JP2007017662A - Manufacturing apparatus for electro-optic device and method for manufacturing electro-optic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing apparatus for an electro-optic device, the apparatus capable of uniformizing irradiation density by suppressing a depositing substance on a laser irradiation window, and thereby, capable of forming a uniform film on a substrate to be processed, and to provide a method for manufacturing an electro-optic device. <P>SOLUTION: The manufacturing apparatus 1 for an electro-optic device carries out a heat treatment by irradiating a substrate 5 to be processed in an irradiation chamber 2 kept in a reduced pressure state with energy rays 8, and the apparatus is characterized in that: a deposition preventing plate 7 which attracts emission substances emitted from the substrate 5 is disposed between a window 3 to introduce light of the irradiation chamber 2 and the substrate 5 to be processed; and the apparatus is equipped with an opening/closing mechanism 20 which opens/closes the optical path of energy rays 8 by the deposition preventing plate 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気光学装置の製造装置、及び電気光学装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an electro-optical device manufacturing apparatus and an electro-optical device manufacturing method.

従来、液晶装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置等の電気光学装置が知られている。当該電気光学装置においては、その駆動回路、アクティブマトリクス基板として、ガラス基板を用いることができるよう、プロセス最高温度が６００℃程度の低温プロセスで、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）を製造できることが必要となっている。ここで、ＴＦＴのチャネル領域等を形成するのに必要なシリコン膜のうち、非晶質のシリコン（以下、アモルファスシリコンと称する。）膜については、低温プロセスで成膜が可能であるものの、得られるＴＦＴの電気移動度が低いという欠点がある。   Conventionally, electro-optical devices such as liquid crystal devices and organic EL (Electro Luminescence) devices are known. In the electro-optical device, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) can be manufactured by a low temperature process having a maximum process temperature of about 600 ° C. so that a glass substrate can be used as the drive circuit and the active matrix substrate. It is necessary. Of the silicon films necessary for forming the TFT channel region and the like, an amorphous silicon (hereinafter referred to as amorphous silicon) film can be formed by a low-temperature process. There is a disadvantage that the TFT has a low electric mobility.

そこで、ガラス基板上に形成したアモルファスシリコン膜に対してレーザ光を照射し、アモルファスシリコン膜を溶融結晶化して結晶性のシリコン（以下、ポリシリコンと称する。）膜とすることにより、電気移動度の高いＴＦＴを形成する方法が提案されている。更に、この溶融時間を制御し、より大きな結晶粒径を有するポリシリコン膜を得ることができる技術として、レーザアニール法が一般的に知られている。
レーザアニール装置としては、減圧状態の維持を可能とするチャンバと、チャンバ壁に設けられたレーザ照射窓と、チャンバの外部に設けられ、レーザ照射窓を通じてチャンバの内部にレーザ光を照射するレーザ発振器と、を備えた構成が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。そして、チャンバ内にアモルファスシリコン膜が成膜されたガラス基板を配置し、レーザ発振器からレーザ照射窓を通じて被処理基板にレーザ光を照射し、更に、これをガラス基板上で走査させることで、ガラス基板の全面にレーザ光を照射することが可能となっている。
特開平１１−８２０５号公報 特開２０００−１５０４１０号公報 Therefore, the amorphous silicon film formed on the glass substrate is irradiated with laser light, and the amorphous silicon film is melt-crystallized to form a crystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon) film. A method of forming a high TFT has been proposed. Further, a laser annealing method is generally known as a technique capable of controlling the melting time and obtaining a polysilicon film having a larger crystal grain size.
As a laser annealing apparatus, a laser oscillator capable of maintaining a reduced pressure state, a laser irradiation window provided on the chamber wall, a laser oscillator provided outside the chamber and irradiating the inside of the chamber with laser light through the laser irradiation window Are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Then, a glass substrate on which an amorphous silicon film is formed is disposed in the chamber, the laser beam is irradiated from the laser oscillator to the substrate to be processed through the laser irradiation window, and this is further scanned on the glass substrate, whereby glass is obtained. The entire surface of the substrate can be irradiated with laser light.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-8205 JP 2000-150410 A

ところで、レーザアニール装置において、アモルファスシリコン膜が形成された基板にレーザ光を照射した際に、アモルファスシリコン膜のアブレーションの影響によりレーザ照射窓が汚染されてしまう。これによって、レーザ照射窓におけるレーザ光の透過率が低下し、高い照射効率が得られないという問題や、ガラス基板上のレーザ照射面における照射密度にバラツキが生じるという問題がある。このような問題に起因して、均一なポリシリコン膜を得ることができないという問題もある。   By the way, in a laser annealing apparatus, when a substrate on which an amorphous silicon film is formed is irradiated with laser light, the laser irradiation window is contaminated due to the ablation of the amorphous silicon film. As a result, there is a problem that the transmittance of the laser light in the laser irradiation window is lowered, and high irradiation efficiency cannot be obtained, and there is a problem that the irradiation density on the laser irradiation surface on the glass substrate varies. Due to such problems, there is also a problem that a uniform polysilicon film cannot be obtained.

本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、レーザ照射窓の付着物を抑制することで、照射密度の均一化を図り、これによって被処理基板上に均一な膜を形成できる電気光学装置の製造装置、及び電気光学装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and by suppressing the deposits on the laser irradiation window, the irradiation density can be made uniform, thereby forming an even film on the substrate to be processed. An object of the present invention is to provide a device manufacturing apparatus and a method of manufacturing an electro-optical device.

本発明者は、上記の問題点を解決すべく、以下の手段を有する本発明を想到した。
即ち、本発明の電気光学装置の製造装置は、減圧状態に維持された光照射室内の被処理基板にエネルギー光を照射することにより熱処理を施す電気光学装置の製造装置であって、前記光照射室に設けられた光導入用の窓部と、前記被処理基板との間には、当該被処理基板から放出する放出物質を付着させる防着板が配置され、当該防着板によって前記エネルギー光の光路を開閉させる開閉機構を備えること、を特徴としている。 In order to solve the above problems, the present inventor has conceived the present invention having the following means.
In other words, the electro-optical device manufacturing apparatus according to the present invention is an electro-optical device manufacturing apparatus that performs heat treatment by irradiating energy light onto a substrate to be processed in a light irradiation chamber maintained in a reduced pressure state. Between the window for light introduction provided in the chamber and the substrate to be processed, an adhesion preventing plate for adhering the emission material released from the substrate to be processed is disposed, and the energy light is emitted by the adhesion preventing plate. And an opening / closing mechanism for opening / closing the optical path.

ここで、電気光学装置とは、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有するものの他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換するもの等も含んで総称している。例えば、電気光学物質としては、対向する電極間に挟持された液晶素子や、有機或いは無機のＥＬ素子が挙げられる。
また、放出物質とは、被処理基板のエネルギー光照射面に露出された膜を主に構成する物質や、当該膜中に含まれる気体や、或いは、膜形成時に混入された反応性ガス等であって、エネルギー光の照射によって被処理基板から放出或いは飛散する物質である。 Here, the electro-optical device is a generic term including an electro-optical effect that changes the light transmittance by changing the refractive index of a substance due to an electric field, and that that converts electric energy into optical energy. Yes. For example, examples of the electro-optic material include a liquid crystal element sandwiched between opposing electrodes and an organic or inorganic EL element.
In addition, the released substance is a substance mainly constituting the film exposed on the energy light irradiation surface of the substrate to be processed, a gas contained in the film, or a reactive gas mixed during film formation. Thus, it is a substance that is emitted or scattered from the substrate to be processed by irradiation with energy light.

本発明によれば、開閉機構は、防着板によってエネルギー光の光路を開閉させるので、開閉機構が防着板を開口させている状態において、エネルギー光は被処理基板を照射し、照射面及び照射面近傍が部分的に高エネルギ−状態となり、放出物質が放出／飛散する。また、開閉機構が防着板を閉口している状態において、エネルギー光は被処理基板に到達することがない。また、被処理基板から放出／飛散する放出物質が防着板に付着するので、窓部に放出物質が付着することがない。これによって、放出物質が窓部に付着することを抑制できるので、エネルギー光の照射密度の均一化を実現でき、これによって被処理基板上に均一な膜を形成できる。
そして、アモルファスシリコン膜が形成されている被処理基板に対し、本発明の製造装置を利用してエネルギー光を照射してアニール処理を施すことにより、アブレーションの影響により窓部が汚染されるのを抑制できる。従って、窓部におけるレーザ光の照射効率の低下や、照射密度にバラツキが生じるという問題を解決できる。そして、均一なポリシリコン膜を得ることができる。 According to the present invention, the opening / closing mechanism opens and closes the optical path of the energy light by the deposition plate, so that the energy light irradiates the substrate to be processed in a state where the opening / closing mechanism opens the deposition plate. The vicinity of the irradiated surface is partially in a high energy state, and the released material is released / scattered. Further, the energy light does not reach the substrate to be processed in a state where the opening / closing mechanism closes the deposition preventing plate. In addition, since the release material released / scattered from the substrate to be processed adheres to the deposition preventing plate, the release material does not adhere to the window portion. Accordingly, it is possible to suppress the emission material from adhering to the window portion, so that the irradiation density of the energy light can be made uniform, whereby a uniform film can be formed on the substrate to be processed.
Then, by applying an annealing process to the substrate to be processed on which the amorphous silicon film is formed by irradiating energy light using the manufacturing apparatus of the present invention, the window portion is contaminated by the influence of ablation. Can be suppressed. Therefore, the problem that the irradiation efficiency of the laser beam in the window portion is reduced and the irradiation density varies can be solved. A uniform polysilicon film can be obtained.

また、本発明の電気光学装置の製造装置においては、前記開閉機構は、前記防着板を回転させることによって、前記エネルギー光の光路を開閉すること、を特徴としている。
ここで、回転とは、回転軸を中心に防着板を回転させることを意味し、その回転数／回転角としては、自然数の回転（回転角３６０°の整数倍）で防着板を回転させたり、防着板を所定の回転角だけ回転させたり、或いは、防着板を時計回りに回転させた後に反時計回りに回転させたり、回転角を増加或いは減少させたり、等を含んでいる。このようにすれば、防着板の回転運動によってエネルギー光の開閉を行うことができる。
また、防着板としては、例えば円形の防着板にスリット部が形成され、スリット部からエネルギー光を通過（開口）させる形態が採用可能である。また、単数或いは複数の羽部を有する防着板が羽部によってエネルギー光を遮蔽（閉口）させる形態が採用可能である。本発明によれば、上記の製造装置と同様の効果が得られる。 In the electro-optical device manufacturing apparatus of the present invention, the opening / closing mechanism opens and closes the optical path of the energy light by rotating the deposition preventing plate.
Here, the rotation means that the deposition plate is rotated around the rotation axis, and the rotation number / rotation angle is a natural number of rotations (an integral multiple of a rotation angle of 360 °). Including rotating the deposition plate by a predetermined rotation angle, rotating the deposition plate clockwise and then rotating it counterclockwise, increasing or decreasing the rotation angle, etc. Yes. In this way, the energy light can be opened and closed by the rotational movement of the deposition preventing plate.
Moreover, as an adhesion prevention board, the slit part is formed in a circular adhesion prevention board, for example, and the form which allows energy light to pass (open) from a slit part is employable. In addition, it is possible to adopt a form in which a deposition preventing plate having one or a plurality of wings shields (closes) the energy light by the wings. According to the present invention, an effect similar to that of the manufacturing apparatus described above can be obtained.

また、本発明の電気光学装置の製造装置においては、前記防着板を回転させる回転軸方向は、前記窓部及び前記被処理基板の対向方向に対して平行であること、又は前記窓部及び前記被処理基板の対向方向に対して交差していること、を特徴としている。
このようにすれば、上記の製造装置と同様の効果が得られる。 In the electro-optical device manufacturing apparatus of the present invention, a rotation axis direction for rotating the deposition preventing plate is parallel to a facing direction of the window portion and the substrate to be processed, or the window portion and It crosses with respect to the opposing direction of the substrate to be processed.
If it does in this way, the effect similar to said manufacturing apparatus will be acquired.

また、本発明の電気光学装置の製造装置においては、前記開閉機構は、前記防着板を往復させることによって、前記エネルギー光の光路を開閉させること、を特徴としている。
ここで、往復とは、一方から他方に向けて、或いは、他方から一方に向けて、防着板を移動させることを意味する。このようにすれば、防着板の往復運動によってエネルギー光の開閉を行うことができる。
本発明によれば、上記の製造装置と同様の効果が得られる。 In the electro-optical device manufacturing apparatus according to the present invention, the opening / closing mechanism opens / closes an optical path of the energy light by reciprocating the adhesion-preventing plate.
Here, the reciprocation means that the deposition preventing plate is moved from one side to the other side or from the other side to the other side. If it does in this way, energy light can be opened and closed by reciprocating motion of an adhesion prevention board.
According to the present invention, an effect similar to that of the manufacturing apparatus described above can be obtained.

また、本発明の電気光学装置の製造装置においては、前記エネルギー光は、パルス発振によって前記被処理基板を照射し、前記開閉機構は前記パルス発振に同期させて前記防着板を開閉させること、を特徴としている。
ここで、パルス発振に同期させて防着板を開閉させるとは、エネルギー光のパルス発振が行われている所定時間だけ防着板を開口させ、かつ、エネルギー光のパルス発振が行われていない所定時間だけ防着板を閉口させることを意味する。或いは、防着板の開口周波数（開口と閉口の繰り返しの中で開口状態となるタイミング）と、パルス発振の照射周波数（パルス周波数）とが同期していること意味する。このように同期させる場合においては、１回の開口状態で１パルスのエネルギー光の照射を行う形態や、１回の開口状態で複数パルスのエネルギー光の照射を行う形態が採用可能である。
また、このようにエネルギー光のパルス周波数に対して、防着板の開口周波数を同期させるには、防着板の回転速度を規定することで実現でき、或いは、防着板の往復運動の速度を規定することで実現できる。
本発明によれば、上記の製造装置と同様の効果が得られる。 Further, in the electro-optical device manufacturing apparatus of the present invention, the energy light irradiates the substrate to be processed by pulse oscillation, and the opening / closing mechanism opens and closes the deposition prevention plate in synchronization with the pulse oscillation. It is characterized by.
Here, opening and closing the deposition plate in synchronization with pulse oscillation means that the deposition plate is opened only for a predetermined time during which energy light pulse oscillation is performed, and energy light pulse oscillation is not performed. This means that the protective plate is closed for a predetermined time. Alternatively, it means that the opening frequency of the deposition preventing plate (timing when the opening state is established during the repetition of opening and closing) and the irradiation frequency (pulse frequency) of pulse oscillation are synchronized. In the case of synchronizing in this way, a form in which one pulse of energy light is irradiated in one opening state or a form in which a plurality of pulses of energy light is irradiated in one opening state can be employed.
In addition, in order to synchronize the opening frequency of the deposition preventing plate with the pulse frequency of the energy light in this way, it can be realized by defining the rotation speed of the deposition preventing plate, or the speed of the reciprocating motion of the deposition preventing plate. This can be achieved by defining
According to the present invention, an effect similar to that of the manufacturing apparatus described above can be obtained.

また、本発明の電気光学装置の製造方法は、先に記載の製造装置を用いることを特徴としている。
ここで、製造装置を用いて処理される被処理基板は、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えるアクティブマトリクス基板等の電気光学基板である。
本発明によれば、上記の製造装置が防着板を備えているので、被処理基板から放出される放出物質が窓部に付着することを抑制でき、エネルギー光の照射密度の均一化を実現できる。これによって電気光学基板上に均一な膜を形成できる。
そして、アモルファスシリコン膜が形成されている電気光学基板に対し、本発明の製造装置を利用してエネルギー光を照射してアニール処理を施すことにより、アブレーションの影響により窓部が汚染されるのを抑制できる。従って、窓部におけるレーザ光の照射効率の低下や、照射密度にバラツキが生じるという問題を解決できる。そして、均一なポリシリコン膜を得ることができる。 The electro-optical device manufacturing method of the present invention is characterized by using the manufacturing device described above.
Here, the substrate to be processed using the manufacturing apparatus is, for example, an electro-optical substrate such as an active matrix substrate including TFTs (thin film transistors).
According to the present invention, since the manufacturing apparatus includes the deposition preventing plate, it is possible to suppress the emission material released from the substrate to be processed from adhering to the window portion, and to realize the uniform irradiation density of the energy light. it can. Thereby, a uniform film can be formed on the electro-optic substrate.
Then, the electro-optic substrate on which the amorphous silicon film is formed is irradiated with energy light by using the manufacturing apparatus of the present invention, and the window portion is contaminated by the influence of ablation. Can be suppressed. Therefore, the problem that the irradiation efficiency of the laser beam in the window portion is reduced and the irradiation density varies can be solved. A uniform polysilicon film can be obtained.

以下、本発明の電気光学装置の製造装置及び電気光学装置の製造方法の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。 Hereinafter, an embodiment of an electro-optical device manufacturing apparatus and an electro-optical device manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The embodiments described below show some aspects of the present invention and do not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in each figure shown below, in order to make each layer and each member the size which can be recognized on drawing, the scale is varied for each layer and each member.

（レーザアニール装置の第１実施形態）
まず、電気光学装置の製造装置に係るレーザアニール装置の第１実施形態について説明する。図１は、レーザアニール装置の構成を示す断面図である。図２は、レーザアニール装置の要部構成を示す斜視図である。図３は、レーザアニール装置の要部構成を示す断面図である。図４は、レーザアニール方法を説明するための説明図である。図５は、レーザアニール方法を行うためのタイミングチャート図である。 (First embodiment of laser annealing apparatus)
First, a first embodiment of a laser annealing apparatus according to an electro-optical device manufacturing apparatus will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a laser annealing apparatus. FIG. 2 is a perspective view showing a main configuration of the laser annealing apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main configuration of the laser annealing apparatus. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the laser annealing method. FIG. 5 is a timing chart for performing the laser annealing method.

図１に示すように、レーザアニール装置（電気光学装置の製造装置）１は、減圧状態に維持された光照射室２内の被処理基板５にレーザ光（エネルギー光）８を照射することにより熱処理（アニール処理）を施し、被処理基板５の表面の半導体膜を結晶化させる装置である。
レーザアニール装置１は、光照射室２と、当該光照射室２の壁部２ａに設けられた光導入用のウインドウ（窓部）３と、光照射室２の外部に設けられたレーザ発振器４と、被処理基板５を保持する基板ホルダ６と、ウインドウ３と被処理基板５との間に設けられた防着板７と、防着板７と回転させる回転機構（開閉機構）２０と、レーザアニール装置１を制御する制御装置ＣＯＭと、を備えて構成されている。
次に、各構成要素について詳述する。 As shown in FIG. 1, a laser annealing apparatus (electro-optical device manufacturing apparatus) 1 irradiates a laser beam (energy light) 8 on a substrate to be processed 5 in a light irradiation chamber 2 maintained in a reduced pressure state. This is an apparatus for performing a heat treatment (annealing process) to crystallize the semiconductor film on the surface of the substrate 5 to be processed.
The laser annealing apparatus 1 includes a light irradiation chamber 2, a light introduction window (window) 3 provided on the wall 2 a of the light irradiation chamber 2, and a laser oscillator 4 provided outside the light irradiation chamber 2. A substrate holder 6 that holds the substrate 5 to be processed, an adhesion preventing plate 7 provided between the window 3 and the substrate to be processed 5, a rotation mechanism (opening / closing mechanism) 20 that rotates with the adhesion preventing plate 7, And a control device COM for controlling the laser annealing device 1.
Next, each component will be described in detail.

光照射室２は、例えばＡｌ（アルミニウム）等の金属によって構成された真空チャンバであり、光照射室２の内部空間を気密に維持することが可能となっている。また、光照射室２には、排気管２ｂが接続されており、光照射室２内の真空度が１０−４Ｔｏｒｒないし１０−９Ｔｏｒｒ程度となるように排気される。
また、ウインドウ３は、光照射室２の壁部２ａの一部に形成された開口部に、Ｏリング等のシール部材を介在させて設けられたものである。ウインドウ３は、例えば石英ガラス板からなり、光照射室２の減圧状態を維持したまま、レーザ光８を光照射室２の内部に透過させることが可能となっている。 The light irradiation chamber 2 is a vacuum chamber made of a metal such as Al (aluminum), for example, and the internal space of the light irradiation chamber 2 can be kept airtight. The light irradiation chamber 2 is connected to an exhaust pipe 2b, and is evacuated so that the degree of vacuum in the light irradiation chamber 2 is about 10 −4 Torr to 10 −9 Torr.
The window 3 is provided in an opening formed in a part of the wall 2a of the light irradiation chamber 2 with a seal member such as an O-ring interposed. The window 3 is made of, for example, a quartz glass plate, and can transmit the laser light 8 into the light irradiation chamber 2 while maintaining the reduced pressure state of the light irradiation chamber 2.

レーザ発振器４は、所定波長のレーザ光８を発生させるようになっている。また、ウインドウ３の直上には、反射鏡４ａが設けられており、レーザ発振器４は、レーザ光８を反射鏡４ａに照射かつ反射させ、ウインドウ３を通じて光照射室２の内部に導入するようになっている。本実施形態のレーザアニール装置１において用いられるレーザ光８は、被処理基板５における半導体膜５ａの表面で強く吸収されて熱エネルギーに変換され、その直下の絶縁膜５ｂにはほとんど吸収されない波長を有するものであることが望まれる。好ましいレーザ光源としては、紫外域またはその近傍の波長を持つエキシマレーザ、アルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザ高調波等が好ましい。また、半導体膜５ａを高温に加熱すると同時に被処理基板５へのダメージを防ぐためには大出力でしかも極短時間のパルス発振であることが必要となる。従って、レーザ光８の中でも特にキセノン・クロライド（ＸｅＣｌ）レーザ（波長３０８ｎｍ）やクリプトンフロライド（ＫｒＦ）レーザ（波長２４８ｎｍ）等のエキシマレーザが最も適している。   The laser oscillator 4 generates laser light 8 having a predetermined wavelength. Further, a reflecting mirror 4 a is provided immediately above the window 3, and the laser oscillator 4 irradiates and reflects the laser beam 8 on the reflecting mirror 4 a and introduces it into the light irradiation chamber 2 through the window 3. It has become. The laser beam 8 used in the laser annealing apparatus 1 of the present embodiment is strongly absorbed at the surface of the semiconductor film 5a in the substrate 5 to be processed and converted into thermal energy, and has a wavelength that is hardly absorbed by the insulating film 5b immediately below it. It is desirable to have it. As a preferable laser light source, an excimer laser, an argon ion laser, a YAG laser harmonic having a wavelength in the ultraviolet region or the vicinity thereof is preferable. Further, in order to heat the semiconductor film 5a to a high temperature and at the same time prevent damage to the substrate 5 to be processed, it is necessary to have a pulse oscillation with a large output and a very short time. Therefore, excimer lasers such as xenon chloride (XeCl) laser (wavelength 308 nm) and krypton fluoride (KrF) laser (wavelength 248 nm) are most suitable among the laser beams 8.

また、基板ホルダ６は、光照射室２内において、半導体膜５ａが形成された被処理基板５を固定するものである。当該基板ホルダ６はＸ−Ｙステージ９に搭載されていて、Ｘ−Ｙステージ９は光照射室外のボールネジ９ａの回転によって移動し、このボールネジはパルスモータ９ｂによって駆動されるようになっている。   The substrate holder 6 fixes the substrate 5 to be processed on which the semiconductor film 5 a is formed in the light irradiation chamber 2. The substrate holder 6 is mounted on an XY stage 9, and the XY stage 9 is moved by rotation of a ball screw 9a outside the light irradiation chamber, and this ball screw is driven by a pulse motor 9b.

また、防着板７は、ウインドウ３と被処理基板５との間に設けられ、被処理基板５からウインドウ３に向けて放出する放出物質を付着させる機能を有している。防着板７の材料としては、Ａｌ（アルミニウム）等の金属板が採用される。また、防着板７は、一枚の板体からなり、その長軸方向に回転軸を有している。また、防着板７は、回転機構２０によってレーザ光８の光路を閉口させている状態で、ウインドウ３よりも大きい面積を有している。   Further, the deposition preventing plate 7 is provided between the window 3 and the substrate to be processed 5, and has a function of attaching a release substance that is released from the substrate to be processed 5 toward the window 3. As the material of the deposition preventing plate 7, a metal plate such as Al (aluminum) is employed. Moreover, the adhesion prevention board 7 consists of a single board | plate body, and has a rotating shaft in the major axis direction. Further, the deposition preventing plate 7 has a larger area than the window 3 in a state where the optical path of the laser beam 8 is closed by the rotation mechanism 20.

また、回転機構２０は、防着板７の回転軸を中心に回転駆動させるものであり、ステッピングモータやＤＣモータ等の各種モータと、当該モータの回転力を防着板７の回転軸に伝達させるシャフト等を有している。本実施形態では、ウインドウ３及び被処理基板５の対向方向（垂直方向）に対して防着板７の回転軸が交差する構成となっている。
なお、回転機構２０は、防着板７の回転数や回転角を検出するエンコーダや、モータの回転速度を減速させる減速機、各種の動力伝達機構等を含む構成であってもよい。
また、本実施形態においては、回転機構２０は、光照射室２内に配置されているが、光照射室２の外部に配置された構成であってもよい。 The rotation mechanism 20 is driven to rotate about the rotation axis of the deposition prevention plate 7, and transmits various motors such as a stepping motor and a DC motor and the rotational force of the motor to the rotation axis of the deposition prevention plate 7. It has a shaft to make it. In the present embodiment, the rotation axis of the deposition preventing plate 7 intersects with the facing direction (vertical direction) of the window 3 and the substrate 5 to be processed.
The rotation mechanism 20 may be configured to include an encoder that detects the rotation speed and rotation angle of the deposition prevention plate 7, a reduction gear that reduces the rotation speed of the motor, various power transmission mechanisms, and the like.
In the present embodiment, the rotation mechanism 20 is disposed in the light irradiation chamber 2, but may be configured to be disposed outside the light irradiation chamber 2.

このような構成においては、回転機構２０によって防着板７が回転した際に、当該防着板７はレーザ光８の光路を開閉するようになっている。詳述すると、図１又は図２に示すように、防着板７が符号２１に示す位置にあるときは、レーザ光８の光路は開いた状態となる。また、防着板７が符号２２に示す位置にあるときは、レーザ光８の光路は閉じた状態となり、被処理基板５とウインドウ３との間に防着板が介在された状態となる。従って、回転機構２０の回転に伴わせて、レーザ光８の光路を開いたり閉じたりすることが可能となっている。   In such a configuration, when the deposition preventing plate 7 is rotated by the rotation mechanism 20, the deposition preventing plate 7 opens and closes the optical path of the laser beam 8. More specifically, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, when the deposition preventing plate 7 is at the position indicated by reference numeral 21, the optical path of the laser light 8 is open. Further, when the deposition preventing plate 7 is at the position indicated by reference numeral 22, the optical path of the laser beam 8 is closed, and the deposition preventing plate is interposed between the substrate 5 to be processed and the window 3. Therefore, the optical path of the laser beam 8 can be opened and closed as the rotating mechanism 20 rotates.

図２及び図３は、レーザアニール装置１の構成のうち、レーザ光８、被処理基板５、及び防着板７の位置関係を詳述する図である。
図２に示すように、防着板７が符号２１に示す位置にあるときは、レーザ光８は、被処理基板５のＹ軸方向に延在する線状で、被処理基板５を照射するようになっている。レーザ光８は、被処理基板５に向かうに連れて（図中Ｚ方向）において、徐々に小さくなっており、ビーム長８ｙ及びビーム幅８ｘで被処理基板５を照射するようになっている。また、図３に示すように、レーザ光８の光軸８ａは、被処理基板５の表面の鉛直方向Ｈに対して、約３°程度傾いている（θ＝３°）。これよって、被処理基板５の表面においてレーザ光８が反射した際に、反射光がレーザ発振器４に戻ることがなく、当該レーザ発振器４の故障が防止されている。 2 and 3 are diagrams illustrating in detail the positional relationship among the laser beam 8, the substrate 5 to be processed, and the deposition preventing plate 7 in the configuration of the laser annealing apparatus 1.
As shown in FIG. 2, when the deposition preventing plate 7 is at the position indicated by reference numeral 21, the laser beam 8 irradiates the target substrate 5 in a linear shape extending in the Y-axis direction of the target substrate 5. It is like that. The laser beam 8 gradually decreases in the direction toward the substrate 5 to be processed (Z direction in the figure), and the substrate 5 is irradiated with a beam length 8y and a beam width 8x. As shown in FIG. 3, the optical axis 8a of the laser beam 8 is inclined by about 3 ° (θ = 3 °) with respect to the vertical direction H of the surface of the substrate 5 to be processed. Thus, when the laser beam 8 is reflected on the surface of the substrate 5 to be processed, the reflected beam does not return to the laser oscillator 4, and the laser oscillator 4 is prevented from being broken.

また、Ｘ−Ｙステージ９（図１参照）は、基板ホルダ６の位置をＸ方向やＹ方向に変位させることが可能となっており、線状のレーザ光８を被処理基板５に対してＸ方向に走査させることで、レーザ光８をビーム長８ｙで被処理基板５のＸ方向に照射するようになっている。ここで、被処理基板５を走査させながらレーザ光８をパルス照射する場合においては、各パルスの照射領域に境目が発生すると、結晶性ばらつきの原因となるため、通常パルス毎の照射領域を９０％程度互いにオーバーラップさせながら走査することによってレーザ照射を行う。このため、レーザアニール装置１では、被処理基板５上の半導体膜５ａと、線状に集光したレーザ光８の位置とを、レーザ照射パルス毎に相対的に数μｍから数十μｍという高い精度でずらしながら被処理基板５に対して結晶化を行うようになっている。
また、Ｘ−Ｙステージ９は、基板ホルダ６の位置をＹ方向に変位させることによって、上記の被処理基板５において結晶化される領域を改行することが可能となっている。従って、レーザアニール装置１は、被処理基板５がレーザ光８のビーム長８ｙよりも長い辺を有する大型基板であっても、半導体膜５ａの全面にレーザ光８を照射することが可能となり、液晶表示装置等の大面積基板上にポリシリコン膜を短時間で形成するようになっている。 Further, the XY stage 9 (see FIG. 1) can displace the position of the substrate holder 6 in the X direction or the Y direction, and emits linear laser light 8 with respect to the substrate 5 to be processed. By scanning in the X direction, the laser beam 8 is irradiated in the X direction of the substrate 5 to be processed with a beam length of 8y. Here, in the case of irradiating the laser beam 8 while scanning the substrate 5 to be processed, if a boundary occurs in the irradiation region of each pulse, it causes a variation in crystallinity. Laser irradiation is performed by scanning while overlapping each other by about%. For this reason, in the laser annealing apparatus 1, the semiconductor film 5a on the substrate 5 to be processed and the position of the laser light 8 condensed linearly are relatively high from several μm to several tens μm for each laser irradiation pulse. Crystallization is performed on the substrate 5 to be processed while shifting with accuracy.
In addition, the XY stage 9 can make a line break in the region to be crystallized in the substrate to be processed 5 by displacing the position of the substrate holder 6 in the Y direction. Therefore, the laser annealing apparatus 1 can irradiate the entire surface of the semiconductor film 5a with the laser beam 8 even if the substrate 5 to be processed is a large substrate having a side longer than the beam length 8y of the laser beam 8. A polysilicon film is formed in a short time on a large area substrate such as a liquid crystal display device.

また、制御装置ＣＯＭは、レーザ発振器４のレーザ発光やＸ−Ｙステージ９の動作、及び回転機構２０を制御する。当該制御装置ＣＯＭは、ＣＰＵ等の演算回路からなる演算部や、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）やＲＯＭ（リードオンリーメモリー）等の記憶部を備えたコンピュータである。また、制御装置ＣＯＭは、記憶部に予め記憶されているプログラムや、アニール処理条件等に基づいて、レーザアニール装置１を駆動させるようになっている。また、レーザ発振器４が照射するレーザ発光のパルス周波数と、回転機構２０の回転速度とを同期させて、レーザ発振器４及び回転機構２０を駆動させるようになっている。   The control device COM controls the laser emission of the laser oscillator 4, the operation of the XY stage 9, and the rotation mechanism 20. The control device COM is a computer including a calculation unit including a calculation circuit such as a CPU, and a storage unit such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). The control unit COM drives the laser annealing apparatus 1 based on a program stored in advance in the storage unit, annealing process conditions, and the like. Further, the laser oscillator 4 and the rotation mechanism 20 are driven by synchronizing the pulse frequency of the laser light emitted by the laser oscillator 4 with the rotation speed of the rotation mechanism 20.

次に、図４及び図５を参照し、レーザアニール装置１を用いて半導体膜５ａにアニール処理（熱処理）を施す方法について詳しく説明する。
ここで、図５のタイミングチャート図においては、上図にレーザ発振器４の照射（ＯＮ）／非照射（ＯＦＦ）の動作を示し、下図に防着板７によるレーザ光８の光路の開閉動作を示している。 Next, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, a method for performing an annealing process (heat treatment) on the semiconductor film 5a using the laser annealing apparatus 1 will be described in detail.
Here, in the timing chart of FIG. 5, the upper diagram shows the irradiation (ON) / non-irradiation (OFF) operation of the laser oscillator 4, and the lower diagram shows the opening / closing operation of the optical path of the laser beam 8 by the deposition prevention plate 7. Show.

本実施形態において熱処理を施す被処理基板５は、被処理基板５の上に絶縁膜５ｂと半導体膜５ａとを形成した積層体である。具体的には、被処理基板５として汎用無アルカリガラス基板を用い、この上に絶縁膜５ｂとして、成膜温度４００℃でＰＥ−ＣＶＤ法により５００ｎｍ程度の膜厚を有するＳｉＯ２膜を堆積し、次に高真空型ＬＰ−ＣＶＤ装置を用いて、原料ガスであるジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を２００ＳＣＣＭ流し、４２５℃の堆積温度にて厚さ５０ｎｍのアモルファスシリコンからなる半導体膜５ａを形成する。
一般にＬＰ−ＣＶＤ法、ＰＥ−ＣＶＤ法等のＣＶＤ法で堆積させたシリコン膜表面は自然酸化膜が成長している。従って、レーザ光８を照射する前に、この自然酸化膜を除去する必要がある。この方法としては弗酸溶液に浸してウエットエッチングする方法や、弗素ガスを含んだプラズマ中におけるドライエッチング等がある。このようなエッチング液を使用すると短時間にエッチングが行われる。 In the present embodiment, the substrate 5 to be heat-treated is a laminate in which an insulating film 5b and a semiconductor film 5a are formed on the substrate 5 to be processed. Specifically, a general-purpose non-alkali glass substrate is used as the substrate 5 to be processed, and an SiO 2 film having a film thickness of about 500 nm is deposited on the insulating film 5b by a PE-CVD method at a film forming temperature of 400 ° C. Next, using a high vacuum LP-CVD apparatus, 200 SCCM of disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas is flowed to form a semiconductor film 5a made of amorphous silicon having a thickness of 50 nm at a deposition temperature of 425 ° C. .
In general, a natural oxide film is grown on the surface of a silicon film deposited by a CVD method such as an LP-CVD method or a PE-CVD method. Therefore, it is necessary to remove this natural oxide film before the laser beam 8 is irradiated. As this method, there are a wet etching method in a hydrofluoric acid solution, a dry etching in a plasma containing fluorine gas, and the like. When such an etching solution is used, etching is performed in a short time.

次に、図４に示すように、半導体膜５ａが積層された被処理基板５を光照射室２内の基板ホルダ６にセットし、排気管２ｂから光照射室２内を真空度が１０−４Ｔｏｒｒないし１０−９Ｔｏｒｒ程度となるように排気する。
そして、図５のタイミングチャート図に示すように、レーザ照射前の期間Ａ〜Ｂにおいては、レーザ光８の照射を行わず（ＯＦＦ）、防着板７は符号２２の位置（図２参照）で閉口している。これによって、防着板７は、被処理基板５とウインドウ３の間に介在することとなる。 Next, as shown in FIG. 4, the substrate to be processed 5 on which the semiconductor film 5a is stacked is set on the substrate holder 6 in the light irradiation chamber 2, and the degree of vacuum is 10 − in the light irradiation chamber 2 from the exhaust pipe 2b. The air is exhausted to about 4 Torr to 10 −9 Torr.
Then, as shown in the timing chart of FIG. 5, in the periods A to B before the laser irradiation, the laser beam 8 is not irradiated (OFF), and the deposition preventing plate 7 is at the position of reference numeral 22 (see FIG. 2). Closed. Thus, the deposition preventing plate 7 is interposed between the substrate 5 to be processed and the window 3.

次に、図５において、時間が経過してＢ時点となった際には、レーザ発振器４からレーザ光８が被処理基板５に向けて照射される。これと同時に、回転機構２０は、防着板を１／４回転（９０°回転）させ、符号２１の位置でレーザ光８の光路を開口させる。これによって、レーザ光８は、防着板７を照射することなく、被処理基板５に向けて照射する。   Next, in FIG. 5, when time elapses and time B is reached, laser light 8 is emitted from the laser oscillator 4 toward the substrate 5 to be processed. At the same time, the rotation mechanism 20 rotates the deposition preventing plate by 1/4 (90 ° rotation), and opens the optical path of the laser beam 8 at the position of reference numeral 21. Thereby, the laser beam 8 is irradiated toward the substrate 5 to be processed without irradiating the deposition preventing plate 7.

ここで、レーザ発振器４においては、レーザパルスの強度半値幅は１０ナノ秒程度から５００ナノ秒程度の極短時間に設定されている。また、光照射室４内の温度は、室温２５℃程度から４００℃程度に設定されている。
そして、Ｘ−Ｙステージ９を調整して半導体膜５ａをレーザ光８の照射位置に合わせ、パルスモータ９ｂの制御によってボールネジ９ａを介してＸ−Ｙステージ９を所定の速度で所定の方向に移動しながら、ウインドウ３を通してレーザ光８を被処理基板５に照射する。レーザ光８が照射されている半導体膜５ａの部分ではアモルファスシリコンが加熱溶融し、照射位置が移動すると冷却されて結晶化する。このとき半導体膜５ａは、後に詳しく説明する多結晶シリコンに転化する。
このようなレーザ照射は、期間Ｂ〜Ｃにおいて行われる。 Here, in the laser oscillator 4, the half-value width of the laser pulse is set to an extremely short time of about 10 nanoseconds to about 500 nanoseconds. The temperature in the light irradiation chamber 4 is set to a room temperature of about 25 ° C. to about 400 ° C.
Then, the XY stage 9 is adjusted so that the semiconductor film 5a is aligned with the irradiation position of the laser beam 8, and the XY stage 9 is moved in a predetermined direction at a predetermined speed via the ball screw 9a by the control of the pulse motor 9b. Meanwhile, the substrate 5 is irradiated with the laser beam 8 through the window 3. In the portion of the semiconductor film 5a irradiated with the laser beam 8, amorphous silicon is heated and melted, and when the irradiation position moves, it is cooled and crystallized. At this time, the semiconductor film 5a is converted into polycrystalline silicon which will be described in detail later.
Such laser irradiation is performed in periods B to C.

次に、図５において、時間が経過してＣ時点となった際には、レーザ発振器４によるレーザ照射を停止（ＯＦＦ）する。そして、これと同時に、回転機構２０は、防着板を１／４回転（９０°回転）させて、レーザ光８の光路を閉口させる。これによって、防着板７は、被処理基板５とウインドウ３の間に介在することとなる。そして、レーザ光８が照射されていない期間Ｃ〜Ｄにおいては、Ｘ−Ｙステージ９は、基板ホルダ６の位置をＹ方向に変位させて、被処理基板５の結晶化する領域を改行する。   Next, in FIG. 5, when time elapses and time C is reached, laser irradiation by the laser oscillator 4 is stopped (OFF). At the same time, the rotation mechanism 20 rotates the deposition preventing plate by a quarter (90 ° rotation) to close the optical path of the laser light 8. Thus, the deposition preventing plate 7 is interposed between the substrate 5 to be processed and the window 3. In the periods C to D in which the laser beam 8 is not irradiated, the XY stage 9 shifts the position of the substrate holder 6 in the Y direction so as to make a line break in the region to be crystallized of the substrate 5 to be processed.

次に、図５において、時間が経過してＤ時点となった際には、レーザ発振器４からレーザ光８が被処理基板５に向けて照射される。これと同時に、回転機構２０は、防着板を１／４回転（９０°回転）させて、レーザ光８の光路を開口させる。これによって、レーザ光８は、防着板７を照射することなく、被処理基板５に向けて照射する。これによって、レーザ光８が照射されている半導体膜５ａの部分ではアモルファスシリコンが加熱溶融し、照射位置が移動すると冷却されて結晶化する。このとき半導体膜５ａは、後に詳しく説明する多結晶シリコンに転化する。
このようなレーザ照射は、期間Ｄ〜Ｅにおいて行われる。 Next, in FIG. 5, when the time elapses and the time point D is reached, the laser beam 8 is emitted from the laser oscillator 4 toward the substrate 5 to be processed. At the same time, the rotation mechanism 20 opens the optical path of the laser light 8 by rotating the deposition prevention plate by 1/4 (90 ° rotation). Thereby, the laser beam 8 is irradiated toward the substrate 5 to be processed without irradiating the deposition preventing plate 7. As a result, amorphous silicon is heated and melted in the portion of the semiconductor film 5a irradiated with the laser beam 8, and is cooled and crystallized when the irradiation position is moved. At this time, the semiconductor film 5a is converted into polycrystalline silicon which will be described in detail later.
Such laser irradiation is performed in the periods D to E.

次に、図５において、時間が経過してＥ時点となった際には、レーザ発振器４によるレーザ照射を停止（ＯＦＦ）する。そして、これと同時に、回転機構２０は、防着板を１／４回転（９０°回転）させて、レーザ光８の光路を閉口させる。これによって、防着板７は、被処理基板５とウインドウ３の間に介在することとなる。   Next, in FIG. 5, when the time has passed and the time point E is reached, the laser irradiation by the laser oscillator 4 is stopped (OFF). At the same time, the rotation mechanism 20 rotates the deposition preventing plate by a quarter (90 ° rotation) to close the optical path of the laser light 8. Thus, the deposition preventing plate 7 is interposed between the substrate 5 to be processed and the window 3.

以上のように、被処理基板５に対してレーザ光８を照射して、半導体膜５ａの全面が結晶化されると、被処理基板５は直ちに隣接する搬送室に搬出され、次の未処理の被処理基板５が光照射室２に導入されてレーザ光照射が繰り返される。   As described above, when the entire surface of the semiconductor film 5a is crystallized by irradiating the substrate to be processed 5 with the laser beam 8, the substrate to be processed 5 is immediately carried out to the adjacent transfer chamber, and the next unprocessed substrate is processed. The substrate 5 to be processed is introduced into the light irradiation chamber 2 and the laser light irradiation is repeated.

上記の期間Ｂ〜Ｃ及び期間Ｄ〜Ｅにおけるレーザ光８の照射領域形状は、ビーム幅８ｘを１００μｍ程度以上とし、ビーム長８ｙを数１００ｍｍ以上の線状としている。従って、このような線状のレーザ光８を走査して結晶化を進めることができる。この場合、照射毎におけるビーム幅８ｘ方向の重なり（例えば照射領域１０と照射領域１１との重なり）はビーム幅８ｘの５％程度から９８％程度とする。ビーム幅８ｘが３００μｍでビーム毎の重なりが９５％であれば、一回の照射毎にビームは１５μｍ進むので、同一点は１０回のレーザ照射を受けることになる。通常半導体膜を基板全体で均一に結晶化させるには少なくとも５回程度以上のレーザ照射が望まれるので、照射毎のビームの重なり量は８０％程度以上が求められる。高い結晶性の多結晶膜を確実に得るには同一点が１０回程度から５０回程度の照射が行われる様に重なり量を９０％程度から９８％程度へと調整するのが好ましい。   The irradiation region shape of the laser beam 8 in the periods B to C and the periods D to E is a linear shape having a beam width 8x of about 100 μm or more and a beam length 8y of several hundred mm or more. Therefore, crystallization can be advanced by scanning such a linear laser beam 8. In this case, the overlap in the beam width 8x direction at each irradiation (for example, the overlap between the irradiation region 10 and the irradiation region 11) is about 5% to about 98% of the beam width 8x. If the beam width 8x is 300 μm and the overlap of each beam is 95%, the beam advances 15 μm for each irradiation, so that the same point receives 10 laser irradiations. Usually, in order to crystallize the semiconductor film uniformly over the entire substrate, at least about 5 times of laser irradiation is desired. Therefore, the overlap amount of the beam for each irradiation is required to be about 80% or more. In order to reliably obtain a highly crystalline polycrystalline film, it is preferable to adjust the overlap amount from about 90% to about 98% so that the same point is irradiated about 10 to 50 times.

ここで、レーザ光８の照射中には、半導体膜５ａを形成しているシリコンの一部はアブレーションにより揮発し、シリコン蒸気（放出物質）として被処理基板５から放出／飛散される。なお、シリコン蒸気とは、半導体膜５ａのシリコン（Ｓｉ）が気化したものや、半導体膜５ａを成膜する際に混入した水素（Ｈ２）や、シラン（ＳｉＨ４）等が含まれるものである。
上記のように、高い重ね率でレーザ照射を繰り返す場合は、１回のレーザパルスで基板から離脱する半導体の量は僅かであっても、照射領域の進行長当たりの飛散量は相当大きくなる。
例えば、ウインドウ３と被処理基板５との間に防着板７が設けられていない場合では、ウインドウ３が頻繁にくもり、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍの基板を１０枚程度処理するとレーザ光８の透過率は１０％程度低下してしまう。
これに対して、本実施形態のレーザアニール装置１は、防着板７を回転機構２０によって回転させ、レーザ光８の光路を開口又は閉口させているので、被処理基板５から放出／飛散したシリコン蒸気は、防着板７に接触し、当該シリコン蒸気は固化して防着板７に堆積する。これにより、シリコン蒸気がウインドウ３に殆ど接触することがなく、ウインドウ３にシリコンの堆積物（放出物質）が付着することが抑制される。 Here, during the irradiation with the laser beam 8, a part of silicon forming the semiconductor film 5a is volatilized by ablation, and is emitted / scattered from the substrate 5 as silicon vapor (emission material). Note that the silicon vapor includes vaporized silicon (Si) of the semiconductor film 5a, hydrogen (H 2 ) mixed when forming the semiconductor film 5a, silane (SiH 4 ), and the like. is there.
As described above, when laser irradiation is repeated at a high overlap rate, even if the amount of semiconductor that is detached from the substrate by a single laser pulse is small, the amount of scattering per traveling length of the irradiation region becomes considerably large.
For example, when the deposition preventing plate 7 is not provided between the window 3 and the substrate to be processed 5, the window 3 is frequently clouded. For example, when about 10 300 mm × 300 mm substrates are processed, the transmittance of the laser beam 8 is obtained. Decreases by about 10%.
On the other hand, in the laser annealing apparatus 1 of the present embodiment, the deposition plate 7 is rotated by the rotation mechanism 20 and the optical path of the laser light 8 is opened or closed, so that it is emitted / scattered from the substrate 5 to be processed. The silicon vapor comes into contact with the deposition preventing plate 7, and the silicon vapor is solidified and deposited on the deposition preventing plate 7. Thus, silicon vapor hardly comes into contact with the window 3, and silicon deposits (emission substances) are prevented from adhering to the window 3.

なお、半導体膜５ａとしては、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）等の四族単体からなる半導体膜の他に、シリコン・ゲルマニウム（ＳｉｘＧｅ1-ｘ：０＜ｘ＜１）やシリコン・カーバイド（ＳｉｘＣ1-ｘ：０＜ｘ＜１）、ゲルマニウム・カーバイド（ＧｅｘＣ1-ｘ：０＜ｘ＜１）等の四族元素複合体の半導体、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）やインジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）等の三族元素と五族元素との複合体化合物半導体膜、またはカドミウム・セレン（ＣｄＳｅ）等の二族元素と六族元素との複合体化合物半導体膜がある。或いは、シリコン・ゲルマニウム・ガリウム・ヒ素（ＳｉｘＧｅｙＧａｚＡｓｚ：ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）といった更なる複合化合物半導体膜やこれらの半導体にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）などのドナー元素を添加したＮ型半導体膜、あるいはホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）等のアクセプター元素を添加したＰ型半導体膜に対しても本発明は適応可能である。 As the semiconductor film 5a, in addition to a semiconductor film made of a group IV element such as silicon (Si) or germanium (Ge), silicon germanium (Si x Ge1- x : 0 <x <1) or silicon carbide is used. (Si x C1- x : 0 <x <1), germanium carbide (Ge x C1- x : 0 <x <1) and other group IV element semiconductors, gallium arsenide (GaAs) and indium antimony There are composite compound semiconductor films of Group 3 elements and Group 5 elements such as (InSb) or complex compound semiconductor films of Group 2 elements and Group 6 elements such as cadmium selenium (CdSe). Alternatively, silicon germanium gallium arsenide (Si x Ge y Ga z As z: x + y + z = 1) such as a further complex compound semiconductor film and these semiconductor phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), etc. The present invention is also applicable to an N-type semiconductor film to which a donor element is added or a P-type semiconductor film to which an acceptor element such as boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In) is added. Is possible.

これら半導体膜はＡＰ(Atmosphere Pressure)−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法やＬＰ(Low Pressure)−ＣＶＤ法、ＰＥ(Plasma Enhanced)−ＣＶＤ法等のＣＶＤ法、或いはスパッタ法や蒸着法等のＰＶＤ法で形成する。半導体膜としてシリコン膜を用いる場合、ＬＰ−ＣＶＤ法では基板温度を４００℃程度から７００℃程度としてジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）などを原料として堆積する。ＰＥ−ＣＶＤ法ではモノシラン（ＳｉＨ４）などを原料として基板温度が１００℃程度から５００℃程度で堆積可能である。スパッタ法を用いれば基板温度は室温から４００℃程度で可能である。この様に堆積された半導体膜の初期状態（ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態）は非晶質や混晶質、微結晶質、あるいは多結晶質等様々な状態があるが、本願発明においては初期状態がいずれの状態であっても構わない。
なお、本願明細書中では非晶質の結晶化のみならず、多結晶質や微結晶質の再結晶化をも含めて総じて結晶化と呼ぶ。半導体膜の膜厚はそれを薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）に用いる時には２０ｎｍ程度から１００ｎｍ程度が適している。 These semiconductor films are formed by CVD such as AP (Atmosphere Pressure) -CVD (Chemical Vapor Deposition), LP (Low Pressure) -CVD, PE (Plasma Enhanced) -CVD, or PVD such as sputtering or vapor deposition. Form with. In the case of using a silicon film as the semiconductor film, the LP-CVD method is performed by depositing disilane (Si 2 H 6 ) or the like as a raw material at a substrate temperature of about 400 ° C. to 700 ° C. In the PE-CVD method, deposition can be performed at a substrate temperature of about 100 ° C. to about 500 ° C. using monosilane (SiH 4 ) or the like as a raw material. If the sputtering method is used, the substrate temperature can be about room temperature to 400 ° C. There are various initial states (as-deposited states) of the semiconductor film deposited in this manner, such as amorphous, mixed crystal, microcrystalline, and polycrystalline. You may be in the state.
In the present specification, not only amorphous crystallization but also polycrystalline and microcrystalline recrystallization is generally referred to as crystallization. When the semiconductor film is used for a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), about 20 nm to 100 nm is suitable.

上述したように、本実施形態のレーザアニール装置１は、防着板７を回転させる回転機構２０を備えるので、シリコン蒸気を防着板７に付着させ、ウインドウ３への付着を抑制できるので、レーザ光８の照射密度の均一化を実現でき、これによって被処理基板５上に均一なポリシリコン膜を形成できる。   As described above, since the laser annealing apparatus 1 of the present embodiment includes the rotation mechanism 20 that rotates the deposition preventing plate 7, silicon vapor can be adhered to the deposition preventing plate 7 and adhesion to the window 3 can be suppressed. Uniformity of the irradiation density of the laser beam 8 can be realized, whereby a uniform polysilicon film can be formed on the substrate 5 to be processed.

なお、上記の実施形態においては、レーザ光８のパルス発振が行われている期間Ｂ〜Ｃ及び期間Ｄ〜Ｅにおいて防着板７を開口させ、レーザ光８のパルス発振が行われていない期間Ａ〜Ｂ及び期間Ｃ〜Ｄにおいて防着板７を閉口させているが、これを限定するものではない。例えば、防着板７の開口周波数（開口と閉口の繰り返しの中で開口状態となるタイミング）と、パルス発振の照射周波数（パルス周波数）とを同期させてもよい。このようにパルス発振と同期させる場合においては、１回の開口状態で１パルスのレーザ光８の照射を行ってもよく、１回の開口状態で複数パルスのレーザ光８の照射を行ってもよい。
また、このようにレーザ光８のパルス周波数に対して、防着板７の開口周波数を同期させるには、防着板７の回転速度を規定することで実現できる。 In the above embodiment, the deposition preventing plate 7 is opened in the periods B to C and the periods D to E in which the pulse oscillation of the laser beam 8 is performed, and the pulse oscillation of the laser beam 8 is not performed. Although the adhesion prevention board 7 is closed in AB and period C-D, this is not limited. For example, the opening frequency of the deposition preventing plate 7 (timing when the opening state is established during the repetition of opening and closing) and the irradiation frequency (pulse frequency) of pulse oscillation may be synchronized. When synchronizing with pulse oscillation in this way, irradiation with one pulse of laser light 8 may be performed in one opening state, or irradiation with a plurality of pulses of laser light 8 may be performed in one opening state. Good.
Further, in order to synchronize the opening frequency of the deposition preventive plate 7 with the pulse frequency of the laser light 8 in this way, it can be realized by defining the rotation speed of the deposition preventive plate 7.

（レーザアニール装置の他の実施形態）
次に、レーザアニール装置の他の実施形態について説明する。
図６〜図１０の各々は、レーザアニール装置の防着板の斜視図である。以下に説明する各実施形態においては、先の第１実施形態と異なる構成について説明し、同一構成には同一符号を付して説明を省略している。 (Another embodiment of laser annealing apparatus)
Next, another embodiment of the laser annealing apparatus will be described.
Each of FIGS. 6 to 10 is a perspective view of a deposition preventing plate of the laser annealing apparatus. In each embodiment described below, a configuration different from that of the first embodiment is described, and the same configuration is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted.

（レーザアニール装置の第２実施形態）
図６に示すように、本実施形態の防着板１７は、２つの板体が十字状に交差して構成され、その交差部における長軸方向に回転軸を有している。このような構成を有する防着板１７によってレーザ光８の光路を開閉する際には、回転機構２０は４５°を単位とする回転角によって防着板１７を回転させる。従って、先の第１実施形態とは少ない回転数で開閉を行うことができる。 (Second Embodiment of Laser Annealing Apparatus)
As shown in FIG. 6, the deposition preventing plate 17 of the present embodiment is formed by crossing two plate bodies in a cross shape, and has a rotation axis in the major axis direction at the intersecting portion. When the optical path of the laser beam 8 is opened and closed by the adhesion prevention plate 17 having such a configuration, the rotation mechanism 20 rotates the adhesion prevention plate 17 by a rotation angle in units of 45 °. Therefore, opening and closing can be performed with a smaller number of revolutions than in the first embodiment.

（レーザアニール装置の第３実施形態）
図７に示すように、本実施形態の防着板２７は、一枚の板体からなり、一つの長辺に回転軸を有している。また、防着板２７は、ウインドウ３よりも大きい面積を有している。このような構成を有する防着板２７によってレーザ光８の光路を開閉する際には、回転機構２０は、時計回りに９０°回転させたり、反時計回りに９０°回転させたりするようになっている。従って、第１又は第２の実施形態と比較して、防着板７を３６０°回転させる必要がないので、光照射室２内において小さい空間で防着板７による光路の開閉を行うことができる。 (Third embodiment of laser annealing apparatus)
As shown in FIG. 7, the deposition preventing plate 27 of this embodiment is composed of a single plate, and has a rotation axis on one long side. Further, the deposition preventing plate 27 has a larger area than the window 3. When the optical path of the laser beam 8 is opened and closed by the adhesion preventing plate 27 having such a configuration, the rotating mechanism 20 rotates 90 ° clockwise or 90 ° counterclockwise. ing. Therefore, as compared with the first or second embodiment, it is not necessary to rotate the deposition preventing plate 7 by 360 °, so that the light path can be opened and closed by the deposition preventing plate 7 in a small space in the light irradiation chamber 2. it can.

（レーザアニール装置の第４実施形態）
図８に示すように、本実施形態の防着板３７は、一枚の円板からなり、その中心に回転軸を有している。また、防着板３７には、中心点から９０°ピッチでスリット３７ａが形成されている。当該スリット３７ａは、防着板３７を通過するレーザ光８の寸法よりも大きい矩形で形成されている。また、回転軸は、ウインドウ３及び被処理基板５の対向方向に対して平行に位置している。
このような構成を有する防着板３７によってレーザ光８の光路を開閉する際には、回転機構２０は、時計回り又は反時計回りに４５°ずつ防着板３７を回転させる。具体的には、光路を開口させる場合には、レーザ光８の光路に対して防着板３７のスリット３７ａを合わせる。一方、光路を閉口させる場合には、レーザ光８の光路に対して防着板３７のスリット３７ａの非形成部分を合わせる。このように、レーザ光８の光路に対して交差する方向に防着板３７を回転させることで、レーザ光８の光路の開閉を行うことができる。 (Fourth embodiment of laser annealing apparatus)
As shown in FIG. 8, the deposition preventing plate 37 of the present embodiment is made of a single disc and has a rotation shaft at the center thereof. In addition, slits 37a are formed in the deposition preventing plate 37 at a 90 ° pitch from the center point. The slit 37 a is formed in a rectangle larger than the dimension of the laser beam 8 that passes through the deposition preventing plate 37. The rotation axis is located in parallel to the facing direction of the window 3 and the substrate 5 to be processed.
When the optical path of the laser beam 8 is opened and closed by the deposition preventing plate 37 having such a configuration, the rotating mechanism 20 rotates the deposition preventing plate 37 by 45 degrees clockwise or counterclockwise. Specifically, when opening the optical path, the slit 37 a of the deposition preventing plate 37 is aligned with the optical path of the laser beam 8. On the other hand, when the optical path is closed, the non-formed portion of the slit 37 a of the deposition preventing plate 37 is aligned with the optical path of the laser beam 8. Thus, the optical path of the laser light 8 can be opened and closed by rotating the deposition preventing plate 37 in a direction intersecting the optical path of the laser light 8.

（レーザアニール装置の第５実施形態）
図９に示すように、本実施形態の防着板４７は、一枚の十字状の板体からなり、その中心に回転軸を有している。このような十字状の防着板４７は、中心点から９０°ピッチで４枚の羽部４７ｂを有している。当該羽部４７ｂの各々は、ウインドウ３よりも大きい面積を有している。また、回転軸は、ウインドウ３及び被処理基板５の対向方向に対して平行に位置している。
このような構成を有する防着板４７によってレーザ光８の光路を開閉する際には、回転機構２０は、時計回り又は反時計回りに４５°ずつ防着板４７を回転させる。具体的には、光路を閉口させる場合には、レーザ光８の光路に対して防着板４７の羽部４７ｂを合わせる。一方、光路を開口させる場合には、レーザ光８の光路に対して羽部４７ｂの非形成部分を合わせる。このように、レーザ光８の光路に対して交差する方向に防着板４７を回転させることで、レーザ光８の光路の開閉を行うことができる。 (Fifth embodiment of laser annealing apparatus)
As shown in FIG. 9, the deposition preventing plate 47 of the present embodiment is made of a single cross-shaped plate and has a rotation shaft at the center thereof. Such a cross-shaped deposition preventing plate 47 has four wing portions 47b at a pitch of 90 ° from the center point. Each of the wing portions 47 b has an area larger than that of the window 3. The rotation axis is located in parallel to the facing direction of the window 3 and the substrate 5 to be processed.
When the optical path of the laser beam 8 is opened and closed by the adhesion preventing plate 47 having such a configuration, the rotating mechanism 20 rotates the adhesion preventing plate 47 by 45 degrees clockwise or counterclockwise. Specifically, when closing the optical path, the wing portion 47 b of the deposition preventing plate 47 is aligned with the optical path of the laser beam 8. On the other hand, when opening the optical path, the non-formation portion of the wing portion 47 b is aligned with the optical path of the laser beam 8. Thus, the optical path of the laser beam 8 can be opened and closed by rotating the deposition preventing plate 47 in a direction intersecting the optical path of the laser beam 8.

（レーザアニール装置の第６実施形態）
図１０に示すように、本実施形態においては、一枚の板体からなる防着板５７と、当該防着板５７を往復移動させる往復機構（開閉機構）３０とを備えている。防着板５７は、ウインドウ３よりも大きい面積を有している。また、往復機構３０は、リニアガイド等を有するものであり直線的に防着板５７の往復移動を実現するものである。そして、往復機構３０が防着板５７を直線的に移動させることで、防着板５７によるレーザ光８の光路の開閉を行うようになっている。
このように、レーザ光８の光路に対して交差する方向に防着板５７を往復移動させることで、レーザ光８の光路の開閉を行うことができる。 (Sixth embodiment of laser annealing apparatus)
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, an adhesion preventing plate 57 made of a single plate and a reciprocating mechanism (opening / closing mechanism) 30 for reciprocating the adhesion preventing plate 57 are provided. The deposition preventing plate 57 has a larger area than the window 3. The reciprocating mechanism 30 has a linear guide and the like, and realizes the reciprocating movement of the deposition preventing plate 57 linearly. The reciprocating mechanism 30 linearly moves the deposition preventing plate 57 to open and close the optical path of the laser beam 8 by the deposition preventing plate 57.
Thus, the optical path of the laser beam 8 can be opened and closed by reciprocating the deposition preventing plate 57 in a direction intersecting the optical path of the laser beam 8.

上述したように、レーザアニール装置１が、第２〜第６の実施形態に示した防着板１７，２７，３７，４７，５７を備えた構成であっても、シリコン蒸気を防着板に付着させ、ウインドウ３への付着を抑制できるので、レーザ光８の照射密度の均一化を実現でき、これによって被処理基板５上に均一なポリシリコン膜を形成できる。   As described above, even if the laser annealing apparatus 1 includes the deposition plates 17, 27, 37, 47, and 57 shown in the second to sixth embodiments, silicon vapor is used as the deposition plate. Since it can be adhered and the adhesion to the window 3 can be suppressed, the irradiation density of the laser beam 8 can be made uniform, and a uniform polysilicon film can be formed on the substrate 5 to be processed.

（電気光学装置の製造方法）
次に、上記の実施形態における電気光学装置の製造装置を用いて電気光学装置を製造する方法について説明する。
本実施形態においては、電気光学装置に係る液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。
最初に、本実施形態のアクティブマトリクス基板の基本的な構成、およびＴＦＴを形成する基本的な工程について説明する。 (Method for manufacturing electro-optical device)
Next, a method for manufacturing an electro-optical device using the electro-optical device manufacturing apparatus in the above embodiment will be described.
In the present embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate of a liquid crystal display device according to an electro-optical device will be described.
First, a basic configuration of the active matrix substrate of the present embodiment and a basic process for forming a TFT will be described.

図１１（Ａ）は、液晶表示装置に用いるアクティブマトリクス基板の構成を模式的に示す説明図である。
このアクティブマトリクス基板１０２は、例えば図１５および図１６に示すような液晶表示装置１００に用いられる一方の基板に相当するものである。基板１０２上にはデータ線１０３および走査線１０４が形成されている。データ線１０３および走査線１０４には、画素用のＴＦＴ１１０を介して画素電極が接続されてなり、画素領域１０５がマトリクス状に形成されている。各画素領域１０５には、画素用のＴＦＴ１１０を介して画像信号が入力され、液晶セルの液晶容量１０６を構成するようになっている。 FIG. 11A is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an active matrix substrate used in a liquid crystal display device.
The active matrix substrate 102 corresponds to one substrate used in the liquid crystal display device 100 as shown in FIGS. 15 and 16, for example. Data lines 103 and scanning lines 104 are formed on the substrate 102. A pixel electrode is connected to the data line 103 and the scanning line 104 via a pixel TFT 110, and a pixel region 105 is formed in a matrix. An image signal is input to each pixel region 105 via a pixel TFT 110 to form a liquid crystal capacitor 106 of a liquid crystal cell.

データ線１０３に対しては、シフトレジスタ１７１，レベルシフタ１７２，ビデオライン１７３，アナログスイッチ１７４を備えるデータドライバ部１０７が構成されている。また、走査線１０４に対しては、シフトレジスタ１８１およびレベルシフタ１８２を備える走査ドライバ部１０８が構成されている。なお、画素領域１０５には、前段の走査線１０４との間に保持容量１２５が形成されることもある。   A data driver unit 107 including a shift register 171, a level shifter 172, a video line 173, and an analog switch 174 is configured for the data line 103. For the scanning line 104, a scanning driver unit 108 including a shift register 181 and a level shifter 182 is configured. Note that a storage capacitor 125 may be formed in the pixel region 105 between the scanning line 104 in the previous stage.

データドライブ部７や走査ドライブ部８では、図１１（Ｂ）に２段のインバータを例示するように、Ｎ型のＴＦＴｎ１，ｎ２と、Ｐ型のＴＦＴｐ１，ｐ２とによって構成されたＣＭＯＳ回路などが高密度に形成されている。ここで、アクティブマトリクス部１０９のＴＦＴ１１０と、データドライバ部１０７のＴＦＴｎ１，ｎ２やＰ型のＴＦＴｐ１，ｐ２とは、基本的な構造が同じであり、基本的には同じ工程中で製造される。   In the data drive unit 7 and the scan drive unit 8, as illustrated in FIG. 11B, a two-stage inverter includes a CMOS circuit constituted by N-type TFTs n 1 and n 2 and P-type TFTs p 1 and p 2. It is formed with high density. Here, the TFT 110 in the active matrix portion 109 and the TFTs n1 and n2 and the P-type TFTs p1 and p2 in the data driver portion 107 have the same basic structure, and are basically manufactured in the same process.

アクティブマトリクス基板１０２としては、アクティブマトリクス部１０９だけが基板上に構成されたもの、アクティブマトリクス部１０９と同じ基板上にデータドライバ部１０７が構成されたもの、アクティブマトリクス部１０９と同じ基板上に走査ドライバ部１０８が構成されたものがある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス基板１０２としては、アクティブマトリクス部１０９と同じ基板上にデータドライバ部１０７が構成されたもの、アクティブマトリクス部１０９と同じ基板上に走査ドライバ部１０８が構成されたもの、アクティブマトリクス部１０９と同じ基板上にデータドライバ部１０７と走査ドライバ部１０８の双方が構成されたものがある。また、ドライバ内蔵型のアクティブマトリクス基板１０２であっても、データドライバ部１０７に含まれるシフトレジスタ１７１，レベルシフタ１７２，ビデオライン１７３，アナログスイッチ１７４等の全てがアクティブマトリクス基板１０２上に構成された完全ドライバ内蔵タイプと、それらの一部がアクティブマトリクス基板１０２上に構成された部分ドライバ内蔵タイプとがあるが、本発明はいずれに対しても適用することができる。   As the active matrix substrate 102, only the active matrix unit 109 is configured on the substrate, the data driver unit 107 is configured on the same substrate as the active matrix unit 109, and scanning is performed on the same substrate as the active matrix unit 109. Some driver units 108 are configured. Further, as the driver-embedded active matrix substrate 102, the data driver unit 107 is formed on the same substrate as the active matrix unit 109, and the scan driver unit 108 is formed on the same substrate as the active matrix unit 109. In some cases, both the data driver unit 107 and the scan driver unit 108 are configured on the same substrate as the active matrix unit 109. Even in the case of the active matrix substrate 102 with a built-in driver, all of the shift register 171, the level shifter 172, the video line 173, the analog switch 174 and the like included in the data driver unit 107 are configured on the active matrix substrate 102. There are a driver built-in type and a partial driver built-in type in which some of them are formed on the active matrix substrate 102, but the present invention can be applied to both.

図１２は、本実施形態のアクティブマトリクス基板１０２において画素領域１０５が形成されているアクティブマトリクス部の一部を拡大して示す平面図であり、図１３（Ａ）は図１２のＡ−Ａ’線における断面図、図１３（Ｂ）は図１２のＢ−Ｂ’線における断面図である。なお、データドライバ部１０７などにおけるＴＦＴは基本的には同一の構造を有するので、その図示を省略する。   FIG. 12 is an enlarged plan view showing a part of the active matrix portion in which the pixel region 105 is formed in the active matrix substrate 102 of the present embodiment, and FIG. 13 (A) is an AA ′ of FIG. FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. Note that the TFTs in the data driver unit 107 and the like basically have the same structure and are not shown.

これらの図において、いずれの画素領域１０５も、ＴＦＴ１１０はデータ線１０３に対して層間絶縁膜１１６に形成されたコンタクトホール１１７を介して電気的に接続するソース領域１１１，画素電極１１９に対して層間絶縁膜１１６に形成されたコンタクトホール１８を介して電気的に接続するドレイン領域１１２，ドレイン領域１１２とソース領域１１１との間に位置するチャンネル領域１１３、およびチャンネル領域１１３に対してゲート絶縁膜１１４を介して対向するゲート電極１１５から構成されている。このゲート電極１１５は走査線１０４の一部として構成されている。なお、基板（被処理基板）１２０の表面側には、シリコン酸化膜からなる下地保護膜１２１が形成されている。   In these drawings, in any pixel region 105, the TFT 110 is electrically connected to the data line 103 through a contact hole 117 formed in the interlayer insulating film 116, and the pixel region 105 is interlayered to the pixel electrode 119. The drain region 112 electrically connected through the contact hole 18 formed in the insulating film 116, the channel region 113 positioned between the drain region 112 and the source region 111, and the gate insulating film 114 with respect to the channel region 113 It is comprised from the gate electrode 115 which opposes via. The gate electrode 115 is configured as a part of the scanning line 104. A base protective film 121 made of a silicon oxide film is formed on the surface side of the substrate (substrate to be processed) 120.

次に、図１４（Ａ）ないし図１４（Ｅ）を参照して、前記アクティプマトリクス基板１０２におけるＴＦＴの製造方法の基本的な工程を説明する。図１４（Ａ）ないし図１４（Ｅ）は、図１２のＡ−Ａ’線に沿って切ったＴＦＴの工程断面図である。
本実施形態では、ガラス基板として３００ｍｍ角の無アルカリガラス板を用いて以下の各工程を実施する。 Next, with reference to FIGS. 14A to 14E, a basic process of a method for manufacturing a TFT on the active matrix substrate 102 will be described. 14A to 14E are process cross-sectional views of the TFT cut along the line AA ′ in FIG.
In the present embodiment, the following steps are performed using a 300 mm square non-alkali glass plate as the glass substrate.

（下地保護膜形成工程）
図１４（Ａ）において、まず、ＰＥ−ＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、ガラス基板１２０ｎｏ面に下地保護膜１２１となる膜厚が３００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。このシリコン酸化膜は、ＡＰ−ＣＶＤ法でも形成することができ、この場合には基板１２０の温度を２５０℃から４５０℃までの範囲に設定した状態で、モノシランおよび酸素を原料ガスとしてシリコン酸化膜を形成する。 (Base protective film formation process)
14A, first, a silicon oxide film having a film thickness of 300 nm to be the base protective film 121 is formed on the glass substrate 120 no surface under a temperature condition of 250 ° C. to 400 ° C. by a PE-CVD method. This silicon oxide film can also be formed by the AP-CVD method. In this case, in the state where the temperature of the substrate 120 is set in a range from 250 ° C. to 450 ° C., the silicon oxide film is obtained using monosilane and oxygen as source gases. Form.

（半導体膜堆積工程）
次に、下地保護膜１２１の表面に真性のシリコン膜１３０（半導体膜５ａ）を５０ｎｍ程度堆積する。本例では、高真空型ＬＰ−ＣＶＤ装置を用いて、原料ガスであるジシランを２００ＳＣＣＭ流しながら、４２５℃の堆積温度でアモルファスシリコン膜を堆積する。なお、シリコン膜１３０の形成にあたっては、ＰＥ−ＣＶＤ法やスパッタ法を用いてもよく、これらの方法によれば、その成膜温度を室温から３５０℃までの範囲に設定することができる。 (Semiconductor film deposition process)
Next, an intrinsic silicon film 130 (semiconductor film 5a) is deposited on the surface of the base protective film 121 to a thickness of about 50 nm. In this example, an amorphous silicon film is deposited at a deposition temperature of 425 ° C. using a high-vacuum LP-CVD apparatus while flowing disilane as a source gas at 200 SCCM. In forming the silicon film 130, a PE-CVD method or a sputtering method may be used. According to these methods, the film formation temperature can be set in a range from room temperature to 350 ° C.

（レーザアニール工程）
次に、図１４（Ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜１３０にレーザ光を照射してアモルファスシリコン膜１３０をポリシリコン（多結晶シリコン）に改質する。当該工程は、レーザ光の照射によってアモルファスシリコン膜１３０を溶融結晶化させることから、レーザ溶融結晶化法とも呼ばれている。
本実施形態では、上記のレーザアニール装置１を用い、例えば、ゼノン・クロライド（ＸｅＣｌ）のエキシマレーザ（波長が３０８ｎｍ）を照射する。出力が２００Ｗであるこのレーザビームを、光学系を介することによって、長尺方向が１５０ｍｍ、断面のビーム形状は上底が０．３５ｍｍ、下底が０．４５ｍｍである台形のラインビーム（線状のレーザ光）を形成している。そして、このラインビームを、基板に対して上底のビーム幅以下のピッチで重なりを持ちながら、照射をしていくことによって、アモルファスシリコン膜は溶融結晶化によりポリシリコン膜となる。この工程において、レーザ照射は、基板１２０を室温（２５℃）とし、真空雰囲気中で行う。
本実施形態では、このアニール工程を行う際に、照射エネルギー密度を決定するにあたって、光学的な手法によって微結晶化を発現するエネルギー密度を判断した後、それを越えないエネルギー密度によって照射を行っている。 (Laser annealing process)
Next, as shown in FIG. 14B, the amorphous silicon film 130 is irradiated with laser light to modify the amorphous silicon film 130 into polysilicon (polycrystalline silicon). This process is also called a laser melt crystallization method because the amorphous silicon film 130 is melted and crystallized by laser light irradiation.
In this embodiment, the laser annealing apparatus 1 described above is used to irradiate, for example, an excimer laser (wavelength: 308 nm) of xenon chloride (XeCl). By passing this laser beam with an output of 200 W through an optical system, a trapezoidal line beam having a longitudinal direction of 150 mm, a cross-sectional beam shape of 0.35 mm for the upper base and 0.45 mm for the lower base (linear) Laser beam). Then, by irradiating the line beam while overlapping the substrate with a pitch equal to or less than the beam width of the upper base, the amorphous silicon film becomes a polysilicon film by melt crystallization. In this step, laser irradiation is performed in a vacuum atmosphere with the substrate 120 at room temperature (25 ° C.).
In the present embodiment, when determining the irradiation energy density in performing this annealing step, after determining the energy density that causes microcrystallization by an optical method, the irradiation is performed with an energy density that does not exceed the energy density. Yes.

上記のレーザアニール工程においては、レーザアニール装置１が上記の防着板７を有しているので、ウインドウ３のくもりを抑制し、堆積物がウインドウ３に付着することが抑制されるので、ラインビームの照射密度の均一化を実現でき、これによって基板１２０上に均一なポリシリコン膜を形成できる。   In the laser annealing process, since the laser annealing apparatus 1 has the deposition preventing plate 7, the clouding of the window 3 is suppressed and the deposits are suppressed from adhering to the window 3. A uniform irradiation density of the beam can be realized, whereby a uniform polysilicon film can be formed on the substrate 120.

（シリコン膜のパターニング工程）
次に、図１４（Ｃ）に示すように、アニール工程で多結晶化したシリコン膜１３０を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行い、島状のシリコン膜１３１とする。 (Silicon film patterning process)
Next, as shown in FIG. 14C, the silicon film 130 polycrystallized in the annealing process is patterned using a photolithography technique to form an island-shaped silicon film 131.

（ゲート絶縁膜の形成工程）
次に、図１４（Ｄ）に示すように、ＰＥ−ＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、シリコン膜１３１に対してシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１１４を形成する。 (Gate insulating film formation process)
Next, as shown in FIG. 14D, a gate oxide film 114 made of a silicon oxide film is formed on the silicon film 131 under a temperature condition of 250 ° C. to 400 ° C. by PE-CVD.

（ゲート電極形成工程）
次に、ゲート酸化膜１１４の表面側に膜厚が６００ｎｍのタンタル薄膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、ゲート電極１１５を形成する。本実施形態では、タンタル薄膜を形成する際に、基板温度を１８０℃に設定し、スパッタガスとして窒素ガスを６．７％含むアルゴンガスを用いる。このように形成したタンタル薄膜は、結晶構造がαであり、その比抵抗は小さい。 (Gate electrode formation process)
Next, after a tantalum thin film having a thickness of 600 nm is formed on the surface side of the gate oxide film 114 by sputtering, patterning is performed using a photolithography technique to form the gate electrode 115. In this embodiment, when forming the tantalum thin film, the substrate temperature is set to 180 ° C., and an argon gas containing 6.7% nitrogen gas is used as the sputtering gas. The tantalum thin film formed in this way has a crystal structure α and a low specific resistance.

（不純物導入工程）
次に、バケット型質量非分離型のイオン注入装置（イオンドーピング装置）を用いて、ゲート電極１１５をマスクとしてシリコン膜１３１に不純物イオンを打ち込む。Ｎチャンネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとして、水素ガスで濃度が５％となるように希釈したホスフィンなどを用いる。その結果、ゲート電極に対してセルファライン的にソース領域１１１およびドレイン領域１１２が形成される。このとき、シリコン膜１３１のうち、不純物イオンが打ち込まれなかった部分がチャンネル領域１１３となる。またこのとき、Ｐチャンネル型のＴＦＴを形成する領域はレジストマスクで覆っておく。
逆に、Ｐチャンネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとして、水素ガス濃度が５％となるように希釈したジボランなどを用いるが、その際にはＮチャンネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスクで覆っておく。 (Impurity introduction process)
Next, impurity ions are implanted into the silicon film 131 by using a bucket type mass non-separation type ion implantation apparatus (ion doping apparatus) using the gate electrode 115 as a mask. In the case of forming an N-channel TFT, phosphine diluted with hydrogen gas so as to have a concentration of 5% is used as a source gas. As a result, the source region 111 and the drain region 112 are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode. At this time, a portion of the silicon film 131 where the impurity ions are not implanted becomes the channel region 113. At this time, a region for forming a P-channel TFT is covered with a resist mask.
Conversely, when forming a P-channel TFT, diborane or the like diluted so as to have a hydrogen gas concentration of 5% is used as a source gas. In this case, a region for forming an N-channel TFT is used. Is covered with a resist mask.

（層間絶縁の形成工程）
次に、図１４（Ｅ）に示すように、ＰＥ−ＣＶＤ法により２５０℃〜４００℃の温度条件下で、層間絶縁膜１１６としての膜厚が５００ｎｍのシリコン膜を形成する。このときの原料ガスは、ＴＥＯＳと酸素である。 (Interlayer insulation formation process)
Next, as illustrated in FIG. 14E, a silicon film having a thickness of 500 nm is formed as the interlayer insulating film 116 under a temperature condition of 250 ° C. to 400 ° C. by a PE-CVD method. At this time, the source gases are TEOS and oxygen.

（活性化工程）
次に、水素を３％含んだアルゴンガス雰囲気下で４００℃、１時間の熱処理を行い、注入したリンイオンの活性化と、層間絶縁膜１１６の改質とを行う。 (Activation process)
Next, heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere containing 3% of hydrogen to activate the implanted phosphorus ions and modify the interlayer insulating film 116.

（配線工程）
次に、層間絶縁膜１１６にコンタクトホール１１７，１１８を形成する。この後に、図１３（Ａ）に示すように、コンタクトホール１１７，１１８を介して、ソース電極（データ線１０３）をソース領域１１１に電気的に接続し、ドレイン電極（画素電極１１９）をドレイン領域１１２に電気的に接続し、ＴＦＴ１１０を形成する。
本実施形態のアクティブマトリクス基板は、レーザ溶融結晶化法によるアニール工程において、上記の実施形態で示したレーザアニール装置１を用い、防着板７によってアモルファスシリコンのアブレーションによって生じたシリコン蒸気を付着させるので、ウインドウ３に堆積物が付着することが抑制される。これによって、常に安定した光エネルギーで溶融結晶化を続けることができ、安定した品質のポリシリコン膜が得られる。 (Wiring process)
Next, contact holes 117 and 118 are formed in the interlayer insulating film 116. Thereafter, as shown in FIG. 13A, the source electrode (data line 103) is electrically connected to the source region 111 via the contact holes 117 and 118, and the drain electrode (pixel electrode 119) is connected to the drain region. A TFT 110 is formed by being electrically connected to 112.
The active matrix substrate of this embodiment uses the laser annealing apparatus 1 shown in the above embodiment in the annealing process by the laser melt crystallization method, and adheres silicon vapor generated by ablation of amorphous silicon by the deposition plate 7. Therefore, deposits are prevented from adhering to the window 3. As a result, melt crystallization can always be continued with stable light energy, and a polysilicon film of stable quality can be obtained.

なお、上記の製造方法は、ＴＦＴ１１０をセルフアライン構造として製造する例であったが、ＴＦＴ１１０をＬＤＤ構造あるいはオフセットゲート構造で製造する場合でも本発明を適用できる。この場合の構造や製造方法についての説明を省略するが、レジストマスクやサイドウォールを利用して、ソースドレイン領域のうち、ゲート電極１１５の端部に対向する部分には低濃度ソースドレイン領域（ＬＤＤ領域）、あるいはオフセット領域を形成する。   Although the above manufacturing method is an example in which the TFT 110 is manufactured with a self-aligned structure, the present invention can be applied even when the TFT 110 is manufactured with an LDD structure or an offset gate structure. Although description of the structure and manufacturing method in this case is omitted, a low-concentration source / drain region (LDD) is formed in a portion of the source / drain region facing the end of the gate electrode 115 using a resist mask or a sidewall. Region) or offset region.

図１５および図１６に、本実施形態のアクティブマトリクス基板を用いて製造した液晶表示装置の一例を示す。図１５は液晶表示装置の主要部を示す表示面側から見た平面図であり、図１６は、図１５のＨ−Ｈ’線で切ったアクティブマトリクス部の主要部の断面図である。
図１５に示すようにこの液晶表示装置１は、表示面中央部の広い領域をマトリクス状に配列された多数の画素領域１０５（図１１参照）からなるアクティブマトリクス部１０９が占め、その周辺を額縁状に取り囲んでデータドライバ部１０７や走査ドライバ部１０８などが装着されている。 15 and 16 show an example of a liquid crystal display device manufactured using the active matrix substrate of this embodiment. 15 is a plan view of the main part of the liquid crystal display device as viewed from the display surface side, and FIG. 16 is a cross-sectional view of the main part of the active matrix section taken along the line HH ′ of FIG.
As shown in FIG. 15, in the liquid crystal display device 1, an active matrix portion 109 including a large number of pixel regions 105 (see FIG. 11) arranged in a matrix form occupies a wide area at the center of the display surface, and the periphery thereof is a frame. A data driver unit 107, a scan driver unit 108, and the like are mounted in a circle.

アクティブマトリクス部１０９は図１６に示すように、概略液晶層１９０を挟んで対向する２枚の基板からなり、その一方の基板は、画素電極１１９…を液晶層側に向けたアクティブマトリクス基板１０２であり、他方の基板はコモン電極２８１を液晶層側に向けた透明基板２８０である。液晶層１９０は、この液晶層を取り囲み前記２枚の基板により挟持されたシール部材１９１により封止されている。液晶層１９０内には液晶層の厚みを保持するスペーサ１９２…が散布されている。図示しないがそれぞれの電極、画素電極１１９およびコモン電極２８１と液晶層１９０との境界面には、それぞれ特定の方向に配向された配向膜が形成されている。また液晶表示装置１００がカラー画像表示装置である場合は、好ましくは透明基板２８０側に、それぞれの画素がブラックマトリクスで縁取りされたカラーフィルタが装着されている。
アクティブマトリクス基板１０２は、周囲が表示面より外側に額縁状に拡張され、この拡張部に、前記のデータドライバ７や走査ドライバ部１０８などが装着されている。 As shown in FIG. 16, the active matrix section 109 is composed of two substrates facing each other with the liquid crystal layer 190 interposed therebetween, and one of the substrates is an active matrix substrate 102 with the pixel electrodes 119 facing the liquid crystal layer side. The other substrate is a transparent substrate 280 with the common electrode 281 facing the liquid crystal layer. The liquid crystal layer 190 is sealed by a seal member 191 that surrounds the liquid crystal layer and is sandwiched between the two substrates. Spacers 192... For maintaining the thickness of the liquid crystal layer are dispersed in the liquid crystal layer 190. Although not shown, alignment films oriented in specific directions are formed on the boundary surfaces between the respective electrodes, the pixel electrode 119 and the common electrode 281 and the liquid crystal layer 190. When the liquid crystal display device 100 is a color image display device, a color filter in which each pixel is bordered with a black matrix is preferably mounted on the transparent substrate 280 side.
The periphery of the active matrix substrate 102 is expanded in a frame shape outside the display surface, and the data driver 7 and the scan driver unit 108 are mounted on the expanded portion.

本発明の第１実施形態に係るレーザアニール装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the laser annealing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. レーザアニール方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the laser annealing method. レーザアニール方法を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the laser annealing method. 本発明の第２実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係るレーザアニール装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the laser annealing apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の製造方法によって製造される電気光学装置の要部の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a main part of an electro-optical device manufactured by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法によって製造される電気光学装置の要部の拡大平面図。FIG. 3 is an enlarged plan view of a main part of an electro-optical device manufactured by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法によって製造される電気光学装置の要部の拡大側面図。FIG. 4 is an enlarged side view of a main part of an electro-optical device manufactured by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法の工程を示す工程図。Process drawing which shows the process of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法によって製造される電気光学装置の一例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an example of an electro-optical device manufactured by the manufacturing method of the present invention. 本発明の製造方法によって製造される電気光学装置の一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the electro-optical apparatus manufactured by the manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ レーザアニール装置（電気光学装置の製造装置）、 ２ 光照射室、 ３ ウインドウ（窓部）、 ５ 被処理基板、 ７，１７，２７，３７，４７，５７ 防着板、 ８ レーザ光（エネルギー光）、 ２０ 回転機構（開閉機構）、 ３０ 往復機構（開閉機構）、 １００ 液晶表示装置（電気光学装置）、 １２０ 基板（被処理基板）。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser annealing apparatus (manufacturing apparatus of an electro-optical apparatus), 2 Light irradiation chamber, 3 Window (window part), 5 Substrate to be processed, 7, 17, 27, 37, 47, 57 Deposit board, 8 Laser light (energy) Light), 20 rotation mechanism (opening / closing mechanism), 30 reciprocation mechanism (opening / closing mechanism), 100 liquid crystal display device (electro-optical device), 120 substrate (substrate to be processed).

Claims (7)

減圧状態に維持された光照射室内の被処理基板にエネルギー光を照射することにより熱処理を施す電気光学装置の製造装置であって、
前記光照射室に設けられた光導入用の窓部と、前記被処理基板との間には、当該被処理基板から放出する放出物質を付着させる防着板が配置され、
当該防着板によって前記エネルギー光の光路を開閉させる開閉機構を備えること、
を特徴とする電気光学装置の製造装置。 An apparatus for manufacturing an electro-optical device that performs heat treatment by irradiating energy light to a substrate to be processed in a light irradiation chamber maintained in a reduced pressure state,
Between the window portion for light introduction provided in the light irradiation chamber and the substrate to be processed, a deposition plate for attaching a release substance released from the substrate to be processed is disposed,
Comprising an opening and closing mechanism for opening and closing the optical path of the energy light by the adhesion prevention plate,
An electro-optical device manufacturing apparatus. 前記開閉機構は、前記防着板を回転させることによって、前記エネルギー光の光路を開閉すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造装置。 The opening / closing mechanism opens / closes the optical path of the energy light by rotating the deposition preventing plate;
The electro-optical device manufacturing apparatus according to claim 1. 前記防着板を回転させる回転軸方向は、前記窓部及び前記被処理基板の対向方向に対して平行であること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置の製造装置。 The rotational axis direction for rotating the deposition preventing plate is parallel to the facing direction of the window portion and the substrate to be processed,
The electro-optical device manufacturing apparatus according to claim 1 or 2. 前記防着板を回転させる回転軸方向は、前記窓部及び前記被処理基板の対向方向に対して交差していること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置の製造装置。 The rotation axis direction for rotating the deposition preventing plate intersects the facing direction of the window portion and the substrate to be processed,
The electro-optical device manufacturing apparatus according to claim 1 or 2. 前記開閉機構は、前記防着板を往復させることによって、前記エネルギー光の光路を開閉させること、
を特徴とする請求項１に記載の電気光学装置の製造装置。 The opening and closing mechanism opens and closes the optical path of the energy light by reciprocating the deposition preventing plate;
The electro-optical device manufacturing apparatus according to claim 1. 前記エネルギー光は、パルス発振によって前記被処理基板を照射し、
前記開閉機構は、前記パルス発振に同期させて前記防着板を開閉させること、
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造装置。 The energy light irradiates the substrate to be processed by pulse oscillation,
The opening and closing mechanism opens and closes the deposition preventing plate in synchronization with the pulse oscillation;
The electro-optical device manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の製造装置を用いることを特徴とする電気光学装置の製造方法。



7. A method for manufacturing an electro-optical device, wherein the manufacturing device according to claim 1 is used.



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