JPH09186085A - Laser annealing method and laser annealing apparatus - Google Patents

Laser annealing method and laser annealing apparatus

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JPH09186085A
JPH09186085A JP8301251A JP30125196A JPH09186085A JP H09186085 A JPH09186085 A JP H09186085A JP 8301251 A JP8301251 A JP 8301251A JP 30125196 A JP30125196 A JP 30125196A JP H09186085 A JPH09186085 A JP H09186085A
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laser
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chamber
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Naoto Kusumoto
直人 楠本
Toru Takayama
徹 高山
Masahito Yonezawa
雅人 米澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a film adapted to a device such as a thin film transistor by improving the crystallinity, homogeneity in the film surface of a crystal and utilizing efficiency of laser energy in the case of laser annealing a non-single crystal silicon film. SOLUTION: A laser beam is directed to a non-single crystal silicon film 202 in an atmosphere containing oxygen, and laser annealed. Particularly, the upper surface of the film 201 is oxidized to form a silicon oxide film 204 having a thickness of 100Å or less, and laser annealed in this state. Before the upper surface of the film 202 is oxidized, the cleaning step of removing a natural oxide film and impurities is conducted. Thus, the film 104 after the annealing can be made to be suitable for a device such as a thin film transistor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等の絶縁基
板上に形成された非晶質(アモルファス)珪素膜や結晶
性シリコン膜に対し、レーザーアニールを施して、結晶
化させる、あるいは結晶性を向上させる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous silicon film or a crystalline silicon film formed on an insulating substrate such as glass which is crystallized by laser annealing. On how to improve.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に形成され
た非晶質珪素膜や結晶性珪素膜(単結晶でない、多結
晶、微結晶等の結晶性を有する珪素膜)、すなわち、非
単結晶珪素膜に対し、レーザーアニールを施して、結晶
化させたり、結晶性を向上させる技術が、広く研究され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, an amorphous silicon film or a crystalline silicon film (a silicon film having crystallinity such as polycrystal or microcrystal, which is not single crystal) formed on an insulating substrate such as glass, that is, A technique of subjecting a single crystal silicon film to laser annealing to crystallize or improve the crystallinity has been widely studied.

【0003】レーザーアニールを施して形成された結晶
性珪素膜は、高い移動度有するため、この結晶性珪素膜
を用いて薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、例え
ば、一枚のガラス基板上に、画素駆動用と駆動回路用の
TFTを作製する、モノリシック型の液晶電気光学装置
等に盛んに利用されている。
Since a crystalline silicon film formed by laser annealing has a high mobility, a thin film transistor (TFT) is formed using this crystalline silicon film, and for example, a pixel is formed on one glass substrate. It is widely used in monolithic type liquid crystal electro-optical devices for manufacturing driving and driving circuit TFTs.

【0004】また、出力の大きい、エキシマレーザー等
のパルスレーザービームを、被照射面において、数cm
角の四角いスポットや、数ミリ幅×数10cmの線状と
なるように光学系にて加工し、レーザービームを走査さ
せて(レーザービームの照射位置を被照射面に対し相対
的に移動させて)、レーザーアニールを行う方法が、量
産性が良く、工業的に優れているため、好んで使用され
る。
Further, a pulsed laser beam such as an excimer laser, which has a large output, is irradiated on the surface to be irradiated by several cm.
It is processed by an optical system so that it becomes a square spot with a square or a linear shape of several millimeters width x several tens of centimeters, and scans with a laser beam (by moving the laser beam irradiation position relative to the irradiated surface ), A method of performing laser annealing is preferably used because it has good mass productivity and is industrially excellent.

【0005】特に、線状レーザービームを用いると、前
後左右の走査が必要なスポット状のレーザービームを用
いた場合とは異なり、線方向に直角な方向だけの走査で
被照射面全体にレーザー照射を行うことができるため、
高い量産性が得られる。
In particular, when a linear laser beam is used, unlike the case of using a spot-shaped laser beam which requires front, rear, left and right scanning, laser irradiation is performed on the entire surface to be irradiated by scanning only in a direction perpendicular to the line direction. Because you can do
High mass productivity is obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】パルスレーザービーム
を光源とする、スポット状、あるいは線状のレーザービ
ームを走査させて、非単結晶珪素膜に対してレーザーア
ニールを施すに際し、いくつかの問題が生じている。
There are some problems in performing laser annealing on a non-single-crystal silicon film by scanning a spot-shaped or linear laser beam using a pulsed laser beam as a light source. Has occurred.

【0007】例えば、空気中にてレーザーアニールする
と、空気に含まれる炭素やその他の不純物が被膜に混入
しやすく、アニール後の結晶性珪素膜の膜質や結晶性、
移動度等の諸特性が低下するなどの問題がある。
For example, when laser annealing is performed in air, carbon and other impurities contained in air are likely to be mixed in the film, and the film quality and crystallinity of the crystalline silicon film after annealing,
There are problems such as deterioration of various characteristics such as mobility.

【0008】また、真空や窒素等の不活性気体雰囲気中
にて、被照射面における形状がスポット状または線状の
レーザービームを走査して、レーザーアニールを施す
と、空気中のアニールに比較して、以下の問題点があ
る。
Further, when laser irradiation is performed by scanning a laser beam having a spot-like or linear shape on the surface to be irradiated in an atmosphere of an inert gas such as vacuum or nitrogen, it is compared with annealing in air. There are the following problems.

【0009】結晶性が悪い。すなわち、空気中のアニ
ールに比較して、レーザーのエネルギー密度を大幅に高
めないと、高い結晶性が得られない。
Poor crystallinity. That is, as compared with annealing in air, high crystallinity cannot be obtained unless the energy density of the laser is significantly increased.

【0010】結晶の膜面内における均質性が悪い。結
晶性の良い場所と悪い場所が、膜面内に分布して生じ
る。例えば、線状レーザービームを、該ビームの線方向
に対して直角方向に走査する場合においては、膜面内に
おいて、縞模様状に、結晶性の良い場所と悪い場所が現
れてしまう。したがって、作製された結晶性珪素膜を用
いて複数の薄膜トランジスタを作製すると、薄膜トラン
ジスタの基板上の位置により、しきい値や移動度等の諸
特性が異なってしまう。
The homogeneity of the crystal in the film plane is poor. Places with good and bad crystallinity are distributed in the film plane. For example, when the linear laser beam is scanned in a direction perpendicular to the line direction of the beam, a good crystallinity region and a bad crystallinity region appear in a stripe pattern in the film surface. Therefore, when a plurality of thin film transistors are manufactured using the manufactured crystalline silicon film, various characteristics such as threshold value and mobility are different depending on the positions of the thin film transistors on the substrate.

【0011】エネルギーの利用効率が悪い。結晶性を
上げるために、レーザーのエネルギー密度を高くする必
要があり、エネルギー密度を高めると消費電力も増加
し、加えてレーザー発振器や回路、ガス、光学系を含む
レーザー照射装置全体の消耗も激しくなり、作製するデ
バイスのコスト高を招く。他方、レーザーのエネルギー
密度が高くなると、結晶性は高まるものの、レーザーア
ニール後の膜全体が激しく荒れ、該膜を加工してデバイ
スを作製することは困難となる。
Energy use efficiency is poor. In order to improve the crystallinity, it is necessary to increase the energy density of the laser. Increasing the energy density also increases the power consumption, and in addition, the laser irradiation equipment including the laser oscillator, circuit, gas, and optical system is also exhausted. And increase the cost of the device to be manufactured. On the other hand, when the energy density of the laser increases, the crystallinity increases, but the entire film after laser annealing becomes extremely rough, and it becomes difficult to process the film to manufacture a device.

【0012】本発明は、上記課題を解決するものであ
る。
The present invention is to solve the above problems.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本明細書で開示する主要な構成の一つは、基板上に
形成された非単結晶珪素膜を洗浄する第1の工程と、前
記非単結晶珪素膜に対し、酸素を含有する雰囲気中でレ
ーザーアニールする第2の工程とを有し、前記第1の工
程と前記第2の工程は、大気に曝されずに連続して行わ
れることを特徴とするレーザーアニール方法である。
In order to solve the above problems, one of the main structures disclosed in this specification is to perform a first step of cleaning a non-single-crystal silicon film formed on a substrate. A second step of laser annealing the non-single-crystal silicon film in an atmosphere containing oxygen, wherein the first step and the second step are continuously performed without being exposed to the atmosphere. The laser annealing method is characterized by being performed by

【0014】上記構成において、前記第2の工程は、前
記酸素を含有する雰囲気中にて前記非単結晶珪素膜上面
が酸化された後に行われることは好ましい。
In the above structure, it is preferable that the second step is performed after the upper surface of the non-single crystal silicon film is oxidized in the atmosphere containing oxygen.

【0015】また、他の構成の一つは、基板上に形成さ
れた非単結晶珪素膜を洗浄する第1の工程と、前記非単
結晶珪素膜の上面を酸化して酸化珪素膜を形成する第2
の工程と、前記非単結晶珪素膜に対し、レーザーアニー
ルする第3の工程とを有し、前記各工程のうち少なくと
も第1の工程と第2の工程は、大気に曝されずに連続し
て行われることを特徴とするレーザーアニール方法であ
る。
Further, one of the other structures is a first step of cleaning the non-single-crystal silicon film formed on the substrate, and the upper surface of the non-single-crystal silicon film is oxidized to form a silicon oxide film. Second
And a third step of laser annealing the non-single-crystal silicon film. At least the first step and the second step of the steps are continuously performed without being exposed to the atmosphere. The laser annealing method is characterized by being performed by

【0016】上記構成において、前記第3の工程は、窒
素雰囲気中で行われることは好ましい。
In the above structure, it is preferable that the third step is performed in a nitrogen atmosphere.

【0017】また、他の構成の一つは、洗浄室、レーザ
ー照射室を少なくとも有し、被処理基板は、前記各室間
を大気に曝されずに搬送されることを特徴とするレーザ
ーアニール装置である。
Further, one of the other structures has at least a cleaning chamber and a laser irradiation chamber, and the substrate to be processed is transported between the chambers without being exposed to the atmosphere. It is a device.

【0018】また、他の構成の一つは、洗浄室、予備加
熱室、レーザー照射室を少なくとも有し、被処理基板
は、前記洗浄室と前記予備加熱室の間を、大気に曝され
ずに搬送されることを特徴とするレーザーアニール装置
である。
Further, one of the other structures has at least a cleaning chamber, a preheating chamber, and a laser irradiation chamber, and the substrate to be processed is not exposed to the atmosphere between the cleaning chamber and the preheating chamber. The laser annealing apparatus is characterized in that the laser annealing apparatus is transported to the.

【0019】本明細書において、連続とは、上記第1の
工程と第2の工程との間に、非単結晶珪素膜に不純物そ
の他不所望な物質が付着するような工程を含まないこと
を意味する。
In the present specification, the term "continuous" does not include a step between the first step and the second step in which impurities or other undesired substances are attached to the non-single crystal silicon film. means.

【0020】したがって例えば、第1の工程と第2の工
程との間に、基板搬送工程、アライメント工程、徐冷工
程、第2の工程に必要な温度まで基板を加熱する工程、
加熱による脱水素工程等を有することは、本明細書にお
ける連続の範囲にあるといえる。
Therefore, for example, between the first step and the second step, the step of heating the substrate to a temperature required for the substrate transfer step, the alignment step, the slow cooling step, and the second step,
It can be said that having a dehydrogenation step by heating and the like is within the continuous range in the present specification.

【0021】他方、非単結晶珪素膜を膜質を変化させる
特定の雰囲気に曝す工程、イオンドーピング、成膜、エ
ッチング、プラズマ処理、被膜の塗布といった工程が第
1の工程と第2の工程との間にある場合、本明細書でい
う連続の定義に当てはまらない。
On the other hand, the steps of exposing the non-single-crystal silicon film to a specific atmosphere for changing the film quality, the steps of ion doping, film formation, etching, plasma treatment, coating of the film are the first step and the second step. If there is an interval, it does not apply to the definition of continuity as used herein.

【0022】本発明は、非単結晶珪素膜にレーザーアニ
ールを施して、結晶化また結晶性を向上させるに際し、
酸素を含有する雰囲気中にて非単結晶珪素膜の上面を酸
化させて、特に100Å以下の膜厚の酸化珪素膜を形成
し、その後に、レーザービームを照射するものである。
In the present invention, when laser annealing is applied to a non-single crystal silicon film to improve crystallization and crystallinity,
The upper surface of the non-single crystal silicon film is oxidized in an atmosphere containing oxygen to form a silicon oxide film having a film thickness of 100 Å or less, and then a laser beam is irradiated.

【0023】また、酸素を含有する雰囲気中に配置した
状態で、非単結晶珪素膜に対してレーザー照射を行うも
のである。
Further, the non-single crystal silicon film is irradiated with laser in a state of being arranged in an atmosphere containing oxygen.

【0024】さらに、非単結晶珪素膜を洗浄して自然酸
化膜や不純物を除去する工程と、非単結晶珪素膜を酸素
を含有する雰囲気中でレーザー照射する工程または酸素
を含有する雰囲気中にて非単結晶珪素膜の上面に酸化珪
素膜を形成する工程を、大気に曝さずに連続的に行うも
のである。
Furthermore, a step of cleaning the non-single-crystal silicon film to remove a natural oxide film and impurities, a step of irradiating the non-single-crystal silicon film with a laser in an atmosphere containing oxygen, or an atmosphere containing oxygen. The step of forming a silicon oxide film on the upper surface of the non-single crystal silicon film is continuously performed without exposing to the atmosphere.

【0025】非単結晶珪素膜の上面を酸化させて、膜厚
100Å以下の酸化珪素膜を形成し、この状態でレーザ
ーアニールを行うと、空気中でのレーザーアニールより
純な結晶性珪素膜が得られるのみでなく、空気を含め、
他の雰囲気でレーザーアニールを行う場合に比較して、
以下の点で優れた特性を生じる。 結晶性珪素膜の結晶性が向上する。 結晶性珪素膜の結晶性が、膜面内において均一化され
る。 結晶化に必要なレーザーのエネルギー密度が低下す
る。
When the upper surface of the non-single crystal silicon film is oxidized to form a silicon oxide film having a film thickness of 100 Å or less and laser annealing is performed in this state, a crystalline silicon film which is more pure than laser annealing in air is obtained. Not only is it obtained, but also including air,
Compared to laser annealing in other atmospheres,
Excellent properties are produced in the following points. The crystallinity of the crystalline silicon film is improved. The crystallinity of the crystalline silicon film is made uniform in the film plane. The energy density of the laser required for crystallization decreases.

【0026】この極薄い膜厚の酸化珪素膜を設けること
で、非単結晶珪素膜に照射されるレーザービームのエネ
ルギーの反射・放出を抑え、与えられたエネルギーを膜
内に保つ作用を奏すると考えられる。このために、非単
結晶珪素膜に酸化珪素膜を設けない場合よりも、多くの
エネルギーを与えることができ、結晶性が向上する。
By providing this ultra-thin silicon oxide film, it is possible to suppress the reflection / emission of energy of the laser beam with which the non-single-crystal silicon film is irradiated and to keep the applied energy in the film. Conceivable. Therefore, more energy can be applied and crystallinity is improved than in the case where the silicon oxide film is not provided on the non-single-crystal silicon film.

【0027】同時に、レーザービームのパルス毎のエネ
ルギー密度のムラ・バラツキが均質化されるため、結晶
性も膜面内において均質化する。
At the same time, the unevenness and variation of the energy density of each pulse of the laser beam are homogenized, so that the crystallinity is also homogenized in the film plane.

【0028】さらに、レーザーエネルギーの雰囲気中へ
の反射・放出が減少し、エネルギーが結晶化に有効に使
われるため、照射するレーザービームのエネルギー密度
を低下させることができる。
Furthermore, since the reflection / emission of laser energy into the atmosphere is reduced and the energy is effectively used for crystallization, the energy density of the laser beam to be irradiated can be reduced.

【0029】非単結晶珪素膜上に酸化珪素膜が設けられ
た状態で、レーザービームのエネルギー密度を、酸化珪
素膜を設けない状態と同様の高いものにすると、エネル
ギーの損失が少ない分、余計なエネルギーが与えられて
しまうため、結晶性は高まるものの、膜全体がひどく荒
れてしまう。そのような膜を用いて薄膜トランジスタ等
のデバイスを作製することは極めて困難である。
When the energy density of the laser beam is set to a high value in the state where the silicon oxide film is provided on the non-single-crystal silicon film as in the case where the silicon oxide film is not provided, the energy loss is small and extra. However, the crystallinity is increased, but the entire film is greatly roughened. It is extremely difficult to manufacture a device such as a thin film transistor using such a film.

【0030】また、レーザーアニールを施す前に、HF
水溶液や、HF、H22 とを含有する水溶液にて非単
結晶珪素膜上面を洗浄して、自然酸化膜を除去すること
は好ましい。この後の酸化珪素膜作製工程あるいは酸素
含有雰囲気中でのレーザーアニール工程は、基板を加熱
しながら行うと、酸化珪素膜の形成速度が向上し、好ま
しい。紫外線を照射しながらでも良い。
Before laser annealing, HF
It is preferable to remove the natural oxide film by washing the upper surface of the non-single crystal silicon film with an aqueous solution or an aqueous solution containing HF and H 2 O 2 . The subsequent silicon oxide film forming step or laser annealing step in an oxygen-containing atmosphere is preferably performed while heating the substrate, because the silicon oxide film forming rate is improved. It may be irradiated with ultraviolet rays.

【0031】特に、この洗浄工程と、その後の酸素雰囲
気中でのレーザーアニール工程とを大気に曝さずに連続
して行う、あるいは洗浄工程と酸素雰囲気中での加熱
(酸化膜珪素膜形成)工程、レーザーアニール工程とを
大気に曝さずに連続的して行うことは好ましい。
In particular, this cleaning step and the subsequent laser annealing step in an oxygen atmosphere are continuously performed without exposing to the atmosphere, or the cleaning step and the heating in an oxygen atmosphere (oxide film silicon film formation) step. It is preferable to continuously perform the laser annealing step without exposing to the atmosphere.

【0032】このようにすることで、非単結晶珪素膜の
極めて清浄な上面を酸化珪素膜とすることができる。そ
の結果、形成される酸化珪素膜の膜厚、膜質はより均一
になり、レーザーアニールにより結晶化された膜の基板
面内における膜質均一性が向上する。
By doing so, the extremely clean upper surface of the non-single-crystal silicon film can be used as the silicon oxide film. As a result, the film thickness and film quality of the formed silicon oxide film become more uniform, and the film quality uniformity in the substrate surface of the film crystallized by laser annealing is improved.

【0033】さらには、レーザーアニール時の不純物の
非単結晶珪素膜内部への侵入がより低減される。その結
果、該膜を用いて作製される薄膜トランジスタ等のデバ
イスの、移動度、しきい値といった諸特性を、基板面内
においても、ロット間においてもより安定させることが
できる。
Further, the penetration of impurities into the non-single crystal silicon film during laser annealing is further reduced. As a result, various characteristics such as mobility and threshold value of a device such as a thin film transistor manufactured using the film can be more stable within the substrate surface and between lots.

【0034】酸素を含有する雰囲気としては、酸素の
み、あるいは酸素と、窒素、ヘリウム、アルゴン、等の
不活性気体との混合気体が好ましい。混合気体において
は、酸素は大気圧下において1%以上、さらに好ましく
は5%以上含有されていることが望ましい。酸素含有量
が1%未満になると、十分な酸化珪素膜の形成に要する
時間が極めて長くなる、あるいは形成されなくなり、本
発明の効果が十分に得られず、実用的ではない。酸素含
有量が5%以上であれば、本発明の効果が安定して得ら
れる。
The atmosphere containing oxygen is preferably oxygen alone or a mixed gas of oxygen and an inert gas such as nitrogen, helium or argon. It is desirable that the mixed gas contains oxygen at 1% or more, more preferably 5% or more under atmospheric pressure. When the oxygen content is less than 1%, the time required for forming a sufficient silicon oxide film becomes extremely long or is not formed, and the effect of the present invention cannot be sufficiently obtained, which is not practical. When the oxygen content is 5% or more, the effect of the present invention can be stably obtained.

【0035】酸化珪素膜を形成する際の酸素を含有する
雰囲気として、空気を用いた場合、空気中の炭素等の不
純物がアニールされる膜中に混入し、結晶性珪素膜の移
動度その他の諸特性を低下、あるいはロット毎の特性が
不安定となることが多い。ただし、他の雰囲気中にて酸
化珪素膜を作製した後、空気雰囲気中にてレーザーアニ
ールを施すことは有効である。
When air is used as the oxygen-containing atmosphere for forming the silicon oxide film, impurities such as carbon in the air are mixed into the film to be annealed, and the mobility of the crystalline silicon film and other In many cases, various characteristics deteriorate or the characteristics of each lot become unstable. However, it is effective to perform laser annealing in an air atmosphere after forming the silicon oxide film in another atmosphere.

【0036】また、酸素を含有する雰囲気を構成する酸
素や不活性気体は、その純度が、99.9%(3N)以
上、99.99999%(7N)以下のものが、特に好
ましい。このような純度の気体を用いた雰囲気とするこ
とで、炭素、水、炭化水素、その他の不純物が結晶性珪
素膜中に混入することを防ぎ、膜質や膜特性が安定し、
かつ優れた特性の結晶性珪素膜が得られる。雰囲気を構
成する酸素や不活性気体の純度が3N未満であると、空
気雰囲気を用いた場合との差がほとんどなくなり、不純
物により膜特性が不安定になりやすい。また、7Nより
大きい高純度のものを用いても、7N以下の場合に比べ
て効果に大差なく、コストが高くなるだけであるので、
好ましくない。
It is particularly preferable that the oxygen or inert gas constituting the oxygen-containing atmosphere has a purity of 99.9% (3N) or more and 99.99999% (7N) or less. By setting the atmosphere using a gas of such a purity, it is possible to prevent carbon, water, hydrocarbons, and other impurities from being mixed into the crystalline silicon film, and stabilize the film quality and film characteristics.
In addition, a crystalline silicon film having excellent characteristics can be obtained. When the purity of oxygen or an inert gas constituting the atmosphere is less than 3N, there is almost no difference from the case where an air atmosphere is used, and impurities tend to make the film characteristics unstable. Moreover, even if a high-purity material having a purity higher than 7N is used, the effect is not so different as compared with the case of 7N or less, and only the cost is increased.
Not preferred.

【0037】また、前記酸化珪素膜の膜厚は100Å以
上とすると、レーザー照射により結晶性珪素膜中への酸
化珪素膜の混入量が増加し、結晶性珪素膜の結晶性や移
動度等の諸特性が低下してしまう。一方、膜厚を5Å以
下程度とあまりに薄くすると、上記に示した本発明の効
果が著しく低下する。酸化珪素膜の膜厚としては、5〜
100Å、好ましくは、10〜50Å、さらに好ましく
は、20〜40Åが適当である。
If the film thickness of the silicon oxide film is 100 Å or more, the amount of the silicon oxide film mixed in the crystalline silicon film increases due to the laser irradiation, and the crystallinity and mobility of the crystalline silicon film are increased. Various characteristics will deteriorate. On the other hand, if the film thickness is too thin, about 5 Å or less, the effects of the present invention described above are significantly reduced. The thickness of the silicon oxide film is 5 to
100 Å, preferably 10 to 50 Å, more preferably 20 to 40 Å are suitable.

【0038】レーザーアニール時の圧力は、大気圧でよ
い。また、レーザーアニール時の圧力を、大気圧以下、
特に0.01Torr以上、700Torr以下に減圧
して行う場合、パルスレーザーの複数回の照射による、
結晶性珪素膜の上面や膜全体の荒れが少なくなり、好ま
しい。すなわち、結晶性珪素膜の耐パルスレーザー照射
性が向上し、荒れの少ない膜が得られる。レーザーアニ
ール時の圧力が、700Torrより大きいと、膜の荒
れ方が大気圧とほとんど変わらなくなる。圧力が0.0
1Torr未満となると、酸素含有雰囲気を用いること
による、結晶性や均質性、エネルギー効率の向上といっ
た効果は著しく低下する。
The pressure during laser annealing may be atmospheric pressure. In addition, the pressure during laser annealing is below atmospheric pressure,
In particular, when the pressure is reduced to 0.01 Torr or more and 700 Torr or less, the pulsed laser is irradiated multiple times,
Roughness of the upper surface of the crystalline silicon film or the entire film is reduced, which is preferable. That is, the pulsed laser irradiation resistance of the crystalline silicon film is improved, and a film with less roughness can be obtained. If the pressure during laser annealing is higher than 700 Torr, the roughness of the film is almost the same as the atmospheric pressure. Pressure is 0.0
If it is less than 1 Torr, the effect of improving the crystallinity, homogeneity, and energy efficiency by using the oxygen-containing atmosphere is significantly reduced.

【0039】レーザービームの照射は、被照射面におけ
る断面形状が、スポット状または線状のレーザービーム
を走査して行われることは好ましい。
Irradiation of the laser beam is preferably performed by scanning a laser beam having a spot-shaped or linear-shaped cross section on the surface to be irradiated.

【0040】またレーザービームは、パルスレーザーを
光源とするものが好ましい。
The laser beam preferably uses a pulse laser as a light source.

【0041】本発明を実施するには、非単結晶珪素膜を
酸素含有雰囲気に曝す、あるいは、曝した状態で加熱ま
たは紫外線の照射を行って、非単結晶珪素膜上面を酸化
させ、その状態でレーザーアニールする。
In order to carry out the present invention, the non-single-crystal silicon film is exposed to an oxygen-containing atmosphere, or the exposed state is heated or irradiated with ultraviolet rays to oxidize the upper surface of the non-single-crystal silicon film. Laser anneal with.

【0042】1つの容器内にて、酸素含有雰囲気中で、
非単結晶珪素膜上面を酸化させた後、他の容器内にて、
酸素含有雰囲気または他の雰囲気中にてレーザーアニー
ルを行ってもよい。
In one container, in an oxygen-containing atmosphere,
After oxidizing the upper surface of the non-single crystal silicon film, in another container,
Laser annealing may be performed in an oxygen-containing atmosphere or another atmosphere.

【0043】また、雰囲気制御の可能な容器内にて、酸
素含有雰囲気中で、レーザーアニールを行うと、1つの
容器内にて酸化とレーザーアニールを行うことができ、
作製工程が短縮される。この場合、レーザーアニール時
に、基板を加熱することは好ましい。
When laser annealing is performed in an oxygen-containing atmosphere in a container whose atmosphere can be controlled, oxidation and laser annealing can be performed in one container.
The manufacturing process is shortened. In this case, it is preferable to heat the substrate during laser annealing.

【0044】本発明における酸化珪素膜は、従来のレー
ザーアニール工程にて用いられたキャップ層(主に出力
の小さい連続発振レーザーを用いたレーザーアニールの
際に、非晶質珪素膜の上に酸化珪素膜や窒化珪素膜を数
1000Å成膜し、該膜の機械的強度により、レーザー
アニールの際の珪素膜表面の荒れ(リッジ)を防ぐも
の)とは全く異なる。
The silicon oxide film according to the present invention is a cap layer used in the conventional laser annealing process (oxidized on the amorphous silicon film during laser annealing mainly using a continuous wave laser having a small output). A silicon film or a silicon nitride film is formed by several thousand Å, and the mechanical strength of the film is completely different from the roughness (ridge) of the silicon film surface during laser annealing.

【0045】このような厚い酸化珪素膜は、本発明のよ
うにエキシマレーザーの如き出力の大きいパルスレーザ
ーを用いた場合、前述のようにレーザーアニールの際、
珪素膜中に酸化珪素を多量に混入させ、形成される結晶
性珪素膜の膜質、特性の低下を招く。
Such a thick silicon oxide film has a large output when a pulsed laser having a large output such as an excimer laser is used as in the present invention, as described above, during laser annealing.
A large amount of silicon oxide is mixed into the silicon film, which causes deterioration in film quality and characteristics of the crystalline silicon film formed.

【0046】また、非晶質珪素膜表面にキャップ層を設
けた状態でレーザアニールを行うと、キャップ層により
押さえ込まれた状態で結晶化がなされる。その結果、結
晶の成長が抑えられてしまい、形成される結晶性珪素膜
の結晶性が低くなる。また、結晶性珪素膜の内部に応力
が強く残ってしまう。
When laser annealing is performed with the cap layer provided on the surface of the amorphous silicon film, crystallization is performed while being pressed by the cap layer. As a result, crystal growth is suppressed, and the crystallinity of the crystalline silicon film formed is lowered. In addition, a strong stress remains inside the crystalline silicon film.

【0047】本発明においては、酸化珪素膜が極めて薄
いため、結晶成長を抑えることはほとんどなく、キャッ
プ層に比較して高い結晶性が得られ、また、内部応力も
極めて小さくできる。
In the present invention, since the silicon oxide film is extremely thin, crystal growth is hardly suppressed, higher crystallinity can be obtained as compared with the cap layer, and the internal stress can be made extremely small.

【0048】したがって、本発明における酸化珪素膜
は、リッジを抑制できる程度の機械的強度の出る膜厚は
適さない。本発明における酸化珪素膜は100Å以下と
極めて薄いため、複数回のパルスレーザー照射により、
ほとんどの酸化珪素膜が飛散して除去されてしまう。
Therefore, the silicon oxide film according to the present invention is not suitable as a film having a mechanical strength enough to suppress the ridge. Since the silicon oxide film in the present invention is extremely thin, 100 Å or less,
Most of the silicon oxide film is scattered and removed.

【0049】[0049]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕実施例1では、非単結晶珪素膜に対し、酸
素含有雰囲気中でレーザーアニールを行う例を示す。図
2に、実施例の作製工程を示す。まず、基板201とし
て、127mm角のコーニング1737上に、下地膜と
しての酸化珪素膜202が2000Å、その上に非晶質
珪素膜が、500Å、共にプラズマCVD法にて、連続
的に成膜される。
Example 1 Example 1 shows an example in which laser annealing is performed on a non-single crystal silicon film in an oxygen-containing atmosphere. FIG. 2 shows a manufacturing process of the example. First, as a substrate 201, a silicon oxide film 202 as a base film of 2000 Å on a 127 mm square Corning 1737, and an amorphous silicon film of 500 Å thereon are continuously formed by plasma CVD. It

【0050】次に、10ppmの酢酸ニッケル水溶液
が、スピンコート法により、非晶質珪素膜上に塗布さ
れ、酢酸ニッケル層が形成される。酢酸ニッケル水溶液
には、界面活性剤を添加するとより好ましい。酢酸ニッ
ケル層は、極めて薄いので、膜状となっているとは限ら
ないが、以後の工程における問題はない。
Next, a 10 ppm nickel acetate aqueous solution is applied on the amorphous silicon film by spin coating to form a nickel acetate layer. It is more preferable to add a surfactant to the nickel acetate aqueous solution. Since the nickel acetate layer is extremely thin, it is not always in the form of a film, but there is no problem in the subsequent steps.

【0051】次に、上記のようにして各膜が積層された
基板201に、600℃で4時間の熱アニールが施さ
れ、非晶質珪素膜が結晶化し、結晶性珪素膜203が形
成される。(図2(A))
Next, the substrate 201 on which each film is laminated as described above is subjected to thermal annealing at 600 ° C. for 4 hours to crystallize the amorphous silicon film and form the crystalline silicon film 203. It (Fig. 2 (A))

【0052】このとき、触媒元素であるニッケルが結晶
成長の核の役割を果たし、結晶化を促進させる。600
℃、4時間という低温、短時間で結晶化を行うことがで
きるのは、ニッケルの機能による。詳細については、特
開平6−244104号に記載されている。
At this time, nickel, which is a catalytic element, plays a role of a nucleus for crystal growth and promotes crystallization. 600
The crystallization can be performed in a short time at a low temperature of 4 ° C. for 4 hours due to the function of nickel. Details are described in JP-A-6-244104.

【0053】触媒元素の濃度は、1×1015〜1019
子/cm3 であると好ましい。1×1019原子/cm3
以上の高濃度では、結晶性珪素膜に金属的性質が現れ、
半導体としての特性が消滅する。本実施例において、結
晶性珪素膜中の触媒元素の濃度は、膜中のおける最小値
で、1×1017〜5×1018原子/cm3 である。これ
らの値は、2次イオン質量分析法(SIMS)により分
析、測定したものである。
The concentration of the catalytic element is preferably 1 × 10 15 to 10 19 atoms / cm 3 . 1 × 10 19 atoms / cm 3
At the above high concentration, metallic properties appear in the crystalline silicon film,
The characteristics as a semiconductor disappear. In this embodiment, the concentration of the catalytic element in the crystalline silicon film is 1 × 10 17 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 as the minimum value in the film. These values were analyzed and measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS).

【0054】このようにして得られる結晶性珪素膜20
3の結晶性をさらに高めるために、エキシマレーザーを
用いてレーザーアニールを行う。
The crystalline silicon film 20 thus obtained
In order to further improve the crystallinity of No. 3, laser annealing is performed using an excimer laser.

【0055】図1に、実施例におけるレーザー照射室を
示す。図1は、レーザー照射室の側断面図である。
FIG. 1 shows a laser irradiation chamber in the embodiment. FIG. 1 is a side sectional view of a laser irradiation chamber.

【0056】図3に、実施例におけるレーザーアニール
装置の上面図を示す。ここでは、図3に示すマルチチャ
ンバー型のレーザーアニール装置を用いる。図3におけ
るA−A’断面を示す図が図1に相当する。
FIG. 3 shows a top view of the laser annealing apparatus in the embodiment. Here, the multi-chamber type laser annealing apparatus shown in FIG. 3 is used. The view showing the cross section AA ′ in FIG. 3 corresponds to FIG. 1.

【0057】図1において、レーザー照射室101は、
レーザー発振装置102から照射され、光学系112に
より断面形状が線状に加工されたパルスレーザービーム
を、ミラー103で反射させ、石英で構成された窓10
4を介して被処理基板105に照射される機能を有して
いる。
In FIG. 1, the laser irradiation chamber 101 is
The pulse laser beam emitted from the laser oscillator 102 and processed into a linear cross section by the optical system 112 is reflected by the mirror 103, and the window 10 made of quartz is used.
4 has a function of irradiating the substrate 105 to be processed.

【0058】レーザー発振装置102は、ここでは、X
eClエキシマレーザー(波長308nm)を発振する
ものを用いる。他に、KrFエキシマレーザー(波長2
48nm)を用いてもよい。
The laser oscillating device 102 is, here, X
One that oscillates an eCl excimer laser (wavelength 308 nm) is used. In addition, a KrF excimer laser (wavelength 2
48 nm).

【0059】被処理基板105は、台106上に設けら
れたステージ111上に配置され、台106内に設置さ
れたヒーターによって、所定の温度(100〜700
℃)に保たれる。
The substrate 105 to be processed is placed on a stage 111 provided on a table 106, and a predetermined temperature (100 to 700) is set by a heater installed in the table 106.
° C).

【0060】台106は、移動機構107によって、線
状レーザービームの線方向に対して直角方向に移動さ
れ、被処理基板105上面に対しレーザービームを走査
しながら照射することを可能とする。
The table 106 is moved by the moving mechanism 107 in the direction perpendicular to the line direction of the linear laser beam, and enables the upper surface of the substrate 105 to be processed to be irradiated with the laser beam while scanning.

【0061】雰囲気制御が可能なレーザー照射室101
は、減圧、排気手段として、真空排気ポンプ108を有
する。また、気体供給手段として、バルブを介して水素
ボンベに接続された、気体供給管109と、バルブを介
して窒素やその他の気体のボンベに接続された、気体供
給管110を有する。
Laser irradiation chamber 101 capable of controlling atmosphere
Has a vacuum exhaust pump 108 as a means for reducing pressure and exhausting. As a gas supply means, it has a gas supply pipe 109 connected to a hydrogen cylinder via a valve and a gas supply pipe 110 connected to a cylinder of nitrogen or another gas via a valve.

【0062】レーザー照射室101は、ゲイトバルブ3
01を介して、基板搬送室302に連結されている。
The laser irradiation chamber 101 includes a gate valve 3
01 is connected to the substrate transfer chamber 302.

【0063】図3において、図1のレーザー照射室10
1がゲイトバルブ301を介して基板搬送室302に連
結されている。
In FIG. 3, the laser irradiation chamber 10 of FIG.
1 is connected to the substrate transfer chamber 302 via the gate valve 301.

【0064】図3に示す装置の説明をする。ロード/ア
ンロード室306に、被処理基板105が多数枚、例え
ば20枚収納されたカセット312が配置される。ロボ
ットアーム305により、カセット312から一枚の基
板がアライメント室に移動される。
The apparatus shown in FIG. 3 will be described. In the load / unload chamber 306, a cassette 312 containing a large number of substrates 105 to be processed, for example, 20 is arranged. The robot arm 305 moves one substrate from the cassette 312 to the alignment chamber.

【0065】アライメント室303には、被処理基板1
05とロボットアーム305との位置関係を修正するた
めの、アライメント機構が配置されている。アライメン
ト室303は、ロード/アンロード室306とゲイトバ
ルブ307を介して接続されている。
The substrate 1 to be processed is placed in the alignment chamber 303.
05 and the robot arm 305 are arranged with an alignment mechanism for correcting the positional relationship. The alignment chamber 303 is connected to the load / unload chamber 306 via a gate valve 307.

【0066】予備加熱室308は、レーザーアニールさ
れる基板を所定の温度まで予備的に加熱して、レーザー
照射室101において基板加熱に要する時間を短縮さ
せ、スループットの向上を図るためのものである。
The preheating chamber 308 is for preheating the substrate to be laser-annealed to a predetermined temperature to shorten the time required for heating the substrate in the laser irradiation chamber 101 and to improve the throughput. .

【0067】予備加熱室308は、その内部は円筒状の
石英で構成されている。円筒状の石英はヒーターで囲ま
れている。更に石英で構成された基板ホルダーを備えて
いる。基板ホルダーには、基板が多数枚収容可能なサセ
プターが備えられている。基板ホルダーは、エレベータ
ーにより上下される。基板はヒーターで加熱される。予
備加熱室308は、基板搬送室302とは、ゲイトバル
ブ309によって連結されている。
The inside of the preheating chamber 308 is made of cylindrical quartz. The cylindrical quartz is surrounded by a heater. Further, it is provided with a substrate holder made of quartz. The substrate holder is provided with a susceptor capable of accommodating a large number of substrates. The substrate holder is moved up and down by the elevator. The substrate is heated by the heater. The preheating chamber 308 is connected to the substrate transfer chamber 302 by a gate valve 309.

【0068】予備加熱室308において、所定の時間予
熱された基板は、ロボットアーム305によって基板搬
送室302に引き戻され、アライメント室303にて再
度アライメントされた後、ロボットアーム305によっ
て、レーザー照射室101に移送される。
In the preheating chamber 308, the substrate preheated for a predetermined time is pulled back to the substrate transfer chamber 302 by the robot arm 305 and re-aligned in the alignment chamber 303, and then the laser irradiation chamber 101 is moved by the robot arm 305. Be transferred to.

【0069】レーザー照射終了後、被処理基板105は
ロボットアーム305によって基板搬送室302に引き
出され、徐冷室310に移送される。
After the laser irradiation is completed, the substrate 105 to be processed is drawn out to the substrate transfer chamber 302 by the robot arm 305 and transferred to the slow cooling chamber 310.

【0070】徐冷室310は、ゲイトバルブ311を介
して、基板搬送室302と接続されており、石英製のス
テージ上に配置された被処理基板105が、ランプ、反
射板からの赤外光を浴びて、徐々に冷却される。
The slow cooling chamber 310 is connected to the substrate transfer chamber 302 via the gate valve 311, and the substrate 105 to be processed placed on the quartz stage is irradiated with infrared light from a lamp or a reflector. Bathed in and gradually cooled.

【0071】徐冷室310で徐冷された被処理基板10
5は、ロボットアーム305によって、ロード/アンロ
ード室306に移送され、カセット312に収納され
る。
The substrate 10 to be processed which has been gradually cooled in the slow cooling chamber 310.
5 is transferred to the load / unload chamber 306 by the robot arm 305 and stored in the cassette 312.

【0072】こうして、レーザーアニール工程が終了す
る。このようにして、上記工程を繰り返すことにより、
多数の基板に対して、連続的に一枚づつ処理できる。
Thus, the laser annealing process is completed. Thus, by repeating the above steps,
A large number of substrates can be processed one by one continuously.

【0073】図1、図3に示す装置を用いてレーザーア
ニールを行う工程を説明する。まず、被処理基板105
(結晶性珪素膜203を有する基板201)は、HF水
溶液、またはHFとH22 の混合水溶液で洗浄されて
自然酸化膜が除去された後、カセット312に納めら
れ、カセット312がロード/アンロード室306に配
置される。
A process of laser annealing using the apparatus shown in FIGS. 1 and 3 will be described. First, the target substrate 105
The (substrate 201 having the crystalline silicon film 203) is washed with an HF aqueous solution or a mixed aqueous solution of HF and H 2 O 2 to remove the natural oxide film, and then stored in the cassette 312, and the cassette 312 is loaded / loaded. It is arranged in the unload chamber 306.

【0074】図3において、本実施例においては、ロー
ド/アンロード室306から搬送される被処理基板10
5は、予備加熱室における空気による酸化を防ぐため、
アライメントされた後、予備加熱室308には搬送され
ず、直接レーザー照射室101に搬送される。ただし、
予備加熱室308にて、結晶性珪素膜203上面が酸化
されない程度に加熱することは有効である。
In FIG. 3, in the present embodiment, the substrate 10 to be processed conveyed from the load / unload chamber 306.
5 is to prevent oxidation by air in the preheating chamber,
After being aligned, it is not conveyed to the preheating chamber 308 but is directly conveyed to the laser irradiation chamber 101. However,
It is effective to heat in the preheating chamber 308 to such an extent that the upper surface of the crystalline silicon film 203 is not oxidized.

【0075】レーザー照射室101内は、真空排気ポン
プ108により真空引きされた後、気体供給管109か
ら酸素が、気体供給管110から窒素がそれぞれ供給さ
れ、酸素20%、窒素80%の雰囲気となる。レーザー
照射室内に供給される酸素、窒素とも、その純度は、こ
こでは、99.99999%(7N)である。このと
き、圧力は大気圧とする。
After the inside of the laser irradiation chamber 101 is evacuated by the vacuum exhaust pump 108, oxygen is supplied from the gas supply pipe 109 and nitrogen is supplied from the gas supply pipe 110, respectively, and an atmosphere of 20% oxygen and 80% nitrogen is created. Become. The purity of both oxygen and nitrogen supplied into the laser irradiation chamber is here 99.999999% (7N). At this time, the pressure is set to the atmospheric pressure.

【0076】レーザー照射室101に搬送された被処理
基板105は、ステージ111上に載置された状態で、
台106内のヒータにより、レーザーアニールに適した
温度、ここでは200℃に到達するために、約5分間加
熱される。加熱されている間に、結晶性珪素膜203の
上面は、雰囲気中の酸素により酸化され、炭素等の空気
中の不純物の混入の無い純な酸化珪素膜204が形成さ
れる。膜厚は、10〜50Åここでは30Åである。
The substrate 105 to be processed transferred to the laser irradiation chamber 101 is placed on the stage 111,
The heater in the table 106 heats for about 5 minutes to reach a temperature suitable for laser annealing, here 200 ° C. While being heated, the upper surface of the crystalline silicon film 203 is oxidized by oxygen in the atmosphere to form a pure silicon oxide film 204 free from impurities such as carbon in the air. The film thickness is 10 to 50Å, here, 30Å.

【0077】また、図1において、被処理基板105上
に照射される線状レーザービームは、幅0.34mm×
長さ135mmとする。被照射面におけるレーザービー
ムのエネルギー密度は、100mJ/cm2 〜500m
J/cm2 の範囲で、例えば260mJ/cm2 とす
る。台106を2.5mm/sで一方向に移動させなが
ら行うことで、線状レーザービームを走査させる。レー
ザーの発振周波数は200Hzとし、被照射物の一点に
注目すると、10〜50ショットのレーザービームが照
射される。
Further, in FIG. 1, the linear laser beam with which the substrate 105 to be processed is irradiated has a width of 0.34 mm ×
The length is 135 mm. The energy density of the laser beam on the irradiated surface is 100 mJ / cm 2 to 500 m.
In the range of J / cm 2 , for example, 260 mJ / cm 2 . The linear laser beam is scanned by moving the table 106 in one direction at 2.5 mm / s. The oscillation frequency of the laser is set to 200 Hz, and focusing on one point of the object to be irradiated, a laser beam of 10 to 50 shots is irradiated.

【0078】このようにして結晶性珪素膜203に対
し、レーザーアニールが施され、結晶性が向上される。
(図2(B))
In this way, the crystalline silicon film 203 is annealed by laser to improve the crystallinity.
(FIG. 2 (B))

【0079】酸化珪素膜204は、極めて薄いため、複
数回のパルスレーザー照射によりほとんどが飛散してし
まう。
Since the silicon oxide film 204 is extremely thin, most of it is scattered by the pulse laser irradiation a plurality of times.

【0080】その後、被処理基板105が徐冷室310
に搬送され、徐冷の後、ロード/アンロード室306の
カセット312に収納される。
Thereafter, the substrate 105 to be processed is cooled in the annealing chamber 310.
After being gradually cooled, it is stored in the cassette 312 of the load / unload chamber 306.

【0081】徐冷工程中が空気雰囲気であるので、徐冷
工程中に、結晶性珪素膜203上面は酸化されやすい。
また、酸素含有雰囲気でのレーザーアニールでは、複数
回のレーザー照射により酸化珪素膜204が飛散して
も、結晶化された珪素膜の上面が、雰囲気中の酸素によ
り新たに酸化されることもある。また、レーザー照射さ
れても、酸化珪素膜204がすべては飛散しない場合も
ある。このように、レーザーアニール工程終了後に結晶
性珪素膜203上面に酸化珪素膜が残り易いため、次の
工程に移る前に、HF水溶液や、HFとH22 の混合
水溶液で、結晶性珪素膜203の上面を還元して、酸化
珪素膜を除去することは好ましい。
Since the air atmosphere is used during the slow cooling step, the upper surface of the crystalline silicon film 203 is easily oxidized during the slow cooling step.
Further, in laser annealing in an oxygen-containing atmosphere, even if the silicon oxide film 204 is scattered by a plurality of laser irradiations, the upper surface of the crystallized silicon film may be newly oxidized by oxygen in the atmosphere. . Further, even if the laser irradiation is performed, the silicon oxide film 204 may not be entirely scattered. As described above, since the silicon oxide film is likely to remain on the upper surface of the crystalline silicon film 203 after the laser annealing step, before the next step, a crystalline HF solution or a mixed aqueous solution of HF and H 2 O 2 is used. It is preferable to reduce the upper surface of the film 203 to remove the silicon oxide film.

【0082】次に、上記工程にて形成された結晶性珪素
膜と、他の雰囲気にて形成された結晶性珪素膜との比較
を行う。上記した方法と同様にして、レーザーアニール
時の雰囲気、およびレーザービームのエネルギー密度を
変化させて、結晶性珪素膜を作製する。雰囲気は、N2
/H2 (3%)、N2 100%である。各気体はいずれ
も、純度99.99999%(7N)以上、また気圧は
大気圧とする。
Next, the crystalline silicon film formed in the above process is compared with the crystalline silicon film formed in another atmosphere. Similar to the method described above, the atmosphere during laser annealing and the energy density of the laser beam are changed to form a crystalline silicon film. The atmosphere is N 2
/ H 2 (3%) and N 2 100%. Each of the gases has a purity of 99.99999% (7N) or more, and the atmospheric pressure is atmospheric pressure.

【0083】図4に、各種雰囲気でのレーザーアニール
における、レーザービームのエネルギー密度と、レーザ
ーアニールされた結晶性珪素膜のラマン半値半幅との関
係を示す。ラマン半値半幅とは、ラマン半値幅の2分の
1の値をいう。図4において、結晶性珪素膜は、酸素含
有雰囲気として上記工程で用いたN2 /O2 (20%)
雰囲気で作製されたものを◇、N2 /H2 (3%)雰囲
気で作製されたものを〇、N2 100%雰囲気で作製さ
れたものを□で示す。
FIG. 4 shows the relationship between the energy density of the laser beam and the Raman half-width at half maximum of the laser-annealed crystalline silicon film in laser annealing in various atmospheres. The Raman full width at half maximum refers to a value that is half the Raman full width at half maximum. In FIG. 4, the crystalline silicon film has an N 2 / O 2 content (20%) used in the above step as an oxygen-containing atmosphere.
Those prepared in the atmosphere are indicated by ⋄, those prepared in the N 2 / H 2 (3%) atmosphere are indicated by ∘, and those prepared in the N 2 100% atmosphere are indicated by □.

【0084】図4に示すように、結晶性珪素膜は、本発
明の酸素含有雰囲気でレーザーアニールされたものは、
エネルギー密度を上げていくとラマン半値半幅が低下す
る、すなわち結晶性が向上していることがわかる。
As shown in FIG. 4, the crystalline silicon film obtained by laser annealing in the oxygen-containing atmosphere of the present invention is:
It can be seen that Raman half-width at half maximum decreases with increasing energy density, that is, crystallinity improves.

【0085】もっとも、酸素含有雰囲気でレーザーアニ
ールを行っても、レーザーエネルギー密度をあまり高く
すると、結晶性は向上するものの、膜全体が大きく荒れ
てしまい、薄膜トランジスタ等のデバイス用として用い
ることは困難となる。ここでは、レーザーエネルギー密
度は270mJ/cm2 以下が好ましい。
Even if laser annealing is performed in an oxygen-containing atmosphere, if the laser energy density is too high, the crystallinity is improved, but the entire film is greatly roughened, making it difficult to use for devices such as thin film transistors. Become. Here, the laser energy density is preferably 270 mJ / cm 2 or less.

【0086】一方、他の雰囲気においては、図4に示す
範囲のエネルギー密度においては、いずれも低い結晶性
に止まっている。
On the other hand, in other atmospheres, the crystallinity remains low in the energy density range shown in FIG.

【0087】上記酸素含有雰囲気でのレーザーアニール
を、大気圧ではなく、それ以下、特に、0.01Tor
r以上、700Torr以下の減圧下で行ってもよい。
このような減圧下でレーザーアニールを行うことで、ア
ニールされた結晶性珪素膜の表面や膜全体のあれを少な
くすることができる。
Laser annealing in the above-mentioned oxygen-containing atmosphere was performed under atmospheric pressure, not more than 0.01 Torr.
It may be performed under reduced pressure of not less than r and not more than 700 Torr.
By performing laser annealing under such a reduced pressure, it is possible to reduce the roughness of the surface of the annealed crystalline silicon film or the entire film.

【0088】次に、作製された結晶性珪素膜203を用
いて、薄膜トランジスタ(TFT)を作製する。まず結
晶性珪素膜203をエッチングして、島状領域205が
形成される。
Next, a thin film transistor (TFT) is produced using the produced crystalline silicon film 203. First, the crystalline silicon film 203 is etched to form island regions 205.

【0089】次に、ゲイト絶縁膜206となる酸化珪素
膜が、プラズマCVD法によって厚さ1200Åに形成
される。原料ガスとして、TEOSおよび酸素を用い
る。成膜時の基板温度は、250℃〜380℃、例え
ば、300℃とする。(図2(C))
Next, a silicon oxide film to be the gate insulating film 206 is formed with a thickness of 1200Å by the plasma CVD method. TEOS and oxygen are used as source gases. The substrate temperature during film formation is 250 ° C. to 380 ° C., for example, 300 ° C. (Fig. 2 (C))

【0090】次に、ゲイト電極を作製する。アルミニウ
ム膜をスパッタ法により、厚さ3000Å〜8000
Å、例えば6000Å堆積させる。アルミニウム膜中に
0.1〜2%の珪素を含有させてもよい。該膜をエッチ
ングして、ゲイト電極207が作製される。
Next, a gate electrode is produced. Aluminum film is sputtered to a thickness of 3000Å ~ 8000
Å, for example, 6000Å is deposited. 0.1 to 2% of silicon may be contained in the aluminum film. The gate electrode 207 is formed by etching the film.

【0091】次に、不純物を添加する。Nチャネル型の
TFTを作製する場合、燐イオンが、ゲイト電極をマス
クとしてイオンドーピング法により、島状領域205に
打ち込まれる。ドーピングガスとして、フォスフィン
(PH3 )を用いる。加速電圧は10〜90kV、例え
ば80kV、ドーズ量は、1×1014〜5×1015原子
/cm2 、例えば、1×1015原子/cm2 とする。基
板温度は室温とする。この結果、チャネル形成領域21
0と、N型の不純物領域として、ソース208、ドレイ
ン209が形成される。
Next, impurities are added. In the case of manufacturing an N-channel TFT, phosphorus ions are implanted in the island region 205 by the ion doping method using the gate electrode as a mask. Phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas. The acceleration voltage is 10 to 90 kV, for example 80 kV, and the dose is 1 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , for example, 1 × 10 15 atoms / cm 2 . The substrate temperature is room temperature. As a result, the channel formation region 21
A source 208 and a drain 209 are formed as 0 and N-type impurity regions.

【0092】また、Pチャネル型のTFTを作製する場
合、硼素イオンが、ゲイト電極207をマスクとしてイ
オンドーピング法により、島状領域205に打ち込まれ
る。ドーピングガスとして、水素で1〜10%、例えば
5%に希釈されたジボラン(B26 )を用いる。加速
電圧は60〜90kV、例えば65kV、ドーズ量は、
2×1015〜5×1015原子/cm2 、例えば、3×1
15原子/cm2 とする。基板温度は室温とする。この
結果、チャネル形成領域210と、P型の不純物領域と
して、ソース208、ドレイン209が形成される。
(図2(D))
Further, in the case of manufacturing a P-channel type TFT, boron ions are implanted in the island region 205 by the ion doping method using the gate electrode 207 as a mask. As the doping gas, diborane (B 2 H 6 ) diluted with hydrogen to 1 to 10%, for example, 5% is used. The acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example 65 kV, and the dose amount is
2 × 10 15 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 , for example, 3 × 1
It is set to 0 15 atoms / cm 2 . The substrate temperature is room temperature. As a result, the source 208 and the drain 209 are formed as the channel formation region 210 and the P-type impurity region.
(Fig. 2 (D))

【0093】次に、ドーピングされた不純物を活性化す
るために、再び図1及び図3に示すレーザーアニール装
置を用いて、線状レーザービームによりレーザーアニー
ルを行う。レーザー照射室101内の雰囲気は、空気
(大気圧)とする。被照射面におけるレーザービームの
エネルギー密度は、100mJ/cm2 〜350mJ/
cm2 の範囲で、例えば160mJ/cm2 とする。線
状レーザービームを走査させる。被照射物の一点に注目
すると、20〜40ショットのレーザービームが照射さ
れる。基板温度は200℃とする。その後、窒素雰囲気
中にて2時間、450℃の熱アニールを行う。(図2
(E))
Next, in order to activate the doped impurities, laser annealing is performed again with a linear laser beam using the laser annealing apparatus shown in FIGS. The atmosphere in the laser irradiation chamber 101 is air (atmospheric pressure). The energy density of the laser beam on the irradiated surface is 100 mJ / cm 2 to 350 mJ /
In the range of cm 2 , for example, 160 mJ / cm 2 . Scan a linear laser beam. Focusing on one point of the object to be irradiated, a laser beam of 20 to 40 shots is irradiated. The substrate temperature is 200 ° C. Then, thermal annealing is performed at 450 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. (Figure 2
(E))

【0094】続いて、酸化珪素膜が厚さ6000Å、プ
ラズマCVD法により形成され、層間絶縁膜211が形
成される。次に、エッチングにより層間絶縁膜211に
コンタクトホールが開孔される。さらに、金属材料、例
えば、チタンとアルミニウムの多層膜が形成、エッチン
グされることで、コンタクトホールを介して、ソース電
極・配線212、ドレイン電極・配線213が形成され
る。
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 6000 Å is formed by the plasma CVD method to form an interlayer insulating film 211. Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 211 by etching. Further, by forming and etching a metal material, for example, a multilayer film of titanium and aluminum, the source electrode / wiring 212 and the drain electrode / wiring 213 are formed through the contact holes.

【0095】最後に、1気圧の水素雰囲気で、200〜
350℃の熱アニール処理が行われる。
Finally, in a hydrogen atmosphere of 1 atm, 200 ~
A thermal annealing process at 350 ° C. is performed.

【0096】このようにして、複数のNまたはPチャネ
ル型の結晶性TFTが形成される。これらのTFTは、
Nチャネル型で70〜120cm2 /Vs、Pチャネル
型で60〜90cm2 /Vsの移動度を有する優れたも
のである。(図2(F))
In this way, a plurality of N- or P-channel type crystalline TFTs are formed. These TFTs are
It is an excellent material having a mobility of 70 to 120 cm 2 / Vs for the N channel type and 60 to 90 cm 2 / Vs for the P channel type. (Fig. 2 (F))

【0097】〔実施例2〕実施例2では、酸素雰囲気中
にて非単結晶珪素膜上面に酸化珪素膜を形成した後、窒
素雰囲気中にてレーザーアニールを施す例を示す。実施
例2では、図5に示すレーザーアニール装置を用いる。
図5におけるレーザー照射室101のA−A’断面に、
図1は、対応する。
Example 2 Example 2 shows an example in which a silicon oxide film is formed on the upper surface of a non-single crystal silicon film in an oxygen atmosphere, and then laser annealing is performed in a nitrogen atmosphere. In the second embodiment, the laser annealing device shown in FIG. 5 is used.
In the AA ′ cross section of the laser irradiation chamber 101 in FIG.
FIG. 1 corresponds.

【0098】実施例1と同様にして、図2に示す基板2
01上に、下地膜202、熱アニールにより結晶化され
た結晶性珪素膜203を形成された被処理基板105
が、HF水溶液、またはHFとH22 の混合水溶液で
洗浄されて自然酸化膜が除去された後、カセット312
に納められ、カセット312がロード/アンロード室3
06に配置される。
The substrate 2 shown in FIG. 2 was manufactured in the same manner as in Example 1.
01, a substrate 105 on which a base film 202 and a crystalline silicon film 203 crystallized by thermal annealing are formed
However, after cleaning with a HF aqueous solution or a mixed aqueous solution of HF and H 2 O 2 to remove the natural oxide film, the cassette 312
The cassette 312 is stored in the loading / unloading chamber 3
It is located at 06.

【0099】ロード/アンロード室306から搬送され
る被処理基板105は、アライメントされた後、予備加
熱室501に搬送される。
The substrate 105 to be processed transferred from the load / unload chamber 306 is aligned and then transferred to the preheating chamber 501.

【0100】予備加熱室501には、図5に示すよう
に、基板が載置される空間を減圧させる真空排気ポンプ
502や、基板が載置される空間に酸素やその他の気体
を供給できる気体供給管503、504が設けられてい
る。
In the preheating chamber 501, as shown in FIG. 5, a vacuum exhaust pump 502 for depressurizing the space in which the substrate is placed and a gas capable of supplying oxygen and other gases to the space in which the substrate is placed. Supply pipes 503 and 504 are provided.

【0101】予備加熱室501に接続された真空排気ポ
ンプ502により、基板が載置される空間が真空引きさ
れた後、気体供給管503から酸素が供給され、気体供
給管504から窒素が供給され、基板ホルダー内部に、
酸素5%、窒素95%(共に純度99.99999(7
N))(大気圧)の雰囲気が形成される。そして、50
〜300℃例えば、200℃で、予備加熱を施すと、同
時に酸化珪素膜204が20〜40Å、例えば30Å形
成される。
The vacuum exhaust pump 502 connected to the preheating chamber 501 evacuates the space in which the substrate is placed, and then oxygen is supplied from the gas supply pipe 503 and nitrogen is supplied from the gas supply pipe 504. , Inside the substrate holder,
Oxygen 5%, nitrogen 95% (both purity 99.99999 (7
N)) (atmospheric pressure) atmosphere is formed. And 50
When preheating is performed at ˜300 ° C., for example, 200 ° C., the silicon oxide film 204 is simultaneously formed at 20˜40 Å, for example, 30 Å.

【0102】図1に示す、レーザー照射室101内は、
真空排気ポンプ108により真空引きされた後、気体供
給管110から窒素が供給され、窒素(純度99.99
999%(7N))100%の雰囲気となる。このと
き、圧力は大気圧とする。
The inside of the laser irradiation chamber 101 shown in FIG.
After being evacuated by the vacuum exhaust pump 108, nitrogen is supplied from the gas supply pipe 110, and nitrogen (purity 99.99) is supplied.
The atmosphere becomes 100% of 999% (7N). At this time, the pressure is set to the atmospheric pressure.

【0103】予備加熱室501にて酸化珪素膜204が
形成された被処理基板は、アライメントの後、レーザー
照射室101に搬送される。搬送された被処理基板10
5は、200℃近くに加熱されており、ステージ111
上に載置された状態においては、台106内のヒータに
よる極短時間(数分)の加熱で、レーザアニールに適し
た温度、ここでは200℃に到達する。
The substrate on which the silicon oxide film 204 is formed in the preheating chamber 501 is transferred to the laser irradiation chamber 101 after alignment. The substrate 10 to be processed conveyed
5 is heated to near 200 ° C., and the stage 111
In the state of being placed on top, the temperature suitable for laser annealing, here 200 ° C., is reached by heating for a very short time (several minutes) by the heater in the table 106.

【0104】この後、雰囲気以外は、実施例1と同様の
条件として、レーザーアニールが施される。このように
して結晶性珪素膜203に対し、レーザーアニールが施
され、結晶性が向上される。(図2(B))
Thereafter, laser annealing is performed under the same conditions as in Example 1 except for the atmosphere. In this way, the crystalline silicon film 203 is laser-annealed to improve the crystallinity. (FIG. 2 (B))

【0105】酸化珪素膜204は、極めて薄いため、レ
ーザー照射によりほとんどが飛散してしまう。
Since the silicon oxide film 204 is extremely thin, most of it is scattered by laser irradiation.

【0106】その後、被処理基板105が徐冷室310
に搬送され、徐冷の後、ロード/アンロード室306の
カセット312に収納される。
Thereafter, the substrate 105 to be processed is cooled in the slow cooling chamber 310.
After being gradually cooled, it is stored in the cassette 312 of the load / unload chamber 306.

【0107】次の工程に移る前に、HF水溶液や、H
F、H22 混合水溶液で、結晶性珪素膜203の上面
を還元させ、酸化珪素膜を除去することは好ましい。
Before proceeding to the next step, an HF aqueous solution or H
It is preferable to reduce the upper surface of the crystalline silicon film 203 with a mixed aqueous solution of F and H 2 O 2 to remove the silicon oxide film.

【0108】この後、実施例1と同様にして図2(C)
〜(F)に従い、薄膜トランジスタが形成される。
After that, as in the first embodiment, as shown in FIG.
According to (F), a thin film transistor is formed.

【0109】実施例2の場合、予備加熱室501と同じ
または異なる雰囲気のレーザー照射室101内に、被処
理基板105を搬入して、酸化珪素膜の形成時間を不要
とする、または処理時間を短縮させてレーザーアニール
を施すことができ、作製工程の短縮を図ることができ
る。
In the case of the second embodiment, the substrate 105 to be processed is carried into the laser irradiation chamber 101 in the same or different atmosphere as the preheating chamber 501, so that the time for forming the silicon oxide film is unnecessary, or the processing time is reduced. Laser annealing can be performed after shortening, and the manufacturing process can be shortened.

【0110】また、実施例2において、レーザー照射室
101内の雰囲気は、窒素雰囲気としたが、窒素雰囲気
としたが、他の雰囲気、例えば、実施例1と同じく、酸
素20%、窒素80%でもよい。
In the second embodiment, the atmosphere in the laser irradiation chamber 101 is the nitrogen atmosphere, but the nitrogen atmosphere is used. However, other atmospheres, for example, 20% oxygen and 80% nitrogen, as in the first embodiment. But it's okay.

【0111】ただし、窒素雰囲気でのレーザーアニール
は、他の空気や、酸素含有雰囲気、水素含有雰囲気等と
比較すると、レーザーアニールによるリッジ(レーザー
アニール後の結晶性珪素膜の表面の荒れ)の発生を抑え
る効果がある。
However, laser annealing in a nitrogen atmosphere causes ridges (roughening of the surface of the crystalline silicon film after laser annealing) due to laser annealing, as compared with other air, oxygen-containing atmosphere, hydrogen-containing atmosphere and the like. Has the effect of suppressing

【0112】〔実施例3〕実施例3では、実施例2と同
様に、図5の予備加熱室501で結晶性珪素膜203上
面に酸化珪素膜204が形成された後、特に雰囲気制御
は行わず、空気中(大気圧)にてレーザーアニールを行
う例を示す。
[Third Embodiment] In the third embodiment, as in the second embodiment, after the silicon oxide film 204 is formed on the upper surface of the crystalline silicon film 203 in the preheating chamber 501 shown in FIG. Instead, an example in which laser annealing is performed in air (atmospheric pressure) is shown.

【0113】空気中でのレーザーアニールであるが、酸
化珪素膜204が形成されているので、酸化珪素膜20
4を形成せずに、単に空気中にてレーザーアニールを行
う場合に比較して、結晶性、均質性、エネルギーの利用
効率とも優れたレーザーアニールを行うことができる。
Although the laser annealing is performed in the air, since the silicon oxide film 204 is formed, the silicon oxide film 20 is formed.
It is possible to perform laser annealing having excellent crystallinity, homogeneity, and energy utilization efficiency as compared with the case where laser annealing is simply performed in air without forming No. 4.

【0114】特に雰囲気制御を行わないのであれば、雰
囲気制御可能な容器であるレーザー照射室101は無く
てもよい。
The laser irradiation chamber 101, which is a container in which the atmosphere can be controlled, may be omitted if the atmosphere is not particularly controlled.

【0115】〔実施例4〕実施例1において、熱結晶化
により結晶性珪素膜203を形成する工程(図2
(A))では、熱結晶化後の徐冷工程(空気雰囲気)に
より、結晶性珪素膜203上面が酸化されて酸化珪素膜
が、やはり数10Å程度形成される。実施例1では、レ
ーザーアニール工程前に、洗浄によりこの酸化珪素膜を
除去しているが、実施例4では、この酸化珪素膜を除去
せず、そのまま、図3に示すレーザーアニール装置にて
レーザーアニールを施す。
[Embodiment 4] In Embodiment 1, a step of forming a crystalline silicon film 203 by thermal crystallization (FIG. 2).
In (A)), the upper surface of the crystalline silicon film 203 is oxidized by a slow cooling step (air atmosphere) after thermal crystallization, and a silicon oxide film is formed in the order of several tens of liters. In the first embodiment, the silicon oxide film is removed by cleaning before the laser annealing process, but in the fourth embodiment, the silicon oxide film is not removed and the laser annealing device shown in FIG. Anneal.

【0116】実施例2と同様な、窒素雰囲気中にて、結
晶性珪素膜203に対してレーザーアニールが施される
と、酸化珪素膜を形成しないで、窒素雰囲気中にレーザ
ーアニールを行った場合に比較して、結晶性やその均質
性、レーザーエネルギーの利用効率は大幅に向上する。
When laser annealing is performed on the crystalline silicon film 203 in a nitrogen atmosphere similar to that in the second embodiment, the laser annealing is performed in a nitrogen atmosphere without forming a silicon oxide film. Compared with, the crystallinity, its homogeneity, and the utilization efficiency of laser energy are significantly improved.

【0117】〔実施例5〕実施例5では、実施例6で使
用する連続処理装置の例を示す。この連続処理装置は、
非単結晶珪素膜の洗浄工程と、レーザーアニール工程ま
たは加熱(酸化珪素膜形成)工程が大気に曝されずに連
続して実施することができる。図6に実施例における連
続処理装置の上面図を示す。図6の装置は、図3に示し
た装置に、基板洗浄室を加えた構成を有する。
[Embodiment 5] In Embodiment 5, an example of the continuous processing apparatus used in Embodiment 6 is shown. This continuous processing device
The non-single crystal silicon film cleaning step and the laser annealing step or the heating (silicon oxide film formation) step can be successively performed without being exposed to the air. FIG. 6 shows a top view of the continuous processing apparatus in the example. The apparatus shown in FIG. 6 has a configuration in which a substrate cleaning chamber is added to the apparatus shown in FIG.

【0118】図6において、基板搬送室601には、レ
ーザー照射室602、予備加熱室603、徐冷室60
4、洗浄室607が、ゲイトバルブ608〜611を介
して連結されている。また、基板搬送室601には、ア
ライメント室606、ゲイトバルブ612を介してロー
ド/アンロード室605が連結されている。
In FIG. 6, the substrate transfer chamber 601 includes a laser irradiation chamber 602, a preheating chamber 603, and a slow cooling chamber 60.
4. The cleaning chamber 607 is connected via gate valves 608 to 611. A load / unload chamber 605 is connected to the substrate transfer chamber 601 via an alignment chamber 606 and a gate valve 612.

【0119】基板搬送室601には、基板600を搬送
する基板搬送手段としてロボットアーム613が配置さ
れている。ロード/アンロード室605には、複数枚の
基板が納められるカセット615が配置される。
In the substrate transfer chamber 601, a robot arm 613 is arranged as a substrate transfer means for transferring the substrate 600. In the load / unload chamber 605, a cassette 615 that accommodates a plurality of substrates is arranged.

【0120】図6に示す構成のうち、基板搬送室60
1、レーザー照射室602、予備加熱室603、徐冷室
604、ロード/アンロード室605、アライメント室
606に関する説明は、実施例1で説明した図3に示す
装置と同様の構成なので省略する。
In the structure shown in FIG. 6, the substrate transfer chamber 60
The description of the laser irradiation chamber 602, the preheating chamber 603, the slow cooling chamber 604, the load / unload chamber 605, and the alignment chamber 606 is omitted because it has the same configuration as the device illustrated in FIG.

【0121】また、図6に示す装置は、各室および各室
間の気密性が保たれている。また、各室には図示しない
気体供給手段および排気手段が設けられ、各室の雰囲気
や圧力は任意に制御できる。このような装置によって処
理される基板は、外部の雰囲気から遮断されるため大気
に触れることを防ぐことができる。
Further, the apparatus shown in FIG. 6 maintains the airtightness between each chamber. Further, gas supply means and exhaust means (not shown) are provided in each chamber, and the atmosphere and pressure in each chamber can be controlled arbitrarily. A substrate processed by such an apparatus is shielded from the outside atmosphere, and thus can be prevented from being exposed to the atmosphere.

【0122】図6において、洗浄室607には、ステー
ジ616、カップ617、洗浄液流出用ノズル618が
配置されている。ステージ616は、洗浄室607内に
搬送されてきた基板の裏面を真空吸着して固定し、基板
を水平回転させる。洗浄液流出用ノズル618は、洗浄
液を基板回転面の中心部に流出させる。
In FIG. 6, a cleaning chamber 607 is provided with a stage 616, a cup 617, and a cleaning liquid outflow nozzle 618. The stage 616 vacuum-sucks and fixes the back surface of the substrate transferred into the cleaning chamber 607, and horizontally rotates the substrate. The cleaning liquid outflow nozzle 618 causes the cleaning liquid to flow out to the center of the substrate rotation surface.

【0123】洗浄液としては、HFとH22 とが0.
5wt%づつ混合された水溶液等が好ましい。他にHF
の水溶液を用いてもよい。この洗浄液により、非単結晶
珪素膜上面の自然酸化膜や不純物等が除去される。
As the cleaning liquid, HF and H 2 O 2 were mixed with each other.
An aqueous solution or the like mixed by 5 wt% is preferable. HF
You may use the aqueous solution of. This cleaning liquid removes the natural oxide film, impurities, etc. on the upper surface of the non-single crystal silicon film.

【0124】カップ617は、基板回転時に基板の周囲
を囲うように配置される。基板の搬送時には、搬送の邪
魔にならないように、ステージ上面の基板固定位置より
下側に配置される。カップ617は、基板の回転により
周囲に飛散する洗浄液を受け止め、それを下側に排出す
る。
The cup 617 is arranged so as to surround the periphery of the substrate when the substrate rotates. When the substrate is transferred, it is arranged below the substrate fixing position on the upper surface of the stage so as not to interfere with the transfer. The cup 617 receives the cleaning liquid scattered around by the rotation of the substrate and discharges it downward.

【0125】図6に示す装置による洗浄工程について説
明する。基板614が洗浄室内に搬送され、ステージ6
16の上面に真空吸着して固定された後、基板が所定の
回転数で回転する。このとき、洗浄液流出用ノズル61
8からは、洗浄液が基板回転面の中心部に流出される。
The cleaning process by the apparatus shown in FIG. 6 will be described. The substrate 614 is transferred into the cleaning chamber, and the stage 6
After being vacuum-adsorbed and fixed on the upper surface of 16, the substrate rotates at a predetermined rotation speed. At this time, the cleaning liquid outflow nozzle 61
From 8, the cleaning liquid flows out to the center of the substrate rotation surface.

【0126】流出された洗浄液は、遠心力で基板の中心
から外側へ同心円状に広がり、基板の周辺に到達した
後、カップ617へ飛散した後、排出される。
The cleaning liquid that has flowed out is concentrically spread outward from the center of the substrate by the centrifugal force, reaches the periphery of the substrate, is scattered into the cup 617, and is then discharged.

【0127】このような状態を数10秒〜数分維持した
後、洗浄液の流出を止め、基板の回転数を上げて、洗浄
液を乾燥させる。
After maintaining such a state for several tens of seconds to several minutes, the outflow of the cleaning liquid is stopped, the rotation speed of the substrate is increased, and the cleaning liquid is dried.

【0128】このようにして洗浄工程が終了する。その
後基板604を搬送手段613により予備加熱室やレー
ザー照射室といった他の室に移動する。
Thus, the cleaning process is completed. After that, the substrate 604 is moved to another chamber such as a preheating chamber or a laser irradiation chamber by the transfer means 613.

【0129】図6に示す装置により、基板洗浄工程すな
わち非単結晶珪素膜上面の自然酸化膜や不純物、ゴミ等
を除去する工程と、非単結晶珪素膜に対する酸素雰囲気
でのレーザーアニール工程または酸素雰囲気での加熱工
程(酸化膜形成工程)とを、大気に曝すことなく連続的
に行うことができる。
Using the apparatus shown in FIG. 6, a substrate cleaning step, that is, a step of removing a natural oxide film, impurities, dust, etc. on the upper surface of the non-single crystal silicon film, a laser annealing step in an oxygen atmosphere for the non-single crystal silicon film, or an oxygen The heating step (oxide film forming step) in the atmosphere can be continuously performed without exposing to the atmosphere.

【0130】その結果、非単結晶珪素膜上面に形成され
る薄い酸化珪素膜を不純物のない良質なものとし、レー
ザーアニールによる良好な結晶化が可能となる。
As a result, the thin silicon oxide film formed on the upper surface of the non-single-crystal silicon film can be made of good quality without impurities, and good crystallization can be performed by laser annealing.

【0131】さらに、図6に示す装置により、レーザー
アニール工程終了後の、結晶性珪素膜上面の洗浄を連続
的に行うことも可能である。その結果レーザーアニール
工程後の工程に対し、清浄な表面を有する結晶性珪素膜
をより短時間で提供することができ、製造所要時間の短
縮に寄与する。
Further, by using the apparatus shown in FIG. 6, it is possible to continuously wash the upper surface of the crystalline silicon film after the laser annealing process. As a result, a crystalline silicon film having a clean surface can be provided in a shorter period of time after the laser annealing process, which contributes to a reduction in manufacturing time.

【0132】なお本実施例では、基板の洗浄を洗浄液を
用いて基板を回転させる方式とした。この方式は、基板
の裏面側に洗浄液が付着する可能性が極めて少ないた
め、洗浄液によるガラス基板のくもりや汚染を防ぐこと
ができる。さらに洗浄液の乾燥を基板の回転のみで行う
ことができるため、洗浄工程全体を短時間とすることが
できる。また設備がコンパクトかつ簡素であるため、図
6のようなマルチャンバー型の連続処理装置に使用する
ことは、装置の設置面積を小さくし、かつ設計を容易と
するため有効である。
In this embodiment, the cleaning of the substrate is performed by rotating the substrate using the cleaning liquid. In this method, since the cleaning liquid is extremely unlikely to adhere to the back surface of the substrate, it is possible to prevent the glass substrate from being fogged or contaminated by the cleaning liquid. Furthermore, since the cleaning liquid can be dried only by rotating the substrate, the entire cleaning process can be shortened. Further, since the equipment is compact and simple, it is effective to use it in a multi-chamber type continuous processing apparatus as shown in FIG. 6 in order to reduce the installation area of the apparatus and to facilitate the design.

【0133】しかし、本実施例の基板洗浄方式はこれに
限られるものではない。例えば、基板を回転させずに、
基板上面に洗浄液を流出させる構成であってもよい。
However, the substrate cleaning method of this embodiment is not limited to this. For example, without rotating the substrate,
The cleaning liquid may flow out onto the upper surface of the substrate.

【0134】また、非単結晶珪素膜を還元性の気体雰囲
気に曝すものであってもよい。
The non-single crystal silicon film may be exposed to a reducing gas atmosphere.

【0135】〔実施例6〕実施例6では、図6の装置を
用い、基板洗浄工程とレーザーアニール工程を大気に曝
さずに連続的に行う例を示す。
[Sixth Embodiment] In a sixth embodiment, an example in which the apparatus of FIG. 6 is used and the substrate cleaning step and the laser annealing step are continuously performed without being exposed to the atmosphere will be described.

【0136】実施例6の薄膜トランジスタの作製工程を
図2を用いて示す。まず、実施例1と同様にして、基板
201として、127mm角のコーニング1737上
に、下地膜としての酸化珪素膜202が2000Å、そ
の上に非晶質珪素膜が、500Å、共にプラズマCVD
法にて、連続的に成膜される。
The manufacturing process of the thin film transistor of Example 6 will be described with reference to FIGS. First, in the same manner as in Example 1, as a substrate 201, a silicon oxide film 202 as a base film of 2000 Å on a 127 mm square Corning 1737, and an amorphous silicon film of 500 Å thereon, both of which were formed by plasma CVD.
Film is continuously formed by the method.

【0137】次に、実施例1と同様の酢酸ニッケル水溶
液を塗布した後、600℃、4時間の熱アニールを施
し、結晶性珪素膜203が形成される。((図2
(A))
Next, the same nickel acetate aqueous solution as in Example 1 is applied, and then thermal annealing is performed at 600 ° C. for 4 hours to form a crystalline silicon film 203. ((Figure 2
(A))

【0138】次に、図6に示す連続処理装置により、結
晶性珪素膜の洗浄と酸素雰囲気中でのレーザーアニール
工程とを連続的に行う。
Next, with the continuous processing apparatus shown in FIG. 6, the cleaning of the crystalline silicon film and the laser annealing process in an oxygen atmosphere are continuously performed.

【0139】図6に示す連続処理装置の各室は、大気か
ら遮断されており、雰囲気は清浄化されて不純物等が除
去された、清浄な気体により構成される。例えば、窒
素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性気体やこれらに酸
素を混入したもの等が好ましい。また、清浄化された空
気を用いてもよい。
Each chamber of the continuous processing apparatus shown in FIG. 6 is isolated from the atmosphere, and the atmosphere is made of clean gas from which impurities and the like have been removed. For example, an inert gas such as nitrogen, argon, or helium, or a mixture of these with oxygen is preferable. Alternatively, purified air may be used.

【0140】まず、結晶性珪素膜203が形成された被
処理基板は、カセット615に納められ、カセット61
5がロード/アンロード室606に配置される。
First, the substrate to be processed on which the crystalline silicon film 203 is formed is placed in the cassette 615, and the cassette 61
5 is placed in the load / unload chamber 606.

【0141】ロード/アンロード室606から搬送され
る被処理基板は、アライメント室605にてアライメン
トされた後、洗浄室607に搬送され、結晶性珪素膜2
03の上面の自然酸化膜や不純物などが除去される。
The substrate to be processed transferred from the load / unload chamber 606 is aligned in the alignment chamber 605 and then transferred to the cleaning chamber 607, where the crystalline silicon film 2 is transferred.
The natural oxide film and impurities on the upper surface of 03 are removed.

【0142】洗浄室607において、基板614はステ
ージ616に固定され、回転しながら洗浄液による洗浄
が行われる。
In the cleaning chamber 607, the substrate 614 is fixed to the stage 616, and is cleaned with a cleaning liquid while rotating.

【0143】洗浄するための洗浄液は、ノズル618よ
り基板回転面の中心部分に流出される。洗浄液は基板回
転による遠心力により、基板の中心から周辺に向かって
同心円状に移動する。その後、洗浄液は基板の周囲に飛
散し、カップ617にあたった後、排出される。洗浄液
としては、ここではHFとH22 が0.5wt%づつ
混入された水溶液を用いる。他にHF水溶液を用いても
よい。
The cleaning liquid for cleaning flows out from the nozzle 618 to the central portion of the rotating surface of the substrate. The cleaning liquid moves concentrically from the center of the substrate toward the periphery due to the centrifugal force generated by the rotation of the substrate. After that, the cleaning liquid is scattered around the substrate, hits the cup 617, and is then discharged. As the cleaning liquid, an aqueous solution containing HF and H 2 O 2 in an amount of 0.5 wt% is used here. Alternatively, an HF aqueous solution may be used.

【0144】基板は、洗浄液を受けながら、10秒〜5
分、ここでは1分間、100〜1000rpm、例えば
300rpmの回転数で回転される。その後、洗浄液の
流出を止め、基板上面の乾燥のため、基板回転数を上げ
て約30秒間回転させる。乾燥時の基板回転数は、25
00〜4000rpm、ここでは3000rpmとし
た。
The substrate receives the cleaning liquid for 10 seconds to 5 seconds.
It is rotated at a rotation speed of 100 to 1000 rpm, for example, 300 rpm for one minute, here, for one minute. After that, the outflow of the cleaning liquid is stopped, and in order to dry the upper surface of the substrate, the substrate rotation speed is increased and the substrate is rotated for about 30 seconds. The substrate rotation speed during drying is 25
It was set to 00 to 4000 rpm, here 3000 rpm.

【0145】その後、基板の回転が止められ、基板が洗
浄室607から基板搬送手段613により搬出される。
After that, the rotation of the substrate is stopped, and the substrate is unloaded from the cleaning chamber 607 by the substrate transfer means 613.

【0146】このようにして、基板上の結晶性珪素膜2
03上面は洗浄され、自然酸化膜や不純物が除去され
る。
In this way, the crystalline silicon film 2 on the substrate is
The upper surface of 03 is cleaned to remove the natural oxide film and impurities.

【0147】次に、結晶性珪素膜203に対しレーザー
アニールを施す。洗浄室607より搬出された基板は、
レーザー照射室602に直接、あるいは予備加熱室60
3で加熱された後に搬送される。
Next, laser annealing is performed on the crystalline silicon film 203. The substrates carried out from the cleaning chamber 607 are
Directly to the laser irradiation chamber 602 or the preheating chamber 60
After being heated at 3, it is conveyed.

【0148】その結果洗浄後の結晶性珪素膜が大気に触
れることなく、洗浄工程に連続してレーザー照射室60
2に搬送される。
As a result, the crystalline silicon film after cleaning is not exposed to the atmosphere and the laser irradiation chamber 60 is continuously subjected to the cleaning process.
2 is transferred.

【0149】また、予備加熱室603を用いて、所定の
温度まで加熱した後、レーザー照射室へ搬送すること
で、レーザー照射室内での基板加熱時間を短縮できる。
Further, the substrate heating time in the laser irradiation chamber can be shortened by heating the substrate to the laser irradiation chamber after heating it to a predetermined temperature using the preheating chamber 603.

【0150】次に、酸素雰囲気中でのレーザーアニール
を行う。レーザー照射室602は、酸素20%、窒素8
0%の雰囲気が構成されている。そして、実施例1と同
様の条件により酸素雰囲気中で結晶性珪素膜203に対
しレーザーアニールが行われ、結晶性が向上される。
(図2(B))
Next, laser annealing is performed in an oxygen atmosphere. The laser irradiation chamber 602 has 20% oxygen and 8 nitrogen.
An atmosphere of 0% is constructed. Then, under the same conditions as in Example 1, the crystalline silicon film 203 is laser-annealed in an oxygen atmosphere to improve the crystallinity.
(FIG. 2 (B))

【0151】本実施例において、被処理基板は、図6の
連続処理装置を用いたことで、先の洗浄工程からレーザ
ーアニール工程まで全く大気に触れず、不純物のない清
浄な雰囲気のみに触れる。そのため、レーザーアニール
工程において結晶性珪素膜203上面に形成される薄い
酸化珪素膜204およびその近傍において、大気中で形
成された自然酸化膜や大気中の不純物が相当程度除去さ
れている。その結果、酸化珪素膜204は極めて純な酸
化珪素膜となり、実施例1と比較して、レーザーアニー
ルをより効果的に行うことができる。
In this embodiment, the substrate to be processed is exposed to the atmosphere at all from the previous cleaning step to the laser annealing step by using the continuous processing apparatus of FIG. 6, and is exposed only to a clean atmosphere without impurities. Therefore, the natural oxide film formed in the air and impurities in the air are considerably removed in and around the thin silicon oxide film 204 formed on the upper surface of the crystalline silicon film 203 in the laser annealing process. As a result, the silicon oxide film 204 becomes an extremely pure silicon oxide film, and the laser annealing can be performed more effectively as compared with the first embodiment.

【0152】すなわち、形成される薄い酸化珪素膜20
4の膜厚、膜質は、実施例1の場合に比較して、結晶性
珪素膜203上面においてより均一になり、その結果、
レーザーアニールにより結晶化された膜の、基板面内に
おける膜質均一性が向上する。
That is, the thin silicon oxide film 20 to be formed
The film thickness and film quality of No. 4 are more uniform on the upper surface of the crystalline silicon film 203 as compared with the case of Example 1, and as a result,
The uniformity of the film quality of the film crystallized by laser annealing in the plane of the substrate is improved.

【0153】さらには、レーザーアニール時の不純物の
結晶性珪素膜203内部へ侵入がより低減される。その
結果、作製される薄膜トランジスタの、移動度、しきい
値といった諸特性を、基板面内においても、ロット間に
おいてもより安定させることができる。
Furthermore, the penetration of impurities into the crystalline silicon film 203 during laser annealing is further reduced. As a result, various characteristics of the manufactured thin film transistor, such as mobility and threshold value, can be made more stable within the substrate surface and between lots.

【0154】レーザーアニール工程終了後、必要に応じ
て基板は徐冷室604に搬送され徐冷される。
After the laser annealing process is completed, the substrate is transported to the slow cooling chamber 604 and gradually cooled if necessary.

【0155】この後、基板をロード/アンロード室へ搬
送してもよいが、レーザーアニール工程終了後では結晶
性珪素膜203上面に酸化珪素膜が残り易い。
After that, the substrate may be transferred to the load / unload chamber, but the silicon oxide film is likely to remain on the upper surface of the crystalline silicon film 203 after the laser annealing process is completed.

【0156】すなわち、酸素含有雰囲気でのレーザーア
ニールでは、複数回のレーザー照射により酸化珪素膜2
04が飛散しても、結晶化された珪素膜の上面が、雰囲
気中の酸素により新たに酸化されることもある。また、
レーザー照射されても、酸化珪素膜204全てが飛散し
ない場合もある。
That is, in laser annealing in an oxygen-containing atmosphere, the silicon oxide film 2 is irradiated by laser irradiation a plurality of times.
Even if 04 is scattered, the upper surface of the crystallized silicon film may be newly oxidized by oxygen in the atmosphere. Also,
In some cases, even if the laser irradiation is performed, the entire silicon oxide film 204 is not scattered.

【0157】そこで、レーザーアニール工程終了後に基
板を再び洗浄室に搬送し、洗浄を行うことは極めて有効
である。
Therefore, it is extremely effective to carry the substrate again to the cleaning chamber after the laser annealing process, and to perform the cleaning.

【0158】工程としては、基板をレーザー照射室60
2または徐冷室604から搬出した後、洗浄室607に
搬入して結晶性珪素膜203の上面を洗浄し、酸化珪素
膜や不純物等を除去する。条件は、レーザーアニール工
程前の洗浄工程と同様とする。
In the process, the substrate is placed in the laser irradiation chamber 60.
2 or after being unloaded from the slow cooling chamber 604, loaded into the washing chamber 607 to wash the upper surface of the crystalline silicon film 203 to remove the silicon oxide film and impurities. The conditions are the same as in the cleaning step before the laser annealing step.

【0159】このように、レーザーアニール工程と洗浄
工程は、または徐冷工程と洗浄工程を大気に曝さずに連
続して行うことにより、結晶性珪素膜上面の高い清浄性
を短時間で得ることができる。
As described above, the laser annealing step and the cleaning step are continuously performed, or the annealing step and the cleaning step are continuously performed without exposing to the atmosphere, so that high cleanliness of the upper surface of the crystalline silicon film can be obtained in a short time. You can

【0160】その後、洗浄工程が終了した基板は、基板
搬送手段613により洗浄室607からロード/アンロ
ード室606へ搬送され、カセット615に収納され
る。
After that, the substrate for which the cleaning process has been completed is transferred from the cleaning chamber 607 to the loading / unloading chamber 606 by the substrate transfer means 613 and stored in the cassette 615.

【0161】その後、実施例1と同様の工程により、薄
膜トランジスタを完成させる。(図2(C)〜図2
(F))
Then, the thin film transistor is completed by the same steps as in the first embodiment. (FIG. 2 (C) -FIG. 2
(F))

【0162】このようにして作製された薄膜トランジス
タは、諸特性が向上し、基板面内およびロット間におい
て安定な特性を有するものとなる。
The thin film transistor thus manufactured has improved characteristics and is stable in the plane of the substrate and between lots.

【0163】〔実施例7〕実施例7では、図6の連続処
理装置を用い、酸素雰囲気中にて非単結晶珪素膜上面に
酸化珪素膜を形成した後、窒素雰囲気中にてレーザーア
ニールを施す例を示す。
[Embodiment 7] In Embodiment 7, using the continuous processing apparatus of FIG. 6, after forming a silicon oxide film on the upper surface of a non-single crystal silicon film in an oxygen atmosphere, laser annealing is performed in a nitrogen atmosphere. An example of applying is shown.

【0164】実施例6と同様にして図2に従い薄膜トラ
ンジスタを作製する。基板201上に、下地膜としての
酸化珪素膜202、非晶質珪素膜が連続的に成膜され、
酢酸ニッケル水溶液を塗布した後、600℃、4時間の
熱アニールを施し、結晶性珪素膜203が形成される。
((図2(A))
A thin film transistor is manufactured according to FIG. 2 in the same manner as in Example 6. A silicon oxide film 202 as a base film and an amorphous silicon film are continuously formed on a substrate 201,
After applying the nickel acetate aqueous solution, thermal annealing is performed at 600 ° C. for 4 hours to form the crystalline silicon film 203.
((Figure 2 (A))

【0165】次に、図6に示す連続処理装置を用いて、
実施例6と同様にして洗浄室607において結晶性珪素
膜203上面の洗浄を行う。これにより、結晶性珪素膜
203上面の自然酸化膜や不純物が除去される。
Next, using the continuous processing apparatus shown in FIG.
Similar to the sixth embodiment, the upper surface of the crystalline silicon film 203 is cleaned in the cleaning chamber 607. As a result, the natural oxide film and impurities on the upper surface of the crystalline silicon film 203 are removed.

【0166】次に、基板が予備加熱室603に搬送され
る。予備加熱室603内は、酸素5%、窒素95%(共
に純度99.99999(7N))(大気圧)の雰囲気
が形成されている。そして、50〜300℃例えば、2
00℃で、予備加熱を施すと、結晶性珪素膜203上面
に薄い酸化珪素膜204が20〜40Å、例えば30Å
形成される。
Next, the substrate is transferred to the preheating chamber 603. In the preheating chamber 603, an atmosphere of 5% oxygen and 95% nitrogen (both in purity 99.99999 (7N)) (atmospheric pressure) is formed. And 50 to 300 ° C., for example, 2
When preheating is performed at 00 ° C., a thin silicon oxide film 204 is formed on the upper surface of the crystalline silicon film 203 by 20 to 40 Å, for example, 30 Å.
It is formed.

【0167】ここで形成される酸化珪素膜204は、先
の洗浄工程によって結晶性珪素膜203の上面が洗浄さ
れ、かつ大気に曝されていないため、不純物の混入が少
ない極めて純な膜となる。
The silicon oxide film 204 formed here is an extremely pure film with less impurities mixed in because the upper surface of the crystalline silicon film 203 was cleaned by the previous cleaning step and was not exposed to the atmosphere. .

【0168】予備加熱終了後、被処理基板は予備加熱室
603からレーザー照射室602に大気に曝されずに搬
送される。レーザー照射室602内は、ここでは窒素雰
囲気である。
After the preheating is completed, the substrate to be processed is transferred from the preheating chamber 603 to the laser irradiation chamber 602 without being exposed to the atmosphere. The inside of the laser irradiation chamber 602 is a nitrogen atmosphere here.

【0169】そして、雰囲気以外は実施例6と同様の条
件によりレーザーアニールを行い、結晶性珪素膜203
の結晶性が向上される。(図2(B))
Laser annealing is performed under the same conditions as in Example 6 except for the atmosphere, and the crystalline silicon film 203
The crystallinity of is improved. (FIG. 2 (B))

【0170】レーザーアニール後の結晶性珪素膜203
は、実施例2で得られるものに比較して、レーザーアニ
ールによる結晶化の、基板面内における均一性が向上す
る。また作製される薄膜トランジスタの、移動度、しき
い値といった諸特性が、基板面内においても、ロット間
においてもより安定する。
Crystalline silicon film 203 after laser annealing
In comparison with that obtained in Example 2, the uniformity of crystallization by laser annealing in the plane of the substrate is improved. Further, various characteristics such as mobility and threshold value of the manufactured thin film transistor are more stable within the substrate surface and between lots.

【0171】また、レーザーアニール時の雰囲気を窒素
雰囲気としたことで、酸素雰囲気に比較して、リッジの
発生が抑えられる。その結果、洗浄工程とレーザーアニ
ール工程を基板を大気に曝さずに連続して行うことによ
って得られる、結晶性珪素膜の結晶性、膜質の向上に加
え、リッジが抑制され、結晶性珪素膜の膜質をより優れ
たものとすることができる。
Further, the atmosphere at the time of laser annealing is a nitrogen atmosphere, so that the generation of ridges can be suppressed as compared with the oxygen atmosphere. As a result, in addition to improving the crystallinity and film quality of the crystalline silicon film obtained by continuously performing the cleaning process and the laser annealing process without exposing the substrate to the atmosphere, the ridge is suppressed and the crystalline silicon film The film quality can be made more excellent.

【0172】この後、実施例6と同様にして図2(C)
〜(F)に従い、薄膜トランジスタが形成される。
After this, as in the sixth embodiment, FIG.
According to (F), a thin film transistor is formed.

【0173】本実施例の工程では、実施例2と同様にレ
ーザー照射室内での酸化珪素膜204の形成に要する時
間が不要となる。したがって、作製工程時間の短縮を図
ることができる。
In the process of this embodiment, the time required for forming the silicon oxide film 204 in the laser irradiation chamber is not required, as in the second embodiment. Therefore, the manufacturing process time can be shortened.

【0174】本実施例において、レーザーアニール時の
雰囲気は窒素雰囲気以外であっても、清浄な雰囲気であ
れば実施は可能である。
In the present embodiment, even if the atmosphere during laser annealing is other than the nitrogen atmosphere, it can be carried out as long as it is a clean atmosphere.

【0175】[0175]

【発明の効果】本発明により、空気を含め、他の雰囲気
でレーザーアニールを行う場合に比較して、結晶性、均
質性が大幅に向上し、またエネルギー利用効率を大きく
向上させることができる。
According to the present invention, the crystallinity and homogeneity can be greatly improved, and the energy utilization efficiency can be greatly improved, as compared with the case where laser annealing is performed in another atmosphere including air.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例におけるレーザー照射室を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a laser irradiation chamber in an example.

【図2】 実施例の作製工程を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of an example.

【図3】 実施例におけるレーザーアニール装置の上面
図。
FIG. 3 is a top view of the laser annealing apparatus according to the embodiment.

【図4】 各種雰囲気でのレーザーアニールにおける、
レーザービームのエネルギー密度と、レーザーアニール
された結晶性珪素膜のラマン半値半幅との関係を示す
図。
FIG. 4 shows laser annealing in various atmospheres.
The figure which shows the relationship between the energy density of a laser beam, and the Raman half width at half maximum of the crystalline silicon film which carried out laser annealing.

【図5】 実施例におけるレーザーアニール装置の上面
図。
FIG. 5 is a top view of the laser annealing apparatus in the example.

【図6】 実施例における連続処理装置の上面図。FIG. 6 is a top view of the continuous processing apparatus according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 レーザー照射室 102 レーザー発振装置 103 ミラー 104 窓 105 被処理基板 106 台 107 移動機構 108 真空排気ポンプ 109、110 気体供給管 111 ステージ 112 光学系 201 基板 202 酸化珪素膜(下地膜) 203 結晶化珪素膜 204 酸化珪素膜 205 島状領域 206 ゲイト絶縁膜 207 ゲイト電極 208 ソース 209 ドレイン 210 チャネル形成領域 211 層間絶縁膜 212 ソース電極・配線 213 ドレイン電極・配線 301 ゲイトバルブ 302 基板搬送室 303 アライメント室 305 ロボットアーム 306 ロード/アンロード室 307 ゲイトバルブ 308 予備加熱室 309 ゲイトバルブ 310 徐冷室 311 ゲイトバルブ 312 カセット 501 予備加熱室 502 真空排気ポンプ 503、504 気体供給管 601 基板搬送室 602 レーザー照射室 603 予備加熱室 604 徐冷室 605 ロード/アンロード室 606 アライメント室 607 洗浄室 608〜612 613 ロボットアーム 614 基板 615 カセット 616 ステージ 617 カップ 618 ノズル 101 Laser Irradiation Chamber 102 Laser Oscillator 103 Mirror 104 Window 105 Processed Substrate 106 Units 107 Moving Mechanism 108 Vacuum Evacuation Pump 109, 110 Gas Supply Pipe 111 Stage 112 Optical System 201 Substrate 202 Silicon Oxide Film (Base Film) 203 Crystallized Silicon Film 204 Silicon oxide film 205 Island region 206 Gate insulating film 207 Gate electrode 208 Source 209 Drain 210 Channel forming region 211 Interlayer insulating film 212 Source electrode / wiring 213 Drain electrode / wiring 301 Gate valve 302 Substrate transfer chamber 303 Alignment chamber 305 Robot Arm 306 Load / unload chamber 307 Gate valve 308 Preheating chamber 309 Gate valve 310 Slow cooling chamber 311 Gate valve 312 Cassette 501 Preheating chamber 502 True Empty exhaust pumps 503, 504 Gas supply pipe 601 Substrate transfer chamber 602 Laser irradiation chamber 603 Preheating chamber 604 Slow cooling chamber 605 Load / unload chamber 606 Alignment chamber 607 Cleaning chamber 608 to 612 613 Robot arm 614 Substrate 615 Cassette 616 Stage 617 Cup 618 nozzle

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に形成された非単結晶珪素膜を洗浄
する第1の工程と、 前記非単結晶珪素膜に対し、酸素を含有する雰囲気中で
レーザーアニールする第2の工程とを有し、 前記第1の工程と前記第2の工程は、大気に曝されずに
連続して行われることを特徴とするレーザーアニール方
法。
1. A first step of cleaning a non-single-crystal silicon film formed on a substrate, and a second step of laser-annealing the non-single-crystal silicon film in an atmosphere containing oxygen. A laser annealing method, wherein the first step and the second step are continuously performed without being exposed to the atmosphere.
【請求項2】請求項1において、前記第2の工程は、前
記酸素を含有する雰囲気中にて前記非単結晶珪素膜上面
が酸化された後に行われることを特徴とするレーザーア
ニール方法。
2. The laser annealing method according to claim 1, wherein the second step is performed after the upper surface of the non-single-crystal silicon film is oxidized in the atmosphere containing oxygen.
【請求項3】基板上に形成された非単結晶珪素膜を洗浄
する第1の工程と、 前記非単結晶珪素膜の上面を酸化して酸化珪素膜を形成
する第2の工程と、 前記非単結晶珪素膜に対し、レーザーアニールする第3
の工程とを有し、 前記各工程のうち少なくとも第1の工程と第2の工程
は、大気に曝されずに連続して行われることを特徴とす
るレーザーアニール方法。
3. A first step of cleaning a non-single-crystal silicon film formed on a substrate, a second step of oxidizing an upper surface of the non-single-crystal silicon film to form a silicon oxide film, Third laser annealing for non-single crystal silicon film
And a step of performing at least the first step and the second step of the above steps, which are continuously performed without being exposed to the atmosphere.
【請求項4】請求項3において、前記第3の工程は、窒
素雰囲気中で行われることを特徴とするレーザーアニー
ル方法。
4. The laser annealing method according to claim 3, wherein the third step is performed in a nitrogen atmosphere.
【請求項5】洗浄室、レーザー照射室を少なくとも有
し、 被処理基板は、前記各室間を大気に曝されずに搬送され
ることを特徴とするレーザーアニール装置。
5. A laser annealing apparatus having at least a cleaning chamber and a laser irradiation chamber, wherein a substrate to be processed is transported without being exposed to the atmosphere between the chambers.
【請求項6】洗浄室、予備加熱室、レーザー照射室を少
なくとも有し、 被処理基板は、前記洗浄室と前記予備加熱室の間を、大
気に曝されずに搬送されることを特徴とするレーザーア
ニール装置。
6. A cleaning chamber, a preheating chamber, and a laser irradiation chamber are provided at least, and the substrate to be processed is transported between the cleaning chamber and the preheating chamber without being exposed to the atmosphere. Laser annealing equipment.
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