JP4900128B2

JP4900128B2 - 半導体薄膜改質方法

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Publication number: JP4900128B2
Application number: JP2007205151A
Authority: JP
Inventors: 浩田邉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2008028405A

Description

本発明は、半導体薄膜改質方法に関し、特にレーザ結晶化技術（レーザ光を照射することにより、基板上に付着された非晶質半導体材料を多結晶化する技術）を用いた半導体薄膜改質方法に関するものである。

従来、ディスプレイ、センサ、プリンティングデバイス等の駆動素子としては、ガラス基板等の上に形成された電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が多用されている。このようなＴＦＴを形成する代表的な技術としては、水素化アモルファスシリコンＴＦＴ技術、および多結晶シリコンＴＦＴ技術が挙げられる。

前者は作製プロセスの最高温度が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の製造に用いられる。なお、ＡＭ−ＬＣＤは、画素毎に駆動用のＴＦＴを有し、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）によって各画素のＴＦＴを駆動するＬＣＤであり、各画素毎にスイッチング用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。

一方、後者は例えば石英基板を用い、１０００℃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３０〜１００ｃｍ²／Ｖｓｅｃの性能を得ることができる。このような高いキャリア移動度の実現は、例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と周辺駆動回路部とを同一ガラス基板上に同時に形成することができ、製造プロセスコストの低減およびＬＣＤの小型化に関する利点がある。すなわち、従来のようにタブ接続やワイヤボンディング法を用いてＴＦＴと周辺駆動回路とを接続していたのでは、ＬＣＤの小型化や高解像度化によるＡＭ−ＬＣＤ基板と周辺ドライバー集積回路との接続ピッチの狭小化に対応することは困難である。しかし、このような多結晶シリコンＴＦＴ技術は、小型化に関する利点を有する一方で、高温プロセスを用いる場合に前者のプロセスで使用可能な安価な低軟化点ガラスを使用できないという問題点がある。

そこで、以上の問題点を解決すべく、多結晶シリコンＴＦＴプロセスにおける温度低減が必要であり、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盛んに研究・開発されている。例えば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、特許文献１に開示されている。本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。ところが、上記公報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程度の照射強度が必要である。

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１Ｊ／パルス程度であり、単純換算によっても一度に照射できる面積は２〜２０ｃｍ²程度にすぎない。したがって、例えば基板サイズが４７×３７ｃｍ²の基板全面をレーザ結晶化するためには、少なくとも８７〜８７０箇所にレーザ照射が必要となる。また、１ｍ角というように基板サイズが拡大すれば、同様に照射箇所数が増加する。さらに、基板に照射されるビーム形状をライン状（長さ１００〜３００ｍｍ、幅１〜０．１ｍｍ程度）とし、幅方向にビームを走査することにより、ビームの走査方向を２軸（ｘ軸およびｙ軸）から１軸（ｘ軸）とするような試みもなされている。

一般に、これらのレーザ結晶化は図１４に示すような構成のパルスレーザ照射装置により実現される。
図１４は、従来のＥＬＡ装置を示す説明図である。同図に示すように、パルスレーザ光源１４０１から供給されるレーザ光は、ミラー１４０２，１４０３，１４０５およ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１４０４等の光学素子群によって規定される光路１４０６を介して、被照射体であるガラス基板１４０８上のシリコン薄膜１４０７に到達する。一般に一照射範囲はガラス基板に比べて小さいため、ｘｙステージ１４０９上のガラス基板１４０８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１４０９を用いる代わりに、上述の光学素子群を移動させたり、光学素子群とステージを組み合わせたりする構成を用いることも可能である。

ビーム照射形状を基板の一辺と同等の長さの線状にし、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もできる。このとき、ステージの移動とパルス光の供給とは次のような手順で行われる。
１）ステージが一定速度で移動するのと同時に、パルスレーザを一定周期で発振供給する。
２）（ステージを１ステップ移動させて停止）＋（パルスレーザを１パルス供給）を繰り返す。

図１５は、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示す説明図である。一般にガラス基板に比べて一照射範囲１５０２が小さいため、ｘｙステージ上のガラス基板１５０１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。ｘｙステージを用いる代わりに、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）を組み合わせた構成を用いてもよい。このような方法をとることにより結晶化領域１５０３を順次形成する。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手順で行われる。なお、１５０４はチャンバに設けられたレーザ導入窓である。

３）ステージが一定速度で移動するのと同時に、パルスレーザを一定周期で発振供給する。
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、基板ステージの移動手段が利用される。
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、図１４に示すようなシリコン薄膜付きガラス基板入りカセット１４１０と基板搬送機構１４１１とを有し、機械的にカセットとステージ間の基板の取り出し収納を行うこともできる。以上のような手法を用いた場合、ガラス基板はｘｙステージ上に配置されるのみで、特にステージに固定保持されるような手段は採られなかった。

特公平７−１１８４４３号公報

しかしながら、ビームの利用効率を高めるためには、所望の領域のみにレーザを照射し、レーザ照射の必要のない部分（例えばデバイス切断時のきりしろ）への照射を避けることによってレーザ照射箇所を削減し、レーザビームの利用効率を高める必要があり、そのためにはデバイス作成領域とレーザ照射領域を一致させる必要があり、ステージ上での基板のずれを防止しなければならない。特にステージが座標系を有し、それを基準にして照射位置制御を行うためには、ずれの防止が必要不可欠である。また、半導体薄膜の成膜や基板の加熱などにより、ガラス基板にたわみが生じると焦点がずれるため、たわみを補正するために基板をステージに密着させる必要がある。
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、ステージと基板との位置ずれを抑制することにより、所望の領域のみにレーザを照射することができるようにした半導体薄膜改質方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体薄膜改質方法は、半導体薄膜を有する基板を、レーザ光を透過するための光透過窓を備えた密閉容器の基板載置部に固定保持する保持工程と、前記基板へのレーザ照射が開始される前に、前記密閉容器内に窒素、不活性ガス、水素、またはその混合ガスを導入する工程と、前記密閉容器内に供給するガス流量を調整することにより、前記レーザ光の照射時における前記密閉容器内の雰囲気圧力を、溶融加熱された前記半導体薄膜の温度によって規定される蒸気圧以上となるように制御する圧力制御工程と、前記レーザ光の光軸に対して、前記基板載置部に固定保持された基板のアライメントを調整するアライメント工程と、前記レーザ光に対して、前記基板載置部に固定保持された基板の焦点合わせ方向の位置を調整する焦点合わせ工程と、前記レーザ光を前記基板へ光学マスクを介して照射可能とするマスクステージを動作させるマスクステージ動作工程と、前記密閉容器の外部に設置されたレーザ光照射手段から前記光学マスクと前記光透過窓を介して前記基板へ、前記半導体薄膜を溶融加熱するための前記レーザ光を照射するレーザ光照射工程と、前記基板へのレーザ照射が終了した後に、前記密閉容器内に酸素を導入する工程と、前記酸素の導入後に、前記基板へのレーザ照射を防ぎつつ、酸素を含む雰囲気で前記レーザ光照射手段から供給されるレーザ光を前記光透過窓に照射させる工程とを備え、前記マスクステージ動作工程は、前記アライメント調整と前記焦点合わせとが完了した時点で、基板上の所望の位置に前記レーザ光を照射すべく前記マスクステージの移動を開始し、前記レーザ光照射工程は、前記マスクステージが移動を開始した後に、前記アライメント調整の位置から離れた地点に露光する分のオフセット量を考慮して前記レーザ光を照射することを特徴とするものである。
また、本発明の半導体薄膜改質方法は、半導体薄膜を有する基板を、レーザ光を透過するための光透過窓を備えた密閉容器の基板載置部に固定保持する保持工程と、前記密閉容器内に供給するガス流量を調整することにより、前記レーザ光の照射時における前記密閉容器内の雰囲気圧力を、溶融加熱された前記半導体薄膜の温度によって規定される蒸気圧以上となるように制御する圧力制御工程と、前記レーザ光の光軸に対して、前記基板載置部に固定保持された基板のアライメントを調整するアライメント工程と、前記レーザ光に対して、前記基板載置部に固定保持された基板の焦点合わせ方向の位置を調整する焦点合わせ工程と、前記レーザ光を前記基板へ光学マスクを介して照射可能とするマスクステージを動作させるマスクステージ動作工程と、前記密閉容器の外部に設置されたレーザ光照射手段から前記光学マスクと前記光透過窓を介して前記基板へ、前記半導体薄膜を溶融加熱するための前記レーザ光を照射するレーザ光照射工程と、前記基板へのレーザ照射が終了した後に、前記密閉容器内に酸素を導入する工程とを備え、前記マスクステージ動作工程は、前記アライメント調整と前記焦点合わせとが完了した時点で、基板上の所望の位置に前記レーザ光を照射すべく前記マスクステージの移動を開始し、前記レーザ光照射工程は、前記マスクステージが移動を開始した後に、前記アライメント調整の位置から離れた地点に露光する分のオフセット量を考慮して前記レーザ光を照射することを特徴とするものである。

また、本発明はその他の態様として以下に示す構成を含むものである。
すなわち、本発明の半導体薄膜改質方法の１構成例において、前記レーザ光を前記光透過窓に照射させる工程は、前記基板へのレーザ照射を防ぐ工程として、前記基板が載置された基板載置部を移動させる工程または前記密閉容器内に配置された光シャッタ手段を利用する工程を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の半導体薄膜改質方法の１構成例において、前記レーザ光を前記光透過窓に照射させる工程は、前記基板へのレーザ照射を防ぐ工程として、前記基板を前記密閉容器から搬出する工程を含み、前記基板の搬出後に前記レーザ光を前記光透過窓に照射させることを特徴とするものである。
また、本発明の半導体薄膜改質方法の１構成例において、前記基板を前記密閉容器から搬出する工程は、前記密閉容器の圧力が所定の圧力に到達した時点で、酸素を含む雰囲気で所定の圧力に制御されている基板搬送室に前記基板を搬出することを特徴とするものである。
また、本発明の半導体薄膜改質方法は、前記酸素の純度が９９．９９９９％であることを特徴とするものである。

そのため、本発明を用いることにより、基板のずれが防止されて照射位置が精密に制御可能となるため、レーザ照射箇所を削減し、レーザビームの利用効率を高めることができる。特にステージが座標系を有し、それを基準に照射位置制御を行う場合において、ずれ防止の効果が大きい。また、半導体薄膜の成膜や基板の加熱などにより、ガラス基板にたわみが生じる条件でも、基板がステージに固定されたため、たわみの補正が可能となり、ビームの焦点ずれを防ぐことを実現できる。

以上説明したとおり本発明は、非晶質半導体薄膜を有する基板を載置するための基板載置部およびレーザ光を透過するための光透過窓を備えた密閉容器と、前記密閉容器の外部に設置され、前記光透過窓を介して前記非晶質半導体薄膜を溶融加熱するためのレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記基板を前記基板載置部に固定保持するための保持手段と、前記密閉容器内に供給するガス流量を調整することにより、前記レーザ光の照射時における前記密閉容器内の雰囲気圧力を、溶融加熱された前記非晶質半導体薄膜の温度によって規定される蒸気圧以上となるように制御する圧力制御手段を備える。

次に、本発明の一つの実施の形態について図を用いて説明する。
レーザ結晶化プロセスにおいては、使用する半導体材料以外の金属不純物の混入防止が必要であり、半導体デバイス製造プロセスで用いられる他のプロセス、例えばＣＶＤプロセスと同様に、１０〜５ｔｏｒｒ（なお、１ｔｏｒｒ＝１／（７．５００６２×１０^-3）Ｐａ、以下同じ）を超えるような高真空排気が可能な真空容器が必要とされる。ＣＶＤプロセスでは一旦高真空排気された後に、１０^-4〜１０^-1ｔｏｒｒ程度に制御された原料ガス、キャリアガス等が導入され、熱あるいはプラズマをガス分解手段として用いて反応前駆体を形成し基板上に所望の膜を形成する。一方、レーザ結晶化プロセスでは、特に反応性のガスを必要としないため、１０^-5ｔｏｒｒを超えるような高真空雰囲気、あるいは１０^-4〜１０^-1ｔｏｒｒ程度に制御された不活性ガス雰囲気で、そのプロセスが実施されてきた。ところがレーザ結晶化プロセスを大量生産に用いるような場合、レーザ照射により半導体材料が加熱昇温され半導体材料原子が気化し、レーザ導入窓に付着し、その結果レーザの透過率が低下し、照射強度が経時的に変化するという問題が生じている。

そこで、本実施の形態においては、このような課題を解決する手段として、チャンバ内に導入する不活性ガスの圧力を大気圧前後まで高く設定することにより、ガス導入窓への半導体材料の付着を防止する。また、高真空雰囲気におかれた場合に比べてステージとの摩擦が小さくなってステージ上での基板のずれが生じやすくなるため、所定の保持手段を使って基板をステージ上に固定保持する。大気圧前後の高い圧力雰囲気下であることから、この保持手段としては減圧吸着手段（真空チャック等）を用いることができる。もちろん、減圧吸着手段に限らず他の手段を用いてもよく、例えば静電吸着手段などを用いてもよい。

また、上記のような不活性ガス等による大気圧前後の高い圧力雰囲気の目安としては、半導体材料の蒸気圧程度の圧力が必要となる。これは半導体材料表面での半導体材料ガス密度が１／２程度以下となり、レーザ導入窓付近ではより小さくなることによるものである。

図１は、本発明の実施の形態を示す装置断面図である。同図に示すように、レーザ光源から供給されたレーザ光１０１は、ビームホモジナイザやミラー等の光学素子群を経て、マスク１０２に供給される。マスク１０２を通ったビーム１０３は、マスク１０２に形成された開口パターンにより所望のビーム形状に形成され、投影レンズ（図示せず）、窓１０４を介して基板１０７の表面に照射される。基板１０７上に予め堆積されたアモルファス半導体薄膜、すなわち未照射領域１０６は、レーザ照射により溶融再結晶化されて結晶性薄膜である被照射領域１０５となる。基板１０７は保持手段１０９によってステージ１１０上に固定保持されている。以上の装置を含む真空容器は、圧力制御装置１１２によってその雰囲気圧力がコントロールされるとともに、ゲートバルブ１０８を介して、基板搬送手段を備えた真空容器１１１に接続されている。すなわち、圧力制御装置１１２は、光の照射時における容器内の雰囲気圧力を、光照射によって溶融加熱された半導体材料の温度によって規定される蒸気圧を下まわらないように制御する。

図２は、本発明の実施の形態を示す装置断面図である。同図に示すように、基板２０１は基板搬送手段（図示せず）により基板上下機構２０７のピン上に移載される。ステージ２０２は基板２０１の大まかな位置決めをするためのステージ（ガイド部）２０３およびピン通過口２０４を有している。基板固定のために設けられた吸着口２０５は吸着排気ライン２０６に接続されている。基板搬送手段が退避した後、雰囲気を隔離するためのゲートバルブの閉止、およびガスの導入と前後して、基板上下機構が下降し、基板２０１がステージ２０２上に置かれる。このとき吸着機構が作動し、基板２０１はステージ２０２上に固定保持される。

図３は、本発明の実施の形態を示す斜視図である。第１のエキシマレーザＥＬ１および第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，ｏｐｔ３’、およびレンズ類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％、になるように整形される。なお、エキシマレーザから供給されるオリジナルのビームは、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。また、ホモジナイザｏｐｔ２０’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。

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。基板ｓｕｂ０は、基板ステージＳ０上に載置されており、基板ステージＳ０の移動（図中のＸまたはＹの方向に移動）によって所望の領域、例えばパターン転写領域ｅｘ０に光パターンを露光することができる。なお、図３においては縮小投影光学系を示したが、場合によっては等倍、拡大投影を行う光学系を用いても構わない。また、上記光学マスクをマスクステージ（図示せず）上に設置し、上記光学マスクを移動することにより、基板上の所望の位置にビームを照射するようにしてもよい。

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、一旦調整を終えた光軸を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）方向位置およ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。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。

図４は、上記の調整や基板のアライメント機構を示す側面図である。Ｌ０露光軸に対して、光学マスクｏｐｔ２１、縮小投影露光装置ｏｐｔ２３’、レーザ導入窓Ｗ０が同図のように配置される。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ＸＹＺθｘｙθｘｚθｙｚ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。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。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や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。

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および基板のＺ方向位置の測定を行う。アライメントには、基板上の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、レーザ干渉系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。なお、上述の図２ではオフアクシス法を例示したが、スルーレンズ（Through The Lens）方式やスルーマスク（Through The Mask）方式（またはレチクル（Reticle）方式という）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段をとることもできる。

図５（Ａ）〜（Ｃ）は、マスクパターンとアライメントマークとの関係を示す説明図である。露光に用いられるマスクは、マスクｍｓｋ１（非露光部）とマスクｍｓｋ２（露光部）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。マスク上の所望のパターン（図５（Ａ）において白色部で示される）に応じて、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部５０１内に露光シリコン部５０２が形成される。このとき、必要に応じてマスク上マークｍｒｋ１が、基板上マークｍｒｋ２に一致するように、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。

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ｍｒｋ３を同時に露光することによって、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が形成できる。したがってこの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、機能を作り込むことができる。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）に示す。Ｓｉ除去部５０３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、非露光シリコン部５０１と露光シリコン部５０２上に、シリコン酸化膜５０４，５０５が積層された形状が示されている。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。

図６（１），（２）は、主要動作を示すタイミングチャートである。制御例１で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〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度に入るように調整する。その動作が完了した時点で、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基板が移動し、基板上の必要な箇所を照射終了した後、基板が交換され第２の処理基板上で所定の一連の処理を行う。

一方、制御例２で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〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度に入るように調整する。その動作が完了した時点で、マスクステージの動作を始動する。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。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。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。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、基板上の必要な箇所を照射終了した後、基板が交換され第２の処理基板上で所定の一連の処理を行う。

図７は、本発明の実施の形態（半導体薄膜改質装置）を示す側面図である。プラズマＣＶＤ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，ＧＶ５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７０１が形成された状態でレーザ照射室に導入され、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７０２に改質され、プラズマＣＶＤ室に搬送された状態を示している。

レーザ照射室に導入されるレーザ光は、第１のエキシマレーザＥＬ１、第２のエキシマレーザＥＬ２から供給されるビームが第１のビームラインＬ１、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ｏｐｔ２、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ｏｐｔ２１、投影光学装置ｏｐｔ２３、レーザ導入窓Ｗ１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たが、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上に供給してもよい。

一方、プラズマＣＶＤ室は、ＲＦ電極Ｄ１とプラズマ閉じ込め電極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。

図８は、本発明の実施の形態（半導体薄膜改質装置）を示す上面図である。ロード／アンロード室Ｃ１、プラズマＣＶＤ室Ｃ２、基板加熱室Ｃ３、水素プラズマ処理室Ｃ４、レーザ照射室Ｃ５、基板搬送室Ｃ７がそれぞれゲートバルブＧＶ１〜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ｇｓ１〜ｇｓ７、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。同図内の点線で示すように処理基板ｓｕｂ２，ｓｕｂ６が平面上に配置される。

図９は、図８のプラズマＣＶＤ室Ｃ２の概略を示す側面図である。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と高周波電極と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Ｓ２は、ヒータ等により室温から５００℃程度までの加熱を行うように設計されている。図９に示すように、排気装置ｖｅｎｔ２、ガス導入装置ｇｓ２、酸素ラインｇｓ２１、ヘリウムラインｇｓ２２、水素ラインｇｓ２３、シランラインｇｓ２４、ヘリウムラインｇｓ２５およびアルゴンラインｇｓ２６を用いることにより、酸素ラジカルとシランガスとを反応させて酸化シリコン膜を形成することができる。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（５×１０¹¹ｃｍ^-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。

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 Cycrotron 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。

さらに、図９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、必要なガス種としては以下のような原料が使用できる。すなわち、Ｓｉ₃Ｎ₄窒化シリコン膜の形成には、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。

図１０は、ＴＦＴの製造工程を示す断面図である。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について説明する。

（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Ｔ１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、上述の図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Ｓｉ₂Ｈ₆（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。アライメントマークＴ９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Ｔ９を保護するためにマーク保護膜Ｔ１０を形成してから、シリコン薄膜Ｔ２を形成する。

（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Ｌ１を照射し、シリコン薄膜Ｔ２の所望領域を結晶化シリコン薄膜Ｔ２’に改質する。レーザ結晶化は９９．９９９９％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。レーザ光露光時には基板ステージに吸着固定されるとともに、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クや、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。

（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。ここまでが本実施の形態に係る薄膜形成装置により処理される。

（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１０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することができる。

（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第２のゲート絶縁膜Ｔ４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。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、上述の図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。

次いで、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。以降の工程は、作成するトランジスタの構造に応じて、後述の２工程（ｆ１またはｆ２）のうちの何れかを用いることができる。

（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。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ｎ⁺領域が必要なｎ^-チャネルＴＦＴおよびｐ⁺領域を要するｐ^-チャネル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り、（ｆ１），（ｆ２）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。

（ｇ１），（ｇ２）層間分離絶縁膜Ｔ７，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。

図１１は、本願発明の実施の形態を表すタイミングチャートである。
図１２、図１３は、レーザ処理を示すフローチャートである。図１１（Ａ）、図１２に示すように十分真空排気されたレーザ処理室に基板を導入する。ゲートバルブを閉じ、基板搬送室（あるいはロードロック室、シリコン薄膜形成室等の他の処理室）とのガスの流通を止めた後、窒素（あるいはアルゴン等不活性ガス、水素、またはその混合ガス）を導入する。このとき排気を停止せずに一定の窒素圧力に制御することが望ましいが、排気の停止やガス導入後ある圧力になった時点でガス導入バルブを閉じることも可能である（図示せず）。ここで基板を吸着固定する。上述の基板を配置したステージを所定の位置に移動し、また必要に応じて圧力や基板加熱ヒータの温度が所定の状態になるまで待った後（図示せず）、基板へのレーザ照射を開始する。

基板ステージあるいは照射ビームを移動させることにより所望の領域をレーザ照射（再結晶化）した後、酸素を導入する。さらに基板ステージの移動や真空装置内に配置された光シャッタ機構などを利用して、処理基板上の有効領域へのレーザ照射を防ぎながら、レーザ導入窓にレーザ光を照射する。導入窓照射、酸素供給、窒素供給を同時に、あるいは順次停止し、排気量を増加させる。基板吸着を解除しレーザ照射室の圧力が所定の範囲になるまで排気したのち、基板搬送室につながるゲートバルブを開き基板を排出する。

一方、以下に示す形態を用いることもできる。図１１（Ｂ）、図１３に示すように十分真空排気されたレーザ処理室に基板を導入する。ゲートバルブを閉じ、基板搬送室（あるいはロードロック室、シリコン薄膜形成室等の他の処理室）とのガスの流通を止めた後、窒素（あるいはアルゴン等不活性ガス、水素、またはその混合ガス）を導入する。ここで基板を吸着固定する。基板を配置したステージを所定の位置に移動し、また必要に応じて圧力や基板加熱ヒータの温度が所定の状態になるまで待った後（図示せず）、基板へのレーザ照射を開始する。基板ステージあるいは照射ビームを移動させることにより所望の領域をレーザ照射（再結晶化）した後、窒素の供給を停止し、酸素を導入する。予め基板搬送室を酸素雰囲気で所定の圧力に制御しておき、レーザ照射室の圧力が所定の圧力に到達した時点で、ゲートバルブを開き基板を排出する。基板を搬送し終えたあとでレーザ導入窓にレーザ光を照射する。導入窓照射、酸素供給、窒素供給を同時に、あるいは順次停止し、排気量を増加させる。

上記のような形態においては導入される酸素や混合ガスを構成する不活性ガス、窒素、水素等の単独での純度が９９．９９９９％となるように、ガス純化装置やガスシリンダで供給される高純度ガスを用いた。レーザ結晶化直後に高純度の酸素を真空装置内に導入することによって表面に不純物濃度の低い自然酸化膜を形成し、レーザ照射室、基板搬送室、成膜室等における不純物のシリコン表面（レーザ結晶化後のシリコン薄膜表面は非常に活性な状態となっている。たとえ真空装置内においてもその雰囲気の制御が十分でなければ容易に不純物が付着してしまう）への付着を防ぐことができる。このときラジカル、イオン等の活性な気体を用いる場合に比べ、単プロセスでの効率の点では劣るが、装置内壁等に付着している不純物の取り込みを低減できるという効果がある。その結果、装置内のクリーニングやメンテナンスによる装置稼働率低下を抑制し、総合的な製造効率を高めることに成功した。また、シリコン酸化膜、シリコン酸化膜界面中に存在する炭素を低減することができたため、本装置および本製造方法を用いることでリーク電流の小さい薄膜トランジスタの製造が可能になった。

本発明は、レーザ結晶化技術を用いた半導体薄膜改質装置に適用することができる。

本発明の実施の形態を示す装置断面図である。本発明の実施の形態を示す装置断面図である。本発明の実施の形態を示す斜視図である。基板のアライメント機構を示す側面図である。（Ａ）〜（Ｃ）マスクパターンとアライメントマークとの関係を示す説明図である。（１），（２）主要動作を示すタイミングチャートである。本発明の実施の形態（半導体薄膜改質装置）を示す側面図である。本発明の実施の形態（半導体薄膜改質装置）を示す上面図である。図８のプラズマＣＶＤ室Ｃ２の概略を示す側面図である。ＴＦＴの製造工程を示す断面図である。本発明の実施の形態を表すタイミングチャートである。本発明の実施の形態（レーザ処理）を示すフローチャートである。本発明の実施の形態（レーザ処理）を示すフローチャートである。従来のＥＬＡ装置を示す説明図である。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示す説明図である。

符号の説明

１０１…レーザ、１０２…マスク、１０３…マスクを通ったビーム、１０４…窓、１０５…被照射領域、１０６…未照射領域、１０７…基板、１０８…ゲートバルブ、１０９…保持手段、１１０…ステージ、１１１…基板搬送手段を備えた真空容器、１１２…圧力制御装置、２０１…基板、２０２…ステージ、２０３…ステージ（ガイド部）、２０４…ピン通過口、２０５…吸着口、２０６…吸着排気ライン、２０７…基板上下機構、ＥＬ１…第１のエキシマレーザ、ＥＬ２…第２のエキシマレーザ、ｏｐｔ２０’…ホモジナイザ、ｏｐｔ２１…光学マスク、ｏｐｔ２３’…縮小投影露光装置、ｏｐｔ３，ｏｐｔ３’…ミラー類、ｏｐｔ４…レンズ類、Ｗ０…レーザ導入窓、Ｃ０…真空チャンバ、ｓｕｂ０…基板、Ｓ０…基板ステージ、ｅｘ０…パターン転写領域、θｘｙ，θｘｚ，θｙｚ…傾き補正方向、Ｘ，Ｙ…露光領域移動方向、Ｚ…焦点合わせ方向、Ｌ０…路光軸、Ｈ０…基板吸着機構付きヒータ、Ｓ０’…基板ＸＹＺθｘｙθｘｚθｙｚステージ、ｉ１，ｉ２…レーザ干渉計、ｍ０…オフアクシス顕微鏡、Ｌｍ…顕微鏡用光源、ｏｐｔ−ｍ…顕微鏡用素子、ｍｓｋ１…マスク（非露光部）、ｍｓｋ２…マスク（露光部）、ｍｒｋ１…マスク上マーク、ｍｒｋ２…基板上マーク、ｍｒｋ３…露光形成マーク、５０１…非露光Ｓｉ、５０２…露光Ｓｉ、５０３…Ｓｉ除去部、５０４，５０５…Ｓｉ酸化膜、Ｃ２…プラズマＣＶＤ室、Ｃ５…レーザ照射室、Ｃ７…基板搬送室、ＧＶ２，ＧＶ５…ゲートバルブ、Ｓ２…基板ホルダー、Ｓ５…基板ステージ、Ｓｕｂ０…ガラス基板、７０１…シリコン薄膜、７０２…結晶性シリコン薄膜、Ｄ１…ＲＦ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、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、ｏｐｔ２１…光学マスク、ｏｐｔ２２…光学マスクステージ、ｏｐｔ２３…投影光学装置、Ｃ１…ロード／アンロード室、Ｃ３…基板加熱室、Ｃ４…水素プラズマ室、ＧＶ１〜ＧＶ６…ゲートバルブ、ｇｓ１〜ｇｓ７…ガス導入装置、ｖｅｎｔ１〜ｖｅｎｔ７…排気装置、ｓｕｂ２，ｓｕｂ６…処理基板、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、ｇｓ２１…酸素ライン、ｇｓ２２…ヘリウムライン、ｇｓ２３…水素ライン、ｇｓ２４…シランライン、ｇｓ２５…ヘリウムライン、ｇｓ２６…アルゴンライン、Ｌ０…レーザ光、Ｔ１…基板カバー膜、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、Ｔ１０…マーク保護膜。

Claims

半導体薄膜を有する基板を、レーザ光を透過するための光透過窓を備えた密閉容器の基板載置部に固定保持する保持工程と、
前記基板へのレーザ照射が開始される前に、前記密閉容器内に窒素、不活性ガス、水素、またはその混合ガスを導入する工程と、
前記密閉容器内に供給するガス流量を調整することにより、前記レーザ光の照射時における前記密閉容器内の雰囲気圧力を、溶融加熱された前記半導体薄膜の温度によって規定される蒸気圧以上となるように制御する圧力制御工程と、
前記レーザ光の光軸に対して、前記基板載置部に固定保持された基板のアライメントを調整するアライメント工程と、
前記レーザ光に対して、前記基板載置部に固定保持された基板の焦点合わせ方向の位置を調整する焦点合わせ工程と、
前記レーザ光を前記基板へ光学マスクを介して照射可能とするマスクステージを動作させるマスクステージ動作工程と、
前記密閉容器の外部に設置されたレーザ光照射手段から前記光学マスクと前記光透過窓を介して前記基板へ、前記半導体薄膜を溶融加熱するための前記レーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
前記基板へのレーザ照射が終了した後に、前記密閉容器内に酸素を導入する工程と、
前記酸素の導入後に、前記基板へのレーザ照射を防ぎつつ、酸素を含む雰囲気で前記レーザ光照射手段から供給されるレーザ光を前記光透過窓に照射させる工程とを備え、
前記マスクステージ動作工程は、前記アライメント調整と前記焦点合わせとが完了した時点で、基板上の所望の位置に前記レーザ光を照射すべく前記マスクステージの移動を開始し、
前記レーザ光照射工程は、前記マスクステージが移動を開始した後に、前記アライメント調整の位置から離れた地点に露光する分のオフセット量を考慮して前記レーザ光を照射することを特徴とする半導体薄膜改質方法。
半導体薄膜を有する基板を、レーザ光を透過するための光透過窓を備えた密閉容器の基板載置部に固定保持する保持工程と、
前記密閉容器内に供給するガス流量を調整することにより、前記レーザ光の照射時における前記密閉容器内の雰囲気圧力を、溶融加熱された前記半導体薄膜の温度によって規定される蒸気圧以上となるように制御する圧力制御工程と、
前記レーザ光の光軸に対して、前記基板載置部に固定保持された基板のアライメントを調整するアライメント工程と、
前記レーザ光に対して、前記基板載置部に固定保持された基板の焦点合わせ方向の位置を調整する焦点合わせ工程と、
前記レーザ光を前記基板へ光学マスクを介して照射可能とするマスクステージを動作させるマスクステージ動作工程と、
前記密閉容器の外部に設置されたレーザ光照射手段から前記光学マスクと前記光透過窓を介して前記基板へ、前記半導体薄膜を溶融加熱するための前記レーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
前記基板へのレーザ照射が終了した後に、前記密閉容器内に酸素を導入する工程とを備え、
前記マスクステージ動作工程は、前記アライメント調整と前記焦点合わせとが完了した時点で、基板上の所望の位置に前記レーザ光を照射すべく前記マスクステージの移動を開始し、
前記レーザ光照射工程は、前記マスクステージが移動を開始した後に、前記アライメント調整の位置から離れた地点に露光する分のオフセット量を考慮して前記レーザ光を照射することを特徴とする半導体薄膜改質方法。
請求項１記載の半導体薄膜改質方法において、
前記レーザ光を前記光透過窓に照射させる工程は、前記基板へのレーザ照射を防ぐ工程として、前記基板が載置された基板載置部を移動させる工程または前記密閉容器内に配置された光シャッタ手段を利用する工程を含むことを特徴とする半導体薄膜改質方法。
請求項１記載の半導体薄膜改質方法において、
前記レーザ光を前記光透過窓に照射させる工程は、前記基板へのレーザ照射を防ぐ工程として、前記基板を前記密閉容器から搬出する工程を含み、前記基板の搬出後に前記レーザ光を前記光透過窓に照射させることを特徴とする半導体薄膜改質方法。
請求項４記載の半導体薄膜改質方法において、
前記基板を前記密閉容器から搬出する工程は、前記密閉容器の圧力が所定の圧力に到達した時点で、酸素を含む雰囲気で所定の圧力に制御されている基板搬送室に前記基板を搬出することを特徴とする半導体薄膜改質方法。
請求項１又は２記載の半導体薄膜改質方法において、
前記酸素の純度が９９．９９９９％であることを特徴とする半導体薄膜改質方法。