(57)【要約】【課題】工程を追加することなくリッジの発生を抑制する。【解決手段】表面にアモルファスシリコン膜５ｂが形成された処理基板５を載置するステージ８と、そのステージ８に載置された処理基板５のアモルファスシリコン膜５ｂに対してレーザー光１０を照射するレーザー光照射部２０とを備え、そのレーザー光照射部２０から照射されるレーザー光１０の照射領域をアモルファスシリコン膜５ｂの表面に沿って走査することによって、アモルファスシリコン膜５ｂを順次結晶化するレーザーアニール装置３０であって、レーザー光照射部２０とステージ８との間には、レーザー光１０を散乱させる光散乱手段として表面凹凸層４ｂを有する透過板４が設けられている。【選択図】図１
2006332183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に半導体膜が形成された基板を載置する基板載置部と、該基板載置部に載置された基板の半導体膜に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部とを備え、該レーザー光照射部から照射されるレーザー光の照射領域を上記半導体膜の表面に沿って走査することによって、上記半導体膜を順次結晶化する半導体膜の製造装置であって、
上記レーザー光照射部と基板載置部との間には、上記レーザー光を散乱させる光散乱手段が設けられていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記基板載置部が内部に設けられた処理室を備え、
上記処理室の壁には、該処理室の外部に配置された上記レーザー光照射部からのレーザー光を上記基板載置部の基板の半導体膜に向かって透過させる透過部が設けられ、
上記光散乱手段は、上記透過部に設けられていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、
上記透過板の表面には、凹凸状の凹凸表面層が形成されていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、
上記透過板の表面には、上記レーザー光を散乱させる被覆膜が設けられていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、
上記透過板は、中空構造を有しており、
上記透過板の内壁面には、凹凸状の内壁凹凸層が形成されていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項６】
基板に形成された半導体膜に対してレーザー光を照射すると共に、該レーザー光の照射領域を上記半導体膜の表面に沿って走査させることによって、上記半導体膜を順次結晶化する半導体膜の製造方法であって、
上記半導体膜に対して、上記レーザー光を散乱させた状態で照射することを特徴とする半導体膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体膜の製造装置及び製造方法に関し、特に、特に、基板上に形成された半導体膜を結晶化するレーザーアニール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体膜であるアモルファスシリコン膜を溶融固化させることによりポリシリコン膜を形成する方法は、従来より広く研究されている。このポリシリコン膜は、多結晶質のシリコン膜であるため、非晶質のアモルファスシリコン膜よりも電子移動速度が高い。そのため、例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、ポリシリコン膜を構成要素とする薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と省略する）を、画素毎に設けられるスイッチング素子としてだけでなく、ドライバーやコントロール回路に代表される周辺回路としても用いることができる。このようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に、画素毎にＴＦＴを形成するときに、上記のような周辺回路用のＴＦＴも作り込むことができる。このような技術は、モノリシック（Monolithic）と呼ばれ、大幅なコストダウン、コンパクト化、信頼性の向上を図ることができる。そのため、ポリシリコン膜を形成するための技術開発が近年、注目されている。
【０００３】
上記ポリシリコン膜を形成する方法としては、熱拡散炉で加熱する固相成長法（ＳＰＣ法）、レーザー光を照射して溶融固化させるレーザーアニール法等が挙げられる。ここで、前者のＳＰＣ法では、均一なポリシリコン膜が形成されるものの、プロセス温度が１０００℃付近の高温であるため、耐熱性の低い安価なガラス基板を使用することができない。そこで、ガラス基板への熱的ダメージが少なく、低温での処理が可能な後者のレーザーアニール法がよく用いられている。このレーザーアニール法では、アモルファスシリコン膜に対して光吸収率の高いエキシマレーザー光が主に用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、レーザー光による結晶化の工程を２度に分けて行うことにより、後述するリッジの発生を抑制する半導体デバイスの作製方法が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１４８４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１２は、従来のレーザーアニール装置１３０の断面図である。このレーザーアニール装置１３０は、エキシマレーザー光を発振するためのレーザー発振器１０１と、発振されたレーザー光を集光するための光学系１０２と、処理基板１０５を所定雰囲気で処理を行うためのプロセスチャンバー１０３とを備えている。
【０００６】
プロセスチャンバー１０３の内部には、処理基板１０５を載置するステージ１０８が設けられている。このステージ１０８は、ステージ走査機構１０９によりＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。また、プロセスチャンバー１０３の上面には、光学系１０２からのレーザー光１１０をプロセスチャンバー１０３の内部に導入するための透過板１０４が設けられている。
【０００７】
そして、上記構成のレーザーアニール装置１３０において、表面にアモルファスシリコン膜が成膜された処理基板１０５を搭載したステージ１０８をステージ走査機構１０９によって一定の速度で移動させると共に、レーザー発振器１０１及び光学系１０２からのレーザー光１１０を透過板１０４を介してその処理基板１０５の表面に照射させることにより、処理基板１０５の表面のアモルファスシリコン膜が順次、溶融固化されてポリシリコン膜となる。
【０００８】
ここで、上記レーザーアニール装置１３０に用いられるエキシマレーザー光は、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー光（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシマレーザー光（波長３５３ｎｍ）等のパルス発振のレーザー光である。これらのパルス発振のレーザー光（パルスレーザー光）は、各パルス毎での出力が高く、かつ、電力の変換効率が高いため、好適に用いられている。
【０００９】
ところで、パルスレーザー光が照射された照射領域内では、アモルファスシリコン膜の溶融固化がいたるところで起こるため、結晶成長の方向性がない。そのため、結晶粒同士の境界である結晶粒界がランダムに発生し、それら結晶粒の間の歪みがポリシリコン膜にリッジと呼ばれる不規則な隆起を発生させる。また、このリッジの発生は、レーザー発振器１０１のパルス毎の出力差にも起因すると考えられる。
【００１０】
なお、このリッジの大きさは、レーザー光を照射する前の半導体膜（アモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜）の結晶状態に大きく依存すると考えられる。例えば、ＳＰＣ法によって結晶化させたポリシリコン膜に対してレーザー光照射を行った場合には、ＳＰＣ法によって既に比較的大きな結晶が形成されるので、より大きなリッジが発生する。また、アモルファスシリコン膜に触媒となる金属を微量添加することにより、アモルファスシリコン膜の結晶化を促進させた場合には、レーザー光の照射によって比較的大きな結晶が得られるため、リッジの大きさも大きくなる。
【００１１】
このように、大きなリッジが形成されると、例えば、ＴＦＴのように、絶縁層を間に挟んで電極層と半導体層とが設けられた絶縁ゲート型素子では、そのリッジの部分に電界が集中したり、リッジの部分の絶縁層が薄くなってリーク電流が発生して、電極層と半導体層との間において絶縁破壊を起こし易くなるので、ＴＦＴの特性及び信頼性が低下する虞れがある。
【００１２】
また、このようなリッジを抑制する方法として、特許文献１では、レーザー光による結晶化の工程を２度に分けて行う方法が開示されているものの、この方法では、レーザー光を２度照射する必要があるので工程数が増加してしまう。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工程を追加することなくリッジの発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、レーザー光照射部と基板載置部との間に、レーザー光を散乱させる光散乱手段が設けられるようにしたものである。
【００１５】
具体的に、本発明に係る半導体膜の製造装置は、表面に半導体膜が形成された基板を載置する基板載置部と、該基板載置部に載置された基板の半導体膜に対してレーザー光を照射するレーザー光照射部とを備え、該レーザー光照射部から照射されるレーザー光の照射領域を上記半導体膜の表面に沿って走査することによって、上記半導体膜を順次結晶化する半導体膜の製造装置であって、上記レーザー光照射部と基板載置部との間には、上記レーザー光を散乱させる光散乱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、光散乱手段によって散乱したレーザー光の照射領域が、基板載置部に載置された基板の半導体膜の表面に沿って走査される。そのため、レーザー光の照射領域では、内側部分に強度の高いレーザー光が、その外側の周端部分に強度が低いレーザー光がそれぞれ分布すると共に、そのように分布したレーザー光の照射領域が半導体膜の表面に沿って走査される。これにより、基板表面の半導体膜では、まず、レーザー光の照射領域にその周端部分から内側部分に進入するときに加熱されて溶融が起こり、次いで、その内側部分から周端部分、さらにレーザー光の照射領域の外に進出するときに温度勾配が緩やかな状態で冷却されて固化が起こるので、リッジの発生が抑制される。したがって、レーザー光照射部と基板載置部との間に、光散乱手段を設けるだけで、リッジの発生が抑制されるので、工程を追加することなくリッジの発生が抑制される。
【００１７】
上記基板載置部が内部に設けられた処理室を備え、上記処理室の壁には、該処理室の外部に配置された上記レーザー光照射部からのレーザー光を上記基板載置部の基板の半導体膜に向かって透過させる透過部が設けられ、上記光散乱手段は、上記透過部に設けられていてもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、処理室の壁に設けられた透過部に光散乱手段を付与することになるので、その透過部によって半導体膜の固化時の温度勾配が緩やかになる。
【００１９】
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、上記透過板の表面には、凹凸状の凹凸表面層が形成されていてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、レーザー光を透過させる透過板の表面を凹凸状に形成することだけでレーザー光を散乱させることが可能になる。
【００２１】
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、上記透過板の表面には、上記レーザー光を散乱させる被覆膜が設けられていてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、レーザー光を透過させる透過板の表面に被覆膜を設けることだけでレーザー光を散乱させることが可能になる。
【００２３】
上記光散乱手段は、上記レーザー光照射部からのレーザー光を透過させる透過板により構成され、上記透過板は、中空構造を有しており、上記透過板の内壁面には、凹凸状の内壁凹凸層が形成されていてもよい。
【００２４】
上記の構成によれば、基板からの半導体膜の材料の飛散や蒸発によって透過板の外壁表面が汚染しても、その内壁面の凹凸層は汚染することがない。
【００２５】
また、本発明に係る半導体膜の製造方法は、基板に形成された半導体膜に対してレーザー光を照射すると共に、該レーザー光の照射領域を上記半導体膜の表面に沿って走査させることによって、上記半導体膜を順次結晶化する半導体膜の製造方法であって、上記半導体膜に対して、上記レーザー光を散乱させた状態で照射することを特徴とする。
【００２６】
上記の方法によれば、散乱したレーザー光の照射領域が、基板の半導体膜の表面に沿って走査される。そのため、レーザー光の照射領域では、内側部分に強度の高いレーザー光が、その外側の周端部分に強度が低いレーザー光がそれぞれ分布すると共に、そのように分布したレーザー光の照射領域が半導体膜の表面に沿って走査される。これにより、基板表面の半導体膜では、まず、レーザー光の照射領域にその周端部分から内側部分に進入するときに加熱されて溶融が起こり、次いで、その内側部分から周端部分、さらにレーザー光の照射領域の外に進出するときに温度勾配が緩やかな状態で冷却されて固化が起こるので、リッジの発生が抑制される。したがって、レーザー光を散乱させるだけで、リッジの発生が抑制されるので、工程を追加することなくリッジの発生が抑制される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体膜の製造装置によれば、レーザー光照射部と基板載置部との間に、レーザー光を散乱させる光散乱手段が設けられているので、半導体膜の固化時の温度勾配が緩やかになり、工程を追加することなくリッジの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
《発明の実施形態１》
図１〜図１０は、本発明に係る半導体膜の製造装置及び製造方法の実施形態１を示している。ここで、図１は、半導体膜製造装置であるレーザーアニール装置３０の断面図であり、図２は、レーザーアニール装置３０を構成する透過板４の周辺の要部拡大図である。また、図３は、図２に対応するレーザーアニール装置３０での結晶化過程を示す模式図である。さらに、図４〜図９は、図２の透過板４の変形例を示す要部拡大図である。
【００３０】
レーザーアニール装置３０は、エキシマレーザー光を発振するためのレーザー発振器１、及びそのレーザー発振部１で発振されたエキシマレーザー光を集光するための光学系２により構成されたレーザー光照射部２０と、処理基板５に対して所定雰囲気で処理を行うためのプロセスチャンバー（処理室）３とを備えている。なお、プロセスチャンバー３は、レーザー光１０を透過させない金属等により実質的に密閉構造に形成されている。
【００３１】
プロセスチャンバー３の内部には、処理基板５を載置するステージ（基板載置部）８が設けられている。このステージ８は、ステージ走査機構９によりＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている。また、プロセスチャンバー３の上面には、光学系２からのレーザー光１０を透過させるための透過板（透過部）４が設けられている。さらに、プロセスチャンバー３の側面には、窒素ガス等の不活性ガスを導入するためのガス導入口６と、その不活性ガスを排出するために真空ポンプ等に接続されたガス排出口７とが設けられている。
【００３２】
光散乱手段を構成する透過板４は、図２に示すように、透過板本体部４ａと、その上面に凹凸状に形成された凹凸表面層４ｂとにより構成されている。この透過板４では、光学系２から入射したレーザー光１０が凹凸表面層４ｂによって多方向に屈折し、透過板本体部４ａの下面から、散乱した状態で出射されることになる。この透過板４は、プロセスチャンバー３の内部の真空状態を保持するために肉厚の石英板により構成されている。そして、凹凸表面層４ｂは、その石英板の表面に対して、例えば、粒径２０〜７０μｍの砥粒を用いたサンドブラスト処理することによって、表面粗さＲａが０．５〜１．０μｍに形成されている。
【００３３】
また、透過板４は、図２に示す構成の他に、図５〜図９に示すような構成であってもよい。
【００３４】
図５及び図６では、透過板本体部４ａの上面にレーザー光１０を散乱させる被覆膜４ｃ及び４ｄがそれぞれ設けられている。図５に示す被腹膜４ｃは、例えば、二酸化ケイ素系の粉末コーティング膜や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2等のスパッタリングコーティング膜である。また、図６に示す被腹膜４ｄでは、その内部に多数の気泡が封入されている。
【００３５】
図７では、透過板本体部４ａが中空構造を有しており、その透過板本体部４ａの内壁表面には凹凸状の内壁凹凸層４ｅが形成されている。そして、その透過板４では、光学系２から透過板本体部４ａの上面に入射したレーザー光１０が内壁凹凸層４ｅによって多方向に屈折し、透過板本体部４ａの下面から、散乱した状態で出射されることになる。この透過板４では、光散乱手段として機能する凹凸層が内部に設けられているので、処理基板５からの半導体膜の材料の飛散や蒸発によって透過板４の外壁表面が汚染しても、その内壁表面の内壁凹凸層４ｅが汚染しない。また、この透過板４は、表面がサンドブラスト処理された石英板と、サンドブラスト処理されていない石英板とを所定間隔で貼り合わすことにより作製される。
【００３６】
図８では、透過板本体部４ａの上面に、感光性樹脂により構成されたスリットパターン４ｆが設けられている。このスリットパターン４ｆにより透過板４の表面が実質的に凹凸状に形成され、光学系２からのレーザー光１０が散乱される。
【００３７】
図９では、透過板本体部４ａの下面に、凹レンズ状の凹レンズ層４ｇが設けられている。なお、透過板本体部４ａの下面には、凹レンズ層４ｇの代わりに凸レンズ状に形成された凸レンズ層が設けられていてもよい。
【００３８】
レーザー発振器１は、例えば、ルビーレーザー光、ＹＡＧレーザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマレーザー光（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシマレーザー光（波長３５３ｎｍ）等のパルス発振のレーザー光、または、Ａｒレーザー光、Ｋｒレーザー光、ＣＯ2レーザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＦエキシマレーザー光、ＸｅＣｌエキシマレーザー光、ＸｅＦエキシマレーザー光等の連続発振のレーザー光が出力されるように構成されている。
【００３９】
ステージ走査機構９は、レーザー光１０の照射領域を、例えば、処理基板５のＸ方向の一方端から他方端まで走査させた後、処理基板５のＹ方向にレーザー光１０の幅、或いは、継ぎ合わせ領域が幾分出来るようにレーザー光１０の幅より少し狭い幅の分だけ移動させて、処理基板５のＸ方向の他方端から一方端まで走査させるように構成されている。
【００４０】
次に、図２に示すような透過板４を備えたレーザーアニール装置３０を用いて、半導体膜を製造する方法について説明する。この半導体膜は、以下に示す準備工程、収容工程、及びレーザー照射工程により製造される。
【００４１】
＜準備工程＞
準備工程では、ステージ８に載置される処理基板５を準備する。
【００４２】
具体的には、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等を用いて、５０〜１５０ｎｍ程度の厚さで半導体膜となるアモルファスシリコン膜５ｂをガラス基板５ａ上に成膜して処理基板５を形成する。
【００４３】
なお、ガラス基板５ａ上にアモルファスシリコン膜５ｂを成膜する前に、例えば、シリコン酸化膜により構成されたベースコート膜を成膜して、ガラス基板からの不純物の拡散を防止してもよい。また、アモルファスシリコン膜５ｂを形成した後に、そのアモルファスシリコン膜５ｂ上に触媒として、ニッケル、パラジウム、鉛等をプラズマ処理法、蒸着法、イオン注入法、スパッタリング法、溶液塗布法等により微量添加してもよい。
【００４４】
＜収容工程＞
収容工程では、準備工程で形成した処理基板５をプロセスチャンバー３内に収容すると共に、ステージ８の上面に載置する。さらに、真空ポンプ等を用いてプロセスチャンバー３内の不純物をガス排出口７から排出し、その後、窒素ガス等の不活性ガスをガス導入口６からプロセスチャンバー３内に導入して、プロセスチャンバー３内を所定雰囲気に保つ。
【００４５】
＜レーザー光照射工程＞
レーザー光照射工程では、処理基板５の半導体膜に対してレーザー光を照射する。
【００４６】
具体的には、処理基板５が載置されたステージ８をステージ走査機構９によって一定の速度で移動させながら、レーザー光照射部２０からのレーザー光１０を透過板４を介して処理基板５の表面のアモルファスシリコン膜５ｂに照射する。これにより、処理基板５の表面のアモルファスシリコン膜５ｂは、図３に示すように順次、溶融固化されてポリシリコン膜５ｃとなる。
【００４７】
ここで、図４は、透過板４によって散乱されたレーザー光１０の図３中の楕円で囲った部分における側方からのレーザー光の強度分布を模式的に示した模式図である。この図４に示すレーザー光１０の照射領域では、内側部分に強度の高いレーザー光が、その外側の周端部分に強度が低いレーザー光がそれぞれ分布している。そして、図４のように分布したレーザー光１０の照射領域がアモルファスシリコン膜５ｂの表面に沿って走査される。これにより、処理基板５の表面のアモルファスシリコン膜５ｂでは、まず、レーザー光１０の照射領域にその周端部分から内側部分に進入するときに加熱されて溶融が起こり、次いで、その内側部分から周端部分、さらにレーザー光１０の照射領域の外に進出するときに温度勾配が緩やかな状態で冷却されて固化が起こるので、リッジの発生を抑制することができる。
【００４８】
これに対して、図１３に示すように、透過板１０４に光散乱手段が設けられていない場合には、図１２における光学系１０２からのレーザー光１１０が透過板１０４において散乱せずに、処理基板１０５の表面のアモルファスシリコン膜１０５ｂに照射されるので、そのレーザー光１１０の強度分布は、図１４のようになる。すなわち、図１４に示すレーザー光１１０の照射領域では、内側部分に強度の高いレーザー光が、その外側の周端部分に強度が低いレーザー光がそれぞれ分布しているが、その周端部分での強度変化が図４に示す場合よりも急になっている。これにより、処理基板１０５の表面のアモルファスシリコン膜１０５ｂでは、まず、レーザー光１１０の照射領域にその周端部分から内側部分に進入するときに加熱されて溶融が起こり、次いで、その内側部分から周端部分、さらにレーザー光の照射領域の外に進出するときに温度勾配が急な状態で冷却されて固化が起こるので、ポリシリコン膜１０５ｃにおいて大きなリッジが発生してしまう。
【００４９】
次に、本発明の実施形態１の実施例として、実施形態１と同じ方法で、基板上に形成されたアモルファスシリコン膜に対して、レーザー光照射を行ってポリシリコン膜を製造した。具体的には、ガラス基板上に５０ｎｍ程度の厚さでアモルファスシリコン膜を成膜した基板を形成して、照射強度が２００〜１０００ｍＪ／ｃｍ2のＸｅＣｌエキシマレーザー光を、表面粗さＲａが１．０μｍの透過板を介して、アモルファスシリコン膜の表面に沿って走査した。
【００５０】
また、比較例として、透過板を用いないこと以外は実施例と同様な方法でポリシリコン膜を製造した。
【００５１】
そして、製造された各ポリシリコン膜におけるリッジの状態を評価するために、各ポリシリコン膜のリッジによる表面凹凸の高さ、すなわち、表面粗さＲａを３箇所ずつ原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope）を用いて測定した。図１０は、基板上の任意の３箇所（Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）での表面粗さＲａを示したグラフである。なお、グラフ中の四角印が実施例における測定データであり、同じく三角印が比較例における測定データである。図１０から分かるように、実施例では表面粗さＲａが５〜８ｎｍであり、透過板を使用しなかった比較例では表面粗さＲａが１３〜１６ｎｍであるように、実施例と比較例とでは、表面粗さＲａが１／３程度まで抑制されたので、レーザー光を散乱させることでリッジの発生が抑制されることが確認された。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態１によれば、プロセスチャンバー３の壁面の透過板４によって散乱したレーザー光１０の照射領域が、ステージ８に載置された処理基板５のアモルファスシリコン膜５ｂの表面に沿って走査される。そのため、レーザー光１０の照射領域では、内側部分に強度の高いレーザー光が、その外側の周端部分に強度が低いレーザー光がそれぞれ分布すると共に、そのように分布したレーザー光１０の照射領域がアモルファスシリコン膜５ｂの表面に沿って走査される。これにより、アモルファスシリコン膜５ｂでは、まず、レーザー光１０の照射領域にその周端部分から内側部分に進入するときに加熱されて溶融が起こり、次いで、その内側部分から周端部分、さらにレーザー光１０の照射領域の外に進出するときに温度勾配が緩やかな状態で冷却されて固化が起こるので、リッジの発生が抑制される。したがって、レーザー光照射部２０とステージ８との間に、例えば、光散乱手段として凹凸表面層４ｂを有する透過板４を配置するだけで、リッジの発生を抑制することができるので、工程を追加することなくリッジの発生が抑制することができる。
【００５３】
《発明の実施形態２》
図１１は、本発明に係る半導体膜の製造装置及び製造方法の実施形態２を示している。なお、以下の実施形態では図１〜図１０と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１１は、内部透過板１４を有するレーザーアニール装置３０の断面図である。
【００５５】
このレーザーアニール装置３０では、プロセスチャンバー３の壁面の外部透過板４ａにおいて上記実施形態１のように凹凸の層などが形成されず、その外部透過板４ａとステージ８との間に内部透過板１４が設けられている。
【００５６】
この内部透過板１４は、図１１に示すように、透過板本体部１４ａと、その上面に凹凸状に形成され光散乱手段として機能する凹凸表面層１４ｂとにより構成されている。この内部透過板１４では、光学系２及び外部透過板４ａから入射したレーザー光１０が凹凸表面層１４ｂによって多方向に屈折し、透過板本体部１４ａの下面から、散乱した状態で出射されることになる。この内部透過板１４は、実施形態１の透過板４と同様に石英板により構成されている。そして凹凸表面層１４ｂは、その石英板の表面に、例えば、粒径２０〜７０μｍの砥粒を用いたサンドブラスト処理することによって、表面粗さＲａが０．５〜１．０μｍに形成されている。また、外部透過板４ａは、プロセスチャンバー３の内部の真空状態を保持するために肉厚の石英板により構成されている。このような構成によれば、処理基板５からの半導体膜の材料の飛散や蒸発によって内部透過板４ａ表面が汚染しても、外部透過板４ａは汚染することがないので、外部透過板４ａのクリーニングサイクルを延ばすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、リッジの発生を抑制することができるので、ポリシリコン膜を製造するレーザーアニール装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態１のレーザーアニール装置３０の断面図である。
【図２】表面凹凸層４ｂを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図３】レーザーアニール装置３０での結晶化過程を示す模式図である。
【図４】図３におけるレーザー光１０の強度分布を模式的に示した模式図である。
【図５】被覆膜４ｃを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図６】被覆膜４ｄを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図７】内壁凹凸層４ｅを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図８】スリットパターン４ｆを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図９】凹レンズ層４ｇを有する透過板４の周辺の要部拡大図である。
【図１０】処理基板上の任意の３箇所（Ｐ１、Ｐ２及びＰ３）での表面粗さＲａを示したグラフである。
【図１１】実施形態２のレーザーアニール装置３０の断面図である。
【図１２】従来のレーザーアニール装置１３０の断面図である。
【図１３】従来のレーザーアニール装置１３０における装置の動作を示す模式図である。
【図１４】図１３におけるレーザー光１１０の強度分布を模式的に示した模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    レーザー発振器
２    光学系
３    プロセスチャンバー（処理室）
４    透過板（透過部、光散乱手段）
４ｂ  凹凸表面層
４ｃ，４ｄ  被腹膜
４ｅ  内壁凹凸層
５    処理基板
５ｂ  アモルファスシリコン膜（半導体膜）
５ｃ  ポリシリコン膜（半導体膜）
８    ステージ（基板載置部）
１０  レーザー光
２０  レーザー光照射部
３０  レーザーアニール装置（半導体膜製造装置）
【図１】
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【図２】
2006332183.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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