JPWO2005122231A1 - Heating furnace for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

高温領域３２から低温領域３０へ輻射熱を遮蔽するシャッター２０を進退可能に高温領域と低温領域の中間に付設する。基板１を一旦低温領域３２で保持して、輻射熱をシャッター２０で遮蔽しつつ、予備加熱による均熱を行ない、その後シャッター２０を後退させて基板１を高温領域３０に移動し、表面側が高く反対の裏面側が低い温度勾配が維持されているガラス基板１を低温領域に移動させる温度勾配熱処理を行う。高温領域と低温領域を有する加熱炉のプロセスチューブを有する加熱炉の高さを低くし、パーティクル発生を少なくし、さらに、液晶ディスプレイデバイスに使用されているTFTポリシリコン(p-Si)トランジスタの比抵抗を下げる。A shutter 20 that shields radiant heat from the high temperature region 32 to the low temperature region 30 is attached between the high temperature region and the low temperature region so as to be able to advance and retreat. The substrate 1 is once held in the low temperature region 32, and the radiant heat is shielded by the shutter 20, and soaking is performed by preheating, and then the shutter 20 is moved backward to move the substrate 1 to the high temperature region 30, and the surface side is highly opposed. A temperature gradient heat treatment is performed to move the glass substrate 1 on the back surface side of which has a low temperature gradient to a low temperature region. Reducing the height of the furnace with the process tube of the furnace having the high temperature region and low temperature region, reducing the generation of particles, and the ratio of TFT polysilicon (p-Si) transistors used in liquid crystal display devices Reduce resistance.

Description

本発明は、半導体装置の製造装置に関するものであり、特にホットウォール型加熱炉の改良に関する。また、本発明は、半導体メモリなどをRapid Thermal Processing (RTP)により製造するホットウォール型加熱炉の高さを低くするための新規な構造をもつ炉を提供する。さらに、本発明は液晶ディスプレイデバイスに使用されているTFTポリシリコン(p-Si, poly-Si)トランジスタを製造のためのシリコンの多結晶化方法を提供する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly to improvement of a hot wall type heating furnace. The present invention also provides a furnace having a novel structure for reducing the height of a hot wall type heating furnace for manufacturing a semiconductor memory or the like by Rapid Thermal Processing (RTP). Further, the present invention provides a method for polycrystallizing silicon for manufacturing TFT polysilicon (p-Si, poly-Si) transistors used in liquid crystal display devices.

特許文献１（特開2004-140388号）においては、高温領域と低温領域を有する加熱炉のプロセスチューブ内を炉の軸方向に基板を移動させる治具を有する半導体装置製造用加熱炉において、低温部でSiウェーハを一旦保持して予備加熱を行った後、高温部に移動しウェーハがその高温に達する以前に、ウェーハを低温部に戻すいわゆるスパイク処理が提案されている。この特許文献１においては次のようなプロセスが提案されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-140388), in a heating furnace for manufacturing a semiconductor device having a jig for moving a substrate in the axial direction of a furnace in a heating furnace having a high temperature region and a low temperature region, A so-called spike process has been proposed in which a Si wafer is temporarily held in a part and preheated, and then moved to a high temperature part and before the wafer reaches the high temperature, the wafer is returned to a low temperature part. In Patent Document 1, the following process is proposed.

（１）256M DRAM. MOSトランジスタ（ゲート膜厚70〜90オングストローム）；SiO2膜の窒化（1050〜1100℃）
（２）EEROM,フラッシュメモリーのゲート膜のRTP窒化(1) 256M DRAM. MOS transistor (gate thickness 70-90 angstrom); nitridation of SiO 2 film (1050-1100 ° C)
(2) RTP nitridation of EEROM and flash memory gate films

ホットチャンバー式縦型炉は特許文献２（米国特許第5,445,676号）に開示されており、１又は２以上の上部高温領域及び１又は２以上の下部低温領域並びにこれらの中間に位置する温度勾配領域を形成した縦型炉を用いて、低温領域では予熱を行ない、その後の高温領域での転位発生を防止するとともに、例えばTiのシンターによりTiSi2生成を高温領域で行なっている。この出願以降のデバイス微細化の進展により、TiSi2は順次 CoSix, NiSixに置き代えられつつある。この特許文献２のカラム７、第３０〜４５行に記載される各種処理は本発明においても行うことができる。A hot chamber type vertical furnace is disclosed in Patent Document 2 (US Pat. No. 5,445,676), and includes one or more upper high temperature regions and one or more lower low temperature regions and a temperature gradient region located between them. The vertical furnace is used to perform preheating in the low temperature region, prevent the occurrence of dislocation in the high temperature region thereafter, and generate TiSi 2 in the high temperature region by using, for example, Ti sintering. With the progress of device miniaturization since this application, TiSi 2 is being replaced by CoSi x and NiSi x in sequence. Various processes described in column 7 and lines 30 to 45 of Patent Document 2 can also be performed in the present invention.

特許文献２においては、高温領域は８００℃以上、例えば950-1000℃であり、低温領域は例えば650-700℃である。高温領域と低温領域の中間領域の温度勾配を急峻にして、炉の高さを低くするために、中間領域の炉体に断熱材を配置しない、一重管の中間領域から排気を行う、二重管構造の内管上端の位置を中間領域に設定して中間位置から排気を行なうなどにより吸熱効率を上げている。しかしながら、上記温度条件下の中間領域では輻射による伝熱が支配的であるので、炉の高さを顕著には短くすることはできない。   In Patent Document 2, the high temperature region is 800 ° C. or higher, for example, 950-1000 ° C., and the low temperature region is, for example, 650-700 ° C. In order to make the temperature gradient in the intermediate region between the high temperature region and the low temperature region steep and to reduce the height of the furnace, heat is not disposed in the furnace body in the intermediate region, and exhaust is performed from the intermediate region of the single pipe. The heat absorption efficiency is improved by setting the position of the upper end of the inner tube of the tube structure in the middle region and exhausting air from the middle position. However, since heat transfer by radiation is dominant in the intermediate region under the above temperature conditions, the height of the furnace cannot be shortened significantly.

特許文献３（米国特許第6,248,672号）に開示されたホットチャンバー式縦型炉では、炉を上部炉と下部炉に分離し、これらの炉の間に進退自在に配置されたシャッターにより上部炉と下部炉を遮蔽した状態で上部炉を高温に加熱し、一方下部炉では予熱を行い、次いでシャッターを開放してプロセスチューブとともにウェーハを上部炉に上昇させる二段階熱処理法が開示されている。しかしながら、この方法ではプロセスチューブが上部炉に上昇した時の温度上昇あるいは下部炉に下降した時の温度降下により、炉壁に付着した物質が脱落してパーティクルの原因となる。   In the hot chamber type vertical furnace disclosed in Patent Document 3 (US Pat. No. 6,248,672), the furnace is separated into an upper furnace and a lower furnace, and the upper furnace is separated from the upper furnace by a shutter that is freely moved between these furnaces. A two-stage heat treatment method is disclosed in which the upper furnace is heated to a high temperature while the lower furnace is shielded, while preheating is performed in the lower furnace, and then the shutter is opened to raise the wafer together with the process tube to the upper furnace. However, in this method, due to the temperature rise when the process tube rises to the upper furnace or the temperature drop when the process tube descends to the lower furnace, the substance attached to the furnace wall drops and causes particles.

特許文献４（特開平8-330245号公報）の図４には横型ホットウォール炉が示されている。   FIG. 4 of Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-330245) shows a horizontal hot wall furnace.

非特許文献１(FUJITSU, 48.3(06.1977)第262〜268頁「ポリシリコンTFT液晶ディスプレイ」)によると、ガラス基板上に低温プロセスによるポリシリコンTFTトランジスタの製造方法が発表されており、ガラス基板上にプラズマCVDで成長させたa-Siを高出力のレーザーで溶融し、凝固させることにp-Siを成長させることが述べられている。なお、1000℃以上の高温では通常のガラス基板が使用できなくなるが、レーザーによる結晶化法では通常のガラス基板が使用でき、500℃以下の低いプロセス温度でTFTを製造することができると説明されている。   According to Non-Patent Document 1 (FUJITSU, 48.3 (06.1977), pages 262 to 268 “Polysilicon TFT liquid crystal display”), a method for producing a polysilicon TFT transistor by a low temperature process on a glass substrate has been announced. In addition, it is described that a-Si grown by plasma CVD is melted by a high-power laser and solidified to grow p-Si. It is explained that a normal glass substrate cannot be used at a high temperature of 1000 ° C. or higher, but a normal glass substrate can be used in the laser crystallization method, and a TFT can be manufactured at a low process temperature of 500 ° C. or lower. ing.

a-Siに水素を含有させるのはダングリングボンドを塞ぐためである（非特許文献２（月刊FPD Intelligence，1999,5,第７０頁「TFT-LCD用低温Poly-Siの水素化処理と電子移動度」）。しかし、水素はレーザーアニールの際のa-Si層の割れの原因になるので、除去する必要がある。脱水素を行なったa-Siにはりん又は硼素の不純物のイオン注入を行なう。非特許文献３（月刊FPD Intelligence 1999.5,第58〜61頁、低温poly-Si TFT-LCDの現状と最新技術動向）によると、高濃度にイオン注入されたp-Si結晶はアモルファスになり、500〜600℃程度の温度で熱アニールで再結晶化され、また不純物が活性化されると説明されている。また、この熱アニールによる活性化率は高くないとも説明されている（非特許文献３）。   The reason why hydrogen is contained in a-Si is to block dangling bonds (Non-Patent Document 2 (Monthly FPD Intelligence, 1999,5, p. 70 “Hydrogenation treatment of low-temperature poly-Si for TFT-LCD and electron However, since hydrogen causes cracking of the a-Si layer during laser annealing, it must be removed. Phosphorus or boron impurity ions are implanted into the dehydrogenated a-Si. According to Non-Patent Document 3 (Monthly FPD Intelligence 1999.5, pp. 58-61, Current Status and Latest Technology Trend of Low-Temperature Poly-Si TFT-LCD), p-Si crystals implanted at high concentration are amorphous. It is explained that it is recrystallized by thermal annealing at a temperature of about 500 to 600 ° C. and that impurities are activated, and it is also explained that the activation rate by this thermal annealing is not high. Patent Document 3).

液晶ディスプレイのガラス基板は2000年には680×800mmの面積になると、言われていた（非特許文献4（月刊FPD intelligence, 1994.4, 第68-69頁「PECVD装置の技術革新と４期ライン用装置の開発課題」））が、現在（2004年）は第６世代のものが主流である。また、ガラス基板には、厚さが0.7mm(7×10-８nm)、厚さが4000オングストローム(400 nm)のSiO2膜及び500オングストローム( 40nm)のp-Si層が形成されている。これらの厚さは数年間変化していない。ガラス基板の面積が大きくなるにつれて、レーザー照射のコストが増大して問題となっている。また、レーザー処理では、結晶粒を成長させてp-Si層の比抵抗を下げ、トランジスタの速度を上げるには限界がある。It was said that the glass substrate of the liquid crystal display will have an area of 680 x 800 mm in 2000 (Non-Patent Document 4 (Monthly FPD intelligence, 1994.4, pp. 68-69 “PECVD equipment innovation and 4th line use) Equipment development issues ”)), but the current generation (2004) is the 6th generation. In addition, a SiO 2 film having a thickness of 0.7 mm (7 × 10 −8 nm), a thickness of 4000 angstroms (400 nm) and a p-Si layer having a thickness of 500 angstroms (40 nm) are formed on the glass substrate. . These thicknesses have not changed for several years. As the area of the glass substrate increases, the cost of laser irradiation increases, which is a problem. In laser processing, there is a limit to increase the transistor speed by growing crystal grains to lower the specific resistance of the p-Si layer.

非特許文献５（月間FPDintelligence,1998.10,第50〜51頁「サーミック大型ガラス基板用アニール装置を開発マガジン回転させて±2〜3℃の温度均一性実現」）によると、熱風炉の中に５枚のガラス基板を定盤上に置いて上下に並べ、500〜620℃に30分程度保持してガラス基板をアニールし、FPDの封着、焼成することが公知である。
特開２００４−１４０３８８号公報 米国特許第5,445,676号 米国特許第6,248,672号 特開平8-330245号公報 FUJISTSU, 48.3(06.1977) 第262〜268頁「ポリシリコンTFT液晶ディスプレイ」 月刊FPD Intelligence, 1999.6.第70頁「TFE-LCD用低温Poly-Siの水素化処理と電子移動度」 月刊FPD Intelligence 1999.5,第58〜61頁「低温poly-Si TFT-LCDの現状と最新技術動向」 月刊FPD Intelligence, 1994,4.第68〜69頁「PECVD装置の技術革新の4期ライン用装置の開発課題」 月間FPDintelligence,1998.10,第50〜51頁「サーミック大型ガラス基板用アニール装置を開発マガジン回転させて±2〜3℃の温度均一性実現」 According to Non-Patent Document 5 (Monthly FPDintelligence, 1998.10, pp. 50-51 “Development of annealing equipment for thermic large glass substrate, rotating magazine realizes temperature uniformity of ± 2 to 3 ° C.”) It is known that a glass substrate is placed on a surface plate and arranged vertically and held at 500 to 620 ° C. for about 30 minutes to anneal the glass substrate, and seal and fire the FPD.
JP 2004-140388 A U.S. Pat.No. 5,445,676 U.S. Pat.No. 6,248,672 JP-A-8-330245 FUJISTSU, 48.3 (06.1977) pp. 262-268 “Polysilicon TFT LCD” Monthly FPD Intelligence, 1999.6, p. 70 “Hydrogenation of low-temperature poly-Si for TFE-LCD and electron mobility” Monthly FPD Intelligence 1999.5, pp. 58-61 “Current Status and Latest Technology Trends of Low-Temperature Poly-Si TFT-LCD” Monthly FPD Intelligence, 1994, 4, pp. 68-69 “Development Issues for Equipment for the Fourth Phase of Technological Innovation of PECVD Equipment” Monthly FPDintelligence, 1998.10, pp. 50-51 “Development of annealing equipment for thermic large-sized glass substrates, rotating magazine to achieve temperature uniformity of ± 2 to 3 ° C”

本発明は、高温領域と低温領域を有する加熱炉のプロセスチューブ内を炉の軸方向に1枚又は複数枚の基板を移動させる治具を有する半導体装置製造用加熱炉において、パーティクル発生を少なくし、かつ炉の高さ又は長さを短くすることができる半導体装置の製造装置を提供することを第一の目的とする。
さらに、本発明は、液晶ディスプレイデバイスに使用されているTFTポリシリコン(p-Si)トランジスタを製造において、比抵抗を下げることができる半導体装置の製造方法を提供し、さらに、従来行われてきたレーザー処理の必要がない半導体装置の製造方法を提供することを第二の目的とする。
非特許文献２に述べられている低温用Poly-Siとは結晶粒が0.1〜0.3μmである。このような低温用Poly-Siを第4世代の液晶デバイスのTFTと用いることを非特許文献２では解説しているが、結晶粒がより大きい高温Poly-SiのTFTへの利用は従来検討されていなかった。このような従来技術を超える方法を提供することも本発明の第二の目的に含まれる。なお、高温PolySiは石英基板上に、一般に温度で620℃のCVDを行いp-Si膜を形成し、これを900〜1000℃で結晶成長させたものである。The present invention reduces the generation of particles in a heating furnace for manufacturing a semiconductor device having a jig for moving one or more substrates in a process tube of a heating furnace having a high temperature region and a low temperature region in the axial direction of the furnace. A first object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing apparatus capable of shortening the height or length of the furnace.
Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of reducing the specific resistance in manufacturing a TFT polysilicon (p-Si) transistor used in a liquid crystal display device, and has been conventionally performed. A second object is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that does not require laser treatment.
The low-temperature poly-Si described in Non-Patent Document 2 has a crystal grain size of 0.1 to 0.3 μm. Although Non-Patent Document 2 explains the use of such low-temperature poly-Si as TFTs for fourth-generation liquid crystal devices, the use of high-temperature poly-Si with larger crystal grains in TFTs has been studied in the past. It wasn't. It is also included in the second object of the present invention to provide such a method that exceeds the prior art. Note that high-temperature polySi is a p-Si film formed by performing CVD at a temperature of 620 ° C. on a quartz substrate, and crystal growth is performed at 900 to 1000 ° C.

本発明の第一の目的を達成する加熱炉は、高温領域と低温領域を有する加熱炉のプロセスチューブ内を炉の軸方向に1枚又は複数枚の基板を移動させる治具を有する半導体装置製造用加熱炉において、高温領域から低温領域への輻射熱を遮蔽するシャッターを進退可能に該高温領域と該低温領域の中間に付設したことを特徴とするものである。
以下、詳しく本発明を詳しく説明する。A heating furnace that achieves the first object of the present invention is a semiconductor device manufacturing having a jig for moving one or a plurality of substrates in a process tube of a heating furnace having a high temperature region and a low temperature region in the axial direction of the furnace. In the heating furnace, a shutter for shielding radiant heat from the high temperature region to the low temperature region is provided between the high temperature region and the low temperature region so as to be able to advance and retreat.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の加熱炉は、輻射熱遮蔽シャッター（以下「シャッター」という）をプロセスチューブに付設して、プロセスチューブの高温領域及び低温領域をシャッターにより遮蔽して、予備加熱されているSiウェーハ、サファイア、SiC、液晶ディスプレイのガラス基板などを高温領域からの輻射熱に対して遮蔽する。シャッターは、材質がシリコン、SiC、Al2O３あるいはこれらにSiNをコーティングしたものなどからなり、厚さが1〜5ｍｍの板を使用することができる。また、低温領域での予備加熱後シャッターを後退させて、治具により基板を高温領域に移動させる。
上記したシャッターは、その支持棒がプロセスチューブに直接的に又は間接的に保持されており、またその保持方式はシャッターの前進・後退を可能にするようなものである。シャッターは、プロセスチューブと接触して完全に遮蔽するものであってもよい。
本発明の加熱炉により行なうことができるRTPの例は次のように大別できる。In the heating furnace of the present invention, a radiant heat shielding shutter (hereinafter referred to as “shutter”) is attached to a process tube, the high temperature region and the low temperature region of the process tube are shielded by the shutter, and preheated Si wafer, sapphire, Shields glass substrates of SiC and liquid crystal displays against radiant heat from high temperature regions. The shutter is made of silicon, SiC, Al 2 O 3 or a material obtained by coating these with SiN, and a plate having a thickness of 1 to 5 mm can be used. Further, after preliminary heating in the low temperature region, the shutter is retracted, and the substrate is moved to the high temperature region by the jig.
In the shutter described above, the support rod is held directly or indirectly by the process tube, and the holding system is such that the shutter can be moved forward and backward. The shutter may be in full contact with the process tube.
Examples of RTP that can be performed by the heating furnace of the present invention can be broadly classified as follows.

１．高温RTP：高温領域800〜1200℃、低温領域500〜800℃、温度差400℃以内
２．中温RTP：高温領域500〜800℃、低温領域300〜500℃、温度差350℃以内
３．低温RTP：高温領域300〜600℃、低温領域350℃以内、温度差300℃以内1. High temperature RTP: High temperature region 800-1200 ° C, low temperature region 500-800 ° C, temperature difference within 400 ° C 2. Medium temperature RTP: high temperature range 500-800 ° C, low temperature range 300-500 ° C, temperature difference within 350 ° C Low temperature RTP: High temperature range 300 to 600 ° C, Low temperature range 350 ° C or less, Temperature difference 300 ° C or less

高温RTPの適用例は、注入イオンの活性化、膜質の向上、ストレス解除、RT-N(Rapid Thermal Nitride), RT-O(Rapid Thermal Oxide)でありAr,He,H2添加N2,H2＋O2などのガスを使用する。
中温RTPの適用例は、合金膜質の向上、RT(Rapid Thermal)CVD、ストレス解除、RTN、RTOであり、上記と同じガスのほかにシランガス、アンモニアガスなどのガスを使用する。
低温RTPの適用例は、金属配線のコンタクト抵抗向上、配線金属の膜質向上であり、Ar,He,H2,O2などの雰囲気ガスを使用する。Application examples of high temperature RTP are activation of implanted ions, improvement of film quality, stress release, RT-N (Rapid Thermal Nitride), RT-O (Rapid Thermal Oxide), Ar, He, H 2 added N 2 , H Use gas such as 2 + O 2 .
Examples of application of medium temperature RTP are improvement of alloy film quality, RT (Rapid Thermal) CVD, stress release, RTN, and RTO. In addition to the same gases as described above, gases such as silane gas and ammonia gas are used.
An application example of the low temperature RTP is to improve the contact resistance of the metal wiring and the film quality of the wiring metal, and an atmosphere gas such as Ar, He, H 2 , O 2 is used.

本発明の加熱炉は縦型炉であってもよく、横型炉であってもよい。また、表1の低温領域を2以上に細分割して、それぞれの領域で予備加熱してもよい。しかし表１の高温領域は細分割することは好ましくなく、上記の温度差を一挙に移動させることが好ましい。   The heating furnace of the present invention may be a vertical furnace or a horizontal furnace. Further, the low temperature region in Table 1 may be subdivided into two or more, and preheating may be performed in each region. However, it is not preferable to subdivide the high temperature region in Table 1, and it is preferable to move the above temperature difference all at once.

より好ましいシャッターは、プロセスチューブと当接せず、また、シャッターが独立して進退可能な複数の部材に分割されている場合は、これら部材相互にも当接しないので、パーティクルの発生が抑えられるものである。一方、シャッターとプロセスチューブの間に、あるいはシャッター部材の間には輻射熱が漏れる隙間が生じるので、このような隙間はできるだけ少なくする必要がある。   A more preferable shutter does not contact the process tube, and when the shutter is divided into a plurality of members that can be independently advanced and retracted, the members do not contact each other, so that generation of particles is suppressed. Is. On the other hand, there is a gap through which radiant heat leaks between the shutter and the process tube, or between the shutter members. Therefore, it is necessary to reduce such a gap as much as possible.

本発明の好ましい実施態様によると、高温領域と低温領域の中間にて前記プロセスチューブに排気孔、好ましくは給気孔と排気孔を設けて、炉内ガスを排気孔より排出することにより、シャッター閉鎖中に高温領域に流されているガス、例えば酸化性ガス、CVDガスが低温領域に流れるのを阻止することができる。より好ましくは給気孔からAr,N2などの不活性ガスを流入させ、これを排気孔から排出する。この処理中に例えば窒素ガスが流されている低温領域に上記ガスが侵入してパーティクルが発生することを防止することができる。給気孔と排気孔は炉の中心軸に対して対称的位置に各1個もしくは数個設けることが好ましい。According to a preferred embodiment of the present invention, the shutter is closed by providing an exhaust hole, preferably an air supply hole and an exhaust hole in the process tube between the high temperature region and the low temperature region, and exhausting the furnace gas from the exhaust hole. It is possible to prevent a gas, for example, an oxidizing gas or a CVD gas, flowing into the high temperature region from flowing into the low temperature region. More preferably, an inert gas such as Ar, N 2 or the like is caused to flow from the air supply hole and is discharged from the exhaust hole. During this process, for example, the gas can be prevented from entering into a low temperature region where nitrogen gas is flowing to generate particles. It is preferable to provide one or several supply holes and exhaust holes at symmetrical positions with respect to the center axis of the furnace.

さらに、好ましい実施態様によると、シャッターが、それぞれ高温領域側と低温領域側に設けられる。この実施態様では、高温領域と低温領域の間の温度差をさらに拡大し、またガス分離効果を大きくする。   Furthermore, according to a preferred embodiment, shutters are provided on the high temperature region side and the low temperature region side, respectively. In this embodiment, the temperature difference between the high temperature region and the low temperature region is further expanded, and the gas separation effect is increased.

より好ましくは、治具の下部周縁がプロセスチューブ内面近傍まで伸長されてセパレーターとなっており、基板を高温領域で保持している際にセパレーターがガスの邪魔板として作用し、高温処理中にガスの混合を阻止する。   More preferably, the lower peripheral edge of the jig is extended to the vicinity of the inner surface of the process tube to be a separator, and the separator acts as a gas baffle when holding the substrate in a high temperature region, and the gas is discharged during high temperature processing. To prevent mixing.

以上主として縦型炉について説明したが、本発明の加熱炉は例えば特許文献４に示された横型炉としても構成することができる。この場合、上記した低温領域を、昇温部及び降温部に左右に分割し且つ横方向に配列された複数の函体から構成し、函体の下部に基板を横方向に移動させる治具の通路を開設することが好ましい。この炉構造の場合、基板を低温領域の一方の側に配列された各函体で順次予備処理し、その後高温領域に上昇移動後下降させて、その後低温領域の反対側の函体で降温処理することができる。   Although the vertical furnace has been mainly described above, the heating furnace of the present invention can also be configured as a horizontal furnace shown in Patent Document 4, for example. In this case, the low-temperature region described above is composed of a plurality of boxes that are divided into a temperature rising part and a temperature dropping part on the left and right sides and arranged in the horizontal direction, and a jig for moving the substrate in the horizontal direction below the box. It is preferable to open a passage. In the case of this furnace structure, the substrate is preliminarily processed in each box arranged on one side of the low temperature region, then moved up to the high temperature region and then lowered, and then the temperature lowering process is performed on the box opposite to the low temperature region. can do.

本発明の第二の目的を達成する半導体装置の製造方法は、液晶ディスプレイに使用されるガラス基板にポリシリコン層を形成するための熱処理に際して、SiO2膜上に形成されたアモルファスシリコンをレーザーアニールすることにより結晶化したポリシリコン層が表面に被着されたガラス基板を処理する方法の改良に関する。
現在広く使用されているガラス基板は、厚さが0.7mm(7×10-10nm)程度のものである。ガラスとして使用することができるアルミノシリケートガラスは、軟化点が975℃であり、コーニングジャパン社でTFT-LCD用ガラス１７３７との商品名で販売されている。また軟化温度が841℃の安価な硼珪酸ガラス（商品名コーニング7059）を使用することもできる。A semiconductor device manufacturing method that achieves the second object of the present invention is a method of laser annealing amorphous silicon formed on a SiO 2 film during heat treatment for forming a polysilicon layer on a glass substrate used in a liquid crystal display. The present invention relates to an improvement in a method for processing a glass substrate having a polysilicon layer crystallized on the surface.
The glass substrate that is currently widely used has a thickness of about 0.7 mm (7 × 10 −10 nm). The aluminosilicate glass that can be used as glass has a softening point of 975 ° C. and is sold by Corning Japan under the trade name of TFT-LCD glass 1737. An inexpensive borosilicate glass (trade name Corning 7059) having a softening temperature of 841 ° C. can also be used.

現在広く使用されているガラス基板では片面（表面）に、厚さが4000オングストローム(400 nm)のSiO2膜及び500オングストローム( 40nm)のp-Si層が形成されている。熱処理温度が750℃以上のときはガラス基板の温度を下げるためにSiO2膜の膜厚は5000〜8000オングストロームであることが好ましい。かかるp-Si層の形成方法は次の通りである。a-Siを250〜350℃のプラズマＣＶＤにより形成する。これは約15％の水素を含有している。この水素は後工程の熱処理で膜剥離の原因となるので、一般には450〜500℃の温度で脱水素処理すると１％以下の水素濃度とする。その後、不純物をイオン注入し、次いでエキシマレーザーによるアニールにより結晶化及び不純物の活性化処理が行なわれる。In a glass substrate that is currently widely used, a SiO 2 film having a thickness of 4000 Å (400 nm) and a p-Si layer having a thickness of 500 Å (40 nm) are formed on one surface (surface). When the heat treatment temperature is 750 ° C. or higher, the thickness of the SiO 2 film is preferably 5000 to 8000 angstroms in order to lower the temperature of the glass substrate. The method for forming such a p-Si layer is as follows. a-Si is formed by plasma CVD at 250 to 350 ° C. This contains about 15% hydrogen. Since this hydrogen causes film peeling in the subsequent heat treatment, the hydrogen concentration is generally 1% or less when dehydrogenation is performed at a temperature of 450 to 500 ° C. Thereafter, impurities are ion-implanted, and then crystallization and impurity activation treatment are performed by annealing with an excimer laser.

本発明においては、上記の寸法及び処理を経たガラス基板を横置き又は縦置き状態で保持して、以下説明する温度勾配熱処理を施す。   In the present invention, the glass substrate that has undergone the above dimensions and treatment is held in a horizontally or vertically placed state, and a temperature gradient heat treatment described below is performed.

本発明の方法（請求項８）では、縦置きされた1枚のガラス基板を高温領域と低温領域を有する縦型抵抗加熱炉の内側に設けられたプロセスチューブ内を移動させる治具によりガラス基板を一旦低温領域で保持してガラスの耐熱性上問題がない450〜750℃の温度で予備加熱を行なう。現在のアルミノシリケートガラスは600℃、18時間加熱以下の加熱に対しては耐熱性をもっている。
予備加熱中に高温領域から低温領域への輻射熱をシャッターで遮蔽する。この操作は第1の発明と同様であり、シャッターの構成も同じである。予備加熱後ガラス基板を高温領域に移動してポリシリコンを成長するための加熱を行う。ガラス基板自体には比較的熱がかからない状態で、ガラス基板表面のｐ-Siの結晶成長を促進するために、ガラス基板の表面側の温度（TS）が高く、反対側の温度（TB）が低温の温度勾配（TS＞TB）が生じている状態で処理を終了して（図3参照）、ガラス基板を低温領域に戻す。In the method of the present invention (Claim 8), a glass substrate is placed by a jig that moves a vertically placed glass substrate inside a process tube provided inside a vertical resistance heating furnace having a high temperature region and a low temperature region. Is preliminarily heated at a temperature of 450 to 750 ° C., which is once held in a low temperature region and has no problem in heat resistance of the glass. The current aluminosilicate glass is heat resistant to heating below 600 ° C for 18 hours.
The radiant heat from the high temperature region to the low temperature region is shielded with a shutter during the preheating. This operation is the same as in the first invention, and the configuration of the shutter is also the same. After the preheating, the glass substrate is moved to a high temperature region to perform heating for growing polysilicon. In order to promote p-Si crystal growth on the surface of the glass substrate with relatively little heat applied to the glass substrate itself, the temperature (T S ) on the surface side of the glass substrate is high and the temperature on the opposite side (T B ) Finishes the process in a state where a low temperature gradient (T S > T B ) is generated (see FIG. 3), and returns the glass substrate to the low temperature region.

従来のレーザー加熱も表面の局部加熱を利用して、上記のような温度勾配を生じさせていたが、a-Siを溶融凝固させていたために、温度勾配は本発明のRTPによるものより大きくなっていた。レーザー加熱による溶融凝固方式で、一旦発生した結晶粒を粗大化するためには、凝固速度を遅くして徐冷をする必要がある。しかしながら、レーザー加熱方式で徐冷をするためにはガラス基板の裏側から加熱して冷却速度を制御するなどの手段を講じる必要がある。だが、このような手段を量産において採用することはできない。これに対して本方法によるRTPを利用すると、温度勾配はレーザー加熱の場合より小さく、また適切な結晶成長温度に加熱でき、しかも加熱後再び低温領域に下降させ、必要ならばさらに低温で温度を保持することにより冷却速度を制御することができる。したがって、本発明によると、ポリシリコンの比抵抗が大幅に低下して、TFTトランジスタの速度を大幅に向上することができる。このような作用効果を温度勾配RTP効果ということにする。   Conventional laser heating also uses local heating of the surface to generate the temperature gradient as described above. However, since a-Si was melted and solidified, the temperature gradient was larger than that due to the RTP of the present invention. It was. In order to coarsen crystal grains once generated by a laser heating melt solidification method, it is necessary to slow cooling by slowing the solidification rate. However, in order to perform slow cooling by the laser heating method, it is necessary to take measures such as heating from the back side of the glass substrate to control the cooling rate. However, such means cannot be adopted in mass production. On the other hand, when RTP by this method is used, the temperature gradient is smaller than in the case of laser heating, it can be heated to an appropriate crystal growth temperature, and after heating, it is lowered again to a low temperature region, and if necessary, the temperature is lowered at a lower temperature. By holding, the cooling rate can be controlled. Therefore, according to the present invention, the specific resistance of polysilicon is greatly reduced, and the speed of the TFT transistor can be greatly improved. Such an effect is referred to as a temperature gradient RTP effect.

本発明の方法において、（1）600℃予備加熱→800〜900℃高温処理、（2）650℃予備加熱→950℃高温処理を行なうことができる。これらの高温処理は、a-Si層が形成されている極表面のみを所定温度に加熱すればよいので、高温領域における保持時間は1〜10秒程度である。また、本発明の方法においては、特許文献１で提案されているスパイク処理を行なうこともできる。この場合の高温は上記(1)の場合は900〜1000℃、また（2）の場合は1000〜1050℃が好ましく、保持時間は好ましくは1秒以下（ほぼゼロでもよい）である。   In the method of the present invention, (1) 600 ° C. preheating → 800 to 900 ° C. high temperature treatment, (2) 650 ° C. preheating → 950 ° C. high temperature treatment can be performed. In these high temperature treatments, since only the pole surface on which the a-Si layer is formed needs to be heated to a predetermined temperature, the holding time in the high temperature region is about 1 to 10 seconds. In the method of the present invention, spike processing proposed in Patent Document 1 can also be performed. In this case, the high temperature is preferably 900 to 1000 ° C. in the case of (1) and 1000 to 1050 ° C. in the case of (2), and the holding time is preferably 1 second or less (may be almost zero).

さらに、温度勾配RTP効果を高めるためには、ガラス基板の裏面に、光熱遮蔽メッシュ板を対面することにより裏側のヒーターからの熱がガラス基板にできるだけ及ばないようにする。このメッシュ板は、石英、シリコン、SiC,Al2O3などのセラミックを網目状、すだれ状に成形したものである。このメッシュ板は低温領域でも熱遮蔽効果をもつが、低温領域では保持時間が長いから、メッシュ板自体も炉の温度に加熱される。その後ガラス基板が高温領域に上昇した際には、基板裏側からのヒーターからの輻射熱を遮る。
メッシュ板はガラス基板裏面のほぼ全体を覆うことが必要であるが、ガラス基板とメッシュとの間隔は特に制限はない。Further, in order to enhance the temperature gradient RTP effect, the heat from the heater on the back side is prevented from reaching the glass substrate as much as possible by facing the photothermal shielding mesh plate to the back surface of the glass substrate. This mesh plate is formed by molding a ceramic such as quartz, silicon, SiC, Al 2 O 3 into a mesh shape or a comb shape. Although this mesh plate has a heat shielding effect even in a low temperature region, since the holding time is long in the low temperature region, the mesh plate itself is also heated to the furnace temperature. Thereafter, when the glass substrate rises to a high temperature region, the radiant heat from the heater from the back side of the substrate is blocked.
The mesh plate needs to cover almost the entire back surface of the glass substrate, but the distance between the glass substrate and the mesh is not particularly limited.

上記したメッシュ板に代えて、ガラス基板と同時に移動する輻射熱遮蔽板をガラス基板の裏面に配置し、あるいはガラス基板と別個に移動する輻射熱遮蔽板を配置し、ポリシリコンを成長するための温度勾配熱処理中に輻射熱遮蔽板をガラス基板の裏面に近接して対面させることもできる（請求項１０）。輻射熱遮蔽板は、ダミーのガラス基板、あるいはSiウェーハ、SiC、石英、アルミナあるいは石英もしくはSiウェーハの表面にP-Si、SiNなどをコーティングしたものを使用することができる。 Instead of the mesh plate described above, a radiant heat shield plate that moves simultaneously with the glass substrate is disposed on the back surface of the glass substrate, or a radiant heat shield plate that moves separately from the glass substrate, and a temperature gradient for growing polysilicon. During the heat treatment, the radiant heat shielding plate can be brought into close proximity to the back surface of the glass substrate (claim 10). As the radiant heat shielding plate, a dummy glass substrate, or a Si wafer, SiC, quartz, alumina, quartz, or Si wafer coated with P-Si, SiN or the like can be used.

請求項１０の方法によると、図3に示すガラス基板１の裏面1b側にヒーターから輻射熱を妨げる目的の輻射熱遮蔽板50を設ける。この輻射熱遮蔽板はTFTを形成しないが、熱的及び寸法的にはガラス基板１に類似しているダミー基板である（以下「ダミー基板50」として説明する）。ダミー基板50は石英ガラスなどの耐熱性がすぐれた材質とし、厚さは0.5〜1.0mmがよい。又合わせガラスであってもよい。ダミー基板50の表面には、断熱作用を高めるp-Si、SiNなどのコーティング51を施すことができる。
ダミー基板50はその縁部50aを突出させてガラス基板１とかしめるなどの手段で分離可能に接触していてもよく（すなわち＝0mm）、あるいは縁部50aを突出させないで例えば10mm以下の間隔(t)で近接配置されてもよい。ダミー基板50が配置された場合の温度分布はT3のようになり、最低温度がガラス基板1の裏面1bとほぼ一致するために、ガラス基板１に加えられる熱負荷が少なくなる。また周縁から3mm以下の位置でかしめ密接配置とする（t=0）の場合は、ガラス基板１の倒れや反りを少なくすることができる。According to the method of claim 10, a radiant heat shielding plate 50 is provided on the back surface 1b side of the glass substrate 1 shown in FIG. This radiant heat shielding plate does not form a TFT, but is a dummy substrate that is similar to the glass substrate 1 in terms of heat and dimensions (hereinafter referred to as “dummy substrate 50”). The dummy substrate 50 is made of a material having excellent heat resistance such as quartz glass, and the thickness is preferably 0.5 to 1.0 mm. A laminated glass may also be used. The surface of the dummy substrate 50 can be provided with a coating 51 such as p-Si or SiN that enhances the heat insulating effect.
The dummy substrate 50 may be detachably contacted by means such as caulking the glass substrate 1 by protruding the edge 50a (that is, = 0 mm), or the edge 50a is not protruded, for example, an interval of 10 mm or less ( They may be placed close together at t). Temperature distribution in the case where the dummy substrate 50 is arranged is as shown in T 3, for a minimum temperature substantially coincides with the rear surface 1b of the glass substrate 1, the thermal load applied to the glass substrate 1 is reduced. Further, in the case of caulking and closely arranging at a position of 3 mm or less from the periphery (t = 0), the glass substrate 1 can be prevented from falling or warping.

ダミー基板50はガラス基板1背面と表面の温度を大きくし、温度勾配RTPの効果を高めるものである。ダミー基板50をガラス基板1と同時に移動する場合は、上記したメッシュ板と同様の作用を発揮する。一方ガラス基板1とは別個にダミー基板が50移動する場合は種々の移動方式を採用することができる。例えば、縦型炉においては（イ）ダミー基板50をガラス基板1より先に高温領域に上昇する、（ロ）結晶成長後ガラス基板50をダミー基板1より先に下降させる、（ハ）ダミー基板50は低温領域における通過保持時間を短くするなどである。これらの方式（イ）〜（ハ）はいずれも、温度勾配RTP効果を高め、特にa-Si層の結晶成長温度をさらに高くすることを可能にする。   The dummy substrate 50 increases the temperature of the back surface and the surface of the glass substrate 1 and enhances the effect of the temperature gradient RTP. When the dummy substrate 50 is moved simultaneously with the glass substrate 1, the same effect as that of the mesh plate described above is exhibited. On the other hand, when the dummy substrate moves 50 separately from the glass substrate 1, various moving methods can be employed. For example, in a vertical furnace, (a) the dummy substrate 50 is raised to a high temperature region before the glass substrate 1, (b) the glass substrate 50 is lowered before the dummy substrate 1 after crystal growth, and (c) the dummy substrate. 50 is for shortening the passage holding time in the low temperature region. Any of these methods (a) to (c) enhances the temperature gradient RTP effect, and in particular makes it possible to further increase the crystal growth temperature of the a-Si layer.

本発明の予備加熱に際してはガラス基板の両面から加熱し、ガラス基板を均熱する。続いて高温領域での熱処理を行なうに際しては、前記裏面側のヒーターへの通電を遮断するか、あるいは電力を削減すると、温度勾配RTP効果をさらに高めることができる（請求項１２）。     In the preheating according to the present invention, the glass substrate is heated from both sides to soak the glass substrate. Subsequently, when performing the heat treatment in the high temperature region, the temperature gradient RTP effect can be further enhanced by cutting off the energization to the heater on the back surface side or reducing the electric power (claim 12).

本発明においては、レーザーアニールを省略してアモルファスSi層のままのガラス基板を上記の処理することも可能である。この場合、低温領域では500〜630℃の温度で脱水素処理を充分に行い、水素濃度を例えば１％以下に下げ、さらに、Si結晶核発生とある程度の結晶成長を行なう。次いで、温度勾配熱処理により、さらなる結晶成長と不純物の活性化を行う。不純物の活性化温度は、不純物濃度が5×1015cm-3のときは950〜1000℃、1014cm-3のときは900〜950℃、1012cm-3のときは550〜700℃である。これらの温度のうち1000℃はアルミノシリケートガラスの軟化温度を超える。このようにガラスの軟化温度を超える温度で高温処理を行なう場合は、特許文献１に記載されたスパイク処理を行なうことが必要になる。In the present invention, it is also possible to omit the laser annealing and perform the above-described treatment on a glass substrate that remains an amorphous Si layer. In this case, dehydrogenation is sufficiently performed at a temperature of 500 to 630 ° C. in the low temperature region, the hydrogen concentration is reduced to, for example, 1% or less, and further, Si crystal nuclei are generated and a certain degree of crystal growth is performed. Next, further crystal growth and impurity activation are performed by temperature gradient heat treatment. The activation temperature of the impurities is 950 to 1000 ° C. when the impurity concentration is 5 × 10 15 cm −3 , 900 to 950 ° C. when 10 14 cm −3 , and 550 to 700 ° C. when 10 12 cm −3. It is. Of these temperatures, 1000 ° C exceeds the softening temperature of aluminosilicate glass. Thus, when performing a high temperature process at the temperature exceeding the softening temperature of glass, it is necessary to perform the spike process described in Patent Document 1.

従来のレーザーアニールでは溶融Siが凝固する際のSi結晶核発生を利用していたが、本発明法では、溶融を経ないで良好なSi結晶が得られている高温ｐ-Siと同等の温度で温度勾配RTPを行なう。この温度は、ガラスの軟化温度に近くあるいはこれを超えるために、温度勾配RTPによりガラス基板の変形を防止する。熱処理温度がガラスの軟化温度を超える場合は不純物活性化のための熱処理にはスパイク処理を行ない、Si層が高温領域の炉温に達する以前に、ガラス基板を高温領域から低温領域に移動させることが好ましい。
したがって、本発明の方法によると従来必要とされてきたレーザーアニールが必要なくなり、特に大型ガラス基板全面にレーザーを照射するための設備投資が必要なくなる点で効果が大きい。
以下、図面に示された実施態様につき本発明を詳しく説明する。Conventional laser annealing used the generation of Si crystal nuclei when solidified Si solidifies, but in the method of the present invention, a temperature equivalent to high-temperature p-Si at which good Si crystals are obtained without melting. Perform temperature gradient RTP at. Since this temperature is close to or exceeds the softening temperature of the glass, the glass substrate is prevented from being deformed by the temperature gradient RTP. If the heat treatment temperature exceeds the softening temperature of the glass, spike treatment is performed for impurity activation, and the glass substrate is moved from the high temperature region to the low temperature region before the Si layer reaches the furnace temperature in the high temperature region. Is preferred.
Therefore, according to the method of the present invention, there is no need for laser annealing which has been conventionally required, and in particular, there is a great effect in that it is not necessary to invest in equipment for irradiating a laser on the entire surface of a large glass substrate.
In the following, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

枠に支持されたガラス基板の平面図である。It is a top view of the glass substrate supported by the frame. 図１のガラス基板が加熱されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the glass substrate of FIG. 1 is heated. 液晶ディスプレイデバイスのトランジスタを形成するポリシリコン層が形成されたガラス基板及び温度勾配の模式図である。It is the glass substrate in which the polysilicon layer which forms the transistor of a liquid crystal display device was formed, and a schematic diagram of a temperature gradient. 本発明の縦型炉の一実施態様を示す炉の縦型断面図である。It is a vertical section of a furnace showing one embodiment of a vertical furnace of the present invention. プロセスチューブの形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the form of a process tube. シャッター配置部に給気孔及び排気孔を形成したプロセスチューブの概念図である。It is a conceptual diagram of the process tube which formed the air supply hole and the exhaust hole in the shutter arrangement | positioning part. 二重シャッター配置部に給気孔及び排気孔を形成したプロセスチューブの概念図である。It is a conceptual diagram of the process tube which formed the air supply hole and the exhaust hole in the double shutter arrangement | positioning part. 本発明の縦型炉の別の実施態様を示す炉の縦型断面図である。It is a vertical cross section of the furnace which shows another embodiment of the vertical furnace of this invention. 本発明の縦型炉の実施態様を示すプロセスチューブの断面図である。It is sectional drawing of the process tube which shows the embodiment of the vertical furnace of this invention. 図9の蓄熱板の平面形状を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a planar shape of the heat storage plate of FIG. ガラス基板の加熱方法を示す縦型炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vertical furnace which shows the heating method of a glass substrate. 図９の１０（ローマ数字）で示した線矢視の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line arrow 10 (Roman numerals) in FIG. 9. ガラス基板を熱処理する炉に使用されるシャッターの平面図である。It is a top view of the shutter used for the furnace which heat-processes a glass substrate. 分割シャッターを示す炉の横断面図である。It is a cross-sectional view of a furnace showing a divided shutter. 図１２の１３（ローマ数字）線矢視の断面図である。It is sectional drawing of the 13 (Roman numeral) line arrow of FIG. 低温領域を多段横型加熱炉として構成した加熱炉を示す図である。It is a figure which shows the heating furnace which comprised the low temperature area | region as a multistage horizontal type heating furnace. 図１６の低温領域部を構成する函体及び収納塔の横断面図である。It is a cross-sectional view of the box and the storage tower which comprise the low temperature area | region part of FIG. ダミー基板を使用してガラス基板のRTP処理を行なう方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of performing the RTP process of a glass substrate using a dummy substrate. 本発明の実施例及び比較例のSi層の表面抵抗を示すグラフである。It is a graph which shows the surface resistance of the Si layer of the Example and comparative example of this invention.

以下の順にしたがい図面を参照して説明を行なう。
図１−第２発明に使用する枠
図２―第２発明において枠で保持された基板の加熱
図３−第２発明のガラス基板（ダミー基板付記）
図４―第1，2発明の加熱炉（但し、基板としてはSiウェーハを例示）
図５〜７−第１，２発明のシャッター
図８−第１，２発明の加熱炉（セパレーター付設、基板としてはSiウェーハ例示）
図９、１０−バッチ加熱炉
図１１〜１２−第１、２発明の加熱炉
図１３〜１５−第1、２発明のシャッターの例示
図１６，１７−横型/縦型併用加熱炉
図１８−第２発明―ダミー基板の支持治具
図１９−実験データThe description will be made with reference to the drawings in the following order.
Fig. 1-Frame used in the second invention Fig. 2-Heating of the substrate held by the frame in the second invention Fig. 3-Glass substrate of the second invention (additional dummy substrate)
Fig. 4-Heating furnace of the first and second inventions (however, Si wafer is exemplified as the substrate)
Fig. 5-7-Shutters of the first and second inventions Fig. 8-Heating furnace of the first and second inventions (Separator attached, Si wafer illustrated as substrate)
Fig. 9, 10-Batch heating furnace Fig. 11-12-Heating furnace of the first and second inventions Fig. 13-15-Example of the shutter of the first and second inventions Fig. 16, 17-Horizontal / vertical combined heating furnace Fig. 18- Second Invention-Dummy Substrate Support Jig Figure 19-Experimental Data

図１はガラス基板１を支持する方法の一例を図解しており、図中２は、400×470ｍｍ以上の面積以上の場合は、四片を囲む枠２が必要になる枠、2aは枠に一体に形成されたクランプ爪である。クランプ爪は、かしめなどによりガラス基板の縁を3mm程度把持する。   FIG. 1 illustrates an example of a method for supporting a glass substrate 1. In the figure, 2 is a frame that requires a frame 2 surrounding four pieces when the area is 400 × 470 mm or more, and 2a is a frame. It is the clamp nail | claw formed integrally. The clamp pawl grips the edge of the glass substrate by caulking for about 3 mm.

図2は、縦型炉内で保持されているガラス基板１を示し、図中、３はメッシュ板、４はプロセスチューブ、５a,bは電気抵抗ヒーター(以下「ヒーター」という)である。
低温領域に保持されたガラス基板１では、図３に示したような温度T1で示されたように均熱されるまで予備加熱が行なわれる。高温領域に移行した後の温度勾配が過大になり、ガラス基板が割れ、歪み、あるいは各層に割れが発生することを防止するために、予備加熱を行う。また、既に発生している結晶の成長を行ない、高温領域での短時間処理でも充分な結晶成長が起こるように予備加熱を行う。高温領域に保持されたガラス基板１では、図３に示したような温度勾配T２が発生し、結晶粒が成長したポリシリコン層７が形成される。FIG. 2 shows a glass substrate 1 held in a vertical furnace, in which 3 is a mesh plate, 4 is a process tube, and 5a and b are electric resistance heaters (hereinafter referred to as “heaters”).
The glass substrate 1 held in the low temperature region is preheated until it is soaked as indicated by a temperature T 1 as shown in FIG. In order to prevent the temperature gradient after the transition to the high temperature region from becoming excessive and the glass substrate from being cracked, distorted, or cracked in each layer, preheating is performed. Further, the crystal already generated is grown, and preheating is performed so that sufficient crystal growth occurs even in a short time treatment in a high temperature region. In the glass substrate 1 held at a high temperature region, the temperature gradient T 2 is generated as shown in FIG. 3, the polysilicon layer 7 grains grown are formed.

また、SiO2層６は低温CVDによりa-Siを成長するための下地になり、また、ポリシリコン層７とガラス基板１の熱膨張・収縮を吸収する。
なお、図３は見やすくするために、ガラス基板１の厚さを小さくしているが、実際には段落番号００１０で説明したようにガラス基板１は、ポリシリコン層７の14000倍の厚さを有している。また、図３に示されているダミー基板５０、コーティング５１は後述する。The SiO 2 layer 6 serves as a base for growing a-Si by low-temperature CVD, and absorbs thermal expansion / contraction of the polysilicon layer 7 and the glass substrate 1.
In FIG. 3, the thickness of the glass substrate 1 is reduced for the sake of clarity. However, as described in paragraph 0010, the glass substrate 1 is actually 14000 times thicker than the polysilicon layer 7. Have. The dummy substrate 50 and the coating 51 shown in FIG. 3 will be described later.

図４は本発明のホットウォール型縦型炉の実施態様を示しており、図中、５は基板昇降治具、６は昇降棒、７は支持台、８は熱補償函、１０は加熱炉、１１は炉体、１２は上部ヒーター、１３は下部ヒーター、１４はガス導入管、１５は排気管、１６は底蓋、２０はシャッター、２１は進退棒、２２は遮蔽板、２３はスペーサ−、２４はSiウェーハ、２５は間隙、２６は軸受、２７は転動輪、３０は低温領域、３２は高温領域をそれぞれ示している。   FIG. 4 shows an embodiment of the hot wall type vertical furnace of the present invention. In the figure, 5 is a substrate lifting jig, 6 is a lifting bar, 7 is a support base, 8 is a heat compensation box, and 10 is a heating furnace. , 11 is a furnace body, 12 is an upper heater, 13 is a lower heater, 14 is a gas introduction pipe, 15 is an exhaust pipe, 16 is a bottom cover, 20 is a shutter, 21 is an advance / retreat bar, 22 is a shielding plate, 23 is a spacer , 24 is a Si wafer, 25 is a gap, 26 is a bearing, 27 is a rolling wheel, 30 is a low temperature region, and 32 is a high temperature region.

加熱炉の構造を以下説明する。
加熱炉１０の炉体１１にはシャッター２０が付設されており、その箇所では断続構造となっている。炉体１１の内部には適当な取り付け治具で固定された上部ヒーター１２と下部ヒーター１３が配置され、これらの内側にはプロセスチューブ４が配置されている。
ガス導入管１４は炉体１１の底部から炉内をプロセスチューブ４に沿って長手方向に伸び、その頂部で開口している。また排気管１５はプロセスチューブ４の下部に取り付けられ、炉内のガスを排気する。The structure of the heating furnace will be described below.
The furnace body 11 of the heating furnace 10 is provided with a shutter 20 and has an intermittent structure at that location. An upper heater 12 and a lower heater 13 fixed with an appropriate mounting jig are arranged inside the furnace body 11, and a process tube 4 is arranged inside these.
The gas introduction pipe 14 extends in the longitudinal direction along the process tube 4 from the bottom of the furnace body 11 and opens at the top. The exhaust pipe 15 is attached to the lower part of the process tube 4 and exhausts the gas in the furnace.

基板１としては1枚又は2枚以上のSiウェーハが縦置きされ、昇降棒６によりプロセスチューブ４内を昇降しかつ任意の位置に保持される。昇降棒６の先端には、支持台７が固着され、その上にはSiと反応しないSiCなどからなるサセプタ7aが基板１を保持している。昇降棒６を取り囲む熱補償函８は内部に板９を多段に配列して、その保有熱により低温領域３０下部の急激な温度降下を阻止している。熱補償函８は昇降棒６の昇降中にも図示の位置に固定されているが、基板１を炉外に取り出す際には底蓋１６とともに、プロセスチューブ４から分離される。以上の構造は公知のものである。   As the substrate 1, one or more Si wafers are vertically placed, and are moved up and down in the process tube 4 by an elevating rod 6 and held at an arbitrary position. A support base 7 is fixed to the tip of the lifting rod 6, and a susceptor 7 a made of SiC or the like that does not react with Si holds the substrate 1 thereon. The heat compensation box 8 surrounding the elevating rod 6 has a plurality of plates 9 arranged therein, and prevents a sudden temperature drop at the lower part of the low temperature region 30 by the retained heat. The heat compensation box 8 is fixed at the position shown in the figure while the elevating bar 6 is raised and lowered, but is separated from the process tube 4 together with the bottom lid 16 when the substrate 1 is taken out of the furnace. The above structure is known.

本発明により、プロセスチューブ４のうち低温領域３０と高温領域３２の中間に位置する部分4aを炉外に張り出して、この張出部分4aにシャッター２０の支持機構を設けている。すなわち、シャッター支持機構では摺動や摩擦が起こり、パーティクル発生の可能性があるから、できるだけ反応空間から遠ざけている。張出部4aに設けられた絞部4bに進退棒２１を気密にかつ摺動可能に接触させている。絞部4bは市販の溶接ベローなどにより無摺動とすることが好ましい。   According to the present invention, a portion 4a located between the low temperature region 30 and the high temperature region 32 in the process tube 4 is projected outside the furnace, and a support mechanism for the shutter 20 is provided on the projected portion 4a. That is, in the shutter support mechanism, sliding and friction occur, and particles may be generated. Therefore, the shutter support mechanism is kept away from the reaction space as much as possible. An advancing / retreating rod 21 is brought into airtight and slidable contact with a throttle portion 4b provided on the overhang portion 4a. The restricting portion 4b is preferably non-sliding with a commercially available welding bellow or the like.

シャッター２０の遮蔽板２２は進退棒２１の先端に固着されており、図示の位置では、予備加熱されている基板１が位置する低温領域３０にガス導入管１４からのガス、例えばシランガスが流れるのを妨げている。遮蔽板２２はプロセスチューブ４と接触しないために、間隙２５がこれらの間に存在する。この間隙２５は遮蔽板の工作精度が許容する範囲でできるだけ狭いことが好ましい。遮蔽板２２は皿状本体の窪みの中に2枚のSiウェーハを上下に配置して、中間に棒状スペーサ２３を設けた構造となっている。   The shielding plate 22 of the shutter 20 is fixed to the tip of the advance / retreat rod 21, and in the illustrated position, gas from the gas introduction pipe 14, for example, silane gas flows into the low temperature region 30 where the preheated substrate 1 is located. Is hindering. Since the shielding plate 22 does not come into contact with the process tube 4, a gap 25 exists between them. The gap 25 is preferably as narrow as possible within the range allowed by the work accuracy of the shielding plate. The shielding plate 22 has a structure in which two Si wafers are vertically arranged in a recess of a dish-shaped main body, and a bar-like spacer 23 is provided in the middle.

図５には、遮蔽効果を高めるための方法が図解されている。すなわち、図5(a)のように、プロセスチューブ４のうち高温領域３２に相当する部分4hを、低温領域３０に相当する部分4lより径を細くし、径が太い部分のプロセスチューブ４内に、対応して径が大きい遮蔽板２２を配置すると上部の高温領域３２からの輻射熱が下部に放射するのを妨げることができる。
同様に、図5(b)のように、プロセスチューブ４のうち高温領域３２に相当する部分4hを、低温領域３０に相当する部分4lより径を太くし、径が太い部分のプロセスチューブ４内に、対応して径が大きい遮蔽板２２を配置しても上部の高温領域３２からの輻射熱が下部に放射するのを妨げることができる。FIG. 5 illustrates a method for enhancing the shielding effect. That is, as shown in FIG. 5 (a), the portion 4h corresponding to the high temperature region 32 of the process tube 4 is made thinner than the portion 4l corresponding to the low temperature region 30, and is placed in the process tube 4 where the diameter is large. Correspondingly, when the shielding plate 22 having a large diameter is disposed, it is possible to prevent the radiant heat from the upper high temperature region 32 from radiating to the lower part.
Similarly, as shown in FIG. 5B, the diameter of the portion 4h corresponding to the high temperature region 32 of the process tube 4 is larger than that of the portion 4l corresponding to the low temperature region 30, and the inside of the process tube 4 where the diameter is large. In addition, even if the shield plate 22 having a large diameter is disposed, the radiation heat from the upper high temperature region 32 can be prevented from radiating to the lower portion.

さらに、図６に示すように、シャッター２２を配置したプロセスチューブ４の領域に給気孔２８及び排気孔２９を設けることができる（請求項４）。この構造において、図７に示すように一体にもしくは別個に移動する遮蔽板22a,22bを上下に配置することができる（請求項５）。
図８は、図４の縦型炉と同様の図面であり、シャッターの図示を省略している。図８においては、支持台７の縁をスカート状に張り出して変形させてセパレーター7aとし、高温領域で処理中に低温領域にガスが流れるのを阻止している。Furthermore, as shown in FIG. 6, an air supply hole 28 and an exhaust hole 29 can be provided in the region of the process tube 4 in which the shutter 22 is disposed. In this structure, as shown in FIG. 7, shield plates 22a and 22b that move integrally or separately can be arranged vertically (Claim 5).
FIG. 8 is a drawing similar to the vertical furnace of FIG. 4, and illustration of the shutter is omitted. In FIG. 8, the edge of the support base 7 is projected into a skirt shape and deformed to form a separator 7a, which prevents gas from flowing into the low temperature region during processing in the high temperature region.

本発明の加熱炉は特許文献４に示された蓄熱板を備えたホットウォール炉に適用することができる。図９及び１０はその実施態様であり、４枚の厚い蓄熱板６０の１対の間に基板１が挿入されて、蓄熱板60からの放熱により急速加熱されている。６１は蓄熱板６０の上部コーナー部を貫通する吊り棒であり、その先端はプロセスチューブ４に溶接された受け部4dに支持されている。55はセパレーター、4cはセパレーターとの間で狭い流路を作る突起である。支持台7には基板1を直立並列保持する支持部53,54が固定されている。ガス導入管14としては上部高温領域への導入管14aと下部低温領域への導入管14bが設けられている。
プロセスチューブは特許文献２の図10に示されたように低温側を二重管にすることができる。The heating furnace of the present invention can be applied to a hot wall furnace provided with a heat storage plate shown in Patent Document 4. FIGS. 9 and 10 show such an embodiment, in which the substrate 1 is inserted between a pair of four thick heat storage plates 60 and rapidly heated by heat radiation from the heat storage plates 60. Reference numeral 61 denotes a suspension bar penetrating the upper corner portion of the heat storage plate 60, and the tip thereof is supported by a receiving portion 4 d welded to the process tube 4. 55 is a separator, and 4c is a protrusion that forms a narrow flow path between the separator. Support portions 53 and 54 for holding the substrate 1 in an upright parallel manner are fixed to the support base 7. As the gas introduction pipe 14, an introduction pipe 14a to the upper high temperature region and an introduction pipe 14b to the lower low temperature region are provided.
As shown in FIG. 10 of Patent Document 2, the process tube can be a double tube on the low temperature side.

図４及び８のプロセスチューブ４は断面が円形であるが、図１１及び１２ではガラス基板の処理に適した矩形断面のプロセスチューブをもつ縦型炉を示している。この図に示された参照符号は図４，８に示されたものと同一である。なお、２６はヒーターへの給電端子である。
図１３には、矩形断面のプロセスチューブに使用されるシャッターの平面図を示す。この図の参照符号は図４に示されたものと同じである。遮蔽板２２の先端のみならず、両側にも間隙２５が形成されているので、シャッターの前進後退中に遮蔽板２２はプロセスチューブ４と当接せず、かつ摩擦もしない。また、図示の位置から遮蔽板２２が後退した時も、遮蔽板後端はプロセスチューブ４とは当接しない。Although the process tube 4 of FIGS. 4 and 8 has a circular cross section, FIGS. 11 and 12 show a vertical furnace having a process tube having a rectangular cross section suitable for processing a glass substrate. The reference numerals shown in this figure are the same as those shown in FIGS. Reference numeral 26 denotes a power supply terminal to the heater.
FIG. 13 shows a plan view of a shutter used for a process tube having a rectangular cross section. The reference numerals in this figure are the same as those shown in FIG. Since the gaps 25 are formed not only at the front end of the shielding plate 22 but also on both sides, the shielding plate 22 does not come into contact with the process tube 4 and does not rub during the forward and backward movement of the shutter. Further, even when the shielding plate 22 is retracted from the illustrated position, the rear end of the shielding plate does not contact the process tube 4.

図１４、１５ではシャッターをニ分割して、一対のシャッター部材（遮蔽板）22a,22bが前進端まで、反対方向に前進したときに遮蔽効果が実現される（請求項３）。図１２では、半円状遮蔽板22a,22bが、後退位置にある時にもプロセスチューブ４との間に半円状間隙４５が形成されている。図１５では、半円状遮蔽板２２a,22bが前進位置にあるときに輻射熱遮蔽効果をもたらすが、これらは上下に僅かにずらされており、その斜めに切った先端22a’,22b’が当接していない。   14 and 15, the shutter is divided into two parts, and the shielding effect is realized when the pair of shutter members (shielding plates) 22a and 22b are advanced in the opposite direction to the forward ends (Claim 3). In FIG. 12, a semicircular gap 45 is formed between the semicircular shielding plates 22a and 22b and the process tube 4 even when they are in the retracted position. In FIG. 15, the semicircular shielding plates 22a and 22b provide a radiant heat shielding effect when they are in the advanced position, but they are slightly shifted up and down, and the tips 22a 'and 22b' cut diagonally are applied. Not touching.

図１６には、低温領域を横に配列にするとともに、昇温部と降温部に分け、各部をさらに幾つかの領域に区分した加熱炉を示している（請求項７）。この加熱炉によると、基板は同じタクトタイムで横方向に段階的に移動しながら、段階的に温度上昇されかつ予備加熱される。最高予備加熱温度到達後に、基板を上昇させ一挙に高温に加熱する。その後再び基板を下降させた後、昇温部とは別の降温部で段階的に冷却を行なう。したがって、この加熱炉は量産に適している。   FIG. 16 shows a heating furnace in which the low temperature regions are arranged horizontally, divided into a temperature raising portion and a temperature lowering portion, and each portion is further divided into several regions. According to this heating furnace, the substrate is heated stepwise and preheated while being moved stepwise in the lateral direction with the same tact time. After reaching the maximum preheating temperature, the substrate is raised and heated to a high temperature at once. Thereafter, the substrate is lowered again, and then cooled in a stepwise manner at a temperature lowering portion different from the temperature raising portion. Therefore, this heating furnace is suitable for mass production.

低温領域３０は、図１６に４区間(30a.30b,30c,30d)の縦断面図が、図１７に１区間の横断面図が示されている。シャッター２０は各区間の中間に上下移動方式として示されているが、水平方向（図１６の紙面に直交方向）移動であってもよい。図１６では各区間に基板１が配置され、予備加熱されており、シャッター２０は回転する案内棒38により上下二箇所で案内されて、間隙５１を残して収納塔40内を下端まで降下している。
基板１を保持する台７は台車３５に固定されており、台車に内蔵された車輪３６が（図示されない）レール上を回転して走行する。低温領域用ガスは（図示されない）共通配管から導入孔４４（図１６）を通って各函体５０内に送入され、次に、治具通路兼排気孔４５から炉外に流出する。As for the low temperature region 30, FIG. 16 shows a longitudinal section of four sections (30a.30b, 30c, 30d), and FIG. 17 shows a sectional view of one section. The shutter 20 is shown as a vertical movement method in the middle of each section, but may be moved in the horizontal direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 16). In FIG. 16, the substrate 1 is arranged in each section and preheated, and the shutter 20 is guided at two upper and lower positions by a rotating guide bar 38 and descends to the lower end in the storage tower 40 leaving a gap 51. Yes.
The platform 7 holding the substrate 1 is fixed to a cart 35, and wheels 36 built in the cart run on a rail (not shown). The gas for the low temperature region is sent from the common pipe (not shown) through the introduction hole 44 (FIG. 16) into each box 50, and then flows out of the furnace passage / exhaust hole 45 to the outside of the furnace.

さらに、図１６から、高温領域３２を省略して、加熱炉全体を横型に構成し、基板が横方向に移動中に順次昇温するように構成することは自明である。昇降棒６を利用する縦型炉の場合は、セパレーター7aなどを用いないと、基板を高温領域で加熱中に高温領域のガスが低温領域に流れるのを阻止することは困難であるが、横型炉の場合はこれらの間にシャッターを配置することは容易である。   Furthermore, it is obvious from FIG. 16 that the high temperature region 32 is omitted, the entire heating furnace is configured horizontally, and the substrate is sequentially heated while moving in the lateral direction. In the case of a vertical furnace using the lifting rod 6, it is difficult to prevent the gas in the high temperature region from flowing to the low temperature region while heating the substrate in the high temperature region unless the separator 7a is used. In the case of a furnace, it is easy to place a shutter between them.

図１８には、ダミー基板５０を使用した場合の昇降治具の構成例を示す。各昇降棒6a,6bを適宜駆動して、段落番号００２９で説明したように、様々な態様で熱負荷をダミー基板５０に引き受けさせることができる。   In FIG. 18, the structural example of the raising / lowering jig | tool at the time of using the dummy board | substrate 50 is shown. Each lift bar 6a, 6b is appropriately driven to allow the dummy substrate 50 to accept the thermal load in various manners as described in paragraph 0029.

実験例
一般的なガラス基板（商品名コーニング１７３７、面積300×300mm）及びSiO2層上に形成されたa-Si膜（500オングストローム）を脱水素処理した後、りんを8×1014cm-2の濃度でイオン注入した（加速電圧10kV）。その後、ガラス基板を縦置き状態で保持して、500,600, 700℃で予備加熱後800℃、30sで温度勾配RTPを行った。レーザー照射状態の表面抵抗（比較例）及び温度勾配RTP（実施例）後の表面抵抗を図１９に示す。このグラフより本発明により著しい抵抗値減少が起こっていることがわかる。また、温度勾配RTP後のガラス基板には反りはなかった。 Experimental Example After dehydrogenating a glass substrate (trade name Corning 1737, area 300 × 300 mm) and a-Si film (500 Å) formed on the SiO 2 layer, phosphorus was 8 × 10 14 cm − Ion implantation was performed at a concentration of 2 (acceleration voltage 10 kV). Thereafter, the glass substrate was held in a vertically placed state, preheated at 500, 600, and 700 ° C., and then subjected to a temperature gradient RTP at 800 ° C. for 30 seconds. FIG. 19 shows the surface resistance in the laser irradiation state (comparative example) and the surface resistance after the temperature gradient RTP (example). From this graph, it can be seen that a significant decrease in resistance occurs according to the present invention. Further, the glass substrate after the temperature gradient RTP did not warp.

以上説明したように、本発明は、ホットウォール型加熱炉の高さ又は長さを減少することができる。また、大面積のガラス基板に形成されるTFTの動作速度を高くすることができる。   As described above, the present invention can reduce the height or length of a hot wall type heating furnace. In addition, the operation speed of the TFT formed on the large-area glass substrate can be increased.

Claims (13)

高温領域と低温領域を有する加熱炉のプロセスチューブ内を炉の軸方向に１枚又は複数枚の基板を移動させる治具を有する半導体装置製造用加熱炉において、前記高温領域から前記低温領域へ輻射熱を遮蔽するシャッターを進退可能に該高温領域と該低温領域の中間に付設したことを特徴とする半導体装置製造用加熱炉。 Radiation heat from the high temperature region to the low temperature region in a heating furnace for manufacturing a semiconductor device having a jig for moving one or a plurality of substrates in the axial direction of the furnace in a process tube of a heating furnace having a high temperature region and a low temperature region A heating furnace for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a shutter that shields light is attached between the high temperature region and the low temperature region so as to be able to advance and retreat. 前記シャッターを前記プロセスチューブへの支持位置を除いて、該プロセスチューブと非接触状態で輻射熱を遮蔽することを特徴とする請求項１記載の半導体装置製造用加熱炉。 2. A heating furnace for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the shutter is shielded from radiant heat in a non-contact state except for a position where the shutter is supported on the process tube. 独立して進退可能な複数のシャッター構成部材が相互に非接触であることを特徴とすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置製造用加熱炉。 3. The heating furnace for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the plurality of shutter constituent members that can independently advance and retreat are in non-contact with each other. 前記高温領域と前記低温領域の中間にて前記プロセスチューブに排気孔を設けたことを特徴とする請求項１から３までの何れか1項記載の半導体装置製造用加熱炉。 4. The heating furnace for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an exhaust hole is provided in the process tube between the high temperature region and the low temperature region. 5. 前記高温領域と前記低温領域の中間にて前記プロセスチューブにさらに給気孔を設けたことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造装置。 The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 4, wherein an air supply hole is further provided in the process tube between the high temperature region and the low temperature region. 前記シャッターが、それぞれ高温領域側と低温領域側に設けられていることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体装置製造用加熱炉。 6. The heating furnace for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the shutter is provided on a high temperature region side and a low temperature region side, respectively. 前記治具の下部に前記プロセスチューブ内面周縁近傍まで伸長されたセパレーターを付設したことを特徴とする請求項１から６までの何れか１項記載の半導体装置製造用加熱炉。 The heating furnace for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein a separator extended to the vicinity of a peripheral edge of the inner surface of the process tube is attached to a lower portion of the jig. 前記低温領域を、昇温部及び降温部に左右に分割し且つ横方向に配列された複数の函体から構成し、函体の下部に基板を横方向に移動させる治具の通路を開設するとともに、前記昇温部及び降温部の中間に位置する最高温度の低温領域の上方に前記高温領域を配置したことを特徴とする請求項１から７までの何れか1項記載の半導体製造装置用加熱炉。 The low temperature region is divided into a temperature raising part and a temperature lowering part, and is composed of a plurality of boxes arranged in the horizontal direction, and a jig passage for moving the substrate in the horizontal direction is opened below the box. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the high temperature region is disposed above a low temperature region having a maximum temperature located between the temperature raising portion and the temperature lowering portion. heating furnace. 液晶ディスプレイに使用されるガラス基板にポリシリコン層を形成するために熱処理を行なう半導体装置の製造方法において、SiO2膜上のアモルファスシリコン層をレーザーアニールすることにより結晶化したポリシリコン層が表面に被着された１枚のガラス基板を縦置き状態で保持して、高温領域と低温領域を有する抵抗加熱炉の内側に設けられたプロセスチューブ内を移動させる治具により前記１枚のガラス基板を一旦低温領域で保持して、前記高温領域から低温領域への輻射熱をシャッターで遮蔽しつつ、予備加熱による均熱を行ない、その後前記シャッターを後退させて１枚のガラス基板を前記高温領域に移動し、続いて、前記表面側が高く反対の裏面側が低い温度勾配が維持されている前記１枚のガラス基板を低温領域に移動させる温度勾配熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。In a method for manufacturing a semiconductor device in which a heat treatment is performed to form a polysilicon layer on a glass substrate used in a liquid crystal display, the amorphous silicon layer on the SiO 2 film is crystallized by laser annealing on the surface. The single glass substrate is held in a vertically placed state, and the single glass substrate is moved by a jig that moves in a process tube provided inside a resistance heating furnace having a high temperature region and a low temperature region. Once held in the low temperature region, the heat radiation from the high temperature region to the low temperature region is shielded by the shutter, soaking is performed by preheating, and then the shutter is moved backward to move one glass substrate to the high temperature region Subsequently, the one glass substrate in which the front surface side is high and the opposite back surface side is maintained at a low temperature gradient is moved to a low temperature region. The method of manufacturing a semiconductor device which is characterized in that a temperature gradient heat treatment. 前記１枚のガラス基板の裏面に面するように、輻射熱遮蔽メッシュ板を前記治具に配置したことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a radiant heat shielding mesh plate is disposed on the jig so as to face a back surface of the one glass substrate. 前記１枚のガラス基板と同時に移動し、あるいは前記１枚のガラス基板と別個に移動する輻射熱遮蔽を配置し、前記温度勾配熱処理中に前記輻射熱遮蔽板を前記１枚のガラス基板の裏面に近接してあるいは分離可能に接触させて、高温領域のヒーターからの輻射熱を遮蔽することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。 A radiant heat shield that moves simultaneously with the one glass substrate or moves separately from the one glass substrate is disposed, and the radiant heat shield plate is brought close to the back surface of the one glass substrate during the temperature gradient heat treatment. 10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the radiant heat from the heater in a high temperature region is shielded by being contacted in a separable manner. 前記レーザーアニールを省略してアモルファスシリコン層のままの１枚のガラス基板に450〜750℃の温度で、前記予備加熱による均熱を施すことを特徴とする請求項９から１１までの何れか１項記載の半導体装置の製造方法。 The laser annealing is omitted, and soaking is performed by the preliminary heating at a temperature of 450 to 750 ° C on a single glass substrate that remains an amorphous silicon layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to item. 前記予備加熱に際しては前記ガラス基板の両面を加熱し、続いて高温領域での加熱に際しては前記裏面側のヒーターへの通電を遮断するか、あるいは電力を削減することを特徴とする請求項９から１２までの何れか1項記載の半導体装置の製造方法。 The both surfaces of the glass substrate are heated at the time of the preliminary heating, and the energization to the heater on the back side is cut off at the time of heating in the high temperature region, or the power is reduced. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 12 to 12.
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