JP2005109081A - 表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に高い耐熱性を要求することなく、均一な膜質を形成することのできる表示装置の製造方法の提供。
【解決手段】 基板上に薄膜を有する表示装置の製造方法であって、前記薄膜の形成に用いられる原料ガスと前記原料ガスを熱分解させる高温ガスとを前記基板上に吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記基板上に前記薄膜を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置の製造方法に係り、たとえば該表示装置の基板に成膜結晶化、活性化のうち少なくとも１つ以上をする際の製造方法に関する。

たとえば液晶表示装置等の表示装置は、液晶を介して対向配置される基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向に多数の画素を備えて構成されている。
前記各画素は前記基板の液晶側の面に電極を含む電子回路が形成され、この電子回路は導電層、絶縁層、あるいは半導体層等を成膜し、所定のパターンに加工することによって形成されている。
ここで、前記半導体層として、低温処理で形成されるポリＳｉ（ｐ−Ｓｉ）を用いるものが知られるようになり、その形成において、近年の基板大型化の傾向にともない、たとえば従来のプラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＬＡ装置に替えて、他の効率的な装置を用いることが要望されている。プラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＬＡ装置は、基板の大型化にともない、それ自体大型化し価格が高くなるからである。

なお、前記プラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＬＡ装置以外の他の装置として、たとえば、特許文献１に示すように、基板を移動させながら、加熱雰囲気下で非単結晶薄膜に７００℃以上のアルゴンガスを吹き付けて単結晶薄膜を形成するものが知られている。
また、特許文献２に示すように、ガスバーナーの火焔を相対移動させて絶縁体基板上の半導体層を溶融し、単結晶化するものが知られている。
さらに、特許文献３に示すように、加熱ガスおよびエネルギービームで結晶化してポリシリコン薄膜を得るもので、この際に、基板を移動させるものが知られている。
特開２０００−２２３４１６号公報 特開平６−３０２５１１号公報 特開２０００−３１０５６号公報

しかし、特許文献１に記載された技術は単結晶薄膜を得るもので、このことは該文献には記載されていないが、基板において比較的高い耐熱性が要求されるものである。
また、特許文献２に記載された技術はやはり単結晶薄膜を得るもので、その熱源として火焔を用いており、その際に炭素による汚染の不都合が生じるものである。また、基板において比較的高い耐熱性が要求されることは特許文献１と同様である。
さらに、特許文献３に記載された技術はポリシリコン薄膜を形成するものであるが、その熱源にレーザ光（ビーム）を用いており、基板が大型化している場合において、該基板の全域において均一な多結晶化が困難であるという不都合が生じる。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、基板に高い耐熱性を要求することなく、均一な膜質を形成することのできる表示装置の製造方法を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
（１）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、基板上に薄膜を有する表示装置の製造方法であって、前記薄膜の形成に用いられる原料ガスと前記原料ガスを熱分解させる高温ガスとを前記基板上に吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とするものである。
（２）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とするものである。
（３）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１）または（２）の構成を前提とし、前記基板として絶縁基板を用い、前記薄膜の形成として半導体薄膜を形成することを特徴とするものである。
（４）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１）または（２）の構成を前提とし、前記薄膜の形成としてシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を形成することを特徴とするものである。
（５）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１）から（４）の構成のいずれかを前提とし、前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とするものである。

（６）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、基板上に多結晶半導体薄膜を有する表示装置の製造方法であって、前記基板上に形成された半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記高温ガスの熱で前記半導体薄膜を溶融させてから結晶化して前記多結晶半導体薄膜を得ることを特徴とするものである。
（７）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）の構成を前提とし、前記基板の耐熱温度は６５０℃以下であることを特徴とするものである。
（８）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）または（７）の構成を前提とし、前記基板の耐熱温度は５００℃以下であることを特徴とするものである。
（９）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（８）のいずれかの構成を前提とし、前記高温ガスの温度は１６００℃以上であることを特徴とするものである。
（１０）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（９）のいずれかの構成を前提とし、前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とするものである。
（１１）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（１０）のいずれかの構成を前提とし、０．５ｃｍ／ｓ以上の速度で前記高温ガスを吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることを特徴とするものである。
（１２）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（１１）のいずれかの構成を前提とし、前記基板に前記高温ガスを連続的に吹き付けることを特徴とするものである。
（１３）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（１２）のいずれかの構成を前提とし、０．５ｃｍ／ｓ以上の速度で前記高温ガスを吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させながら前記基板上に前記高温ガスを連続的に吹き付けることを特徴とするものである。
（１４）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（１３）のいずれかの構成を前提とし、前記高温ガスを吹き付ける前の前記半導体薄膜は、非晶質状態または多結晶状態の一方または両方の状態を含むことを特徴とするものである。
（１５）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（６）から（１４）のいずれかの構成を前提とし、前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とするものである。

（１６）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、基板上に半導体薄膜を有する表示装置の製造方法であって、不純物がドープされた半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記不純物の活性化を行なうことを特徴とするものである。
（１７）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１６）の構成を前提とし、前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とするものである。
（１８）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１６）または（１７）の構成を前提とし、前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とするものである。

（１９）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、基板上に薄膜を有する表示装置の製造方法であって、前記薄膜の形成に用いられる原料ガスと前記原料ガスを熱分解させる高温ガスとを前記基板上に吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記基板上に前記薄膜を形成する第１の工程と、前記基板上に形成された半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記高温ガスの熱で前記半導体薄膜を溶融させてから結晶化して多結晶半導体薄膜を得る第２の工程と、不純物がドープされた半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記不純物の活性化を行なう第３の工程との３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とするものである。
（２０）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１９）の構成を前提とし、同じ装置を用いて前記３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とするものである。
（２１）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１９）の構成を前提とし、別々の装置を用いて前記３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とするものである。
（２２）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１９）から（２１）のいずれかの構成を前提とし、前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とするものである。
（２３）本発明による表示装置の製造方法は、たとえば、（１９）から（２１）のいずれかの構成を前提とし、前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とするものである。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以下、本発明による表示装置の製造方法の実施例を図面を用いて説明をする。
まず、図１は本発明による表示装置の製造方法に用いられる熱分解ＣＶＤチャンバーの一実施例を示す構成図である。この場合、その用途としてはＣＶＤ法に限定されないものとなっている。

図１（ａ）において、この熱分解ＣＶＤチャンバーは、大別すると、真空チャンバーＶＣＨ、この真空チャンバーＶＣＨに固定されたガス噴出ノズルＧＪＮ、前記真空チャンバーＶＣＨ内に配置される基板移動機構ＢＴＭ等で構成されている。

まず真空チャンバーＶＣＨは、基板搬送室ＢＴＲに接続され該真空チャンバーＶＣＨ内に基板ＳＵＢを収納および取り出すゲートバルブＧＢと、該真空チャンバーＶＣＨ内を減圧したりあるいは常圧にしたりする排気系ＥＸＨが備えられている。

基板移動機構ＢＴＭは、基板ＳＵＢを搭載する搭載台ＬＯＤが該真空チャンバーの外側に取り付けたたとえばサーボモータＳＭによって真空チャンバーＶＣＨ内を移動できるように構成され、該搭載台ＬＯＤの該基板ＳＵＢを搭載する部分の全域にはヒータＨＴを有し、このヒータＨＴは該真空チャンバーＶＣＨの外側に取り付けたヒータ電源ＨＴＰによってその温度を調整できるようになっている。

なお、矩形状からなる基板ＳＵＢを搭載する搭載台ＬＯＤは図中ｘ方向に往復移動でき、その移動可能範囲において一方の停止位置（図中左側）では該基板ＳＵＢの各短辺のうち一辺側の近傍に前記ガス噴出ノズルＧＪＮが位置づけられ、他方の停止位置（図中右側）では該基板ＳＵＢの前記一辺と対向する他の短辺側の近傍に該ガス噴出ノズルＧＪＮが位置づけられるように移動する関係を有している。

また、この基板ＳＵＢの移動する面と対向する真空チャンバーＶＣＨの内側の面には輻射ヒータＲＤＨが配置されている。基板ＳＵＢを予備加熱するためである。
なお、前記基板ＳＵＢは、後述の説明からも明らかとなるように、その耐熱性が高いものである必要はなく、比較的低いものであっても充分用いることができる。

ガス噴出ノズルＧＪＮは、少なくともそのノズル先端が図中ｚ方向に延在して形成され、換言すれば、基板ＳＵＢの前記一辺に沿った方向に延在されて形成されている。すなわち、前記ノズル先端は前記基板ＳＵＢに対してその前記一辺に沿って線状に位置づけられ、該基板ＳＵＢが前記一辺に直交する方向（図中ｘ方向）へ移動することによって、前記ノズル先端は該基板の表面の全域にわたって対向するようになっている。なお、前記基板ＳＵＢの移動は比較的速く、その速度は０．５ｃｍ／ｓ以上、望ましくは１ｃｍ／ｓ、さらに望ましくは２０ｃｍ／ｓ、また１００ｃｍ／ｓ以上であってもよい。

このガス噴出ノズルＧＪＮには原料ガスＭＧおよび加熱用ガス（Ａｒ、あるいはＨ_２、Ｎ_２あるいはこれらのうちの２以上の混合気体）ＨＧが供給されるようになっており、これらのガスは、加熱用ガスＨＧがヒータコイルＨＣＬにより加熱された後に、該ガス噴出ノズルＧＪＮ内で混合され、その混合ガスは前記ノズル先端から噴出されるようになっている。加熱用としてガスを用いており、たとえば火焔を用いていないのは、それに含まれる炭素等による汚染を回避するためである。

なお、基板ＳＵＢに対してガス噴出ノズルＧＪＮの先端までの距離を約５ｍｍ、加熱用ガスと原料ガスが混合する個所までの距離を約８ｍｍに設定している。原料ガスの分解により基板ＳＵＢ面に析出される分解物を均一に堆積させるためである。

この場合の前記加熱ガスの温度は前記基板ＳＵＢの耐熱温度よりも高い値（５００℃以上、あるいは６５０℃以上、たとえば１０００℃以上など）に設定している。迅速に原料ガスの分解を促進させ、作業を効率よく行なうためである。この場合、前記基板ＳＵＢの耐熱温度よりも高い値で加熱ガスの温度を設定できるのは、該基板ＳＵＢが移動していることからそれ自体耐熱温度以上に昇温しないことに基づくものである。

そして、ノズル先端から噴出された混合ガスは前記基板ＳＵＢの表面に吹き付けられ、その後、その大部分がガス噴出ノズルＧＪＮ側に導入されるようになっている。すなわち、前記原料ガスＭＧおよび加熱用ガスＨＧが混合される通路、前記ヒータコイルＨＣＬの近傍あるいは周囲に排気通路ＥＰＳが形成され、これに接続される排気管ＥＸＰによって、前記基板ＳＵＢの表面に吹き付けられた混合ガスが迅速に吸入されるようになっている。

図１（ｂ）は、前記ガス噴出ノズルＧＪＮをさらに詳細に示した断面図である。
ここで、上記のガス噴出ノズルＧＪＮの説明を補足すると、該ガス噴出ノズルＧＪＮの原料ガスＭＧおよび加熱用ガスＨＧの供給通路および加熱用ガスＨＧの供給通路部を昇温させるヒータコイルＨＣＬを内蔵する第１ノズル本体ＮＭＮ１の周囲に排気通路ＥＰＳを有して囲む第２ノズル本体ＮＭＮ２が形成されている。換言すれば、第２ノズル本体ＮＭＮ２は第１ノズル本体ＮＭＮ1との間に前記排気通路ＥＰＳを備えて形成されている。

第１ノズル本体ＮＭＮ１から混合ガスを噴出させて基板ＳＵＢに吹き付けた後、余剰の該混合ガスを該第１ノズル本体ＮＭＮ１の噴出口側に導き、該第１ノズル本体ＮＭＮ１と第２ノズル本体ＮＭＮ２との間に形成される排気通路ＥＰＳに吸入させるためである。このため、第２ノズル本体ＮＭＮ２の側面の一部には排気管ＥＸＰが形成され、この排気管ＥＸＰは前記排気系ＥＸＨに接続されている。

また、第１ノズル本体ＮＭＮ１の混合ガスの噴出口の部分に該噴出口を同心として第２ノズル本体ＮＭＮ２の吸入口が前記噴出口の周辺に形成されている。すなわち、第１ノズル本体ＮＭＮ１の噴出口と第２ノズル本体ＮＭＮ２の吸入口はなるべく近接した位置に配置させることにより、基板ＳＵＢに吹き付けた後の余剰の混合ガスを速やかに該吸入口に吸入・排気させるように構成されている。

図２は、上述した装置において、図中矢印方向に移動する前記基板ＳＵＢと、この基板ＳＵＢの上方に配置されたガス噴出ノズルＧＪＮを示している。ここで、図２（ａ）は該基板ＳＵＢの表面に堆積薄膜ＰＬＦを形成する場合を示し、該堆積薄膜ＰＬＦを形成するために用いる原料ガスＭＧを噴出する成膜用ガス噴出しノズルＥＰＮと高温の加熱用ガスＨＧを噴出する高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮとを図示している。該成膜用ガス噴出しノズルＥＰＮと高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮはいずれも前記ガス噴出ノズルＧＪＮ内に備えられているものである。また、図２（ｂ）は前記基板ＳＵＢの表面に形成された堆積薄膜ＰＬＦを結晶化する場合を示し、その結晶化のために用いる高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮのみを示し、成膜用ガス噴出しノズルＥＰＮの図示は省略している。

図２（ａ）の場合において、成膜用ガス噴出しノズルＥＰＮと高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮの各ノズルから連続的に噴出されるそれぞれのガスは基板ＳＵＢの表面およびその近傍で互いに混合、反応され、その反応ガスが該基板ＳＵＢの表面に接触し、該反応ガスの成分が該基板ＳＵＢの表面に薄膜状に堆積され前記堆積薄膜ＰＬＦが形成されることになる。

また、図２（ｂ）の場合において、前記基板ＳＵＢの表面に堆積薄膜ＰＬＦが形成された後に、前記基板ＳＵＢに、同様の手順により、高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮから高温アルゴンガスを連続的に噴出させ、これにより、前記堆積薄膜ＰＬＦを結晶化させることになる。なお、図２（ｂ）には、高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＮに対して基板ＳＵＢの移動方向と反対側の部分において堆積薄膜ＰＬＦが形成され、基板ＳＵＢの移動方向側の部分において結晶化薄膜ＣＹＦが形成され、また、高温アルゴンガス噴出しノズルＨＨＬの直下の部分において融解膜ＭＬＦが形成されていることを示している。

これにより、上記構成からなるガス噴出ノズルＧＪＮを備える熱分解ＣＶＤチャンバーによって、堆積薄膜の形成、およびその結晶化を必要とする場合にはその結晶化を一つのチャンバー内で行なうことができる。また、ここでは説明していないが、活性化アニールについても同様に同じ装置内で行なうことができる。

各ノズルは、図２（ｃ）に示すように、該基板ＳＵＢの移動方向（図中矢印方向）と直交する側に少なくともその幅に相当する長さ分だけ延在された形状からなることから、基板ＳＵＢの表面に形成される堆積薄膜ＰＬＦは瞬時において該基板ＳＵＢの移動方向と直交する側に線状に形成されることになる。一方、該基板ＳＵＢは図中矢印方向に移動しているため、その移動方向と反対側へ順次堆積薄膜ＰＬＦが形成され、該移動が定速度の場合、該基板ＳＵＢの表面の全域にわたって該堆積薄膜ＰＬＦが均一な膜厚で形成されることになる。
このことから、基板ＳＵＢの移動はノズルに対して相対的になされればよく、たとえば基板ＳＵＢが固定されてノズルが移動するように構成してもよいことはもちろんである。

また、基板ＳＵＢがノズルに対して相対的に移動（たとえば０．１ｃｍ／ｓ以上）がなされることから、該ノズルから噴出される高温ガスは基板ＳＵＢの耐熱温度（６５０℃以下、通常５００℃以下）より高くすることができるようになる。この高温ガスの温度としては図２（ｂ）で説明した結晶化アニールの場合であれば１６００℃以上であることが適当である。

なお、成膜の際には、１回の走査で成膜できる膜厚は掃引速度や原料ガスの流量や加熱用ガスの流量や加熱用ガスの温度など、さまざまな要因に依存する。そこで、成膜すべき膜厚に応じて走査を複数回行なう（すなわち、成膜動作を行いながら同じ個所を複数回通過させる）ようにしても良い。この場合、片道動作でも往復動作でもよいが、往復で行なった方が時間の短縮ができる。

結晶化アニールの場合、１回の走査だけでもよいが、結晶化のばらつきを低減するために複数回行なうようにしてもよい。この場合も往復で行なった方が時間が短縮できる。複数回走査をした場合であっても、本発明の結晶化アニールによれば、ＥＬＡなど従来の結晶化技術に比べて高いスループットを得ることができる。
活性化アニールは基本的に１回の走査で行なうことができるが、複数回走査するようにしてもよい。

なお、複数回の処理を行なう際に、ノズルの列を２つ以上にすることにより、１回の走査あたり最大でノズルの列数分の処理を行なうことも可能である。これによって、さらに時間が短縮できる。
基板ＳＵＢの材質としては、耐熱温度の低いガラスのほかに、さらに耐熱温度の低い樹脂（プラスチックなど）による基板でもよい。

図３は、上述した熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて各種プロセスを行なう場合における物理的条件の適切な値を示す表を示している。
プロセスとしては、表の最左欄に示すように、たとえばｐ−Ｓｉ成膜（ポリシリコンの成膜）、ａ−Ｓｉ成膜（アモルファスシリコンの成膜）、結晶化アニール、活性化アニール（１）、活性化アニール（２）、ＳｉＮ成膜（窒化シリコン膜の成膜）、ＳｉＯ成膜（酸化シリコン膜の成膜）を揚げている。

ｐ−Ｓｉ成膜の場合、加熱用ガス温度、すなわちヒータコイルＨＣＬによって加熱されるたとえばＡｒの温度は、その最適条件が１６００℃、望ましくは１０００℃以上、少なくとも８００℃以上である。基板温度、すなわち輻射ヒータによって加熱される基板ＳＵＢの温度は、その最適条件が３５０℃、望ましくは０〜５００℃の間である。圧力、すなわち真空チャンバーＶＣＨ内の圧力は、その最適条件が１００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａである。安全のために負圧（大気圧より低いこと）が望ましいが、これに限定されない。掃引速度、すなわち基板ＳＵＢの移動速度は、その最適条件が１００ｃｍ／ｓ（加熱用ガス温度が１６００℃のとき；また、加熱用ガス温度が８００℃のときは０．５ｃｍ／ｓ、加熱用ガス温度が３０℃のときは３０ｃｍ／ｓ）、望ましくは３０ｃｍ／ｓ以上、少なくとも０．５ｃｍ／ｓ以上である。加熱用ガス流量、すなわち前記加熱用ガスの流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。ＳｉＨ_４流量、すなわちｐ−Ｓｉの原料ガスの流量は、その最適条件が３０ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは３〜６０ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。なお、最適条件に近い程、得られる結晶粒径は大きい。

同様に、ａ−Ｓｉ成膜の場合、加熱用ガス温度は、その最適条件が７００℃、少なくとも６００〜８００℃以上である。基板温度は、その最適条件が３００℃、望ましくは０〜５００℃の間（あるいは２００℃から３５０℃の間）である。圧力は、その最適条件が１００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａである。掃引速度は、その最適条件が３０ｃｍ／ｓ、望ましくは０．５〜１０００ｃｍ／ｓ以上、少なくとも０．５ｃｍ／ｓ以上である。加熱ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。ＳｉＨ_４流量は、その最適条件が３０ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは３〜６０ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。

結晶化アニールの場合、加熱用ガス温度は、その最適条件が２０００℃、望ましくは１６００℃以上、少なくとも１４００℃以上である。基板温度は、その最適条件が５０℃（常温でも可）、望ましくは０〜５００℃の間（あるいは０〜３５０℃の間）である。圧力は、その最適条件が２００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａの間である。掃引速度は、その最適条件が１００ｃｍ／ｓ、望ましくは２０〜２００ｃｍ／ｓの間、少なくとも０．５ｃｍ／ｓ以上である。加熱用ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍである。

活性化アニール（１）の場合、加熱用ガス温度は、その最適条件が２０００℃、望ましくは１６００℃以上、少なくとも１４００℃以上である。基板温度は、その最適条件が５０℃（常温でも可）、望ましくは０〜５００℃の間（あるいは２００〜３５０℃の間）である。圧力は、その最適条件が２００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａの間である。掃引速度は、その最適条件が１００ｃｍ／ｓ、望ましくは２０〜２００ｃｍ／ｓの間、少なくとも２０ｃｍ／ｓ以上である。但し、少なくとも０．５ｃｍ／ｓ以上としてもよい。加熱用ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍである。

活性化アニール（２）の場合、高温ガス温度は、その最適条件が８００℃、望ましくは６００〜１０００℃の間、少なくとも６００℃以上である。基板温度は、その最適条件は４００℃、望ましくは０〜５００℃の間（あるいは２００〜３５０℃の間）である。圧力は、その最適条件が２００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａの間である。掃引速度は、その最適条件が５ｃｍ／ｓ（加熱用ガス温度が８００℃の場合；また，加熱用ガス温度が６００℃の場合０．５ｃｍ／ｓ、加熱用ガス温度が１０００℃の場合１０ｃｍ／ｓ）、望ましくは０．５〜２０ｃｍ／ｓ、少なくとも０．５ｃｍ／ｓである。加熱用ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。

ＳｉＮ成膜の場合、加熱用ガス温度は、その最適条件が１０００℃、少なくとも６００〜１１００℃の間である。基板温度は、その最適条件が３５０℃、望ましくは０〜５００℃の間（あるいは２００〜３５０℃の間）である。圧力は、その最適条件が１００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａの間である。掃引速度は、その最適条件が２５ｃｍ／ｓ（加熱用ガス温度が１０００℃の場合；また、加熱用ガス温度が６００℃の場合は０．５ｃｍ／ｓ、加熱用ガス温度が１１００℃の場合は３０ｃｍ／ｓ）、望ましくは０．５ｃｍ／ｓ以上である。加熱用ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。ＳｉＨ_４流量は２０ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは２〜４０ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。ＮＨ_３流量は、その最適条件は１００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１０〜２００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。

ＳｉＯ成膜の場合、加熱用ガス温度は、その最適条件が１０００℃、少なくとも４００〜１１００℃の間である。基板温度は、その最適条件が３５０℃、望ましくは０〜５００℃の間である。圧力は、その最適条件が１００００Ｐａ、望ましくは１００〜１０００００Ｐａの間である。掃引速度は、その最適条件が２５ｃｍ／ｓ（加熱用ガス温度が１０００℃の場合；また、加熱用ガス温度が６００℃の場合０．５ｃｍ／ｓ、加熱用ガス温度が１１００℃の場合３０ｃｍ／ｓ）、望ましくは０．５ｃｍ／ｓ以上である。加熱用ガス流量は、その最適条件が１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは１５０〜３０００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。ＳｉＨ_４流量は、その最適条件が１５ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは２〜３０ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。Ｎ_２Ｏ流量は、その最適条件が１５０ｓｃｃｍ／ｃｍ、望ましくは２０〜３００ｓｃｃｍ／ｃｍの間である。

なお、活性化アニール（１）は、たとえば、Ｖｔｈを制御するチャネルドープ後のアニールに用いることができる。活性化アニール（２）は、たとえば、ゲート配線形成後の活性化アニールに用いることができる。また、最適条件については、±１０％の範囲で変更してもよい。

図４（ａ）ないし（ｄ）、および図５（ａ）ないし（ｃ）は、上述した熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、液晶表示装置のうち液晶を介して対向される一対の基板のうち薄膜トランジスタが形成されている部分における製造方法の一実施例を示す工程図である。以下工程順に説明する。

なお、前記薄膜トランジスタは、各画素に備えられ、ゲート信号線からの走査信号によってオンされ、このオン状態においてドレイン信号線からの映像信号を当該画素の画素電極に供給させるためのスイッチング素子としての機能を有するもののほかに、たとえば前記走査信号あるいは映像信号を生成するための駆動回路の構成素子としての機能を有するものを含んでもよい。

以下の説明にあっては、薄膜トランジスタは各画素に備えられるスイッチング素子を示したものである。また、前記駆動回路の構成素子としての薄膜トランジスタは前記スイッチング素子と平行して製造されるのが通常である。

工程１（図４（ａ））
まず、いまだアニールしていないガラス基板１を用意し、このガラス基板１の一方の表面にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）２、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）３、アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ）４を順次堆積させて形成する。シリコン窒化膜２はその膜厚を約５０ｎｍ、シリコン酸化膜３は約１００ｎｍ、アモルファスシリコン膜４は約５０ｎｍに形成する。
ここで、シリコン窒化膜２とシリコン酸化膜３のそれぞれはガラス基板１からの不純物拡散を防止するための膜として形成される。

前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いたシリコン窒化膜２の成膜条件として、加熱用ガスとしてＡｒガスを用い、温度は１０００℃、Ａｒガス流量は１５００ｓｃｃｃｍ／ｃｍ（ライン状の噴出し口の長さ１ｃｍ当り１５００ｓｃｃｍ）、基板温度は３５０℃、プロセス室圧力は１００００Ｐａ、基板掃引速度は２５ｃｍ／ｓとし、成膜用ガスはＳｉＨ_４が２０ｓｃｃｍ／ｃｍ、ＮＨ_３が１００ｓｃｃｍ／ｃｍとした。走査回数は１回とした。

また、シリコン酸化膜３の成膜条件として、Ａｒガス温度は１０００℃、Ａｒガス流量は１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、基板温度は３５０℃、プロセス室圧力は１００００Ｐａ、基板掃引速度は２５ｃｍ／ｓとし、成膜用ガスは、ＳｉＨ_４が１５ｓｃｃｍ／ｃｍ、Ｎ_２Ｏが１５０ｓｃｃｍ／ｃｍとした。走査回数は３回で行なった。

さらに、アモルファスシリコン膜４の成膜条件として、Ａｒガス温度は７００℃、Ａｒガス流量は１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、基板温度は３００℃、プロセス室圧力は１００００Ｐａ、基板掃引速度は３０ｃｍ／ｓとし、成膜用ガスは、ＳｉＨ_４が３０ｓｃｃｍ／ｃｍとした。

そして、前記熱分解ＣＶＤチャンバーをそのまま用いて、アモルファスシリコン膜４を結晶化アニールすることによって、該アモルファスシリコン４は結晶化してポリシリコン膜４とする。ここで、このアニール条件は、Ａｒガス温度は２０００℃、Ａｒガス流量は１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、基板温度は５０℃、プロセス室圧力は２００００Ｐａ、基板掃引速度は１００ｃｍ／ｓとした。ばらつきを抑えるため、往復走査によって２回のアニールを行なった。

工程２（図４（ｂ））
前記ポリシリコン膜４をフォトリソグラフィ技術を用いたドライエッチングをすることにより、ガラス基板１上に島状に選択的に残存するポリシリコン膜４が残存する。このポリシリコン膜４は薄膜トランジスタの半導体層となるもので、該薄膜トランジスタの形成領域に形成される。

工程３（図４（ｃ））
前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、ガラス基板１の表面に前記ポリシリコン膜４をも被ってシリコン酸化膜（ＳｉＯ）５を形成する。このシリコン酸化膜５は前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能するもので、その膜厚を約５０ｎｍとした。この成膜条件は、掃引速度を１７ｃｍ／ｓで１回走査とした点以外は、前記シリコン酸化膜３の成膜条件とほぼ同じである。この場合、Ａｒガス温度は８５０℃前後にしてもよい。
その後、前記シリコン酸化膜３を通してポリシリコン膜４に燐イオンの打ち込み（チャネルインプラ）を行なう。薄膜トランジスタの特性Ｖｔｈを調整するためである。

この後、たとえば約２０００℃の温度で流量が約１５００ｓｃｃｍ／ｃｍの加熱用ガスを用いて活性化アニールをすることが望ましい。
そして、前記シリコン酸化膜３の上面に前記ポリシリコン層４の中央を横切るようにしてゲート電極６をたとえばスパッタ装置を用いて形成する。このゲート電極６はたとえば三層構造からなり、その下地層としてＭｏＷを厚さ５０ｎｍ、中間層としてＡｌを厚さ２５０ｎｍ、キャップ層としてＭｏＷを厚さ５０ｎｍに形成した。ゲート電極６のパターン化にはたとえばウエットエッチングを用いた。

工程４（図４（ｄ））
前記ゲート電極６をマスクとしてボロンイオンの打ち込みを行い、ポリシリコン膜４のゲート電極６からはみ出した部分をｐ型領域とする。これらの領域は薄膜トランジスタのソースあるいはドレイン領域７として構成される。
その後、前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、ポリシリコン膜４およびそのｐ型領域におけるドーパント活性化とゲート絶縁膜であるシリコン酸化膜５の膜質改善を兼ねたアニールを行なう。このアニール条件として、窒素またはＡｒガスを使用し、そのガス温度は８００℃、ガス流量は１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、基板温度は４００℃、プロセス室圧力は２００００Ｐａ、基板掃引速度は５ｃｍ／ｓとした。

工程５（図５（ａ））
前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、ガラス基板１の表面に前記ゲート電極６をも被ってシリコン酸化膜（ＳｉＯ）８を形成する。このシリコン酸化膜３はたとえば前記ゲート信号線６に接続される配線層（信号線）と次の工程で形成される配線層（信号線）との交差部における層間絶縁膜としての機能を有するものである。
このシリコン酸化膜８の成膜条件は上述したシリコン酸化膜３の形成の際の条件とほぼ同じである。
このシリコン酸化膜８の形成後は、前記熱分解チャンバーをそのまま用いて水素化アニールを行なう。この場合のアニール条件は、窒素約７０％、水素約３０％の雰囲気中で、４５０℃の温度で１時間行なった。

工程６（図５（ｂ））
前記シリコン酸化膜８をウエットエッチングすることによりその一部にコンタクトホール９を形成する。このコンタクトホール９によって、前記薄膜トランジスタのソース領域の一部を、またドレイン領域の一部をそれぞれ露出する。
その後、ガラス基板１の表面に、たとえばスパッタ装置を用いて、下地層であるＭｏＷを厚さ５０ｎｍ、中間層であるＡｌ層を厚さ２５０ｎｍ、キャップ層であるＭｏＷを厚さ５０ｎｍで三層膜を形成し、これをウエットエッチングすることにより、ソース・ドレイン電極１０を形成する。
その後、前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、ガラス基板１の表面にシリコン窒化膜（ＳｉＮ）１１を形成する。このシリコン窒化膜１１は前記薄膜トランジスタへの液晶の直接の接触を回避させるパッシベーション膜としての機能を有するものである。
該シリコン窒化膜１１の成膜条件は前記シリコン窒化膜２の形成の際の条件とほぼ同じである。

工程７（図５（ｃ））
ガラス基板１の表面に、アクリル系有機膜１２をスピンコートを用いて厚さ約２μｍに形成し、前記ソース電極上にコンタクトホール１３をたとえばドライエッチングによって形成する。そして、たとえばＩＴＯからなる画素電極１４を形成する。
前記アクリル系有機膜１２は、画素電極１４と該アクリル系有機膜１２の下層に位置づけられる他の配線との間の電気容量を低減させるため、あるいは表面の平滑化のために設けられる。

なお、上述した製造方法において、アモルファスシリコン膜４を成膜しアニールで結晶化してポリシリコン膜４を形成したものである。しかし、上記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて、直接ポリシリコン膜４を成膜してもよい。その場合のポリシリコン膜４の成膜条件は、Ａｒガス温度は１６００℃、Ａｒガス流量は１５００ｓｃｃｍ／ｃｍ、基板温度は３５０℃、プロセス室圧力は１００００Ｐａ、基板掃引速度は１００ｃｍ／ｓとし、成膜用ガスとしてＳｉＨ_４が３０ｓｃｃｍ／ｃｍとする。走査回数は３回で行なった。
また、前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いたシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の成膜において、Ａｒガスの代わりに窒素や水素を用いるようにしてもよいことはもちろんである。

さらに、上述した実施例では、液晶表示装置の製造方法に前記熱分解ＣＶＤチャンバーを用いたものであるが、有機ＥＬ表示装置等の他の表示装置の製造方法にも適用できることはいうまでもない。これらの表示装置の基板にはいずれも導電層、半導体層、絶縁層等を所定のパターンに形成し積層させて微細電子回路を構成する点において全く同様だからである。
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による熱分解ＣＶＤチャンバーの一実施例を示す構成図である。 本発明による熱分解ＣＶＤチャンバーの動作を示す説明図である。 本発明による熱分解ＣＶＤチャンバーの各種プロセスにおける物理的条件の最適値を示した表である。 本発明による熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて液晶表示装置の製造方法を示した工程図で、図５の工程図に続く図である。 本発明による熱分解ＣＶＤチャンバーを用いて液晶表示装置の製造方法を示した工程図で、図４の工程図から続く図である。

符号の説明

ＶＣＨ…真空チャンバー、ＧＪＮ…ガス噴出ノズル、ＢＴＭ…基板移動機構、ＢＴＲ…基板搬送室、ＳＵＢ…基板、ＲＤＨ…輻射ヒータ、ＧＢ…ゲートバルブ、ＥＸＨ…排気系、ＳＭ…サーボモータ、ＨＴＰ…ヒータ電源、ＭＧ…原料ガス、ＨＧ…加熱用ガス、ＨＣＬ…ヒータコイル、ＮＭＮ１…第１ノズル本体、ＮＭＮ２…第２ノズル本体、ＥＸＰ…排気管、ＥＰＳ…排気通路、ＰＬＦ…堆積薄膜、ＥＰＮ…成膜用ガス噴出しノズル、ＨＨＮ…高温アルゴンガス噴出しノズル、１…ガラス基板、２…シリコン窒化膜、３…シリコン酸化膜、４…アモルファスシリコン膜（ポリシリコン膜）、５…シリコン酸化膜、６…ゲート電極、７…ソースあるいはドレイン領域、８…シリコン酸化膜、９…コンタクトホール、１０…ソース・ドレイン電極、１１…シリコン窒化膜、１２…アクリル系有機膜、１３…コンタクトホール、１４…画素電極

Claims (23)

1. 基板上に薄膜を有する表示装置の製造方法であって、
   前記薄膜の形成に用いられる原料ガスと前記原料ガスを熱分解させる高温ガスとを前記基板上に吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記基板上に前記薄膜を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
3. 前記基板として絶縁基板を用い、前記薄膜の形成として半導体薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置の製造方法。
4. 前記薄膜の形成としてシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置の製造方法。
5. 前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
6. 基板上に多結晶半導体薄膜を有する表示装置の製造方法であって、
   前記基板上に形成された半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記高温ガスの熱で前記半導体薄膜を溶融させてから結晶化して前記多結晶半導体薄膜を得ることを特徴とする表示装置の製造方法。
7. 前記基板の耐熱温度は６５０℃以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置の製造方法。
8. 前記基板の耐熱温度は５００℃以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の表示装置の製造方法。
9. 前記高温ガスの温度は１６００℃以上であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
10. 前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
11. ０．５ｃｍ／s以上の速度で前記高温ガスを吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
12. 前記基板に前記高温ガスを連続的に吹き付けることを特徴とする請求項６から１１のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
13. ０．５ｃｍ／s以上の速度で前記高温ガスを吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させながら前記基板上に前記高温ガスを連続的に吹き付けることを特徴とする請求項６から１２のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
14. 前記高温ガスを吹き付ける前の前記半導体薄膜は、非晶質状態または多結晶状態の一方または両方の状態を含むことを特徴とする請求項６から１３のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
15. 前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とする請求項６から１４のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
16. 基板上に半導体薄膜を有する表示装置の製造方法であって、
    不純物がドープされた半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記不純物の活性化を行なうことを特徴とする表示装置の製造方法。
17. 前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とする請求項１６に記載の表示装置の製造方法。
18. 前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とする請求項１６または１７に記載の表示装置の製造方法。
19. 基板上に薄膜を有する表示装置の製造方法であって、
    前記薄膜の形成に用いられる原料ガスと前記原料ガスを熱分解させる高温ガスとを前記基板上に吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記基板上に前記薄膜を形成する第１の工程と、
    前記基板上に形成された半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記高温ガスの熱で前記半導体薄膜を溶融させてから結晶化して多結晶半導体薄膜を得る第２の工程と、
    不純物がドープされた半導体薄膜に対して高温ガスを吹き付けながら、その吹き付ける位置を前記基板上で相対的に移動させることにより、前記不純物の活性化を行なう第３の工程との３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とする表示装置の製造方法。
20. 同じ装置を用いて前記３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置の製造方法。
21. 別々の装置を用いて前記３つの工程のうち少なくとも２つ以上を行なうことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置の製造方法。
22. 前記高温ガスの温度は前記基板の耐熱温度よりも高いことを特徴とする請求項１９から２１のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
23. 前記基板は矩形であり、前記基板を長手方向に移動させることを特徴とする請求項１９から２２のいずれかに記載の表示装置の製造方法。
    

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