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JP4189737B2 - Thin film manufacturing method and electronic device manufacturing method - Google Patents
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Thin film manufacturing method and electronic device manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の作製方法及び電子デバイスの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に市販されているアクティブマトリックス液晶表示装置(AMLCDs:Active Matrix Liquid Crystal Displays)を構成する薄膜トランジスタ(TFTs:Thin Films Transistors)には、エキシマレーザー照射によるアニール等の方法によって形成されるポリシリコン(多結晶シリコン)が用いられている。
【0003】
pチャンネル型或いはnチャンネル型のいずれのポリシリコン薄膜トランジスタの易動度は、単結晶シリコンのそれに近いものになりつつあり、これによって、アクティブ画素マトリックスとして同じ基板上で集積回路(IC:Integrated Circuit)を組み立てることが可能になり、かつより高い解像度(精細度)及び信頼性の向上が実現する。
【0004】
比較的高い電流が要求される有機EL(Electro-luminescence)ディスプレイの場合、ポリシリコン薄膜トランジスタは、上記と同等の画素マトリックスを形成するための唯一の解決手段である。
【0005】
これまでポリシリコン薄膜トランジスタは、高温プロセスによって石英基板上に作製されていた。しかしながら、高温プロセスに耐える石英基板は高価であり、直視型のOA(office automation)用ディスプレイのような10〜17インチの大きさに対しては、基板のコストが極めて大きくなる。このため、石英基板に代わり安価なガラス基板が用いられるようになったが、このような安価なガラスは概して耐熱性に乏しい。
【0006】
近年、こうしたガラス基板を用いることのできる温度(例えば500〜550℃)でポリシリコン薄膜トランジスタを作製するプロセス、即ち低温ポリシリコン薄膜トランジスタプロセスの開発が活発に進められている。例えば、ポリシリコン薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁膜として酸化シリコン膜を用いるが、この酸化シリコン膜を低温で作製する方法が検討されている。しかしながら、上記したような低温での酸化シリコン膜の作製方法についての報告例が少ないのが現状である。
【0007】
また、SRAMs(Static Random Access Memories)、不揮発性メモリー及び三次元ICにポリシリコンを応用するためには、酸化膜の低温成長が極めて重要となる。超大規模集積回路(VLSI:Very Large Scale Integration)もまた、浅い接合及び三次元集積化にとって、高品質の低温酸化膜が要求されている。
【0008】
例えば、ポリシリコン薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜としての酸化シリコン膜は、200〜300℃の常圧CVD法(chemical vapor deposition:化学的気相成長法)やTEOS(テトラエトキシシラン)を原料としたプラズマCVD法などで作製されている。これらの場合、上述したようにガラス基板を考慮して低温で作製するために、高品質な酸化シリコン膜を得ることができない。
【0009】
一方、酸素ガス雰囲気下、308nmの波長のレーザーをシリコンに照射することによってシリコンの融点まで昇温し、0.05nm/パルスの反応速度でシリコンの表面に酸化シリコン膜を作製する方法、即ち熱酸化法が知られている(例えば、後記の非特許文献1参照。)。
【0010】
図5は、上記したレーザーを用いての従来例による装置の概略断面図である。
【0011】
図5に示すように、この装置22は、その内部に設けられた台23上にポリシリコン膜20を有するガラス基板21が配される。なお、装置22内は酸化膜の作製時に不純物が発生しないよう、例えば10-4Paに保たれている。そして、装置22内にO2ガス、O3ガス若しくはN2Oガスを供給し、装置22外から波長308nm、248nm又は193nmのレーザー24を照射する。これにより、シリコンの融点まで昇温すると共に、装置22内に充填されたO2ガス若しくはN2Oガスをイオン化し、0.05nm/パルスの反応速度でポリシリコン膜20の表面に酸化シリコン膜を作製することができる。
【0012】
また、後記の非特許文献1には、図6に示すように、より波長が短いレーザーを用いたほうが、より速い酸化速度を得られることが示されている。これは、短波長のレーザーは、下記反応式(1)に示すようなO2の光解離反応によって、活性酸素をより生成し易いためと考えられる。
【0013】
2→2O(3P)…(1)
(但し、上記反応式(1)は、波長193nmのレーザーを用いた場合である。)
【0014】
【非特許文献1】
T. E. Orlowdki and D. A Manteli; J. appl. Phys. 64 (1998) 4410
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現在、波長193nm等の短波長のレーザーは光学系が複雑であり、安定した出力を得るのが極めて難しい。また、このような短波長レーザーを用いてのガス分子のイオン化は、レーザーの光学系に不純物が非常に発生し易く、この不純物にレーザーが吸収されてしまい、光学系にダメージを与えるといった問題もある。
【0016】
そこで、248nm、308nmのようなより長波長の、比較的安定した出力の得られるレーザーを用いることが考えられるが、長波長になればなる程ガス分子を光解離することはより困難になる。
【0017】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、低温かつ高い反応速度で高品質な薄膜を作製することができる、薄膜の作製方法及び電子デバイスの製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、原料ガスをイオン化するイオン化工程と、基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを有する方法によって、前記基板の表面に薄膜を作製するに際し、
前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残す支持体上に前記基板を配し た状態で、前記支持体をチャンバー内に設置し、
前記チャンバー外に設置したレーザー光源から、前記チャンバー内の前記基板に対し 基板面に向う方向にレーザー光を照射して、前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記 基板を昇温し、
前記チャンバー内に設置した紫外線ランプから、前記基板上で前記基板面に沿う方向 に紫外線を照射して、前記原料ガスをイオン化し、
前記昇温状態で、前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させて前記薄膜を 作製する、
薄膜の作製方法に係るものである。
【0019】
本発明はまた、原料ガスをイオン化するイオン化工程と、基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを有する方法によって、前記基板の表面を改質することによってその表面に薄膜を作製して電子デバイスを製造するに際し、
前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残す支持体上に前記基板を配し た状態で、前記支持体をチャンバー内に設置し、
前記チャンバー外に設置したレーザー光源から、前記チャンバー内の前記基板に対し 基板面に向う方向にレーザー光を照射して、前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記 基板を昇温し、
前記チャンバー内に設置した紫外線ランプから、前記基板上で前記基板面に沿う方向 に紫外線を照射して、前記原料ガスをイオン化し、
前記昇温状態で、前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させて前記薄膜を 作製する、
電子デバイスの製造方法に係るものである。
【0020】
本発明によれば、前記原料ガスをイオン化するイオン化工程と、前記基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを互いに異なる手段で行うこと(即ち、イオン化工程を前記チャンバー内に設置した前記紫外線ランプからの紫外線照射で行い、昇温工程を前記チャンバー外に設置した前記レーザー光源からのレーザー光照射によって行うこと)によって、レーザー光による前記昇温工程とは別の紫外線ランプによる紫外線照射で前記原料ガスを低温で容易にイオン化し、低温かつ高い反応速度で高品質な前記薄膜を作製することができる。
しかも、前記基板を前記支持体上に配して前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記基板を昇温し、この状態で前記イオンと前記基板の表面とを結合しているので、前記支持体として安価なガラス板を用いることも、低温でのイオン化によって可能となる。そして、こうした支持体は、前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残すため、低コストで薄膜付き基板を有する支持体を電子デバイスの製造に供することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明に基づく作製方法は、前記基板の表面上で前記原料ガスをイオン化し、かつ前記基板を昇温することによって前記原料ガス成分を含有する前記薄膜を作製することができる。ここで、前記イオン化と前記昇温とを互いに異なる手段を用いて行うことが重要であり、紫外線ランプを用いて少なくとも前記イオン化を行い、レーザーを用いて少なくとも前記昇温を行う。
【0022】
具体的には、前記紫外線ランプを照射して前記原料ガスを前記イオン化した後、前記イオン化した状態を保持したまま、更に前記レーザーを照射して前記基板の前記昇温を行うことである。
【0023】
本発明に基づく作製方法及び装置によれば、前記紫外線ランプを用いて少なくとも前記イオン化を行った状態で、前記レーザーを照射して少なくとも前記昇温を行うので、前記原料ガスの前記イオン化を低温で実現することができ、例えば前記レーザーの光学系に不純物等の汚れが付着するのを抑制することができる。また、前記薄膜の作製速度をより速くすることができ、高品質な前記薄膜を作製することができる。
【0024】
ここで、前記紫外線ランプを用いての前記イオン化は、減圧雰囲気中(例えば105〜10-1Pa)で行うことが望ましい。例えば、前記基板を配した支持体を減圧雰囲気に保たれたチャンバー内に設置し、前記チャンバー内で前記イオン化用のビームを照射し、前記チャンバー外から前記昇温用のビームを照射することが好ましい。
【0025】
前記イオン化用のビームとしての前記紫外線ランプを前記チャンバー外から空気中で照射した場合、空気中の分子もイオン化してしまい、前記昇温用のビームとしての前記レーザーの光学系に不純物が生成されることがある。そして、この不純物に前記レーザーが吸収されてしまい、前記薄膜の作製速度が低下することがある。
【0026】
前記紫外線ランプを用いれば、容易に前記イオン化を行うことができる。なお、前記紫外線ランプとしては特に限定されないが、例えば図4に示すような、商品名Ushio UM−452スペクトルを用いることができる。このランプは、深い紫外線において高域のスペクトルを有し、例えば酸素ガスのイオン化にとても効果的であり、すでにフォトレジストのアッシング等に用いられている。
【0027】
なお前記イオン化を行う場合、前記原料ガスを解離させる触媒物質を用いることも考えられるが、こうした触媒物質としては、12CaO・7Al23が使用可能である
【0028】
前記レーザーとしては、波長が333nm、308nm、248nm、222nm又は193nmのパルスレーザーを用いることが好ましい。上記したような波長のパルスレーザーは、例えば一度に広い面積に照射することができるので、広範囲にわたって前記昇温を行うことができ、かつ前記紫外線ランプによる前記イオン化を助長する効果を得ることができる。
【0029】
また、前記パルスレーザーを用いることにより、前記基板の表面温度のみを短時間で例えば2000℃以上とすることができ、より効率的に高品質な前記薄膜を作製することができる。
【0030】
ここで、上記した波長のうち、193nm等の短波長のパルスレーザーは入手困難であり、不純物を生成し易いので、特に波長が308nm、248nmのパルスレーザーを用いるのがよい。
【0031】
また、1〜5000パルス、30〜150nsの条件で前記パルスレーザーを照射することが好ましい。前記パルスレーザーを用いれば、上記のようにパルス幅、照射時間等を適宜選択することによって前記昇温の程度を容易に制御することができ、前記薄膜の厚みを容易に制御することができる。
【0032】
ここで、前記基板を前記支持体上に配して前記イオン化及び前記昇温を行う際、前記昇温の上限温度は、前記支持体の耐熱温度より低い温度としていることが重要である。例えば、前記パルスレーザーをパルス的に照射せずに長時間行った場合、前記基板の表面だけでなく、内部にまで熱が伝わり、前記支持体が熱に耐えられなくなることがあるこれをぐことができ(以下、同様)
【0033】
本発明に基づく薄膜の作製方法及び電子デバイスの製造方法にいて、より具体的には、前記支持体としてのガラス支持体上に配したシリコン基板の表面にO2、O3或いはN2Oガス又はこれらの混合ガス雰囲気を存在させ、前記紫外線ランプを照射して前記原料ガスをイオン化した後、このイオン化した状態を保持したまま、更に前記レーザーを照射して前記シリコン基板の表面を昇温することにより、前記シリコン基板上に酸化シリコン膜を作製することができる。
【0034】
図1〜図3は、本発明に基づく薄膜の作製方法(及び電子デバイスの製造方法)によって薄膜トランジスタ(TFT:Thin Films Transistor)を作製し、このTFTを用いて液晶表示装置を作製する方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【0035】
図2(a)に示すように、ガラス支持体1上にポリシリコンからなる膜2aを作製する。ガラス支持体1としては、例えば厚み50〜700μmの低融点ガラス、ホウケイ酸ガラス等を用いることができ、上記の低融点ガラスは一層の低コスト化を実現することができる。ポリシリコン膜2aの厚みは例えば40〜500nmとすればよく、その作製方法はCVD法(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長法)等を用いることができる。
【0036】
次に、図2(b)に示すように、上記に作製したポリシリコン膜2aをエッチングして、チャンネル層前駆体2bを作製する。
【0037】
そして、図2(c)に示すように、ポリシリコンからなるチャンネル層前駆体2bを覆うようにして、ゲート酸化膜としての酸化シリコン膜3を作製する。ここで、酸化シリコン膜3の作製方法として本発明に基づく薄膜の作製方法及びその装置(並びに電子デバイスの製造方法)が好適に用いられる。
【0038】
図1は、本発明に基づく薄膜の作製装置の概略断面図である。
【0039】
本発明の薄膜の作製装置は、前記基板の表面上の前記原料ガスをイオン化する手段と、前記基板を昇温する手段とを有し、前記イオン化手段と前記昇温手段とが互いに異なっていることが望ましく、特に図1に示すように、紫外線ランプ5によって少なくとも前記イオン化が行われ、レーザー6によって少なくとも前記昇温が行われることが望ましい。
【0040】
具体的には、本発明に基づく薄膜の作製装置4は、前記イオン化用のビームとしての紫外線ランプ5を照射するビーム照射手段がチャンバー7内に設置され、前記昇温用のビームとしてのレーザー6を照射するビーム照射手段がチャンバー7外に設置されている。また、前記原料ガスを供給する手段、レーザー6が通過する窓8、前記基板を配する台9及びチャンバー7内を減圧雰囲気にする手段を有する。
【0041】
そして、図2(b)の状態のポリシリコン2bを有するガラス支持体1をチャンバー7内の台9上に設置する。次いで、チャンバー7内を減圧雰囲気状態(例えば105〜10-1Pa)に保ち、ポリシリコン2bの表面上にO2又はO3ガス雰囲気を存在させ、チャンバー7内で紫外線ランプ5を照射して前記ガスをイオン化した後、前記イオン化した状態を保持したまま、更にチャンバー7外からレーザー6を照射してポリシリコン2bの表面を昇温することにより、ポリシリコン2b上に酸化シリコン膜3を作製することができる。
【0042】
ここで、紫外線ランプ5を用いての前記イオン化は、上述したように、減圧雰囲気中で行うことが望ましい。紫外線ランプ5の照射をチャンバー7外から空気中で行った場合、空気中の分子もイオン化して不純物が生成し、レーザー6の光学系、例えば窓8に前記不純物が付着することがある。そして、この不純物にレーザー6が吸収されてしまい、酸化シリコン膜3の作製速度が低下することがある。
【0043】
紫外線ランプ5を用いれば、容易に前記イオン化を行うことができる。なお、紫外線ランプ5としては特に限定されないが、例えば図4に示すような、商品名Ushio UM−452スペクトルを用いることができる。
【0044】
レーザー6としては、波長が333nm、308nm(XeCl)、248nm(KrF)、222nm又は193nm(ArF)のパルスレーザーを用いることが好ましい。上記したような波長のパルスレーザーは、例えば一度に広い面積に照射することができるので広範囲にわたって前記昇温を行うことができ、かつ紫外線ランプ5による前記イオン化を助長する効果を得ることができる。
【0045】
また、前記パルスレーザーを用いることにより、前記基板としてのポリシリコン2bの表面温度のみを短時間で例えば2000℃以上とすることができ、より効率的に高品質な酸化シリコン膜3を作製することができる。さらに、レーザー6を用いて前記昇温を行うので、例えばパルスの制御によって前記支持体の材質が限定されない。
【0046】
ここで、上記した波長のうち、193nm等の短波長のパルスレーザーは入手困難であり、不純物を生成し易いので、特に波長が308nm、248nmのパルスレーザーを用いるのがよい。
【0047】
また、1〜5000パルス、30〜150nsの条件で前記パルスレーザーを照射することが好ましい。上記のようにパルス幅、照射時間等の条件を適宜選択することによって前記昇温の程度を容易に制御することができ、例えば酸化シリコン膜3の厚みを容易に制御することができる。
【0048】
ここで、前記昇温の上限温度は、ガラス支持体1の耐熱温度より低い温度とすればよい。例えば、前記パルスレーザーをパルス的に照射せずに長時間行った場合、ポリシリコン2bの表面だけでなく、内部にまで熱が伝わり、ガラス支持体1が熱に耐えられなくなることがある。
【0049】
本発明に基づく作製方法及び装置によれば、紫外線ランプ5を用いて少なくとも前記イオン化を行った状態で、レーザー6を照射して少なくとも前記昇温を行うので、前記原料ガスの前記イオン化を低温で実現することができ、例えばチャンバー7の窓8に不純物等の汚れが付着するのを抑制することができる。また、酸化シリコン膜3の作製速度をより速くすることができ、高品質な酸化シリコン膜3を作製することができる。
【0050】
酸化シリコン膜3の厚みは、前記レーザーの条件等によって異なるが、例えば波長308nmのパルスレーザーを用いる場合は、約100μm以下に作製することができる。但し、本発明に基づく方法及びその装置によれば、前記レーザーの照射時間が従来に比べて非常に短くても、速い反応速度で所望とする厚みを有する高品質な酸化シリコン膜3を作製することができる。
【0051】
上記のようにしてポリシリコンからなるチャンネル層前駆体2b上に酸化シリコン膜3を作製した後、図2(d)に示すように、例えばAl等の材料を用いてPVD(Physical Vapor Deposition:物理蒸着)法等によってゲート電極10を作製する。
【0052】
次に図2(e)に示すように、イオン注入を行ってn型領域を作り、チャンネル層2cを作製する。ここでは、n型のTFTを例に挙げて説明するので、イオンとしてリン、ヒ素、アンチモン等を用いることができる。p型のTFTを製造する場合は、前記イオンとしてホウ素等を用いればよい。
【0053】
次に、図3(f)に示すように、チャンネル層2c、酸化シリコン膜3及びゲート電極10を含むガラス基板1上の全面を覆うようにして絶縁性保護膜11を作製する。絶縁性保護膜11としては、例えば酸化シリコン膜を用いることができ、化学的気相成長(CVD)法等で作製すればよい。そして、絶縁性保護膜11の任意の位置に例えばITO(indium tin oxide:インジウム酸化物にスズをドープした導電性酸化物)からなる透明電極12を作製する。
【0054】
次に、図3(g)に示すように、絶縁性保護膜11をエッチングした後、ソース電極13及びドレイン電極14を作製すれば、TFT15を作製することができる。
【0055】
そして、図3(h)に示すように、ゲート電極10、ソース電極13、ドレイン電極14、絶縁性保護膜11及び透明電極12を含むガラス基板1上の全面を覆うようにして配向膜16を作製する。配向膜16としてはポリイミド等を用いることができ、塗布等によって形成すればよい。
【0056】
次に、ガラス等からなる対向基板17の一方の面側に透明電極(ITO)12’及び配向膜(例えばポリイミド)16’を塗布作製し、配向膜16’にラビング処理を施す。そして、この透明電極12’及び配向膜16’を有する対向基板17を、配向膜16’を有する面をTFT15側に配し、TFT15が作製されたガラス支持体1と位置合わせして貼り付け、周辺部を接着固定することによって、空セルを作製する。なお、ガラス基板1はTFT15の支持体としてそのまま残されている。
【0057】
次いで、この空セル内に液晶材料18を注入することにより、液晶表示装置19を製造することができる。
【0058】
かかる液晶表示装置19は、使用時にはTFT15のソース電極13、ドレイン電極14を通して透明電極12、12’により駆動信号電圧が加えられる。
【0059】
超小型電子技術の臨界寸法が小さくなっているので、パンチスルーとショートチャンネル効果を防ぐために、デバイスのpn接合部の垂直及び横方向の拡散の制御が要求されている。上記した方法、即ち図2(b)〜(e)の工程において、上記とは異なって、P(リン)、B(ホウ素)、Sb(アンチモン)などの不純物のイオン注入によるpn接合の形成後にゲート酸化膜3を形成する場合、ゲート酸化膜3を熱酸化炉中での熱酸化で形成した場合は、長時間を要し、チャンネル下に不純物が拡散し易い。これに対し、本発明に基づく方法は、レーザー光による昇温下でゲート酸化膜を形成しているので、昇温の時間は非常に短く、不純物の拡散が少なくなり、従って、短いチャンネルのデバイスの製造に大いに有利である。
【0060】
このことは、上記の例とは異なって、半導体基板にイオン注入法等による不純物導入でpn接合を形成した後、半導体基板の表面に酸化膜(ゲート酸化膜等)を形成する場合も同様である。
【0061】
以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づき種々に変形が可能であり、サンプル構造や使用材料等については、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜選択可能であることは言うまでもない。
【0062】
例えば、上記にチャンバー7内に前記O2又はO3ガスを充填し、紫外線ランプ5を照射することによってこれらをイオン化する例を説明したが、前記O2又はO3ガスに代えて例えばN2Oガス又はこれらの混合ガスを用いてもよい。また、アンモニアガスを供給し、このガスを前記イオン化することによって前記基板の表面上に窒化膜を作製することも可能である。
【0064】
また、上記に前記支持体としてガラス支持体を用いた例を説明したが、本発明に基づく薄膜の作製方法及びその装置、並びに電子デバイスの製造方法によれば、前記紫外線ランプ若しくは前記触媒物質を用いて少なくとも前記イオン化を行い、前記レーザーの照射によって少なくとも前記昇温を行っているので、前記支持体の材質は特に限定されず、例えばプラスチック等でもよい。
【0065】
さらに、前記基板としてポリシリコンを用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。さらに、TFTの製造工程を一例として説明したが、本発明に基づく薄膜の作製方法及びその装置、並びに電子デバイスの製造方法は、これに限定されるものではない。
【0066】
【発明の作用効果】
本発明によれば、前記原料ガスをイオン化するイオン化工程と、前記基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを互いに異なる手段で行うこと(即ち、イオン化工程を前記チャンバー内に設置した前記紫外線ランプからの紫外線照射で行い、昇温工程を前記チャンバー外に設置した前記レーザー光源からのレーザー光照射で行うこと)によって、レーザー光による前記昇温工程とは別の紫外線ランプによる紫外線照射で前記原料ガスを低温で容易にイオン化し、低温かつ高い反応速度で高品質な前記薄膜を作製することができる。
しかも、前記基板を前記支持体上に配して前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記基板を昇温し、この状態で前記イオンと前記基板の表面とを結合しているので、前記支持体として安価なガラス板を用いることも、低温でのイオン化によって可能となる。そして、こうした支持体は、前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残すため、低コストで薄膜付き基板を有する前記支持体を電子デバイスの製造に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による薄膜の作製装置の概略断面図である。
【図2】同、本発明に基づく作製方法及びその装置(並びに電子デバイスの製造方法)によって薄膜トランジスタ(TFT:Thin Films Transistor)を作製し、このTFTを用いて液晶表示装置を作製する方法を工程順に示す概略断面図である。
【図3】同、本発明に基づく作製方法によってTFTを作製し、このTFTを用いて液晶表示装置を作製する方法を工程順に示す概略断面図である。
【図4】紫外線ランプの一例を示すグラフである。
【図5】従来例による薄膜の作製装置の概略断面図である。
【図6】パルスレーザー照射により作製される酸化膜の厚みの変化を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
1…ガラス支持体、2…ポリシリコン(チャンネル層)、
3…酸化シリコン膜、4…薄膜の作製装置、5…紫外線ランプ、
6…レーザー、7…チャンバー、8…窓、9…台、10…ゲート電極、
11…絶縁性保護膜、12…透明電極、13…ソース電極、
14…ドレイン電極、15…薄膜トランジスタ、16…配向膜、
17…対向基板、18…液晶材料、19…液晶表示装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film and a method for manufacturing an electronic device.
[0002]
[Prior art]
Thin film transistors (TFTs: Thin Films Transistors) constituting active matrix liquid crystal displays (AMLCDs) that are generally available on the market include polysilicon (polycrystal) formed by a method such as annealing by excimer laser irradiation. Silicon) is used.
[0003]
The mobility of either p-channel or n-channel polysilicon thin film transistors is becoming close to that of single-crystal silicon, which allows integrated circuits (ICs) on the same substrate as the active pixel matrix. Can be assembled, and higher resolution (definition) and reliability can be improved.
[0004]
In the case of an organic EL (Electro-luminescence) display that requires a relatively high current, a polysilicon thin film transistor is the only solution for forming a pixel matrix equivalent to the above.
[0005]
Until now, polysilicon thin film transistors have been fabricated on quartz substrates by a high temperature process. However, a quartz substrate that can withstand a high temperature process is expensive, and the cost of the substrate becomes extremely large for a size of 10 to 17 inches such as a direct-view type OA (office automation) display. For this reason, an inexpensive glass substrate has been used instead of a quartz substrate, but such an inexpensive glass generally has poor heat resistance.
[0006]
In recent years, development of a process for producing a polysilicon thin film transistor at a temperature at which such a glass substrate can be used (for example, 500 to 550 ° C.), that is, a low temperature polysilicon thin film transistor process has been actively promoted. For example, in a polysilicon thin film transistor, a silicon oxide film is used as a gate insulating film, and a method for producing this silicon oxide film at a low temperature has been studied. However, there are few reports on the method for producing a silicon oxide film at a low temperature as described above.
[0007]
In order to apply polysilicon to SRAMs (Static Random Access Memories), nonvolatile memories, and three-dimensional ICs, low temperature growth of oxide films is extremely important. Very large scale integration (VLSI: Very Large Scale Integration) also requires high quality low temperature oxide films for shallow junctions and three-dimensional integration.
[0008]
For example, in a polysilicon thin film transistor, a silicon oxide film as a gate insulating film is a plasma using 200 to 300 ° C. atmospheric pressure CVD (chemical vapor deposition) or TEOS (tetraethoxysilane) as a raw material. It is manufactured by the CVD method or the like. In these cases, a high-quality silicon oxide film cannot be obtained because it is manufactured at a low temperature in consideration of the glass substrate as described above.
[0009]
On the other hand, a method of forming a silicon oxide film on the surface of silicon at a reaction rate of 0.05 nm / pulse by heating the silicon to a melting point of silicon by irradiating a laser having a wavelength of 308 nm in an oxygen gas atmosphere, that is, heat. An oxidation method is known (for example, see Non-Patent Document 1 described later).
[0010]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a conventional apparatus using the above-described laser.
[0011]
As shown in FIG. 5, the apparatus 22 has a glass substrate 21 having a polysilicon film 20 disposed on a table 23 provided therein. Note that the inside of the apparatus 22 is maintained at, for example, 10 −4 Pa so as not to generate impurities when the oxide film is formed. Then, O 2 gas, O 3 gas, or N 2 O gas is supplied into the apparatus 22, and a laser 24 having a wavelength of 308 nm, 248 nm, or 193 nm is irradiated from outside the apparatus 22. As a result, the temperature is raised to the melting point of silicon and the O 2 gas or N 2 O gas filled in the device 22 is ionized, and a silicon oxide film is formed on the surface of the polysilicon film 20 at a reaction rate of 0.05 nm / pulse. Can be produced.
[0012]
Further, Non-Patent Document 1 described later shows that a faster oxidation rate can be obtained by using a laser having a shorter wavelength, as shown in FIG. This is probably because a short wavelength laser is more likely to generate active oxygen by the photodissociation reaction of O 2 as shown in the following reaction formula (1).
[0013]
O 2 → 2O ( 3 P) (1)
(However, the reaction formula (1) is a case where a laser having a wavelength of 193 nm is used.)
[0014]
[Non-Patent Document 1]
TE Orlowdki and D. A Manteli; J. appl.Phys. 64 (1998) 4410
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, at present, a laser with a short wavelength such as a wavelength of 193 nm has a complicated optical system, and it is extremely difficult to obtain a stable output. In addition, ionization of gas molecules using such a short wavelength laser has a problem that impurities are very easily generated in the optical system of the laser, the laser is absorbed by the impurities, and the optical system is damaged. is there.
[0016]
Therefore, it is conceivable to use a laser having a longer wavelength, such as 248 nm or 308 nm, which can obtain a relatively stable output. However, the longer the wavelength, the more difficult it is to photodissociate gas molecules.
[0017]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to manufacture a thin film manufacturing method and an electronic device capable of manufacturing a high-quality thin film at a low temperature and a high reaction rate. It is to provide a method.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides an ionization step for ionizing a source gas and a temperature raising step for bonding ions of the source gas and the surface of the substrate by raising the temperature of the substrate. When making a thin film,
The support is placed in a chamber with the substrate placed on a support that remains as a support for the substrate even after the thin film has been produced ,
From said laser light source placed outside the chamber, by irradiating a laser beam in a direction toward the substrate surface with respect to the substrate in the chamber, the substrate was heated to a temperature lower than the heat resistant temperature of the support,
By irradiating ultraviolet rays in a direction along the substrate surface on the substrate from an ultraviolet lamp installed in the chamber, ionizing the source gas,
Wherein at Atsushi Nobori, to produce the thin film by combining the ion and the substrate surface of the raw material gas,
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film.
[0019]
The present invention also modifies the surface of the substrate by a method comprising an ionization step of ionizing the source gas and a temperature raising step of bonding the source gas ions and the surface of the substrate by heating the substrate. When manufacturing an electronic device by creating a thin film on its surface,
The support is placed in a chamber with the substrate placed on a support that remains as a support for the substrate even after the thin film has been produced ,
From said laser light source placed outside the chamber, by irradiating a laser beam in a direction toward the substrate surface with respect to the substrate in the chamber, the substrate was heated to a temperature lower than the heat resistant temperature of the support,
By irradiating ultraviolet rays in a direction along the substrate surface on the substrate from an ultraviolet lamp installed in the chamber, ionizing the source gas,
Wherein at Atsushi Nobori, to produce the thin film by combining the ion and the substrate surface of the raw material gas,
The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device.
[0020]
According to the present invention, the ionization step of ionizing the source gas and the temperature increase step of combining the source gas ions and the surface of the substrate by increasing the temperature of the substrate are performed by different means ( that is, carried out with UV radiation from the UV lamp was installed ionization process in the chamber, by) performed by laser light irradiation from the laser source the heating step was placed outside the chamber, wherein by laser light Noboru the raising process readily ionize the source gas at low temperatures in the ultraviolet radiation that due to a different UV lamp, it is possible to manufacture a high quality the thin film at a low temperature and a high reaction rate.
In addition, the substrate is disposed on the support, and the substrate is heated to a temperature lower than the heat-resistant temperature of the support, and in this state, the ions and the surface of the substrate are combined, so the support Rukoto using inexpensive glass plate as a body and made possible by the ionization at a low temperature. And since such a support body remains as it is as a support body of the said board | substrate after preparation of the said thin film, the support body which has a board | substrate with a thin film at low cost can be used for manufacture of an electronic device.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The manufacturing method based on this invention can manufacture the said thin film containing the said source gas component by ionizing the said source gas on the surface of the said board | substrate, and heating up the said board | substrate. Here, it is important to perform the ionization and the temperature increase using different means, and at least the ionization is performed using an ultraviolet lamp, and at least the temperature increase is performed using a laser.
[0022]
Specifically, after the ionization of the source gas by irradiating the ultraviolet lamp, the substrate is heated by further irradiating the laser while maintaining the ionized state.
[0023]
According to the production method and apparatus based on the present invention, at least the temperature is raised by irradiating the laser with at least the ionization performed using the ultraviolet lamp, so that the ionization of the source gas is performed at a low temperature. For example, it is possible to suppress contamination of impurities such as impurities on the optical system of the laser. Moreover, the production speed of the thin film can be increased, and the high-quality thin film can be produced.
[0024]
Here, the ionization using the ultraviolet lamp is preferably performed in a reduced-pressure atmosphere (for example, 10 5 to 10 −1 Pa). For example, the support on which the substrate is disposed may be installed in a chamber maintained in a reduced-pressure atmosphere, the ionization beam may be irradiated in the chamber, and the temperature-raising beam may be irradiated from outside the chamber. preferable.
[0025]
When the ultraviolet lamp as the ionizing beam is irradiated in the air from outside the chamber, molecules in the air are also ionized, and impurities are generated in the optical system of the laser as the temperature raising beam. Sometimes. Then, the laser is absorbed by the impurities, and the production speed of the thin film may be reduced.
[0026]
If the ultraviolet lamp is used, the ionization can be easily performed. In addition, although it does not specifically limit as said ultraviolet lamp, For example, the brand name Ushiro UM-452 spectrum as shown in FIG. 4 can be used. This lamp has a high-frequency spectrum in deep ultraviolet rays, and is very effective for ionization of oxygen gas, for example, and has already been used for ashing of a photoresist.
[0027]
In the case of performing the ionizing, it is considered to use a catalyst material to dissociate the source gas, as such a catalyst material, such as 12CaO · 7Al 2 O 3 can be used.
[0028]
As the laser, a pulse laser having a wavelength of 333 nm, 308 nm, 248 nm, 222 nm, or 193 nm is preferably used. Since the pulse laser with the wavelength as described above can irradiate a wide area at a time, for example, the temperature can be raised over a wide range, and the effect of promoting the ionization by the ultraviolet lamp can be obtained. .
[0029]
Further, by using the pulse laser, only the surface temperature of the substrate can be set to, for example, 2000 ° C. or more in a short time, and the high-quality thin film can be produced more efficiently.
[0030]
Here, among the wavelengths described above, a pulse laser having a short wavelength of 193 nm or the like is difficult to obtain and easily generates impurities. Therefore, it is particularly preferable to use a pulse laser having wavelengths of 308 nm and 248 nm.
[0031]
Moreover, it is preferable to irradiate the said pulsed laser on the conditions of 1-5000 pulses and 30-150 ns. If the pulse laser is used, the degree of the temperature rise can be easily controlled by appropriately selecting the pulse width, the irradiation time and the like as described above, and the thickness of the thin film can be easily controlled.
[0032]
Here or to have it the ionization and the temperature increase by disposing the substrate on the support, the upper limit temperature of the Atsushi Nobori, is important to have a temperature lower than the heat resistant temperature of the support There is . For example, in the case of performing long time the pulse laser without pulse irradiated, not only on the surface of the substrate, heat is transferred to the inside, but the support may become intolerable heat, this Ru can proof Gukoto (hereinafter the same).
[0033]
And have you to a manufacturing method and a manufacturing method of an electronic device of a thin film according to the present invention, more specifically, O 2 on the surface of a silicon substrate placed on a glass support as the support, O 3 or N 2 O gas or in the presence of a mixed gas atmosphere, after ionizing the raw material gas by irradiating the ultraviolet lamps, while maintaining the ionized state, temperature of the surface of the silicon substrate to further irradiation with the laser As a result, a silicon oxide film can be formed on the silicon substrate.
[0034]
1 to 3 show an example of a method for manufacturing a thin film transistor (TFT) by using a thin film manufacturing method (and an electronic device manufacturing method) according to the present invention, and manufacturing a liquid crystal display device using the TFT. It is a schematic sectional drawing which shows these in process order.
[0035]
As shown in FIG. 2A, a film 2 a made of polysilicon is produced on the glass support 1. As the glass support 1, for example, low-melting glass having a thickness of 50 to 700 μm, borosilicate glass, or the like can be used, and the low-melting glass can realize further cost reduction. The thickness of the polysilicon film 2a may be set to 40 to 500 nm, for example, and a CVD method (Chemical Vapor Deposition) or the like can be used as a manufacturing method thereof.
[0036]
Next, as shown in FIG. 2B, the polysilicon film 2a produced above is etched to produce a channel layer precursor 2b.
[0037]
Then, as shown in FIG. 2C, a silicon oxide film 3 as a gate oxide film is formed so as to cover the channel layer precursor 2b made of polysilicon. Here, as a method for producing the silicon oxide film 3, a method for producing a thin film and its apparatus (and a method for producing an electronic device) according to the present invention are preferably used.
[0038]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a thin film production apparatus according to the present invention.
[0039]
The thin film production apparatus of the present invention has means for ionizing the source gas on the surface of the substrate and means for raising the temperature of the substrate, and the ionization means and the temperature raising means are different from each other. In particular, as shown in FIG. 1, at least the ionization is preferably performed by the ultraviolet lamp 5, and at least the temperature increase is desirably performed by the laser 6.
[0040]
Specifically, in the thin film production apparatus 4 according to the present invention, a beam irradiation means for irradiating an ultraviolet lamp 5 as the ionization beam is installed in a chamber 7, and the laser 6 as the temperature-raising beam. A beam irradiation means for irradiating is provided outside the chamber 7. Further, there are provided means for supplying the source gas, a window 8 through which the laser 6 passes, a table 9 on which the substrate is arranged, and a means for bringing the inside of the chamber 7 into a reduced pressure atmosphere.
[0041]
Then, the glass support 1 having the polysilicon 2 b in the state of FIG. 2B is placed on the table 9 in the chamber 7. Next, the inside of the chamber 7 is kept in a reduced-pressure atmosphere state (for example, 10 5 to 10 −1 Pa), an O 2 or O 3 gas atmosphere is present on the surface of the polysilicon 2 b, and the ultraviolet lamp 5 is irradiated in the chamber 7. After ionizing the gas, the surface of the polysilicon 2b is heated by irradiating the laser 6 from outside the chamber 7 while keeping the ionized state, thereby forming the silicon oxide film 3 on the polysilicon 2b. Can be produced.
[0042]
Here, the ionization using the ultraviolet lamp 5 is desirably performed in a reduced-pressure atmosphere as described above. When irradiation with the ultraviolet lamp 5 is performed in the air from outside the chamber 7, molecules in the air are also ionized to generate impurities, and the impurities may adhere to the optical system of the laser 6, for example, the window 8. Then, the laser 6 is absorbed by this impurity, and the production speed of the silicon oxide film 3 may be reduced.
[0043]
If the ultraviolet lamp 5 is used, the ionization can be easily performed. In addition, although it does not specifically limit as the ultraviolet lamp 5, For example, a brand name Ushiro UM-452 spectrum as shown in FIG. 4 can be used.
[0044]
As the laser 6, it is preferable to use a pulse laser having a wavelength of 333 nm, 308 nm (XeCl), 248 nm (KrF), 222 nm, or 193 nm (ArF). Since the pulse laser having the wavelength as described above can irradiate a wide area at a time, for example, the temperature can be raised over a wide range, and the effect of promoting the ionization by the ultraviolet lamp 5 can be obtained.
[0045]
In addition, by using the pulse laser, only the surface temperature of the polysilicon 2b as the substrate can be set to, for example, 2000 ° C. or more in a short time, and the high-quality silicon oxide film 3 can be produced more efficiently. Can do. Furthermore, since the said temperature rise is performed using the laser 6, the material of the said support body is not limited by control of a pulse, for example.
[0046]
Here, among the wavelengths described above, a pulse laser having a short wavelength of 193 nm or the like is difficult to obtain and easily generates impurities. Therefore, it is particularly preferable to use a pulse laser having wavelengths of 308 nm and 248 nm.
[0047]
Moreover, it is preferable to irradiate the said pulsed laser on the conditions of 1-5000 pulses and 30-150 ns. By appropriately selecting the conditions such as the pulse width and the irradiation time as described above, the degree of the temperature rise can be easily controlled. For example, the thickness of the silicon oxide film 3 can be easily controlled.
[0048]
Here, the upper limit temperature of the temperature increase may be a temperature lower than the heat resistant temperature of the glass support 1. For example, when the pulse laser is applied for a long time without irradiating the pulse laser, heat may be transmitted not only to the surface of the polysilicon 2b but also to the inside, and the glass support 1 may not be able to withstand the heat.
[0049]
According to the manufacturing method and apparatus based on the present invention, at least the temperature rise is performed by irradiating the laser 6 with at least the ionization performed using the ultraviolet lamp 5, so that the ionization of the source gas is performed at a low temperature. For example, it is possible to suppress contamination such as impurities on the window 8 of the chamber 7. Moreover, the production speed of the silicon oxide film 3 can be increased, and a high-quality silicon oxide film 3 can be produced.
[0050]
Although the thickness of the silicon oxide film 3 varies depending on the laser conditions and the like, for example, when a pulse laser with a wavelength of 308 nm is used, the silicon oxide film 3 can be formed to about 100 μm or less. However, according to the method and the apparatus based on the present invention, the high-quality silicon oxide film 3 having a desired thickness is produced at a high reaction rate even if the laser irradiation time is very short compared with the conventional method. be able to.
[0051]
After the silicon oxide film 3 is formed on the channel layer precursor 2b made of polysilicon as described above, as shown in FIG. 2D, PVD (Physical Vapor Deposition: physical) is used using a material such as Al. The gate electrode 10 is produced by a vapor deposition method or the like.
[0052]
Next, as shown in FIG. 2E, ion implantation is performed to form an n-type region, and a channel layer 2c is fabricated. Here, an n-type TFT will be described as an example, so that ions such as phosphorus, arsenic, and antimony can be used. When a p-type TFT is manufactured, boron or the like may be used as the ion.
[0053]
Next, as shown in FIG. 3F, an insulating protective film 11 is formed so as to cover the entire surface of the glass substrate 1 including the channel layer 2c, the silicon oxide film 3, and the gate electrode 10. As the insulating protective film 11, for example, a silicon oxide film can be used, which may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like. Then, a transparent electrode 12 made of, for example, ITO (indium tin oxide: conductive oxide in which indium oxide is doped with tin) is formed at an arbitrary position of the insulating protective film 11.
[0054]
Next, as shown in FIG. 3G, the TFT 15 can be manufactured by etching the insulating protective film 11 and then forming the source electrode 13 and the drain electrode 14.
[0055]
Then, as shown in FIG. 3H, an alignment film 16 is formed so as to cover the entire surface of the glass substrate 1 including the gate electrode 10, the source electrode 13, the drain electrode 14, the insulating protective film 11 and the transparent electrode 12. Make it. As the alignment film 16, polyimide or the like can be used, and it may be formed by coating or the like.
[0056]
Next, a transparent electrode (ITO) 12 ′ and an alignment film (for example, polyimide) 16 ′ are coated on one surface side of the counter substrate 17 made of glass or the like, and the alignment film 16 ′ is rubbed. Then, the counter substrate 17 having the transparent electrode 12 ′ and the alignment film 16 ′ is attached by aligning the surface having the alignment film 16 ′ on the TFT 15 side, aligned with the glass support 1 on which the TFT 15 is manufactured, An empty cell is produced by bonding and fixing the peripheral part. Note that the glass substrate 1 remains as a support for the TFT 15.
[0057]
Next, the liquid crystal display device 19 can be manufactured by injecting the liquid crystal material 18 into the empty cell.
[0058]
When the liquid crystal display device 19 is used, a driving signal voltage is applied by the transparent electrodes 12 and 12 ′ through the source electrode 13 and the drain electrode 14 of the TFT 15.
[0059]
As the critical dimensions of microelectronics have decreased, control of the vertical and lateral diffusion of the device pn junction is required to prevent punchthrough and short channel effects. In the above-described method, that is, in the steps of FIGS. 2B to 2E, unlike the above, after forming a pn junction by ion implantation of impurities such as P (phosphorus), B (boron), Sb (antimony), etc. When the gate oxide film 3 is formed, when the gate oxide film 3 is formed by thermal oxidation in a thermal oxidation furnace, it takes a long time and impurities are likely to diffuse under the channel. On the other hand, the method according to the present invention forms the gate oxide film under the temperature rise by the laser beam, so that the temperature rise time is very short and the diffusion of impurities is reduced. This is a great advantage for the manufacture of
[0060]
This is different from the above example in the case where an oxide film (gate oxide film or the like) is formed on the surface of the semiconductor substrate after forming a pn junction by introducing impurities by ion implantation or the like on the semiconductor substrate. is there.
[0061]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the above-described examples can be variously modified based on the technical idea of the present invention, and the sample structure, materials used, and the like do not depart from the spirit of the invention. Needless to say, it can be selected as appropriate.
[0062]
For example, the example in which the chamber 2 is filled with the O 2 or O 3 gas and ionized by irradiating the ultraviolet lamp 5 has been described above. However, instead of the O 2 or O 3 gas, for example, N 2 O gas or a mixed gas thereof may be used. It is also possible to produce a nitride film on the surface of the substrate by supplying ammonia gas and ionizing the gas.
[0064]
Moreover, although the example which used the glass support body as the said support body was demonstrated above, according to the manufacturing method and apparatus of the thin film based on this invention, and the manufacturing method of an electronic device, the said ultraviolet lamp or the said catalyst substance is used. Since at least the ionization is performed and the temperature is raised at least by the laser irradiation, the material of the support is not particularly limited, and may be, for example, plastic.
[0065]
Furthermore, although the example which used the polysilicon as said board | substrate was demonstrated, it is not limited to this. Furthermore, although the manufacturing process of TFT was demonstrated as an example, the manufacturing method and apparatus of the thin film based on this invention, and the manufacturing method of an electronic device are not limited to this.
[0066]
[Effects of the invention]
According to the present invention, the ionization step of ionizing the source gas and the temperature increase step of combining the source gas ions and the surface of the substrate by increasing the temperature of the substrate are performed by different means ( that is, carried out with UV radiation from the UV lamp was installed ionization process in the chamber, by) performed by laser irradiation from the laser source the heating step was placed outside the chamber, wherein by laser light Noboru the raising process readily ionize the source gas at low temperatures in the ultraviolet radiation that due to a different UV lamp, it is possible to manufacture a high quality the thin film at a low temperature and a high reaction rate.
In addition, the substrate is disposed on the support, and the substrate is heated to a temperature lower than the heat-resistant temperature of the support, and in this state, the ions and the surface of the substrate are combined, so the support Rukoto using inexpensive glass plate as a body and made possible by the ionization at a low temperature. And since such a support body remains as a support body of the said board | substrate after preparation of the said thin film, the said support body which has a board | substrate with a thin film can be used for manufacture of an electronic device at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film production apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a method of manufacturing a thin film transistor (TFT) by a manufacturing method and an apparatus thereof (and an electronic device manufacturing method) according to the present invention, and a method of manufacturing a liquid crystal display device using the TFT. It is a schematic sectional drawing shown in order.
3 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a TFT by the manufacturing method according to the present invention and manufacturing a liquid crystal display device using the TFT in the order of steps. FIG.
FIG. 4 is a graph showing an example of an ultraviolet lamp.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a thin film production apparatus according to a conventional example.
FIG. 6 is a graph showing a comparison of changes in the thickness of an oxide film produced by pulse laser irradiation.
[Explanation of symbols]
1 ... glass support, 2 ... polysilicon (channel layer),
3 ... Silicon oxide film, 4 ... Thin film production device, 5 ... Ultraviolet lamp,
6 ... laser, 7 ... chamber, 8 ... window, 9 ... stand, 10 ... gate electrode,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Insulating protective film, 12 ... Transparent electrode, 13 ... Source electrode,
14 ... Drain electrode, 15 ... Thin film transistor, 16 ... Alignment film,
17 ... Counter substrate, 18 ... Liquid crystal material, 19 ... Liquid crystal display device

Claims (10)

原料ガスをイオン化するイオン化工程と、基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを有する方法によって、前記基板の表面に薄膜を作製するに際し、
前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残す支持体上に前記基板を配し た状態で、前記支持体をチャンバー内に設置し、
前記チャンバー外に設置したレーザー光源から、前記チャンバー内の前記基板に対し 基板面に向う方向にレーザー光を照射して、前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記 基板を昇温し、
前記チャンバー内に設置した紫外線ランプから、前記基板上で前記基板面に沿う方向 に紫外線を照射して、前記原料ガスをイオン化し、
前記昇温状態で、前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させて前記薄膜を 作製する、
薄膜の作製方法。
In producing a thin film on the surface of the substrate by a method having an ionization step of ionizing the source gas and a temperature rising step of combining the source gas ions and the surface of the substrate by heating the substrate,
The support is placed in a chamber with the substrate placed on a support that remains as a support for the substrate even after the thin film has been produced ,
From said laser light source placed outside the chamber, by irradiating a laser beam in a direction toward the substrate surface with respect to the substrate in the chamber, the substrate was heated to a temperature lower than the heat resistant temperature of the support,
By irradiating ultraviolet rays in a direction along the substrate surface on the substrate from an ultraviolet lamp installed in the chamber, ionizing the source gas,
Wherein at Atsushi Nobori, to produce the thin film by combining the ion and the substrate surface of the raw material gas,
Thin film manufacturing method.
前記紫外線ランプを用いての前記イオン化を減圧雰囲気中で行う、請求項に記載した薄膜の作製方法。The method for producing a thin film according to claim 1 , wherein the ionization using the ultraviolet lamp is performed in a reduced-pressure atmosphere. 前記レーザーとして、波長が333nm、308nm、248nm、222nm又は193nmのパルスレーザーを用いる、請求項に記載した薄膜の作製方法。The method for producing a thin film according to claim 1 , wherein a pulsed laser beam having a wavelength of 333 nm, 308 nm, 248 nm, 222 nm, or 193 nm is used as the laser beam . 1〜5000パルス、30〜150nsの条件で前記パルスレーザーを照射する、請求項に記載した薄膜の作製方法。The method for producing a thin film according to claim 3 , wherein the pulsed laser light is irradiated under conditions of 1 to 5000 pulses and 30 to 150 ns. 前記支持体としてのガラス支持体上に配したシリコン基板の表面上にO2、O3或いはN2Oガス又はこれらの混合ガス雰囲気を存在させ、前記紫外線を照射して前記原料ガスをイオン化した後、このイオン化した状態を保持したまま、更に前記レーザーを照射して前記シリコン基板の表面を昇温することにより、前記シリコン基板上に酸化シリコン膜を作製する、請求項に記載した薄膜の作製方法。Wherein on the surface of a silicon substrate arranged on a glass support O 2, O 3 or N 2 O gas or the presence of a mixed gas atmosphere as a support, and ionizing the raw material gas by irradiating the ultraviolet after, while maintaining the ionized state, by further raising the temperature of the surface of the silicon substrate is irradiated with the laser beam, to produce a silicon oxide film on the silicon substrate, according to claim 1 film Manufacturing method. 原料ガスをイオン化するイオン化工程と、基板を昇温することによって前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させる昇温工程とを有する方法によって、前記基板の表面に薄膜を作製して電子デバイスを製造するに際し、
前記薄膜の作製後も前記基板の支持体としてそのまま残す支持体上に前記基板を配し た状態で、前記支持体をチャンバー内に設置し、
前記チャンバー外に設置したレーザー光源から、前記チャンバー内の前記基板に対し 基板面に向う方向にレーザー光を照射して、前記支持体の耐熱温度より低い温度に前記 基板を昇温し、
前記チャンバー内に設置した紫外線ランプから、前記基板上で前記基板面に沿う方向 に紫外線を照射して、前記原料ガスをイオン化し、
前記昇温状態で、前記原料ガスのイオンと前記基板の表面とを結合させて前記薄膜を 作製する、
電子デバイスの製造方法。
A thin film is produced on the surface of the substrate by an ionization step for ionizing the source gas and a temperature raising step for bonding the ions of the source gas and the surface of the substrate by raising the temperature of the substrate. When manufacturing devices,
The support is placed in a chamber with the substrate placed on a support that remains as a support for the substrate even after the thin film has been produced ,
From said laser light source placed outside the chamber, by irradiating a laser beam in a direction toward the substrate surface with respect to the substrate in the chamber, the substrate was heated to a temperature lower than the heat resistant temperature of the support,
By irradiating ultraviolet rays in a direction along the substrate surface on the substrate from an ultraviolet lamp installed in the chamber, ionizing the source gas,
Wherein at Atsushi Nobori, to produce the thin film by combining the ion and the substrate surface of the raw material gas,
Electronic device manufacturing method.
前記紫外線ランプを用いての前記イオン化を減圧雰囲気中で行う、請求項に記載した電子デバイスの製造方法。The method of manufacturing an electronic device according to claim 6 , wherein the ionization using the ultraviolet lamp is performed in a reduced-pressure atmosphere. 前記レーザーとして、波長が333nm、308nm、248nm、222nm又は193nmのパルスレーザーを用いる、請求項に記載した電子デバイスの製造方法。The method for manufacturing an electronic device according to claim 6 , wherein pulsed laser light having a wavelength of 333 nm, 308 nm, 248 nm, 222 nm, or 193 nm is used as the laser light . 1〜5000パルス、30〜150nsの条件で前記パルスレーザーを照射する、請求項に記載した電子デバイスの製造方法。The method for manufacturing an electronic device according to claim 8 , wherein the pulsed laser light is irradiated under conditions of 1 to 5000 pulses and 30 to 150 ns. 前記支持体としてのガラス支持体上に配したシリコン基板の表面上にO2、O3或いはN2Oガス又はこれらの混合ガス雰囲気を存在させ、前記紫外線を照射して前記原料ガスをイオン化した後、このイオン化した状態を保持したまま、更に前記レーザーを照射して前記シリコン基板の表面を昇温することにより、前記シリコン基板上に酸化シリコン膜を作製する、請求項に記載した電子デバイスの製造方法。Wherein on the surface of a silicon substrate arranged on a glass support O 2, O 3 or N 2 O gas or the presence of a mixed gas atmosphere as a support, and ionizing the raw material gas by irradiating the ultraviolet after, while maintaining the ionized state, by further raising the temperature of the surface of the silicon substrate is irradiated with the laser beam, to produce a silicon oxide film on the silicon substrate, according to claim 6 electrons Device manufacturing method.
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