(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層のエッチングに先立つ工程において、前記シリコン層上に形成された薄膜をレジストマスクを用いてエッチングする工程後にシリコン層の表面を洗浄液で洗浄し、
次いで前記シリコン層の表面に該表面が局部的に乾燥しないように純水を供給し、
次いで前記シリコン層の表面への前記純水の供給を停止し、
前記シリコン層の表面から前記純水を流し落としつつ、前記シリコン層の表面に紫外線を照射して極めて薄いシリコン酸化膜を形成して前記シリコン層の表面側を親水性とし、
次いで乾燥することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記紫外線は、前記シリコン層の表面への前記純水の供給を停止した後に前記シリコン層を傾斜させた状態で照射することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の発明において、前記乾燥はスピンドライ法またはエアーナイフ法による乾燥であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記シリコン層は基板上に成膜されたアモルファスシリコン層またはポリシリコン層であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記シリコン酸化膜の膜厚は２０Å未満であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置には、例えばアクティブマトリックス型の液晶表示装置の画素用スイッチング素子として用いられる薄膜トランジスタがある。次に、従来のこのような薄膜トランジスタの製造方法の一例について、図３を参照して説明する。
【０００３】
まず、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板１の上面の所定の箇所にゲート電極２を含む走査信号ライン（図示せず）を形成し、その上面にゲート絶縁膜３を成膜し、その上面にアモルファスシリコンからなるシリコン層４を成膜し、その上面に窒化シリコンからなるチャネル保護膜５を成膜し、その上面においてゲート電極２に対応する部分にレジストマスク６を形成する。
【０００４】
次に、レジストマスク６をマスクとしてチャネル保護膜５をエッチング液を用いてエッチングすると、図３（Ｂ）に示すように、レジストマスク６下にのみチャネル保護膜５が残存される。次に、シリコン層４の表面等に残存するエッチング液を除去するために純水で洗浄する。次に、シリコン層４の表面等に残存する純水を除去するために乾燥する。この場合の乾燥方法としては、ガラス基板１を高速回転させて遠心力により水滴を振り切るスピンドライ法があり、またスリット状のノズルから窒素を吹き付けて水滴を吹き飛ばすエアーナイフ法がある。
【０００５】
次に、レジストマスク６をレジスト剥離液を用いて剥離する。この場合、レジスト剥離液がシリコン層４の表面に接触するので、図３（Ｃ）に示すように、シリコン層４の表面がレジストの成分である有機物により汚染され、汚染層７が形成される。次に、汚染層７の表面等に残存するレジスト剥離液を除去するために純水で洗浄する。次に、汚染層７の表面等に残存する純水を除去するためにスピンドライ法やエアーナイフ法により乾燥する。
【０００６】
次に、フッ酸やフッ化アンモン等のエッチング液を用いてエッチングを行うことにより、汚染層７を除去する（図３（Ｄ）参照）。次に、シリコン層４の表面等に残存するエッチング液を除去するために純水で洗浄する。次に、シリコン層４の表面等に残存する純水を除去するためにスピンドライ法やエアーナイフ法により乾燥する。
【０００７】
以下、簡単に説明すると、図３（Ｅ）に示すように、シリコン層４を素子分離する。次に、シリコン層４及びチャネル保護膜５の上面の両側にｎ+シリコン層８、９を形成し、ｎ+シリコン層８、９の各上面にドレイン電極１０及びソース電極１１を形成する。また、ドレイン電極１０及びソース電極１１の形成と同時に、ゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所にデータ信号ライン（図示せず）を形成する。なお、ドレイン電極１０、ソース電極１１及びデータ信号ラインを形成する前に、ゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所に画素電極１２を形成する。かくして、薄膜トランジスタが製造される。
【０００８】
以上のように、従来の薄膜トランジスタの製造方法では、所定の工程後に、純水で洗浄して乾燥する工程がある。そこで、次に、特に、シリコン層４の表面と純水との一般的な関係について説明する。シリコン層４の表面は高撥水性を示すので、この表面に純水が静止した場合、純水の接触角は７０°程度以上と大きくなる。ここで、接触角について説明すると、例えば図４に示すように、シリコン層４の表面に静止した純水１３の表面とシリコン層４の表面とのなす角θを接触角という。そして、純水の接触角が７０°程度以上と大きくなると、シリコン層４の表面に静止した純水１３はほぼ半球状の水滴となる。このほぼ半球状の水滴１３は、シリコン層４の表面が高撥水性を示し、水はじきが良いので、スピンドライ法やエアーナイフ法による乾燥工程を経ると、すべて除去される。
【０００９】
ところで、上述の従来の薄膜トランジスタの製造方法では、例えば図３（Ｃ）に示す汚染層７を除去すると、図３（Ｄ）に示すように、チャネル保護膜５下以外の領域におけるシリコン層４の表面が露出される。しかし、この露出されたシリコン層４の表面は汚染層７によって一度汚染されているので、当該表面に対する純水の接触角が５５°程度となり、撥水性が低下する。このため、スピンドライ法やエアーナイフ法による乾燥工程を経ても、シリコン層４の表面に純水が残存することがある。特に、ガラス基板１の上面に走査信号ライン等の配線がある場合、この配線上に形成されるシリコン層４に段差部が生じ、またチャネル保護膜５も段差部を形成し、このような段差部に純水が引っ掛かって残りやすい。この残存する純水の接触角は５５°程度であるので、依然としてほぼ半球状の水滴となり、蒸発するのに時間がかかる。このため、水滴が静止してから数十秒程度経過すると、シリコン層４から極めて微量のシリコンが水滴中に溶け出し、水滴が蒸発した後に水滴中のシリコンが酸化シリコンとして析出し、この析出された酸化シリコンがウォータマークと呼ばれるシミ（以下、ウォータマークという。）として残存することになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の薄膜トランジスタの製造方法では、所定の洗浄、乾燥工程後に、チャネル保護膜５下以外の領域におけるシリコン層４の表面に局部的にウォータマークが発生することがある。このような現象が生じた場合には、シリコン層４を素子分離するとき、ウォータマークがエッチングマスクとして機能し、シリコン層４が局部的に不要に残存し、この不要に残存するシリコン層４を介して、画素電極１２とデータ信号ラインとがショートしてしまうことがあり、歩留低下の一要因となっているという問題があった。なお、シリコンウェハを用いた半導体装置の製造方法においても、ウォータマークの発生に起因する問題があった。
この発明の課題は、ウォータマークが発生しないようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所定の工程後にシリコン層の表面を洗浄液で洗浄し、次いで前記シリコン層の表面に該表面が局部的に乾燥しないように純水を供給し、次いで前記シリコン層の表面への前記純水の供給を停止し、前記シリコン層の表面から前記純水を流し落とした直後に、前記シリコン層の表面に極めて薄いシリコン酸化膜を形成して前記シリコン層の表面側を親水性とし、次いで乾燥するようにしたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、シリコン層のエッチングに先立つ工程において、前記シリコン層上に形成された薄膜をレジストマスクを用いてエッチングする工程後にシリコン層の表面を洗浄液で洗浄し、次いで前記シリコン層の表面に該表面が局部的に乾燥しないように純水を供給し、次いで前記シリコン層の表面への前記純水の供給を停止し、前記シリコン層の表面から前記純水を流し落としつつ、前記シリコン層の表面に紫外線を照射して極めて薄いシリコン酸化膜を形成して前記シリコン層の表面側を親水性とし、次いで乾燥するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を薄膜トランジスタの製造方法に適用した場合の一実施形態について、図１を参照して説明する。この場合、図１（Ａ）、（Ｂ）に示す工程までは、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す従来の場合と同じであるが、再度説明する。まず、図１（Ａ）に示すように、ガラス基板１の上面の所定の箇所にゲート電極２を含む走査信号ライン（図示せず）を形成し、その上面にゲート絶縁膜３を成膜し、その上面にアモルファスシリコンからなるシリコン層４を成膜し、その上面に窒化シリコンからなるチャネル保護膜５を成膜し、その上面においてゲート電極２に対応する部分にレジストマスク６を形成する。次に、レジストマスク６をマスクとしてチャネル保護膜５をエッチング液を用いてエッチングすると、図１（Ｂ）に示すように、レジストマスク６下にのみチャネル保護膜５が残存される。次に、シリコン層４の表面等に残存するエッチング液を除去するために純水で洗浄する。次に、シリコン層４の表面等に残存する純水を除去するためにスピンドライ法やエアーナイフ法により乾燥する。この場合、シリコン層４の表面は高撥水性を示すので、ウォータマークが発生することはない。
【００１４】
次に、シリコン層４の表面に該表面が局部的に乾燥しないように純水を供給し、次いでシリコン層４の表面に紫外線を照射するが、このときに使用する純水供給兼紫外線照射装置の概略構成を図２（Ａ）に示す。この純水供給兼紫外線照射装置では、装置本体２１内にガラス基板１を搬送するための複数の搬送ローラ２２が水平方向に配置され、その上方に複数の低圧水銀灯２３が同じく水平方向に配置され、その上方に複数の純水シャワー２４が同じく水平方向に配置された構造となっている。このうち複数の搬送ローラ２２及び複数の低圧水銀灯２３は、図２（Ｂ）に示すように、一体的に適宜に傾斜されるようになっている。
【００１５】
さて、図２（Ａ）に示すように、前工程の純水による洗浄工程から送られて来たガラス基板１は水平な状態で搬送ローラ２２によって装置本体２１内の中央部に送り込まれて一旦停止される。この場合、すなわち、ガラス基板１が装置本体２１内に送り込まれる当初から装置本体２１内の中央部に送り込まれて一旦停止されるまでの期間は、純水シャワー２４から純水が放出され、低圧水銀灯２３は消灯状態にある。このため、前工程の純水による洗浄工程から送られて来たガラス基板１上のシリコン層４の表面に純水シャワー２４から純水が供給され、該表面の乾燥が全面的に防止される。この乾燥防止は、シリコン層４の表面が局部的に乾燥しないようにするためのものである。
【００１６】
そして、ガラス基板１が装置本体２１内の中央部に送り込まれて一旦停止されると、純水シャワー２４からの純水の放出が停止され、また図２（Ｂ）に示すように、複数の搬送ローラ２２及び複数の低圧水銀灯２３が一体的に適宜に傾斜され、さらに低圧水銀灯２３が点灯される。すると、シリコン層４の表面は高撥水性を示すので、複数の搬送ローラ２２の傾斜と一体的に傾斜されたシリコン層４の表面に残存する純水のほとんどが該表面から流れ落ちる。このようにするのは、低圧水銀灯２３から放出される紫外線が、純水に吸収されずに、シリコン層４の表面全体に照射されるようにするためである。したがって、複数の搬送ローラ２２及び複数の低圧水銀灯２３を図２（Ｂ）に示すように傾斜させた後にこれとは異なる方向に傾斜させるようにすると、最初の傾斜でシリコン層４の表面に純水が局部的に残存しても、この残存する純水が移動することにより、紫外線をシリコン層４の表面全体にまんべんなく照射することができる。上記において、シリコン層４の表面への純水の供給を停止してから低圧水銀灯２３の点灯、すなわち、シリコン層４の表面への紫外線の照射の開始まではできるだけ短時間が望ましく、数秒〜数十秒とする。
【００１７】
紫外線がシリコン層４の表面全体にまんべんなく照射されると、図１（Ｃ）に示すように、シリコン層４の表面全体に膜厚１０Å程度の極めて薄いシリコン酸化膜４ａが形成される。この場合、シリコン酸化膜４ａの表面は親水性を示すので、該表面に対する純水の接触角が１０°程度以下と小さくなる。このため、紫外線を照射する前に、シリコン層４の表面に純水が局部的に残存している場合、この残存する純水はシリコン酸化膜４ａの表面に薄い凸レンズ状の薄膜となって残存することになる。次に、シリコン酸化膜４ａの表面等に残存する純水を除去するためにスピンドライ法やエアーナイフ法により乾燥する。この乾燥工程を経ても、シリコン酸化膜４ａの表面に純水が局部的に残存した場合、この残存する純水の接触角が１０°程度以下と小さく、薄い凸レンズ状の薄膜として残存するので、シリコン酸化膜４ａから極めて微量のシリコンが薄膜状の純水中に溶けだす前に蒸発してしまい、したがってウォータマークが発生することはない。
【００１８】
ちなみに、紫外線を１０秒程度照射すると、シリコン酸化膜４ａの表面に対する純水の接触角が１０°程度となり、２０秒程度以上照射すると３°程度となった。そして、特に、接触角が３°程度と小さくなると、スピンドライ法やエアーナイフ法による乾燥工程を経た後に、シリコン酸化膜４ａの表面に純水が局部的に残存したとしても、この残存する純水は速やかに蒸発し、ウォータマークが発生することはない。なお、シリコン酸化膜４ａの膜厚が２０Å以上になると、シリコン層４上に形成する、後述のソース電極やドレイン電極との導通不良が発生するので、シリコン酸化膜４ａの膜厚は２０Å未満とすることが望ましい。
【００１９】
次に、レジストマスク６をレジスト剥離液を用いて剥離する（図１（Ｄ）参照）。この場合、レジスト剥離液がシリコン酸化膜４ａの表面に接触するが、シリコン酸化膜４ａの表面にレジストの成分である有機物の汚染層は形成されない。次に、シリコン酸化膜４ａの表面等に残存するレジスト剥離液を除去するために純水で洗浄する。次に、シリコン酸化膜４ａの表面等に残存する純水を除去するためにスピンドライ法やエアーナイフ法により乾燥する。この場合も、シリコン酸化膜４ａの表面は親水性を示すので、ウォータマークが発生することはない。
【００２０】
以下、簡単に説明すると、図１（Ｅ）に示すように、シリコン層４及びシリコン酸化膜４ａを素子分離する。次に、シリコン酸化膜４ａ及びチャネル保護膜５の上面の両側にｎ+シリコン層８、９を形成する。次に、ｎ+シリコン層８、９の各上面にドレイン電極１０及びソース電極１１を形成する。また、ドレイン電極１０及びソース電極１１の形成と同時に、ゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所にデータ信号ライン（図示せず）を形成する。なお、ドレイン電極１０、ソース電極１１及びデータ信号ラインを形成する前に、ゲート絶縁膜３の上面の所定の箇所に画素電極１２を形成する。かくして、薄膜トランジスタが製造される。
【００２１】
以上のように、この薄膜トランジスタの製造方法では、ウォータマークが発生しないようにすることができ、したがってウォータマークの発生に起因する不都合を解消することができ、歩留の向上を図ることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、この発明を、ガラス基板１上に成膜したアモルファスシリコン層からなるシリコン層４を備えた薄膜トランジスタの製造方法に適用した場合について説明したが、これに限らず、ガラス基板上に成膜したポリシリコン層からなるシリコン層を備えた薄膜トランジスタの製造方法にも適用することができる。また、シリコンウェハを用いた半導体装置の製造方法にも適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、シリコン層の表面に極めて薄いシリコン酸化膜を形成してから乾燥しているので、乾燥時におけるシリコン層の表面をその上に形成されたシリコン酸化膜によって親水性とすることができ、この結果ウォータマークが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれこの発明を適用した薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態における各製造工程を示す断面図。
【図２】（Ａ）は純水供給兼紫外線照射装置の概略構成図、（Ｂ）はその複数の搬送ローラ及び複数の低圧水銀灯を一体的に適宜に傾斜させた状態を示す図。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ従来の薄膜トランジスタの製造方法の一例における各製造工程を示す断面図。
【図４】純水の接触角を説明するために示す図。
【符号の説明】
１  ガラス基板
４  シリコン層
４ａ  シリコン酸化膜
５  チャネル保護膜
６  レジストマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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