(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子が形成される石英基板と該石英基板に対向して配置される対向基板とからなる一対の基板と、該一対の基板間に挟持される液晶層とを含む液晶装置の製造方法であって、
（ａ）前記石英基板を、硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｂ）前記石英基板を、フッ化水素またはフッ水素と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｃ）前記石英基板を、アンモニアまたはアンモニアと過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｄ）前記石英基板を、塩酸または塩酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｅ）前記石英基板上に、前記スイッチング素子を形成する工程と
をこの順に行なうことを特徴とする液晶装置の製造方法。
【請求項２】
前記対向基板は、低アルカリガラス基板からなり、
（ｆ）前記対向基板を、硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｇ）前記対向基板を、フッ化水素またはフッ水素と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｈ）前記対向基板を、アンモニアまたはアンモニアと過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｉ）前記対向基板を、塩酸または塩酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、
（ｊ）前記対向基板上に、遮光層を形成する工程と
をこの順に行なうことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
【請求項３】
前記石英基板上に、前記スイッチング素子の半導体層が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチング素子が形成される基板の洗浄の技術分野に属し、特に液晶装置に用いられる基板の洗浄の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型液晶装置は、２枚の電極基板としての対向基板とＴＦＴアレイ基板との間に液晶層を挟持して構成され、液晶層に電圧を印加し液晶分子の光学特性を変化させることにより表示を行う。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、例えば石英ガラス基板上に、互いに交差してなる走査線及びデータ線が配置され、交差部ごとにスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）及び画素電極が配置されて構成される。スイッチング素子は、基板上に配置された半導体層と、これを覆って形成されたゲート絶縁膜と、半導体層のチャネル領域に対応してゲート絶縁膜上に配置されたゲート電極とを有する。
【０００４】
上述のＴＦＴアレイ基板に用いられる石英ガラス基板は、例えば、次のように製造される。まず、ガラス原料を溶融又は合成した後、石英ガラスインゴットを形成する。その後、所望の大きさに切断され、面取りされ、研磨された後、洗浄工程を経て製造される。
【０００５】
しかしながら、このように製造された石英ガラス基板上に、研磨材などが残存したり、搬送中にゴミが付着する場合がある。このような不純物が残存した状態の基板上にＴＦＴが形成されると、ＴＦＴのスイッチング特性に影響が生じ、液晶装置とした時に表示欠陥となって現れる。
【０００６】
このような石英ガラス基板上に付着する不純物による表示欠陥などを防止するために、ＴＦＴなどの素子を形成する前に、石英ガラス基板を洗浄していた。洗浄には、硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液を洗浄液として用いる方法、あるいは硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液を1度目の洗浄の洗浄液として用い、次にアンモニアと過酸化水素水との混合液を２度目の洗浄の洗浄液として用いる方法が、一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の洗浄方法においても、十分に石英ガラス基板に付着した不純物が除去できず、不純物として金属が残存している場合には、ＴＦＴの特性に多大な影響を与え、液晶装置とした場合に表示不良となってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、金属汚染のない基板の洗浄方法及び電極基板の製造方法並びにこれらの方法により製造された基板及び電極基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明は以下のような構成を採用している。
【００１０】
本発明の液晶装置の製造方法は、複数のスイッチング素子が形成される石英基板と該石英基板に対向して配置される対向基板とからなる一対の基板と、該一対の基板間に挟持される液晶層とを含む液晶装置の製造方法であって、（ａ）前記石英基板を、硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｂ）前記石英基板を、フッ化水素またはフッ水素と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｃ）前記石英基板を、アンモニアまたはアンモニアと過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｄ）前記石英基板を、塩酸または塩酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｅ）前記石英基板上に、前記スイッチング素子を形成する工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
また前記対向基板は、低アルカリガラス基板からなり、（ｆ）前記対向基板を、硫酸または硫酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｇ）前記対向基板を、フッ化水素またはフッ水素と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｈ）前記対向基板を、アンモニアまたはアンモニアと過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｉ）前記対向基板を、塩酸または塩酸と過酸化水素水との混合液により洗浄する工程と、（ｊ）前記対向基板上に、遮光層を形成する工程とをこの順に行なうことを特徴とする。
また前記石英基板上に、前記スイッチング素子の半導体層が形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明のこのような構成によれば、（ａ）工程において、主にガラス基板に付着した有機物が分解、除去され、（ｂ）工程において、ガラス基板表面に形成された自然酸化膜がエッチング除去され、（ｃ）工程において、ガラス基板表面に付着した粒子、有機物が除去され、（ｄ）工程において、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、ＣｅＯ2、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｂ等といった金属不純物が酸化されイオンとして溶解され、除去されるという効果を有する。
【００１２】
洗浄工程の順番は、好ましくは、（ａ）工程、（ｂ）工程、（ｃ）工程、（ｄ）工程、または（ａ）工程、（ｃ）工程、（ｂ）工程、（ｄ）工程が良い。そして、（ａ）工程において、洗浄液として過酸化水素水が混合された液を用いることにより、基板表面が酸化され、酸化ケイ素膜が形成される。この酸化ケイ素膜は、後の（ｂ）工程、（ｃ）工程で用いられるフッ化水素、アンモニアを含む洗浄の際に、これら洗浄液による基板自体のエッチング量を少なくする役割を有する。従って、フッ化水素、アンモニアによる基板の潜傷が少ない。その後、（ｄ）工程において、洗浄液として過酸化水素水が混合された液を用いることにより、
不純物金属を酸化し、不純物金属をイオン化させて洗浄液中に溶解させる働きを促進する。
【００１３】
ここで、ガラス基板としては、酸化ケイ素だけからなる石英ガラス基板、アルミノ珪酸ガラス基板、ソーダ石灰ガラス基板、ほう珪酸ガラス基板、低アルカリガラス基板、無アルカリガラス基板などを用いることができる。
【００１４】
また、前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程、前記（ｃ）工程、前記（ｄ）工程の順に洗浄が行われることを特徴とする。このような工程とすることにより、効率良く、確実にガラス基板上に付着した不純物を除去することができる。すなわち、（ａ）工程において、主にガラス基板に付着した有機物が分解、除去されるが、この際、硫酸を用いることにより、ガラス基板上に自然酸化膜が形成される場合がある。（ｂ）工程においては、この自然酸化膜をエッチング除去する。更に、このエッチングにより生じた、純水などのリンスによっても除去しきれない、粒子を（ｃ）工程で除去することができる。更に、（ｄ）工程によって、ガラス基板上に付着した金属不純物が除去される。
【００１５】
また、前記ガラス基板は石英ガラスを用いることができる。
【００１６】
本発明の電極基板の製造方法は、上述に記載の洗浄方法により洗浄された前記ガラス基板上に、スイッチング素子を形成する工程を具備することを特徴とする。このような構成によれば、金属不純物の付着のないガラス基板上にスイッチング素子が形成されるので、スイッチング素子特性の異常がなく、高品質の電極基板を得ることができる。
【００１７】
また、本発明のガラス基板は、上述に記載のガラス基板の洗浄方法により洗浄されてなることを特徴とする。このような構成によれば、不純物の付着のないガラス基板を得ることができる。
【００１８】
また、本発明の電極基板は、上述に記載の電極基板の製造方法により製造されたことを特徴とする。このような構成によれば、金属不純物の付着のないガラス基板上にスイッチング素子が形成されるので、スイッチング素子特性の異常がなく、高品質の電極基板を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（ガラス基板の洗浄方法）
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２０】
まず、ガラス基板として、例えば石英ガラス基板を用意する。
【００２１】
その後、図１（１）工程に示すように、第１洗浄容器内に収容されている第１洗浄液中に、石英ガラス基板を浸漬する。第１洗浄液は、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）とを、体積比が４対１となるように混合した混合液を加熱したものである。混合液の温度は１２０℃、浸漬時間は５分とした。この工程により、ガラス基板に付着している有機物を除去することができる。また、過酸化水素水が混合した洗浄液を用いることにより、基板表面が酸化され、酸化膜が形成される。ここで、第１洗浄液の混合比や温度は、有機物の除去機能が満たされるならば特に限定されるものではなく、硫酸のみを用いることもできる。
【００２２】
次に、図１（２）工程に示すように、超純水中に、石英ガラス基板を浸漬することにより、石英ガラス基板に付着した硫酸を除去する。
【００２３】
次に、図１（３）工程に示すように、第２洗浄容器内に収容されている第２洗浄液中に、石英ガラス基板を浸漬する。第２洗浄液は、フッ化水素（ＨＦ）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）と超純水（Ｈ2Ｏ）とを１対１対１９５の体積比で混合した混合液である。混合液の温度は２３．５℃、浸漬時間は３分とした。この工程により、上述の（１）工程における硫酸の使用によりガラス基板上に酸化膜が生じた場合、この酸化膜をエッチング除去すると同時に酸化膜中に含まれる金属をエッチング除去することができる。ここで、酸化膜が形成されていることにより、基板自体がフッ化水素によりエッチングされる量を低く抑えることができる。ここで、第２洗浄液の混合比や温度は、エッチング機能が満たされるならば特に限定されるものではなく、フッ化水素酸（フッ化水素の水溶液）を超純水で希釈した緩衝フッ化水素酸水溶液（ＢＨＦ）を用いることもできる。
【００２４】
次に、図１（４）工程に示すように、超純水中に、石英ガラス基板を浸漬することにより、（３）工程のエッチングにより生じた粒子を除去する。
【００２５】
次に、図１（５）工程に示すように、第３洗浄容器内に収容されている第３洗浄液中に、石英ガラス基板を浸漬する。第３洗浄液は、アンモニア（ＮＨ4ＯＨ）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）と超純水（Ｈ2Ｏ）とを１対１対５の体積比で混合した混合液である。混合液の温度は４５℃、浸漬時間は７分とした。この工程により、上述の（４）工程の超純水による洗浄工程にて除去しきれなかった粒子を除去することができる。ここで、第３洗浄液の混合比や温度は、粒子の除去機能が満たされるならば特に限定されるものではない。
【００２６】
次に、図１（６）工程に示すように、超純水中に、石英ガラス基板を浸漬することにより、（５）工程の第３洗浄液を除去する。
【００２７】
次に、図１（７）工程に示すように、第４洗浄容器内に収容されている第４洗浄液中に、石英ガラス基板を浸漬する。第４洗浄液は、塩酸（ＨＣｌ）と過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）と超純水（Ｈ2Ｏ）とを１対１対６の体積比で混合した混合液である。混合液の温度は７０℃、浸漬時間は５分とした。この工程により、ガラス基板上に付着した金属不純物は、酸化され、イオンとして洗浄液中に溶解され、除去される。ここで、第４洗浄液の混合比や温度は、粒子の除去機能が満たされるならば特に限定されるものではない。
【００２８】
次に、図１（８）工程に示すように、超純水中に、石英ガラス基板を浸漬することにより、（７）工程の第４洗浄液を除去する。その後、図１（９）工程に示すように、水切りしながらイソプロピルアルコール雰囲気中を引き上げて基板を乾燥する。
【００２９】
以上の工程により、石英ガラス基板の洗浄が終了する。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、（３）工程にフッ化水素を有する洗浄液、（５）工程にアンモニアを有する洗浄液を用いているが、この順番を逆としても良い。
【００３１】
（電極基板の製造方法及びこれを用いた液晶装置）
上述の洗浄方法により洗浄されたガラス基板を用いて製造された電極基板としてのＴＦＴアレイ基板が組み込まれた液晶装置を例に挙げて、以下に説明する。
【００３２】
まず、液晶装置の構造について、図２を用いて説明する。図２は液晶装置の縦断面図である。
【００３３】
図２に示すように、液晶装置２００は、電極基板としてのＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向配置され、両基板間に液晶層５０が挟持されて構成される。ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０には、それぞれ、液晶層５０と接する側に液晶層の初期配向状態を決定するポリイミドからなる配向膜１６、２２が形成されている。
【００３４】
ＴＦＴアレイ基板１０は、上述の洗浄方法により洗浄された石英基板６０上に複数のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）３０及び各ＴＦＴ３０毎に接続された複数の画素電極９が形成されて構成されている。ＴＦＴ３０は、、半導体層１と、ゲート絶縁膜２と、ゲート絶縁膜２上に配置されたゲート電極３ａとから構成される。半導体層１は、チャネル領域１ａを挟んで両側にソース領域１ｂ及びドレイン領域１ｃが配置されている。ゲート絶縁膜２上には複数の走査線３が配置されており、走査線３の一部はチャネル領域に対応して配置され、上述のゲート電極３ａとして機能する。また、走査線３を覆って第１層間絶縁膜４が配置され、第１層間絶縁膜上には、走査線３と互いに交差してデータ線６が配置されている。データ線６の一部は、ゲート絶縁膜２及び第１層間絶縁膜４に形成されるコンタクトホール５により半導体層のソース領域と電気的に接続されている。更に、データ線６上には第２層間絶縁膜７が配置され、第２層間絶縁膜上には上述の画素電極９が配置されている。画素電極９は、コンタクトホール８を介してドレイン領域１ｃと電気的に接続されている。
【００３５】
一方、対向基板２０は、低アルカリガラス基板７０上に、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成された走査線３及びデータ線６に対応してマトリクス状に遮光層２３が配置されている。更に、遮光層２３を覆って基板７０上に、対向電極２１、配向膜材料としてのポリイミド膜を配向処理してなる配向膜２２が順次積層されている。ここで、対向基板２０に用いられる低アルカリガラス基板にも、上述のガラス基板の洗浄方法を用いることが可能である。
【００３６】
このように構成された液晶装置は、基板６０として、不純物の付着のない清浄な基板が用いられているため、基板６０に付着した不純物金属などが原因となるＴＦＴ特性への影響がなくなり、点欠陥や線欠陥といった表示不良のない高品質の液晶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるガラス基板の洗浄方法を説明する工程図である。
【図２】液晶装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０…ＴＦＴアレイ基板
２０…対向基板
３０…ＴＦＴ
【図１】
0003849388.tif 000002
【図２】
0003849388.tif 000003