半导体制造装置、制造方法及掩膜位置确定装置制造方法及图纸

一种装置，包括： 用于在衬底上形成半导体膜的第一室； 用于在半导体膜上照射激光的第二室； 运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底； 至少一个激光振荡器； 用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；和 计算机， 其中第二室包括用于控制衬底的位置的位置控制装置， 其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在表示形成在衬底上的一组器件的图形的信息基础上识别形成器件组的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多室法的半导体制造装置，其设有在半导体膜的离子注入之后采用激光光束进行结晶或激活的激光装置。
技术介绍
近年来，已经大大发展了在衬底上形成TFT的技术，并推进了用于有源矩阵半导体显示器件的应用和发展。特别是，由于采用多晶半导体膜的TFT具有比采用常规非晶硅膜的TFT更高的场效应迁移率，因此可以高速工作。因此，虽然通常在提供在衬底外部的驱动电路上控制像素，但是也可以在形成在同一衬底上的驱动电路上控制像素。顺便提及，作为用在半导体器件中的衬底，从成本方面考虑，与单晶硅衬底相比，玻璃衬底被认为是很重要的。由于玻璃衬底在耐热方面比较差并易于热变形，在多晶硅TFT形成在玻璃衬底上的情况下，为了避免玻璃衬底的热变形，采用激光退火进行半导体膜的结晶。激光退火的特性如下与采用辐射热或传导热的退火方法相比大大减少了处理时间；通过选择和局部加热半导体或半导体膜，对衬底几乎不产生热损伤。注意到这里的激光退火法表示使形成在半导体衬底或半导体膜上的损伤层再结晶的技术，和使形成在衬底上的非晶半导体膜结晶的技术。而且，这里的激光退火法包括适用于半导体衬底或半导体膜的整平或表面整形的技术。采用的激光振荡装置是以准分子激光器为代表的气体激光振荡装置或以YAG激光器为代表的固体激光振荡装置。都知道，该装置是通过在约几十纳秒到几百纳秒的极短时间周期内通过照射激光光束而加热半导体的表面层，从而进行结晶的。激光器根据振荡的方法粗分为两种类型脉冲振荡和连续振荡。在脉冲振荡激光器中，输出能量较高，假设束点的尺寸为几cm2或以上，则可以提高批量生产率。特别是，当采用光学系统处理束点的形状并使其成为长度为10cm或更长的线形形状时，可以有效地进行激光光束对衬底的照射并进一步提高批量生产率。因此，对于半导体膜的结晶，主要倾向于采用脉冲振荡激光器。然而，近年来，在半导体膜的结晶中，发现在采用连续振荡激光器的情况下形成在半导体膜中的晶体的粒径比在采用脉冲振荡激光器的情况下的晶体的粒径更大。当半导体膜中的晶体粒径变大时，采用半导体膜形成的TFT的迁移率变高，并抑制了由于晶界造成的TFT特性的变化。因此，近年来连续振荡激光器更具吸引力。然而，由于连续振荡激光器的最大输出能量通常比脉冲振荡激光器的最大输出能量小，因此束点的尺寸小，约为10-3mm2。因而，为了处理一个大的衬底，需要上下和左右移动在衬底上的激光光束照射位置，结果是增加了每个衬底的处理时间。因此，处理效率低，并且重要的目的是提高衬底的处理速度。
技术实现思路
鉴于上述问题做出本专利技术，因此本专利技术的目的是提供采用激光结晶法的半导体制造装置，与常规例子相比，本专利技术提高了衬底的处理效率和半导体膜的迁移率。本专利技术涉及多室系统的半导体制造装置，包括用于形成半导体膜的膜形成设备和激光照射设备。设置在本专利技术的半导体制造装置上的激光照射设备包括用于相对于照射物体控制激光照射位置的第一装置、用于发射激光的第二装置(激光振荡器)、用于处理激光的第三装置(光学系统)、和用于控制第二装置的振荡以及用于按照以下方式控制第一装置的第四装置，其中所述方式为在表示掩模结构的数据(图形信息)基础上使被第三装置处理过的激光的束点施加于预定位置。在掩模数据基础上确定的位置意味着通过在半导体膜的结晶之后进行构图获得一部分半导体膜。根据本专利技术，第四装置根据掩模数据确定构图之后留在衬底上的半导体膜的部分，该半导体膜叠加在绝缘膜层上。接着，第四装置确定要用激光扫描的区域，以便至少使通过构图获得的部分结晶，然后控制给要扫描的区域施加束点的第一装置，由此使半导体膜部分地结晶。根据本专利技术，激光至少在用于结晶的最小必要区域上而不是在半导体膜的整个表面上扫描。上述设置避免了在半导体膜结晶之后在通过构图去掉的部分上照射激光所需要的时间。为实施上述设置，本专利技术提供了借助激光在半导体膜上形成标记的步骤，该步骤是在半导体膜的形成和用激光进行的结晶之间进行的。然后，采用该标记作为参考，在掩模基础上确定要用激光扫描的区域。顺便提及，也可以采用其它工序，包括对形成在衬底上的半导体膜构图，形成标记，然后形成半导体膜。根据本专利技术，如上所述，激光扫描和照射不是在半导体膜的整个表面上进行的，而是在用于结晶的至少最小必要区域上进行的。上述设置避免了在半导体膜结晶之后在通过构图去掉的部分上照射激光所花费的时间。这将导致激光照射所需要的时间减少和提高了衬底的处理速度。应该注意到激光照射可以进行两次。在这种情况下，两次激光照射工艺可以如下进行。为了至少使通过构图获得的部分结晶，确定要用第一激光扫描的区域。如此控制第一装置以便将束点施加于扫描区域，由此使半导体膜局部地结晶。接下来，通过控制第一装置改变扫描方向。要用激光扫描的区域如此确定，以便至少使通过构图获得的部分结晶。然后，在如此确定的区域上照射第二激光。此时，第一激光的扫描方向和第二激光的扫描方向之间的角度最优选尽可能为接近90°。通过照射第一激光形成的某些晶粒由于在不同扫描方向照射第二激光而生长为大尺寸的单晶晶粒。这是因为由于第一激光的照射而在给定方向生长的晶粒用作籽晶，作为第二激光照射的结果，其沿着不同于上述给定方向的方向生长。相应地，在不同扫描方向上的两个激光照射工艺提供结晶度局部增强的半导体膜。具有甚至更高结晶度的一部分半导体膜可用于形成TFT的有源层，因此可获得具有提高的迁移率的TFT。通过采用多室系统，本专利技术的半导体制造装置可以设置成在膜形成设备中形成半导体膜之后，在不暴露于大气的情况下将衬底传送到激光照射设备中，然后在不暴露于大气的情况下用激光照射(例如，在诸如稀有气体、氮气等的惰性气体中，或真空中)，由此使其上形成的半导体膜结晶。该多室系统包括其中多个处理室围绕运输室径向设置的径向型和其中多个处理室相对于运输室在横向相反侧上线形排列的线型。根据本专利技术的多室系统的半导体制造装置可以是径向型或线型。此外，本专利技术的装置可以防止存在于清洁室内的分子污染物侵入到通过激光照射进行结晶的半导体膜中。污染物例如包括用于增加清洗室的空气清洁度的过滤中含有的硼。本专利技术的晶体管可包括薄膜晶体管(TFT)、单晶晶体管和采用有机物质的晶体管。例如，单晶晶体管可采用S0I技术形成。薄膜晶体管可以包括作为有源层的多晶半导体或非晶半导体。例如可以采用多晶硅形成TFT或采用非晶硅形成TFT。附图的简要说明附图说明图1是表示根据本专利技术的多室系统的半导体制造装置的设置的示意图；图2是表示激光照射设备的设置的方框图；图3是表示激光照射室的设置的示意图；图4A和4B是表示在照射物体上的激光的移动方向的示意图；图5A-5C是表示在照射物体上的激光的移动方向的示意图；图6A和6B是表示在照射物体上的激光的移动方向的示意图；图7A和7B是表示用激光照射的区域和掩模之间的位置关系的示意图；图8A和8B是表示在TFT的有源层上的激光的移动方向的示意图；图9A和9B是表示用激光照射的区域和掩模之间的位置关系的示意图；图10A和10B是表示用激光照射的区域和掩模之间的位置关系的示意图；图11A和11B是表示在TFT的有源层上的激光的移动方向的示意图；图12是表示用激光照射的区域和用于各电路的掩模之间的位置关系的示意图；图13A和13B是表示标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一中装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；和计算机，其中第二室包括用于控制衬底的位置的位置控制装置，其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在表示形成在衬底上的一组器件的图形的信息基础上识别形成器件组的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。2.一种装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；计算机；和用于储存关于形成在衬底上的一组器件的图形信息的存储装置，其中第二室包括用于控制衬底的位置的位置控制装置，其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在储存在存储装置中的图形信息基础上识别形成一组器件的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制设备同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。3.一种装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；和计算机，其中第二室包括用于在第一或第二方向移动衬底的位置控制装置，第一和第二方向互相交叉，和其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在表示形成在衬底上的器件组的图形的信息基础上识别形成一组器件的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。4.一种装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；计算机，其中光学系统包括用于相对于衬底控制用会聚的激光照射的位置的位置控制装置，和其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在表示形成在衬底上的器件组的图形的信息基础上识别形成一组器件的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。5.一种装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；计算机；和用于储存关于形成在衬底上的一组器件的图形信息的存储装置，其中光学系统包括用于相对于衬底控制用会聚的激光照射的位置的位置控制装置，和其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在储存在存储装置中的图形信息基础上识别形成器件组的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。6.一种装置，包括用于在衬底上形成半导体膜的第一室；用于在半导体膜上照射激光的第二室；运输室，其借助阀门与第一和第二室分开并在不将衬底暴露于大气的情况下可操作地输送衬底；至少一个激光振荡器；用于会聚来自激光振荡器的激光的光学系统；计算机；其中光学系统包括用于相对于衬底在第一或第二方向移动用会聚的激光照射的位置的位置控制装置，第一和第二方向互相交叉，和其中计算机在表示衬底位置的信息基础上工作以确定标记的位置，在表示形成在衬底上的器件组的图形的信息基础上识别形成一组器件的有源层的区域，参照标记确定包括有源层形成区的半导体膜的特定区域并进行激光照射，以及使激光振荡器和位置控制装置同步，由此在第二室内对特定区域进行激光照射。...

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎舜平，大谷久，广木正明，田中幸一郎，志贺爱子，秋叶麻衣，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：