JPH05283346A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】パーティクルの付着や汚染されることなく基板
１５を成膜室に導入し、良好なＴＦＴを基板１５に形成
する。 【構成】成膜室に真空加熱室を介して表面処理室を直結
し、この表面処理室には、基板１５を載置するトレー８
と、トレー８を保持し室内を搬送するトレー支持体１４
と、基板１５を加熱する加熱ランプ７と、基板１５表面
にオゾン・酸素混合ガスを散布するオゾン散布管１０
と、紫外線を照射する低圧水銀ランプ１１と、後段に設
けられるとともに不活性ガスを噴射する不活性ガス散布
管１２とを設け、成膜前における基板の汚染物を完全に
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に関し、
特に、液晶用ガラス基板に成膜・加工を施す半導体製造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示パネル用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆ
ｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略）は透明ガラス基板
上に形成するもので、このＴＦＴ製造工程は、絶縁膜，
アモルファスシリコン膜，透明導電性ＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅの略）等を基板上に形成する
工程と、これらの膜を所望の形状・寸法に加工する工程
からなる。この加工工程では、通常フォトレジストが用
いられ、膜の上に形成されたレジストをまず所望の形状
・寸法に加工したのち、このレジストのパターンに基づ
いて膜がエッチング加工される。エッチング加工後、不
要となったレジストは通常、基板ごとレジスト剥離液に
浸漬するか、剥離液をレジスト表面にシャワー状に散布
するような湿式の剥離装置により除去される。このよう
な湿式とは別に、酸素プラズマ中でレジストを灰化する
乾式の装置も半導体ウェーハを対象としたフォトリソグ
ラフィー工程で用いられている。

【０００３】また、最近ではプラズマダメージを回避す
るために紫外線とオゾンによる反応を利用した灰化装置
も用いられつつある。このような灰化装置は例えば処理
すべきウェーハの上方に紫外線を照射するための低圧水
銀ランプが設けられ、ウェーハ上方中央部に設けられた
管からウェーハ表面へオゾンが供給される構造を有する
（例えば日立評論１９８９年５月号ｐｐ．３９−４
５）。レジスト除去後に成膜装置へ移す間に基板が汚染
されやすいため、成膜直前に基板を洗浄するのが一般的
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】成膜工程ではピンホー
ルが少なくかつ密着性の良い膜を形成することが電気的
耐性，プロセス耐性の点で極めて重要となる。これを実
現するためには、成膜前に基板表面を出来るだけ清浄な
状態にしておくことが必要となる。何んとなれば成膜前
に基板に付いたパーティクルは、その後の工程で剥がれ
てピンホールとなり層関短絡の原因となる。

【０００５】従来技術では、前述したように、レジスト
剥離，基板洗浄，成膜の各工程は、別々の装置で処理す
るため、成膜装置のローディング室へ基板を入れるまで
にパーティクル付着を皆無とするのは極めて困難であっ
た。

【０００６】本発明の目的は、パーティクルを付着や汚
染されることなく基板に高品質のＴＦＴを形成すること
が出来る半導体製造装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、基板表面のレジストおよび有機汚染物質を除去する
表面処理室と表面処理後真空に排気し前記基板を膜形成
温度に加熱する真空加熱室を介して成膜室とを直結し、
基板を搭載するトレーを移動させることで表面汚染除
去，加熱及び成膜を連続的に行なうことを特徴としてい
る。

【０００８】また、本発明の半導体製造装置における前
記表面処理室は、前記トレーに載置される複数の第１の
加熱ランプと、基板表面側に配置される複数の第２の加
熱ランプおよび反射板からなる基板加熱機構と、前記基
板表面側にある前記第２の加熱ランプと一定の間隔で交
互に配置された低圧水銀ランプおよび反射板からなる紫
外線照射機構と、前記基板表面に平行方向にオゾンを散
布するオゾン散布管と、後段にあって不活性ガスを散布
する不活性ガス散布管と、前記トレーを所定の速度で搬
送するトレー移動機構とを備えている。

【０００９】

【作用】オゾン雰囲気中で紫外線を照射する方法は有機
物汚染に対する洗浄やレジストの灰化に有効であること
は原理的に既に知られている。即ち、オゾンガス存在下
で紫外線を照射するとオゾンは約２００〜３００ナノメ
ートルの波長領域の光を吸収して活性な励起酸素原子に
分解される。また、酸素分子は約１９５ナノメートル以
下の紫外線を吸収してオゾンに変換される。低圧水銀ラ
ンプは１８４．９ナノメートル，２５３．７ナノメート
ルの波長の強い光を発生するので、オゾン・酸素雰囲気
中に基板を置くと、その表面は、Ｏ₃ ，Ｏにさらされ、
基板表面の有機物は、Ｏ₃ ，Ｏの酸化作用や紫外線によ
る直接分解で気化し、レジスト灰化や洗浄効果が得られ
る。

【００１０】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１１】図１は本発明の半導体製造装置の一実施例
における構成を示す図、図２は図１の表面処理室の構成
を示し、（ａ）は内部を平面的に示す図、（ｂ）はＡＡ
断面図である。この半導体製造装置は、図１に示すよう
に、基板表面に存在するレジストや有機汚染物質を除去
する表面処理室１と、表面処理された基板を加熱する真
空加熱室２と、窒化シリコン膜及びアモルファスシリコ
ン膜を形成する成膜室甲３，成膜室乙４及び成膜室内５
と、各膜が堆積される基板を冷却する冷却室６とを直結
して構成されている。すなわち、真空加熱室２から冷却
室６までは従来の構成と同じである成膜装置（例えば技
術雑誌、セミコンダクターワールド（日本語版）１９８
７年７月号ｐｐ．１６６〜１７０）の前段に表面処理室
１を直結したことである。

【００１２】この実施例における表面処理室は、図２に
示すように、基板１５を保持する二枚のトレー８と、こ
の二枚のトレー８を互いに基板１５の裏面を対向させ保
持し移動するトレー支持体１４と、このトレー８の間に
あってトレー８の移動方向に並べ配置される基板加熱用
の加熱ランプ７と、基板１５の一方側にあって基板表面
にオゾン・酸素混合ガスを散布するとともにトレー８の
搬送方向に伸びるオゾン散布管１０と、基板１５の表面
側にあって搬送方向に交互に並べて配置されるとともに
基板１５を加熱する加熱ランプ７および紫外線を照射す
る低圧水銀ランプ１１と、後段にあって加熱される基板
１５に不活性ガスを散布する不活性ガス散布管１２とを
備えている。また、この表面処理室には、排気ガス１６
を排気する排気管１７と加熱ランプ７および低圧水銀ラ
ンプ１１の放射効率を上げる反射板９とが設けられてい
る。

【００１３】さらに、図面には示していないが、汚染除
去された基板１５はトレー８に載置された状態で次室で
ある真空加熱室２に導入され、基板１５は再び所定温度
に加熱される。なお、表面処理室１と真空加熱室との間
には、例えばゲートバルブのような仕切り板を設け、圧
力の上昇を抑えている。また、トレー８を移載し真空加
熱室２内をトレー８を移動する機構も備えている。

【００１４】ここで、各構成部の具体的な所元寸法及び
必要な定格について述べると、例えば、基板裏面側の加
熱ランプ７として長さ７００ｍｍ，出力８００ワットの
タングステン線ランプを８０ｍｍピッチで５５本並べ
た。基板表面側では、低圧水銀ランプ１１として長さ７
００ｍｍ，出力３００ワットのランプを用い、低圧水銀
ランプと加熱ランプとを８０ｍｍピッチで片側あたり各
々２０本ずつ並べた。また、不活性ガス散布領域では、
基板表面側には加熱ランプのみを８０ｍｍピッチで片側
あたり各々１５本ずつ並べた。基板表面側の加熱ランプ
は基板裏面側に用いたものと同じでこれらの加熱ランプ
により２５０℃までの加熱ができるようにした。

【００１５】一方、基板表面と低圧水銀ランプ１１との
距離は２０ｍｍの多数のレジストストライプを形成し
た。然るのち塩酸，硝酸，水の混合液によりレジストで
被覆されていない領域のＩＴＯ膜を除去した。このよう
なガラス基板をトレー８に載せ、表面処理室１でレジス
ト灰化を行い、引き続いて、真空加熱室２を経て成膜室
甲３，成膜室乙４，成膜室内５で窒化シリコン膜，アモ
ルファスシリコン膜，ｎ⁺ アモルファスシリコン膜を各
々３００ｍｍ，４００ｎｍ，５００ｎｍを堆積した。表
面処理室１では毎分３００ｍｍの速度でトレー８を移動
させながら、加熱ランプ７，低圧水銀ランプ１１，オゾ
ン散布管１０により基板表面に赤外線照射，紫外線照
射，オゾン散布を行った。

【００１６】オゾン散布では、ガスとして酸素の中にオ
ゾンを７ｖｏｌ％混合したものを用い、オゾン散布管１
本あたり毎分３０ｌのオゾン・酸素混合ガスを散布し
た。基板加熱温度は１００℃とした。又、レジスト灰化
処理後の不活性ガスとして窒素を用い、不活性ガス散布
管１本あたり毎分３０ｌを散布した。真空加熱室２では
０．００１Ｐａまで真空排気したのち水素ガスを流入し
た状態で３００℃まで加熱しておき、成膜室甲３ではシ
ラン，アンモニア，窒素ガスを用いて窒化シリコン膜
を、成膜室乙４では、シラン，水素ガスを用いてアモル
ファスシリコン膜を、成膜室内５ではシラン，フォスフ
ィン，水素ガスを用いてｎ⁺ アモルファスシリコン膜を
順次連続的に堆積した。このような成膜工程を経たの
ち、基板を冷却室６に送り、窒素ガスで大気圧に戻し
た。

【００１７】このようにして得られた窒化シリコン膜，
アモルファスシリコン膜，ｎ+ アモルファスシリコン膜
からなる３層構造の半導体膜は、下のＩＴＯ膜，ガラス
との密着性は良好で、ピンホール密度も１平方センチメ
ートル当り０．０２と小さい値を示した。膜の深さ方向
の２次イオン質量分析からＩＴＯ膜と窒化シリコン膜の
間にはレジストは検出されず、表面処理室１でレジスト
が除去されていることも確認された。また、表面処理室
１で処理したのち基板を取り出して基板表面の１μｍ以
上のパーティクル数を調べたところ２００ｍｍ平方内で
５個以下と良好な状態であることがわかった。

【００１８】本実施例では表面処理室１における処理対
象としてレジスト灰化を例にとったが、基板の洗浄即
ち、基板表面の有機汚染物の除去処理に対しても当然な
がら有効である。また、図１では、連続３層のプラズマ
化学気相堆積を例にとって、成膜室を成膜室甲３，成膜
室乙４，成膜室丙５の３つとしたがこれらの代わりにス
パッタリング室とした場合でも本発明は無論有効であ
る。

【００１９】図３は本発明の半導体製造装置の他の実施
例を示す図である。図１では、表面処理室１と真空加熱
室２とは直接接続させた例を示したが、例えば図３に示
すように、表面処理室１と真空加熱室２がトレーリター
ン搬送室１８を介して接続されるような装置構成をとっ
ても本発明は有効である。

【００２０】また、図面には示さないが、表面処理室に
おける基板表面側の加熱ランプと、低圧水銀ランプとを
２本ずつ交互に配列し、ランプの長さ，ワット数，ラン
プの数，基板構造，処理条件は前述の実施例と同じにし
て試みたところ、前述の実施例と同様、ＩＴＯ膜と窒化
シリコン膜との間にはレジストは認められず、レジスト
除去から成膜まで連続的に処理できていることが確認さ
れた。

【００２１】本発明は、このように成膜前に基板の汚染
を除去して成膜することによって良質なＴＦＴを形成で
きる。また、本発明の表面処理は乾式で行なわれるた
め、湿式で行なわれるためのレジスト剥離液や洗浄液等
の薬液は必要とせず、廃液処理や薬液の交換等のわずら
わしさが低減されるという利点もある。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、レジスト
あるいは有機汚染物質の除去する表面処理室と成膜する
室とを連結し、表面の汚染除去工程と成膜工程とを連続
して行うことが出来るので、工程間での基板移し替えに
伴うパーティクル汚染を低減させるという効果が得られ
る。例えば、従来技術では、基板洗浄後、１０分間クラ
ス１００のクリーンルーム内で基板を放置した場合、１
μｍ以上のパーティクルが２００ｍｍ平方あたり２０個
程度の増加がみられたが、本発明では表面処理と成膜と
を連続的に行うことができるため基板表面へのパーティ
クル付着は殆んど皆無である。このため、液晶パネル用
ＴＦＴ製造において、高品質の半導体膜を形成できＴＦ
Ｔ製造における高歩留化に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置の一実施例における構
成を示す図である。

【図２】図１の表面処理室の構成を示し、（ａ）は平面
的に示す図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の半導体製造装置の他の実施例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 表面処理室 ２ 真空加熱室 ３ 成膜室甲 ４ 成膜室乙 ５ 成膜室丙 ６ 冷却室 ７ 加熱ランプ ８ トレー ９ 反射板 １０ オゾン散布管 １１ 低圧水銀ランプ １２ 不活性ガス散布管 １３ オゾン酸素混合ガス １４ トレー支持体 １５ 基板 １６ 排気ガス １７ 排気管 １８ トレーリターン搬送室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面のレジストおよび有機汚染物質
   を除去する表面処理室と表面処理後真空に排気し前記基
   板を膜形成温度に加熱する真空加熱室を介して成膜室と
   を直結し、基板を搭載するトレーを移動させることで表
   面汚染除き、加熱及び成膜を連続的に行なうことを特徴
   とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記表面処理室は、前記トレーに載置さ
   れる複数の第１の加熱ランプと、基板表面側に配置され
   る複数の第２の加熱ランプおよび反射板からなる基板加
   熱機構と、前記基板表面側にある前記第２の加熱ランプ
   と一定の間隔で交互に配置された低圧水銀ランプおよび
   反射板からなる紫外線照射機構と、前記基板表面に平行
   方向にオゾンを散布するオゾン散布管と、後段にあって
   不活性ガスを散布する不活性ガス散布管と、前記トレー
   を所定の速度で搬送するトレー移動機構とを備えること
   を特徴とする第１項記載の半導体製造装置。