(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の処理槽の処理液中に浸漬している被処理物の表裏両面に対して、前記第１の処理槽が挿入された第２の処理槽の前記被処理物の表裏面とそれぞれ対向する位置に配置された超音波振動子から超音波を照射するウエット処理方法であって、
前記第２の処理槽は、側板が前記第１の処理槽の側板に対して開口部側に広がった傾斜をつけて形成されていることを特徴とするウエット処理方法。
【請求項２】
前記被処理物への超音波の照射は、前記処理液を加熱して行うことを特徴とする請求項１記載のウエット処理方法。
【請求項３】
被処理物を槽内の処理液中に保持手段により立位状態に浸漬可能な第１の処理槽と、この第１の処理槽を内部に挿入し前記被処理物の表裏面とそれぞれ対向する位置に超音波振動子を配置した第２の処理槽とを有するウエット処理装置であって、
前記第２の処理槽は、側板が前記第１の処理槽の側板に対して開口部側に広がった傾斜をつけて形成されていることを特徴とするウエット処理装置。
【請求項４】
前記第２の処理槽には冷却水が満たされて前記超音波振動子を冷却していることを特徴とする請求項３記載のウエット処理装置。
【請求項５】
前記第２の処理槽に設けられた前記超音波振動子は、対向する側板同士で、相互の位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項４記載のウエット処理装置。
【請求項６】
半導体装置の製造工程で残渣の除去をおこなうウエット処理に請求項１乃至請求項２記載のいずれかのウエット処理方法を用いていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
アクティブマトリックス型表示装置の製造工程で残渣の除去をおこなうウエット処理に請求項１乃至請求項２記載のいずれかのウエット処理方法を用いていることを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエット処理技術と、それを用いた半導体装置の製造方法とアクティブマトリック型表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶ディスプレイやフォトマスクの製造工程では、レジストを用いたパターニングにより微細パターンを形成し、その後、加工により変質したレジストは、酸素プラズマによるアッシングや、アルカリ系剥離液、溶剤系剥離液、弗化アンモニウム系剥離液、ＳＰＭ（硫酸／過酸化水素）などのウエット剥離処理によって除去している。
【０００３】
また、これらのウエット処理は、超音波を照射することによって処理が促進されることが知られている。
【０００４】
次に、ウエット処理を施した一例について、アクティブマトリックス型の液晶表示装置の場合について説明する。周知のように、液晶表示装置は、上下２枚の透明ガラス基板間に形成された空間内（ギヤップ内）に液晶を封入している。
【０００５】
画像を表示する各画素に相当する液晶は、各画素毎に配置された透明画素電極（ＩＴＯ）と各画素に共通に配置された共通透明画素電極（ＩＴＯ）とによって表示の制御が行われている。各画素毎に配置された透明画素電極の電位は、薄膜トランジスタいわゆるＴＦＴによって制御されている。
【０００６】
透明画素電極、薄膜トランジスタの夫々は、下側の透明ガラス基板の表面（液晶側）に構成されている。薄膜トランジスタは、透明ガラス基板の表面に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ｉ型半導体層、ソース電極及びドレイン電極の夫々を順次積層して形成されている。薄膜トランジスタを選択する走査信号線（ゲート線）はゲート電極と一体に構成されている。映像信号線（ドレイン線）はドレイン電極と一体に構成されている。透明画素電極は、前記薄膜トランジスタのソース電極に接続されている。前記共通透明画素電極は、上側の透明ガラス基板の表面（液晶側）に構成されている。
【０００７】
この液晶表示装置の薄膜トランジスタを構成する各層、透明画素電極、共通透明画素電極等の層のパターン形成には、ウエット処理技術（ウエットプロセス）が使用されている。ウエット処理技術は、主に、現像処理エッチング（ウエットエッチング）処理及び剥離処理の一連の処理を総称したものである。
【０００８】
現像処理は、前記層の上層に塗布されたフォトレジスト膜にパターンの潜像を形成した後に、このフォトレジスト膜を現像してエッチングマスクを形成する処理である。
【０００９】
エッチング処理は、前記エッチングマスクを用いてウエットエッチングを施し、前記層を所定パターンに形成する処理である。剥離処理は、前記エッチングマスクを剥離除去する処理である。
【００１０】
これらのウエット処理である各現像処理、エッチング処理、剥離処理の夫々は、所謂バッチ処理方式で行われている。バッチ処理方式は、前記層の上層にフォトレジスト膜が塗布された透明ガラス基板を基板カセットに複数枚収納し、この状態で各処理を施す方式である。基板カセットには、フォトレジスト膜が塗布された被処理面（液晶側表面）が垂直になるように、透明ガラス基板を立てた状態で収納している。
【００１１】
現像処理は、現像液でフォトレジスト膜を現像後、水洗を数回繰返し、リンサードライヤで乾燥した後、ポストべーク（フォトレジスト膜の焼き固め）を行い完了する。この現像処理は、作業者が前記基板カセットを搬送すると共に、この基板カセットを手動にて各処理液に浸ける（ディプ）ことによって行われている。現像処理は、処理順序や処理時間が記載されたスケジュール表に基づき、作業者の判断によって行われている。現像処理後に行われるエッチング処理、剥離処理は、現像処理と同様な手法によって行われている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにウエット処理技術では、被処理物に超音波を照射することによって処理が促進されることが知られているが、前述のウエット処理技術では、各現像処理、エッチング処理、剥離処理の夫々は、バッチ処理方式で行われているために、超音波装置の搭載が困難であった。
【００１３】
また、例えバッチ処理槽で超音波装置を用いた場合には、超音波の面内均一性が悪い、バッチ内の被処理物ごとの均一性が悪い、槽内の均一性が悪い、音波強度の制御性が悪い、および、超音波発振源の耐熱性が足りない等の種々の理由で、実際のプロセスに用いることは現実的には困難であった。
【００１４】
本発明はこれらの事情に基づいてなされたもので、被洗浄物に照射される音波の均一性を向上させたウエット処理装置と処理方法、ならびに、それを用いた半導体装置の製造方法およびアクティブマトリックス型表示装置の製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による手段によれば、第１の処理槽の処理液中に浸漬している被処理物の表裏両面に対して、前記第１の処理槽が挿入された第２の処理槽の前記被処理物の表裏面とそれぞれ対向する位置に配置された超音波振動子から超音波を照射するウエット処理方法であって、
前記第２の処理槽は、側板が前記第１処理槽の側板に対して開口部側に広がった傾斜をつけて形成されていることを特徴とするウエット処理方法である。
【００１６】
また請求項２の発明による手段によれば、前記被処理物への超音波の照射は、前記処理液を加熱して行うことを特徴とするウエット処理方法である。
【００１７】
また請求項３の発明による手段によれば、被処理物を槽内の処理液中に保持手段により立位状態に浸漬可能な第１の処理槽と、この第１の処理槽を内部に挿入し前記被処理物の表裏面とそれぞれ対向する位置に超音波振動子を配置した第２の処理槽とを有するウエット処理装置であって、
前記第２の処理槽は、側板が前記第１処理槽の側板に対して開口部側に広がった傾斜をつけて形成されていることを特徴とするウエット処理装置である。
【００１８】
また請求項４の発明による手段によれば、前記第２の処理槽には冷却水が満たされて前記超音波振動子を冷却していることを特徴とするウエット処理装置である。
【００１９】
また請求項５の発明による手段によれば、前記第２の処理槽に設けられた前記超音波振動子は、対向する側板同士で、相互の位置をずらして配置されていることを特徴とするウエット処理装置である。
【００２０】
また請求項６の発明による手段によれば、半導体装置の製造工程で残渣の除去をおこなうウエット処理に上記のいずれかのウエット処理方法を用いていることを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００２１】
また請求項７の発明による手段によれば、アクティブマトリックス型表示装置の製造工程で残渣の除去をおこなうウエット処理に上記のいずれかのウエット処理方法を用いていることを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置の製造方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
発明者は、かねてからウエット処理技術について様々な検討を重ねてきた結果、被洗浄物に照射される音波の均一性を向上させる方法として、処理槽内で振動子と被処理物の表面の間隔を出来る限り短く、かつ、均一にする方法をターゲットとして検討を進めてきた。この方法による具現化には、枚葉式で被処理物の処理面と振動子を相対するように設置すればよいが、その場合に障害となるのが、被処理物から振動子への音波の反射および振動子の表面の発熱、処理液から振動子への熱の伝導である。
【００２４】
これらの障害に対してさらに検討を重ねた結果、被処理物と振動子との角度を均一性が損なわれない程度につける、超音波を冷却水及び隔壁を通して照射する、および振動子自体に冷却機構をつける等の方法により、それらの障害を除去することができることを確認した。
【００２５】
また、振動子と被処理物の表面の間隔を短くしたことにより、強固な有機物の剥離に最適な非常に強力な音波から、非常に微細なパターンに対してダメージの無い微弱な音波まで制御が可能となった。さらに、振動子を相対する位置に配置しないこと、および、同一時期に相対する振動子が駆動することがないようにすることにより、音波の干渉による強度変化の影響を受けることなく均一に処理することが可能となった。
【００２６】
図１（ａ）は、ウエット処理技術の一例として、本発明の洗浄装置の正面断面図で、図１（ｂ）は側面断面図である。
【００２７】
洗浄装置は枚葉式処理装置で、被処理物１を処理液２の内部に浸漬して洗浄する第１処理槽３と、この第１処理槽３を内部に収納し超音波振動子４を備えると共に、第１処理槽３を冷却するための第２処理槽５とで構成されている。
【００２８】
第１処理槽３は、被処理物１を垂直に保持する石英で形成された保持手段６が上方の開口部７から、矢印Ａ方向に出没自在に移動可能に形成されており、洗浄時には被処理物１を保持して上下方向に往復運動を繰返す。この保持手段６は、被処理物１がガラス板のような矩形形状の場合は、その対向する頂部２ａを保持するようにしており、それにより、保持された被処理物１の下方位置にも頂部２ａが配置されるようになり、保持手段６が上昇した際に、被処理物１に付着している処理液２が下方の頂部２ａの一点に集中して、処理液２のいわゆる水切りが良好に行えるようにしている。
【００２９】
また、第１処理槽３の側板８は収納時の被処理物１の表裏両面にそれぞれ対向して平行に設けられている。側板８の板厚は、例えば、発振される超音波の波長の２ｍｍである。なお、側板８の板厚は発振される超音波の波長の１／２の整数倍であればよい。また、内部には側板８と底板９に沿った形状の石英製のヒータ１１が設置されている。
【００３０】
また、処理液２としては、アンモニア、有機アルカリ、オゾン、過酸化水素、弗化水素、弗化アンモニウム、硫酸、硝酸、燐酸、酢酸、塩酸、界面活性剤、キレート剤、超純水、電解イオン水、ガス溶解水またはこれらの混合液を用いている。
【００３１】
第２処理槽５は、側板１２が第１処理槽３の第１処理槽３の側板８に対して開口部１３側に広がった７°の傾斜をつけて形成されている。なお、傾斜の角度は第２処理槽５の構造により任意に設定する角度で、７°に限定するものではない。これにより、側板１２による側面部分の超音波の透過効率を上昇させることができる。また、各側板１２には横方向に離間して超音波振動子４が設けられている。この超音波振動子４の配置は対向する側板１２同士で、相互の位置をずらして配置されている。また、超音波振動子４には共通の振動板１４が各側板１２に設けられている。
【００３２】
なお、振動板１４は特に設けなくても側板１２を振動板として作用させても良い。
【００３３】
超音波振動子４の配置は、横方向に配置には限らず縦方向や斜め方向あるいは同心円等の配置を任意に設定することができる。
【００３４】
また、超音波振動子４の駆動は、双方の側壁に形成されている超音波振動子４が、いずれも側板１２ごとに間欠駆動され、かつ、対向する側板１２に形成されている超音波振動子４が同一タイミングで駆動することがないように設定されている。駆動周期はそれぞれ１００Ｈｚ〜１００００Ｈｚ程度である。
【００３５】
また、第２処理槽５には処理槽内に冷却水を注入する注入口１５と、処理槽内から外部へ冷却水を排出する排出口１６が設けられている。
【００３６】
これらの構成により、第１処理槽３に、例えば、硫酸と過酸化水素を１：１で混合した処理液２を所定の水位まで満たし、処理液２加熱用の石英製のヒータ１１により８０℃〜１２０℃程度に加熱する。その状態で保持手段６で保持された被処理物１を第１処理槽３内の処理液２中に浸漬する。処理液２中で保持手段６を上下方向に往復移動させた状態で、第２処理槽５に設けられている超音波振動子４を相互に駆動して、被処理物１の表裏両面に超音波を照射する。それにより、被処理物１をに付着している残渣等を洗浄により除去することができる。
【００３７】
次に、半導体装置の製造工程において、上述した洗浄装置および洗浄方法を用いての被洗浄物の洗浄に図２〜図６を参照して説明する。
【００３８】
次に、図２に示すように、シリコン基板３１上に形成された不純物拡散層３２ないしは第１層配線３３との電気的接続部を形成するために、写真製版技術とドライエッチング技術とを用いて、下地絶縁膜３４の所定の部分にコンタワト・ホール３５、３６を形成（開孔）する。なお、シリコン基板１の上には素子分離酸化膜３７が形成され、また、不純物拡散層３２にはゲート電極３８が形成されている。
【００３９】
次に、図３に示すように、下地絶縁膜３４上の全面にバリアメタル膜３９をスパッタ法で堆積させる。膜種としては、チタン（Ｔｉ）と窒化チタン（ＴｉＮ）の積層膜、チタン・タングステン（ＴｉＷ）膜などがよく用いられる。
【００４０】
バリアメタル膜３９の堆積後、シリコン基板１（不純物拡散層３２）ないしは第１層配線３３に対して、安定でかつ低抵抗のコンタクトをとるために、６００〜８００℃で、数１０秒〜数分程度の短時間の熱処理を行う。その後、ＣＶＤ法により、例えば、ＷＦ６、Ｈ２などのガスを用いて、膜堆積温度４００〜５００℃の条件で、バリアメタル膜３９上の全面にタングステン膜４１を堆積させる。このとき、タングステン膜４１はＣＶＤ法で形成ざれるため、ステップカバレッジ性に優れており、このため図３から明らかなようにコンタワト・ホール部３５、３６はタングステン膜４１で埋め込まれた構造となっている。
【００４１】
次に、膜形成工程として、図４に示すように、下地絶縁膜３４上に堆積されたバリアメタル膜３９とタングステン膜４１とを、通常、写真製版技術とドライエッチング技術を用いてフォトレジストパターン４３を用いてパターニングし、第２層配線４２（タングステン配線）を形成する。バリアメタル膜３９上に異物４４が付着することがある。
【００４２】
図５に示すように、膜形成工程において、バリアメタル膜３９の上に異物４４が付着し、その上にタングステン膜４１を堆積させた場合を想定する。
【００４３】
この場合、図５に示すように、写真製版技術によりフォトレジストパターン４３を形成し、ドライエッチング技術によりパターニングするときに、異物４４のまわりにはクングステンの残渣４５やその下に残存するバリアメタル膜の残渣が残る。他方、ドライエッチング時にタングステン配線４２やレジスト４５の側壁には、タングステンを含むポリマ４６が付着する。
【００４４】
そしてその後、図６に示すように、フォトレジストを除去したときに、完全に除去しきれなかったポリマ４６が残存したり、異物４４のまわりにタングステンやバリアメタル膜の残渣４５が配線間に残る。ここで、上述の洗浄装置を用いて製造途上にある半導体集積回路装置の表面全体を洗浄することにより、残存した異物等の残渣を除去することができる。
【００４５】
次に、薄膜トランジスタの製造プロセスにおいて、上述した洗浄装置および洗浄方法を用いて被洗浄物を洗浄する工程について図７（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
【００４６】
薄膜トランジスタの製造プロセスでは、図７（ａ）に示すように、まず、ＣＶＤ法により、ガラス基板６０上にａ−Ｓｉ膜６１を成膜した後、脱水素化処理を行う。
【００４７】
続いて、ガラス基板６０の上に形成されたａ−Ｓｉ膜６１を、上述の洗浄装置および洗浄方法により、オソンおよび酸素ガスが溶解した洗浄水で洗浄する。その際、ａ−Ｓｉ膜６１上にはこく薄い酸化膜が形成される。洗浄後、図７（ｂ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜６１を細い帯状のエキシマレーザ等を走査するレザーアニールにより多結晶化しポリシリコン膜６２を形成する。更に、図７（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜６２、３４を島状にパターニングし、さらに、上述の洗浄装置によりオゾンおよび酸素ガスが溶解した洗浄水で洗浄した後、ポリシリコン膜６２上にＴＥＯＳ等からなるゲート絶縁膜６３を成膜する。
【００４８】
続いて、ゲート絶縁膜６３の表面を１０ｐｐｍ濃度以上の酸素ガスを溶解した酸素水により洗浄した後、図７（ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜６３上にＭｏＷをスパッタ成膜し、更に、パターニングすることによりゲート電極６４を形成する。その後、ゲート電極６４をマスクとしてイオン注入し、ポリシリコン膜６２にソース・ドレイン領域、およびゲート電極下のチャネル領域を形成する。
【００４９】
次に、これらの表面を上述した酸素水により洗浄した後、図７（ｅ）に示すように、ＳｉＮｘからなる層間絶縁膜６５、４０を形成し、ソース・ドレイン領域に達するコンタクトホールを層間絶縁膜に形成する。その後、図７（ｆ）に示すように、再度、表面を上述した酸素水により洗浄し、Ａｌからなるソース電極６６およびドレイン電極６７、４４を形成する。これにより、薄膜トランジスタの製造プロセスが終了する。
【００５０】
次に、アクティブマトリックス型表示装置の製造方法の一例として、液晶表示装置の透明導電膜のエッチングプロセスにおいて、上述した洗浄装置および洗浄方法を用いて被洗浄物を洗浄する工程について説明する。
【００５１】
図８は透明導電膜のエッチング方法を工程順に示した図である。ＩＴＯを全面に被着形成、その上にレジストパターンを形成した基板は、まず、図８中Ｓ１で示したエッチング工程を経る。Ｓ１では王水からなるエッチング液に基板を浸析して、レジスト被覆部分以外のＩＴＯ膜をエッチングにより除去する。エッチンヅ液は王水以外にも、例えば、塩化第二鉄の塩酸溶液等の、ＩＴＯ膜を溶解する液であればよい。浸析時間はエッチンヴ速度とＩＴＯの膜厚により任意に設定する。次に、Ｓ２で示した置換工程へ進む。Ｓ２では純水中への基板浸析により、エッチング液と純水が置換される。レジストの影となるパターン端部にも短時間に大量の処理液２が供給され、パターン端部においてもエッチング反応が速やかに停止する。次にＳ３で示した洗浄工程に進む。Ｓ３では上述の洗浄装置によりエッチング液を洗浄すると同時に、エッチング時に発生した残渣を基板から脱離・除去する。最後にＳ４で示した乾燥工程に進み基板を乾燥させる。
【００５２】
なお、Ｓ１〜Ｓ４の４工程は、途中で基板を乾燥させずに連続して行う。この実施の形態によれば、Ｓ２の工程で端部からの残渣の発生が抑制され、Ｓ３の工程で一旦発生した残渣も除去されるので、結晶成分が存在するようなＩＴＯ膜をエッチングする場合でもエッチング残渣を低減できる。
【００５３】
なお、上述のアクティブマトリックス型表示装置として液晶表示装置の例について説明したが、アクティブマトリックス型表示装置としては、液晶表示装置に限定されるものではなく、ＥＬパネルやプラズマディスプレイ装置の場合にも適用することができる。
【００５４】
また、アクティブマトリックス型表示装置に限らず、レチクルあるいは、フォトマスクを形成する透明ガラス基板に適用することができる。
【００５５】
以上に説明したように、上述の実施の形態によれば、被洗浄物に付着した残渣等をウエット洗浄処理により確実に除去することができる。
【００５６】
上述の実施の形態では、ウエット処理として洗浄装置について説明したが、洗浄処理に限らず、各現像処理、エッチング処理、および、剥離処理等にもそれぞれ適用することができる。それらの工程自体は、一般に行われている工程であるので、個々の説明は省略する。
【００５７】
また、上述のウエット処理装置やウエット処理方法を用いた半導体装置の製造や、アクティブマトリックス型表示装置の製造に用いることにより、高精度で効率の良い製造工程を実現することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、高精度な処理のできるウエット処理装置と処理方法が可能になる。
【００５９】
また、本発明のウエット処理装置と処理方法を、半導体装置の製造や、アクティブマトリックス型表示装置の製造に用いることにより、不良品の少ない効率の良い製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の洗浄装置の正面断面図、（ｂ）はその側面断面図。
【図２】半導体装置の製造工程の説明図。
【図３】半導体装置の製造工程の説明図。
【図４】半導体装置の製造工程の説明図。
【図５】半導体装置の製造工程の説明図。
【図６】半導体装置の製造工程の説明図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は薄膜トランジスタの製造プロセスの説明図。
【図８】透明導電膜のエッチング方法の工程説明図。
【符号の説明】
１…被処理物、２…処理液、３…第１処理槽、４…超音波振動子、５…第２処理槽、８…側板（第１処理槽）、１２…側板（第２処理槽）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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