JPH0594995A - 基板上の膜を選択的に加熱する方法 - Google Patents
基板上の膜を選択的に加熱する方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 基板を加熱することなく、基板上の膜だけを
急速に高温度に加熱することを可能にする。 【構成】 基板１４上の膜１２を選択的に加熱する方法
において、膜に基板の吸収特性と異なる光に対する吸収
特性を持たせ、試料（膜及び基板と組み合わせたもの）
を、膜１２により実質的に吸収されると共に基板１４に
より実質的に吸収されない波長にて最大強さを有する光
１０によって照射する。
急速に高温度に加熱することを可能にする。 【構成】 基板１４上の膜１２を選択的に加熱する方法
において、膜に基板の吸収特性と異なる光に対する吸収
特性を持たせ、試料（膜及び基板と組み合わせたもの）
を、膜１２により実質的に吸収されると共に基板１４に
より実質的に吸収されない波長にて最大強さを有する光
１０によって照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上の膜を加熱する
方法に関する。尚、本出願は、本出願と同時に出願され
た「基板上の膜を選択的に加熱する方法」という名称の
出願と関連している。
方法に関する。尚、本出願は、本出願と同時に出願され
た「基板上の膜を選択的に加熱する方法」という名称の
出願と関連している。
【０００２】
【従来の技術】例えば、平坦なパネルディスプレイを製
造する場合、非結晶シリコン膜をガラス基板上に配置す
る。シリコンには通常の半導体ウェハ加工技術に従って
頂部又は底部及び一側部に沿ってトランジスタが形成さ
れ、一列の線がトランジスタからディスプレイを通って
伸長して相互接続格子を形成する。ディスプレイ中の各
要素は、その線が上記要素にて交差する適当な２つのト
ランジスタに通電することにより作動される。非結晶シ
リコンを使用する場合、非結晶シリコントランジスタは
それが作動し得る線の距離が限られているため、ディス
プレイの寸法が制限される。
造する場合、非結晶シリコン膜をガラス基板上に配置す
る。シリコンには通常の半導体ウェハ加工技術に従って
頂部又は底部及び一側部に沿ってトランジスタが形成さ
れ、一列の線がトランジスタからディスプレイを通って
伸長して相互接続格子を形成する。ディスプレイ中の各
要素は、その線が上記要素にて交差する適当な２つのト
ランジスタに通電することにより作動される。非結晶シ
リコンを使用する場合、非結晶シリコントランジスタは
それが作動し得る線の距離が限られているため、ディス
プレイの寸法が制限される。
【０００３】結晶状又は大きい格子の重合シリコンは、
非結晶シリコントランジスタの約１程度の可動性と比較
して、３００−４００程度の可動性を有するため、非結
晶シリコンよりも望ましい。非結晶シリコンは、 ガラス
の基板上に膜状に容易に適用することが出来る。非結晶
シリコンを重合結晶状シリコンに変換するためには、高
温度（６００°Ｃ以上）の温度にて処理する必要があ
る。望ましくないことに、ガラスはかかる高温によって
歪む。石英はかかる高温度によって歪みを生じないた
め、石英を基板として使用することが出来るが、かかる
石英はガラスよりはるかに高価である。このため、平坦
なパネルディスプレイは小型の場合、 ガラス上に非結晶
シリコンを使用するか、又は大型の場合、石英上に結晶
状シリコンを使用するか或はその他の別の技術を利用し
ている。その他の技術には、スイッチ動作のため能動的
トランジスタを使用せず、従って応答速度の遅い液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）が含まれる。
非結晶シリコントランジスタの約１程度の可動性と比較
して、３００−４００程度の可動性を有するため、非結
晶シリコンよりも望ましい。非結晶シリコンは、 ガラス
の基板上に膜状に容易に適用することが出来る。非結晶
シリコンを重合結晶状シリコンに変換するためには、高
温度（６００°Ｃ以上）の温度にて処理する必要があ
る。望ましくないことに、ガラスはかかる高温によって
歪む。石英はかかる高温度によって歪みを生じないた
め、石英を基板として使用することが出来るが、かかる
石英はガラスよりはるかに高価である。このため、平坦
なパネルディスプレイは小型の場合、 ガラス上に非結晶
シリコンを使用するか、又は大型の場合、石英上に結晶
状シリコンを使用するか或はその他の別の技術を利用し
ている。その他の技術には、スイッチ動作のため能動的
トランジスタを使用せず、従って応答速度の遅い液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）が含まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ガラスを著しく加熱せ
ずに非結晶シリコンを再結晶するための１つの方法は、
レーザビームを使用する方法である。望ましくないこと
に、レーザビームは小さいため、該レーザは重ね合わせ
たパターンにてラスタ走査しなければならず、その結
果、非均一な加熱状態となり、長い時間及び大きい出力
を必要とする。
ずに非結晶シリコンを再結晶するための１つの方法は、
レーザビームを使用する方法である。望ましくないこと
に、レーザビームは小さいため、該レーザは重ね合わせ
たパターンにてラスタ走査しなければならず、その結
果、非均一な加熱状態となり、長い時間及び大きい出力
を必要とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上の膜を
選択的に加熱するための方法である。該膜には、基板の
吸収特性と異なる光吸収特性が付与される。試料（膜及
び基板と組み合わせたもの）は、膜により実質的に吸収
されると共に基板により実質的に吸収されない波長にて
最大強さを有する光により照射される。
選択的に加熱するための方法である。該膜には、基板の
吸収特性と異なる光吸収特性が付与される。試料（膜及
び基板と組み合わせたもの）は、膜により実質的に吸収
されると共に基板により実質的に吸収されない波長にて
最大強さを有する光により照射される。
【０００６】一実施例において、基板はガラスであり、
膜は非結晶シリコンとする。光は、主としてキセノンガ
スが充填されたガス放電灯を使用して発生される。その
最大スペクトルの分布は約８００乃至１２００ナノメー
タの範囲の波長にて生ずる。高温計を使用して膜の加熱
状態を検出し、光源に対してフィードバック信号を提供
することが望ましい。これにより一度に試料の小さい部
分のみしか加熱することが出来なかった従来技術のレー
ザ装置で実現されなかった閉ループ装置が提供される。
膜は非結晶シリコンとする。光は、主としてキセノンガ
スが充填されたガス放電灯を使用して発生される。その
最大スペクトルの分布は約８００乃至１２００ナノメー
タの範囲の波長にて生ずる。高温計を使用して膜の加熱
状態を検出し、光源に対してフィードバック信号を提供
することが望ましい。これにより一度に試料の小さい部
分のみしか加熱することが出来なかった従来技術のレー
ザ装置で実現されなかった閉ループ装置が提供される。
【０００７】本発明は同時に試料全体を照射する光源を
備える一実施例に使用することも出来る。これとは別
に、光源は試料ストリップを照射し、光源と試料との間
の相対的動きを可能にし、試料を横切って走査線を移動
させ得るようにすることも出来る。この実施例の高温計
は、光源と整合状態を保ち、該高温計が走査線部分の加
熱状態を検出するようにすることが出来る。
備える一実施例に使用することも出来る。これとは別
に、光源は試料ストリップを照射し、光源と試料との間
の相対的動きを可能にし、試料を横切って走査線を移動
させ得るようにすることも出来る。この実施例の高温計
は、光源と整合状態を保ち、該高温計が走査線部分の加
熱状態を検出するようにすることが出来る。
【０００８】本発明は、基板をそれに応じて加熱するこ
となく、膜を急速に高温度に加熱することを可能にす
る。この方法は金属合金化（金属をシリコンに合金化す
ること）及び薄膜の蒸着のため、シリコンの薄膜加工の
インプラントアニール工程に採用することが出来る。本
発明は又、ガラス上の硫化カドミウムのようなソーラ電
池を製造するためにも使用することが出来、更に透過性
基板上のその他の薄膜を加熱するためにも使用すること
が出来る。
となく、膜を急速に高温度に加熱することを可能にす
る。この方法は金属合金化（金属をシリコンに合金化す
ること）及び薄膜の蒸着のため、シリコンの薄膜加工の
インプラントアニール工程に採用することが出来る。本
発明は又、ガラス上の硫化カドミウムのようなソーラ電
池を製造するためにも使用することが出来、更に透過性
基板上のその他の薄膜を加熱するためにも使用すること
が出来る。
【０００９】
【実施例】本発明の性質及び利点を一層よく理解し得る
ようにするため、以下、添付図面に関して本発明を詳細
に説明する。
ようにするため、以下、添付図面に関して本発明を詳細
に説明する。
【００１０】図１には、基板１４上の膜１２を照射する
光源１０が図示されている。該光源１０は、膜１２によ
り吸収されるが、基板１４によって吸収されない波長に
て最大の強さを示す光を提供するものを選択する。半導
体材料の場合、これは材料のエネルギ空隙より大きいエ
ネルギを有する光子を備える光源を選択すると共に、そ
の選択された波長の光子のエネルギよりも大きくないエ
ネルギ空隙を有する基板１４を使用することにより実現
される。一実施例において、膜は不透過性材料とする一
方、基板は透過性材料とする。
光源１０が図示されている。該光源１０は、膜１２によ
り吸収されるが、基板１４によって吸収されない波長に
て最大の強さを示す光を提供するものを選択する。半導
体材料の場合、これは材料のエネルギ空隙より大きいエ
ネルギを有する光子を備える光源を選択すると共に、そ
の選択された波長の光子のエネルギよりも大きくないエ
ネルギ空隙を有する基板１４を使用することにより実現
される。一実施例において、膜は不透過性材料とする一
方、基板は透過性材料とする。
【００１１】光源１０に使用し得る１つの光源は、引用
して本明細書の一部に含めた米国特許第４，８２０，９
０６号に開示されている。基板を照射する間に膜及び基
板を保持するために使用し得るチャンバは、同様に引用
して本明細書に含めた米国特許第４，７５５，６５４号
に記載されている。
して本明細書の一部に含めた米国特許第４，８２０，９
０６号に開示されている。基板を照射する間に膜及び基
板を保持するために使用し得るチャンバは、同様に引用
して本明細書に含めた米国特許第４，７５５，６５４号
に記載されている。
【００１２】図２Ａ及び図２Ｂは米国特許第４，７５
５，６５４号により詳細に図示された機構の正面図及び
側面図である。膜及び基板から成る試料１６は、光源１
８の下方に配置される。光源上方の反射鏡２０は、試料
１６に光を集中させる。試料１６の下方の高温計２２が
加熱されるのに伴い、試料から放出される赤外線を検出
し、光源に対する制御装置にフィードバックする。
５，６５４号により詳細に図示された機構の正面図及び
側面図である。膜及び基板から成る試料１６は、光源１
８の下方に配置される。光源上方の反射鏡２０は、試料
１６に光を集中させる。試料１６の下方の高温計２２が
加熱されるのに伴い、試料から放出される赤外線を検出
し、光源に対する制御装置にフィードバックする。
【００１３】図３には、吸熱源２４を付加した同様の構
成が図示されている。貫通穴２６が吸熱源の中心部に設
けられ、高温計２２は試料１６を観察することが出来
る。一実施例において、該吸熱源は鋼製でありかつ水冷
式である。基板１４は吸熱源と接触するため、これによ
り膜１２の加熱を許容する一方、基板を低温状態に維持
するのに更に役立つ。
成が図示されている。貫通穴２６が吸熱源の中心部に設
けられ、高温計２２は試料１６を観察することが出来
る。一実施例において、該吸熱源は鋼製でありかつ水冷
式である。基板１４は吸熱源と接触するため、これによ
り膜１２の加熱を許容する一方、基板を低温状態に維持
するのに更に役立つ。
【００１４】図４Ａ及び図４Ｂは光源２８及び高温計３
０を試料１６に対して整合状態に動かす別の実施例の正
面図及び側面図である。光源２８及び高温計３０は、試
料１６を光源と高温計との間の空隙を横切って動かす
間、固定することが出来る。これとは別に、試料１６
は、光源２８及び高温計３０を動かす間、静止状態に維
持することも出来る。線３２により画成される走査線が
任意の時点で試料１６の一部を照射する。長手方向スロ
ット３１により光は高温計３０に達することが出来る。
０を試料１６に対して整合状態に動かす別の実施例の正
面図及び側面図である。光源２８及び高温計３０は、試
料１６を光源と高温計との間の空隙を横切って動かす
間、固定することが出来る。これとは別に、試料１６
は、光源２８及び高温計３０を動かす間、静止状態に維
持することも出来る。線３２により画成される走査線が
任意の時点で試料１６の一部を照射する。長手方向スロ
ット３１により光は高温計３０に達することが出来る。
【００１５】図５には、吸熱源３４を付加した図４Ａの
実施例が図示されている。吸熱源３４は、相対的動作
中、常時、高温計３０が試料１６を観察することを可能
にする長手方向スロットを備える。
実施例が図示されている。吸熱源３４は、相対的動作
中、常時、高温計３０が試料１６を観察することを可能
にする長手方向スロットを備える。
【００１６】吸熱源を有する実施例は長い加工時間（即
ち、３秒間以上）を必要とする工程に望ましい。全ての
試料を同時に照射する図２Ａ及び図３の実施例は、一定
でない工程機能を有する工程に望ましい。例えば、ある
工程は試料をある時間をかけて４００°に加熱し、次
に、別の時間をかけて９００°に加熱することを必要と
する。図４Ａ及び図５の走査線の実施例は、工程に対し
て単一の温度のみが必要とされる場合に特に最適に機能
する。
ち、３秒間以上）を必要とする工程に望ましい。全ての
試料を同時に照射する図２Ａ及び図３の実施例は、一定
でない工程機能を有する工程に望ましい。例えば、ある
工程は試料をある時間をかけて４００°に加熱し、次
に、別の時間をかけて９００°に加熱することを必要と
する。図４Ａ及び図５の走査線の実施例は、工程に対し
て単一の温度のみが必要とされる場合に特に最適に機能
する。
【００１７】試料は、米国特許第４，７５５，６５４号
に記載された方法にて底部から並びに頂部から加熱する
ことが出来る。
に記載された方法にて底部から並びに頂部から加熱する
ことが出来る。
【００１８】本発明は基板を加熱させずに、レーザを使
用して膜を加熱するという従来技術に優る方法を提供す
る。レーザ光は単色であり、吸収特性は膜の厚さ及び典
型的にレーザ波長の１／４乃至１／２程度である薄い絶
縁層のような膜上の任意の付加的な被覆に対して極めて
敏感である。加工の制限により膜の厚さが変化すること
に伴って吸収特性も変化し、膜の厚さは、波長の何分か
の１であるため、干渉作用が生じる。多色性の光を使用
することが望ましい本発明は、所望の波長に近い波長範
囲を有する。これは、膜のエネルギ空隙より大きいエネ
ルギを有する波長範囲に亘ってピークとなるスペクトル
出力を有するガスを備えるガス放電灯を使用して実現す
ることが望ましい。このように、本発明の方法は、膜の
厚みが僅かに変化することによって影響を受けない。更
に、波長を材料の吸収特性に適合させることにより、殆
ど吸収されない波長を発生させたり、又は全く吸収され
ない波長範囲を発生させることにより出力が無駄にされ
ない。
用して膜を加熱するという従来技術に優る方法を提供す
る。レーザ光は単色であり、吸収特性は膜の厚さ及び典
型的にレーザ波長の１／４乃至１／２程度である薄い絶
縁層のような膜上の任意の付加的な被覆に対して極めて
敏感である。加工の制限により膜の厚さが変化すること
に伴って吸収特性も変化し、膜の厚さは、波長の何分か
の１であるため、干渉作用が生じる。多色性の光を使用
することが望ましい本発明は、所望の波長に近い波長範
囲を有する。これは、膜のエネルギ空隙より大きいエネ
ルギを有する波長範囲に亘ってピークとなるスペクトル
出力を有するガスを備えるガス放電灯を使用して実現す
ることが望ましい。このように、本発明の方法は、膜の
厚みが僅かに変化することによって影響を受けない。更
に、波長を材料の吸収特性に適合させることにより、殆
ど吸収されない波長を発生させたり、又は全く吸収され
ない波長範囲を発生させることにより出力が無駄にされ
ない。
【００１９】本発明は多くのその他の工程でも同様に適
用することが出来る。例えば、半導体加工におけるイン
プラントアニールは本発明の方法により行うことが出来
る。半導体ウェハの処理をするための全ての工程は、本
発明の適用可能な分野である。薄膜は本発明の方法を使
用して蒸着させることが出来る。この実施例において、
膜はガス状の形態であり、基板上の加熱層と反応する。
このように、加熱は膜を基板に形成する方法に適合した
ものとすることが出来る。
用することが出来る。例えば、半導体加工におけるイン
プラントアニールは本発明の方法により行うことが出来
る。半導体ウェハの処理をするための全ての工程は、本
発明の適用可能な分野である。薄膜は本発明の方法を使
用して蒸着させることが出来る。この実施例において、
膜はガス状の形態であり、基板上の加熱層と反応する。
このように、加熱は膜を基板に形成する方法に適合した
ものとすることが出来る。
【００２０】当業者に理解され得るように、本発明はそ
の精神又は必須の特徴から逸脱せずにその他の特定の形
態にて実現し得るものである。例えば、単一の灯に代え
て、一列の灯を使用することも出来る。従って、本発明
の好適な実施例の開示は、特許請求の範囲に記載した本
発明の範囲の一例に過ぎず、それを何ら限定するもので
はない。
の精神又は必須の特徴から逸脱せずにその他の特定の形
態にて実現し得るものである。例えば、単一の灯に代え
て、一列の灯を使用することも出来る。従って、本発明
の好適な実施例の開示は、特許請求の範囲に記載した本
発明の範囲の一例に過ぎず、それを何ら限定するもので
はない。
【図１】本発明により基板上の膜を選択的に加熱する線
図である。
図である。
【図２】図２Ａは基板を全体的に照射する本発明の一実
施例の正面図である。図２Ｂは基板を全体的に照射する
本発明の一実施例の側面図である。
施例の正面図である。図２Ｂは基板を全体的に照射する
本発明の一実施例の側面図である。
【図３】吸熱源を有する図２Ａの実施例の線図である。
【図４】図４Ａは光走査線が基板を横断して動く本発明
の実施例の正面図である。図４Ｂは光走査線が基板を横
断して動く本発明の実施例の側面図である。
の実施例の正面図である。図４Ｂは光走査線が基板を横
断して動く本発明の実施例の側面図である。
【図５】吸熱源を有する図４Ａの実施例の線図である。
１０ 光源 １２ 膜 １４ 基板 １６ 試料 １８ 光源 ２０ 反射鏡 ２２ 高温計 ２６ 貫通穴 ２８ 光源 ３０ 高温計 ３１ スロット ３２ 線 ３４ 吸熱源
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/20 9171−4Ｍ 31/04
Claims (14)
- 【請求項１】 基板上の膜を選択的に加熱する方法にし
て、 前記基板及び前記膜を異なる光吸収特性を備えるように
選択する段階と、 前記膜により実質的に吸収され、前記基板により実質的
に吸収されないピーク波長を有する光源により前記膜及
び基板を照射する段階とを備えることを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 請求項１の方法にして、前記基板が透過
性であり、前記膜が不透過性であるように選択する段階
を更に備えることを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１の方法にして、基板上の前記膜
が平坦なパネルディスプレイに使用されることを特徴と
する方法。 - 【請求項４】 請求項３の方法にして、前記膜が前記照
射段階前、非結晶シリコンであり、前記基板がガラスで
あることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項４の方法にして、前記照射段階が
前記非結晶シリコンを結晶化することを特徴とする方
法。 - 【請求項６】 請求項１の方法にして、前記膜がソーラ
電池として使用されることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項６の方法にして、前記膜が硫化カ
ドミウムであり、前記基板がガラスであることを特徴と
する方法。 - 【請求項８】 請求項１の方法にして、前記照射段階が
インプラントアニール工程中に行われることを特徴とす
る方法。 - 【請求項９】 請求項１の方法にして、前記照射段階が
前記基板上に前記膜を蒸着する間に行われることを特徴
とする方法。 - 【請求項１０】 請求項１の方法にして、前記膜が金属
であり、前記基板がシリコンであることを特徴とする方
法。 - 【請求項１１】 請求項１の方法にして、前記基板に結
合された吸熱源を提供する段階を更に備えることを特徴
とする方法。 - 【請求項１２】 請求項１の方法にして、前記照射段階
が単一のアークの長いガス放電灯により行われ、高温計
により前記膜の温度を検出する段階を更に備えることを
特徴とする方法。 - 【請求項１３】 請求項１の方法により製造されること
を特徴とする製品。 - 【請求項１４】 第２の材料に結合された第１の材料を
選択的に加熱する方法にして、 前記第２のエネルギ帯域空隙より小さいエネルギ帯域空
隙を備えるように前記第１の材料を選択する段階と、 前記第１の材料の前記エネルギ帯域空隙より大きく、前
記第２の材料の前記エネルギ帯域空隙より小さいエネル
ギを備える波長にて最大出力を有する光源により前記第
１及び第２の材料を照射する段階とを備えることを特徴
とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US498670 | 1990-03-23 | ||
| US07/498,670 US5073698A (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Method for selectively heating a film on a substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0594995A true JPH0594995A (ja) | 1993-04-16 |
| JP3086489B2 JP3086489B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=23982021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03058766A Ceased JP3086489B2 (ja) | 1990-03-23 | 1991-03-22 | 基板上の膜を選択的に加熱する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5073698A (ja) |
| JP (1) | JP3086489B2 (ja) |
| DE (1) | DE4109165A1 (ja) |
| IT (1) | IT1246117B (ja) |
| NL (1) | NL9100518A (ja) |
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| KR20030052833A (ko) * | 2001-12-21 | 2003-06-27 | 동부전자 주식회사 | 반도체 소자 제조방법 |
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| US7183229B2 (en) | 2000-12-08 | 2007-02-27 | Sony Corporation | Semiconductor thin film forming method, production methods for semiconductor device and electrooptical device, devices used for these methods, and semiconductor device and electrooptical device |
| US7255899B2 (en) | 2001-11-12 | 2007-08-14 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Heat treatment apparatus and heat treatment method of substrate |
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1991
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- 1991-03-22 JP JP03058766A patent/JP3086489B2/ja not_active Ceased
- 1991-03-22 NL NL9100518A patent/NL9100518A/nl not_active Application Discontinuation
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| IT1246117B (it) | 1994-11-15 |
| NL9100518A (nl) | 1991-10-16 |
| ITRM910186A0 (it) | 1991-03-21 |
| DE4109165A1 (de) | 1991-09-26 |
| JP3086489B2 (ja) | 2000-09-11 |
| US5073698A (en) | 1991-12-17 |
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