【手続補正書】
【提出日】平成15年10月28日(2003.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】レーザー照射システム


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザー照射システムであって、
前記レーザー光の照射を行う前に前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項２】
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザー照射システムであって、
前記レーザー光の照射を行う前に前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段と、
前記レーザー光の照射時に前記半導体薄膜を冷却する手段と、
を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項３】
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザー照射システムであって、
気密を保持し、前記レーザー光の照射を行う手段を有するチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有するチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜を加熱する機能を有するチャンバーと、
を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項４】
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザー照射システムであって、気密を保持し、前記レーザー光の照射を行う手段を有する第1のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有する第2のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜を加熱する機能を有する第3のチャンバーと、
を有し、
前記第1のチャンバーには、前記半導体薄膜を冷却する機能を有し、
前記各チャンバー間においては、気密性を保って試料の搬送が行える手段を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項５】
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザー照射システムであって、
気密を保持し、前記レーザー光の照射を行う手段を有する第1のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有する第2のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜を加熱する機能を有する第3のチャンバーと、
を有し、
前記第1のチャンバーには、前記半導体薄膜を冷却する機能を有し、
前記各チャンバーは内部を非酸化性雰囲気に保つ機能を有し、
前記各チャンバー間においては、非酸化性雰囲気を保って試料の搬送が行える手段を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項６】
請求項1乃至請求項5において、前記レーザー光は、線状にビーム加工された紫外領域の波長を有するエキシマレーザー光であることを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項７】
請求項1乃至請求項5において、前記不純物膜の除去をウエットエッチング法またはドライエッチング法で行うことを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項８】
請求項1乃至請求項5において、前記不純物膜は、酸化物、有機物、窒化物から選ばれた少なくとも一種類を含むことを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項９】
請求項5において、前記非酸化性雰囲気として、不活性雰囲気または還元雰囲気または減圧雰囲気が選択されることを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１０】
レーザー光の照射を行う前に半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有するレーザー照射システムであって、
前記半導体薄膜表面の前記不純物膜を除去した後に非酸化性雰囲気を保った状態でレーザー光の照射を前記半導体薄膜表面に行う手段を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１１】
気密を保持し、半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行う手段を有する第1のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有する第2のチャンバーと、
気密を保持し、前記半導体薄膜を冷却する機能を有する第3のチャンバーと、
を有し、
前記第1のチャンバーには、前記半導体薄膜を冷却する機能を有し、
前記各チャンバー間においては、気密性を保って試料の搬送が行える手段を有するレーザー照射システムであって、
前記半導体薄膜表面の不純物膜を除去した後に非酸化性雰囲気の気密性を保った状態で冷却された前記半導体薄膜に対してレーザー光を照射する手段を有することを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、前記半導体薄膜は厚さが40ｎｍ〜100ｎｍの非晶質珪素膜であることを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１３】
請求項１０または請求項１１において、前記非酸化性雰囲気として、不活性雰囲気または還元雰囲気または減圧雰囲気が選択されることを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１１において、前記レーザー光は、線状にビーム加工された紫外領域の波長を有するエキシマレーザー光であることを特徴とするレーザー照射システム。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１１において、前記半導体薄膜は厚さが40ｎｍ〜100ｎｍであり、不純物イオンのドーピングが行われた膜であることを特徴とするレーザー照射システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、線状のレーザービームの走査方向における照射エネルギー密度のバラツキは、発振器の安定性、即ち発振毎における照射エネルギー密度のバラツキに起因する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
他の発明の構成は、
半導体薄膜に対してレーザー光の照射を行うレーザーシステムであって、
レーザー光の照射を行う気密性を有する第１のチャンバーと、
半導体薄膜表面の不純物膜を除去する手段を有する気密性を有する第２のチャンバーと、
半導体薄膜を加熱する機能を有する気密性を有する第３のチャンバーと、
を有し、
第１のチャンバーには、半導体薄膜を冷却する機能を有し、
前記各チャンバーは内部を非酸化性雰囲気に保つ機能を有し、
前記チャンバー間においては、非酸化性雰囲気を保って試料の搬送が行えることを特徴とする。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
厚さが１００ｎｍ以下であるような非晶質珪素膜は、膜中の不均一性が顕著に現れてしまう。当然、そのような非晶質珪素膜上に形成された酸化膜にも不均一性が現れる。このことは、酸化膜以外の場合も言えるが、酸化膜（自然酸化膜も含む）の場合が最もその傾向が顕著になる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
また、膜厚が４０ｎｍ以下というように薄くなる場合も上記の膜質の不均一性が顕在化する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
水素の離脱を行うのは、後の結晶化工程において、水素の密度が低い方が膜の結晶化がより促進され、高い結晶性が得られるからである。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
利用した試料は、プラズマＣＶＤ法で成膜した厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜を空気中において４５０℃の温度で１時間加熱し、膜中の水素を離脱させたものを用いた。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
酸化膜は、上記水素出しの加熱処理中に形成されたものである。また、その膜厚は数ｎｍ程度である。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図４から明らかなように、出発膜の膜厚が４０ｎｍ以上であれば、得られる結晶珪素膜のラマン強度、即ち得られる結晶性珪素膜の結晶性はそれ程変動しないことがわかる。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
図５から明らかなように、加熱をする程、得られる膜のラマン強度（結晶性を反映したものと解釈される）の変動は大きくなる。特に、試料である非晶質珪素膜の膜厚が３０ｎｍの場合は、膜厚が５０ｎｍの場合に比較してこの傾向が極めて顕著になる。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
即ち、図５からは、レーザー光を照射する対象となる非晶質珪素膜の膜厚は、３０ｎｍより５０ｎｍの方が良く、また加熱は行わず２５℃（室温）でレーザー光の照射を行うことが良い、という結論が得られる。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
（１）非晶質珪素膜表面の酸化膜を徹底して除去してから、レーザー光の照  射を行う。
（２）非晶質珪素膜表面の膜厚は、４０ｎｍ以上とする。また、紫外領域の  光の吸収状態を考慮すると、その膜厚の上限は１００ｎｍ以下、好ましくは８ ０ｎｍ以下とする。
（３）レーザー光の照射時には、試料を加熱しない。さらには冷却する。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
なお、上記（２）に膜厚の条件を１００ｎｍとするのは、それ以上の膜厚になると、レーザーの吸収が膜表面付近に集中し、厚さ方向における結晶性の違いが顕在化するからである。またレーザー光の照射による結晶化をより効果的に行うことは、その膜厚を８０ｎｍ以下とすることがより好ましい。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図６に作製工程を示す。まず、ガラス基板（または石英基板）５０１上に図示しない下地膜を成膜する。ここでは、図示しない下地膜としてスパッタ法により、酸化珪素膜を３００ｎｍの厚さに成膜する。


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
次にプラズマＣＶＤ法（または減圧熱ＣＶＤ法）により、非晶質珪素膜５０２を５０ｎｍの厚さに成膜する。こうして図６（Ａ）に示す状態を得る。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜５０３をプラズマＣＶＤ法により、１００ｎｍの厚さに成膜する。さらに図示しないアルミニウム膜をスパッタ法により４００ｎｍの厚さに成膜し、それをパターニングすることにより、ゲイト電極５０４、５０５、５０６を形成する。


【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
次に得られたゲイト電極のパターンを陽極とした陽極酸化を行うことにより、陽極酸化膜５０７、５０８、５０９を１００ｎｍの厚さに形成する。陽極酸化膜はゲイト電極を電気的及び物理的に保護する機能を有している。こうして図６（Ｂ）に示す状態を得る。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
なお、本実施例においては、陽極酸化膜５０７、５０８、５０９が存在する関係で、その厚さの分でオフセットゲイト領域がチャネルとソース/ドレイン領域の間に形成される。しかしその寸法は１００ｎｍ（実際はプラズマドーピング時における注入イオンの回り込みにより、さらに小さくなると考えられる）程度であるので、ここではその存在は無視する。なお、陽極酸化膜の膜厚を２００ｎｍ程度以上というように厚くした場合には、オフセットゲイト領域の効果が顕在化する。


【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
次に第１の層間絶縁膜として、２００ｎｍ厚の窒化珪素膜５１６とポリイミド樹脂でなる膜５１７を積層する。ここでは、窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により成膜し、ポリイミド樹脂でなる膜をスピンコート法でもって成膜する。


【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
[実施例７]
本実施例は、加熱室３０９での水素出しのための加熱を酸化性の雰囲気中（例えば空気雰囲気または酸素雰囲気）で行うものである。こうすると、非晶質珪素膜の表面に数ｎｍ程度の熱酸化膜が自然酸化膜に重ねてさらに形成される。