(57)【要約】      （修正有）【課題】アモルファス半導体膜により凹部を埋め込む際に生じるシームを除去できる技術を提供する。【解決手段】表面に凹部５０１Ａが形成された絶縁膜５０１を有する基板を準備する。基板にシリコン原料ガスを供給して凹部５０１Ａにアモルファスシリコン膜５０２を成膜する成膜工程を行う。凹部内に埋め込まれたアモルファス半導体膜５０２にレーザ光を照射することにより、アモルファス半導体膜を結晶化させることなく加熱する加熱工程を行う。【選択図】図１
2020088106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部内に埋め込まれたアモルファス半導体膜にレーザ光を照射することにより、前記アモルファス半導体膜を結晶化させることなく加熱する工程を有する、
凹部の埋め込み方法。
【請求項２】
前記凹部内に前記アモルファス半導体膜を成膜する工程と、前記アモルファス半導体膜の一部をエッチングする工程とを繰り返すことにより、前記凹部内に前記アモルファス半導体膜を埋め込む工程を有する、
請求項１に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項３】
前記埋め込む工程では、前記凹部の開口が閉塞するように前記アモルファス半導体膜を形成する、
請求項２に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項４】
前記加熱する工程では、前記凹部に対する前記レーザ光の照射位置を移動させながら前記レーザ光を照射する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項５】
前記加熱する工程では、前記レーザ光の照射位置を固定して前記凹部を移動させながら前記レーザ光を照射する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項６】
前記アモルファス半導体膜が埋め込まれた前記凹部内にはシームが形成されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項７】
前記加熱する工程では、前記アモルファス半導体膜の膜種に応じて、前記アモルファス半導体膜を加熱する温度及び前記アモルファス半導体膜に対する前記レーザ光の移動速度を調整する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凹部の埋め込み方法。
【請求項８】
前記アモルファス半導体膜は、アモルファスシリコン膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜、又はアモルファスゲルマニウム膜である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の凹部の埋め込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、凹部の埋め込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上の絶縁膜に形成された開口部にＡｌ合金層を埋め込むに際し、第一のＡｌ合金層を形成し、レーザ光照射により第一のＡｌ合金層を流動させた後、第一のＡｌ合金層の上に第二のＡｌ合金層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７５３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、アモルファス半導体膜により凹部を埋め込む際に生じるシームを除去できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による凹部の埋め込み方法は、凹部内に埋め込まれたアモルファス半導体膜にレーザ光を照射することにより、前記アモルファス半導体膜を結晶化させることなく加熱する加熱工程を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、アモルファス半導体膜により凹部を埋め込む際に生じるシームを除去できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】凹部の埋め込み方法の一例を示す工程断面図
【図２】縦型熱処理装置の構成例を示す縦断面図
【図３】図２の縦型熱処理装置の反応管を説明するための図
【図４】レーザアニール装置の構成例を示す概略図
【図５】レーザアニール処理の前後の結果の一例を示す図
【図６】レーザアニール処理において温度と掃引速度を変化させたときのシームの改善効果の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（凹部の埋め込み方法）
一実施形態の凹部の埋め込み方法について説明する。一実施形態に係る凹部の埋め込み方法は、ホールやトレンチ等の凹部に成膜とエッチングとを交互に繰り返してアモルファスシリコン膜を埋め込んだ後、レーザアニール処理を行う方法である。アモルファスシリコン膜は、例えばノンドープ膜であってもよく、ドープ膜であってもよい。ドープ膜のドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）が挙げられる。
【００１０】
図１は、凹部の埋め込み方法の一例を示す工程断面図である。図１（ａ）から図１（ｅ）は、それぞれ凹部の埋め込み方法の各工程の断面を示す。
【００１１】
最初に、表面に凹部５０１Ａが形成された絶縁膜５０１を有する基板（図示せず）を準備する（図１（ａ）参照）。基板は、例えばシリコン基板等の半導体基板であってよい。絶縁膜５０１は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）であってよい。凹部５０１Ａは、例えばトレンチ、ホールであってよい。
【００１２】
続いて、基板にシリコン原料ガスを供給して凹部５０１Ａにアモルファスシリコン膜５０２を成膜する成膜工程を行う（図１（ｂ）参照）。一実施形態では、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、基板を加熱した状態でシリコン原料ガスを供給して凹部５０１Ａにアモルファスシリコン膜５０２を成膜する。アモルファスシリコン膜５０２の膜厚は、例えば凹部５０１Ａの底面５０１ｂ及び側壁５０１ｓにアモルファスシリコン膜５０２が成膜され、且つ、凹部５０１Ａの上部の開口がアモルファスシリコン膜５０２により塞がらない程度であってよい。シリコン原料ガスは、段差被覆性に優れ、表面粗さが小さい膜を形成できるという観点から、ハロゲン含有シリコンガスと水素化シランガスとの混合ガスであることが好ましい。水素化シランガスの流量は、ハロゲン含有シリコンガスの流量よりも大きいことが好ましい。これにより、ハロゲン含有シリコンガスに起因するハロゲンによるシリコン膜のエッチング性を小さくして、アモルファスシリコン膜５０２を高速に成膜できる。ハロゲン含有シリコンガスは、例えばＳｉＦ４、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ等のフッ素含有シリコンガス、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ＤＣＳ）、ＳｉＨ３Ｃｌ等の塩素含有シリコンガス、ＳｉＢｒ４、ＳｉＨＢｒ３、ＳｉＨ２Ｂｒ２、ＳｉＨ３Ｂｒ等の臭素含有ガスであってよい。水素化シランガスは、例えばＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８であってよい。また、ハロゲン含有シリコンガスと水素化シランガスとの混合ガスを供給する前に、高次シラン系ガス、アミノシラン系ガスを供給してシード層を形成してもよい。凹部５０１Ａにシード層を形成することにより、シード層の上に形成されるアモルファスシリコン膜５０２のラフネスを低減できる。高次シラン系ガスとしては、例えばＳｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８、Ｓｉ４Ｈ１０が挙げられる。アミノシラン系ガスとしては、例えばＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）が挙げられる。
【００１３】
続いて、基板にハロゲン含有エッチングガスを供給して凹部５０１Ａに成膜されたアモルファスシリコン膜５０２の一部をエッチングするエッチング工程を行う（図１（ｃ）参照）。これにより、凹部５０１Ａの上部の開口が拡がる。ハロゲン含有エッチングガスは、例えばＣｌ２、ＨＣｌ、Ｆ２、Ｂｒ２、ＨＢｒであってよく、これらの混合ガスであってもよい。
【００１４】
続いて、基板にシリコン原料ガスを供給して凹部５０１Ａにアモルファスシリコン膜５０２を埋め込む埋込工程を行う（図１（ｄ）参照）。一実施形態では、例えばＣＶＤ法により、基板を加熱した状態でシリコン原料ガスを供給して凹部５０１Ａの開口が閉塞するようにアモルファスシリコン膜５０２を成膜する。このとき、アモルファスシリコン膜５０２が埋め込まれた凹部５０１Ａ内には、ボイド（空隙）やシーム（継ぎ目）が生じる場合がある。図１（ｄ）では、凹部５０１Ａ内にシーム５０３が生じている場合を示す。シリコン原料ガスとしては、ハロゲン含有シリコンガスを用いることなく、水素化シランガスを用いることが好ましい。これにより、ハロゲン含有シリコンガスに起因するハロゲンによってアモルファスシリコン膜５０２がエッチングされないので、凹部５０１Ａ内に短時間でアモルファスシリコン膜５０２を埋め込むことができる。
【００１５】
続いて、凹部５０１Ａ内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜５０２にレーザ光を照射することにより、アモルファスシリコン膜５０２を結晶化させることなく加熱するレーザアニール工程を行う（図１（ｅ）参照）。一実施形態では、例えば凹部５０１Ａに対してレーザ光の照射位置を移動させながらレーザ光を照射する。このとき、レーザ光の照射によりアモルファスシリコン膜５０２が結晶化しないように、基板温度、掃引速度（走査速度）等を調整する。基板温度は、レーザ波長、レーザ出力等を変更することで調整できる。また、例えばレーザ光の照射位置を固定して凹部５０１Ａの位置を移動させながらレーザ光を照射してもよい。レーザアニール工程では、凹部５０１Ａ内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜５０２を結晶化させることなく凹部５０１Ａ内のシームを除去できる。なお、凹部５０１Ａ内のシームを除去できる理由については後述する。
【００１６】
以上に説明したように、一実施形態に係る凹部の埋め込み方法によれば、凹部５０１Ａ内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜５０２にレーザ光を照射することにより、アモルファスシリコン膜５０２を結晶化させることなく加熱する。これにより、凹部５０１Ａ内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜５０２を結晶化させることなく凹部５０１Ａ内のシーム５０３を除去できる。その結果、例えば後の工程で凹部５０１Ａ内に埋め込まれた膜の一部又は全部をエッチングする場合、アモルファスシリコン膜５０２が結晶化していないのでエッチングが容易である。一方、凹部５０１Ａ内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜５０２が結晶化している場合、エッチングが困難となる場合がある。
【００１７】
なお、上記の例では、成膜工程とエッチング工程とのサイクルを１回行う場合を説明したが、これに限定されず、上記サイクルを複数回繰り返してもよい。上記サイクルの回数は、例えば凹部５０１Ａの形状に応じて定めることができる。例えば、凹部５０１Ａの開口が狭い、凹部５０１Ａが樽型の断面形状を有する、凹部５０１Ａが高アスペクト比である等のように凹部５０１Ａ内への膜の埋め込みが難しい場合には、上記サイクルを複数回繰り返すことが好ましい。これにより、凹部５０１Ａ内にボイドが形成されることを抑制できる。
【００１８】
また、上記の例では、アモルファスシリコン膜を形成する場合を説明したが、これに限定されない。凹部の埋め込み方法は、例えばアモルファスゲルマニウム膜、アモルファスシリコンゲルマニウム膜を形成する場合であってもよい。アモルファスゲルマニウム膜及びアモルファスシリコンゲルマニウム膜は、例えばノンドープ膜であってもよく、ドープ膜であってもよい。
【００１９】
アモルファスゲルマニウム膜を形成する場合、シリコン原料ガスに代えて、例えばゲルマニウム原料ガスを用いることができる。また、ハロゲン含有シリコンガスに代えて、例えばハロゲン含有ゲルマニウムガスを用いることができる。また、水素化シランガスに代えて、例えば水素化ゲルマンガスを用いることができる。また、アミノシラン系ガスに代えて、例えばアミノゲルマン系ガスを用いることができる。
【００２０】
ハロゲン含有ゲルマニウムガスは、例えばＧｅＦ４、ＧｅＨＦ３、ＧｅＨ２Ｆ２、ＧｅＨ３Ｆ等のフッ素含有ゲルマニウムガス、ＧｅＣｌ４、ＧｅＨＣｌ３、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＨ３Ｃｌ等の塩素含有ゲルマニウムガス、ＧｅＢｒ４、ＧｅＨＢｒ３、ＧｅＨ２Ｂｒ２、ＧｅＨ３Ｂｒ等の臭素含有ガスであってよい。水素化ゲルマンガスは、例えばＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、Ｇｅ３Ｈ８であってよい。アミノゲルマン系ガスは、例えばＤＭＡＧ（ジメチルアミノゲルマン）、ＤＥＡＧ（ジエチルアミノゲルマン）、ＢＤＭＡＧ（ビスジメチルアミノゲルマン）、ＢＤＥＡＧ（ビスジエチルアミノゲルマン）、３ＤＭＡＧ（トリスジメチルアミノゲルマン）であってよい。
【００２１】
アモルファスシリコンゲルマニウム膜を形成する場合、シリコン原料ガスに代えて、例えばシリコン原料ガス及びゲルマニウム原料ガスを用いることができる。また、ハロゲン含有シリコンに代えて、例えハロゲン含有シリコンガス及びハロゲン含有ゲルマニウムガスを用いることができる。また、水素化シランガスに代えて、例えば水素化シランガス及び水素化ゲルマンガスを用いることができる。また、アミノシラン系ガスに代えて、例えばアミノシラン系ガス及びアミノゲルマン系ガスを用いることができる。
【００２２】
（成膜装置）
上記の凹部の埋め込み方法における成膜工程、エッチング工程及び埋込工程を実施することができる成膜装置について、多数枚の基板に対して一括で熱処理を行うバッチ式の縦型熱処理装置を例に挙げて説明する。但し、成膜装置は、バッチ式の装置に限定されるものではなく、例えば基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。
【００２３】
図２は、縦型熱処理装置の構成例を示す縦断面図である。図３は、図２の縦型熱処理装置の反応管を説明するための図である。
【００２４】
図２に示されるように、縦型熱処理装置１は、反応管３４と、蓋体３６と、ウエハボート３８と、ガス供給手段４０と、排気手段４１と、加熱手段４２とを有する。ガス供給手段４０、排気手段４１及び加熱手段４２は、それぞれ供給部、排気部及び加熱部の一例である。
【００２５】
反応管３４は、ウエハボート３８を収容する処理容器である。ウエハボート３８は、多数枚の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を所定の間隔で保持する基板保持具である。反応管３４は、下端が開放された有天井の円筒形状の内管４４と、下端が開放されて内管４４の外側を覆う有天井の円筒形状の外管４６とを有する。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。
【００２６】
内管４４の天井部４４Ａは、例えば平坦になっている。内管４４の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガス供給管を収容するノズル収容部４８が形成されている。例えば図３に示されるように、内管４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、凸部５０内をノズル収容部４８として形成している。ノズル収容部４８に対向させて内管４４の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って幅Ｌ１の矩形状の開口５２が形成されている。
【００２７】
開口５２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口５２の長さは、ウエハボート３８の長さと同じであるか、又は、ウエハボート３８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、開口５２の上端は、ウエハボート３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、開口５２の下端は、ウエハボート３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図２に示されるように、ウエハボート３８の上端と開口５２の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、ウエハボート３８の下端と開口５２の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。
【００２８】
反応管３４の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４の上端にはフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上に外管４６の下端を設置して支持するようになっている。フランジ部５６と外管４６との下端との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させて外管４６内を気密状態にしている。
【００２９】
マニホールド５４の上部の内壁には、円環状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４の下端を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド５４の下端の開口には、蓋体３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、反応管３４の下端の開口、即ち、マニホールド５４の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
【００３０】
蓋体３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されている。
【００３１】
回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持するウエハボート３８が載置されるようになっている。従って、昇降手段６８を昇降させることによって蓋体３６とウエハボート３８とは一体として上下動し、ウエハボート３８を反応管３４内に対して挿脱できるようになっている。
【００３２】
ガス供給手段４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４内へ成膜ガス、エッチングガス、パージガス等のガスを導入する。ガス供給手段４０は、複数（例えば３本）の石英製のガス供給管７６，７８，８０を有している。各ガス供給管７６，７８，８０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。
【００３３】
ガス供給管７６，７８，８０は、図３に示されるように、内管４４のノズル収容部４８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガス供給管７６，７８，８０には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔７６Ａ，７８Ａ，８０Ａが形成されており、各ガス孔７６Ａ，７８Ａ，８０Ａより水平方向に向けて各ガスを放出できるようになっている。所定の間隔は、例えばウエハボート３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔７６Ａ，７８Ａ，８０Ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。ガスの種類としては、成膜ガス、エッチングガス、及びパージガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガス供給管７６，７８，８０を介して供給できるようになっている。
【００３４】
マニホールド５４の上部の側壁であって、支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口５２より排出される内管４４内のガスを排気できるようになっている。ガス出口８２には、排気手段４１が設けられる。排気手段４１は、ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、反応管３４内を真空引きできるようになっている。
【００３５】
外管４６の外周側には、外管４６を覆うように円筒形状の加熱手段４２が設けられている。加熱手段４２は、反応管３４内に収容されるウエハＷを加熱する。
【００３６】
縦型熱処理装置１の全体の動作は、制御部である制御手段９５により制御される。制御手段９５は、例えばコンピュータ等であってよい。また、縦型熱処理装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体９６に記憶されている。記憶媒体９６は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
【００３７】
係る構成を有する縦型熱処理装置１により、ウエハＷの表面に形成された凹部にアモルファス半導体膜を埋め込む方法の一例を説明する。まず、昇降手段６８により多数枚のウエハＷを保持したウエハボート３８を反応管３４の内部に搬入し、蓋体３６により反応管３４の下端の開口部を気密に塞ぎ密閉する。続いて、制御手段９５により、前述の埋め込み工程を実行するように、ガス供給手段４０、排気手段４１、加熱手段４２等の動作が制御される。これにより、凹部内にアモルファスシリコン膜を埋め込むことができる。
【００３８】
（レーザアニール装置）
上記の凹部の埋め込み方法におけるレーザアニール工程を実施することができるレーザアニール装置の一例について説明する。図４は、レーザアニール装置の構成例を示す概略図である。
【００３９】
図４に示されるように、レーザアニール装置１００は、レーザ光源１０１と、レーザ光学系１０２と、ステージ１０３と、制御手段１０４と、を有する。レーザアニール装置１００では、レーザ光源１０１から出射されたレーザビームＬがレーザ光学系１０２を経由して、ステージ１０３に載置されたアニール対象のウエハＷに入射する。以下、レーザアニール装置１００の各構成について具体的に説明する。
【００４０】
レーザ光源１０１は、レーザビームＬをレーザ光学系１０２に向けて出射する。レーザ光源１０１としては、例えばファイバレーザ、固体レーザ、ガスレーザを利用できる。レーザビームＬの波長としては、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲が利用できる。
【００４１】
レーザ光学系１０２は、レーザ光源１０１が出射したレーザビームＬを、ステージ１０３に載置されたウエハＷに照射する。レーザ光学系１０２は、ビームエキスパンダ、ビームシェイパ、スリット、集光レンズ、ガルバノスキャナ、ビームプロファイラ等を有する。ビームエキスパンダは、入射したレーザビームＬのビーム径を広げる。ビームシェイパ、スリット及び集光レンズは、ウエハＷの表面におけるビーム断面を所定の形状に整形すると共に、ビーム断面の光強度分布を均一化する。ガルバノスキャナは、入射したレーザビームＬを走査（掃引）してステージ１０３に載置されたウエハＷに入射させる（図４中の矢印αを参照）。レーザビームＬの掃引速度としては、例えば０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜５０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲が利用できる。ビームプロファイラは、ウエハＷに入射するレーザビームＬのビーム径、ビーム形状、ビーム位置、パワー、強度プロファイル等を測定する。
【００４２】
ステージ１０３は、ウエハＷを載置する。ステージ１０３は、制御手段１０４からの制御を受けて、ウエハＷを水平方向に移動させる（図４中の矢印βを参照）。ステージ１０３の移動速度としては、例えば０．１ｍｍ／ｓｅｃ〜５０００ｍｍ／ｓｅｃの範囲が利用できる。
【００４３】
制御手段１０４は、レーザ光源１０１、レーザ光学系１０２及びステージ１０３の動作を制御する。制御手段１０４は、例えばコンピュータ等であってよい。また、レーザアニール装置１００の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
【００４４】
係るレーザアニール装置１００により、ウエハＷの表面の凹部に形成されたアモルファス半導体膜を結晶化させることなく加熱する方法の一例を説明する。まず、凹部にアモルファス半導体膜が埋め込まれたウエハＷをステージ１０３に載置する。続いて、制御手段１０４により、前述の加熱工程を実行するように、レーザ光源１０１、レーザ光学系１０２及びステージ１０３の動作を制御する。これにより、凹部内に埋め込まれたアモルファスシリコン膜を結晶化させることなく凹部内のシームを除去できる。
【００４５】
（実施例）
一実施形態の凹部の埋め込み方法による効果を確認するために行った実施例について説明する。実施例では、上記の縦型熱処理装置１により凹部内にアモルファスシリコン膜を埋め込んだ後、上記のレーザアニール装置１００により凹部内のアモルファスシリコン膜にレーザアニール処理を行った。
【００４６】
図５は、レーザアニール処理の前後の結果の一例を示す図である。図５（ａ）はレーザアニール処理を行う前の結果を示し、図５（ｂ）はレーザアニール処理を行った後の結果を示す。レーザアニール処理の条件は以下である。
【００４７】
＜レーザアニール処理の条件＞
レーザ波長：１０７０ｎｍ
レーザ出力：４３Ｗ
掃引速度：５ｍｍ／秒
基板の温度：８００℃
【００４８】
図５（ａ）に示されるように、レーザアニール処理を行う前には、アモルファスシリコン膜が埋め込まれた凹部内にボイドやシームが生じている。一方、図５（ｂ）に示されるように、レーザアニール処理を行った後には、凹部内に見られたシームが消失している。これは、レーザ光を照射した部分のアモルファスシリコン膜が高温となって僅かに膨張して凹部内のシームが縮まると同時に未結合手が結合することによりシームが消失したと推測される。また、図５（ｂ）に示されるように、レーザアニール処理を行った後には、凹部内に見られたボイドが小さくなっている。
【００４９】
以上の結果から、レーザアニール処理を行うことにより、アモルファスシリコン膜を結晶化させることなく、シームや、小さいボイド（例えば隙間が２ｎｍ未満）を除去できると考えられる。また、レーザアニール処理を行うことにより、アモルファスシリコン膜を結晶化させることなく、大きいボイド（例えば隙間が２ｎｍ以上）を小さくできると考えられる。
【００５０】
次に、一実施形態の凹部の埋め込み方法のレーザアニール処理において温度と掃引速度を変化させたときのシームの改善効果を評価した。
【００５１】
図６は、レーザアニール処理において温度と掃引速度を変化させたときのシームの改善効果の説明図である。図６中、アニール温度（基板温度）［℃］を横軸に示し、掃引速度［ｍｍ／ｓｅｃ］を縦軸に示す。図６中、破線の丸印はシームの消失が見られなかったときの結果を示し、黒色の丸印はシームの消失が見られたときの結果を示し、白色の丸印はシームの消失が見られたがアモルファスシリコン膜が結晶化したときの結果を示している。
【００５２】
図６に示されるように、例えば基板温度が７００℃となるようにアモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行う場合、掃引速度を０．０２〜１００ｍｍ／ｓｅｃとすることで、アモルファスシリコン膜を結晶化させることなくシームを除去できる。また、例えば基板温度が８００℃となるようにアモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行う場合、掃引速度を０．０７〜３０００ｍｍ／ｓｅｃとすることで、アモルファスシリコン膜を結晶化させることなく凹部内のシームを除去できる。
【００５３】
以上から、レーザアニール処理では、アモルファス半導体膜の膜種に応じて基板温度及び掃引速度を調整することで、アモルファス半導体膜を結晶化させることなく凹部内のシームを除去できると推定される。
【００５４】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１      縦型熱処理装置
３４    反応管
４０    ガス供給手段
４１    排気手段
４２    加熱手段
９５    制御手段
１００  レーザアニール装置
【図１】
2020088106.tif 000003
【図２】
2020088106.tif 000004
【図３】
2020088106.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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