JP3491571B2 - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に用いら
れる半導体薄膜及びその形成方法に関し、特に、結晶性
シリコン薄膜トランジスタに用いるシリコン薄膜を光照
射によって形成する技術、また、このシリコン膜上にゲ
ート絶縁膜を形成して電界効果型トランジスタを得る技
術、更にはこれら半導体薄膜あるいは電界効果型薄膜ト
ランジスタにより構成されるディスプレイ、センサー等
の駆動回路に関する。
れる半導体薄膜及びその形成方法に関し、特に、結晶性
シリコン薄膜トランジスタに用いるシリコン薄膜を光照
射によって形成する技術、また、このシリコン膜上にゲ
ート絶縁膜を形成して電界効果型トランジスタを得る技
術、更にはこれら半導体薄膜あるいは電界効果型薄膜ト
ランジスタにより構成されるディスプレイ、センサー等
の駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】初めに、上記技術分野における現状技術
についてその問題点指摘を含めて詳細に説明する。ガラ
ス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する代表
的な技術として、水素化アモルファスシリコンＴＦＴ技
術及び、多結晶シリコンＴＦＴ技術が挙げられる。前者
の作製プロセス最高温度は３００℃程度であり、移動度
１ｃｍ２／Ｖｓｅｃ程度のキャリア移動度を実現してい
る。この技術は、アクティブマトリクス型（ＡＭ−）液
晶ディスプレイ（ＬＣＤ）における各画素のスイッチン
グトランジスタとして用いられており、画面周辺に配置
されたドライバー集積回路（ＩＣ、単結晶シリコン基板
上に形成されたＬＳＩ）によって駆動される。各画素毎
にスイッチング素子ＴＦＴがついているため、別体の周
辺ドライバ回路から液晶駆動用の電気信号を送るパッシ
ブマトリクス型ＬＣＤに比べ、クロストーク等が低減さ
れ良好な画像品質を得られるという特徴を有している。
についてその問題点指摘を含めて詳細に説明する。ガラ
ス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する代表
的な技術として、水素化アモルファスシリコンＴＦＴ技
術及び、多結晶シリコンＴＦＴ技術が挙げられる。前者
の作製プロセス最高温度は３００℃程度であり、移動度
１ｃｍ２／Ｖｓｅｃ程度のキャリア移動度を実現してい
る。この技術は、アクティブマトリクス型（ＡＭ−）液
晶ディスプレイ（ＬＣＤ）における各画素のスイッチン
グトランジスタとして用いられており、画面周辺に配置
されたドライバー集積回路（ＩＣ、単結晶シリコン基板
上に形成されたＬＳＩ）によって駆動される。各画素毎
にスイッチング素子ＴＦＴがついているため、別体の周
辺ドライバ回路から液晶駆動用の電気信号を送るパッシ
ブマトリクス型ＬＣＤに比べ、クロストーク等が低減さ
れ良好な画像品質を得られるという特徴を有している。
【０００３】一方後者は、例えば石英基板を用い１００
０℃程度のＬＳＩと類似した高温プロセスを用いること
で、キャリア移動度３０〜１００ ｃｍ２／Ｖｓｅｃの
性能得ることができる。このような高いキャリア移動度
が実現できることは、たとえば液晶ディスプレイに応用
した場合、各画素を駆動する画素ＴＦＴと同時に、周辺
駆動回路部までもを同一ガラス基板上に同時に形成する
ことができる結果、製造プロセスコストの低減、機器の
小型化に寄与する利点がある。装置の小型化、高解像度
化に伴いＡＭ−ＬＣＤ基板と周辺ドライバー集積回路の
接続ピッチは狭小化を余儀なくされ、タブ接続やワイヤ
ボンディング法にては対処しきれないからである。
０℃程度のＬＳＩと類似した高温プロセスを用いること
で、キャリア移動度３０〜１００ ｃｍ２／Ｖｓｅｃの
性能得ることができる。このような高いキャリア移動度
が実現できることは、たとえば液晶ディスプレイに応用
した場合、各画素を駆動する画素ＴＦＴと同時に、周辺
駆動回路部までもを同一ガラス基板上に同時に形成する
ことができる結果、製造プロセスコストの低減、機器の
小型化に寄与する利点がある。装置の小型化、高解像度
化に伴いＡＭ−ＬＣＤ基板と周辺ドライバー集積回路の
接続ピッチは狭小化を余儀なくされ、タブ接続やワイヤ
ボンディング法にては対処しきれないからである。
【０００４】ところが、多結晶シリコンＴＦＴ技術にお
いて、上述のような高温プロセスを用いるためには、前
者のプロセスであれば用いることができる安価な低軟化
点ガラスを用いることができない。この点を改善するた
め多結晶シリコンＴＦＴプロセスにおける温度低減化が
必要になっており、これに対応すべくレーザ結晶化技術
を応用した多結晶シリコン膜の低温形成技術が研究・開
発されている。
いて、上述のような高温プロセスを用いるためには、前
者のプロセスであれば用いることができる安価な低軟化
点ガラスを用いることができない。この点を改善するた
め多結晶シリコンＴＦＴプロセスにおける温度低減化が
必要になっており、これに対応すべくレーザ結晶化技術
を応用した多結晶シリコン膜の低温形成技術が研究・開
発されている。
【０００５】周知のように、一般にこれらのレーザ結晶
化はパルスレーザ照射装置を用いて実現される。図１１
にパルスレーザ照射装置の構成の一例を概略図で示す。
パルスレーザ光源（１１０１）から供給されるレーザ光
はミラー（１１０２，１１０３，１１０５）及び空間的
な強度の均一化を行うべく設置されるビームホモジナイ
ザ（１１０４）等の光学素子群によって規定される光路
を介し、被照射体であガラス基板（１１０９）上のシリ
コン薄膜（１１０７）に到達する。一般にガラス基板に
比べ１照射範囲が小さいため、ｘｙステージ（１１０
９）上のガラス基板を移動させることにより基板上の任
意の位置へのレーザ照射が行われている。ｘｙステージ
の代わりに、上述の光学素子群を移動させることや、光
学素子群とステージを組み合わせる方法も行われてい
る。
化はパルスレーザ照射装置を用いて実現される。図１１
にパルスレーザ照射装置の構成の一例を概略図で示す。
パルスレーザ光源（１１０１）から供給されるレーザ光
はミラー（１１０２，１１０３，１１０５）及び空間的
な強度の均一化を行うべく設置されるビームホモジナイ
ザ（１１０４）等の光学素子群によって規定される光路
を介し、被照射体であガラス基板（１１０９）上のシリ
コン薄膜（１１０７）に到達する。一般にガラス基板に
比べ１照射範囲が小さいため、ｘｙステージ（１１０
９）上のガラス基板を移動させることにより基板上の任
意の位置へのレーザ照射が行われている。ｘｙステージ
の代わりに、上述の光学素子群を移動させることや、光
学素子群とステージを組み合わせる方法も行われてい
る。
【０００６】例えば、文献；Ｊ．Ｉｍ ａｎｄ Ｒ．Ｓ
ｐｏｓｉｌｉ，”Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉ ｆｉ
ｌｍｓ ｆｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｃｔｉｖｅ
−ｍａｔｒｉｘ−ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉ
ｓｐｌａｙｓ”，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃ
ｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ誌，ｖｏｌ．２
１，（１９９６），３９（公知文献１）の、Ｆｉｇｕｒ
ｅ６には、基板をｘ−方向ステージに、ホモジナイザを
ｙ−方向ステージに載置するようにした例が示されてい
る。
ｐｏｓｉｌｉ，”Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉ ｆｉ
ｌｍｓ ｆｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｃｔｉｖｅ
−ｍａｔｒｉｘ−ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉ
ｓｐｌａｙｓ”，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅｓｅａｒｃ
ｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ誌，ｖｏｌ．２
１，（１９９６），３９（公知文献１）の、Ｆｉｇｕｒ
ｅ６には、基板をｘ−方向ステージに、ホモジナイザを
ｙ−方向ステージに載置するようにした例が示されてい
る。
【０００７】なお、レーザ照射は真空チャンバ内で真空
中あるいは高純度ガス雰囲気下で行われることもある。
また、必要に応じてシリコン薄膜付きガラス基板入りカ
セット（１１１０）と基板搬送機構（１１１１）を有
し、機械的にカセットとステージ間の基板の取りだし収
納を行うことについても触れられている。
中あるいは高純度ガス雰囲気下で行われることもある。
また、必要に応じてシリコン薄膜付きガラス基板入りカ
セット（１１１０）と基板搬送機構（１１１１）を有
し、機械的にカセットとステージ間の基板の取りだし収
納を行うことについても触れられている。
【０００８】また、短波長パルスレーザ光を照射し非晶
質基板上の非晶質シリコン薄膜を結晶化し、薄膜トラン
ジスタに応用する技術が特公平７−１１８４４３号公報
に開示されている。開示手法によれば基板全体を高温に
することなく非晶質シリコンの結晶化が可能であるた
め、液晶ディスプレイ等の大面積かつガラス等の安価な
基板上への半導体素子、半導体集積回路を作製できると
いう利点がある。
質基板上の非晶質シリコン薄膜を結晶化し、薄膜トラン
ジスタに応用する技術が特公平７−１１８４４３号公報
に開示されている。開示手法によれば基板全体を高温に
することなく非晶質シリコンの結晶化が可能であるた
め、液晶ディスプレイ等の大面積かつガラス等の安価な
基板上への半導体素子、半導体集積回路を作製できると
いう利点がある。
【０００９】然しながら、該公報中においても述べられ
ているように、短波長レーザによる非晶質シリコン薄膜
の結晶化には５０−５００ｍＪ／ｃｍ２程度の照射強度
を必要とする。一方、現在一般に入手できるパルスレー
ザ装置の発光出力は最大のものでＩＪ／ｐｕｌｓｅ程度
であるから、単純換算によっても一度に照射処理可能な
面積は２−２０ｃｍ２程度にすぎない。したがって、た
とえば基板サイズ４７×３７ｃｍの基板全面をレーザ結
晶化するためには、少なくとも８７箇所、条件によって
は８７０箇所にレーザ照射を行うことが必要となる。基
板サイズ１ｍ角というように、基板が拡大すれば、対応
して必要となる照射箇所数も増加する。この場合のレー
ザ結晶化も既述した図１１に示した構成のパルスレーザ
照射装置を用いて行われる。
ているように、短波長レーザによる非晶質シリコン薄膜
の結晶化には５０−５００ｍＪ／ｃｍ２程度の照射強度
を必要とする。一方、現在一般に入手できるパルスレー
ザ装置の発光出力は最大のものでＩＪ／ｐｕｌｓｅ程度
であるから、単純換算によっても一度に照射処理可能な
面積は２−２０ｃｍ２程度にすぎない。したがって、た
とえば基板サイズ４７×３７ｃｍの基板全面をレーザ結
晶化するためには、少なくとも８７箇所、条件によって
は８７０箇所にレーザ照射を行うことが必要となる。基
板サイズ１ｍ角というように、基板が拡大すれば、対応
して必要となる照射箇所数も増加する。この場合のレー
ザ結晶化も既述した図１１に示した構成のパルスレーザ
照射装置を用いて行われる。
【００１０】上記の方法を適用して大面積基板上に薄膜
半導体素子群を均一に形成するためには、特願平３−３
１５８６３公報に開示されているような技術、即ち素子
群をレーザのビームサイズよりも小さな領域に分割し、
ステップアンドリピートにより数パルス照射＋照射領域
の移動＋数パルス照射＋照射領域の移動＋…、を順に繰
り返す方法が有効であることが知られている。図１４
（ａ）のレーザ運転方法に示すように、レーザの発振と
ステージ（すなわち基板）もしくはビームの移動とが交
互に行われるように制御する方法である。
半導体素子群を均一に形成するためには、特願平３−３
１５８６３公報に開示されているような技術、即ち素子
群をレーザのビームサイズよりも小さな領域に分割し、
ステップアンドリピートにより数パルス照射＋照射領域
の移動＋数パルス照射＋照射領域の移動＋…、を順に繰
り返す方法が有効であることが知られている。図１４
（ａ）のレーザ運転方法に示すように、レーザの発振と
ステージ（すなわち基板）もしくはビームの移動とが交
互に行われるように制御する方法である。
【００１１】ところが、本手法によっても現在入手しう
る発振強度均一性±５〜１０％（連続発振時）程度のパ
ルスレーザ装置を用いたとしても、たとえば１パルス〜
２０パルス／場所程度の照射を繰り返すような用い方の
場合には、発振強度バラツキは±５〜１０％を超えてし
まい、結果として得られる多結晶シリコン薄膜並びに多
結晶シリコン薄膜トランジスタ特性の均一性は十分なも
のとはならないという問題点があった。特にスパイキン
グと呼ばれるレーザ発振初期の放電の不安定に起因する
強光あるいは弱光の発生が不均一化の要因の一つとなっ
ている。
る発振強度均一性±５〜１０％（連続発振時）程度のパ
ルスレーザ装置を用いたとしても、たとえば１パルス〜
２０パルス／場所程度の照射を繰り返すような用い方の
場合には、発振強度バラツキは±５〜１０％を超えてし
まい、結果として得られる多結晶シリコン薄膜並びに多
結晶シリコン薄膜トランジスタ特性の均一性は十分なも
のとはならないという問題点があった。特にスパイキン
グと呼ばれるレーザ発振初期の放電の不安定に起因する
強光あるいは弱光の発生が不均一化の要因の一つとなっ
ている。
【００１２】この難点の補正を行うべく、積算強度結果
により次の発振時の印加電圧を制御するような方法も知
られているがこれは、スパイキングの発生は抑制できる
もののかえって弱光を発振してしまうという問題点があ
る。すなわち、図１３に示すように、照射時間と非発振
時間とが交互に連続する場合、各照射時間に発振される
第１のパルス強度が、最も不安定でありバラツキやす
く、また照射箇所によって照射強度履歴が異なるため、
基板面内でのトランジスタ素子及び薄膜集積回路の十分
な均一性が得られないという問題が生じる。
により次の発振時の印加電圧を制御するような方法も知
られているがこれは、スパイキングの発生は抑制できる
もののかえって弱光を発振してしまうという問題点があ
る。すなわち、図１３に示すように、照射時間と非発振
時間とが交互に連続する場合、各照射時間に発振される
第１のパルス強度が、最も不安定でありバラツキやす
く、また照射箇所によって照射強度履歴が異なるため、
基板面内でのトランジスタ素子及び薄膜集積回路の十分
な均一性が得られないという問題が生じる。
【００１３】このようなスパイキングの別な回避方法と
しては、図１４（ｂ）に示すように、レーザ発振を、素
子形成領域への照射開始以前から開始することにより回
避する方法が知られているが、図１４（ａ）に示したよ
うなレーザの発振とステージの移動とを断続的に繰り返
す場合には応用することはできない。
しては、図１４（ｂ）に示すように、レーザ発振を、素
子形成領域への照射開始以前から開始することにより回
避する方法が知られているが、図１４（ａ）に示したよ
うなレーザの発振とステージの移動とを断続的に繰り返
す場合には応用することはできない。
【００１４】これらの問題を回避すべく、特開平５−９
０１９１号公報にはパルスレーザ光源を連続発振させる
と共にステージの移動期間には光遮蔽装置を用いて基板
への照射を行わない方法が提案されている。すなわち、
図１４（ｃ）に示すようにレーザをある周波数で連続発
振させるようにし、所望の照射位置へのステージの移動
と光路の遮蔽・開放を同期させることによって、強度の
安定したレーザ光を所望の照射位置へ照射することを可
能にしている。しかしこの方法の難点として、レーザビ
ームの安定した基板への照射が可能になるものの、多結
晶シリコン薄膜形成に寄与することのない無駄なレーザ
発振が増え、高価なレーザ光源や励起ガスの寿命に対す
る多結晶シリコン薄膜の生産性及び、レーザ発振に要す
る電力等に対する多結晶シリコン薄膜の生産効率が低下
するため、生産コストの上昇を招くという点が挙げられ
る。
０１９１号公報にはパルスレーザ光源を連続発振させる
と共にステージの移動期間には光遮蔽装置を用いて基板
への照射を行わない方法が提案されている。すなわち、
図１４（ｃ）に示すようにレーザをある周波数で連続発
振させるようにし、所望の照射位置へのステージの移動
と光路の遮蔽・開放を同期させることによって、強度の
安定したレーザ光を所望の照射位置へ照射することを可
能にしている。しかしこの方法の難点として、レーザビ
ームの安定した基板への照射が可能になるものの、多結
晶シリコン薄膜形成に寄与することのない無駄なレーザ
発振が増え、高価なレーザ光源や励起ガスの寿命に対す
る多結晶シリコン薄膜の生産性及び、レーザ発振に要す
る電力等に対する多結晶シリコン薄膜の生産効率が低下
するため、生産コストの上昇を招くという点が挙げられ
る。
【００１５】その他にも、レーザが露光される基板も、
照射強度ばらつきによって所望の値に比べ過度な強光が
照射されると、基板ダメージが生じる慮がある。特に、
ＬＣＤ等のイメージングデイスでは基板を透過する光
が、基板上のダメージを受けた領域において光散乱等を
引き起こし画像品質の低下が生じるという問題が生じ
る。
照射強度ばらつきによって所望の値に比べ過度な強光が
照射されると、基板ダメージが生じる慮がある。特に、
ＬＣＤ等のイメージングデイスでは基板を透過する光
が、基板上のダメージを受けた領域において光散乱等を
引き起こし画像品質の低下が生じるという問題が生じ
る。
【００１６】次に、光マスク上のパターンをシリコン薄
膜上に縮小投影しレーザ結晶化する技術は、例えば、文
献；Ｒ．Ｓｐｏｓｉｌｉ ａｎｄ Ｊ．Ｉｍ，”Ｓｅｑ
ｕｅｎｔｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｎｓｉｌｉｃｏｎ ｆｉｌｍｓ
ｏｎＳｉＯ２”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ誌、ｖｏｌ．６９，（１９９６），２８
６４（公知文献２）、及び、文献；Ｊ．Ｉｍ，Ｒ．Ｓｐ
ｏｓｉｌｉ ａｎｄ Ｍ．Ｃｒｏｗｄｅｒ，”Ｓｉｎｇ
ｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉ ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ ｔ
ｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｄｅｖｉｃ
ｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ 誌、ｖｏｌ．７０，（１９９７），３４３４（公
知文献３）に開示されている。
膜上に縮小投影しレーザ結晶化する技術は、例えば、文
献；Ｒ．Ｓｐｏｓｉｌｉ ａｎｄ Ｊ．Ｉｍ，”Ｓｅｑ
ｕｅｎｔｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｎｓｉｌｉｃｏｎ ｆｉｌｍｓ
ｏｎＳｉＯ２”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ誌、ｖｏｌ．６９，（１９９６），２８
６４（公知文献２）、及び、文献；Ｊ．Ｉｍ，Ｒ．Ｓｐ
ｏｓｉｌｉ ａｎｄ Ｍ．Ｃｒｏｗｄｅｒ，”Ｓｉｎｇ
ｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉ ｆｉｌｍｓ ｆｏｒ ｔ
ｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｄｅｖｉｃ
ｅｓ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ 誌、ｖｏｌ．７０，（１９９７），３４３４（公
知文献３）に開示されている。
【００１７】上記各文献によれば、３０８ｎｍ ｅｘｃ
ｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ，ｖａｒｉａｂｌｅ−ｅｎｅｒｇ
ｙａｔｔｅｎｕａｔｏｒ，ｖａｒｉａｂｌｅ−ｆｏｃｕ
ｓｆｉｅｌｄ ｌｅｎｓ，ｐａｔｔｅｒｎｅｄ−ｍａｓ
ｋ，ｔｗｏ−ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｌｅｎ
ｓ，ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ−ｐｒｅｃｉｓｉｏ
ｎ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ を用いて、
１：５程度の縮小投影を行うことによって、μｍオーダ
のビームサイズとμｍオーダの基板ステージの移動ピッ
チが実現されている。
ｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ，ｖａｒｉａｂｌｅ−ｅｎｅｒｇ
ｙａｔｔｅｎｕａｔｏｒ，ｖａｒｉａｂｌｅ−ｆｏｃｕ
ｓｆｉｅｌｄ ｌｅｎｓ，ｐａｔｔｅｒｎｅｄ−ｍａｓ
ｋ，ｔｗｏ−ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｍａｇｉｎｇ ｌｅｎ
ｓ，ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ−ｐｒｅｃｉｓｉｏ
ｎ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ を用いて、
１：５程度の縮小投影を行うことによって、μｍオーダ
のビームサイズとμｍオーダの基板ステージの移動ピッ
チが実現されている。
【００１８】ところが本方法を上記のような大型の基板
処理に用いる場合、光マスク上に照射されるレーザビー
ムが光源に依存して空間的な強度プロファイルを持つた
め、例えばマスク上の中心と周辺とを透過した露光パタ
ーンに致命的な強度分布偏差が生じ、所望の均一性を持
った結晶性シリコン薄膜を得ることができないという問
題があった。さらに、波長の短い紫外光を縮小投影する
からビームの焦点深度が小さく、基板のそり、たわみに
よる照射深度ずれが生じやすいという問題があった。ま
た、基板が大きくなるにつれてステージの機械的精度を
確保することが困難になり、ステージの傾きや移動時の
ステージ上での基板のずれが、所望のレーザ照射条件を
妨げるという問題もあった。
処理に用いる場合、光マスク上に照射されるレーザビー
ムが光源に依存して空間的な強度プロファイルを持つた
め、例えばマスク上の中心と周辺とを透過した露光パタ
ーンに致命的な強度分布偏差が生じ、所望の均一性を持
った結晶性シリコン薄膜を得ることができないという問
題があった。さらに、波長の短い紫外光を縮小投影する
からビームの焦点深度が小さく、基板のそり、たわみに
よる照射深度ずれが生じやすいという問題があった。ま
た、基板が大きくなるにつれてステージの機械的精度を
確保することが困難になり、ステージの傾きや移動時の
ステージ上での基板のずれが、所望のレーザ照射条件を
妨げるという問題もあった。
【００１９】さて上記のようなレーザ照射を行う際に、
複数のパルスをある遅延時間をもたせて照射する方法
が、文献；Ｒｙｏｉｃｈｉ Ｉｓｈｉｈａｒａ ｅｔ
ａｌ．”Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｐｕｌｓ
ｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｎｅｘｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅ
ｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｔｈｉｎ ｆ
ｉｌｍｓ”，Ｊａｐａｎｅｓ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３４，Ｎ
ｏ．４Ａ，（１９９５）ｐｐ１７５９（公知文献４）に
開示されている。上記公知文献に従えば、レーザ再結晶
化プロセスにおける溶融シリコンの結晶化固化速度は１
ｍ／ｓｅｃ以上であり、良好な結晶成長を得るために
は、固化速度の低減化が必要である。固化が完了した直
後に第２のレーザパルスを照射することにより第２の照
射によってより固化速度の小さな再結晶化過程を得よう
とするものである。
複数のパルスをある遅延時間をもたせて照射する方法
が、文献；Ｒｙｏｉｃｈｉ Ｉｓｈｉｈａｒａ ｅｔ
ａｌ．”Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｐｕｌｓ
ｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｎｅｘｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅ
ｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｔｈｉｎ ｆ
ｉｌｍｓ”，Ｊａｐａｎｅｓ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３４，Ｎ
ｏ．４Ａ，（１９９５）ｐｐ１７５９（公知文献４）に
開示されている。上記公知文献に従えば、レーザ再結晶
化プロセスにおける溶融シリコンの結晶化固化速度は１
ｍ／ｓｅｃ以上であり、良好な結晶成長を得るために
は、固化速度の低減化が必要である。固化が完了した直
後に第２のレーザパルスを照射することにより第２の照
射によってより固化速度の小さな再結晶化過程を得よう
とするものである。
【００２０】さて、図１２に示すようなシリコンの温度
変化（時間履歴曲線）によれば、レーザエネルギー（例
えば図１５に波形を示す強度パルス）の照射とともにシ
リコンの温度が上昇し、出発材料がａ−Ｓｉ の場合、
ａ−Ｓｉの融点を経た後さらに温度が上昇、エネルギー
の供給が温度上昇に必要な値を下回ると、冷却が始ま
る。結晶Ｓｉの凝固点において、凝固時間を経て固化が
終了した後、雰囲気温度まで冷却される。ここで、シリ
コンの固化がシリコン−基板界面を起点に膜厚方向に進
むとすると、上記固化速度の平均値は次式で表される。
変化（時間履歴曲線）によれば、レーザエネルギー（例
えば図１５に波形を示す強度パルス）の照射とともにシ
リコンの温度が上昇し、出発材料がａ−Ｓｉ の場合、
ａ−Ｓｉの融点を経た後さらに温度が上昇、エネルギー
の供給が温度上昇に必要な値を下回ると、冷却が始ま
る。結晶Ｓｉの凝固点において、凝固時間を経て固化が
終了した後、雰囲気温度まで冷却される。ここで、シリ
コンの固化がシリコン−基板界面を起点に膜厚方向に進
むとすると、上記固化速度の平均値は次式で表される。
【００２１】固化速度の平均値＝シリコンの膜厚／凝固
時間 すなわち、シリコンの膜厚が一定であれば、固化速度を
小さくするためには凝固時間の長時間化が必要となる。
したがって、熱平衡学的に理想的な状態を維持したプロ
セスであれば、理想的な投入するエネルギーすなわちレ
ーザ照射エネルギーを大きくすることで、凝固時間の拡
大が可能である。ところが上記公知文献においても指摘
されているとおり、照射エネルギーの増大は膜の非晶質
化、微結晶化を引き起こすという問題がある。現実的な
溶融・再結晶化工程においては図１２のような理想的な
温度変化は得られず、一般に加熱時には温度の過上昇、
冷却時には過冷却過程を経て安定状態に到達する。特に
冷却時の冷却速度が大きく過度の過冷却過程を経る場
合、凝固点近傍での結晶化が生ずることなく、急速冷却
固化によりアモルファス（非晶質）固体が形成されるた
めである。薄膜においては上記公知文献中でも述べられ
ているとおり、条件に依存してアモルファスではなく、
微結晶体を形成することもある。微結晶体は、多結晶薄
膜あるいは単結晶薄膜に比べその粒径が極端に小さいた
めに、粒界ポテンシャルの大きな結晶粒界が多数存在
し、たとえば薄膜トランジスタへ応用し場合にはオン電
流の低下、あるいはオフリーク電流の増大を招くといっ
た問題を生じる。
時間 すなわち、シリコンの膜厚が一定であれば、固化速度を
小さくするためには凝固時間の長時間化が必要となる。
したがって、熱平衡学的に理想的な状態を維持したプロ
セスであれば、理想的な投入するエネルギーすなわちレ
ーザ照射エネルギーを大きくすることで、凝固時間の拡
大が可能である。ところが上記公知文献においても指摘
されているとおり、照射エネルギーの増大は膜の非晶質
化、微結晶化を引き起こすという問題がある。現実的な
溶融・再結晶化工程においては図１２のような理想的な
温度変化は得られず、一般に加熱時には温度の過上昇、
冷却時には過冷却過程を経て安定状態に到達する。特に
冷却時の冷却速度が大きく過度の過冷却過程を経る場
合、凝固点近傍での結晶化が生ずることなく、急速冷却
固化によりアモルファス（非晶質）固体が形成されるた
めである。薄膜においては上記公知文献中でも述べられ
ているとおり、条件に依存してアモルファスではなく、
微結晶体を形成することもある。微結晶体は、多結晶薄
膜あるいは単結晶薄膜に比べその粒径が極端に小さいた
めに、粒界ポテンシャルの大きな結晶粒界が多数存在
し、たとえば薄膜トランジスタへ応用し場合にはオン電
流の低下、あるいはオフリーク電流の増大を招くといっ
た問題を生じる。
【００２２】図１６に膜厚７５ｎｍのシリコン薄膜に波
長３０８ｎｍのエキシマレーザを照射した場合の、数値
計算から求めた最大冷却速度（Ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔ
ｅ，Ｋ／ｓｅｃ）、レーザ照射後の膜のＳＥＭ観察から
得られた結晶化−微結晶化の照射強度のしきい値を示
す。実験に用いたレーザの発光パルス波形は図１５のも
のである。３つの主ピークを呈し発光時間は約１２０ｎ
ｓｅｃ に及ぶ。このようなパルス波形は、上記公知
文献４で想定・記載されているパルス幅２１．４ｎ ｓ
ｅｃの矩形パルスに比べて５倍以上に達する発光時間を
有することから、単一パルス照射であっても上記公知文
献４中で述べられているような固化速度の低減といった
効果が期待できる。
長３０８ｎｍのエキシマレーザを照射した場合の、数値
計算から求めた最大冷却速度（Ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔ
ｅ，Ｋ／ｓｅｃ）、レーザ照射後の膜のＳＥＭ観察から
得られた結晶化−微結晶化の照射強度のしきい値を示
す。実験に用いたレーザの発光パルス波形は図１５のも
のである。３つの主ピークを呈し発光時間は約１２０ｎ
ｓｅｃ に及ぶ。このようなパルス波形は、上記公知
文献４で想定・記載されているパルス幅２１．４ｎ ｓ
ｅｃの矩形パルスに比べて５倍以上に達する発光時間を
有することから、単一パルス照射であっても上記公知文
献４中で述べられているような固化速度の低減といった
効果が期待できる。
【００２３】さて、このようなパルス波形を用いたレー
ザ再結晶化時の数値計算から求めたシリコンの温度−時
間曲線は図１７に示すようになる。図１７はシリコン膜
厚７５ｎｍ、基板にＳｉＯ２、ＸｅＣｌレーザ（波長３
０８ｎｍ）照射強度４５０ｍＪ／ｃｍ２の時のシリコン
薄膜の温度変化を示す。第２の発光ピークがほぼ終了す
る約６０ｎ ｓｅｃ 後に最高温度に達し冷却へと転じ
る（なお、本数値計算では溶融・凝固点として非晶質シ
リコンの値を用いており、凝固点付近の振る舞いは現実
のものとは異なる。特に結晶化膜が得られる場合は、結
晶シリコンの凝固点で結晶化が完了する）。いったん大
きな傾きを持って冷却が開始されるが、第３のピークが
存在する１００ｎ ｓｅｃ 程度の傾きは非常に小さく
なることがわかる。完全に発光が終了する１２０ｎ ｓ
ｅｃ 以降では、再び急速な冷却過程を経て凝固する。
一般に、熱平衡過程を大きくはずれるような“急冷”を
経た液体からの固化過程の場合、結晶構造の形成に必要
な十分な凝固時間を得ることができず、アモルファス
（非晶質）固体が形成される。
ザ再結晶化時の数値計算から求めたシリコンの温度−時
間曲線は図１７に示すようになる。図１７はシリコン膜
厚７５ｎｍ、基板にＳｉＯ２、ＸｅＣｌレーザ（波長３
０８ｎｍ）照射強度４５０ｍＪ／ｃｍ２の時のシリコン
薄膜の温度変化を示す。第２の発光ピークがほぼ終了す
る約６０ｎ ｓｅｃ 後に最高温度に達し冷却へと転じ
る（なお、本数値計算では溶融・凝固点として非晶質シ
リコンの値を用いており、凝固点付近の振る舞いは現実
のものとは異なる。特に結晶化膜が得られる場合は、結
晶シリコンの凝固点で結晶化が完了する）。いったん大
きな傾きを持って冷却が開始されるが、第３のピークが
存在する１００ｎ ｓｅｃ 程度の傾きは非常に小さく
なることがわかる。完全に発光が終了する１２０ｎ ｓ
ｅｃ 以降では、再び急速な冷却過程を経て凝固する。
一般に、熱平衡過程を大きくはずれるような“急冷”を
経た液体からの固化過程の場合、結晶構造の形成に必要
な十分な凝固時間を得ることができず、アモルファス
（非晶質）固体が形成される。
【００２４】先の図１６は、図１７に示すようなシリコ
ンの温度−時間曲線を基に各照射強度に対し発光終了後
の最大冷却速度を見積もった結果を示したものである。
照射強度の増大とともに冷却速度が増加することがわか
る。一方、レーザ照射後のシリコン薄膜の構造を走査型
電子顕微鏡を用いて観察したところ、図１６に示すよう
に照射強度の増大とともにいったん粒径は増大するもの
の、４７０ｍＪ／ｃｍ２程度の設定照射強度条件におい
て、微結晶化が観測された。同様に照射パルス数を３パ
ルスにした場合、４７０ｍＪ／ｃｍ２程度の設定照射強
度条件においても、部分的に微結晶化領域が残るものの
１パルスの時とは異なり粒径の飛躍的な増大が観測され
た（図１８；「各照射強度及び照射回数に対するレーザ
再結晶化シリコン薄膜の結晶形態」参照）。なお、実照
射強度は、エキシマレーザの特に最初の数パルスにおい
て、設定値に比べ５〜１０％程度高くなるため、微結晶
化が生じるしきい強度は５００ｍＪ／ｃｍ２程度と見積
もることができる。以上のような結果から、図１６の５
００ｍＪ／ｃｍ２条件から冷却速度を見積もることによ
り、微結晶化は約１．６×１０１０℃／ｓｅｃ以上の冷
却速度条件で生じることがわかった。被照射膜がａ−Ｓ
ｉの場合、約５００ｍＪ／ｃｍ２以上の照射強度で微結
晶化が、同様に、被照射膜がｐｏｌｙ−Ｓｉの場合にこ
の冷却速度を当てはめると、ａ−Ｓｉに比べ約３０ｍＪ
／ｃｍ２大きい照射強度が示唆される。したがって、冷
却速度を１．６×１０１０℃／ｓｅｃ以下に制御するこ
とによって、微結晶化、アモルファス化を防ぐことがで
き、良好な結晶成長過程を得ることが可能になる。
ンの温度−時間曲線を基に各照射強度に対し発光終了後
の最大冷却速度を見積もった結果を示したものである。
照射強度の増大とともに冷却速度が増加することがわか
る。一方、レーザ照射後のシリコン薄膜の構造を走査型
電子顕微鏡を用いて観察したところ、図１６に示すよう
に照射強度の増大とともにいったん粒径は増大するもの
の、４７０ｍＪ／ｃｍ２程度の設定照射強度条件におい
て、微結晶化が観測された。同様に照射パルス数を３パ
ルスにした場合、４７０ｍＪ／ｃｍ２程度の設定照射強
度条件においても、部分的に微結晶化領域が残るものの
１パルスの時とは異なり粒径の飛躍的な増大が観測され
た（図１８；「各照射強度及び照射回数に対するレーザ
再結晶化シリコン薄膜の結晶形態」参照）。なお、実照
射強度は、エキシマレーザの特に最初の数パルスにおい
て、設定値に比べ５〜１０％程度高くなるため、微結晶
化が生じるしきい強度は５００ｍＪ／ｃｍ２程度と見積
もることができる。以上のような結果から、図１６の５
００ｍＪ／ｃｍ２条件から冷却速度を見積もることによ
り、微結晶化は約１．６×１０１０℃／ｓｅｃ以上の冷
却速度条件で生じることがわかった。被照射膜がａ−Ｓ
ｉの場合、約５００ｍＪ／ｃｍ２以上の照射強度で微結
晶化が、同様に、被照射膜がｐｏｌｙ−Ｓｉの場合にこ
の冷却速度を当てはめると、ａ−Ｓｉに比べ約３０ｍＪ
／ｃｍ２大きい照射強度が示唆される。したがって、冷
却速度を１．６×１０１０℃／ｓｅｃ以下に制御するこ
とによって、微結晶化、アモルファス化を防ぐことがで
き、良好な結晶成長過程を得ることが可能になる。
【００２５】次に、第２のレーザ光を第１のレーザ光に
遅延して導入した場合について述べる。すでに述べたよ
うに、発光後期のレーザ光が冷却速度の増大を緩和する
とともに、発光終了後の冷却速度が結晶化を支配する。
すなわち、最終的に投入されたエネルギーによりそれ以
前の冷却過程は初期化されると考えられる。更に付加的
なエネルギーを投入することによって、それ以前の固化
過程において急冷による非晶質化、微結晶化が生じてい
ても、エネルギーは保存されている（ナノ秒オーダと短
時間のため、基板への熱伝導、雰囲気への放射は小さい
と考えられる。もちろん十分な熱の放出が可能な時間は
考慮しない）ため一旦初期化され、再度固化過程を繰り
返すものと考えられる。したがって再度投入されたエネ
ルギーによる２次加熱終了後の冷却速度に注目すること
によって、良好な結晶成長が期待できる。図１９の最大
冷却速度と凝固点近傍の冷却速度を示す図に示すよう
に、遅延時間を制御することによって冷却速度を所望の
値にコントロールする。
遅延して導入した場合について述べる。すでに述べたよ
うに、発光後期のレーザ光が冷却速度の増大を緩和する
とともに、発光終了後の冷却速度が結晶化を支配する。
すなわち、最終的に投入されたエネルギーによりそれ以
前の冷却過程は初期化されると考えられる。更に付加的
なエネルギーを投入することによって、それ以前の固化
過程において急冷による非晶質化、微結晶化が生じてい
ても、エネルギーは保存されている（ナノ秒オーダと短
時間のため、基板への熱伝導、雰囲気への放射は小さい
と考えられる。もちろん十分な熱の放出が可能な時間は
考慮しない）ため一旦初期化され、再度固化過程を繰り
返すものと考えられる。したがって再度投入されたエネ
ルギーによる２次加熱終了後の冷却速度に注目すること
によって、良好な結晶成長が期待できる。図１９の最大
冷却速度と凝固点近傍の冷却速度を示す図に示すよう
に、遅延時間を制御することによって冷却速度を所望の
値にコントロールする。
【００２６】一方で、被レーザ照射材料であるａ−Ｓｉ
薄膜の形成工程、レーザ照射工程、プラズマ水素化工
程、ゲート絶縁膜の形成工程を順次あるいは順を変え
て、大気暴露することなく行う技術が、以下に列記する
各特許公報に開示されている。 ・特開平５−１８２９２３号公報；非晶質半導体薄膜を
加熱処理した後、レーザを照射する工程を大気暴露する
ことなく行う。 ・特開平７−９９３２１号公報；レーザ結晶化多結晶シ
リコン薄膜を有する基板を大気暴露することなくプラズ
マ水素化、ゲート絶縁膜の形成工程に基板搬送する。 ・特開平９−７９１１号公報；レーザ結晶化多結晶シリ
コン薄膜を有する基板を大気暴露することなくゲート絶
縁膜の形成工程に基板搬送する。 ・特開平９−１７７２９号公報；レーザ結晶化多結晶シ
リコン薄膜を有する基板を大気暴露することなくゲート
絶縁膜の形成工程に基板搬送し多結晶シリコン表面への
不純物の付着を防ぐ。 ・特開平９−１４８２４６号公報；非晶質シリコン薄膜
の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶縁膜の形成を
大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１０−１１６９８９号公報；非晶質シリコン薄
膜の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶緑膜の形成
を大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１０−１４９９８４号公報；非晶質シリコン薄
膜の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶縁膜の形成
を大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１１−１７１８５号公報；非晶質シリコン薄膜
の形成、レーザ結晶化、ゲート絶縁膜の形成、ゲート電
極の形成を大気暴露することなく連続して行う。これら
の各公報に示されている思想、技術は、レーザ結晶化に
よって形成されたシリコン表面が非常に活性であるため
大気中に曝すことにより不純物が付着しやすくなり、結
果として形成されるＴＦＴの特性を劣化させる、あるい
はその特性にばらつきを生じさせるという問題を解決す
るために創案されたものである。
薄膜の形成工程、レーザ照射工程、プラズマ水素化工
程、ゲート絶縁膜の形成工程を順次あるいは順を変え
て、大気暴露することなく行う技術が、以下に列記する
各特許公報に開示されている。 ・特開平５−１８２９２３号公報；非晶質半導体薄膜を
加熱処理した後、レーザを照射する工程を大気暴露する
ことなく行う。 ・特開平７−９９３２１号公報；レーザ結晶化多結晶シ
リコン薄膜を有する基板を大気暴露することなくプラズ
マ水素化、ゲート絶縁膜の形成工程に基板搬送する。 ・特開平９−７９１１号公報；レーザ結晶化多結晶シリ
コン薄膜を有する基板を大気暴露することなくゲート絶
縁膜の形成工程に基板搬送する。 ・特開平９−１７７２９号公報；レーザ結晶化多結晶シ
リコン薄膜を有する基板を大気暴露することなくゲート
絶縁膜の形成工程に基板搬送し多結晶シリコン表面への
不純物の付着を防ぐ。 ・特開平９−１４８２４６号公報；非晶質シリコン薄膜
の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶縁膜の形成を
大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１０−１１６９８９号公報；非晶質シリコン薄
膜の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶緑膜の形成
を大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１０−１４９９８４号公報；非晶質シリコン薄
膜の形成、レーザ結晶化、水素化、ゲート絶縁膜の形成
を大気暴露することなく連続して行う。 ・特開平１１−１７１８５号公報；非晶質シリコン薄膜
の形成、レーザ結晶化、ゲート絶縁膜の形成、ゲート電
極の形成を大気暴露することなく連続して行う。これら
の各公報に示されている思想、技術は、レーザ結晶化に
よって形成されたシリコン表面が非常に活性であるため
大気中に曝すことにより不純物が付着しやすくなり、結
果として形成されるＴＦＴの特性を劣化させる、あるい
はその特性にばらつきを生じさせるという問題を解決す
るために創案されたものである。
【００２７】上述技術評価のため、出願人らはエキシマ
レーザ結晶化技術と酸化シリコン膜形成技術を同一装置
（大気に曝さず別の装置に基板を搬送することを含む）
で行い、いったん大気に曝した場合との製造物の性能比
較を行った。その結果、ゴミ、パーティクルの付着防止
効果による製品の歩留まり率の向上には大きな効果が確
認されたが、一方でこの効果の程度についてはクリーン
ルーム環境のクリーン度を高めることに依ってある程度
同等の効果が得られることが確認された。
レーザ結晶化技術と酸化シリコン膜形成技術を同一装置
（大気に曝さず別の装置に基板を搬送することを含む）
で行い、いったん大気に曝した場合との製造物の性能比
較を行った。その結果、ゴミ、パーティクルの付着防止
効果による製品の歩留まり率の向上には大きな効果が確
認されたが、一方でこの効果の程度についてはクリーン
ルーム環境のクリーン度を高めることに依ってある程度
同等の効果が得られることが確認された。
【００２８】歩留まり率の向上には、成膜装置よりも同
一装置内に基板の洗浄機構を組み込んだものが最も効果
が大きい。例えばａ−Ｓｉの形成工程の形成条件によっ
ては成膜中に基板上にパーティタルが付着し、いったん
大気中に解放して洗浄工程を必要とするものもあった。
一方で、薄膜トランジスタの性能に着目すると、上記製
造プロセスの違いは顕著な差異をもたらさなかった。こ
の理由は以下のように考察できる。
一装置内に基板の洗浄機構を組み込んだものが最も効果
が大きい。例えばａ−Ｓｉの形成工程の形成条件によっ
ては成膜中に基板上にパーティタルが付着し、いったん
大気中に解放して洗浄工程を必要とするものもあった。
一方で、薄膜トランジスタの性能に着目すると、上記製
造プロセスの違いは顕著な差異をもたらさなかった。こ
の理由は以下のように考察できる。
【００２９】本出願人らは、例えば、文献；Ｋ．Ｙｕｄ
ａ ｅｔ ａｌ．”Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓ
ｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅｇａｔｅ−ｏｘｉｄｅｓ ｆｏｒ ｐｏｌｙ−
Ｓｉ ＴＦＴｓ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ０２
／ＳｉＨ４ ｒａｔｉｏｓ”，Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｐｅｒｓ １９９７ ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎａｃｔｉ
ｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ
ｄｉｓｐｌａｙｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １１−１２，
１９９７，Ｋｏｇａｋｕｉｎ Ｕｎｉｖ．，Ｔｏｋｙ
ｏ，Ｊａｐａｎ−，８７（公知文献５）、において、３
００〜３５０℃程度の温度でプラズマを用いて形成され
るシリコン酸化膜や６００℃程度の熱処理を経て形成さ
れるシリコン酸化膜の固定酸化膜電荷密度（１０１１〜
１０１２ｃｍ−２）や、シリコン基板との間の界面準位
密度（ 〜６×１０１０ｃｍ−２ｅＶ−２）を開示して
いる。この場合、上記シリコン基板は一般にＲＣＡ洗浄
と呼ばれる硫酸／過酸化水素水、塩酸／過酸化水素水／
水、アンモニア／過酸化水素水／水、フッ酸／水等の酸
性（必要に応じて加熱）洗浄液をもちいて洗浄、水洗
後、成膜装置内に導入される。したがって、上記界面準
位密度値は、単結晶シリコン基板ではあるものの、清浄
界面形成（洗浄）後いったん大気に曝され、成膜工程に
移った試料から得たものである。
ａ ｅｔ ａｌ．”Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓ
ｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅｇａｔｅ−ｏｘｉｄｅｓ ｆｏｒ ｐｏｌｙ−
Ｓｉ ＴＦＴｓ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ０２
／ＳｉＨ４ ｒａｔｉｏｓ”，Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｐｅｒｓ １９９７ ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎａｃｔｉ
ｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ
ｄｉｓｐｌａｙｓ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １１−１２，
１９９７，Ｋｏｇａｋｕｉｎ Ｕｎｉｖ．，Ｔｏｋｙ
ｏ，Ｊａｐａｎ−，８７（公知文献５）、において、３
００〜３５０℃程度の温度でプラズマを用いて形成され
るシリコン酸化膜や６００℃程度の熱処理を経て形成さ
れるシリコン酸化膜の固定酸化膜電荷密度（１０１１〜
１０１２ｃｍ−２）や、シリコン基板との間の界面準位
密度（ 〜６×１０１０ｃｍ−２ｅＶ−２）を開示して
いる。この場合、上記シリコン基板は一般にＲＣＡ洗浄
と呼ばれる硫酸／過酸化水素水、塩酸／過酸化水素水／
水、アンモニア／過酸化水素水／水、フッ酸／水等の酸
性（必要に応じて加熱）洗浄液をもちいて洗浄、水洗
後、成膜装置内に導入される。したがって、上記界面準
位密度値は、単結晶シリコン基板ではあるものの、清浄
界面形成（洗浄）後いったん大気に曝され、成膜工程に
移った試料から得たものである。
【００３０】ここで一方のレーザ結晶化シリコン膜のト
ラップ準位密度に注目する。本出願人らは、例えば、文
献；Ｈ．Ｔａｎａｂｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｅｘｃｉｍｅ
ｒ ｌａｓｅｒ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｆｉｌｍ
ｓ”，ＮＥＣ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔ誌，ｖｏｌ．３５，（１９９４），２５４
（公知文献６）、において、レーザ結晶化シリコン膜を
有する薄膜トランジスタから、結晶化シリコン膜中のト
ラップ準位密度（１０１２〜１０１３ｃｍ−２）を開示
している。しかもこれらのトランジスタが示す電界効果
移動度は、４０〜１４０ｃｍ２／Ｖｓｅｃと良好な特性
を示している。
ラップ準位密度に注目する。本出願人らは、例えば、文
献；Ｈ．Ｔａｎａｂｅ ｅｔ ａｌ．，”Ｅｘｃｉｍｅ
ｒ ｌａｓｅｒ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｆｉｌｍ
ｓ”，ＮＥＣ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎｔ誌，ｖｏｌ．３５，（１９９４），２５４
（公知文献６）、において、レーザ結晶化シリコン膜を
有する薄膜トランジスタから、結晶化シリコン膜中のト
ラップ準位密度（１０１２〜１０１３ｃｍ−２）を開示
している。しかもこれらのトランジスタが示す電界効果
移動度は、４０〜１４０ｃｍ２／Ｖｓｅｃと良好な特性
を示している。
【００３１】ところで、上記シリコン膜中のトラップ準
位密度と、界面準位密度（あるいは固定酸化膜電荷密
度）を比較すると明らかにトラップ準位密度の値のほう
が大きい。すなわち、同一装置内で大気の曝すことなく
シリコン膜／ゲート絶縁膜を形成した試料において、そ
の清浄性の効果を得るためには、シリコン膜の性能（ト
ラップ準位密度）が十分ではないという問題があること
が判明した。
位密度と、界面準位密度（あるいは固定酸化膜電荷密
度）を比較すると明らかにトラップ準位密度の値のほう
が大きい。すなわち、同一装置内で大気の曝すことなく
シリコン膜／ゲート絶縁膜を形成した試料において、そ
の清浄性の効果を得るためには、シリコン膜の性能（ト
ラップ準位密度）が十分ではないという問題があること
が判明した。
【００３２】本発明に係る分野に関連するものとして、
プラズマダメージを低減し良質なゲート絶縁膜を形成す
る手段としてリモートプラズマＣＶＤ（化学的気相成
長）法が提案されている。例えば、特開平５−２１３９
３号公報には、プラズマ発生室と基板処理室を分離する
構成が開示されている。このような構成をとることによ
り、上述のような低固定酸化膜電荷密度（１０１１〜１
０１２ｃｍ−２）や、低界面準位密度（ 〜６×１０
１０ｃｍ−２ｅＶ−２）が実現できると推察できるが、
この効果は前述したように予め形成されるシリコン膜の
性能により制限されてしまうという問題があった。
プラズマダメージを低減し良質なゲート絶縁膜を形成す
る手段としてリモートプラズマＣＶＤ（化学的気相成
長）法が提案されている。例えば、特開平５−２１３９
３号公報には、プラズマ発生室と基板処理室を分離する
構成が開示されている。このような構成をとることによ
り、上述のような低固定酸化膜電荷密度（１０１１〜１
０１２ｃｍ−２）や、低界面準位密度（ 〜６×１０
１０ｃｍ−２ｅＶ−２）が実現できると推察できるが、
この効果は前述したように予め形成されるシリコン膜の
性能により制限されてしまうという問題があった。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これまでに
詳細に述べてきた諸問題を克服すべくなされたもので、
トラップ準位密度の小さいシリコン薄膜を光照射によっ
て形成する技術を提供すると共に、大面積基板上に再現
性よくその技術を応用するための技術を提供することを
目的とする。また、それらの良質なシリコン膜上に良質
なゲート絶縁膜を形成することにより、良好な半導体−
絶縁膜界面すなわち優れた特性を有する電界効果型トラ
ンジスタを提供するためのものである。
詳細に述べてきた諸問題を克服すべくなされたもので、
トラップ準位密度の小さいシリコン薄膜を光照射によっ
て形成する技術を提供すると共に、大面積基板上に再現
性よくその技術を応用するための技術を提供することを
目的とする。また、それらの良質なシリコン膜上に良質
なゲート絶縁膜を形成することにより、良好な半導体−
絶縁膜界面すなわち優れた特性を有する電界効果型トラ
ンジスタを提供するためのものである。
【００３４】
【課題を解決するための手段】本発明では半導体薄膜
を、基板上に形成され、光照射による改質を経た領域と
光照射を経ない領域とが混在する半導体薄膜と、この半
導体薄膜の表面に該半導体薄膜とは組成の異なる薄膜を
積層して積層膜を形成した構成とする。
を、基板上に形成され、光照射による改質を経た領域と
光照射を経ない領域とが混在する半導体薄膜と、この半
導体薄膜の表面に該半導体薄膜とは組成の異なる薄膜を
積層して積層膜を形成した構成とする。
【００３５】また、前記積層膜の一部が基板上から除去
された構成とする。
された構成とする。
【００３６】更には、前記光照射による改質を経た領域
と前記光照射を経ない領域との光学的な色を異ならせた
構成にする。
と前記光照射を経ない領域との光学的な色を異ならせた
構成にする。
【００３７】また、前記基板上に所定のアライメントマ
ークを具備し、このアライメントマークを基準に決定し
た領域を光照射により改質した構成とする。
ークを具備し、このアライメントマークを基準に決定し
た領域を光照射により改質した構成とする。
【００３８】上記構成では、予め設けられたアライメン
トマークを基準に露光領域を決定することによって、所
望の場所に所望の露光条件で露光改質されたシリコン薄
膜を形成することができるため、例えばトランジスタの
チャネル領域のみを露光改質することができる。すなわ
ち改質した領域に対応して、ソース・ドレイン、チャネ
ル領域を順次次の工程でパターン形成することができ
る。
トマークを基準に露光領域を決定することによって、所
望の場所に所望の露光条件で露光改質されたシリコン薄
膜を形成することができるため、例えばトランジスタの
チャネル領域のみを露光改質することができる。すなわ
ち改質した領域に対応して、ソース・ドレイン、チャネ
ル領域を順次次の工程でパターン形成することができ
る。
【００３９】また、本発明方法では、光の照射工程を有
する半導体薄膜の形成方法において、光が光マスク上に
形成したパターンを半導体薄膜上に投影露光して、半導
体薄膜上の所定の領域を改質する工程と、上記半導体薄
膜上に絶縁膜を連続的に形成する工程とを含むようにす
る。
する半導体薄膜の形成方法において、光が光マスク上に
形成したパターンを半導体薄膜上に投影露光して、半導
体薄膜上の所定の領域を改質する工程と、上記半導体薄
膜上に絶縁膜を連続的に形成する工程とを含むようにす
る。
【００４０】このようにすることによって、高性能、多
機能半導体形成装置の提供、低コスト、高再現性薄膜ト
ランジスタ製造プロセスの提供、及び高性能薄膜トラン
ジスタの提供がそれぞれ可能になる。具体的には、１）
薬液による洗浄工程削減が可能な安定性の高い半導体薄
膜プロセスの提供、２）同一装置において多工程を処理
可能な多機能型装置を提供することによって、トータル
の工場設置面積を小さくできる（省スペース半導体プロ
セス）、３）シリコン清浄表面（界面）を薬液を用いる
ことなく維持可能な低コスト、高性能薄膜トランジスタ
の製造、がそれぞれ可能になる。
機能半導体形成装置の提供、低コスト、高再現性薄膜ト
ランジスタ製造プロセスの提供、及び高性能薄膜トラン
ジスタの提供がそれぞれ可能になる。具体的には、１）
薬液による洗浄工程削減が可能な安定性の高い半導体薄
膜プロセスの提供、２）同一装置において多工程を処理
可能な多機能型装置を提供することによって、トータル
の工場設置面積を小さくできる（省スペース半導体プロ
セス）、３）シリコン清浄表面（界面）を薬液を用いる
ことなく維持可能な低コスト、高性能薄膜トランジスタ
の製造、がそれぞれ可能になる。
【００４１】また、上記方法において特に前記光照射に
よる改質を経た領域と光学的な色が異なる光照射を経な
い領域との色差を用いてアライメントマークを形成す
る。
よる改質を経た領域と光学的な色が異なる光照射を経な
い領域との色差を用いてアライメントマークを形成す
る。
【００４２】このようにすることによって、レーザ照射
によって基板上の所定の領域が改質された半導体薄膜を
基準に、その後の薄膜トランジスタ製造工程でのデバイ
ス素子形成領域の指定が可能になる。このとき半導体薄
膜及び絶縁膜以外のアライメントマーク形成用の異種材
料が存在しないために、清浄な半導体−絶縁膜界面の形
成が容易にできる。
によって基板上の所定の領域が改質された半導体薄膜を
基準に、その後の薄膜トランジスタ製造工程でのデバイ
ス素子形成領域の指定が可能になる。このとき半導体薄
膜及び絶縁膜以外のアライメントマーク形成用の異種材
料が存在しないために、清浄な半導体−絶縁膜界面の形
成が容易にできる。
【００４３】更には、前記アライメントマークを基準
に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程、並び
に上記半導体薄膜の上記積層膜の一部を基板上から除去
する工程に際しての位置決めを行うようにする。また、
フォトリソグラフィ工程後に、前記半導体薄膜とこの半
導体薄膜上に連続的に形成された前記絶縁膜との一部
を、基板上から除去する。
に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程、並び
に上記半導体薄膜の上記積層膜の一部を基板上から除去
する工程に際しての位置決めを行うようにする。また、
フォトリソグラフィ工程後に、前記半導体薄膜とこの半
導体薄膜上に連続的に形成された前記絶縁膜との一部
を、基板上から除去する。
【００４４】
【発明の実施の形態】第１図は本願発明の実施の形態を
表した例で縮小投影光学系を有した露光装置の主要部の
概略配置を示している。第１のエキシマレーザ（ＥＬ
１）及び第２のエキシマレーザ（ＥＬ２）から供給され
るパルスＵＶ光は、ミラー類（ｏｐｔ３，ｏｐｔ
３’）、レンズ類（ｏｐｔ４）を介してホモジナイザ
（ｏｐｔ２０’）に導かれる。ここでビームの強度プロ
ファイルが光学マスク（ｏｐｔ２１）で所望の均一度、
例えば面内分布±５％、になるように整形する。エキシ
マレーザから供給されるオリジナルなビームはその強度
プロファイルや総エネルギー量が、パルス間毎に変化す
る場合があるため、光学マスク上での強度が、空間的分
布、パルス間ばらつきについて、より均一化されるため
の機構が設けられることが望ましい。ホモジナイザとし
ては、フライアイレンズやシリンドリカルレンズを用い
たものが一般的に用いられる。
表した例で縮小投影光学系を有した露光装置の主要部の
概略配置を示している。第１のエキシマレーザ（ＥＬ
１）及び第２のエキシマレーザ（ＥＬ２）から供給され
るパルスＵＶ光は、ミラー類（ｏｐｔ３，ｏｐｔ
３’）、レンズ類（ｏｐｔ４）を介してホモジナイザ
（ｏｐｔ２０’）に導かれる。ここでビームの強度プロ
ファイルが光学マスク（ｏｐｔ２１）で所望の均一度、
例えば面内分布±５％、になるように整形する。エキシ
マレーザから供給されるオリジナルなビームはその強度
プロファイルや総エネルギー量が、パルス間毎に変化す
る場合があるため、光学マスク上での強度が、空間的分
布、パルス間ばらつきについて、より均一化されるため
の機構が設けられることが望ましい。ホモジナイザとし
ては、フライアイレンズやシリンドリカルレンズを用い
たものが一般的に用いられる。
【００４５】上記光学マスクによって形成された光パタ
ーンは縮小投影露光装置（ｏｐｔ２３’）、レーザ導入
窓（Ｗ０）を介して、真空チャンバ（Ｃ０）内に設置さ
れた基板（ｓｕｂ０）に照射される。上記基板は、基板
ステージ（Ｓ０）上に載置されており、基板ステージの
操作によって所望の領域、例えばパターン転写領域（ｅ
ｘ０）、に光パターンを露光することができる。
ーンは縮小投影露光装置（ｏｐｔ２３’）、レーザ導入
窓（Ｗ０）を介して、真空チャンバ（Ｃ０）内に設置さ
れた基板（ｓｕｂ０）に照射される。上記基板は、基板
ステージ（Ｓ０）上に載置されており、基板ステージの
操作によって所望の領域、例えばパターン転写領域（ｅ
ｘ０）、に光パターンを露光することができる。
【００４６】図１では縮小投影光学系の例を示したが、
条件が合致するならば等倍、拡大投影を行ってもかまわ
ない。基板ステージの移動（図内Ｘ−Ｙ方向）によって
基板（ｓｕｂ０）上の任意の領域にレーザビーム光の照
射が行われる。また、上記光学マスク（ｏｐｔ２１）は
マスクステージ（図示せず）上に設置されており、露光
可能領域内であれば、上記光学マスクを移動することに
より基板上に照射されるビームを操作することも可能で
ある。
条件が合致するならば等倍、拡大投影を行ってもかまわ
ない。基板ステージの移動（図内Ｘ−Ｙ方向）によって
基板（ｓｕｂ０）上の任意の領域にレーザビーム光の照
射が行われる。また、上記光学マスク（ｏｐｔ２１）は
マスクステージ（図示せず）上に設置されており、露光
可能領域内であれば、上記光学マスクを移動することに
より基板上に照射されるビームを操作することも可能で
ある。
【００４７】次に所望の光パターンを所望の条件で基板
上に照射するために必要な機構について例示する。光軸
の調整には微妙な調整が必要となるため再度の調整を避
けて、いったん調整を終えた光軸については固定して基
板の位置を調整する方法を示す。光軸に対する基板照射
面の位置は、焦点（Ｚ）方向位置及び光軸に対する垂直
度を補正する必要がある。したがって、図中に示した
（θｘｙ）傾き補正方向、（θｘｚ）傾き補正方向、
（θｙｚ）傾き補正方向 、（Ｘ）露光領域移動方向
、（Ｙ）露光領域移動方向、（Ｚ）焦点合わせ方向の
うち、（θｘｙ）傾き補正方向、（θｘｚ）傾き補正方
向、（θｙｚ）傾き補正方向の調整によって光軸に対す
る垂直度を補正する。また、（ｚ）焦点合わせ方向を調
整することにより光学系の焦点深度にあった位置に基板
照射面が配置されるように制御がなされる。
上に照射するために必要な機構について例示する。光軸
の調整には微妙な調整が必要となるため再度の調整を避
けて、いったん調整を終えた光軸については固定して基
板の位置を調整する方法を示す。光軸に対する基板照射
面の位置は、焦点（Ｚ）方向位置及び光軸に対する垂直
度を補正する必要がある。したがって、図中に示した
（θｘｙ）傾き補正方向、（θｘｚ）傾き補正方向、
（θｙｚ）傾き補正方向 、（Ｘ）露光領域移動方向
、（Ｙ）露光領域移動方向、（Ｚ）焦点合わせ方向の
うち、（θｘｙ）傾き補正方向、（θｘｚ）傾き補正方
向、（θｙｚ）傾き補正方向の調整によって光軸に対す
る垂直度を補正する。また、（ｚ）焦点合わせ方向を調
整することにより光学系の焦点深度にあった位置に基板
照射面が配置されるように制御がなされる。
【００４８】図２は上記の被調整部品や基板のアライメ
ント機構を説明する側面図である。露光軸（Ｌ０）に対
し、光学マスク（ｏｐｔ２１）、縮小投影露光装置（ｏ
ｐｔ２３’）、レーザ導入窓（Ｗ０）が軸を平行にして
図のように順に配置される。真空チャンバ（Ｃ０）内に
配置された基板（ｓｕｂ０）は、基板吸着機構付きヒー
タ（Ｈ０）、基板ＸＹＺ−θｘｙ，θｘｚθｐｙｚステ
ージ（Ｓ０’）上に配置される。真空チャンバを用いて
いるが実際の光照射は真空排気後に置換・充填された不
活性ガス、水素、酸素、あるいは窒素等の雰囲気中で行
われることが望ましく、雰囲気圧も大気圧前後の圧力で
あってもよい。
ント機構を説明する側面図である。露光軸（Ｌ０）に対
し、光学マスク（ｏｐｔ２１）、縮小投影露光装置（ｏ
ｐｔ２３’）、レーザ導入窓（Ｗ０）が軸を平行にして
図のように順に配置される。真空チャンバ（Ｃ０）内に
配置された基板（ｓｕｂ０）は、基板吸着機構付きヒー
タ（Ｈ０）、基板ＸＹＺ−θｘｙ，θｘｚθｐｙｚステ
ージ（Ｓ０’）上に配置される。真空チャンバを用いて
いるが実際の光照射は真空排気後に置換・充填された不
活性ガス、水素、酸素、あるいは窒素等の雰囲気中で行
われることが望ましく、雰囲気圧も大気圧前後の圧力で
あってもよい。
【００４９】基板吸着機構付きヒータを用いることによ
って光照射時に、室温〜４００℃程度の範囲の基板加熱
条件に設定することができる。上記のように雰囲気圧を
大気圧力程度にすることによって、真空チャック機能に
よる基板の吸着が可能でため、チャンバ内での基板ステ
ージの移動等があってもずれを防止でき、また、投入さ
れた基板に多少のそり、たわみがあっても基板ステージ
に確実に固定することができる。さらに加熱に起因する
基板のそり、たわみによる焦点深度ずれを最小限に抑え
ることができている。
って光照射時に、室温〜４００℃程度の範囲の基板加熱
条件に設定することができる。上記のように雰囲気圧を
大気圧力程度にすることによって、真空チャック機能に
よる基板の吸着が可能でため、チャンバ内での基板ステ
ージの移動等があってもずれを防止でき、また、投入さ
れた基板に多少のそり、たわみがあっても基板ステージ
に確実に固定することができる。さらに加熱に起因する
基板のそり、たわみによる焦点深度ずれを最小限に抑え
ることができている。
【００５０】図中、レーザ干渉計（ｉ１，ｉ２）は、測
長用窓（Ｗ−ｉ）、測長用ミラー（ｏｐｔ−ｉ）を介し
て基板のアライメント及び基板のＺ方向位置の精密測定
を行う。アライメントには、基板上に付されたアライメ
ントマークをオフアクシス顕微鏡（ｍ０）、顕微鏡用光
源（Ｌｍ）、顕微鏡用素子（ｏｐｔ−ｍ）を用いて計測
し、レーザ干渉計からの基板位置情報を用いて所望の露
光位置を計測できる。
長用窓（Ｗ−ｉ）、測長用ミラー（ｏｐｔ−ｉ）を介し
て基板のアライメント及び基板のＺ方向位置の精密測定
を行う。アライメントには、基板上に付されたアライメ
ントマークをオフアクシス顕微鏡（ｍ０）、顕微鏡用光
源（Ｌｍ）、顕微鏡用素子（ｏｐｔ−ｍ）を用いて計測
し、レーザ干渉計からの基板位置情報を用いて所望の露
光位置を計測できる。
【００５１】図２は『オフアクシス法』を例示している
が、この他、『Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ方
式』や『Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｍａｓｋ（Ｒｅｔｉ
ｃｌｅ）方式』を応用することも可能である。また、複
数の計測地点から線形座標を最小２乗法を用いて決定す
ることにより、計測時に生じる測定誤差を平均化する手
法をとることもできる。
が、この他、『Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ方
式』や『Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｍａｓｋ（Ｒｅｔｉ
ｃｌｅ）方式』を応用することも可能である。また、複
数の計測地点から線形座標を最小２乗法を用いて決定す
ることにより、計測時に生じる測定誤差を平均化する手
法をとることもできる。
【００５２】図３（ａ）〜（ｃ）はマスクパターンとア
ライメントマークの関係について示す説明図である。マ
スクは第１マスク（非露光部；ｍａｓｋ１）と第２マス
ク（露光部；ｍａｓｋ２）とから構成される。例えばエ
キシマレーザを光源にする場合、紫外光が透過する石英
基板上にアルミニウム、クロム、タングステンなどの金
属や、誘電体多層膜といった紫外光を吸収、反射する膜
を形成し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用い
て所定のパターンを形成する。マスク上の所望の透過パ
ターン（図３（ａ）においては白色部で示される）に応
じて、シリコン薄膜が露光され図３（ｂ）に示されるよ
うに非露光Ｓｉ（Ｓｉ１）内に露光Ｓｉ部（Ｓｉ２）が
形成される。すなわち、光照射による改質を経た領域と
光照射を経ない領域とが連続して一体となって混在する
シリコン薄膜が得られる。このとき、必要に応じてマス
ク上マーク（ｍａｒｋ１）が基板上マーク（ｍａｒｋ
２）に一致するようにアライメント調整した後に露光す
ることによって、シリコン薄膜上の予め設計された部分
（位置）を露光することが可能となる。
ライメントマークの関係について示す説明図である。マ
スクは第１マスク（非露光部；ｍａｓｋ１）と第２マス
ク（露光部；ｍａｓｋ２）とから構成される。例えばエ
キシマレーザを光源にする場合、紫外光が透過する石英
基板上にアルミニウム、クロム、タングステンなどの金
属や、誘電体多層膜といった紫外光を吸収、反射する膜
を形成し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用い
て所定のパターンを形成する。マスク上の所望の透過パ
ターン（図３（ａ）においては白色部で示される）に応
じて、シリコン薄膜が露光され図３（ｂ）に示されるよ
うに非露光Ｓｉ（Ｓｉ１）内に露光Ｓｉ部（Ｓｉ２）が
形成される。すなわち、光照射による改質を経た領域と
光照射を経ない領域とが連続して一体となって混在する
シリコン薄膜が得られる。このとき、必要に応じてマス
ク上マーク（ｍａｒｋ１）が基板上マーク（ｍａｒｋ
２）に一致するようにアライメント調整した後に露光す
ることによって、シリコン薄膜上の予め設計された部分
（位置）を露光することが可能となる。
【００５３】また、上記シリコン薄膜を用いた薄膜トラ
ンジスタ形成工程において、露光プロセスが位置決めを
必要とする第１工程（最初の工程）の場合（すなわちア
ライメントマークが予め形成されていない場合）、シリ
コン薄膜への露光工程時に露光形成マーク（ｍａｒｋ
３）を同時に露光することによって、ａ−Ｓｉと結晶Ｓ
ｉとの光学的差を利用したアライメントマークを形成す
ることができる。ａ−Ｓｉと結晶Ｓｉの色相差によって
実用上充分機能するアライメントマークが得られるので
ある。
ンジスタ形成工程において、露光プロセスが位置決めを
必要とする第１工程（最初の工程）の場合（すなわちア
ライメントマークが予め形成されていない場合）、シリ
コン薄膜への露光工程時に露光形成マーク（ｍａｒｋ
３）を同時に露光することによって、ａ−Ｓｉと結晶Ｓ
ｉとの光学的差を利用したアライメントマークを形成す
ることができる。ａ−Ｓｉと結晶Ｓｉの色相差によって
実用上充分機能するアライメントマークが得られるので
ある。
【００５４】このようにして得られたアライメントマー
クを基準に後工程におけるフォトリソグラフィ等を行う
ことによって、露光改質された所望の領域に、トランジ
スタや所望の機構、機能を正確に位置を一致させて順に
作り込むことができる。露光工程後にシリコン薄膜上に
Ｓｉ酸化膜を形成し、シリコン層の所望の領域がエッチ
ング除去された状態を図３（ｃ）に示す。Ｓｉ除去部
（Ｓｉ３）は積層されたシリコン膜とＳｉ酸化膜がエッ
チング除去された領域であり、非露光Ｓｉ部（Ｓｉ１）
と露光Ｓｉ部（Ｓｉ２）上にＳｉ酸化膜（Ｓｉ４，Ｓｉ
５）が積層された形状が示されている。このようにして
酸化膜で覆われたシリコン膜からなる島状構造を作り込
むことによって素子間分離された薄膜トランジスタのチ
ャネル／ソース・ドレイン領域や後工程のアライメント
に必要なマークを形成することができる。
クを基準に後工程におけるフォトリソグラフィ等を行う
ことによって、露光改質された所望の領域に、トランジ
スタや所望の機構、機能を正確に位置を一致させて順に
作り込むことができる。露光工程後にシリコン薄膜上に
Ｓｉ酸化膜を形成し、シリコン層の所望の領域がエッチ
ング除去された状態を図３（ｃ）に示す。Ｓｉ除去部
（Ｓｉ３）は積層されたシリコン膜とＳｉ酸化膜がエッ
チング除去された領域であり、非露光Ｓｉ部（Ｓｉ１）
と露光Ｓｉ部（Ｓｉ２）上にＳｉ酸化膜（Ｓｉ４，Ｓｉ
５）が積層された形状が示されている。このようにして
酸化膜で覆われたシリコン膜からなる島状構造を作り込
むことによって素子間分離された薄膜トランジスタのチ
ャネル／ソース・ドレイン領域や後工程のアライメント
に必要なマークを形成することができる。
【００５５】図４（ａ）（ｂ）に装置の主要動作のタイ
ミングチャートを示す。図４（ａ）の制御例１では基板
ステージの操作により所望の露光位置へと基板を移動さ
せる。次に焦点合わせやアライメント調整動作を行い精
密に露光位置を調整する。このときには、例えば０．１
μｍ〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度に
はいるように調整する。この位置調整動作が完了し次
第、基板への光照射が実行される。これらの一連の動作
を終了した時点で次の露光領域へ合わせて基板が移動
し、基板上の必要な箇所を全て照射する。全ての必要箇
所への照射が終了すると、基板が交換され次の処理基板
上で同様の一連の所定処理を行う。
ミングチャートを示す。図４（ａ）の制御例１では基板
ステージの操作により所望の露光位置へと基板を移動さ
せる。次に焦点合わせやアライメント調整動作を行い精
密に露光位置を調整する。このときには、例えば０．１
μｍ〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度に
はいるように調整する。この位置調整動作が完了し次
第、基板への光照射が実行される。これらの一連の動作
を終了した時点で次の露光領域へ合わせて基板が移動
し、基板上の必要な箇所を全て照射する。全ての必要箇
所への照射が終了すると、基板が交換され次の処理基板
上で同様の一連の所定処理を行う。
【００５６】図４（ｂ）に示す制御例２においては基板
ステージの動作により所望の露光位置に基板を移動させ
る。次に焦点合わせやアライメント動作を行い精密に露
光位置を調整する。このとき、例えば０．１μｍ〜１０
０μｍ程度といった、所望の設定誤差精度にはいるよう
に調整する。その動作が完了した時点で、マスクステー
ジの移動動作を開始させる（始動）。始動時の移動ステ
ップ量のばらつきを避けるために、基板への光照射はマ
スクステージ動作の開始よりもあとから開始される制御
を示したチャートである。もちろんステージの移動によ
りアライメント位置から離れた地点に露光されることに
なるから、その分のオフセット量は予め考慮する必要が
あることはいうまでもない。
ステージの動作により所望の露光位置に基板を移動させ
る。次に焦点合わせやアライメント動作を行い精密に露
光位置を調整する。このとき、例えば０．１μｍ〜１０
０μｍ程度といった、所望の設定誤差精度にはいるよう
に調整する。その動作が完了した時点で、マスクステー
ジの移動動作を開始させる（始動）。始動時の移動ステ
ップ量のばらつきを避けるために、基板への光照射はマ
スクステージ動作の開始よりもあとから開始される制御
を示したチャートである。もちろんステージの移動によ
りアライメント位置から離れた地点に露光されることに
なるから、その分のオフセット量は予め考慮する必要が
あることはいうまでもない。
【００５７】基板への光照射よりも早く光源の運転を開
始し、光源の出力強度の安定性が高まった時点で、シャ
ッタ等を開き基板への光照射を行うことも可能である。
特にエキシマレーザを光源に用い、発振期間と停止期間
とが繰り返されるような制御法をとった場合、初期の数
１０パルスは特に不安定なことが知られており、これら
の不安定なレーザパルスを照射したくない場合には、マ
スクステージの動作に合わせてビームを遮断する方式を
とることができる。これら一連の動作を終了した時点で
次の露光領域へ基板が移動し、基板上の必要な全箇所を
照射終了する。その後、基板が交換され第２の処理基板
上で同様な所定の一連の処理が繰り返される。
始し、光源の出力強度の安定性が高まった時点で、シャ
ッタ等を開き基板への光照射を行うことも可能である。
特にエキシマレーザを光源に用い、発振期間と停止期間
とが繰り返されるような制御法をとった場合、初期の数
１０パルスは特に不安定なことが知られており、これら
の不安定なレーザパルスを照射したくない場合には、マ
スクステージの動作に合わせてビームを遮断する方式を
とることができる。これら一連の動作を終了した時点で
次の露光領域へ基板が移動し、基板上の必要な全箇所を
照射終了する。その後、基板が交換され第２の処理基板
上で同様な所定の一連の処理が繰り返される。
【００５８】〔実験例〕膜厚７５ｎｍのａ−Ｓｉ薄膜に
対して２μｍ×５０μｍのビームを短軸方向に０．５μ
ｍピッチで走査した。一つの光源を用いてレーザ照射強
度は照射面で４７０ｍＪ／ｃｍ２としたところ、走査方
向に連続する単結晶シリコン薄膜が得られた。さらに、
第２光源を照射面で１５０ｍＪ／ｃｍ２となるように、
１００ｎｓｅｃ遅延させて照射した条件では１．０μｍ
の走査ピッチ条件でも走査方向に連続する単結晶シリコ
ン薄膜が得られた。上記結晶化シリコン膜中のトラップ
準位密度は１０１２ｃｍ−２より低い値を示した。
対して２μｍ×５０μｍのビームを短軸方向に０．５μ
ｍピッチで走査した。一つの光源を用いてレーザ照射強
度は照射面で４７０ｍＪ／ｃｍ２としたところ、走査方
向に連続する単結晶シリコン薄膜が得られた。さらに、
第２光源を照射面で１５０ｍＪ／ｃｍ２となるように、
１００ｎｓｅｃ遅延させて照射した条件では１．０μｍ
の走査ピッチ条件でも走査方向に連続する単結晶シリコ
ン薄膜が得られた。上記結晶化シリコン膜中のトラップ
準位密度は１０１２ｃｍ−２より低い値を示した。
【００５９】図５は、本発明の実施の形態をより具体的
に示す半導体薄膜形成装置の側面図である。プラズマＣ
ＶＤ室（Ｃ２）、レーザ照射室（Ｃ５）、基板搬送室
（Ｃ７）から構成され、ゲートバルブ（ＧＶ２，ＧＶ
５）を介して基板の搬送が装置外部の雰囲気に触れるこ
となく真空中、不活性ガス、窒素、水素、酸素等の雰囲
気かつ高真空、減圧、加圧状態で可能である。レーザ照
射室（Ｃ５）においては４００℃程度まで加熱可能な基
板ステージ（Ｓ５）上にチャック機構を用いて基板が設
置される。プラズマＣＶＤ室（Ｃ２）では、４００℃程
度まで加熱可能な基板ホルダー（Ｓ２）上に基板が設置
される。この例ではガラス基板（Ｓｕｂ０）上にシリコ
ン薄膜（Ｓｉ１）が形成された状態でレーザ照射室（Ｃ
５）に導入され、表面のシリコン薄膜がレーザ照射によ
り結晶性シリコン薄膜（Ｓｉ２）に改質され、プラズマ
ＣＶＤ室（Ｃ２）に搬送された状態を示している。
に示す半導体薄膜形成装置の側面図である。プラズマＣ
ＶＤ室（Ｃ２）、レーザ照射室（Ｃ５）、基板搬送室
（Ｃ７）から構成され、ゲートバルブ（ＧＶ２，ＧＶ
５）を介して基板の搬送が装置外部の雰囲気に触れるこ
となく真空中、不活性ガス、窒素、水素、酸素等の雰囲
気かつ高真空、減圧、加圧状態で可能である。レーザ照
射室（Ｃ５）においては４００℃程度まで加熱可能な基
板ステージ（Ｓ５）上にチャック機構を用いて基板が設
置される。プラズマＣＶＤ室（Ｃ２）では、４００℃程
度まで加熱可能な基板ホルダー（Ｓ２）上に基板が設置
される。この例ではガラス基板（Ｓｕｂ０）上にシリコ
ン薄膜（Ｓｉ１）が形成された状態でレーザ照射室（Ｃ
５）に導入され、表面のシリコン薄膜がレーザ照射によ
り結晶性シリコン薄膜（Ｓｉ２）に改質され、プラズマ
ＣＶＤ室（Ｃ２）に搬送された状態を示している。
【００６０】レーザ照射室に導入されるレーザ光は、エ
キシマレーザ１（ＥＬ１）、エキシマレーザ２（ＥＬ
２）から供給されるビームが第１のビームライン（Ｌ
１）、第２のビームライン（Ｌ２）を通り、レーザ合成
光学装置（ｏｐｔ１）、ミラー（ｏｐｔ１１）、透過ミ
ラー（ｏｐｔ１２）、レーザ照射光学装置（ｏｐｔ
２）、ホモジナイザ（ｏｐｔ２０）、光学マスクステー
ジ（ｏｐｔ２２）に固定された光学マスク（ｏｐｔ２
１）、投影光学装置（ｏｐｔ２３）、レーザ導入窓（Ｗ
１）を介して基板表面に到達する。ここでは２台のエキ
シマレーザを図示しているが、光源としては１台以上所
望の台数を設置することもできる。またエキシマレーザ
に限らず、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等のパルスレ
ーザや、アルゴンレーザ等のＣＷ光源と高速シャッタを
用いてパルス状に供給してもよい。
キシマレーザ１（ＥＬ１）、エキシマレーザ２（ＥＬ
２）から供給されるビームが第１のビームライン（Ｌ
１）、第２のビームライン（Ｌ２）を通り、レーザ合成
光学装置（ｏｐｔ１）、ミラー（ｏｐｔ１１）、透過ミ
ラー（ｏｐｔ１２）、レーザ照射光学装置（ｏｐｔ
２）、ホモジナイザ（ｏｐｔ２０）、光学マスクステー
ジ（ｏｐｔ２２）に固定された光学マスク（ｏｐｔ２
１）、投影光学装置（ｏｐｔ２３）、レーザ導入窓（Ｗ
１）を介して基板表面に到達する。ここでは２台のエキ
シマレーザを図示しているが、光源としては１台以上所
望の台数を設置することもできる。またエキシマレーザ
に限らず、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等のパルスレ
ーザや、アルゴンレーザ等のＣＷ光源と高速シャッタを
用いてパルス状に供給してもよい。
【００６１】一方プラズマＣＶＤ室はＲＦ電極（Ｄ１）
とプラズマ閉じこめ電極（Ｄ３）によりプラズマ形成領
域（Ｄ２）が基板が配置される領域とは離れた位置に形
成される。プラズマ形成領域には例えば酸素とヘリウム
を、原料ガス導入装置（Ｄ４）を用いてシランガスを供
給することにより、基板上に酸化シリコン膜を形成する
ことができる。
とプラズマ閉じこめ電極（Ｄ３）によりプラズマ形成領
域（Ｄ２）が基板が配置される領域とは離れた位置に形
成される。プラズマ形成領域には例えば酸素とヘリウム
を、原料ガス導入装置（Ｄ４）を用いてシランガスを供
給することにより、基板上に酸化シリコン膜を形成する
ことができる。
【００６２】図６に本発明の実施の形態を示す半導体薄
膜形成装置の平面図を示す。ロード／アンロード室（Ｃ
１）、プラズマＣＶＤ室（Ｃ２）、基板加熱室（Ｃ
３）、水素プラズマ処理室（Ｃ４）、レーザ照射室（Ｃ
５）、基板搬送室（Ｃ７）がそれぞれゲートバルブ（Ｇ
Ｖ１〜ＧＶ６）を介して接続されている。第１のビーム
ライン（Ｌ１）、第２のビームライン（Ｌ２）から供給
されるレーザ光がレーザ合成光学装置（ｏｐｔ１）、レ
ーザ照射光学装置（ｏｐｔ２）、レーザ導入窓（Ｗ１）
を介して基板表面に照射される。また、それぞれのプロ
セス室、搬送室はガス導入装置（ｇａｓ１〜ｇａｓ
７）、排気装置（ｖｅｎｔ１〜ｖｅｎｔ７）が接続され
ており、所望のガス種の供給、プロセス圧の設定、排
気、真空が調整される。図に点線で示すように処理基板
（ｓｕｂ２，ｓｕｂ６）が平面上に配置される。
膜形成装置の平面図を示す。ロード／アンロード室（Ｃ
１）、プラズマＣＶＤ室（Ｃ２）、基板加熱室（Ｃ
３）、水素プラズマ処理室（Ｃ４）、レーザ照射室（Ｃ
５）、基板搬送室（Ｃ７）がそれぞれゲートバルブ（Ｇ
Ｖ１〜ＧＶ６）を介して接続されている。第１のビーム
ライン（Ｌ１）、第２のビームライン（Ｌ２）から供給
されるレーザ光がレーザ合成光学装置（ｏｐｔ１）、レ
ーザ照射光学装置（ｏｐｔ２）、レーザ導入窓（Ｗ１）
を介して基板表面に照射される。また、それぞれのプロ
セス室、搬送室はガス導入装置（ｇａｓ１〜ｇａｓ
７）、排気装置（ｖｅｎｔ１〜ｖｅｎｔ７）が接続され
ており、所望のガス種の供給、プロセス圧の設定、排
気、真空が調整される。図に点線で示すように処理基板
（ｓｕｂ２，ｓｕｂ６）が平面上に配置される。
【００６３】図７はＣ２プラズマＣＶＤ室の構成を模式
的に示した概略側面図である。高周波電源（ＲＦ１）
（１３．５６ＭＨｚあるいはそれ以上の高周波が適す
る）から電力が高周波電極（ＲＦ２）に供給される。ガ
ス供給穴付き電極（ＲＦ３）と高周波電極（ＲＦ２）の
間にプラズマが形成され、反応形成されたラジカルがガ
ス供給穴付き電極を通り基板が配置された領域に導かれ
る。平面型ガス導入装置（ＲＦ４）によりプラズマに曝
すことなく別のガスが導入され、気相反応を経て基板
（ｓｕｂ２）上に薄膜が形成される。基板ホルダー（Ｓ
２）はヒータ等により室温から５００℃程度までの加熱
行うように設計されている。図のように、排気装置（ｖ
ｅｎ２）、ガス導入装置（ｇａｓ２）、酸素ライン（ｇ
ａｓ２１）、ヘリウムライン（ｇａｓ２２）、水素ライ
ン（ｇａｓ２３）、シランライン（ｇａｓ２４）、ヘリ
ウムライン（ｇａｓ２５）、アルゴンライン（ｇａｓ２
６）を用いて酸素ラジカルとシランガスを反応させるこ
とによって酸化シリコン膜を形成できる。
的に示した概略側面図である。高周波電源（ＲＦ１）
（１３．５６ＭＨｚあるいはそれ以上の高周波が適す
る）から電力が高周波電極（ＲＦ２）に供給される。ガ
ス供給穴付き電極（ＲＦ３）と高周波電極（ＲＦ２）の
間にプラズマが形成され、反応形成されたラジカルがガ
ス供給穴付き電極を通り基板が配置された領域に導かれ
る。平面型ガス導入装置（ＲＦ４）によりプラズマに曝
すことなく別のガスが導入され、気相反応を経て基板
（ｓｕｂ２）上に薄膜が形成される。基板ホルダー（Ｓ
２）はヒータ等により室温から５００℃程度までの加熱
行うように設計されている。図のように、排気装置（ｖ
ｅｎ２）、ガス導入装置（ｇａｓ２）、酸素ライン（ｇ
ａｓ２１）、ヘリウムライン（ｇａｓ２２）、水素ライ
ン（ｇａｓ２３）、シランライン（ｇａｓ２４）、ヘリ
ウムライン（ｇａｓ２５）、アルゴンライン（ｇａｓ２
６）を用いて酸素ラジカルとシランガスを反応させるこ
とによって酸化シリコン膜を形成できる。
【００６４】基板温度３００℃、圧力０．１ｔｏｒｒ，
ＲＦ電力１００Ｗ、シラン流量１０ｓｃｃｍ、酸素流量
４００ｓｃｃｍ、ヘリウム流量４００ｓｃｃｍの条件で
膜形成を行ったところ、固定酸化膜電荷密度（５×１０
１１ｃｍ−２）と良好な特性を有するシリコン酸化膜の
形成が確認できた。また、シランに対する酸素流量比を
大きくすることでより良好な酸化膜の形成が可能であ
る。プラズマＣＶＤ室の形態としては上述のような平行
平板型のＲＦプラズマＣＶＤ装置ばかりでなく、減圧Ｃ
ＶＤや常圧ＣＶＤといったプラズマを利用しない方法
や、マイクロ波やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｒ
ｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）効果を用いたプラズ
マＣＶＤ法を用いることも可能である。
ＲＦ電力１００Ｗ、シラン流量１０ｓｃｃｍ、酸素流量
４００ｓｃｃｍ、ヘリウム流量４００ｓｃｃｍの条件で
膜形成を行ったところ、固定酸化膜電荷密度（５×１０
１１ｃｍ−２）と良好な特性を有するシリコン酸化膜の
形成が確認できた。また、シランに対する酸素流量比を
大きくすることでより良好な酸化膜の形成が可能であ
る。プラズマＣＶＤ室の形態としては上述のような平行
平板型のＲＦプラズマＣＶＤ装置ばかりでなく、減圧Ｃ
ＶＤや常圧ＣＶＤといったプラズマを利用しない方法
や、マイクロ波やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｒ
ｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）効果を用いたプラズ
マＣＶＤ法を用いることも可能である。
【００６５】下記の表１は図７に示すプラズマＣＶＤ装
置を酸化シリコン膜以外の薄膜形成に用いる場合に必要
なガス種の例を示している。
置を酸化シリコン膜以外の薄膜形成に用いる場合に必要
なガス種の例を示している。
【００６６】
【表１】
【００６７】窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）の形成には
Ｎ２（窒素）（あるいはアンモニア）、キャリアガスと
してＡｒ（アルゴン）、ＳｉＨ４（シラン）、キャリア
ガスとしてアルゴン等を用いることができる。Ｓｉシリ
コン薄膜の形成にはＨ２（水素）とシラン、水素（キャ
リアガスとしてアルゴン）とＳｉＦ４（４フッ化シラ
ン、キャリアガスとしてアルゴン）等の原料ガスを用い
ることができる。また、成膜プロセスではないが、水素
プラズマを利用してシリコン薄膜や酸化シリコン膜の水
素プラズマ処理も可能である。
Ｎ２（窒素）（あるいはアンモニア）、キャリアガスと
してＡｒ（アルゴン）、ＳｉＨ４（シラン）、キャリア
ガスとしてアルゴン等を用いることができる。Ｓｉシリ
コン薄膜の形成にはＨ２（水素）とシラン、水素（キャ
リアガスとしてアルゴン）とＳｉＦ４（４フッ化シラ
ン、キャリアガスとしてアルゴン）等の原料ガスを用い
ることができる。また、成膜プロセスではないが、水素
プラズマを利用してシリコン薄膜や酸化シリコン膜の水
素プラズマ処理も可能である。
【００６８】図８の（ａ）〜（ｅ），（ｆ１），（ｆ
１），（ｇ１），（ｇ２）は本発明の半導体薄膜形成装
置を薄膜トランジスタの製造工程に応用した場合の工程
フロー図である。
１），（ｇ１），（ｇ２）は本発明の半導体薄膜形成装
置を薄膜トランジスタの製造工程に応用した場合の工程
フロー図である。
【００６９】（ａ）；洗浄によって有機物や金属、微粒
子等を除去したガラス基板（ｓｕｂ０）上に基板カバー
膜（Ｔ１）、シリコン薄膜（Ｔ２）を順次形成する。基
板カバー膜としてＬＰＣＶＤ（減圧化学的気相成長）法
でシランと酸素ガスを原料とし、４５０℃で酸化シリコ
ン膜を１μｍ形成する。ＬＰＣＶＤ法を用いることによ
り基板保持領域を除き基板外表面全体をカバーすること
も可能である（図示せず）。あるいはＴＥＯＳ（テトラ
エトキシシラン）と酸素を原料としたプラズマＣＶＤ、
ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶＤ、図８に示す
ようなプラズマＣＶＤ等を利用することも可能であり、
基板材料（アルカリ金属濃度を極力低減したガラス、表
面を研磨加工した石英・ガラス等）が含む半導体デバイ
スに有害な不純物の拡散防止ができる材料が基板カバー
膜として有効である。シリコン薄膜はＬＰＣＶＤでジシ
ランガスを原料として５００℃で厚さ７５ｎｍ形成す
る。この場合膜中に含まれる水素原子濃度が１原子％以
下となるため、レーザ照射工程での水素放出による膜荒
れ等を防ぐことができる。あるいは図７に示すようなプ
ラズマＣＶＤ法や広く普及しているプラズマＣＶＤ法を
用いても、基板温度や水素／シラン流量比、水素／４フ
ッ化シラン流量比等を調整することによって水素原子濃
度が低いシリコン薄膜を形成できる。
子等を除去したガラス基板（ｓｕｂ０）上に基板カバー
膜（Ｔ１）、シリコン薄膜（Ｔ２）を順次形成する。基
板カバー膜としてＬＰＣＶＤ（減圧化学的気相成長）法
でシランと酸素ガスを原料とし、４５０℃で酸化シリコ
ン膜を１μｍ形成する。ＬＰＣＶＤ法を用いることによ
り基板保持領域を除き基板外表面全体をカバーすること
も可能である（図示せず）。あるいはＴＥＯＳ（テトラ
エトキシシラン）と酸素を原料としたプラズマＣＶＤ、
ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶＤ、図８に示す
ようなプラズマＣＶＤ等を利用することも可能であり、
基板材料（アルカリ金属濃度を極力低減したガラス、表
面を研磨加工した石英・ガラス等）が含む半導体デバイ
スに有害な不純物の拡散防止ができる材料が基板カバー
膜として有効である。シリコン薄膜はＬＰＣＶＤでジシ
ランガスを原料として５００℃で厚さ７５ｎｍ形成す
る。この場合膜中に含まれる水素原子濃度が１原子％以
下となるため、レーザ照射工程での水素放出による膜荒
れ等を防ぐことができる。あるいは図７に示すようなプ
ラズマＣＶＤ法や広く普及しているプラズマＣＶＤ法を
用いても、基板温度や水素／シラン流量比、水素／４フ
ッ化シラン流量比等を調整することによって水素原子濃
度が低いシリコン薄膜を形成できる。
【００７０】（ｂ）；上記（ａ）工程で準備した基板
を、有機物や金属、微粒子、表面酸化膜等を除去するた
めの洗浄工程を経た後、本発明の薄膜形成装置に導入す
る。レーザ光（Ｌ０）が照射し、シリコン薄膜を結晶化
シリコン薄膜（Ｔ２’）に改質する。レーザ結晶化は９
９．９９９９％以上の高純度窒素７００ｔｏｒｒ以上の
雰囲気で行わる。
を、有機物や金属、微粒子、表面酸化膜等を除去するた
めの洗浄工程を経た後、本発明の薄膜形成装置に導入す
る。レーザ光（Ｌ０）が照射し、シリコン薄膜を結晶化
シリコン薄膜（Ｔ２’）に改質する。レーザ結晶化は９
９．９９９９％以上の高純度窒素７００ｔｏｒｒ以上の
雰囲気で行わる。
【００７１】（ｃ）；上記工程を経た基板は、ガスが排
気された後基板搬送室を介してプラズマＣＶＤ室に搬送
される。第１のゲート絶縁膜（Ｔ３）として、シラン、
ヘリウム、酸素を原料ガスとして基板温度３５０度で酸
化シリコン膜を１０ｎｍ堆積する。このあと必要に応じ
て水素プラズマ処理や加熱アニールを行う。ここまでが
本発明の薄膜形成装置において処理される。
気された後基板搬送室を介してプラズマＣＶＤ室に搬送
される。第１のゲート絶縁膜（Ｔ３）として、シラン、
ヘリウム、酸素を原料ガスとして基板温度３５０度で酸
化シリコン膜を１０ｎｍ堆積する。このあと必要に応じ
て水素プラズマ処理や加熱アニールを行う。ここまでが
本発明の薄膜形成装置において処理される。
【００７２】（ｄ）；次に、フォトリソグラフィとエッ
チング技術を用いてシリコン薄膜と酸化シリコン膜積層
膜のアイランドを形成する。このとき、シリコン薄膜に
比べ酸化シリコン膜のエッチングレートが高いエッチン
グ条件を選択することがこのましい。図に示すようにパ
ターン断面が階段状（あるいはテーパ状）に形成するこ
とによって、ゲートリークを防ぎ信頼性の高い薄膜トラ
ンジスタを提供できる。
チング技術を用いてシリコン薄膜と酸化シリコン膜積層
膜のアイランドを形成する。このとき、シリコン薄膜に
比べ酸化シリコン膜のエッチングレートが高いエッチン
グ条件を選択することがこのましい。図に示すようにパ
ターン断面が階段状（あるいはテーパ状）に形成するこ
とによって、ゲートリークを防ぎ信頼性の高い薄膜トラ
ンジスタを提供できる。
【００７３】（ｅ）；次に、有機物や金属、微粒子等を
除去するための洗浄を行った後、上記アイランドを被覆
するようにＴ４第２のゲート絶縁膜を形成する。ここで
は、ＬＰＣＶＤ法でシランと酸素ガスを原料とし、４５
０℃で酸化シリコン膜を３０ｎｍ形成した。あるいはＴ
ＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と酸素を原料としたプ
ラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶ
Ｄ、図８に示すようなプラズマＣＶＤ等を利用すること
も可能である。次にゲート電極としてｎ＋シリコン膜を
８０ｎｍ、タングステンシリサイド膜を１１０ｎｍ形成
する。ｎ＋シリコン膜はプラズマＣＶＤやＬＰＣＶＤ法
で形成された結晶性のリンドープシリコン膜が望まし
い。その後、フォトリソグラフィとエッチング工程を経
て、パターン化されたゲート電極（Ｔ５）を形成する。
除去するための洗浄を行った後、上記アイランドを被覆
するようにＴ４第２のゲート絶縁膜を形成する。ここで
は、ＬＰＣＶＤ法でシランと酸素ガスを原料とし、４５
０℃で酸化シリコン膜を３０ｎｍ形成した。あるいはＴ
ＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と酸素を原料としたプ
ラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶ
Ｄ、図８に示すようなプラズマＣＶＤ等を利用すること
も可能である。次にゲート電極としてｎ＋シリコン膜を
８０ｎｍ、タングステンシリサイド膜を１１０ｎｍ形成
する。ｎ＋シリコン膜はプラズマＣＶＤやＬＰＣＶＤ法
で形成された結晶性のリンドープシリコン膜が望まし
い。その後、フォトリソグラフィとエッチング工程を経
て、パターン化されたゲート電極（Ｔ５）を形成する。
【００７４】（ｆ１，ｆ２）；次に、ゲートをマスクと
して不純物注入領域（Ｔ６，Ｔ６’）を形成する。ＣＭ
ＯＳ型回路を形成する場合は、フォトリソグラフィを併
用してｎ＋領域が必要なｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＴＦＴ
及びｐ＋領域を要するｐ−ｃｈａｎｎｅｌ ＴＦＴ を
作り分ける。注入される不純物イオンの質量分離を行わ
ないイオンドーピングや、イオン注入、プラズマドーピ
ング、レーザドーピング等の方法を採ることができる。
そのとき用途や不純物導入方法によって図（ｆ１）（ｆ
２）のように表面の酸化シリコン膜を残したまま、ある
いは除去した後に不純物の導入を行う。
して不純物注入領域（Ｔ６，Ｔ６’）を形成する。ＣＭ
ＯＳ型回路を形成する場合は、フォトリソグラフィを併
用してｎ＋領域が必要なｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＴＦＴ
及びｐ＋領域を要するｐ−ｃｈａｎｎｅｌ ＴＦＴ を
作り分ける。注入される不純物イオンの質量分離を行わ
ないイオンドーピングや、イオン注入、プラズマドーピ
ング、レーザドーピング等の方法を採ることができる。
そのとき用途や不純物導入方法によって図（ｆ１）（ｆ
２）のように表面の酸化シリコン膜を残したまま、ある
いは除去した後に不純物の導入を行う。
【００７５】（ｇ１）（ｇ２）；層間分離絶縁膜（Ｔ
７，Ｔ７’）を堆積、コンタクトホールを開口後、金属
を堆積、フォトリソグラフィとエッチングにより金属配
線（Ｔ８）を形成する。層間分離絶縁膜としては、膜の
平坦化が図れるＴＥＯＳ系酸化膜やシリカ系塗布膜、有
機塗布膜を用いることができる。コンタクトホール開口
はフォトリソグラフィとエッチングにより、金属配線は
抵抗の低いアルミニウム、銅あるいはそれらをベースと
した合金、タングステンやモリブデンといった高融点金
属が応用できる。以上のような工程を行うことによっ
て、性能、信頼性の高い薄膜トランジスタを形成するこ
とができる。
７，Ｔ７’）を堆積、コンタクトホールを開口後、金属
を堆積、フォトリソグラフィとエッチングにより金属配
線（Ｔ８）を形成する。層間分離絶縁膜としては、膜の
平坦化が図れるＴＥＯＳ系酸化膜やシリカ系塗布膜、有
機塗布膜を用いることができる。コンタクトホール開口
はフォトリソグラフィとエッチングにより、金属配線は
抵抗の低いアルミニウム、銅あるいはそれらをベースと
した合金、タングステンやモリブデンといった高融点金
属が応用できる。以上のような工程を行うことによっ
て、性能、信頼性の高い薄膜トランジスタを形成するこ
とができる。
【００７６】図９は予めアライメントマークを設け、ア
ライメントマークに応じたレーザ照射を行った場合の実
施例、図１０はレーザ照射と同時にアライメントマーク
を形成する場合の実施例について、ＴＦＴ製造工程フロ
ーをもとに説明する。基本的には図８の説明と類似して
いるため、特に異なる点のみ中心に説明する。
ライメントマークに応じたレーザ照射を行った場合の実
施例、図１０はレーザ照射と同時にアライメントマーク
を形成する場合の実施例について、ＴＦＴ製造工程フロ
ーをもとに説明する。基本的には図８の説明と類似して
いるため、特に異なる点のみ中心に説明する。
【００７７】図９（ａ）；洗浄によって有機物や金属、
微粒子等を除去したガラス基板（ｓｕｂ０）上に基板カ
バー膜（Ｔ１）、タングステンシリサイド膜を順次形成
する。アライメントマークの形成のために、フォトリソ
グラフィとエッチングによりパターン化しアライメント
マーク（Ｔ９）を基板上に形成する。次にアライメント
マークを保護するためにマーク保護膜（Ｔ１０）を形成
し、シリコン薄膜を形成する。
微粒子等を除去したガラス基板（ｓｕｂ０）上に基板カ
バー膜（Ｔ１）、タングステンシリサイド膜を順次形成
する。アライメントマークの形成のために、フォトリソ
グラフィとエッチングによりパターン化しアライメント
マーク（Ｔ９）を基板上に形成する。次にアライメント
マークを保護するためにマーク保護膜（Ｔ１０）を形成
し、シリコン薄膜を形成する。
【００７８】図９（ｂ）；レーザ光露光時にはアライメ
ントマークを基準に所望の領域が露光される。その後
は、予め設けられたアライメントマータや、結晶化シリ
コン薄膜パターニングによって形成されるアライメント
マーク（図示せず）を基準に、次工程のアライメントを
行うことができる。
ントマークを基準に所望の領域が露光される。その後
は、予め設けられたアライメントマータや、結晶化シリ
コン薄膜パターニングによって形成されるアライメント
マーク（図示せず）を基準に、次工程のアライメントを
行うことができる。
【００７９】図１０（ｂ）；シリコン薄膜への露光と同
時に露光／非露光による改質の相違を利用した結晶化ア
ライメントマーク（Ｔ９’）をシリコン薄膜に形成す
る。
時に露光／非露光による改質の相違を利用した結晶化ア
ライメントマーク（Ｔ９’）をシリコン薄膜に形成す
る。
【００８０】図１０（ｄ）；結晶化アライメントマーク
（Ｔ９’）を利用して、フォトリソグラフィ時の目合わ
せを行い、エッチング工程を経てシリコン薄膜と酸化シ
リコン膜積層膜のアイランドを形成する。
（Ｔ９’）を利用して、フォトリソグラフィ時の目合わ
せを行い、エッチング工程を経てシリコン薄膜と酸化シ
リコン膜積層膜のアイランドを形成する。
【００８１】以上説明した製造過程によれば、シリコン
膜が堆積された基板上に形成されたマークに対しアライ
メント機能を利用したビームの位置合わせをおこなうこ
とにより、所望の領域へμｍオーダ以上の位置精度を持
たせて露光することが可能になった。その結果、最終的
にエッチング除去される領域へのレーザ照射を最小限に
抑えることができた。特に、ＬＣＤのようなイメージン
グデバイスへの応用時には光源の強度ばらつきに起因し
た基板ダメージ、それによる画像品質の低下を防ぐこと
が可能になった。
膜が堆積された基板上に形成されたマークに対しアライ
メント機能を利用したビームの位置合わせをおこなうこ
とにより、所望の領域へμｍオーダ以上の位置精度を持
たせて露光することが可能になった。その結果、最終的
にエッチング除去される領域へのレーザ照射を最小限に
抑えることができた。特に、ＬＣＤのようなイメージン
グデバイスへの応用時には光源の強度ばらつきに起因し
た基板ダメージ、それによる画像品質の低下を防ぐこと
が可能になった。
【００８２】
【発明の効果】レーザ照射によって部分的に改質され表
面が部分的に活性になった薄膜の表面を他の薄膜を用い
て覆うことによって、次工程での活性な表面に対する汚
染、不要物の結合等を防ぐことが実現され、信頼性、再
現性の高い薄膜トランジスタが得られる。
面が部分的に活性になった薄膜の表面を他の薄膜を用い
て覆うことによって、次工程での活性な表面に対する汚
染、不要物の結合等を防ぐことが実現され、信頼性、再
現性の高い薄膜トランジスタが得られる。
【００８３】レーザ照射工程でシリコン薄膜の改質とア
ライメントマークの形成を同時に行うことによって、付
加的なアライメント形成工程が不要となり、素子の汚染
防止や製造工程の短縮につながり、結果、製造コストを
大きく低減でき産業上の効果大である。
ライメントマークの形成を同時に行うことによって、付
加的なアライメント形成工程が不要となり、素子の汚染
防止や製造工程の短縮につながり、結果、製造コストを
大きく低減でき産業上の効果大である。
【図１】本願発明の一実施形態を示す縮小投影光学系を
有した露光装置の主要部の概略配置を示す全体図であ
る。
有した露光装置の主要部の概略配置を示す全体図であ
る。
【図２】露光装置における被調整部品や基板のアライメ
ント機構を説明する側面図である。
ント機構を説明する側面図である。
【図３】露光装置に係るマスク及び各パターンを説明す
る平面図である。
る平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は露光装置における制御動作の
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態を説明する半導体薄膜形成
装置の側断面図である。
装置の側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を説明する半導体薄膜形成
装置の平面図である。
装置の平面図である。
【図７】プラズマＣＶＤ室の構成を模式的に示す概略側
面図である。
面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ），（ｆ１），（ｆ１），（ｇ
１），（ｇ２）は本発明に係る半導体薄膜形成装置によ
る薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フロー図
である。
１），（ｇ２）は本発明に係る半導体薄膜形成装置によ
る薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フロー図
である。
【図９】（ａ）〜（ｅ），（ｆ１），（ｆ１），（ｇ
１），（ｇ２）はアライメントマークを用いた本発明に
係る薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フロー
図である。
１），（ｇ２）はアライメントマークを用いた本発明に
係る薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フロー
図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ），（ｆ１），（ｆ１），（ｇ
１），（ｇ２）はアライメントマークを同時形成するよ
うにした薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フ
ロー図である。
１），（ｇ２）はアライメントマークを同時形成するよ
うにした薄膜トランジスタの製造工程を説明する工程フ
ロー図である。
【図１１】従来のパルスレーザ照射装置の構成の一例を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図１２】シリコン膜の温度変化を示す時間履歴曲線で
ある。
ある。
【図１３】連続レーザパルスの強度のパルス間での分布
の一例を示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は既知のレーザ運転方法を説
明するタイミングチャートである。
明するタイミングチャートである。
【図１５】レーザパルスの強度波形を示す波形図であ
る。
る。
【図１６】照射強度と冷却速度等の一例を示した図であ
る。
る。
【図１７】シリコン薄膜温度変化の実験値例を示す図で
ある。
ある。
【図１８】各照射強度及び照射回数に対するレーザ再結
晶化シリコン薄膜の結晶形態を説明する電子顕微鏡写真
である。
晶化シリコン薄膜の結晶形態を説明する電子顕微鏡写真
である。
【図１９】第２パルス投入後の最大冷却速度と凝固点近
傍の冷却速度を示す図である。
傍の冷却速度を示す図である。
１１０１：パルスレーザ光源
１１０２：ミラー
１１０３：ミラー
１１０４：ビームホモジナイザ
１１０５：ミラー
１１０６：光路
１１０７：シリコン薄膜
１１０８：ガラス基板
１１０９：ＸＹステージ
１１１０：ガラス基板入りカセット
１１１１：基板搬送装置
Ｃ０：真空チャンバ
Ｃ１：ロード／アンロード室
Ｃ２：プラズマＣＶＤ室
Ｃ３：基板加熱室
Ｃ４：水素プラズマ処理室
Ｃ５：レーザ照射室
Ｃ７：基板搬送室
Ｄ１ＲＦ：電極
Ｄ２：プラズマ形成領域
Ｄ３：プラズマ閉じ込め電極
Ｄ４：原料ガス導入装置
ＥＬ１：第１のエキシマレーザ
ＥＬ２：第２のエキシマレーザ
ＧＶ１〜ＧＶ６：ゲートバルブ
ＧＶ２：ゲートバルブ
ＧＶ５：ゲートバルブ
Ｈ０：基板吸着機構付きヒータ
Ｌ０：露光軸レーザ光
Ｌ１：第１のビームライン
Ｌ２：第２のビームライン
Ｌｍ：顕微鏡用光源
ＲＦ１：高周波電源
ＲＦ２：高周波電極
ＲＦ３：ガス供給穴付き電極
ＲＦ４：平面型ガス導入装置
Ｓ０：基板ステージ
Ｓ０’：基板ＸＹＺθＸＹθＸＺθＹＺステージ
Ｓ２：基板ホルダー
Ｓ５：基板ステージ
Ｓｉ１：シリコン薄膜非露光Ｓｉ
Ｓｉ２：結晶シリコン薄膜露光Ｓｉ部
Ｓｉ３：Ｓｉ除去部
Ｓｉ４：Ｓｉ酸化膜
Ｓｉ５：Ｓｉ酸化膜
Ｓｕｂ０：ガラス基板
Ｔ１：基板カバー膜
Ｔ１０：マーク保護膜
Ｔ２：シリコン薄膜
Ｔ２’：結晶化シリコン薄膜
Ｔ３：第１のゲート絶縁膜
Ｔ４：第２のゲート絶縁膜
Ｔ５：パターン化されたゲート電極
Ｔ６，Ｔ６’：不純物注入領域
Ｔ７，Ｔ７’：層間分離絶縁膜
Ｔ８：金属配線
Ｔ９：アライメントマーク
Ｗ−ｉ：測長用窓
Ｗ０：レーザ導入窓
Ｗ１：レーザ導入窓
Ｘ：露光領域移動方向
Ｙ：露光領域移動方向
Ｚ：露光領域移動方向
ｅｘ０：パターン転写領域
ｇａｓ１〜ｇａｓ７：ガス導入装置
ｇａｓ２１：酸素ライン
ｇａｓ２２：ヘリウムライン
ｇａｓ２３：水素ライン
ｇａｓ２４：シランライン
ｇａｓ２５：ヘリウムライン
ｇａｓ２６：アルゴンライン
ｉ１：レーザ干渉計
ｉ２：レーザ干渉計
ｍ０：オフアクシス顕微鏡
ｍａｒｋ１：マスク上マーク
ｍａｒｋ２：基板上マーク
ｍａｒｋ３：露光形成マーク
ｍａｓｋ１：マスク（非露光部）
ｍａｓｋ２：マスク（露光部）
ｏｐｔ−ｉ：測長用ミラー
ｏｐｔ−ｍ：顕微鏡用素子
ｏｐｔ１：レーザ合成光学装置
ｏｐｔ１１：ミラー
ｏｐｔ１２：透過ミラー
ｏｐｔ２：レーザ照射光学装置
ｏｐｔ２０：ホモジナイザ
ｏｐｔ２０’：ホモジナイザ
ｏｐｔ２１：光学マスク
ｏｐｔ２２：光学マスクステージ
ｏｐｔ２３：投影光学装置
ｏｐｔ２３’：縮小投影露光装置
ｏｐｔ３：ミラー類
ｏｐｔ３’：ミラー類
ｏｐｔ４：レンズ類
ｓｕｂ０：ガラス基板
ｓｕｂ０：基板
ｓｕｂ２，ｓｕｂ６：処理基板
ｓｕｂ２：基板ホルダー
ｖｅｎｔ１〜ｖｅｎｔ７：排気装置
θＸＹ：傾き補正方向
θＸＺ：傾き補正方向
θＹＺ：傾き補正方向
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 29/786
H01L 21/336
H01L 21/20
H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】 基板表面上に半導体薄膜を形成する工程
と、前記半導体薄膜上の光マスクに形成したパターンを
前記半導体薄膜に投影露光して、前記半導体薄膜の露光
された所定の領域を改質することにより、投影露光によ
る改質を経た領域と投影露光による改質を経ない領域を
形成すると共に、前記投影露光による改質を経た領域と
光学的な色が異なる光照射を経ない領域との色差を用い
て前記半導体薄膜にアライメントマークを形成する工程
と、前記半導体薄膜上に絶縁膜を連続的に形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記アライメントマークを基準に、フォ
トリソグラフィ工程に際しての位置決めを行うことを特
徴とする請求項１に記載の半導体薄膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記フォトリソグラフィ工程後に、前記
投影露光による改質を経た領域を含む素子形成領域とこ
の素子形成領域上に形成された前記絶縁膜とを残すエッ
チング工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の半
導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP22997999A JP3491571B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 半導体薄膜の形成方法 |
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Family
ID=16900710
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP22997999A Expired - Fee Related JP3491571B2 (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 半導体薄膜の形成方法 |
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| TWI279052B (en) * | 2001-08-31 | 2007-04-11 | Semiconductor Energy Lab | Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and method of manufacturing a semiconductor device |
| US6700096B2 (en) * | 2001-10-30 | 2004-03-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser irradiation method, manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device, production system for semiconductor device using the laser apparatus, and electronic equipment |
| US20040097103A1 (en) * | 2001-11-12 | 2004-05-20 | Yutaka Imai | Laser annealing device and thin-film transistor manufacturing method |
| US7050878B2 (en) * | 2001-11-22 | 2006-05-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductror fabricating apparatus |
| US7078322B2 (en) | 2001-11-29 | 2006-07-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a thin film transistor |
| JP2003229359A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-08-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| US7133737B2 (en) | 2001-11-30 | 2006-11-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Program for controlling laser apparatus and recording medium for recording program for controlling laser apparatus and capable of being read out by computer |
| EP1329946A3 (en) * | 2001-12-11 | 2005-04-06 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor device including a laser crystallization step |
| KR100478758B1 (ko) * | 2002-04-16 | 2005-03-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 실리콘 결정화방법 |
| KR100478757B1 (ko) * | 2002-04-17 | 2005-03-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 실리콘 결정화방법 |
| CN1975567A (zh) * | 2002-04-23 | 2007-06-06 | 株式会社液晶先端技术开发中心 | 移相掩模 |
| JP4813743B2 (ja) * | 2002-07-24 | 2011-11-09 | 株式会社 日立ディスプレイズ | 画像表示装置の製造方法 |
| KR100496139B1 (ko) | 2002-12-30 | 2005-06-16 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 광학용 마스크, 이를 이용한 비정질 실리콘막의 결정화방법 및 어레이 기판의 제조 방법 |
| US7387922B2 (en) * | 2003-01-21 | 2008-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method, method for manufacturing semiconductor device, and laser irradiation system |
| KR100611218B1 (ko) * | 2003-02-25 | 2006-08-09 | 삼성에스디아이 주식회사 | 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
| JP4694101B2 (ja) * | 2003-03-18 | 2011-06-08 | 大日本印刷株式会社 | 露光方法及びパターン形成装置 |
| JP2004335839A (ja) | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Nec Corp | 半導体薄膜、薄膜トランジスタ、それらの製造方法および半導体薄膜の製造装置 |
| KR100531416B1 (ko) | 2003-09-17 | 2005-11-29 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | Ｓｌｓ 장비 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법 |
| KR100707026B1 (ko) * | 2003-11-26 | 2007-04-11 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 비정질실리콘막의 결정화 방법 |
| WO2005093801A1 (en) | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation method and laser irradiation apparatus |
| US8525075B2 (en) | 2004-05-06 | 2013-09-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus |
| CN100530549C (zh) * | 2004-08-23 | 2009-08-19 | 株式会社半导体能源研究所 | 激光照射设备、照射方法和制备半导体器件的方法 |
| WO2006075525A1 (en) | 2004-12-24 | 2006-07-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device using the same |
| JP4801440B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2011-10-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| JP5125436B2 (ja) * | 2007-11-14 | 2013-01-23 | 大日本印刷株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US20090325391A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Asm International Nv | Ozone and teos process for silicon oxide deposition |
| US8574960B2 (en) * | 2010-02-03 | 2013-11-05 | Stats Chippac, Ltd. | Semiconductor device and method of forming cavity adjacent to sensitive region of semiconductor die using wafer-level underfill material |
| DE102012212465B3 (de) | 2012-07-17 | 2013-11-07 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Elektroadhäsionsgreifer zum Halten von Werkstücken |
| WO2017072921A1 (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | 堺ディスプレイプロダクト株式会社 | 薄膜トランジスタ基板の製造方法 |
| CN108973160B (zh) * | 2017-06-05 | 2021-10-12 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种复合材料热隔膜预成型的预浸料定位方法 |
| JP7072225B2 (ja) * | 2018-09-07 | 2022-05-20 | 株式会社Joled | 表示パネル製造装置および表示パネル製造方法 |
| CN114762118A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-07-15 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板及其制作方法、显示面板和显示装置 |
Family Cites Families (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1919991C3 (de) * | 1969-04-19 | 1973-11-29 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Anordnung zur automatischen Aus richtung von zwei aufeinander einzu justierenden Objekten |
| JPS57148351A (en) | 1981-03-10 | 1982-09-13 | Toshiba Corp | Laser annealing apparatus for semiconductor element |
| GB2133618B (en) | 1983-01-05 | 1986-09-10 | Gen Electric Co Plc | Fabricating semiconductor circuits |
| EP0178447B1 (en) | 1984-10-09 | 1993-02-17 | Fujitsu Limited | A manufacturing method of an integrated circuit based on semiconductor-on-insulator technology |
| JPH0631074B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1994-04-27 | 古野電気株式会社 | 自動操舵装置 |
| US4724219A (en) | 1986-07-16 | 1988-02-09 | Sprague Electric Company | Radiation melting of semiconductor surface areas through a remote mask |
| JPS63292619A (ja) | 1987-05-26 | 1988-11-29 | Fujitsu Ltd | レ−ザ−アニ−ル方法 |
| JP2730089B2 (ja) | 1988-10-12 | 1998-03-25 | 株式会社ニコン | 投影露光装置及び方法 |
| JPH05142745A (ja) | 1991-01-07 | 1993-06-11 | Hitachi Ltd | 位相シフトマスク及びマスクの製造方法 |
| JPH05182923A (ja) | 1991-05-28 | 1993-07-23 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザーアニール方法 |
| JPH0521343A (ja) * | 1991-07-15 | 1993-01-29 | Ricoh Co Ltd | 薄膜トランジスタおよびその製法 |
| JPH0590191A (ja) | 1991-09-30 | 1993-04-09 | Sony Corp | パルスレーザアニール装置 |
| JP3180481B2 (ja) | 1992-11-24 | 2001-06-25 | 日新電機株式会社 | 薄膜トランジスタ用単結晶シリコン層の形成方法 |
| JPH06320292A (ja) | 1993-04-28 | 1994-11-22 | Nippon Steel Corp | レーザーアニール装置及びレーザーアニール方法 |
| JPH0799321A (ja) | 1993-05-27 | 1995-04-11 | Sony Corp | 薄膜半導体素子の製造方法および製造装置 |
| US5492843A (en) * | 1993-07-31 | 1996-02-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device and method of processing substrate |
| JP3398434B2 (ja) | 1993-10-27 | 2003-04-21 | 東洋ゴム工業株式会社 | トラック・バス用ラジアルタイヤ |
| TW272319B (ja) * | 1993-12-20 | 1996-03-11 | Sharp Kk | |
| JP3442500B2 (ja) * | 1994-08-31 | 2003-09-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体回路の作製方法 |
| JP3457072B2 (ja) | 1994-10-20 | 2003-10-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
| US5477058A (en) | 1994-11-09 | 1995-12-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Attenuated phase-shifting mask with opaque reticle alignment marks |
| TW294831B (ja) * | 1995-04-26 | 1997-01-01 | Handotai Energy Kenkyusho Kk | |
| JPH097911A (ja) | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sony Corp | 半導体製造装置 |
| JPH0917729A (ja) | 1995-06-29 | 1997-01-17 | Sharp Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP3596188B2 (ja) | 1995-09-22 | 2004-12-02 | セイコーエプソン株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| JPH09148246A (ja) | 1995-11-21 | 1997-06-06 | Ulvac Japan Ltd | 多結晶シリコンの形成方法及び形成装置 |
| US6136632A (en) * | 1995-12-26 | 2000-10-24 | Seiko Epson Corporation | Active matrix substrate, method of producing an active matrix substrate, liquid crystal display device, and electronic equipment |
| JPH10149984A (ja) | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Ulvac Japan Ltd | 多結晶シリコンの形成方法及び形成装置 |
| JPH1117185A (ja) | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Hitachi Ltd | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| JP3941164B2 (ja) | 1997-06-26 | 2007-07-04 | 株式会社日立製作所 | 結晶化方法及び装置 |
| JP3642546B2 (ja) | 1997-08-12 | 2005-04-27 | 株式会社東芝 | 多結晶半導体薄膜の製造方法 |
| KR100269312B1 (ko) | 1997-10-14 | 2000-10-16 | 윤종용 | 실리콘막의결정화방법및이를이용한박막트랜지스터-액정표시장치(tft-lcd)의제조방법 |
| JP2001023918A (ja) | 1999-07-08 | 2001-01-26 | Nec Corp | 半導体薄膜形成装置 |
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