JP2015225962A - シリコン層の結晶化方法及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットを大幅に低下させることなく電子の移動度をさらに向上することができるシリコン層の結晶化方法を提供する。【解決手段】基板Ｓにおいて露出する酸化珪素層５５の表面にＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄を施し、ＣＶＤによって酸化珪素層５５上にアモルファスシリコンからなるシリコン層５６を形成し、基板Ｓをマイクロ波処理装置１０のチャンバ１１の内部へ搬入し、基板Ｓへマイクロ波を全方位から照射して基板Ｓを加熱するマイクロ波加熱を実行し、その後、基板Ｓを加熱炉の内部へ搬入して基板Ｓのシリコン層５６をヒータ等によって加熱する通常加熱を実行し、シリコン層５６をアモルファスシリコン層からポリシリコン層へ変性させる。【選択図】図５

Description

本発明は、シリコン層の結晶化方法及び半導体デバイスの製造方法に関する。

ＴＦＴや３Ｄメモリのチャネルにポリシリコンが用いられている。ポリシリコンを得る１つの手法として、堆積させたアモルファスシリコンを結晶化させる手法が用いられる。ここで、ポリシリコンには結晶粒界が存在するが、結晶粒界が多いと電子の移動度が低下する。したがって、電子の移動度を向上させるためには、結晶粒界を減じる必要がある。

結晶粒界を減じさせるには結晶粒径を大きくする必要があるが、結晶粒径は結晶数に半比例することから、結晶数を減じるためにアモルファスシリコンの膜を有する基板へ比較的低温の熱処理を長時間に亘って施すことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。比較的低温の熱処理では結晶核発生速度が遅くなって結晶の成長の起点となる結晶核の数がさほど増加しないため、結晶数が増加するのを抑制することができ、結果として結晶粒径が大きくなり、結晶粒界を減じることができる。

特開平８−２７４１８５号公報

しかしながら、近年、ＴＦＴのさらなるスイッチング速度の向上が求められており、チャネルにおける電子の移動度をさらに向上することが求められている。したがって、結晶数をさらに減じて結晶粒径をさらに大きくする必要がある。結晶を成長させる際に、さらなる低温の熱処理をより長時間に亘って施すことにより、さらに結晶数を減少させることも可能であるが、その場合、スループットが大幅に低下するという問題がある。

本発明の目的は、スループットを大幅に低下させることなく電子の移動度をさらに向上することができるシリコン層の結晶化方法及び半導体デバイスの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のシリコン層の結晶化方法はアモルファスシリコンからなるシリコン層をマイクロ波で加熱した後、前記シリコン層を加熱炉の内部でさらに加熱することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の半導体デバイスの製造方法は、結晶化されたシリコン層を有する半導体デバイスの製造方法であって、前記シリコン層を結晶化する際、アモルファスシリコンからなる前記シリコン層をマイクロ波で加熱した後、前記シリコン層を加熱炉の内部でさらに加熱することを特徴とする。

本発明によれば、アモルファスシリコンからなるシリコン層がマイクロ波で加熱される。基板との境界付近のシリコン層には、基板及びシリコン層の結晶格子の構造が異なることに起因する複数の欠陥が生じるが、マイクロ波は電界や磁界を変動させて欠陥の未結合手を振動させて終端させる。これにより、結晶核の発生要因となる欠陥を減少させることができるため、さらなる低温の熱処理をより長時間に亘って施すことなく、結晶数が増加するのを抑制することができる。その結果、スループットを大幅に低下させることなく電子の移動度をさらに向上することができる。

本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法を実行するマイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。 従来のシリコン層の結晶化方法を示す工程図である。 本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法を示す工程図である。 本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法を示すフローチャートである。 図１のマイクロ波処理装置における基板の冷却方法を説明するための図である。 図１のマイクロ波処理装置における基板の反りの観測方法を説明するための図である。 基板の変位量と反射ＬＥＤ光の光量との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法を実行するマイクロ波処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、マイクロ波処理装置１０は、基板Ｓを収容するチャンバ１１と、チャンバ１１内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入機構１２と、チャンバ１１内において基板Ｓを支持する支持機構１３と、チャンバ１１内に所定のガスを導入する２つのガス導入機構１４と、チャンバ１１内を減圧排気する排気機構１５とを備える。

チャンバ１１は、板状の天井部１６と、該天井部１６と対向する底部１７と、天井部１６及び底部１７を連結する側壁部１８とを備え、直方体状を呈する。天井部１６、底部１７や側壁部１８は金属、例えば、アルミニウムやステンレスからなる。天井部１６は図中上下方向（以下、単に「上下方向」という。）に関して貫通する複数のマイクロ波導入ポート１９を有し、底部１７は排気ポート２０を有する。各側壁部１８の内面はチャンバ１１内に導入されたマイクロ波を反射するように平坦に構成される。また、一の側壁部１８には基板Ｓの搬出入口２１が設けられ、該搬出入口２１にはゲートバルブ２２が設けられ、該ゲートバルブ２２は上下方向に移動して搬出入口２１を開閉する。

支持機構１３は、底部１７を貫通して上下方向に沿って延在するシャフト２３と、該シャフト２３の上部から図中水平に展開する複数のアーム２４と、シャフト２３を回転させる回転駆動部２５と、シャフト２３を上下方向に昇降させる昇降駆動部２６と、シャフト２３の基台として機能し、回転駆動部２５や昇降駆動部２６が取り付けられるシャフト基部２７とを有する。シャフト２３はベローズ２８によって覆われてチャンバ１１の外部から遮断される。

支持機構１３では、各アーム２４の先端から突出するピン２９によって基板Ｓが支持され、シャフト２３が回転することによってアーム２４に載置された基板Ｓはチャンバ１１内において図中水平に回転し（図中矢印で示す。）、シャフト２３が昇降することによって基板Ｓはチャンバ１１内において上下方向に移動する（図中白抜き矢印で示す。）。また、シャフト２３の先端には基板Ｓの温度を測定するための放射温度計としてのパイロメータ３０が設けられ、チャンバ１１の外部に設けられた温度計測部３１と配線３２で接続される。

天井部１６や側壁部１８に設けられる各ガス導入機構１４は複数の配管３５を介して天井部１６や側壁部１８に開口する複数のガス導入口３６に接続され、処理ガス、冷却ガス又はパージガスとして、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、酸素（Ｏ_２）ガス、水素（Ｈ_２）ガスをチャンバ１１内へダウンフロー方式やサイドフロー方式で導入する。配管３５にはマスフローコントローラや開閉バルブ（いずれも図示しない）が配され、処理ガス、冷却ガスやパージガスの種類や流量を制御する。なお、図１において、複数のガス導入口３６が天井部１６や側壁部１８に開口するが、支持機構１３に基板Ｓを載置するステージを配置し、該ステージの載置面に複数のガス導入口を開口させ、パージガス等をアップフロー方式でチャンバ１１内へ導入してもよい。

排気機構１５はドライポンプ等の排気装置を有し、排気管３３を介して排気ポート２０に接続される。排気ポート２０は、支持機構１３が支持する基板Ｓに関してガス導入口３６が開口する側壁部１８とは反対側の側壁部１８の近傍に開口する。これにより、側壁部１８のガス導入口３６から導入された冷却ガス等をチャンバ１１内において水平方向に移動させ、該冷却ガス等を基板Ｓの表面に沿って流す。また、排気管３３には圧力調整バルブ３４が設けられ、チャンバ１１内の圧力を調整する。

また、圧力調整バルブ３４の上流側及び下流側にはそれぞれ、大気圧に対する陽圧状態にあるか否か、並びに、大気圧に対する陰圧状態であるか否かを監視する微差圧計５１，５２が設けられ、微差圧計５１，５２の監視結果に基づいてチャンバ１１内の圧力状態が所望の陽圧状態、又は陰圧状態に保たれる。さらに、圧力調整バルブ３４の上流側の排気管３３は分岐して大気圧に保たれた搬送モジュール５３に接続される。排気管３３及び搬送モジュール５３の間にはリリーフバルブ５４が配され、チャンバ１１内が過加圧状態になった際にリリーフバルブ５４が開弁し、チャンバ１１内の圧力を搬送モジュール５３に逃がしてチャンバ１１内の圧力を安全な範囲に収め、且つチャンバ１１内を陽圧状態に保つことが可能な構成になっている。

なお、マイクロ波処理装置１０に排気機構１５を必ず設ける必要はなく、排気機構１５を設けない場合には、マイクロ波処理装置１０が設置される工場が有する排気設備の排気ラインを排気ポート２０へ直接接続する。

チャンバ１１内において、アーム２４と側壁部１８の間には整流板３７が配置される。整流板３７は多数の貫通穴３７ａを有し、各貫通穴３７ａへチャンバ１１内の雰囲気を流すことによって基板Ｓ周りの雰囲気の流れを整える。

マイクロ波導入機構１２は天井部１６の上方に配置され、マイクロ波をチャンバ１１内に導入する複数のマイクロ波ユニット３８と、該複数のマイクロ波ユニット３８に接続された高電圧電源３９とを有する。

各マイクロ波ユニット３８は、マイクロ波を生成するマグネトロン４０と、生成されたマイクロ波をチャンバ１１へ伝送する導波管４１と、マイクロ波導入ポート１９を塞ぐように天井部１６に固定された透過窓４２とを有する。

マグネトロン４０は高電圧電源３９に接続され、該高電圧電源３９から高電圧が供給されて、種々の周波数、例えば、２．４５ＧＨｚや５．８ＧＨｚのマイクロ波を生成する。マグネトロン４０はマイクロ波処理装置１０で実行される熱処理において最適な周波数のマイクロ波を選択的に生成する。

導波管４１は矩形の断面、並びに角筒形状を有し、マイクロ波導入ポート１９から上方へ立設され、マグネトロン４０と透過窓４２を接続する。マグネトロン４０は導波管４１の上端近傍に設けられ、マグネトロン４０が生成したマイクロ波は、導波管４１内において伝送されて透過窓４２を介してチャンバ１１内へ導入される。

透過窓４２は誘電体材料、例えば、石英やセラミックスからなり、透過窓４２及び天井部１６の間はシール部材によって気密にシールされている。

マイクロ波ユニット３８は、さらに、導波管４１の途中に設けられたサーキュレータ４３、検出器４４、チューナ４５及びサーキュレータ４３に接続されたダミーロード４６を有し、サーキュレータ４３、検出器４４及びチューナ４５は、上方からこの順で配置される。サーキュレータ４３及びダミーロード４６は、チャンバ１１内から反射するマイクロ波（以下、「反射波」という。）のアイソレータとして機能し、ダミーロード４６はサーキュレータ４３によって導波管４１から分離された反射波を熱に変換して消費する。

検出器４４はチャンバ１１内からの反射波を検出し、チューナ４５はマグネトロン４０及びチャンバ１１の間のインピーダンスを整合する。チューナ４５は導波管４１内へ突出可能に構成された導体板（図示しない）を有し、該導体板の突出量を制御することによって反射波の電力量が最少となるように上記インピーダンスを整合する。

マイクロ波処理装置１０では、チャンバ１１内へ導入されたマイクロ波が側壁部１８等の内面によって反射されて散乱し、該散乱したマイクロ波が全方位から基板Ｓへ照射される。基板Ｓへ照射されたマイクロ波は、基板Ｓ内の双極子を振動させて摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって基板Ｓが加熱される。すなわち、マイクロ波を用いた熱処理（以下、「マイクロ波加熱」という。）が実行される。このとき、シャフト２３が回転して、散乱するマイクロ波が基板Ｓの各部へ満遍なく照射されるように基板Ｓを図中水平に回転させる。また、マイクロ波が散乱するチャンバ１１内が減圧されると、異常放電が生じるおそれがあるため、基板Ｓにマイクロ波が照射される際、排気機構１５の圧力調整バルブ３４の圧力調整と、ガス導入機構１４からのガス供給とによってチャンバ１１内がほぼ大気圧に維持される。

図２は、本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法が適用されて形成されるトップゲート型のＴＦＴの構成を示す断面図である。

図２において、ＴＦＴ４７は、基板Ｓ上に成膜されたアンダーコート層４８と、アンダーコート層４８の上に部分的に形成されたチャネル４９と、アンダーコート層４８の上においてチャネル４９の両脇にそれぞれ形成されたソース電極５０及びドレイン電極５１と、チャネル４９、ソース電極５０及びドレイン電極５１を覆うように形成されたゲート保護膜５２と、ゲート保護膜５２の上においてチャネル４９の直上に配置されるように形成されたゲート電極５３と、ゲート電極５３及びゲート保護膜５２を覆うように形成されたパッシベーション層５４とを備える。

ＴＦＴ４７では、チャネル４９がポリシリコン層からなり、アンダーコート層４８、ゲート保護膜５２やパッシベーション層５４は絶縁層からなるが、特にアンダーコート層４８が酸化珪素（ＳｉＯ_２）層からなる。本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法はチャネル４９を構成するポリシリコン層の形成に適用される。

通常、酸化珪素膜の上に堆積等によって形成されたアモルファスシリコンを結晶化させる場合、酸化珪素層上に堆積されたアモルファスシリコンからなるシリコン層を有する基板を、ヒータ、例えば、ランプヒータやステージヒータを有する加熱炉の内部へ搬入し、ヒータによって基板へ比較的低温の熱処理（以下、「通常加熱」という。）を長時間に亘って施す。

ところで、基板Ｓにおいて酸化珪素層５５との境界付近のアモルファスシリコンからなるシリコン層５６には、酸化珪素層５５及びシリコン層５６の結晶格子の構造が異なることに起因する複数の欠陥５７が生じる（図３（Ａ））。欠陥５７はシリコン原子のダングリングボンド（未結合手）を多く含むが、基板Ｓを加熱すると欠陥５７を起点としてシリコンの結晶核５８が生じる（図３（Ｂ））。その後、基板Ｓの加熱を継続すると、各結晶核５８を起点としてシリコンの結晶５９が成長してシリコン層５６がアモルファスシリコン層からポリシリコン層へ変性する（図３（Ｃ））。このとき、各結晶５９は各結晶核５８を起点として成長するため、結晶核５８の数が多いと結晶５９の数も多くなり、各結晶５９の粒径が小さくなる。その結果、結晶粒界が増加してチャネル４９を構成するポリシリコンの電子の移動度が低下する。

本実施の形態では、これに対応して結晶核５８を減少させ、もって、結晶５９の数を減じさせることによって各結晶５９の粒径を大きくし、シリコン層５６の電子の移動度を向上させる。

本発明者は、本発明に先立ち、以下の実験を行った。すなわち、まず、酸化珪素層５５が露出する基板Ｓを準備し、酸化珪素層５５の表面に硫酸過酸化水素水洗浄（ＳＰＭ洗浄）やアンモニア過酸化水素水洗浄（ＡＰＭ洗浄）を施した後、雰囲気温度５３０℃においてモノシラン（ＳｉＨ_４）ガスを用いたＣＶＤによって酸化珪素層５５上にアモルファスシリコンからなるシリコン層５６を形成し、さらに基板Ｓを加熱炉（図示しない）の内部へ搬入して基板Ｓ、特にシリコン層５６を５５０℃に加熱する通常加熱を２０時間に亘って実行し、ポリシリコンからなるシリコン層５６を得た（比較例）。その後、当該シリコン層５６における各結晶５９の結晶粒径を、ＳＥＭを用いた電子線後方散乱回折法(ＥＢＳＤ法)で確認したところ、結晶粒径の平均値が０．３８７μｍであり、結晶粒径の加重平均値が０．６６７μｍであることを確認した。

一方、比較例と同様に、基板Ｓにおいて、酸化珪素層５５上にアモルファスシリコンからなるシリコン層５６を形成した後、基板Ｓを加熱炉の内部へ搬入する前に、基板Ｓをマイクロ波処理装置１０のチャンバ１１の内部へ搬入し、さらに、支持機構１３によって支持された基板Ｓへマイクロ波を全方位から照射してシリコン層５６を５５０℃に加熱するマイクロ波加熱を５分間に亘って実行した。その後、基板Ｓを加熱炉の内部へ搬入してシリコン層５６を５５０℃に加熱する通常加熱を２０時間に亘って実行し、ポリシリコンからなるシリコン層５６を得（実施例１）、当該シリコン層５６における各結晶５９の結晶粒径を確認したところ、結晶粒径の平均値が０．４１１μｍであり、結晶粒径の加重平均値が０．７３６μｍであることを確認した。

また、マイクロ波加熱におけるシリコン層５６の温度を６００℃に維持したこと以外は実施例１と同じ条件でポリシリコンからなるシリコン層５６を得（実施例２）、当該シリコン層５６における各結晶５９の結晶粒径を確認したところ、結晶粒径の平均値が０．３６８μｍであり、結晶粒径の加重平均値が０．７０４μｍであることを確認した。さらに、マイクロ波加熱におけるシリコン層５６の温度を６５０℃に維持したこと以外は実施例１と同じ条件でポリシリコンからなるシリコン層５６を得（実施例３）、当該シリコン層５６における各結晶５９の結晶粒径を確認したところ、結晶粒径の平均値が０．３７７μｍであり、結晶粒径の加重平均値が０．６４９μｍであることを確認した。

以上の比較例及び実施例１乃至３の確認結果から、少なくとも結晶粒径の加重平均値に関しては、基板Ｓへマイクロ波加熱を施し、さらに、マイクロ波加熱におけるシリコン層５６の温度を６００℃以下に維持すれば、基板Ｓへマイクロ波加熱を施さない場合よりも大きい値を得ることができ、マイクロ波加熱におけるシリコン層５６の温度を５５０℃以下に維持すれば、より大きな値を得ることができるのが分かった。

基板Ｓへマイクロ波加熱を施すことにより大きな結晶粒径が得られる理由については詳細が不明であるが、本発明者は以下の仮説を類推した。

すなわち、欠陥５７（図４（Ａ））は未結合手を多く含むために極性を有するが、マイクロ波加熱においてマイクロ波が電界や磁界を変動させる際、極性を有する欠陥５７の未結合手が電界や磁界の変動によって振動してエネルギーが高まり、未結合手と他の元素等との結合が促進されて未結合手が終端し、結果として欠陥５７の数が減少する（図４（Ｂ））。これにより、欠陥５７を起点とする結晶核５８の数が減じ（図４（Ｃ））、さらには結晶核５８を起点とする結晶５９の数も少なくなり、各結晶５９の粒径が大きくなる（図４（Ｄ））。本発明は上述した知見に基くものである。

図５は、本実施の形態に係るシリコン層の結晶化方法を示すフローチャートである。

まず、基板Ｓにおいて露出する酸化珪素層５５の表面にＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄を施し（ステップＳ５１）、ＣＶＤによって酸化珪素層５５上にアモルファスシリコンからなるシリコン層５６を形成し（ステップＳ５２）、さらに、基板Ｓをマイクロ波処理装置１０のチャンバ１１の内部へ搬入し、基板Ｓへマイクロ波を全方位から照射して基板Ｓを加熱するマイクロ波加熱を実行する（ステップＳ５３）。このとき、基板Ｓのシリコン層５６の温度は６００℃以下、好ましくは５５０℃以下に維持されるが、±２０℃程度の誤差は許容される。

次いで、基板Ｓを加熱炉の内部へ搬入して基板Ｓ、特にシリコン層５６を５５０℃に加熱する通常加熱を実行し（ステップＳ５４）、シリコン層５６をアモルファスシリコン層からポリシリコン層へ変性させた後、本処理を終了する。

図５のシリコン層の結晶化方法によれば、アモルファスシリコンからなるシリコン層５６がマイクロ波で加熱される。酸化珪素層５５との境界付近のシリコン層５６には複数の欠陥５７が生じるが、マイクロ波は電界や磁界を振動させて欠陥５７の未結合手を終端させる。これにより、結晶核５８の発生要因となる欠陥５７を減少させることができるため、ポリシリコンからなるシリコン層５６を得る際に低温の熱処理をより長時間に亘って施すことなく、結晶５９の数が増加するのを抑制し、各結晶５９の粒径を大きくして結晶粒界を減じさせることができる。その結果、スループットを大幅に低下させることなく、チャネル４９を構成するシリコン層５６における電子の移動度をさらに向上することができる。

また、図５のシリコン層の結晶化方法では、シリコン層５６が形成される前に酸化珪素層５５の表面にＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄が施される。ＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄に用いられる過酸化水素等は酸化珪素層５５における欠陥の未結合手をある程度終端するため、酸化珪素層５５における未結合手の存在によって誘発されるシリコン層５６の欠陥５７を減じることができ、もって、シリコン層５６において結晶５９の数が増加するのを確実に抑制することができる。

上述した図５のシリコン層の結晶化方法では、欠陥５７の未結合手が、電界や磁界の変動によって振動することにより、エネルギーが高まって終端し、結果として欠陥５７の数が減少する。したがって、欠陥５７の数を減少させる観点からは、電界や磁界を変動させるマイクロ波の出力を向上させるのが好ましく、マイクロ波加熱において、例えば、マイクロ波の出力を５０００Ｗ以上に維持するのがよい。

しかしながら、マイクロ波の出力が向上するとシリコン層５６へ付与されるエネルギーも大きくなるため、シリコン層５６の温度を６００℃以下に維持するのが困難となる。上述した実施例３において確認されたように、マイクロ波加熱におけるシリコン層５６の温度が６００℃を超えると、シリコン層５６において、結晶核５８の生成速度が向上して結晶５９の数が増加し、各結晶５９の結晶粒径が大きくならないため、電子の移動度を向上することができないおそれがある。

そこで、ステップＳ５３において、図６に示すように、マイクロ波６０が全方位から基板Ｓへ照射される際、マイクロ波処理装置１０のガス導入口３６から冷却ガス６１をチャンバ１１の内部へ導入し、基板Ｓの表面上に冷却ガスの気流を生じさせるのが好ましい。これにより、欠陥５７の数を減少させるためにマイクロ波の出力を向上させてもシリコン層５６の温度が必要以上、例えば、６００℃を超える程度に上がるのを抑制することができ、もって、シリコン層５６の結晶粒径が小さくなるのを抑制することができる。

以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、図５のシリコン層の結晶化方法では、基板Ｓのマイクロ波加熱を実行した後、基板Ｓの通常加熱を実行したが、マイクロ波処理装置１０のチャンバ１１内にヒータ等を設けることにより、マイクロ波処理装置１０において、基板Ｓのマイクロ波加熱と基板Ｓの通常加熱を実行してポリシリコンからなるシリコン層５６を得てもよい。このとき、基板Ｓのマイクロ波加熱が終了しないうちに基板Ｓの通常加熱を開始してもよい。また、基板Ｓの通常加熱を行うことなく、基板Ｓのマイクロ波加熱のみを長時間に亘って実行することによってポリシリコンからなるシリコン層５６を得てもよい。さらには、基板Ｓのマイクロ波加熱が終了し、所定の時間が経過した後に基板Ｓの通常加熱を開始してポリシリコンからなるシリコン層５６を得てもよい。いずれの場合でも、基板Ｓへマイクロ波が照射されるため、シリコン層５６の欠陥５７の未結合手が終端し、欠陥５７の数が減少して結晶核５８の数が減じ、さらには結晶核５８を起点とする結晶５９の数も少なくなり、各結晶５９の粒径が大きくなって結晶粒界が減じる。

また、図５のシリコン層の結晶化方法では、シリコン層５６を形成する前に酸化珪素層５５の表面にＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄を施したが、酸化珪素層５５の表面にＳＰＭ洗浄やＡＰＭ洗浄を施すことなくシリコン層５６を形成してもよい。

ところで、基板Ｓのマイクロ波加熱を実行する際、基板Ｓにおける温度分布が不均一となり、基板Ｓに反りが生じるおそれがある。基板Ｓに反りが生じると、基板Ｓの面内において均一な処理を施すのが難しくなる。

そこで、マイクロ波処理装置１０において基板Ｓのマイクロ波加熱を実行する際、基板Ｓの反りの発生の有無を観測するのが好ましく、基板Ｓの反りの発生の有無の観測には、マイクロ波処理装置１０のパイロメータ３０が用いられる。

パイロメータ３０はＬＥＤ光を基板Ｓへ向けて照射する照射部（図示しない）と、基板Ｓから反射するＬＥＤ光（以下、「反射ＬＥＤ光」という。）を受光する受光部（図示しない）とを有するが、基板Ｓが上へ凸に反った場合における反射ＬＥＤ光６２の光路長（図７（Ｂ））は、基板Ｓが反っていない場合における反射ＬＥＤ光６２の光路長（図７（Ａ））よりも長くなるため、反射ＬＥＤ光６２の減衰が進み、パイロメータ３０の受光部が受光する反射ＬＥＤ光６２の光量が減少する。一方、基板Ｓが下へ凸に反った場合における反射ＬＥＤ光６２の光路長（図７（Ｃ））は、基板Ｓが反っていない場合における反射ＬＥＤ光６２の光路長（図７（Ａ））よりも短くなるため、反射ＬＥＤ光６２の減衰が進まず、パイロメータ３０の受光部が受光する反射ＬＥＤ光６２の光量が増加する。

例えば、図８のグラフに示すように、基板Ｓが反っていない場合（基板変位量が０ｍｍ）の反射ＬＥＤ光６２の光量を１とすると、基板Ｓが１ｍｍほど上へ凸に反った場合（基板変位量が１ｍｍ）の反射ＬＥＤ光６２の光量は約０．８７となり、基板Ｓが１ｍｍほど下へ凸に反った場合（基板変位量が−１ｍｍ）の反射ＬＥＤ光６２の光量は約１．１３となる。したがって、パイロメータ３０を用いて反射ＬＥＤ光６２の光量を測定することにより、基板Ｓの反りの発生の有無、及び基板Ｓの反りの方向を観測することができる。

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コンピュータ、例えば、マイクロ波処理装置１０の制御部に供給し、制御部のＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより制御部に供給されてもよい。

また、制御部が読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、制御部に挿入された機能拡張ボードや制御部に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｓ 基板
１０ マイクロ波処理装置
４７ ＴＦＴ
４９ チャネル
５５ 酸化珪素層
５６ シリコン層
５７ 欠陥
５８ 結晶核
５９ 結晶
６０ マイクロ波
６１ 冷却ガス

Claims (6)

1. アモルファスシリコンからなるシリコン層をマイクロ波で加熱した後、前記シリコン層を加熱炉の内部でさらに加熱することを特徴とするシリコン層の結晶化方法。
2. 前記シリコン層を前記マイクロ波で加熱する際、前記シリコン層の表面上に気流を生じさせることを特徴とする請求項１に記載のシリコン層の結晶化方法。
3. 前記シリコン層を前記マイクロ波で加熱する際、前記シリコン層の温度は６００℃以下に維持されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン層の結晶化方法。
4. 前記シリコン層を前記マイクロ波で加熱する際、前記シリコン層の温度は５５０℃以下に維持されることを特徴とする請求項３に記載のシリコン層の結晶化方法。
5. 前記シリコン層は基板に形成され、前記シリコン層が形成される前に前記基板の表面が洗浄されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシリコン層の結晶化方法。
6. 結晶化されたシリコン層を有する半導体デバイスの製造方法であって、
   前記シリコン層を結晶化する際、アモルファスシリコンからなる前記シリコン層をマイクロ波で加熱した後、前記シリコン層を加熱炉の内部でさらに加熱することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

Images