JP4016539B2

JP4016539B2 - Thin film semiconductor manufacturing apparatus and thin film semiconductor manufacturing method

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Publication number: JP4016539B2
Application number: JP21249999A
Authority: JP
Inventors: 裕幸阿部
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: JP2001044134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絶縁体上に形成される薄膜トランジスタ、液晶表示装置の表示画素または液晶駆動回路構成素子として利用される薄膜トランジスタを製造する製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多結晶シリコン等の半導体は薄膜トランジスタ（以下TFTとする）や太陽電池に広く利用されている。とりわけ多結晶シリコン（ｐ−Si）TFTは高移動度化が可能でありながらガラス基板のような透明で絶縁性の基板上に作成できるという特徴を活かして、液晶表示装置（LCD）や液晶プロジェクタなどの光変調素子あるいは液晶駆動用内蔵ドライバーの構成素子として広く用いられ、新しい市場の創出に成功している。
【０００３】
ガラス基板上に高性能なＴＦＴを作成する方法としては、まず最初に高温プロセスと呼ばれる製造方法が実用化に至った。この高温プロセスとはＴＦＴの製造方法として工程最高温度が１０００℃程度の高温を用いるプロセスの一般的な呼称である。高温プロセスの特徴は、シリコンの固相成長により比較的良質なｐ−Ｓｉを作成することができることと、熱酸化により良質なゲート絶縁膜（一般的に二酸化珪素（SiO₂））および清浄なｐ−Ｓｉとゲート絶縁膜の界面を形成できることである。高温プロセスではこれらの特徴により、高移動度でかつ信頼性の高い高性能なＴＦＴを安定的に製造することができる。しかし、高温プロセスを採用するに当たっては、ＴＦＴを作成する基板が１０００℃以上の高温の熱工程に耐える必要があり、この要求を満たす基板としては石英ガラス基板しかない。このためこれまで高温プロセスによるｐ−ＳｉＴＦＴは総じて高価で小型の石英ガラス基板上に作成されており、コスト上の問題から大型化には向かないとされてきた。また、固相成長では十数時間という長時間の熱処理が必要であり、生産性が極めて低いという課題がある。この方法では基板全体が長時間加熱されていることに起因して基板の熱変形が大きな問題と化し、実質的に安価な大型ガラス基板の使用は困難であるという課題が生じており、これも低コスト化の妨げとなっている。
【０００４】
一方、高温プロセスが持つ上記欠点を解消し、尚かつ高移動度のｐ−ＳｉＴＦＴを実現しようとしているのが低温プロセスと呼ばれる技術である。比較的安価な耐熱性ガラス基板を使用するために、工程最高温度は概ね６００℃以下のｐ−ＳｉＴＦＴ製造プロセスを一般的に低温プロセスと呼ぶ。低温プロセスではｐ−Ｓｉ膜の製造方法としてレーザー結晶化が広く使われている。レーザー結晶化とは、ガラス基板上のアモルファスシリコンに高出力のパルスレーザー光を照射することによって瞬時に溶融し、その冷却過程において結晶化する性質を利用する技術である。最近ではガラス基板上のアモルファスシリコン膜にエキシマレーザービームを繰り返し照射しながら走査することによって大面積のｐ−Ｓｉ膜を作成する技術が広く使われるようになっている。ゲート絶縁膜にはプラズマＣＶＤを用いた成膜方法で比較的高品質なSiO₂膜が成膜可能となり、実用化へと至っている。これら技術の集合によって、現在では一辺が数十センチほどもある大型のガラス基板上にｐ−ＳｉＴＦＴが作成可能となり、昨今ようやく量産化の声が聞こえ始めるに至った。
【０００５】
しかし、この低温プロセスにおいて問題となるのはレーザー結晶化したｐ−Ｓｉ膜は高い欠陥密度を有しており、ＴＦＴの移動度を大きく左右する要因となることである。レーザー結晶化で発生する欠陥密度は特にレーザー結晶化の際のレーザー照射方法の制御に強く依存する。昨今の大型基板対応のレーザー結晶化装置では図２に示すようなライン状にレーザービームを整形し半導体膜にレーザー照射する方法が一般的になっている。これは液晶表示装置などの大面積基板上にｐ−Ｓｉ膜を短いタクトタイム形成するための実用性を最大限に重視したものである。特にこの場合には限られたパルスエネルギーしか発生できないレーザービームの長尺方向の長さ２０１を確保するために短軸方向のビーム幅２０２は数１０μｍから数１００μｍと大変狭くなっている。このラインビームを図２中の矢印（２０３）方向のように移動させながらパルス照射する方法がとられている。ただし、各パルスの照射領域に境目が発生すると結晶性ばらつきの原因となるため、通常各パルス毎の照射領域を９０％程度互いにオーバーラップさせながら走査することによってレーザー照射を行う。このため、レーザー結晶化装置では基板上の半導体膜とライン上に集光したレーザービームの位置をレーザー照射パルス毎に相対的に数μｍから数十μｍという高い精度でずらしながら基板全面の結晶化を行うのである。
【０００６】
レーザー結晶化はシリコン薄膜をパルスレーザーによってごく短時間に加熱し、同薄膜が融点以上で溶融した後、冷却過程で結晶化する性質を利用したものである。通常このレーザー結晶化は不純物の膜中への混入防止や表面状態制御のために真空雰囲気下にて行われるが、前述のようにシリコン膜が融点に達するわけであるから、シリコン膜の温度は１０００℃以上に上昇している。真空中にてこのような処理を行うと熱エネルギーを有するシリコン原子やクラスターが膜表面から離脱する。溶融時間はせいぜい数１００ナノ秒の短時間であるから離脱するシリコンの量は微量であるが、前述のように高い重ね率の多数回レーザー照射で大面積をシリコン薄膜の結晶化を行う量産装置ではレーザー導入窓に前述の熱脱離したシリコンが付着し、レーザー光の透過率を次第に変化させてしまうという問題がある。窓に付着したシリコンは微量でも紫外光に対する光学的影響は甚大で、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍの基板を１０枚程度処理すると透過率が１０％程度低下してしまう。レーザー結晶化の最適エネルギー条件はわずか３〜５％の範囲しかないため、経時的にレーザー結晶化ｐ−Ｓｉの膜質が変化してしまう。この問題を回避するため従来技術としては特開平１１−２６３９３がある。これは図１に示すようにレーザー光導入窓にガスを吹き付けながら処理を行うことによって、シリコン粒子の付着を防ぐものである。しかしながら前述のように熱速度で飛来してくる粒子は通常の装置構造における窓までの距離である１０ｃｍ程度をわずか数μ秒で通過してしまう。減圧下においてガスを圧力によって吹き付ける程度では、その衝突確率は極めて低くほとんど効果が望めないのが実状である。
【０００７】
このため照射レーザー光の実効的エネルギー密度が経時的に変化してしまい、結晶化膜の品質のばらつきを招き、歩留まり低下の原因になっている。また装置のメンテナンスに要する時間が長くなり、稼働率低下ひいては製造コストを引き上げることにになってしまうのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の諸課題を鑑みて、真空雰囲気下でエネルギー光を利用した熱処理を行う半導体製造装置で問題となる光導入窓の透過率変化を防止し、特にレーザー結晶化ｐ−Ｓｉ膜のばらつきを低減でき、高い稼働率を有する半導体製造装置および薄膜半導体の製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜半導体製造装置は、減圧容器内の薄膜半導体にレーザー光を照射することにより熱処理を行う薄膜半導体の製造装置であって、光導入窓を備えた光導入室と、前記光導入室とは真空ゲートバルブによって分離され、表面に前記薄膜半導体が形成された被処理半導体基板を保持する光照射室とを有する前記減圧容器と、前記減圧容器の外部に設けられ、輸送管において前記光導入室と接続されたプラズマ発生室と、を備え、前記光導入窓は、前記プラズマ発生室において発生したプラズマが前記輸送管を通して前記光導入室に導入される場合に加熱されることを特徴とする。ここで光導入窓とは前記半導体に照射するレーザー光を透過させる窓である。従って照射するレーザー光の波長において比較的高い透過率を持つ材料によって形成される。
【００１０】
本発明のかかる構成によれば、光照射室と光導入室とを分けることによって、照射室では被処理半導体基板の搬送をしている間に、光導入室のクリーニングをすることができる。
【００１１】
本発明は、さらに前記光導入室の容積が、前記光照射室容積の５分の１以下であることが好ましい。かかる構成によれば、光導入室の容積の狭いほうがクリーニング処理終了後に素早く真空引きができ、次の被処理半導体基板の照射に備えることができる。
【００１２】
本発明は、また前記光導入室は、前記光照射室とは別に排気手段を有し、前記真空ゲートバルブによる分離後も真空度の制御が可能であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のかかる構成によれば、プラズマ発生室の真空度制御と、特に発生したプラズマを光導入室へと導く流れを作るためには、光導入室側に真空系の排気口があれば容易に真空度の制御が可能である。
【００１４】
本発明は、また前記プラズマ発生室は導波管を用いて接続されたマイクロ波発振器を有していることを特徴とする。かかる構成によれば、プラズマ寿命を長くすることができる。
【００１５】
上記薄膜半導体製造装置において、前記プラズマ発生室で発生したプラズマは、前記輸送管を用いて前記光導入室に導入される構成としてもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、光導入室とプラズマ室とを分離することによって従来の構造はそのまま応用することが可能で、まあ光導入室に電極を設けてプラズマを発生するような構造と比較して、物理的な衝突が起こらないので、余計なダメージを生じることなくクリーニングが可能である。
【００１７】
本発明の薄膜半導体の製造方法は、加熱可能な光導入窓を備えた光導入室と、前記光導入室とは真空ゲートバルブによって分離され被処理半導体基板を保持する光照射室とを有する減圧容器と、前記減圧容器の外部に設けられ、輸送管において前記光導入室と接続されたプラズマ発生室と、を備える薄膜半導体製造装置を用いた薄膜半導体の製造方法であって、前記減圧容器内の薄膜半導体にレーザー光を照射して熱処理を行う工程と、前記真空ゲートバルブを閉めることにより光導入室と光照射室を分離する工程と、前記光導入窓を加熱する工程と、前記プラズマ発生室にてプラズマ放電を行い、そのプラズマを前記輸送管を通じて前記光照射室に導入する工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のかかる構成によれば、プラズマクリーニング中も基板の搬送を行うことが可能である。
【００１９】
本発明は、前記プラズマ放電は前記薄膜半導体のエッチングガスを使って行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明のかかる構成によれば、エッチングガスを用いて付着したシリコンを化学反応により分解して取り除くことが可能である。
【００２１】
本発明は、前記薄膜半導体はシリコンであって、前記エッチングガスは四弗化炭素と酸素であることを特徴とする。
【００２２】
本発明のかかる構成によれば、エッチングレートが高いため、短時間でエッチングすることが可能となる。
【００２３】
本発明は、前記薄膜半導体はシリコンであって、前記エッチングガスは六弗化硫黄であることを特徴とする。
【００２４】
本発明のかかる構成によれば、エッチングレートが高いため、短時間でエッチングすることが可能となる。
【００２５】
本発明は、前記光導入室へのプラズマ導入処理を行うと同時に、前記光照射室の前記被処理半導体基板の搬送作業を行うことを特徴とする。
【００２６】
本発明のかかる構成によれば、ゲートバルブを閉じている間に搬送作業を行うことが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態の一例を図４に基づいて述べる。
【００２８】
はじめに半導体膜（４０３）について説明する。本発明が適用される半導体膜としてはシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等の四族単体の半導体膜の他に、シリコン・ゲルマニウム（Ｓｉ_ｘＧｅ_１−ｘ：０＜ｘ＜１）やシリコン・カーバイド（Ｓｉ_ｘＣ_１−ｘ：０＜ｘ＜１）、ゲルマニウム・カーバイド（Ｇｅ_ｘＣ_１−ｘ：０＜ｘ＜１）等の四族元素複合体の半導体、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）等の三族元素と五族元素との複合体化合物半導体膜、またはカドミウム・セレン（ＣｄＳｅ）等の二族元素と六族元素との複合体化合物半導体膜がある。あるいはシリコン・ゲルマニウム・ガリウム・ヒ素（Ｓｉ_ｘＧｅ_ｙＧａ_ｚＡｓ_ｚ：ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）といった更なる複合化合物半導体膜やこれらの半導体にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのドナー元素を添加したＮ型半導体膜、あるいはホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）等のアクセプター元素を添加したＰ型半導体膜に対しても本発明は適応可能である。これら半導体膜はＡＰ(Atmosphere Pressure)−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法やＬＰ(Low Pressure)−ＣＶＤ法、ＰＥ(Prasma Enhanced)−ＣＶＤ法等のＣＶＤ法、あるいはスパッタ法や蒸着法等のＰＶＤ法で形成する。半導体膜としてシリコン膜を用いる場合、ＬＰ−ＣＶＤ法では基板温度を４００℃程度から７００℃程度としてジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）などを原料として堆積する。ＰＥ−ＣＶＤ法ではモノシラン（ＳｉＨ_４）などを原料として基板温度が１００℃程度から５００℃程度で堆積可能である。スパッタ法を用いれば基板温度は室温から４００℃程度で可能である。この様に堆積された半導体膜の初期状態（ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態）は非晶質や混晶質、微結晶質、あるいは多結晶質等様々な状態があるが、本願発明にあたっては初期状態はいずれの状態であっても構わない。なお本願明細書中では非晶質の結晶化のみならず、多結晶質や微結晶質の再結晶化をも含めて総じて結晶化と呼ぶ。半導体膜の膜厚はそれをＴＦＴに用いる時には２０ｎｍ程度から１００ｎｍ程度が適している。
【００２９】
下地絶縁膜（４０２）と半導体膜（４０３）を形成した後、この半導体膜をレーザー照射することによって結晶化する。通常ＬＰ−ＣＶＤ法、ＰＥ−ＣＶＤ法等のＣＶＤ法で堆積させたシリコン膜表面は自然酸化膜が成長している。従ってレーザー光を照射する前に、この自然酸化膜を除去する必要がある。この方法としては弗酸溶液に浸してウエットエッチングする方法や、弗素ガスを含んだプラズマ中におけるドライエッチング等がある。このようなエッチング液を使用すると短時間にエッチングが行われる。
【００３０】
次に半導体膜のついた基板をレーザー照射チャンバー（４０５）にセットする。レーザー照射チャンバーは一部分が石英の窓（４０６）（光導入窓）によってできており、チャンバーを真空に排気した後この石英窓からレーザー光を照射する。
【００３１】
ここでレーザー光は半導体膜（４０３）表面で強く吸収され、その直下の絶縁膜（４０２）にはほとんど吸収されないことが望まれる。従ってこのレーザー光としては紫外域またはその近傍の波長を持つエキシマレーザー、アルゴンイオンレーザー、ＹＡＧレーザー高調波等が好ましい。また半導体膜を高温に加熱すると同時に基板へのダメージを防ぐためには大出力でしかも極短時間のパルス発振であることが必要となる。従って前記レーザー光の中でも特にキセノン・クロライド（ＸｅＣｌ）レーザー（波長３０８ｎｍ）やクリプトンフロライド（ＫｒＦ）レーザー（波長２４８ｎｍ）等のエキシマレーザーが最も適している。
【００３２】
次にこれらレーザー光の照射方法について図３にそって述べる。レーザーパルスの強度半値幅は10ナノ秒程度から５００ナノ秒程度の極短時間である。レーザー照射は基板（３００）を室温（２５℃）程度から４００℃程度とし、背景真空度が１０^−４Ｔｏｒｒ程度から１０^−９Ｔｏｒｒ程度の真空中にて行う。図３に示すように、照射領域形状を幅１００μｍ程度（３０２）以上で長さが数１０ｃｍ以上のライン状（３０１）とし、このライン状レーザー光を走査して結晶化を進めても良い。この場合各照射毎のビームの幅方向の重なり（３０３と３０４の重なり）はビーム幅（３０２）の５％程度から９８％程度とする。ビーム幅が３００μｍでビーム毎の重なりが９５％であれば、一回の照射毎にビームは１５μｍ進むので、同一点は１０回のレーザー照射を受けることになる。通常半導体膜を基板全体で均一に結晶化させるには少なくとも５回程度以上のレーザー照射が望まれるので、照射毎のビームの重なり量は８０％程度以上が求められる。高い結晶性の多結晶膜を確実に得るには同一点が１０回程度から５０回程度の照射が行われる様に重なり量を９０％程度から９８％程度へと調整するのが好ましい。
【００３３】
引き続き図４を用いるが、このように高い重ね率でレーザー照射を繰り返しても光導入窓（４１５）の光透過率が低下しないように本発明の半導体製造装置では真空容器（４０５）はゲートバルブ（４４１）によって光導入室（４４２）と光照射室（４４３）の２室に分離される。ゲートバルブを開いた状態で真空中に設置された基板（４０１）上のシリコン膜（４０３）にレーザー照射を行う。基板全面の結晶化を終えた状態では、光導入窓にわずかにシリコンが付着しているが、完全な膜ではなく部分的には付着していない部分がある。この時点での透過率低下はまだわずかである。この状態でゲートバルブ（４４１）が閉まり光導入室は光照射室と分離される。この後プラズマ発生室（４２０）にてプラズマを発生し、輸送管（４２１）を通じて光導入室へと導き、光導入窓の内側に付着したシリコンのエッチングを行うものである。ここで光導入室は専用に排気系（ポート）（４２７）を具備しているため、このプラズマ処理中も排気を継続することによって、プラズマはプラズマ発生室より光導入室へと導かれるようになる。プラズマ発生室（４２０）は石英チューブからなり、位相固定型容量ねじ整合器（４２２）によって整合がとられる。またプラズマ発生室とは導波路（４２３）で接続されたマイクロ波電源（４２４）があり、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給している。このマイクロ波励起によって、生成されたエッチャントは長寿命化し、このようにプラズマ発生室をエッチング室（この場合は光導入室）から分離した配置が可能となっている。エッチングガス（４２６）はマスフローコントローラ（４２５）によって制御されプラズマ発生室へと導入されるが、このガスとしてはＨ_２、CF₄、ＳＦ_６などを利用することが可能である。エッチングの詳細については実施例にて詳述するため、ここでは割愛するが、レーザー照射によって付着したシリコンはごく微量であるので、この様なドライエッチングによって数秒、多くても３０秒で完全に除去可能である。またエッチングレートを高めるためには光導入窓を加熱するのも有効である。従来の例ではレーザー照射窓の透過率を常に一定に保つのは難しかったが、本発明の方法により石英窓を使った場合、常に９４％以上の値を維持することができ、安定なレーザー照射が可能となる。また、ドライエッチング時間は極めて短時間であるので、基板の搬送時間内にて終了することが十分可能であり、装置のスループットを落とすことがない。しかるエッチングの後、すぐにゲートバルブ（４４１）を開いて真空容器全体を再度高真空に保ち、次の基板のレーザー結晶化を行う。この際光照射室は光導入室を真空にするためのバッファーとしての役割を果たす（つまり短時間でチャンバー全体を再度高真空に到達させる役割）。このため光導入室の容積は光照射室の容積より小さい方がよく、望ましくは５分の１以下の容積がよい。５分の１以下であればクリーニング処理終了後に素早く真空引きができ、次ぎの半導体基板の照射に備えることができる。
【００３４】
このようにして、レーザー結晶化を多数の大型基板に対して行ってもレーザー導入窓の透過率を常に一定に保つことが可能となるのである。しかもエッチングは基板搬送と平行で行うことができるため、装置のスループットを低下させることがない。
【００３５】
本発明の実施例をさらに図４を用いて説明する。本発明で用いる基板および下地保護膜に関しては前記の説明に準じるが、具体的には基板（４０１）として汎用無アルカリガラス基板を用いる。基板（４０１）上の下地保護膜は成膜温度４００℃としてＰＥ−ＣＶＤ法にて５００ｎｍ程度の膜厚を有するＳｉＯ_２膜（４０２）を堆積する。次に高真空型ＬＰ−ＣＶＤ装置を用いて、原料ガスであるジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を２００ＳＣＣＭ流し、４２５℃の堆積温度にてアモルファスシリコン膜（４０３）を５０ｎｍ堆積する。次にこのアモルファスシリコン膜にエキシマレーザー光（４１６）を照射し結晶化を行う。このレーザー結晶化装置は真空容器（４０５）の中にＸ−Ｙステージ（４０７）を有し、この上部に基板ホルダ（４０６）がある。この基板ホルダに前記の基板（４０１）を設置する。Ｘ−Ｙステージ（４０７）はボールネジ（４０８）の回転によって移動し、このボールネジははパルスモータ（４０９）によって駆動される。１Ｘ１０^−６Ｔｏｒｒの真空中でレーザー照射をしながら基板（４０１）を移動させ、基板全面のシリコン薄膜を結晶化させる。結晶化が終了すると同時にゲートバルブ（４４１）が閉まり、結晶化させた基板はすぐさま真空ロボットにより隣接する搬送室（図中略）への搬出作業に入る。ゲートバルブが閉まると同時にプラズマ発生室へはガス導入口からＣＦ_４ガスを３００ＳＣＣＭ、Ｏ_２ガスを８００ＳＣＣＭ流し、プラズマ発生室から光導入室内の圧力を２０Ｐａへと調整する。しかる後、マイクロ波電源に９００Ｗのパワーを印加しプラズマをたてる。この時も光導入室からの真空引きは継続されているので、発生したプラズマは輸送管から光導入室へと引き込まれ、レーザー導入窓（４１５）の内側に付着したシリコンをエッチングする。このようにプラズマ発生室とエッチング室が離れた構成は一般的にリモートプラズマ処理と呼ばれるが、導入窓自体が直接ラジカルによってたたかれることがないので余計なダメージを与えることなく、付着したシリコンの除去処理のみが行われる。エッチング処理に要する時間は１０秒程度であり、搬送時間（およそ９０秒）に対して十分作業を完了することができる。こうして次の基板をレーザー結晶化する際にはレーザー導入窓（４１５）の透過率は完全に元通りになっている。この後ゲートバルブ（４４１）を開き、光導入室の真空度を高める。この際には新しい基板が搬入されセットされており、時間の無駄なく次のレーザー照射を行うことができる。これによってレーザー結晶化条件の経時変化を完全に解消でき、安定した特性の結晶シリコン膜を得ることができるようになる。しかも装置のスループットは従来の装置と全く変わらない。
【００３６】
【発明の効果】
従来の技術ではレーザー導入窓の透過率変化により結晶性シリコン膜の特性にばらつきが発生すると共に、装置稼働率の低下によるスループットの低下が問題となっていた。しかし、以上述べてきた様に本発明の半導体製造装置および薄膜半導体の製造方法を用いることによって、レーザー導入窓の透過率を一定に維持することができ、結晶性シリコン膜の特性の均一性を飛躍的に向上することができると共に、装置の稼働率向上によって高スループットを持つ製造装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の装置の説明するための図である。
【図２】レーザー結晶化時のレーザービームを照射位置を説明するための図である。
【図３】レーザー結晶化時のライン状レーザービーム照射方法を説明するための図である。
【図４】本発明の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１０１基板
１０２下地絶縁膜
１０３半導体膜
１０６石英窓
１０７レーザー光
１０８ガス吹きつけノズル
１１０結晶性半導体膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing apparatus for manufacturing a thin film transistor formed on an insulator, a display pixel of a liquid crystal display device, or a thin film transistor used as a liquid crystal driving circuit constituent element.
[0002]
[Prior art]
Semiconductors such as polycrystalline silicon are widely used for thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs) and solar cells. In particular, polycrystalline silicon (p-Si) TFTs can be made on a transparent and insulating substrate such as a glass substrate while allowing high mobility, making it possible to make liquid crystal display devices (LCD) and liquid crystal projectors. It is widely used as a component of light modulation elements such as built-in drivers for driving liquid crystals, and has succeeded in creating new markets.
[0003]
As a method for producing a high-performance TFT on a glass substrate, a manufacturing method called a high-temperature process has first been put into practical use. This high temperature process is a general term for a process using a high temperature with a maximum process temperature of about 1000 ° C. as a TFT manufacturing method. The high temperature process is characterized by the fact that a relatively good quality p-Si can be produced by solid phase growth of silicon, and a good quality gate insulating film (generally silicon dioxide (SiO ₂ )) and clean p by thermal oxidation. That is, the interface between -Si and the gate insulating film can be formed. Due to these characteristics, high-temperature TFTs with high mobility and high reliability can be stably manufactured in a high-temperature process. However, when adopting a high temperature process, it is necessary for the substrate on which the TFT is formed to withstand a high temperature heat process of 1000 ° C. or higher, and the only substrate that satisfies this requirement is a quartz glass substrate. For this reason, so far, p-Si TFTs produced by high-temperature processes are generally produced on expensive and small quartz glass substrates, and have been considered unsuitable for enlargement due to cost problems. In addition, solid phase growth requires heat treatment for a long time of ten and several hours, and there is a problem that productivity is extremely low. In this method, since the entire substrate is heated for a long time, thermal deformation of the substrate becomes a big problem, and there is a problem that it is difficult to use a substantially inexpensive large glass substrate. This hinders cost reduction.
[0004]
On the other hand, a technique called a low-temperature process is intended to solve the above-mentioned drawbacks of a high-temperature process and realize a high mobility p-Si TFT. In order to use a relatively inexpensive heat-resistant glass substrate, a p-Si TFT manufacturing process having a maximum process temperature of approximately 600 ° C. or lower is generally called a low-temperature process. Laser crystallization is widely used as a method for producing a p-Si film in a low-temperature process. Laser crystallization is a technique that utilizes the property of being instantaneously melted by irradiating amorphous silicon on a glass substrate with high-power pulsed laser light and crystallizing in the cooling process. Recently, a technique for forming a large-area p-Si film by scanning an amorphous silicon film on a glass substrate while repeatedly irradiating it with an excimer laser beam has been widely used. A relatively high quality SiO ₂ film can be formed on the gate insulating film by a film forming method using plasma CVD, and has been put into practical use. The collection of these technologies has made it possible to produce p-Si TFTs on a large glass substrate that is now several tens of centimeters on a side, and has finally begun to hear mass production.
[0005]
However, a problem in this low-temperature process is that the laser-crystallized p-Si film has a high defect density, which greatly affects the mobility of the TFT. The density of defects generated by laser crystallization particularly depends strongly on the control of the laser irradiation method during laser crystallization. In recent laser crystallization apparatuses for large substrates, a method of shaping a laser beam in a line shape as shown in FIG. This emphasizes the practicality for forming a p-Si film with a short tact time on a large-area substrate such as a liquid crystal display device. Particularly in this case, the beam width 202 in the short axis direction is very narrow, from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers, in order to ensure the length 201 of the long direction of the laser beam that can generate only limited pulse energy. A method of irradiating pulses while moving the line beam as indicated by an arrow (203) in FIG. 2 is employed. However, if a boundary occurs in the irradiation region of each pulse, it causes a variation in crystallinity. Therefore, laser irradiation is usually performed by scanning the irradiation regions of each pulse while overlapping each other by about 90%. For this reason, the laser crystallization apparatus crystallizes the entire surface of the substrate while shifting the position of the laser beam focused on the semiconductor film on the substrate and the line with high accuracy of several μm to several tens of μm for each laser irradiation pulse. Is done.
[0006]
Laser crystallization utilizes the property that a silicon thin film is heated by a pulse laser for a very short time, and the thin film melts above its melting point, and then crystallizes in the cooling process. Usually, this laser crystallization is performed in a vacuum atmosphere to prevent impurities from being mixed into the film and to control the surface state. However, since the silicon film reaches the melting point as described above, the temperature of the silicon film is It has risen above 1000 ° C. When such treatment is performed in a vacuum, silicon atoms and clusters having thermal energy are detached from the film surface. Since the melting time is a few hundred nanoseconds at most, the amount of released silicon is very small, but as described above, a mass production apparatus that crystallizes a silicon thin film over a large area by multiple laser irradiations with a high overlap rate. However, there is a problem that the above-described thermally desorbed silicon adheres to the laser introduction window, and the transmittance of the laser light gradually changes. Even if a small amount of silicon adheres to the window, the optical effect on the ultraviolet light is enormous. For example, when about 10 300 mm × 300 mm substrates are processed, the transmittance decreases by about 10%. Since the optimum energy condition for laser crystallization is only in the range of 3 to 5%, the film quality of laser-crystallized p-Si changes with time. In order to avoid this problem, there is JP-A-11-26393 as a prior art. As shown in FIG. 1, the treatment is performed while blowing gas to the laser beam introduction window, thereby preventing the silicon particles from adhering. However, as described above, the particles flying at the heat speed pass through about 10 cm, which is the distance to the window in the normal apparatus structure, in just a few microseconds. The reality is that the collision probability is extremely low and almost no effect can be expected if the gas is blown by pressure under reduced pressure.
[0007]
For this reason, the effective energy density of the irradiating laser beam changes with time, which causes variations in the quality of the crystallized film, causing a decrease in yield. In addition, the time required for maintenance of the apparatus becomes longer, resulting in a reduction in operating rate and an increase in manufacturing cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-described problems, the present invention prevents a change in transmittance of a light introduction window, which is a problem in a semiconductor manufacturing apparatus that performs heat treatment using energy light in a vacuum atmosphere, and in particular, a laser-crystallized p-Si film. It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus and a thin film semiconductor manufacturing method that can reduce variation and have a high operating rate.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The thin film semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is a thin film semiconductor manufacturing apparatus that performs heat treatment by irradiating a thin film semiconductor in a decompression vessel with a laser beam , the light introducing chamber having a light introducing window, and the light introducing chamber And a vacuum container having a light irradiation chamber for holding a semiconductor substrate on which the thin film semiconductor is formed and separated by a vacuum gate valve, and provided outside the vacuum container, and in a transport pipe, the light A plasma generation chamber connected to the introduction chamber, wherein the light introduction window is heated when the plasma generated in the plasma generation chamber is introduced into the light introduction chamber through the transport tube. To do. Here, the light introduction window is a window that transmits the laser light applied to the semiconductor. Therefore, it is formed of a material having a relatively high transmittance at the wavelength of the laser beam to be irradiated.
[0010]
According to this configuration of the present invention, by separating the light irradiation chamber and the light introduction chamber, the light introduction chamber can be cleaned while the semiconductor substrate to be processed is transported in the irradiation chamber.
[0011]
In the present invention, it is preferable that the volume of the light introduction chamber is not more than one fifth of the volume of the light irradiation chamber. According to this configuration, the light introduction chamber having a smaller volume can be quickly evacuated after completion of the cleaning process, and can be prepared for the next irradiation of the semiconductor substrate to be processed.
[0012]
The present invention is also characterized in that the light introduction chamber has an exhaust means separately from the light irradiation chamber, and the degree of vacuum can be controlled even after separation by the vacuum gate valve.
[0013]
According to the configuration of the present invention, it is easy to control the degree of vacuum of the plasma generation chamber and particularly to create a flow for guiding the generated plasma to the light introduction chamber if there is a vacuum system exhaust port on the light introduction chamber side. In addition, the degree of vacuum can be controlled.
[0014]
The present invention is also characterized in that the plasma generation chamber has a microwave oscillator connected using a waveguide. According to this configuration, the plasma life can be extended.
[0015]
In the thin film semiconductor manufacturing apparatus, the plasma generated in the plasma generation chamber may be introduced into the light introduction chamber using the transport pipe.
[0016]
According to such a configuration, the conventional structure can be applied as it is by separating the light introducing chamber and the plasma chamber, and compared with a structure in which an electrode is provided in the light introducing chamber to generate plasma. Since no physical collision occurs, cleaning is possible without causing extra damage.
[0017]
The thin film semiconductor manufacturing method of the present invention includes a light introduction chamber having a heatable light introduction window, and a light irradiation chamber that is separated from the light introduction chamber by a vacuum gate valve and holds a semiconductor substrate to be processed. A thin film semiconductor manufacturing method using a thin film semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a container; and a plasma generation chamber provided outside the decompression vessel and connected to the light introduction chamber in a transport pipe, wherein the inside of the decompression vessel Performing a heat treatment by irradiating the thin film semiconductor with laser light , separating the light introduction chamber and the light irradiation chamber by closing the vacuum gate valve, heating the light introduction window, and generating the plasma Performing plasma discharge in the chamber, and introducing the plasma into the light irradiation chamber through the transport tube.
[0018]
According to this configuration of the present invention, the substrate can be transported even during plasma cleaning.
[0019]
The present invention is characterized in that the plasma discharge is performed using an etching gas for the thin film semiconductor.
[0020]
According to this configuration of the present invention, it is possible to decompose and remove silicon deposited using an etching gas by a chemical reaction.
[0021]
The present invention is characterized in that the thin film semiconductor is silicon and the etching gas is carbon tetrafluoride and oxygen.
[0022]
According to this configuration of the present invention, since the etching rate is high, etching can be performed in a short time.
[0023]
The present invention is characterized in that the thin film semiconductor is silicon and the etching gas is sulfur hexafluoride.
[0024]
According to this configuration of the present invention, since the etching rate is high, etching can be performed in a short time.
[0025]
The present invention is characterized in that a plasma introduction process into the light introduction chamber is performed, and at the same time, a transfer operation of the semiconductor substrate to be processed in the light irradiation chamber is performed.
[0026]
According to this configuration of the present invention, it is possible to perform the transfer operation while the gate valve is closed.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0028]
First, the semiconductor film (403) will be described. As a semiconductor film to which the present invention is applied, in addition to a single group IV semiconductor film such as silicon (Si) or germanium (Ge), silicon germanium (Si _x Ge _1-x : 0 <x <1) or silicon carbide _{_{(Si x C 1-x:}} 0 <x <1), germanium carbide _{_{(Ge x C 1-x:}} 0 <x <1) of the group IV element complexes such as a semiconductor, a gallium arsenide (GaAs) There are composite compound semiconductor films of Group 3 elements and Group 5 elements such as Indium Antimony (InSb), and complex compound semiconductor films of Group 2 elements and Group 6 elements such as cadmium selenium (CdSe). Alternatively, further compound compound semiconductor films such as silicon, germanium, gallium, and arsenic (Si _x Ge _y Ga _z As _z : x + y + z = 1) and these semiconductors include phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and the like. The present invention can be applied to an N-type semiconductor film to which a donor element is added or a P-type semiconductor film to which an acceptor element such as boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In) is added. It is. These semiconductor films are formed by CVD such as AP (Atmosphere Pressure) -CVD (Chemical Vapor Deposition), LP (Low Pressure) -CVD, PE (Prasma Enhanced) -CVD, or PVD such as sputtering or vapor deposition. Form with. In the case of using a silicon film as the semiconductor film, the LP-CVD method is performed by depositing disilane (Si ₂ H ₆ ) or the like as a raw material at a substrate temperature of about 400 ° C. to 700 ° C. In the PE-CVD method, deposition can be performed at a substrate temperature of about 100 ° C. to about 500 ° C. using monosilane (SiH ₄ ) or the like as a raw material. If the sputtering method is used, the substrate temperature can be about room temperature to 400 ° C. There are various initial states (as-deposited states) of the semiconductor film deposited in this manner, such as amorphous, mixed crystal, microcrystalline, and polycrystalline. You may be in the state. In the present specification, not only amorphous crystallization but also polycrystalline or microcrystalline recrystallization is generally referred to as crystallization. The thickness of the semiconductor film is suitably about 20 nm to 100 nm when it is used for a TFT.
[0029]
After forming the base insulating film (402) and the semiconductor film (403), the semiconductor film is crystallized by laser irradiation. Usually, a natural oxide film is grown on the surface of a silicon film deposited by a CVD method such as an LP-CVD method or a PE-CVD method. Therefore, it is necessary to remove this natural oxide film before irradiating the laser beam. As this method, there are a wet etching method in a hydrofluoric acid solution, a dry etching in a plasma containing fluorine gas, and the like. When such an etching solution is used, etching is performed in a short time.
[0030]
Next, the substrate with the semiconductor film is set in a laser irradiation chamber (405). A part of the laser irradiation chamber is formed by a quartz window (406) (light introduction window), and after the chamber is evacuated to vacuum, laser light is irradiated from the quartz window.
[0031]
Here, it is desirable that the laser light is strongly absorbed on the surface of the semiconductor film (403) and hardly absorbed by the insulating film (402) immediately below the laser light. Therefore, excimer laser, argon ion laser, YAG laser harmonic, etc. having a wavelength in the ultraviolet region or the vicinity thereof are preferable as this laser light. Further, in order to heat the semiconductor film to a high temperature and simultaneously prevent damage to the substrate, it is necessary to have a pulse oscillation with a large output and a very short time. Therefore, among the laser beams, an excimer laser such as a xenon chloride (XeCl) laser (wavelength 308 nm) or a krypton fluoride (KrF) laser (wavelength 248 nm) is most suitable.
[0032]
Next, the laser beam irradiation method will be described with reference to FIG. The half width of the intensity of the laser pulse is an extremely short time of about 10 nanoseconds to about 500 nanoseconds. The laser irradiation is performed in a vacuum in which the substrate (300) is set to room temperature (25 ° C.) to 400 ° C. and the background vacuum is about 10 ⁻⁴ Torr to 10 ⁻⁹ Torr. As shown in FIG. 3, the irradiation region shape may be a line shape (301) having a width of about 100 μm (302) or more and a length of several tens of centimeters or more, and crystallization may be advanced by scanning this line laser beam. In this case, the overlap in the beam width direction for each irradiation (the overlap between 303 and 304) is about 5% to about 98% of the beam width (302). If the beam width is 300 μm and the overlap of each beam is 95%, the beam advances 15 μm for each irradiation, so that the same point receives 10 times of laser irradiation. Usually, in order to crystallize the semiconductor film uniformly over the entire substrate, at least about 5 times of laser irradiation is desired. Therefore, the overlap amount of the beam for each irradiation is required to be about 80% or more. In order to reliably obtain a highly crystalline polycrystalline film, it is preferable to adjust the overlap amount from about 90% to about 98% so that the same point is irradiated about 10 to 50 times.
[0033]
FIG. 4 is continuously used. In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the vacuum vessel (405) is a gate valve so that the light transmittance of the light introduction window (415) does not decrease even when laser irradiation is repeated at such a high overlap rate. (441) separates the light introduction chamber (442) and the light irradiation chamber (443) into two chambers. Laser irradiation is performed on the silicon film (403) on the substrate (401) placed in a vacuum with the gate valve opened. In the state where the crystallization of the entire surface of the substrate is completed, silicon is slightly attached to the light introduction window, but there is a portion that is not completely attached but not a complete film. The transmittance drop at this point is still slight. In this state, the gate valve (441) is closed and the light introduction chamber is separated from the light irradiation chamber. Thereafter, plasma is generated in the plasma generation chamber (420), led to the light introduction chamber through the transport pipe (421), and the silicon adhering to the inside of the light introduction window is etched. Here, since the light introduction chamber has a dedicated exhaust system (port) (427), the plasma is guided from the plasma generation chamber to the light introduction chamber by continuing the exhaustion during the plasma processing. Become. The plasma generation chamber (420) is made of a quartz tube, and is matched by a phase-fixed capacitive screw matcher (422). The plasma generation chamber has a microwave power source (424) connected by a waveguide (423) and supplies a microwave of 2.45 GHz. Due to the microwave excitation, the generated etchant has a long life, and thus the plasma generation chamber can be separated from the etching chamber (in this case, the light introduction chamber). The etching gas (426) is controlled by the mass flow controller (425) and introduced into the plasma generation chamber. As this gas, H ₂ , CF ₄ , SF ₆ or the like can be used. The details of the etching will be omitted in the example, and will be omitted here, but the amount of silicon deposited by laser irradiation is very small, so such dry etching completely removes in several seconds, at most 30 seconds. Is possible. In order to increase the etching rate, it is also effective to heat the light introduction window. In the conventional example, it was difficult to always keep the transmittance of the laser irradiation window constant. However, when a quartz window is used according to the method of the present invention, the value of 94% or more can always be maintained, and stable laser irradiation can be performed. Is possible. Also, since the dry etching time is extremely short, it can be completed within the substrate transport time, and the throughput of the apparatus is not reduced. Immediately after the etching, the gate valve (441) is immediately opened to keep the whole vacuum vessel at a high vacuum again, and laser crystallization of the next substrate is performed. At this time, the light irradiation chamber serves as a buffer for evacuating the light introduction chamber (that is, the role of allowing the entire chamber to reach high vacuum again in a short time). For this reason, the volume of the light introduction chamber should be smaller than the volume of the light irradiation chamber, and preferably a volume of 1/5 or less. If it is 1/5 or less, a vacuum can be quickly drawn after the completion of the cleaning process, and the next semiconductor substrate can be irradiated.
[0034]
In this way, even when laser crystallization is performed on a large number of large substrates, the transmittance of the laser introduction window can always be kept constant. In addition, since the etching can be performed in parallel with the substrate transport, the throughput of the apparatus is not reduced.
[0035]
An embodiment of the present invention will be further described with reference to FIG. Although the substrate and the base protective film used in the present invention conform to the above description, specifically, a general-purpose non-alkali glass substrate is used as the substrate (401). As the base protective film on the substrate (401), a SiO ₂ film (402) having a film thickness of about 500 nm is deposited by PE-CVD at a film forming temperature of 400 ° C. Next, using a high vacuum LP-CVD apparatus, disilane (Si ₂ H ₆ ), which is a raw material gas, flows in 200 SCCM, and an amorphous silicon film (403) is deposited to a thickness of 50 nm at a deposition temperature of 425 ° C. Next, the amorphous silicon film is crystallized by irradiating it with excimer laser light (416). This laser crystallization apparatus has an XY stage (407) in a vacuum vessel (405), and a substrate holder (406) is provided on the XY stage (407). The substrate (401) is placed on the substrate holder. The XY stage (407) is moved by the rotation of a ball screw (408), and this ball screw is driven by a pulse motor (409). The substrate (401) is moved while laser irradiation is performed in a vacuum of 1 × 10 ⁻⁶ Torr, and the silicon thin film on the entire surface of the substrate is crystallized. As soon as the crystallization is completed, the gate valve (441) is closed, and the crystallized substrate is immediately carried out to the adjacent transfer chamber (not shown) by the vacuum robot. At the same time as the gate valve is closed, 300 SCCM of CF ₄ gas and 800 SCCM of O ₂ gas are flowed from the gas inlet to the plasma generation chamber, and the pressure in the light introduction chamber is adjusted to 20 Pa from the plasma generation chamber. Thereafter, plasma is generated by applying 900 W of power to the microwave power source. Since evacuation from the light introducing chamber is continued at this time, the generated plasma is drawn from the transport tube into the light introducing chamber, and the silicon adhering to the inside of the laser introducing window (415) is etched. Such a configuration in which the plasma generation chamber and the etching chamber are separated from each other is generally referred to as remote plasma processing. Only removal processing is performed. The time required for the etching process is about 10 seconds, and the work can be sufficiently completed with respect to the transfer time (about 90 seconds). Thus, when the next substrate is laser crystallized, the transmittance of the laser introduction window (415) is completely restored. Thereafter, the gate valve (441) is opened to increase the degree of vacuum in the light introducing chamber. At this time, a new substrate is loaded and set, and the next laser irradiation can be performed without wasting time. As a result, the change over time in the laser crystallization conditions can be completely eliminated, and a crystalline silicon film having stable characteristics can be obtained. Moreover, the throughput of the apparatus is not different from that of the conventional apparatus.
[0036]
【The invention's effect】
In the prior art, the characteristics of the crystalline silicon film vary due to a change in the transmittance of the laser introduction window, and a decrease in throughput due to a decrease in apparatus operating rate has been a problem. However, as described above, by using the semiconductor manufacturing apparatus and the thin film semiconductor manufacturing method of the present invention, the transmittance of the laser introduction window can be maintained constant, and the uniformity of the characteristics of the crystalline silicon film can be maintained. It is possible to dramatically improve the manufacturing apparatus having high throughput by improving the operating rate of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional apparatus.
FIG. 2 is a view for explaining a position irradiated with a laser beam at the time of laser crystallization.
FIG. 3 is a diagram for explaining a line laser beam irradiation method during laser crystallization.
FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Base insulating film 103 Semiconductor film 106 Quartz window 107 Laser light 108 Gas blowing nozzle 110 Crystalline semiconductor film

Claims

減圧容器内の薄膜半導体にレーザー光を照射することにより熱処理を行う薄膜半導体の製造装置であって、
光導入窓を備えた光導入室と、前記光導入室とは真空ゲートバルブによって分離され、表面に前記薄膜半導体が形成された被処理半導体基板を保持する光照射室とを有する前記減圧容器と、
前記減圧容器の外部に設けられ、輸送管において前記光導入室と接続されたプラズマ発生室と、を備え、
前記光導入窓は、前記プラズマ発生室において発生したプラズマが前記輸送管を通して前記光導入室に導入される場合に加熱されることを特徴とする薄膜半導体製造装置。A thin-film semiconductor manufacturing apparatus that performs heat treatment by irradiating a thin-film semiconductor in a vacuum container with laser light ,
A light introduction chamber having a light introduction window; and the pressure-reducing container having a light irradiation chamber for holding a semiconductor substrate to be processed on which a thin film semiconductor is formed, wherein the light introduction chamber is separated by a vacuum gate valve; ,
A plasma generation chamber provided outside the decompression vessel and connected to the light introduction chamber in a transport pipe, and
The light introduction window is heated when plasma generated in the plasma generation chamber is introduced into the light introduction chamber through the transport pipe.

前記光導入室の容積は、前記光照射室容積の５分の１以下であることを特徴とする請求項１記載の薄膜半導体製造装置。 2. The thin film semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the volume of the light introducing chamber is one fifth or less of the volume of the light irradiation chamber.

前記光導入室は、前記光照射室とは別に排気手段を有し、前記排気手段は前記真空ゲートバルブによる分離後も真空度の制御が可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜半導体製造装置。 The said light introduction chamber has an exhaust means separately from the said light irradiation chamber, The said exhaust means can control the degree of vacuum even after isolation | separation by the said vacuum gate valve. 2. The thin film semiconductor manufacturing apparatus according to 2.

前記プラズマ発生室は、導波管を用いて接続されたマイクロ波発振器を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄膜半導体製造装置。 The thin film semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plasma generation chamber has a microwave oscillator connected using a waveguide.

前記プラズマ発生室で発生したプラズマは、前記輸送管を用いて前記光導入室に導入されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄膜半導体製造装置。 5. The thin film semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generated in the plasma generation chamber is introduced into the light introduction chamber using the transport pipe. 6.

光導入窓を備えた光導入室と、前記光導入室とは真空ゲートバルブによって分離され、表面に薄膜半導体が形成された被処理半導体基板を保持する光照射室とを有する減圧容器と、前記減圧容器の外部に設けられ、輸送管において前記光導入室と接続されたプラズマ発生室と、を備える薄膜半導体製造装置を用いた薄膜半導体の製造方法であって、
前記減圧容器内の前記薄膜半導体にレーザー光を照射して熱処理を行う工程と、
前記真空ゲートバルブを閉めることにより光導入室と光照射室を分離する工程と、
前記光導入窓を加熱する工程と、
前記プラズマ発生室にてプラズマ放電を行い、そのプラズマを前記輸送管を通じて前記光照射室に導入する工程と、を有することを特徴とする薄膜半導体の製造方法。A pressure-reducing container having a light introduction chamber having a light introduction window; and a light irradiation chamber for holding a semiconductor substrate to be processed on which a thin film semiconductor is formed, wherein the light introduction chamber is separated from the light introduction chamber by a vacuum gate valve; A thin film semiconductor manufacturing method using a thin film semiconductor manufacturing apparatus, which is provided outside a decompression vessel and includes a plasma generation chamber connected to the light introduction chamber in a transport pipe,
Irradiating the thin film semiconductor in the vacuum vessel with a laser beam and performing a heat treatment;
Separating the light introduction chamber and the light irradiation chamber by closing the vacuum gate valve;
Heating the light introduction window;
Performing a plasma discharge in the plasma generation chamber and introducing the plasma into the light irradiation chamber through the transport tube.

前記プラズマ放電は前記薄膜半導体のエッチングガスを使って行うことを特徴とする請求項６に記載の薄膜半導体の製造方法。 The method of manufacturing a thin film semiconductor according to claim 6, wherein the plasma discharge is performed using an etching gas for the thin film semiconductor.

前記薄膜半導体はシリコンであって、前記エッチングガスは四弗化炭素と酸素であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜半導体の製造方法。8. The method of manufacturing a thin film semiconductor according to claim 7 , wherein the thin film semiconductor is silicon, and the etching gas is carbon tetrafluoride and oxygen.

前記薄膜半導体はシリコンであって、前記エッチングガスは六弗化硫黄であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜半導体の製造方法。8. The method of manufacturing a thin film semiconductor according to claim 7 , wherein the thin film semiconductor is silicon and the etching gas is sulfur hexafluoride.

前記光導入室へのプラズマ導入処理を行うと同時に、前記光照射室の前記被処理半導体基板の搬送作業を行うことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の薄膜半導体の製造方法。 The thin film according to any one of claims 6 to 9, wherein a transfer operation of the semiconductor substrate to be processed in the light irradiation chamber is performed simultaneously with performing a plasma introduction process into the light introduction chamber. Semiconductor manufacturing method.