(57)【要約】【課題】処理時間が短く、かつ基板の処理すべき表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる回転塗布装置および回転塗布方法を提供する。【解決手段】保持部材１３によって基板１２を水平に保持し、モータ１４によって保持部材１３を鉛直な回転軸線Ｌ１まわりに回転駆動し、保持部材１３に保持される基板１２の被処理層１７の表面に、結晶化促進液供給手段１５によって結晶化促進液を供給する。さらに、保持部材１３に保持される基板１２の被処理層１７の表面のうち、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に向けて、気体噴射手段１６によって乾燥用気体を噴射する。制御手段７６は、モータ１４によって保持部材１３を回転駆動する回転駆動中に、時間が経過するにつれて、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を増加させる。【選択図】      図１
2004303793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質半導体から成る被処理層を有する基板を、前記被処理層を上方にして水平に保持し、鉛直な回転軸線まわりに回転可能に設けられる保持部材と、
保持部材を、前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動源と、
保持部材に保持される基板の被処理層の表面に、非晶質半導体の結晶化を促進する結晶化促進液を供給する結晶化促進液供給手段と、
保持部材に保持される基板の被処理層の表面のうち、保持部材の回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を噴射する気体噴射手段と、
保持部材を回転駆動するように前記回転駆動源を制御し、回転駆動源によって保持部材を回転駆動する回転駆動中に、時間が経過するにつれて、噴射する乾燥用気体の流量を増加するように前記気体噴射手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする回転塗布装置。
【請求項２】
制御手段は、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を増加する流量増加中に、回転駆動手段による保持部材の回転速度を、予め定める第１回転速度からこの第１回転速度よりも高い予め定める第２回転速度に増速することを特徴とする請求項１記載の回転塗布装置。
【請求項３】
結晶化促進液供給手段は、
基端部と遊端部とを有し、前記基端部は、保持部材に保持された基板の回転移動領域の外方で、鉛直な回転軸線まわりに角変位可能なアームと、
アームの遊端部に設けられ、保持部材の回転軸線付近に前記結晶化促進液を吐出するノズルと、
アームを、前記回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する角変位駆動手段とを含み、
気体噴射手段は、
基端部と遊端部とを有し、前記基端部は、前記回転移動領域の外方で、鉛直な回転軸線まわりに角変位可能なアームと、
アームの遊端部に設けられ、保持部材の回転軸線付近に前記乾燥用気体を噴射するノズルと、
アームを、前記回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する角変位駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の回転塗布装置。
【請求項４】
非晶質半導体から成る被処理層を有する基板を、前記被処理層を上方にして水平に保持し、
この基板の被処理層の表面に、非晶質半導体の結晶化を促進する結晶化促進液を供給する第１ステップと、
基板の被処理層の表面全体にわたって、前記結晶化促進液を拡げる第２ステップと、
鉛直な回転軸線まわりに基板を回転し、基板回転中に、基板の被処理層の表面のうちの前記回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を、時間が経過するにつれて流量を増加しながら噴射する第３ステップとを含むことを特徴とする回転塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の処理すべき表面に液体を供給し、基板の回転によって、基板の処理すべき表面全体にわたって前記液体を塗布して液膜を形成し、さらに前記液膜を乾燥させる回転塗布装置および回転塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスなどの絶縁性基板上に形成された薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、略称ＴＦＴ）を有する半導体装置としては、ＴＦＴを画素の駆動に用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置およびイメージセンサなどが知られている。これらの半導体装置のＴＦＴには、シリコン半導体が一般的に用いられる。このシリコン半導体は、非結晶シリコン半導体、いわゆるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）半導体と、結晶性を有するシリコン半導体との２つに大別される。結晶性を有するシリコン半導体としては、多結晶シリコン半導体、微結晶シリコン半導体、結晶成分を含む非結晶シリコン半導体、および結晶性と非結晶性との中間の状態を有するセミアモルファスシリコン半導体などが知られている。
【０００３】
非結晶シリコン半導体は、結晶性を有するシリコン半導体に比べて、作製温度が低く、気相法で比較的容易に作製することが可能であり、量産性に富むといった特徴を有し、最も一般的に用いられている。しかしながら非結晶シリコン半導体は、結晶性を有するシリコン半導体に比べて、導電性および応答速度などの電気的特性が低いという問題を有する。そこで、結晶性を有するシリコン半導体の作製方法の確立が強く求められている。
【０００４】
結晶性を有するシリコン半導体から成る薄膜を得るためには、まず、非晶質シリコン半導体の薄膜を形成し、この非晶質シリコン半導体の薄膜に、結晶成長の核としてＮｉなどの不純物金属元素（触媒元素）を導入し、しかる後に加熱によって非晶質シリコン半導体を結晶化する。前記触媒元素によって、結晶化初期の核生成速度と、核生成後の核成長速度とが飛躍的に向上され、これによって非結晶シリコン半導体の結晶化に必要な温度が低下し、かつ非晶質シリコン半導体の結晶化に必要な処理時間が短縮される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
第１の先行技術は、非晶質シリコン半導体の薄膜に触媒元素を導入する際に真空を用いない簡便な方法であって、触媒元素を含有する溶液を非結晶シリコン半導体の薄膜に塗布する方法である。前記触媒元素を含有する溶液の塗布には、スピンコート法が用いられる。このスピンコート法では、非晶質シリコン半導体の薄膜を有する基板の前記薄膜の表面に、前記触媒元素を含有する溶液を供給し、この基板を回転させ、基板の回転による遠心力によって、前記触媒元素を含有する溶液を前記薄膜の表面全体に均一に拡げて液膜を形成し、さらにこの液膜を乾燥させて触媒元素を析出させる（たとえば、特許文献２，３参照）。
【０００６】
第２の先行技術は、非晶質シリコン半導体の薄膜に触媒元素を導入する装置ではないが、スピンコート法によって、レジストなどの溶液を塗布する装置である（たとえば、特許文献４〜７参照）。
【０００７】
第３の先行技術の回転塗布装置は、保持部材によって基板を保持し、この基板に液体供給手段によって液体を供給し、液体が供給された基板をモータによって回転する。さらにこの先行技術の回転塗布装置は、液体が供給された基板を、モータによって回転しながら、この基板に向けて気体噴射手段によって気体を噴射することができるように構成されている（たとえば、特許文献８〜１２参照）。
【０００８】
第４の先行技術では、スピンコートを複数回、行うことによって、前記触媒元素を含有する溶液を、非晶質シリコン半導体の薄膜に均一に塗布している（たとえば、特許文献１３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−５８３３８号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５６１５５号公報
【特許文献３】
特開平７−２１１６３６号公報
【特許文献４】
特開平５−２５９０５０号公報
【特許文献５】
特開平５−２５９０５２号公報
【特許文献６】
特開平５−４７６５１号公報
【特許文献７】
特開平９−１０６９８０号公報
【特許文献８】
特開昭６２−１３７８２９号公報
【特許文献９】
特開昭６３−１６９７２８号公報
【特許文献１０】
特開平７−２２３６１号公報
【特許文献１１】
特開平１０−２９４２５２号公報
【特許文献１２】
特開２００２−５７０８８号公報
【特許文献１３】
特開平７−２８３１３４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記第１の先行技術では、基板回転中、基板の回転半径方向外方寄りの部分では、基板の回転半径方向内方寄りの部分に比べて、空気を切る量が多くなる。この空気を切る量が多い部分ほど、基板上に形成される液膜の乾燥は速い。したがって基板の表面に、前記触媒元素を含有する溶液を供給し、この基板を回転させるとき、基板の回転半径方向内方寄りの部分の液膜の乾燥よりも、基板の回転半径方向外方寄りの部分の液膜の乾燥が先行し、液膜が乾燥した乾燥領域は、基板の回転半径方向外方寄りの部分から回転半径方向内方に向かって拡がる。また基板回転中、基板の回転による遠心力によって、基板の回転半径方向内方寄りの部分の液膜の溶液は、基板の回転半径方向外方に向けて拡がる。
【００１１】
このように基板回転中においては、液膜が乾燥した乾燥領域が、基板の回転半径方向外方寄りの部分から回転半径方向内方に向かって拡がるとともに、基板の回転半径方向内方寄りの部分の液膜の溶液が、基板の回転半径方向外方に向けて拡がる。したがってすでに乾燥した乾燥領域上を、溶液が流れることで放射状の染みが発生してしまう。
【００１２】
図１１は、乾燥領域上を溶液が流れることによって発生する染み１を示す図である。この図１１に示されるように、基板２には放射状の染み１が発生する。この染み１は基板２の大きさにもよるが、一般に高回転速度（５００ｒ／ｍｉｎ以上）で回転させた場合に生じやすい。また基板の回転半径方向外方寄りの部分の中でも、特に多角形状の基板においては角隅部では、乾燥領域上に溶液が流れるということが何度も繰り返され、触媒元素の濃度が不所望に高くなってしまう。
【００１３】
前記液膜が乾燥された基板は、次の焼成工程では、非晶質シリコン半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって非晶質シリコン領域が結晶化され、結晶粒となる。このとき結晶化のしやすさは、触媒元素の濃度に依存する。前記第１の先行技術では、染みが発生しているので、触媒元素の濃度にむらがあり、この触媒元素の濃度のむらに起因して、結晶化の状態にばらつきが生じてしまう。この結晶化状態のばらつきは、特に面内均一性が要求される液晶表示装置などへの適用において問題となる。焼成温度を上げるまたは焼成時間を長くすれば、結晶化状態のばらつきはおさまる傾向にあるが、焼成温度を上げすぎると基板反りが生じてしまう可能性があり、また焼成時間を長くすると生産性が悪化してしまうので、焼成温度を上げることおよび焼成時間を長くすることは好ましくない。
【００１４】
触媒元素は、前述のように非晶質シリコン半導体の結晶化を促進する役割を果たすが、その反面、非結晶シリコン半導体に導入される触媒元素の濃度が高くなると、作製された結晶性を有するシリコン半導体の薄膜を用いてＴＦＴを作製した場合、オフ時のリーク電流が増大するというＴＦＴの特性の劣化を招くという問題がある。
【００１５】
前記第２の先行技術は、前記触媒元素を含有する溶液ではなく、レジストなどの溶液を塗布する装置である。前記触媒元素を含有する溶液は、レジストなどの溶液と比較して、粘性度が非常に低い。したがって前記触媒元素を含有する溶液を塗布する場合には、レジストなどの粘性度が高い溶液を塗布する前記第２の先行技術が利用できない。
【００１６】
前記第３の先行技術を、前記触媒元素を含有する溶液の塗布に適用して、液体が供給された基板を、モータによって回転しながら、この基板の回転半径方向内方寄りの部分に向けて気体噴射手段によって気体を噴射すると、基板の回転半径方向内方寄りの部分の液膜から乾燥させることができる。しかしながら前記第３の先行技術では、液膜が乾燥した乾燥領域が、基板の回転半径方向内方寄りの部分からだけでなく、基板の回転半径方向外方寄りの部分からも進行するので、前記乾燥した乾燥領域上を溶液が流れてしまい、これによって染みが発生してしまうという第１の先行技術の問題を解決することができない。
【００１７】
第４の先行技術では、スピンコートを複数回、行うので、処理時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、処理時間が短く、かつ基板の処理すべき表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる回転塗布装置および回転塗布方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、非晶質半導体から成る被処理層を有する基板を、前記被処理層を上方にして水平に保持し、鉛直な回転軸線まわりに回転可能に設けられる保持部材と、
保持部材を、前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動源と、
保持部材に保持される基板の被処理層の表面に、非晶質半導体の結晶化を促進する結晶化促進液を供給する結晶化促進液供給手段と、
保持部材に保持される基板の被処理層の表面のうち、保持部材の回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を噴射する気体噴射手段と、
保持部材を回転駆動するように前記回転駆動源を制御し、回転駆動源によって保持部材を回転駆動する回転駆動中に、時間が経過するにつれて、噴射する乾燥用気体の流量を増加するように前記気体噴射手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする回転塗布装置である。
【００２０】
本発明に従えば、保持部材によって基板を水平に保持し、回転駆動源によって保持部材を鉛直な回転軸線まわりに回転駆動し、保持部材に保持される基板の被処理層の表面に、結晶化促進液供給手段によって結晶化促進液を供給する。これによって基板の被処理層の表面に結晶化促進液を供給し、基板の回転による遠心力によって、結晶化促進液を回転半径方向外方に向けて拡げるとともに、余分な結晶化促進液を飛散させることができる。このようにして基板の被処理層の表面全体にわたって結晶化促進液を塗布して、液膜を形成することができる。
【００２１】
また保持部材に保持される基板の被処理層の表面のうち、保持部材の回転軸線付近に向けて、気体噴射手段によって乾燥用気体を噴射する。制御手段は、回転駆動源によって保持部材を回転駆動する回転駆動中に、時間が経過するにつれて、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を増加させる。これによって基板の被処理層の表面に形成された前記液膜を、保持部材の回転軸線付近から乾燥させ、前記液膜が乾燥した乾燥領域を、保持部材の回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって拡げることができる。したがって前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれる。
【００２２】
このように前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向内方寄りの部分では、染みの発生、すなわち液膜の乾燥によって析出する析出物の濃度の微小なむらの発生が防がれる。また前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りの部分、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、前記第１の先行技術のように析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれる。したがって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる。さらに基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上するにあたって、１回の処理しか必要としないので、複数回の処理を必要とする前記第４の先行技術に比べて、処理時間が短縮される。
【００２３】
前記液膜が乾燥された基板は、次の工程では、被処理層を成す非晶質半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって被処理層を成す非晶質半導体が結晶化される。前記液膜の乾燥によって析出した析出物は、結晶化初期の核生成速度と、核生成後の核成長速度とを向上する。結晶化のしやすさは、析出物の濃度に依存する。本発明では、染みの発生が防がれ、基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性が向上されているので、析出物の濃度のむらに起因する結晶化状態のばらつきの発生を防止することができる。
【００２４】
結晶化された半導体膜を活性領域として利用して、たとえば薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタでは、前記析出物の濃度が高くなると、オフ時のリーク電流が増大する。本発明では、基板の回転半径方向外方寄りの部分に析出する析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りに形成された薄膜トランジスタであっても、オフ時のリーク電流が増大するという不具合が防がれ、電気的特性の劣化が防がれる。
【００２５】
基板の被処理層の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、回転駆動源によって保持部材、したがって基板を回転させながら、まず、気体噴射手段によって乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。この比較的小流量の乾燥用気体の噴射によって、保持部材の回転軸線付近の前記液膜が乾燥される。このとき、気体噴射手段による乾燥用気体の流量が大きすぎると、乾燥用気体による風圧によって、保持部材の回転軸線付近の結晶化促進液が回転半径方向外方に押し流され、前記液膜の膜厚は、保持部材の回転軸線付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなってしまう。これによって、前記液膜の乾燥によって基板の被処理層の表面に析出する析出物の濃度は、保持部材の回転軸線付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなり、基板の被処理層の表面における析出物の濃度の均一性が低下してしまう。本発明では、この点を考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、まず、気体噴射手段によって乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。
【００２６】
また、基板の被処理層の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、回転駆動源によって保持部材、したがって基板を回転させながら、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。これによって前記液膜が乾燥した乾燥領域が、保持部材の回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって徐々に拡がる。このとき、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を、前記比較的小流量に維持すると、前記液膜の乾燥は、保持部材の回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって進行するだけでなく、回転半径方向外方寄りの部分から回転半径方向内方に向かっても進行してしまう。これによって、基板の回転による遠心力および乾燥用気体による風圧によって回転半径方向外方に向けて放射状に拡がる結晶化促進液が、回転半径方向外方寄りの部分の乾燥領域上を流れてしまい、放射状の染みが発生してしまう。また基板の回転半径方向外方寄りの部分の中でも、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、乾燥領域に結晶化促進液が流れるということが何度も繰り返され、析出物の濃度が不所望に高くなってしまう。本発明では、この点をも考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。
【００２７】
また本発明は、制御手段は、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を増加する流量増加中に、回転駆動手段による保持部材の回転速度を、予め定める第１回転速度からこの第１回転速度よりも高い予め定める第２回転速度に増速することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を増加する流量増加中に、回転駆動手段による保持部材の回転速度を、予め定める第１回転速度からこの第１回転速度よりも高い予め定める第２回転速度に増速するので、回転による遠心力によって余分な結晶化促進液を確実に飛散させることができ、これによって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性をさらに向上することができる。
【００２９】
また本発明は、結晶化促進液供給手段は、
基端部と遊端部とを有し、前記基端部は、保持部材に保持された基板の回転移動領域の外方で、鉛直な回転軸線まわりに角変位可能なアームと、
アームの遊端部に設けられ、保持部材の回転軸線付近に前記結晶化促進液を吐出するノズルと、
アームを、前記回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する角変位駆動手段とを含み、
気体噴射手段は、
基端部と遊端部とを有し、前記基端部は、前記回転移動領域の外方で、鉛直な回転軸線まわりに角変位可能なアームと、
アームの遊端部に設けられ、保持部材の回転軸線付近に前記乾燥用気体を噴射するノズルと、
アームを、前記回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する角変位駆動手段とを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、結晶化促進液供給手段は、角変位駆動手段を有し、この角変位駆動手段は、アームを、基板の回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する。また気体噴射手段は、角変位駆動手段を有し、この角変位駆動手段は、アームを、基板の回転移動領域の外方の休止位置と、ノズルが保持部材の回転軸線付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する。
【００３１】
これによって、基板に結晶化促進液を供給するときは、気体噴射手段のアームを、基板の回転移動領域の外方に退避させ、結晶化促進液供給手段のアームの遊端部に設けられるノズルを、保持部材の回転軸線付近に配置することができる。また、基板に乾燥用気体を噴射するときは、結晶化促進液供給手段のアームを、基板の回転移動領域の外方に退避させ、気体噴射手段のアームの遊端部に設けられるノズルを、保持部材の回転軸線付近に配置することができる。
【００３２】
さらに、保持部材へ基板を搬入するときおよび保持部材から基板を搬出するときは、結晶化促進液供給手段のアームおよび気体噴射手段のアームの両者を、各角変位駆動手段によって基板の回転移動領域の外方に退避させることによって、各アームが、基板の搬送の妨げになるということがなくなり、保持部材への基板の搬入および保持部材からの基板の搬出を容易化することができる。
【００３３】
また本発明は、非晶質半導体から成る被処理層を有する基板を、前記被処理層を上方にして水平に保持し、
この基板の被処理層の表面に、非晶質半導体の結晶化を促進する結晶化促進液を供給する第１ステップと、
基板の被処理層の表面全体にわたって、前記結晶化促進液を拡げる第２ステップと、
鉛直な回転軸線まわりに基板を回転し、基板回転中に、基板の被処理層の表面のうちの前記回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を、時間が経過するにつれて流量を増加しながら噴射する第３ステップを含むことを特徴とする回転塗布方法である。
【００３４】
本発明に従えば、第１ステップでは、被処理層を上方にして水平に保持された基板の前記被処理層の表面に、結晶化促進液を供給し、第２ステップでは、この結晶化促進液を、基板の被処理層の表面全体にわたって拡げる。第３ステップでは、鉛直な回転軸線まわりに基板を回転し、これによって基板の被処理層の表面全体にわたって結晶化促進液を塗布して、液膜を形成する。また第３ステップでは、基板回転中に、基板の被処理層の表面のうちの前記回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を噴射し、これによって前記液膜を、前記回転軸線付近から乾燥させ、さらに時間が経過するにつれて、乾燥用気体の流量を増加させ、これによって前記液膜が乾燥した乾燥領域を、前記回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって拡げることができる。したがって前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれる。
【００３５】
このように前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向内方寄りの部分では、染みの発生、すなわち液膜の乾燥によって析出する析出物の濃度の微小なむらの発生が防がれる。また前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りの部分、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、前記第１の先行技術のように析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれる。したがって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる。さらに基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上するにあたって、１回の処理しか必要としないので、複数回の処理を必要とする前記第４の先行技術に比べて、処理時間が短縮される。
【００３６】
前記液膜が乾燥された基板は、次の焼成工程では、被処理層を成す非晶質半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって被処理層を成す非晶質半導体が結晶化される。前記液膜の乾燥によって析出した析出物は、結晶化初期の核生成速度と、その後の核成長速度とを向上する。結晶化のしやすさは、前記析出物の濃度に依存する。本発明では、染みの発生が防がれ、基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性が向上されているので、析出物の濃度のむらに起因する結晶化状態のばらつきの発生を防止することができる。
【００３７】
結晶化された半導体膜を活性領域として利用して、たとえば薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタでは、前記析出物の濃度が高くなると、オフ時のリーク電流が増大する。本発明では、基板の回転半径方向外方寄りの部分に析出する析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りに形成された薄膜トランジスタであっても、オフ時のリーク電流が増大するという不具合が防がれ、電気的特性の劣化が防がれる。
【００３８】
基板の被処理層の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、基板を回転させながら、まず、乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。この比較的小流量の乾燥用気体の噴射によって、前記回転軸線付近の前記液膜が乾燥される。このとき、乾燥用気体の流量が大きすぎると、乾燥用気体による風圧によって、前記回転軸線付近の結晶化促進液が回転半径方向外方に押し流され、前記液膜の膜厚は、前記回転軸線付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなってしまう。これによって、前記液膜の乾燥によって基板の被処理層の表面に析出する析出物の濃度は、前記回転軸線付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなり、基板の被処理層の表面における析出物の濃度の均一性が低下してしまう。本発明では、この点を考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、まず、乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。
【００３９】
また、基板の被処理層の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、基板を回転させながら、乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。これによって前記液膜が乾燥した乾燥領域が、前記回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって徐々に拡がる。このとき、乾燥用気体の流量を、前記比較的小流量に維持すると、前記液膜の乾燥は、前記回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって進行するだけでなく、回転半径方向外方寄りの部分から回転半径方向内方に向かっても進行してしまう。これによって、基板の回転による遠心力および乾燥用気体による風圧によって回転半径方向外方に向けて放射状に拡がる結晶化促進液が、回転半径方向外方寄りの部分の乾燥領域上を流れてしまい、放射状の染みが発生してしまう。また基板の回転半径方向外方寄りの部分の中でも、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、乾燥領域に結晶化促進液が流れるということが何度も繰り返され、析出物の濃度が不所望に高くなってしまう。本発明では、この点をも考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の回転塗布装置１１を簡略化して示す側面図である。図２は、回転塗布装置１１を図１の上方から見た平面図である。回転塗布装置１１は、基板１２を乗載して水平に保持する保持部材１３と、保持部材１３を、鉛直な回転軸線Ｌ１まわりに矢符Ａの回転方向に回転駆動する回転駆動源であるモータ１４と、保持部材１３に保持された基板１２に結晶化促進液を供給する結晶化促進液供給手段１５と、保持部材１３に保持された基板１２に向けて、乾燥用気体を噴射する気体噴射手段１６とを含む。
【００４１】
このような回転塗布装置１１は、連続粒界結晶シリコン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ；略称ＣＧＳ）の結晶化工程において、基板１２の被処理層１７に、触媒元素の析出によって膜を生成するために用いられる。本実施の形態で用いられる基板１２は、多角形状の基板であり、たとえば正方形、長方形でもよく三角形以上の多角形である。本実施の形態では、一例として、厚さ０．７〜１．０ｍｍの矩形状の基板１２を用いる。
【００４２】
モータ１４は、回転軸２０を有し、回転軸２０には保持部材１３が固定される。この保持部材１３には、吸引源２１が管路２２などを介して接続される。保持部材１３は、この保持部材１３の上面に載置された基板１２の下面を真空吸着することによって、基板１２を保持する。
【００４３】
吸引源２１と保持部材１３との間には、吸引力調整装置２３（後述の図７参照）が介在される。吸引力調整装置２３は、吸引源２１による負圧を、基板１２の材質および厚さなどに応じて０．０１〜０．２Ｐａの範囲で調整することができるように構成される。このような吸引力調整装置２３は、たとえば可変絞り弁などの流量制御弁によって実現される。
【００４４】
結晶化促進液供給手段１５は、アーム２５を有し、このアーム２５には、液体供給管２６を介して結晶化促進液供給源２７が接続される。結晶化促進液は、触媒元素であるＮｉイオンを含む溶液である。この結晶化促進液は、たとえば純水を溶媒とする酢酸ニッケルの水溶液であってもよく、またはＮｉの硝酸塩を用い、溶媒としてエタノールを用いた溶液などであってもよい。結晶化促進液の溶媒は、純水またはエタノールに限定されるものではない。結晶化促進液であるＮｉイオンを含む溶液に含まれるＮｉの量は、溶液の重量に対する重量比率として、１ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下とすることが望ましい。１ｐｐｍ未満では、非晶質半導体の結晶化を助長する効果が得られない。また１５ｐｐｍを超えると、非晶質半導体を結晶化させることによって得られる結晶性を有する半導体の特性が低くなる。
【００４５】
結晶化促進液供給源２７とアーム２５との間には、液体流量調整装置２８（後述の図７参照）が介在される。液体流量調整装置２８は、結晶化促進液の流量を、たとえば１〜２００ｃｃ／分の範囲で調整することができるように構成されている。このような液体流量調整装置２８は、たとえば可変絞り弁などの流量制御弁によって実現される。
【００４６】
気体噴射手段１６は、アーム３０を有し、このアーム３０には、気体供給管３１を介して乾燥用気体供給源３２が接続される。乾燥用気体は、相対湿度で０．０００１％〜１０％に調湿された乾燥された空気または乾燥された窒素ガスが用いられる。窒素ガスは、結晶化促進液との反応性がない。ここで相対湿度とは、飽和水蒸気量に対して、実際に含まれる水蒸気の割合をいう。
【００４７】
乾燥用気体供給源３２とアーム３０との間には、気体流量調整装置３３が介在される。気体流量調整装置３３は、乾燥用気体の流量を調整することができるように構成されている。このような気体流量調整装置３３は、レギュレータ３４および流量調整バルブ３５（後述の図４参照）を含んで構成される。
【００４８】
基板１２は、電気絶縁性材料であるたとえばガラスなどから成る多角形、たとえば長方形などの矩形の平板状基材１８の表面に、非晶質半導体である被処理層１７が形成されて構成される。被処理層１７は、回転塗布装置１１によって処理が施される被処理層である。この被処理層１７は、たとえばプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって、１０００〜１５００Å程度の膜厚で形成される。
【００４９】
図３は、回転塗布装置１１の全体の構成を簡略化して示す斜視図である。回転塗布装置１１は、装置本体３６を有し、この装置本体３６上には、ハウジング３７が設けられる。ハウジング３７内には、上方に臨む開口３８を有する有底のカバー体３９が設けられる。カバー体３９は、装置本体３６に固定される。カバー体３９の中央付近には、保持部材１３が設けられる。保持部材１３は、基板１２を水平に保持する。ハウジング３７の側壁の一部には、基板搬送口が形成される。このように基板搬送口を形成するによって、搬送手段（図示せず）による基板１２の搬入、搬出を行うことができる。
【００５０】
装置本体３６上でカバー体３９の外方には、結晶化促進液供給手段１５のアーム２５および気体噴射手段１６のアーム３０が、カバー体３９の周方向に間隔をあけて配置される。これらの各アーム２５，３０の各基端部４１，４２は、カバー体３９の外方で、したがって保持部材１３および保持部材１３に保持される基板１２の回転移動領域の外方で、鉛直な回転軸線まわりに角変位可能である。各アームの各遊端部４５，４６には、下向きに開口したノズル４７，４８が設けられる。
【００５１】
結晶化促進液供給手段１５は、角変位駆動手段４３を有し、この角変位駆動手段４３は、アーム２５を、基板１２の回転移動領域の外方の休止位置と、ノズル４７が保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する。また気体噴射手段１６は、角変位駆動手段４４を有し、この角変位駆動手段４４は、アーム３０を、基板の回転移動領域の外方の休止位置と、ノズル４８が保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に存在する供給位置とにわたって、角変位駆動する。
【００５２】
これによって、基板１２に結晶化促進液を供給するときは、気体噴射手段１６のアーム３０を、基板１２の回転移動領域の外方に退避させ、結晶化促進液供給手段１５のアーム２５の遊端部４５に設けられるノズル４７を、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に配置することができる。また、基板１２に乾燥用気体を噴射するときは、結晶化促進液供給手段１５のアーム２５を、基板１２の回転移動領域の外方に退避させ、気体噴射手段１６のアーム３０の遊端部４６に設けられるノズル４８を、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に配置することができる。
【００５３】
さらに、保持部材１３へ基板１２を搬入するときおよび保持部材１３から基板１２を搬出するときは、結晶化促進液供給手段１５のアーム２５および気体噴射手段１６のアーム３０の両者を、各角変位駆動手段４３，４４によって基板１２の回転移動領域の外方に退避させることによって、各アーム２５，３０が、基板１２の搬送の妨げになるということがなくなり、保持部材１３への基板１２の搬入および保持部材１３からの基板１２の搬出を容易化することができる。
【００５４】
図３において、結晶化促進液供給手段１５のアーム２５はカバー体３９の外方の休止位置にあり、気体噴射手段１６のアーム３０は休止位置から角変位された供給位置にある状態が示されている。
【００５５】
図４は、気体噴射手段１５の構成を簡略化して示す図である。図５は、流量調整バルブ３５の弁本体３５ａを模式的に示す図である。レギュレータ３４は、このレギュレータ３４に関して、乾燥用気体供給源３２側の乾燥用気体の圧力を減圧して、流量調整バルブ３５側の乾燥用気体の圧力を所定の圧力になるように調整する。流量調整バルブ３５は、弁本体３５の回転によって、弁の開度を変化して、乾燥用気体の流量を変化させる。
【００５６】
図６は、カバー体３９と保持部材１３とを含む構成を示す縦断面図である。カバー体３９は、その水平断面が矩形、たとえば正方形である周壁５１と、この周壁５１の上端部に連なる天井板５２と、この天井板５２に連なり回転軸線Ｌ１に回転半径方向内方に近づくにつれて上方に傾斜した中空円錐台状のカバー片５３とを有し、周壁５１の下部には、底部５４が連なる。カバー片５３には、前述の開口３８が形成される。
【００５７】
保持部材１３は、図６の上方から見た平面形状が正方形または長方形の矩形であり、基板１２が載置されて保持される保持面５５は回転軸線Ｌ１に垂直な一平面を成す。保持面５５には同心円状に複数の環状の開口５６が形成される。各開口５６には、下方に延びる複数の第１吸引通路５７がそれぞれ共通に連通する。各第１吸引通路５７には、回転半径方向に延びる第２吸引通路５８が連通する。この第２吸引通路５８には、回転軸２０の軸部５９に回転軸線Ｌ１と同軸に形成される軸孔６０が連通する。
【００５８】
保持部材１３の下部６１は、回転軸２０の軸部５９の上端部に形成された取付フランジ６２に、回転軸線Ｌ１と同軸に、ねじ部材６３によって固定される。軸部５９の下端部には、軸孔６０に連通する径孔６４が形成される。軸部５９の下端部には、回転管継手６５が装着される。この回転管継手６５には、管路２２を介して吸引源２１が接続される。したがって吸引源２１は、管路２２、回転管継手６５、回転軸２０の径孔６４および軸孔６０を経て、保持部材１３の第２吸引通路５８および第１吸引通路５７に連なる。保持部材１３に保持された基板１２の重心は回転軸線Ｌ１の延長上にあり、基板１２は、保持部材１３の回転軸線Ｌ１まわりの回転時、保持部材１３に対して相対的に変位することが防がれる。
【００５９】
回転軸２０は、モータ１４のロータ６８と一体的に形成される。ロータ６８は、ステータ６９を挿通する。ステータ６９は、カバー体３９の底部５４の下方に配置される。モータ１４は、回転速度を可変とし、また停止位置を設定可能とするサーボモータである。昇降手段７０は、保持部材１３とモータ１４とを、図６に示される処理位置と、図６に仮想線７１で示される搬送位置とに上下に変位して昇降する。保持部材１３が停止しており、しかもこの保持部材１３が図６に示されるようにカバー体３９の開口３８から上方に変位されて搬送位置に配置された状態では、基板１２の保持部材１３への搬入および保持部材１３からの搬出が可能である。
【００６０】
図７は、図１〜図６に示される回転塗布装置１１の全体の電気的構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータなどによって実現される制御手段７６には、操作者によって操作される入力手段７７の出力、およびモータ１４による保持部材１３の回転速度を検出する速度センサ７８の出力が、それぞれ与えられる。制御手段７６はタイマ７９を備える。制御手段７６は、吸引力調整装置２３、液体流量調整装置２８および気体流量調整装置３３を動作制御し、また保持部材１３を回転駆動するモータ１４の速度制御を行い、さらに昇降手段７０を制御する。さらに制御手段７６は、各アーム２５，３０の基端部４１，４２をそれぞれ角変位駆動する角変位駆動手段４３，４４を動作制御する。
【００６１】
図８は、図１〜図７に示される回転塗布装置１１の動作を説明するための図であり、図８（１）はモータ１４による保持部材１３の回転速度の時間経過を示し、図８（２）は気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量の時間経過を示し、図８（３）は吸引源２１による吸引の時間経過を示し、図８（４）は結晶化促進液供給手段１５による結晶化促進液の供給の時間経過を示す。図９は、制御手段７６の動作を説明するためのフローチャートである。図１０は、制御手段７６の図９に続く動作を説明するためのフローチャートである。
【００６２】
これらの図面を参照して、図９のステップｓ１からステップｓ２に移り、図示しない搬送手段の働きによって、図６において仮想線７１で示される搬送位置にある保持部材１３上に基板１２を載置し、時刻ｔ１において、図８（３）に示されるように吸引源２１による吸引を開始する。これによって基板１２が保持部材１３に保持される。保持部材１３は、基板１２の搬入後、昇降手段７０によって下降され、基板１２を保持した保持部材１３は、カバー体３９内の処理位置に配置される。このとき各アーム２５，３０は、休止位置にある。
【００６３】
次に、ステップｓ３で、角変位駆動手段４３によって結晶化促進液供給手段１５のアーム２５を休止位置から供給位置に角変位し、ノズル４７を回転軸線Ｌ１上に配置する。次のステップｓ４では、結晶化促進液を図８（４）に示されるように供給する。ステップｓ５において、結晶化促進液の供給を開始した時刻ｔ２からタイマ７９によって計時される結晶化促進液の供給時間Ｗが、予め定める時間Ｗ１経過したかどうかが判断される。その時間Ｗ１だけ結晶化促進液が供給されたこと（Ｗ１≦Ｗ）が判断されると、時刻ｔ３において、結晶化促進液の供給を停止する。前記時間Ｗ１は、たとえば５秒に選ばれる。
【００６４】
次のステップｓ６では、角変位駆動手段４３によって結晶化促進液供給手段１５のアーム２５を供給位置から休止位置に角変位し、アーム２５を休止位置に退避させる。結晶化促進液供給手段１５のアーム２５を休止位置に退避させると、ステップｓ７では、角変位駆動手段４４によって気体噴射手段１６のアーム３０を休止位置から供給位置に角変位し、ノズル４８を回転軸線Ｌ１上に配置する。
【００６５】
次のステップｓ８では、時刻ｔ４において、モータ１４によって保持部材１３の回転駆動を開始する。速度センサ７８によって検出される保持部材１３の回転速度Ｖが、予め定める第１回転速度Ｖ１以上（Ｖ１≦Ｖ）になった時刻ｔ５以降、予め定める時間Ｗ２、モータ１４による保持部材１３の回転速度を第１回転速度Ｖ１に維持する。前記第１回転速度Ｖ１は、たとえば１００ｒ／ｍｉｎに選ばれる。
【００６６】
ステップｓ９では、時刻ｔ５からタイマ７９によって計時される時間Ｗが、予め定める時間Ｗ２経過したかどうかが判断される。その時間Ｗ２だけモータによる保持部材１３の第１回転速度Ｖ１を維持したこと（Ｗ２≦Ｗ）が判断されると、次のステップｓ１０では、時刻ｔ６において、モータ１４によって保持部材１３の回転速度を上昇するとともに、気体噴射手段１６のアーム３０に設けられたノズル４８からは、乾燥用気体である乾燥された窒素ガスを図８（２）に示されるように噴射して、基板１２の表面の乾燥を開始する。前記時間Ｗ２は、たとえば９秒に選ばれる。
【００６７】
ステップｓ１１では、速度センサ７８によって検出される保持部材１３の回転速度Ｖが、予め定める第２回転速度Ｖ２以上かどうかが判断される。時刻ｔ７において、回転速度Ｖが第２回転速度Ｖ２以上（Ｖ２≦Ｖ）になると、予め定める時間Ｗ３、モータ１４による保持部材１３の回転速度を第２回転速度Ｖ２に維持する。前記第２回転速度Ｖ２は、たとえば１２００ｒ／ｍｉｎに選ばれる。
【００６８】
ステップｓ１２では、時刻ｔ７からタイマ７９によって計時される時間Ｗが、予め定める時間Ｗ３経過したかどうかが判断される。時刻ｔ７からタイマ７９によって計時される時間Ｗが予め定める時間Ｗ３だけ維持されたこと（Ｗ３≦Ｗ）が、ステップｓ１２で判断されると、時刻ｔ８において、ステップｓ１３では、乾燥用気体供給源３２からの乾燥用気体の供給を遮断し、モータ１４による保持部材１３の回転駆動を停止し、時刻ｔ９で静止する。前記時間Ｗ３は、たとえば２０秒に選ばれる。次のステップｓ１４では、角変位駆動手段４４によって気体噴射手段１６のアーム３０を供給位置から休止位置に角変位移動し、アーム３０を退避させる。
【００６９】
前述のモータ１４による保持部材１３の回転速度の上昇が開始された時刻ｔ６からモータ１４による保持部材１３の回転駆動が停止された時刻ｔ８までの間、弁本体３５ａを０°から３６０°にわたって回転させることによって、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を、０Ｌ／ｍｉｎから第１流量Ｑ１に変化させ、第１流量Ｑ１から第２流量Ｑ２にわたって増加させ、第２流量Ｑ２から０Ｌ／ｍｉｎに変化させる。前記第１流量Ｑ１は、たとえば１００Ｌ／ｍｉｎに選ばれ、第２流量Ｑ２は、たとえば５００Ｌ／ｍｉｎに選ばれる。
【００７０】
モータ１４による保持部材１３の回転駆動が停止されると、ステップｓ１５では、昇降手段７０によって、保持部材１３が、上昇されて図６の仮想線７１で示される搬送位置に配置される。次に、時刻ｔ１０において、図８（３）に示されるように吸引源２１による吸引が停止され、図示しない搬送手段によって、触媒元素Ｎｉの層が形成された基板１２をハウジング３７から搬出し、ステップｓ１６において、一連の動作を終了する。
【００７１】
基板１２は、搬送手段によって搬出され、加熱炉に搬送され、結晶化が始まる温度、たとえば５５０℃以上で加熱されて被処理層１７の非晶質シリコン半導体の結晶化が行われ、この非晶質シリコン層が多結晶シリコン層とされる。このような基板１２の多結晶シリコン層は、薄膜トランジスタの活性領域として使用され、薄膜トランジスタを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の基板が完成する。
【００７２】
本実施の形態では、保持部材１３によって基板１２を水平に保持し、モータ１４によって保持部材１３を鉛直な回転軸線Ｌ１まわりに回転駆動し、保持部材１３に保持される基板１２の被処理層１７の表面に、結晶化促進液供給手段１５によって結晶化促進液を供給する。これによって基板１２の被処理層１７の表面に結晶化促進液を供給し、基板１２の回転による遠心力によって、結晶化促進液を回転半径方向外方に向けて拡げるとともに、余分な結晶化促進液を飛散させることができる。このようにして基板１２の被処理層１７の表面全体にわたって結晶化促進液を塗布して、液膜を形成することができる。
【００７３】
また保持部材１３に保持される基板１２の被処理層１７の表面のうち、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近に向けて、気体噴射手段１６によって乾燥用気体を噴射する。制御手段７６は、モータ１４によって保持部材１３を回転駆動する回転駆動中に、時間が経過するにつれて、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を増加させる。これによって基板１２の被処理層１７の表面に形成された前記液膜を、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近から乾燥させ、前記液膜が乾燥した乾燥領域を、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近から回転半径方向外方に向かって拡げることができる。したがって前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれる。
【００７４】
このように前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板１２の回転半径方向内方寄りの部分では、染みの発生、すなわち液膜の乾燥によって析出する触媒元素の濃度の微小なむらの発生が防がれる。また前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板１２の角隅部では、触媒元素の濃度が不所望に高くなるということが防がれる。したがって基板１２の被処理層１７の表面全体にわたる触媒元素の濃度の均一性を向上することができる。さらに基板１２の被処理層１７の表面全体にわたる触媒元素の濃度の均一性を向上するにあたって、１回の処理しか必要としないので、複数回の処理を必要とする前記第４の先行技術に比べて、処理時間が短縮される。
【００７５】
前記液膜が乾燥された基板１２は、次の焼成工程では、被処理層１７を成す非晶質半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって被処理層１７を成す非晶質半導体が結晶化される。前記液膜の乾燥によって析出した触媒元素は、結晶化初期の核生成速度と、核生成後の核成長速度とを向上する。結晶化のしやすさは、触媒元素の濃度に依存する。本実施の形態では、前述のように染みの発生が防がれ、基板１２の被処理層１７の表面全体にわたる触媒元素の濃度の均一性が向上されているので、触媒元素の濃度のむらに起因する結晶化状態のばらつきの発生を防止することができる。
【００７６】
結晶化された半導体膜を活性領域として利用して、たとえば薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタでは、前記触媒元素の濃度が高くなると、オフ時のリーク電流が増大する。本実施の形態では、基板１２の回転半径方向外方寄りの部分に析出する触媒元素の濃度が不所望に高くなるということが防がれるので、基板１２の回転半径方向外方寄りに形成された薄膜トランジスタであっても、オフ時のリーク電流が増大するという不具合が防がれ、電気的特性の劣化が防がれる。
【００７７】
基板の被処理層の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、モータ１４によって保持部材１３、したがって基板１２を回転させながら、まず、気体噴射手段１６によって乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。この比較的小流量の乾燥用気体の噴射によって、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近の前記液膜が乾燥される。このとき、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量が大きすぎると、乾燥用気体による風圧によって、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近の結晶化促進液が回転半径方向外方に押し流され、前記液膜の膜厚は、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなってしまう。これによって、前記液膜の乾燥によって基板１２の被処理層１７の表面に析出する触媒元素の濃度は、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近が、回転半径方向外方寄りの部分に比べて、小さくなり、基板１２の被処理層１７の表面における触媒元素の濃度の均一性が低下してしまう。本実施の形態では、この点を考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、まず、気体噴射手段１６によって乾燥用気体を比較的小流量で噴射する。
【００７８】
また、基板１２の被処理層１７の表面に形成された液膜を乾燥させるときは、モータ１４によって保持部材１３、したがって基板１２を回転させながら、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。これによって前記液膜が乾燥した乾燥領域が、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近から回転半径方向外方に向かって徐々に拡がる。このとき、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を、前記比較的小流量に維持すると、前記液膜の乾燥は、保持部材１３の回転軸線Ｌ１付近から回転半径方向外方に向かって進行するだけでなく、回転半径方向外方寄りの部分から回転半径方向内方に向かっても進行してしまう。これによって、基板１２の回転による遠心力および乾燥用気体による風圧によって回転半径方向外方に向けて放射状に拡がる結晶化促進液が、回転半径方向外方寄りの部分の乾燥領域上を流れてしまい、放射状の染みが発生してしまう。また基板の回転半径方向外方寄りの部分の中でも、基板１２の角隅部では、乾燥領域に結晶化促進液が流れるということが何度も繰り返され、触媒元素の濃度が不所望に高くなってしまう。本実施の形態では、この点をも考慮して、前記液膜を乾燥させるときは、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を、時間が経過するにつれて、増加させる。
【００７９】
また本実施の形態では、気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量を増加する流量増加中に、モータ１４による保持部材１３の回転速度を、予め定める第１回転速度Ｖ１からこの第１回転速度Ｖ１よりも高い予め定める第２回転速度Ｖ２に増速するので、回転による遠心力によって余分な結晶化促進液を確実に飛散させることができ、これによって基板１２の被処理層１７の表面全体にわたる触媒元素の濃度の均一性をさらに向上することができる。
【００８０】
前述の実施の形態では、基板１２は吸着によって保持部材１３に保持されるが、本発明の実施の他の形態では、吸着のための構成に代えて、保持部材１３は複数の支持ピンおよび複数の係止ピンを有し、これら支持ピンおよび係止ピンによって基板１２を保持してもよい。複数の支持ピンは、基板１２を下方から支持し、基板１２を水平な状態に保つ。複数の係止ピンは、支持ピンよりも上方に突出する。これらの係止ピンは、基板１２の角隅部の側端部にそれぞれ接触し、基板１２の回転時、基板１２が保持部材１３に対して相対的に変位することを防ぐ。この実施の形態でも、前述の実施の形態と同様の効果を達成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向内方寄りの部分では、染みの発生、すなわち液膜の乾燥によって析出する析出物の濃度の微小なむらの発生が防がれる。また前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りの部分、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、前記第１の先行技術のように析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれる。したがって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる。さらに基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上するにあたって、１回の処理しか必要としないので、複数回の処理を必要とする前記第２先行技術に比べて、処理時間が短縮される。
【００８２】
前記液膜が乾燥された基板は、次の工程では、被処理層を成す非晶質半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって被処理層を成す非晶質半導体が結晶化される。前記液膜の乾燥によって析出した析出物は、結晶化初期の核生成速度と、核生成後の核成長速度とを向上する。結晶化のしやすさは、析出物の濃度に依存する。本発明では、染みの発生が防がれ、基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性が向上されているので、析出物の濃度のむらに起因する結晶化状態のばらつきの発生を防止することができる。
【００８３】
結晶化された半導体膜を活性領域として利用して、たとえば薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタでは、前記析出物の濃度が高くなると、オフ時のリーク電流が増大する。本発明では、基板の回転半径方向外方寄りの部分に析出する析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りに形成された薄膜トランジスタであっても、オフ時のリーク電流が増大するという不具合が防がれ、電気的特性の劣化が防がれる。
【００８４】
また本発明によれば、気体噴射手段による乾燥用気体の流量を増加する流量増加中に、回転駆動手段による保持部材の回転速度を、予め定める第１回転速度からこの第１回転速度よりも高い予め定める第２回転速度に増速するので、回転による遠心力によって余分な結晶化促進液を確実に飛散させることができ、これによって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性をさらに向上することができる。
【００８５】
また本発明によれば、基板に結晶化促進液を供給するときは、気体噴射手段のアームを、基板の回転移動領域の外方に退避させ、結晶化促進液供給手段のアームの遊端部に設けられるノズルを、保持部材の回転軸線付近に配置することができる。また、基板に乾燥用気体を噴射するときは、結晶化促進液供給手段のアームを、基板の回転移動領域の外方に退避させ、気体噴射手段のアームの遊端部に設けられるノズルを、保持部材の回転軸線付近に配置することができる。
【００８６】
さらに、保持部材へ基板を搬入するときおよび保持部材から基板を搬出するときは、結晶化促進液供給手段のアームおよび気体噴射手段のアームの両者を、各角変位駆動手段によって基板の回転移動領域の外方に退避させることによって、各アームが、基板の搬送の妨げになるということがなくなり、保持部材への基板の搬入および保持部材からの基板の搬出を容易化することができる。
【００８７】
また本発明によれば、第１ステップでは、被処理層を上方にして水平に保持された基板の前記被処理層の表面に、結晶化促進液を供給し、第２ステップでは、この結晶化促進液を、基板の被処理層の表面全体にわたって拡げる。第３ステップでは、鉛直な回転軸線まわりに基板を回転し、これによって基板の被処理層の表面全体にわたって結晶化促進液を塗布して、液膜を形成する。また第３ステップでは、基板回転中に、基板の被処理層の表面のうちの前記回転軸線付近に向けて、乾燥用気体を噴射し、これによって前記液膜を、前記回転軸線付近から乾燥させ、さらに時間が経過するにつれて、乾燥用気体の流量を増加させ、これによって前記液膜が乾燥した乾燥領域を、前記回転軸線付近から回転半径方向外方に向かって拡げることができる。したがって前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれる。
【００８８】
このように前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向内方寄りの部分では、染みの発生、すなわち液膜の乾燥によって析出する析出物の濃度の微小なむらの発生が防がれる。また前記液膜が一旦乾燥した乾燥領域上を、結晶化促進液が流れてしまうということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りの部分、特に多角形の平板状基板においては角隅部では、前記第１の先行技術のように析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれる。したがって基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上することができる。さらに基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性を向上するにあたって、１回の処理しか必要としないので、複数回の処理を必要とする前記第４の先行技術に比べて、処理時間が短縮される。
【００８９】
前記液膜が乾燥された基板は、次の焼成工程では、被処理層を成す非晶質半導体の結晶化が始まる温度以上で加熱され、これによって被処理層を成す非晶質半導体が結晶化される。前記液膜の乾燥によって析出した析出物は、結晶化初期の核生成速度と、その後の核成長速度とを向上する。結晶化のしやすさは、前記析出物の濃度に依存する。本発明では、染みの発生が防がれ、基板の被処理層の表面全体にわたる析出物の濃度の均一性が向上されているので、析出物の濃度のむらに起因する結晶化状態のばらつきの発生を防止することができる。
【００９０】
結晶化された半導体膜を活性領域として利用して、たとえば薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタでは、前記析出物の濃度が高くなると、オフ時のリーク電流が増大する。本発明では、基板の回転半径方向外方寄りの部分に析出する析出物の濃度が不所望に高くなるということが防がれるので、基板の回転半径方向外方寄りに形成された薄膜トランジスタであっても、オフ時のリーク電流が増大するという不具合が防がれ、電気的特性の劣化が防がれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の回転塗布装置１１を簡略化して示す側面図である。
【図２】回転塗布装置１１を図１の上方から見た平面図である。
【図３】回転塗布装置１１の全体の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図４】気体噴射手段１５の構成を簡略化して示す図である。
【図５】流量調整バルブ３５の弁本体３５ａを模式的に示す図である。
【図６】カバー体３９と保持部材１３とを含む構成を示す縦断面図である。
【図７】図１〜図６に示される回転塗布装置１１の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】図１〜図７に示される回転塗布装置１１の動作を説明するための図であり、図８（１）はモータ１４による保持部材１３の回転速度の時間経過を示し、図８（２）は気体噴射手段１６による乾燥用気体の流量の時間経過を示し、図８（３）は吸引源２１による吸引の時間経過を示し、図８（４）は結晶化促進液供給手段１５による結晶化促進液の供給の時間経過を示す。
【図９】制御手段７６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】制御手段７６の図９に続く動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】乾燥領域上を溶液が流れることによって発生する染み１を示す図である。
【符号の説明】
１１  回転塗布装置
１２  基板
１３  保持部材
１４  モータ
１５  結晶化促進液供給手段
１６  気体噴射手段
１７  被処理層
２５，３０  アーム
４１，４２  基端部
４３，４４  角変位駆動手段
４５，４６  遊端部
４７，４８  ノズル
７６  制御手段
【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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