(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、当該光源から出射される光ビームを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の部位を当該成形された光ビームに対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であって、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段の動作精度よりも高くなる様に構成されており、当該光路移動手段は、当該光源から出射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する複数種の成形光ビームを形成する為の複数個のマスクパターンを有しており、当該光路移動手段に於ける当該マスクパターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパターンを含んでいる膜体部改質装置において、
当該被処理膜体部は、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シリコンが得られ、
当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている当該被処理膜体部に於ける所望の部位を改質すべく、所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該複数個のマスクパターンから所望のパターンを選択するパターン選択制御手段と、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された当該成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる第１の照射位置制御手段と、当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させる第２の照射位置制御手段と、当該光源を駆動させる光源駆動制御手段とから構成されており、
当該制御手段により、所望の照射位置に当該基板に搭載された当該被処理膜体部の所望の部位を移動させるステップと、アラインメント動作を行い照射位置を調整するステップと、当該基板に搭載された当該被処理膜体部へ光照射するステップとを順次実行する事を特徴とする膜体部改質装置。
【請求項２】
当該光路移動手段の移動範囲は、当該基板移動手段の移動範囲よりも狭くなる様に構成されている事を特徴とする請求項１記載の膜体部改質装置。
【請求項３】
当該光路移動手段の移動速度は、当該基板移動手段の移動速度よりも遅くなる様に構成されている事を特徴とする請求項１又は２に記載の膜体部改質装置。
【請求項４】
当該光路移動手段及び当該基板移動手段は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動可能に構成されている事を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項５】
当該光路移動手段及び当該基板移動手段は、互いに同時に移動するか、個別的に移動する様に制御されるものである事を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項６】
光源、当該光源から出射される光ビームを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の部位を当該成形された光ビームに対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であって、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段の動作精度よりも高くなる様に構成されており、当該光路移動手段は、当該光源から出射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する複数種の成形光ビームを形成する為の複数個のマスクパターンを有しており、当該光路移動手段に於ける当該マスクパターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパターンを含んでいる膜体部改質装置において、
当該被処理膜体部は、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シリコンが得られ、
当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている当該被処理膜体部に於ける所望の部位を改質すべく、所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該複数個のマスクパターンから所望のパターンを選択するパターン選択制御手段と、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された当該成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる第１の照射位置制御手段と、当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させる第２の照射位置制御手段と、当該光源を駆動させる光源駆動制御手段とから構成されており、
当該制御手段により、所望の照射位置に当該基板に搭載された当該被処理膜体部の所望の部位を移動させるステップと、アラインメント動作を行い照射位置を調整するステップと、当該基板に搭載された当該被処理膜体部へ光照射するステップとを順次実行するように構成され、
当該基板上には、当該光路移動手段に設けられたアラインメントマークに対応するアラインメントマークが形成されている事を特徴とする膜体部改質装置。
【請求項７】
前記アラインメント動作である当該光路移動手段に於ける当該所望の成形された光ビームと当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所望の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設けられているアラインメントマークを参照して実行されるものである事を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項８】
光源、当該光源から出射される光ビームを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の部位を当該成形された光ビームに対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であって、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段の動作精度よりも高くなる様に構成されており、当該光路移動手段は、当該光源から出射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する複数種の成形光ビームを形成する為の複数個のマスクパターンを有しており、当該光路移動手段に於ける当該マスクパターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパターンを含んでいる膜体部改質装置において、
当該被処理膜体部は、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シリコンが得られ、
当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている当該被処理膜体部に於ける所望の部位を改質すべく、所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該複数個のマスクパターンから所望のパターンを選択するパターン選択制御手段と、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された当該成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる第１の照射位置制御手段と、当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させる第２の照射位置制御手段と、当該光源を駆動させる光源駆動制御手段とから構成されており、
当該制御手段により、所望の照射位置に当該基板に搭載された当該被処理膜体部の所望の部位を移動させるステップと、アラインメント動作を行い照射位置を調整するステップと、当該基板に搭載された当該被処理膜体部へ光照射するステップとを順次実行するように構成され、
前記アラインメント動作である当該光路移動手段に於ける当該所望の成形された光ビームと当該基板移動手段に於ける当該被処理膜体部の所望の被処理部位との位置合わせ操作は、当該基板上に設けられているアラインメントマークと当該光路移動手段に設けられているアラインメントマークとを一致させる様に制御するものである事を特徴とする膜体部改質装置。
【請求項９】
当該基板上に形成されている当該アラインメントマークは、予め当該基板上に形成されたものであるか、当該マスクパターンに於けるアラインメントマーク用パターンを使用して当該被処理膜体部の処理操作中に形成されたものである事を特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の膜体部改質装置。
【請求項１０】
光源を含み、光路移動手段を用いて、当該光源から出射される光ビームを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の方向に指向させ、基板移動手段に被処理膜体部を含む基板を搭載し、当該基板移動手段により当該被処理膜体部の所望の部位を当該成形された光ビームに対応せしめる様に移動させることにより当該被処理膜体部の所望の部位を改質する膜体部改質装置であって、
当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段の動作精度よりも高くなる様に設定されており、
当該光路移動手段は、当該光源から出射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する複数種の成形光ビームを形成する為の複数個のマスクパターンを有し、当該光路移動手段に於ける当該マスクパターンは、アラインメントマーク形成用のマスクパターンを含み、当該膜体部改質装置を用いた膜体部改質方法は、
当該基板上に搭載されている当該被処理膜体部に於ける所望の部位を改質すべく、所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該複数個のマスクパターンから所望のパターンを選択する第１ステップと、
当該選択されたマスクパターンを使用して成形された当該成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部の所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる第２ステップと、
当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させ、照射位置を調整する第３ステップと、
当該光源を駆動させ、当該被処理膜体部へ光照射する第４ステップとを順次実行し、
当該基板上の被処理膜体部である非結晶化シリコンを結晶化シリコンに改質する事を特徴とする膜体部改質方法。
【請求項１１】
当該光路移動手段の移動範囲は、当該基板移動手段の移動範囲よりも狭くなる様に設定する事を特徴とする請求項１０記載の膜体部改質方法。
【請求項１２】
当該光路移動手段の移動速度は、当該基板移動手段の移動速度よりも遅くなる様に設定する事を特徴とする請求項１０又は１１に記載の膜体部改質方法。
【請求項１３】
当該光路移動手段及び当該基板移動手段は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動させる事を特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の膜体部改質方法。
【請求項１４】
当該光路移動手段及び当該基板移動手段は、互いに同時に移動させるか、個別的に移動せしめるように制御する事を特徴とする請求項１０乃至１３の何れかに記載の膜体部改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜体部改質装置及び膜体部改質方法に関するものであり、特に詳しくは、レーザ光を使用して膜体の所望の部位を効率的に改質する事が可能な膜体部改質装置及び膜体部改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、膜体部改質装置或いは膜体部改質方法の一例として、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する方法が代表的な技術として知られており、係る技術に関してはより具体的には、水素化アモルファスシリコンＴＦＴ技術及び、多結晶シリコンＴＦＴ技術が挙げられる。
【０００３】
前者は作製プロセス最高温度３００℃程度であり、移動度１ｃｍ２ ／Ｖｓｅｃ程度のキャリア移動度を実現している。この技術は、アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ（ＡＭ−ＬＣＤ）における各画素のスイッチングトランジスタとして用いられ、画面周辺に配置されたドライバー集積回路（ＩＣ、単結晶シリコン基板上に形成されたＬＳＩ）によって駆動される。
【０００４】
各画素毎にスイッチング素子ＴＦＴがついているため、周辺ドライバ回路から液晶駆動用の電気信号を送るパッシブマトリクス型ＬＣＤに比べ、クロストーク等が低減され良好な画像品質を得られるという特徴を有する。
【０００５】
一方後者は、例えば石英基板を用い１０００°Ｃ程度のＬＳＩと類似した高温プロセスを用いることで、キャリア移動度３０〜１００ｃｍ２ ／Ｖｓｅｃの性能を得ることができる。
【０００６】
このような高いキャリア移動度の実現は、たとえば液晶ディスプレイに応用した場合、各画素を駆動する画素ＴＦＴと同時に、周辺駆動回路部までもが同一ガラス基板上に同時に形成することができるという製造プロセスコストの低減、小型化に関する利点がある。
【０００７】
つまり、小型化、高解像度化によりＡＭ−ＬＣＤ基板と周辺ドライバー集積回路の接続ピッチが狭小化し、タブ接続やワイヤボンディング法では対処しきれないからである。
【０００８】
ところが、多結晶シリコンＴＦＴ技術において、上述のような高温プロセスを用いる場合、前者のプロセスが用いることができる安価な低軟化点ガラスを用いることができない。そこで多結晶シリコンＴＦＴプロセスの温度低減が必要になっており、レーザ結晶化技術を応用した多結晶シリコン膜の低温形成技術が開発されてきた。
【０００９】
一般に、レーザ結晶化用の光の供給方法は、図１１に示すような構成によって行われる。
【００１０】
つまり、パルスレーザ光源から供給されるレーザ光は複数のミラー群及び空間的な強度の均一化を行うべく設置されるビームホモジナイザ、ビームエキスパンダ等の光学素子群によって構成される光路を介し、被照射体、つまり被処理膜体部であるガラス基板上のシリコン薄膜１１０１に到達する。
【００１１】
ビーム照射形状を線状１１０２にし、基板が配置されたＹステージを移動させながらビームを照射することにより、シリコン薄膜の所望の領域１１０３が結晶化される。
【００１２】
このとき、レーザ光源の発振制御と、Ｙステージの移動は図１１（Ｂ）に示すようなタイミングで行われる。このときのステージ移動とパルス光の供給は、例えば次のような方法で行われる。
【００１３】
１）ステージが一定速度で移動、同時にパルスレーザが一定周期で発振供給
２）（ステージ１ステップ移動して停止）＋（パルスレーザを１パルス供給）を繰り返す
また、ビームの照射形状を矩形にした場合の従来の照射方法を図１２に示す。
【００１４】
一般にガラス基板に比べ照射範囲１１０２が小さいため、ＸＹステージ上のガラス基板１１０１を移動させることにより基板上の任意の位置へのレーザ照射が行われる。
【００１５】
ＸＹステージの代わりに、光学素子群の移動（例えばＸ方向）とステージの移動（Ｙ方向）を組み合わせる方法も用いられる。
【００１６】
このような方法をとることにより結晶化領域１１０３を順次形成する。
【００１７】
このときのステージ移動とパルス光の供給は次のような方法で行われる。
【００１８】
３）ステージが一定速度で移動、同時にパルスレーザが一定周期で発振供給
４）（ステージ１ステップ移動して停止）＋（パルスレーザを１パルス以上供給）を繰り返す
以上線状ビームあるいは矩形ビームを用いたレーザ結晶化において、２）、４）のような場合においては、基板ステージの移動の代わりに、光路の移動を用いることも試みられているが、１）、３）のような場合では、光路の移動手段を利用した照射方法は採られなかった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような方法を用いた場合、ビームの照射エリア内でシリコン薄膜が溶融し、ランダムに核が形成され多結晶薄膜あるいは微結晶薄膜が得られる。このように形成された多結晶薄膜、微結晶薄膜における結晶粒径（あるいは結晶子サイズ）にたいし、その薄膜を用いて形成する薄膜トランジスタの活性領域のサイズ（チャネル長、チャネル幅）が十分に大きければ、隣接するあるいは基板上の薄膜トランジスタの特性均一性は良好となる。
【００２０】
ところが、高い駆動能力を要求されるにあたり、薄膜トランジスタの微細化（すなわちチャネル長を短くする）が進んできた。結晶粒径とチャネルサイズが同等のレベルに達すると、薄膜トランジスタ中に存在する結晶粒界の多寡がその特性に大きく影響する。したがって、隣接するトランジスタ間においても特性差が顕著になるという問題があった。
【００２１】
以上のような問題を克服する手段として、例えば、数ミクロンの線幅をもったビームをサブミクロン〜ミクロン単位でステップしながらシリコン薄膜に照射し、大粒径シリコン結晶を得ようとする技術が、例えば、R. Sposili and J. Im, “Sequential lateral solidification of thin silicon films on SiO2”, Applied Physics Letters誌、vol. 69, (1996), 2864に開示されている。
【００２２】
さて、このような手法を液晶ディスプレイのような大面積デバイスの製造に利用する場合、動作精度の高いステージが要求される。
【００２３】
また、一般に製造に使用される基板サイズは数１００ミリメータ単位の大きさであること、自動運転による基板搬送機構ではロボットとの基板の受け渡し位置が固定されていること、等から、照射終了後にロボットとの基板受渡し位置に戻る動作において、このステージは高速動作が要求される。したがって、動作精度、特に位置精度と高速動作の両方の特性を有するステージが必要であった。
【００２４】
その他、再公表特許ＷＯ９７／２３８０６号公報には、基板に形成されたアモルファスシリコン膜をレーザーによりアニールする方法が開示されているが、当該公報では、レーザービームは固定されており、基板のみが適宜の移動速度で移動せしめられる技術が開示されているのみで、基板の移動と同時にレーザビームの光路を移動させる技術に関しては開示が無い。
【００２５】
又、特開平１０−４１２４４号公報には、被処理物の結晶性を均一化する為に複数の線状のレーザビームを使用する事が開示されているが、何れのレーザビームも固定されており、単に被処理物を搭載するステージが移動する様に構成されたものであって、ステージの移動と同時にレーザビームの光路を移動させる技術に関しては開示が無い。
【００２６】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を改良し、大型のデバイスを製造するに際しても、被処理膜体部の改質処理操作を容易に且つ効率的に行う事の可能な膜体部改質装置及び膜体部改質方法を提供するものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、基本的には以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係わる膜体部改質装置の態様としては、
光源、当該光源から出射される光ビームを所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビームを所望の方向に指向させる光路移動手段、及び被処理膜体部を含む基板を搭載し、当該被処理膜体部の所望の部位を当該成形された光ビームに対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段とから構成された膜体部改質装置であって、当該光路移動手段の動作精度は、当該基板移動手段の動作精度よりも高くなる様に構成されており、当該光路移動手段は、当該光源から出射される光ビームの断面積よりも小さな断面積を有する複数種の成形光ビームを形成する為の複数個のマスクパターンを有しており、当該光路移動手段に於ける当該マスクパターンには、アラインメントマーク形成用のマスクパターンを含んでいる膜体部改質装置において、
当該被処理膜体部は、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シリコンが得られ、
当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている当該被処理膜体部に於ける所望の部位を改質すべく、所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該複数個のマスクパターンから所望のパターンを選択するパターン選択制御手段と、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された当該成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる第１の照射位置制御手段と、当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させる第２の照射位置制御手段と、当該光源を駆動させる光源駆動制御手段とから構成されており、
当該制御手段により、所望の照射位置に当該基板に搭載された当該被処理膜体部の所望の部位を移動させるステップと、アラインメント動作を行い照射位置を調整するステップと、当該基板に搭載された当該被処理膜体部へ光照射するステップとを順次実行する事を特徴とするものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る当該膜体部改質装置及び当該膜体部改質方法は、上記した様な技術構成を採用しているので、例えば、液晶ディスプレイのような大面積デバイスの製造に利用する場合においても、動作精度の高いステージと高速動作が要求されるステージの両立を実現することにより、スループットの高い被処理膜体部の改質装置並びに被処理膜体部の改質方法を提供することができる。
【００２９】
シリコン膜が堆積された基板上に形成されたマークに対しアライメント機能を利用したビームの位置合わせをおこなうことにより、所望の領域へμｍオーダ以上の位置精度を持たせて露光することが可能になった。
【００３０】
つまり、本発明に係る当該膜体部改質装置及び当該膜体部改質方法は、より具体的には、結晶性シリコン薄膜トランジスタに用いるシリコン薄膜及び電界効果型トランジスタに応用するための良質な半導体−絶縁膜界面の形成装置或いは半導体−絶縁膜界面の形成方法として実用化されうるものであり、又、パルスレーザ光を用いた半導体薄膜の製造装置及びその製造方法としても実用化しえるものである。
【００３１】
さらには、本発明は、上記半導体薄膜あるいは電界効果型薄膜トランジスタにより構成されるディスプレイ、センサー等の駆動素子または駆動回路の製造装置並びにその製造方法としても使用可能である。
【００３２】
従って、本発明に於ける当該膜体部改質装置のより具体的な態様としては、光源から供給される光を所望の強度分布をもって半導体層を有する基板表面に照射する半導体薄膜形成装置において、基板の移動機構に比べ動作精度の高い光路の移動機構を有する半導体薄膜形成装置であっても良く、それによって、高速動作を基板ステージに、高位置精度動作を光路ステージにそれぞれ担わせることによって、動作精度と高速動作の両立をはかることができる。
【００３３】
又、本発明に於けるより詳細な具体的としては、上記した半導体薄膜形成装置において、基板の移動機構による第１の照射位置制御、光路または基板の移動機構によるアライメント制御、及び上記光路の移動による第２の照射位置制御とを順次行い、上記第２の位置制御工程と光の供給とが同時にまたは交互に行われるよう制御される半導体薄膜形成装置で有っても良い。
【００３４】
【実施例】
以下に、本発明に係る膜体部改質装置及び膜体部改質方法の一具体例の構成を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
即ち、図１及び図２は、本発明に係る膜体部改質装置１００の一具体例の構成の概略を示す平面図及び側面断面図であり、図中、光源１０、当該光源１０から出射される光ビーム２０を所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビーム２５を所望の方向に指向させる光路移動手段３、及び被処理膜体部２を含む基板４を搭載し、当該被処理膜体部２の所望の部位３０を当該成形された光ビーム２５に対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段１とから構成された膜体部改質装置１００であって、当該光路移動手段３の動作精度は、当該基板移動手段１の動作精度よりも高くなる様に構成されている膜体部改質装置１００が示されている。本発明に於ける当該光路移動手段３の移動範囲は、当該基板移動手段１の移動範囲よりも狭くなる様に構成されている事が望ましく、又、当該光路移動手段３の移動速度は、当該基板移動手段１の移動速度よりも遅くなる様に構成されている事も望ましい。
【００３６】
一方、本発明に於ける当該光路移動手段３及び当該基板移動手段１は、互いに同一方向に移動する様に構成されていても良く、又、両者は互いに反対方向に移動可能に構成されていても良い。
【００３７】
又、本発明に於いては、当該光路移動手段３及び当該基板移動手段１は、互いに同時に移動する様に制御されるもので有っても良く、又両者は、個別的に移動する様に制御されるものであっても良い。
【００３８】
更に、本発明に於ける当該光路移動手段３は、図５（Ａ）に示す様なマスクパターン８を有するものであり、当該マスクパターンには、例えば、スリット状の開口部９１、斜めの短いスリット開口部９２、鉤状の開口部９３、環状開口部９４等が所定の間隔で所定の個数配置形成されている。
【００３９】
更に、当該マスクパターン８には、アラインメントマーク形成用のスリット開口部９５、９６等が設けられていても良い。
【００４０】
又、当該マスクパターン８には、アラインメントマークを検出する為の開口部９７が設けられていても良い。
【００４１】
即ち、本発明に於ける当該光路移動手段３には、当該光源１０から出射される光ビーム２０の断面積よりも小さな断面積を有する一つ若しくは複数種の成形光ビームを形成する為の一つ若しくは複数個のマスクパターン９１〜９６を有している事が望ましい。
【００４２】
更に、当該光路移動手段３に於ける当該マスクパターン８には、アラインメントマーク形成用のマスクパターン９７を含んでいる事も望ましい。
【００４３】
本発明に於いては、当該光路移動手段３を移動操作するに際して、当該マスクパターンの少なくとも一つを選択して、その成形ビーム２５の光路２６を当該被処理膜体部２の所定の部位に移動する様に制御するものであるが、その際に、一つのマスクパターンを選択するのみでなく、図１（Ｂ）に示す様に、複数のマスクパターンを選択し、同時に複数本の成形ビーム２５、２５’を形成して出力する事も可能である。
【００４４】
又、本発明に於いては、当該基板４上には、予め定められた位置にアラインメントマーク５が設けられているもので有っても良く、又、当該基板４上には、当初は当該アラインメントマーク５を形成しておかず、第１回目の当該改質処理操作を実行する際に、当該マスクパターン８に設けられたアラインメントマーク９５又は９６を使用して、当該基板４上にアラインメントマーク５を形成する様にしても良く、その後は、順次、前回の操作で形成された当該アラインメントマーク９５、９６を検出しながらアラインメント操作を実行する様にする事も可能である。
【００４５】
つまり、当該光路移動手段３に於ける当該マスクパターン８に設けられたアラインメントマーク９６、９５は、上記した様な態様に於て使用されるものである。
【００４６】
尚、本発明に係る被処理膜体部としては、特に限定されるものではないが、例えば、当該基板４上に形成された薄膜状の化学物質であり、薄膜半導体装置、薄膜トランジスタ等の製造に使用しうる膜材料が考えられる。
【００４７】
又、本発明に於ける当該被処理膜体部の改質としても、特に特定されるものではないが、例えば、当該膜材料に対するアニーリング処理、非結晶化部分を結晶化処理する加熱処理、樹脂成分の硬化処理或いは溶融化処理、レジストに対する変成化処理等が考えられる。
【００４８】
此処で、本発明に係る当該膜体部改質装置１００及び当該膜体部改質方法の一具体例を当該被処理膜体部が基板４上に形成された半導体膜で、アモルファスシリコン成分の一部を結晶化シリコンに改質する場合に付いてより詳細に以下に説明する。
【００４９】
即ち、図２は、図１に示した本発明に係る膜体部改質装置１００に於ける膜体部改質処理操作に於ける具体例を説明した平面図である。
【００５０】
以下に示す本発明に於ける具体例に於いては、半導体膜２付き基板４が基板ステージと称される基板移動手段１上に配置される。
【００５１】
当該基板ステージである当該基板移動手段１は、従来から公知のＸステージ及びＹステージとから構成されており、その結果、当該被処理膜体部２を搭載した基板４は、ＸＹ平面上を任意の方向に移動可能である。
【００５２】
当該ＸＹステージの動作速度は、例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ、位置精度は１μｍである。
【００５３】
一方、当該光路移動手段３に於て、当該成形された光ビーム２５のレーザ照射範囲３１は、基本的には、当該光路移動手段３の移動可能範囲と当該マスクパターン８の表面に照射される当該光源１０から出射された光ビーム２０の断面積によって制限されるものであり、ここでは当該レーザマスク８表面に照射される照射範囲を示す。
【００５４】
又、レーザ結晶化領域３２はすでにレーザ照射が完了し結晶化された部分である。更に、本具体例に於いては、レーザ光源１０を当該膜体部改質装置１００とは分離して構成し、当該光源１０から出射される光ビーム２０を、適宜のレーザ導入窓（図示せず）を介して当該被処理膜体部の所定の部位に導入することによって、当該基板４は真空チャンバ（図示せず）内に配置することも可能である。
【００５５】
一方、本具体例に於ける当該マスクパターン８は、当該光路移動手段３を構成するマスクステージによって、マスクステージ動作方向、例えば図２に示すＹ方向に０．５ミクロンの位置精度で動作する。
【００５６】
図２（Ｂ）に示すように、当該基板移動手段１を構成するＸＹステージ動作により所望の位置に基板が配置された後、Ｙ方向にマスクステージを含む光路移動手段３が移動し、それと同時にレーザが連続発振される。
【００５７】
当該光路移動手段３を構成する当該マスク移動ステージを１５０μｍ／ｓｅｃ、レーザ光源を３００Ｈｚでそれぞれ運転することにより、レーザビームは０．５μｍステップ毎に基板に搭載された当該被処理膜体部の所望の部位の表面に照射される。
【００５８】
以上の動作を図１（Ｂ）の側面図を用いて説明する。
【００５９】
即ち、半導体膜２付き基板４に成形されたレーザビーム２５、２５'が照射され、レーザ結晶化領域３２が形成される。
【００６０】
当該レーザ光２５、２５'はレーザ光源１０から出射されたレーザービーム２０が、マスクパターン８に対応するレーザマスク上においてレーザ照射範囲３１内に照射され、その結果、当該マスクパターン８を有するマスクステージつまり光路移動手段３の所定の方向への移動動作により、当該被処理膜体部２に於ける所望の部位に所望のマスクパターン９１〜９４の何れかのパターンを通過して成形された一本若しくは複数本のレーザ光２５が照射される。
【００６１】
又、図３は、本発明の他の具体例の構成を示す図である。
【００６２】
即ち、第１のエキシマレーザＥＬ１及び第２のエキシマレーザＥＬ２から供給されるパルス状ＵＶ光は、それぞれミラー３４、３５及び３６を介してホモジナイザ４１に導かれる。
【００６３】
ここで、当該ビームの強度プロファイルが、前記した光路移動手段３に於けるマスクパターン８に相当する光学マスク３９に於いて、所望の均一度、例えば面内分布±５％になるように整形する。
【００６４】
尚、エキシマレーザＥＬ１及びＥＬ２から供給されるオリジナルなビーム２０は、その強度プロファイルや総エネルギー量が、パルス間毎に変化する場合があるため、マスクパターン８である光学マスク上での強度が、空間的分布、パルス間ばらつきについて、より均一化されるための機構が設けられることが望ましい。
【００６５】
ホモジナイザ４１としては、フライアイレンズやシリンドリカルレンズを用いたものが一般的に用いられる。
【００６６】
当該ホモジナイザ４１から出力される当該光ビーム２０は、ミラー３７、光学レンズ３８を介して、マスクパターン８である光学マスク３９に照射される。
【００６７】
上記光学マスク３９によって成形された光ビーム２５は縮小投影露光装置４０を経て、例えば、真空チャンバ４３に設けられたレーザ導入窓４２を介して、真空チャンバ４３内に設置された、基板４の表面に搭載されている当該被処理膜体部２の所望の部位に照射される。
【００６８】
当該基板４は、適宜の基板移動手段１上に載置されており、当該基板移動手段１は、ＸＹテーブルを構成していて、当該被処理膜体部２の任意の部位を当該成形された光ビーム２５の照射位置に移動せしめる事が可能な様に構成されている。
【００６９】
つまり、当該基板移動手段１からなる基板ステージの動作によって、当該被処理膜体部２の所望の領域、例えばパターン転写領域３０に当該成形させた光ビームを露光することができる。
【００７０】
図３に示す本具体例に於いては、当該マスクパターン８で成形された光ビーム２５を縮小投影光学系４０を使用して、縮小された光ビーム２５のパターンを当該被処理膜体部２の所定の部位に照射する例を示したが、場合によっては、当該光ビーム２５のパターンを、等倍或いは拡大投影を行ってもかまわない。
【００７１】
即ち、本具体例に於いては、基板ステージである当該基板移動手段１の移動（図３に於けるＸ、Ｙ方向）によって、基板４上に設けられた当該被処理膜体部２に於ける任意の領域３０に、当該光ビーム２５を照射せしめる事が出来る。
【００７２】
また、上記光学マスク３９を構成するマスクパターン８は、当該光路移動手段３を構成するマスクステージ（図示せず）上に設置され、当該光源から出力される光ビーム２０の露光可能領域内であれば、上記光学マスク３９を、適宜移動して基板上に設けられた当該被処理膜体部２の任意の部位に照射される光ビーム２５を操作することが可能である。
【００７３】
次に所望の光パターン２５を所望の条件で基板上に設けられた当該被処理膜体部２の任意の部位に照射するために必要な機構について例示する。
【００７４】
光軸の調整には微妙な調整が必要となるため、いったん調整を終えた光軸を固定しておき、基板側つまり基板移動手段１を移動させて、被処理膜体部の所望の位置を当該光ビーム２５の照射位置に対応する様に調整する方が望ましく、本具体例に於いては、係る調整方法に付いての具体例を示す。
【００７５】
つまり、光軸に対する被処理膜体部２の表面部の位置は、焦点（Ｚ）方向位置及び光軸に対する垂直度を補正する必要がある。
【００７６】
したがって、図３中、θｘｙ傾き補正方向、θｘｚ傾き補正方向、θｙｚ傾き補正方向、ｘ露光領域移動方向、ｙ露光領域移動方向、ｚ焦点合わせ方向で示すうち、θｘｙ傾き補正方向、θｘｚ傾き補正方向、θｙｚ傾き補正方向の調整により光軸に対する垂直度を補正する。
【００７７】
また、ｚ焦点合わせ方向を調整することにより光学系の焦点深度にあった位置に基板照射面を配置制御する。
【００７８】
図４は上記の調整や基板のアライメント機構の一例の構成を示す側面図である。
【００７９】
図中、露光軸ＬＯに対し、マスクパターン８に対応する光学マスク３９、縮小投影露光装置４０、レーザ導入窓４２が図のように配置される。
【００８０】
又、真空チャンバ４３内に配置された、被処理膜体部２を搭載する基板４は、基板吸着機構付きヒータ等を有する基板移動手段１を構成するθｘｙθｘｚθｙｚステージ上に配置される。
【００８１】
本具体例に於いては、真空チャンバ４３を用いているが、実際の光照射は真空排気後、置換された不活性ガス、水素、酸素、窒素等の雰囲気中で行われることが望ましく、雰囲気圧も大気圧前後の圧力であってもよい。
【００８２】
又、本具体例に於いて、基板吸着機構付きヒータを用いることによって光照射時に、室温〜４００℃程度の基板加熱条件を選ぶことができる。
【００８３】
上記のように、雰囲気圧を大気圧力程度にすることによって、真空チャック機能による基板の吸着ができるため、チャンバ内での基板ステージの移動等があってもずれを防止でき、投入された基板に多少のそり、たわみがあっても基板ステージに固定することができる。さらに加熱による基板のそり、たわみによる焦点深度ずれを最小限に抑えることができる。
【００８４】
本具体例に於ける４４及び４５は、レーザ干渉計であり、又、４６は、測長用窓である。
【００８５】
又、本具体例に於いては、当該基板４の端部側面に測長用ミラー４７を設ける事によって、当該基板４のアライメント及び基板４のＺ方向位置の測定を行う事が可能である。
【００８６】
一方、本具体例に於いて、アライメントを実行する場合には、当該基板４上のアライメントマーク５を、例えばオフアクシス顕微鏡４８、顕微鏡用光源４９、顕微鏡用素子５０を用いて計測し、レーザ干渉計４４又は４５による基板位置情報を用いて所望の露光位置を計測できる。
【００８７】
本具体例に於いては、当該アラインメントを実行する場合の一例として、オフアクシス法を例示したが、スルーザレンズ（Through The Lens）方式やスルーザマスク（Through The Mask (Reticle)）方式を応用することも可能である。
【００８８】
また、複数の計測地点から線形座標を最小２乗法を用いて決定することにより、計測時に生じる測定誤差を平均化する手段をとることもできる。
【００８９】
又、前記した様に、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）にマスクパターン８とアライメントマーク９５、９６の関係について示した。
【００９０】
即ち、本具体例に於いて使用される当該マスクパターン８に於いて、当該マスク部は非露光部８１と露光部８２とから構成される。例えば、エキシマレーザを光源にする場合、紫外光が透過する石英基板上にアルミニウム、クロム、タングステンなどの金属や、誘電体多層膜といった紫外光を吸収、反射する膜を形成し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてパターンを形成する。
【００９１】
マスクパターン８上の所望の選択されるパターン（図５（Ａ）において白色部で示される）９１〜９４に応じて、被処理膜体部２の一例であるシリコン膜が露光され図５（Ｂ）に示されるように非露光シリコン８１’内に露光シリコン８２’が形成される。
【００９２】
この時、必要に応じて当該マスクパターン８上に設けられたアラインメントマーク形成９５、９６が、当該基板４上に設けられたアラインメントマーク５と一致する様にアライメント調整後露光することによって、シリコン薄膜上の予め設計された位置を露光することが可能となる。
【００９３】
また、上記シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタ形成工程において、露光プロセスが位置決めを必要とする第１工程の場合（すなわちアライメントマークが予め形成されていない場合）、シリコン薄膜への露光工程時に、露光形成マーク９５又は９６を同時に露光することによって、アモルファスシリコンａ−Ｓｉと結晶Ｓｉとの光学的色差を利用したアライメントマーク８２’が形成できる。
【００９４】
従って、当該アラインメントマーク８２’を基準に後工程におけるフォトリソグラフィ等を行うことによって、露光改質された所望の領域に、トランジスタや所望の機構、機能を作り込むことができる。
【００９５】
露光工程後シリコン薄膜上にＳｉ酸化膜を形成し、シリコン層の所望の領域がエッチング除去された状態を図５（Ｃ）とそのＡ−Ａ断面図に示す。
【００９６】
シリコン除去部８５は、積層されたシリコン膜とシリコン酸化膜がエッチング除去された領域であり、非露光シリコン８１’と露光シリコン８２’上にシリコン酸化膜８６、８７が積層された形状が示されている。
【００９７】
このように、酸化膜で覆われたシリコン膜からなる島状構造を作り込むことによって、素子間分離された薄膜トランジスタのチャネル／ソース・ドレイン領域や後工程のアライメントに必要なマークを形成することができる。
【００９８】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に本具体例に於ける膜体部改質方法での主要動作のタイミングチャートを示す。
【００９９】
即ち、図６（Ａ）の制御例１では基板ステージを構成する基板移動手段１の動作により、所望の露光位置に基板４に搭載された当該被処理膜体部２の所望の部位を移動させる。
【０１００】
次に焦点合わせやアライメント動作を行い精密に露光位置を調整する。このとき、例えば０．１μｍ〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度にはいるように調整する。
【０１０１】
その動作が完了した時点で、基板４に搭載された当該被処理膜体部２への光照射が実行される。
【０１０２】
これらの一連の動作を終了した時点で、次の露光領域へ基板が移動し、基板上に搭載されている当該被処理膜体部２の必要な箇所を更に照射終了した後、基板４が交換され、第２の処理基板４上に設けられた当該被処理膜体部２に対して、所定の一連の処理を行う。
【０１０３】
又図６（Ｂ）に示す本発明に係る当該膜体部改質方法の制御例２では、基板ステージ１の動作により所望の露光位置に基板を移動させる。
【０１０４】
次に焦点合わせやアライメント動作を行い精密に露光位置を調整する。このとき、例えば０．１μｍ〜１００μｍ程度といった、所望の設定誤差精度にはいるように調整する。
【０１０５】
その動作が完了した時点で、マスクステージである光路移動手段３の動作を始動する。
【０１０６】
当該光路移動手段３の始動時の移動ステップ量のばらつきを避けるために、基板への光照射はマスクステージ動作の開始よりもあとから開始されるチャートである。
【０１０７】
もちろんステージの移動によりアライメント位置から離れた地点に露光されるため、その分のオフセット量は予め考慮する必要があることはいうまでもない。
又、本発明に於いては、当該基板に搭載された当該被処理膜体部２への光照射よりも早く光源の運転を開始し、光源１０の出力強度の安定性が高まった時点で、シャッタ等を開き基板４への光照射を行うことも可能である。
【０１０８】
特にエキシマレーザを光源に用い、発振期間と停止期間とが繰り返されるような使用法をとった場合、初期の数１０パルスが特に不安定なことが知られており、これらの不安定なレーザパルスを照射したくない場合には、マスクステージの動作に合わせてビームを遮断する方式をとることができる。
【０１０９】
これらの一連の動作を終了した時点で、次の露光領域へ基板が移動し、基板４上の当該被処理膜体部２に於ける必要な箇所を照射終了した後、基板が交換され第２の処理基板４上で所定の一連の処理を行う。
【０１１０】
膜厚７５ｎｍのａ−Ｓｉ薄膜に対して１ｍｍ×５０μｍのビームを短軸方向に０．５μｍピッチで走査した。
【０１１１】
一つの光源１０を用いてレーザ照射強度は照射面で４７０ｍＪ／ｃｍ２ としたところ、走査方向に連続する単結晶シリコン薄膜が得られた。
【０１１２】
さらに、第２光源を照射面で１５０ｍＪ／ｃｍ２ となるように、１００ｎｓｅｃ遅延させて照射した条件では１．０μｍの走査ピッチ条件でも走査方向に連続する単結晶シリコン薄膜が得られた。
【０１１３】
上記結晶化シリコン膜中のトラップ準位密度は１０１２ｃｍ−２より低い値を示した。
【０１１４】
図７は、本発明の実施の形態を示す半導体薄膜形成装置の側面図である。
【０１１５】
即ち、図中、プラズマＣＶＤ室７０、レーザ照射室７１、基板搬送室７２から構成され、ゲートバルブ７３、７４を介して基板４の搬送が装置外部の雰囲気に触れることなく真空中、不活性ガス、窒素、水素、酸素等の雰囲気かつ高真空、減圧、加圧状態で可能である。
【０１１６】
レーザ照射室７１においては、４００℃程度まで加熱可能な、基板移動手段１を構成する基板ステージ１上に適宜のチャック機構を用いて基板４が設置される。又、当該基板４の表面には、所望の被処理膜体部２が配置形成されている。
【０１１７】
当該プラズマＣＶＤ室７０では、４００℃程度まで加熱可能な基板ホルダー７５上に被処理膜体部２を有する基板４が設置される。
【０１１８】
この例ではガラス基板４上にシリコン薄膜２が形成された状態でレーザ照射室７１に導入され、表面のシリコン薄膜２がレーザ照射により結晶性シリコン薄膜に改質され、プラズマＣＶＤ室７０に搬送された状態を示している。
【０１１９】
レーザ照射室７１に導入されるレーザ光２５は、エキシマレーザＥＬ１或いはエキシマレーザＥＬ２から供給されるビーム２０が第１のビームラインＬ１及び第２のビームラインＬ２をそれぞれ通過して、ミラー７７及び透過ミラー７８を有するレーザ合成光学装置７６及び、ホモジナイザ７９、光学マスクステージを構成する光路移動手段３に固定された光学マスク８０及び投影光学装置１８２とから構成されるレーザ照射光学装置８３を通過した後、レーザ導入窓８４を介して基板表面の被処理膜体部２の所望の部位に到達する。
【０１２０】
ここでは２台のエキシマレーザを図示したが、光源１０としては１台以上所望の台数を設置することもできる。またエキシマレーザに限らず、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等のパルスレーザや、アルゴンレーザ等のＣＷ光源と高速シャッタを用いてパルス上に供給してもよい。
【０１２１】
一方、プラズマＣＶＤ室７０はＲＦ電極１８５とプラズマ閉じこめ電極１８７により形成されるプラズマ形成領域１８６が基板４が配置される領域とは離れた位置に形成される。
【０１２２】
当該プラズマ形成領域１８６には、例えば、酸素とヘリウムを、原料ガス導入装置１８８を用いてシランガスを供給することにより、基板４上に酸化シリコン膜を形成することができる。
【０１２３】
又、図８には、本発明の一具体例の形態を示す半導体薄膜形成装置２００の平面図を示す。
【０１２４】
図中、ロード／アンロード室８９、プラズマＣＶＤ室９０、基板加熱室１９１、水素プラズマ処理室１９２、レーザ照射室１９３、基板搬送室１９４がそれぞれゲートバルブＧＶ１〜ＧＶ６を介して接続されている。
【０１２５】
第１のビームラインＬ１と第２のビームラインＬ２から、個別に供給されるレーザ光１０、１０'がレーザ合成光学装置１９５、レーザ照射光学装置１９６、レーザ導入窓８４を介して基板４に設けられた当該被処理膜体部２の表面に照射される。
【０１２６】
また、それぞれのプロセス室、搬送室はガス導入装置９７−１〜９７−７、排気装置Ｖｅｎｔ１〜Ｖｅｎｔ７が接続されており、所望のガス種の供給、プロセス圧の設定、排気、真空が調整される。
【０１２７】
図８中、点線で示すように処理基板４−２、４−６が平面上に配置される。
【０１２８】
図９は、本発明に於いて使用されるプラズマＣＶＤ室７０の一例の構成を示す概略図である。
【０１２９】
即ち、１３．５６ＭＨｚあるいはそれ以上の高周波が好ましくは使用される高周波電源１０１から電力が高周波電極１０２に供給される。その結果、ガス供給穴付き電極１０３と高周波電極１０２の間にプラズマが形成され、反応形成されたラジカルがガス供給穴付き電極１０３を通り基板４が配置された領域に導かれる。
【０１３０】
一方、平面型ガス導入装置１０４によりプラズマに曝すことなく別のガスが導入され、気相反応を経て基板４上に薄膜２が形成される。
【０１３１】
又、当該基板４を支持する、基板移動手段に相当する基板ホルダー１は、ヒータ等により室温から５００℃程度までの加熱行うように設計した。
【０１３２】
図示のように、排気装置１０５、ガス導入装置１０６、酸素ライン１０７、ヘリウムライン１０８、水素ライン１０９、シランライン１１０、ヘリウムライン１１１、アルゴンライン１１２等を用いて酸素ラジカルとシランガスを反応させることによって酸化シリコン膜２を形成できる。
【０１３３】
本具体例に於ける成膜条件は、基板温度３００℃、圧力０．１ｔｏｒｒ、ＲＦ電力１００Ｗ、シラン流量１０ｓｃｃｍ、酸素流量４００ｓｃｃｍ、ヘリウム流量４００ｓｃｃｍの条件で膜形成を行ったところ、固定酸化膜電荷密度（５×１０１１ｃｍ−２）と良好な特性を有するシリコン酸化膜の形成を確認している。
【０１３４】
また、シランに対する酸素流量比を大きくすることでより良好な酸化膜の形成が可能である。
【０１３５】
プラズマＣＶＤ室７０の形態としては上述のような平行平板型のＲＦプラズマＣＶＤ装置ばかりでなく、減圧ＣＶＤや常圧ＣＶＤといったプラズマを利用しない方法や、マイクロ波やＥＣＲ(Electron Cycrotron Resonance)効果を用いたプラズマＣＶＤ法を用いることも可能である。
【０１３６】
図９に示すプラズマＣＶＤ装置７０を酸化シリコン膜以外の薄膜形成に用いる場合に必要なガス種として以下のような原料が使用できる。
【０１３７】
例えば、Ｓｉ３ Ｎ４ 窒化シリコン膜の形成にはＮ２ （窒素）（あるいはアンモニア）、キャリアガスとしてＡr （アルゴン）、ＳｉＨ４ （シラン）、キャリアガスとしてアルゴン等を用いることができる。
【０１３８】
又、シリコン薄膜の形成には水素とシラン、水素（キャリアガスとしてアルゴン）とＳｉＦ４ ４フッ化シラン（キャリアガスとしてアルゴン）等の原料ガスを用いることができる。また、成膜プロセスではないが、水素プラズマを利用してシリコン薄膜や酸化シリコン膜の水素プラズマ処理も可能である。
【０１３９】
図１０は、本発明に於いて、ＴＦＴを製造する際に、予めアライメントマークを設け、アライメントマークに応じたレーザ照射を行う場合の具体例について、当該ＴＦＴ製造工程フローをもとに説明する。
【０１４０】
図１０（ａ）に示す様に、先ず、洗浄によって有機物や金属、微粒子等を除去したガラス基板４上に基板カバー膜１２１、シリコン薄膜２を順次形成する。
【０１４１】
基板カバー膜１２１としてＬＰＣＶＤ（減圧化学的気相成長）法でシランと酸素ガスを原料とし、４５０℃で酸化シリコン膜を１μｍ形成する。
【０１４２】
ＬＰＣＶＤ法を用いることにより基板保持領域を除き基板外表面全体をカバーすることも可能である（図示せず）。
【０１４３】
あるいは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と酸素を原料としたプラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶＤ、図８に示すようなプラズマＣＶＤ等を利用することも可能であり、基板材料（アルカリ金属濃度を極力低減したガラス、表面を研磨加工した石英・ガラス等）が含む半導体デバイスに有害な不純物の拡散防止ができる材料が基板カバー膜として有効である。
【０１４４】
シリコン薄膜はＬＰＣＶＤでジシランガスを原料として５００℃で厚さ７５ｎｍ形成する。この場合膜中に含まれる水素原子濃度が１原子％以下となるため、レーザ照射工程での水素放出による膜荒れ等を防ぐことができる。
【０１４５】
あるいは、図７に示すようなプラズマＣＶＤ法や広く普及しているプラズマＣＶＤ法を用いても、基板温度や水素／シラン流量比、水素／４フッ化シラン流量比等を調整することによって水素原子濃度が低いシリコン薄膜２を形成できる。
更に、アライメントマークの形成のために、フォトリソグラフィとエッチングによりパターン化しアライメントマーク１２９を基板４上に形成する。
【０１４６】
次にアライメントマーク１２９を保護するためにマーク保護膜１３０を形成し、シリコン薄膜２を形成する。
【０１４７】
続いて、図１０（ｂ）に示す様に、上記した図１０（ａ）の工程で準備した基板４を、有機物や金属、微粒子、表面酸化膜等を除去するための洗浄工程を経た後、本発明に係る図９で例示する薄膜形成装置に導入する。
【０１４８】
レーザ光ＬＯが照射し、シリコン薄膜２を結晶化シリコン薄膜２’に改質する。レーザ結晶化は９９．９９９９％以上の高純度窒素７００ｔｏｒｒ以上の雰囲気で行われ、レーザ照射が完了後、酸素ガスを導入する。
【０１４９】
レーザ光露光時にはアライメントマーク１２９を基準に所望の領域が露光される。その後は、予め設けられたアライメントマーク１２９や、結晶化シリコン薄膜パターニングによって形成されるアライメントマーク（図示せず）を基準に、次工程のアライメントを行うことができる。
【０１５０】
上記工程を経た基板４は、図１０（ｃ）に示す様に、ガスが排気された後、基板搬送室を介してプラズマＣＶＤ室に搬送される。
【０１５１】
先ず、第１のゲート絶縁膜１２３として、シラン、ヘリウム、酸素を原料ガスとして基板温度３５０度で酸化シリコン膜を１０ｎｍ堆積する。このあと必要に応じて水素プラズマ処理や加熱アニールを行う。ここまでが本発明の薄膜形成装置において処理される。
【０１５２】
次に、図１０（ｄ）に示す様に、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてシリコン薄膜２’と酸化シリコン膜積層膜１２３のアイランドを形成する。このとき、シリコン薄膜２’に比べ酸化シリコン膜１２３のエッチングレートが高いエッチング条件を選択することが好ましい。
【０１５３】
図に示すようにパターン断面が階段状（あるいはテーパ状）に形成することによって、ゲートリークを防ぎ信頼性の高い薄膜トランジスタを提供できる。
【０１５４】
次に、図１０（ｅ）に示す様に、有機物や金属、微粒子等を除去するための洗浄を行った後、上記アイランドを被覆するように第２のゲート絶縁膜１２４を形成する。ここでは、ＬＰＣＶＤ法でシランと酸素ガスを原料とし、４５０℃で酸化シリコン膜を３０ｎｍ形成した。
【０１５５】
あるいはＴＥＯＳと酸素を原料としたプラズマＣＶＤ、ＴＥＯＳとオゾンを原料とした常圧ＣＶＤ、図８に示すようなプラズマＣＶＤ等を利用することも可能である。
【０１５６】
次にゲート電極としてｎ＋ シリコン膜を８０ｎｍ、タングステンシリサイド膜を１１０ｎｍ形成する。
【０１５７】
ｎ＋ シリコン膜はプラズマＣＶＤやＬＰＣＶＤ法で形成された結晶性のリンドープシリコン膜が望ましい。その後、フォトリソグラフィとエッチング工程を経て、パターン化されたゲート電極１２５を形成する。
【０１５８】
次に、図１０（ｆ）及び図１０（ｇ）に示す様に、ゲートをマスクとして不純物を注入して不純物注入領域１２６, １２６’を形成する。
【０１５９】
つまり、ＣＭＯＳ型回路を形成する場合は、フォトリソグラフィを併用して、図１０（ｆ）に示す、ｎ＋ 領域が必要なｎ−チャネルＴＦＴと図１０（ｇ）に示す、ｐ＋ 領域が必要なｐ−チャネルＴＦＴとを作り分ける。
【０１６０】
注入される不純物イオンの質量分離を行わないイオンドーピングや、イオン注入、プラズマドーピング、レーザドーピング等の方法を採ることができる。そのとき用途や不純物導入方法によって図１０（ｆ）及び図１０（ｇ）に示す様に、表面の酸化シリコン膜を残したまま、あるいは除去した後に不純物の導入を行う。
【０１６１】
その後、図１０（ｈ）及び図１０（ｉ）に示す様に、層間分離絶縁膜１２７、１２７’をそれぞれ個別に堆積し、コンタクトホールを開口後、金属を堆積、フォトリソグラフィとエッチングにより金属配線１２８を形成する。
【０１６２】
層間分離絶縁膜１２７、１２７’としては、膜の平坦化が図れるＴＥＯＳ系酸化膜やシリカ系塗布膜、有機塗布膜を用いることができる。
【０１６３】
コンタクトホール開口はフォトリソグラフィとエッチングにより、金属配線は抵抗の低いアルミニウム、銅あるいはそれらをベースとした合金、タングステンやモリブデンといった高融点金属が応用できる。以上のような工程を行うことによって、性能、信頼性の高い薄膜トランジスタを形成することができる。
【０１６４】
上記した各具体例の構成から明らかな様に、本発明に係る当該膜体部改質装置１００に於いては、当該光路移動手段３に於ける当該所望の成形された光ビーム２５と当該基板移動手段１に於ける当該被処理膜体部２の所望の被処理部位３０との位置合わせ操作は、当該基板４上に設けられている当該アラインメントマーク５、１２９を参照して実行されるものである。
【０１６５】
より具体的には、本発明に於ける当該光路移動手段３に於ける当該所望の成形された光ビーム２５と当該基板移動手段１に於ける当該被処理膜体部２の所望の被処理部位３０との位置合わせ操作は、当該基板４上に設けられている当該アラインメントマーク５、１２９と当該光路移動手段３に設けられている当該アラインメントマーク検出手段、例えば、開口部９７とを一致させる様に制御するものである。
【０１６６】
本発明に於ける当該アラインメントマークを利用して当該基板４上の被処理膜体部２と当該光路移動手段３との位置合わせ方法は、公知の方法を利用する事が可能であり、例えば、画像認識手段、二次電子検出手段、レーザー干渉計等を利用する事が可能である。
【０１６７】
係る制御を実行する為に本発明に於ける膜体部改質装置１００に於いては、図１（Ａ）に示す様に、当該基板４上に搭載されている被処理膜体部２に於ける所望の部位を改質する為に所望の形状を有する成形光ビーム２５を当該被処理膜体部２に於ける所望の部位３０に指向せしめる為に、当該マスクパターン８から所望のパターンを選択するパターン選択制御手段５８、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された成形光ビーム２５による光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部２に於ける所望の部位３０を移動させる為に、当該基板４を所望の位置に移動させる第１の照射位置制御手段４０、当該基板４上に形成されたアラインメントマーク５を参照しながら当該光路移動手段３を所望の位置に移動させる第２の照射位置制御手段５０、当該基板４上に形成されたアラインメントマーク５と当該光路移動手段３のマスクパターン８内に形成されているアラインメントマーク検出手段９７とが一致するか否かを判断する検出手段６、当該光源１０を駆動させる光源駆動制御手段６０、及び上記各手段を総合的に制御する制御演算手段６５とから構成される制御手段６６を有している事が望ましい。
【０１６８】
本発明に於ける当該基板４上に形成されている当該アラインメントマーク５又は１２９は、予め当該基板上に形成されたものであっても良く、又、当該マスクパターン８に於けるアラインメントマーク用パターン９７を使用して当該被処理膜体部２の処理操作中に形成されたものであっても良い。
【０１６９】
本発明に於ける当該被処理膜体部は、一例としては、非結晶化シリコンであり、改質後に結晶化シリコンを得る様に処理されるものである。
【０１７０】
又、本発明に於ける別の態様としての膜体部改質方法に於いては、光源１０、当該光源から出射される光ビーム２０を所望の形状に成形すると共に、当該成形された光ビーム２５を所望の方向に指向させる光路移動手段３、及び被処理膜体部２を含む基板４を搭載し、当該被処理膜体部２の所望の部位を当該成形された光ビーム２５に対応せしめる様に移動可能に構成された基板移動手段１とから構成された膜体部改質装置１００であって、当該光路移動手段３の動作精度を当該基板移動手段１の動作精度よりも高くなる様に設定して当該被処理膜体部を改質処理する様に構成されている事が望ましい。
【０１７１】
係る本発明の膜体部改質方法に於いては、当該光路移動手段３の移動範囲は、当該基板移動手段１の移動範囲よりも狭くなる様に設定する事も好ましい。
【０１７２】
更に、当該光路移動手段３の移動速度は、当該基板移動手段１の移動速度よりも遅くなる様に設定する事も望ましい。
【０１７３】
当該光路移動手段３及び当該基板移動手段１は、互いに同一方向若しくは互いに反対方向に移動せしめられる様に構成されており、又、当該光路移動手段３及び当該基板移動手段１は、互いに同時に移動させるか、個別的に移動せしめる制御せしめられる様に構成されても良い。
【０１７４】
当該光路移動手段３は、当該光源１０から出射される光ビーム２０の断面積よりも小さな断面積を有する一つ若しくは複数種の成形光ビーム２５を形成する為の一つ若しくは複数個のマスクパターンを有している事が望ましく、又、当該マスクパターン８には、アラインメントマーク形成用のマスクパターン９７或いはアラインメントマーク検出用の開口部が含まれている事も望ましい。
【０１７５】
本発明に於いては、当該光路移動手段３に於ける当該所望の成形された光ビーム２５と当該基板移動手段１に於ける当該被処理膜体部２の所望の被処理部位５との位置合わせ操作は、当該基板４上に設けられている当該アラインメントマーク５と当該光路移動手段３に設けられている当該アラインメントマーク又はアラインメントマーク検出手段９７とを一致させる様に制御するものである。
【０１７６】
本発明に於ける当該膜体部改質方法は、上記した様に、当該膜体部改質装置は、制御手段を含み、当該制御手段は、当該基板上に搭載されている被処理膜体部に於ける所望の部位を改質する為に所望の形状を有する成形光ビームを当該被処理膜体部に於ける所望の部位に指向せしめる為に、当該マスクパターンから所望のパターンを選択するパターン選択する工程、当該選択されたマスクパターンを使用して成形された成形光ビームによる光路の移動範囲領域内に、当該被処理膜体部に於ける所望の部位を移動させる為に、当該基板を所望の位置に移動させる工程、当該基板上に形成されたアラインメントマークを参照しながら当該光路移動手段を所望の位置に移動させる工程及び当該光源を駆動させる工程とから構成されている事が好ましい。
【０１７７】
【発明の効果】
本発明に係る当該膜体部改質装置及び膜体部改質方法は、上記した様な技術構成を採用しているので、例えば、半導体装置に於ける配線部等の所望の大きさ、面積を有する部分に於ける化学物質からなる被処理膜体部を所望の特性を有する様に効率的に且つ容易に改質する事が可能である。
【０１７８】
特に、本発明に於ける膜体部改質装置に於いては、液晶ディスプレイのような大面積デバイスの製造に利用する場合においても、動作精度の高いステージと高速動作が要求されるステージの両立を実現することにより、スループットの高い半導体薄膜製造装置を提供することができる。
【０１７９】
シリコン膜が堆積された基板上に形成されたマークに対しアライメント機能を利用したビームの位置合わせをおこなうことにより、所望の領域へμｍオーダ以上の位置精度を持たせて露光することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体例の構成を説明するブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体例に於ける動作の例を説明する平面図である。
【図３】図３は、本発明に係る膜体部改質装置の一具体例の構成の概要を説明する斜視図である。
【図４】図４は、本発明にかかる膜体部改質装置に於けるアラインメント機構の一具体例を説明するブロック図である。
【図５】図５は、本発明の膜体部改質装置に於いて使用されるマスクパターンとその使用方法の一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明に於ける膜体部改質方法に於ける制御の一具体例を説明するタイミングチャートである。
【図７】図７は、本発明の膜体部改質装置と関連して使用される半導体薄膜形成装置、搬送室、プラズマＣＶＤ室の一具体例の構成を示す側部断面図である。
【図８】図８は、本発明の膜体部改質装置と関連して使用される半導体薄膜形成装置、搬送室、プラズマＣＶＤ室等の配置状態を説明する平面図である。
【図９】図９は、本発明の膜体部改質装置と関連して使用されるプラズマＣＶＤ室の一例の構成を示す側面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る膜体部改質方法をＴＦＴ製造プロセスに応用した場合の製造工程の手順を示す図である。
【図１１】図１１は、従来に於けるエキシマレーザアニール装置の一例を説明する平面図である。
【図１２】図１２は、従来のエキシマレーザアニール装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１...光路移動手段
２...被処理膜体部
２'...改質薄膜
４...基板
５、１２９...アラインメントマーク
６...アラインメントマーク検出手段
８...マスクパターン
１００...膜体部改質装置
１０...光源
２０...光ビーム
２１...光路移動手段の動作範囲
２５、２５'...成形された光ビーム
２６...光路
３０...被処理膜体部の所望の部位、パターン転写領域
３１...レーザ照射範囲
３４、３５、３６、３７...ミラー
３８...光学レンズ
３９...光学マスク
４０...縮小投影露光装置
４１...ホモジナイザ
４２...レーザ導入窓
４３...真空チャンバ
４４、４５...レーザ干渉計
４６...測長用窓４７...測長用ミラー
４８...オフアクシス顕微鏡
４９...顕微鏡用光源
５０...顕微鏡用素子
７０、９０...プラズマＣＶＤ室
７１...レーザ照射室
７２...基板搬送室
７３、７４...ゲートバルブ
７５...基板ホルダー
７６...レーザ合成光学装置
７７...ミラー
７８...透過ミラー
７９...ホモジナイザ
８０...光学マスク
８１...非露光部
８１'...非露光シリコン
８２...露光部
８２'...露光シリコン
８３'...アライメントマーク
８４...レーザ導入窓
８５...シリコン除去部
８６、８７...シリコン酸化膜
８９...ロード／アンロード室
９１...スリット状の開口部
９２...斜めの短いスリット開口部
９３...鉤状の開口部
９４...環状開口部
９５、９６...アラインメントマーク形成用のスリット開口部
９７...アラインメントマーク検出用開口部
１０１...高周波電源
１０２...高周波電極
１０３...ガス供給穴付き電極
１０４...平面型ガス導入装置
１０５...排気装置
１０６...ガス導入装置
１０７...酸素ライン
１０８...ヘリウムライン
１０９...水素ライン
１１０...シランライン
１１１...ヘリウムライン
１１２...アルゴンライン
１２１...基板カバー膜
１２３...酸化シリコン膜積層膜
１２４...ゲート絶縁膜
１２５...ゲート電極
１２６, １２６'...不純物注入領域
１２７...層間分離絶縁膜
１２８...金属配線
１３０...マーク保護膜
１８２...投影光学装置
８３...レーザ照射光学装置
１８５...ＲＦ電極
１８７...プラズマ閉じこめ電極
１８６...プラズマ形成領域
１８８...原料ガス導入装置
１９１...基板加熱室
１９２...水素プラズマ処理室
１９３...レーザ照射室
１９４...基板搬送室
１９５...レーザ合成光学装置
１９６...レーザ照射光学装置
９７−１〜９７−７...ガス導入装置
Ｖｅｎｔ１〜Ｖｅｎｔ７...排気装置
２００...半導体薄膜形成装置
１１０１...シリコン薄膜
１１０２...線状ビーム照射範囲
１１０３...結晶化領域
１１０４...レーザ導入窓
【図１】
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【図２】
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【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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