JPH097911A - Fabricating apparatus for semiconductor - Google Patents

Fabricating apparatus for semiconductor

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Publication number
JPH097911A
JPH097911A JP17420895A JP17420895A JPH097911A JP H097911 A JPH097911 A JP H097911A JP 17420895 A JP17420895 A JP 17420895A JP 17420895 A JP17420895 A JP 17420895A JP H097911 A JPH097911 A JP H097911A
Authority
JP
Japan
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chamber
substrate
semiconductor
unit
film forming
Prior art date
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Application number
JP17420895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Kanetani
康弘 金谷
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH097911A publication Critical patent/JPH097911A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide an apparatus for fabricating a semiconductor which enables continuous processing of substrates in an air-tight atmosphere. CONSTITUTION: An apparatus for fabricating a semiconductor includes a laser annealing unit 1 which in turn has a chamber in which a substrate 4 to be processed is held in an air-tight atmosphere. A laser beam 5 is emitted to semiconductor material of the substrate 4 to thereby improve electrical characteristics of the substrate. Disposed upstream and downstream of the laser annealing unit 1 are a semiconductor film forming unit 2 and an insulation film forming unit 3. These units have each a chamber in which the substrate 4 is held in an air-tight atmosphere to be formed thereon with necessary thin films. These chambers communicate with each other through a gate valve 6, while maintaining their air-tight atmosphere. The substrate 4 is fed from the upstream chamber to the downstream chamber in the air-tight atmosphere according to a predetermined step sequence.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜半導体デバイス等の
作成に用いる半導体製造装置に関する。より詳しくは、
半導体薄膜の成膜やそのレーザアニールを一貫して行な
う半導体製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus used for producing thin film semiconductor devices and the like. For more details,
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that consistently performs film formation of a semiconductor thin film and laser annealing thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体薄膜を活性層とする薄膜トランジ
スタを集積形成した薄膜半導体デバイスはアクティブマ
トリクス型表示装置の駆動基板等に用いられ、現在盛ん
に開発が進められている。従来、薄膜半導体デバイスは
通常のLSIデバイスと同様に高温プロセスで製造され
ており、基板には耐熱性に優れた高融点の石英ガラス等
が用いられていた。しかしながら、表示装置の大型化等
に伴ない基板コストの低減が望まれており、低融点ガラ
ス等の採用が可能な低温プロセスが研究開発されてい
る。低温プロセスの一環としてレーザアニール技術が有
望視されている。この技術は絶縁基板上に成膜された半
導体薄膜をレーザ光で照射して加熱し、冷却過程で半導
体の結晶化を図りその特性を改善するものである。一般
に、レーザアニールは真空雰囲気下基板を加熱した状態
で行なわれ、この為専用のレーザアニール装置が実用化
されている。一方、絶縁基板上に半導体薄膜を成膜する
為、プラズマCVD装置等の成膜装置が実用化されてい
る。又、半導体薄膜の上にゲート絶縁膜等を形成する
為、LPCVD装置等の成膜装置も実用化されている。
2. Description of the Related Art A thin film semiconductor device in which a thin film transistor having a semiconductor thin film as an active layer is integrally formed is used as a drive substrate of an active matrix type display device and is under active development. Conventionally, thin-film semiconductor devices are manufactured by a high temperature process like ordinary LSI devices, and high melting point quartz glass or the like having excellent heat resistance has been used for substrates. However, it is desired to reduce the substrate cost as the display device becomes larger and the like, and a low temperature process capable of adopting a low melting point glass or the like has been researched and developed. Laser annealing technology holds promise as part of the low-temperature process. In this technique, a semiconductor thin film formed on an insulating substrate is irradiated with laser light to be heated, and the semiconductor is crystallized in a cooling process to improve its characteristics. Generally, laser annealing is carried out in a vacuum atmosphere while the substrate is heated, and therefore a dedicated laser annealing apparatus has been put into practical use. On the other hand, a film forming apparatus such as a plasma CVD apparatus has been put into practical use in order to form a semiconductor thin film on an insulating substrate. Further, since a gate insulating film and the like are formed on the semiconductor thin film, a film forming apparatus such as an LPCVD apparatus has been put into practical use.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来、薄膜半導体デバ
イスの製造に用いられるレーザアニール装置や各種の成
膜装置は個々に分離した独立のユニットとして製造ライ
ンに組み込まれていた。この為、各装置毎に真空引き処
理や加熱処理を繰り返す必要があった。例えば、レーザ
アニール装置でチャンバの真空引きや基板の加熱を行な
っている。この前後で半導体薄膜やゲート絶縁膜を成膜
するといった場合、真空引きや基板加熱等の工程を全く
別に繰り返さなければならず、薄膜半導体デバイスの製
造プロセスに多大の時間を有していた。
Conventionally, a laser annealing apparatus and various film forming apparatuses used for manufacturing a thin film semiconductor device have been incorporated in a manufacturing line as individual units which are separated from each other. Therefore, it is necessary to repeat the vacuuming process and the heating process for each device. For example, a laser annealing apparatus is used to evacuate the chamber and heat the substrate. When forming a semiconductor thin film or a gate insulating film before and after this, steps such as evacuation and substrate heating have to be repeated completely separately, which requires a great deal of time in the manufacturing process of the thin film semiconductor device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は薄膜半導体デバイスのスループット
を改善可能な半導体製造装置を提供する事を目的とす
る。この目的を達成する為に以下の手段を講じた。即
ち、本発明にかかる半導体製造装置はレーザアニールユ
ニットと少なくとも一つの成膜ユニットとの組み合わせ
からなる。レーザアニールユニットは加工対象となる基
板を気密雰囲気下に保持するチャンバを備え、該基板に
含まれる半導体にレーザ光を照射してその電気的な特性
を改善する。成膜ユニットは同じく基板を気密雰囲気下
に保持するチャンバを備え、該基板に対して必要な薄膜
を形成する。特徴事項として搬送手段を備えており、気
密雰囲気を維持したまま各チャンバを互いに接続すると
共に、所定の工程順に従って先のチャンバから後のチャ
ンバに該基板を気密雰囲気下で搬送する。好ましくは、
前記搬送手段は複数のチャンバを直列的に接続するイン
ライン型の搬送手段である。あるいは、前記搬送手段は
星形に配した複数のチャンバの中心に位置し個々のチャ
ンバを相互的に接続するものであっても良い。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of improving the throughput of thin film semiconductor devices. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention comprises a combination of a laser annealing unit and at least one film forming unit. The laser annealing unit includes a chamber for holding a substrate to be processed in an airtight atmosphere, and irradiates a semiconductor included in the substrate with laser light to improve its electrical characteristics. The film forming unit also includes a chamber for holding the substrate in an airtight atmosphere, and forms a necessary thin film on the substrate. As a characteristic feature, a transfer means is provided, and each chamber is connected to each other while maintaining an airtight atmosphere, and the substrate is transferred from the previous chamber to the subsequent chamber in an airtight atmosphere in a predetermined process order. Preferably,
The transfer means is an in-line type transfer means that connects a plurality of chambers in series. Alternatively, the transfer means may be located at the center of a plurality of star-shaped chambers and interconnect the individual chambers.

【0005】具体的な構成では、本半導体製造装置はレ
ーザアニールユニットに加え、例えば半導体成膜ユニッ
トと絶縁物成膜ユニットとを含んでいる。半導体成膜ユ
ニットは第1のチャンバを備え絶縁性の基板の上に非単
結晶性の半導体からなる薄膜を形成する。レーザアニー
ルユニットは第1のチャンバに接続した第2のチャンバ
を備え該半導体にレーザ光を照射してその結晶化を図る
事により電気的な特性を改善する。絶縁物成膜ユニット
は第2のチャンバに接続した第3のチャンバを備え該半
導体の上に絶縁性の薄膜を重ねて形成する。又、互いに
隣り合うチャンバの間に介在する追加のチャンバを備え
た温度調整ユニットを設けても良い。この温度調整ユニ
ットは工程間に生じる基板温度の差を調整する為加熱/
冷却を行なう。さらに、工程順の先頭に位置し大気側か
ら基板を受け入れる追加のチャンバを備えたロードユニ
ットや、工程順の最後に位置し基板を大気側に排出する
追加のチャンバを備えたアンロードユニットを設けても
良い。
In a specific configuration, the semiconductor manufacturing apparatus includes, for example, a semiconductor film forming unit and an insulator film forming unit in addition to the laser annealing unit. The semiconductor film forming unit has a first chamber and forms a thin film of a non-single crystalline semiconductor on an insulating substrate. The laser annealing unit includes a second chamber connected to the first chamber and irradiates the semiconductor with laser light to crystallize the semiconductor, thereby improving electrical characteristics. The insulator film forming unit includes a third chamber connected to the second chamber, and an insulating thin film is formed on the semiconductor in a stacked manner. Further, a temperature adjustment unit having an additional chamber interposed between the chambers adjacent to each other may be provided. This temperature adjustment unit heats / heats to adjust the difference in substrate temperature between processes.
Cool down. In addition, a load unit with an additional chamber located at the beginning of the process sequence that receives the substrate from the atmosphere side, and an unload unit with an additional chamber located at the end of the process sequence that discharges the substrate to the atmosphere side are provided. May be.

【0006】[0006]

【作用】本発明によれば、半導体製造装置は薄膜半導体
デバイスを構成する半導体薄膜にレーザ光を照射するレ
ーザアニールユニットを備えている。このレーザアニー
ルユニットに対し、工程順(プロセス順序)の前段、後
段もしくは両方に真空搬送できる様な形で成膜ユニット
を接続している。これにより、各ユニット毎に独立して
真空引きや基板加熱等を行なう必要がなくなり、薄膜半
導体デバイスのスループットを大幅に短縮できる。
According to the present invention, the semiconductor manufacturing apparatus includes a laser annealing unit for irradiating a semiconductor thin film forming a thin film semiconductor device with laser light. A film forming unit is connected to the laser annealing unit in such a manner that it can be vacuum-transferred to the front stage, the rear stage, or both of the process order (process order). This eliminates the need to perform vacuuming or substrate heating independently for each unit, and the throughput of the thin film semiconductor device can be greatly reduced.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかる半導体製造装置
の第1実施例を示す模式的なブロック図である。図示す
る様に、本半導体製造装置はレーザアニールユニット1
を有している。このレーザアニールユニット1は加工対
象となる基板4を気密雰囲気下に保持するチャンバを備
え、基板4に含まれる半導体にレーザ光5を照射してそ
の電気的な特性を改善する。図示の例では、レーザ光5
は石英等からなるウィンドウ7を介してチャンバ内の基
板4に照射される。本発明にかかる半導体製造装置はレ
ーザアニールユニット1に加え少なくとも一つの成膜ユ
ニットを含んでいる。この成膜ユニットは同じく基板4
を気密雰囲気下に保持するチャンバを備え、基板4に対
して必要な薄膜を形成する。本実施例では、レーザアニ
ールユニット1の前後に半導体成膜ユニット2と絶縁物
成膜ユニット3を備えている。特徴事項として、各チャ
ンバは気密雰囲気を維持したままゲートバルブ6により
互いに接続されている。このゲートバルブ6を通過可能
な様に搬送手段が組み込まれており、所定の工程順に従
って先のチャンバから後のチャンバに基板4を気密雰囲
気下で搬送する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 is a schematic block diagram showing a first embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the semiconductor manufacturing apparatus includes a laser annealing unit 1
have. The laser annealing unit 1 includes a chamber for holding the substrate 4 to be processed in an airtight atmosphere, and irradiates the semiconductor light contained in the substrate 4 with laser light 5 to improve its electrical characteristics. In the illustrated example, the laser light 5
Is irradiated onto the substrate 4 in the chamber through a window 7 made of quartz or the like. The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes at least one film forming unit in addition to the laser annealing unit 1. This film forming unit is also the substrate 4
Is provided in an airtight atmosphere, and a necessary thin film is formed on the substrate 4. In this embodiment, a semiconductor film forming unit 2 and an insulator film forming unit 3 are provided before and after the laser annealing unit 1. Characteristically, the chambers are connected to each other by a gate valve 6 while maintaining an airtight atmosphere. A transfer means is incorporated so as to be able to pass through the gate valve 6, and the substrate 4 is transferred from the preceding chamber to the following chamber in an airtight atmosphere in a predetermined process order.

【0008】半導体成膜ユニット2は第1のチャンバを
備え絶縁性の基板4の上に非単結晶性の半導体からなる
薄膜を形成する。この半導体成膜ユニット2は例えばプ
ラズマCVD装置からなり、非晶質シリコン薄膜を形成
できる。レーザアニールユニット1は第1のチャンバに
接続した第2のチャンバを備え、半導体にレーザ光5を
照射してその結晶化を図る事により電気的な特性を改善
する。即ち、非晶質シリコンを多結晶シリコンに転換し
ている。絶縁物成膜ユニット3は第3のチャンバを備え
半導体の上に絶縁性の薄膜(例えばゲート絶縁膜)を重
ねて形成する。この絶縁物成膜ユニット3は例えばLP
CVD装置からなる。以上の様に、本半導体製造装置は
半導体成膜ユニット2のプラズマCVDチャンバ、レー
ザアニールユニット1の真空チャンバ、絶縁物成膜ユニ
ット3のLPCVDチャンバがゲートバルブ6で直列的
に接続され、基板4をインラインで真空搬送できる様に
なっている。
The semiconductor film forming unit 2 has a first chamber and forms a thin film of a non-single crystalline semiconductor on an insulating substrate 4. The semiconductor film forming unit 2 is composed of, for example, a plasma CVD apparatus and can form an amorphous silicon thin film. The laser annealing unit 1 includes a second chamber connected to the first chamber, and irradiates the semiconductor with the laser beam 5 to crystallize the semiconductor, thereby improving electrical characteristics. That is, amorphous silicon is converted into polycrystalline silicon. The insulator film forming unit 3 includes a third chamber and is formed by stacking an insulating thin film (for example, a gate insulating film) on a semiconductor. This insulator film forming unit 3 is, for example, an LP
It consists of a CVD device. As described above, in the present semiconductor manufacturing apparatus, the plasma CVD chamber of the semiconductor film forming unit 2, the vacuum chamber of the laser annealing unit 1, and the LPCVD chamber of the insulator film forming unit 3 are connected in series by the gate valve 6, and the substrate 4 Can be vacuum-transferred in-line.

【0009】引き続き図1を参照して本半導体製造装置
の動作を詳細に説明する。先ず、薄膜トランジスタ等を
集積形成した薄膜半導体デバイスを製造する場合、半導
体成膜ユニット2においてプラズマCVD法等により絶
縁基板4の上に非晶質シリコンを成膜する。その後、真
空を保持したまま絶縁基板4をレーザアニールユニット
1に搬送する。この搬送過程で絶縁基板4はレーザアニ
ールユニット1のチャンバ内を移動する。この移動中に
絶縁基板4に対し石英ウィンドウ7を介してレーザ光5
を照射する。これにより、絶縁基板4に成膜された非晶
質シリコンが溶融し多結晶化する。さらに、真空状態を
保持したまま絶縁基板4は後段の絶縁物成膜ユニット3
に搬送される。ここで、LPCVDにより酸化シリコン
が成膜されゲート絶縁膜が得られる。これらの半導体成
膜、レーザアニール、絶縁物成膜といった工程が全て真
空中で行なわれる為、各工程毎に排気/吸気を行なう必
要がなくなる。又、各工程間で基板温度を略同程度に設
定しておけば、昇温/降温過程も必要なくなる。なお、
本実施例ではレーザアニールのプロセス前後に夫々成膜
ユニットが接続されているが、本発明はこれに限られる
ものではない。例えば、レーザアニールユニットの前段
もしくは後段のみに成膜ユニットを接続した構成であっ
ても良い。一般に、本発明にかかる半導体製造装置はレ
ーザアニールユニットの前段、後段、もしくは両方に成
膜ユニットが接続され、各チャンバ間で基板の真空搬送
ができれば良い。又、本実施例では成膜ユニットとして
プラズマCVD装置とLPCVD装置を組み合わせて用
いているが、これに限られるものではない。例えば、ス
パッタ装置等の他の成膜ユニットを組み込んでも良い。
又、工程順についても薄膜半導体デバイスのプロセスに
合わせて適宜組み替える事ができる。
The operation of the semiconductor manufacturing apparatus will be described in detail with reference to FIG. First, when manufacturing a thin film semiconductor device in which thin film transistors and the like are integrated, amorphous silicon is formed on the insulating substrate 4 by the plasma CVD method or the like in the semiconductor film forming unit 2. After that, the insulating substrate 4 is conveyed to the laser annealing unit 1 while maintaining the vacuum. The insulating substrate 4 moves in the chamber of the laser annealing unit 1 during this transportation process. During this movement, the laser light 5 is transmitted to the insulating substrate 4 through the quartz window 7.
Is irradiated. As a result, the amorphous silicon film formed on the insulating substrate 4 is melted and polycrystallized. Further, while maintaining the vacuum state, the insulating substrate 4 is used as the insulator film forming unit 3 in the subsequent stage.
Transported to Here, silicon oxide is deposited by LPCVD to obtain a gate insulating film. Since these semiconductor film forming process, laser annealing process, and insulator film forming process are all performed in a vacuum, it is not necessary to perform exhaust / intake for each process. Further, if the substrate temperature is set to be approximately the same in each process, the temperature raising / cooling process is not necessary. In addition,
In this embodiment, the film forming units are connected before and after the laser annealing process, but the present invention is not limited to this. For example, the film forming unit may be connected only to the former stage or the latter stage of the laser annealing unit. Generally, in the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, a film forming unit may be connected to the laser annealing unit before or after the laser annealing unit, and the substrate may be vacuum-transferred between the chambers. Further, although the plasma CVD apparatus and the LPCVD apparatus are used in combination as the film forming unit in this embodiment, the present invention is not limited to this. For example, another film forming unit such as a sputtering device may be incorporated.
Also, the order of steps can be appropriately changed according to the process of the thin film semiconductor device.

【0010】図2は、第1実施例に組み込まれたレーザ
アニールユニットの具体的な構成例を示すブロック図で
ある。本レーザアニールユニット1はチャンバ8を備
え、その内部には加熱用ヒータ9が組み込まれている。
チャンバ8にはターボ分子ポンプ10及びドライポンプ
11が直列接続され、チャンバ8内を真空排気できる様
にしてある。又、隣接する半導体成膜ユニットや絶縁物
成膜ユニットとの境界にはゲートバルブ6が介在し、各
ユニットのチャンバを区切っている。成膜プロセス中は
ゲートバルブ6を閉じチャンバ間の干渉を防ぐ。成膜プ
ロセスが終了した時ゲートバルブ6を開き、チャンバ間
の基板搬送を可能にする。なお、半導体成膜ユニット2
のプラズマCVDチャンバ及び絶縁物成膜ユニット3の
LPCVDチャンバも基本的にはレーザアニールユニッ
トのチャンバ8と同一の構成を有している。異なる点
は、プラズマ発生用の平行平板電極やプロセスガスの導
入口等がチャンバに設けられている事である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific structural example of the laser annealing unit incorporated in the first embodiment. The laser annealing unit 1 includes a chamber 8 and a heater 9 for heating is incorporated in the chamber 8.
A turbo molecular pump 10 and a dry pump 11 are connected in series to the chamber 8 so that the chamber 8 can be evacuated. Further, a gate valve 6 is provided at the boundary between the adjacent semiconductor film forming unit and the insulator film forming unit to partition the chamber of each unit. The gate valve 6 is closed during the film forming process to prevent interference between the chambers. When the film forming process is completed, the gate valve 6 is opened to enable the substrate transfer between the chambers. The semiconductor film forming unit 2
The plasma CVD chamber and the LPCVD chamber of the insulator film forming unit 3 basically have the same configuration as the chamber 8 of the laser annealing unit. The difference is that a parallel plate electrode for plasma generation, a process gas inlet, and the like are provided in the chamber.

【0011】図3はレーザアニールユニットのチャンバ
8に組み込まれた基板搬送機構(搬送手段)の具体的な
構成例を表わしている。なお、この基板搬送機構は各チ
ャンバを通して連続している。基板4はトレイ12上に
セットされ各チャンバ内及びチャンバ間を移動する。具
体的には、チャンバ8の外側から上下より挿入されたト
レイ搬送ギア14とトレイ12に刻んだギア13をチャ
ンバ8内で互いに噛み合わせ、チャンバ8の外側からト
レイ搬送ギア14を回転させる事により、基板4が搬送
移動される。この搬送移動中にレーザアニールが行なわ
れる。先ず、その前段階として半導体成膜ユニットに絶
縁基板4を投入し、プラズマCVDチャンバを真空引き
すると共に基板を450℃に加熱する。この状態で絶縁
基板4上に非晶質シリコンを成膜する。成膜後基板搬送
トレイ12をレーザアニールユニットに移動する。そし
て、チャンバ8内で基板4を450℃に保ったままレー
ザアニールを行なう。具体的には、基板搬送途中でレー
ザ光5を照射し、非晶質シリコンを多結晶シリコン15
に転換する。この時、エキシマレーザ光源を2台用いて
おり、基板4の幅方向に沿って2チップ分の領域を1シ
ョットで照射している。これによりレーザアニールのタ
クト時間が減少する。この後、基板搬送トレイ12を絶
縁物成膜ユニットのLPCVDチャンバに移動し、シリ
コン酸化膜を成膜する。ここで基板温度を下げ、大気中
に基板を取り出す。
FIG. 3 shows a concrete example of the structure of the substrate transfer mechanism (transfer means) incorporated in the chamber 8 of the laser annealing unit. The substrate transport mechanism is continuous through each chamber. The substrate 4 is set on the tray 12 and moves within each chamber and between chambers. Specifically, the tray transfer gear 14 inserted from the outside of the chamber 8 from above and below and the gear 13 carved on the tray 12 mesh with each other in the chamber 8, and the tray transfer gear 14 is rotated from the outside of the chamber 8. The substrate 4 is transported and moved. Laser annealing is performed during this transport movement. First, as a pre-stage, the insulating substrate 4 is put into the semiconductor film forming unit, the plasma CVD chamber is evacuated, and the substrate is heated to 450 ° C. In this state, amorphous silicon is deposited on the insulating substrate 4. After film formation, the substrate transport tray 12 is moved to the laser annealing unit. Then, laser annealing is performed while keeping the substrate 4 at 450 ° C. in the chamber 8. Specifically, laser light 5 is radiated during the transportation of the substrate to change the amorphous silicon into polycrystalline silicon 15.
Convert to At this time, two excimer laser light sources are used, and a region for two chips is irradiated with one shot along the width direction of the substrate 4. This reduces the takt time of laser annealing. After that, the substrate carrying tray 12 is moved to the LPCVD chamber of the insulator film forming unit to form a silicon oxide film. Here, the substrate temperature is lowered and the substrate is taken out into the atmosphere.

【0012】図4はレーザアニール方法の他の例を示す
模式的な平面図である。本例では1台のレーザ光源を使
用し、線状ビームのレーザ光5−2を絶縁基板4に照射
している。線状ビームの長手寸法は基板4の幅寸法と略
一致している。基板4の移動中線状ビームのレーザ光5
−2が連続的にもしくはパルス的に照射され、非晶質シ
リコンが順次多結晶シリコン15に転換される。本例で
も基板4を単に一方向に沿って移動するだけで良く、装
置構造が簡便になり且つレーザ光源も1台で良い。
FIG. 4 is a schematic plan view showing another example of the laser annealing method. In this example, one laser light source is used to irradiate the insulating substrate 4 with a linear beam of laser light 5-2. The longitudinal dimension of the linear beam substantially matches the width dimension of the substrate 4. Laser beam 5 of linear beam during moving of substrate 4
-2 is irradiated continuously or in a pulsed manner, and the amorphous silicon is sequentially converted into polycrystalline silicon 15. Also in this example, it is sufficient to simply move the substrate 4 along one direction, the device structure is simplified, and only one laser light source is required.

【0013】図5はレーザアニール方法の別の例を示す
模式的な平面図である。図4の例ではレーザ光源を含む
光学系を固定していたが、本例ではレーザ光5を照射す
る時基板4を固定する一方レーザ光5を二次元的に走査
しており、これによって非晶質シリコンを多結晶シリコ
ン15に転換する。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of the laser annealing method. In the example of FIG. 4, the optical system including the laser light source is fixed, but in this example, the substrate 4 is fixed while the laser light 5 is irradiated, while the laser light 5 is scanned two-dimensionally. Amorphous silicon is converted into polycrystalline silicon 15.

【0014】図6は本発明にかかる半導体製造装置の第
2実施例を示している。本半導体製造装置はインライン
型である。本装置は中央のレーザアニールユニット1の
両側に温度調整ユニット18を備えている。この温度調
整ユニット18は隣り合うチャンバの間に介在する追加
のチャンバからなり、工程間に生じる基板4の温度差を
調整する為加熱/冷却を行なう。又、工程順の先頭に位
置するロードユニット16を設けており、大気側から基
板4を受け入れる追加のチャンバを備えている。さら
に、工程順の最後に位置するアンロードユニット17を
含んでおり、追加のチャンバを用いて基板4を大気側に
排出する。なお、ロードユニット16と前段温度調整ユ
ニット18の間には半導体成膜ユニット2が接続され、
後段温度調整ユニット18とアンロードユニット17の
間には絶縁物成膜ユニット3が介在している。以上に説
明した各ユニットは全てゲートバルブ6により直列的に
接続されている。本実施例の特徴事項として、半導体成
膜ユニット2のプラズマCVDチャンバの前段に、真空
引き及び基板加熱を行なうロードユニット16を取り付
けている。又、絶縁物成膜ユニット3のLPCVDチャ
ンバの後に、降温及び大気開放を行なうアンロードユニ
ット17を設ける。こうする事により、プラズマCVD
チャンバ及びLPCVDチャンバの負担が軽くなり、タ
クト時間がさらに減少する。又、プラズマCVDプロセ
ス、LPCVDプロセス、レーザアニールプロセスの各
基板温度が異なる場合、予め基板の加熱/冷却を行なう
温度調整ユニット18を設けることで、タクト時間をさ
らに短くする。
FIG. 6 shows a second embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. This semiconductor manufacturing apparatus is an in-line type. This apparatus is equipped with temperature adjusting units 18 on both sides of the central laser annealing unit 1. The temperature adjusting unit 18 is composed of an additional chamber interposed between adjacent chambers, and performs heating / cooling in order to adjust the temperature difference of the substrate 4 that occurs between the steps. Further, the load unit 16 located at the head of the process sequence is provided, and an additional chamber for receiving the substrate 4 from the atmosphere side is provided. Further, it includes an unload unit 17 located at the end of the process sequence, and uses an additional chamber to discharge the substrate 4 to the atmosphere side. The semiconductor film forming unit 2 is connected between the load unit 16 and the pre-stage temperature adjusting unit 18,
The insulator film forming unit 3 is interposed between the rear temperature adjusting unit 18 and the unload unit 17. All the units described above are connected in series by the gate valve 6. As a feature of this embodiment, a load unit 16 for vacuuming and heating the substrate is attached in front of the plasma CVD chamber of the semiconductor film forming unit 2. After the LPCVD chamber of the insulator film forming unit 3, an unload unit 17 for lowering the temperature and opening to the atmosphere is provided. By doing this, plasma CVD
The burden on the chamber and LPCVD chamber is lightened and the takt time is further reduced. Further, when the substrate temperatures of the plasma CVD process, the LPCVD process, and the laser annealing process are different, the tact time is further shortened by providing the temperature adjusting unit 18 for heating / cooling the substrate in advance.

【0015】図7は本発明にかかる半導体製造装置の第
3実施例を示すブロック図である。本例では、レーザア
ニールユニット1、半導体成膜ユニット2、絶縁物成膜
ユニット3、ロードロックユニット21が星形に配置し
ている。これらのユニットの中央にはロボットユニット
19が配置し、周辺の各ユニットに対しゲートバルブ6
を介して個々に接続している。ロボットユニット19の
内部には搬送手段として搬送ロボット20が組み込まれ
ており、所定の工程順に従って基板4を周辺の各ユニッ
トに搬送する。例えば、半導体成膜ユニット2で成膜処
理を施された基板4をロボット20によりレーザアニー
ルユニット1に搬送する。ここでレーザアニール処理が
終了するとロボット20が基板4を絶縁物成膜ユニット
3に搬送する。この後、基板4はロボット20によりロ
ードロックユニット21に搬送され、大気側に取り出さ
れる。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. In this example, the laser annealing unit 1, the semiconductor film forming unit 2, the insulator film forming unit 3, and the load lock unit 21 are arranged in a star shape. A robot unit 19 is arranged in the center of these units, and a gate valve 6 is provided for each peripheral unit.
Are individually connected via. A transfer robot 20 is incorporated in the robot unit 19 as a transfer means, and transfers the substrate 4 to the peripheral units according to a predetermined process sequence. For example, the substrate 4 which has been subjected to the film forming process in the semiconductor film forming unit 2 is conveyed to the laser annealing unit 1 by the robot 20. When the laser annealing process ends here, the robot 20 transfers the substrate 4 to the insulator film forming unit 3. After that, the substrate 4 is transferred to the load lock unit 21 by the robot 20 and taken out to the atmosphere side.

【0016】最後に図8及び図9を参照して、本発明に
かかる半導体製造装置を用いた薄膜半導体デバイスの製
造工程の一例を説明する。なお、この例では薄膜半導体
デバイスとしてアクティブマトリクス型表示装置に組み
込まれる駆動基板を作成している。先ず図8の工程
(a)で、絶縁基板101の上に非晶質シリコンからな
る半導体薄膜102を成膜する。次に工程(b)で、半
導体薄膜102にレーザ光103を照射し、非晶質シリ
コンを多結晶シリコンに転換する。続いて工程(c)に
移り、半導体薄膜102の上に酸化シリコンを成膜して
ゲート絶縁膜104を設ける。以上の工程(a),
(b)及び(c)は、本発明にかかる半導体製造装置を
用いて連続的に行なえる。
Finally, with reference to FIGS. 8 and 9, an example of a process for manufacturing a thin film semiconductor device using the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention will be described. In this example, a driving substrate incorporated in an active matrix type display device as a thin film semiconductor device is prepared. First, in step (a) of FIG. 8, a semiconductor thin film 102 made of amorphous silicon is formed on an insulating substrate 101. Next, in step (b), the semiconductor thin film 102 is irradiated with the laser beam 103 to convert the amorphous silicon into polycrystalline silicon. Subsequently, in step (c), a silicon oxide film is formed on the semiconductor thin film 102 to form a gate insulating film 104. The above process (a),
(B) and (c) can be continuously performed using the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

【0017】次に工程(d)に進み、半導体薄膜102
及びゲート絶縁膜104をアイランド状にパタニングし
て、薄膜トランジスタの素子領域とする。図9の工程
(e)に移り、ゲート絶縁膜104の上にゲート電極1
05をパタニングする。工程(f)に進み、ゲート電極
105をマスクとしてセルフアライメントにより不純物
106をイオン注入し、半導体薄膜102中にソース領
域107及びドレイン領域108を形成する。これによ
り、トップゲート型の薄膜トランジスタが完成する。次
に工程(g)に進み、薄膜トランジスタをPSG等から
なる第1層間絶縁膜109で被覆する。最後に構成
(h)に進み、第1層間絶縁膜109にコンタクトホー
ルを開口した後、金属膜を成膜し所定の形状にパタニン
グして配線電極110に加工する。この配線電極110
は薄膜トランジスタのソース領域107に接続してい
る。この上に同じくPSG等からなる第2層間絶縁膜1
11を成膜する。再びコンタクトホールを開口した後、
ITO等の透明導電膜を成膜し所定の形状にパタニング
して画素電極112に加工する。この画素電極112は
コンタクトホールを介して薄膜トランジスタのドレイン
領域108と電気接続している。
Next, in step (d), the semiconductor thin film 102
Then, the gate insulating film 104 is patterned in an island shape to form an element region of a thin film transistor. Moving to step (e) of FIG. 9, the gate electrode 1 is formed on the gate insulating film 104.
Pattern 05. In step (f), impurities 106 are ion-implanted by self-alignment using the gate electrode 105 as a mask to form a source region 107 and a drain region 108 in the semiconductor thin film 102. As a result, a top gate type thin film transistor is completed. Next, in step (g), the thin film transistor is covered with a first interlayer insulating film 109 made of PSG or the like. Finally, proceeding to the configuration (h), after forming a contact hole in the first interlayer insulating film 109, a metal film is formed and patterned into a predetermined shape to be processed into the wiring electrode 110. This wiring electrode 110
Is connected to the source region 107 of the thin film transistor. The second interlayer insulating film 1 also made of PSG or the like
11 is formed into a film. After opening the contact hole again,
A transparent conductive film such as ITO is formed and patterned into a predetermined shape to form the pixel electrode 112. The pixel electrode 112 is electrically connected to the drain region 108 of the thin film transistor through the contact hole.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、気
密雰囲気を維持したままレーザアニールユニット及び成
膜ユニットを構成する各チャンバを互いに接続すると共
に、所定の工程順に従って先のチャンバから後のチャン
バに基板を気密雰囲気下で搬送する。各チャンバ間を真
空接続する事で、排気/吸気の時間が短縮化される。
又、基板加熱についても、プロセス温度が同程度である
限り加熱/冷却の為の昇温/降温時間が短くて済む。加
えて、レーザアニールの後真空状態のままで成膜プロセ
スに移る為、基板表面の酸化や異物汚染が防げ、プロセ
スの安定化が図れる。
As described above, according to the present invention, the chambers constituting the laser annealing unit and the film forming unit are connected to each other while maintaining the airtight atmosphere, and the chambers from the previous chamber are connected in accordance with a predetermined process order. The substrate is transferred to the subsequent chamber in an airtight atmosphere. The vacuum connection between the chambers shortens the exhaust / intake time.
Also, for heating the substrate, as long as the process temperature is about the same, the heating / cooling time for heating / cooling can be short. In addition, since the film formation process is performed in a vacuum state after laser annealing, oxidation of the substrate surface and contamination of foreign substances can be prevented, and the process can be stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる半導体製造装置の第1実施例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

【図2】第1実施例に組み込まれるレーザアニールユニ
ットの具体的な構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration example of a laser annealing unit incorporated in the first embodiment.

【図3】第1実施例に組み込まれる搬送手段の具体的な
構成例を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a specific configuration example of a conveying means incorporated in the first embodiment.

【図4】レーザアニール方法の一例を示す模式的な平面
図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a laser annealing method.

【図5】レーザアニール方法の他の例を示す模式的な平
面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing another example of the laser annealing method.

【図6】本発明にかかる半導体製造装置の第2実施例を
示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

【図7】本発明にかかる半導体製造装置の第3実施例を
示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

【図8】本発明にかかる半導体製造装置を用いた薄膜半
導体デバイスの製造方法の一例を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing an example of a method of manufacturing a thin film semiconductor device using the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.

【図9】同じく薄膜半導体デバイスの製造方法を示す工
程図である。
FIG. 9 is a process drawing similarly showing a method for manufacturing a thin film semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザアニールユニット 2 半導体成膜ユニット 3 絶縁物成膜ユニット 4 基板 5 レーザ光 6 ゲートバルブ 8 チャンバ 10 ターボ分子ポンプ 11 ドライポンプ 12 搬送トレイ 13 ギア 14 搬送ギア 1 Laser Annealing Unit 2 Semiconductor Film Forming Unit 3 Insulator Film Forming Unit 4 Substrate 5 Laser Light 6 Gate Valve 8 Chamber 10 Turbo Molecular Pump 11 Dry Pump 12 Transport Tray 13 Gear 14 Transport Gear

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加工対象となる基板を気密雰囲気下に保
持するチャンバを備え、該基板に含まれる半導体にレー
ザ光を照射してその電気的な特性を改善するレーザアニ
ールユニットと、 同じく基板を気密雰囲気下に保持するチャンバを備え、
該基板に対して必要な薄膜を形成する少なくとも一つの
成膜ユニットと、 気密雰囲気を維持したまま各チャンバを互いに接続する
と共に所定の工程順に従って先のチャンバから後のチャ
ンバに該基板を気密雰囲気下で搬送する搬送手段とを含
む半導体製造装置。
1. A laser annealing unit comprising a chamber for holding a substrate to be processed in an airtight atmosphere, and irradiating a semiconductor contained in the substrate with laser light to improve its electrical characteristics. Equipped with a chamber to hold in an airtight atmosphere,
At least one film forming unit for forming a necessary thin film on the substrate and each chamber are connected to each other while maintaining an airtight atmosphere, and the substrate is airtight from the previous chamber to the subsequent chamber according to a predetermined process sequence. A semiconductor manufacturing apparatus including a conveying unit that conveys below.
【請求項2】 第1のチャンバを備え絶縁性の基板の上
に非単結晶性の半導体からなる薄膜を形成する半導体成
膜ユニットと、該第1のチャンバに接続した第2のチャ
ンバを備え該半導体にレーザ光を照射してその結晶化を
図る事により電気的な特性を改善するレーザアニールユ
ニットと、該第2のチャンバに接続した第3のチャンバ
を備え該半導体の上に絶縁性の薄膜を重ねて形成する絶
縁物成膜ユニットとを含む請求項1記載の半導体製造装
置。
2. A semiconductor film forming unit having a first chamber for forming a thin film of a non-single crystalline semiconductor on an insulating substrate, and a second chamber connected to the first chamber. A laser annealing unit for improving electrical characteristics by irradiating the semiconductor with a laser beam to crystallize the semiconductor, and a third chamber connected to the second chamber are provided, and an insulating layer is provided on the semiconductor. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: an insulator film forming unit that is formed by stacking thin films.
【請求項3】 前記搬送手段は、複数のチャンバを直列
的に接続するインライン型の搬送手段である請求項1記
載の半導体製造装置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the transfer means is an in-line transfer means that connects a plurality of chambers in series.
【請求項4】 前記搬送手段は、星形に配した複数のチ
ャンバの中心に位置し個々のチャンバを相互的に接続す
るものである請求項1記載の半導体製造装置。
4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the transfer means is located at the center of the plurality of star-shaped chambers and interconnects the individual chambers.
【請求項5】 互いに隣り合うチャンバの間に介在する
追加のチャンバを備えた温度調整ユニットを含んでお
り、工程間に生じる基板温度の差を調整する為加熱/冷
却を行なう請求項1記載の半導体製造装置。
5. The method according to claim 1, further comprising a temperature adjusting unit having an additional chamber interposed between the chambers adjacent to each other, wherein heating / cooling is performed to adjust a difference in substrate temperature generated between processes. Semiconductor manufacturing equipment.
【請求項6】 工程順の先頭に位置し大気側から基板を
受け入れる追加のチャンバを備えたロードユニットと、
工程順の最後に位置し基板を大気側に排出する追加のチ
ャンバを備えたアンロードユニットとを含む請求項1記
載の半導体製造装置。
6. A load unit having an additional chamber located at the beginning of the process sequence for receiving a substrate from the atmosphere side,
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an unload unit which is located at the end of the process sequence and has an additional chamber for discharging the substrate to the atmosphere side.
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