JP3161450B2 - 基板処理装置、ガス供給方法、及び、レーザ光供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に所定の処理
を施す基板処理装置、ガス供給方法、及び、レーザ光供
給方法に関し、特に、処理チャンバ内で基板に所定の処
理を施すために必要な材料の供給装置を共有することに
よって処理装置全体の床設置面積及び消費電力を低減す
る基板処理装置、ガス供給方法、及び、レーザ光供給方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイの画素スイッチング素
子や駆動回路素子等に用いられる薄膜トランジスタや、
シリコン基板上に形成されるシステムＬＳＩやＤＲＡＭ
等の製造コストを低減するために、基板サイズの増大、
プロセス簡略化、プロセス低温化、スループット増大、
歩留まり向上等に関する開発が行われている。近年の基
板処理装置はスループットを増大するために、図５
（ａ），（ｂ）の概略図に示すように、コアチャンバの
周りに複数の処理チャンバを設置し、真空を保ったまま
基板を複数の処理チャンバに搬送できるようにしてい
る。

【０００３】上記のように、コアチャンバの周りに同一
機能の処理チャンバを複数設置することによって、単位
時間当たりの基板処理枚数を増やすことができる。しか
し、処理チャンバの数を増加するとコアチャンバが大き
くなる。例えば、同じ大きさの処理チャンバを４つ設置
する場合と８つ設置する場合とでは、８つ設置する場合
は４つ設置する場合よりもコアチャンバの大きさが５倍
程度大きくなってしまう。即ち、製造コストを低減する
ために処理チャンバの数を増やしても、基板処理装置の
床設置面積が増大することによって、単位床面積当たり
のコスト低減はわずかとなり、総合コストの低減幅が小
さくなるという問題がある。また、コアチャンバが大き
くなることによって、基板を搬送する真空ロボットのア
ーム長が長くなり、基板搬送精度が悪くなるという問題
が生じる。

【０００４】以上のように、処理チャンバの数を増加す
ることによって生じる基板処理装置の設置面積増加を低
減する技術が、特公平６−６６２９５号公報、特開平８
−１１５９６８号公報、特開平８−２１３４４３号公
報、及び、特開平１０−５５９７２号公報に開示されて
いる。

【０００５】特公平６−６６２９５号公報に開示されて
いる技術では、上下方向に複数のプラズマ発生用チャン
バと、各プラズマ発生用チャンバに隣接する複数の真空
予備室を設置して、プラズマ処理装置の大きさを低減し
ている。

【０００６】特開平８−１１５９６８号公報に開示され
ている技術では、基板搬送チャンバを多段に積層し、こ
の基板搬送チャンバの周りに複数の基板処理チャンバを
設けて、熱処理装置の占有面積を低減している。

【０００７】特開平８−２１３４４３号公報に開示され
ている技術では、半導体材料を処理する複数の処理室を
高さ方向に設置することによって、半導体製造装置の占
有床面積を低減している。特開平１０−５５９７２号公
報に開示されている技術では、複数のウエハ処理チャン
バを高さ方向に積み重ねることによって、半導体ウエハ
処理装置の設置面積を低減している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１１５９６
８号公報、及び、特開平８−２１３４４３号公報に開示
されている技術では、基板やウエハを搬送したり処理し
たりするチャンバを、上下方向に重ねることによって、
装置の床占有面積を低減している。しかし、処理に必要
な材料（処理ガス等）の供給方法や材料供給装置の設置
方法等については考慮されておらず、その供給方法や設
置方法によっては、処理装置全体の床占有面積を増加し
てしまう場合があるという問題がある。

【０００９】特公平６−６６２９５号公報、及び、特開
平１０−５５９７２号公報に開示されている技術では、
基板やウエハを搬送したり処理したりするチャンバを、
上下方向に重ね、真空ポンプ、高周波電源、無線周波数
装置、真空ポンプ装置、処理ガス装置、及び、制御装置
等を複数のチャンバで共有可能にしている。しかし、真
空ポンプ装置、処理ガス装置等の設置方法や、ガスの供
給方法等については考慮していないので、その供給方法
や設置方法によっては、処理装置の床占有面積を増加し
てしまう場合があるという問題がある。

【００１０】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、基板処理処理装置全体の床設置面積を低減すること
を目的とする。また、本発明は、複数の処理チャンバに
基板処理材料を供給する材料供給供給装置、供給方法を
工夫することにより、装置全体としての床設置面積が小
さい処理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の観点にかかる基板処理装置は、基板
に所定の処理を施すための複数の処理チャンバがコアチ
ャンバの周りに設置されている基板処理装置であって、
複数の前記処理チャンバによって共有され、各処理チャ
ンバ内で基板に所定の処理を施すために必要な材料を供
給する複数の供給手段を備え、複数の前記供給手段は、
高さ方向に並んで設置され、前記供給手段の少なくとも
１つは、同一種類のガスを使用する複数の処理チャンバ
によって共有され、該複数の処理チャンバに前記材料と
してガスを供給し、該複数の前記処理チャンバに供給す
るガスの供給経路が、該複数の処理チャンバのそれぞれ
に対して実質的に同一の長さとなるように設置されてい
る、ことを特徴とする。

【００１２】この発明によって、基板に所定の処理を施
すために必要な材料を供給する複数の供給手段が高さ方
向に並んで設置されるので、基板処理装置全体の床設置
面積を低減することができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また、供給されるガスが活性化ガスのよう
に状態が変化しやすい場合、供給経路の長さの違いによ
って、各処理チャンバ内の活性化ガスの濃度が異なって
しまうことを防止できる。

【００１６】本発明の第２の観点にかかる基板処理装置
は、基板に所定の処理を施すための複数の処理チャンバ
がコアチャンバの周りに設置されている基板処理装置で
あって、複数の前記処理チャンバによって共有され、各
処理チャンバ内で基板に所定の処理を施すために必要な
材料を供給する複数の供給手段を備え、複数の前記供給
手段は、高さ方向に並んで設置され、前記供給手段の少
なくとも１つは、基板にレーザ光を照射する処理を施す
複数の処理チャンバによって共有され、該複数の処理チ
ャンバに前記材料としてレーザ光を供給する、ことを特
徴とする。

【００１７】前記供給手段は、レーザ光を発振する周期
に同期して、レーザ光を供給する経路を切り替える手段
を備え、複数の前記処理チャンバに順にレーザ光を供給
してもよい。

【００１８】このようにすると、供給手段は、少なくと
も１つの処理チャンバ内で所定の処理を行うのに必要な
エネルギーのレーザ光を発振すればよい。即ち、所定の
処理を行うための消費電力を低減することができる。

【００１９】本発明の第３の観点にかかるガス供給方法
は、コアチャンバの周りに設置され、基板に所定の処理
を施す複数の処理チャンバにガスを供給するガス供給方
法であって、前記処理チャンバの内、同一種類のガスを
使用して所定の処理を施す複数の処理チャンバに、ガス
の供給経路が該複数の処理チャンバのそれぞれに対して
実質的に同一の長さとなるように、ガスを供給するガス
供給工程を、備えることを特徴とする。

【００２０】本発明の第４の観点にかかるレーザ光供給
方法は、コアチャンバの周りに設置され、基板に所定の
処理を施す複数の処理チャンバにレーザ光を供給するレ
ーザ光供給方法であって、前記処理チャンバの内、レー
ザ光を使用する複数の処理チャンバに、１つのレーザ光
源から発振されたレーザ光の供給経路を順に切り替え、
該複数の処理チャンバにレーザ光を供給するレーザ光供
給工程を、備えることを特徴とする。

【００２１】前記レーザ光供給工程は、前記レーザ光源
がレーザ光を発振する周期に同期して、レーザ光を供給
する経路を切り替える工程を備えてもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
にかかる基板処理装置について図面を参照して説明す
る。

【００２３】図１（ａ）は、基板処理装置を上から見た
ときの断面の構成を示す模式図であり、図１（ｂ）は、
図１（ａ）のＡ−Ａ’断面の構成を示す模式図である。

【００２４】この基板処理装置は、ガラス基板に所定の
成膜処理を施して、例えば、多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタの活性層及びゲート絶縁膜等を形成するものであ
り、図１（ａ）に示すように、基板カセット１０と、コ
アチャンバ１１と、コアチャンバの側壁にゲートバルブ
１８を介して接続された処理チャンバ１２〜１６とを備
える。

【００２５】処理チャンバ１２〜１６は、真空ロードロ
ックチャンバ１２と、予備加熱チャンバ１３と、プラズ
マＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）チャンバ１４
と、レーザアニールチャンバ１５と、リモートプラズマ
ＣＶＤチャンバ１６と、を含む。

【００２６】各処理チャンバは、図１（ｂ）に示すよう
に、コアチャンバ１１の側面に高さ方向に並んで２台以
上（図中では例として２台のみを示す）接続されてい
る。

【００２７】プラズマＣＶＤチャンバ１４にが原料ガス
供給装置（ボンベなど；図示せず）が接続され、リモー
トプラズマＣＶＤチャンバ１６とには、反応ガス生成装
置２２が接続され、レーザアニールチャンバ１５には、
レーザ光源２１が接続されている。

【００２８】この基板処理装置は、さらに、コアチャン
バ１１と処理チャンバ（真空ロードロックチャンバ１
２、予備加熱チャンバ１３、プラズマＣＶＤチャンバ１
４、レーザアニールチャンバ１５、及び、リモートプラ
ズマＣＶＤチャンバ１６）とにそれぞれに接続され、各
チャンバ内の圧力を所定圧に設定する真空装置等（図示
せず）を備えている。

【００２９】基板カセット１０は、処理対象である複数
のガラス基板１、例えば、無アルカリガラス基板を保持
する。

【００３０】コアチャンバ１１は、真空ロボット１９を
内部に備え、真空ロードロックチャンバ１２から搬入さ
れたガラス基板１を、各処理チャンバに順次搬送するた
めに設けられている。

【００３１】真空ロードロックチャンバ１２は、内部の
圧力を変化させることによって、コアチャンバ１１と外
部との間でのガラス基板１の搬送をスムーズに行うため
に設けられている。真空ロードロックチャンバ１２の一
方の側は、コアチャンバ１１とゲートバルブ１８を介し
て接続され、他方の側はドアバルブ１７を介して外部に
通じている。基板カセット１０と真空ロードロックチャ
ンバ１２の間には、大気ロボット１９が配置され、基板
カセット１０上のガラス基板１を真空ロードロックチャ
ンバ１２に搬送する。

【００３２】予備加熱チャンバ１３は、後の処理工程で
ガラス基板１を処理しやすくするために、ガラス基板１
を所定温度まで加熱する。

【００３３】プラズマＣＶＤチャンバ１４は、高周波電
源等を備え、ガス源から供給される原料ガスにより、予
備加熱チャンバ１３で所定温度に加熱されたガラス基板
１上に、非結晶シリコン膜を形成する。なお、プラズマ
ＣＶＤチャンバ１４は、上記したように、複数設置され
ており、各プラズマＣＶＤチャンバ１４で使用する処理
ガスの種類が同じ場合、上記ガス供給装置は１つだけ設
けらて共有される。

【００３４】レーザアニールチャンバ１５は、レーザ光
源２１に接続されており、ガラス基板１上に形成された
半導体層にレーザ光を照射してアニーリングする。

【００３５】リモートプラズマＣＶＤチャンバ１６は、
反応ガス生成装置２２等に接続されており、ＣＶＤによ
り、ガラス基板１上に絶縁膜を形成する。

【００３６】ドアバルブ１７は、真空ロードロックチャ
ンバ１２の一方の側に設置され、真空ロードロックチャ
ンバ１２と大気との間を遮断したり開放したりする。

【００３７】ゲートバルブ１８は、コアチャンバ１１と
各処理チャンバとの間に設置され、コアチャンバ１１と
各処理チャンバとの間を遮断したり開放したりする。

【００３８】大気ロボット１９は、真空ロードロックチ
ャンバ１２に隣接した大気中に設置され、基板カセット
１０と真空ロードロックチャンバ１２内との間で、ガラ
ス基板１を搬送する。

【００３９】真空ロボット２０は、コアチャンバ１１内
に設置され、各処理チャンバ間でガラス基板１を搬送す
る。なお、処理チャンバはコアチャンバ１１の側面に高
さ方向に並んで複数台接続されているため、真空ロボッ
ト２０は、図１（ｂ）に示すように、高さ方向にも移動
する。

【００４０】レーザ光源２１は、アニーリングに必要な
材料であるレーザ光（例えばエキシマレーザ）を発生さ
せ、レーザアニールチャンバ１５に供給する。また、レ
ーザ光源２１は、複数のレーザアニールチャンバ１５に
対して１つ設けられている。なお、レーザ光の供給方法
については後述する。

【００４１】反応ガス生成装置２３は、リモートプラズ
マＣＶＤチャンバ１６から空間的に離れた場所に設置さ
れている。反応ガス生成装置２２は、高周波電源等を備
え、プラズマを発生させ、絶縁膜の形成に必要な反応ガ
ス（材料）の１つである比較的寿命の長い活性化ガスを
生成し、リモートプラズマＣＶＤチャンバ１６に供給す
る。反応ガス生成装置２２は、複数のリモートプラズマ
ＣＶＤチャンバ１６に対して１つ設けられている。な
お、反応ガスの供給方法については後述する。

【００４２】次に、レーザ光源２１で発生したレーザ光
をレーザアニールチャンバ１５に供給する方法について
説明する。図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’断面の構成を
示す模式図である。

【００４３】レーザアニールチャンバ１５とレーザ光源
２１との間には、図２に示すように、レーザ光分岐光学
系３０、ミラー光学系３１、及び、レーザ光出射部３２
が設けられている。

【００４４】レーザ光分岐光学系３０は、ビームスプリ
ッタなどから構成され、レーザ光源２１が発生させたレ
ーザ光を複数の経路に分岐させる。なお、レーザ光を分
岐させる数は、レーザアニールチャンバ１５の数と同一
である。

【００４５】ミラー光学系３１は、各経路に１つ以上設
けられ、レーザ光分岐光学系３０によって分岐したレー
ザ光を反射して、各レーザアニールチャンバ１５まで導
く。

【００４６】レーザ光出射部３２は、ビームホモジナイ
ザ等を備え、各レーザアニールチャンバ１５に対して１
つずつ設けられている。レーザ光出射部３２は、ミラー
光学系３１によって導かれたレーザ光のガウス分布をし
ているエネルギープロファイルの平坦化や、照射強度の
減衰等を行い、レーザアニールチャンバ１５内にレーザ
光を照射する。

【００４７】以上のようにして、１つのレーザ光源２１
で発生したレーザ光を複数のレーザアニールチャンバ１
５に供給することができる。レーザアニールのパルス条
件が、例えば、ビームサイズ１．２ｃｍ^２、照射エネル
ギー５００ｍＪ／ｃｍ^２、繰り返し周波数３００Ｈｚで
ある場合、１つのレーザアニールチャンバ１５当たりに
必要な出力は１８０Ｗである。従って、レーザ光源２１
は、レーザアニールチャンバ１５がｎ台ある場合、少な
くとも１８０×ｎ（Ｗ）のレーザ光を出力する。

【００４８】以上のように、複数のレーザアニールチャ
ンバ１５に対して１つのレーザ光源２１を設けることに
よって、レーザ光源２１の床設置面積、即ち、基板処理
装置全体の床設置面積を低減することができる。

【００４９】次に、反応ガスをリモートプラズマＣＶＤ
チャンバ１６に供給する方法について説明する。図３
は、図１（ａ）のＣ−Ｃ’断面の構成を示す模式図であ
る。リモートプラズマＣＶＤチャンバ１６内で絶縁膜を
形成するのに必要な反応ガスを供給するために、図３に
示すように、ガス導入管４０、ガスシャワーヘッド４
１、及び、ガス噴射管４２が設けられている。

【００５０】ガス導入管４０は、各リモートプラズマＣ
ＶＤチャンバ１６と反応ガス生成装置２２との間に接続
されており、反応ガス生成装置２２で生成された活性化
ガス、例えば酸素ラジカルを各リモートプラズマＣＶＤ
チャンバ１６に供給する。

【００５１】ガスシャワーヘッド４１は、各リモートプ
ラズマＣＶＤチャンバ１６内に設置され、ガス導入管４
０に接続されている。ガスシャワーヘッド４１は、ガス
導入管４０によって供給された活性化ガスを、リモート
プラズマＣＶＤチャンバ１６内に均一に分散させる。

【００５２】ガス噴射管４２は、図示せぬガス供給装置
に接続され、反応ガス生成装置２２が生成する反応ガス
とは別の反応ガス、例えばモノシラン（ＳｉＨ_４）やＴ
ＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を各リモートプラズマ
ＣＶＤチャンバ１６に供給する。なお、上記ガス供給装
置は、複数のリモートプラズマＣＶＤチャンバ１６に対
して１つ設置されている。

【００５３】以上のようにして、１つの反応ガス生成装
置２２で生成した反応ガスを複数のリモートプラズマＣ
ＶＤチャンバ１６に供給することができる。また、反応
ガス生成装置２２が比較的寿命の長い活性化ガスを生成
することによって、反応ガス生成装置２２をリモートプ
ラズマＣＶＤチャンバ１６から空間的に離れた場所に設
置することができる。なお、複数のリモートプラズマＣ
ＶＤチャンバ１６でガス導入管４０の長さが極端に異な
っていると、活性化ガスの寿命の差が顕著になる。活性
化ガスの寿命に差が大きくなると、リモートプラズマＣ
ＶＤチャンバ１６内での活性化ガスの濃度に大きな差が
生じ、ガラス基板１上に形成される絶縁膜の膜質に、チ
ャンバ間で差が生じる。そのため、ガス導入管４０の長
さを各リモートプラズマＣＶＤチャンバ１６で実質的に
同一となるように設定する。

【００５４】次に、原料ガスをプラズマＣＶＤチャンバ
１４に供給する方法について説明する。この場合の原料
ガス供給装置の基本構成は、図３に示す構成と類似であ
り、ガス導入管、ガスシャワーヘッド、及び、ガス噴射
管などから構成される。ただし、反応ガス生成装置２２
に代えて、ガスボンベなどが使用され、ガスの寿命を考
慮する必要がないので、ガス導入管の長さはチャンバ毎
に異なってもよい。ただし、上側のチャンバにガスを供
給するガス導入管と下側のチャンバにガスを供給するガ
ス導入管を重ねて、その床面積を抑える。

【００５５】次に、以上のような構成の基板処理装置の
動作について説明する。なお、以下で示す基板処理装置
の動作は、予め提供されたプログラムや、基板処理装置
使用者の指示等に従って行われる。

【００５６】ここでは、例として多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを形成するために、ガラス基板１上に非結晶
シリコン膜、多結晶シリコン膜、及び、酸化シリコン膜
を形成する場合について説明する。なお、以下では、１
枚のガラス基板１に注目して基板処理装置の動作を説明
するが、実際には未処理のガラス基板１が極力少なくな
るように、高さ方向に並んだ複数の処理チャンバに順次
ガラス基板１を搬送して処理するものとする。

【００５７】初め、コアチャンバ１１と各処理チャンバ
との間にあるゲートバルブ１８は閉じられている。そし
て、真空ロードロックチャンバ１２を除く各処理チャン
バ及びコアチャンバ１１は、図示せぬ真空装置によっ
て、内部が所定の圧力（実質的に真空）となるように設
定されている。なお、ドアバルブ１７は開けられてお
り、真空ロードロックチャンバ１２の内部圧は、大気圧
となっている。

【００５８】未処理のガラス基板１が基板カセット１０
に所定枚数セットされて所定位置に配置されると、大気
ロボット１９は、所定枚数（例えば、６枚）のガラス基
板１を基板カセット１０から真空ロードロックチャンバ
１２内に搬入する。

【００５９】ガラス基板１が真空ロードロックチャンバ
１２内に搬入されると、ドアバルブ１７が閉められ、真
空ロードロックチャンバ１２内の空気が真空装置によっ
て排気される。この排気によって、真空ロードロックチ
ャンバ１２内の圧力がコアチャンバ１１内の圧力と同
等、即ち実質的に真空となると、真空ロードロックチャ
ンバ１２とコアチャンバ１１との間、及び、予備加熱チ
ャンバ１３とコアチャンバ１１との間のゲートバルブ１
８が開放される。そして、真空ロボット２０は、真空ロ
ードロックチャンバ１２内のガラス基板１を所定枚数
（例えば、６枚）取り出し、予備加熱チャンバ１３に搬
送する。

【００６０】ガラス基板１の予備加熱チャンバ１３への
搬送が完了すると、開いている２つのゲートバルブ１８
が閉じられ、予備加熱チャンバ１３内のガラス基板１が
加熱される。この際、次の処理工程である非晶質シリコ
ン薄膜の成膜が約３５０度で行われるため、加熱温度は
約３６０度に設定される。なお、基板温度を４００度程
度にすると、ガラス基板１上に非晶質シリコン膜を形成
する際、基板表面や膜成長表面に吸着したシリコン−水
素結合の水素を熱脱離させることができる。即ち、成膜
される非晶質シリコン膜中に水素が取り込まれにくくす
ることができ、次のレーザアニール工程において、水素
が急激に膜中から脱離することによる膜表面荒れを抑制
することが出来る。

【００６１】所定時間の予備加熱が終了すると、予備加
熱チャンバ１３とコアチャンバ１１との間、及び、プラ
ズマＣＶＤチャンバ１４とコアチャンバ１１との間のゲ
ートバルブ１８が開放される。そして、真空ロボット２
０は、予備加熱チャンバ１３内のガラス基板１をプラズ
マＣＶＤチャンバ１４内に搬送する。

【００６２】ガラス基板１のプラズマＣＶＤチャンバ１
４への搬送が完了すると、開いている２つのゲートバル
ブ１８が閉じられ、図４（ａ）に示すように、プラズマ
ＣＶＤチャンバ１４内で非晶質シリコン膜がガラス基板
１上に形成される。この非晶質シリコン膜の形成工程で
は、例えば材料ガスとしてモノシランを使用し、プラズ
マ分解によって成膜する。このとき、シラン分子を効率
よく分解するために、プラズマ励起周波数を６０ＭＨｚ
程度に設定する。

【００６３】非晶質シリコン膜の形成が終了すると、プ
ラズマＣＶＤチャンバ１４とコアチャンバ１１との間、
及び、レーザアニールチャンバ１５とコアチャンバ１１
との間のゲートバルブ１８が開放される。そして、真空
ロボット２０は、プラズマＣＶＤチャンバ１４内のガラ
ス基板１をレーザアニールチャンバ１５内に搬送する。

【００６４】ガラス基板１のレーザアニールチャンバ１
５への搬送が完了すると、開いている２つのゲートバル
ブ１８が閉じられる。そして、レーザ光源２１は、例え
ば、レーザアニールのパルス条件であるビームサイズ
１．２ｃｍ^２、照射エネルギー５００ｍＪ、繰り返し周
波数３００Ｈｚを満たすエキシマレーザを発生させ、上
記したように、複数のレーザアニールチャンバ１５にレ
ーザを供給する。

【００６５】各レーザアニールチャンバ１５では、非晶
質シリコン膜を形成されたガラス基板１にレーザを照射
し、図４（ｂ）に示すように、シリコン膜を溶融再結晶
化させて多結晶シリコン膜を形成する。なお、このアニ
ーリング工程まで真空が保たれているため、低水素濃度
の非晶質シリコン膜表面に大気中の不純物（炭素、水
分、アルカリ金属、硼素など）が吸着したり自然酸化膜
が形成されたりすることがない。このような非晶質シリ
コン膜にレーザを照射することによって、不純物の混入
が少ない活性層用の多結晶シリコン膜を形成することが
できる。

【００６６】アニーリングが終了すると、レーザアニー
ルチャンバ１５とコアチャンバ１１との間、及び、リモ
ートプラズマＣＶＤチャンバ１６とコアチャンバ１１と
の間のゲートバルブ１８が開放される。そして、真空ロ
ボット２０は、レーザアニールチャンバ１５内のガラス
基板１をリモートプラズマＣＶＤチャンバ１６内に搬送
する。

【００６７】ガラス基板１のリモートプラズマＣＶＤチ
ャンバ１６への搬送が完了すると、開いている２つのゲ
ートバルブ１８が閉じられる。そして、反応ガス生成装
置２２は、例えば、プラズマ分解によって酸素ガスから
酸素ラジカルを生成し、上記したように、複数のリモー
トプラズマＣＶＤチャンバ１６に供給する。

【００６８】また、各リモートプラズマＣＶＤチャンバ
１６には、ガス供給装置から上記したガス噴射管４２を
介して、例えばモノシランが供給される。これによっ
て、リモートプラズマＣＶＤチャンバ１６内で、図４
（ｃ）に示すように、多結晶シリコン膜が形成されてい
るガラス基板１上に酸化シリコン膜が形成される。な
お、このリモートプラズマＣＶＤ法では、ガラス基板１
や酸化シリコン膜成長表面へのプラズマダメージが抑制
されるため、高品質のＭＯＳ界面を形成することができ
る。

【００６９】酸化シリコン膜の形成が終了すると、リモ
ートプラズマＣＶＤチャンバ１６とコアチャンバ１１と
の間、及び、真空ロードロックチャンバ１２とコアチャ
ンバ１１との間のゲートバルブ１８が開放される。そし
て、真空ロボット２０は、リモートプラズマＣＶＤチャ
ンバ１６内のガラス基板１を真空ロードロックチャンバ
１２内に搬送する。

【００７０】ガラス基板１の真空ロードロックチャンバ
１２への搬送が完了すると、開いている２つのゲートバ
ルブ１８が閉じられる。そして、真空ロードロックチャ
ンバ１２内が大気圧に戻された後、ドアバルブ１７が開
放されて、大気ロボット１９は、ガラス基板１を基板カ
セット１０に搬送する。

【００７１】以上のようにして、ガラス基板１上に非結
晶シリコン膜、多結晶シリコン膜、及び、酸化シリコン
膜が形成される。

【００７２】図１に示した基板処理装置から搬出された
ガラス基板１は、多結晶シリコン薄膜トランジスタを形
成するために、別の基板処理装置に搬入される。ここで
は、図４（ｄ）に示すように、ガラス基板１上の多結晶
シリコン膜及び酸化シリコン膜がアイランド化され、こ
の多結晶シリコン膜及び酸化シリコン膜を覆う第２の酸
化シリコン膜が形成される。そして、第２の酸化シリコ
ン膜上に、ゲート電極、ゲート配線電極、及び、レジス
トが形成されてパターニングされた後、トランジスタチ
ャンネルタイプに合わせた不純物イオン（例えば、Ｎチ
ャンネルには燐、Ｐチャンネルには硼素）が自己整合的
に導入される。これによって、トランジスタのソース・
ドレイン領域が形成される。

【００７３】最後に、図４（ｅ）に示すように、第２の
酸化シリコン膜上にゲート電極及びゲート配線電極を覆
う層間絶縁膜を形成してコンタクトホールを開口し、ソ
ース配線電極及びドレイン配線電極を形成する。以上の
ようにして、多結晶シリコン薄膜トランジスタを完成す
る。

【００７４】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、図１（ａ）に示すように、複数の処理チャンバ１
２〜１６がコアチャンバ１１の周りに設置され、さら
に、図１（ｂ）〜図３に示すように、処理チャンバ１２
〜１６が積層されている。従って、基板処理装置の処理
能力（スループット）に比して、床占有面積を抑えるこ
とができる。

【００７５】さらに、処理に必要な材料（レーザ光、原
料ガス、反応ガス）を複数供給する材料供給源を複数の
処理装置に共有化したので、供給源の床面積も抑えるこ
とができる。さらに、材料供給源から処理チャンバに供
給する材料の供給ルートも積層化したので、供給用の光
学系及びガス管などの設置面積も抑えることができる。

【００７６】また、活性化ガスのように性質が変化しや
すいガスを供給する場合、供給経路の長さを実質的に同
一となるようにしているので、各処理チャンバ内の所望
のガスの濃度が異なってしまうことを防止できる。

【００７７】次に、本発明の第２の実施の形態にかかる
基板処理装置について説明する。第２の実施の形態にか
かる基板処理装置と第１の実施の形態で示した基板処理
装置との違いは、レーザ光源２１からレーザアニールチ
ャンバ１５へのレーザ光の供給方法である。レーザ光源
２１とレーザアニールチャンバ１５との間には、第１の
実施の形態と同様に、レーザ光分岐光学系３０、ミラー
光学系３１、及び、レーザ光出射部３２が設けられてい
る。

【００７８】レーザ光分岐光学系３０には、レーザ光源
２１がレーザ光を発振する周期を示すパルス信号が、レ
ーザ光源２１から入力されている。そして、レーザ光分
岐光学系３０は、レーザ光源２１からのレーザ光の発振
に同期して、即ち、レーザ光が発振される直前にレーザ
光の進む経路を１つずつ順に切り替える。

【００７９】具体的には、例えば、レーザアニールチャ
ンバ１５が２つ設置されている場合、レーザ光分岐光学
系３０は、第１パルス目では第１のレーザアニールチャ
ンバ１５に光が導入されるように光の経路を切り替え
る。そして、レーザ光分岐光学系３０は、第２パルス目
で第２のレーザアニールチャンバ１５に光が導入される
ように、光の経路を切り替える。レーザ光分岐光学系３
０は、この経路の切り替えを繰り返し、２つのレーザア
ニールチャンバ１５にレーザ光を順次供給する。上記以
外の基板処理装置の構成や機能等は、第１の実施の形態
と実質的に同一である。

【００８０】以上のようにして、レーザ光を供給する経
路を順次切り替えることによって、１つのレーザ光源２
１で発生したレーザ光を複数のレーザアニールチャンバ
１５に供給することができる。１つのレーザアニールチ
ャンバ１５当たりに必要な出力が、例えば１８０Ｗであ
る場合、レーザ光源２１は、レーザアニールチャンバ１
５が何台設置されていても、１８０Ｗのレーザ光を出力
すればよい。即ち、レーザ光を生成するための消費電力
を第１の実施の形態よりも低減することができる。

【００８１】以上のように、複数のレーザアニールチャ
ンバ１５に対して１つのレーザ光源２１を設け、レーザ
光の経路を順次切り替えることによって、基板処理装置
全体の床設置面積、及び、消費電力を低減することがで
きる。

【００８２】なお、第１及び第２の実施の形態で示した
基板処理装置において、レーザ光源２１、反応ガス生成
装置２２、及び、真空装置等の処理チャンバ外部に設置
される装置を高さ方向に並べて設置してもよい。これに
よって、基板処理装置全体の床設置面積をさらに低減す
ることができる。

【００８３】第１及び第２の実施の形態で示した基板処
理装置を構成す処理チャンバは、上記したものに限ら
ず、減圧ＣＶＤチャンバ、常圧ＣＶＤチャンバ、光ＣＶ
Ｄチャンバ、熱処理チャンバ、プラズマエッチングチャ
ンバ、及び、スパッタリングチャンバ等でもよい。この
場合も、上記と同様に、処理ガスの供給装置等を複数の
処理チャンバに対して共通に設け、処理ガスを導入する
ガス導入管の長さを、各処理チャンバに対してほぼ同じ
長さに設定することによって、上記と同様の効果を得る
ことができる。

【００８４】また、処理対象は、ガラス基板に限定され
ず、半導体基板（半導体ウエハ）等でもよい。

【００８５】また、反応ガス生成装置２２は、ＥＣＲ
（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ、マイクロ波励起
プラズマ、誘導結合プラズマ、平行平板容量結合プラズ
マ等の様々なプラズマ源を用いてもよい。

【００８６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によって、基板に所定の処理を施すために必要な材料を
供給する複数の供給手段が高さ方向に並んで設置される
ので、基板処理装置全体の床設置面積を低減することが
できる。

【００８７】また、供給手段が活性化ガスのように性質
が変化しやすいガスを供給する場合、供給経路の長さを
実質的に同一となるようにしているので、各処理チャン
バ内のガス濃度が異なってしまうことを防止できる。

【００８８】さらに、供給手段は、少なくとも１つの処
理チャンバ内で所定の処理を行うのに必要なエネルギー
のレーザ光を発振すればよく、所定の処理を行うための
消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は第１の実施の形態にかかる基板処理装
置を上から見たときの断面の構成を示す模式図である。
（ｂ）は（ａ）に示す基板処理装置のＡ−Ａ’断面図で
ある。

【図２】図１（ａ）に示す基板処理装置のＢ−Ｂ’断面
図である。

【図３】図１（ａ）に示す基板処理装置のＣ−Ｃ’断面
図である。

【図４】多結晶シリコン薄膜トランジスタの各製造工程
を示す模式図である。

【図５】（ａ）は従来の基板処理装置を上から見たとき
の断面の構成を示す模式図である。（ｂ）は（ａ）に示
す基板処理装置のＤ−Ｄ’断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 １０ 基板カセット １１ コアチャンバ １２ 真空ロードロックチャンバ １３ 予備加熱チャンバ １４ プラズマＣＶＤチャンバ １５ レーザアニールチャンバ １６ リモートプラズマＣＶＤチャンバ １７ ドアバルブ １８ ゲートバルブ １９ 大気ロボット ２０ 真空ロボット ２１ レーザ光源 ２２ 反応ガス生成装置 ３０ レーザ光分岐光学系 ３１ ミラー光学系 ３２ レーザ光出射部 ４０ ガス導入管 ４１ ガスシャワーヘッド ４２ ガス噴射管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−55972（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−115968（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−236795（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−229111（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−213443（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−274746（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260436（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/26 H01L 21/68 C23C 16/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に所定の処理を施すための複数の処理
   チャンバがコアチャンバの周りに設置されている基板処
   理装置であって、 複数の前記処理チャンバによって共有され、各処理チャ
   ンバ内で基板に所定の処理を施すために必要な材料を供
   給する複数の供給手段を備え、 複数の前記供給手段は、高さ方向に並んで設置され、 前記供給手段の少なくとも１つは、同一種類のガスを使
   用する複数の処理チャンバによって共有され、該複数の
   処理チャンバに前記材料としてガスを供給し、該複数の
   前記処理チャンバに供給するガスの供給経路が、該複数
   の処理チャンバのそれぞれに対して実質的に同一の長さ
   となるように設置され ている、 ことを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】基板に所定の処理を施すための複数の処理
   チャンバがコアチャンバの周りに設置されている基板処
   理装置であって、 複数の前記処理チャンバによって共有され、各処理チャ
   ンバ内で基板に所定の処理を施すために必要な材料を供
   給する複数の供給手段を備え、 複数の前記供給手段は、高さ方向に並んで設置され、 前記供給手段の少なくとも１つは、基板にレーザ光を照
   射する処理を施す複数の処理チャンバによって共有さ
   れ、該複数の処理チャンバに前記材料としてレーザ光を
   供給する、 ことを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】前記供給手段は、レーザ光を発振する周期
   に同期して、レーザ光を供給する経路を切り替える手段
   を備え、複数の前記処理チャンバに順にレーザ光を供給
   する、ことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装
   置。
4. 【請求項４】コアチャンバの周りに設置され、基板に所
   定の処理を施す複数の処理チャンバにガスを供給するガ
   ス供給方法であって、 前記処理チャンバの内、同一種類のガスを使用して所定
   の処理を施す複数の処理チャンバに、ガスの供給経路が
   該複数の処理チャンバのそれぞれに対して実質的に同一
   の長さとなるように、ガスを供給するガス供給工程を、 備えることを特徴とするガス供給方法。
5. 【請求項５】コアチャンバの周りに設置され、基板に所
   定の処理を施す複数の処理チャンバにレーザ光を供給す
   るレーザ光供給方法であって、 前記処理チャンバの内、レーザ光を使用する複数の処理
   チャンバに、１つのレーザ光源から発振されたレーザ光
   の供給経路を順に切り替え、該複数の処理チャンバにレ
   ーザ光を供給するレーザ光供給工程を、 備えることを特徴とするレーザ光供給方法。
6. 【請求項６】前記レーザ光供給工程は、前記レーザ光源
   がレーザ光を発振する周期に同期して、レーザ光を供給
   する経路を切り替える工程を備える、ことを特徴とする
   請求項５に記載のレーザ光供給方法。