專利名稱：激光處理裝置、激光處理方法及半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光束的照射方法及進(jìn)行這種照射用的激光處理裝置。另外，本發(fā)明還涉及使用上述激光束照射的半導(dǎo)體器件的制作方法。
背景技術(shù)：
長期以來，通過照射激光束來執(zhí)行各種加工的激光處理裝置以及激光束的照射方法是眾所周知的。
使用激光束是因?yàn)榕c使用輻射加熱或傳導(dǎo)加熱的熱處理相比可以選擇性地僅對被照射激光束并吸收其能量的區(qū)域加熱。例如，執(zhí)行使用受激準(zhǔn)分子激光振蕩裝置振蕩波長400nm或更小的紫外光的激光處理以選擇性地局部加熱半導(dǎo)體膜，這樣可以在幾乎不給玻璃襯底帶來熱損傷的情況下，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體膜的晶化或激活處理。
作為激光處理裝置以及激光束的照射方法的例子，將參考圖2說明通過使用線狀激光束對形成在大型玻璃襯底上的半導(dǎo)體膜執(zhí)行激光退火的方法。首先，使其射束點(diǎn)1004的長邊方向的長度L為幾百μm的線狀激光束1003沿線狀激光束的寬度方向(圖2A的箭頭方向)在形成在襯底1001上的半導(dǎo)體膜1002上掃描。于是，半導(dǎo)體膜1002中的幾百μm區(qū)域被激光退火(圖2A)。接著，使線狀激光束1003的位置平行移動等于該線狀激光束1003長邊方向的長度L(圖2B)，再使線狀激光束1003沿寬度方向在半導(dǎo)體膜1002上掃描(圖2C)。通過幾百或幾千次重復(fù)上述操作，能夠?qū)π纬稍诖笮鸵r底1001上的半導(dǎo)體膜1002的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行激光退火。
注意，雖然在圖2中說明了使用線狀激光束的例子，但是在將被轉(zhuǎn)換為高次諧波的連續(xù)振蕩激光束整形成線形時(shí)，為了獲取足夠能對半導(dǎo)體膜執(zhí)行激光退火的能量密度，有必要縮短線狀激光束的線條方向的長度，例如為幾百μm。從而，當(dāng)對形成在大型玻璃襯底(例如，單邊為1m左右的玻璃襯底)上的半導(dǎo)體膜的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行激光退火時(shí)，有必要在能夠左右上下移動的XY工件臺等的移動臺上設(shè)置襯底，然后使該安裝有襯底的移動臺來回移動幾百或幾千次以進(jìn)行掃描。
另外，在本說明書中，線狀激光束的長度長的軸方向稱為線狀激光束的長軸方向或長邊方向，而且，長度短的軸方向稱為線狀激光束的短軸方向或?qū)挾确较颉?br> 順便提及，作為在執(zhí)行激光退火時(shí)所發(fā)生的災(zāi)害可舉出傷害或火災(zāi)等。特別是，當(dāng)激光束照射到可燃性物質(zhì)時(shí)，有因吸收激光束而發(fā)熱引起發(fā)火的擔(dān)憂，所以事前防火處理是非常重要的(參照專利文件1至4)。
專利文件1公開Hei 9-174264號公報(bào)專利文件2公開Hei 10-263866號公報(bào)專利文件3公開2001-18079號公報(bào)專利文件4公開2003-126977號公報(bào)本發(fā)明的目的是，為了當(dāng)在激光退火處理中發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)也不導(dǎo)致災(zāi)害，對預(yù)定區(qū)域之外不照射激光，以實(shí)現(xiàn)安全地執(zhí)行激光退火。
作為在進(jìn)行激光退火時(shí)引起火災(zāi)等災(zāi)害的原因，可舉出用于移動襯底的工件臺(例如，XY工件臺)的異常停止、因地震等引起的裝置振動、異常氣體或煙的發(fā)生、或因高溫度而引起的光學(xué)系統(tǒng)比如反射鏡的變動。
當(dāng)激光退火處理時(shí)，在不預(yù)定的位置上工件臺發(fā)生異常停止的情況下，由于從照射位置的正下方或不定位置發(fā)出來的反射光等，有引起周邊物質(zhì)起火的擔(dān)憂，這是非常危險(xiǎn)的。作為工件臺停止在不預(yù)定位置上的原因，可舉出系統(tǒng)控制用計(jì)算機(jī)(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC))的凍結(jié)(freeze，異常停止)、PLC和PC之間的通訊異常、或由于來自外部的噪音等所產(chǎn)生的電子器件的異常工作等。
并且，在由于因地震等導(dǎo)致的裝置振動，光學(xué)元件在比如反射鏡被顛倒，反射角或入射角被改變的情況下，對與常規(guī)的激光束所照射的部分不同的部分上照射激光，因此有該部分起火的擔(dān)憂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供即使在發(fā)生異常停止或異常工作的情形中，也可以防止發(fā)生火災(zāi)等災(zāi)害的激光處理裝置或激光處理方法。
本發(fā)明是一種通過綜合多個(gè)系統(tǒng)而成的系統(tǒng)以及裝置，該被綜合的系統(tǒng)包括由某種理由在進(jìn)行激光退火中的工件臺異常停止時(shí)，通過使用PC停止激光輸出的系統(tǒng)；當(dāng)與此同樣工件臺異常停止且進(jìn)行激光退火中的PC凍結(jié)(異常停止)時(shí)，不通過該P(yáng)C而使用另外系統(tǒng)停止激光輸出的系統(tǒng)；以及，在因地震等引起裝置振動時(shí)，停止激光輸出的系統(tǒng)。
本發(fā)明的激光處理裝置，包括激光振蕩器；提供在所述激光振蕩器中的第一聯(lián)鎖器；按一定工作周期移動的移動臺；計(jì)時(shí)器；提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器；以及能夠檢測所述移動臺的移動狀態(tài)的傳感器，其中，所述計(jì)時(shí)器在當(dāng)所述傳感器檢測出所述移動臺的通過時(shí)開始測量時(shí)間，并且，在所述工作周期之后所述移動臺還不通過所述傳感器的情況下，提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此所述激光振蕩器的所述第一聯(lián)鎖器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，從而激光束不照射到在所述移動臺上的襯底上。
本發(fā)明的激光處理方法，包括以下步驟使用激光處理裝置，其包括激光振蕩器；提供在所述激光振蕩器中的第一聯(lián)鎖器；按一定工作周期移動的移動臺；計(jì)時(shí)器；提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器；以及能夠檢測所述移動臺的移動狀態(tài)的傳感器，在所述移動臺上設(shè)置襯底；通過使用所述激光束對形成在所述襯底上的半導(dǎo)體膜執(zhí)行退火；所述計(jì)時(shí)器在當(dāng)所述傳感器檢測出所述移動臺的通過時(shí)開始測量時(shí)間；以及在所述工作周期之后所述移動臺還不通過所述傳感器的情況下，提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此所述激光振蕩器的所述第一聯(lián)鎖器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，從而所述激光束不照射到在所述移動臺上的襯底上。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在所述襯底上形成基底膜；在所述基底膜上形成所述半導(dǎo)體膜；通過將使用所述激光處理裝置形成的所述線狀激光束照射在所述半導(dǎo)體膜上，晶化所述半導(dǎo)體膜而形成晶體半導(dǎo)體膜；對所述晶體半導(dǎo)體膜構(gòu)圖，形成島狀半導(dǎo)體膜；在所述島狀半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜和柵電極；向所述島狀半導(dǎo)體膜中摻入賦予一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)，以形成源區(qū)、漏區(qū)以及溝道形成區(qū)。
在本發(fā)明中，所述激光處理裝置中設(shè)有可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller(PLC))。
該可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller(以下稱為PLC))被用于控制XY工件臺的位置。PLC具有給用于產(chǎn)生為了移動XY工件臺所需的電信號的驅(qū)動器傳輸命令以便使其輸出電信號的功能。工件臺的工作命令從計(jì)算機(jī)比如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer，下文中稱作PC)通過通訊被傳輸?shù)絇LC。
另外，關(guān)于控制激光振蕩器的輸出功率的方法，在激光振蕩器本身中大都具有與PC通訊的功能，所以可以適用PC。因此，本發(fā)明可以采用聯(lián)動激光振蕩器和PC以執(zhí)行結(jié)晶化的方法。
本發(fā)明的所述線狀激光束是連續(xù)振蕩的激光束。
本發(fā)明的所述線狀激光束是頻率為10MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
本發(fā)明的所述線狀激光束是頻率為80MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
本發(fā)明的所述連續(xù)振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、Y2O3激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器和氦鎘激光器中的某一種。
本發(fā)明的所述脈沖振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的某一種。
本發(fā)明的所述襯底是玻璃襯底、石英襯底、不銹鋼襯底和由合成樹脂構(gòu)成的襯底的某一種。
而且，在本說明書中，半導(dǎo)體器件意味著能夠利用半導(dǎo)體特性起作用的所有器件，例如電光器件、電氣器件、半導(dǎo)體電路和電子器件都包括在半導(dǎo)體器件中。
另外，本發(fā)明可以適用于在激光加工技術(shù)領(lǐng)域中的任何激光處理裝置以及激光照射方法。
通過使用本發(fā)明，在激光處理裝置的工件臺發(fā)生異常停止時(shí)，或在因地震等引起裝置振動時(shí)，可以自動停止激光輸出，從而可以防止火災(zāi)等災(zāi)害。另外，在用于控制工件臺的工作和激光輸出的PC凍結(jié)(異常停止)時(shí)，也可以獲得和上述情況相同的效果。


圖1是表示本發(fā)明的激光處理裝置的圖；圖2A至2C是表示常規(guī)的激光處理裝置的圖；圖3是表示本發(fā)明的激光處理裝置的圖；圖4A至4D是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟的圖；圖5A至5C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟的圖；圖6A至6C是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造步驟的圖；圖7A和7B是表示本發(fā)明的激光處理裝置的圖；圖8是表示本發(fā)明的激光處理裝置的圖；圖9是表示本發(fā)明的激光處理裝置的工作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1將參考圖1和圖3說明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可在多種方式中實(shí)施，在不脫離本發(fā)明的主旨及其范圍的前提下，可對其方式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變更，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員就很容易理解這一點(diǎn)。從而，不應(yīng)限定于本實(shí)施方式的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明進(jìn)行解釋。
將說明圖1所示的激光處理裝置。注意，在圖中實(shí)線表示包含在裝置內(nèi)部的各個(gè)器件之間的電源布線，虛線表示連接布線。此外，箭形符號表示PC命令系統(tǒng)。
首先，在圖1中，參考數(shù)字101是激光振蕩器，102是開關(guān)盒，103是個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，104是計(jì)時(shí)器，105是地震傳感器，106是警報(bào)燈，107是XY工件臺，108是可編程邏輯控制器(Programmable LogicController(PLC))，109是傳感器，110是手動緊急停止按鈕，111是聯(lián)鎖器，112是移動臺。
為了停止激光振蕩器101的振蕩，使用包括在振蕩器中或設(shè)置在振蕩器的電源部分的聯(lián)鎖器111。聯(lián)鎖器111在通常通電狀態(tài)的兩個(gè)接點(diǎn)之間打開時(shí)工作，以便通過切斷振蕩器的電源或者關(guān)閉提供在振蕩器中的機(jī)械快門而停止激光輸出。開關(guān)盒102具有與PC103通訊的功能，并且根據(jù)來自PC103的命令可以控制開關(guān)的on/off。計(jì)時(shí)器104具有開關(guān)通電功能，在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間后關(guān)閉通電，而且優(yōu)選使用能夠檢測設(shè)在XY工件臺107上的移動臺112的移動狀態(tài)的傳感器109以開始測量時(shí)間。地震傳感器105具有與計(jì)時(shí)器104相同的開關(guān)通電功能，當(dāng)檢測出振動時(shí)關(guān)閉通電。警報(bào)燈106有向周圍的人通知激光振蕩的作用。
首先，對激光退火的開始程序進(jìn)行說明。
當(dāng)PC103向工件臺107輸出掃描開始命令時(shí)，工件臺107移動到第一條的掃描開始位置。在工件臺107移動到掃描開始位置時(shí)，用來向周圍通知激光振蕩的警報(bào)燈106的發(fā)光命令從PC103被傳輸?shù)介_關(guān)盒102，以使警報(bào)燈106發(fā)光。最后，激光輸出命令從PC103被傳輸?shù)郊す庹袷幤?01，以執(zhí)行輸出激光。在激光輸出后，工作臺107開始掃描。
在此，將參考圖3說明對形成在襯底上的半導(dǎo)體膜用線狀激光束進(jìn)行退火的方法。首先，如下文所示那樣，將從激光振蕩器201發(fā)出來的激光束加工成線狀激光束。亦即，從激光振蕩器201(圖1的101)發(fā)出的激光束在被反射鏡202反射之后，被照射到與襯底211平行設(shè)置的平凸透鏡203。在此，通過給激光束賦予對平凸透鏡203的入射角(0°以外的角度)，由于透鏡的像散現(xiàn)象，只有在照射表面上的射束點(diǎn)205的激光束的入射方向被拉長，因此成為線狀激光束。
此時(shí)，通過將線狀激光束做窄，可以使線狀激光束的射束點(diǎn)變長。通過沿該線狀激光束的短軸方向掃描射束點(diǎn)，可以擴(kuò)大同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶化的區(qū)域?qū)挾?，因而有?yōu)良生產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)。
注意，在此所使用的光學(xué)系統(tǒng)不局限于上述系統(tǒng)，只要是能夠?qū)⒓す馐纬蔀榫€狀的光學(xué)系統(tǒng)就可以應(yīng)用。作為本實(shí)施方式以外的光學(xué)系統(tǒng)，可以使用由多個(gè)平凸柱面透鏡比如兩片平凸柱面透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)或繞射光學(xué)元件等。
繞射光學(xué)元件是利用光繞射獲取光譜的元件，并且在該表面上形成有多個(gè)槽溝，所以具有聚光透鏡功能。
接下來，對掃描線狀激光束以對半導(dǎo)體膜進(jìn)行激光退火的方法進(jìn)行說明。注意，襯底211和線狀激光束以及其射束點(diǎn)205的移動方法幾乎與圖2所示的方法相同，所以可以參考圖2。
形成有半導(dǎo)體膜212的襯底211被設(shè)置在移動臺206(圖1的112)上，而且該移動臺206被設(shè)置在能夠以0-400mm/sec移動的Y軸工件臺207及X軸工件臺208(圖1的XY工件臺107)之上。Y軸工件臺207沿線狀激光的射束點(diǎn)205的短軸方向移動，X軸工件臺208沿線狀激光的射束點(diǎn)205的長軸方向移動。在Y軸工作臺207沿實(shí)線箭頭所示的方向(去路)移動后，X軸工件臺208移動相當(dāng)于射束點(diǎn)的長軸方向長度(圖2的L)。接著，Y軸工件臺207沿虛線箭頭所示的方向(歸路)移動，然后X軸工件臺208再次移動相當(dāng)于射束點(diǎn)的長軸方向長度。通過重復(fù)上述操作，可以對襯底的整個(gè)區(qū)域中進(jìn)行激光退火。
在此，對當(dāng)PC103正常工作時(shí)，因來自外部噪音等無法預(yù)料的問題引起工件臺107異常停止的情況進(jìn)行說明。
在工件臺107異常停止時(shí)，因?yàn)楣ぜ_107不能移動到預(yù)定位置，所以PLC108不能控制工件臺107的位置。此時(shí)，在PC103正常工作的情形中，顯示異常的信號通過通訊從PLC108被傳輸?shù)絇C103，然后停止輸出命令從PC103被傳輸?shù)郊す庹袷幤?01，使得激光輸出被停止。
接下來，考慮在處理期間中工件臺107異常停止的同時(shí)，PC103凍結(jié)(異常停止)的情況，或者在工件臺107異常停止，并且PC103不能接受從PLC108的顯示異常的信號，因此PC103不傳輸停止激光輸出命令的情況。
首先，在進(jìn)行正常激光退火的情形中，工件臺107以預(yù)定速度適當(dāng)?shù)刂貜?fù)往復(fù)掃描。從而，安裝在工件臺107上的移動臺112的往復(fù)移動連續(xù)按一定周期t進(jìn)行。本實(shí)施方式中，t為2-10秒，優(yōu)選為6秒。
在激光輸出后且移動臺112的掃描開始之前，打開計(jì)時(shí)器104電源的命令從PC103被傳送到開關(guān)盒。借助于固定在移動臺112之外的傳感器109檢測出移動臺112的通過，計(jì)時(shí)器104開始測量時(shí)間。
圖8表示在工件臺107(圖2的Y軸工件臺207及X軸工件臺208)上提供傳感器109的例子。注意，圖8和圖1以及圖2中相同的部件用相同的符號表示。
在圖8中，傳感器222(圖1的109)提供在Y軸工件臺207上，而且遮蔽板221提供在移動臺206(圖1的112)上。
本實(shí)施方式使用光微傳感器作為傳感器222。在遮蔽板221經(jīng)過光微傳感器222時(shí)，光被遮蔽板221遮斷，從而光微傳感器222檢測出移動臺206的工作。由此，信號從光微傳感器222被傳輸?shù)接?jì)時(shí)器104，然后計(jì)時(shí)器104開始測量時(shí)間。
如果PC103和PLC108正常工作，在工件臺107異常停止時(shí)也可以從PC103將停止輸出命令傳輸?shù)郊す庹袷幤?01。另外，即使如上所述PLC108不能控制工件臺107的位置，只要PC正常工作，就可以從PC103將停止輸出命令傳輸?shù)郊す庹袷幤?01。
在此，考慮在激光退火處理中工件臺107異常停止，并失去移動臺112的工作周期性，例如在激光退火中工件臺107異常停止的同時(shí)，PC103凍結(jié)(異常停止)的情況。
工件臺107發(fā)生異常停止并且PC103凍結(jié)的情形中，不能將停止輸出命令傳輸?shù)郊す庹袷幤?01。因此，不能停止輸出激光。
然而，由于計(jì)時(shí)器104通過與經(jīng)由PC103和PLC108的通訊系統(tǒng)并不相同的系統(tǒng)而工作，所以在PC103發(fā)生凍結(jié)的情況下也可以停止輸出激光。
盡管在移動臺112異常停止并且在工作周期t之后移動臺112還不通過傳感器109(沒有輸入信號)的情況下，在被設(shè)定為周期t的計(jì)時(shí)器104中所設(shè)置的聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此，能夠使激光振蕩器101的聯(lián)鎖器工作，以停止輸出激光。
進(jìn)一步，在因地震等的影響引起裝置振動時(shí)，通過地震傳感器105感知振動，可以停止輸出激光。亦即，與所述計(jì)時(shí)器104一樣，從PC103將打開地震傳感器105電源的命令傳輸?shù)介_關(guān)盒102。在此，地震傳感器105感知振動時(shí)，可以通過阻斷接點(diǎn)之間的電流而使激光振蕩器101的聯(lián)鎖器工作以停止輸出激光。以這種方式，能夠更安全地執(zhí)行激光退火。
另外，優(yōu)選提供在操作者認(rèn)識到異常狀態(tài)的情況下可以以手動停止輸出的手動緊急停止按鈕110。所用的手動緊急停止按鈕110優(yōu)選使用B接點(diǎn)開關(guān)，其在通常工作中是導(dǎo)電狀態(tài)，而當(dāng)使開關(guān)工作時(shí)其接點(diǎn)被打開來變?yōu)樽钄酄顟B(tài)。
如上所述，只要計(jì)時(shí)器104、手動緊急停止按鈕110和地震傳感器105中的至少一個(gè)正常工作，就可以在發(fā)生異常時(shí)停止輸出激光。尤其是，由于提供通過與經(jīng)由PC103和PLC108的通訊系統(tǒng)并不相同的系統(tǒng)而工作的計(jì)時(shí)器104，因此，能夠更加確實(shí)地停止輸出激光。從而，即使在發(fā)生異常的情況下，也可以安全地停止輸出激光以防止火災(zāi)等的災(zāi)害。
圖9表示上述激光處理裝置的工作方法的流程圖。注意，在圖9中按從上向下表示時(shí)間的經(jīng)過。首先，當(dāng)掃描開始的命令從PC103被傳送到工件臺107時(shí)(步驟100(S100))，工件臺107移動到第一次掃描開始位置上(步驟101(S101))。于是，打開計(jì)時(shí)器104、地震傳感器105和警報(bào)燈106的電源的命令被傳輸?shù)介_關(guān)盒102(步驟201(S201))，以使每個(gè)器件開通(分別是步驟231(S231)、步驟221(S221)、步驟211(S211))。當(dāng)警報(bào)燈106導(dǎo)通時(shí)警報(bào)燈106亮起來(步驟212(S212))。
而且，在工件臺107移動到第一次掃描開始位置(步驟101(S101))之后，輸出激光命令從PC103被傳輸?shù)郊す庹袷幤?01(步驟102(S102))以開始激光退火(步驟103(S103))。計(jì)時(shí)器104監(jiān)測工件臺107的周期(步驟232(S232))，并地震傳感器105監(jiān)測地震等引起的裝置振動(步驟222(S222))。
在此，考慮工件臺107異常停止的情況(步驟402(S402))。PC的凍結(jié)(異常停止)和地震等可作為工件臺107的異常停止的原因，但由于地震發(fā)生(步驟401(S401))而引起的振動導(dǎo)致工件臺107的異常停止時(shí)，地震傳感器105開始工作(步驟223(S223))，提供在地震傳感器105上的聯(lián)鎖器的接點(diǎn)被打開(步驟224(S224))，從而停止輸出激光(步驟501(S501))。
而且，當(dāng)由于地震之外的原因引起工件臺107異常停止的情況下(步驟402(S402))，如果PC103正常工作時(shí)(步驟403(S403))，停止輸出命令從PC103被傳輸?shù)郊す庹袷幤?01(步驟421(S421))，以停止輸出激光(S501)。
另外，當(dāng)?shù)卣鹗窃虻那闆r下，并如果PC103正常工作時(shí)，也可以從PC103將停止輸出命令傳輸?shù)郊す庹袷幤?01，以停止輸出激光。
接下來，考慮由于地震之外的原因引起工件臺107異常停止(S402)，并PC103非正常工作的情況(S403)。當(dāng)工件臺107異常停止時(shí)，被設(shè)定為周期t的計(jì)時(shí)器104的定時(shí)結(jié)構(gòu)工作(步驟411(S411))，計(jì)時(shí)器104的聯(lián)鎖器接點(diǎn)被打開(步驟412(S412))，以停止輸出激光(S501)。
此外，當(dāng)?shù)卣鹗窃虻那闆r下，并且在工件臺107異常停止，PC103非正常工作時(shí)，也可以通過使計(jì)時(shí)器104的定時(shí)結(jié)構(gòu)工作而打開計(jì)時(shí)器104的聯(lián)鎖器的接點(diǎn)，以停止輸出激光。
而且，當(dāng)激光處理裝置發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，操作者通過按手動緊急停止按鈕110(步驟301(S301))，打開聯(lián)鎖器的接點(diǎn)(步驟302(S302))，可以停止輸出激光(步驟501(S501))。
如上所述，在工件臺107運(yùn)轉(zhuǎn)中，利用計(jì)時(shí)器104、地震傳感器105、警報(bào)燈106的多個(gè)器件來監(jiān)測工件臺107，如果有必要，操作者通過手動緊急停止按鈕110可以停止輸出激光，從而可以更加安全地使用激光處理裝置。
應(yīng)該注意，本發(fā)明不局限于在本實(shí)施方式中所描述的形式，還可以適用于在激光加工技術(shù)領(lǐng)域中的任何激光處理裝置以及激光照射方法。
實(shí)施例1用圖4A至4D、圖5A至5C和圖6A和6B說明通過使用本發(fā)明的激光處理裝置而制造半導(dǎo)體器件的方法。
首先，如圖4A所示，在襯底500上形成基底膜501。作為襯底500，例如可使用硼硅酸鋇玻璃及硼硅酸鋁玻璃等的玻璃襯底、石英襯底、不銹鋼襯底等。另外，也可使用以PET、PES、PEN為代表的塑料及由丙烯等具有柔性的合成樹脂構(gòu)成的襯底。
為了防止由于襯底500中所含的Na等堿金屬及堿土類金屬向半導(dǎo)體膜中擴(kuò)散，導(dǎo)致對半導(dǎo)體元件的特性產(chǎn)生惡劣影響，設(shè)置了基底膜501。因而，該基底膜501使用可抑制堿金屬及堿土類金屬向半導(dǎo)體膜中擴(kuò)散的氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、含氮的氧化硅(SiON)等絕緣膜形成。在本實(shí)施例中，應(yīng)用等離子體CVD法形成其膜厚為10nm到400nm(最好為50nm到300nm)的含氮的氧化硅膜。
再有，基底膜501即可以是單層，又可以是將多個(gè)絕緣膜層疊而成的疊層。另外，如玻璃襯底、不銹鋼襯底或塑料襯底那樣，在使用多少包含堿金屬及堿土類金屬的襯底的情況下，從防止雜質(zhì)擴(kuò)散的觀點(diǎn)看，設(shè)置基底膜是有效的，但在石英襯底等中雜質(zhì)擴(kuò)散不成其為問題的情況下，也不一定必須設(shè)置基底膜。
接著，在基底膜501上形成半導(dǎo)體膜502。半導(dǎo)體膜502的膜厚為25nm到100nm(最好為30nm到60nm)。再有，半導(dǎo)體膜502即可以是非晶半導(dǎo)體，又可以是多晶半導(dǎo)體。另外，半導(dǎo)體不僅可用硅，也可用硅鍺。在使用硅鍺的情況下，鍺的濃度最好為0.01到4.5原子％的程度。
接著，如圖4B所示，使用本發(fā)明的激光處理裝置，以激光束503照射半導(dǎo)體膜502，進(jìn)行結(jié)晶。
注意，在本實(shí)施例中所使用的激光處理裝置以及利用照射激光的激光結(jié)晶方法與在實(shí)施方式中所描述的相同。
也就是說，在使用圖1的激光處理裝置并以周期t進(jìn)行工作的移動臺112發(fā)生異常停止的情況下，由于計(jì)時(shí)器104的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此可以通過起動激光振蕩器101的聯(lián)鎖器以安全地停止輸出激光。
此外，通過使用地震傳感器105檢測出振動而使激光振蕩器的聯(lián)鎖器起動，可以停止輸出激光。而且，借助于手動緊急停止按鈕110也可以以手動方式停止輸出激光。
在進(jìn)行激光結(jié)晶的情況下，在激光結(jié)晶前，為了提高半導(dǎo)體膜502對激光的耐受性，可對該半導(dǎo)體膜502施加500℃、1小時(shí)的加熱處理。
激光結(jié)晶可使用連續(xù)振蕩的激光器或振蕩頻率在10MHz或更高，最好在80MHz或更高的脈沖振蕩激光器。
具體地說，作為連續(xù)振蕩的激光器，可舉出Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、Y2O3激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器和氦鎘激光器等。
另外，如果可使激光器在振蕩頻率為10MHz或更高，最好為80MHz或更高進(jìn)行脈沖振蕩，則可使用Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器之類的脈沖振蕩激光器。
這種脈沖振蕩激光器通過被提高振蕩頻率最終具有與連續(xù)振蕩激光器相同的功能。
例如，在使用可連續(xù)振蕩的固體激光器的情況下，通過照射2次諧波到4次諧波的激光束，可得到大粒徑的晶體。典型情況是，最好應(yīng)用YAG激光器(基波為1064nm)的2次諧波(532nm)及3次諧波(355nm)。例如，利用非線性光學(xué)元件將從連續(xù)振蕩的YAG激光器射出了的激光束變換成高次諧波，照射到半導(dǎo)體膜502上。功率密度可為0.01到100MW/cm2左右(最好為0.1到10MW/cm2)。
通過將激光束503照射到上述半導(dǎo)體膜502上，形成結(jié)晶性較高的結(jié)晶性半導(dǎo)體膜504。
另外，在用激光束進(jìn)行結(jié)晶前，也可設(shè)置使用了催化劑元素的結(jié)晶工序。作為催化劑元素，使用了鎳(Ni)，但除此以外，也可使用鍺(Ge)、鐵(Fe)、鈀(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鈷(Co)、鉑(Pt)、銅(Cu)、金(Au)之類的元素。
完成利用催化劑元素的結(jié)晶步驟后，如果實(shí)施利用激光的晶化程序，當(dāng)利用催化劑元素晶化時(shí)形成的結(jié)晶在離襯底近的一側(cè)不因激光的輻照而熔化，因而會殘存下來，該結(jié)晶作為結(jié)晶核推進(jìn)晶化。所以，利用激光輻照的晶化在從襯底那一側(cè)朝半導(dǎo)體表面的方向上均勻的被實(shí)施，跟只實(shí)施利用激光的晶化程序相比，可以提高半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性，并減少在利用激光晶化后的半導(dǎo)體膜表面的粗糙。所以，之后要形成的半導(dǎo)體元件，典型的是TFT的特性的不均勻，可以進(jìn)一步得到減少。
再有，在添加催化劑元素進(jìn)行加熱處理以促進(jìn)結(jié)晶之后，可利用激光束照射使結(jié)晶性增至更高，或者也可省略加熱處理的工序。具體地說，在添加催化劑元素之后，也可照射激光束來代替加熱處理，以提高結(jié)晶性。
另外，催化劑元素可導(dǎo)入半導(dǎo)體膜的整個(gè)面上，或者也可在導(dǎo)入到半導(dǎo)體膜的一部分之后使之進(jìn)行結(jié)晶生長。在將催化劑元素添加到半導(dǎo)體膜的一部分的情況下，從所添加的區(qū)域沿與襯底平行方向進(jìn)行結(jié)晶生長。
然而，在通過使用催化劑元素而獲得的晶體半導(dǎo)體膜中，殘留有催化劑元素(這里指鎳)。即使其在膜中分布并不均勻，作為平均濃度，催化劑元素以高于1×1019原子/cm3的濃度殘留。當(dāng)然，即使在這種情況下，也能夠形成以TFT為代表的各種半導(dǎo)體器件，然而，通過吸除去除該元素可以取得可靠性更高的半導(dǎo)體器件。下文中將說明添加催化劑元素并執(zhí)行加熱處理以實(shí)現(xiàn)晶化，而且照射激光束以提高結(jié)晶性，然后從結(jié)晶性被提高的晶體半導(dǎo)體膜通過吸除去除催化劑元素的方法。
首先，用噴嘴將包含對促進(jìn)結(jié)晶有催化作用的、重量為1到100ppm的金屬元素(這里為鎳)的乙酸鎳溶液涂在半導(dǎo)體膜502的表面上來形成含鎳層。作為除了噴涂以外用于形成含鎳層的其他方法，可以使用通過濺射、沉積或等離子處理形成極薄的薄膜的方法。此外，雖然這里示出的例子是噴涂在整個(gè)表面上，但是，可以利用掩模在半導(dǎo)體膜502的一部分之上形成含鎳層。
然后，進(jìn)行用于晶化的熱處理。在這種情況下，在與用于促進(jìn)半導(dǎo)體晶化的金屬元素接觸的那部分半導(dǎo)體膜中形成硅化物，結(jié)晶以該硅化物作為核心發(fā)展。按照這樣的方式，得到具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜。注意，理想的情況是，在結(jié)晶之后，包含在半導(dǎo)體膜中的氧濃度為5×1018/cm3或更小。這里，在進(jìn)行用于脫氫的熱處理(500℃，1小時(shí))之后，進(jìn)行用于晶化的熱處理(550到650℃，4到24小時(shí))。在利用強(qiáng)光照射進(jìn)行晶化的情況下，可以使用紅外光、可見光和紫外光中的任何一種光或者它們的組合。注意，如果需要，可以在進(jìn)行強(qiáng)光照射之前，進(jìn)行用于排除包含在具有非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜中的氫的熱處理?；蛘撸梢酝瑫r(shí)進(jìn)行熱處理和強(qiáng)光照射以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶。從生產(chǎn)率的角度考慮，通過強(qiáng)光照射進(jìn)行結(jié)晶是理想的。
然后，去除在結(jié)晶步驟中形成的自然氧化物膜。這種自然氧化物膜包含高濃度的催化劑元素(本實(shí)施例為鎳)，因此，最好將其去除。
然后，為了提高結(jié)晶度(在薄膜的總體積中已經(jīng)結(jié)晶的成分的比例)，并且為了補(bǔ)償留在晶粒中的缺陷，用激光對晶體半導(dǎo)體膜進(jìn)行照射。在照射激光的情況下，在半導(dǎo)體膜中形成變形或皺紋，由此在表面上形成非常薄的表面氧化物膜(沒有示出)。在進(jìn)行這種激光照射的情況下，可以使用在實(shí)施方式中所描述的激光照射裝置。
然后，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于減小晶體半導(dǎo)體膜的變形的第一熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃的熱處理)，以得到平坦的半導(dǎo)體膜。作為瞬間加熱的熱處理，可以使用強(qiáng)光照射的熱處理，或?qū)⒁r底放入加熱的氣體中保持幾分鐘后取出襯底的熱處理。根據(jù)這種熱處理的條件，可以在減小變形的同時(shí)修補(bǔ)殘留在晶粒中的缺陷，即，改善結(jié)晶性。另外，該熱處理減小變形以致于鎳在隨后的吸除步驟中很容易被吸除。當(dāng)該熱處理的溫度低于晶化步驟的溫度，鎳將移動到在固相狀態(tài)中的硅膜中。
然后，在晶體半導(dǎo)體膜之上形成包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜。在形成包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜前，可以形成氧化膜(也稱作阻擋層)用作蝕刻停止層，該層具有1至10nm的膜厚。該阻擋層可以通過用于減小半導(dǎo)體膜的變形的熱處理來被形成。
包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜通過等離子體CVD(PCVD)法或?yàn)R射法形成，以形成膜厚為10至300nm的吸除位置。作為稀有氣體元素，使用了選自氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)和氙(Xe)中的一種或幾種。尤其優(yōu)選便宜的氣體氬(Ar)。
在此使用等離子體CVD法借助于甲硅烷和氬作為材料氣體以(甲硅烷∶氬)0.1∶99.9至1∶9，優(yōu)選為1∶99至5∶95的比率形成第二半導(dǎo)體膜。優(yōu)選將沉積期間的RF功率密度控制為0.0017至0.48W/cm2。優(yōu)選RF功率密度盡可能地高，因?yàn)槟さ馁|(zhì)量被改善得足以得到吸除效果，且沉積速度也得到改善。另外，優(yōu)選將沉積期間的壓力控制為1.333Pa至133.322Pa。雖然壓力越大沉積速度越能被提高，但是在壓力大的情形中，含有在膜中的Ar濃度被降低。并且，優(yōu)選沉積溫度控制在300至500℃。這樣，半導(dǎo)體膜可以通過等離子體CVD形成，其包含濃度為1×1018至1×1022/cm3的氬，優(yōu)選氬的濃度為1×1020至1×1021/cm3。通過在上述的范圍內(nèi)控制用于形成第二半導(dǎo)體膜的沉積條件，能夠減小在沉積期間對阻擋層的損傷以致于能夠抑制半導(dǎo)體膜的膜厚變化和形成在半導(dǎo)體膜中的孔缺陷。
在膜中包含惰性氣體的稀有氣體元素離子具有兩個(gè)含義。一個(gè)是形成懸掛鍵以使半導(dǎo)體膜變形，另一個(gè)是使半導(dǎo)體膜的晶格變形。為了使半導(dǎo)體膜的晶格變形，使用原子半徑比硅更大的元素是非常有效的，如氬(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)。另外，在膜中包含的稀有氣體元素不僅使晶格變形而且形成不成對的耦合以有助于吸除作用。
然后，進(jìn)行用于吸除的熱處理以便減小在晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素(鎳)的密度或者去除金屬元素。對于用于吸除的熱處理，可以采用強(qiáng)光照射的處理、使用爐子的熱處理、或者將襯底放入加熱氣體并在停留幾分鐘后取出的熱處理。在此，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行用于吸除的第二熱處理(瞬間加熱半導(dǎo)體膜到大約400至1000℃的熱處理)。
該第二熱處理使得金屬元素向包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的方向移動，以便去除包含在阻擋層覆蓋的晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素或者減小金屬元素的濃度。包含在晶體半導(dǎo)體膜中的金屬元素朝向與襯底表面垂直方向且包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的方向移動。
在吸除中的金屬元素的移動距離可以是與晶體半導(dǎo)體膜的厚度基本一樣的距離，吸除可以在相對短的時(shí)間內(nèi)完成。這里，進(jìn)行充分的吸除以使鎳全部移到包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜中以防止偏析到晶體半導(dǎo)體膜中，以致于幾乎沒有鎳包含在晶體半導(dǎo)體膜中，即在晶體半導(dǎo)體膜中的鎳的濃度為1×1018/cm3或更小，優(yōu)選為1×1017/cm3或更小。注意到除了包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜之外阻擋層也用作吸除位置。
然后，用阻擋層作為蝕刻停止層，僅僅選擇性地去除包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜。作為用于僅僅選擇性地蝕刻包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜的方法，可以采用不使用等離子體而利用ClF3的干法蝕刻或利用包含如聯(lián)氨或氫氧化四甲基銨(化學(xué)式(CH3)4NOH；縮寫TMAH)的堿溶液的濕法蝕刻。在這里的蝕刻中，使過度蝕刻時(shí)間更少以阻止在晶體半導(dǎo)體膜中形成針孔。
然后，通過使用包含氫氟酸的蝕刻劑去除阻擋層。
另外，在形成包含稀有氣體元素的半導(dǎo)體膜之前，為了去除反應(yīng)室內(nèi)的F等雜質(zhì)，可以使用閃發(fā)物質(zhì)進(jìn)行吹洗處理。利用甲硅烷作為閃發(fā)物質(zhì)，以8至10SLM的氣體流量在5至20分鐘，優(yōu)選為10至15分鐘連續(xù)引入到反應(yīng)室中以對反應(yīng)室的內(nèi)壁執(zhí)行涂層，進(jìn)行用于防止雜質(zhì)附著到襯底上的處理(吹洗處理，也稱作甲硅烷吹洗)。注意，1SLM相當(dāng)于1000sccm，亦即是0.06m3/h。
通過上述步驟，得到在膜中的金屬元素被減小的良好的晶體半導(dǎo)體膜。尤其是，在使用上述晶體半導(dǎo)體膜形成TFT的激活層的情況下，借助于進(jìn)行吸除可以抑制TFT的截止電流。
接著，如圖4C所示，通過對晶體半導(dǎo)體膜504進(jìn)行構(gòu)圖，形成島狀半導(dǎo)體膜507至509。該島狀半導(dǎo)體膜507至509成為在以后的工序中所形成的TFT的激活層。
接著，向島狀半導(dǎo)體膜摻入用作控制閾值的雜質(zhì)。在本實(shí)施例中，通過摻雜乙硼烷(B2H6)，將硼(B)摻入島狀半導(dǎo)體膜中。
接著，形成絕緣膜510，使之覆蓋島狀半導(dǎo)體膜507至509。絕緣膜510可采用例如氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或含氮的氧化硅(SiON)等。另外，成膜方法可采用等離子體CVD法、濺射法等。
接著，在絕緣膜510上形成導(dǎo)電膜后，通過對導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖，形成柵電極570至572。
柵電極570至572采用將導(dǎo)電膜層疊了單層或兩層以上的結(jié)構(gòu)形成。在層疊了兩層以上導(dǎo)電膜的情況下，也可層疊從鉭(Ta)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鋁(Al)中選取的元素，或以上述元素為主要成分的合金材料，或者層疊化合物材料來形成柵電極570至572。另外，也可使用以摻入磷(P)等雜質(zhì)元素的多晶硅膜為代表的半導(dǎo)體膜，形成柵電極。
在本實(shí)施例中，柵電極570至572通過如下步驟而形成。首先，作為第一導(dǎo)電膜511，在絕緣膜510之上形成厚10至50nm，比如30nm的氮化鉭(TaN)膜。接著，形成厚200至400nm，比如厚370nm的鎢(W)膜作為第二導(dǎo)電膜512，形成由第一導(dǎo)電膜511和第二導(dǎo)電膜512構(gòu)成的疊層膜(圖4D)。
然后，通過各向異性蝕刻法對第一導(dǎo)電膜511進(jìn)行蝕刻以形成上層?xùn)烹姌O560至562(圖5A)。接著，通過各向同性蝕刻法對第二導(dǎo)電膜512進(jìn)行蝕刻，從而形成下層?xùn)烹姌O563至565(圖5B)。根據(jù)上述步驟，形成了柵電極570至572。
柵電極570至572即可形成為柵布線的一部分，又可另行形成柵布線，并將柵電極570至572連接到該柵布線上。
然后，使柵電極570至572或者抗蝕劑成膜，用進(jìn)行構(gòu)圖后的這些膜作為掩模，向島狀半導(dǎo)體膜507至509摻入賦予一種導(dǎo)電性(n型或p型的導(dǎo)電性)的雜質(zhì)，形成源區(qū)、漏區(qū)，還形成低濃度雜質(zhì)區(qū)等。
首先，使用磷化氫(PH3)，在施加電壓在60至120keV之間，劑量為1×1013至1×1015cm-2的條件下，將磷(P)摻入島狀半導(dǎo)體膜中。在摻入該雜質(zhì)時(shí)，形成n溝道型TFT 550、552的溝道形成區(qū)522和527。
另外，在制作p溝道型TFT551的情況下，在施加電壓在60至100keV之間，例如80keV，乙硼烷(B2H6)劑量在1×1013至5×1015cm-2之間，例如3×1015cm-2的條件下，將硼(B)摻入島狀半導(dǎo)體膜中。由此，形成p溝道型TFT的源區(qū)或漏區(qū)523，另外在摻入該雜質(zhì)時(shí)形成溝道形成區(qū)524(圖5C)。
然后，對絕緣膜510進(jìn)行構(gòu)圖，形成柵絕緣膜580至582。
在形成柵絕緣膜580至582之后，使用磷化氫(PH3)，在施加電壓在40至80keV之間，例如50keV，劑量為1.0×1015至2.5×1016cm-2，例如3.0×1015cm-2的條件下，將磷(P)摻入到n溝道型TFT550和552的島狀半導(dǎo)體膜中。由此，形成n溝道型TFT的低濃度雜質(zhì)區(qū)521、526以及源區(qū)或漏區(qū)520、525(圖6A)。
在本實(shí)施例中，在n溝道型TFT550、552的源區(qū)或漏區(qū)520、525的各區(qū)中，以1×1019至5×1021cm-3的濃度含磷(P)。此外，在n溝道型TFT550、552的低濃度雜質(zhì)區(qū)521和526的各區(qū)中，以1×1018至5×1019cm-3的濃度含磷(P)。此外，在p溝道型TFT551的源區(qū)或漏區(qū)523中，以1×1019至5×1021cm-3的濃度含硼(B)。
接著，覆蓋島狀半導(dǎo)體膜507至509、柵絕緣膜580至582、柵電極570至572，形成第一層間絕緣膜530(圖6B)。
作為第一層間絕緣膜530，應(yīng)用等離子體CVD法或?yàn)R射法，用含硅的絕緣膜，例如氧化硅膜(SiO)、氮化硅膜(SiN)、含氮的氧化硅膜(SiON)或其層疊膜形成。當(dāng)然，第一層間絕緣膜530不限定于含氮的氧化硅膜及氮化硅膜、或其層疊膜，也可以使用其它含硅的絕緣膜的單層或疊層結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，在摻入雜質(zhì)后，利用等離子體CVD法形成50nm厚度的含氮的氧化硅膜(SiON膜)，利用在實(shí)施方式中所述的激光照射裝置和激光照射方法或其它的激光照射方法來激活雜質(zhì)?；蛘?，也可以在含氮的氧化硅膜形成后，在氮?dú)鈿夥罩幸?50℃加熱4小時(shí)來激活雜質(zhì)。
接著，利用等離子體CVD法形成50nm厚度的氮化硅膜(SiN膜)，還形成600nm厚度的含氮的氧化硅膜(SiON膜)。該含氮的氧化硅膜、氮化硅膜和含氮的氧化硅膜的層疊膜是第一層間絕緣膜530。
接著，將整體在410℃下加熱1小時(shí)，使氫從氮化硅膜中釋出，以此進(jìn)行氫化。
接著，覆蓋第一層間絕緣膜530，形成具有作為平坦化膜的功能的第二層間絕緣膜531。
作為第二層間絕緣膜531，可采用感光性或非感光性的有機(jī)材料(聚酰亞胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、抗蝕劑或苯并環(huán)丁烯)、硅氧烷以及它們的疊層結(jié)構(gòu)。作為有機(jī)材料，可采用正型感光性有機(jī)樹脂或負(fù)型感光性有機(jī)樹脂。
再有，所謂硅氧烷，用硅(Si)與氧(O)的鍵構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)。作為取代基，采用至少含氫的有機(jī)基(例如丙烯基、芳香族烴)。作為取代基，也可采用氟基?；蛘撸鳛槿〈?，也可采用至少含氫的有機(jī)基和氟基。
在本實(shí)施例中，作為第二層間絕緣膜531，用轉(zhuǎn)涂法形成硅氧烷。
在第二層間絕緣膜531上可以形成第三層間絕緣膜。作為第三層間絕緣膜，采用與其它絕緣膜相比難以透過水分及氧等的膜。典型情況是，可采用利用濺射法或CVD法得到的氮化硅膜、氧化硅膜、含氧的氮化硅膜(SiNO膜(組成比N＞O)或SiON膜(組成比N＜O))、以碳為主成分的薄膜(例如DLC膜、CN膜)等。另外，在水分及氧等的進(jìn)入不成問題的情況下，也可不形成第三層間絕緣膜。
然后，刻蝕第一層間絕緣膜530和第二層間絕緣膜531，在第一層間絕緣膜530和第二層間絕緣膜531中，形成抵達(dá)島狀半導(dǎo)體膜507至509的接觸孔。
在第二層間絕緣膜531上，夾接觸孔，形成第一導(dǎo)電膜，并對第一導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖，形成電極或布線540至544。
作為本實(shí)施例，第一導(dǎo)電膜使用金屬膜。該金屬膜只要采用由鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)元素構(gòu)成的膜或使用了這些元素的合金膜即可。在本實(shí)施例中，在將鈦膜(Ti)、氮化鈦膜(TiN)、硅-鋁合金膜(Al-Si)、鈦膜(Ti)分別層疊了60nm、40nm、300nm、100nm后，構(gòu)圖并刻蝕成所希望的形狀，形成電極或布線540至544。
另外，也可用含鎳、鈷、鐵之中至少一種元素和碳的鋁合金膜形成該電極或布線540至544。這樣的鋁合金膜即使與硅接觸，也可防止硅與鋁的相互擴(kuò)散。另外，由于這樣的鋁合金膜即使與透明導(dǎo)電膜，例如ITO(氧化銦錫)膜接觸，也不會引起氧化還原反應(yīng)，故可使兩者直接接觸。此外，這樣的鋁合金膜由于電阻率低，耐熱性也優(yōu)越，作為布線材料是有用的。
另外，電極或布線540至544既可以將電極與布線一體化來形成，又可以分別形成電極和布線，再使它們連接起來。
利用上述一系列的工序可形成包含n溝道型TFT550和552、p溝道型TFT551的半導(dǎo)體器件。另外，n溝道型TFT550和p溝道型TFT551構(gòu)成CMOS電路553(圖6C)。
再有，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制作方法不限定于島狀半導(dǎo)體膜形成以后的上述制作工序。通過應(yīng)用本發(fā)明的激光照射方法，將結(jié)晶化了的島狀半導(dǎo)體膜用作TFT的激活層，可抑制元件之間的遷移率、閾值電壓和導(dǎo)通電流的分散性。
另外，如有必要，本實(shí)施例也可與實(shí)施方式中的任何記述自由地組合。
在本實(shí)施例中，通過利用本發(fā)明的激光處理裝置以及使用該裝置進(jìn)行的激光照射方法，可以防止發(fā)生災(zāi)害從而可以安全地制造半導(dǎo)體器件。
實(shí)施例2本實(shí)施例將用圖7A和7B說明根據(jù)與實(shí)施例1不同的方法停止照射激光的方法。
當(dāng)移動臺303正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，激光振蕩器301所輸出的線狀激光束照射到移動臺303上的襯底。
然而，當(dāng)移動臺303發(fā)生異常時(shí)，以與實(shí)施例1相同的方式，計(jì)時(shí)器接點(diǎn)之間的電流被阻斷。本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同在于在激光振蕩器301和移動臺303之間提供有與計(jì)時(shí)器連接的電磁快門302，并當(dāng)移動臺發(fā)生異常停止時(shí)，通過使用電磁快門302遮斷線狀激光束的光路，以使該線狀激光束不照射到移動臺303之外的部分(圖7A)。
電磁快門302包括儲氣筒304和電磁閥305，并該儲氣筒304的先端部分設(shè)有通過活塞桿312連接在一起的用于遮斷線狀激光束的遮斷部分311。儲氣筒304的里面被活塞313分割為上下兩部分，在其上部通過電磁閥305引進(jìn)壓縮空氣的同時(shí)其下部排出氣體的情形中，活塞桿312降下，遮斷部分311遮斷線狀激光束。另一方面，在儲氣筒304的下部通過電磁閥305引進(jìn)壓縮空氣并且上部排出氣體的情形中，活塞桿312上升，從而可以照射線狀激光束(圖7B)。
另外，最好設(shè)定為在遮斷部分311降下時(shí)能夠遮斷激光束，這樣即使降低壓縮空氣的壓力，也可以維持遮斷狀態(tài)。
電磁閥305與計(jì)時(shí)器電連接，當(dāng)計(jì)時(shí)器接點(diǎn)之間的電流被阻斷時(shí)，電磁閥305變成截止?fàn)顟B(tài)，因此，其下部的壓縮空氣借助于電磁閥305被排出，活塞桿312下降，從而遮斷部分311遮斷線狀激光束。據(jù)此，在移動臺303發(fā)生異常狀態(tài)的情況下，也可以將線狀激光束不照射到預(yù)定部分之外的位置上，從而可以防止火災(zāi)等的災(zāi)害。
通過使用本發(fā)明，即使在激光處理裝置因異常狀態(tài)導(dǎo)致異常停止的情況下也可以自動停止輸出激光，因而可以防止火災(zāi)等災(zāi)害。另外，在通過使用本發(fā)明的激光處理裝置而制造半導(dǎo)體器件時(shí)，由于可以安全地使用激光處理裝置，所以本發(fā)明是有用的。
權(quán)利要求
1.一種激光處理裝置，包括激光振蕩器；提供在所述激光振蕩器中的第一聯(lián)鎖器；按一定工作周期移動的移動臺；計(jì)時(shí)器；提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器；以及能夠檢測所述移動臺的移動狀態(tài)的傳感器，其中，所述計(jì)時(shí)器在當(dāng)所述傳感器檢測出所述移動臺的通過時(shí)開始測量時(shí)間，并且，在所述工作周期之后所述移動臺還不通過所述傳感器的情況下，提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此所述激光振蕩器的所述第一聯(lián)鎖器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，從而激光束不照射到在所述移動臺上的襯底上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述激光束是連續(xù)振蕩的激光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述激光束是頻率為10MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述激光束是頻率為80MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述連續(xù)振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、Y2O3激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器和氦鎘激光器中的某一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中所述脈沖振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的某一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中所述脈沖振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的某一種。
8.一種激光處理方法，包括以下步驟使用激光處理裝置，該裝置包括激光振蕩器；提供在所述激光振蕩器中的第一聯(lián)鎖器；按一定工作周期移動的移動臺；計(jì)時(shí)器；提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器；以及能夠檢測所述移動臺的移動狀態(tài)的傳感器；在所述移動臺上設(shè)置襯底；通過使用激光束對形成在所述襯底上的半導(dǎo)體膜執(zhí)行退火；所述計(jì)時(shí)器在當(dāng)所述傳感器檢測出所述移動臺的通過時(shí)開始測量時(shí)間；以及在所述工作周期之后所述移動臺還不通過所述傳感器的情況下，阻斷提供在所述計(jì)時(shí)器中的第二聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流，因此所述激光振蕩器的所述第一聯(lián)鎖器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，從而所述激光束不照射到在所述移動臺上的襯底上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述激光束是連續(xù)振蕩的激光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述激光束是頻率為10MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述激光束是頻率為80MHz或更高的脈沖振蕩的激光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述連續(xù)振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、CO2激光器、YAG激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、Y2O3激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器和氦鎘激光器中的某一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述脈沖振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的某一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述脈沖振蕩的激光器是Ar激光器、Kr激光器、受激準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、GdVO4激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器、Ti藍(lán)寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的某一種。
15.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括以下步驟在襯底上形成基底膜；在所述基底膜上形成半導(dǎo)體膜；使用權(quán)利要求8的激光處理方法，通過將所述線狀激光束照射在所述半導(dǎo)體膜上，晶化所述半導(dǎo)體膜而形成晶體半導(dǎo)體膜；對所述晶體半導(dǎo)體膜構(gòu)圖，形成島狀半導(dǎo)體膜；在所述島狀半導(dǎo)體膜上形成柵絕緣膜和柵電極；向所述島狀半導(dǎo)體膜中摻入賦予一種導(dǎo)電性的雜質(zhì)，以形成源區(qū)、漏區(qū)以及溝道形成區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光處理裝置以及通過使用該裝置而執(zhí)行的激光處理方法，其中所述激光處理裝置包括激光振蕩器；提供在激光振蕩器中的聯(lián)鎖器；按一定工作周期移動的移動臺；計(jì)時(shí)器；提供在計(jì)時(shí)器中的聯(lián)鎖器；能夠檢測移動臺的移動狀態(tài)的傳感器；以及計(jì)算機(jī)，其中，當(dāng)所述傳感器檢測出移動臺的通過時(shí)所述計(jì)時(shí)器開始測量時(shí)間，并且，在所述工作周期之后移動臺還不通過傳感器的情況下，提供在所述計(jì)時(shí)器中的聯(lián)鎖器的接點(diǎn)之間的電流被阻斷，因此激光振蕩器的聯(lián)鎖器開始運(yùn)轉(zhuǎn)，從而停止照射激光束。
文檔編號B23K26/00GK1797707SQ20051012858
公開日2006年7月5日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者田中幸一郎, 山本良明, 小俁貴嗣 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所