(57)【要約】【課題】  フラッシュランプから発した照射光がガラス基板の表面の全域に均一に照射されるようにするガラス基板の光処理方法を提供する。【解決手段】  ガラス基板１の表面に成膜された非晶質半導体薄膜２Ｕ、２Ｓ、２Ｌを形成する工程と、前記表面に形成された非晶質半導体薄膜２Ｕ、２Ｓ、２Ｌに光照射して光処理（結晶化や活性化）をする工程とを有し、該光処理に際し、前記ガラス基板の側面または裏面から光が侵入しないようにする。また、ガラス基板１が直接的または間接的に載置されるステージ３の上面に光吸収膜４を形成する。さらに、側面または裏面から光が侵入しないようにして光処理をしたガラス基板１を用いてデバイスを製造する。【選択図】        図１
2005150608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の少なくとも表面に、成膜された非晶質半導体薄膜を形成する工程と、
前記表面に形成された非晶質半導体薄膜に光照射して光処理をする工程とを有し、
該光処理に際し、前記ガラス基板の側面または裏面から光が侵入しないようにし
たことを特徴とするガラス基板の光処理方法。
【請求項２】
ガラス基板の略全面に、成膜された非晶質半導体薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載のガラス基板の光処理方法。
【請求項３】
前記光処理に際し、前記ガラス基板が直接的または間接的に載置されるステージの表面に、光吸収膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のガラス基板の光処理方法。
【請求項４】
前記光吸収膜が窒化アルミニウムによって形成されていることを特徴とする請求項３記載のガラス基板の光処理方法。
【請求項５】
前記非晶質半導体薄膜がIII族、IV族またはＶ族の何れかによって形成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のガラス基板の光処理方法。
【請求項６】
前記光照射が、主に可視光の波長領域の光をフラッシュ照射するものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガラス基板の光処理方法。
【請求項７】
側面または裏面から光が侵入しないようにして、表面に成膜された非晶質半導体薄膜が光照射によって光処理されたガラス基板を有することを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の光処理方法およびデバイス、特に、成膜された非晶質半導体薄膜に対し均一な光処理を促進するガラス基板の光処理方法、および該製造方法によって製造したガラス基板を用いたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＴＦＴ（Thin Film Transistor＝薄膜絶縁ゲート型電界効果デバイス）を、たとえば、多結晶シリコン薄膜によって構成する場合、化学的蒸着法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）や物理的蒸着法（ＰＶＤ：Ｐhysical Vapor Deposition）によって、ガラス基板の表面に非晶質シリコン薄膜（アモルファスシリコン薄膜に同じ）を形成し、所定の熱処理によって結晶化を図っている。
【０００３】
たとえば、非晶質シリコン薄膜にパルス的な光照射をする、いわゆるレーザ・アニール技術やフラッシュランプアニール（Flash  Lamp  Anneal、以下、ＦＬＡと称す）が用いられている。すなわち、パルス的にエネルギを与え、非晶質シリコンを多結晶シリコンにしたり（以下、結晶化と称す）、結晶中の欠陥を回復したりする（以下、活性化と称す）。
【０００４】
このとき、高吸収性又は高反射性を示しガラス基板よりも高い熱伝導性及び電気伝導性を有する遮光性下地膜を、低級結晶性半導体薄膜とほぼ同等以上の面積でガラス基板上に形成し、その上に低級結晶性半導体薄膜を形成し、ＦＬＡでの溶融又は半溶融又は非溶融状態の加熱と冷却により、低級結晶性半導体薄膜の結晶化を促進する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５２１７４号公報（第５３−５４頁、図５８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、低級結晶性半導体薄膜に照射され、これを透過した照射光を下地膜自体が吸収して下地膜の発熱によって、あるいは、該照射光を下地膜が反射して下地膜からの反射光によって、該低級結晶性半導体薄膜を効率良く加熱することを目的にしているため、以下の問題点がある。
【０００６】
すなわち、フラッシュランプからの照射光が間接的にガラス基板の側面や裏面から入射する（以下、回り込みと称す）ため、ガラス基板の表面の全域が均一に照射されない。このため、結晶化および活性化（以下、まとめて光処理と称す）の不均一が生じ、たとえば、ガラス基板の表面の側縁部には中央部に比較して過剰なエネルギが照射されるから、側縁部の非晶質シリコン薄膜がアブレーション（膜飛び）を起こすことがある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、フラッシュランプからの照射光の回り込みを防止するガラス基板の光処理方法と、該製造方法によって製造されたガラス基板を有するデバイスとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るガラス基板の光処理方法は、ガラス基板の少なくとも表面に、成膜された非晶質半導体薄膜を形成する工程と、
前記表面に形成された非晶質半導体薄膜に光照射して光処理をする工程とを有し、
該光処理に際し、前記ガラス基板の側面または裏面から光が侵入しないようにしたことを特徴とする。これにより、前記ガラス基板の表面の全域に、エネルギが均一に供給されるから、表面の全域において均一な光処理（結晶化や活性化）が促進される。
【０００９】
また、ガラス基板の略全面に、成膜された非晶質半導体薄膜を形成することを特徴とする。これによって、光処理に際し、ガラス基板が直接的または間接的に載置されるステージの表面において照射光が反射した場合であっても、該反射光が該ガラス基板の側面および裏面に形成された非晶質半導体薄膜によって吸収されるから、表面に形成された非晶質半導体薄膜に反射光が照射される（照射光が回り込む）ことがない。したがって、前記ガラス基板の表面の全域にエネルギが均一に供給されるから、表面における均一な光処理（結晶化や活性化）が促進される。
【００１０】
また、前記光処理に際し、前記ガラス基板が直接的または間接的に載置されるステージの表面に、光吸収膜が形成されていることを特徴とする。これによって、光処理に際し、ガラス基板が直接載置されるステージの表面において、あるいは、支持手段（載置台や空気層等）によって隙間を介して間接的に載置されるステージの表面において、照射光が反射しないから、前記ガラス基板の側面および裏面から照射光が入ること（照射光の回り込み）がない。すなわち、前記ガラス基板の表面の全域は、上方から照射される照射光のみによって均一にエネルギが供給されるから、表面の全域にわたる均一な光処理（結晶化、活性化）が促進される。
【００１１】
また、前記光吸収膜が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）によって形成されていることを特徴とする。これによって、特に可視光域における光吸収性能が優れているため、ステージの表面からの反射光が効果的に防止され、前記ガラス基板の表面には上方から照射される照射光のみによって均一にエネルギが供給される。よって、前記ガラス基板の表面の全域にわたる均一な光処理（結晶化、活性化）が促進される。
【００１２】
さらに、前記非晶質半導体薄膜がIII族、IV族またはＶ族の何れかによって形成されることを特徴とする。これによって、均一な光処理（結晶化や活性化）が促進された、たとえば、多結晶シリコン（Ｓｉ）薄膜、多結晶ゲルマニウム（Ｇｅ）薄膜、多結晶カーボン（Ｃ）薄膜、多結晶インジウム（Ｉｎ）薄膜等を有するガラス基板が製造される。
【００１３】
さらに、前記光照射が、主に可視光の波長領域の光をフラッシュ照射するものであることを特徴とする。これによって、たとえば、数百μｓｅｃ（マイクロ秒）〜数ｍｓｅｃ（ミリ秒）程度の短時間のフラッシュ照射を１回又は数回繰り返して、高い照射エネルギーを非晶質半導体薄膜に与え、これを溶融または半溶融あるいは非溶融状態で加熱することによって、光処理（結晶化や活性化）を促進して高品質の多結晶半導体薄膜を得ることが可能になる。また、短時間処理により生産性が大幅に向上するから製造コストが低減する。
【００１４】
また、本発明に係るデバイスは、側面または裏面から光が侵入しないようにして、表面に成膜された非晶質半導体薄膜が光照射によって光処理されたガラス基板を有することを特徴とする。これによって、ガラス基板の表面には全域にわたる均一な光処理（結晶化や活性化）が促進され、高品質の多結晶半導体薄膜が形成されるため、該ガラス基板に所定の処理をして製造することにより、安価で高品質なデバイスが、安定して提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係るガラス基板の光処理方法を説明する模式図であって、ＦＬＡ状況を示している。
図１の（ａ）において、ガラス基板１の表面（後記するフラッシュランプに対峙する面）、側面、裏面には、成膜された非晶質半導体薄膜２Ｕ、２Ｓ、２Ｌがあらかじめ形成され、ガラス基板１がステージ３の上に直接載置されている。そして、ステージ３の上方にフラッシュランプ５が配置され、さらに、フラッシュランプ５の上方にはリフレクタ６が配置されている。
したがって、フラッシュランプ５から発した下方に向かう照射光（矢印にて示す）はガラス基板１の表面に直接照射され、また、フラッシュランプ５の上方に向かった照射光はリフレクタ６によって反射されてガラス基板１の表面に照射される。
【００１６】
したがって、ガラス基板１の表面に形成された非晶質半導体薄膜２Ｕは、該照射光によるエネルギによって発熱して結晶化や活性化が促進される。
さらに、ステージ３の表面において前記照射光の一部は反射し（以下、反射光と称す）、ガラス基板１の側面に照射されている。しかしながら、ガラス基板１の側面には非晶質半導体薄膜２Ｓが形成されているため、該反射光は非晶質半導体薄膜２Ｓによって遮られて、ガラス基板１の表面に形成された非晶質半導体薄膜２Ｕに到達しないから、非晶質半導体薄膜２Ｕに供給されるエネルギが不均一になることがない。よって、ガラス基板１の表面には均一に光処理（結晶化や活性化を総称する）された結晶質半導体薄膜が形成されることになる。
【００１７】
なお、本発明において、非晶質半導体薄膜２Ｕ、２Ｓ、２Ｌの形成方法は限定されるものではないが、いわゆるＬＰ−ＣＶＤ（Low  Pressure  Chemical  Vapor  Deposition）と呼ばれる、比較的高い温度で成膜する化学蒸着法が好適である。もちろんその他のＣＶＤでも可能である。また、非晶質半導体薄膜は、シリコン（Ｓｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、カーボン（Ｃ）、インジューム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）等、III族、IV族、Ｖ族の金属等によって形成することができる。
また、非晶質半導体薄膜２Ｕ、２Ｓ、２Ｌは１層の薄膜に限定するものではなく、２層以上の多層薄膜によって形成してもよい。
【００１８】
さらに、フラッシュランプ５は、主に可視光の波長領域（主に４００〜１０００ｎｍ（ナノメートル）程度）の光をフラッシュ照射するもので、特に限定するものではなく、たとえば、キセノンランプ、キセノン−水銀ランプ等用いることができる。このとき、照射はパルス的であって、照射時間は数百μ秒〜数ｍ秒（たとえば、０．１〜０．５ｍ秒）が好適である。
また、フラッシュランプ５とガラス基板１との間には照射光を散乱するために、石英製のフロスト板（図示しない）が通常配置され、ステージ３の下方にはステージ３を予熱するためのヒータ（図示しない）が通常配置されている。さらに、少なくともガラス基板１を収容する所定の範囲が図示しないチャンバに収容され、所定のガス雰囲気で所定の気圧（または所定の真空度）に保持されている。
【００１９】
なお、図１において、ガラス基板１のフラッシュランプ５に対峙する面を「表面」と便宜的に定義している。したがって、たとえば、水平配置されたガラス基板１の鉛直下方にフラッシュランプ５を配置した場合には、ガラス基板１の下面（鉛直方向の下側の面）が「表面」になる。
【００２０】
図１の（ｂ）において、ガラス基板１が図示しない支持手段（たとえば、ガラス基板１の裏面の中央部のみを支持する載置台や吹き上げる空気等）によって間接的にステージ３の上に支持されている（以下、載置と総称する）。なお、図１の（ａ）と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
すなわち、ステージ３の表面において前記照射光の一部は反射して（以下、反射した照射光を反射光と称す）、ガラス基板１の側面および裏面を照射している。しかしながら、ガラス基板１の側面および裏面には非晶質半導体薄膜２Ｓ、２Ｌが形成されているため、該反射光は非晶質半導体薄膜２Ｓ、２Ｌによって遮られて、ガラス基板１の表面に形成された非晶質半導体薄膜２Ｕに到達しない。このため、非晶質半導体薄膜２Ｕには上方からの照射光のみが供給されから、エネルギが不均一になることがなく、ガラス基板１の表面の全域には均一に光処理された結晶質半導体薄膜が形成されることになる。
【００２１】
［実施形態２］
図２は本発明の実施形態２に係るガラス基板の光処理方法を説明する模式図であって、ＦＬＡ状況を示している。なお、図１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図２の（ａ）において、ガラス基板１の表面には、成膜された非晶質半導体薄膜２Ｕ、があらかじめ形成され、ステージ３の表面（フラッシュランプ５に対峙する面）に、たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等によって成膜された光吸収膜４が形成されている。そして、ガラス基板１がステージ３の上（吸収膜４の上に同じ）に直接載置されている。
一方、図２の（ｂ）において、ガラス基板１の表面には、成膜された非晶質半導体薄膜２Ｕがあらかじめ形成され、ステージ３の表面に同様に光吸収膜４が形成され、ガラス基板１が図示しない支持手段によって間接的にステージ３の上に載置されている。
【００２２】
図２の（ａ）、（ｂ）において、フラッシュランプ５から発した照射光（リフレクタ６によって反射された照射光を含む）が光吸収膜４において吸収されるから、ステージ３において反射光が生じない。このため、ガラス基板１の側面や裏面に非晶質半導体薄膜２Ｓ、２Ｌが形成されていないにもかかわらず、ガラス基板１の表面に形成された非晶質半導体薄膜２Ｕには均一にエネルギが供給される。よって、ガラス基板１の表面には均一に光処理された結晶質半導体薄膜が形成されることになる。
【００２３】
なお、光吸収膜４を形成する材質は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等に限定するものではなく、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化ケイ素（ＳiＣ）等、光吸収性を有するセラミックス材料であればよい。さらに、非晶質半導体薄膜２Ｕの形成方法は実施形態１と同様に限定するものではない。
【００２４】
［実施形態３］
本発明の実施形態３に係るデバイスは、実施形態１または２によって製造されたガラス基板（結晶質半導体薄膜が形成されている）に所定の処理をして製造したものである。すなわち、実施形態１または２に示す工程によって、ガラス基板の表面には均一に光処理（結晶化や活性化）された結晶質半導体薄膜が形成されているから、その後の、たとえば、イオン注入またはイオンドーピング等によって得られるｎ型化またはｐ型化した結晶質半導体薄膜は、所望の性能を発揮すると共に、高い生産性によって製造コストの低減が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、ガラス基板の光処理方法と、該製造方法によって製造されたガラス基板を有すデバイスとに、広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態１に係るガラス基板の光処理方法（基板成膜）を説明する模式図であって、ＦＬＡ状況を示している。
【図２】本発明の実施形態２に係るガラス基板の光処理方法（ステージ成膜）を説明する模式図であって、ＦＬＡ状況を示している。
【符号の説明】
【００２７】
１：ガラス基板、２Ｕ：表面の非晶質半導体薄膜、２Ｓ：側面の非晶質半導体薄膜、  ２Ｌ：裏面の非晶質半導体薄膜、３：ステージ、４：光吸収膜、 ５：フラッシュランプ、  ６：リフレクタ
【図１】
2005150608.tif 000003
【図２】
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