JP2001142094A

JP2001142094A - 膜体部改質装置及び膜体部改質方法

Info

Publication number: JP2001142094A
Application number: JP32440299A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanabe; 浩田邉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: JP4322373B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】大型のデバイスを製造する際、被処理膜体部
の改質処理操作を容易に且つ効率的に行い得る膜体部改
質装置及び膜体部改質方法を提供する。【解決手段】光源１０、当該光源１０から出射される
光ビーム２０を所望の形状に成形すると共に、当該成形
された光ビーム２５を所望の方向に指向させる光路移動
手段３、及び被処理膜体部２を含む基板４を搭載し、当
該被処理膜体部２の所望の部位３０を当該光路に対応せ
しめる様に移動可能に構成された基板移動手段１とから
構成された膜体部改質装置であって、当該光路移動手段
３の動作精度は、当該基板移動手段１の動作精度よりも
高くなる様に構成されている膜体部改質装置１００。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜体部改質装置及
び膜体部改質方法に関するものであり、特に詳しくは、
レーザ光を使用して膜体の所望の部位を効率的に改質す
る事が可能な膜体部改質装置及び膜体部改質方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、膜体部改質装置或いは膜体部
改質方法の一例として、ガラス基板上に薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）を形成する方法が代表的な技術として知ら
れており、係る技術に関してはより具体的には、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。

【０００３】前者は作製プロセス最高温度３００℃程度
であり、移動度１ｃｍ^２／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
ス型液晶ディスプレイ（ＡＭ−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、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。

【０００４】各画素毎にスイッチング素子ＴＦＴがつい
ているため、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
を有する。

【０００５】一方後者は、例えば石英基板を用い１００
０°Ｃ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３０〜１００ｃｍ^２／Ｖｓｅｃ
の性能を得ることができる。

【０００６】このような高いキャリア移動度の実現は、
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が同
一ガラス基板上に同時に形成することができるという製
造プロセスコストの低減、小型化に関する利点がある。

【０００７】つまり、小型化、高解像度化によりＡＭ−
ＬＣＤ基板と周辺ドライバー集積回路の接続ピッチが狭
小化し、タブ接続やワイヤボンディング法では対処しき
れないからである。

【０００８】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場合、前者の
プロセスが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。そこで多結晶シリコンＴＦＴプ
ロセスの温度低減が必要になっており、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開発さ
れてきた。

【０００９】一般に、レーザ結晶化用の光の供給方法
は、図１１に示すような構成によって行われる。

【００１０】つまり、パルスレーザ光源から供給される
レーザ光は複数のミラー群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、ビームエキス
パンダ等の光学素子群によって構成される光路を介し、
被照射体、つまり被処理膜体部であるガラス基板上のシ
リコン薄膜１１０１に到達する。

【００１１】ビーム照射形状を線状１１０２にし、基板
が配置されたＹステージを移動させながらビームを照射
することにより、シリコン薄膜の所望の領域１１０３が
結晶化される。

【００１２】このとき、レーザ光源の発振制御と、Ｙス
テージの移動は図１１（Ｂ）に示すようなタイミングで
行われる。このときのステージ移動とパルス光の供給
は、例えば次のような方法で行われる。

【００１３】１）ステージが一定速度で移動、同時にパ
ルスレーザが一定周期で発振供給２）（ステージ１ステップ移動して停止）＋（パルスレ
ーザを１パルス供給）を繰り返すまた、ビームの照射形状を矩形にした場合の従来の照射
方法を図１２に示す。

【００１４】一般にガラス基板に比べ１照射範囲１１０
２が小さいため、ＸＹステージ上のガラス基板１１０1
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
照射が行われる。

【００１５】ＸＹステージの代わりに、光学素子群の移
動（例えばＸ方向）とステージの移動（Ｙ方向）を組み
合わせる方法も用いられる。

【００１６】このような方法をとることにより結晶化領
域１１０３を順次形成する。

【００１７】このときのステージ移動とパルス光の供給
は次のような方法で行われる。

【００１８】３）ステージが一定速度で移動、同時にパ
ルスレーザが一定周期で発振供給４）（ステージ１ステップ移動して停止）＋（パルスレ
ーザを１パルス以上供給）を繰り返す以上線状ビームあるいは矩形ビームを用いたレーザ結晶
化において、２）、４）のような場合においては、基板
ステージの移動の代わりに、光路の移動を用いることも
試みられているが、１）、３）のような場合では、光路
の移動手段を利用した照射方法は採られなかった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような方法を用
いた場合、ビームの照射エリア内でシリコン薄膜が溶融
し、ランダムに核が形成され多結晶薄膜あるいは微結晶
薄膜が得られる。このように形成された多結晶薄膜、微
結晶薄膜における結晶粒径（あるいは結晶子サイズ）に
たいし、その薄膜を用いて形成する薄膜トランジスタの
活性領域のサイズ（チャネル長、チャネル幅）が十分に
大きければ、隣接するあるいは基板上の薄膜トランジス
タの特性均一性は良好となる。

【００２０】ところが、高い駆動能力を要求されるにあ
たり、薄膜トランジスタの微細化（すなわちチャネル長
を短くする）が進んできた。結晶粒径とチャネルサイズ
が同等のレベルに達すると、薄膜トランジスタ中に存在
する結晶粒界の多寡がその特性に大きく影響する。した
がって、隣接するトランジスタ間においても特性差が顕
著になるという問題があった。

【００２１】以上のような問題を克服する手段として、
例えば、数ミクロンの線幅をもったビームをサブミクロ
ン〜ミクロン単位でステップしながらシリコン薄膜に照
射し、大粒径シリコン結晶を得ようとする技術が、例え
ば、R. Sposili and J. Im,“Sequential lateral soli
dification of thin silicon films on SiO2”, Applie
d Physics Letters誌、vol. 69, (1996), 2864に開示さ
れている。

【００２２】さて、このような手法を液晶ディスプレイ
のような大面積デバイスの製造に利用する場合、動作精
度の高いステージが要求される。

【００２３】また、一般に製造に使用される基板サイズ
は数１００ミリメータ単位の大きさであること。自動運
転による基板搬送機構ではロボットとの基板の受け渡し
位置が固定されていること。等から、照射終了後にロボ
ットとの基板受渡し位置に戻る動作において、このステ
ージは高速動作が要求される。したがって、動作精度、
特に位置精度と高速動作の両方の特性を有するステージ
が必要であった。

【００２４】その他、再公表特許ＷＯ９７／２３８０６
号公報には、基板に形成されたアモルファスシリコン膜
をレーザーによりアニールする方法が開示されている
が、当該公報では、レーザービームは固定されており、
基板のみが適宜の移動速度で移動せしめられる技術が開
示されているのみで、基板の移動と同時にレーザビーム
の光路を移動させる技術に関しては開示が無い。

【００２５】又、特開平１０−４１２４４号公報には、
被処理物の結晶性を均一化する為に複数の線状のレーザ
ビームを使用する事が開示されているが、何れのレーザ
ビームも固定されており、単に被処理物を搭載するステ
ージが移動する様に構成されたものであって、ステージ
の移動と同時にレーザビームの光路を移動させる技術に
関しては開示が無い。

【００２６】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良し、大型のデバイスを製造するに際しても、被処
理膜体部の改質処理操作を容易に且つ効率的に行う事の
可能な膜体部改質装置及び膜体部改質方法を提供するも
のである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には以下に記載されたような技術
構成を採用するものである。即ち、本発明に於ける第１
の態様としては、光源、当該光源から出射される光ビー
ムを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビ
ームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処
理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望
の部位を当該光路に対応せしめる様に移動可能に構成さ
れた基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であ
って、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手
段の動作精度よりも高くなる様に構成されている膜体部
改質装置であり、又本発明に於ける第２の態様として
は、光源、当該光源から出射される光ビームを所望の形
状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の
方向に指向させる光路移動手段、及び被処理膜体部を含
む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の部位を当該
光路に対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動
手段とから構成された膜体部改質装置であって、当該光
路移動手段の動作精度を当該基板移動手段の動作精度よ
りも高くなる様に設定して当該被処理膜体部を改質処理
する膜体部改質方法である。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明に係る当該膜体部改質装置
及び当該膜体部改質方法は、上記した様な技術構成を採
用しているので、例えば、液晶ディスプレイのような大
面積デバイスの製造に利用する場合においても、動作精
度の高いステージと高速動作が要求されるステージの両
立を実現することにより、スループットの高い被処理膜
体部の改質装置並びに被処理膜体部の改質方法を提供す
ることができる。

【００２９】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。

【００３０】つまり、本発明に係る当該膜体部改質装置
及び当該膜体部改質方法は、より具体的には、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及び電界
効果型トランジスタに応用するための良質な半導体−絶
縁膜界面の形成装置或いは半導体−絶縁膜界面の形成方
法として実用化されうるものであり、又、パルスレーザ
光を用いた半導体薄膜の製造装置及びその製造方法とし
ても実用化しえるものである。

【００３１】さらには、本発明は、上記半導体薄膜ある
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、センサー等の駆動素子または駆動回路の製造
装置並びにその製造方法としても使用可能である。

【００３２】従って、本発明に於ける当該膜体部改質装
置のより具体的な態様としては、光源から供給される光
を所望の強度分布をもって半導体層を有する基板表面に
照射する半導体薄膜形成装置において、基板の移動機構
に比べ動作精度の高い光路の移動機構を有する半導体薄
膜形成装置であっても良く、それによって、高速動作を
基板ステージに、高位置精度動作を光路ステージにそれ
ぞれ担わせることによって、動作精度と高速動作の両立
をはかることができる。

【００３３】又、本発明に於けるより詳細な具体的とし
ては、上記した半導体薄膜形成装置において、基板の移
動機構による第１の照射位置制御、光路または基板の移
動機構によるアライメント制御、及び上記光路の移動に
よる第２の照射位置制御とを順次行い、上記第２の位置
制御工程と光の供給とが同時にまたは交互に行われるよ
う制御される半導体薄膜形成装置で有っても良い。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明に係る膜体部改質装置及び膜
体部改質方法の一具体例の構成を図面を参照しながら詳
細に説明する。

【００３５】即ち、図１及び図２は、本発明に係る膜体
部改質装置１００の一具体例の構成の概略を示す平面図
及び側面断面図であり、図中、光源１０、当該光源１０
から出射される光ビーム２０を所望の形状に成形すると
共に、当該成形された光ビーム２５を所望の方向に指向
させる光路移動手段３、及び被処理膜体部２を含む基板
４を搭載し、当該被処理膜体部２の所望の部位３０を当
該光路２６に対応せしめる様に移動可能に構成された基
板移動手段１とから構成された膜体部改質装置１００で
あって、当該光路移動手段３の動作精度は、当該基板移
動手段１の動作精度よりも高くなる様に構成されている
膜体部改質装置１００が示されている。本発明に於ける
当該光路移動手段３の移動範囲は、当該基板移動手段１
の移動範囲よりも狭くなる様に構成されている事が望ま
しく、又、当該光路移動手段３の移動速度は、当該基板
移動手段１の移動速度よりも遅くなる様に構成されてい
る事も望ましい。

【００３６】一方、本発明に於ける当該光路移動手段３
及び当該基板移動手段１は、互いに同一方向に移動する
様に構成されていても良く、又、両者は互いに反対方向
に移動可能に構成されていても良い。

【００３７】又、本発明に於いては、当該光路移動手段
３及び当該基板移動手段１は、互いに同時に移動する様
に制御されるもので有っても良く、又両者は、個別的に
移動する様に制御されるものであっても良い。膜体部改
質装置。

【００３８】更に、本発明に於ける当該光路移動手段３
は、図５（Ａ）に示す様なマスクパターン８を有するも
のであり、当該マスクパターンには、例えば、スリット
状の開口部９１、斜めの短いスリット開口部９２、鉤状
の開口部９３、環状開口部９４等が所定の間隔で所定の
個数配置形成されている。

【００３９】更に、当該マスクパターン８には、アライ
ンメントマーク形成用のスリット開口部９５、９６等が
設けられていても良い。

【００４０】又、当該マスクパターン８には、アライン
メントマークを検出する為の開口部９７が設けられてい
ても良い。

【００４１】即ち、本発明に於ける当該光路移動手段３
には、当該光源１０から出射される光ビーム２０の断面
積よりも小さな断面積を有する一つ若しくは複数種の成
形光ビームを形成する為の一つ若しくは複数個のマスク
パターン９１〜９６を有している事が望ましい。

【００４２】更に、当該光路移動手段３に於ける当該マ
スクパターン８には、アラインメントマーク形成用のマ
スクパターン９７を含んでいる事も望ましい。

【００４３】本発明に於いては、当該光路移動手段３を
移動操作するに際して、当該マスクパターンの少なくと
も一つを選択して、その成形ビーム２５の光路２６を当
該被処理膜体部２の所定の部位に移動する様に制御する
ものであるが、その際に、一つのマスクパターンを選択
するのみでなく、図１（Ｂ）に示す様に、複数のマスク
パターンを選択し、同時に複数本の成形ビーム２５、２
５’を形成して出力する事も可能である。

【００４４】又、本発明に於いては、当該基板４上に
は、予め定められた位置にアラインメントマーク５が設
けられているもので有っても良く、又、当該基板４上に
は、当所は当該アラインメントマーク５を形成しておか
ず、第１回目の当該改質処理操作を実行する際に、当該
マスクパターン８に設けられたアラインメントマーク９
５又は９６を使用して、当該基板４上にアラインメント
マーク５を形成する様にしても良く、その後は、順次、
前回の操作で形成された当該アラインメントマーク９
５、９６を検出しながらアラインメント操作を実行する
様にする事も可能である。

【００４５】つまり、当該光路移動手段３に於ける当該
マスクパターン８に設けられたアラインメントマーク９
６、９５は、上記した様な態様に於て使用されるもので
ある。

【００４６】尚、本発明に係る被処理膜体部としては、
特に限定されるものではないが、例えば、当該基板４上
に形成された薄膜状の化学物質であり、薄膜半導体装
置、薄膜トランジスタ等の製造に使用しうる膜材料が考
えられる。

【００４７】又、本発明に於ける当該被処理膜体部の改
質としても、特に特定されるものではないが、例えば、
当該膜材料に対するアニーリング処理、非結晶化部分を
結晶化処理する加熱処理、樹脂成分の硬化処理或いは溶
融化処理、レジストに対する変成化処理等が考えられ
る。

【００４８】此処で、本発明に係る当該膜体部改質装置
１００及び当該膜体部改質方法の一具体例を当該被処理
膜体部が基板４上に形成された半導体膜で、アモルファ
スシリコン成分の一部を結晶化シリコンに改質する場合
に付いてより詳細に以下に説明する。

【００４９】即ち、図２は、図１に示した本発明に係る
膜体部改質装置１００に於ける膜体部改質処理操作に於
ける具体例を説明した平面図である。

【００５０】以下に示す本発明に於ける具体例に於いて
は、半導体膜２付き基板４が基板ステージと称される基
板移動手段１上に配置される。

【００５１】当該基板ステージである当該基板移動手段
１は、従来から公知のＸステージ及びＹステージとから
構成されており、その結果、当該被処理膜体部２を搭載
した基板４は、ＸＹ平面上を任意の方向に移動可能であ
る。

【００５２】当該ＸＹステージの動作速度は、例えば１
００ｍｍ／ｓｅｃ、位置精度は１μｍである。

【００５３】一方、当該光路移動手段３に於て、当該成
形された光ビーム２５のレーザ照射範囲３１は、基本的
には、当該光路移動手段３の移動可能範囲と当該マスク
パターン８の表面に照射される当該光源１０から出射さ
れた光ビーム２０の断面積によって制限されるものであ
り、ここでは当該レーザマスク８表面に照射される照射
範囲を示す。

【００５４】又、レーザ結晶化領域３２はすでにレーザ
照射が完了し結晶化された部分である。更に、本具体例
に於いては、レーザ光源１０を当該膜体部改質装置１０
０とは分離して構成し、当該光源１０から出射される光
ビーム２０を、適宜のレーザ導入窓（図示せず）を介し
て当該被処理膜体部の所定の部位に導入することによっ
て、当該基板４は真空チャンバ（図示せず）内に配置す
ることも可能である。

【００５５】一方、本具体例に於ける当該マスクパター
ン８は、当該光路移動手段３を構成するマスクステージ
によって、マスクステージ動作方向、例えば図２に示す
Ｙ方向に０．５ミクロンの位置精度で動作する。

【００５６】図２（Ｂ）に示すように、当該基板移動手
段１を構成するＸＹステージ動作により所望の位置に基
板が配置された後、Ｙ方向にマスクステージを含む光路
移動手段３が移動し、それと同時にレーザが連続発振さ
れる。

【００５７】当該光路移動手段３を構成する当該マスク
移動ステージを１５０μｍ／ｓｅｃ、レーザ光源を３０
０Ｈｚでそれぞれ運転することにより、レーザビームは
０．５μｍステップ毎に基板に搭載された当該被処理膜
体部の所望の部位の表面に照射される。

【００５８】以上の動作を図１（Ｂ）の側面図を用いて
説明する。

【００５９】即ち、半導体膜２付き基板４に成形された
レーザビーム２５、２５’が照射され、レーザ結晶化領
域３３が形成される。

【００６０】当該レーザ光２５、２５’はレーザ光源１
０から出射されたレーザービーム２０が、マスクパター
ン８に対応するレーザマスク上においてレーザ照射範囲
３１内に照射され、その結果、当該マスクパターン８を
有するマスクステージつまり光路移動手段３の所定の方
向への移動動作により、当該被処理膜体部２に於ける所
望の部位に所望のマスクパターン９１〜９４の何れかの
パターンを通過して所定のに成形された一本若しくは複
数本のレーザ光２５が照射される。

【００６１】又、図３は、本発明の他の具体例の構成を
示す図である。

【００６２】即ち、第１のエキシマレーザＥＬ１及び第
２のエキシマレーザＥＬ２から供給されるパルス状ＵＶ
光は、それぞれミラー３４、３５及び３６を介してホモ
ジナイザ４１に導かれる。

【００６３】ここで、当該ビームの強度プロファイル
が、前記した光路移動手段３に於けるマスクパターン８
に相当する光学マスク３９に於いて、所望の均一度、例
えば面内分布±５％になるように整形する。

【００６４】尚、エキシマレーザＥＬ１及びＥＬ２から
供給されるオリジナルなビーム２０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、マスクパターン８である光学マスク上での
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。

【００６５】ホモジナイザ４１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。

【００６６】当該ホモジナイザ４１から出力される当該
光ビーム２０は、ミラー３７、光学レンズ３８を介し
て、マスクパターン８である光学マスク３９に照射され
る。

【００６７】上記光学マスク３９によって成形された光
ビーム２５は縮小投影露光装置４０を経て、例えば、真
空チャンバ４３に設けられたレーザ導入窓４２を介し
て、真空チャンバ４３内に設置された、基板４の表面に
搭載されている当該被処理膜体部２の所望の部位に照射
される。

【００６８】当該基板４は、適宜の基板移動手段１上に
載置されており、当該基板移動手段１は、ＸＹテーブル
を構成していて、当該被処理膜体部２の任意の部位を当
該成形された光ビーム２５の照射位置に移動せしめる事
が可能な様に構成されている。

【００６９】つまり、当該基板移動手段１からなる基板
ステージの動作によって、当該被処理膜体部２の所望の
領域、例えばパターン転写領域３０に当該成形させた光
ビームを露光することができる。

【００７０】図３に示す本具体例に於いては、当該マス
クパターン８で成形された光ビーム２５を縮小投影光学
系４０を使用して、縮小された光ビーム２５のパターン
を当該被処理膜体部２の所定の部位に照射する例を示し
たが、場合によっては、当該光ビーム２５のパターン
を、等倍或いは拡大投影を行ってもかまわない。

【００７１】即ち、本具体例に於いては、基板ステージ
である当該基板移動手段１の移動（図３に於けるＸ、Ｙ
方向）によって、基板４上に設けられた当該被処理膜体
部２に於ける任意の領域３０に、当該光ビーム２５を照
射せしめる事が出来る。

【００７２】また、上記光学マスク３９を構成するマス
クパターン８は、当該光路移動手段３を構成するマスク
ステージ（図示せず）上に設置され、当該光源から出力
される光ビーム２０の露光可能領域内であれば、上記光
学マスク３９を、適宜移動して基板上に設けられた当該
被処理膜体部２の任意の部位に照射される光ビーム２５
を操作することが可能である。

【００７３】次に所望の光パターン２５を所望の条件で
基板上に設けられた当該被処理膜体部２の任意の部位に
照射するために必要な機構について例示する。

【００７４】光軸の調整には微妙な調整が必要となるた
め、いったん調整を終えた光軸を固定しておき、基板側
つまり基板移動手段１を移動させて、被処理膜体部の所
望の位置を当該光ビーム２５の照射位置に対応する様に
調整する方が望ましく、本具体例に於いては、係る調整
方法に付いての具体例を示す。

【００７５】つまり、光軸に対する被処理膜体部２の表
面部の位置は、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。

【００７６】したがって、図３中、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
で示すうち、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り光軸に対する垂直
度を補正する。

【００７７】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を配置
制御する。

【００７８】図４は上記の調整や基板のアライメント機
構の一例の構成を示す側面図である。

【００７９】図中、露光軸ＬＯに対し、マスクパターン
８に対応する光学マスク３９、縮小投影露光装置４０、
レーザ導入窓４２が図のように配置される。

【００８０】又、真空チャンバ４３内に配置された、被
処理膜体部２を搭載する基板４は、基板吸着機構付きヒ
ータ等を有する基板移動手段１を構成するθｘｙθｘｚ
θｙｚステージ上に配置される。

【００８１】本具体例に於いては、真空チャンバ４３を
用いているが、実際の光照射は真空排気後、置換された
不活性ガス、水素、酸素、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。

【００８２】又、本具体例に於いて、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
℃程度の基板加熱条件を選ぶことができる。

【００８３】上記のように、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
ができるため、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、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固定することがで
きる。さらに加熱による基板のそり、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る。

【００８４】本具体例に於ける４４及び４５は、レーザ
干渉計であり、又、４６は、測長用窓である。

【００８５】又、本具体例に於いては、当該基板４の端
部側面に測長用ミラー４７を設ける事によって、当該基
板４のアライメント及び基板４のＺ方向位置の測定を行
う事が可能である。

【００８６】一方、本具体例に於いて、アライメントを
実行する場合には、当該基板４上のアライメントマーク
５を、例えばオフアクシス顕微鏡４８、顕微鏡用光源４
９、顕微鏡用素子５０を用いて計測し、レーザ干渉計４
４又は４５による基板位置情報を用いて所望の露光位置
を計測できる。

【００８７】本具体例に於いては、当該アラインメント
を実行する場合の一例として、オフアクシス法を例示し
たが、スルーザレンズ（Through The Lens）方式やスル
ーザマスク（Through The Mask (Reticle)）方式を応用
することも可能である。

【００８８】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段をとることもできる。

【００８９】又、前記した様に、図５（Ａ）〜図５
（Ｃ）にマスクパターン８とアライメントマーク９５、
９６の関係について示した。

【００９０】即ち、本具体例に於いて使用される当該マ
スクパターン８に於いて、当該マスク部は非露光部８１
と露光部８２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パターン
を形成する。

【００９１】マスクパターン８上の所望の選択されるパ
ターン（図５（Ａ）において白色部で示される）９１〜
９４に応じて、被処理膜体部２の一例であるシリコン膜
が露光され図５（Ｂ）に示されるように非露光シリコン
８１’内に露光シリコン８２’が形成される。

【００９２】この時、必要に応じて当該マスクパターン
８上に設けられたアラインメントマーク形成９５、９６
が、当該基板４上に設けられたアラインメントマーク５
と一致する様にアライメント調整後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位置を露光するこ
とが可能となる。

【００９３】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９５又は９６を同時に露光
することによって、アモルファスシリコンａ−Ｓｉと結
晶Ｓｉとの光学的色差を利用したアライメントマーク８
２’が形成できる。

【００９４】従って、当該アラインメントマーク８２’
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、機能を作り込むことができる。

【００９５】露光工程後シリコン薄膜上に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５（Ｃ）とそのＡ−Ａ断面図に示す。

【００９６】シリコン除去部８５は、積層されたシリコ
ン膜とシリコン酸化膜がエッチング除去された領域であ
り、非露光シリコン８１’と露光シリコン８２’上にシ
リコン酸化膜８６、８７が積層された形状が示されてい
る。

【００９７】このように、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。

【００９８】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に本具体例に於
ける膜体部改質方法での主要動作のタイミングチャート
を示す。

【００９９】即ち、図６（Ａ）の制御例１では基板ステ
ージを構成する基板移動手段１の動作により、所望の露
光位置に基板４に搭載された当該被処理膜体部２の所望
の部位を移動させる。

【０１００】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０．１μ
ｍ〜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。

【０１０１】その動作が完了した時点で、基板４に搭載
された当該被処理膜体部２への光照射が実行される。

【０１０２】これらの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、基板上に搭載されている当
該被処理膜体部２の必要な箇所を更に照射終了した後、
基板４が交換され、第２の処理基板４上に設けられた当
該被処理膜体部２に対して、所定の一連の処理を行う。

【０１０３】又図６（Ｂ）に示す本発明に係る当該膜体
部改質方法の制御例２では、基板ステージ１の動作によ
り所望の露光位置に基板を移動させる。

【０１０４】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０．１μ
ｍ〜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。

【０１０５】その動作が完了した時点で、マスクステー
ジである光路移動手段３の動作を始動する。

【０１０６】当該光路移動手段３の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チャー
トである。

【０１０７】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ため、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。又、本発明に於いては、当該基板に搭載された当該
被処理膜体部２への光照射よりも早く光源の運転を開始
し、光源１０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４への光照射を行うことも可能であ
る。

【０１０８】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使用法をとった場
合、初期の数１０パルスが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。

【０１０９】これらの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４上の当該被処理膜体
部２に於ける必要な箇所を照射終了した後、基板が交換
され第２の処理基板４上で所定の一連の処理を行う。

【０１１０】膜厚７５ｎｍのａ−Ｓｉ薄膜に対して１ｍ
ｍ×５０μｍのビームを短軸方向に０．５μｍピッチで
走査した。

【０１１１】一つの光源１０を用いてレーザ照射強度は
照射面で４７０ｍＪ／ｃｍ^２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。

【０１１２】さらに、第２光源を照射面で１５０ｍＪ／
ｃｍ^２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。

【０１１３】上記結晶化シリコン膜中のトラップ準位密
度は１０^１２ｃｍ^−２より低い値を示した。

【０１１４】図７は、本発明の実施の形態を示す半導体
薄膜形成装置の側面図である。

【０１１５】即ち、図中、プラズマＣＶＤ室７０、レー
ザ照射室７１、基板搬送室７２から構成され、ゲートバ
ルブ７３、７４を介して基板４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。

【０１１６】レーザ照射室７１においては、４００℃程
度まで加熱可能な、基板移動手段１を構成する基板ステ
ージ１上に適宜のチャック機構を用いて基板４が設置さ
れる。又、当該基板４の表面には、所望の被処理膜体部
２が配置形成されている。

【０１１７】当該プラズマＣＶＤ室７０では、４００℃
程度まで加熱可能な基板ホルダー７５上に被処理膜体部
２を有する基板４が設置される。

【０１１８】この例ではガラス基板４上にシリコン薄膜
２が形成された状態でレーザ照射室７１に導入され、表
面のシリコン薄膜２がレーザ照射により結晶性シリコン
薄膜に改質され、プラズマＣＶＤ室７０に搬送された状
態を示している。

【０１１９】レーザ照射室７１に導入されるレーザ光２
５は、エキシマレーザＥＬ１或いはエキシマレーザＥＬ
２から供給されるビーム２０が第１のビームラインＬ１
及び第２のビームラインＬ２をそれぞれ通過して、ミラ
ー７７及び透過ミラー７８を有するレーザ合成光学装置
７６及び、ホモジナイザ７９、光学マスクステージを構
成する光路移動手段３に固定された光学マスク８０及び
投影光学装置１８２とから構成されるレーザ照射光学装
置１８３を通過した後、レーザ導入窓８４を介して基板
表面の被処理膜体部２の所望の部位に到達する。

【０１２０】ここでは２台のエキシマレーザを図示した
が、光源１０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上に供給
してもよい。

【０１２１】一方、プラズマＣＶＤ室７０はＲＦ電極１
８５とプラズマ閉じこめ電極１８７により形成されるプ
ラズマ形成領域１８６が基板４が配置される領域とは離
れた位置に形成される。

【０１２２】当該プラズマ形成領域１８６には、例え
ば、酸素とヘリウムを、原料ガス導入装置１８８を用い
てシランガスを供給することにより、基板４上に酸化シ
リコン膜を形成することができる。

【０１２３】又、図８には、本発明の一具体例の形態を
示す半導体薄膜形成装置２００の平面図を示す。

【０１２４】図中、ロード／アンロード室８９、プラズ
マＣＶＤ室９０、基板加熱室１９１、水素プラズマ処理
室１９２、レーザ照射室１９３、基板搬送室１９４がそ
れぞれゲートバルブＧＶ１〜ＧＶ６を介して接続されて
いる。

【０１２５】第１のビームラインＬ１と第２のビームラ
インＬ２から、個別に供給されるレーザ光１０、１０’
がレーザ合成光学装置１９５、レーザ照射光学装置１９
６、レーザ導入窓１９９を介して基板４に設けられた当
該被処理膜体部２の表面に照射される。

【０１２６】また、それぞれのプロセス室、搬送室はガ
ス導入装置１９７−１〜１９７−７、排気装置１９８−
１〜１９８−７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。

【０１２７】図８中、点線で示すように処理基板４−
２、４−６が平面上に配置される。

【０１２８】図９は、本発明に於いて使用されるプラズ
マＣＶＤ室７０の一例の構成を示す概略図である。

【０１２９】即ち、１３．５６ＭＨｚあるいはそれ以上
の高周波が好ましくは使用される高周波電源１０１から
電力が高周波電極１０２に供給される。その結果、ガス
供給穴付き電極１０３と高周波電極１０２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１０３を通り基板４が配置された領域に導かれ
る。

【０１３０】一方、平面型ガス導入装置１０４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４上に薄膜２が形成される。

【０１３１】又、当該基板４を支持する、基板移動手段
に相当する基板ホルダー１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した。

【０１３２】図示のように、排気装置１０５、ガス導入
装置１０６、酸素ライン１０７、ヘリウムライン１０
８、水素ライン１０９シランライン１１０、ヘリウム
ライン１１１、アルゴンライン１１２等を用いて酸素ラ
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２を形成できる。

【０１３３】本具体例に於ける成膜条件は、基板温度３
００℃、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を確認している。

【０１３４】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。

【０１３５】プラズマＣＶＤ室７０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ＣＶＤ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 Cycrotro
n 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。

【０１３６】図９に示すプラズマＣＶＤ装置７０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
として以下のような原料が使用できる。

【０１３７】例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４窒化シリコン膜の形
成にはＮ_２（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）、ＳｉＨ_４（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。

【０１３８】又、シリコン薄膜の形成には水素とシラ
ン、水素（キャリアガスとしてアルゴン）とＳｉＦ_４
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。

【０１３９】図１０は、本発明に於いて、ＴＦＴを製造
する際に、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う場合の具体例につい
て、当該ＴＦＴ製造工程フローをもとに説明する。

【０１４０】図１０（ａ）に示す様に、先ず、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４上
に基板カバー膜１２１、シリコン薄膜２を順次形成す
る。

【０１４１】基板カバー膜１２１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。

【０１４２】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）。

【０１４３】あるいは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯ
Ｓ）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。

【０１４４】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。

【０１４５】あるいは、図７に示すようなプラズマＣＶ
Ｄ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２を形成できる。更に、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１２９を基板４上に
形成する。

【０１４６】次にアライメントマーク１２９を保護する
ためにマーク保護膜１３０を形成し、シリコン薄膜２を
形成する。

【０１４７】続いて、図１０（ｂ）に示す様に、上記し
た図１０（ａ）の工程で準備した基板４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、本発明に係る図９で例示する薄膜形成装置に導
入する。

【０１４８】レーザ光ＬＯが照射し、シリコン薄膜２を
結晶化シリコン薄膜２’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
雰囲気で行われ、レーザ照射が完了後、酸素ガスを導入
する。

【０１４９】レーザ光露光時にはアライメントマーク１
２９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ク１２９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。

【０１５０】上記工程を経た基板４は、図１０（ｃ）に
示す様に、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。

【０１５１】先ず、第１のゲート絶縁膜１２３として、
シラン、ヘリウム、酸素を原料ガスとして基板温度３５
０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。

【０１５２】次に、図１０（ｄ）に示す様に、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２’
と酸化シリコン膜積層膜１２３のアイランドを形成す
る。このとき、シリコン薄膜２’に比べ酸化シリコン膜
１２３のエッチングレートが高いエッチング条件を選択
することが好ましい。

【０１５３】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。

【０１５４】次に、図１０（ｅ）に示す様に、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第２のゲート絶縁膜１２４
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、４５０℃で酸化シリコン膜を３０ｎｍ形
成した。

【０１５５】あるいはＴＥＯＳ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。

【０１５６】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。

【０１５７】ｎ^＋シリコン膜はプラズマＣＶＤやＬＰ
ＣＶＤ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１２５を形成す
る。

【０１５８】次に、図１０（ｆ）及び図１０（ｇ）に示
す様に、ゲートをマスクとして不純物を注入して不純物
注入領域１２６, １２６’を形成する。

【０１５９】つまり、ＣＭＯＳ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、図１０（ｆ）に示
す、ｎ^＋領域が必要なｎ−チャネルＴＦＴと図１０
（ｇ）に示す、ｐ^＋領域が必要なｐ−チャネルＴＦＴ
とを作り分ける。

【０１６０】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１０（ｆ）及
び図１０（ｇ）に示す様に、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。

【０１６１】その後、図１０（ｈ）及び図１０（ｉ）に
示す様に、層間分離絶縁膜１２７、１２７’をそれぞれ
個別に堆積し、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１
２８を形成する。

【０１６２】層間分離絶縁膜１２７、１２７’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。

【０１６３】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。

【０１６４】上記した各具体例の構成から明らかな様
に、本発明に係る当該膜体部改質装置１００に於いて
は、当該光路移動手段３に於ける当該所望の光路２６と
当該基板移動手段１に於ける当該被処理膜体部２の所望
の被処理部位３０との位置合わせ操作は、当該基板４上
に設けられている当該アラインメントマーク５、１２９
を参照して実行されるものである。

【０１６５】より具体的には、本発明に於ける当該光路
移動手段３に於ける当該所望の光路２６と当該基板移動
手段１に於ける当該被処理膜体部２の所望の被処理部位
３０との位置合わせ操作は、当該基板４上に設けられて
いる当該アラインメントマーク５、１２９と当該光路移
動手段３に設けられている当該アラインメントマーク検
出手段、例えば、開口部９７とを一致させる様に制御す
るものである。

【０１６６】本発明に於ける当該アラインメントマーク
を利用して当該基板４上の被処理膜体部２と当該光路移
動手段３との位置合わせ方法は、公知の方法を利用する
事が可能であり、例えば、画像認識手段、二次電子検出
手段、レーザー干渉計等を利用する事が可能である。

【０１６７】係る制御を実行する為に本発明に於ける膜
体部改質装置１００に於いては、図１（Ａ）に示す様
に、当該基板４上に搭載されている被処理膜体部２に於
ける所望の部位を改質する為に所望の形状を有する成形
光ビーム２５を当該被処理膜体部２に於ける所望の部位
３０に指向せしめる為に、当該マスクパターン８から所
望のパターンを選択するパターン選択制御手段５５、当
該選択されたマスクパターンを使用して成形された成形
光ビーム２５による光路の移動範囲領域内に、当該被処
理膜体部２に於ける所望の部位３０を移動させる為に、
当該基板４を所望の位置に移動させる第１の照射位置制
御手段４０、当該基板４上に形成されたアラインメント
マーク５を参照しながら当該光路移動手段３を所望の位
置に移動させる第２の照射位置制御手段５０、当該基板
４上に形成されたアラインメントマーク５と当該光路移
動手段３のマスクパターン８内に形成されているアライ
ンメントマーク検出手段９７とが一致するか否かを判断
する検出手段６、当該光源１０を駆動させる光源駆動制
御手段６０、及び上記各手段を総合的に制御する制御演
算手段６５とから構成される制御手段６６を有している
事が望ましい。

【０１６８】本発明に於ける当該基板４上に形成されて
いる当該アラインメントマーク５又は１２９は、予め当
該基板上に形成されたものであっても良く、又、当該マ
スクパターン８に於けるアラインメントマーク用パター
ン９７を使用して当該被処理膜体部２の処理操作中に形
成されたものであっても良い。

【０１６９】本発明に於ける当該被処理膜体部は、一例
としては、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シ
リコンを得る様に処理されるものである。

【０１７０】又、本発明に於ける別の態様としての膜体
部改質方法に於いては、光源１０、当該光源から出射さ
れる光ビーム２０を所望の形状に成形すると共に、当該
成形された光ビーム２５を所望の方向に指向させる光路
移動手段３、及び被処理膜体部２を含む基板４を搭載
し、当該被処理膜体部２の所望の部位を当該光路２６に
対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段１
とから構成された膜体部改質装置１００であって、当該
光路移動手段３の動作精度を当該基板移動手段１の動作
精度よりも高くなる様に設定して当該被処理膜体部を改
質処理する様に構成されている事が望ましい。

【０１７１】係る本発明の膜体部改質方法に於いては、
当該光路移動手段３の移動範囲は、当該基板移動手段１
の移動範囲よりも狭くなる様に設定する事も好ましい。

【０１７２】更に、当該光路移動手段３の移動速度は、
当該基板移動手段１の移動速度よりも遅くなる様に設定
する事も望ましい。

【０１７３】当該光路移動手段３及び当該基板移動手段
１は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動せ
しめられる様に構成されており、又、当該光路移動手段
３及び当該基板移動手段１は、互いに同時に移動させる
か、個別的に移動せしめる制御せしめられる様に構成さ
れても良い。

【０１７４】当該光路移動手段３は、当該光源１０から
出射される光ビーム２０の断面積よりも小さな断面積を
有する一つ若しくは複数種の成形光ビーム２５を形成す
る為の一つ若しくは複数個のマスクパターンを有してい
る事が望ましく、又、当該マスクパターン８には、アラ
インメントマーク形成用のマスクパターン９７或いはア
ラインメントマーク検出用の開口部が含まれている事も
望ましい。

【０１７５】本発明に於いては、当該光路移動手段３に
於ける当該所望の光路２６と当該基板移動手段１に於け
る当該被処理膜体部２の所望の被処理部位５との位置合
わせ操作は、当該基板４上に設けられている当該アライ
ンメントマーク５と当該光路移動手段３に設けられてい
る当該アラインメントマーク又はアラインメントマーク
検出手段９７とを一致させる様に制御するものである。

【０１７６】本発明に於ける当該膜体部改質方法は、上
記した様に、当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、
当該制御手段は、当該基板上に搭載されている被処理膜
体部に於ける所望の部位を改質する為に所望の形状を有
する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部
位に指向せしめる為に、当該マスクパターンから所望の
パターンを選択するパターン選択する工程、当該選択さ
れたマスクパターンを使用して成形された成形光ビーム
による光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於
ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位
置に移動させる工程、当該基板上に形成されたアライン
メントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の
位置に移動させる工程及び当該光源を駆動させる工程と
から構成されている事が好ましい。

【０１７７】

【発明の効果】本発明に係る当該膜体部改質装置及び膜
体部改質方法は、上記した様な技術構成を採用している
ので、例えば、半導体装置に於ける配線部等の所望の大
きさ、面積を有する部分に於ける化学物質からなる被処
理膜体部を所望の特性を有する様に効率的に且つ容易に
改質する事が可能である。

【０１７８】特に、本発明に於ける膜体部改質装置に於
いては、液晶ディスプレイのような大面積デバイスの製
造に利用する場合においても、動作精度の高いステージ
と高速動作が要求されるステージの両立を実現すること
により、スループットの高い半導体薄膜製造装置を提供
することができる。

【０１７９】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体
例の構成を説明するブロック図である。

【図２】図２は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体
例に於ける動作の例を説明する平面図である。

【図３】図３は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体
例の構成の概要を説明する斜視図である。

【図４】図４は、本発明にかかる膜体部改質装置に於け
るアラインメント機構の一具体例を説明するブロック図
である。

【図５】図５は、本発明の膜体部改質装置に於いて使用
されるマスクパターンとその使用方法の一例を説明する
図である。

【図６】図６は、本発明に於ける膜体部改質方法に於け
る制御の一具体例を説明するタイミングチャートであ
る。

【図７】図７は、本発明の膜体部改質装置と関連して使
用される半導体薄膜形成装置、搬送室、プラズマＣＶＤ
室の一具体例の構成を示す側部断面図である。

【図８】図８は、本発明の膜体部改質装置と関連して使
用される半導体薄膜形成装置、搬送室、プラズマＣＶＤ
室等の配置状態を説明する平面図である。

【図９】図９は、本発明の膜体部改質装置と関連して使
用されるプラズマＣＶＤ室の一例の構成を示す側面断面
図である。

【図１０】図１０は、本発明に係る膜体部改質方法をＴ
ＦＴ製造プロセスに応用した場合の製造工程の手順を示
す図である。

【図１１】図１１は、従来に於けるエキシマレーザアニ
ール装置の一例を説明する平面図である。

【図１２】図１２は、従来のエキシマレーザアニール装
置の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１…光路移動手段２…被処理膜体部２’…改質薄膜４…基板５、１２９…アラインメントマーク６…アラインメントマーク検出手段８…マスクパターン１００…膜体部改質装置１０…光源２０…光ビーム２１…光路移動手段の動作範囲２５、２５’…成形された光ビーム２６…光路３０…被処理膜体部の所望の部位、パターン転写領域３１…レーザ照射範囲３４、３５、３６、３７…ミラー３８…光学レンズ３９…光学マスク４０…縮小投影露光装置４１…ホモジナイザ４２…レーザ導入窓４３…真空チャンバ４４、４５…レーザ干渉計４６…測長用窓４７…測長用ミラー４８…オフアクシス顕微鏡４９…顕微鏡用光源５０…顕微鏡用素子７０、９０…プラズマＣＶＤ室７１…レーザ照射室７２…基板搬送室７３、７４…ゲートバルブ７５…基板ホルダー７６…レーザ合成光学装置７７…ミラー７８…透過ミラー７９…ホモジナイザ８０…光学マスク８１…非露光部８１’…非露光シリコン８２…露光部８２’…露光シリコン８３’…アライメントマーク８４…レーザ導入窓８５…シリコン除去部８６、８７…シリコン酸化膜８９…ロード／アンロード室９１…スリット状の開口部９２…斜めの短いスリット開口部９３…鉤状の開口部９４…環状開口部９５、９６…アラインメントマーク形成用のスリット開
口部９７…アラインメントマーク検出用開口部１０１…高周波電源１０２…高周波電極１０３…ガス供給穴付き電極１０４…平面型ガス導入装置１０５…排気装置１０６…ガス導入装置１０７…酸素ライン１０８…ヘリウムライン１０９…水素ライン１１０…シランライン１１１…ヘリウムライン１１２…アルゴンライン１２１…基板カバー膜１２３…酸化シリコン膜積層膜１２４…ゲート絶縁膜１２５…ゲート電極１２６, １２６’…不純物注入領域１２７…層間分離絶縁膜１２８…金属配線１３０…マーク保護膜１８２…投影光学装置１８３…レーザ照射光学装置１８５…ＲＦ電極１８７…プラズマ閉じこめ電極１８６…プラズマ形成領域１８８…原料ガス導入装置１９１…基板加熱室１９２…水素プラズマ処理室１９３…レーザ照射室１９４…基板搬送室１９５…レーザ合成光学装置１９６…レーザ照射光学装置１９７−１〜１９７−７…ガス導入装置１９８−１〜１９８−７…排気装置１９９…レーザ導入窓２００…半導体薄膜形成装置１１０１…シリコン薄膜１１０２…線状ビーム照射範囲１１０３…結晶化領域１１０４…レーザ導入窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｆターム(参考） 2H088 FA10 FA11 FA16 FA17 FA20 FA23 FA25 FA30 HA08 MA16 2H092 GA59 JA25 JA29 JA38 JA42 JB13 JB23 JB32 JB33 KA04 KA07 MA14 MA17 MA20 MA30 MA35 MA37 NA25 NA27 PA01 5F052 AA02 AA13 BA11 BA12 BB07 DA02 FA28 JA01 5F110 BB01 DD02 DD13 EE05 EE09 EE14 FF02 FF22 FF32 GG02 GG12 GG23 GG25 GG35 GG47 HJ13 HL02 PP03 PP05 PP13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源、当該光源から出射される光ビーム
を所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビー
ムを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処理
膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の
部位を当該光路に対応せしめる様に移動可能に構成され
た基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であっ
て、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段
の動作精度よりも高くなる様に構成されている事を特徴
とする膜体部改質装置。
【請求項２】当該光路移動手段の移動範囲は、当該基
板移動手段の移動範囲よりも狭くなる様に構成されてい
る事を特徴とする請求項１記載の膜体部改質装置。
【請求項３】当該光路移動手段の移動速度は、当該基
板移動手段の移動速度よりも遅くなる様に構成されてい
る事を特徴とする請求項１又は２に記載の膜体部改質装
置。
【請求項４】当該光路移動手段及び当該基板移動手段
は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動可能
に構成されている事を特徴とする請求項１乃至３の何れ
かに記載の膜体部改質装置。
【請求項５】当該光路移動手段及び当該基板移動手段
は、互いに同時に移動するか、個別的に移動する様に制
御されるものである事を特徴とする請求項１乃至４の何
れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項６】当該光路移動手段は、当該光源から出射
される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する一
つ若しくは複数種の成形光ビームを形成する為の一つ若
しくは複数個のマスクパターンを有している事を特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項７】当該光路移動手段に於ける当該マスクパ
ターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパタ
ーンを含んでいる事を特徴とする請求項６記載の膜体部
改質装置。
【請求項８】当該基板上には、当該光路移動手段に設
けられたアラインメントマークに対応するアラインメン
トマークが形成されている事を特徴とする請求項１乃至
７の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項９】当該光路移動手段に於ける当該所望の光
路と当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所望
の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設け
られている当該アラインメントマークを参照して実行さ
れるものである事を特徴とする請求項１乃至８の何れか
に記載の膜体部改質装置。
【請求項１０】当該光路移動手段に於ける当該所望の
光路と当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所
望の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設
けられている当該アラインメントマークと当該光路移動
手段に設けられている当該アラインメントマークとを一
致させる様に制御するものである事を特徴とする請求項
１乃至９の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項１１】当該膜体部改質装置は、制御手段を含
み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている被処
理膜体部に於ける所望の部位を改質する為に所望の形状
を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望
の部位に指向せしめる為に、当該マスクパターンから所
望のパターンを選択するパターン選択制御手段、当該選
択されたマスクパターンを使用して成形された成形光ビ
ームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部
に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望
の位置に移動させる第１の照射位置制御手段、当該基板
上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当
該光路移動手段を所望の位置に移動させる第２の照射位
置制御手段及び当該光源を駆動させる光源駆動制御手段
とから構成されている事を特徴とする請求項１乃至１０
の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項１２】当該基板上に形成されている当該アラ
インメントマークは、予め当該基板上に形成されたもの
であるか、当該マスクパターンに於けるアラインメント
マーク用パターンを使用して当該被処理膜体部の処理操
作中に形成されたものである事を特徴とする請求項１乃
至１１の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項１３】当該被処理膜体部は、非結晶化シリコ
ンであり、改質後に結晶化シリコンが得られる事を特徴
とする請求項１乃至１２の何れかに記載の膜体部改質装
置。
【請求項１４】光源、当該光源から出射される光ビー
ムを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビ
ームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処
理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望
の部位を当該光路に対応せしめる様に移動可能に構成さ
れた基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であ
って、当該光路移動手段の動作精度を当該基板移動手段
の動作精度よりも高くなる様に設定して当該被処理膜体
部を改質処理する事を特徴とする膜体部改質方法。
【請求項１５】当該光路移動手段の移動範囲は、当該
基板移動手段の移動範囲よりも狭くなる様に設定する事
を特徴とする請求項１４記載の膜体部改質方法。
【請求項１６】当該光路移動手段の移動速度は、当該
基板移動手段の移動速度よりも遅くなる様に設定する事
を特徴とする請求項１４又は１５に記載の膜体部改質方
法。
【請求項１７】当該光路移動手段及び当該基板移動手
段は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動さ
せる事を特徴とする請求項１４乃至１６の何れかに記載
の膜体部改質方法。
【請求項１８】当該光路移動手段及び当該基板移動手
段は、互いに同時に移動させるか、個別的に移動せしめ
る制御する事を特徴とする請求項１４乃至１７の何れか
に記載の膜体部改質方法。
【請求項１９】当該光路移動手段は、当該光源から出
射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する
一つ若しくは複数種の成形光ビームを形成する為の一つ
若しくは複数個のマスクパターンを有している事を特徴
とする請求項１４乃至１８の何れかに記載の膜体部改質
方法。
【請求項２０】当該光路移動手段に於ける当該マスク
パターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパ
ターンが含まれている事を特徴とする請求項１９記載の
膜体部改質方法。
【請求項２１】当該基板上に、当該光路移動手段に設
けられたアラインメントマークに対応するアラインメン
トマークを形成しておくか、当該改質処理工程中に当該
アラインメントマークを形成する事を特徴とする請求項
１４乃至２０の何れかに記載の膜体部改質方法。
【請求項２２】当該光路移動手段に於ける当該所望の
光路と当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所
望の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設
けられている当該アラインメントマークを参照して実行
する事を特徴とする請求項１４乃至２１の何れかに記載
の膜体部改質方法。
【請求項２３】当該光路移動手段に於ける当該所望の
光路と当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所
望の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設
けられている当該アラインメントマークと当該光路移動
手段に設けられている当該アラインメントマークとを一
致させる様に制御する事を特徴とする請求項１４乃至２
２の何れかに記載の膜体部改質方法。
【請求項２４】当該膜体部改質装置は、制御手段を含
み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている被処
理膜体部に於ける所望の部位を改質する為に所望の形状
を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望
の部位に指向せしめる為に、当該マスクパターンから所
望のパターンを選択するパターン選択する工程、当該選
択されたマスクパターンを使用して成形された成形光ビ
ームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部
に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望
の位置に移動させる工程、当該基板上に形成されたアラ
インメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所
望の位置に移動させる工程及び当該光源を駆動させる工
程とから構成されている事を特徴とする請求項１４乃至
２３の何れかに記載の膜体部改質方法。