一種方案的結構圖。本方案中，作為冷卻基板13的方式，在UV裝置3的後配置冷卻臺15。當通過UV裝置3處理完畢的基板13的溫度高於規定溫度(130℃)時，把基板13置於冷卻臺15上，冷卻至規定的溫度。
冷卻臺15的冷卻方式，可以使用使冷卻水循環，或者使用珀耳貼元件等方式。另外可以在輸送臺12中設置冷卻機構，在UV裝置3中進行紫外線照射的同時進行冷卻。由此可以不必增加冷卻時間進行製造。
通過以上構成，當基板13高於規定溫度時，可以在基板洗滌裝置1中自動對基板13進行冷卻，不必要進行手動操作。因此不必要為進行手動操作而設置操作人員。所以可以降低成本。
另外由於可以應用基板13的溫度高於規定溫度的工序，所以沒有UV裝置3的紫外線照射條件的制約。因此可以應用與過去相同的條件，維持製造品質。不僅如此，還可以通過應用過去的以上條件，達到縮短洗滌時間的目的，降低製造成本。
本實施方案，不僅在通過紫外線處理的預洗滌中，而且還可以作為在其它處理中對溫度上升的基板進行冷卻的方式使用。
本發明並不限定於上述各實施方案，在本發明範圍內，只要是本領域技術人員，就可以很容易對上述實施方案的各要素進行更改、補充、變化，使其達到能夠考慮到的內容。例如上述各實施方案是對源電極層、漏電極層或柵極布線層中使用鉬材料的情況進行了說明，在其它布線中使用鉬材料的時，同樣也是可以的。
另外不僅是對液晶顯示裝置中的TFT陣列基板成膜前的洗滌，在涉及使用鉬氧化物的基板製造的溼工序中，同樣也是可以的。例如在乾式蝕刻或去除抗蝕劑(アツシング)等形成圖形後，除去光致抗蝕劑殘渣的洗滌、鍍敷工序後的處理等溼式工序。同樣當預洗滌工序是進行紫外線照射方式以外的情況時，也可以使用本實施方案。
以上以液晶顯示裝置中的TFT陣列基板的製造工序為例，對本發明的優選實施方案進行了說明，但是並不局限於這些內容，也可以應用於一般具有含Mo層的基板的製造。
權利要求
1.基板的製造方法，其在基板上形成含鉬的層，在使前述含鉬層露出的狀態下，對前述基板進行加熱，同時進行預洗滌處理，對進行過前述預洗滌處理的基板在該基板溫度為130℃或130℃以下的狀態進行溼式洗滌。
2.根據權利要求1所述的基板的製造方法，其中，前述預洗滌處理是通過紫外線照射而進行的乾式洗滌處理。
3.根據權利要求1或2所述的基板的製造方法，其中，在前述基板的基板溫度為130℃或130℃以下的狀態下進行前述預洗滌處理。
4.根據權利要求1或2所述的基板的製造方法，其中，還包括對進行過前述預洗滌處理的基板進行冷卻的處理，並且對該冷卻的基板進行前述溼式洗滌。
5.基板的製造方法，其在基板上形成含鉬的層，對前述基板進行冷卻，使該基板溫度達到130℃或130℃以下，在使前述含鉬層露出的狀態下，對前述經冷卻的基板進行溼式洗滌。
6.根據權利5所述的基板的製造方法，其中，通過冷卻臺和/或鼓風對前述基板進行冷卻。
7.基板洗滌裝置，其具備對含鉬層露出而形成的基板進行加熱，同時進行預洗滌處理的預洗滌處理部；為監視前述預洗滌處理部內基板的基板溫度的溫度檢測器；對進行過前述預洗滌處理的基板進行溼式洗滌的溼式洗滌部；和根據前述溫度檢測器的檢測溫度，控制該基板溫度在130℃或130℃以下的狀態，對前述基板進行溼式洗滌的控制部。
8.根據權利要求7所述的基板洗滌裝置，其中，前述預洗滌處理部進行通過紫外線照射的乾式洗滌。
9.基板洗滌裝置，其具備對含露出鉬的層露出而形成的基板進行加熱，同時進行預洗滌處理的預洗滌處理部；對進行過前述預洗滌處理的基板進行冷卻，使該基板溫度冷卻到130℃或130℃以下的冷卻裝置；和對通過前述冷卻裝置進行冷卻的基板進行溼式洗滌的溼式洗滌部。
全文摘要
本發明涉及通過消除鉬氧化物向洗滌液的溶出，防止鉬氧化物附著的薄膜電晶體的製造方法及製造裝置。本發明為基板(13)的製造方法。在基板(13)上形成含鉬的層，在露出含鉬層的狀態下，對基板(13)進行加熱，與此同時進行預洗滌處理，在該基板溫度為130℃或130℃以下的狀態下，對進行過洗滌處理的基板(13)進行溼式洗滌。通過該方法，可以抑制鉬氧化物向洗滌液的溶出，防止鉬氧化物對薄膜電晶體的溝道表面附著。
文檔編號H01L21/768GK1941331SQ200610142100
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月29日 優先權日2005年9月30日
發明者藪下宏二, 山部貴人 申請人:三菱電機株式會社