JP2002237453A - Manufacturing method of crystalline semiconductor film - Google Patents

Manufacturing method of crystalline semiconductor film

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JP2002237453A
JP2002237453A JP2001031767A JP2001031767A JP2002237453A JP 2002237453 A JP2002237453 A JP 2002237453A JP 2001031767 A JP2001031767 A JP 2001031767A JP 2001031767 A JP2001031767 A JP 2001031767A JP 2002237453 A JP2002237453 A JP 2002237453A
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美佐子 仲沢
Takuya Matsuo
拓哉 松尾
Naoki Makita
直樹 牧田
Hiromi Sakamoto
弘美 坂本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a large amount of a catalyst element solution is disposed in treatment and hence the amount of a used solution has a problem since spin drying is made after the catalyst element solution is filled on the substrate in the addition process of the catalyst element solution by a spin treatment method that is one portion of the manufacturing process of a crystalline semiconductor film containing silicon, and to solve the problem that a spin-treating device becomes expensive since it becomes more difficult to secure treatment uniformity as the substrate becomes larger in the spin- treating device. SOLUTION: When a roll treatment method (Fig. 2 (A)), a sheet-type dip treatment method (Fig. 2 (B)), or a spray (or shower type) treatment method (Fig. 2 (C)) is used as a means for solving problematical points that the spin treatment method has, any one of the treatment methods is effective for reducing the amount of usage of the catalyst element solution since the catalyst element solution is not filled on the substrate. Also, since no spin treatment means are used, the device price can be restrained within a certain range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンを含む結
晶質半導体膜を適用した薄膜トランジスタ(ThinFilm T
ransistor:以下、TFTと略記)等の半導体装置の作
製方法に関し、特にシリコンを含む結晶質半導体膜の作
製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor using a crystalline semiconductor film containing silicon.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a ransistor (hereinafter abbreviated as TFT), and particularly to a method for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス基板等の絶縁性基板上にT
FTを形成して半導体回路を構成する技術が急速に進ん
でおり、この技術を利用してアクティブマトリクス型液
晶表示装置等の電気光学装置が作製されている。アクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置とは、同一基板上に画素
マトリクス回路とドライバー回路とを設けたモノリシッ
ク型液晶表示装置のことである。また、上記技術を利用
して、γ補正回路やメモリ回路及びクロック発生回路等
のロジック回路を内臓したシステムオンパネルの開発も
進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, T has been used on insulating substrates such as glass substrates.
The technology of forming a semiconductor circuit by forming an FT is rapidly advancing, and an electro-optical device such as an active matrix liquid crystal display device is manufactured using this technology. The active matrix type liquid crystal display device is a monolithic type liquid crystal display device provided with a pixel matrix circuit and a driver circuit on the same substrate. In addition, using the above technology, the development of a system-on-panel incorporating a logic circuit such as a gamma correction circuit, a memory circuit, and a clock generation circuit has been advanced.

【0003】この様なドライバー回路やロジック回路は
高速動作を行う必要がある為、TFTの活性層である半
導体層に非晶質シリコン膜を適用することは不適当で、
現状では多結晶シリコン膜を半導体層としたTFTが主
流に成りつつある。また、TFTを形成する基板につい
ても、コスト的に安価なガラス基板の適用が求められて
おり、ガラス基板への適用が可能な低温プロセスの開発
が盛んに行われている。
Since such driver circuits and logic circuits need to operate at high speed, it is inappropriate to apply an amorphous silicon film to a semiconductor layer which is an active layer of a TFT.
At present, TFTs using a polycrystalline silicon film as a semiconductor layer are becoming mainstream. In addition, for a substrate on which a TFT is formed, it is required to use a glass substrate that is inexpensive in cost, and a low-temperature process that can be applied to a glass substrate is being actively developed.

【0004】低温プロセス技術としては、ガラス基板上
に結晶質シリコン膜を成膜する為の技術開発が進められ
ており、例えば特開平7−211636号公報に於い
て、非晶質シリコン膜上への触媒元素の添加技術が公開
されている。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜に
結晶化を助長する触媒元素をスピン処理法により添加
し、熱処理を行い、非晶質シリコン膜を結晶化するとい
うものである。この結晶化技術によって、非晶質シリコ
ン膜の結晶化温度を50〜100℃程度引き下げること
が可能となり、また結晶化に要する時間も1/5〜1/
10にまで短縮することが可能となった。その結果、耐
熱性の低いガラス基板にも、結晶質シリコン膜を大面積
に成膜することが可能になった。上記の低温プロセスで
得られた結晶質シリコン膜は、優れた結晶性を有するこ
とが実験的に確認されている。
As a low-temperature process technology, a technology for forming a crystalline silicon film on a glass substrate has been developed. A technology for adding a catalytic element has been disclosed. The technique described in the publication is to add a catalytic element for promoting crystallization to an amorphous silicon film by a spin treatment method, perform heat treatment, and crystallize the amorphous silicon film. With this crystallization technique, the crystallization temperature of the amorphous silicon film can be reduced by about 50 to 100 ° C., and the time required for crystallization is also reduced by 1/5 to 1 /
It has become possible to reduce it to 10. As a result, a crystalline silicon film can be formed over a large area even on a glass substrate having low heat resistance. It has been experimentally confirmed that the crystalline silicon film obtained by the above low-temperature process has excellent crystallinity.

【0005】上記のスピン処理法による触媒元素の添加
技術を利用した非晶質シリコン膜の結晶化技術は、非晶
質シリコン膜上に触媒元素を含んだ溶液(以下、触媒元
素溶液と略記)をスピン処理法により添加し、所定量の
触媒元素を非晶質シリコン膜の表面に吸着させ、しかる
後に熱処理を行い、結晶質シリコン膜を成膜する技術で
あり、以下の特徴を有している。溶液中に於ける触媒元
素濃度は、予め厳密に制御することが可能である。溶液
と非晶質シリコン膜の表面が接触していれば、触媒元素
の非晶質シリコン膜への導入量は、溶液中に於ける触媒
元素の濃度に依存する。非晶質シリコン膜の表面に吸着
する触媒元素が結晶化に寄与することとなる為、必要最
小限度の濃度で触媒元素を導入できる。半導体装置の信
頼性及び電気的安定性の為には、結晶化した結晶質シリ
コン膜内の触媒元素の量を極力少なくする必要がある。
スピン処理法による触媒元素の添加の場合、触媒元素の
添加量の精密制御により必要最低限の量で結晶化を行う
ことができる為、半導体装置の信頼性及び電気的安定性
の点で有利である。
[0005] The crystallization technique of an amorphous silicon film using the technique of adding a catalyst element by the spin treatment method described above is based on a solution containing a catalyst element on the amorphous silicon film (hereinafter abbreviated as a catalyst element solution). Is added by a spin treatment method, a predetermined amount of a catalyst element is adsorbed on the surface of the amorphous silicon film, and then heat treatment is performed to form a crystalline silicon film. I have. The concentration of the catalyst element in the solution can be strictly controlled in advance. If the solution is in contact with the surface of the amorphous silicon film, the amount of the catalyst element introduced into the amorphous silicon film depends on the concentration of the catalyst element in the solution. Since the catalyst element adsorbed on the surface of the amorphous silicon film contributes to crystallization, the catalyst element can be introduced at a minimum necessary concentration. For the reliability and electrical stability of the semiconductor device, it is necessary to minimize the amount of the catalytic element in the crystallized crystalline silicon film.
In the case of adding a catalytic element by a spin treatment method, crystallization can be performed with a minimum necessary amount by precisely controlling the amount of the catalytic element added, which is advantageous in terms of reliability and electrical stability of a semiconductor device. is there.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のスピン処理法に
よる触媒元素の添加技術は、実際の添加量よりも多量の
触媒元素溶液を基板面に滴下することにより基板上に液
盛りし、基板を高速でスピンすることにより、滴下され
た触媒元素溶液を振り切り、所望の量の触媒元素を基板
面に添加するものである。当該スピン処理法は、触媒元
素溶液の触媒元素濃度及び基板のスピン速度を調整する
ことにより、厳密に制御した量の触媒元素を容易に添加
できるという利点を有している。
According to the above-mentioned technique for adding a catalyst element by the spin treatment method, a larger amount of a catalyst element solution than the actual addition amount is dropped on the substrate surface, so that the solution is added on the substrate, and the substrate is added. By spinning at high speed, the dropped catalyst element solution is shaken off, and a desired amount of the catalyst element is added to the substrate surface. The spin treatment method has an advantage that a strictly controlled amount of the catalyst element can be easily added by adjusting the concentration of the catalyst element in the catalyst element solution and the spin rate of the substrate.

【0007】しかし、スピン処理法の場合、基板上に触
媒元素溶液を液盛りした後にスピン乾燥する構成である
為、基板面への触媒元素溶液の添加量は滴下した触媒元
素溶液のほんの一部であり、大半の触媒元素溶液は処理
時に捨てているという使用効率上の欠点がある。一方、
アクティブマトリクス型液晶表示装置等の製造に於いて
は、生産性の向上とコスト低減が要求されている為、基
板の大型化が急速に進行している。例えば、従来は60
0mm×720mm又は680mm×880mmの基板
が採用されていたが、最近では1m角近くの基板が検討
されている。この様な基板の大型化に伴い、スピン処理
法に於ける触媒元素溶液の使用効率上の欠点は、生産コ
スト上の大きな問題となることが考えられる。
However, in the case of the spin treatment method, since the catalyst element solution is loaded on the substrate and then spin-dried, the amount of the catalyst element solution added to the substrate surface is only a part of the dropped catalyst element solution. However, there is a drawback in terms of use efficiency that most of the catalyst element solutions are discarded during processing. on the other hand,
In the manufacture of active matrix type liquid crystal display devices and the like, since improvement in productivity and cost reduction are required, the size of substrates is rapidly increasing. For example, 60
A substrate having a size of 0 mm × 720 mm or 680 mm × 880 mm has been employed, but recently a substrate having a size of about 1 m square has been studied. With such an increase in the size of the substrate, a drawback in the use efficiency of the catalyst element solution in the spin treatment method is considered to be a major problem in production cost.

【0008】また、スピン処理装置に於いては、処理均
一性の確保の為、基板スピン時の加速度の微調整等が必
要になっており、基板の大型化に伴い、処理均一性の確
保が益々困難になっている。この様な状況の下、スピン
処理法の場合、処理均一性の確保と基板の大型化との両
立の為、装置価格が高価格になるという問題も懸念され
ている。
In the spin processing apparatus, it is necessary to finely adjust the acceleration at the time of spinning the substrate in order to secure the processing uniformity. It's getting more and more difficult. Under such circumstances, in the case of the spin processing method, there is a concern that the cost of the apparatus becomes high in order to ensure both processing uniformity and increase the size of the substrate.

【0009】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ることを課題とする。より特定すれば、スピン処理法に
於ける触媒元素溶液の使用効率上の問題を解決すること
を課題とする。更に、本発明は、スピン処理法に於ける
装置価格上の問題を解決することを課題とする。
[0009] It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, it is an object of the present invention to solve the problem of the efficiency of using a catalyst element solution in a spin treatment method. Another object of the present invention is to solve the problem of the apparatus cost in the spin processing method.

【0010】[0010]

【課題を解決する為の手段】スピン処理法に於ける上記
問題は、スピン処理法の本質的な問題であり、単なるス
ピン処理法の改善では解決困難と考える。此処では、ロ
ール式処理法とディップ式処理法とスプレー式処理法に
よる解決手段を検討したので、各処理法の詳細を以下に
記載する。
The above problem in the spin processing method is an essential problem of the spin processing method, and it is considered that it is difficult to solve it by simply improving the spin processing method. Here, a solution by a roll-type processing method, a dip-type processing method, and a spray-type processing method was studied, and the details of each processing method will be described below.

【0011】〔ロール式処理法〕液晶表示装置の作製工
程である配向膜塗布工程ではロール塗布装置が従来から
適用されており、必要最小限の塗布量で、必要な領域の
みを塗布できることが知られている。従って、触媒元素
溶液の添加工程にロール式処理装置を適用することで、
上記問題を解決できると考えた。また、シリコンを含む
非晶質半導体膜の横成長法では、非晶質半導体膜上のマ
スク絶縁膜に形成された開口領域を介して、非晶質半導
体膜の一部の領域に選択的に触媒元素溶液を導入する必
要がある。この場合は、マスク絶縁膜の開口領域のみに
触媒元素溶液を添加すれば良く、必要な領域のみに選択
的に添加できるロール式処理装置が触媒元素溶液の使用
量削減の点で優れていると考えた。以上の背景の下、上
記問題の解決手段として、ロール式処理法による触媒元
素溶液の添加処理を検討した。
[Roll Type Processing Method] In the alignment film coating step which is a manufacturing step of a liquid crystal display device, a roll coating apparatus has been conventionally used, and it is known that only a necessary area can be coated with a minimum required coating amount. Have been. Therefore, by applying a roll-type processing apparatus to the addition step of the catalyst element solution,
We thought that the above problem could be solved. In the lateral growth method of an amorphous semiconductor film containing silicon, a partial region of the amorphous semiconductor film is selectively formed through an opening region formed in a mask insulating film on the amorphous semiconductor film. It is necessary to introduce a catalyst element solution. In this case, it is sufficient to add the catalyst element solution only to the opening region of the mask insulating film, and a roll type processing apparatus that can selectively add only the necessary region is excellent in reducing the amount of the catalyst element solution used. Thought. Under the above-mentioned background, as a means for solving the above-mentioned problem, a treatment for adding a catalyst element solution by a roll treatment method was studied.

【0012】図11は、ロール式処理装置の概略図(側
面図)である。この図に示す様に、ロール式処理装置
は、触媒元素溶液添加部801と基板乾燥部802の2
つの部分に区分されている。触媒元素溶液添加部801
には、触媒元素溶液を供給するディスペンスユニット8
03と、触媒元素溶液を均一に拡げるドクタブレード8
04と、触媒元素溶液の量を制御するアニロックスロー
ル805と、凸版部を付設可能な印刷ロール806と、
基板を固定する駆動ステージ807が設置されている。
また、基板乾燥部802には、エアーブローを吹き出す
エアーナイフノズル808と、基板を固定する駆動ステ
ージ809と、エアーブローで吹き飛ばした触媒元素溶
液を排液するドレイン槽810とが設置されている。そ
して、ロール式処理装置は、ディスペンスユニット80
3からアニロックスロール805上に滴下された触媒元
素溶液をドクタブレード804により均一に付着させ、
更に印刷ロール806上に触媒元素溶液を均一に付着さ
せ、印刷ロール806を回転しながら基板811に接触
させることにより、1枚ずつ基板811上に添加し、し
かる後に基板搬送ユニット(図示せず)により隣接した
基板乾燥部802の駆動ステージ809に基板811を
搬送し、上方に設置されているエアーナイフノズル80
8からのエアーブローにより乾燥する構成になってい
る。尚、基板乾燥部802の乾燥手段には、ホットプレ
ート方式を適用しても構わない(図11参照)。
FIG. 11 is a schematic view (side view) of a roll type processing apparatus. As shown in this figure, the roll-type processing apparatus includes a catalyst element solution adding section 801 and a substrate drying section 802.
Is divided into two parts. Catalyst element solution addition section 801
Has a dispense unit 8 for supplying a catalyst element solution
03 and a doctor blade 8 for uniformly spreading the catalyst element solution
04, an anilox roll 805 for controlling the amount of the catalyst element solution, a printing roll 806 capable of attaching a letterpress portion,
A drive stage 807 for fixing the substrate is provided.
The substrate drying unit 802 is provided with an air knife nozzle 808 for blowing air blow, a drive stage 809 for fixing the substrate, and a drain tank 810 for draining the catalyst element solution blown off by air blow. Then, the roll type processing apparatus is connected to the dispensing unit 80.
The catalyst element solution dropped from 3 onto the anilox roll 805 is uniformly attached by a doctor blade 804,
Further, the catalyst element solution is uniformly adhered onto the printing roll 806, and the printing roll 806 is rotated and brought into contact with the substrate 811 by rotating the printing roll 806 to add the catalyst element solution to the substrate 811 one by one, and thereafter, a substrate transport unit (not shown) Transports the substrate 811 to the drive stage 809 of the adjacent substrate drying unit 802 by the air knife nozzle 80 installed above.
It is configured to dry by air blow from step 8. Note that a hot plate method may be applied to the drying unit of the substrate drying unit 802 (see FIG. 11).

【0013】上記構成に於いて、印刷ロール806上に
は、凸版部を付設しない場合と凸版部(図示せず)を付
設した場合を想定している。凸版部を付設しない印刷ロ
ール806を適用した場合は、印刷ロール806全面に
付着している触媒元素溶液を基板の全面に均一に添加可
能な構成になっており、シリコンを含む非晶質半導体膜
の全面に触媒元素を添加する縦成長法に好適である。一
方、凸版部(図示せず)を付設した印刷ロール806を
適用した場合は、凸版部に付着している触媒元素溶液の
みを基板上の一部の領域に選択的且つ均一に添加可能な
構成になっている。この場合、触媒元素溶液の使用量削
減の点で、選択的に触媒元素を導入する横成長法に好適
であるが、横成長法に限らず、基板の一部の領域を縦成
長法によって結晶成長する場合にも好適である。尚、横
成長法に於いては、凸版部を付設しない印刷ロール80
6を適用し、非晶質半導体膜上のマスク絶縁膜の全面に
触媒元素溶液を添加しても構わないが、触媒元素溶液の
使用量削減の点で不利である為、凸版部を付設した印刷
ロール806を適用した方が好ましい(図11参照)。
In the above configuration, it is assumed that a letterpress portion is not provided on the print roll 806 and a letterpress portion (not shown) is provided on the print roll 806. When the printing roll 806 without the letterpress portion is applied, the catalyst element solution adhering to the entire surface of the printing roll 806 can be uniformly added to the entire surface of the substrate. It is suitable for a vertical growth method in which a catalytic element is added to the entire surface of the substrate. On the other hand, when the printing roll 806 provided with a relief portion (not shown) is applied, only the catalyst element solution attached to the relief portion can be selectively and uniformly added to a partial region on the substrate. It has become. In this case, from the viewpoint of reducing the amount of the catalyst element solution used, the method is suitable for the lateral growth method in which a catalytic element is selectively introduced, but is not limited to the lateral growth method. It is also suitable for growing. Incidentally, in the lateral growth method, a printing roll 80 having no letterpress portion is not provided.
6 may be applied and the catalyst element solution may be added to the entire surface of the mask insulating film on the amorphous semiconductor film. However, since it is disadvantageous in reducing the amount of the catalyst element solution used, a letterpress portion is provided. It is preferable to apply the print roll 806 (see FIG. 11).

【0014】ところで、アニロックスロール805及び
印刷ロール806の表面には、一般的に微細な溝(凹
凸)を有する金属材が用いられており、ロール表面が剛
直で吸水性がない為、粘性を有する添加液しか処理でき
ない欠点がある。更に、印刷ロール806上に凸版部を
付設しない場合は勿論のこと上記欠点を有するが、印刷
ロール806上の一部の領域に凸版部を付設する場合で
も、一般的に凸版部がプラスチックで形成されており、
当該プラスチックに吸水性がない為、同様の欠点を抱え
ている(図11参照)。
By the way, the surface of the anilox roll 805 and the printing roll 806 is generally made of a metal material having fine grooves (irregularities). There is a disadvantage that only the additive solution can be processed. In addition, the above-described drawback is of course present in the case where no relief portion is provided on the printing roll 806. However, even when the relief portion is provided in a partial area on the printing roll 806, the relief portion is generally formed of plastic. Has been
Since the plastic has no water absorption, it has the same disadvantage (see FIG. 11).

【0015】従って、配向膜塗布工程で適用されている
従来のロール塗布装置を触媒元素溶液の添加工程に適用
する場合には、触媒元素溶液にある程度の粘性を持たせ
る必要があり、触媒元素溶液の粘度を1cp〜50c
p、好ましくは5cp〜30cpの範囲に調整すること
が必要である。尚、触媒元素溶液の粘度調整には、粘性
を有する有機化合物、例えば中分子量〜高分子量の有機
化合物を調合することにより粘度調整が可能である。此
処で、粘性を有する有機化合物を調合して粘度調整を行
った触媒元素溶液を添加した場合には、基板上に付着し
ている有機化合物の除去が必要となり、後工程である熱
結晶化の処理前に、基板の洗浄工程が必要である。
Therefore, when the conventional roll coating apparatus applied in the alignment film coating step is applied to the step of adding the catalyst element solution, it is necessary to give the catalyst element solution some viscosity. Viscosity of 1 cp to 50 c
p, preferably in the range of 5 cp to 30 cp. The viscosity of the catalyst element solution can be adjusted by preparing an organic compound having viscosity, for example, an organic compound having a medium to high molecular weight. Here, when a catalyst element solution whose viscosity has been adjusted by preparing a viscous organic compound is added, it is necessary to remove the organic compound adhering to the substrate, and the thermal crystallization which is a subsequent step is performed. Before processing, a substrate cleaning step is required.

【0016】上記の触媒元素溶液の粘度調整は、印刷ロ
ールの表面が剛直で吸水性がないことに対処したもので
あるが、アニロックスロール805及び印刷ロール80
6を改造することでも対処可能であるので、その方法を
以下に記載する。
The above viscosity adjustment of the catalyst element solution is made to cope with the fact that the surface of the printing roll is rigid and has no water absorption.
6 can be dealt with by modifying it, and the method is described below.

【0017】触媒元素溶液は、シリコンを含む非晶質半
導体膜の結晶化を助長する触媒元素が溶解した溶液のこ
とで、触媒元素としてNi,Co元素等の金属元素が適
用される。通常は、触媒元素溶液として、ニッケル酢酸
塩を純水に1ppm〜200ppmの濃度で溶解したN
i水溶液が使用される場合が多く、Ni水溶液の粘度が
純水と同等で超低粘度である為、このままではNi水溶
液をロール式処理装置に適用できない。この為、Ni水
溶液等の超低粘度溶液を添加できる様にロール式処理装
置の改造が必要で、例えばアニロックスロール805及
び印刷ロール806の表面に吸水性シートを装着する等
の改造が必要である。アニロックスロール805及び印
刷ロール806の表面に吸水性シートが装着されている
場合、Ni水溶液が印刷ロール806の表面の吸水性シ
ートに浸透し、当該吸水性シートが回転しながら基板8
11の表面に接触することにより、基板811の表面に
均一に添加することが可能と考えられる。また、吸水性
シートの代わりに、ベルベット等の表面が細かく起毛さ
れたシート材料を装着しても良い。この場合は、触媒元
素溶液の表面張力により、起毛部の微細な隙間に触媒元
素溶液が浸透し、当該触媒元素溶液が基板811の表面
に均一に添加されると考えられる。尚、凸版部を有する
印刷ロール806の場合については、凸版部を前記吸水
性シート又は表面部が細かく起毛された前記シート材料
で形成する等の改造を施すことにより、Ni水溶液等の
超低粘度溶液に対応可能と考えられる。
The catalyst element solution is a solution in which a catalyst element that promotes crystallization of an amorphous semiconductor film containing silicon is dissolved, and a metal element such as Ni or Co element is applied as the catalyst element. Normally, as a catalyst element solution, nickel acetate dissolved in pure water at a concentration of 1 ppm to 200 ppm
In many cases, an i aqueous solution is used, and the viscosity of the Ni aqueous solution is very low, equivalent to that of pure water. Therefore, the Ni aqueous solution cannot be applied to the roll type processing apparatus as it is. For this reason, it is necessary to remodel the roll type processing apparatus so that an ultra-low viscosity solution such as an aqueous Ni solution can be added. . When a water-absorbing sheet is mounted on the surfaces of the anilox roll 805 and the printing roll 806, the Ni aqueous solution penetrates into the water-absorbing sheet on the surface of the printing roll 806, and the water-absorbing sheet rotates while the substrate 8 is rotated.
By contacting the surface of the substrate 11, it can be considered that it can be uniformly added to the surface of the substrate 811. Further, instead of the water-absorbent sheet, a sheet material such as velvet whose surface is finely raised may be attached. In this case, it is considered that the catalyst element solution permeates into minute gaps of the raised portion due to the surface tension of the catalyst element solution, and the catalyst element solution is uniformly added to the surface of the substrate 811. In the case of the printing roll 806 having a relief portion, the relief portion is formed from the water-absorbent sheet or the sheet material whose surface portion is finely brushed, and the like. It is thought that the solution can be used.

【0018】従って、触媒元素溶液の粘度に関わらず、
ロール式処理装置を適用することが可能と考えられる。
即ち、触媒元素溶液の粘度が1cp〜50cp、好まし
くは5cp〜30cpの範囲の場合は、従来のロール式
処理装置(ロール塗布装置)を適用することが可能であ
り、Ni水溶液等の超低粘度溶液の場合でも、アニロッ
クスロール805及び印刷ロール806の表面に吸水性
シートを装着する等の改造を施すことにより、ロール式
処理装置を適用することが可能である。
Therefore, regardless of the viscosity of the catalyst element solution,
It is considered that a roll type processing apparatus can be applied.
That is, when the viscosity of the catalyst element solution is in the range of 1 cp to 50 cp, preferably 5 cp to 30 cp, it is possible to apply a conventional roll processing apparatus (roll coating apparatus), Even in the case of a solution, a roll-type processing apparatus can be applied by modifying the surface of the anilox roll 805 and the printing roll 806 such as mounting a water-absorbing sheet.

【0019】ロール式処理法は、スピン処理法の様に、
基板上にNi水溶液を液盛りすることがない為、Ni水
溶液の使用量削減に有利という特徴を有している。ま
た、スピンモーター及びスピン速度調整機構等から成る
基板スピン手段を設ける必要がない為、基板の大型化に
対しても、装置価格的に有利と考えられる。
The roll processing method is similar to the spin processing method.
Since there is no need to pour the Ni aqueous solution on the substrate, it is advantageous in reducing the amount of the Ni aqueous solution used. In addition, since it is not necessary to provide a substrate spin unit including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, it is considered that the apparatus is advantageous in terms of apparatus cost even when the substrate is enlarged.

【0020】〔ディップ式処理法〕スピン処理法が抱え
ている問題の解決手段として、ディップ式処理法が考え
られる。ディップ式処理法の場合、触媒元素溶液に基板
を浸漬することにより触媒元素溶液を基板に添加する方
式である。ディップ式処理法について、以下に記載す
る。
[Dip processing method] As a means for solving the problem of the spin processing method, a dip processing method can be considered. In the case of the dip treatment method, the catalyst element solution is added to the substrate by immersing the substrate in the catalyst element solution. The dip processing method will be described below.

【0021】ディップ式処理法は、複数の基板が収納さ
れたキャリア毎に処理液に浸漬するバッチ方式と、基板
1枚ずつを順次処理する枚葉方式が考えられる。大型基
板の場合、バッチ方式では乾燥機構が大型になり、乾燥
機構の振動対策等の困難な問題が多い為、此処では枚葉
方式のディップ式処理法を検討した。
As the dip type processing method, a batch type in which a plurality of substrates accommodated in a carrier is immersed in a processing liquid or a single-wafer type method in which substrates are sequentially processed one by one can be considered. In the case of a large-sized substrate, the drying mechanism becomes large in the batch method, and there are many difficult problems such as measures against vibration of the drying mechanism. Therefore, a single-wafer dip processing method was studied here.

【0022】図12は、枚葉方式のディップ式処理装置
の概略図(側面図)である。この図に示す様に、枚葉方
式のディップ式処理装置は、触媒元素溶液浸漬部901
と基板乾燥部902の2つの部分に区分されている。触
媒元素溶液浸漬部901には、触媒元素溶液903が充
填されている処理槽904と、基板909を保持して処
理槽904内の触媒元素溶液903に浸漬する基板保持
アーム905が設置されている。また、基板乾燥部90
2には、エアーブローを吹き出すエアーナイフノズル9
06と、基板909を固定する駆動ステージ907と、
エアーブローで吹き飛ばした触媒元素溶液を排液するド
レイン槽908とが設置されている。そして、当該ディ
ップ式処理装置は、基板909が処理槽904内の触媒
元素溶液903に1枚ずつ所定時間、浸漬処理し、しか
る後に基板搬送ユニット(図示せず)により隣接した基
板乾燥部902の駆動ステージ907に基板909を搬
送し、横側に設置されているエアーナイフノズル906
からのエアーブローにより乾燥する構成になっている。
此処では、当該ディップ式処理装置の触媒元素溶液浸漬
部901と基板乾燥部902に於ける基板909は、重
力による基板909の撓み防止及び装置の省スペース化
の為、基板面が重力に対し垂直方向を向く様に構成され
ているが、基板面が重力に対し平行方向を向く様に構成
しても良い。尚、基板乾燥部902の乾燥手段には、ホ
ットプレート方式を適用しても構わない(図12参
照)。
FIG. 12 is a schematic (side view) of a single-wafer dip processing apparatus. As shown in this figure, the single-wafer type dipping type processing apparatus includes a catalyst element solution immersion section 901.
And a substrate drying unit 902. The catalyst element solution immersion section 901 is provided with a processing tank 904 filled with the catalyst element solution 903 and a substrate holding arm 905 that holds the substrate 909 and immerses the substrate 909 in the catalyst element solution 903 in the processing tank 904. . The substrate drying unit 90
2 is an air knife nozzle 9 for blowing air blow
06, a drive stage 907 for fixing the substrate 909,
A drain tank 908 for draining the catalyst element solution blown off by air blow is provided. Then, the dip-type processing apparatus performs a dipping process on the substrate 909 one by one in the catalyst element solution 903 in the processing tank 904 for a predetermined time, and thereafter, the substrate drying unit 902 of the adjacent substrate drying unit 902 by a substrate transport unit (not shown). The substrate 909 is transferred to the drive stage 907, and the air knife nozzle 906 installed on the side
It is configured to dry by air blow from the air.
Here, the substrate 909 in the catalyst element solution immersion section 901 and the substrate drying section 902 of the dip type processing apparatus has a substrate surface perpendicular to gravity to prevent bending of the substrate 909 due to gravity and to save space in the apparatus. Although it is configured to face in the direction, the substrate surface may be configured to face in a direction parallel to gravity. Note that a hot plate method may be applied to the drying unit of the substrate drying unit 902 (see FIG. 12).

【0023】ディップ式処理法で基板を処理する場合、
処理槽904内の処理液には複数の基板が1枚ずつ順次
浸漬処理される為、処理液が何らかの化学反応を伴う場
合には処理液の劣化が起こり、基板毎に処理バラツキが
発生する欠点がある。しかし、触媒元素溶液903の場
合は、処理液が基板に付着するのみで処理液の化学反応
が全くない為、基板毎の処理バラツキの発生は原理上起
こり得ない。また、当該ディップ式処理法の場合は、基
板909に付着している触媒元素溶液のみを乾燥する構
成である為、スピン処理法の様に触媒元素溶液の使用効
率上の問題もない。また、スピン処理法の様に、スピン
モーター及びスピン速度調整機構等から成る基板スピン
手段を設ける必要がない為、基板の大型化が進行して
も、装置価格をある程度の範囲に抑えることが可能であ
る。従って、触媒元素の添加工程に枚葉方式のディップ
式処理法を導入することで、スピン処理法が抱えている
従来技術の問題点を解決できると考えられる。
When a substrate is processed by a dip processing method,
Since a plurality of substrates are sequentially immersed in the processing liquid in the processing bath 904 one by one, if the processing liquid involves any chemical reaction, the processing liquid is deteriorated, and the processing liquid varies from one substrate to another. There is. However, in the case of the catalyst element solution 903, since the processing solution only adheres to the substrate and there is no chemical reaction of the processing solution, no processing variation for each substrate can occur in principle. In addition, in the case of the dip treatment method, since only the catalyst element solution attached to the substrate 909 is dried, there is no problem in the use efficiency of the catalyst element solution as in the spin treatment method. Also, unlike the spin processing method, there is no need to provide a substrate spin means including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, so that even if the substrate becomes larger, the apparatus price can be kept within a certain range. It is. Therefore, it is considered that the problem of the prior art that the spin processing method has can be solved by introducing the single-wafer dip processing method in the step of adding the catalyst element.

【0024】〔スプレー式処理法〕スピン処理法が抱え
ている問題の解決手段として、スプレー式処理法が考え
られる。スプレー式処理法の場合、微細なミスト状の触
媒元素溶液を基板上に付着させることにより触媒元素溶
液を基板に添加する方式である。スプレー式処理法につ
いて、以下に記載する。
[Spray processing method] As a solution to the problem of the spin processing method, a spray processing method can be considered. In the case of the spray treatment method, a fine mist-like catalyst element solution is attached to a substrate to add the catalyst element solution to the substrate. The spray processing method is described below.

【0025】図13は、スプレー式処理装置の概略図
(側面図)である。この図に示す様に、スプレー式処理
装置は、触媒元素溶液添加部1001と基板乾燥部10
02の2つの部分に区分されている。触媒元素溶液添加
部1001には、基板を固定する処理ステージ1003
と、ミスト状の触媒元素溶液1004を噴霧するスプレ
ーノズル1005と、触媒元素溶液を排液するドレイン
槽1006とが設置されている。また、基板乾燥部10
02には、エアーブローを吹き出すエアーナイフノズル
1007と、基板を固定する駆動ステージ1008と、
エアーブローで吹き飛ばした触媒元素溶液を排液するド
レイン槽1009とが設置されている。そして、当該ス
プレー式処理装置は、基板搬送ユニット(図示せず)に
より基板1010を処理ステージ1003に搬送し、処
理ステージ1003に固定された基板1010上に当該
基板の真横に配置されているスプレーノズル1005か
らミスト状の触媒元素溶液1004を所定時間噴霧し、
しかる後に基板搬送ユニット(図示せず)により隣接し
た基板乾燥部1002の駆動ステージ1008に基板1
010を搬送し、横側に設置されているエアーナイフノ
ズル1007からのエアーブローにより乾燥する構成に
なっている。此処では、当該スプレー式処理装置の触媒
元素溶液添加部1001と基板乾燥部1002に於ける
基板1010は、重力による基板1010の撓み防止及
び装置の省スペース化の為、基板面が横方向を向く様に
構成されているが、基板面が重力に対し垂直方向を向く
様に構成されているが、基板面が重力に対し平行方向を
向く様に構成しても良い。尚、基板乾燥部1002の乾
燥手段にはエアーナイフ方式が好適で、ホットプレート
方式は不適と考えられ、その理由は後記参照のこと(図
13参照)。
FIG. 13 is a schematic view (side view) of a spray type processing apparatus. As shown in this figure, the spray-type processing apparatus includes a catalyst element solution adding section 1001 and a substrate drying section 101.
02 is divided into two parts. The catalyst element solution adding section 1001 includes a processing stage 1003 for fixing the substrate.
And a spray nozzle 1005 for spraying a mist-like catalyst element solution 1004 and a drain tank 1006 for discharging the catalyst element solution. The substrate drying unit 10
02, an air knife nozzle 1007 for blowing air blow, a drive stage 1008 for fixing the substrate,
A drain tank 1009 for draining the catalyst element solution blown off by air blow is provided. Then, the spray type processing apparatus transports the substrate 1010 to the processing stage 1003 by a substrate transport unit (not shown), and the spray nozzle arranged right beside the substrate on the substrate 1010 fixed to the processing stage 1003. A mist-like catalyst element solution 1004 is sprayed for a predetermined time from 1005,
Thereafter, the substrate 1 is moved to the drive stage 1008 of the adjacent substrate drying unit 1002 by a substrate transport unit (not shown).
010 is conveyed and dried by air blow from an air knife nozzle 1007 installed on the lateral side. Here, the substrate 1010 in the catalyst element solution adding section 1001 and the substrate drying section 1002 of the spray type processing apparatus has a horizontal substrate surface in order to prevent the substrate 1010 from bending due to gravity and to save space in the apparatus. Although the configuration is such that the substrate surface is oriented in a direction perpendicular to gravity, the substrate surface may be configured so as to be oriented parallel to gravity. Note that the air knife method is suitable for the drying means of the substrate drying unit 1002, and the hot plate method is considered to be unsuitable.

【0026】スプレー式処理法の場合、ミスト状の触媒
元素溶液1004が基板1010上に噴霧される為、基
板1010に実質的に均一に添加した状態で、添加量を
任意に調整可能である。即ち、触媒元素溶液が基板表面
に均一に付着するまでミスト状の触媒元素を噴霧するこ
ともできるし、付着領域と非付着領域が斑に存在する様
に噴霧することも可能である。付着領域と非付着領域が
斑に存在する場合でも、エアーナイフによる乾燥工程で
付着領域が移動しながら乾燥する為、実質的に均一に触
媒元素を添加することが可能と考えられる。この為、か
なり少ない触媒元素溶液の添加量で、基板上に均一に添
加可能と考えられる。
In the case of the spray treatment method, since the mist-like catalyst element solution 1004 is sprayed on the substrate 1010, the amount of addition can be arbitrarily adjusted while being added substantially uniformly to the substrate 1010. That is, the mist-like catalyst element can be sprayed until the catalyst element solution uniformly adheres to the substrate surface, or the spray can be performed so that the adhesion region and the non-adhesion region are present in spots. Even when the adhesion region and the non-adhesion region are present in the spots, it is considered that the catalyst element can be added substantially uniformly because the adhesion region is dried while moving in the drying step using an air knife. For this reason, it is considered that the catalyst element solution can be uniformly added on the substrate with a considerably small addition amount of the catalyst element solution.

【0027】尚、此処では少ない触媒元素溶液を基板上
に均一に添加する方法として、スプレー式を検討した
が、シャワー式でも特に問題はない。シャワー式の場
合、基板面が横方向を向いた装置構成では、シャワーノ
ズル(図示せず)から噴出した触媒元素溶液が基板10
10の表面に付着した状態で、重力により下方向に流
れ、触媒元素溶液の均一添加が困難という弊害がある
為、基板面が上方向を向いた装置構成の方が好適であ
る。この場合、スプレー式に比べ触媒元素溶液の添加量
の増加が考えられるが、従来のスピン処理法に比べれ
ば、かなり少なく添加できると考えられる。
Here, a spray method was examined as a method for uniformly adding a small amount of the catalyst element solution onto the substrate, but there is no particular problem in the shower method. In the case of the shower type, in a device configuration in which the substrate surface faces sideways, the catalyst element solution ejected from a shower nozzle (not shown)
Since there is a problem that it is difficult to uniformly add the catalyst element solution due to gravity flowing downward in a state of being attached to the surface of the substrate 10, the apparatus configuration in which the substrate surface faces upward is more preferable. In this case, the amount of the catalyst element solution added may be increased as compared with the spray method, but it is considered that the catalyst element solution can be added considerably less as compared with the conventional spin treatment method.

【0028】また、スプレー式又はシャワー式に於いて
は、スプレーノズル1005又はシャワーノズル(図示
せず)から基板1010上に触媒元素溶液を添加する構
成である為、添加量によっては、基板1010上に付着
した触媒元素溶液が、ある程度ドレイン槽1006に流
れることになる。この場合は、触媒元素溶液を回収し、
再利用するシステムとすることで、更なる触媒元素溶液
の使用量削減を図ることが可能である。
In the spray type or the shower type, the catalyst element solution is added from the spray nozzle 1005 or the shower nozzle (not shown) onto the substrate 1010. A certain amount of the catalyst element solution adhered to the drain tank 1006 flows. In this case, recover the catalyst element solution,
By using the system for reuse, it is possible to further reduce the amount of the catalyst element solution used.

【0029】上記の様に、スプレー式(シャワー式でも
可)処理法は、触媒元素溶液の使用量を削減した状態
で、基板上に実質的に均一に触媒元素溶液を添加するこ
とができる。また、スピンモーター及びスピン速度調整
機構等から成る基板スピン手段を設ける必要がない為、
基板の大型化が進行しても、装置価格をある程度の範囲
に抑えることが可能と考えられる。従って、触媒元素の
添加工程にスプレー式(シャワー式でも可)処理法を導
入することで、スピン処理法が抱えている従来技術の問
題点を解決できると考えられる。
As described above, the spray (or shower) treatment method allows the catalyst element solution to be substantially uniformly added to the substrate while reducing the amount of the catalyst element solution used. In addition, since there is no need to provide a substrate spin means including a spin motor and a spin speed adjustment mechanism,
It is considered that even if the size of the substrate increases, the device price can be kept within a certain range. Therefore, it is considered that the problem of the prior art that the spin treatment method has can be solved by introducing a spray treatment method (or a shower treatment method) into the catalyst element addition step.

【0030】以上、スピン処理法が抱えている従来技術
の問題点の解決手段として、ロール式処理法と、枚葉方
式のディップ式処理法と、スプレー式(又はシャワー
式)処理法を検討した結果、何れの処理法でも解決でき
ると考えられる。
As described above, the roll processing method, the single-wafer processing dip processing method, and the spray (or shower) processing method were examined as means for solving the problems of the prior art that the spin processing method has. As a result, it is considered that any of the processing methods can solve the problem.

【0031】〔触媒元素溶液の詳細〕次に、上記の各添
加処理法(ロール式処理法,枚葉方式のディップ式処理
法、スプレー式又はシャワー式処理法)で使用される触
媒元素溶液について記載する。従来のスピン処理法で使
用される触媒元素及びその溶液については、既に特開平
7−211636号公報に開示されている。上記の各添
加処理法(ロール式処理法、枚葉方式のディップ式処理
法、スプレー式又はシャワー式処理法)についても、基
本的にスピン処理法と同様の触媒元素及びその溶液を使
用可能である為、以下に具体的に記載する。
[Details of Catalyst Element Solution] Next, the catalyst element solution used in each of the above-mentioned addition treatment methods (roll treatment method, single-wafer dipping treatment method, spray treatment or shower treatment treatment). Describe. The catalyst element and its solution used in the conventional spin treatment method have already been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-2111636. For each of the above-mentioned addition treatment methods (roll treatment method, single-wafer treatment dipping treatment method, spray treatment or shower treatment treatment method), basically the same catalyst element and its solution as in the spin treatment method can be used. Therefore, it is specifically described below.

【0032】触媒元素溶液としては、水溶液または有機
溶媒を使用することが可能で、触媒元素の溶解性の点で
純水、アルコール、酸、アンモニア等の極性溶媒が好適
である。また、触媒元素を含有する溶媒としては、無極
性の有機溶媒であるベンゼン、トルエン、キシレン、四
塩化炭素、クロロホルム、エーテル、トリクロロエチレ
ン、フロン等も適用可能である。溶液中の触媒元素の状
態としては、化合物として溶解している場合と単体元素
として溶解している場合がある。
As the catalyst element solution, an aqueous solution or an organic solvent can be used, and polar solvents such as pure water, alcohols, acids, and ammonia are preferable from the viewpoint of solubility of the catalyst element. Further, as the solvent containing the catalytic element, benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, chloroform, ether, trichloroethylene, chlorofluorocarbon, and the like, which are nonpolar organic solvents, can also be used. As the state of the catalyst element in the solution, there are a case where it is dissolved as a compound and a case where it is dissolved as a single element.

【0033】触媒元素としてNi元素を適用する場合
は、通常はNi化合物として溶液中に導入される。代表
的なNi化合物としては、臭化ニッケル、酢酸ニッケ
ル、シュウ酸ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、
ヨウ化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、蟻酸ニ
ッケル、ニッケルアセチルアセテート、2−エチルヘキ
サンニッケル、4−シクロヘキシル酪酸ニッケル、酸化
ニッケル、水酸化ニッケル等が挙げられる。またNi化
合物ではなく、Ni元素単体として溶液中に溶解する場
合は、酸に溶解する方法が好適である。尚、溶液中に於
けるNi元素の存在状態としては、通常は完全に溶解し
ている状態が好適であるが、Ni元素が均一に分散した
乳濁液(エマルジョン)の状態でも構わない。
When a Ni element is used as a catalyst element, it is usually introduced into a solution as a Ni compound. Representative Ni compounds include nickel bromide, nickel acetate, nickel oxalate, nickel carbonate, nickel chloride,
Examples include nickel iodide, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel formate, nickel acetyl acetate, 2-ethylhexane nickel, nickel 4-cyclohexylbutyrate, nickel oxide, nickel hydroxide and the like. In the case of dissolving in a solution not as a Ni compound but as a Ni element alone, a method of dissolving in an acid is preferable. The Ni element in the solution is usually preferably in a completely dissolved state, but may be in an emulsion state in which the Ni element is uniformly dispersed.

【0034】上記Ni元素以外の触媒元素としては、F
e,Co,Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,C
u,Au等の金属類も適用可能である。触媒元素の適用
法としては、単一の触媒元素を溶液中に溶解する方法が
一般的であるが、複数種類の触媒元素を混合溶解して使
用しても構わない。また、これらの触媒元素は、Ni元
素の場合と同様に、化合物の状態で溶液中に溶解しても
良いし、触媒元素単体を酸類に溶解しても特に問題はな
い。上記触媒元素の代表的な化合物を以下に記載する。 Fe元素の場合:臭化第1鉄、臭化第2鉄、酢酸第2
鉄、塩化第1鉄、フッ化第2鉄、硝酸第2鉄、リン酸第
1鉄、リン酸第2鉄等 Co元素の場合:臭化コバルト、酢酸コバルト、塩化コ
バルト、フッ化コバルト、硝酸、コバルト等 Ru元素の場合:塩化ルテニウム等 Rh元素の場合:塩化ロジウム等 Pd元素の場合:塩化パラジウム等 Os元素の場合:塩化オスミウム等 Ir元素の場合:3塩化イリジウム、4塩化イリジウム
等 Pt元素の場合:塩化第2白金等 Cu元素の場合:酢酸第2銅、塩化第2銅、硝酸第2銅
等 Au元素の場合:3塩化金、塩化金塩、テトラクロロ金
ナトリウム等
As a catalyst element other than the Ni element, F
e, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, C
Metals such as u and Au are also applicable. As a method of applying the catalyst element, a method of dissolving a single catalyst element in a solution is generally used, but a plurality of types of catalyst elements may be mixed and used. These catalyst elements may be dissolved in a solution in the form of a compound as in the case of the Ni element, or there is no particular problem even if the catalyst element alone is dissolved in acids. Representative compounds of the above catalyst elements are described below. In the case of Fe element: ferrous bromide, ferric bromide, ferric acetate
Iron, ferrous chloride, ferric fluoride, ferric nitrate, ferrous phosphate, ferric phosphate, etc. For Co element: cobalt bromide, cobalt acetate, cobalt chloride, cobalt fluoride, nitric acid , Cobalt, etc. Ru element: ruthenium chloride, etc. Rh element: rhodium chloride, etc. Pd element: palladium chloride, etc. Os element: osmium chloride, etc. Ir element: 3 iridium chloride, iridium chloride, etc. Pt element In the case of: cupric platinum chloride, etc. In the case of Cu element: cupric acetate, cupric chloride, cupric nitrate, etc. In the case of Au element: gold trichloride, gold chloride, sodium tetrachloroaurate, etc.

【0035】〔結晶質半導体膜の作製方法〕次に、結晶
化を助長する触媒元素の添加工程に上記の各添加処理法
(ロール式処理法,ディップ式処理法,スプレー式又は
シャワー式処理法)を適用した場合について、シリコン
を含む結晶質半導体膜の作製方法を記載する。尚、シリ
コンを含む結晶質半導体膜の作製方法に於いては、所謂
縦成長法と、横成長法とがある為、各成長法の場合につ
いて記載する。
[Method for Producing Crystalline Semiconductor Film] Next, the above-mentioned respective addition treatments (roll treatment, dipping treatment, spray treatment or shower treatment treatment) are added to the step of adding a catalytic element for promoting crystallization. In the case where ()) is applied, a method for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon will be described. Note that there are a so-called vertical growth method and a lateral growth method in a method for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon. Therefore, each of the growth methods will be described.

【0036】(1)縦成長法の場合 シリコンを含む非晶質半導体膜の全面に均一に触媒元素
を添加した後に熱結晶化する縦成長法に於いて、上記の
各添加処理法(ロール式処理法,ディップ式処理法,ス
プレー式又はシャワー式処理法)を適用した場合につい
て記載する。縦成長法とは、シリコンを含む非晶質半導
体膜の全面に均一に触媒元素を添加した後に熱結晶化す
る結晶成長法のことで、触媒元素を添加した非晶質半導
体膜の表面から縦方向(基板面に垂直な方向)に結晶成
長が進行する特徴がある。この為、本明細書に於いて
は、縦成長法と称している。 第1の工程:ガラス基板等の絶縁性基板上にシリコンを
含む非晶質半導体膜を堆積する 。 第2の工程:前記非晶質半導体膜の全面に、結晶化を助
長する触媒元素をロール式処理法(ディップ式処理法,
スプレー式又はシャワー式処理法)により添加する。
尚、ロール式処理法に於いて、粘性を有する触媒元素溶
液を添加した場合には、有機化合物の除去の為、洗浄工
程の追加が必要である。 第3の工程:前記非晶質半導体膜を熱処理することによ
り、シリコンを含む結晶質半導体膜を成膜する(縦成長
法)。
(1) In the case of the vertical growth method In the vertical growth method in which a catalytic element is uniformly added to the entire surface of an amorphous semiconductor film containing silicon and then thermally crystallized, each of the above-described addition treatment methods (roll type) The following describes the case where a processing method, a dip type processing method, a spray type or a shower type processing method) is applied. The vertical growth method is a crystal growth method in which a catalyst element is added uniformly over the entire surface of an amorphous semiconductor film containing silicon and then thermally crystallized. There is a feature that crystal growth proceeds in a direction (a direction perpendicular to the substrate surface). For this reason, in this specification, it is called a vertical growth method. First step: An amorphous semiconductor film containing silicon is deposited on an insulating substrate such as a glass substrate. Second step: A catalytic element for promoting crystallization is applied to the entire surface of the amorphous semiconductor film by a roll processing method (dip processing method,
(Spray or shower treatment).
When a viscous catalyst element solution is added in the roll treatment method, an additional washing step is required to remove organic compounds. Third step: a crystalline semiconductor film containing silicon is formed by heat-treating the amorphous semiconductor film (vertical growth method).

【0037】ところで、ロール式処理法により触媒元素
を添加する場合、凸版部を付設した印刷ロールを適用す
ることで、基板全面ではなく基板の一部の領域に触媒元
素を添加し、一部の領域に対応するシリコンを含む非晶
質半導体膜のみを選択的に縦成長法で結晶化する方法が
考えられる。この場合、触媒元素の添加領域のみで、縦
成長法による結晶質半導体膜が成膜されることになる。
尚、添加領域と非添加領域の境界領域に於いては、添加
領域からの触媒元素の横方向拡散により横成長法の結晶
化領域ができてしまう為、半導体装置の実際の作製工程
では、この領域を除外する必要がある。以下、シリコン
を含む結晶質半導体膜の主な作製工程を記載する。
When the catalyst element is added by the roll-type processing method, the catalyst element is added not to the entire surface of the substrate but to a partial region of the substrate by applying a printing roll provided with a relief. A method of selectively crystallizing only the amorphous semiconductor film containing silicon corresponding to the region by the vertical growth method is considered. In this case, the crystalline semiconductor film is formed by the vertical growth method only in the region where the catalytic element is added.
In the boundary region between the added region and the non-added region, a crystallization region is formed by the lateral growth method due to the lateral diffusion of the catalytic element from the added region. Regions need to be excluded. Hereinafter, main steps for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon will be described.

【0038】第1の工程:ガラス基板等の絶縁性基板上
にシリコンを含む非晶質半導体膜を堆積する。 第2の工程:前記非晶質半導体膜の一部の領域に、結晶
化を助長する触媒元素をロール式処理法により添加す
る。尚、ロール式処理法の印刷ロールには、凸版部を付
設したものを使用する。 第3の工程:前記非晶質半導体膜を熱処理することによ
り、触媒元素の添加領域にシリコンを含む結晶質半導体
膜(縦成長法)を成膜し、非添加領域に通常のシリコン
を含む多結晶半導体膜を成膜する。 (2)横成長法の場合 シリコンを含む非晶質半導体膜の一部の領域に選択的に
触媒元素を添加した後に熱結晶化する横成長法に於い
て、上記の各添加処理法(ロール式処理法,ディップ式
処理法,スプレー式又はシャワー式処理法)を適用した
場合について記載する。横成長法とは、マスク絶縁膜の
開口部を介して、シリコンを含む非晶質半導体膜の一部
の領域に触媒元素を添加した後に熱結晶化する結晶成長
法のことで、前記開口領域を基点として周辺領域に熱拡
散することにより、横方向(基板面に平行な方向)に結
晶化が進行する特徴がある。この為、本明細書に於いて
は、横成長法と称している。 第1の工程:ガラス基板等の絶縁性基板上にシリコンを
含む非晶質半導体膜を堆積する。 第2の工程:前記非晶質半導体膜上にマスク絶縁膜を堆
積し、マスク絶縁膜に開口領域を形成する。 第3の工程:前記マスク絶縁膜に結晶化を助長する触媒
元素をロール式処理法(ディップ式処理法,スプレー式
又はシャワー式処理法)により添加することにより、前
記非晶質半導体膜に開口領域を介して触媒元素を選択的
に導入する。尚、ロール式処理法に於いては、触媒元素
溶液の使用量削減の為、凸版部を付設した印刷ロールを
使用した方が好適である。また、ロール式処理法に於い
て、粘性を有する触媒元素溶液を添加した場合には、有
機化合物の除去の為、洗浄工程の追加が必要である。 第4の工程:前記非晶質半導体膜を熱処理することによ
り、シリコンを含む結晶質半導体膜を成膜する(横成長
法)。
First step: An amorphous semiconductor film containing silicon is deposited on an insulating substrate such as a glass substrate. Second step: A catalytic element for promoting crystallization is added to a partial region of the amorphous semiconductor film by a roll processing method. Note that a printing roll provided with a letterpress portion is used as a printing roll in the roll processing method. Third step: by heat-treating the amorphous semiconductor film, a crystalline semiconductor film containing silicon (vertical growth method) is formed in a region to which a catalytic element is added, and a polycrystalline semiconductor film containing ordinary silicon is formed in a non-added region. A crystalline semiconductor film is formed. (2) In the case of the lateral growth method In the lateral growth method in which a catalytic element is selectively added to a partial region of an amorphous semiconductor film containing silicon and then thermally crystallized, each of the above-described addition processing methods (roll The following describes the case in which a formula treatment method, a dip treatment method, a spray treatment or a shower treatment method) is applied. The lateral growth method is a crystal growth method in which a catalyst element is added to a partial region of an amorphous semiconductor film containing silicon through an opening of a mask insulating film and then thermally crystallized. Is characterized in that crystallization proceeds in a lateral direction (a direction parallel to the substrate surface) by thermally diffusing into a peripheral region with the base point as a base point. For this reason, in this specification, it is called a lateral growth method. First step: An amorphous semiconductor film containing silicon is deposited on an insulating substrate such as a glass substrate. Second step: depositing a mask insulating film on the amorphous semiconductor film and forming an opening region in the mask insulating film. Third step: An opening is formed in the amorphous semiconductor film by adding a catalyst element for promoting crystallization to the mask insulating film by a roll processing method (dip processing method, spray processing or shower processing method). The catalytic element is selectively introduced through the region. In the roll-type processing method, it is more preferable to use a printing roll provided with a relief in order to reduce the amount of the catalyst element solution used. In addition, when a viscous catalyst element solution is added in the roll-type treatment method, an additional washing step is required to remove organic compounds. Fourth step: a crystalline semiconductor film containing silicon is formed by heat-treating the amorphous semiconductor film (lateral growth method).

【0039】尚、本明細書に於いては、多結晶半導体膜
とせずに結晶質半導体膜なる技術用語を使用ている為、
結晶質半導体膜について説明にする。多結晶とせずに結
晶質と記載している理由は、通常の多結晶半導体膜と比
較し、結晶粒が概略同一方向に配向しており、高い電界
効果移動度を有する等の特徴がある為、通常の多結晶半
導体膜と区別する趣旨である。
In the present specification, since the technical term of a crystalline semiconductor film is used instead of a polycrystalline semiconductor film,
The crystalline semiconductor film will be described. The reason that the term “crystalline” is used instead of polycrystalline is because, as compared with a normal polycrystalline semiconductor film, the crystal grains are oriented in substantially the same direction, and have characteristics such as high field-effect mobility. This is to distinguish it from a normal polycrystalline semiconductor film.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】〔実施形態1〕本実施形態では、
非晶質シリコン膜の全面に触媒元素を添加する縦成長法
による結晶質シリコン膜の作製方法を図1〜2に基づき
具体的に記載する。此処で、触媒元素溶液の添加工程
は、ロール式処理法,枚葉方式のディップ式処理法,ス
プレー式処理法の各適用例を図2に基づき記載する。
尚、図1(A)〜図1(F)は、縦成長法による結晶質
シリコン膜の作製工程を示す基板断面図で、図2(A)
〜図2(C)は図1(D)に示す触媒元素溶液の添加工
程に於ける各処理方式(ロール式処理法,枚葉方式のデ
ィップ式処理法,スプレー式処理法)を具体的に示す概
略図(側面図)である。
[Embodiment 1] In this embodiment,
A method for forming a crystalline silicon film by a vertical growth method in which a catalytic element is added to the entire surface of the amorphous silicon film will be specifically described with reference to FIGS. Here, in the step of adding the catalyst element solution, application examples of a roll type processing method, a single-wafer type dipping type processing method, and a spray type processing method will be described with reference to FIG.
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views of a substrate showing a step of forming a crystalline silicon film by a vertical growth method.
FIG. 2C specifically illustrates each processing method (roll processing method, single-wafer dipping processing method, and spray processing method) in the step of adding the catalyst element solution shown in FIG. 1D. It is the schematic diagram (side view) shown.

【0041】まず、減圧CVD法またはプラズマCVD
法により、ガラス基板101上に非晶質シリコン膜10
2を10〜150nmの膜厚で堆積する。本実施形態で
は、プラズマCVD法により、100nmの非晶質シリ
コン膜102を堆積する。堆積の際、非晶質シリコン膜
102の表面は、処理雰囲気中に混入した空気中の酸素
の影響により極薄の自然酸化膜103で汚染されている
(図1(A)参照)。
First, low pressure CVD or plasma CVD
The amorphous silicon film 10 on the glass substrate 101
2 is deposited to a thickness of 10 to 150 nm. In this embodiment, an amorphous silicon film 102 of 100 nm is deposited by a plasma CVD method. At the time of deposition, the surface of the amorphous silicon film 102 is contaminated with an extremely thin natural oxide film 103 due to the influence of oxygen in the air mixed into the processing atmosphere (see FIG. 1A).

【0042】次に、枚葉方式の処理法により、当該基板
を希釈フッ酸で所定時間洗浄する。当該処理により、非
晶質シリコン膜102の表面を汚染している自然酸化膜
103の除去を行い、続けて水洗処理を行った後に当該
基板をエアーナイフ等で乾燥する(図1(B)参照)。
Next, the substrate is washed with diluted hydrofluoric acid for a predetermined time by a single wafer processing method. By the treatment, the natural oxide film 103 contaminating the surface of the amorphous silicon film 102 is removed, and the substrate is dried with an air knife or the like after performing a water washing treatment (see FIG. 1B). ).

【0043】次に、枚葉方式の処理法で所定時間のオゾ
ン水処理を行うことにより、非晶質シリコン膜102を
酸化する。当該酸化処理により、非晶質シリコン膜10
2上に清浄な極薄のシリコン酸化膜104を成膜し、続
けて当該基板をエアーナイフ等で乾燥する。また、極薄
のシリコン酸化膜104は、過酸化水素水で処理するこ
とにより成膜しても良いし、酸素雰囲気中での紫外線
(UV)照射によりオゾンを発生させて成膜しても構わ
ない。尚、極薄のシリコン酸化膜104の成膜は、後で
触媒元素溶液であるNi水溶液を添加する際に、非晶質
シリコン膜102に対する濡れ性を改善し、Ni元素を
均一に付着させる作用がある(図1(C)参照)。
Next, the amorphous silicon film 102 is oxidized by performing ozone water treatment for a predetermined time by a single wafer processing method. By the oxidation treatment, the amorphous silicon film 10
Then, a clean ultra-thin silicon oxide film 104 is formed on the substrate 2, and the substrate is subsequently dried with an air knife or the like. The ultra-thin silicon oxide film 104 may be formed by treating with a hydrogen peroxide solution, or may be formed by generating ozone by ultraviolet (UV) irradiation in an oxygen atmosphere. Absent. The formation of the ultra-thin silicon oxide film 104 has an effect of improving wettability to the amorphous silicon film 102 and uniformly attaching the Ni element when a Ni aqueous solution as a catalyst element solution is added later. (See FIG. 1C).

【0044】次に、非晶質シリコン膜102(厳密には
極薄のシリコン酸化膜104)の全面に、結晶化の助長
作用を有する触媒元素溶液であるNi水溶液を添加す
る。本実施形態では、Ni化合物であるニッケル酢酸塩
を純水に溶解し、重量換算で10ppmの濃度に調整し
たNi水溶液を図2(A)に示したロール式処理法によ
り添加した(図1(D)、図2(A)参照)。
Next, a Ni aqueous solution, which is a catalytic element solution having a crystallization promoting effect, is added to the entire surface of the amorphous silicon film 102 (strictly, an extremely thin silicon oxide film 104). In this embodiment, a nickel acetate salt, which is a Ni compound, is dissolved in pure water, and a Ni aqueous solution adjusted to a concentration of 10 ppm in terms of weight is added by the roll treatment method shown in FIG. D), FIG. 2 (A)).

【0045】この図に示す様に、ロール式処理法は、デ
ィスペンスユニット201からアニロックスロール20
2上に滴下されたNi水溶液をドクタブレード203に
より均一に付着させ、更に凸版部を付設してない印刷ロ
ール204上にNi水溶液を均一に付着させ、当該印刷
ロール204を回転しながら、駆動ステージ205上に
固定された基板(ガラス基板101と非晶質シリコン膜
102と極薄のシリコン酸化膜104とで構成)に接触
させることにより、当該基板上にNi水溶液206を添
加し、しかる後に基板搬送ユニット(図示せず)により
隣接した乾燥ユニット(図示せず)に搬送し、エアーナ
イフ・ホットプレート等の乾燥手段により当該基板を乾
燥するという手順で処理が行われる。当該処理により、
非晶質シリコン膜102上に成膜された極薄のシリコン
酸化膜104の表面に、均一なNi含有層105が成膜
される。尚、此処では、触媒元素溶液として超低粘度の
Ni水溶液が使用されている為、アニロックスロール2
02及び印刷ロール204の表面には、Ni水溶液を吸
水可能な吸水性シート(図示せず)が装着されている。
また、印刷ロール204には、凸版部を付設してないも
のを使用した(図1(D)、図1(E)、図2(A)参
照)。
As shown in this figure, the roll-type processing method uses the anilox roll 20 from the dispensing unit 201.
The Ni aqueous solution dropped onto the printing roll 204 is uniformly adhered by the doctor blade 203, and the Ni aqueous solution is evenly applied onto the printing roll 204 having no letterpress portion. By bringing the substrate into contact with a substrate (consisting of a glass substrate 101, an amorphous silicon film 102, and an extremely thin silicon oxide film 104) fixed on a substrate 205, a Ni aqueous solution 206 is added onto the substrate, and then the substrate The processing is performed in such a procedure that the substrate is transported to an adjacent drying unit (not shown) by a transport unit (not shown) and the substrate is dried by a drying means such as an air knife and a hot plate. By this processing,
A uniform Ni-containing layer 105 is formed on the surface of the ultra-thin silicon oxide film 104 formed on the amorphous silicon film 102. In this case, since an ultra-low viscosity Ni aqueous solution is used as the catalyst element solution, the anilox roll 2 is used.
A water-absorbing sheet (not shown) capable of absorbing a Ni aqueous solution is attached to the surfaces of the print roll 02 and the printing roll 204.
Further, the print roll 204 having no letterpress portion was used (see FIGS. 1D, 1E, and 2A).

【0046】また、触媒元素溶液であるNi水溶液の添
加工程に於いては、図2(B)に示す枚葉方式のディッ
プ式処理法でNi水溶液を添加することも可能である。
この場合は、処理槽207内に充填されたNi水溶液2
08の中に基板保持アーム209で保持された基板(ガ
ラス基板101と非晶質シリコン膜102と極薄のシリ
コン酸化膜104とで構成)を所定時間浸漬させ、しか
る後に、基板保持アーム209により当該基板を引き上
げ、隣接した乾燥ユニット(図示せず)に搬送し、エア
ーナイフ、ホットプレート等の乾燥手段により当該基板
を乾燥するという手順で処理が行われる。当該処理によ
り、非晶質シリコン膜102上に成膜された極薄のシリ
コン酸化膜104の表面に、均一なNi含有層105が
成膜される。尚、当該ディップ式処理法は、基板面が重
力に対し平行方向を向く様に構成されているが、重力に
よる基板の撓み防止及び装置の省スペース化の為、基板
面が重力に対し垂直方向を向く様に構成しても良い(図
1(D)、図1(E)、図2(B)参照)。
In addition, in the step of adding the Ni aqueous solution as the catalyst element solution, the Ni aqueous solution can be added by a single-wafer dip processing method shown in FIG. 2B.
In this case, the Ni aqueous solution 2 filled in the processing tank 207
08, the substrate (consisting of the glass substrate 101, the amorphous silicon film 102, and the ultra-thin silicon oxide film 104) held by the substrate holding arm 209 is immersed for a predetermined time. The processing is performed in such a procedure that the substrate is lifted, transported to an adjacent drying unit (not shown), and the substrate is dried by a drying means such as an air knife or a hot plate. With this process, a uniform Ni-containing layer 105 is formed on the surface of the ultra-thin silicon oxide film 104 formed on the amorphous silicon film 102. The dip type processing method is configured so that the substrate surface is oriented in a direction parallel to the gravity. (See FIG. 1D, FIG. 1E, and FIG. 2B).

【0047】また、触媒元素溶液であるNi水溶液の添
加工程に於いては、図2(C)に示すスプレー式処理法
でNi水溶液を添加することも可能である。この場合
は、処理ステージ210に固定された基板(ガラス基板
101と非晶質シリコン膜102と極薄のシリコン酸化
膜104とで構成)上に、真上に配置されたスプレーノ
ズル211よりミスト状のNi水溶液212を所定時間
噴霧し、しかる後に基板搬送ユニット(図示せず)によ
り隣接した乾燥ユニット(図示せず)に搬送し、エアー
ナイフ(ホットプレートは不適当)により当該基板を乾
燥するという手順で処理が行われる。当該処理により、
非晶質シリコン膜102上に成膜された極薄のシリコン
酸化膜104の表面に、均一なNi含有層105が成膜
される。尚、当該スプレー式処理法は、基板面が重力に
対し平行方向を向く様に構成されているが、重力による
基板の撓み防止及び装置の省スペース化の為、基板面が
重力に対し垂直方向を向く様に構成しても良い。また、
本実施形態では、スプレー式処理法について記載してい
るが、類似の処理法にシャワー式処理法を挙げることが
できる。この場合は、スプレーノズル211の代わりに
シャワーノズルからNi水溶液が供給される。(図1
(D)、図1(E)図2(C)参照)。
In addition, in the step of adding the Ni aqueous solution as the catalyst element solution, the Ni aqueous solution can be added by a spray treatment method shown in FIG. 2 (C). In this case, a spray nozzle 211 disposed directly above a substrate (comprised of a glass substrate 101, an amorphous silicon film 102, and an ultra-thin silicon oxide film 104) fixed to a processing stage 210 forms a mist-like structure. Is sprayed for a predetermined period of time and then transferred to an adjacent drying unit (not shown) by a substrate transfer unit (not shown), and the substrate is dried by an air knife (hot plate is inappropriate). Processing is performed in a procedure. By this processing,
A uniform Ni-containing layer 105 is formed on the surface of the ultra-thin silicon oxide film 104 formed on the amorphous silicon film 102. The spray processing method is configured so that the substrate surface is oriented in a direction parallel to the gravity. However, in order to prevent the substrate from bending due to gravity and to save space in the apparatus, the substrate surface is perpendicular to the gravity. You may be comprised so that it may turn. Also,
In this embodiment, the spray processing method is described, but a similar processing method can be a shower processing method. In this case, a Ni aqueous solution is supplied from a shower nozzle instead of the spray nozzle 211. (Figure 1
(D), FIG. 1 (E) and FIG. 2 (C)).

【0048】以上の様に、触媒元素溶液であるNi水溶
液の添加工程に於いては、ロール式処理法,枚葉方式の
ディップ式処理法,スプレー式(又はシャワー式)処理
法の何れの処理方法を用いても、非晶質シリコン膜10
2上に成膜された極薄のシリコン酸化膜104の表面
に、Ni元素の吸着層である均一なNi含有層105を
成膜することが可能である。また、何れの処理方法に於
いても、スピン処理法の様に、基板上にNi水溶液を液
盛りすることがない為、Ni水溶液の使用量削減に有効
である。また、スピンモーター及びスピン速度調整機構
等から成る基板スピン手段を設ける必要がない為、基板
の大型化が進行しても、装置価格をある程度の範囲に抑
えることが可能と考えられる。
As described above, in the step of adding the Ni aqueous solution, which is a catalyst element solution, any of a roll type processing method, a single-wafer type dipping type processing method, and a spray type (or shower type) processing method is used. Even if the method is used, the amorphous silicon film 10
It is possible to form a uniform Ni-containing layer 105, which is an adsorption layer of Ni element, on the surface of the ultra-thin silicon oxide film 104 formed on the substrate 2. Also, in any of the processing methods, unlike the spin processing method, the Ni aqueous solution is not deposited on the substrate, which is effective in reducing the usage amount of the Ni aqueous solution. Further, since it is not necessary to provide a substrate spin means including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, it is considered that the apparatus price can be kept within a certain range even if the size of the substrate increases.

【0049】上記の自然酸化膜103の除去工程→非晶
質シリコン膜102の酸化工程→触媒元素溶液の添加工
程は、専用の連続処理装置により連続的に処理しても構
わない。この場合、Ni水溶液の使用量削減に加えて、
生産性の点でも有利である。
The above-described step of removing the natural oxide film 103 → the step of oxidizing the amorphous silicon film 102 → the step of adding the catalyst element solution may be continuously performed by a dedicated continuous processing apparatus. In this case, in addition to reducing the usage of the Ni aqueous solution,
It is also advantageous in terms of productivity.

【0050】次に、専用の熱処理炉を使用して、窒素雰
囲気中で非晶質シリコン膜102を熱処理する。当該熱
処理は、結晶化を助長する触媒元素の作用により、45
0〜750℃の温度範囲で熱処理することにより、結晶
化が達成されるが、熱処理温度が低いと処理時間を長く
しなければならず、生産効率が低下するという一般的性
質がある。また、600℃以上の熱処理は、基板として
適用するガラス基板の耐熱性の問題が表面化してしま
う。従って、ガラス基板を使用する場合には、上記熱処
理工程の温度は450〜600℃の範囲が妥当である。
また、実際の熱処理は、非晶質シリコン膜102の堆積
方法によっても、好適な熱処理条件が異なっており、例
えば減圧CVD法で堆積した場合は600℃−12時間
程度の熱処理が好適であり、プラズマCVD法で堆積し
た場合は550℃−4時間程度の熱処理で十分なことが
判っている。本実施形態に於いては、プラズマCVD法
で膜厚100nmの非晶質シリコン膜102を堆積して
いる為、550℃−4時間の熱処理を行うことにより結
晶質シリコン膜106を成膜した(図1(F)参照)。
Next, the amorphous silicon film 102 is heat-treated in a nitrogen atmosphere using a dedicated heat treatment furnace. The heat treatment is performed by the action of a catalytic element that promotes crystallization.
Crystallization can be achieved by performing heat treatment in the temperature range of 0 to 750 ° C. However, if the heat treatment temperature is low, the treatment time must be extended, and there is a general property that production efficiency is reduced. In addition, heat treatment at 600 ° C. or higher causes a problem of heat resistance of a glass substrate used as a substrate. Therefore, when a glass substrate is used, it is appropriate that the temperature of the heat treatment step is in the range of 450 to 600 ° C.
In addition, in the actual heat treatment, suitable heat treatment conditions are different depending on the method of depositing the amorphous silicon film 102. For example, when deposition is performed by a low pressure CVD method, a heat treatment of about 600 ° C. for about 12 hours is preferable. It has been found that a heat treatment at about 550 ° C. for about 4 hours is sufficient for the deposition by the plasma CVD method. In this embodiment, since the amorphous silicon film 102 having a thickness of 100 nm is deposited by the plasma CVD method, the crystalline silicon film 106 is formed by performing a heat treatment at 550 ° C. for 4 hours ( FIG. 1 (F)).

【0051】〔実施形態2〕本実施形態では、触媒元素
の添加工程に凸版部を付設した印刷ロールを装備したロ
ール式処理法を適用し、非晶質シリコン膜の一部の領域
のみを縦成長法で結晶質シリコン膜を成膜し、他の領域
は通常の多結晶シリコン膜を成膜する具体例を図3に基
づき記載する。図3(A)〜図3(C)は、結晶質シリ
コン膜の作製工程を示す基板断面図及び平面図である。
尚、ロール式処理法による触媒元素溶液の添加工程は、
実施形態1の図2(A)を参照のこと。
[Embodiment 2] In this embodiment, a roll-type processing method equipped with a printing roll provided with a letterpress portion is applied to the step of adding a catalyst element, and only a partial region of the amorphous silicon film is lengthened. A specific example in which a crystalline silicon film is formed by a growth method and a normal polycrystalline silicon film is formed in other regions will be described with reference to FIG. 3A to 3C are a cross-sectional view and a plan view of a substrate illustrating a step of manufacturing a crystalline silicon film.
Incidentally, the step of adding the catalyst element solution by the roll-type treatment method,
See FIG. 2A of the first embodiment.

【0052】ガラス基板301上への非晶質シリコン膜
302の堆積(プラズマCVD法で膜厚100nmを堆
積)、及び自然酸化膜(図示せず)の除去と非晶質シリ
コン膜302の表面に極薄のシリコン酸化膜303の成
膜工程は、基本的に実施形態1と同じである為、此処で
は詳細な説明は省略する。次のロール式処理法による、
触媒元素溶液の添加工程から説明する。
Deposition of the amorphous silicon film 302 on the glass substrate 301 (depositing a film thickness of 100 nm by plasma CVD), removal of the natural oxide film (not shown), and The process of forming the ultra-thin silicon oxide film 303 is basically the same as that of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. By the following roll processing method,
The step of adding the catalyst element solution will be described.

【0053】非晶質シリコン膜302(厳密には極薄の
シリコン酸化膜303)の特定の領域に選択的に、結晶
化の助長作用を有する触媒元素溶液であるNi水溶液3
04(濃度:重量換算で10ppm)を図2(A)に示
したロール式処理法により添加する。尚、当該ロール式
処理法に於いて、印刷ロール204には、凸版部(図示
せず)が付設してあるものを使用した。凸版部(図示せ
ず)が付設された印刷ロール204を使用することによ
り、基板上の特定の領域に選択的にNi水溶液を添加可
能な為である。図3(A)の右図はNi水溶液の添加工
程を示す基板平面図で、Ni水溶液の添加領域305と
非添加領域306、307とが示されている。また、図
3(A)の左図は基板平面図の一点鎖線に於ける基板断
面図で、非晶質シリコン膜302(厳密には、極薄のシ
リコン酸化膜303)上の特定の領域(添加領域30
5)に選択的にNi水溶液304が添加されている(図
3(A)、図2(A)参照)。
In a specific region of the amorphous silicon film 302 (strictly, an extremely thin silicon oxide film 303), a Ni aqueous solution 3 as a catalyst element solution having a crystallization promoting action is selectively applied.
04 (concentration: 10 ppm in terms of weight) is added by the roll treatment method shown in FIG. In the roll-type processing method, a print roll 204 provided with a relief (not shown) was used. This is because the use of the printing roll 204 provided with a letterpress portion (not shown) allows the Ni aqueous solution to be selectively added to a specific region on the substrate. The right view of FIG. 3A is a plan view of the substrate showing the step of adding the Ni aqueous solution, and shows the Ni aqueous solution added region 305 and the non-added regions 306 and 307. 3A is a cross-sectional view of the substrate taken along a dashed line in a plan view of the substrate. Addition area 30
5), an Ni aqueous solution 304 is selectively added (see FIGS. 3A and 2A).

【0054】次に、ホットプレート上で基板を加熱(7
0〜100℃程度)することにより、Ni水溶液304
を乾燥する。Ni水溶液304が乾燥した跡には、Ni
含有層308が成膜されている。尚、当該乾燥工程で
は、エアーナイフ方式による乾燥ではなく、ホットプレ
ート方式が採用されている。エアーナイフ方式の場合、
エアーブローによりNi水溶液304が吹き飛ばされる
為、非添加領域306、307にもNi水溶液304の
飛沫が再付着し、Ni元素が添加される弊害が考えられ
る為である(図3(B)参照)。
Next, the substrate is heated on a hot plate (7
0 to 100 ° C.) to obtain an aqueous Ni solution 304
Is dried. When the Ni aqueous solution 304 has dried,
The containing layer 308 is formed. In the drying step, a hot plate method is adopted instead of the air knife method. In the case of the air knife method,
This is because the Ni aqueous solution 304 is blown off by air blowing, so that the Ni aqueous solution 304 is re-adhered to the non-added regions 306 and 307, which may cause the adverse effect of adding the Ni element (see FIG. 3B). .

【0055】次に、専用の熱処理炉を使用して、窒素雰
囲気中で非晶質シリコン膜302を熱処理する。本実施
形態に於いては、実施形態1と同様にプラズマCVD法
で膜厚100nmの非晶質シリコン膜302を堆積して
いる為、550℃−4時間の熱処理を行った。当該熱処
理により、Ni元素の添加領域305では、縦成長法に
よる結晶質シリコン膜309が成膜される。一方、非添
加領域306、307に於いては、基本的にNi元素が
存在しない為、殆ど結晶化は進行しないものと考えられ
る。尚、実際の作製工程に於いては、添加領域305に
於ける結晶質シリコン膜309の結晶性改善の為、更に
は非添加領域306、307に於ける非晶質シリコン膜
310の多結晶化の為、レーザー照射工程が追加される
(図3(C)参照)。
Next, the amorphous silicon film 302 is heat-treated in a nitrogen atmosphere using a dedicated heat treatment furnace. In this embodiment, since the amorphous silicon film 302 having a thickness of 100 nm is deposited by the plasma CVD method as in the first embodiment, the heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. By the heat treatment, a crystalline silicon film 309 is formed in the Ni element added region 305 by the vertical growth method. On the other hand, in the non-added regions 306 and 307, since the Ni element does not basically exist, it is considered that crystallization hardly progresses. Note that, in the actual manufacturing process, in order to improve the crystallinity of the crystalline silicon film 309 in the added region 305, the polycrystalline amorphous silicon film 310 in the non-added regions 306 and 307 is further polycrystallized. Therefore, a laser irradiation step is added (see FIG. 3C).

【0056】以上の様に、凸版部を付設した印刷ロール
204を備えたロール式処理法により、基板上の特定の
領域に選択的にNi水溶液を添加可能である。この作製
方法は、液晶表示装置の作製工程に応用した場合、画素
部にはNi元素を添加せず、周辺回路であるドライバー
部のみにNi元素を添加するプロセスが想定される。そ
の理由は、触媒元素であるNi元素を利用して得られる
結晶質シリコン膜でTFTを作製した場合、良好な電界
効果移動度を有する反面、オフ電流が増加する弊害が考
えられ、画素TFTに於いては、良好な電界効果移動度
は必要とせず、オフ電流が低い方が好ましいからであ
る。また、一方のドライバー部TFTに於いては、オフ
電流特性より電界効果移動度の方が重要なTFT特性で
ある為である。
As described above, the Ni aqueous solution can be selectively added to a specific region on the substrate by the roll processing method including the printing roll 204 provided with the relief portion. When this manufacturing method is applied to a manufacturing process of a liquid crystal display device, a process in which a Ni element is added only to a driver portion which is a peripheral circuit without adding a Ni element to a pixel portion is assumed. The reason is that when a TFT is manufactured using a crystalline silicon film obtained by using a Ni element as a catalytic element, the TFT has good field-effect mobility, but has a disadvantage that the off-current increases. In this case, good field-effect mobility is not required, and a lower off-state current is preferable. Also, in one driver TFT, the field effect mobility is a more important TFT characteristic than the off current characteristic.

【0057】〔実施形態3〕本実施形態では、触媒元素
を利用した横成長法による結晶質シリコン膜の作製方法
を図4に基づき具体的に記載する。図4(A)〜図4
(F)は、横成長法による結晶質シリコン膜の作製工程
を示す断面図である。尚、図4(D)に示す触媒元素溶
液の添加工程は、実施形態1の図2で示した各処理法と
基本的に同じである為、重複説明は省略するが、相違点
のみ記載する。
[Embodiment 3] In this embodiment, a method for forming a crystalline silicon film by a lateral growth method using a catalytic element will be specifically described with reference to FIG. 4 (A) to 4
(F) is a sectional view showing a step of manufacturing a crystalline silicon film by a lateral growth method. The step of adding the catalyst element solution shown in FIG. 4 (D) is basically the same as each processing method shown in FIG. .

【0058】まず、減圧CVD法またはプラズマCVD
法により、ガラス基板401上に非晶質シリコン膜40
2を10〜150nmの膜厚で堆積する。本実施形態で
は、プラズマCVD法により、100nmの非晶質シリ
コン膜402を堆積する。堆積の際、非晶質シリコン膜
402の表面は、処理雰囲気中に混入した空気中の酸素
の影響により極薄の自然酸化膜403で汚染されている
(図4(A)参照)。
First, low pressure CVD or plasma CVD
The amorphous silicon film 40 on the glass substrate 401
2 is deposited to a thickness of 10 to 150 nm. In this embodiment, an amorphous silicon film 402 having a thickness of 100 nm is deposited by a plasma CVD method. At the time of deposition, the surface of the amorphous silicon film 402 is contaminated with an extremely thin natural oxide film 403 due to the influence of oxygen in the air mixed in the processing atmosphere (see FIG. 4A).

【0059】次に、プラズマCVD法により、膜厚70
〜200nmのシリコン酸化膜から成るマスク絶縁膜4
04を堆積する。本実施形態では、プラズマCVD方に
より膜厚120nmのマスク絶縁膜404を堆積した。
そして、通常のフォトリソグラフィ工程とエッチング工
程(ウェットエッチングが一般的)により、マスク絶縁
膜404の一部の領域に開口領域405を形成する。開
口領域405は触媒元素(本実施例でもNi元素を適
用)の選択的導入領域となる部分で、開口領域405の
底部は、非晶質シリコン膜402が露出した状態となっ
ている(図4(B)参照)。
Next, a film thickness of 70
Mask insulating film 4 made of a silicon oxide film having a thickness of 200 nm
04 is deposited. In this embodiment, a mask insulating film 404 having a thickness of 120 nm is deposited by the plasma CVD method.
Then, an opening region 405 is formed in a partial region of the mask insulating film 404 by a normal photolithography process and an etching process (wet etching is generally performed). The opening region 405 is a region for selectively introducing a catalytic element (Ni element is applied in this embodiment), and the bottom of the opening region 405 is in a state where the amorphous silicon film 402 is exposed (FIG. 4). (B)).

【0060】次に、当該基板を酸化することにより、前
記開口領域405に於ける非晶質シリコン膜402の露
出領域に3〜10nm程度の極薄のシリコン酸化膜40
6を成膜する。本実施形態に於いては、所定時間のオゾ
ン水処理により成膜しているが、過酸化水素水で処理す
ることにより成膜しても良いし、酸素雰囲気中での紫外
線(UV)照射によりオゾンを発生させて成膜しても構
わない。尚、開口領域405に於ける極薄のシリコン酸
化膜406の成膜は、後で触媒元素溶液であるNi水溶
液を添加する際に、非晶質シリコン膜402に対する濡
れ性を改善し、Ni元素を均一に付着させる目的で行わ
れる(図4(C)参照)。
Next, by oxidizing the substrate, an extremely thin silicon oxide film 40 of about 3 to 10 nm is formed on the exposed area of the amorphous silicon
6 is formed. In the present embodiment, the film is formed by an ozone water treatment for a predetermined time. However, the film may be formed by a treatment with a hydrogen peroxide solution, or may be formed by ultraviolet (UV) irradiation in an oxygen atmosphere. Ozone may be generated to form a film. The formation of the ultra-thin silicon oxide film 406 in the opening region 405 improves the wettability to the amorphous silicon film 402 when a Ni aqueous solution as a catalyst element solution is added later, and (See FIG. 4C).

【0061】次に、開口領域405を有したマスク絶縁
膜404に、結晶化の助長作用を有する触媒元素溶液で
あるNi水溶液を添加する。具体的には、Ni化合物で
あるニッケル酢酸塩を純水に溶解し、重量換算で10p
pmの濃度に調整したNi水溶液を図2に示した各添加
処理法(ロール式処理法,枚葉方式のディップ式処理
法,スプレー式又はシャワー式処理法)により添加す
る。何れの処理方法に於いても、スピン処理法の様に、
基板上にNi水溶液を液盛りすることがない為、Ni水
溶液の使用量削減に有効である。また、スピンモーター
及びスピン速度調整機構等から成る基板スピン手段を設
ける必要がない為、基板の大型化が進行しても、装置価
格をある程度の範囲に抑えることが可能と考えられる。
ところで、本実施形態の横成長法の場合、開口領域40
5を介してNi元素を選択的に導入する構成である為、
開口領域405のみにNi水溶液407を選択的に添加
しても良い。この場合は、実施形態2で説明した凸版部
を有する印刷ロールを備えたロール式処理法が適用さ
れ、触媒元素溶液の更なる使用量削減が可能である(図
4(D)、図2(A)(B)(C)参照)。
Next, to the mask insulating film 404 having the opening region 405, a Ni aqueous solution as a catalyst element solution having a crystallization promoting action is added. Specifically, nickel acetate, which is a Ni compound, is dissolved in pure water, and the weight is reduced to 10 p.
The Ni aqueous solution adjusted to a pm concentration is added by each of the addition methods shown in FIG. 2 (roll processing method, single-wafer dipping processing method, spray processing or shower processing method). In any treatment method, like the spin treatment method,
Since the Ni aqueous solution is not deposited on the substrate, it is effective to reduce the amount of the Ni aqueous solution used. Further, since it is not necessary to provide a substrate spin means including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, it is considered that the apparatus price can be kept within a certain range even if the size of the substrate increases.
By the way, in the case of the lateral growth method of the present embodiment, the opening region 40
5, the Ni element is selectively introduced through
The Ni aqueous solution 407 may be selectively added only to the opening region 405. In this case, the roll-type processing method including the printing roll having the relief portion described in the second embodiment is applied, and the usage amount of the catalyst element solution can be further reduced (FIG. 4D, FIG. A) (B) (C).

【0062】各添加処理法(ロール式処理法、枚葉方式
のディップ式処理法、スプレー式又はシャワー式処理
法)により添加した後、エアーナイフ等で乾燥すること
により、Ni含有層408を成膜する。図4(E)は、
ロール式処理法により開口領域405のみに選択的にN
i水溶液407を添加した場合のNi含有層408を示
したものである(図4(E)参照)。
The Ni-containing layer 408 is formed by adding by each of the addition processing methods (roll type processing method, single-wafer type dipping type processing method, spray type or shower type processing method) and then drying with an air knife or the like. Film. FIG. 4 (E)
N is selectively applied only to the opening region 405 by the roll processing method.
FIG. 4 shows a Ni-containing layer 408 when an i aqueous solution 407 is added (see FIG. 4E).

【0063】尚、上記の開口領域405に於ける非晶質
シリコン膜402の酸化工程→Ni水溶液の添加工程
は、連続的に処理しても構わない。この場合、各処理ユ
ニットを装備した連続処理が可能な処理装置を適用する
と、生産性の点で有利である。
The process of oxidizing the amorphous silicon film 402 in the opening region 405 and the process of adding the Ni aqueous solution may be performed continuously. In this case, it is advantageous in terms of productivity if a processing device equipped with each processing unit and capable of continuous processing is applied.

【0064】次に、専用の熱処理炉を使用して、窒素雰
囲気中で非晶質シリコン膜402を熱処理する。当該熱
処理は、結晶化を助長する触媒元素の作用により、45
0〜750℃の温度範囲で熱処理することにより、結晶
化が達成されるが、熱処理温度が低いと処理時間を長く
しなければならず、生産効率が低下するという一般的性
質がある。また、600℃以上の熱処理は、基板として
適用するガラス基板の耐熱性の問題が表面化してしま
う。従って、ガラス基板を使用する場合には、上記熱処
理工程の温度は450〜600℃の範囲が妥当である。
本実施形態に於いては、窒素雰囲気中で570℃−14
時間の熱処理を行うことにより、非晶質シリコン膜40
2を結晶化し、結晶質シリコン膜409を成膜した。こ
の際、前記開口領域405を介してNi元素が選択的に
導入される為、Ni元素は前記開口領域405を基点と
して周辺領域に拡散し、拡散の過程で非晶質シリコン膜
402の結晶化が横方向(基板面に平行な方向)に進行
する(図4(F)参照)。
Next, the amorphous silicon film 402 is heat-treated in a nitrogen atmosphere using a dedicated heat treatment furnace. The heat treatment is performed by the action of a catalytic element that promotes crystallization.
Crystallization can be achieved by performing heat treatment in the temperature range of 0 to 750 ° C. However, if the heat treatment temperature is low, the treatment time must be extended, and there is a general property that production efficiency is reduced. In addition, heat treatment at 600 ° C. or higher causes a problem of heat resistance of a glass substrate used as a substrate. Therefore, when a glass substrate is used, it is appropriate that the temperature of the heat treatment step is in the range of 450 to 600 ° C.
In this embodiment, the temperature is 570 ° C.-14
By performing the heat treatment for a long time, the amorphous silicon film 40
2 was crystallized, and a crystalline silicon film 409 was formed. At this time, since the Ni element is selectively introduced through the opening region 405, the Ni element diffuses into the peripheral region with the opening region 405 as a base point, and the crystallization of the amorphous silicon film 402 is performed during the diffusion process. Proceeds in a lateral direction (a direction parallel to the substrate surface) (see FIG. 4F).

【0065】[0065]

【実施例】〔実施例1〕本実施例は、触媒元素を利用し
た縦成長法による結晶質シリコン膜の作製方法を液晶表
示装置の製造工程に適用した例であり、図2、図5〜1
0に基づき具体的に記載する。尚、図5〜9は、液晶表
示装置の製造工程を示す断面図で、図10は図5に示す
触媒元素溶液の添加前処理工程(非晶質シリコン膜の希
釈フッ酸処理工程→非晶質シリコン膜の酸化工程)→N
i水溶液の添加工程→脱水素工程を連続処理可能な製造
装置の例を示す概略図(平面図)である。また、図2は
触媒元素溶液の添加工程に於ける各処理方式(ロール式
処理法,枚葉方式のディップ式処理法,スプレー式処理
法)を具体的に示す概略図(側面図)である。
[Embodiment 1] This embodiment is an example in which a method for manufacturing a crystalline silicon film by a vertical growth method using a catalytic element is applied to a manufacturing process of a liquid crystal display device. 1
0 is specifically described. 5 to 9 are cross-sectional views showing a manufacturing process of the liquid crystal display device. FIG. 10 shows a pretreatment process of adding a catalytic element solution shown in FIG. Oxidation process of porous silicon film) → N
It is the schematic (plan view) which shows the example of the manufacturing apparatus which can perform the addition process of i aqueous solution-> dehydrogenation process continuously. FIG. 2 is a schematic view (side view) specifically showing each processing method (roll processing method, single-wafer dipping processing method, spray processing method) in the step of adding a catalyst element solution. .

【0066】最初に、ガラス基板501上にプラズマC
VD法により、各々組成比の異なる第1層目の酸化窒化
シリコン膜502aを50nmと第2層目の酸化窒化シ
リコン膜502bを100nmの膜厚で堆積し、下地膜
502を成膜する。尚、此処で用いるガラス基板501
としては、石英ガラスまたはバリウムホウケイ酸ガラス
またはアルミノホウケイ酸ガラス等が有る。次に前記下
地膜502(502aと502b)上に、プラズマCV
D法により、非晶質シリコン膜503aを55nmの膜
厚で堆積する。堆積の際、非晶質シリコン膜503aの
表面は、処理雰囲気中に混入した空気中の酸素の影響に
より極薄の自然酸化膜(図示せず)で汚染されている。
尚、本実施例ではプラズマCVD法で非晶質シリコン膜
503aを堆積しているが、減圧CVD法で堆積しても
構わない(図5(A)参照)。
First, the plasma C is placed on the glass substrate 501.
By a VD method, a first-layer silicon oxynitride film 502a having a different composition ratio is deposited to a thickness of 50 nm and a second-layer silicon oxynitride film 502b is deposited to a thickness of 100 nm to form a base film 502. The glass substrate 501 used here
Examples thereof include quartz glass, barium borosilicate glass, and aluminoborosilicate glass. Next, a plasma CV is formed on the base film 502 (502a and 502b).
An amorphous silicon film 503a is deposited to a thickness of 55 nm by the D method. At the time of deposition, the surface of the amorphous silicon film 503a is contaminated with an extremely thin natural oxide film (not shown) due to the influence of oxygen in the air mixed in the processing atmosphere.
In this embodiment, the amorphous silicon film 503a is deposited by the plasma CVD method, but may be deposited by the low pressure CVD method (see FIG. 5A).

【0067】また、非晶質シリコン膜503aの堆積に
於いては、空気中に存在する炭素、酸素及び窒素が混入
する可能性がある。これらの不純物ガスの混入は、最終
的に得られるTFT特性の劣化を引き起こすことが経験
的に知られており、このことから前記不純物ガスの混入
は結晶化の阻害要因として作用すると本発明者らは認識
している。従って、前記不純物ガスの混入は徹底的に排
除することが好ましく、具体的な濃度範囲としては、炭
素及び窒素の場合は共に5×1017atoms/cm3以下と
し、酸素の場合は1×1018atoms/cm3以下とするのが
好ましい(図5(A)参照)。
In depositing the amorphous silicon film 503a, there is a possibility that carbon, oxygen and nitrogen existing in the air are mixed. It has been empirically known that the incorporation of these impurity gases causes deterioration of the TFT characteristics finally obtained. Therefore, the inventors of the present invention believe that the incorporation of the impurity gas acts as a factor inhibiting crystallization. Is aware. Therefore, it is preferable to thoroughly remove the impurity gas. Specifically, the concentration range is 5 × 10 17 atoms / cm 3 or less for carbon and nitrogen, and 1 × 10 17 atoms / cm 3 or less for oxygen. It is preferable that the concentration be 18 atoms / cm 3 or less (see FIG. 5A).

【0068】次に、図10に示す連続処理装置を使用し
て、触媒元素溶液の添加前処理工程(非晶質シリコン膜
の希釈フッ酸処理工程→非晶質シリコン膜の酸化工程)
→触媒元素溶液(Ni水溶液)の添加工程→脱水素工程
を連続処理する。具体的な処理は、以下の通り。尚、連
続処理装置の構成については、後記参照のこと(図5
(A)、図5(B)、図10参照)。
Next, using a continuous processing apparatus shown in FIG. 10, a pretreatment step of adding a catalyst element solution (a step of diluting hydrofluoric acid of an amorphous silicon film → a step of oxidizing an amorphous silicon film)
→ Addition step of catalyst element solution (Ni aqueous solution) → Continuously perform dehydrogenation step. The specific processing is as follows. For the configuration of the continuous processing apparatus, see the following description (FIG. 5).
(A), FIG. 5 (B), FIG. 10).

【0069】先ず、当該基板を希釈フッ酸で所定時間洗
浄する。当該処理により、非晶質シリコン膜503aの
表面を汚染している自然酸化膜(図示せず)の除去を行
い、続けて水洗処理を行った後に当該基板を乾燥する。
その後、所定時間のオゾン水処理を行うことにより、非
晶質シリコン膜503aを酸化する。当該酸化処理によ
り、非晶質シリコン膜503a上に清浄な極薄のシリコ
ン酸化膜(図示せず)を成膜し、続けて当該基板を乾燥
する。また、極薄のシリコン酸化膜(図示せず)は、過
酸化水素水で処理することにより成膜しても良い。尚、
極薄のシリコン酸化膜(図示せず)の成膜は、後で触媒
元素溶液であるNi水溶液を添加する際に、非晶質シリ
コン膜503aに対する濡れ性を改善し、Ni元素を均
一に付着させる為のものである(図5(A)参照)。
First, the substrate is washed with diluted hydrofluoric acid for a predetermined time. By this treatment, a natural oxide film (not shown) contaminating the surface of the amorphous silicon film 503a is removed, followed by washing with water, and then drying the substrate.
After that, the amorphous silicon film 503a is oxidized by performing ozone water treatment for a predetermined time. By the oxidation treatment, a clean ultrathin silicon oxide film (not shown) is formed on the amorphous silicon film 503a, and the substrate is subsequently dried. Further, an extremely thin silicon oxide film (not shown) may be formed by processing with a hydrogen peroxide solution. still,
The formation of the ultra-thin silicon oxide film (not shown) improves the wettability to the amorphous silicon film 503a and uniformly attaches the Ni element when a Ni aqueous solution as a catalyst element solution is added later. (See FIG. 5A).

【0070】次に、非晶質シリコン膜503aの全面
に、結晶化の助長作用を有する触媒元素溶液であるNi
水溶液を添加する。具体的には、Ni化合物であるニッ
ケル酢酸塩を純水に溶解し、重量換算で10ppmの濃
度に調整したNi水溶液を図2に示した各添加処理法
(ロール式処理法,枚葉方式のディップ式処理法,スプ
レー式又はシャワー式処理法)により添加する。何れの
処理方法に於いても、スピン処理法の様に、基板上にN
i水溶液を液盛りすることがない為、Ni水溶液の使用
量削減に有効である。また、スピンモーター及びスピン
速度調整機構等から成る基板スピン手段を設ける必要が
ない為、基板の大型化が進行しても、装置価格をある程
度の範囲に抑えることが可能と考えられる(図5(A)
参照)。
Next, Ni, which is a catalytic element solution having a crystallization promoting action, is formed on the entire surface of the amorphous silicon film 503a.
Add the aqueous solution. Specifically, a nickel acetate salt, which is a Ni compound, is dissolved in pure water, and a Ni aqueous solution adjusted to a concentration of 10 ppm in terms of weight is added to each of the addition treatment methods shown in FIG. (Dip treatment, spray treatment or shower treatment). In any of the processing methods, as in the spin processing method, N
Since the i aqueous solution is not liquid-filled, it is effective in reducing the usage amount of the Ni aqueous solution. In addition, since it is not necessary to provide a substrate spin unit including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, it is considered that the apparatus price can be kept within a certain range even if the size of the substrate increases (see FIG. A)
reference).

【0071】次に、非晶質シリコン膜503a中の含有
水素量を5atom%以下に制御する為、当該基板を窒素雰
囲気中で450℃−1時間の条件で熱処理し、非晶質シ
リコン膜503a中の含有水素の脱水素化処理を行う。
尚、此処までの処理を図10に示す連続処理装置で処理
する(図5(B)、図10参照)
Next, in order to control the amount of hydrogen contained in the amorphous silicon film 503a to 5 atom% or less, the substrate is heat-treated at 450 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The dehydrogenation of the contained hydrogen is performed.
The processing up to this point is performed by the continuous processing apparatus shown in FIG. 10 (see FIGS. 5B and 10).

【0072】次に、上記の連続処理工程が終了した後
に、電熱炉に於いて、550℃−4時間の条件で熱処理
することにより、非晶質シリコン膜503aの結晶化を
行い、結晶質シリコン膜503bを成膜する。その後、
得られた結晶質シリコン膜503bの結晶性を改善させ
る為、結晶質シリコン膜503bに対しレーザー照射を
行う。当該レーザー照射により、結晶質シリコン膜50
3bの結晶性は大幅に改善される。本実施例では、パル
ス発振型のKrFエキシマレーザー(波長248nm)
を適用している。このエキシマレーザーは結晶質シリコ
ン膜503bの結晶性の改善のみでなく、Ni元素が非
常に移動し易い状態となる為、ゲッタリング源によるゲ
ッタリング効率の向上という作用も有している(図5
(B)参照)。
Next, after the above-described continuous processing step is completed, the amorphous silicon film 503a is crystallized by performing a heat treatment in an electric furnace at 550 ° C. for 4 hours. The film 503b is formed. afterwards,
Laser irradiation is performed on the crystalline silicon film 503b in order to improve the crystallinity of the obtained crystalline silicon film 503b. By the laser irradiation, the crystalline silicon film 50
The crystallinity of 3b is greatly improved. In this embodiment, a pulse oscillation type KrF excimer laser (wavelength: 248 nm)
Has been applied. This excimer laser not only improves the crystallinity of the crystalline silicon film 503b, but also has the effect of improving the gettering efficiency by the gettering source because the Ni element is in a state where it is very easy to move (FIG. 5).
(B)).

【0073】次に、通常のフォトリソグラフィ処理及び
ドライエッチング処理により、結晶質シリコン膜503
bをパターン形成し、TFTのチャネル領域及びソース
・ドレイン領域と成る半導体層504〜508を形成す
る。尚、半導体層504〜508の形成後、TFTのV
thを制御する為に、不純物元素(ボロンまたはリン)
のイオン注入であるチャネルドープを実施しても構わな
い(図6(A)参照)。
Next, the crystalline silicon film 503 is formed by ordinary photolithography and dry etching.
By patterning b, semiconductor layers 504 to 508 to be the channel region and the source / drain region of the TFT are formed. After the formation of the semiconductor layers 504 to 508, the V
Impurity element (boron or phosphorus) to control th
(See FIG. 6A).

【0074】次に、前記半導体層504〜508を覆う
様に、プラズマCVD法により膜厚100nmの酸化窒
化シリコン膜から成るゲート絶縁膜509を堆積する。
尚、ゲート絶縁膜509の堆積の際、半導体層504〜
508の表面は自然酸化膜(図示せず)で汚染されてい
る為、希釈フッ酸処理により除去する。その後、ゲート
絶縁膜509上にゲート電極材料である導電性膜をスパ
ッタ法又はCVD法により堆積する。此処で適用される
ゲート電極材料としては、後の不純物元素の活性化を兼
ねたゲッタリング用の熱処理温度(550〜650℃程
度)に耐え得る耐熱性材料が好ましい。耐熱性材料とし
ては、例えばTa(タンタル),Mo(モリブデン),
Ti(チタン),W(タングステン),Cr(クロム)
等の高融点金属、及び高融点金属とシリコンの化合物で
ある金属シリサイド、及びn型又はp型の導電型を有す
る多結晶シリコン等が挙げられる。尚、本実施例では、
膜厚400nmのW膜から成るゲート電極膜510をス
パッタ法により堆積した(図6(B)参照)。
Next, a gate insulating film 509 made of a 100-nm-thick silicon oxynitride film is deposited by a plasma CVD method so as to cover the semiconductor layers 504 to 508.
Note that when depositing the gate insulating film 509, the semiconductor layers 504 to 504 are formed.
Since the surface of 508 is contaminated with a natural oxide film (not shown), it is removed by dilute hydrofluoric acid treatment. After that, a conductive film serving as a gate electrode material is deposited over the gate insulating film 509 by a sputtering method or a CVD method. As the gate electrode material applied here, a heat-resistant material that can withstand a heat treatment temperature for gettering (about 550 to 650 ° C.) that also serves as activation of an impurity element later is preferable. Examples of the heat resistant material include Ta (tantalum), Mo (molybdenum),
Ti (titanium), W (tungsten), Cr (chromium)
And a metal silicide which is a compound of silicon and a high melting point metal, and polycrystalline silicon having n-type or p-type conductivity. In this embodiment,
A gate electrode film 510 made of a W film having a thickness of 400 nm was deposited by a sputtering method (see FIG. 6B).

【0075】上記構造の基板上に、ゲート電極形成用の
フォトリソグラフィ処理とドライエッチング処理を行う
ことにより、ゲート電極517〜520と保持容量用電
極521とソース配線として機能する電極522を形成
する。ドライエッチングの後、ゲート電極517〜52
0上にはドライエッチングのマスクであるレジストパタ
ーン511〜514が残膜し、同様に保持容量用電極5
21上にレジストパターン515とソース配線として機
能する電極522上にレジストパターン516が残膜し
ている。尚、ドライエッチングに伴い、下地の酸化窒化
シリコン膜から成るゲート絶縁膜509は膜減りによ
り、ゲート絶縁膜523の形状に変形している(図7
(A)参照)。
On the substrate having the above structure, gate electrodes 517 to 520, a storage capacitor electrode 521, and an electrode 522 functioning as a source wiring are formed by performing a photolithography process for forming a gate electrode and a dry etching process. After dry etching, the gate electrodes 517 to 52
The resist patterns 511 to 514, which are dry etching masks, are left on the substrate 0, and the storage capacitor electrodes 5 are similarly formed.
A resist pattern 515 is left on the resist pattern 515 and a resist pattern 516 is left on the electrode 522 functioning as a source wiring. Note that with the dry etching, the gate insulating film 509 made of the underlying silicon oxynitride film is deformed into a shape of the gate insulating film 523 due to the film thickness reduction (FIG. 7).
(A)).

【0076】次に、レジストパターン511〜516を
残した状態で、ゲート電極517〜520と保持容量用
電極521をマスクに、イオン注入装置を用いて、第1
のイオン注入処理であるn型不純物の低濃度イオン注入
を行う。イオン注入条件としては、n型不純物であるP
元素を用い、加速電圧が60〜100keVで、イオン
注入量が3×1012〜3×1013ions/cm2のイオン注入
条件で処理する。この第1のイオン注入処理により、ゲ
ート電極517〜520と保持容量用電極521の外側
に対応する半導体層504〜508に、n型不純物の低
濃度不純物領域(n−領域)529〜533が形成され
る。同時に、ゲート電極517〜520の真下には、T
FTのチャネルとして機能する実質的に真性な領域52
4〜527が形成される。また、保持容量用電極521
の真下の半導体層508には、当該領域がTFT形成領
域でなく、保持容量605の形成領域である為、容量形
成用電極の片側として機能する真性な領域528が形成
される(図7(A)参照)。
Next, in a state where the resist patterns 511 to 516 are left, the gate electrodes 517 to 520 and the storage capacitor electrode 521 are used as masks to form the first
The low-concentration ion implantation of the n-type impurity, which is the ion implantation process, is performed. The conditions for the ion implantation are as follows.
The treatment is performed using an element at an acceleration voltage of 60 to 100 keV and an ion implantation amount of 3 × 10 12 to 3 × 10 13 ions / cm 2 . By this first ion implantation process, low-concentration impurity regions (n-regions) 529 to 533 of n-type impurities are formed in the semiconductor layers 504 to 508 corresponding to the outside of the gate electrodes 517 to 520 and the storage capacitor electrode 521. Is done. At the same time, immediately below the gate electrodes 517 to 520, T
Substantially intrinsic region 52 functioning as a channel of FT
4 to 527 are formed. In addition, the storage capacitor electrode 521
Since the region is not a TFT formation region but a storage capacitance 605 formation region, an intrinsic region 528 functioning as one side of a capacitance formation electrode is formed in the semiconductor layer 508 directly below the semiconductor layer 508 (FIG. 7A )reference).

【0077】尚、上記の第1のイオン注入処理工程に於
いて、イオン注入なる技術用語が用いられている為、イ
オン注入の定義について明確にする。一般的には、質量
分離した不純物イオンを注入する場合にイオン注入と称
し、質量未分離の不純物イオンを注入する場合は、イオ
ンドープなる技術用語が使用されている。イオン注入も
イオンドープも不純物イオンを電気的に加速して打ち込
む点では同じであり、本明細書に於いて両者を区別して
記載する意味が余り認められない為、質量分離の有無に
関係なく、不純物イオンを電気的に加速して打ち込む技
術を広い意味でイオン注入と称している。
Since the technical term of ion implantation is used in the first ion implantation process, the definition of ion implantation will be clarified. In general, when implanting impurity ions separated by mass, the term is referred to as ion implantation, and when implanting impurity ions not separated by mass, a technical term of ion doping is used. Both the ion implantation and the ion doping are the same in that the impurity ions are electrically accelerated and implanted, and in the present specification, there is not much sense in distinguishing between the two, regardless of the presence or absence of mass separation. The technique of electrically accelerating and implanting impurity ions is called ion implantation in a broad sense.

【0078】次に、当該基板を専用の剥離液で洗浄する
ことにより、ドライエッチングのマスクとなったレジス
トパターン511〜516を除去する。除去した後、駆
動回路606に於けるnチャネル型TFT601,60
3と画素領域607に於ける画素TFT604をLDD
構造にする為、当該領域に存在するゲート電極517,
519〜520を被覆する様に、第2のイオン注入処理
のマスクとなるn+領域形成用のレジストパターン53
4〜536を形成する。そして、第2のイオン注入処理
である、n型不純物の高濃度イオン注入を行う。イオン
注入条件としては、n型不純物であるP元素を用い、加
速電圧が60〜100keVで、イオン注入量が1.7
×1015ions/cm2のイオン注入条件で処理する。当該イ
オン注入処理により、前記レジストパターン534〜5
36の外側領域に対応する半導体層504,506〜5
07にn型不純物の高濃度不純物領域(n+領域)53
7,539〜540が形成される。この高濃度不純物領
域(n+領域)537,539〜540の形成に伴い、
既に形成した低濃度不純物領域(n−領域)529,5
31〜532は、高濃度不純物領域(n+領域)53
7,539〜540と低濃度不純物領域(n−領域)5
42〜544に分離され、LDD構造となるソース領域
およびドレイン領域が形成される(図7(B)参照)。
Next, the resist pattern 511 to 516 used as a dry etching mask is removed by washing the substrate with a dedicated stripper. After the removal, the n-channel TFTs 601 and 60 in the drive circuit 606 are removed.
3 and the pixel TFT 604 in the pixel area 607 are LDD
In order to form a structure, the gate electrodes 517,
A resist pattern 53 for forming an n + region serving as a mask for the second ion implantation process so as to cover 519 to 520
4 to 536 are formed. Then, high-concentration ion implantation of n-type impurities, which is a second ion implantation process, is performed. As the ion implantation conditions, an element P which is an n-type impurity is used, the acceleration voltage is 60 to 100 keV, and the ion implantation amount is 1.7.
The treatment is performed under ion implantation conditions of × 10 15 ions / cm 2 . By the ion implantation, the resist patterns 534 to 5
Semiconductor layers 504, 506-5 corresponding to the outer region
In 07, a high-concentration impurity region (n + region) 53 of an n-type impurity is provided.
7, 539 to 540 are formed. With the formation of the high-concentration impurity regions (n + regions) 537, 539 to 540,
Low-concentration impurity regions (n-regions) 529, 5 already formed
31 to 532 are high-concentration impurity regions (n + regions) 53
7, 539 to 540 and a low concentration impurity region (n-region) 5
42 to 544, and a source region and a drain region having an LDD structure are formed (see FIG. 7B).

【0079】この際、LDD構造形成領域以外の領域で
ある駆動回路606のpチャネル型TFT602の領域
と画素領域607の保持容量605の領域に於いては、
ゲート電極518と保持容量用電極521をマスクに各
々イオン注入される為、ゲート電極518の外側領域に
対応する半導体層505にn型不純物の高濃度不純物領
域(n+領域)538が形成され、保持容量用電極52
1の外側領域に対応する半導体層508にもn型不純物
の高濃度不純物領域(n+領域)541が形成されてい
る(図7(B)参照)。
At this time, in the region other than the LDD structure forming region, the region of the p-channel TFT 602 of the driving circuit 606 and the region of the storage capacitor 605 of the pixel region 607,
Since ions are respectively implanted using the gate electrode 518 and the storage capacitor electrode 521 as masks, a high-concentration impurity region (n + region) 538 of an n-type impurity is formed in the semiconductor layer 505 corresponding to the outer region of the gate electrode 518. Capacitor electrode 52
A high-concentration impurity region (n + region) 541 of an n-type impurity is also formed in the semiconductor layer 508 corresponding to the outer region of the first region (see FIG. 7B).

【0080】次に、通常のフォトリソグラフィ処理によ
り、pチャネル型TFT602に対応する半導体層50
5の領域と保持容量605に対応する半導体層508の
領域を開口領域とするレジストパターン545〜547
を形成する。その後、前記レジストパターン545〜5
47をマスクに、イオン注入装置を用いて、第3のイオ
ン注入処理であるp型不純物の高濃度イオン注入を行
う。当該イオン注入処理により、pチャネル型TFT6
02に対応する半導体層505には、ゲート電極518
をマスクにp型不純物であるB元素がイオン注入され
る。この結果、ゲート電極518の外側領域に対応する
半導体層505に、p型の導電型を有する高濃度不純物
領域(p+領域)548が形成される。前記高濃度不純
物領域(p+領域)548には、既にn型不純物である
P元素がイオン注入されているが、B元素のイオン注入
量が2.5×1015atoms/cm2となる様に高濃度にイオ
ン注入される為、p型の導電型を有し、ソース・ドレイ
ン領域として機能する高濃度不純物領域(p+領域)5
48が形成される。また、保持容量605の形成領域に
於いても、保持容量用電極521の外側領域に対応する
半導体層508にp型の導電型を有する高濃度不純物領
域(p+領域)549が同様に形成される(図8(A)
参照)。
Next, the semiconductor layer 50 corresponding to the p-channel type TFT 602 is subjected to a normal photolithography process.
Pattern 545-547 having an opening in the region of semiconductor layer 508 corresponding to region 5 and storage capacitor 605
To form Then, the resist patterns 545-5
Using the ion implantation apparatus 47 as a mask, a high-concentration ion implantation of p-type impurities, which is a third ion implantation process, is performed. By the ion implantation process, the p-channel TFT 6
02 is formed on the semiconductor layer 505 corresponding to the gate electrode 518.
Is used as a mask to ion-implant a B element as a p-type impurity. As a result, a high-concentration impurity region (p + region) 548 having a p-type conductivity is formed in the semiconductor layer 505 corresponding to the region outside the gate electrode 518. The P element, which is an n-type impurity, has already been ion-implanted into the high-concentration impurity region (p + region) 548, but the ion implantation amount of the B element is set to 2.5 × 10 15 atoms / cm 2 . High concentration impurity region (p + region) 5 having p-type conductivity and functioning as a source / drain region because ions are implanted at a high concentration.
48 are formed. Also in the formation region of the storage capacitor 605, a high-concentration impurity region (p + region) 549 having a p-type conductivity is formed in the semiconductor layer 508 corresponding to the region outside the storage capacitor electrode 521. (FIG. 8 (A)
reference).

【0081】次に、前記レジストパターン545〜54
7を除去した後、膜厚150nmの酸化窒化シリコン膜
から成る第1の層間絶縁膜550をプラズマCVD法に
より堆積する。その後、半導体層504〜508に注入
された不純物元素(P元素とB元素)の熱活性化の為、
電熱炉に於いて、600℃−12時間の熱処理を行う。
当該熱処理は不純物元素の熱活性化処理の為に行うもの
であるが、チャネル領域として機能する実質的に真性な
領域524〜527及び容量形成用電極の片側として機
能する真性な領域528に存在するNi元素を前記不純
物元素によりゲッタリングする目的も兼ねている。尚、
前記熱活性化処理を第1の層間絶縁膜550の堆積前に
行っても良いが、ゲート電極等の配線材料の耐熱性が弱
い場合は、第1の層間絶縁膜550の堆積後に行う方が
好ましい。この後、半導体層504〜508のダングリ
ングボンドを終端させる為、410℃−1時間の水素化
処理を水素3%含有の窒素雰囲気中で行う(図8(B)
参照)。
Next, the resist patterns 545 to 54
After removing 7, a first interlayer insulating film 550 made of a 150-nm-thick silicon oxynitride film is deposited by a plasma CVD method. Then, in order to thermally activate the impurity elements (P element and B element) injected into the semiconductor layers 504 to 508,
In an electric furnace, heat treatment is performed at 600 ° C. for 12 hours.
The heat treatment is performed for thermal activation of the impurity element, and is present in the substantially intrinsic regions 524 to 527 functioning as channel regions and the intrinsic region 528 functioning as one side of the capacitor forming electrode. It also has the purpose of gettering the Ni element by the impurity element. still,
The thermal activation treatment may be performed before the deposition of the first interlayer insulating film 550. However, when the heat resistance of a wiring material such as a gate electrode is weak, it is better to perform the thermal activation treatment after the deposition of the first interlayer insulating film 550. preferable. Thereafter, in order to terminate dangling bonds in the semiconductor layers 504 to 508, hydrogenation treatment is performed at 410 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere containing 3% of hydrogen (FIG. 8B).
reference).

【0082】次に、前記第1の層間絶縁膜550の上
に、膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜から成る第2の層
間絶縁膜551を成膜する。この後、通常のフォトリソ
グラフィ処理とドライエッチング処理により、第2の層
間絶縁膜551と第1の層間絶縁膜550、更に下層膜
であるゲート絶縁膜523を貫通する様に、コンタクト
ホールを形成する。この際、コンタクトホールは、ソー
ス配線として機能する電極522及び高濃度不純物領域
537、539〜540、548〜549と接続する様
に形成される(図9(A)参照)。
Next, a second interlayer insulating film 551 made of an acrylic resin film having a thickness of 1.6 μm is formed on the first interlayer insulating film 550. Thereafter, a contact hole is formed by a normal photolithography process and a dry etching process so as to penetrate the second interlayer insulating film 551, the first interlayer insulating film 550, and the gate insulating film 523 as a lower layer film. . At this time, the contact hole is formed so as to be connected to the electrode 522 functioning as a source wiring and the high-concentration impurity regions 537, 539 to 540, and 548 to 549 (see FIG. 9A).

【0083】次に、駆動回路606の高濃度不純物領域
537、539、548と電気的に接続する様に、導電
性の金属配線552〜557を形成する。また、画素領
域607の接続電極558、560〜561とゲート配
線559を同じ導電性材料で形成する。本実施例では、
金属配線552〜557、接続電極558、560〜5
61及びゲート配線559の構成材料として、膜厚50
nmのTi膜と膜厚500nmのAl−Ti合金膜の積
層膜を適用している。そして、接続電極558は、不純
物領域540とソース配線として機能する電極522と
を電気的に接続する様に形成されている。接続電極56
0は、画素TFT604の不純物領域540と電気的に
接続する様に形成されており、接続電極561は保持容
量605の不純物領域549と電気的に接続する様に形
成されている。また、ゲート配線559は、画素TFT
604の複数のゲート電極520を電気的に接続する様
に形成されている。その後、膜厚80〜120nmのI
TO(Indium-Ti-Oxide)等の透明導電膜を堆積した
後、フォトリソグラフィ処理とエッチング処理により、
画素電極562を形成する。画素電極562は、接続電
極560を介して、画素TFT604のソース・ドレイ
ン領域である不純物領域540と電気的に接続されてお
り、更に接続電極561を介して、保持容量605の不
純物領域549とも電気的に接続されている(図9
(B)参照)。
Next, conductive metal wirings 552 to 557 are formed so as to be electrically connected to the high-concentration impurity regions 537, 539, and 548 of the driver circuit 606. Further, the connection electrodes 558 and 560 to 561 in the pixel region 607 and the gate wiring 559 are formed using the same conductive material. In this embodiment,
Metal wirings 552-557, connection electrodes 558, 560-5
61 and the gate wiring 559 as a constituent material.
A laminated film of a Ti film having a thickness of 500 nm and an Al—Ti alloy film having a thickness of 500 nm is applied. The connection electrode 558 is formed so as to electrically connect the impurity region 540 and the electrode 522 functioning as a source wiring. Connection electrode 56
0 is formed so as to be electrically connected to the impurity region 540 of the pixel TFT 604, and the connection electrode 561 is formed so as to be electrically connected to the impurity region 549 of the storage capacitor 605. The gate wiring 559 is a pixel TFT.
604 are formed so as to electrically connect the plurality of gate electrodes 520. Then, the I-layer having a thickness of 80 to 120 nm is formed.
After depositing a transparent conductive film such as TO (Indium-Ti-Oxide), by photolithography and etching,
The pixel electrode 562 is formed. The pixel electrode 562 is electrically connected to the impurity region 540 which is a source / drain region of the pixel TFT 604 via the connection electrode 560, and is also electrically connected to the impurity region 549 of the storage capacitor 605 via the connection electrode 561. (Fig. 9
(B)).

【0084】此処から先は、連続処理装置の構成につい
て図2,10に基づき記載する。図10は、上記工程の
連続処理が可能な製造装置の概略図(平面図)である。
当該製造装置は、複数の処理用基板701を収納可能
(通常:20枚程度収納)なローダー側キャリア702
と、基板を処理する為の複数の処理ユニット703〜7
09、712と、処理中の基板を一時収納し、隣接した
ユニットに受け渡す為のバッファ710〜711と、処
理済基板714を収納可能なアンローダー側キャリア7
15と、基板を搬送する為の基板搬送ユニット(図示せ
ず)とから成っており、ローダー側キャリア702に収
納された処理用基板701が基板搬送ユニット(図示せ
ず)により図中の矢印(→)で示した方向に1枚ずつ順
次搬送され、各処理ユニット703〜709、712で
処理される構成になっている。尚、前記処理ユニット
は、非晶質シリコン膜503aの表面の自然酸化膜(図
示せず)を除去する為の酸化膜除去ユニット703と、
自然酸化膜除去後の基板表面を水洗する為の水洗ユニッ
ト704と、水洗後の基板表面を乾燥する為の乾燥ユニ
ット705と、非晶質シリコン膜503aの表面を酸化
する為の酸化ユニット706と、酸化処理後の基板を乾
燥する為の乾燥ユニット707と、非晶質シリコン膜5
03a(厳密には極薄のシリコン酸化膜:図示せず)の
表面に触媒元素溶液であるNi水溶液を添加処理する為
の添加ユニット708と、Ni水溶液の添加処理後の基
板を乾燥する為の乾燥ユニット709と、非晶質シリコ
ン膜503a中の含有水素を脱水素化処理する為の脱水
素化ユニット712とで構成されている(図10参
照)。
Hereafter, the configuration of the continuous processing apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic view (plan view) of a manufacturing apparatus capable of continuous processing of the above steps.
The manufacturing apparatus includes a loader-side carrier 702 capable of storing a plurality of processing substrates 701 (usually, storing about 20 substrates).
And a plurality of processing units 703 to 7 for processing the substrate
09, 712, buffers 710-711 for temporarily storing the substrate being processed and transferred to an adjacent unit, and an unloader-side carrier 7 for storing the processed substrate 714.
15 and a substrate transport unit (not shown) for transporting the substrate, and the processing substrate 701 stored in the loader-side carrier 702 is moved by the substrate transport unit (not shown) by an arrow in the figure. The sheets are sequentially conveyed one by one in the direction indicated by (→) and processed by the processing units 703 to 709 and 712. The processing unit includes an oxide film removing unit 703 for removing a natural oxide film (not shown) on the surface of the amorphous silicon film 503a;
A washing unit 704 for washing the surface of the substrate after removing the natural oxide film, a drying unit 705 for drying the surface of the substrate after washing, and an oxidation unit 706 for oxidizing the surface of the amorphous silicon film 503a. A drying unit 707 for drying the substrate after the oxidation treatment, and an amorphous silicon film 5
03a (strictly, an ultra-thin silicon oxide film: not shown), an addition unit 708 for adding a Ni aqueous solution as a catalyst element solution, and a drying unit for drying the substrate after the Ni aqueous solution is added. It comprises a drying unit 709 and a dehydrogenation unit 712 for dehydrogenating hydrogen contained in the amorphous silicon film 503a (see FIG. 10).

【0085】先ず、触媒元素溶液の添加前処理工程(非
晶質シリコン膜の希釈フッ酸処理工程→非晶質シリコン
膜の酸化工程)に適用される処理ユニットについて、詳
細に説明する。酸化膜除去ユニット703は、非晶質シ
リコン膜503aの表面に存在する自然酸化膜(図示せ
ず)を除去する為の処理ユニットで、当該処理ユニット
の上方に設置されているシャワーノズル(図示せず)か
ら希釈フッ酸が基板上に供給されることにより処理され
る構成になっている。水洗ユニット704は、基板表面
に付着している希釈フッ酸を水洗する為の処理ユニット
で、当該ユニットの上方に設置されているシャワーノズ
ル(図示せず)から純水が基板上に供給されることによ
り水洗処理される構成になっている。乾燥ユニット70
5は水洗後の基板を乾燥する為の処理ユニットで、エア
ーナイフ方式が使用されている。酸化ユニット706
は、非晶質シリコン膜503aの表面を酸化する為の処
理ユニットで、ディップ式処理法によりオゾン水又は過
酸化水素水で酸化処理される構成になっている。乾燥ユ
ニット707は、オゾン水又は過酸化水素水で酸化処理
した後の基板を乾燥する為の処理ユニットで、エアーナ
イフ方式が使用されている(図10参照)。
First, the processing unit applied to the pretreatment step of adding the catalyst element solution (the step of diluting hydrofluoric acid of the amorphous silicon film → the step of oxidizing the amorphous silicon film) will be described in detail. The oxide film removing unit 703 is a processing unit for removing a natural oxide film (not shown) existing on the surface of the amorphous silicon film 503a, and a shower nozzle (not shown) installed above the processing unit. ) Is processed by supplying diluted hydrofluoric acid onto the substrate. The water washing unit 704 is a processing unit for washing dilute hydrofluoric acid adhering to the substrate surface with water, and pure water is supplied onto the substrate from a shower nozzle (not shown) provided above the unit. As a result, a washing process is performed. Drying unit 70
Reference numeral 5 denotes a processing unit for drying the substrate after washing with water, which uses an air knife method. Oxidation unit 706
Is a processing unit for oxidizing the surface of the amorphous silicon film 503a, and is configured to be oxidized with ozone water or hydrogen peroxide by a dipping method. The drying unit 707 is a processing unit for drying the substrate after being oxidized with ozone water or hydrogen peroxide water, and uses an air knife method (see FIG. 10).

【0086】此処では、Ni水溶液の添加工程に適用さ
れる処理ユニットについて、詳細に説明する。添加ユニ
ット708は、非晶質シリコン膜503a(厳密には極
薄のシリコン酸化膜:図示せず)の表面に触媒元素溶液
を添加処理する為の処理ユニットで、Ni化合物である
ニッケル酢酸塩を純水に溶解し、重量換算で10ppm
の濃度に調整したNi水溶液が、触媒元素溶液として使
用されている。当該添加ユニット708には、図2に示
した各添加処理法(ロール式処理法,枚葉方式のディッ
プ式処理法,スプレー式処理法)の何れか1つの添加機
構が設置されており、効率的にNi水溶液が基板上に添
加される構成になっている。乾燥ユニット709はNi
水溶液添加後の基板を乾燥する為の処理ユニットで、エ
アーナイフ方式が使用されている(図2、図10参
照)。
Here, a processing unit applied to the step of adding the Ni aqueous solution will be described in detail. The addition unit 708 is a processing unit for adding a catalyst element solution to the surface of the amorphous silicon film 503a (strictly, an ultra-thin silicon oxide film: not shown). Dissolve in pure water, 10ppm by weight
The Ni aqueous solution adjusted to the concentration of is used as the catalyst element solution. The addition unit 708 is provided with any one of the addition mechanisms shown in FIG. 2 (roll processing method, single-wafer dipping processing method, spray processing method), and has a high efficiency. The structure is such that a Ni aqueous solution is added to the substrate. The drying unit 709 is Ni
An air knife system is used in a processing unit for drying the substrate after the addition of the aqueous solution (see FIGS. 2 and 10).

【0087】此処では、脱水素化工程に適用される処理
ユニットについて、詳細に説明する。脱水素化ユニット
712は非晶質シリコン膜503a中の含有水素を5at
om%以下に制御する為に脱水素化処理する処理ユニット
で、窒素雰囲気中で450℃に温調された8個のホット
プレート713上に連続的に基板が搬送されることで処
理される。従来、脱水素化工程は電熱炉内で450℃−
1時間の処理条件で処理されている為、当該脱水素化ユ
ニット712に於いても、8個のホットプレート713
により、基板1枚当たり合計1時間程度(各ホットプレ
ート713当たり、1/8の処理時間)は処理される構
成になっている。本実施例では、ホットプレート713
のみで熱処理し、脱水素化工程を処理する構成となって
いるが、熱処理効率の向上の為に、各ホットプレート7
13の上方にランプアニール用のハロゲンランプを付設
した構成としても構わない。また、熱処理効率の向上の
為に、基板搬送ユニットを付設した横型の電熱炉を設置
し、基板が当該電熱炉内を1枚ずつ通過することにより
熱処理する構成としても構わない。この場合は、熱処理
温度と処理時間を適切に調整することにより、脱水素化
工程のみでなく熱結晶化工程までも処理可能と考えられ
る(図10参照)。
Here, the processing unit applied to the dehydrogenation step will be described in detail. The dehydrogenation unit 712 removes hydrogen contained in the amorphous silicon film 503a by 5 at.
In a processing unit that performs a dehydrogenation process in order to control the temperature to om% or less, the substrate is continuously transferred onto eight hot plates 713 controlled at 450 ° C. in a nitrogen atmosphere. Conventionally, the dehydrogenation process was performed at 450 ° C in an electric furnace.
Since the processing is performed under the processing condition of 1 hour, the eight hot plates 713 are also used in the dehydrogenation unit 712.
Accordingly, the processing is performed for about one hour in total per substrate (one-eighth processing time for each hot plate 713). In this embodiment, the hot plate 713
Although only the heat treatment is performed by using only the hot plate 7 in order to improve the heat treatment efficiency.
A configuration may be adopted in which a halogen lamp for lamp annealing is additionally provided above 13. In order to improve the heat treatment efficiency, a horizontal electric heating furnace provided with a substrate transfer unit may be provided, and the heat treatment may be performed by passing the substrates one by one through the electric heating furnace. In this case, it is considered that not only the dehydrogenation step but also the thermal crystallization step can be performed by appropriately adjusting the heat treatment temperature and the treatment time (see FIG. 10).

【0088】本実施例に示す様に、LDD構造のnチャ
ネル型TFTとシングルドレイン構造のpチャネル型T
FTを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製
造工程に於いて、専用の連続処理装置を使用することに
より、触媒元素溶液の添加前処理工程(非晶質シリコン
膜の希釈フッ酸処理工程→非晶質シリコン膜の酸化工
程)→触媒元素溶液(Ni水溶液)の添加工程→脱水素
工程を連続処理することが可能である。当該連続処理装
置の触媒元素溶液の添加ユニットに於いては、ロール式
処理法又は枚葉方式のディップ式処理法又はスプレー式
(シャワー式でも可)処理法の処理ユニットが設置され
ている為、従来のスピン処理法の様に、基板上に触媒元
素溶液を液盛りすることがなく、触媒元素溶液の使用量
削減に有効である。また、前記添加ユニットにスピンモ
ーター及びスピン速度調整機構等から成る基板スピン手
段を設ける必要がない為、基板の大型化に対しても、装
置価格的に有利である。連続処理装置で上記一連の処理
工程を処理することにより、これ以外に以下の特有の効
果を挙げることができる。
As shown in this embodiment, an n-channel TFT having an LDD structure and a p-channel TFT having a single drain structure are used.
In the manufacturing process of an active matrix type liquid crystal display device having an FT, a process for adding a catalyst element solution is performed by using a dedicated continuous processing device (a process of diluting hydrofluoric acid for an amorphous silicon film → amorphous silicon film). (A step of oxidizing a porous silicon film) → a step of adding a catalyst element solution (aqueous Ni solution) → a step of dehydrogenation. In the unit for adding the catalyst element solution of the continuous treatment apparatus, a treatment unit of a roll treatment method, a single-wafer treatment dipping treatment method, or a spray treatment method (also a shower treatment method) is installed. Unlike the conventional spin treatment method, the catalyst element solution is not filled on the substrate, which is effective for reducing the amount of the catalyst element solution used. Further, since it is not necessary to provide a substrate spin means including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism in the addition unit, the apparatus is advantageous in terms of the apparatus cost even when the substrate is enlarged. By processing the above series of processing steps by the continuous processing apparatus, the following unique effects can be obtained.

【0089】連続処理装置により前記一連の処理工程を
連続処理できる為、タクトタイムが短くなり、生産性の
向上に有効である。また、当該連続処理装置に於いて
は、基板を1軸方向に搬送する構成となっている為、横
方向(搬送方向と垂直な方向)の均一性を確保するだけ
で、基板全体の均一性の確保が容易となり、均一性の確
保の点で有利である。また、当該連続処理装置に横型の
電熱炉を付設することにより、非晶質シリコン膜の熱結
晶化工程までを連続処理可能となる為、更なる生産性の
向上を図ることが可能である 。
Since the above series of processing steps can be continuously processed by the continuous processing apparatus, the tact time is shortened, which is effective for improving the productivity. Further, in the continuous processing apparatus, since the substrate is transported in one axis direction, the uniformity of the entire substrate can be obtained only by securing the uniformity in the lateral direction (the direction perpendicular to the transport direction). Can be easily secured, which is advantageous in terms of securing uniformity. Further, by adding a horizontal electric heating furnace to the continuous processing apparatus, continuous processing up to the thermal crystallization step of the amorphous silicon film can be performed continuously, so that it is possible to further improve productivity.

【0090】〔実施例2〕本発明は、シリコンを含む結
晶質半導体膜の作製方法に関するものであり、様々なア
クティブマトリクス型液晶表示装置の製造に本発明を適
用することが可能である。従って、本発明は、様々な分
野のアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込んだ
電子機器の製造に適用可能であり、此処では電子機器の
具体例を図14〜16に基づき記載する。尚、電子機器
としては、ビデオカメラとデジタルカメラとプロジェク
ター(リア型またはフロント型)とヘッドマウントディ
スプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)とゲーム機とパー
ソナルコンピュータと携帯情報端末(モバイルコンピュ
ータ,携帯電話,電子書籍等)等が挙げられる。
Embodiment 2 The present invention relates to a method for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon, and can be applied to the manufacture of various active matrix type liquid crystal display devices. Therefore, the present invention is applicable to the manufacture of electronic devices incorporating active matrix type liquid crystal display devices in various fields. Here, specific examples of the electronic devices will be described with reference to FIGS. The electronic devices include a video camera, a digital camera, a projector (rear or front type), a head mounted display (goggle type display), a game machine, a personal computer, and a portable information terminal (mobile computer, mobile phone, electronic book, etc.). ) And the like.

【0091】図14(A)は、本体2001と映像入力
部2002と表示装置2003とキーボード2004で
構成されたパーソナルコンピューターである。本発明を
表示装置2003及び他の回路に適用することができ
る。
FIG. 14A shows a personal computer including a main body 2001, a video input unit 2002, a display device 2003, and a keyboard 2004. The present invention can be applied to the display device 2003 and other circuits.

【0092】図14(B)はビデオカメラであり、本体
2101と表示装置2102と音声入力部2103と操
作スイッチ2104とバッテリー2105と受像部21
06で構成される。本発明を表示装置2102及び他の
回路に適用することができる。
FIG. 14B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, an audio input unit 2103, an operation switch 2104, a battery 2105, and an image receiving unit 21.
06. The present invention can be applied to the display device 2102 and other circuits.

【0093】図14(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201とカメラ部
2202と受像部2203と操作スイッチ2204と表
示装置2205で構成される。本発明を表示装置220
5及び他の回路に適用することができる。
FIG. 14C shows a mobile computer (mobile computer), which comprises a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. Display device 220 of the present invention
5 and other circuits.

【0094】図14(D)はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体2301と表示装置2302とアーム部23
03で構成される。本発明を表示装置2302及び他の
回路に適用することができる。
FIG. 14D shows a goggle type display, which comprises a main body 2301, a display device 2302, and an arm 23.
03. The present invention can be applied to the display device 2302 and other circuits.

【0095】図14(E)はプログラムを記録した記録
媒体(以下、記録媒体と略記)に用いるプレーヤーであ
り、本体2401と表示装置2402とスピーカー部2
403と記録媒体2404と操作スイッチ2405で構
成される。尚、この装置は記録媒体としてDVD及びC
D等が用いられ、音楽鑑賞またはゲームまたはインター
ネットに利用可能である。本発明を表示装置2402及
び他の回路に適用することができる。
FIG. 14E shows a player used for a recording medium (hereinafter, abbreviated as a recording medium) on which a program is recorded.
403, a recording medium 2404, and operation switches 2405. This device uses DVD and C as recording media.
D or the like is used and can be used for music appreciation, games, or the Internet. The present invention can be applied to the display device 2402 and other circuits.

【0096】図14(F)は携帯電話であり、表示用パ
ネル2501と操作用パネル2502と接続部2503
と表示部2504と音声出力部2505と操作キー25
06と電源スイッチ2507と音声入力部2508とア
ンテナ2509で構成される。表示用パネル2501と
操作用パネル2502は、接続部2503で接続されて
いる。表示用パネル2501の表示部2504が設置さ
れている面と操作用パネル2502の操作キー2506
が設置されている面との角度θは、接続部2503に於
いて任意に変えることができる。本発明を表示部250
4に適用することができる。
FIG. 14F shows a mobile phone, which includes a display panel 2501, an operation panel 2502, and a connection portion 2503.
, Display unit 2504, audio output unit 2505, and operation keys 25
06, a power switch 2507, an audio input unit 2508, and an antenna 2509. The display panel 2501 and the operation panel 2502 are connected by a connection portion 2503. The surface of display panel 2501 on which display portion 2504 is installed and operation keys 2506 of operation panel 2502
Can be arbitrarily changed at the connection portion 2503. Display unit 250 of the present invention
4 can be applied.

【0097】図15(A)はフロント型プロジェクター
であり、光源光学系及び表示装置2601とスクリーン
2602で構成される。本発明を表示装置2601及び
他の回路に適用することができる。
FIG. 15A shows a front type projector, which comprises a light source optical system and display device 2601 and a screen 2602. The present invention can be applied to the display device 2601 and other circuits.

【0098】図15(B)はリア型プロジェクターであ
り、本体2701と光源光学系及び表示装置2702と
ミラー2703〜2704とスクリーン2705で構成
される。本発明を表示装置2702及び他の回路に適用
することができる。
FIG. 15B shows a rear type projector, which comprises a main body 2701, a light source optical system, a display device 2702, mirrors 2703 to 2704, and a screen 2705. The present invention can be applied to the display device 2702 and other circuits.

【0099】尚、図15(C)は、図15(A)の光源
光学系及び表示装置2601と図15(B)の光源光学
系及び表示装置2702に於ける構造の一例を示した図
である。光源光学系及び表示装置2601、2702
は、光源光学系2801とミラー2802,2804〜
2806とダイクロイックミラー2803と光学系28
07と表示装置2808と位相差板2809と投射光学
系2810で構成される。投射光学系2810は、投射
レンズを備えた複数の光学レンズで構成される。この構
成は、表示装置2808を3個使用している為、三板式
と呼ばれている。また同図の矢印で示した光路に於い
て、実施者は光学レンズ及び偏光機能を有するフィルム
または位相差を調整する為のフィルムまたはIRフィル
ム等を適宜に設けても良い。
FIG. 15C is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system and display device 2601 of FIG. 15A and the light source optical system and display device 2702 of FIG. is there. Light source optical system and display device 2601, 2702
Are light source optical system 2801 and mirrors 2802, 2804-
2806, dichroic mirror 2803, and optical system 28
07, a display device 2808, a phase difference plate 2809, and a projection optical system 2810. The projection optical system 2810 includes a plurality of optical lenses provided with a projection lens. This configuration is called a three-plate type because three display devices 2808 are used. In the optical path indicated by the arrow in the figure, the practitioner may appropriately provide an optical lens and a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, or the like.

【0100】また、図15(D)は、図15(C)に於
ける光源光学系2801の構造の一例を示した図であ
る。本実施例に於いては、光源光学系2801はリフレ
クター2811と光源2812とレンズアレイ281
3、2814と偏光変換素子2815と集光レンズ28
16で構成される。尚、同図に示した光源光学系は一例
であり、この構成に限定されない。例えば、実施者は光
源光学系に光学レンズ及び偏光機能を有するフィルムま
たは位相差を調整するフィルムまたはIRフィルム等を
適宜に設けても良い。
FIG. 15D is a diagram showing an example of the structure of the light source optical system 2801 in FIG. 15C. In this embodiment, the light source optical system 2801 includes a reflector 2811, a light source 2812, and a lens array 281.
3, 2814, polarization conversion element 2815, and condenser lens 28
16. Note that the light source optical system shown in the figure is an example, and is not limited to this configuration. For example, the practitioner may appropriately provide an optical lens and a film having a polarizing function, a film for adjusting a phase difference, an IR film, or the like in the light source optical system.

【0101】次の図16(A)は、単板式の例を示した
ものである。同図に示した光源光学系及び表示装置は、
光源光学系2901と表示装置2902と投射光学系2
903と位相差板2904で構成される。投射光学系2
903は、投射レンズを備えた複数の光学レンズで構成
される。同図に示した光源光学系及び表示装置は、図1
5(A)と図15(B)の光源光学系及び表示装置26
01、2702に適用できる。また、光源光学系290
1は、図15(D)に示した光源光学系を用いれば良
い。尚、表示装置2902にはカラーフィルター(図示
しない)が設けられており、表示映像をカラー化してい
る。
FIG. 16A shows an example of a single-plate type. The light source optical system and the display device shown in FIG.
Light source optical system 2901, display device 2902, and projection optical system 2
903 and a phase difference plate 2904. Projection optical system 2
Reference numeral 903 includes a plurality of optical lenses including a projection lens. The light source optical system and the display device shown in FIG.
5A and the light source optical system and display device 26 shown in FIG.
01, 2702. Further, the light source optical system 290
1 may use the light source optical system shown in FIG. Note that the display device 2902 is provided with a color filter (not shown) to color the displayed image.

【0102】また、図16(B)に示した光源光学系及
び表示装置は図16(A)の応用例であり、カラーフィ
ルターを設ける代わりに、RGBの回転カラーフィルタ
ー円板2905を用いて表示映像をカラー化している。
同図に示した光源光学系及び表示装置は、図15(A)
と図15(B)の光源光学系及び表示装置2601、2
702に適用できる。
The light source optical system and the display device shown in FIG. 16B are an application example of FIG. 16A, and display is performed by using an RGB rotating color filter disk 2905 instead of providing a color filter. The video is colorized.
The light source optical system and the display device shown in FIG.
And the light source optical system and display device 2601, 2 shown in FIG.
702.

【0103】また、図16(C)に示した光源光学系及
び表示装置は、カラーフィルターレス単板式と呼ばれて
いる。この方式は、表示装置2916にマイクロレンズ
アレイ2915を設け、ダイクロイックミラー(緑)2
912とダイクロイックミラー(赤)2913とダイク
ロイックミラー(青)2914を用いて表示映像をカラ
ー化している。投射光学系2917は、投射レンズを備
えた複数の光学レンズで構成される。同図に示した光源
光学系及び表示装置は、図15(A)と図15(B)の
光源光学系及び表示装置2601,2702に適用でき
る。また、光源光学系2911としては、光源の他に結
合レンズ及びコリメーターレンズを用いた光学系を用い
れば良い。
The light source optical system and the display device shown in FIG. 16C are called a color filterless single plate type. In this method, a microlens array 2915 is provided on a display device 2916, and a dichroic mirror (green) 2
A display image is colored using 912, a dichroic mirror (red) 2913, and a dichroic mirror (blue) 2914. The projection optical system 2917 includes a plurality of optical lenses provided with a projection lens. 15A and 15B can be applied to the light source optical system and the display devices 2601 and 702 shown in FIGS. As the light source optical system 2911, an optical system using a coupling lens and a collimator lens in addition to the light source may be used.

【0104】以上の様に、本発明の結晶質半導体膜の作
製方法は、その適用範囲が極めて広く、本発明は、様々
な分野のアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込
んだ電子機器の製造に適用可能である。
As described above, the method for manufacturing a crystalline semiconductor film of the present invention has an extremely wide range of application, and the present invention is applicable to the manufacture of electronic equipment incorporating active matrix type liquid crystal display devices in various fields. It is possible.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明は、シリコンを含む結晶質半導体
膜の作製方法に関し、特にスピン処理法に代わる触媒元
素溶液の添加法に関するもので、以下の効果を有してい
る。スピン処理法に代わる触媒元素溶液の添加法である
ロール式処理法及び枚葉方式のディップ式処理法及びス
プレー(シャワー)式処理法に於いては、従来のスピン
処理法の様に、基板上に触媒元素溶液を液盛りすること
がない為、触媒元素溶液の使用量削減に有効である。ま
た、凸版部を有する印刷ロールを備えたロール式処理法
の場合、非晶質シリコン膜の特定の領域に選択的に触媒
元素溶液を添加できる為、更なる触媒元素溶液の使用量
削減に有効である。また、前記各処理法の製造装置に於
いては、スピンモーター及びスピン速度調整機構等から
成る基板スピン手段を設ける必要がない為、基板の大型
化に対しても、装置価格的に有利である。
The present invention relates to a method for manufacturing a crystalline semiconductor film containing silicon, and more particularly to a method for adding a catalyst element solution instead of a spin treatment method, and has the following effects. In the case of the roll processing method, the single-wafer processing dip processing method and the spray (shower) processing method, which are addition methods of the catalyst element solution instead of the spin processing method, the substrate is treated on the substrate like the conventional spin processing method. This is effective in reducing the amount of the catalyst element solution to be used because the catalyst element solution is not filled in the first step. Further, in the case of a roll processing method including a printing roll having a relief portion, the catalyst element solution can be selectively added to a specific region of the amorphous silicon film, which is effective in further reducing the amount of the catalyst element solution used. It is. In addition, in the manufacturing apparatus of each of the above-described processing methods, it is not necessary to provide a substrate spin unit including a spin motor and a spin speed adjusting mechanism, so that the apparatus is advantageous in terms of the apparatus cost even for a large-sized substrate. .

【0106】更に、連続処理装置で触媒元素溶液の添加
前処理工程(非晶質シリコン膜の希釈フッ酸処理工程→
非晶質シリコン膜の酸化工程)→触媒元素溶液の添加工
程→脱水素工程を連続処理することで、以下の特有の効
果を挙げることができる。連続処理装置により前記一連
の処理工程を連続処理できる為、タクトタイムが短くな
り、生産性の向上に有効である。また、当該連続処理装
置に於いては、基板を1軸方向に搬送する構成となって
いる為、横方向(搬送方向と垂直な方向)の均一性を確
保するだけで、基板全体の均一性の確保が容易となり、
均一性の確保の点で有利である。また、当該連続処理装
置に横型の電熱炉を付設することにより、非晶質シリコ
ン膜の熱結晶化工程までを連続処理可能となる為、更な
る生産性の向上を図ることが可能である。
Further, in a continuous processing apparatus, a pretreatment step of adding a catalyst element solution (a dilute hydrofluoric acid treatment step of an amorphous silicon film →
The following specific effects can be obtained by continuously processing the step of oxidizing the amorphous silicon film) → the step of adding the catalyst element solution → the step of dehydrogenation. Since the series of processing steps can be continuously processed by the continuous processing apparatus, the tact time is shortened, which is effective in improving productivity. Further, in the continuous processing apparatus, since the substrate is transported in one axis direction, the uniformity of the entire substrate can be obtained only by securing the uniformity in the lateral direction (the direction perpendicular to the transport direction). Is easy to secure,
This is advantageous in securing uniformity. Further, by adding a horizontal electric heating furnace to the continuous processing apparatus, continuous processing up to the thermal crystallization step of the amorphous silicon film can be performed continuously, so that productivity can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 結晶質シリコン膜の作成工程(縦成長法の場
合)を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a step of forming a crystalline silicon film (in the case of a vertical growth method).

【図2】 ロール式処理法とディップ式処理法とスプレ
ー式処理法を示す概略図(側面図)である。
FIG. 2 is a schematic view (side view) showing a roll-type processing method, a dip-type processing method, and a spray-type processing method.

【図3】 結晶質シリコン膜の作製工程(特定の領域の
みを縦成長する場合)を示す基板断面図及び平面図であ
る。
FIGS. 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view of a substrate, respectively, illustrating a step of manufacturing a crystalline silicon film (when only a specific region is vertically grown).

【図4】 結晶質シリコン膜の作成工程(横成長法の場
合)を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a crystalline silicon film (in the case of a lateral growth method).

【図5】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the active matrix type liquid crystal display device.

【図6】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
工程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the active matrix liquid crystal display device.

【図7】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the active matrix liquid crystal display device.

【図8】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the active matrix liquid crystal display device.

【図9】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the active matrix liquid crystal display device.

【図10】 連続処理装置の概略図(平面図)である。FIG. 10 is a schematic diagram (plan view) of a continuous processing apparatus.

【図11】 ロール式処理装置の概略図(側面図)であ
る。
FIG. 11 is a schematic view (side view) of a roll type processing apparatus.

【図12】 枚葉方式のディップ式処理装置の概略図
(側面図)である。
FIG. 12 is a schematic diagram (side view) of a single-wafer dip processing apparatus.

【図13】 スプレー式処理装置の概略図(側面図)で
ある。
FIG. 13 is a schematic view (side view) of a spray processing apparatus.

【図14】 液晶表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す装置概略図である。
FIG. 14 is a schematic view of an example of an electronic apparatus incorporating a liquid crystal display device.

【図15】 液晶表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す装置概略図である。
FIG. 15 is a schematic view showing an example of an electronic apparatus incorporating a liquid crystal display device.

【図16】 液晶表示装置を組み込んだ電子機器の例を
示す装置概略図である。
FIG. 16 is a schematic view showing an example of an electronic apparatus incorporating a liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 :ガラス基板 102 :非晶質シリコン膜 103 :自然酸化膜 104 :シリコン酸化膜 105 :Ni含有層 106 :結晶質シリコン膜 201 :ディスペンスユニット 202 :アニロックスロール 203 :ドクタブレード 204 :印刷ロール 205 :駆動ステージ 206 :Ni水溶液 207 :処理槽 208 :Ni水溶液 209 :基板保持アーム 210 :処理ステージ 211 :スプレーノズル 212 :ミスト状のNi水溶液 301 :ガラス基板 302 :非晶質シリコン膜 303 :シリコン酸化膜 304 :Ni水溶液 305 :添加領域 306 :非添加領域 307 :非添加領域 308 :Ni含有層 309 :結晶質シリコン膜 310 :非晶質シリコン膜 401 :ガラス基板 402 :非晶質シリコン膜 403 :自然酸化膜 404 :マスク絶縁膜(シリコン酸化膜) 405 :開口領域 406 :シリコン酸化膜 407 :Ni水溶液 408 :Ni含有層 409 :結晶質シリコン膜 501 :ガラス基板 502 :下地膜 502a:第1層目の酸化窒化シリコン膜 502b:第2層目の酸化窒化シリコン膜 503a:非晶質シリコン膜 503b:結晶質シリコン膜 504 〜 508:半導体層 509 :ゲート絶縁膜(酸化窒化シリコン膜) 510 :ゲート電極膜(W膜) 511 〜 516:レジストパターン(ゲート電極及び他の電
極形成用) 517 〜 520:ゲート電極 521 :保持容量用電極 522 :電極(ソース配線として機能) 523 :ゲート絶縁膜(ゲート電極ドライエッチング後) 524 〜 527:実質的に真性な領域(チャネル領域として
機能) 528 :真性な領域(容量形成用電極の片側として機能) 529 〜 533:n型不純物の低濃度不純物領域(n−領
域) 534 〜 536:レジストパターン(n+領域形成用) 537 〜 541:n型不純物の高濃度不純物領域(n+領
域) 542 〜 544:n型不純物の低濃度不純物領域(n−領
域) 545 〜 547:レジストパターン(p+領域形成用) 548 :p導電型の高濃度不純物領域(p+領域)(ソー
ス・ドレイン領域として機能) 549 :p導電型の高濃度不純物領域(p+領域)(容量
形成用電極の片側として機能) 550 :第1の層間絶縁膜(酸化窒化シリコン膜) 551 :第2の層間絶縁膜(アクリル樹脂膜) 552 〜 557:金属配線(Ti膜とAl−Ti合金膜の積
層膜) 558 :接続電極 559 :ゲート配線 560 〜 561:接続電極 562 :画素電極(ITO膜) 601 :nチャネル型TFT 602 :pャネル型TFT 603 :nチャネル型TFT 604 :画素TFT 605 :保持容量 606 :駆動回路 607 :画素領域 701 :処理用基板 702 :ローダー側キャリア 703 :酸化膜除去ユニット 704 :水洗ユニット 705 :乾燥ユニット 706 :酸化ユニット 707 :乾燥ユニット 708 :添加ユニット 709 :乾燥ユニット 710 :バッファ 711 :バッファ 712 :脱水素化ユニット 713 :ホットプレート 714 :処理済基板 715 :アンローダー側キャリア 801 :触媒元素溶液添加部 802 :基板乾燥部 803 :ディスペンスユニット 804 :ドクタブレード 805 :アニロックスロール 806 :印刷ロール 807 :駆動ステージ 808 :エアーナイフノズル 809 :駆動ステージ 810 :ドレイン槽 811 :基板 901 :触媒元素溶液浸漬部 902 :基板乾燥部 903 :触媒元素溶液 904 :処理槽 905 :基板保持アーム 906 :エアーナイフノズル 907 :駆動ステージ 908 :ドレイン槽 909 :基板 1001:触媒元素溶液添加部 1002:基板乾燥部 1003:処理ステージ 1004:ミスト状の触媒元素溶液 1005:スプレーノズル 1006:ドレイン槽 1007:エアーナイフノズル 1008:駆動ステージ 1009:ドレイン槽 1010:基板
101: Glass substrate 102: Amorphous silicon film 103: Natural oxide film 104: Silicon oxide film 105: Ni-containing layer 106: Crystalline silicon film 201: Dispense unit 202: Anilox roll 203: Doctor blade 204: Printing roll 205: Driving stage 206: Ni aqueous solution 207: Processing bath 208: Ni aqueous solution 209: Substrate holding arm 210: Processing stage 211: Spray nozzle 212: Mist-shaped Ni aqueous solution 301: Glass substrate 302: Amorphous silicon film 303: Silicon oxide film 304: Ni aqueous solution 305: Addition region 306: Non-addition region 307: Non-addition region 308: Ni-containing layer 309: Crystalline silicon film 310: Amorphous silicon film 401: Glass substrate 402: Amorphous silicon film 403: Natural Oxide film 404: Mask insulating film (silicon oxide film) 405: Open area 406: Silicon oxide film 407: Ni aqueous solution 408: Ni-containing layer 409: crystalline Silicon film 501: glass substrate 502: base film 502a: first layer of silicon oxynitride film 502b: second layer of silicon oxynitride film 503a: amorphous silicon film 503b: crystalline silicon film 504 to 508: semiconductor Layer 509: Gate insulating film (silicon oxynitride film) 510: Gate electrode film (W film) 511 to 516: Resist pattern (for forming gate electrode and other electrodes) 517 to 520: Gate electrode 521: Electrode for storage capacitor 522 : Electrode (functions as source wiring) 523: Gate insulating film (after gate electrode dry etching) 524 to 527: Substantially intrinsic region (functions as channel region) 528: Intrinsic region (functions as one side of capacitance forming electrode) 529-533: Low-concentration impurity region of n-type impurity (n-region) 534-536: Resist pattern (for forming n + region) 537-541: High-concentration impurity region of n-type impurity (n + region) 542-544: Low-concentration impurity region of n-type impurity (n-region) 545 to 547: resist pattern (for forming p + region) 548: high-concentration impurity region of p-conductivity type (p + region) (functions as source / drain region) 549: p-conductivity 550: first interlayer insulating film (silicon oxynitride film) 551: second interlayer insulating film (acrylic resin film) 552 to 557 : Metal wiring (laminated film of Ti film and Al-Ti alloy film) 558: connection electrode 559: gate wiring 560 to 561: connection electrode 562: pixel electrode (ITO film) 601: n-channel TFT 602: p-channel TFT 603: n-channel TFT 604: pixel TFT 605: storage capacitor 606: drive circuit 607: pixel area 701: processing substrate 702: loader side carrier 703: oxide film removing unit 704: washing unit 705: drying unit 7 06: Oxidation unit 707: Drying unit 708: Addition unit 709: Drying unit 710: Buffer 711: Buffer 712: Dehydrogenation unit 713: Hot plate 714: Treated substrate 715: Unloader side carrier 801: Catalyst element solution addition section 802: Substrate drying section 803: Dispensing unit 804: Doctor blade 805: Anilox roll 806: Printing roll 807: Driving stage 808: Air knife nozzle 809: Driving stage 810: Drain tank 811: Substrate 901: Catalyst element solution immersing section 902: Substrate drying section 903: Catalyst element solution 904: Processing tank 905: Substrate holding arm 906: Air knife nozzle 907: Driving stage 908: Drain tank 909: Substrate 1001: Catalyst element solution adding section 1002: Substrate drying section 1003: Processing stage 1004 : Mist-like catalyst element solution 1005: Spray nozzle 1006: Drain tank 1007: Aerna Funozuru 1008: drive stage 1009: drain tank 1010: board

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 拓哉 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 牧田 直樹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 坂本 弘美 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 5F052 AA02 AA11 BB07 CA10 DA02 DB02 DB03 EA15 FA06 FA19 JA01 5F110 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 DD15 DD17 EE04 EE05 EE09 EE28 EE44 EE45 FF04 FF12 FF30 GG02 GG13 GG24 GG25 GG32 GG45 GG47 GG52 HJ01 HJ04 HJ12 HJ13 HJ23 HL04 HL06 HL07 HL11 HM15 NN03 NN04 NN22 NN27 NN35 NN72 PP01 PP03 PP04 PP10 PP13 PP22 PP23 PP29 PP34 PP35 QQ11 QQ24 QQ28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takuya Matsuo 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Naoki Makita 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka (72) Inventor Hiromi Sakamoto 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka F-term (reference) 5F052 AA02 AA11 BB07 CA10 DA02 DB02 DB03 EA15 FA06 FA19 JA01 5F110 BB02 BB04 CC02 DD02 DD03 DD15 DD17 EE04 EE05 EE09 EE28 EE44 EE45 FF04 FF12 FF30 GG02 GG13 GG24 GG25 GG32.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜の一
部の領域に結晶化を助長する触媒元素をロール式処理法
により添加する第2の工程と、前記非晶質半導体膜を熱
処理することにより触媒元素の添加領域に結晶質半導体
膜を成膜する第3の工程とから成る結晶質半導体膜の作
製方法。
1. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and a roll treatment of a catalyst element for promoting crystallization in a partial region of the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, comprising: a second step of adding a crystalline semiconductor film by a thermal method; and a third step of forming a crystalline semiconductor film in a region where a catalytic element is added by heat-treating the amorphous semiconductor film.
【請求項2】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜の全
面に結晶化を助長する触媒元素を添加する第2の工程
と、前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質
半導体膜を成膜する第3の工程とを備えた結晶質半導体
膜の作製方法に於いて、前記第2の工程はロール式処理
法により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質半
導体膜の作製方法。
2. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and a second step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the entire surface of the amorphous semiconductor film. And a third step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film, wherein the second step is a roll-type processing method. A method for producing a crystalline semiconductor film, characterized by adding a catalytic element according to (1).
【請求項3】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜の全
面に結晶化を助長する触媒元素を添加する第2の工程
と、前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質
半導体膜を成膜する第3の工程とを備えた結晶質半導体
膜の作製方法に於いて、前記第2の工程はディップ式処
理法により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質
半導体膜の作製方法。
3. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate and a second step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the entire surface of the amorphous semiconductor film. And a third step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for producing a crystalline semiconductor film, characterized by adding a catalytic element according to (1).
【請求項4】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜の全
面に結晶化を助長する触媒元素を添加する第2の工程
と、前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質
半導体膜を成膜する第3の工程とを備えた結晶質半導体
膜の作製方法に於いて、前記第2の工程はスプレー式処
理法により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質
半導体膜の作製方法。
4. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and a second step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the entire surface of the amorphous semiconductor film. And a third step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for producing a crystalline semiconductor film, characterized by adding a catalytic element according to (1).
【請求項5】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜の全
面に結晶化を助長する触媒元素を添加する第2の工程
と、前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質
半導体膜を成膜する第3の工程とを備えた結晶質半導体
膜の作製方法に於いて、前記第2の工程はシャワー式処
理法により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質
半導体膜の作製方法。
5. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and a second step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the entire surface of the amorphous semiconductor film. And a third step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film, wherein the second step is a shower processing method. A method for producing a crystalline semiconductor film, characterized by adding a catalytic element according to (1).
【請求項6】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜上に
マスク絶縁膜を堆積し、前記マスク絶縁膜の一部の領域
に開口領域を形成する第2の工程と、前記マスク絶縁膜
に結晶化を助長する触媒元素を添加する第3の工程と、
前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質半導
体膜を成膜する第4の工程とを備えた結晶質半導体膜の
作製方法に於いて、前記第3の工程はロール式処理法に
より触媒元素を添加することを特徴とする結晶質半導体
膜の作製方法。
6. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and a step of depositing a mask insulating film on the amorphous semiconductor film and forming a part of the mask insulating film. A second step of forming an opening region in the region, a third step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the mask insulating film,
And a fourth step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, characterized by adding an element.
【請求項7】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜上に
マスク絶縁膜を堆積し、前記マスク絶縁膜の一部の領域
に開口領域を形成する第2の工程と、前記マスク絶縁膜
に結晶化を助長する触媒元素を添加する第3の工程と、
前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質半導
体膜を成膜する第4の工程とを備えた結晶質半導体膜の
作製方法に於いて、前記第3の工程はディップ式処理法
により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質半導
体膜の作製方法。
7. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and depositing a mask insulating film on the amorphous semiconductor film, and forming a part of the mask insulating film. A second step of forming an opening region in the region, a third step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the mask insulating film,
And a fourth step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, characterized by adding an element.
【請求項8】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜上に
マスク絶縁膜を堆積し、前記マスク絶縁膜の一部の領域
に開口領域を形成する第2の工程と、前記マスク絶縁膜
に結晶化を助長する触媒元素を添加する第3の工程と、
前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質半導
体膜を成膜する第4の工程とを備えた結晶質半導体膜の
作製方法に於いて、前記第3の工程はスプレー式処理法
により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質半導
体膜の作製方法。
8. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and depositing a mask insulating film on the amorphous semiconductor film, and forming a part of the mask insulating film. A second step of forming an opening region in the region, a third step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the mask insulating film,
And a fourth step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, characterized by adding an element.
【請求項9】絶縁性基板上にシリコンを含む非晶質半導
体膜を堆積する第1の工程と、前記非晶質半導体膜上に
マスク絶縁膜を堆積し、前記マスク絶縁膜の一部の領域
に開口領域を形成する第2の工程と、前記マスク絶縁膜
に結晶化を助長する触媒元素を添加する第3の工程と、
前記非晶質半導体膜を熱処理することにより結晶質半導
体膜を成膜する第4の工程とを備えた結晶質半導体膜の
作製方法に於いて、前記第3の工程はシャワー式処理法
により触媒元素を添加することを特徴とする結晶質半導
体膜の作製方法。
9. A first step of depositing an amorphous semiconductor film containing silicon on an insulating substrate, and depositing a mask insulating film on the amorphous semiconductor film, and forming a part of the mask insulating film. A second step of forming an opening region in the region, a third step of adding a catalytic element for promoting crystallization to the mask insulating film,
And a fourth step of forming a crystalline semiconductor film by heat-treating the amorphous semiconductor film. A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, characterized by adding an element.
【請求項10】請求項1乃至9に於いて、前記触媒元素
は、Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Os,I
r,Pt,Cu,Auから選択された一種または複数種
類の元素を含んだ溶液を使用して添加することを特徴と
する結晶質半導体膜の作製方法。
10. The method according to claim 1, wherein the catalyst element is Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, I
A method for manufacturing a crystalline semiconductor film, characterized by adding using a solution containing one or more kinds of elements selected from r, Pt, Cu, and Au.
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