JP2007017662A - Manufacturing apparatus for electro-optic device and method for manufacturing electro-optic device - Google Patents
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Abstract
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。
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,
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
The
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
The window 3 is provided in an opening formed in a part of the
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
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
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
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
The
In the present embodiment, the
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
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
As shown in FIG. 2, when the deposition preventing plate 7 is at the position indicated by
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
In addition, the
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
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
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
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
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
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
Then, as shown in the timing chart of FIG. 5, in the periods A to B before the laser irradiation, the
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
On the other hand, in the
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
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
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
Further, in order to synchronize the opening frequency of the deposition preventive plate 7 with the pulse frequency of the
(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
(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
(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
When the optical path of the
(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
When the optical path of the
(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
Thus, the optical path of the
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
(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 (
(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
In this embodiment, the
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
(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
(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
(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
(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
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
(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
(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
The active matrix substrate of this embodiment uses the
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
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
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
The periphery of the
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
Claims (7)
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.
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.
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.
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.
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
7. A method for manufacturing an electro-optical device, wherein the manufacturing device according to claim 1 is used.
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