JP2004146811A - 基板処理装置、及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光透過窓による光源からの光の吸収を抑制できる基板処理装置を提供する。
【解決手段】減圧させた反応室５内に被処理基板６を配置し、光源１からの光を光透過窓４ａ〜４ｆを介して反応室５内に照射することにより起こる反応を利用して、被処理基板６の光透過窓４ａ〜４ｆと対向する被処理面６ａを処理する基板処理装置である。この基板処理装置は、被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対して被処理面６ａと平行な方向に相対的に移動させる駆動機構３４を具備する。被処理基板６の光透過窓４ａ〜４ｆに対する相対的な移動方向における光透過窓４ａ〜４ｆの幅Ｗ_Ｗは、前記移動方向における被処理基板６の長さＷ_Ｂよりも小さく設定されている。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は、減圧されたガス中に光源からの光を照射することにより起こる反応、例えば、光酸化（photo-oxidation）、光ＣＶＤ（photo-CVD）、光アッシング（photo-ashing）、光洗浄（photo-cleaning）、光エッチング（photo-etching）、光エピタキシャル（photo-epitaxy）等を行うための装置であって、例えば、半導体装置の製造工程等に用いる基板処理装置に関する。

　例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造を持つ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）や多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等は、半導体層や絶縁膜を備えている。これら半導体層又は絶縁膜の成膜や酸化には、プラズマが用いられることがある。しかし、プラズマを用いた成膜や酸化では、このプラズマに起因するイオン損傷を完全に回避するのは難しい。

　イオン損傷を回避する方法としては、光酸化、光ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、光アッシング、光洗浄、光エッチング、光エピタキシャル等が知られている。

　従来、例えば、光酸化として以下のような方法が知られている。キセノン（Ｘｅ）エキシマランプ(excimer lamp)の光を酸素ガスを含む雰囲気中に照射し、形成された酸素原子活性種で半導体の表面を酸化させる。これにより、半導体の表面に第１層目の絶縁膜を形成する。その後、第２層目の絶縁膜を、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）とＯ_２との混合ガス、またはＳｉＨ_４とＮ_２Ｏとの混合ガスを用いてプラズマＣＶＤ法により成膜する。
「Y. Nakata, T. Okamoto, T. Hamda, T. Itoga and Y. Ishii：Proceedings of Int. Conf. on Rapid Thermal Processing for Future Semiconductor Devices (2001)」 「Y. Nakata, T. Okamoto, T. Hamda, T. Itoga and Y. Ishii：Proceedings of Int. Workshop on Gate Insulator 2001 (2001)」 「Y. Nakata, T. Okamoto, T. Hamda, T. Itoga and Y. Ishii：Proceedings of Asia Display / IDW'01 p.375 (2001)」 「中田行彦、糸賀隆志、石井裕：２００１年春季第４８回応用物理学関係連合講演会（東京）」

　このように、光を用いて酸素原子活性種を生成する方法は、イオン損傷が無く、良好な界面を形成できるという特長を持っている。しかしながら、光酸化を行う従来の基板処理装置においては、以下に述べるような課題がある。

　従来の基板処理装置の課題を説明するために、図１２に、光を用いた酸化反応により絶縁膜を形成する従来の基板処理装置の概略側面図を示す。

　図１２中符号３０１は光源であるキセノンエキシマランプ、符号３０２は光源部であるランプハウス、符号３０４は合成石英からなる光透過窓、符号３０５は真空反応室（真空槽とも称す）、符号３０６は半導体表面を有する基板、符号３０７は基板３０６を載置する基板台を示している。図１２中符号３０８はガス導入口を示しており、このガス導入口３０８から酸素ガスを導入する。図１２中符号３１０は真空排気口を示しており、この真空排気口３１０から反応室３０５内の空気を排気する。ランプハウス３０２内には、ほぼ大気圧となるように窒素ガス（Ｎ_２ガス）が封入されている。光透過窓３０４の面積は、前記基板３０６の上面の面積よりも大きく設定されている。そのため、基板３０６の上面の全面に、キセノンエキシマランプ３０１からの光が照射される。

　図１２に示す従来の基板処理装置を用いて基板３０６に絶縁膜を形成する場合、以下のようにする。まず、基板３０６を反応室３０５に入れ、基板台３０７により載置保持させる。反応室３０５内の空気を一旦排気した後、反応室３０５内を酸素ガスを含む雰囲気とする。キセノンエキシマランプ３０１から発せられる波長１７２ｎｍの光を、前記光透過窓３０４を介して酸素ガスを含む雰囲気に照射する。この酸化ガスを分解してなる酸素原子活性種により、基板３０６の半導体表面が酸化され、該表面に絶縁膜が形成される。

　なお、キセノンエキシマランプ３０１からの短波長の光は、空気中に出ると空気中の酸素分子を酸素原子活性種に分解して、数ｍｍ厚の空気層で吸収されてしまう。このため、通常は、合成石英からなる光透過窓３０４上に設けたランプハウス３０２内に波長１７２ｎｍの光を吸収しない窒素ガスをほぼ大気圧で満たし、前記光が吸収されるのを避けている。

　ところで、形成する絶縁膜中の不純物を抑制するため、酸化しようとする基板３０６を設置した反応室３０５内を一度真空排気し、その後、反応室３０５内に酸素ガスを導入して所望の圧力に保つようにしている。その後、光透過窓３０４を通して反応室内に前記光を照射して、該光により酸素分子を分解して酸素原子活性種を発生させ、基板３０６の半導体表面の酸化を行う。

　しかしながら、この場合、光透過窓３０４には、ほぼ大気圧とほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり約１ｋｇ／ｃｍ^２（９．８０６６５×１０^４Ｐａ）の力がかかる。このため、光透過窓３０４の厚さを、この力に耐え得るような厚さにする必要がある。

　下記表１は、合成石英板の大きさ、上記ガス圧力差に耐えるために必要な各合成石英板の板厚、及び各合成石英板に対する波長１７２ｎｍの光の透過率を示している。表１に示すように、光透過窓３０４を直径３００ｍｍの円や２５０ｍｍ角の大きさにすると、光透過窓３０４の厚さは約３０ｍｍ必要になる。

　一方、図１１は、光の波長と、合成石英板（厚さ１ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍ）に対する前記光の透過率との関係を示している。

　図１１に示すように、合成石英板に対する波長１７２ｎｍの光の透過率は、合成石英板の厚さを増加させると急激に低下する。そして、合成石英板の板厚が３０ｍｍの場合、前記光の透過率は約３０％となる。つまり、合成石英板の板厚を３０ｍｍとすると、有効に使える前記光が１／３以下となってしまい、酸化速度が大幅に低下するという課題がある。ましてや、１ｍ角程度となるような大型基板の基板処理装置の場合、合成石英の厚さが厚くなりすぎて、実用的ではない。

　本発明の目的は、このような事情にもとづいてなされたもので、光透過窓による光源からの光の吸収を抑制できる基板処理装置、及び基板の大きさによらず基板を処理することができる基板処理方法を得ることにある。

　本発明の１つの形態に係る基板処理装置は、光源と、前記光源からの光を透過させる少なくとも１つの光透過窓と、内部を減圧可能な反応室とを具備し、減圧させた前記反応室内に被処理基板を前記光透過窓と離間対向するように配置し、前記光源からの光を光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応を利用して、少なくとも前記被処理基板の前記光透過窓と対向する被処理面を処理する基板処理装置であって、前記被処理基板を前記光透過窓に対して前記被処理面と平行な方向に相対的に移動させる駆動機構を具備しているとともに、前記被処理基板の前記光透過窓に対する相対的な移動方向における前記光透過窓の幅が夫々、前記移動方向における前記被処理基板の長さよりも小さくなるように設定されている。

　基板処理装置が複数の光透過窓を有している場合、前記光透過窓は、被処理基板を移動させる第１の方向に沿って互いに並べて配置する、或いは、前記第１の方向とこの第１の方向とは異なる第２の方向とに沿って互いに並べて配置するのが好ましい。

　前記光透過窓を第１の方向とこの第１の方向とは異なる第２の方向とに沿って互いに並べて配置する場合、前記光透過窓は、市松模様状に配置するのが好ましい。

　前記駆動機構は、前記被処理基板を前記光透過窓に対して揺動させる機構とするか、或いは、前記被処理基板を前記光透過窓に対して一方向に移動させる機構とするのが好ましい。

　前記駆動機構として、前記被処理基板を前記光透過窓に対して揺動させる機構を用いる場合、前記光透過窓の前記揺動方向における幅を一定とするとともに、互いに隣り合う光透過窓の揺動方向における間隔が一定の間隔となるように、各光透過窓を前記揺動方向に沿って互いに並べて配置するとともに、前記駆動機構による揺動の幅が、前記光透過窓の前記揺動方向における幅と、互いに隣り合う光透過窓の間に設けられた梁の前記揺動方向における幅とを足した繰り返し間隔よりも大きくなるように設定するのが好ましい。

　基板処理装置が複数の光透過窓を有している場合、互いに隣り合う光透過窓の前記移動方向における間隔が不均一な間隔となるように、各光透過窓を前記移動方向に沿って互いに並べて配置してもよい。

　前記駆動機構が、前記被処理基板を前記光透過窓に対して一方向に移動させる機構である場合、前記移動方向における前記反応室の長さが、前記移動方向における前記被処理基板の長さの２倍以上であるのが好ましい。

　反応室がゲートバルブを有するようにし、この反応室とは異なる少なくとも１つの副反応室を、ゲートバルブを介して反応室と隣接するように配置し、かつ、駆動機構を、被処理基板を反応室から副反応室にゲートバルブを越えて一方向に移動させる機構とするのが好ましい。

　さらに、光源は、低圧水銀ランプ、希ガスエキシマランプ、或いはキセノンエキシマランプの何れかとするのが好ましい。

　本発明の１つの形態に係る基板処理方法は、光源と、前記光源からの光を透過させる少なくとも１つの光透過窓と、内部が減圧可能な反応室と具備する基板処理装置の減圧させた前記反応室内に被処理基板を前記光透過窓と離間対向するように配置する工程と、前記被処理基板と前記光透過窓とが平行となるように、前記被処理基板を前記光透過窓に対して相対的に移動させながら、前記光源からの光を光透過窓を介して前記反応室内に照射する工程と、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理基板の前記光透過窓と対向する被処理面を処理する工程と、を具備する。

　この発明では、少なくとも被処理面の一部が半導体である被処理基板を用意する工程と、前記反応室内を、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気とする工程と、をさらに具備させ、かつ、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理面を処理する工程が、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応で形成された酸素原子活性種を用い、前記被処理面である半導体表面を酸化して前記被処理基板上に絶縁膜を形成する工程を含むようにするのが好ましい。

　或いは、前記反応室内を、元素周期表の１４族（Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）に属する原子を有する化合物のガス又はこれを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１３族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１５族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）に属する原子を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１２族（Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ）に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１６族（Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ）を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、または少なくともシリコン化合物のガスを含むガスの雰囲気とする工程をさらに具備させ、かつ、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理面を処理する工程が、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応より前記被処理基板上に半導体膜を成膜する工程を含むようにしてもよい。

　前記光源からの光を、少なくとも１つの光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応としては、光酸化、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、または光エピタキシャルを用いてもよい。

　また、光酸化、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、光エピタキシャルの少なくとも２つ以上の反応を真空を破らずに連続して行うようにしてもよい。

　本発明の１つの形態に係る基板処理装置によれば、被処理基板を光透過窓に対して被処理面と平行な方向に相対的に移動させる駆動機構を具備しているため、前記移動方向における光透過窓の幅より前記移動方向における被処理基板の長さを大きくすることができる。

　本発明の１つの形態に係る基板処理方法によれば、被処理基板を光透過窓に対して被処理面と平行な方向に相対的に移動させながら、光源からの光を、光透過窓を介して反応室内に照射する。そのため、前記移動方向における光透過窓の幅が前記移動方向における被処理基板の長さよりも小さくても、前記被処理基板を処理することができる。

　以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

　実施の形態１
　以下、図１を参照して本発明の実施の形態１を説明する。実施の形態１では、光酸化により被処理基板上に絶縁膜を形成する基板処理装置を例にとって説明する。被処理基板６としては、少なくとも被処理面６ａの一部が半導体である基板、例えば、単結晶Ｓｉ基板を用いることができる。被処理基板６としては、ガラス基板の一面に半導体層が設けられた基板等を用いてもよい。

　基板処理装置は、光源としての複数のキセノンエキシマランプ１、これらランプ１を収容するランプハウス２、ランプ１からの光を透過させる少なくとも１つ、例えば６つの光透過窓４ａ〜４ｆ、真空反応室（以下、反応室と記す）５、被処理基板６、基板６を載置する基板台７、及び駆動機構３４等を備えている。反応室５は、内部が減圧可能である。図１中符号１０は真空排気口を示しており、この真空排気口１０から反応室５内の空気を排気する。また、図１中符号８はガス導入口を示しており、ガスを収容するガスシリンダ（図示せず）からこのガス導入口８を介して反応室５内にガスが導入される。本実施の形態１のように、光酸化により被処理基板６に絶縁膜を形成する場合には、このガス導入口８から酸素原子を含むガス、例えば、酸素（Ｏ_２）ガスを図１に矢印Ｘで示すように導入する。

　波長１７２ｎｍの光を発する複数本（本実施の形態１では６本）のキセノンエキシマランプ１は、例えば、線状（丸棒状）に形成されている。これらランプ１は、ランプハウス２内に、図１において紙面手前側から紙面奥側に延びるように互いに平行に配置されている。ランプハウス２内は、キセノンエキシマランプ１からの光を吸収し難いガス、例えば窒素ガス（Ｎ_２ガス）が封入されて略大気圧となっている。

　ランプハウス２と被処理基板６の被処理面６ａとの間には、キセノンエキシマランプ１からの光を透過する光透過窓４ａ〜４ｆが設けられている。光透過窓４ａ〜４ｆは、例えば、合成石英により形成することができる。光透過窓４ａ〜４ｆは、合成石英に限定されるものではなく、光学的に透明な部材により形成すればよい。これら光透過窓４ａ〜４ｆは、互いに並べて配置された線状のキセノンエキシマランプ１に対応するように第１の方向（図１において左右方向）に互いに並べて配置されている。

　図１中符号３２は、これら光透過窓４ａ〜４ｆを支持する支持手段としての支持部材、符号１５は、６つの光透過窓４ａ〜４ｆを支持する梁を示している。支持部材３２は、開口３２ａを有している。この開口３２ａには、複数、例えば、５本の梁１５が、互いに所定の間隔をあけて掛け渡されている。これにより、開口３２ａは、６つの小開口に分割されている。支持部材３２は、開口３２ａの周縁に水平方向に張り出す受け部３３を有している。梁１５は、両側縁から水平方向に張り出す一対の受け部１５ａを夫々有している。

　光透過窓４ａ〜４ｆは、例えば、両側縁から水平方向に張り出す一対の張り出し縁３１を有している。光透過窓４ａ〜４ｆは、張り出し縁３１を受け部１５ａ，３３に係合させ、且つ、張り出し縁３１と受け部１５ａ，３３との間にゴム材料を用いたＯリング（図示せず）を設けてこれらの間を気密に保った状態で、梁１５及び支持部材３２に固定保持されている。これにより、光透過窓４ａ〜４ｆは、前記小開口を各々閉塞している。支持部材３２と梁１５とは一体に形成してもよい。

　移動機構３４は、被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対して被処理面６ａと平行な方向に相対的に移動させる機構である。移動機構３４は、被処理基板６を移動させる機構であっても、光透過窓４を移動させる機構であってもよい。移動機構３４が被処理基板６を光透過窓４に対して相対的に移動させる方向は、光透過窓４に対して被処理面６ａと平行な方向であり、梁１５下の照度の低下をリカバーして被処理面６ａへの処理を均一化させる方向であれば任意である。本実施の形態１の駆動機構３４は、基板台７を光透過窓４ａ〜４ｆに対して揺動させることで、この基板台７に載置される被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対して揺動させるように構成されている。被処理基板６及び基板台７の揺動方向は、図１において矢印Ｂ１で示す方向である。本実施の形態１では、被処理基板６の移動方向、すなわち、摺動方向（図１に矢印Ｂ１で示す方向）と、光透過窓４ａ〜４ｆが互いに並べて配置される第１の方向とを一致させている。移動機構３４による被処理基板６の揺動の幅Ｓは３５ｍｍとしている。移動機構３４は、例えばアクチュエータ及びこのアクチュエータの動作を制御する制御回路を備える移動機構等、既存の移動機構を用いることができる。

　光透過窓４ａ〜４ｆの前記移動方向における幅Ｗ_Ｗは、被処理基板６の長さＷ_Ｂより小さくなるように設定されている。本実施の形態１では、光透過窓４ａ〜４ｆの幅Ｗ_Ｗは２５ｍｍ、梁１５の幅Ｄは５ｍｍ、光透過窓４ａ〜４ｆの厚さＴは５ｍｍであり、１７２ｎｍの光の光透過窓４ａ〜４ｆの透過率は６５％である。従来の基板処理装置では、光透過窓は、例えば、直径６インチの丸窓で形成されている。直径６インチの丸窓の光透過窓の透過率は４５％である。よって、光透過窓４ａ〜４ｆの光の透過率は、従来の光透過窓が直径６インチの丸窓の場合と比較して改善された。

　さらに、本実施の形態１では、梁１５の幅Ｄ（５ｍｍ）と光透過窓の幅Ｗ_Ｗ（２５ｍｍ）とを足した値（本実施の形態１では３０ｍｍ）が一定、すなわち、互いに隣り合う光透過窓間の前記移動方向における距離（互いに隣り合う光透過窓の中心間の距離）が一定となるように設定されている。以下、幅Ｄと幅Ｗ_Ｗとを足した値を繰り返し間隔Ｃという。

　以下、基板処理方法について説明する。

　まず、（１００）面の比抵抗が１０〜１５Ωｃｍの直径６インチの円状のＰ型の単結晶Ｓｉウエハを被処理基板６として用意する。被処理基板６を洗浄し、その後、ロード室（図示せず）を介して、真空に排気した反応室５の基板台７に被処理基板６を移動させる。ヒーター（図示せず）で温度を３００℃にした基板台７に被処理基板６をセットする。このとき、被処理基板６の（１００）面を上面とする。被処理基板６の（１００）面が被処理面６ａとなる。光透過窓４ａ〜４ｆと被処理基板６との幅Ｄ_２は５ｍｍとする。

　次に、ガス導入口８より、酸素ガスを５０ｓｃｃｍの流量で導入し、反応室５の圧力を７０Ｐａに保った後、基板台７を上述のように揺動させる。この状態で、波長１７２ｎｍのキセノンエキシマランプ１の光を照射すると、酸素ガスが直接的且つ効率よく分解されて、反応性の高い酸素原子活性種が生成される。このとき、酸素ガス分圧を約７０Ｐａとしている。この酸素原子活性種により被処理基板６の（１００）面が酸化され、被処理基板６上に、酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成される。以下、この酸化膜を第１の絶縁膜という。

　反応室５とキセノンエキシマランプ１を用いた本実施の形態１では、下記反応式（１）に示すように、酸素から直接に酸素原子活性種Ｏ（^１Ｄ）を効率よく形成できる。この酸素原子活性種Ｏ（^１Ｄ）が、半導体層の表面（被処理基板６の（１００）面）を酸化する。このように、キセノンエキシマランプ１を用いた場合は、オゾンは反応に関与しない。

　　キセノンエキシマランプ
　　Ｏ_２＋ｈν→Ｏ（^３Ｐ）＋Ｏ（^１Ｄ）（波長１７２ｎｍ）　　　（１）
　　Ｏ（^３Ｐ）：^３Ｐ準位励起状態にある酸素原子
　　Ｏ（^１Ｄ）：^１Ｄ準位励起状態にある酸素原子
　　ｈ：プランク定数
　　ν：光の振動数
　また、光源に低圧水銀ランプを用いることも可能である。低圧水銀ランプが発する光の波長は、１８５ｎｍと２５４ｎｍとの２つのピークを有している。したがって、低圧水銀ランプの場合は、下記反応式（２）に示すように、１８５ｎｍの光が酸素からオゾンをつくり、そのオゾンが２５４ｎｍの光で酸素原子活性種Ｏ（^１Ｄ）を形成する。つまり、２段階の反応である。

　　低圧水銀ランプ
　　Ｏ_２＋Ｏ（^３Ｐ）＋Ｍ→Ｏ_３＋Ｍ　　（波長１８５ｎｍ）　　　（２）
　　Ｏ_３＋ｈν→Ｏ（^１Ｄ）＋Ｏ_２　　　（波長２５４ｎｍ）　　　（３）
　　Ｍ：Ｏ_２、Ｏ（^３Ｐ）、Ｏ_３以外の酸素化合物ガス
　キセノンエキシマランプ１は、１段階反応であるため、低圧水銀ランプと比較して非常に効率良く酸素原子活性種Ｏ（^１Ｄ）を形成でき、酸化速度が速い長所がある。なお、反応式（１）の反応が起きるのは、１７５ｎｍ以下の波長の光を用いた場合である。

　酸化には、シリコンと酸素の反応速度により酸化速度が決まる「反応律速」と、酸化種が酸化膜中を拡散し、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２膜）とシリコン（Ｓｉ）の界面に到達する速度により酸化速度が決まる「拡散律速」の２つのモードがある。単結晶Ｓｉウエハの温度の上昇によりシリコンと酸素の反応速度も上昇するが、特に酸化種が酸化膜中を拡散する速度が大きくなる。このため、単結晶Ｓｉウエハの温度を上昇させた方が、酸化速度は向上する。基板処理装置および単結晶Ｓｉウエハ（被処理基板６）への影響を考慮すると、光酸化時の半導体温度は１００℃から５００℃の範囲が適当で、特に２００℃から３５０℃が好適である。本実施の形態１においては、半導体温度は３００℃としている。

　本実施の形態１の基板処理装置では、９０分間で厚さ約４．３ｎｍの光酸化による酸化膜（ＳｉＯ_２膜）が形成できた。酸化膜の均一性は、揺動させない場合は±７０％であったものが、揺動させた場合は±７％に改善された。また、被処理基板６の揺動の幅Ｓ（３５ｍｍ）を光透過窓４ａ〜４ｆの繰り返し間隔Ｃ（３０ｍｍ）よりも大きくすることにより、酸化膜厚の均一性を改善できた。さらに、本実施の形態１での照射光強度は、被処理基板６の位置で１１ｍＷ／ｃｍ^２であった。光源としてキセノンエキシマランプ１を使用することにより、スループットを向上させることができた。

　次に、被処理基板６上に第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とを積層させた電気容量測定用試料を用いて、容量一電圧特性を測定した。

　第２の絶縁膜は、例えば、以下のようにして形成することができる。トンネル電流を無くし、半導体−絶縁膜の界面準位を測定しやすいように、上記のごとく第１の絶縁膜を形成した被処理基板６上に、第２の絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）を厚さ約９４ｎｍ成膜する。これは、例えば、本実施の形態１の基板処理装置とは別のＣＶＤ装置によって、ＴＥＯＳガスとＯ_２ガスとを用いることにより形成することができる。その後、被処理基板６の（１００）面上に成膜された第２の絶縁膜のＳｉＯ_２膜上にアルミニウム膜をスパッタ法により成膜する。その後、フォトリソグラフィー法により、アルミニウム膜からなる直径０．８ｎｍの円形ドットパターンを多数形成する。

　このように形成した電気容量測定用試料を用いて、容量一電圧特性を測定した。その結果、界面固定電荷密度は１×１０^１１ｃｍ^−２で、熱酸化膜（Ｓｉ基板の（１００）面を熱酸化することにより成膜されるＳｉＯ_２膜）と同等であった。

　上記のように、本実施の形態１では、光源としてのキセノンエキシマランプ１と、このキセノンエキシマランプ１からの光を透過させる光透過窓複数４ａ〜４ｆと、内部を減圧可能な反応室５とを具備し、減圧させた反応室５内に被処理基板６を光透過窓４と離間対向するように配置し、キセノンエキシマランプ１からの光を光透過窓複数４ａ〜４ｆを介して反応室５内に照射することにより起こる反応を利用して、少なくとも被処理基板６の光透過窓４ａ〜４ｆと対向する被処理面６ａ、すなわち、（１００）面を処理する基板処理装置である。そして、被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対して被処理面６ａと平行な方向に相対的に移動させる駆動機構３４を具備しているとともに、被処理基板６と光透過窓複数４ａ〜４ｆとの相対的な移動方向における光透過窓４ａ〜４ｆの幅Ｗ_Ｗは、前記移動方向における被処理基板６の長さＷ_Ｂよりも小さくなるように設定されている。

　したがって、本実施の形態１では、光透過窓４ａ〜４ｆを従来よりも小さくできるので、これに伴い、光透過窓４ａ〜４ｆの厚さを従来よりも薄くすることができる。よって、光透過窓４ａ〜４ｆによる光源１からの光の吸収（損失）を抑制し、酸化速度を向上させることができる。また、被処理基板６の大きさによらず、窓４ａ〜４ｆ及び梁１５を形成する材料を軽量化することができる。したがって、基板処理装置を安価に製造することができる。

　また、複数の光透過窓４ａ〜４ｆは、第１の方向、例えば、前記移動方向に沿う方向（図１に矢印Ｂ１で示す方向）に互いに並べて配置されている。さらに、駆動機構３４は、被処理基板６を前記光透過窓複数４ａ〜４ｆに対して揺動させる機構である。そして、揺動の幅Ｓは、光透過窓４ａ〜４ｆの繰り返し間隔Ｃよりも大きく設定されている。このようにすることにより、被処理基板６を均一に処理することができる。

　また、本実施の形態１の基板処理方法は、少なくとも被処理面６ａの一部が半導体である被処理基板６を用意する工程と、ランプ１からの光を透過させる光透過窓４ａ〜４ｆ、及び内部を減圧させた反応室５内に被処理基板６光透過窓４ａ〜４ｆと離間対向するように配置する工程と、反応室５内を、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気とする工程と、被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対して被処理面６ａと平行な方向に相対的に移動させながら、ランプ１からの光を、光透過窓４ａ〜４ｆを介して反応室６内に照射する工程と、ランプ１からの光を反応室５内に照射することにより起こる反応で形成された酸素原子活性種を用い、被処理基板６の被処理面６ａである半導体表面を酸化して被処理基板６上に絶縁膜を形成する工程と、を具備する。

　この方法によれば、被処理基板６を光透過窓４ａ〜４ｆに対してその被処理面６ａと平行な方向に相対的に移動させながら、ランプ１からの光を、光透過窓４ａ〜４ｆを介して反応室５内に照射する。そのため、前記移動方向における光透過窓４ａ〜４ｆの幅Ｗ_Ｗが前記移動方向における被処理基板６の長さＷ_Ｂよりも小さくても、前記被処理基板６を均一に処理することができる。

　実施の形態２
　前記の実施の形態１は被処理基板６を揺動させる基板処理装置の例を示したが、本実施の形態２では、大型基板に適用して、一方向に移動させる基板処理装置の例を示す。

　線状光源としてのキセノンエキシマランプ１は、図２において紙面手前側から紙面奥側に延びるように複数本（本実施形態では２本）互いに平行に配置されている。また、２つの細長光透過窓４ａ，４ｂ（図３参照）は、互いに並べて配置された線状光源（キセノンエキシマランプ１、図３では図示せず）と離間対向するように配置されている。また、駆動機構３４としては、被処理基板６を光透過窓４ａ，４ｂに対して一方向、例えば、図２に矢印Ｂ２で示す方法に移動させる機構としている。被処理基板６を一方向に移動させるため、移動方向（図２に矢印Ｂ２で示す方向）における反応室５の長さを、移動方向Ｂの被処理基板６の長さの２倍以上としている。

　被処理基板６は、１０００ｍｍ×１２００ｍｍのガラス基板としている。各光透過窓４ａ、４ｂの幅Ｗ_Ｗは９０ｍｍ、各光透過窓４ａ、４ｂの厚さは４０ｍｍ、梁１５の幅Ｄは３０ｍｍである。

　本実施の形態２の基板処理装置は、被処理基板６を光透過窓４ａ、４ｂの下方において一方向（図２に矢印Ｂ２で示す方向）に移動させながら、前記被処理基板６の被処理面６ａに光酸化処理を施すことができる。

　したがって、従来は処理が困難であった大きさの基板であっても対応することができる。なお、光源（キセノンエキシマランプ１）の本数は、多い方が光酸化速度が速くなる。したがって、光源（キセノンエキシマランプ１）は、所望のスループットが得られるようにその本数を決めるとよい。

　実施の形態３
　前記の実施の形態２の場合、被処理基板６を一方向に移動させるため、移動方向Ｂ２の反応室５の長さが移動方向Ｂ２の被処理基板６の長さの２倍以上必要となる。このため、本実施の形態３では、インライン方式として、フットプリントを改善した例を示す。

　本実施の形態３の基板処理装置は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の反応室５は、ゲートバルブ１１を有している。第１の反応室５とは異なる副反応室としての第２の反応室１２が、ゲートバルブ１１を介して反応室５と隣接するように配置されている。第１の反応室５は、光酸化を行う光酸化室であり、第２の反応室１２はプラズマＣＶＤを行うプラズマＣＶＤ室である。第１の反応室５は、複数のゲートバルブ１１を介して複数の反応室と隣接させるようにしてもよい。駆動機構３４は、被処理基板６を第１の反応室５から第２の反応室にゲートバルブ１１を越えて一方向に移動させる機構である。被処理基板６の移動方向は、図４Ａに矢印Ｂ２で示す方向である。

　このように、本実施形態３の基板処理装置では、ゲートバルブ１１を介して光酸化室（第１の反応室５）とプラズマＣＶＤ室（副反応室としての第２の反応室１２）とが接続されているインライン方式としている。したがって、フットプリントを改善することができる。

　すなわち、被処理基板６を光酸化処理する場合には、図４Ａに示すように、ゲートバルブ１１を開け、光酸化室（反応室５）とプラズマＣＶＤ室（反応室１２）の両反応室に酸素ガスを導入する。そして、実施の形態２と同様に、被処理基板６を、ゲートバルブ１１を超えて一方向Ｂに移動させながら、光酸化させる。つまり、プラズマＣＶＤ室への被処理基板６の移動時に光酸化を行い、例えば、第１の絶縁膜を形成する。

　次に、被処理基板６がプラズマＣＶＤ室１２に移動したら、図４Ｂに示すように、ゲートバルブ１１を閉じる。そして、反応室１２が有するガス導入口８から、矢印Ｙに示すように半導体ガス１３を反応室１２内に流入させる。その後、高周波電源１４により高周波電圧を印加することにより、プラズマＣＶＤにより第２の絶縁膜（ＳｉＯ_２膜や他の絶縁膜）を成膜する。

　本実施の形態によれば、前記光源からの光を、少なくとも１つの光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応として、光酸化、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、光エピタキシャルの少なくとも２つ以上の反応を真空を破らずに連続して行うことができる。

　実施の形態４
　前記の実施の形態１、２および３の場合、線状光源（キセノンエキシマランプ１）を複数本並べ、これらと離間対向するように光透過窓を設けている。すなわち、光透過窓を第１の方向、例えば移動方向に並べて配置している。

　これに対し、光透過窓４ａ〜４ｈは、第１の方向と、この第１の方向とは異なる第２の方向とに沿って互いに並べて配置してもよい。本実施の形態４では、図７に示すように、第１の方向を前記移動方向に沿う方向とし、第２の方向を線状光源１と平行であって且つ前記移動方向と直交する方向としている。

　光透過窓４ａ〜４ｈを、互いに異なる第１及び第２の方向に沿って互いに並べて配置する場合、光透過窓４ａ〜４ｈは、例えば、市松模様状に配置することも可能である。このようにすることにより、光透過窓４ａ〜４ｈの厚さを、実施の形態１〜３よりもさらに薄くすることができる。また、光透過窓４ａ〜４ｈの大きさ（長さ）に対応した長さの短い光源を使用することが可能であり、光源の長さが短くても、大きな被処理基板に対応できるという長所がある。

　実施の形態５
　基板処理装置１が複数の光透過窓を有している場合、互いに隣り合う光透過窓の被処理基板６の移動方向における間隔は、必ずしも一定の繰り返し間隔としなくてもよい。つまり、移動方向に合計した光透過窓幅が重要である。本実施の形態５は、互いに隣り合う光透過窓の前記移動方向における間隔が不均一な間隔となるようにした例を示す。

　本実施の形態５では、光透過窓４ａ〜４ｄが、一方向、例えば、前記移動方向に沿う方向に互いに並べて配置されている。これらの間隔は、不均一である。また、光透過窓が４ｅ〜４ｈもまた、前記移動方向に沿う方向に互いに並べて配置されている。これらの間隔は、不均一である。すなわち、光透過窓４ａ〜４ｈは、４つずつ２列に並べて配置されている。

　ところで、光透過窓４ａ〜４ｈを前記移動方向に沿う方向に複数列に並べて配置する場合、前記移動方向に沿って並ぶ光透過窓４ａ〜４ｄの移動方向に合計した光透過窓幅と、光透過窓４ｅ〜４ｈの移動方向に合計した光透過窓幅とは、等しくするのが望ましい。これは、被処理基板６の表面を均一に処理するためである。本実施の形態５では、光透過窓４ａ〜４ｈは、夫々同じ処理が施されている。つまり、光透過窓４ａ〜４ｄと、光透過窓４ｅ〜４ｈとの移動方向に合計した光透過窓幅は等しくなっている。このようにしても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

　実施の形態６
　前記実施の形態１は、被処理基板６として単結晶シリコン基板を用いた例であるが、この結果を踏まえ、ガラス基板上に形成する液晶表示装置用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Poly-Ｓｉ ＴＦＴ）の製作工程を説明する。

　図８は、本発明を液晶表示装置作製用のｎチャネル型、ｐチャネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタに適用した場合のプロセスフロー図、図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は、それぞれ各プロセスにおける素子断面図である。

　ガラス基板２００（図９（Ａ）〜図９（Ｅ）参照）としては、例えば、大きさ３２０ｍｍ×４００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス板を用いている。

　図９（Ａ）に示すように、洗浄したガラス基板２００上に、ＴＥＯＳガスを用いたＰＥ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）により、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２膜）をベースコート膜２０１（図９（Ａ）参照）として形成する（図８のＳ１）。

　その後、ＳｉＨ_４およびＨ_２ガスを用い、ＰＥ−ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を厚さ５０ｎｍ成膜する（図８のＳ２）。

　このアモルファスシリコン膜は、５〜１５原子％の水素を含むため、そのままレーザーを照射すると、水素が気体となり、急激に体積膨張して、膜が吹き飛ぶ。このため、アモルファスシリコン膜を形成したガラス基板２００を、水素の結合が切れる３５０℃以上で、約１時間保って水素を逃がす（図８のＳ３）。

　その後、キセノンクロライド（ＸｅＣｌ）エキシマレーザー光源から波長３０８ｎｍのパルス光（６７０ｍＪ／パルス）を、光学系により０．８ｍｍ×１３０ｍｍに成形する。前記レーザー光を３６０ｍJ／ｃｍ^２の強度で、前記ガラス基板２００上のアモルファスシリコン膜に照射する。アモルファスシリコンは、レーザー光を吸収して溶融し、液相となる。その後、アモルファスシリコンは、温度が下がって固化する。これにより、多結晶シリコンが得られる。前記レーザー光は２００Ｈｚのパルスであり、溶融と固化は１パルスの時間内で終了する。このため、レーザー照射により、１パルス毎に溶融と固化とを繰り返すことになる。ガラス基板２００を移動させながらレーザー照射することにより、大面積を結晶化できる。特性のバラツキを抑えるため、個々のレーザーパルス光の照射領域を９５〜９７．５％重ね合わせて照射するとよい（図８のＳ４）。

　この多結晶シリコン層を、フォトリソグラフィー工程（図８のＳ５）、エッチング工程（図８のＳ６）により、図９（Ａ）に示すように、ソース、チャネル、ドレインに対応する島状多結晶シリコン層２１６にパターンニングし、ｎチャネルＴＦＴ領域２０２、ｐチャネルＴＦＴ領域２０３、画素部ＴＦＴ領域２０４を形成する（ここまでが、図９（Ａ）に対応）。

　この後、Poly-Ｓｉ ＴＦＴで最も重要な界面および絶縁膜（図８のＳ７）を形成する。すなわち、実施の形態６では、図９（Ａ）の状態まで処理されたガラス基板２００が、被処理基板６に相当する。つまり、被処理基板６は、ガラス基板２００と、ガラス基板２００上に設けられたベースコート膜２０１と、ベースコート上に設けられた島状多結晶シリコン層２１６とを有する。

　図１０は、インライン式の光酸化法による薄膜形成装置と、プラズマＣＶＤ法による薄膜形成装置と、を融合させた基板処理装置としての薄膜形成装置の概略を示す側面図である。

　図１０中符号１はキセノンエキシマランプ、符号４は合成石英からなる光透過窓、符号２１はロード室、符号２２は光洗浄室、符号２３は光酸化室、符号２４は水素プラズマ室、符号２５は成膜室、符号２６はアンロード室、符号１０１ａ〜１０１ｇはゲートバルブ、符号１０２はヒーター、符号１０３はカソード電極、符号１０４はアノード電極、符号１０５は基板台を示している。このうち、光洗浄室２２及び光酸化室２３の基板台１０５は、駆動機構３４ａ，３４ｂにより夫々揺動するように構成されている。

　図１０の基板処理装置は、上述のように処理したガラス基板２００を収納し、光酸化により絶縁膜を形成するための第１の反応室である光酸化室２３と、基板６を収納し、絶縁膜上に第２の絶縁膜を堆積法により形成する第２の反応室である成膜室２５とを含む複数個の反応室、及び複数個の該反応室間で前記基板６を大気に晒さずに移動させる手段であるゲートバルブ１０１ａ〜１０１ｇ等を有する。

　ゲートバルブ１０１ａを開き、上記のベースコート膜２０１上に島状多結晶シリコン層２１６が形成された基板６（図９（Ａ）参照）をロード室２１に導入する。その後、真空に排気して、ゲートバルブ１０１ｂを開く。前記基板６を光洗浄室２２に移動させて、ゲートバルブ１０１ｂを閉じる。温度を３５０℃にした基板台１０５に前記基板６をセットした後、前記基板６を揺動させながら、光源であるキセノンエキシマランプ１から１７２ｎｍの波長の光を、合成石英の光透過窓４を通して、シリコン表面（島状多結晶シリコン層２１６の表面）に照射する。シリコン表面を光洗浄する（図８のＳ８）。光透過窓４の幅は夫々９０ｍｍ、隣り合う光透過窓４の間の距離は３０ｍｍ、光透過窓４の厚さは４０ｍｍ、基板６の揺動幅は１５０ｍｍである。

　ここで、光源としては低圧水銀ランプでも光洗浄が可能であるが、キセノンエキシマランプ１の方が洗浄効果が高い。光透過窓４を透過した状態における光照射強度は４５ｍＷ／ｃｍ^２、光透過窓４からシリコン表面までの距離は２５ｍｍに保たれるようにしている。

　その後、ゲートバルブ１０１ｃを開けて、光洗浄後の基板６を光酸化室２３（第１の絶縁膜を形成するための第１の反応室）に移動させて、ゲートバルブ１０１ｃを閉じる。そして、温度を３５０℃にした基板台１０５に前記基板６をセットする。該光酸化室２３内に酸素ガスを導入し、該光酸化室２３内を７０Ｐａに保つ。さらに、基板６を揺動させながら、波長１７２ｎｍの光を発するキセノンエキシマランプ１の光を、合成石英の光透過窓４を通して、酸素ガスに照射する。これにより、酸素ガスを直接、反応性の高い酸素原子活性種に分解する。この酸素原子活性種により島状多結晶シリコン層２１６が酸化され、ゲート絶縁膜２０５（図９（Ｂ）参照。すなわち、第１の絶縁膜）となるＳｉＯ_２からなる光酸化膜が形成される。本実施の形態６の基板処理装置では、３分間で膜厚約３ｎｍのゲート絶縁膜２０５（第１の絶縁膜）を形成することができた（図８のＳ９）。光透過窓４幅は９０ｍｍ、前記移動方向に互いに隣り合う光透過窓間は３０ｍｍ、光透過窓４の厚さは４０ｍｍ、ガラス基板２００の揺動幅は１５０ｍｍである。

　その後、界面改善アニール処理を行う。ゲートバルブ１０１ｄを開けて、上述のように処理した基板６を水素プラズマ室２４に移動させ、ゲートバルブ１０１ｄを閉じる。基板温度を３５０℃、Ｈ_２ガスをガス流量１０００ｓｃｃｍ、ガス圧を１７３Ｐａ（１．３Ｔｏｒｒ）に保ち、水素プラズマ室２４内の圧力を８０Ｐａ（０．６Ｔｏｒｒ）とし、ＲＦ電源電力を４５０Ｗで、光酸化膜に対して３分間の水素プラズマ処理を行う（図８のＳ１０）。なお、この水素プラズマ処理を省略し、水素化処理（図８のＳ３０）で兼ねることも可能である。

　次に、ゲートバルブ１０１ｅを開けて、成膜室２５（第２の絶縁膜を形成するための第２の反応室）へ基板６を移動させ、ゲートバルブ１０１ｅを閉じる。基板温度３５０℃とし、ＳｉＨ_４ガス流量を３０ｓｃｃｍ、Ｎ_２Ｏガス流量を６０００ｓｃｃｍ、成膜室２５内の圧力を２６７Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）、ＲＦ電源電力を４５０Ｗとし、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ_２膜からなるゲート絶縁膜２０６（第２の絶縁膜）を成膜する。本実施の形態６の基板処理装置では、３分間で膜厚９７ｎｍの第２ゲート絶縁膜２０６を成膜することができた（図８のＳ１１）。

　その後、ゲートバルブ１０１ｆを開けて、基板６をアンロード室２６に移動させた後、ゲートバルブ１０１ｆを閉じる。ゲートバルブ１０１ｇを開けて基板６を取り出す（図９（Ｂ）参照）。

　図１０に示す基板処理装置により、光洗浄工程（図８のＳ８）、光酸化工程（図８のＳ９）、界面改善アニール工程（図８のＳ１０）およびプラズマＣＶＤ法による第１ゲート絶縁膜２０５の成膜工程（図８のＳ１１）を、連続して真空中で、しかも生産性を落とさずに行うことができる。これにより、半導体（島状多結晶シリコン層２１６）と第１ゲート絶縁膜２０５との良好な界面を形成すると共に、厚くて実用に耐える絶縁膜を速く形成することができる。

　この後、以下のようにして、Poly-Ｓｉ ＴＦＴを形成する。

　まず、上述のように処理した基板６を基板温度３５０℃で、２時間、窒素ガス中でのアニールにより、ＳｉＯ_２膜からなる第１ゲート絶縁膜２０５の高密度化を行う（図８のＳ１２）。高密度化処理で、ＳｉＯ_２膜の密度が高くなり、リーク電流、耐圧が向上する。

　その後、スパッタ法によりＴｉをバリア金属として１００ｎｍ成膜した後、同様にスパッタ法によりＡｌを４００ｎｍ成膜する（図８のＳ１３）。このＡｌからなる金属層を、フォトリソグラフィー法（図８のＳ１４）によりパターニングを行い（図８のＳ１５）、図９Ｃに示すように、ゲート電極２０７を形成する。

　その後、フォトリソグラフィー工程でｐチャネルＴＦＴ２５０のみをフォトレジスト（図示せず）で覆う（図８のＳ１６）。次に、イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、燐を８０ｋｅＶで６×１０^１５／ｃｍ^２をｎチャネルＴＦＴ２６０のｎ^＋ソース・ドレインコンタクト部２０９にドープする（図８のＳ１７）。

　その後、フォトリソグラフィー工程でｎチャネルＴＦＴ領域２０２および画素部ＴＦＴ領域２０４のｎチャネルＴＦＴ２６０をフォトレジストで覆う（図８のＳ１８）。イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、ボロンを６０ｋｅＶ、１×１０^１６／ｃｍ^２でｐチャネル領域２０３（図９（Ａ）参照）のｐチャネルＴＦＴ２５０（図９（Ｃ）参照）のＰ^＋ソース・ドレインコンタクト部２１０にドープする（図８のＳ１９）。

　その後、上述のように処理した基板６を基板温度３５０℃で２時間アニールし、イオンドープした燐とボロンを活性化する（図８のＳ２０）。そして、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法で、ＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２０８を成膜する（図８のＳ２１）（図９（Ｃ）参照）。

　次に、フォトリソグラフィー工程（図８のＳ２２）およびエッチング工程（図８のＳ２３）で、ｎ^＋ソース・ドレインコンタクト部２０９およびＰ^＋ソース・ドレインコンタクト部２１０へのコンタクトホールを図９（Ｄ）に示すようにパターニングする。そして、Ｔｉをバリア金属（図示せず）として膜厚１００ｎｍスパッタした後、Ａｌを膜厚４００ｎｍスパッタする（図８のＳ２４）。さらに、フォトリソグラフィー法（図８のＳ２５）およびエッチング工程（図８のＳ２６）により、ソース電極２１３、ドレイン電極２１２をパターニングする（図９（Ｄ）参照）。

　さらに、図９（Ｅ）に示すように、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ_２膜からなる保護膜(passivation film)２１１を膜厚３００ｎｍ成膜する（図８ＢのＳ２７）。さらに、画素部ＴＦＴ２０４領域（図９（Ａ）参照）のｎチャネルＴＦＴ２６０（図９（Ｃ）参照）のドレイン領域２１２を露出させるように、ＩＴＯからなる画素電極２１４（後述する）との接続用のコンタクトホールを、フォトリソグラフィー工程（図８のＳ２８）およびエッチング工程（図８のＳ２９）によってパターニングする。

　この後、水素アニール炉内に、窒素ガス流量：水素ガス流量＝９７：３として混合したガスを略大気圧で流し、基板温度４００℃で８０分処理する。前記水素プラズマ処理を省略した場合は、前記と同一条件で、１時間処理する必要がある。

　その後、別の反応室に移動させ、ＩＴＯを１５０ｎｍ成膜する（図８のＳ３１）。ＩＴＯをフォトリソグラフィー工程（図８のＳ３２）およびエッチング工程（図８のＳ３３）でパターニングすることにより、画素電極２１４を形成する。これにより、ＴＦＴ基板２１５は完成する（図９（Ｅ）参照）。その後、基板検査を行う（図８のＳ３4）。

　このＴＦＴ基板２１５およびカラーフィルタ（図示せず）が形成されたガラス基板（図示せず）に対し、ポリイミドを塗布し、ラビングした後、これらの基板を貼り合わせた。その後、この貼り合わせた基板を、各パネルに分断する。

　これらのパネルを真空槽に入れ、皿に入れた液晶の中にパネルの注入口を浸し、槽に空気を導入することにより、その圧力で液晶をパネルに注入する。その後、注入口を樹脂で封止することにより、液晶パネルが完成する（図８のＳ３５）。

　その後、偏向板の貼り付け、周辺回路、バックライト、ベゼル等の取り付けにより、液晶モジュールが完成する（図８のＳ３６）。

　この液晶モジュールは、パソコン、モニター、テレビ、携帯端末等に使用できる。

　光酸化膜が無く、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ_２を成膜した従来の場合、ＴＦＴの閾値電圧は１．９Ｖ±０．８Ｖであったが、本実施の形態６においては、シリコン酸化膜と多結晶シリコン（島状多結晶シリコン層２１６）の界面特性と、絶縁膜バルク特性の改善により、ＴＦＴの閾値電圧が１．５Ｖ±０．６Ｖに改善された。閾値電圧のバラツキを減少させることができるため、良品率を大きく向上させることができた。さらに、駆動電圧を下げることができるため、消費電力を１０％低減することができた。なお、光洗浄および光酸化により、良質なＳｉＯ_２／Ｓｉ（シリコン酸化膜と多結晶シリコン）の界面が形成できるため、Ｎａイオン等による汚染がなく、閾値電圧の変化が減少し、信頼性が向上した。

　以上本発明を実施の形態１〜６に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

　例えば、本発明は、材料としては、前記実施の形態１の単結晶シリコン基板表面、実施の形態２、３、４、５、６のガラス基板上の多結晶シリコン層等に適用でき、あるいはプラスチック基板等の各種基板上の単結晶シリコン層や多結晶シリコン層等に適用できる。

　また、本発明を適用する半導体装置としては、薄膜トランジスタの他に、単結晶シリコンＭＯＳ型トランジスタ等、広範囲な半導体装置に適用できる。また、良好な半導体−絶縁膜界面を形成できる光酸化において、光酸化速度が速く、大型基板を用いることができる基板処理装置に適用できる。

　また、上記実施の形態１〜５においては光酸化について述べたが、本発明は、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、光エピタキシャル等に適用できる。また、これらの２つ以上の光反応を真空を破らずに利用することもできる。

　また、光酸化の場合、先にも述べた様に、光源としては低圧水銀ランプを用いることができる。また、希ガスエキシマランプを用いることができる。キセノンエキシマランプは１７２ｎｍ、クリプトンエキシマランプは１４６ｎｍ、アルゴンエキシマランプは１２６ｎｍの波長の光を発光できる。特に、キセノンエキシマランプは１７２ｎｍの波長の光を発光し、酸素ガスから酸素原子活性種を生成するのに適している。

　さらに、本発明の基板処理方法によれば、反応室５内を、元素周期表の１４族（Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）に属する原子を有する化合物のガス又はこれを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１３族（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１５族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）に属する原子を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１２族（Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ）に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１６族（Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐｏ）を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、または少なくともシリコン化合物のガスを含むガスの雰囲気とすることで、被処理基板６上に半導体膜を成膜することもできる。

　元素周期表の１４族に属する原子を有する化合物のガスとしては、例えば、シリコン化合物のガスや、ＧｅＨ_４等が挙げられる。シリコン化合物のガスとしては、例えば、シランガス（ＳｉＨ_４、Ｓｉ_２Ｈ_６、Ｓｉ_３Ｈ_８）、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨ_２Ｆ_２、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、Ｓｉ（ＣＨ_３）_２Ｈ_２、ＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）等が挙げられる。これらのガス単体、或いは、これらのガスの２種以上の混合ガスを反応室５に導入し、実施の形態１〜６と同様にして光処理することにより、Ｓｉ化合物膜（Ｓｉ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＧｅ膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＯ_２膜等）を形成することができる。なお、反応室５に導入するガスと成膜される膜との関係は既知の通りである。

　元素周期表の１３族に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１５族に属する原子を有する化合物のガスとを含む混合ガスとしては、例えば、Ｇａ（Ｃ_２Ｈ_５）_３とＡｓＨ_３との混合ガスが挙げられる。この混合ガスを反応室５に導入し、実施の形態１〜６と同様にして光処理することにより、ＧａＡｓ膜を形成することができる。

　元素周期表の１２族に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１６族を有する化合物のガスとを含む混合ガスとしては、例えば、ジメチルカドミウム（ＤＭＣｄ）とジエチルテルル（ＤＥＴｅ）との混合ガスが挙げられる。この混合ガスを反応室５に導入し、実施の形態１〜６と同様にして光処理することにより、ＣｄＴｅ膜を形成することができる。

本発明の実施の形態１の基板処理装置の概略図。 本発明の実施の形態２の基板処理装置の概略図。 本発明の実施の形態２の基板処理装置が備える光透過窓をランプハウスを省略して示す上面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態３の基板処理装置を光酸化を行っている状態で示す概略図。 本発明の実施の形態３の基板処理装置をプラズマＣＶＤを行っている状態で示す概略図。 本発明の実施の形態４の基板処理装置が備える光透過窓をランプハウスを省略して示す上面図。 本発明の実施の形態５の基板処理装置が備える光透過窓を示す断面図。 本発明の実施の形態６の基板処理装置を用いて多結晶シリコン薄膜トランジスタを製造する場合のプロセスフロー図。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の実施の形態６の基板処理装置を用いて多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造する場合の各プロセスにおける断面図。 本発明の実施の形態６の基板処理装置の概略図。 合成石英板の透過率の波長依存性を示す図。 従来の基板処理装置の概略図。

符号の説明

　１…光源（キセノンエキシマランプ）、　４ａ〜４ｈ…光透過窓、　５…反応室（第１の反応室）、　６…被処理基板、　６ａ…被処理面、　１１…ゲートバルブ、　１２…副反応室（第２の反応室）、　１５…梁

Claims (20)

1. 　光源と、前記光源からの光を透過させる１つの光透過窓と、内部を減圧可能な反応室とを具備し、減圧させた前記反応室内に被処理基板を前記光透過窓と離間対向するように配置し、前記光源からの光を光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応を利用して、少なくとも前記被処理基板の前記光透過窓と対向する被処理面を処理する基板処理装置であって、
   　前記被処理基板を前記光透過窓に対して前記被処理面と平行な方向に相対的に移動させる駆動機構を具備しているとともに、前記被処理基板の前記光透過窓に対する相対的な移動方向における前記光透過窓の幅が、前記移動方向における前記被処理基板の長さよりも小さくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 　光源と、前記光源からの光を透過させる複数の光透過窓と、内部を減圧可能な反応室とを具備し、減圧させた前記反応室内に被処理基板を前記光透過窓と離間対向するように配置し、前記光源からの光を光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応を利用して、少なくとも前記被処理基板の前記光透過窓と対向する被処理面を処理する基板処理装置であって、
   　前記被処理基板を前記光透過窓に対して前記被処理面と平行な方向に相対的に移動させる駆動機構を具備しているとともに、前記被処理基板の前記光透過窓に対する相対的な移動方向における複数の前記光透過窓の幅が夫々、前記移動方向における前記被処理基板の長さよりも小さくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。
3. 　前記光透過窓が、第１の方向に沿って互いに並べて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 　前記光透過窓が、第１の方向と、この第１の方向とは異なる第２の方向とに沿って互いに並べて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
5. 　前記光透過窓が、市松模様状に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 　前記駆動機構は、前記被処理基板を前記光透過窓に対して揺動させる機構であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. 　　前記駆動機構は、前記被処理基板を前記光透過窓に対して揺動させる機構であることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
8. 　前記光透過窓の前記揺動方向における幅が一定となるとともに、互いに隣り合う光透過窓の揺動方向における間隔が一定の間隔となるように、各光透過窓が前記揺動方向に沿って互いに並べて配置されているとともに、前記駆動機構による揺動の幅が、前記光透過窓の前記揺動方向における幅と、互いに隣り合う光透過窓の間に設けられた梁の前記揺動方向における幅とを足した繰り返し間隔よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
9. 　互いに隣り合う光透過窓の前記移動方向における間隔が不均一な間隔となるように、各光透過窓が前記移動方向に沿って互いに並べて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
10. 　前記駆動機構は、前記被処理基板を前記光透過窓に対して一方向に移動させる機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
11. 　前記移動方向における前記反応室の長さが、前記移動方向における前記被処理基板の長さの２倍以上であることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 　前記反応室がゲートバルブを有しているとともに、前記反応室とは異なる少なくとも１つの副反応室が、前記ゲートバルブを介して前記反応室と隣接するように配置されており、かつ、前記駆動機構が、前記被処理基板を前記反応室から前記副反応室に前記ゲートバルブを越えて一方向に移動させる機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
13. 　前記光源が、低圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
14. 　前記光源が、希ガスエキシマランプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
15. 前記光源が、キセノンエキシマランプであることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理装置。
16. 　光源と、前記光源からの光を透過させる少なくとも１つの光透過窓と、内部が減圧可能な反応室と具備する基板処理装置の減圧させた前記反応室内に被処理基板を前記光透過窓と離間対向するように配置する工程と、
    　前記被処理基板と前記光透過窓とが平行となるように、前記被処理基板を前記光透過窓に対して相対的に移動させながら、前記光源からの光を光透過窓を介して前記反応室内に照射する工程と、
    　前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理基板の前記光透過窓と対向する被処理面を処理する工程と、を具備することを特徴とする基板処理方法。
17. 　少なくとも被処理面の一部が半導体である被処理基板を用意する工程と、
    　前記反応室内を、少なくとも酸素ガスを含む雰囲気とする工程と、をさらに具備し、
    　かつ、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理基板の被処理面を処理する工程は、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応で形成された酸素原子活性種を用い、前記被処理面を酸化して前記被処理基板上に絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の基板の処理方法。
18. 　前記反応室内を、元素周期表の１４族に属する原子を有する化合物のガス又はこれを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１３族に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１５族に属する原子を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、元素周期表の１２族に属する原子を有する化合物のガスと元素周期表の１６族を有する化合物のガスとを含む混合ガスの雰囲気、または少なくともシリコン化合物のガスを含むガスの雰囲気とする工程をさらに具備し、
    　かつ、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応により、少なくとも前記被処理基板の被処理面を処理する工程は、前記光源からの光を前記反応室内に照射することにより起こる反応より前記被処理基板上に半導体膜を成膜する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
19. 　前記光源からの光を、少なくとも１つの光透過窓を介して前記反応室内に照射することにより起こる反応として、光酸化、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、または光エピタキシャルを用いることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
20. 　光酸化、光ＣＶＤ、光アッシング、光洗浄、光エッチング、光エピタキシャルの少なくとも２つ以上の反応を真空を破らずに連続して行うことを特徴とする請求項１６乃至１８の１項に記載の基板処理方法。

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