(57)【要約】予備アニールされたガラス基板上にポリシリコン層を形成する為の方法及び装置。一つの実施態様において、当該方法は、予備アニールされたガラス基板を堆積用チャンバにロードするステップと、その予備アニールされたガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積するステップと、その予備アニールされたガラス基板をアニールし上部にポリシリコン層を形成するステップと、を含む。アモルファスシリコン層は、予備アニールされたガラス基板上にポリシリコン層を作成する為にアニールステップと同時に堆積されてもよい。アモルファスシリコン層を堆積するステップおよび予備アニールされたガラス基板をアニールするステップの前に、窒素化合物層及び／又は酸化物層が堆積されてもよい。
2004523878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法において：
（ａ） 堆積用チャンバに予備アニールされたガラス基板をロードするステップと；
（ｂ） 予備アニールされたガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積するステップと；
（ｃ） 予備アニールされたガラス基板をアニールして上部にポリシリコン層を形成するステップと；を備える、前記方法。
【請求項２】
前記予備アニールされたガラス基板は、アモルファスシリコン層を堆積すると同時にアニールされる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アモルファスシリコン層は、プラズマ強化型化学気相堆積技術で堆積される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
予備アニールされたガラス基板をアニールするステップは、予備アニールされたガラス基板を第１基板温度でアニールする工程、その後、第１温度より高い第２温度で前記ガラス基板をアニールする工程を備える、請求項１記載の方法。
【請求項５】
第１温度は、約４００℃及び約５００℃の間である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
予備アニールされたガラス基板は、約５分間及び約２時間の間で、前記第１温度でアニールされる、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２温度は、約５００℃及び約６５０℃の間にある、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記ガラス基板は、約３０分間及び約１８時間の間で、前記第２温度でアニールされる、請求項７記載の方法。
【請求項９】
アモルファスシリコン層の堆積および予備アニールされたガラス基板のアニールは、同一の堆積用チャンバで実行される、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
基板処理する方法であって：
（ａ） 堆積用チャンバに予備アニールされたガラス基板をロードするステップと；
（ｂ） 前記予備アニールされたガラス基板にアモルファスシリコン層を堆積して上部にポリシリコン層を形成すると同時に前記予備アニールされたガラス基板をアニールするステップと；を備える、前記方法。
【請求項１１】
前記アモルファスシリコン層は、プラズマ強化型化学気相堆積技術により堆積される、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
アモルファスシリコン層は、約３５０℃及び約６５０℃の間の温度で基板に堆積される、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記予備アニールされたガラス基板にアモルファスシリコン層を堆積すると同時に前記予備アニールされたガラス基板をアニールするステップは、第１温度で前記アモルファスシリコン層を堆積する工程と、その後、前記第１温度より高い第２温度で前記ガラス基板をアニールする工程と、を備える、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記アモルファスシリコン層は、約３５０℃及び約５００℃の間の第１温度で堆積される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
第２温度は、約５００℃及び約６５０℃の間である、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記予備アニールされたガラス基板は、約３０分間および約２時間の間、第２温度でアニールされる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
基板を処理する方法であって：
（ａ） 予備アニールされたガラス基板を統合プラットホームにロードするステップと；
（ｂ） 前記予備アニールされたガラス基板上に窒化シリコン層を堆積するステップと；
（ｃ） 窒素化合物層上に酸化シリコン層を堆積するステップと；
（ｄ） 前記酸化物層上にアモルファスシリコン層を堆積するステップと；
（ｅ） 前記予備アニールされたガラス基板をアニールし、上部にポリシリコン層を形成するステップと；
を備える、前記方法。
【請求項１８】
窒化シリコン層は、プラズマ強化型化学気相堆積技術により堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
酸化シリコン層は、二酸化珪素を備え、プラズマ強化型化学気相堆積技術により堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記窒化シリコン層と前記酸化シリコン層は、同一の処理チャンバ内で連続して堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
アモルファスシリコン層は、プラズマ強化型化学気相堆積技術により堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
酸化シリコン層とアモルファスシリコン層は、同一の処理チャンバ内で連続して堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
窒化シリコン層、酸化シリコン層、アモルファスシリコン層は、同一の処理チャンバ内で連続して堆積される、請求項１７記載の方法。
【請求項２４】
予め焼き戻されたガラス・サブストレートを焼き戻すことは最初の基板温度の予め焼き戻されたガラス・サブストレートを焼き戻して、それから最初の温度より高い第二の温度で、ガラスのサブストレートを焼き戻すことを含む要求１７の方法。
【請求項２５】
前記第１温度は、約４００℃及び約５００℃の間である、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第２温度は、約５００℃及び約６５０℃の間である、請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
前記アモルファスシリコン層を堆積するステップと、前記予備アニールされたガラス基板をアニールするステップは、同一の処理チャンバ内で実行される、請求項１７記載の方法。
【請求項２８】
前記予備アニールされたガラス基板は、アモルファスシリコン層を堆積すると同時にアニールされる、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、基板を処理してガラス基板上に膜を形成する際に使用する為の方法および装置に関する。
【０００２】
関連技術の背景
フラットパネル型表示は、電子表示技術で優勢な媒体としてＣＲＴ型表示にとって代わるものである。通常、フラットパネル型表示装置は、ビデオ信号に応答してスクリーン上に画像を形成する。このような装置は、画像信号を発生させるホスト装置と共に使用される。典型的なホスト装置は、ポケット・テレビ、ノートブックサイズの携帯型コンピュータ、計算機、電話、他の器具（特に手で持てるサイズの装置）を含む。フラットパネル型表示の為の、多数の、商業上の使用の一つは、大きくて重たいブラウン管（ＣＲＴ）型表示の代わりに、コンピュータ用表示（例えば、高解像度の白黒またはカラー表示）として役立つことである。フラットパネル型表示（例えば液晶型表示（ＬＣＤ）または電界放出型表示（ＦＥＤ）は、ＣＲＴと比較すると、比較的に軽量で消費電力も少ない。そのような特性は、軽量で低電力は重要な特質である携帯型計算機の表示の為に、特に望ましい。
【０００３】
ＬＣＤは、一般的に、バックプレート基板、フェースプレート基板、その中間で密封される液晶材料を含む。液晶は、液体のように流れる油性物質であるが、その分子配列に結晶性秩序を有する。電場は、糸状またはニューマティック液晶分子に適用され、液晶分子は、それらを電気力線に沿って再配向することにより応答する。そのような分子配向は、光を通し或いは遮断する原因になる。バックプレートは、通常、ガラス基板を備え、このガラス基板は、水平掃引回路、垂直掃引回路、画素領域が形成されている。アクティブ・マトリクスＬＣＤ（ＡＭＬＣＤ）の為に、ガラス基板は、何百万個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型スイッチを有する大型の集積回路を備えてもよい。ＴＦＴ型スイッチは、水平掃引回路と垂直掃引回路を形成する。
【０００４】
バックプレートを作製する為に、ガラスは、極端に平坦な基板で形成される。ガラス基板は、その後、トランジスタや液晶を汚染する可能性のあるアルカリ金属が浄化される。半導電性材料（例えば、ポリシリコン）の薄膜層は、その後、プラズマ処理によって堆積され、ガラス上に任意のシリコン回路網を形成する。最後に、ガラス基板上に導電性材料、半導電性材料、絶縁性材料の複数層を堆積すること、選択的に層を除去し、集積回路を作製してＴＦＴ型スイッチを画成することにより、金属製電極、絶縁物、他の構成要素が形成される。
【０００５】
ガラス基板は、フラットパネル表示の重要な構成要素なので、ガラス基板の光学的特性や機械的特性は、フラットパネル表示作製処理の全段階で制御される必要がある。たとえば、アクティブ・マトリクス型液晶表示（ＡＭＬＣＤ）を製造する際に、ポリシリコンは、高温（すなわち、約６００℃を越える温度）で堆積することができる。堆積された膜と基板は、その後、堆積膜の結晶度を改善する為に、長時間の間、より高温でアニールされる場合がある。長い間、ガラス基板を高温に晒すことにより、ガラス基板は熱膨張を受けるにつれてガラス基板の変形が生じる可能性がある。
【０００６】
例えば、十分に高温でガラス基板を加熱することにより（例えば、一部の堆積処理中）、ガラス基板の歪み点で、ガラス基板の制御不能な熱膨張が生じる可能性がある。ガラス基板の冷却が、最早、熱膨張によるガラス基板の変形を覆すことができない温度で、ガラス基板の歪み個所は生じる。ガラス基板の制御不能な熱膨張は、冷却後に変形された基板になるが、これは、作製されたフラットパネルと、その上部に形成された装置の品質に悪影響を与える可能性がある。多くの商業的に利用可能なガラス基板の歪み点は、通常、約５００℃及び約７００℃の間の温度である。
【０００７】
熱膨張下でガラスの変形が起こるという他の問題は、ガラス基板内の熱応力増加である。ガラス基板内の熱応力は、後の装置作製ステップ中に、フィーチャーのミスアラインメントやガラス破損を起こす可能性がある。堆積処理やエッチング処理中のフィーチャーのミスアライメント（例えば、ＴＦＴの製造中、特徴物のミスアライメント）は、生産された構造の信頼性に悪影響を与え、望ましい表示用パネルより劣る結果になる可能性がある。
【０００８】
製造処理中、熱膨張の影響を減らす１つの解決策は、材料（例えば、ポリシリコン）を堆積する前にガラスを「引き締める」か「縮ませる」ようにガラス基板をアニールすることであり、それにより、装置作製中の変形は減少し、基板の機械的特性は安定する。しかし、引き締めるアニールステップは、時間の浪費になり、ガラス基板の作製処理に更なる処理ステップを追加するものである。
【０００９】
たとえば、現在、ＴＦＴを基礎としたポリシリコン製造の為、ガラス基板上にポリシリコン膜を堆積するには、最初に、ガラス基板を形成し、ガラス基板を引き締める為にガラス基板をアニールし、それから、ガラス基板上にアモルファスシリコン膜を堆積し、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜をアニールしてポリシリコン膜を形成する。通常、ガラス基板を引き締める為に使用されるアニール処理は、基板を表示用パネル製造業者に移送する前にガラス基板製造業者によって実行される。その時、表示用パネル製造業者は、アニールされた基板上にアモルファスシリコン層を堆積し、その後、堆積された層をアニールしてポリシリコン層を形成する。さらに、ガラス基板は、アモルファスシリコン膜の堆積及びアニール中、まだ、高い処理温度に晒されており、これが、ガラス基板を更に変形させる場合がある。
【００１０】
したがって、ガラス基板をアニールすると同時に、或いは、その前に、上部にポリシリコン膜が形成させたガラス基板を生産する方法が必要である。理想的に、当該処理は、より少ない処理ステップにて、より高い処理温度で、より少ない処理時間で、ガラス基板を処理することを考慮に入れている。
【００１１】
発明の概要
本発明は、基板のアニール前またはアニール中にアモルファスシリコン層を堆積することにより、ガラス基板上にポリシリコン層を形成する方法を一般的に提供するものである。一実施態様において、基板を処理する方法は、堆積用チャンバに予備アニールされたガラス基板をロードするステップと、予備アニールされたガラス基板にアモルファスシリコン層を堆積するステップと、予備アニールされたガラス基板を堆積用チャンバ又はアニール用チャンバでアニールし、上部にポリシリコン層を形成するステップと、を備える。予備アニールされたガラス基板をアニールするステップは、予備アニールされたガラス基板を第１基板温度でアニールするステップと、その後、第１温度より高い第２温度でガラス基板をアニールするステップと、を備えてもよい。
【００１２】
他の実施態様において、基板を処理する方法は、予備アニールされたガラス基板を堆積用チャンバにロードするステップと、予備アニールされたガラス基板にアモルファスシリコン層を堆積すると同時に、予備アニールされたガラス基板をアニールして上部にポリシリコン層を形成するステップと、を備える。予備アニールされたガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積すると同時に、予備アニールされたガラス基板をアニールするステップは、堆積用チャンバでアモルファスシリコン層を第１温度で堆積するステップと、その後、堆積用チャンバまたはアニール用チャンバ内で、予備アニールされたガラス基板を第１温度より高い第２温度でアニールするステップと、を備えてもよい。
【００１３】
他の実施態様において、基板を処理する方法は、予備アニールされたガラス基板を統合プラットホームにロードするステップと、予備アニールされたガラス基板上にシリコン窒化物を堆積するステップと、シリコン窒化物層上にシリコン酸化物層を堆積するステップと、シリコン酸化物層上にアモルファスシリコン層を堆積するステップと、予備アニールされたガラス基板をアニールして上部にポリシリコン層を形成するステップと、を備える。ガラス基板は、予備アニールされたガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積すると同時にアニールされ、上部にポリシリコン層が形成されてもよい。
【００１４】
本発明の列挙された特徴、利点、目的が達成され、詳細に理解される方式、上記で要約された本発明の特定説明は、添付図面で図示される実施形態に関係付けられてもよい。しかし、注意すべき点は、添付図面は、この発明の典型的な実施形態を例示するにすぎず、そのため、本発明に対する範囲を限定するように考慮されるべきでなく、本発明は、他の同様に有効な実施形態を認めるものである。
【００１５】
好ましい実施形態の詳細な説明
カリフォルニア州サンタクララ市にあるアプライドコマツテクノロジー社から入手可能な処理装置（例えば、Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）プラットホーム）を用いて実施可能な化学気相堆積（ＣＶＤ）処理を参照して、以下、本発明を説明する。この装置には、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドコマツテクノロジー社から商業的に入手可能な化学気相堆積（ＣＶＤ）用チャンバ（例えば、プラズマ強化型ＣＶＤ用チャンバ）を有する統合型プラットホームが含まれるのが好ましい。基板上にアモルファスシリコン材を堆積することができる全てのチャンバ（例えば、高密度化学気相堆積（ＨＤＰーＣＶＤ）用チャンバ）は、効果的に使用可能である。以下のＣＶＤチャンバの説明は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈または判断されるべきではない。
【００１６】
図１は、化学気相堆積用チャンバ３８の概略的な横断面図であり、これは、フラットパネル表示装置を処理する為の熱又はプラズマ強化型処理によりアモルファスシリコン膜を堆積するのに適している。チャンバ３８は、上部４０、底部４２、側壁４４、側壁４４に配置された開口部４６を有する平行板ＣＶＤであり、側壁を貫通して基板は搬入され、チャンバから取り出される。チャンバ３８は、デフューザとして知られるガス分配用マニフォールド４８を含み、マニフォールド内の多孔ホールを通して、サセプタ５２に置かれた基板５０に処理ガスを分散する。
【００１７】
サセプタ５２は、支持用フレーム５４上に取り付けられ、支持用フレーム５４は、支持用ステム５６上に取り付けられている。サセプタ５２は、通常、アルミニウム製プレートであり、サセプタ５２に埋め込まれた抵抗型ヒータ（図示せず）により加熱される。このヒータは、急速かつ均一なサセプタ加熱および基板加熱を堆積中に提供する。サセプタ５２と、サセプタ５２上で支持される基板５０は、リフト用モータ５８（例えば、Ｚ−駆動装置）により制御自在に移動され、マニフォールド４８と基板５０との間隔を調整する。この間隔は、通常、約２００ミルから約１０００ミルの範囲にある。サセプタ５２は、低いローディング／オフ−ローディング位置と、マニフォールド４８に密接に隣接した高い処理位置との間を移動可能である。リフト用ピン６２を有するリフト用プレート６０は、支持用フレーム５４の下方に配置されている。
【００１８】
支持用フレーム５４が下降されると、リフト用ピン６２は、支持用フレーム５４の間隙、サセプタ５２の穴６４を通って突き出し、基板５０をサセプタから持ち上げ、チャンバ３８への基板５０の搬入およびチャンバ３８からの基板５０の取り出しを容易にする。また、ホールは、支持用フレームの１以上の部材に備えられ、リフト用ピン６２が部材を通ってサセプタを通って突き出し、基板をサセプタから持ち上げることができる。絶縁体６６は、サセプタ５２と基板５０を囲む。
【００１９】
堆積用ガス及び搬送用ガスは、ガス供給ライン７２を通って、混合システム７４に入れられるが、ここで、これらのガスは混合され、その後、マニフォールド４８に送られる。さらに、混合システム７４は除外されてもよく、ガスは直接、マニフォールド４８に流れてもよい。通常、各処理ガスの為の処理ガス供給ライン７２は、ｉ） 特に、毒性ガスがチャンバ内で使用されるとき、チャンバへの処理ガスの流れを自動的または手動的に遮断する為に使用可能な安全遮断弁（図示せず）、ｉｉ） ガス供給ラインを通じてガスの流量を測定する流量制御装置（図示せず）を含む。
【００２０】
処理中、マニフォールド４８に流れるガスは、均一に基板表面を横切って分配される。チャンバ３８からのガスの排気速度を制御することによりチャンバ３８内の圧力を制御する絞り弁（図示せず）を有する真空システム７０により、ガスはポート６８を通じて排出される。
【００２１】
チャンバ３８内で実行される堆積処理は、どんな処理（熱処理またはプラズマ強化処理）でもよい。プラズマ強化型処理において、ガス分配用マニフォールド４８または他のプラズマエネルギ装置又は構造に印加されたＲＦエネルギによって、制御されたプラズマが、ＲＦパワー供給源７６から基板付近に形成される。サセプタ５２は、接地されており、マニフォールド４８は、電気的にチャンバ面から絶縁されている。プラズマは、ガス分配用マニフォールド４８及び基板５０の間で反応領域を生成し、それが、処理ガス間の反応を強化する。
【００２２】
ＲＦ電源７６は、単一周波数のＲＦパワー又は混合周波数のＲＦパワーをマニフォールド４８に提供することができ、チャンバ３８内に導入された反応種の分解を強化する。混合周波数のＲＦ電源は、約１３．５６ＭＨｚという高いＲＦ周波数（ＲＦ１）、約３５０ｋＨｚという低い周波数（ＲＦ２）で、通常、パワーを提供する。
【００２３】
通常、いずれか又は全てのチャンバ・ライニング、ガス分配用マニフォールド４８、支持用ステム５６，いろいろな他のチャンバ・ハードウェアは、アルミニウムや酸化アルミニウムのような材料で形成されている。そのようなＣＶＤ用チャンバの例は、”Ｔｈｅｒｍａｌ ＣＶＤ／ＰＥＣＶＤ Ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｄ Ｕｓｅ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ ａｎｄ Ｉｎ−ｓｉｔｕ Ｍｕｌｔｉ−ｓｔｅｐ Ｐｌａｎａｒｉｚｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ”という発明の名称で、Ｗａｎｇ氏等に発行され、本願の譲受人であるアプライドマテリアルズ社に譲渡された、米国特許第５，０００，１１３号に説明されている。
【００２４】
リフト用モータ５８、ガス混合システム７４、ＲＦ電源７６は、制御ライン８０にわたって、システム・コントローラ７８により制御される。チャンバは、アナログ・アセンブリ（例えば、流量コントローラ（ＭＦＣ）、ＲＦ発生装置、ランプマグネットドライバ）を含み、これらは、メモリ８２に保存されたシステム・コントロール・ソフトウェアを実行するシステム・コントローラ７８により制御される。モータと光センサは、移動可能な機械アセンブリ（例えば、真空システム７０のスロットル弁、サセプタ５２を位置決めする為のリフト用モータ５８）を移動させたり、その位置を決定する為に使用される。
【００２５】
システム・コントローラ７８は、ＣＶＤ用チャンバの活動の全てを制御し、好ましくは、ハードディスク装置、フロッピーディスク装置、カード・ラックを含む。カード・ラックには、単一ボード・コンピュータ（ＳＢＣ）、アナログ及びデジタル入出力ボード、インターフェース・ボード、ステッパ・モータ・コントローラ・ボードが含まれる。システム・コントローラは、ボード、カード・ケージ、コネクタの寸法や型を規定するベルサ・モジュラー・ヨーロッパ（ＶＭＥ）基準に適合しているのが好ましい。
【００２６】
堆積処理
図２は、ガラス基板にポリシリコン膜を形成する為の、一実施形態に係る順次堆積処理のフローチャートである。当該処理は、ステップ２００で堆積用チャンバ内に予備アニールされたガラス基板をロードすることにより開始する。予備アニールされたガラス基板は、約３５０℃以上の温度で処理する前のガラス基板として、本願では概括的に定義されている。高精度の寸法と再生可能な機械的特性を持つガラス基板は、例えば、融解法またはフロート法によって作られる。
【００２７】
ガラス基板は、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、硼酸塩ガラス、ナトリウム硼酸塩ガラス、アルカリ金属ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸塩ガラス、アルカリ土属アルミノホウケイ酸塩ガラス、アルカリ土属−金属アルミノホウケイ酸塩ガラス、それらの混合物を備えてもよい。通常、好ましいガラス特性や組成物を備えたガラス基板は、特に半導電性の装置を形成する為に選択される。たとえば、アルカリ土属ガラス（例えばアルカリ土属−金属アルミノケイ酸塩ガラス）の特殊な定式化が、ＡＭＬＣＤ表示器に使用され、ポリシリコン膜内に形成されるトランジスタにおけるアルカリ金蔵やホウ素のドーピングや汚染を最小にする。アルカリやホウ素の汚染が存在することにより、トランジスタの性能は劣化する可能性がある。しかし、上記リストは、例示的なものであり、ガラス基板は、フラットパネル表示を生産する為に従来技術で知られた他の商業上利用可能なガラスやドーパント材料を備えてもよいことが意図されている。
【００２８】
予備アニールされたガラス基板は、その後、ステップ２１０でガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積することにより処理される。ガラス基板のアニール前またはアニールと同時にガラス基板が形成された後、アモルファスシリコン膜が、堆積用チャンバ内のガラス基板に堆積される。これは、基板上で実行されるアニール処理の前に実行されるのが好ましい。アモルファスシリコン層は、前述した化学気相堆積用チャンバ３８内でプラズマ強化型堆積処理により堆積される。
【００２９】
アモルファスシリコン層は、約１００ ｓｃｃｍから約１５００ ｓｃｃｍの流量で、ジシランのようなデリバティブやシランを導入することにより、堆積される。シランの流量は、チャンバの大きさ、処理される基板に依存する。たとえば、約１４０ ｓｃｃｍから２００ ｓｃｃｍ のシラン流量は、４００ ｍｍ × ５００ ｍｍ 用基板に使用されるが、約３００ ｓｃｃｍから約５００ ｓｃｃｍ のシラン流量は、６００ ｍｍ×７２０ ｍｍ用基板にアモルファスシリコン膜を堆積する為に使用される。オプションでは、水素は、約５００ ｓｃｃｍから約４０００ ｓｃｃｍの流量で処理用チャンバに導入され、アモルファスシリコン膜の堆積を強化してもよい。プラズマは、約５０ワットから約５０００ワットのレベルでパワーを処理用チャンバに供給することにより、生成される。約３００ワットから約２０００ワットのパワーレベルは、アモルファスシリコン膜を堆積する為に供給されるのが好ましい。
【００３０】
堆積処理中、チャンバは、約１００ミリトルから約１５トルの圧力で維持される。好ましくは、約５００ミリトルから約５トルのチャンバ圧力が使用される。基板は、堆積中、約２００℃から約６５０℃の温度で維持される。好ましくは、基板は、約２５０℃から約４５０℃の温度で維持される。最も好ましくは、基板温度は、約３００℃から約４５０℃の温度で維持される。シャワーヘッドは、約４００ミル（１インチの千分の１）及び約１５００ミルの間の距離、または、約１０ｍｍ及び約３７．５ｍｍの間の距離で、基板から一般的に間隔が開けられている。
【００３１】
例示的な堆積処理において、アモルファスシリコン膜は、約１４０ ｓｃｃｍ及び約２００ ｓｃｃｍの間の流量でシランを処理用チャンバ内に導入すること、チャンバ圧力を約１．３トルに維持すること、基板を約３２０℃の温度で維持すること、シャワーヘッドを基板から約９６０ミルで位置決めすること、約１００ワット及び約２００ワットの間のパワーをガス分配用マニフォールドに供給して基板上に膜を堆積することにより、予備アニールされたガラス基板上に堆積される。
【００３２】
アモルファスシリコン層は、従来技術で知られた他の方法（大気圧未満の化学気相堆積法（ＳＡＣＶＤ）や高密度プラズマ化学気相堆積法（ＨＤＰ−ＣＶＤ））により堆積可能であることが意図されている。アモルファスシリコン膜に対する高密度化学気相堆積法は、”Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｆｉｌｍｓ Ｂｙ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ＨＤＰ−ＣＶＤ Ａｔ Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ”という発明の名称で、２０００年７月７日に提出され、本発明と矛盾することなく参照により組み込まれた、同時継続米国出願第６０／２１６８６５号により完全に記載されている。
【００３３】
ポリシリコン層は、その後、アモルファスシリコン堆積用チャンバまたはアニール用チャンバ内でガラス基板上にアモルファスシリコン膜をアニールすることにより、ガラス基板上に形成される。ガラス基板は、２ステップ処理でアニールされ、ポリシリコン層が作成される。ガラス基板は、（アニール時間が長くなる程、低い温度で）約４００℃から約５００℃の初期温度で、約５分から約２時間の間、アニールされる。たとえば、約５００Å未満のアモルファスシリコン膜は、約４５０℃で約１０分間、アニールされる。
【００３４】
第１の温度でアニールすることにより、アモルファスシリコン膜から水素を除去することが可能になり、これは、よく結晶化または再結晶化前の脱水素化処理と呼ばれている。約５００℃から約９００℃の間の温度で、約３０分間から約１８時間の間、基板を加熱することにより、第１温度より高い第２温度でアモルファスシリコン膜はアニールされる。通常、ガラス基板に対するアニール温度は、約３０分から約２時間の間で約５００℃から約６５０℃である。たとえば、予備アニールされたガラス基板上に堆積された約５００Å未満のアモルファスシリコン膜は、約６００℃で約２時間アニールされる。第２のアニール処理は、ポリシリコン膜を形成する為に、アモルファスシリコン膜を結晶化または再結晶化する為に使用される。好ましくは、少なくとも部分的に膜を脱水素処理する為に第１温度でアニールすること、その後、アモルファス膜を結晶化し多結晶膜を作成する為に第２温度でアニールすることにより、現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）、２ステップのアニール処理が実行される。
【００３５】
第１温度または第２温度での基板のアニールは、アニールの為の炉で実行されるのが好ましいが、アニール処理の一部または全部は、他の処理や従来技術で知られた装置（例えば、レーザーアニール処理、基板を所望温度まで加熱する能力を有する処理用チャンバ）により実行されてもよい。たとえば、最初のアニールステップは、アモルファスシリコン膜を堆積する為に、ＰＥＣＶＤ処理用チャンバ内の現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）実行される。あるいは、アニール処理は、急速サーマルアニール用チャンバ（例えば、カリフォルニア州サンタクララ市のアプライドマテリアルズ社から入手可能なＲＴＰ ＸＥｐｌｕｓ Ｃｅｎｔｕｒａ（登録商標）熱処理機）内で実行される。アモルファスシリコンの堆積処理の前あるいは同時に実行可能な従来技術で知られた他のアニール処理が、使用されてもよい。
【００３６】
ガラス基板のアニール前にアモルファスシリコン膜を堆積することにより、ポリシリコン膜は、熱応力を減少し、ガラス基板変形を制御し、更なる処理の為にガラス基板を引き締めると同時に、基板上に形成することができると考えられる。さらに、アニール前にアモルファスシリコン膜を堆積することにより、フラットパネルを形成する為の処理ステップ、従って、処理回数は、従来技術より減じられると考えられる。
【００３７】
図３を参照すると、本発明の第２実施形態は、ポリシリコン膜を作成する為に、アモルファスシリコン膜の堆積中に堆積用チャンバ内でアモルファスシリコン膜とガラス基板をアニールすることを考慮する。この処理において、予備アニールされたガラス基板は、前述したようなステップ３００で最初にロードされ、その後、ステップ３１０でアモルファスシリコン層の堆積の為にＣＶＤ処理用チャンバ３８に移送される。アモルファスシリコン層は、ガラス基板をアニールしてポリシリコン膜を作成する為に、その後、十分な温度で堆積される。
【００３８】
一つの例示的処理体制は、約１００ｓｃｃｍから約１５００ｓｃｃｍの間の流量でシランを導入すること、チャンバを約１００ミリトルから１５トルの圧力で維持すること、約５０ワットから約５０００ワットの間のパワーでプラズマを発生させること、基板温度を約３５０℃から約６５０℃の間の温度で維持すること、それにより、アモルファスシリコン膜とガラス基板をアニールし、ポリシリコン膜を形成することを備える。任意に、水素は、約５００ｓｃｃｍから約４０００ｓｃｃｍの流量で処理用チャンバに導入され、アモルファスシリコン膜の堆積を強化してもよい。
【００３９】
アモルファスシリコン膜とガラス基板は、堆積中にアモルファスシリコン膜をアニールして脱水素処理可能な約４００℃から約５５０℃の間の第１温度でアモルファスシリコン膜を堆積すること、その後、約５００℃から約６５０℃の間の第２温度で、現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）アモルファスシリコン膜とガラス基板をアニールしてポリシリコン膜を作成することにより、２ステップ処理でアニールされてもよい。
【００４０】
例えば、シラン前駆体を使って、大気圧化学気相堆積（ＡＰＣＶＤ）又は低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）技術で、約４５０℃を越える温度でシリコン膜を堆積することにより、ガラス基板をアニールすると同時にポリシリコン膜が同様に形成されてもよい。適したＬＰＣＶＤ処理の一例は、”Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ”という発明の名称で、１９９７年３月４日に発行され共通の譲受人に譲渡され、本発明と矛盾しない範囲で参考の為に組み入れられる、米国特許第５，６０７，７２４号に開示されている。
【００４１】
図４は、ポリシリコン膜を作成する為に基板を処理する為の、本発明の第３実施形態のフローチャートである。ステップ４００で、当該処理は、堆積用チャンバ内で予備アニールされたガラス基板をロードすること、ステップ４１０で、その後、ガラス基板上に窒化シリコン膜を堆積することにより始められる。ステップ４２０で、酸化シリコン層は、その後、窒化シリコン層上に堆積される。ステップ４３０で、次に、アモルファスシリコン層は、酸化シリコン層上に堆積される。ステップ４４０で、その後、基板はアニールされ、ポリシリコン層が形成される。また、ガラス基板はアニールされ、同時に、ガラス基板上にアモルファスシリコン層を堆積し、上部にポリシリコン層が形成されてもよい。
【００４２】
ステップ４１０で、その後、窒化シリコン膜が予備アニールされたガラス基板上に堆積される。窒化シリコン膜は、ポリシリコンのような後で堆積される材料に高温で拡散する場合があるアルカリ原子（例えば一部のガラス基板を形成する際に使用されるナトリウム）のミグレーションに対する障壁として作用する。また、窒化シリコン層は、ガラス基板と堆積されたアモルファスシリコン膜との間の中間層の付着力を改善すると考えられている。窒化シリコン膜は、プラズマ強化型ＣＶＤ処理により堆積され、前述したＣＶＤチャンバを用いて実行されてもよい。
【００４３】
シランガスを約１００ ｓｃｃｍから約５００ ｓｃｃｍの間の流量で導入すること、アンモニアを約５００ ｓｃｃｍから約４０００ ｓｃｃｍの間の流量で導入すること、窒素ガスを約１０００ ｓｃｃｍから約２００００ ｓｃｃｍの間の流量で処理用チャンバに導入すること、約５００ワットから約４０００ワットの間のパワーレベルを処理用チャンバに供給し窒化シリコン層を堆積することにより、窒化シリコン層が堆積される。
【００４４】
堆積処理中、処理用チャンバは、約０．５トル以上の圧力で維持され、基板は、約４５０℃以下の温度で維持される。処理用チャンバは、約０．８トルから約２．０トルの圧力で維持されるのが好ましい。基板は、約３００℃から約４５０℃の温度で維持されるのが好ましい。シャワーヘッドは、約７００ミル及び約１５００ミル（１インチの千分の１）間の距離、又は、約１７ｍｍ及び約３８ｍｍ間の距離で、基板から一般的に間隔があけられている。シャワーヘッドは、約１０００ミル及び約１２００ミル間の距離、又は、約２５ｍｍ及び約３０ｍｍ間の距離で、間隔が開けられているのが好ましい。窒化シリコン膜の堆積は、”Ｐｌａｓｍａ ＣＶＤ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｏｎ Ｌａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｇｌａｓｓ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ａｔ Ｈｉｇｈ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ”という発明の名称で、１９９５年３月２１日に提出され、共通の譲受人に譲渡され、本発明と矛盾しない範囲で参考の為に本願に組み込まれた、米国特許第５，３９９，３８７号に、より完全に記載されている。
【００４５】
ステップ４２０で、二酸化珪素層は、その後、窒化シリコン層の上に堆積される。二酸化珪素層は、ガラス基板とポリシリコン層との間で下層として作用する為に基板上に堆積される。二酸化珪素は、化学汚染物質（例えば、ナトリウム）がガラス基板からポリシリコン層に拡散、更に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）作製の際にポリシリコン膜用の電気的絶縁層として機能することを防止する。
【００４６】
二酸化珪素被膜を堆積する為の例示的処理体制は、以下の通りである。シランガスを約２０ ｓｃｃｍ及び約４００ ｓｃｃｍの間の流量で導入すること、亜酸化窒素を約４０００ ｓｃｃｍ及び約１５０００ ｓｃｃｍの間の流量で処理用チャンバ内に導入すること、約５００ワット及び約３０００ワットの間のパワーレベルを処理用チャンバに供給し窒化シリコン膜を堆積することにより、二酸化珪素層が堆積される。
【００４７】
堆積処理中、処理用チャンバは、約０．８トル以上の圧力で維持され、基板は、約４５０℃以下の温度で維持される。処理用チャンバは、約０．８トル及び約２．０トルの間の圧力で維持されるのが好ましい。基板は、約３００℃及び約４５０℃の間の温度で維持されるのが好ましい。シャワーヘッドは、約７００ミル及び約１５００ミル（１インチの千分の１）の間の距離、又は、約１７ｍｍ及び約３８ｍｍの間の距離で基板から一般的に間隔をあけられる。窒化シリコン膜の堆積は、”Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｘｉｄｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ”という発明の名称で、１９９８年１２月２２日に提出され、共通の譲受人に譲渡され、本発明と矛盾しない範囲で参考の為に本願に組み込まれた、米国特許第５，８５１，６０２号に、より完全に記載されている。酸化シリコン層は、前述したＣＶＤ用チャンバ内で窒化シリコン層を用いて、現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）堆積されてもよい。
【００４８】
ステップ４３０で、アモルファスシリコン層は、その後、前述したアモルファスシリコン堆積処理により、酸化シリコン層に堆積される。アモルファスシリコン層は、前述したＣＶＤ用チャンバ内で窒化シリコン層及び／又は酸化シリコン層を用いて、現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）堆積されてもよい。
【００４９】
一つの例示的堆積体制において、約１００ ｓｃｃｍから約１５００ ｓｃｃｍの流量でシランを処理用チャンバ内に導入すること、チャンバ圧力を約１．３トルに維持すること、基板を約３２０℃の温度で維持すること、シャワーヘッドを基板から約９６０ミルで位置決めすること、約７００ワットのパワーを供給して基板上に膜を堆積することにより、アモルファスシリコン膜が堆積される。オプションとして、水素が、約５００ ｓｃｃｍ及び約４０００ ｓｃｃｍの間の流量で処理チャンバ内に導入され、アモルファスシリコン膜の堆積を強化してもよい。
【００５０】
ステップ４４０では、ガラス基板上にアモルファスシリコン膜をアニールすることにより、その後、ガラス基板上にポリシリコン層が形成される。ガラス基板は、ポリシリコン層を作成する為に、２ステップ処理でアニールされるのが好ましい。２ステップ処理は、第１温度で基板をアニールすること、その後、第１温度より高い第２温度でガラス基板をアニールすることである。
【００５１】
ガラス基板は、より低い温度又はより厚い膜に対し、より長いアニール時間を持ち、約４００℃及び約５００℃で約５分から約２時間の間でアニールされる。アモルファスシリコン膜は、約３０分間及び約１８時間の間で基板を約５００℃及び約９００℃の間の温度まで加熱することにより、第２温度でアニールされる。通常、第２温度でのアニールは、３０分間及び１８時間の間、約５００℃及び約６５０℃の間である。好ましくは、２ステップのアニールステップは、少なくとも部分的に膜を脱水素処理する為に第１温度でアニールすること、その後、アモルファス膜を結晶化しポリシリコン膜を作成することにより、現場で（ｉｎ ｓｉｔｕ）実行される。２番目のアニールステップは、アモルファスシリコン膜と第１アニールステップの堆積と同一のチャンバ内で現場で実行されてもよい。
【００５２】
あるいは、ガラス基板とアモルファスシリコン膜は、ポリシリコン膜を作成する為のアモルファスシリコン膜の堆積中にアニールされてもよい。この処理で、アモルファスシリコン膜は、十分な処理条件の下で堆積され、前述した温度下で基板をアニールする。さらに、堆積されているアモルファスシリコン膜を脱水素処理する為に約４００℃及び約５５０℃の間の第１温度で膜が堆積され、その後、約５００℃及び約６５０℃の間の第２温度で、現場でアニールされ、アモルファスシリコン膜を結晶化または再結晶化してポリシリコン膜を作成してもよい。
【００５３】
前述は、本発明の好適実施形態に向けられているが、本発明の他の更なる実施形態は、本発明の基本的範囲から逸脱することなく改変されてもよく、その範囲は請求の範囲で規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、膜のプラズマ強化型堆積に適したＣＶＤチャンバの概略横断面図である。
【図２】
図２は、本発明の第１実施形態による、ガラス基板上にポリシリコン層を形成する際のステップを示す、フローチャートである。
【図３】
図３は、本発明の第２実施形態による、ガラス基板上にポリシリコン層を形成する際のステップを示す、フローチャートである。
【図４】
図４は、本発明の第３実施形態による、ガラス基板上にポリシリコン層を形成する際のステップを示す、フローチャートである。
【符号の説明】
３８…チャンバ、４０…上部、４２…底部、４４…側壁、４６…開口部、４８…ガス分配用マニフォールド、５０…基板、５２…サセプタ、５４…支持用フレーム、５６…支持用ステム、５８…リフト用モータ、６０…リフト用プレート、６２…リフト用ピン、６４…ホール、６６…絶縁体、６８…ポート、７０…真空システム、７２…処理ガス供給ライン、７４…混合システム、７６…ＲＦ電源、７８…システム・コントローラ、８０…制御ライン、８２…メモリ。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004523878.tif 000030
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