[发明专利]灯泡退火装置和显示元件用基片

说明书

技术领域

本发明涉及在薄膜晶体管的制造中使用的灯泡退火装置。

背景技术

作为像素的开关元件使用薄膜晶体管的有源矩阵型液晶显示面板，在数字静物照相机、数字摄象机、导航系统、笔记本型计算机等中，被人们广为使用。

以往，薄膜晶体管的半导体层一直使用非晶硅，但最近几年，人们则积极开发以迁移率比非晶硅大得多的多晶硅为半导体层的薄膜晶体管。采用把多晶硅薄膜晶体管用做液晶面板的像素的开关元件的办法，可以在玻璃基片上不仅形成晶体管，还可以形成驱动晶体管的驱动电路。但是，在玻璃基片上边形成的薄膜晶体管，由于玻璃基片的软化点低到约600℃，故不能进行用于在硅衬底上边形成的如MOS晶体管的激活化或用于除去掺杂损伤的1000℃以上的高温下的退火处理。当激活化或损伤的除去不充分时，由于晶体管的特性或可靠性会劣化，故需要在尽可能高的高温下进行退火。于是，过去一直进行现有的在600℃左右的比较低的低温下的长时间的退火炉内退火。但是，在炉内退火的情况下，由于要长时间地暴露在玻璃的软化点附近的温度气氛内，故将会发生玻璃基片的畸变或伸缩等的形状变形，微细加工是困难的。此外，由于在退火期间，因为玻璃基片的软化，杂质会从玻璃基片通过底涂层绝缘膜向多晶硅中扩散，故要得到特性或可靠性优良的薄膜晶体管是困难的。

为了解决这样的问题，最近人们进行了用使用灯泡的短时间的光加热进行的退火。灯泡退火是一种使用卤素灯泡或UV灯泡短时间加热半导体膜的工艺，可以使半导体膜瞬间性地加热到600℃以上的高温而不会太加热基片。

但是，若采用灯泡退火，由于温度分布决定于半导体膜的光吸收特性或厚度，故杂质的掺杂条件的不均一性或半导体膜的厚度的不均一性会直接地影响所得到的薄膜晶体管的特性。在有源矩阵型液晶显示面板的基片中，由于追求的是在基片上边形成的多个开关元件全部都正常地动作，故必须使在基片上边形成的全部的半导体膜都要确实地进行退火。

基片的温度会因玻璃基片对来自卤素灯泡、UV灯泡等加热光源的投射光的吸收或来自半导体膜的热传导而上升一些。过度的加热，会产生基片的伸缩或挠曲，使后工序中的半导体膜等的微细加工变得困难起来。因此人们一直谋求抑制基片的温度上升的同时使在基片上边形成的半导体膜退火。

发明内容

本发明的目的是：提供在同一基片内或基片间所得到的半导体膜的特性等的不均一性小的灯泡退火装置。此外，目的还在于可以防止基片的形状变化而且可以确实地使半导体膜激活化的灯泡退火装置。

本发明的灯泡退火装置，是一种用来使在透明基片上边形成的半导体膜退火的装置，

它具有向透明基片投射用来加热的光的光投射装置，

及配设在透明基片与光投射装置之间，对透明基片上边的规定区域选择性地加热的选择加热装置。

在本发明的灯泡退火装置中，配置对透明基片上边的规定区域例如形成了想要退火的半导体膜的区域或仅仅对半导体膜进行选择加热的装置。

在本发明的较好的方案中，作为选择加热装置，可以使用遮光掩模。使用遮光掩模例如仅仅向基片上边的形成了半导体膜的区域照射用来退火的光。采用避免向不需要的区域进行照射的办法，可以抑制不需要的基片的温度上升。另外，若使用遮光掩模，光借助于光的绕射而照射到比开口部分的图形还大的区域上进行加热。就是说，如图12所示，图中用箭头表示的光，在通过了宽度为D的遮光掩模3的开口部分后进行扩散，也照射到玻璃基片1上边的图中的用x表示的宽度的区域上。为了以良好的效率加热液晶面板等在基片上边以微小的间隔配置的多个半导体膜，希望把借助于该绕射而加热的区域的宽度形成得比想要加热的半导体膜的配置间隔还小。这时，光的波长(λ)、衍射角(θ)和开口部分的宽度(D)，可以用下式表示。

sinθ＝1.22×λ/D

在D＞＞λ的条件下，宽度x可以用含有基片1与遮光掩模3之间的间隔Δ和开口部分的宽度D的下式近似地表示。

x～Δ×1.22×λ/D

由于绕射依赖于开口部分图形的宽度D和透明基片与遮光掩模的间隔Δ，故可以把它们设定为恰当的值，例如设定为使下式成立的值。

D+2x＜(像素的节距)

在这里，如果把掩模3的开口部分图形作成为比想要加热的区域的图形小，则绕射将增大。由于衍射光所照射的区域比直接光所照射的区域更难于加热，故要想效率良好地加热半导体膜，理想的是减小x，增大D。