專利名稱：硅薄膜的處理方法及閃光燈照射裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于一種將從閃光燈(flash lamp)所放射的光照射于由形成在玻璃基 板上的非晶硅所成的薄膜的硅薄膜的處理方法，及用于此處理方法的閃光燈照射裝置。
背景技術(shù)：
在液晶顯示元件、有機EL發(fā)光元件、半導體元件等的制造過程中，已知有在玻璃 基板、硅晶片(wafer)等基板上形成非晶硅薄膜，通過急速地加熱該非晶硅薄膜，從而形成 多晶硅薄膜的技術(shù)。而且，在最近，隨著元件的高集成化、顯示器的大型化，要求形成厚度薄、均勻地被 結(jié)晶化的多晶硅薄膜，為了實現(xiàn)這種要求，提案有通過將來自閃光燈的光經(jīng)由紅外線截止 濾波器(infrared cut filter)照射于非晶硅薄膜，形成多晶硅薄膜的硅薄膜的處理方法 (參照專利文獻1)圖5是表示用于以往的硅薄膜的處理方法的閃光燈照射裝置的結(jié)構(gòu)的說明用剖 視圖。在該閃光燈照射裝置中，在發(fā)光光線遮斷用的外側(cè)殼體90內(nèi)的上部側(cè)位置，設置有 在下面具有開口 92的內(nèi)側(cè)殼體91，而在該內(nèi)側(cè)殼體91內(nèi)，配置有多個在發(fā)光管內(nèi)封入有氙 氣體等的閃光燈93，在這些閃光燈93與內(nèi)側(cè)殼體91的上壁之間，配置有反射部件94。此 外，在內(nèi)側(cè)殼體91上，以堵住其下面的開口 92的方式，配置有紅外線截止濾波器95。此外， 在外側(cè)殼體90內(nèi)的下部側(cè)位置，配置有載置有被處理物W且具有加熱器97的基座(寸-fc
夕)96。98是水冷管。在這種閃光燈照射裝置中，由在玻璃基板等基板上形成非晶硅薄膜而成的被處理 物W被載置于基座96上并通過該基座96被預熱，之后，從閃光燈93所放射的光L經(jīng)由紅 外線截止濾波器95而照射于該被處理物W，由此使得被處理物W的非晶硅薄膜急速地被加 熱而被多晶化，因此形成多晶硅薄膜。專利文獻1 日本專利第4092541號公報。然而，在上述硅薄膜的處理方法中，已判明有如下問題。在玻璃基板等基板上，一般局部地配置有形成由鉬、鎢等構(gòu)成的配線的金屬層，隔 著該金屬層形成有非晶硅薄膜。并且，當該非晶硅薄膜的厚度小、例如厚度為IOOnm以下 時，從閃光燈93經(jīng)由紅外線截止濾波器95照射于非晶硅薄膜的光中的長波長側(cè)的光穿透 非晶硅薄膜，該穿透的光照射于金屬層，由此，使得金屬層被加熱，并且被該金屬層反射的 光會再次照射于非晶硅薄膜。所以，在非晶硅薄膜中，在位于金屬層正上方的部分與在這之外的部分之間，在所 施加的能量的量上會產(chǎn)生差異，因而有很難得到晶粒尺寸均勻的多晶硅薄膜的問題。此外，在所得到的多晶硅薄膜中，在位于金屬層正上方的部分與在這之外的部分 之間，結(jié)晶化狀態(tài)不同，因而在位于金屬層的正上方的部分的周緣部位有發(fā)生裂縫的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述問題而做出的，其目的在于提供一種即使在基板與非晶硅薄膜 之間局部地配置有金屬層，也可得晶粒尺寸均勻且沒有裂縫的多晶硅薄膜的硅薄膜的處理 方法及用于該方法的閃光燈照射裝置。本發(fā)明的硅薄膜的處理方法，是通過將從點亮時的脈寬為50 200μ sec的閃光 燈所放射的光，照射于隔著局部地配置的金屬層而形成于基板上的厚度為30 IOOnm的非 晶硅薄膜，從而形成多晶硅薄膜的硅薄膜的處理方法，其特征為具有經(jīng)由配置于閃光燈與非晶硅薄膜之間的、使長波長側(cè)的光截止的截波濾波 器，將來自該閃光燈的光照射于該非晶硅薄膜的工序，被上述截波濾波器截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為650nm以下，照射于上述非晶硅薄膜的光的照射能量為2. 00 3. lOJ/cm2。此外，本發(fā)明的硅薄膜的處理方法，是通過將從點亮時的脈寬為50 100 μ sec的 閃光燈所放射的光，照射于隔著局部地配置的金屬層而形成于基板上的厚度為30 70nm 的非晶硅薄膜，從而形成多晶硅薄膜的硅薄膜的處理方法，其特征為具有經(jīng)由配置于閃光燈與非晶硅薄膜之間的使長波長側(cè)的光截止的截波濾波器， 將來自該閃光燈的光照射于該非晶硅薄膜的工序，被上述截波濾波器截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為600nm以下，照射于上述非晶硅薄膜的光的照射能量為2. 00 2. 90J/cm2。在本發(fā)明的硅薄膜的處理方法中，上述截波濾波器滿足下式(1)較理想，式(1)λ 彡 110Xln(t)+145式中，λ (nm)被截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長，t(nm)上述非晶硅薄膜的厚度。本發(fā)明的閃光燈照射裝置，是具備閃光燈及具有水濾波器元件與多層膜濾波器元 件的、將長波長側(cè)的光予以截止的截波濾波器的閃光燈照射裝置，其特征為用于上述硅薄膜的處理方法。本發(fā)明的閃光燈照射裝置，是由閃光燈及給該閃光燈供電的燈點亮機構(gòu)構(gòu)成的閃 光燈照射裝置，其特征為在閃光燈與處理基板之間，具有使閃光燈的放射光中長波長側(cè)的 光截止，而且被截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)的波長為650nm以下的截波濾波器，上述 燈點亮機構(gòu)對上述閃光燈供電，以使得照射能量成為2. 00 3. lOJ/cm2。依照本發(fā)明，利用與作為處理對象的非晶硅薄膜的厚度之間的關(guān)系，來自閃光燈 的光經(jīng)由使特定波長以上的光截止的截波濾波器，照射于非晶硅薄膜，并且照射于該非晶 硅薄膜的照射能量在特定范圍之內(nèi)，因而即使在基板與非晶硅薄膜之間局部地配置有金屬 層，也可得晶粒尺寸均勻且沒有裂縫的多晶硅薄膜。


圖1是表示用于實施本發(fā)明的硅薄膜的處理方法的閃光燈照射裝置的一例的結(jié) 構(gòu)的說明用剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的硅薄膜的處理方法中的被處理物的一例的結(jié)構(gòu)的說明用剖視圖。圖3是表示圖1所示的閃光燈照射裝置的濾波器的結(jié)構(gòu)的說明用剖視圖。
圖4是表示多層膜濾波器元件及水濾波器元件的分光特性的代表例的曲線圖。圖5是表示以往的硅薄膜的處理方法所使用的閃光燈照射裝置的結(jié)構(gòu)的說明用 剖視圖。符號說明1 非晶硅薄膜2 絕緣膜3 金屬層4 氮化硅膜5 基板10:閃光燈11 反射器12:燈點亮機構(gòu)20 腔21:開口22:氣體導入口23:被處理物出入口25 載置臺26 支撐部件27 溫度調(diào)整機30 截波濾波器31 第1濾波器基體32:電介質(zhì)多層膜33 第2濾波器基體34 無反射涂層35 保持部件36 0 形環(huán)37:水導入口38:水排出口90 外側(cè)殼體91:內(nèi)側(cè)殼體92:開口93:閃光燈94 反射部件95 紅外線截止濾波器96 基座97 加熱器98 水冷管L 光R 處理室
S 水填充用空間W 被處理物
具體實施例方式
以下，針對于本發(fā)明實施方式加以說明。圖1是表示用以實施本發(fā)明的硅薄膜的處理方法的閃光燈照射裝置的一例的結(jié) 構(gòu)的說明用剖視圖。在該閃光燈照射裝置中，電連接于直流電源及具有電容器的燈點亮機構(gòu)12的多 個棒狀閃光燈10，配置成在水平方向上排列，在這些閃光燈10的上方配置有將來自各個閃 光燈10的光朝下方反射的反射器11。在多個閃光燈10的下方，設有形成收容被處理物W的處理室R的箱型腔20。在該 腔20的上面形成有用于將來自閃光燈10的光導入處理室R內(nèi)的開口 21，在腔20的一側(cè) 面(在圖中為右面)，形成有將氣氛氣體導入處理室R內(nèi)的氣體導入口 22，在腔20的另一 側(cè)面(在圖中為左面)，形成有用于將被處理物W在處理室R內(nèi)搬入、搬出的被處理物出入 Π 23。在腔20內(nèi)，設有載置有被處理物W且設置有預熱機構(gòu)(省略圖示)的載置臺25， 在該載置臺25的上表面的周緣部，設有支撐被處理物W的支撐部件沈。此外，在載置臺25 上，連接有調(diào)整該載置臺25的溫度的溫度調(diào)整機27。并且，在多個閃光燈10與腔20之間，使長波長側(cè)的光截止的截波濾波器30被設 置為，堵住該腔20上面的開口 21。被處理物W的具體的一例的結(jié)構(gòu)表示于圖2。在該被處理物W中，在玻璃基板等基 板5上，隔著氮化硅膜4，局部地配置有形成由鉬、鎢等構(gòu)成的配線的金屬層3，在含有該金 屬層3的氮化硅膜4上，隔著由S^2構(gòu)成的絕緣膜2，形成有非晶硅薄膜1。在該被處理物W中，基板5的厚度是例如600 μ m,氮化硅膜4的厚度是例如^Onm， 金屬層3的厚度是例如70nm，絕緣膜2的厚度是例如250nm。并且，在本發(fā)明中，通過形成厚度為30 IOOnm的非晶硅薄膜1來形成處理對象。在這樣的被處理物W中，非晶硅薄膜1能夠通過等離子體(Plasma)CVD法，減壓 CVD法、觸媒(CatalytiC)CVD法、濺射法等形成，但利用基于高頻的放電的高頻等離子體 CVD法較佳。作為閃光燈10，可使用氙閃光燈、氙-水銀閃光燈、氙-氪閃光燈、氪閃光燈、 氪-水銀閃光燈、氙-氪-水銀閃光燈、金屬鹵化物閃光燈等。本例的截波濾波器30，具有水濾波器元件及多層膜濾波器元件。具體而言，在該截 波濾波器30中，如圖3所示地，例如由石英玻璃構(gòu)成的板狀第1濾波器基體31，及例如由石 英玻璃構(gòu)成的第2濾波器基體33，經(jīng)由通過例如間隔件(spacer)(省略圖示)所形成的水 填充用空間S，互相對置地水平地配置，第1濾波器基體31及第2濾波器基體33，被保持在 具有O形環(huán)36的保持部件35而加以固定。在第1濾波器基體31的外面(在圖中為上面) 形成有電介質(zhì)多層膜32，在第2濾波器基體33的外面(在圖中為下面)形成有無反射涂層 ；34。37是用于例如向設置于間隔件的水填充用空間S內(nèi)導入水的水導入口，38是用于例如 從設置于間隔件的水填充用空間S排出水的水排出口。
并且，通過電介質(zhì)多層膜32來構(gòu)成多層膜濾波器元件，而通過在水填充用空間S 內(nèi)導入并填充水來形成水濾波器元件。在這樣的截波濾波器30中，作為構(gòu)成多層膜濾波器元件的電介質(zhì)多層膜32，可使 用由HfO2及SiA所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，或是由^O2及SiA所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)等。此外，第1濾波器基體31的厚度是例如1 5mm。此外，第2濾波器基體33的厚度是例如1 5mm。此外，水填充用空間S的厚度是例如5 30mm。在本發(fā)明中，截波濾波器30是被截止的光的波長區(qū)域(以下，稱為“截波區(qū)域”) 的短波長側(cè)一端的波長為650nm以下的結(jié)構(gòu)，當被處理物W的非晶硅薄膜的厚度為30 70nm時，截波區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為600nm以下較佳。在此，截波區(qū)域是通過截波濾波器而被截止50%以上的光的波長區(qū)域。在利用截波區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長超過上述值的截波濾波器時，由于照射在 非晶硅薄膜1的光中的長波長側(cè)的光穿透該非晶硅薄膜1，因而無法得到晶粒尺寸均勻的 多晶硅薄膜，此外，所得到的多晶硅薄膜容易發(fā)生裂縫。此外，截波區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長，在非晶硅的光吸收特性上，以450nm以上較佳。此外，在本發(fā)明中，當將截波區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長設為λ (nm)，且將上述非 晶硅薄膜的厚度設為t(nm)時，截波濾波器30滿足下式(1)較佳。式(1)λ ≤ 110X In (t)+145將截波濾波器30的多層膜濾波器元件及水濾波器元件的分光特性的代表性的例 子表示于圖4。在該圖中，a是多層膜濾波器元件的分光特性曲線，b是水濾波器元件的分 光特性曲線。如該圖所示地，多層膜濾波器元件具有使截波濾波器30的截波區(qū)域中的短波 長側(cè)區(qū)域的光截止的功能，另一方面，水濾波器元件具有使截波濾波器30的截波區(qū)域中的 長波長側(cè)區(qū)域的光截止的功能。因而，利用組合這些濾波器元件，就可得到具有所需要的截 波區(qū)域的截波濾波器30。在本發(fā)明中，使用上述閃光燈照射裝置，通過如下方式來處理具有非晶硅薄膜的 被處理物W。首先，被處理物W從腔20的被處理物出入口 23被搬入到處理室R內(nèi)之后，被載置 于載置臺25上。之后，氣氛氣體從氣體導入口 22被導入至腔20的處理室R內(nèi)，并且通過 設于載置臺25的預熱機構(gòu)對被處理物W進行預熱。以上，作為被導入到處理室R內(nèi)的氣氛氣體，可使用大氣氣體、氮氣、氬氣、氦氣等。此外，被處理物W的預熱溫度能夠從例如在室溫 500°C的范圍內(nèi)適當?shù)剡x擇，但 由生產(chǎn)性觀點來看，以室溫較佳。并且，各個閃光燈10被點亮，從該閃光燈10放射的光，經(jīng)由截波濾波器30，照射在 被處理物W的非晶硅薄膜1上，由此，使得非晶硅薄膜1急速地被加熱而被多晶化，因此形 成多晶硅薄膜。在以上中，閃光燈10的點亮時的脈寬是50 200 μ sec,當被處理物W的非晶硅薄 膜的厚度為30 70nm時，則點亮時的脈寬是50 100 μ sec較佳。
該脈寬未達到上述值時，則由于加熱時間較短，因而很難得到良好的結(jié)晶。另一方 面，該脈寬超過上述值時，由于加熱時間較久，因而產(chǎn)生金屬層熔融、或是非晶硅薄膜的結(jié) 晶化困難等問題。此外，照射于被處理物W的非晶硅薄膜1的光的照射能量是2. 00 3. lOJ/cm2，較 佳是2. 20 2. 90J/cm2，被處理物W的非晶硅薄膜的厚度為30 70nm時，照射于非晶硅薄 膜1的光的照射能量是2. 00 2. 90J/cm2較佳，更佳是2. 20 2. 80J/cm2，最佳為2. 30 2. 60J/cm2。在該照射能量過小時，則非晶硅薄膜的結(jié)晶化變得困難。另一方面，在該照射能量 過大時，則非晶硅薄膜熔融之后，會再結(jié)晶化，因而會產(chǎn)生所得到的多晶硅薄膜的晶粒過大 的問題。依照這樣的處理方法，利用與被處理物W的非晶硅薄膜1的厚度之間的關(guān)系，經(jīng)由 使特定波長以上的光截止的截波濾波器30，來自閃光燈10的光照射在非晶硅薄膜，而且照 射在該非晶硅薄膜1的照射能量在特定范圍內(nèi)，因而即使在基板5與非晶硅薄膜1之間局 部地配置有金屬層3，也可得到晶粒尺寸均勻且沒有裂縫的多晶硅薄膜。(實施例)以下，針對于本發(fā)明的具體實施例加以說明，本發(fā)明并不限于這些實施例。(實施例1 4及比較例1 4)使用下述規(guī)格的10支氙閃光燈，依照圖1所示的結(jié)構(gòu)來制作閃光燈照射裝置。此 外，下述表1表示氙閃光燈的點亮時的脈寬(在表1中以“脈寬”表示)、截波濾波器的截波 區(qū)域的短波長側(cè)一端(在表1中以“波長λ ”表示)。氙閃光燈的規(guī)格該氙燈具有發(fā)光長度為250mm且內(nèi)徑為IOmm的石英玻璃制的發(fā)光管，在此發(fā)光管 內(nèi)，以60kPa的封入壓封入有氙氣。使用上述閃光燈照射裝置，對具有下述表1所示的厚度的非晶硅薄膜(在表1中 以“ α -Si薄膜”表示)的、圖3所示的結(jié)構(gòu)的被處理物，在大氣氣體氣氛下，以預熱成250°C 的狀態(tài)，在照射能量成為下述表1所示的值的條件下進行光照射處理。在下述表1中，表示 利用上述式(1)的右邊所算出的波長(在表1中以“波長λ/表示)。以上，被處理物的基板厚度為600 μ m，氮化硅膜的厚度為280nm，金屬層的厚度為 70nm，絕緣膜的厚度為250nm。此外，被處理物的非晶硅薄膜通過下述條件的高頻等離子體CVD法所形成?；鍦囟?50°C氣氛壓力5kPaRF 頻率40MHzRF 輸出120W氣體流量硅烷氣體(SiH4) :80sccm氫氣(H2) :80sccm以電子顯微鏡來觀察所得到的多晶硅薄膜，調(diào)查有無發(fā)生裂縫，并且調(diào)查晶粒尺 寸的均勻性，晶粒尺寸均勻的評價為〇，晶粒尺寸不均勻的評價為X。將結(jié)果表示于下述表 1。
[表1]
權(quán)利要求
1.一種硅薄膜的處理方法，將從點亮時的脈寬為50 200 μ sec的閃光燈所放射的光 照射于非晶硅薄膜，由此形成多晶硅薄膜，上述非晶硅薄膜隔著局部地配置的金屬層而形 成于基板上，厚度為30 lOOnm，其特征為具有經(jīng)由截波濾波器而將來自該閃光燈的光照射于該非晶硅薄膜的工序，上述截波濾 波器配置于閃光燈與非晶硅薄膜之間并使長波長側(cè)的光截止，被上述截波濾波器截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為650nm以下， 照射于上述非晶硅薄膜的光的照射能量為2. 00 3. lOJ/cm2。
2.一種硅薄膜的處理方法，將從點亮時的脈寬為50 100 μ sec的閃光燈所放射的光 照射于非晶硅薄膜，由此形成多晶硅薄膜，上述非晶硅薄膜隔著局部地配置的金屬層而形 成于基板上，厚度為30 70nm，其特征為具有經(jīng)由截波濾波器而將來自該閃光燈的光照射于該非晶硅薄膜的工序，上述截波濾 波器配置于閃光燈與非晶硅薄膜之間并使長波長側(cè)的光截止，被上述截波濾波器截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為600nm以下， 照射于上述非晶硅薄膜的光的照射能量為2. 00 2. 90J/cm2。
3.如權(quán)利要求1或2所述的硅薄膜的處理方法，其特征為， 上述截波濾波器滿足下式1，式 1 λ 彡 110Xln(t)+145式中，設被截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為λ納米，設上述非晶硅薄膜 的厚度為t納米。
4.一種閃光燈照射裝置，具備閃光燈及截波濾波器，該截波濾波器具有水濾波器元件 與多層膜濾波器元件并將長波長側(cè)的光截止，其特征為用于權(quán)利要求1至3中任一項所述的硅薄膜的處理方法。
5.一種閃光燈照射裝置，由閃光燈及對該閃光燈供電的燈點亮機構(gòu)所構(gòu)成，其特征為在閃光燈與處理基板之間具有截波濾波器，該截波濾波器使閃光燈的放射光中的長波 長側(cè)的光截止，而且被截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)的波長為650nm以下， 上述燈點亮機構(gòu)對上述閃光燈供電，以使得照射能量成為2. 00 3. lOJ/cm2。
全文摘要
提供一種即使在基板與非晶硅薄膜之間局部地配置有金屬層，也可得晶粒尺寸均勻且沒有裂縫的多晶硅薄膜的硅薄膜的處理方法及用于該方法的閃光燈照射裝置。該硅薄膜的處理方法，是將來自點亮時的脈寬為50～200μsec的閃光燈的光，照射于隔著局部地配置的金屬層而形成于基板上的厚度為30～100nm的非晶硅的薄膜，從而形成多晶硅薄膜的硅薄膜的處理方法，其特征為具有經(jīng)由使長波長側(cè)的光截止的截波濾波器而將來自閃光燈的光照射于非晶硅薄膜的工序，被截波濾波器截止的光的波長區(qū)域的短波長側(cè)一端的波長為650nm以下，照射于非晶硅薄膜的光的照射能量為2.00～3.10J/cm2。
文檔編號C23C16/24GK102102191SQ20101053786
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者山口真典, 橫森岳彥 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社