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JPH08153711A - Etching device - Google Patents

Etching device

Info

Publication number
JPH08153711A
JPH08153711A JP6315473A JP31547394A JPH08153711A JP H08153711 A JPH08153711 A JP H08153711A JP 6315473 A JP6315473 A JP 6315473A JP 31547394 A JP31547394 A JP 31547394A JP H08153711 A JPH08153711 A JP H08153711A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
etching
substrate
fluoride gas
halogen fluoride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6315473A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Hideomi Suzawa
英臣 須沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP6315473A priority Critical patent/JPH08153711A/en
Priority to TW084112514A priority patent/TW279249B/zh
Priority to CN95121846A priority patent/CN1128893C/en
Priority to CNB2006100054399A priority patent/CN100481466C/en
Priority to KR1019950044538A priority patent/KR100313386B1/en
Publication of JPH08153711A publication Critical patent/JPH08153711A/en
Priority to CNB991107772A priority patent/CN1251331C/en
Priority to CN99117536A priority patent/CN1248787A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To etch a semiconductor without causing damage. CONSTITUTION: Etching is done with the use of halogen fluoride gas such as ClF3 . At the time, an etching device provided with substrate carrier chambers 701 and 820, a substrate carry-in chamber 702 and a substrate carry-out chamber 830, is used. The halogen fluoride gas is, instead of being made into plasma, allowed to etch under depressed atmosphere. Relating to etching with the use of halogen fluoride gas, since no plasma damage follows etching, the etching method is optimum for forming an active layer of a thin film transistor.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、珪素
半導体をエッチングする装置に関する。特に薄膜トラン
ジスタの活性層をエッチングにより形成する際に用いら
れるエッチング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention disclosed in this specification relates to an apparatus for etching a silicon semiconductor. In particular, the present invention relates to an etching apparatus used when forming an active layer of a thin film transistor by etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年アクティブマトリクス型の液晶表示
装置が注目されている。これは、数百×数百以上のマト
リクス状に配置された画素電極のそれぞれに珪素薄膜を
用いた薄膜トランジスタを配置し、各画素に保持すべき
電荷を薄膜トランジスタによって制御するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to active matrix type liquid crystal display devices. This is to arrange a thin film transistor using a silicon thin film on each of pixel electrodes arranged in a matrix of several hundreds × several hundreds or more, and control charges to be held in each pixel by the thin film transistor.

【0003】液晶表示装置は、原理的に光を透過させる
必要性があるので、基板として可視光を透過させる材料
を用いる必要がある。可視光を透過させる材料として
は、石英基板やガラス基板を挙げることができる。その
なかで石英基板は高価であり、経済性の点から利用する
ことは好ましくない。そこで、一般にはガラス基板が用
いられる。この場合の問題は、ガラス基板上にいかに高
特性の薄膜トランジスタを得るかということになる。
Since a liquid crystal display device needs to transmit light in principle, it is necessary to use a material that transmits visible light as a substrate. Examples of the material that transmits visible light include a quartz substrate and a glass substrate. Among them, the quartz substrate is expensive and it is not preferable to use it from the viewpoint of economy. Therefore, a glass substrate is generally used. The problem in this case is how to obtain a high-performance thin film transistor on a glass substrate.

【0004】薄膜トランジスタの特性を高めるには、利
用する珪素薄膜の結晶性を高めることが最も効果的であ
る。しかしながら、ガラス基板を用いた場合には、ガラ
スの耐熱温度の関係から、単結晶または単結晶に類する
ような結晶性を有する珪素薄膜を得ることは困難であ
る。そして一般に得られるのは、多結晶または微結晶と
呼ばれる不完全な結晶状態を有する珪素薄膜である。
In order to enhance the characteristics of the thin film transistor, it is most effective to enhance the crystallinity of the silicon thin film used. However, when a glass substrate is used, it is difficult to obtain a silicon thin film having a single crystal or a crystallinity similar to that of a single crystal due to the heat resistant temperature of glass. What is generally obtained is a silicon thin film having an incomplete crystalline state called polycrystal or microcrystal.

【0005】このような多結晶または微結晶と呼ばれる
構造を有する珪素薄膜を用いて薄膜トランジスタを構成
した場合、OFF電流特性が克服すべき大きな技術的な
課題となる。一般に多結晶または微結晶と呼ばれる構造
を有する珪素薄膜を用いて薄膜トランジスタを構成した
場合、OFF電流の値が大きいという事実がある。OF
F電流とは、薄膜トランジスタがOFFの状態におい
て、ソース/ドレイン間に流れてしまう電流のことであ
る。
When a thin film transistor is formed by using a silicon thin film having such a structure called polycrystal or microcrystal, the OFF current characteristic is a major technical problem to be overcome. When a thin film transistor is formed by using a silicon thin film having a structure generally called polycrystal or microcrystal, there is a fact that the value of OFF current is large. OF
The F current is a current flowing between the source and the drain when the thin film transistor is off.

【0006】例えば、画素に配置された薄膜トランジス
タにおいて、薄膜トランジスタのソースがソース線に接
続され、ドレインが画素電極に接続されている構成を考
える。ここで、薄膜トランジスタがONとなることによ
って、ソース線から薄膜トランジスタを介して画素電極
へと所定の電荷が流れ込む。そして薄膜トランジスタが
OFFとなることによって、画素電極に所定の電荷が保
持されることになる。ここで薄膜トランジスタのOFF
電流が目立って多い場合、画素電極から電荷が徐々に流
出してしまうことになる。当然この場合、画素電極に所
定時間でもって所定の電荷が保持されないので、必要と
する表示ができなくなってしまう。
For example, consider a structure in which a thin film transistor arranged in a pixel has a source connected to a source line and a drain connected to a pixel electrode. Here, when the thin film transistor is turned on, a predetermined charge flows from the source line to the pixel electrode through the thin film transistor. Then, when the thin film transistor is turned off, a predetermined charge is held in the pixel electrode. Turn off the thin film transistor here
If the current is significantly high, the electric charges will gradually flow out from the pixel electrode. Of course, in this case, since the predetermined charges are not held in the pixel electrode for a predetermined time, the required display cannot be performed.

【0007】このOFF電流の問題は、結晶粒界を経由
してキャリアが移動してしまうことに起因すると考えら
れる。例えば、Nチャネル型の薄膜トランジスタであれ
ば、ゲイト電極に正の電位を加えることでチャネルがN
型となりON動作となる。またゲイト電極に負の電位を
加えることで、チャネルがP型となりOFF動作とな
る。
It is considered that the problem of the OFF current is caused by the movement of carriers via the crystal grain boundaries. For example, in the case of an N-channel type thin film transistor, the channel becomes N by applying a positive potential to the gate electrode.
It becomes a mold and becomes ON operation. Further, by applying a negative potential to the gate electrode, the channel becomes a P-type and the OFF operation is performed.

【0008】このOFF動作時においては、ソース/ド
レインがN型、チャネルP型となるので、ソースとドレ
イン間はNPN構造となり、ソース/ドレイン間には電
流は原理的には流れない。しかしこれは、活性層を構成
する珪素薄膜が単結晶構造を有している場合に成り立つ
理想的な場合の話であり、実際には、結晶粒界に存在し
たトラップ準位を経由してキャリアが移動してしまう。
そしてこのキャリアの移動が原因となり、OFF電流が
生じてしまう。
During this OFF operation, the source / drain is of N type and the channel is of P type, so that an NPN structure is formed between the source and drain, and no current flows theoretically between the source / drain. However, this is an ideal case that holds when the silicon thin film that constitutes the active layer has a single-crystal structure. In reality, the carrier level passes through the trap levels existing at the crystal grain boundaries. Will move.
Then, this carrier movement causes an OFF current.

【0009】前述したようにガラス基板上に形成される
結晶性を有する薄膜珪素半導体は、多結晶または微結晶
性を有する状態を有しており、膜中に無数の結晶粒界が
存在している。そしてこれら結晶粒界には多数のトラッ
プ準位が存在している。
As described above, the crystalline thin film silicon semiconductor formed on the glass substrate has a state of polycrystal or microcrystallinity, and innumerable crystal grain boundaries exist in the film. There is. And many trap levels exist in these crystal grain boundaries.

【0010】このトラップ準位を経由したキャリアの移
動は特に高電界が加わる領域において顕著になる。特に
この現象は、チャネル領域とドレイン領域との界面およ
びその近傍において顕著となる。そこで、チャネル領域
とドレイン領域との間にライトドープ領域やオフセット
領域(オフセットゲイト領域ともいう)を電界緩和領域
として形成し、この領域でのトラップ準位を経由しての
キャリアの移動を抑制する方法が知られている。これた
の構造は、LDD(ライト・ドープ・ドレイン)構造や
オフセットゲイト構造と呼ばれる技術である。
The movement of carriers via this trap level becomes remarkable especially in a region to which a high electric field is applied. This phenomenon is particularly remarkable at the interface between the channel region and the drain region and in the vicinity thereof. Therefore, a lightly doped region or an offset region (also referred to as an offset gate region) is formed as an electric field relaxation region between the channel region and the drain region, and carrier movement is suppressed in this region via a trap level. The method is known. These structures are technologies called LDD (light doped drain) structures and offset gate structures.

【0011】実際にガラス基板上に結晶性を有する珪素
薄膜を形成し、この珪素薄膜を用いて薄膜トランジスタ
を構成した場合、上記のLDD構造やオフセット構造は
それなりに有効であり、ある程度OFF電流を下げるこ
とができる。しかしながら、必要とする低OFF電流特
性を得ることは困難であるのが現状である。
When a silicon thin film having crystallinity is actually formed on a glass substrate to form a thin film transistor using this silicon thin film, the LDD structure and the offset structure described above are effective to some extent, and the OFF current is lowered to some extent. be able to. However, at present, it is difficult to obtain the required low OFF current characteristics.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】一般に活性層の形成
は、フォトリソグラフィー工程を用いてレジストを所定
のパターンに形成し、このレジストをマスクとしてプラ
ズマを用いたドライエッチングを行うことによって行わ
れる。
Generally, the active layer is formed by forming a resist in a predetermined pattern by using a photolithography process and performing dry etching using plasma with the resist as a mask.

【0013】前述の薄膜トランジスタのOFFの問題に
ついて鋭意研究した結果、本発明者らは以下に示す知見
を得た。
As a result of intensive studies on the problem of OFF of the thin film transistor, the present inventors have obtained the following findings.

【0014】まず、上記活性層の形成におけるドライエ
ッチング法によるエッチングの際に活性層の側面にプラ
ズマダメージが発生する。そしてこのプラズマダメージ
に起因してトラップ準位が活性層の側面に高密度に形成
されてしまう。
First, plasma damage occurs on the side surface of the active layer during etching by the dry etching method in forming the active layer. Due to this plasma damage, trap levels are formed at high density on the side surface of the active layer.

【0015】特にトラップ準位が高密度に生成されやす
い状態にある多結晶または微結晶構造の結晶性珪素膜に
おいては、この現象は顕著であり、活性層の側面には高
密度でトラップ準位が形成されてしまう。
This phenomenon is remarkable especially in the crystalline silicon film having a polycrystalline or microcrystalline structure in which trap levels are easily generated at high density, and the trap levels are densely formed on the side surface of the active layer. Will be formed.

【0016】このようなプラズマダメージが要因で形成
される活性層側面の多数のトラップ準位が高密度で存在
すると、このトラップ準位を介してのキャリアの移動が
顕著になってしまう。即ち、OFF電流が増大してしま
う。この問題は、多結晶珪素膜や微結晶珪素膜等の結晶
粒界を無数に有している膜質の場合に特に顕著なものと
なる。これは、トラップ準位が結晶粒界において、偏在
して存在しやすく、また生成されやすいからである。
If a large number of trap levels on the side surface of the active layer formed due to such plasma damage are present at high density, carrier movement through these trap levels becomes significant. That is, the OFF current increases. This problem becomes particularly noticeable in the case of a film quality such as a polycrystalline silicon film or a microcrystalline silicon film having an infinite number of crystal grain boundaries. This is because the trap levels are likely to be unevenly distributed in the crystal grain boundaries and are easily generated.

【0017】この活性層の側面に形成されるトラップ準
位密度は、活性層の内部(薄膜中)におけるそれよりも
極めて高密度となる。従って、LDD構造やオフセット
構造を採用しても、この活性層側面のトラップ準位を介
して移動する電荷の数をそれほど抑制することはできな
い。即ち、OFF電流の値をそれ程下げることはできな
い。
The trap level density formed on the side surface of the active layer is extremely higher than that inside the active layer (in the thin film). Therefore, even if the LDD structure or the offset structure is adopted, the number of charges moving via the trap level on the side surface of the active layer cannot be suppressed so much. That is, the value of the OFF current cannot be reduced so much.

【0018】LDD構造やオフセット構造は、電界が集
中してしまう領域の電界強度を緩和させ、そのことによ
って、OFF電流の要因となるキャリアの移動を抑制す
る(正確には移動するキャリアの数を減らす)ものであ
る。しかし、キャリアの移動の原因となるトラップ準位
の密度が極めて高い場合には、電界強度を弱めても移動
するキャリアの総数をそれ程減らすことはできない。
The LDD structure and the offset structure alleviate the electric field strength in the region where the electric field is concentrated, and thereby suppress the movement of carriers which causes the OFF current (more precisely, the number of moving carriers is reduced). Reduce). However, if the density of trap levels, which causes carrier movement, is extremely high, the total number of moving carriers cannot be reduced so much even if the electric field strength is weakened.

【0019】ここで問題となるのは、活性層側面に集中
的に存在しているトラップ準位である。従って、活性層
側面におけるトラップ準位密度を下げることができれ
ば、このOFF電流の問題を改善することができる。前
述したように、活性層側面に集中的に存在するトラップ
準位は、活性層の形成の際におけるプラズマダメージが
主な要因である。従って、活性層の形成の際におけるプ
ラズマダメージを低減させることができれば、薄膜トラ
ンジスタのOFF電流の問題を改善することができる。
The problem here is the trap levels concentratedly present on the side surface of the active layer. Therefore, if the trap level density on the side surface of the active layer can be reduced, the problem of the OFF current can be improved. As described above, the trap level concentratedly present on the side surface of the active layer is mainly caused by plasma damage at the time of forming the active layer. Therefore, if the plasma damage at the time of forming the active layer can be reduced, the problem of the OFF current of the thin film transistor can be improved.

【0020】この活性層の側面におけるプラズマダメー
ジを皆無にする方法としては、活性層の形成に際して、
ウエットエッチング法を用いる方法を挙げることができ
る。しかし、ウエットエッチング法を用いた方法は、 (1)珪素膜のみを選択的に制御性よく、しかも再現性
よくエッチングすることのできる適当がエッチャントが
ない。 (2)エチャントの温度管理やエッチング条件が微妙で
ある。 というような諸問題がある。
As a method of eliminating the plasma damage on the side surface of the active layer, it is necessary to form
A method using a wet etching method can be mentioned. However, the method using the wet etching method is (1) suitable for selectively etching only the silicon film with good controllability and reproducibility, but there is no etchant. (2) The temperature control of the etchant and the etching conditions are delicate. There are various problems.

【0021】本明細書で開示する発明は、活性層の側面
にトラップ準位が集中的に形成されないようなプロセス
を行うことができるエッチング装置を提供することを目
的とする。
An object of the present invention disclosed in the present specification is to provide an etching apparatus capable of performing a process in which trap levels are not concentratedly formed on the side surface of an active layer.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する主要
な発明の一つは、フッ化ハロゲンガスを電離またはプラ
ズマ化させずに前記フッ化ハロゲンガスを用いたエッチ
ング処理が行われるチャンバーを有することを特徴とす
る。
One of the main inventions disclosed in the present specification is to provide a chamber for performing an etching process using the halogen fluoride gas without ionizing or converting the halogen fluoride gas into plasma. It is characterized by having.

【0023】フッ化ハロゲンガスとしては、ClF3
ClF、BrF3 、IF3 、BrF、BrF5 、IF5
から選ばれた一種または複数種類のガスを用いることが
できる。またフッ化ハロゲンガスは100%で用いる必
要はなく、適当な希釈ガスで希釈して用いることができ
る。
As the halogen fluoride gas, ClF 3 ,
ClF, BrF 3 , IF 3 , BrF, BrF 5 , IF 5
One or more kinds of gas selected from the above can be used. The halogen fluoride gas does not have to be used at 100%, and can be used after diluting it with an appropriate diluent gas.

【0024】フッ化ハロゲンガスを電離またはプラズマ
化させずにエッチング処理を行うのは、エッチング処理
時におけるプラズマダメージを低減するためである。
The reason why the etching process is carried out without ionizing or converting the halogen fluoride gas into plasma is to reduce plasma damage during the etching process.

【0025】他の発明の構成は、エッチングが行われる
第1のチャンバーと、基板を多数枚収納する第2のチャ
ンバーと、前記第1のチャンバーと第2のチャンバーと
の間に配置された基板を搬送する手段を有した減圧可能
な第3のチャンバーと、を有し、前記第1のチャンバー
においては、フッ化ハロゲンガスを電離またはプラズマ
化させずに前記フッ化ハロゲンガスを用いたエッチング
処理が行われることを特徴とする。
According to another aspect of the invention, there is provided a first chamber in which etching is performed, a second chamber for accommodating a large number of substrates, and a substrate arranged between the first chamber and the second chamber. And a third chamber capable of depressurization having a means for transporting, in the first chamber, an etching treatment using the halogen fluoride gas without ionizing or plasmatizing the halogen fluoride gas. Is performed.

【0026】上記構成を有した具体的な構成を図1に示
す。図1には、エッチングが行われる第1のチャンバー
であるエッチング室800、基板を多数枚収納する第2
のチャンバーである基板搬入室702、第1のチャンバ
ーであるエッチング室800と第2のチャンバーである
基板搬入室702との間に配置され、基板を搬送する手
段であるロボットアーム710を備えた基板搬送室70
1が示されている。
A specific configuration having the above configuration is shown in FIG. FIG. 1 shows an etching chamber 800 that is a first chamber in which etching is performed, and a second chamber that stores a large number of substrates.
A substrate loading chamber 702 which is a chamber of the substrate, a substrate which is arranged between the etching chamber 800 which is the first chamber and the substrate loading chamber 702 which is the second chamber, and which has a robot arm 710 which is a means for transporting the substrate Transport room 70
1 is shown.

【0027】他の発明の構成は、フッ化ハロゲンガスを
導入する手段を有したチャンバーを有し、前記チャンバ
ー内においては、フッ化ハロゲンガスを電離またはプラ
ズマ化させずに前記フッ化ハロゲンガスを用いたエッチ
ング処理が行われ、前記チャンバーには、被エッチング
材料を透過する光を計測し、エッチング状態を検出する
手段が配置されていることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a chamber having a means for introducing a halogen fluoride gas, and the halogen fluoride gas is not ionized or turned into plasma in the chamber. The etching process used is performed, and the chamber is provided with means for measuring the light transmitted through the material to be etched and detecting the etching state.

【0028】上記構成を有した具体的な構成を図1に示
す。図1には、フッ化ハロゲンガスを導入するためのガ
ス導入系812を備え、フッ化ハロゲンガスを電離また
はプラズマ化させずにエッチング処理を行うエッチング
室800、被エッチング材料を透過させるための光を発
する手段806、透過する光を検出する手段804が備
えられている。
A specific configuration having the above configuration is shown in FIG. In FIG. 1, a gas introduction system 812 for introducing a halogen fluoride gas is provided, an etching chamber 800 for performing an etching process without ionizing or converting the halogen fluoride gas into plasma, and a light for transmitting a material to be etched. A means 806 for emitting light and a means 804 for detecting the transmitted light are provided.

【0029】他の発明の構成は、基板搬入室と、該基板
搬入室に連結された第1の基板搬送室と、該第1の基板
搬送室に連結されたエッチング室と、該エッチング室に
連結された第2の基板搬送室と、該第2の基板の搬送室
に連結された基板搬出室と、を有し、前記基板搬入室と
基板搬出室とは、多数枚の基板を収納する機能を有し、
前記第1の搬送室と第2の搬送室とは、基板を搬送する
手段を有し、前記エッチング室ではエッチングガスとし
てフッ化ハロゲンガスを電離またはプラズマ化させずに
エッチングを行う機能を有し、ていることを特徴とす
る。
According to another aspect of the invention, a substrate loading chamber, a first substrate transfer chamber connected to the substrate loading chamber, an etching chamber connected to the first substrate transfer chamber, and an etching chamber are provided. It has a connected second substrate transfer chamber and a substrate unloading chamber connected to the second substrate transfer chamber. The substrate loading chamber and the substrate unloading chamber accommodate a large number of substrates. Has a function,
The first transfer chamber and the second transfer chamber have means for transferring a substrate, and have a function of performing etching in the etching chamber without ionizing or plasmatizing halogen fluoride gas as an etching gas. , Is characterized by.

【0030】上記構成を有した具体的な構成を図1に示
す。図1には、基板搬入室702、第1の基板搬送室7
01、エッチング室800、第2の基板搬送室820、
基板搬出室830、基板を搬送するための手段であるロ
ボットアーム710と821が示されている。なお図1
0が図1に示すエッチング装置の上面図である。
A concrete structure having the above structure is shown in FIG. In FIG. 1, a substrate loading chamber 702 and a first substrate transport chamber 7 are shown.
01, etching chamber 800, second substrate transfer chamber 820,
A substrate unloading chamber 830 and robot arms 710 and 821 that are means for transporting substrates are shown. FIG. 1
0 is a top view of the etching apparatus shown in FIG.

【0031】図1に示すようなエッチング装置を用い
て、薄膜トランジスタの活性層を形成する場合には、活
性層に対するプラズマダメージを起こさせないためにフ
ッ化ハロゲンガスをプラズマ化(イオン化)させないこ
とが重要である。プラズマ化をさせないためは、ガスが
励起し電離しないようにすればよい。また、ガスを電離
させないようにするためには、電磁エネルギーを加えな
ければよい。ここで電磁エネルギーというのは、高周波
のエネルギーやマイクロ波のエネルギーのことである。
When an active layer of a thin film transistor is formed by using the etching apparatus as shown in FIG. 1, it is important not to plasmaize (ionize) the halogen fluoride gas in order to prevent plasma damage to the active layer. Is. In order to prevent plasma generation, it is sufficient to prevent the gas from being excited and ionized. Further, in order to prevent the gas from being ionized, it is sufficient to apply no electromagnetic energy. Here, electromagnetic energy refers to high frequency energy or microwave energy.

【0032】このプラズマ化をさせないためには、ガス
が電離または励起しないように、フッ化ハロゲンガスに
対して電磁エネルギーを加えなければよい。フッ化ハロ
ゲンガス、特にClF3 ガスは、珪素に対して非常にエ
ッチング作用が強く、高周波エネルギー等の電磁エネル
ギーを加えなくても珪素を高速度でエッチングすること
ができる。
In order to prevent the plasma from being generated, it is sufficient to apply no electromagnetic energy to the halogen fluoride gas so that the gas is not ionized or excited. Halogen fluoride gas, especially ClF 3 gas has a very strong etching action on silicon and can etch silicon at a high speed without applying electromagnetic energy such as high frequency energy.

【0033】またエッチングに際しては、エッチングが
急激に進行しないように、エッチング時の圧力を0.001
〜100 Torrの圧力範囲とすることが望ましい。さら
に好ましくは0.01〜1Torrの範囲とすることが好ま
しい。これは、エッチングレートを適当なものとするこ
とができる圧力範囲である。
In the etching, the pressure during the etching is set to 0.001 so that the etching does not proceed rapidly.
A pressure range of -100 Torr is desirable. More preferably, the range is 0.01 to 1 Torr. This is the pressure range where the etching rate can be made appropriate.

【0034】他の発明の構成は、フッ化ハロゲンガスを
電離またはプラズマ化させずに前記フッ化ハロゲンガス
を用いたエッチング処理が行われる第1のチャンバー
と、レジストを剥離する第2のチャンバーと、前記第1
のチャンバーと前記第2のチャンバーとに接続された基
板を搬送する手段が備えられたチャンバーと、を含むこ
とを特徴とする。
According to another aspect of the invention, there is provided a first chamber in which an etching process using the halogen fluoride gas is carried out without ionizing or converting the halogen fluoride gas into plasma, and a second chamber for stripping the resist. , The first
And a chamber provided with a means for transporting the substrate, which is connected to the second chamber and the second chamber.

【0035】また以上説明した構成において、エッチン
グを加熱しつつ行う構成とすることは有効である。これ
は、加熱することによって、エッチング速度を速くする
ことができるからである。またエッチングは所定の温度
に保って行われるようにすることも有用である。これ
は、特にClF3 をエッチングガスに用いたエッチング
では、エッチング速度が速く、エッチング時の温度が微
妙に異なることで、エッチング状態が大きく変化してし
まうことを防ぐためである。
Further, in the above-mentioned structure, it is effective to adopt a structure in which etching is performed while heating. This is because the etching rate can be increased by heating. It is also useful to keep the etching at a predetermined temperature. This is to prevent a large change in the etching state due to a high etching rate and a slight difference in the etching temperature in the etching using ClF 3 as the etching gas.

【0036】[0036]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕図1に本実施例で示すエッチング装置の概
略断面図を示す。図1に示すエッチング装置は、多数枚
の基板(試料)を1枚づつ連続的に処理することができ
る。図1に示すエッチング装置は、基板搬入室702内
のカセット712に収納された多数枚の基板711を1
枚づつエッチング室800でエッチング処理し、エッチ
ング処理の終了した基板は、基板搬出室830内のカセ
ット835に収納することを特徴とする。即ち、多数枚
の基板を1枚づつ連続的にエッチング処理することを特
徴とする。なお図10が図1の上面図である。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows a schematic sectional view of an etching apparatus shown in this embodiment. The etching apparatus shown in FIG. 1 can continuously process a large number of substrates (samples) one by one. In the etching apparatus shown in FIG. 1, a large number of substrates 711 stored in a cassette 712 in a substrate loading chamber 702 are transferred to one substrate.
It is characterized in that the substrates are etched one by one in the etching chamber 800 and the substrates after the etching process are stored in a cassette 835 in the substrate unloading chamber 830. That is, it is characterized in that a large number of substrates are continuously etched one by one. Note that FIG. 10 is a top view of FIG.

【0037】(装置の説明)エッチング処理を行うため
の基板(試料)711は、カセット712に多数枚が収
納された状態で基板搬入室702に外部より搬入され
る。基板711としては、エッチングされるべき珪素半
導体層が成膜されたガラス基板や石英基板が用いられ
る。基板搬入室702は、窒素ガス(または不活性ガ
ス)の導入手段(図示せず)と排出手段(図示せず)と
が配置されており、必要に応じて窒素ガスによってパー
ジすることができる構成となっている。基板搬入室内は
特に減圧状態とする構成とはなっていない。
(Explanation of Apparatus) A large number of substrates (samples) 711 for carrying out the etching process are loaded into the substrate loading chamber 702 from the outside in a state where a large number of substrates are stored in the cassette 712. As the substrate 711, a glass substrate or a quartz substrate on which a silicon semiconductor layer to be etched is formed is used. The substrate loading chamber 702 is provided with a nitrogen gas (or inert gas) introduction means (not shown) and a discharge means (not shown), and can be purged with nitrogen gas as necessary. Has become. The substrate loading chamber is not particularly configured to be in a depressurized state.

【0038】基板711を多数枚収納したカセット71
2は、ステージ754上に配置される。ステージ754
は、エレベータ753によって上下に微動する。基板搬
入室702はロボットアーム710を備えた基板搬送室
701とゲイトバルブ706を介して連結されている。
Cassette 71 containing a large number of substrates 711
2 is arranged on the stage 754. Stage 754
Moves slightly up and down by the elevator 753. The substrate loading chamber 702 is connected to a substrate transfer chamber 701 equipped with a robot arm 710 via a gate valve 706.

【0039】基板搬送室701は、窒素ガスや不活性ガ
スを導入するためにガス導入系794を備えている。ガ
ス導入系794から導入されるガスは、バルブ793に
よってその流量が制御される。また基板搬送室701に
は、バルブ790と真空排気ポンプ791で構成された
高真空排気系が備えられている。
The substrate transfer chamber 701 is equipped with a gas introduction system 794 for introducing nitrogen gas or an inert gas. The flow rate of the gas introduced from the gas introduction system 794 is controlled by the valve 793. Further, the substrate transfer chamber 701 is provided with a high vacuum exhaust system including a valve 790 and a vacuum exhaust pump 791.

【0040】基板搬送室701は、ゲイトバルブ801
を介してエッチング室800と連結されている。エッチ
ング室800には、基板が配置される石英で構成された
ステージ803が配置されている。またレーザー光源8
06とミラー807、レーザー光をエッチング室800
内に導入するための石英窓805、レーザー光を検出す
るために光センサー804を備えている。
The substrate transfer chamber 701 has a gate valve 801.
It is connected to the etching chamber 800 via. In the etching chamber 800, a stage 803 made of quartz on which a substrate is placed is placed. Also laser light source 8
06, mirror 807, laser light etching chamber 800
A quartz window 805 to be introduced inside and an optical sensor 804 for detecting laser light are provided.

【0041】エッチングガスはガス導入系812からバ
ルブ810を介してエッチング室800内に導入され
る。また813で示されるガス導入系からは、窒素や不
活性ガスがバルブ811を介して導入される。不要とな
ったガスの排気やエッチング室内を所定の減圧状態に保
ためにバルブ808を介して真空排気ポンプ809が備
えられている。
The etching gas is introduced into the etching chamber 800 from the gas introduction system 812 via the valve 810. Further, nitrogen or an inert gas is introduced from the gas introduction system indicated by 813 through the valve 811. A vacuum exhaust pump 809 is provided via a valve 808 for exhausting unnecessary gas and maintaining a predetermined depressurized state in the etching chamber.

【0042】エッチング室800はゲイトバルブ814
を介してもう一つの基板搬送室820に連結されてい
る。この基板搬送室820は、エッチング室800から
エッチング処理が終了した基板822をロボットアーム
821によって搬出するための室である。この基板搬送
室820には、窒素ガスや不活性ガスを導入するための
ガス導入系827が設けられている。ガス導入系827
から導入されるガスは、バルブ826によって流量が制
御される。またバルブ825と真空排気ポンプ823で
なる排気系が配置されている。
The etching chamber 800 is provided with a gate valve 814.
It is connected to another substrate transfer chamber 820 via. The substrate transfer chamber 820 is a chamber for carrying out the substrate 822 after the etching process from the etching chamber 800 by the robot arm 821. The substrate transfer chamber 820 is provided with a gas introduction system 827 for introducing nitrogen gas or an inert gas. Gas introduction system 827
The flow rate of the gas introduced from is controlled by the valve 826. Further, an exhaust system including a valve 825 and a vacuum exhaust pump 823 is arranged.

【0043】基板搬送室820は、ゲイトバルブ828
を介して基板搬出室830と連結されている。この室に
は、多数枚の基板831を収納することができるカセッ
ト835(712と同じもの)が配置されている。カセ
ット835は、エレベータ832によって上下に微動す
るステージ833上に配置される。
The substrate transfer chamber 820 is provided with a gate valve 828.
It is connected to the substrate unloading chamber 830 via. In this chamber, a cassette 835 (the same as 712) that can store a large number of substrates 831 is arranged. The cassette 835 is arranged on a stage 833 which is slightly moved up and down by the elevator 832.

【0044】(動作手順の一例)以下にエッチングを行
う場合の動作の例を説明する。まず全てのゲイトバルブ
706、801、814、828を閉とする。そして基
板搬送室701と820、さらにエッチング室800を
高真空状態とする。また基板搬出室830には空のカセ
ット835を配置し、窒素ガスを充満させた状態(常
圧)とする。
(Example of Operation Procedure) An example of operation when etching is described below. First, all the gate valves 706, 801, 814, 828 are closed. Then, the substrate transfer chambers 701 and 820 and the etching chamber 800 are brought to a high vacuum state. Further, an empty cassette 835 is arranged in the substrate unloading chamber 830 to be in a state filled with nitrogen gas (normal pressure).

【0045】この状態で、必要とする数の基板711を
収納したカセット712を基板搬入室702に装置外部
から搬入する。カセット712を搬入後、基板搬入室7
02は窒素ガスを常圧状態で充満させる。
In this state, the cassette 712 accommodating the required number of substrates 711 is loaded into the substrate loading chamber 702 from outside the apparatus. After loading the cassette 712, the substrate loading chamber 7
02 is filled with nitrogen gas under normal pressure.

【0046】カセット712を基板搬入室702に収め
たら、基板搬送室701に窒素ガスを流入させ、常圧状
態とする。基板搬送室701が常圧状態となったところ
で、ゲイトバルブ706を開き、ロボットアーム710
によって基板711をカセット712から1枚取り出
す。この際、エレベータ753を上下に微動させ、ロボ
ットアーム710と基板711との位置関係を調整す
る。ロボットアーム710によって基板711を基板搬
送室701に移送した後、ゲイトバルブ706を閉め
る。
After the cassette 712 is housed in the substrate loading chamber 702, nitrogen gas is introduced into the substrate transport chamber 701 to bring it into a normal pressure state. When the substrate transfer chamber 701 is in a normal pressure state, the gate valve 706 is opened and the robot arm 710 is opened.
Then, one substrate 711 is taken out from the cassette 712. At this time, the elevator 753 is finely moved up and down to adjust the positional relationship between the robot arm 710 and the substrate 711. After the substrate 711 is transferred to the substrate transfer chamber 701 by the robot arm 710, the gate valve 706 is closed.

【0047】そして基板搬送室701を高真空状態とす
る。基板701を高真空状態としたら、ゲイトバルブ8
01を開け、基板をステージ803上に基板を配置す
る。その後ゲイトバルブ801を閉める。
Then, the substrate transfer chamber 701 is placed in a high vacuum state. If the substrate 701 is in a high vacuum state, the gate valve 8
01 is opened, and the substrate is placed on the stage 803. After that, the gate valve 801 is closed.

【0048】次にエッチング室800内にClF3 ガス
を導入し、所定の減圧状態において基板表面に形成され
た半導体薄膜に対するエッチングを行う。エッチングの
状態は、光源806から照射される短波長レーザー光の
透過状態によって確認することができる。
Next, ClF 3 gas is introduced into the etching chamber 800 to etch the semiconductor thin film formed on the substrate surface under a predetermined reduced pressure. The etching state can be confirmed by the transmission state of the short wavelength laser light emitted from the light source 806.

【0049】例えば、膜厚500nmの結晶性珪素薄膜
は、500nmの光に対する透過率が約50%である。
また500nmの光は、ガラス基板や石英で構成された
ステージ803をほとんど80%以上の透過率で透過す
る。従って、ガラス基板上に形成された結晶性珪素膜を
光源806から500nmの光を照射した状態でエッチ
ングさせていくと、結晶性珪素膜のエッチングが終了し
た状態で、光センサー804で検出される光の強度が急
激に変化することになる。そこで、光センサー804で
検出される光が急激に変化した時点でガス導入系812
よりのエッチングガスの流入を停止させ、同時にガス導
入系813より窒素ガスを流入させれば、不要なエッチ
ング(例えば横方向へのエッチングの回り込み)を防ぐ
ことができる。
For example, a crystalline silicon thin film having a film thickness of 500 nm has a transmittance of about 50% for light of 500 nm.
Further, the light of 500 nm is transmitted through the stage 803 made of a glass substrate or quartz with a transmittance of almost 80% or more. Therefore, when the crystalline silicon film formed on the glass substrate is etched in the state where the light source 806 irradiates the light of 500 nm, the optical sensor 804 detects the etching of the crystalline silicon film. The intensity of light will change rapidly. Therefore, when the light detected by the optical sensor 804 suddenly changes, the gas introduction system 812
If the flow of the etching gas is stopped and the nitrogen gas is made to flow from the gas introduction system 813 at the same time, unnecessary etching (for example, wraparound of the etching in the lateral direction) can be prevented.

【0050】エッチングの終了後、エッチング室800
内は高真空状態とする。そしてゲイトバルブ814を開
き、ロボットアーム821によって、基板822をエッ
チング室800より取り出す。そしてゲイトバルブ81
4を閉め、基板搬送室820内を窒素ガスで充満させ
る。基板搬送室820が常圧になった状態でゲイトバル
ブ828を開け、基板822をカセット835に収納す
る。そしてゲイトバルブ828を閉め、基板搬送室82
0を再び高真空状態とする。
After the etching is completed, the etching chamber 800
The inside is in a high vacuum state. Then, the gate valve 814 is opened, and the substrate 822 is taken out of the etching chamber 800 by the robot arm 821. And the gate valve 81
4 is closed and the inside of the substrate transfer chamber 820 is filled with nitrogen gas. The gate valve 828 is opened while the substrate transfer chamber 820 is at normal pressure, and the substrate 822 is stored in the cassette 835. Then, the gate valve 828 is closed and the substrate transfer chamber 82
0 is brought to a high vacuum state again.

【0051】この状態で、基板搬入室702と830は
窒素ガスで充満された状態(常圧)となり、基板搬送室
701と820、さらにエッチング室800は高真空状
態となる。また全てのゲイトバルブ828、814、8
01、706は閉鎖された状態となる。この状態で再び
基板搬送室701を常圧状態とし、さらにゲイトバルブ
706を開け、2枚目の基板をカセット712からロボ
ットアーム710によって基板搬送室701に取り出す
ことによって、2枚目の基板のエッチング工程が始まる
こととなる。
In this state, the substrate loading chambers 702 and 830 are filled with nitrogen gas (normal pressure), and the substrate transportation chambers 701 and 820 and the etching chamber 800 are in a high vacuum state. Also all gate valves 828, 814, 8
01 and 706 are in the closed state. In this state, the substrate transfer chamber 701 is again brought to a normal pressure state, the gate valve 706 is opened, and the second substrate is taken out from the cassette 712 into the substrate transfer chamber 701 by the robot arm 710, thereby etching the second substrate. The process will start.

【0052】このようにして、カセット712に収納さ
れた全ての基板(試料)を連続的に1枚づつエッチング
処理する。このエッチング処理は、コンピュータによっ
て制御することによって、自動的に行うことができる。
In this manner, all the substrates (samples) stored in the cassette 712 are continuously etched one by one. This etching process can be automatically performed by controlling with a computer.

【0053】図1に示す構成においては、短波長のレー
ザー光を用いてその透過光を計測することにより、エッ
チング状態を判断する構成としている。しかし、透過光
ではなく、反射光を計測する構成としてもよい。これ
は、珪素膜がエッチングされることによって、特定波長
の光の反射の状態が代わり、反射光の強度の変化や反射
光の干渉縞の変化が観察されることを利用するのであ
る。
In the structure shown in FIG. 1, the etching state is judged by measuring the transmitted light using a laser beam of short wavelength. However, the configuration may be such that reflected light is measured instead of transmitted light. This is because the etching of the silicon film changes the state of reflection of light of a specific wavelength, and changes in the intensity of reflected light and changes in interference fringes of reflected light are observed.

【0054】〔実施例2〕本実施例は、ガラス基板上に
薄膜トランジスタを作製する際において、本明細書で開
示する発明を利用する場合の例を示す。図2に本実施例
で示す薄膜トランジスタの作製工程を示す。まずガラス
基板(コーニング1737ガラス基板またはコーニング
7059ガラス基板)101上に下地膜として酸化珪素
膜102をプラズマCVD法または減圧熱CVD法で、
3000Åの厚さに成膜する。この酸化珪素膜102
は、ガラス基板101からの不純物の拡散防止やガラス
基板101と後に形成される活性層との間の応力を緩和
させるためのものである。
[Embodiment 2] This embodiment shows an example in which the invention disclosed in this specification is used in manufacturing a thin film transistor on a glass substrate. 2A to 2D show manufacturing steps of the thin film transistor shown in this embodiment. First, a silicon oxide film 102 as a base film is formed on a glass substrate (Corning 1737 glass substrate or Corning 7059 glass substrate) 101 by a plasma CVD method or a low pressure thermal CVD method.
Form a film with a thickness of 3000Å. This silicon oxide film 102
Is for preventing diffusion of impurities from the glass substrate 101 and for relaxing stress between the glass substrate 101 and an active layer formed later.

【0055】酸化珪素膜102を成膜したら、その上に
非晶質珪素膜103を500Åの厚さにプラズマCVD
法または減圧熱CVD法で形成する。この非晶質珪素膜
103は後に薄膜トランジスタの活性層を構成するため
の出発膜となる。(図2(A))
After the silicon oxide film 102 is formed, an amorphous silicon film 103 is formed on the silicon oxide film 102 by plasma CVD to a thickness of 500 Å.
Method or low pressure thermal CVD method. The amorphous silicon film 103 will later become a starting film for forming an active layer of a thin film transistor. (Fig. 2 (A))

【0056】非晶質珪素膜103を成膜したら、適当な
手段により非晶質珪素膜103を結晶化させる。非晶質
珪素膜の結晶化の方法としては、加熱による方法、レー
ザー光の照射による方法、両者を併用する方法、等々が
知られている。本実施例においては、珪素の結晶化を助
長する金属元素を利用した加熱による結晶化方法を採用
する。
After forming the amorphous silicon film 103, the amorphous silicon film 103 is crystallized by an appropriate means. As a method of crystallizing the amorphous silicon film, a method of heating, a method of irradiating laser light, a method of using both of them, and the like are known. In this embodiment, a crystallization method by heating using a metal element that promotes crystallization of silicon is adopted.

【0057】本実施例で採用する結晶化の方法を以下に
説明する。ここでは、珪素の結晶化を助長する金属元素
として、ニッケル(Ni)を用いる。まず非晶質珪素膜
の表面に所定の濃度でニッケル元素を含有させたニッケ
ル酢酸塩溶液をスピンコート法で塗布する。このニッケ
ル酢酸塩溶液中に含ませるニッケル元素の濃度は、非晶
質珪素膜中に導入されるニッケル元素が、1×1016
-3〜5×1019cm-3程度の濃度範囲となるように調
整する必要がある。これは、ニッケル元素の導入量が多
すぎると、ニッケルシリサイド化してしまい半導体とし
ての特性が損なわれてしまい、またニッケルの導入量が
少なすぎると、結晶化を助長する作用が得られないから
である。
The crystallization method adopted in this embodiment will be described below. Here, nickel (Ni) is used as a metal element that promotes crystallization of silicon. First, a nickel acetate solution containing nickel element at a predetermined concentration is applied to the surface of the amorphous silicon film by spin coating. The concentration of the nickel element contained in this nickel acetate solution is 1 × 10 16 c when the nickel element introduced into the amorphous silicon film is
It is necessary to adjust the concentration to be in the concentration range of about m -3 to 5 × 10 19 cm -3 . This is because if the introduction amount of the nickel element is too large, nickel silicide is formed and the characteristics as a semiconductor are impaired, and if the introduction amount of nickel is too small, the action of promoting crystallization cannot be obtained. is there.

【0058】非晶質珪素膜103の表面にニッケル酢酸
塩溶液を塗布し、ニッケル元素が非晶質珪素膜の表面に
接して保持された状態としたら、加熱処理を施すことに
より、非晶質珪素膜103の結晶化を行う。この加熱処
理は、550℃、4時間の条件で行う。一般に非晶質珪
素膜は、550℃程度の温度では数十時間以上の処理を
加えても結晶化しない。しかし、本実施例に示すよう
に、ニッケル元素を利用した場合、従来よりも低温でし
かも短時間の加熱処理で結晶化を行うことができる。ち
なみに従来技術における加熱による非晶質珪素膜の結晶
化では、600度以上の温度で数十時間以上の加熱が必
要とされる。
A nickel acetate solution is applied to the surface of the amorphous silicon film 103, and when the nickel element is kept in contact with the surface of the amorphous silicon film, a heat treatment is performed to make it amorphous. The silicon film 103 is crystallized. This heat treatment is performed at 550 ° C. for 4 hours. Generally, an amorphous silicon film does not crystallize at a temperature of about 550 ° C. even if a treatment for several tens of hours or more is applied. However, as shown in this example, when nickel element is used, crystallization can be performed by a heat treatment at a lower temperature and a shorter time than conventional. Incidentally, in the crystallization of the amorphous silicon film by heating in the conventional technique, heating at a temperature of 600 ° C. or more for several tens of hours or more is required.

【0059】一般に非晶質珪素膜を加熱やレーザー光の
照射によって結晶化させた結晶性珪素膜は、膜中に欠陥
を高密度で含んでおり、高いトラップ準位密度を有して
いる。本実施例で示す作製方法による結晶性珪素膜もま
た、高いトラップ準位密度を有している。
In general, a crystalline silicon film obtained by crystallizing an amorphous silicon film by heating or irradiating a laser beam has a high density of defects in the film and has a high trap level density. The crystalline silicon film produced by the manufacturing method shown in this embodiment also has a high trap level density.

【0060】結晶性珪素膜を得たら、図1に示す装置を
用いて結晶性珪素膜のパターニングを行い、薄膜トラン
ジスタの活性層を形成する。ここでは、まず図2(B)
に示すようにフォトレジストを用いて活性層を形成する
ためのマスク100を形成する。そして図2(B)に示
すように、ClF3 ガスを用いたエッチングを行い、薄
膜トランジスタの活性層104を形成する。ClF3
スを用いたエッチングは、室温で行うことができ、また
プラズマ化をさせずに行うことができる。従って、当然
のことながら活性層の側面に対するプラズマダメージが
皆無にすることができる。このエッチングは、図1に示
す装置を用い、実施例1に示した手順に従って行われ
る。
After obtaining the crystalline silicon film, the crystalline silicon film is patterned using the apparatus shown in FIG. 1 to form the active layer of the thin film transistor. Here, first, FIG. 2 (B)
A mask 100 for forming an active layer is formed using a photoresist as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 2B, etching using ClF 3 gas is performed to form the active layer 104 of the thin film transistor. The etching using ClF 3 gas can be performed at room temperature or can be performed without plasma. Therefore, as a matter of course, plasma damage to the side surface of the active layer can be eliminated. This etching is performed according to the procedure shown in Example 1 using the apparatus shown in FIG.

【0061】ClF3 ガスを用いたエッチングは、レジ
ストに対するダメージがほとんど無いことも特徴であ
る。これは、プラズマを用いたRIE法やウエットエッ
チング法を用いた場合には、レジストに対するダメージ
が大きく、レジストの残差物(除去することができずに
残ってしまう場合が多々ある)の存在が半導体装置の作
製プロセスにおいて大きな問題であることに対して有利
な点である。なお、ClF3 ガスを用いたエッチング
は、エッチングの形態が等方性のエッチングであること
には注意が必要である。
The etching using ClF 3 gas is also characterized in that there is almost no damage to the resist. This is because when an RIE method using plasma or a wet etching method is used, the damage to the resist is large, and the residue of the resist (in many cases, it cannot be removed and remains) remains. This is an advantage in that it is a big problem in the manufacturing process of the semiconductor device. It should be noted that the etching using ClF 3 gas is an isotropic etching.

【0062】この活性層104を形成するためのエッチ
ング条件を以下に示す。 エッチングガス ClF3 反応圧力 0.4 Torr 反応温度 常温 エッチングレート 500Å/分 マスク フォトレジスト
The etching conditions for forming this active layer 104 are shown below. Etching gas ClF 3 Reaction pressure 0.4 Torr Reaction temperature Normal temperature Etching rate 500Å / min Mask Photoresist

【0063】ここでは常温によるエッチングを行う例を
示したが、エッチングガスをイオン化させない範囲で加
熱することは、反応速度を高める上で有用である。
Although an example in which etching is performed at room temperature is shown here, heating within a range where the etching gas is not ionized is useful for increasing the reaction rate.

【0064】エッチングの終了後にレジストマスク10
4を除去し、図2(D)に示すような状態を得る。図2
(D)に示すように活性層104を形成したら、図3
(A)に示すようにゲイト絶縁膜105を1000Åの
厚さにプラズマCVD法で成膜する。次にアルニムウム
を主成分とする膜を6000Åの厚さにスパッタ法で成
膜する。そしてパターニングを施すことにより、ゲイト
電極106を形成する。さらに電解溶液中においてゲイ
ト電極106を陽極として陽極酸化を行うことにより、
陽極酸化物層107を2000Åの厚さに形成する。
(図3(A))
After the etching is completed, the resist mask 10 is formed.
4 is removed to obtain the state shown in FIG. Figure 2
After forming the active layer 104 as shown in FIG.
As shown in (A), a gate insulating film 105 is formed by plasma CVD to a thickness of 1000Å. Next, a film containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 6000Å by a sputtering method. Then, the gate electrode 106 is formed by performing patterning. Further, by performing anodic oxidation using the gate electrode 106 as an anode in an electrolytic solution,
An anodic oxide layer 107 is formed to a thickness of 2000Å.
(Fig. 3 (A))

【0065】図3(A)の状態を得たら、図3(B)に
示すようにP(リン)イオンの注入をプラズマドーピン
グ法で行い、ソース領域108とドレイン領域110と
を自己整合的に形成する。この際、ゲイト電極106周
囲の陽極酸化物層107がマスクとなり、オフセット領
域111が形成される。このオフセット領域111は、
リンイオンが注入されず実質的に真性であり、またチャ
ネルとしても機能せず、チャネルとソース/ドレイン領
域との間において電界緩和領域として機能する。(図3
(B))
After the state of FIG. 3A is obtained, as shown in FIG. 3B, P (phosphorus) ions are implanted by the plasma doping method so that the source region 108 and the drain region 110 are self-aligned. Form. At this time, the anodic oxide layer 107 around the gate electrode 106 serves as a mask to form the offset region 111. This offset area 111 is
Phosphorus ions are not implanted and it is substantially intrinsic, does not function as a channel, and functions as an electric field relaxation region between the channel and the source / drain regions. (Fig. 3
(B))

【0066】上記ドーピングの終了後、レーザー光また
は強光の照射を行い、ソース領域とドレイン領域の活性
化を行う。
After completion of the above doping, laser light or intense light is irradiated to activate the source region and the drain region.

【0067】そして、図3(C)に示すように層間絶縁
膜として酸化珪素膜112を7000Åの厚さにプラズ
マCVD法で成膜する。そしてコンタクトホールの形成
を行い、アルミニウムまたはその他の金属を用いてソー
ス電極113とドレイン電極115を形成する。最後に
350℃の水素雰囲気中において1時間の熱処理を施す
ことにより、図3(C)に示す薄膜トランジスタを完成
させる。
Then, as shown in FIG. 3C, a silicon oxide film 112 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 7,000 Å by the plasma CVD method. Then, contact holes are formed, and a source electrode 113 and a drain electrode 115 are formed using aluminum or another metal. Finally, heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour to complete the thin film transistor shown in FIG.

【0068】本実施例に示す構成を採用した場合におけ
る活性層の状態を模式的に示した図を図4に示す。本実
施例に示すように活性層のパターニングをClF3 ガス
を用いたエッチングによって行うことによって、300
で示される活性層の側面におけるプラズマダメージを無
くすことができる。従って、プラスマダメージに起因す
る活性層側面300におけるトラップ準位密度をほとん
ど無くすことができる。そしてこの結果、302で示さ
れるルートを移動するキャリアの数を少なくすることが
できる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of the active layer in the case of adopting the structure shown in this embodiment. By patterning the active layer by etching using ClF 3 gas as shown in the present embodiment, 300
Plasma damage on the side surface of the active layer indicated by can be eliminated. Therefore, the trap level density on the side surface 300 of the active layer due to plasma damage can be almost eliminated. As a result, the number of carriers moving on the route indicated by 302 can be reduced.

【0069】従来技術におけるプラズマを用いたドライ
エッチング法(一般にRIE法が用いられる)において
は、プラズマダメージにより、活性層側面300に高密
度にトラップ準位が形成されてしまうので、302で示
されるようなキャリアの移動するルートが存在してい
た。この302で示されるルートにおけるキャリアの伝
導は、トラップ準位を介してのものであり、チャネル形
成領域109にチャネルが形成されるか否かに関係無く
存在するものである。従って、111で示されるような
オフセット領域が形成されていてもソース領域108と
ドレイン領域110との間に電圧が加わった状態であれ
ば、302で示されるルートを経由してキャリアの移動
が起こってしまう。そしてこのキャリアの移動によって
OFF電流が増大してしまう。
In the conventional dry etching method using plasma (generally, the RIE method is used), trap levels are formed at a high density on the side surface 300 of the active layer due to plasma damage. There was a route for carriers to move. The conduction of carriers in the route indicated by 302 is through the trap level and exists regardless of whether a channel is formed in the channel formation region 109. Therefore, if a voltage is applied between the source region 108 and the drain region 110 even if the offset region as shown by 111 is formed, carrier movement occurs via the route as shown by 302. Will end up. The OFF current increases due to the movement of the carriers.

【0070】しかし、本実施例に示す構成を採用した場
合、活性層側面300におけるトラップ準位密度を下げ
ることがでるので、302で示されるルートで伝導する
キャリアの数を抑制することができる。そして、一方で
301で示されるチャネルを移動する本来のキャリアの
移動は何ら損なわれることがない。従って、オフセット
ゲイト領域111の効果を最大限に生かすことができ、
OFF電流の少ない特性を得ることができる。
However, when the structure shown in this embodiment is adopted, the trap level density on the side surface 300 of the active layer can be lowered, so that the number of carriers conducted by the route indicated by 302 can be suppressed. On the other hand, the original movement of carriers moving on the channel indicated by 301 is not impaired at all. Therefore, the effect of the offset gate region 111 can be maximized,
It is possible to obtain the characteristic that the OFF current is small.

【0071】〔実施例3〕本実施例はアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置を作製する際に利用されるプロセ
スを示す。本実施例では、アクティブマトリクス領域に
形成される薄膜トランジスタ(画素トランジスタ)と、
アクティブマトリクス領域に配置された薄膜トランジス
タを駆動するための周辺ドライバー回路の薄膜トランジ
スタとを同時に作製する工程を示す。
[Embodiment 3] This embodiment shows a process used in manufacturing an active matrix type liquid crystal display device. In this embodiment, a thin film transistor (pixel transistor) formed in the active matrix region,
A step of simultaneously manufacturing a thin film transistor of a peripheral driver circuit for driving the thin film transistor arranged in the active matrix region is shown.

【0072】本実施例に示す薄膜トランジスタの作製工
程を図5に示す。まずガラス基板101上に下地膜とし
て酸化珪素膜102を3000Åの厚さにスパッタ法に
よって成膜する。次に非晶質珪素膜をプラズマCVD法
または減圧熱CVD法で500Åの厚さに成膜する。さ
らに加熱やレーザー光の照射により、非晶質珪素膜を結
晶化させ、結晶性珪素膜103を得る。
FIG. 5 shows a manufacturing process of the thin film transistor shown in this embodiment. First, a silicon oxide film 102 is formed as a base film on a glass substrate 101 to a thickness of 3000 Å by a sputtering method. Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 500Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Further, the amorphous silicon film is crystallized by heating or irradiation with laser light to obtain a crystalline silicon film 103.

【0073】そして、周辺駆動回路を構成する薄膜トラ
ンジスタの活性層を形成するためのレジストマスク40
1と、マトリクス領域(画素領域)に配置される薄膜ト
ランジスタの活性層を形成するためのレジストマスク4
02を形成する。(図5(A))
Then, a resist mask 40 for forming an active layer of a thin film transistor which constitutes a peripheral drive circuit.
1 and a resist mask 4 for forming an active layer of a thin film transistor arranged in a matrix region (pixel region)
02 is formed. (Figure 5 (A))

【0074】ここで、図1に示す装置を用い、ClF3
を用いたエッチングを行う。このエッチング工程で40
3と404で示される活性層を形成する。ここでは以下
に示す条件でエッチングを行う。 エッチングガス ClF3 反応圧力 2Torr 反応温度 常温 エッチングレート 1000Å/分 マスク フォトレジスト
Here, using the apparatus shown in FIG. 1, ClF 3
Etching is performed. 40 in this etching process
The active layers designated by 3 and 404 are formed. Here, etching is performed under the following conditions. Etching gas ClF 3 Reaction pressure 2 Torr Reaction temperature Normal temperature Etching rate 1000Å / min Mask Photoresist

【0075】エッチング工程の終了後、レジストマスク
を取り除き、図5(B)に示す状態を得る。図5(B)
において、403で示される活性層が周辺駆動回路を構
成する薄膜トランジスタである。また404で示される
活性層は画素領域に配置される薄膜トランジスタの活性
層である。
After the etching process is completed, the resist mask is removed to obtain the state shown in FIG. FIG. 5 (B)
In, the active layer indicated by 403 is a thin film transistor which constitutes a peripheral drive circuit. The active layer indicated by 404 is the active layer of the thin film transistor arranged in the pixel region.

【0076】活性層を形成したら、アルミニウムを主成
分とする膜を6000Åの厚さに電子ビーム蒸着法で成
膜し、パターニングを施すことにより、ゲイト電極40
5と406を形成する。そして電解溶液中においてゲイ
ト電極405と406とを陽極として陽極酸化を行うこ
とにより、陽極酸化物層407と408を2000Åの
厚さに形成する。この酸化物層が存在することによっ
て、後の不純物イオン注入工程において、オフセットゲ
イト領域を形成することができる。(図5(C))
After forming the active layer, a film containing aluminum as a main component is formed to a thickness of 6000 Å by an electron beam vapor deposition method and patterned to form a gate electrode 40.
5 and 406 are formed. Then, anodic oxidation is performed in the electrolytic solution using the gate electrodes 405 and 406 as anodes to form anodic oxide layers 407 and 408 to a thickness of 2000 Å. Due to the presence of this oxide layer, the offset gate region can be formed in the subsequent impurity ion implantation step. (Fig. 5 (C))

【0077】図5(C)に示す状態を得たら、ソース/
ドレイン領域を形成するための不純物イオンの注入をイ
オン注入法またはプラズマドーピング法によって行う。
ここでは、Nチャネル型の薄膜トランジスタを形成する
ためにリンイオンをプラズマドーピング法によって注入
する。(図5(D))
When the state shown in FIG.
Impurity ions are implanted to form the drain region by an ion implantation method or a plasma doping method.
Here, phosphorus ions are implanted by a plasma doping method in order to form an N-channel thin film transistor. (FIG. 5 (D))

【0078】このリンイオンの注入を行うことによっ
て、ソース領域409と413、ドレイン領域412と
416、チャネル形成領域411と415、オフセット
ゲイト領域410と416とが自己整合的に形成するこ
とができる。また、不純物イオンが注入されない領域が
チャネル形成領域411と415、オフセットゲイト領
域410と414として画定される。(図5(D))
By implanting phosphorus ions, the source regions 409 and 413, the drain regions 412 and 416, the channel forming regions 411 and 415, and the offset gate regions 410 and 416 can be formed in a self-aligned manner. Further, regions where impurity ions are not implanted are defined as channel forming regions 411 and 415 and offset gate regions 410 and 414. (FIG. 5 (D))

【0079】不純物イオンの注入終了後、レーザー光の
照射または強光の照射を行うことにより、不純物イオン
が注入された領域のアニールを行う。このアニール工程
において、先の不純物イオンの注入によって非晶質化さ
れたソース/ドレイン領域の再結晶化と注入された不純
物の活性化とが行われる。(図6(A))
After the implantation of the impurity ions is completed, laser light irradiation or intense light irradiation is performed to anneal the region into which the impurity ions are implanted. In this annealing step, recrystallization of the source / drain regions amorphized by the implantation of the impurity ions and activation of the implanted impurities are performed. (Fig. 6 (A))

【0080】ソース/ドレイン領域の形成を終了した
ら、図6(B)に示すように層間絶縁膜として酸化珪素
膜501をプラズマCVD法で6000Åの厚さに成膜
する。そしてコンタクトホールの形成する。そして、ア
ルミニウムを用いて、周辺駆動回路領域に配置される薄
膜トランジスタのソース電極502とドレイン電極50
3を形成する。そして同時に画素領域に配置される薄膜
トランジスタのソース電極504を形成する。
After the formation of the source / drain regions is completed, as shown in FIG. 6B, a silicon oxide film 501 is formed as an interlayer insulating film by plasma CVD to a thickness of 6000Å. Then, a contact hole is formed. Then, using aluminum, the source electrode 502 and the drain electrode 50 of the thin film transistor arranged in the peripheral drive circuit region are formed.
3 is formed. At the same time, the source electrode 504 of the thin film transistor arranged in the pixel region is formed.

【0081】さらに酸化珪素膜を3000Åの厚さにプ
ラズマCVD法で成膜し、コンタクトホールの形成後、
画素電極を構成するITO電極506を形成する。この
ITO電極は、画素領域に配置される薄膜トランジスタ
のドレイン領域416に直接接続される。(図6
(B))
Further, a silicon oxide film having a thickness of 3000 Å is formed by a plasma CVD method, and after forming a contact hole,
An ITO electrode 506 that constitutes a pixel electrode is formed. This ITO electrode is directly connected to the drain region 416 of the thin film transistor arranged in the pixel region. (FIG. 6
(B))

【0082】そして最後に350℃の水素雰囲気中にお
いて水素化処理を1時間行うことによって、図5(B)
示すような構成を完成させる。本実施例に示すような構
成を採用した場合、薄膜トランジスタの活性層の側面を
経由したOFF電流の存在を著しく減少させることがで
きるので、オフセットゲイト構造を採用することによる
OFF電流低減の効果を最大限に活かすことができる。
即ち、OFF電流の小さい薄膜トランジスタを得ること
ができる。このようなOFF電流値の小さな薄膜トタン
ジスタは、図6(B)に示すようなアクティブマトリク
ス型の液晶表示装置の画素領域に配置する薄膜トランジ
スタとして非常に有用なものとなる。
Finally, a hydrogenation treatment is performed in a hydrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour to obtain the result shown in FIG.
Complete the configuration as shown. When the configuration as shown in this embodiment is adopted, the presence of the OFF current passing through the side surface of the active layer of the thin film transistor can be remarkably reduced, so that the effect of reducing the OFF current by adopting the offset gate structure is maximized. You can make the most of it.
That is, a thin film transistor with a small OFF current can be obtained. Such a thin film transistor having a small OFF current value is very useful as a thin film transistor arranged in a pixel region of an active matrix type liquid crystal display device as shown in FIG. 6B.

【0083】〔実施例4〕本実施例は、アクティブマト
リクス型の液晶表示装置のマトリクス状に配置された画
素領域の個々に少なくとの一つ配置される薄膜トランジ
スタの構成に関する。
[Embodiment 4] This embodiment relates to the structure of a thin film transistor in which at least one pixel region is arranged in each of the pixel regions arranged in a matrix of an active matrix type liquid crystal display device.

【0084】図7に本実施例で示す薄膜トランジスタの
作製工程を示す。まず図7(A)に示すように、ガラス
基板601上に下地膜として窒化珪素膜602をプラズ
マCVD法で形成する。さらに酸化珪素膜603をスパ
ッタ法で成膜する。次に非晶質珪素膜604をプラズマ
CVD法または減圧熱CVD法で500Åの厚さに成膜
する。そして、酸化珪素膜でなるマスク605を公知の
フォトリソグラフィー工程で形成する。このマスク60
5によって非晶質珪素膜604はその一部の領域が露呈
する。
FIG. 7 shows a manufacturing process of the thin film transistor shown in this embodiment. First, as shown in FIG. 7A, a silicon nitride film 602 is formed as a base film on a glass substrate 601 by a plasma CVD method. Further, a silicon oxide film 603 is formed by a sputtering method. Next, an amorphous silicon film 604 is formed to a thickness of 500Å by plasma CVD method or low pressure thermal CVD method. Then, a mask 605 made of a silicon oxide film is formed by a known photolithography process. This mask 60
5 partially exposes the amorphous silicon film 604.

【0085】そして珪素の結晶化を助長する金属元素で
あるニッケル元素を所定の濃度で含んだニッケル酢酸塩
溶液をスピンコート法で塗布する。この状態で606で
示されるニッケル元素の層またはニッケル元素を含んだ
層606が形成される。(図7(A))
Then, a nickel acetate solution containing a predetermined concentration of nickel element which is a metal element for promoting crystallization of silicon is applied by spin coating. In this state, a nickel element layer 606 or a nickel element layer 606 is formed. (Figure 7 (A))

【0086】そして550℃の雰囲気中で4時間の加熱
処理を加える。この加熱処理を施すことにより、図7
(B)の矢印600で示されるような結晶成長が行われ
る。この結晶成長は基板に平行な方向へと針状あるいは
柱状に進行していく。図7(B)において、607で示
されるのが基板に平行な方向へと結晶成長した領域であ
る。また、608で示されるのが、ニッケル元素が直接
導入された領域であり、ニッケル元素が高濃度で存在す
る領域である。また、609と610で示されるのが、
結晶成長の終点である。この結晶成長の終点の領域にお
いてもニッケル元素が高濃度で存在していることが確認
されている。
Then, heat treatment is applied for 4 hours in an atmosphere of 550 ° C. By applying this heat treatment, FIG.
Crystal growth as indicated by an arrow 600 in (B) is performed. This crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate in a needle shape or a column shape. In FIG. 7B, reference numeral 607 indicates a region in which the crystal has grown in the direction parallel to the substrate. Further, 608 is a region into which the nickel element is directly introduced, which is a region in which the nickel element is present at a high concentration. Also, as indicated by 609 and 610,
This is the end point of crystal growth. It has been confirmed that the nickel element is present at a high concentration also in the region at the end point of this crystal growth.

【0087】また、607で示される領域中におけるニ
ッケル濃度(計測される最大の濃度)が1×1016cm
-3〜5×1019cm-3の範囲内となるように、図7
(A)の工程でスピンコートされるニッケル酢酸塩溶液
中におけるニッケル元素の濃度を調整する必要がある。
なお、上記ニッケル元素の濃度は、SIMS(2次イオ
ン分析法)の最大計測値で得られる値である。
Further, the nickel concentration (maximum measured concentration) in the region indicated by 607 is 1 × 10 16 cm.
-3 to 5 × 10 19 cm -3 , as shown in FIG.
It is necessary to adjust the concentration of nickel element in the nickel acetate solution spin-coated in the step (A).
The nickel element concentration is a value obtained by the maximum measurement value of SIMS (secondary ion analysis method).

【0088】次に本明細書で開示する発明を利用して、
エッチングにより図7(C)に示す活性層611を形成
する。この工程は、活性層とすべき領域の上部にレジス
トマスクをフォトリソグラフィー工程で形成し、しかる
後にClF3 ガスを用いたエッチングを行うこによって
活性層611を形成する。詳細な条件等は実施例1また
は実施例2に示したものを用いればよい。
Next, utilizing the invention disclosed in this specification,
An active layer 611 shown in FIG. 7C is formed by etching. In this step, a resist mask is formed on a region to be an active layer by a photolithography process, and then etching using ClF 3 gas is performed to form an active layer 611. Detailed conditions and the like may be those shown in the first or second embodiment.

【0089】次にゲイト絶縁膜として酸化珪素膜612
を1000Åの厚さにプラズマCVD法で成膜する。さ
らにスカンジウムを含有したアルミニウム膜をスパッタ
法により、6000Åの厚さに成膜する。次にフォトレ
ジストでなるマスク614を用いてアルミニウム膜をエ
ッチングする。このエッチング工程の終了後もレジスト
マスク614は残存させる。そしてレジストマスク61
4が残存している状態で残存したアルミニウム膜を陽極
として電解溶液中において陽極酸化を行い、ポーラス状
の陽極酸化物層615を5000Å程度の厚さに形成す
る。この陽極酸化工程は、電解溶液として3〜20%の
ショウ酸(30℃)を用い、10Vの電圧を残存したア
ルミニウム膜に加えることによって行われる。この工程
の後、アルミニウムが残存した部分613がゲイト電極
となる。(図7(C))
Next, a silicon oxide film 612 is formed as a gate insulating film.
Is formed to a thickness of 1000Å by the plasma CVD method. Further, an aluminum film containing scandium is formed to a thickness of 6000Å by a sputtering method. Next, the aluminum film is etched using the mask 614 made of photoresist. The resist mask 614 is left after the etching process is completed. And the resist mask 61
Using the aluminum film remaining in the state where 4 remains as an anode, anodization is performed in an electrolytic solution to form a porous anodic oxide layer 615 to a thickness of about 5000 Å. This anodic oxidation step is performed by using 3-20% oxalic acid (30 ° C.) as an electrolytic solution and applying a voltage of 10 V to the remaining aluminum film. After this step, the portion 613 where the aluminum remains remains becomes the gate electrode. (Fig. 7 (C))

【0090】次にレジストマスク614を取り除き、p
Hがおよそ7で1〜3%の酒石酸を含んだエチレングリ
コール溶液中で、ゲイト電極613を陽極として再び陽
極酸化を行う。この工程で緻密なバリア型の陽極酸化物
層616を2000Åの厚さに形成する。
Next, the resist mask 614 is removed and p
Anodization is performed again using the gate electrode 613 as an anode in an ethylene glycol solution containing H at about 7 and containing 1 to 3% tartaric acid. In this step, a dense barrier type anodic oxide layer 616 is formed to a thickness of 2000Å.

【0091】次に露呈したゲイト絶縁膜612をRIE
法によるドライエッチングによってエッチングする。こ
の工程で、陽極酸化物615と616はエッチングレー
トの違いから殆どエッチングされない。このエッチング
は、活性層611が露呈する状態で終了させる。こうし
て、図7(D)に示されるように残存したゲイト絶縁膜
612’を得る。
Next, the exposed gate insulating film 612 is RIEed.
Etching is performed by dry etching according to the method. At this step, the anodic oxides 615 and 616 are hardly etched due to the difference in etching rate. This etching is finished in a state where the active layer 611 is exposed. Thus, the remaining gate insulating film 612 'is obtained as shown in FIG.

【0092】図7(D)に示す状態を得たら、ポラーラ
ス状の陽極酸化物層615を除去する。そして、図7
(E)に示す状態を得たら、硼素(B)イオンをプラズ
マドーピング法で活性層611に対して注入する。この
不純物イオンの注入は10kV程度の低加速電圧で行
う。従って、ゲイト絶縁膜612’の露呈した部分で硼
素イオンの進入は抑止され、622で示される領域に
は、硼素(B)イオンは注入されない。一方、617で
示される領域には硼素イオンが注入される。こうして、
622で示される領域が不純物イオンが注入されずオフ
セット領域として画定される。(図7(E))
After obtaining the state shown in FIG. 7D, the polar-anodic anodic oxide layer 615 is removed. And FIG.
After obtaining the state shown in (E), boron (B) ions are implanted into the active layer 611 by a plasma doping method. This impurity ion implantation is performed at a low acceleration voltage of about 10 kV. Therefore, intrusion of boron ions is suppressed in the exposed portion of the gate insulating film 612 ′, and boron (B) ions are not implanted in the region indicated by 622. On the other hand, boron ions are implanted in the region indicated by 617. Thus
The region indicated by 622 is defined as an offset region without implanting impurity ions. (Fig. 7 (E))

【0093】次に500℃、4時間の加熱処理を行うこ
とにより、ドーピングされた不純物イオンの活性化を行
う。そしてさらにアニールの効果を高めるためにKrF
エキシマレーザーを照射する。この際、617と622
との境界面(PI接合が形成されている)が、ゲイト絶
縁膜(酸化珪素膜612’)を透過したレーザー光によ
って十分に活性化される。このソース/ドレイン領域と
なる617の領域とオフセット領域となる622の領域
との界面におけるトラップ準位の存在は、OFF電流の
流れる要因になるので、この領域に対する活性化あるい
はアニールはOFF電流の低減のために非常に効果的で
ある。
Next, the doped impurity ions are activated by performing heat treatment at 500 ° C. for 4 hours. And to further enhance the effect of annealing, KrF
Irradiate excimer laser. At this time, 617 and 622
The boundary surface with and (where the PI junction is formed) is sufficiently activated by the laser light that has passed through the gate insulating film (silicon oxide film 612 ′). The presence of the trap level at the interface between the region 617 serving as the source / drain region and the region 622 serving as the offset region causes the OFF current to flow. Therefore, activation or annealing for this region reduces the OFF current. Very effective for.

【0094】次に層間絶縁膜として酸化珪素膜618を
プラズマCVD法で3000Åの厚さに成膜する。そし
てコンタクトホールを形成し、アルミニウム膜によるソ
ース電極619を形成する。さらに層間絶縁膜として窒
化珪素膜620を3000Åの厚さに成膜する。そして
コンタクトホールを形成し、画素電極となるITO電極
621を形成する。こうしてオフセット領域622を有
するPチャネル型の薄膜トランジスタを得ることができ
る。(図7(F)(G))
Next, a silicon oxide film 618 is formed as an interlayer insulating film by plasma CVD to a thickness of 3000 Å. Then, a contact hole is formed and a source electrode 619 made of an aluminum film is formed. Further, a silicon nitride film 620 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 3000 Å. Then, a contact hole is formed and an ITO electrode 621 which will be a pixel electrode is formed. Thus, a P-channel thin film transistor having the offset region 622 can be obtained. (Fig. 7 (F) (G))

【0095】珪素の結晶化を助長する金属元素を利用し
て結晶性珪素膜を作製し、この結晶性珪素膜をパターニ
ングすることによって活性層を形成した場合、活性層の
表面にプラズマダメージを与えることによって、金属元
素に起因したトラップ準位が形成されてしまう。前述し
たように、活性層の形成においては、特にその側面にプ
ラズマダメージが生じてしまう。
When a crystalline silicon film is formed by using a metal element that promotes crystallization of silicon and the active layer is formed by patterning the crystalline silicon film, plasma damage is given to the surface of the active layer. As a result, a trap level is formed due to the metal element. As described above, in the formation of the active layer, plasma damage particularly occurs on its side surface.

【0096】本実施例に示すように活性層の形成をプラ
ズマダメージの無いエッチング方法で行った場合、活性
層を構成する結晶性珪素膜の作製において珪素の結晶化
を助長する金属元素を利用した場合であっても活性層の
側面におけるトラップ準位密度が特に高くなることはな
い。従って、活性層の側面を経由したキャリアに移動を
低く抑えることができ、OFF電流の小さい薄膜トラン
ジスタを得ることができる。また、活性層の側面を経由
したキャリアの移動を抑えることができるので、オフセ
ット領域やライトドープ領域を設けることの意義(効
果)を最大限に活かすことができる。
When the active layer is formed by an etching method without plasma damage as shown in this embodiment, a metal element that promotes crystallization of silicon is used in the production of the crystalline silicon film forming the active layer. Even in such a case, the trap level density on the side surface of the active layer does not become particularly high. Therefore, the movement of carriers via the side surface of the active layer can be suppressed low, and a thin film transistor with a small OFF current can be obtained. Further, since the movement of carriers via the side surface of the active layer can be suppressed, the significance (effect) of providing the offset region and the lightly doped region can be maximized.

【0097】〔実施例5〕図8に本明細書で開示するエ
ッチング装置の一例を示す。図8に示すエッチング装置
は、エッチング室902、基板(試料)の搬送室90
0、基板搬入室903、基板搬出室904を備えた基本
構成を有している。エッチング室902には、エッチン
グされるべき基板(試料)を配置するためのステージ9
10が設置されている。このステージ910は、基板を
所定の温度±5℃以内に制御するための加熱冷却機構を
備えている。
[Embodiment 5] FIG. 8 shows an example of an etching apparatus disclosed in this specification. The etching apparatus shown in FIG. 8 includes an etching chamber 902 and a substrate (sample) transfer chamber 90.
0, a substrate loading chamber 903, and a substrate unloading chamber 904. The etching chamber 902 has a stage 9 for placing a substrate (sample) to be etched.
10 are installed. The stage 910 is equipped with a heating / cooling mechanism for controlling the substrate within a predetermined temperature of ± 5 ° C.

【0098】エッチング室902と基板搬送室900と
は、ゲイトバルブ905で連結されている。基板搬送室
900内には、基板909を搬送するためのロボットア
ーム908が配置されている。基板搬送室900には、
基板搬入室903と基板搬出室905とが、それぞれゲ
イトバルブ906、907を介して接続されている。基
板搬入室903と基板搬出室904とには、基板を多数
枚収納できるカセット911が配置される。
The etching chamber 902 and the substrate transfer chamber 900 are connected by a gate valve 905. In the substrate transfer chamber 900, a robot arm 908 for transferring the substrate 909 is arranged. In the substrate transfer chamber 900,
The substrate loading chamber 903 and the substrate unloading chamber 905 are connected via gate valves 906 and 907, respectively. In the substrate loading chamber 903 and the substrate unloading chamber 904, a cassette 911 that can store a large number of substrates is arranged.

【0099】図8(A)は装置の上面図であり、図8
(A)のA−A’で切った断面を図8(B)に示す。図
8(B)に示すように、このエッチング装置は、エッチ
ング室902と基板搬送室900とに高真空排気系92
1と913とを備えている。図中912と920とは真
空排気系のバルブである。
FIG. 8A is a top view of the device.
A cross section taken along the line AA ′ of (A) is shown in FIG. As shown in FIG. 8B, this etching apparatus includes a high vacuum exhaust system 92 in the etching chamber 902 and the substrate transfer chamber 900.
1 and 913. In the figure, reference numerals 912 and 920 are vacuum exhaust system valves.

【0100】基板搬送室900は、窒素ガスまたは不活
性ガスの供給系統915を有しており、基板搬送室90
0内を必要に応じてパージすることができる構成となっ
ている。またエッチング室902には、窒素ガスまたは
不活性ガスの供給系918とエッチングガス(例えばC
lF3 )の供給系919とを備えている。また912と
920それらガス供給系のバルブである。
The substrate transfer chamber 900 has a supply system 915 of nitrogen gas or inert gas, and the substrate transfer chamber 90
The inside of 0 can be purged as needed. In the etching chamber 902, a nitrogen gas or inert gas supply system 918 and an etching gas (for example, C
1F 3 ) supply system 919. Reference numerals 912 and 920 are valves for the gas supply system.

【0101】多数枚の基板909を収納したカセット9
11は、エレベータステージ923上に配置され、エレ
ベータ922の上下微動により、上下に微動する。この
機構は、基板909をロボットハンド908で移送する
際に利用される。
Cassette 9 containing a large number of substrates 909
11 is arranged on the elevator stage 923, and finely moves up and down by the fine vertical movement of the elevator 922. This mechanism is used when the substrate 909 is transferred by the robot hand 908.

【0102】また図には示されていないが、基板搬入室
903と基板搬出室904とに高真空排気系を配置し、
これらの室を高真空に排気できるようにすることは有用
である。このような構成を採用すると、エッチング室9
02から混入するエッチングガスの成分を常に排気する
ことができ、エッチング精度の向上やプロセスの安定性
を確保することができる。
Although not shown in the figure, a high vacuum exhaust system is arranged in the substrate loading chamber 903 and the substrate unloading chamber 904,
It would be useful to be able to evacuate these chambers to a high vacuum. If such a configuration is adopted, the etching chamber 9
The component of the etching gas mixed from 02 can be always exhausted, and the etching accuracy can be improved and the process stability can be secured.

【0103】〔実施例6〕図9に示すのは、基板の搬入
室1002と搬出室1006、少なくも一つがエッチン
グ室である室1003〜1005、共通の基板搬送室1
001、基板搬送室1001と各室をつなぐゲイトバル
ブ1007〜1011を備えたエッチング装置である。
[Sixth Embodiment] FIG. 9 shows a substrate loading chamber 1002 and a substrate unloading chamber 1006, at least one of which is an etching chamber 1003 to 1005, and a common substrate transfer chamber 1.
001, a substrate transfer chamber 1001 and an etching apparatus including gate valves 1007 to 1011 connecting the chambers.

【0104】図9に示すエッチング装置の具体的な構成
としては、1003で示される室をClF3 を用いたエ
ッチング室とし、1004で示される室をエッチング時
に利用されたレジストマスクを剥離するためのアッシン
グ室、1005で示される室をUV光の照射によるレジ
ストの残存物の除去を行う室としればよい。
As a concrete structure of the etching apparatus shown in FIG. 9, the chamber indicated by 1003 is an etching chamber using ClF 3, and the chamber indicated by 1004 is for removing the resist mask used at the time of etching. The ashing chamber and the chamber denoted by 1005 may be used as a chamber for removing the resist residue by irradiation with UV light.

【0105】また、シリサイドゲイトを有した絶縁ゲイ
ト型電界効果トランジスタの作製工程において、シリサ
イドをエッチングし、しかる後にシリコンをエッチング
し、さらにゲイト絶縁膜をエッチングする工程が必要と
されるが、このような場合は、1003をClF3 を用
いたエッチング室とし、1004をゲイト絶縁膜をエッ
チングするための室とし、1005をレジスト剥離を行
うためのアッシング室とすればよい。
Further, in the manufacturing process of the insulating gate type field effect transistor having the silicide gate, the process of etching the silicide, then the silicon, and then the gate insulating film is required. In that case, 1003 may be an etching chamber using ClF 3 , 1004 may be a chamber for etching the gate insulating film, and 1005 may be an ashing chamber for removing the resist.

【0106】また、1003をシリサイドをエッチング
するためのエッチング室、1004をシリコンをエッチ
ングするためのエッチング室、1005をレジストを剥
離するためのアッシング室としてもよい。この場合、1
003のエッチング室と1004のエッチング室の両方
ともClF3 ガスを用いたエッチング室とすればよい。
ただし、シリサイドとシリコンのエッチング条件が異な
るので、それぞれ一つの条件によるエッチング室とし、
作業効率を高めることが特徴である。
Further, 1003 may be an etching chamber for etching silicide, 1004 may be an etching chamber for etching silicon, and 1005 may be an ashing chamber for removing the resist. In this case, 1
Both the etching chamber 003 and the etching chamber 1004 may be an etching chamber using ClF 3 gas.
However, since the etching conditions for silicide and silicon are different, the etching chamber should be set under one condition,
The feature is to improve work efficiency.

【0107】[0107]

【発明の効果】薄膜トランジスタの活性層を形成する際
において、プラズマダメージの無いエチング方法を採用
することによって、活性層の側面におけるトラップ準位
の生成を防ぐことができる。こうすることで、活性層の
側面に存在するトラップ準位を経由したキャリアの移動
を抑制することができ、OFF電流の値を小さくするこ
とができる。
EFFECTS OF THE INVENTION When forming an active layer of a thin film transistor, by adopting an etching method without plasma damage, it is possible to prevent generation of trap levels on the side surface of the active layer. By doing so, the movement of carriers via the trap level existing on the side surface of the active layer can be suppressed, and the value of the OFF current can be reduced.

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

【図1】 実施例のエッチング装置の概要を示す。FIG. 1 shows an outline of an etching apparatus of an embodiment.

【図2】 実施例の薄膜トランジスタを作製工程を示す
図。
2A to 2D are diagrams showing manufacturing steps of a thin film transistor of an example.

【図3】 実施例の薄膜トランジスタを作製工程を示す
図。
3A to 3D are diagrams showing manufacturing steps of a thin film transistor of an example.

【図4】 活性層の状態を拡大して示した模式図。FIG. 4 is a schematic view showing an enlarged state of an active layer.

【図5】 周辺駆動回路領域と画素領域に配置される薄
膜トランジスタの作製工程を示す図。
5A to 5D are diagrams showing a manufacturing process of a thin film transistor arranged in a peripheral driver circuit region and a pixel region.

【図6】 周辺駆動回路領域と画素領域に配置される薄
膜トランジスタの作製工程を示す図。
6A to 6C are diagrams showing a manufacturing process of a thin film transistor arranged in a peripheral driver circuit region and a pixel region.

【図7】 画素領域に配置される薄膜トランジスタの作
製工程を示す図。
7A to 7C are diagrams showing a manufacturing process of a thin film transistor arranged in a pixel region.

【図8】 実施例のエッチング装置の概要を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an outline of an etching apparatus of an embodiment.

【図9】 実施例のエッチング装置の概要を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an outline of an etching apparatus of an embodiment.

【図10】 図1に示すエッチング装置の上面図を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a top view of the etching apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

712、835 カセット 711、822 基板(試料) 702 基板搬入室 754、833 ステージ 753、832 エレベータ 706、801、814 ゲイトバルブ 828 701、820 基板搬送室 710、821 ロボットアーム 794、812、813 ガス導入系 827 793、790、810 バルブ 811、826、825 808 791、809、823 真空排気ポンプ 101、601 ガラス基板 102、603 下地膜(酸化珪素膜) 602 下地膜(窒化珪素膜) 103、 結晶性珪素膜 100 レジストマスク 104 活性層 105 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 106 アルミニウムを主成分とするゲイト
電極 107 陽極酸化物層 108 ソース領域 109 チャネル形成領域 110 ドレイン領域 111 オフセットゲイト領域 112 層間絶縁膜(酸化珪素膜) 113 ソース電極 115 ドレイン電極 300 活性層の側面 301 チャネルを移動するキャリアのルー
ト 302 チャネルの側面を経由して移動する
キャリアのルート 401、402 レジストマスク 403 周辺駆動回路領域に配置される薄膜
トランジスタの活性層 404 画素領域に配置される薄膜トランジ
スタの活性層 405、406 アルミニウムを主成分とするゲイト
電極 407、408 陽極酸化物層 409、413 ソース領域 410、414 オフセットゲイト領域 411、415 チャネル形成領域 412、416 ドレイン領域 501、505 層間絶縁膜(酸化珪素膜) 502、504 ソース電極 503 ドレイン電極 506 画素電極(ITO電極) 604 非晶質珪素膜 605 酸化珪素膜でなるマスク 606 ニッケルの膜またはニッケルを含有
する膜 607 結晶成長した領域 608 ニッケルを直接導入されたニッケル
元素濃度の高い領域 609、610 結晶成長の終点 600 結晶成長の進行方向 611 活性層 612 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 613 アルミニウムを主成分とするゲイト
電極 614 レジストマスク 615 ポーラス状の陽極酸化物層 616 緻密なバリア型の陽極酸化物層 612’ 残存したゲイト絶縁膜 622 オフセット領域 617 ソース/ドレイン領域となる不純物
領域 618 層間絶縁膜(酸化珪素膜) 619 ソース電極 620 層間絶縁膜(窒化珪素膜) 621 画素電極(ITO電極)
712, 835 Cassettes 711, 822 Substrates (samples) 702 Substrate loading chambers 754, 833 Stages 753, 832 Elevators 706, 801, 814 Gate valves 828 701, 820 Substrate transport chambers 710, 821 Robot arms 794, 812, 812 Gas introduction system 827 793, 790, 810 valve 811, 826, 825 808 791, 809, 823 vacuum exhaust pump 101, 601 glass substrate 102, 603 base film (silicon oxide film) 602 base film (silicon nitride film) 103, crystalline silicon film 100 Resist Mask 104 Active Layer 105 Gate Insulating Film (Silicon Oxide Film) 106 Gate Electrode Mainly Containing Aluminum 107 Anodic Oxide Layer 108 Source Region 109 Channel Forming Region 110 Drain Region 111 Offset Region 112 interlayer insulating film (silicon oxide film) 113 source electrode 115 drain electrode 300 side surface of active layer 301 route of carrier moving channel 302 route of carrier moving via side surface of channel 401, 402 resist mask 403 periphery Active layer 404 of thin film transistor arranged in driving circuit region 404 Active layer of thin film transistor arranged in pixel region 405, 406 Gate electrodes 407, 408 mainly composed of aluminum Anodic oxide layers 409, 413 Source regions 410, 414 Offset gate Regions 411, 415 Channel formation regions 412, 416 Drain regions 501, 505 Interlayer insulating films (silicon oxide films) 502, 504 Source electrodes 503 Drain electrodes 506 Pixel electrodes (ITO electrodes) 604 Amorphous silicon films 6 05 Mask made of silicon oxide film 606 Nickel film or film containing nickel 607 Crystal-grown region 608 Nickel-directly introduced region with high nickel element concentration 609, 610 Crystal growth end point 600 Crystal growth direction 611 Activity Layer 612 Gate insulating film (silicon oxide film) 613 Gate electrode containing aluminum as a main component 614 Resist mask 615 Porous anodic oxide layer 616 Dense barrier type anodic oxide layer 612 'Remaining gate insulating film 622 Offset region 617 Impurity regions to be source / drain regions 618 Interlayer insulating film (silicon oxide film) 619 Source electrode 620 Interlayer insulating film (silicon nitride film) 621 Pixel electrode (ITO electrode)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 9056−4M H01L 29/78 627 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/336 9056-4M H01L 29/78 627 C

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フッ化ハロゲンガスを電離またはプラズマ
化させずに前記フッ化ハロゲンガスを用いたエッチング
処理が行われるチャンバーを有することを特徴とするエ
ッチング装置。
1. An etching apparatus comprising a chamber in which an etching process using the halogen fluoride gas is performed without ionizing or plasmatizing the halogen fluoride gas.
【請求項2】エッチングが行われる第1のチャンバー
と、 基板を多数枚収納する第2のチャンバーと、 前記第1のチャンバーと第2のチャンバーとの間に配置
された基板を搬送する手段を有した減圧可能な第3のチ
ャンバーと、 を有し、 前記第1のチャンバーにおいては、フッ化ハロゲンガス
を電離またはプラズマ化させずに前記フッ化ハロゲンガ
スを用いたエッチング処理が行われることを特徴とする
エッチング装置。
2. A first chamber for etching, a second chamber for accommodating a large number of substrates, and means for transporting the substrate arranged between the first chamber and the second chamber. And a third chamber capable of depressurizing, wherein in the first chamber, an etching treatment using the halogen fluoride gas is performed without ionizing or converting the halogen fluoride gas into plasma. Characteristic etching equipment.
【請求項3】フッ化ハロゲンガスを導入する手段を有し
たチャンバーを有し、 前記チャンバー内においては、フッ化ハロゲンガスを電
離またはプラズマ化させずに前記フッ化ハロゲンガスを
用いたエッチング処理が行われ、 前記チャンバーには、被エッチング材料を透過する光を
計測し、エッチング状態を検出する手段が配置されてい
ることを特徴とするエッチング装置。
3. A chamber having a means for introducing a halogen fluoride gas, wherein an etching process using the halogen fluoride gas without ionizing or plasmatizing the halogen fluoride gas is performed in the chamber. The etching apparatus is characterized in that the chamber is provided with means for measuring the light transmitted through the material to be etched and detecting the etching state.
【請求項4】基板搬入室と、 該基板搬入室に連結された第1の基板搬送室と、 該第1の基板搬送室に連結されたエッチング室と、 該エッチング室に連結された第2の基板搬送室と、 該第2の基板の搬送室に連結された基板搬出室と、 を有し、 前記基板搬入室と基板搬出室とは、多数枚の基板を収納
する機能を有し、 前記第1の搬送室と第2の搬送室とは、基板を搬送する
手段を有し、 前記エッチング室ではエッチングガスとしてフッ化ハロ
ゲンガスを電離またはプラズマ化させずにエッチングを
行う機能を有し、 ていることを特徴とするエッチング装置。
4. A substrate carrying-in chamber, a first substrate carrying chamber connected to the substrate carrying-in chamber, an etching chamber connected to the first substrate carrying chamber, and a second substrate connected to the etching chamber. And a substrate unloading chamber connected to the second substrate transporting chamber, wherein the substrate loading chamber and the substrate unloading chamber have a function of storing a large number of substrates, The first transfer chamber and the second transfer chamber have means for transferring a substrate, and have a function of performing etching in the etching chamber without ionizing or converting a halogen fluoride gas as an etching gas into a plasma. The etching apparatus is characterized in that
【請求項5】請求項1乃至請求項4において、フッ化ハ
ロゲンガスとして、ClF3 、ClF、BrF3 、IF
3 、BrF、BrF5 、IF5 から選ばれた一種または
複数種類のガスが用いられることを特徴とするエッチン
グ装置。
5. The halogen fluoride gas according to claim 1, wherein ClF 3 , ClF, BrF 3 and IF are used as the halogen fluoride gas.
An etching apparatus characterized by using one or more kinds of gas selected from 3 , BrF, BrF 5 , and IF 5 .
【請求項6】請求項1乃至請求項4において、エッチン
グは0.01〜1Torrの圧力で行われることを特徴とす
るエッチング装置。
6. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching is performed at a pressure of 0.01 to 1 Torr.
【請求項7】請求項1乃至請求項4において、エッチン
グは0.001 〜100 Torrの圧力で行われることを特徴
とするエッチング装置。
7. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching is performed at a pressure of 0.001 to 100 Torr.
【請求項8】請求項1乃至請求項4において、エッチン
グは加熱しつつ行われることを特徴とするエッチング装
置。
8. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching is performed while heating.
【請求項9】請求項1乃至請求項4において、エッチン
グは所定の温度に保って行われることを特徴とするエッ
チング装置。
9. The etching apparatus according to claim 1, wherein the etching is performed at a predetermined temperature.
【請求項10】フッ化ハロゲンガスを電離またはプラズ
マ化させずに前記フッ化ハロゲンガスを用いたエッチン
グ処理が行われる第1のチャンバーと、 レジストを剥離する第2のチャンバーと、 前記第1のチャンバーと前記第2のチャンバーとに接続
された基板を搬送する手段が備えられたチャンバーと、 を含むことを特徴とするエッチング装置。
10. A first chamber in which an etching process using the halogen fluoride gas is performed without ionizing or plasmatizing the halogen fluoride gas, a second chamber for stripping the resist, and the first chamber. An etching apparatus comprising: a chamber and a chamber that is connected to the second chamber and that conveys a substrate.
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