(57)【要約】  【課題】  生産性の低下を招くことなく大面積を均一に処理して、アモルファスシリコン薄膜の改質を行うことができるようにする。  【解決手段】  アモルファスシリコンからなる半導体膜を帯状の基板上に成膜して被照射対象物１１１を作製する。中空円筒状のマイクロ波照射管１０９の中心部またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に被照射対象物１１１を搬送しながら、マイクロ波照射管１０９内にてマイクロ波を多重反射させる。これにより、多重反射により均一化されたマイクロ波を、帯状を有する被照射対象物１１１の長手方向に向かって順次照射することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体膜を成膜する工程と、
上記半導体膜にマイクロ波を多重反射させながら照射する工程と
を有することを特徴とする半導体素子基板の製造方法。
【請求項２】
上記半導体膜の上層および／または下層にマイクロ波を吸収する吸収層を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項３】
上記マイクロ波の周波数が１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項４】
上記基板および／または上記マイクロ波の照射雰囲気を冷却機構により冷却しながらマイクロ波を照射することを特徴とする請求項１記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項５】
上記マイクロ波の照射雰囲気が６００℃以下であることを特徴とする請求項４記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項６】
上記冷却機構が、水冷であることを特徴とする請求項４記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項７】
上記基板が、ガラスまたはプラスチックからなることを特徴とする請求項１記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項８】
上記マイクロ波を照射する工程が、ロール・ツー・ロールプロセスにより行われることを特徴とする請求項１記載の半導体素子基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする半導体素子基板。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体素子基板を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体を改質することができる半導体素子基板の製造方法およびその製造方法により製造された半導体素子基板、ならびにその半導体素子基板を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型フラットパネルディスプレイ等の液晶表示装置の分野では、安価で性能の安定した半導体薄膜のプロセス開発が望まれており、精力的に研究されている。従来、シリコン系半導体材料としては、単結晶シリコン、多結晶シリコンおよびアモルファスシリコン等が用いられている。
【０００３】
単結晶シリコンは、電子移動度も高く、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＬＳＩ(Large Scale Integrated circuit)等の高速動作を必要とする半導体装置の製造に広く用いられている。しかしながら、単結晶シリコンの薄膜を形成する際の温度は極めて高いために、液晶表示装置の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）基板の製造に用いることはできない。
【０００４】
そこで、従来、低温でガラス基板上に容易に形成することができるアモルファスシリコンが、液晶表示装置のＴＦＴ基板の製造に広く用いられている。しかしながら、単結晶シリコンの電子移動度が１５００ｃｍ2／Ｖ・ｓであるのに対して、アモルファスシリコンの電子移動度は０．５ｃｍ2／Ｖ・ｓ程度であり、アモルファスシリコンの電子移動度は単結晶シリコンに比して極めて低い。したがって、アモルファスシリコンでは、液晶ディスプレイの駆動回路等の高速動作を実現することは難しく、優れた液晶画面を得ることは困難である。また、アモルファスシリコンには、膜中の欠陥密度が大きいという問題や、光や電気的ストレスにより欠陥密度が経時的に増加して、しきい電圧Ｖthが変動するために、安定性が極めて悪いという問題がある。
【０００５】
このため、近年では、液晶表示装置の性能向上のために、多結晶シリコンが用いられている。従来、多結晶シリコン薄膜の形成方法としては、化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）により多結晶シリコン薄膜を形成する方法が用いられていたが、この方法では、得られる多結晶シリコン薄膜の品質が低いという問題があった。この理由として、ＣＶＤにより得られる結晶粒径が数１０ｎｍ程度と非常に小さく、それぞれの結晶粒が無秩序な方位をとっていること、結晶粒界にダングリングボンドが生成し、欠陥順位が形成されることで安定性が低くなってしまうということが挙げられる。
【０００６】
そこで、現在では、ガラス基板上に形成したアモルファスシリコン薄膜に対して後処理を行うことで、欠陥密度の小さい多結晶シリコンを得る方法が主として用いられている。この方法としては、アモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射して溶融させ、その溶融シリコンが冷却凝固するときに多結晶シリコンを得るレーザアニール法が広く知られている。しかしながら、レーザアニール法には、レーザ光照射装置が高価である、ランニングコストが高いというコスト的な問題ばかりではなく、レーザビームを絞ってアモルファスシリコン薄膜に照射するために、大面積を均一に処理することが困難であり、生産性の低下を招いてしまうという問題もある。
【０００７】
また、アモルファスシリコン薄膜の一部分にシリコン結晶の核となるようにリン（Ｐ）またはホウ素（Ｂ）をドーピングして、シリコン結晶の固相成長による結晶化を選択的に開始させることにより、大粒径結晶シリコンを得るパーシャルドーピング法が知られている。しかしながら、この方法は、加熱により結晶を成長させるので、６００℃程度の軟化温度を有するガラス基板等では利用できない。
【０００８】
これに対し、アモルファスシリコンの結晶化工程において高周波を作用させると、アモルファスシリコンの結晶化が促進されるという現象が報告されている。例えば、単結晶シリコン基板上に設けられた酸化膜上にアモルファスシリコン薄膜を成膜し、このアモルファスシリコン薄膜上にマイクロ波（２．５４Ｇ，４５０±５０Ｗ）を照射しながら５５０℃で熱処理すると、３時間で結晶化することが報告されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００９】
また、照射温度や照射時間を調整しながら、導波管からアモルファスシリコン薄膜に直接的にマイクロ波を照射することにより、アモルファスシリコン薄膜を改質する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、電界強度が最大となるように、基板位置を調整棒により調整するようにしながら、導波管からアモルファスシリコン薄膜に直接的にマイクロ波を照射することにより、アモルファスシリコン薄膜を改質する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、これらの方法は、アモルファス薄膜面内での均一性が不足し、また、プロセスが長時間プロセスであるため、量産性に対応できるものではない。
【００１０】
また、単結晶シリコン基板に熱酸化膜を形成し、その上にアモルファスシリコン薄膜を形成し、さらに、この上に中央部を除いてニッケル薄膜を形成し、その中央部にゲート絶縁膜とゲート電極を形成した後、アモルファスシリコン／ニッケル積層膜を電界印加電極で挟んで直流電界を作用させながら５００℃で熱処理すると、シリコンの結晶成長は直流電界の方向に優先的に進行するとともに、同時に結晶化速度が促進されることが報告されている（例えば非特許文献２参照）。この方法によって作成した薄膜トランジスタは、オフ電流が下がり、オン／オフ比が向上し、しきい値が下がり、半導体デバイスとして望ましいという結果が報告されている（例えば非特許文献３参照）。
【００１１】
しかしながら、単にマイクロ波を照射するだけでは、アモルファスシリコンから性能的に優れた多結晶シリコンを得ることができない。これは、アモルファスシリコンに作用する電界の方向がさまざまであるため、生成する結晶粒の方位や形状が一定せず、結晶粒界が乱れ、ダングリングボンドが形成されるためであると考えられる。これらの問題を解決するために、表面にＡｇ層を有する石英基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成し、高周波電界を作用させながら熱処理することにより、石英基板表面に垂直な方向に成長した柱状結晶のシリコン層を形成する方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【００１２】
特許文献３では、このようなシリコン層が得られる理由として、導体であるＡｇ膜と誘電体との間で、照射したマイクロ波が反射され、その電界成分が導体表面に対して垂直な成分のみとなるため、アモルファスシリコン薄膜から生成するシリコン結晶は基板表面に垂直な方向に優先的に成長し、柱状となるという説明が記載されている。
【００１３】
しかしながら、マイクロ波が形成する電界のみによってシリコン結晶の成長方向を規定する方法では、導電体膜が必須であり、一般的な半導体デバイスに応用するには問題がある。
【００１４】
【非特許文献１】J.N.Lee et al,Ｊ.Appl.Phys.,82(1997),2918
【００１５】
【非特許文献２】S.H.Park et al,Jpn.J.Appl.Phys.No.2A,38(1999),L108
【００１６】
【非特許文献３】S.I.Jun et al,Appl.Phys.Lett.,75(1999),2235
【００１７】
【特許文献１】米国特許第６５２８３６１号明細書
【００１８】
【特許文献２】米国特許第６１３３０７６号明細書
【００１９】
【特許文献３】特開２００２−２６３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したように、従来、生産性の低下を招くことなく大面積を均一に処理して、アモルファスシリコン薄膜の改質を行うことができる半導体素子基板の製造方法が熱望されていた。
【００２１】
したがって、この発明の目的は、生産性の低下を招くことなく大面積を均一に処理して、アモルファスシリコン薄膜の改質を行うことができる半導体素子基板の製造方法およびその製造方法により製造された半導体素子基板、ならびにその半導体素子基板を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、基板上に半導体膜を成膜する工程と、
半導体膜にマイクロ波を多重反射させながら照射する工程と
を有することを特徴とする半導体素子基板の製造方法である。
【００２３】
請求項１記載の発明では、化学的ドープおよび／または電気的ドープが施された半導体膜に対してマイクロ波を照射することが好ましい。また、電気的ドープは、典型的には、半導体膜に対して電圧を印加することにより行われる。また、化学的ドープに用いられるドーパントは、第３族または第５族の元素であることが好ましい。また、半導体膜に対するマイクロ波の照射は、１または連結された２以上の空間を有するマイクロ波照射手段内を通過させながら、この空間内にてマイクロ波を多重反射させて行うことが好ましい。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体薄膜の製造方法において、半導体膜の上層および／または下層にマイクロ波を吸収する吸収層を形成する工程をさらに有することを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の半導体薄膜の製造方法において、マイクロ波の周波数が１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲であることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の半導体薄膜の製造方法において、基板および／またはマイクロ波の照射雰囲気を冷却機構により冷却しながらマイクロ波を照射することを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の半導体薄膜の製造方法において、マイクロ波の照射雰囲気が６００℃以下であることを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項４記載の半導体薄膜の製造方法において、冷却機構が、水冷であることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の半導体薄膜の製造方法において、基板が、ガラスまたはプラスチックからなることを特徴とする。
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の半導体薄膜の製造方法において、マイクロ波を照射する工程が、ロール・ツー・ロールプロセスにより行われることを特徴とする。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする半導体素子基板である。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の半導体素子基板を有することを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、この発明によれば、基板上に半導体膜を成膜した後、マイクロ波を多重反射させながら半導体膜に照射するので、より均一に半導体膜上にマイクロ波を照射することができる。したがって、生産性の低下を招くことなく、大面積を均一に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
この発明の実施形態について以下の順序で説明する。
（１）第１の実施形態
（１−１）第１の実施形態による液晶表示装置の構成
（１−２）第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置の構成
（１−３）第１の実施形態による半導体素子基板の製造方法
（１−４）第１の実施形態の変形例
（２）第２の実施形態
（２−１）第２の実施形態による半導体素子基板の製造方法
（２−２）第２の実施形態の変形例
（３）第３の実施形態
（４）第４の実施形態
【００３５】
（１）第１の実施形態
（１−１）第１の実施形態による液晶表示装置の構成
図１は、この発明の第１の実施形態による液晶表示装置１の一構成例を示す断面図である。以下、この液晶表示装置の構成について図１を参照しながら説明する。
【００３６】
図１に示すように、この液晶表示装置１は、いわゆる透過型の液晶表示装置であって、バックライト（光源）７、マイクロレンズアレイ８、偏光選択透過膜９および液晶パネル２を備える。なお、以下では、液晶表示装置１の表示画面となる側を表示面側と称し、それとは反対の側を背面側と称する。
【００３７】
バックライト７は、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）またはＬＥＤ(Light Emitting Diode)であり、液晶パネル２の直下に配置されている。ここでは、液晶パネル２の直下にバックライト７を配置する方式（直下式）の場合を例として示すが、バックライトの方式はこの例に限られるものではなく、液晶パネル２の一端側（エッジ側）に冷陰極管またはＬＥＤ等のバックライト７を配置し、このバックライト７からの光を導光板を介して液晶パネル２全面に行き渡らせる方式（エッジ式）を用いてもよい。なお、液晶パネル２がテレビ用途等の大型液晶パネルである場合には、バックライトを直下式とすることが好ましい。
【００３８】
マイクロレンズアレイ８は、パネル全面への光の指向性を向上させるためのものである。偏光選択透過膜９は、液晶パネル２のバックライト７側にある偏光子２５に偏光面が合致するように統一させるためのものである。
【００３９】
液晶パネル２は、スペーサ５により所定間隔を離して対向配置された第１の基板３および第２の基板４と、第１の基板３および第２の基板４の間に液晶を封入してなる液晶層６とを備える。スペーサ５は、第１および第２の基板３，４の間を所定距離保持するためのものである。液晶層６は、例えばネマティック液晶などの液晶からなり、その配列は、透明電極１３と透明電極２２との間に印加された電圧に応じて変化する。
【００４０】
第１の基板３は、ガラスまたはプラスチック等からなる基板２１を有し、この基板２１の一主面には、透明電極２２、配向膜２３が順次積層され、他主面には、光学補償フィルム２４、偏光子（偏光フィルム）２５が順次積層されている。また、便宜上図示を省力しているが、基板２１の一主面には、ＴＦＴ等の半導体素子、信号線および走査線が設けられている。なお、基板２１の厚さは、スパッタリング等の薄膜成形技術により半導体素子を形成できる厚さであれば特に限定されるものではなく、柔軟性を有するシート状の厚さであってもよい。
【００４１】
第２の基板４は、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である。第２の基板４は、基板１１を有し、この基板１１の一主面には、カラーフィルタ１２、透明電極１３、配向膜１４が順次積層され、基板１１の他主面には、光学補償フィルム１５、偏光子（偏光フィルム）１６が順次積層されている。
【００４２】
透明電極１３，２２は、例えば、インジウムと錫との合金酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）である。配向膜１４，２３は、液晶分子を一定方向に並べるための膜であり、例えばポリイミド等の高分子から構成される。
【００４３】
カラーフィルタ１２は、カラー表示をするためのものであり、例えば、画素に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各要素が配列されている。各画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つのサブ画素からなり、そのサブ画素のサイズは画面サイズと画素数によるが、例えば、およそ数１０μｍ程度である。
【００４４】
光学補償フィルム１５，２４は、液晶パネル２の表示面側および背面側の両方に配置されている。この光学補償フィルム１５，２４は、屈折率を補償するためのフィルムであり、例えば、光学的に負の一軸性化合物を、配向角度が厚み方向で連続的に変化するように配列してなるフィルムである。具体的には例えば、支持体上に設けた配向膜と、その上に負の一軸性化合物である円盤状化合物をハイブリッド配向させた光学異方性層とから構成される。円盤状化合物としては、例えばディスコティック液晶タイプの化合物を使用できる。
【００４５】
偏光子１６，２５は、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収または反射するフィルムであり、例えば、光学補償フィルム１５，２４上に透過軸が互いに直交するようにして配置される。
【００４６】
（１−２）第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置の構成
本発明は、半導体膜を成膜した基板にマイクロ波を多重反射させながら照射する点に特徴を有する。多重反射させながら基板にマイクロ波を照射することで、半導体膜に照射・吸収されるマイクロ波強度を均一化することができるので、基板面内での均一な処理が可能となる。多重反射させながらマイクロ波を照射するには、マイクロ波発振管から発振されたマイクロ波が導波管を通して直接的に基板に照射されないようにすればよく、例えば、導波管ポートと基板とを離して配置する、または、基板から見えない死角の位置にマイクロ波を照射する導波管ポートを配するなどすればよい。また、照射するマイクロ波の波長に対して、多重反射する反射板間距離をできるだけ大きく取ることが好ましい。例えば、波長の５倍以上、より好ましくは１０倍以上取るようにする。これに対して、導波管ポートの近傍に基板を配置するなどして、多重反射させないで直接的にマイクロ波を基板に照射すると、複数枚の基板を連続的に処理する場合には基板間で照射条件が異なり基板間でばらつきが大きくなってしまい、また、面内の特定の部分でアニールが進行した場合にはその部位が優先的にアニールされ過アニールになってしまう。
【００４７】
以下、この発明の第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置１０１の外観を示す斜視図である。図３は、図２のIII−III線における断面図である。図４は、図２のIII−III線における拡大断面図である。図５は、図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【００４８】
図２および図３に示すように、このマイクロ波加熱装置１０１は、送りローラ１０２、巻き取りローラ１０３、ガイドローラ１０４ａ，１０４ｂ、ガイドローラ１０５ａ，１０５ｂおよびマイクロ波照部１０６を備える。また、このマイクロ波加熱装置１０１の近傍には、マイクロ波を発振するマイクロ波発振管を有するマイクロ波発振装置（図示省略）が設けられ、このマイクロ波発振装置から発振されたマイクロ波がマイクロ波照射部１０６に導入される。
【００４９】
マイクロ波加熱装置１０１は、被照射対象物１１１を送りローラ１０２から送り出し、この送り出された被照射対象物１１１を巻き取りローラ１０３により巻き取るプロセス、いわゆるロール・ツー・ロールプロセスを用いた加熱装置である。
【００５０】
送りローラ１０２と巻き取りローラ１０３とが所定距離を離して水平に支持され、送りローラ１０２と巻き取りローラ１０３との間にマイクロ波照射部１０６が設けられている。そして、このマイクロ波照射部１０６の送りローラ１０２側にはガイドローラ１０４ａ，１０４ｂが設けられ、巻き取りローラ１０３側にはガイドローラ１０５ａ，１０５ｂが設けられている。
【００５１】
被照射対象物１１１は、少なくとも一主面に半導体膜が設けられた帯状の基板またはシートであり、半導体膜は、例えばアモルファスシリコンからなる。なお、半導体膜の上層および／または下層にマイクロ波を吸収する吸収層を設けるようにしてもよい。なお、上層として設けた吸収層は、マイクロ波照射後に除去するようにしてもよい。この吸収層を構成する材料は、マイクロ波を吸収可能であれば特に限定されるものではなく、例えば金属または合金が用いられる。
【００５２】
送りローラ１０２は、円柱状の形状を有し、その中心を軸として回転可能に構成されている。この送りローラ１０２には、所定の工程により作製された被照射対象物１１１が巻回され、この巻回された被照射対象物１１１が、送りローラ１０２の回転に伴ってマイクロ照射部１０６に向けて送り出される。
【００５３】
巻き取りローラ１０３は、円柱状の形状を有し、その中心を軸として回転可能に構成されている。この巻き取りローラ１０３には、送りローラ１０２から送り出され、マイクロ照射部１０６を通過した被照射対象物１１１が巻き取られる。
【００５４】
ガイドローラ１０４ａ，１０４ｂおよびガイドローラ１０５ａ，１０５ｂは、被照射対象物１１１をマイクロ波照射部１０６内の適切な位置に案内するためのものである。ガイドローラ１０４ａ，１０４ｂは、円柱状の形状を有し、所定間隔、例えば被照射対象物１１１の厚さ程度の距離を離して対向配置される。ガイドローラ１０５ａ，１０５ｂは、円柱状の形状を有し、所定間隔、例えば被照射対象物１１１の厚さ程度の距離を離して対向配置される。
【００５５】
マイクロ波照射部１０６は、連結部１１０により一列に連結された複数のマイクロ波照射管１０９を有し、この連結されたマイクロ波照射管１０６の両端にはそれぞれ搬入口および搬出口が設けられている。搬入口は、被照射対象物１１１をマイクロ波照射部１内に搬入するための開口であり、搬出口は、被照射対象物１１１をマイクロ波照射部１内から搬出するための開口である。
【００５６】
そして、マイクロ波照射部１０６の搬入口側には、鍔部１０７ａおよび鍔部１０７ｂが設けられ、マイクロ波照射部１０６の搬出口側には、鍔部１０８ａおよび１０８ｂが設けられている。鍔部１０７ａ，１０７ｂおよび顎部１０８ａ，１０８ｂは、マイクロ波照射部１０６内に導入されたマイクロ波が外部に漏れることを防止するためのものであり、一定のクリアランス（隙間）を保持しつつ水平に延びている。なお、鍔部１０７ａ，１０７ｂおよび顎部１０８ａ，１０８ｂは、マイクロ波が外部に漏れることをより防止するためには、マイクロ波吸収性を有する材料で構成することが好ましい。
【００５７】
マイクロ波照射管１０９は、マイクロ波を多重反射しながら、マイクロ波照射管１０９内に搬送されてくる被照射対象物１１１に対して照射するためのものである。マイクロ波照射管１０９は、中空円筒形状を有し、その一端部には導波管ポート１０９ｃが設けられ、この導波管ポート１０９ｃに対して導波管１１２が接続されている。この導波管１１２を介して、図示を省略したマイクロ波照射装置から発振されたマイクロ波がマイクロ波照射管１０９内に導入される。
【００５８】
マイクロ波照射管１０９の長さは、被照射対象物１１１の幅より広く選ばれ、被照射対象物１１１は、導波管ポート１０９ｃから導入されるマイクロ波が直接照射されないように、上述の導波管ポート１０９ｃが設けられている一端部から所定距離離して搬送される。これにより、マイクロ波照射管１０９内にてマイクロ波を多重反射させながら被照射対象物１１１に照射することができる。したがって、より均一なマイクロ波を被照射対象物１１１に対して照射することができる。
【００５９】
また、被照射対象物１１１は、図４に示すように、断面円形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するようにしてマイクロ波照射管１０９内に搬送される。
【００６０】
また、照射するマイクロ波の波長に対して、マイクロ波を多重反射させる反射面１０９の直径をできるだけ大きく取ることが好ましく、例えば、波長の５倍以上、好ましくは１０倍以上設定する。
【００６１】
上述のように、複数のマイクロ波照射管１０９を設けることで、被照射対象物１１１に照射・吸収されるマイクロ波強度を均一化することができる。なお、被照射対象物１１１の進行方向と垂直な方向に被照射対象物１１１を揺動するようにしてもよい。このように被照射対象物１１１を揺動するためには、例えば、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を基板の進行方向と垂直な方向に揺動可能な構成とすればよい。このように被照射対象物１１１を揺動することで、さらに均一な処理が可能となる。
【００６２】
また、図３〜図５に示すように、マイクロ波照射部１０６の内部には冷却溶媒路１０９ｂが設けられ、この冷却溶媒路１０９ｂに冷却溶媒を導入するための導入管（図示省略）と、冷却溶媒１０９ｂから冷却溶媒を導出するための導出管（図示省略）とがマイクロ波照射部１０６に接続されている。
【００６３】
冷却溶媒路１０９ｂは、マイクロ波照射管１０９内の雰囲気を制御するための冷却機構である。この冷却溶媒路１０９ｂに流される冷却溶媒としては、例えば、水、油、液体窒素または液体ヘリウム等を用いることができる。このように冷却溶媒を冷却溶媒路１０９ｂに流すことで、マイクロ波照射管１０９の雰囲気を制御して、被照射対象物１１１の温度上昇を抑えることができる。なお、被照射対象物１１１が軟化温度６００度以下のガラス（例えば無アルカリガラス）からなる基板を備える場合には、マイクロ波照射間１０９内の雰囲気は６００℃以下に保持することが好ましい。
【００６４】
この第１の実施形態では、マイクロ波照射部１０６が、円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９を結合してなる場合を例として説明するが、マイクロ波照射部１０６はその内部に連結された複数の円柱状の空間を備えていればよく、この例に特に限定されるものではない。
【００６５】
図６は、マイクロ波照射部１０６の他の構成例を示す断面図である。図６に示すように、マイクロ波反射性を有する材料からなる板状の基材等の内部に、連結された複数の円柱状の空間を設けた構成としてもよい。
【００６６】
（１−３）第１の実施形態による半導体素子基板の製造方法
この発明の半導体素子基板の製造方法は、半導体薄膜を成膜した基板にマイクロ波を多重反射させながら照射する点に特徴を有する。多重反射させながら基板にマイクロ波を照射することで、半導体薄膜に照射・吸収されるマイクロ波強度を均一化することができるので、基板面内での均一な処理が可能となる。
【００６７】
次に、図７を参照しながら、この発明の第１の実施形態による半導体素子基板の製造方法について説明する。ここでは、上述の第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置１０１を用いて半導体薄膜にマイクロ波を照射する場合を例として説明するが、この発明の半導体基板の製造方法は、この例に限定されるものではない。
【００６８】
まず、例えばＣＶＤ法により酸化シリコン（ＳｉＯX）からなるアンダーコート３１を、例えばプラスチックからなる基板２１上に形成する。次に、例えばプラズマＣＶＤ（以下、ＰＥＣＶＤ）法により、アモルファスシリコンからなる半導体膜をアンダーコート３１上に成膜する。次に、例えばフォトリソグラフィ工程およびドライエッチング工程により、半導体膜を所定の形状にパターニングして、半導体膜３２および半導体膜３３を形成する。次に、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたプラズマＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜３４を成膜した後、例えばスパッタリング法によりＭｏＷ合金等からなる合金薄膜を成膜する。その後、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により合金薄膜をパターニングしてゲート電極３５を形成する。
【００６９】
次に、例えばフォトリソグラフィ工程によりｎ型ＴＦＴの領域を所定のレジストパターンにより覆い、ｐ型ＴＦＴの領域にある半導体膜に、例えばイオンドーピング法によりボロン（Ｂ）を注入する。この際、ゲート電極３５がマスクとなるため、チャンネル領域３２Ｃの半導体膜にはボロン（Ｂ）は注入されず、ソース領域３２Ｓおよびドレイン領域３２Ｄにのみ多量のボロン（Ｂ）が注入される。
【００７０】
次に、例えばフォトリソグラフィ工程によりｐ型ＴＦＴの領域を所定のレジストパターンにより覆い、ｎ型ＴＦＴの領域にある半導体膜に、例えばイオンドーピング法によりリン（Ｐ）を注入する。次に、ｎ型ＴＦＴのゲート電極３５の幅を細くするためのゲート電極加工を行った後、ソース領域３３Ｓおよびドレイン領域３３Ｄより少ない量のリン（Ｐ）をＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域３３Ｌに注入する。なお、ドーピングの際には、ゲート電極３５がマスクとなるため、チャンネル領域３３Ｃの半導体膜にはリン（Ｐ）は注入されず、ソース領域３３Ｓ、ドレイン領域３３ＤおよびＬＤＤ領域３３Ｌにのみリン（Ｐ）が注入される。
【００７１】
その後、基板２１を高温で熱処理し、注入されたボロン（Ｂ）およびリン（Ｐ）の不純物を活性化させる。次に、例えば、上述のようにして得られた基板２１を、送りローラ１０２に巻回した後、この送りローラ１０２をマイクロ波加熱装置１０１に取り付ける。そして、送りローラ１０２に巻回された基板２１の一端を、マイクロ波照射部１０６を介して巻き取りローラ１０３に固定する。
【００７２】
次に、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を駆動させて、中空円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に基板２１を搬送する。そして、導波管１１２を介してマイクロ波をマイクロ波照射管１０９内に導入して、基板２１に成膜された半導体膜３２および半導体膜３３に対してマイクロ波を多重反射させながら照射する。これにより、半導体膜３２および半導体膜３３に対して照射されるマイクロ波の強度のばらつきを少なくすることができる。したがって、半導体膜３２および半導体膜３３を均一で再現性よく処理できる。
【００７３】
次に、例えばＰＥＣＶＤ法でＳｉＯ2膜またはＳｉＮｘ膜等の絶縁膜３６を全面に成膜する。次に、例えばスパッタリング法によりＩＴＯ膜などの透明電極（画素電極）２２を成膜した後、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりが画素をパターニングする。
【００７４】
次に、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により、ゲート絶縁膜３４および絶縁膜３６にコンタクトホールを形成する。そして、例えばスパッタリング法によりアルミニウム（Ａｌ）膜を絶縁膜３６上に成膜した後、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりパターニングして、ソース電極３７Ｓおよびドレイン電極３７Ｄを形成する。最後に、例えばＰＥＣＶＤ法により保護膜３８を成膜した後、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより保護膜３８をパターニングする。
【００７５】
最後に、上述のようにして得られた帯状の半導体素子基板を、所望の液晶表示装置の大きさに応じて所定の幅に切断する。以上により、目的とする半導体素子基板が製造される。
【００７６】
なお、上述の第１の実施形態では、半導体膜３２および半導体膜３３に不純物をドーピングする工程後、絶縁膜３６を成膜する工程前に、マイクロ波を照射する工程を備える場合を例として説明したが、この工程の順序は一例であって、マイクロ波を照射する工程は、この順序に限定されるものではない。例えば、アンダーコート３１上に半導体膜に成膜する工程後、この半導体膜をパターニングする工程前に、マイクロ波を照射する工程を備えるようにしてもよい。
【００７７】
この発明の第１の実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
中空円筒状のマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、半導体膜３２および半導体膜３３が成膜された基板２１をマイクロ波照射部１０６内に搬送して、マイクロ波を多重反射させながら半導体膜３２および半導体膜３３に対して照射するので、半導体膜３２および半導体膜３３に対して照射されるマイクロ波の強度のばらつきを少なくすることができる。したがって、半導体膜３２および半導体膜３３を均一で再現性よく処理できる。
【００７８】
また、化学的ドープによるキャリアを半導体膜３２および半導体膜３３に発生させて、半導体膜３２および半導体膜３３に対してマイクロ波を照射するので、マイクロ波を効率的に半導体膜３２および半導体膜３３に吸収させて急峻な温度の立ち上がりを可能とすることができる。したがって、半導体膜３２および半導体膜３３を選択的に短時間に加熱することができ、基板２１へのダメージを抑えることができる。また、多結晶ポリシリコン並みの電子移動度を有する半導体素子基板を得ることができる。
【００７９】
また、マイクロ波加熱装置１０１は、マイクロ波照射手段であるマイクロ波照射部１０６と、搬送手段である送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３とを備える。マイクロ波照射部１０６は、一列に連結された、中空円筒形状を有する複数のマイクロ波照射管１０９を有する。送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を駆動させて、中空円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に被照射対象物１１１を搬送する。そして、導波管１１２を介してマイクロ波をマイクロ波照射管１０９内に導入して、基板２１に成膜された被照射対象物１１１に対してマイクロ波を多重反射させながら照射する。これにより、被照射対象物１１１に対して照射されるマイクロ波の強度のばらつきを少なくすることができる。したがって、被照射対象物１１１を均一で再現性よく処理できる。
【００８０】
（１−４）第１の実施形態の変形例
第１の実施形態において、マイクロ波を多重反射させながら半導体膜に照射する際に、半導体膜に電界を印加するようにしてもよい。このようにする場合には、例えば、以下のようにして半導体素子基板を製造する。
【００８１】
まず、マイクロ波加熱装置１０１を用いてマイクロ波を照射する工程を省略する以外は上述の第１の実施形態と同様にして、保護膜３８をパターニングするまでの工程を行って、帯状の半導体素子基板を得る。そして、得られた半導体素子基板を送りローラ１０２に巻回した後、この送りローラ１０２をマイクロ波加熱装置１０１に取り付ける。
【００８２】
次に、送りローラ１０２に巻回された半導体素子基板の一端を、マイクロ波照射部１０６を介して巻き取りローラ１０３に固定した後、ゲート電極３５に配線を施す。この際、配線をフェライトビーズにより保護することが好ましい。
【００８３】
次に、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を駆動させて、中空円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に半導体素子基板を搬送する。そして、ゲート電圧を印加するとともに、導波管１１２を介してマイクロ波をマイクロ波照射管１０９内に導入して、半導体素子基板に対してマイクロ波を多重反射させながら照射する。なお、ゲート電圧は、例えば０〜１００Ｖの範囲に設定される。最後に、上述のようにして得られた帯状の半導体素子基板を、所望の液晶表示装置の大きさに応じて所定の幅に切断する。以上により、目的とする半導体素子基板が製造される。
【００８４】
この発明の第１の実施形態の変形例では以下の効果を得ることができる。
電気的ドープによるキャリアを半導体膜３２および半導体膜３３中に発生させて、半導体膜３２および半導体膜３３に対してマイクロ波を照射するので、マイクロ波を効率的に半導体膜３２および半導体膜３３に吸収させて急峻な温度の立ち上がりを可能とすることができる。したがって、半導体膜３２および半導体膜３３を選択的に短時間に加熱することができ、基板２１へのダメージを抑えることができる。また、多結晶ポリシリコン並みの電子移動度を有する半導体素子基板を得ることができる。
【００８５】
また、６００度以下の低温にて、半導体膜３２および半導体膜３３の改質を行うことができる。すなわち、軟化温度６００度以下のガラス、例えば廉価な無アルカリガラスを用いて、半導体素子基板を製造することができる。また、半導体膜３２および半導体膜３３に対して印加した電界により結晶方位を揃えることができる。
【００８６】
（２）第２の実施形態
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態は、半導体素子基板としてボトムゲート型の半導体素子基板を備える以外のことは、上述の第１の実施形態と同様であるので、液晶表示装置の構成およびマイクロ波加熱装置の構成については説明を省略し、以下では半導体素子基板の製造方法について説明する。
【００８７】
（２−１）第２の実施形態による半導体素子基板の製造方法
以下、図８を参照しながら、この発明の第２の実施形態による半導体素子基板の製造方法について説明する。まず、例えばスパッタリング法によりＭｏＷ合金等からなる合金薄膜を基板２１上に成膜する。その後、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により合金薄膜をパターニングしてゲート電極１３１を得る。
【００８８】
次に、例えばＰＥＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ2またはＳｉＮ等からなる絶縁膜１３２、アモルファスシリコンからなる半導体膜１３３、例えばリン（Ｐ）がドープされたアモルファスシリコン膜（以下、ｎ+ａ−Ｓｉ層）１３４を基板２１上に順次成膜する。そして、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程により半導体膜１３３およびｎ+ａ−Ｓｉ膜１３４をパターニングする。
【００８９】
次に、例えばスパッタリング法によりＩＴＯ膜などの透明電極（画素電極）２２を成膜した後、例えばフォトリソグラフィ工程およびエッチング工程によりが画素をパターニングする。
【００９０】
次に、例えばＡｌなどの金属薄膜を成膜した後、パターニングしてソース電極１３５およびドレイン電極１３６を形成する。その後、ソース電極１３５およびドレイン電極１３６をマスクとして、この電極間にあるｎ+ａ−Ｓｉ膜１３４をエッチングする。
【００９１】
次に、上述のようにして得られた半導体素子基板を、送りローラ１０２に巻回した後、この送りローラ１０２をマイクロ波加熱装置１０１に取り付ける。そして、送りローラ１０２に巻回された半導体素子基板の一端を、マイクロ波照射部１０６を介して巻き取りローラ１０３に固定する。
【００９２】
次に、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を駆動させて、中空円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に基板２１を搬送する。そして、導波管１１２を介してマイクロ波をマイクロ波照射管１０９内に導入して、半導体素子基板に対してマイクロ波を多重反射させながら照射する。これにより、半導体素子基板に対して照射されるマイクロ波の強度のばらつきを少なくすることができる。したがって、半導体素子基板を均一で再現性よく処理できる。
【００９３】
次に、巻き取りローラ１０３に巻き取られた帯状の基板２１を送り出しながら、所望の液晶表示装置の大きさに応じて所定の幅に切断する。以上により、目的とする半導体素子基板が製造される。
【００９４】
この発明の第２の実施形態では第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
（２−２）第２の実施形態の変形例
第２の実施形態において、マイクロ波を多重反射して半導体膜に照射する際に、半導体膜に電界を印加するようにしてもよい。このようにする場合には、例えば、以下のようにして半導体素子基板を製造する。
【００９６】
まず、上述の第２の実施形態による半導体素子基板の製造方法と同様に、マイクロ波を照射する前までの工程を行う。そして、マイクロ波を照射する前に、得られた半導体素子基板のゲート電極１３１に配線を施す。この際、配線をフェライトビーズにより保護することが好ましい。
【００９７】
次に、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３を駆動させて、中空円筒形状を有するマイクロ波照射管１０９の中心またはその近傍を通過するように、マイクロ波照射部１０６内に基板２１を搬送する。そして、ゲート電圧を印加するとともに、導波管１１２を介してマイクロ波をマイクロ波照射管１０９内に導入して、基板２１に成膜された半導体素子基板に対してマイクロ波を多重反射させながら照射する。なお、ゲート電圧は、例えば０〜１００Ｖの範囲に設定される。以上により、目的とする半導体素子基板が製造される。
【００９８】
この発明の第２の実施形態の変形例では、上述の第１の実施形態の変形性と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
（３）第３の実施形態
図９は、この発明の第３の実施形態によるマイクロ波加熱装置２０１の外観を示す斜視図である。連結部１１０により連結された複数のマイクロ波照射管１０９の端部には、交互に導波管ポートが設けられ、この導波管ポートに対して導波管１１２が接続されている。マイクロ波照射管１０９の長さは、被照射対象物１１１の幅より広く選ばれ、被照射対象物１１１は、導波管ポート１０９ｃから導入されるマイクロ波が直接照射されないように、マイクロ波照射管１０９の両端部から所定距離離して搬送される。これ以外のことは上述の第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１００】
この第３の実施形態では、上述の第１の実施形態に比してより均一なマイクロ波を被照射対象物１１１に照射することができるという効果を得ることができる。
【０１０１】
（４）第４の実施形態
図１０は、この発明の第４の実施形態によるマイクロ波加熱装置３０１の外観を示す斜視図である。連結部１１０により連結された複数のマイクロ波照管１０９にはそれぞれ、両端部に導波管ポートが設けられ、この導波管ポートに対して導波管１１２が接続されている。マイクロ波照射管１０９の長さは、被照射対象物１１１の幅より広く選ばれ、被照射対象物１１１は、導波管ポート１０９ｃから導入されるマイクロ波が直接照射されないように、マイクロ波照射管１０９の両端部から所定距離離して搬送される。これ以外のことは上述の第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
この第４の実施形態では、上述の第３の実施形態に比してより均一なマイクロ波を被照射対象物１１１に照射することができるという効果を得ることができる。
【０１０３】
また、本発明者は、マイクロ波照射によるアモルファスシリコン薄膜の改質効果を検証するために以下の検討を行った。
【０１０４】
サンプル１
まず、基板上にアモルファスシリコン薄膜をＣＶＤにより成膜してサンプル１を得た。その後、ラマン分光法によりアモルファスシリコン薄膜の結晶性を解析した。
【０１０５】
サンプル２
まず、基板上にアモルファスシリコン薄膜をＣＶＤにより成膜し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をアモルファスシリコン薄膜に照射してサンプル２を得た。その後、ラマン分光法によりアモルファスシリコン薄膜の結晶性を解析した。
【０１０６】
サンプル３
サンプル２と同様にしてサンプル３を作製した後、ラマン分光法によりアモルファスシリコン薄膜の結晶性を解析した。
【０１０７】
図１１は、サンプル１〜３のラマン分光法によるスペクトルの測定結果を示す。図１１から、マイクロ波照射によりダングリングボンドに由来すると思われる高周波のラマンピーク１およびラマンピーク２が減少することが分かる。これにより、マイクロ波を照射することにより、アモルファスシリコン薄膜を改質できることが分かる。
【０１０８】
サンプル４
まず、基板上にアモルファスシリコン薄膜をＣＶＤにより成膜して、ラマン分光法によりアモルファスシリコン薄膜の結晶性を解析した。そして、基板上に成膜されたアモルファスシリコン薄膜に対して、２８ＧＨｚのマイクロ波を照射した後、ラマン分光法によりアモルファスシリコン薄膜の結晶性を解析した。
【０１０９】
図１２は、サンプル４のマイクロ波照射前後における５００ｃｍ-1付近のスペクトルを示す。図１２から、マイクロ波照射により、ラマンピークが４８０ｃｍ-1から５２３ｃｍ-1にシフトしていることが分かる。すなわち、マイクロ波照射により、アモルファスシリコンがポリ化されていることが分かる。
【０１１０】
以上、この発明の各実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１１１】
例えば、上述の各実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【０１１２】
また、上述の各実施形態では、液晶表示装置に備えられた半導体素子基板に対して、この発明を適用する場合を例として示したが、これ以外の電子デバイスの製造工程においても用いることができる。また、アモルファス薄膜等の半導体膜の改善のみならず、成膜乾燥工程および加熱工程においても、本発明を用いることができる。
【０１１３】
また、上述の各実施形態において、マイクロ波の照射を真空雰囲気において行うようにしてもよい。
【０１１４】
また、上述の各実施形態において、マイクロ波照射部１０６に被照射対象物１１１を搬送する搬送手段は、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３に限定されるものではない。例えば、基板などの被照射対象物をローラ等に巻回することなく、平板状に保持した状態でマイクロ波照射を行うことができる送り機構を、送りローラ１０２および巻き取りローラ１０３に代えて設けるようにしてもよい。
【０１１５】
また、上述の各実施形態において、ガイドローラ１０５ａ，１０５ｂは、マイクロ波照射部１０６を通過した被照射対象物１１１を冷却可能な構成とすることが好ましい。このように冷却可能な構成とすることで、マイクロ波照射により温度上昇した被照射対象物１１１を速やかに冷却することができる。したがって、熱による被照射対象物１１１のダメージを低減することができる。
【０１１６】
また、上述の各実施形態において、連結部１１０により連結せずに複数のマイクロ波照射管１０９を一列に配列し、この配列された各マイクロ波照射管１０９の間に、冷却機構を有するガイドローラを設けるようにしてもよい。これにより、各マイクロ波照射管１０９を通過する毎に、ガイドローラにより被照射対象物１１１が冷却されるので、マイクロ波照射により温度上昇した被照射対象物１１１を、より速やかに冷却することができる。したがって、熱による被照射対象物１１１のダメージをより低減することができる。
【０１１７】
また、上述の各実施形態では、マイクロ波照射部１０６が円柱状の空間を有し、その空間内においてマイクロ波を多重反射する場合を例として示したが、マイクロ波を多重反射するための空間の形状は、この例に限定されるものではない。すなわち、マイクロ波を多重反射するための空間の形状は、被照射対象物１１１に対してマイクロ波を多重反射させながら照射して、被照射対象物１１１に対して照射されるマイクロ波の強度のばらつきを少なくすることが可能な形状であればよい。このような空間の形状としては、上述の円柱状以外に、例えば、楕円柱状、放物柱面を対向させてなる形状等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】この発明の第１の実施形態による液晶表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるマイクロ波加熱装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図２のIII−III線における断面図である。
【図４】図２のIII−III線における拡大断面図である。
【図５】図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図６】マイクロ波照射管の他の構成例を示す拡大断面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態による半導体素子基板の断面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態による半導体素子基板の断面図である。
【図９】この発明の第３の実施形態によるマイクロ波加熱装置の外観を示す斜視図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態によるマイクロ波加熱装置の外観を示す斜視図である。
【図１１】ラマン分光法によるスペクトルの測定結果を示す略線図である。
【図１２】５００ｃｍ-1付近のスペクトルを示す略線図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１・・・液晶表示装置、２・・・液晶パネル、３・・・第１の基板、４・・・第２の基板、５・・・スペーサ、６・・・液晶層、７・・・バックライト、８・・・マイクロレンズアレイ、９・・・偏光選択透過膜、１１，２１・・・基板、１２・・・カラーフィルム、１３，２２・・・透明電極、１４，２３・・・配向膜、１５，２４・・・光学補償フィルム、１６，２５・・・偏光子、３１・・・アンダーコート、３２，３３・・・半導体膜、３２Ｓ，３３Ｓ・・・ソース領域、３２Ｄ，３３Ｄ・・・ドレイン領域、３４・・・ゲート絶縁膜、３５・・・ゲート電極、３６・・・絶縁膜、３７Ｓ・・・ソース電極、３７Ｄ・・・ドレイン電極、３８・・・保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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