JP3528577B2 - Semiconductor device manufacturing method and annealing apparatus - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板表面に形成し
た半導体薄膜にエネルギー光を照射してその結晶化処
理、あるいは結晶性を高めるための処理を行う半導体膜
の製造方法、それを用いた薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴという。）の製造方法、この方法で製造したＴＦＴ
を用いた液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板、
および前記の半導体膜の製造方法に用いるアニール装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a semiconductor film, in which a semiconductor thin film formed on the surface of a substrate is irradiated with energetic light to perform crystallization treatment or treatment for enhancing crystallinity, and a method for producing the same. Thin film transistor (hereinafter, T
It is called FT. ) Manufacturing method, TFT manufactured by this method
Active matrix substrate for liquid crystal display device using
Also, the present invention relates to an annealing device used in the method for manufacturing a semiconductor film.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板では、基板に汎用の安価なガラス基板を用いることが
できるよう低温プロセスによるＴＦＴの製造が望まれて
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、アモルファスシリコン膜につ
いては低温プロセスによって成膜できるものの、アモル
ファスシリコンのままでは得られるＴＦＴの移動度が低
いという欠点がある。2. Description of the Related Art In an active matrix substrate of a liquid crystal display device, it is desired to manufacture a TFT by a low temperature process so that a general-purpose inexpensive glass substrate can be used as the substrate. Here, of the silicon films necessary for forming the channel region of the TFT, the amorphous silicon film can be formed by a low temperature process, but the mobility of the TFT obtained with the amorphous silicon is low. .

【０００３】そこで、基板上に形成したアモルファスシ
リコン膜にレーザー光（エネルギー光）を照射して溶融
結晶化する方法（レーザーアニール）が検討されてい
る。このようなレーザー光による溶融結晶化において
は、レーザー光強度の均一なビーム形状を得るために光
学素子（ホモジナイザー）５２を用いている。ホモジナ
イザー５２により均一となったラインビームは、ミラー
４０を介して基板２０に照射される。そして、図１に示
すように均一化された、Ｘ方向、つまりラインビームの
ＬＢのほぼライン方向にステージ上に載せられたガラス
基板を走査しながら、このラインビームＬＢを照射して
いけば一定のエネルギー密度によって溶融結晶化が行わ
れるように設定されている。Therefore, a method (laser annealing) of irradiating an amorphous silicon film formed on a substrate with laser light (energy light) to melt and crystallize it has been studied. In such melting and crystallization with laser light, an optical element (homogenizer) 52 is used in order to obtain a beam shape with a uniform laser light intensity. The line beam made uniform by the homogenizer 52 is applied to the substrate 20 via the mirror 40. Then, as shown in FIG. 1, while the glass substrate placed on the stage is scanned in the uniformed X direction, that is, almost the line direction of the line beam LB, the line beam LB is irradiated to be constant. It is set so that melt crystallization is performed depending on the energy density of.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体膜の製造方法では、図１に示すようにレーザー光
の照射によって溶融結晶化がなされた半導体膜のＹ方
向、すなわちラインビームＬＢのライン方向とほぼ垂直
である方向に無数の縞が生じ、この隣り合う縞の中心間
の間隔はいずれも同じでｄとなる。このように縞として
認識されるのは、この部分の結晶性がその周囲とは異な
るためであり、その原因として照射されたエネルギー密
度が異なることを示している。つまりラインビームＬＢ
のライン方向と垂直な方向にはレーザー光の強度分布が
生じていることを示している。However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor film, as shown in FIG. 1, the semiconductor film melt-crystallized by irradiation with laser light is in the Y direction, that is, the line direction of the line beam LB. An infinite number of stripes are generated in a direction substantially perpendicular to, and the intervals between the centers of the adjacent stripes are the same and are d. The fact that the stripes are recognized in this way is because the crystallinity of this portion is different from that of the surrounding area, and the cause is that the irradiated energy density is different. That is, the line beam LB
It is shown that the intensity distribution of the laser light is generated in the direction perpendicular to the line direction of.

【０００５】前出の図１に示した通り、レーザービーム
５１を均一化する素子、ホモジナイザー５２は２組以上
の分割素子からなる構成をとっており、分割素子数が多
ければ多いほど、均一性は高められるはずであるが、レ
ーザービーム５１がこれら分割素子と分割素子の間を通
過することによって、光の干渉が発生するため、レーザ
ー光の強度分布が生じる。素子数が増えればその数に比
例して干渉が起こり強度分布が生じるため、必ずしも素
子数を増やすことによってラインビームＬＢの均一性は
向上せず、やがて頭打ちとなる。As shown in FIG. 1, the element for homogenizing the laser beam 51 and the homogenizer 52 are composed of two or more sets of splitting elements. The greater the number of splitting elements, the more uniform the uniformity. However, since the laser beam 51 passes between the splitting elements to cause interference of light, a laser light intensity distribution is generated. When the number of elements increases, interference occurs in proportion to the number of elements and an intensity distribution is generated. Therefore, increasing the number of elements does not necessarily improve the uniformity of the line beam LB, and eventually reaches the ceiling.

【０００６】前記のラインビームＬＢのライン方向と垂
直な方向、つまりＹ方向に生じる縞は、この干渉による
強度分布を反映したものであり、このような構成からな
るホモジナイザー５２を使用してラインビームＬＢの均
一化を行っている以上、避けては通れない問題である。The fringes generated in the direction perpendicular to the line direction of the line beam LB, that is, in the Y direction, reflect the intensity distribution due to this interference, and the homogenizer 52 having such a structure is used. As long as the LB is made uniform, this is a problem that cannot be avoided.

【０００７】そこで、本発明の課題は、ラインビームの
ライン方向の均一化のために分割素子からなるホモジナ
イザーを用いることによって光の干渉が生じ、その結果
ラインビームに強度分布が生じても、それが縞として認
識されることがないよう、特定箇所の強度分布を低減す
ることによって、半導体膜の結晶化率にばらつきのない
半導体膜の製造方法、それを用いたＴＦＴの製造方法、
この方法で製造したＴＦＴを用いた液晶表示装置用のア
クティブマトリクス基板、および前記の半導体膜の製造
方法に用いるアニール装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to use a homogenizer composed of splitting elements to homogenize the line beam in the line direction, so that light interference occurs, resulting in an intensity distribution in the line beam. By reducing the intensity distribution at specific locations so that the stripes are not recognized as stripes, a method for manufacturing a semiconductor film having no variation in the crystallization rate of the semiconductor film, a method for manufacturing a TFT using the semiconductor film,
An object of the present invention is to provide an active matrix substrate for a liquid crystal display device using a TFT manufactured by this method, and an annealing device used in the method for manufacturing a semiconductor film.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体膜の製造方法は、基板上に半導体膜
を形成する工程と、前記基板とラインビームの少なくと
も一方を所定の移動方向に移動させながら、前記半導体
膜に前記ラインビームを照射して結晶性半導体膜を得る
工程とを有する半導体膜の製造方法において、前記移動
方向は、前記ラインビームのほぼライン方向と前記ほぼ
ライン方向に交差する方向とを有し、前記ラインビーム
のほぼライン方向の移動は、第１の移動と第２の移動を
有し、前記第１の移動は、前記ラインビームのほぼライ
ン方向の一方方向へ行なわれ、前記第２の移動は、前記
ラインビームのほぼライン方向の前記一方方向の逆方向
へ行なわれ、前記基板とラインビームの少なくとも一方
を、前記ラインビームのほぼライン方向に交差する方向
に移動させながら、前記第１の移動と前記第２の移動と
が交互に行なわれることを特徴とする。In order to solve the above problems, a method of manufacturing a semiconductor film according to the present invention comprises a step of forming a semiconductor film on a substrate, and a predetermined movement of at least one of the substrate and the line beam. Irradiating the semiconductor film with the line beam to obtain a crystalline semiconductor film while moving in a direction, the moving direction is a substantially line direction of the line beam and the substantially line direction. A direction substantially intersecting the direction of the line beam, the movement of the line beam in a substantially line direction includes a first movement and a second movement, and the first movement is in a substantially line direction of the line beam. Direction, the second movement is performed in a direction opposite to the one direction substantially in the line direction of the line beam, and at least one of the substrate and the line beam is moved to the line beam. While it is moving in a direction intersecting substantially line direction of arm, the first moving and the second moving and is characterized in that it is carried out alternately.

【０００９】本発明では、ラインビームが半導体膜に照
射される基板のライン方向の任意の一点においてみてみ
ると、ホモジナイザーによる光の干渉が原因であるエネ
ルギー光の強度分布がラインビームのライン方向に生じ
たとしても、基板とラインビームの少なくとも一方をラ
イン方向にも移動させるため、エネルギー光強度の山、
または谷が照射の最初から最後まで前出の任意の一点の
延長線上に集中することなく分散される。このため、半
導体膜は均一にアニールされ、半導体膜の結晶化率のば
らつきは生じない。それ故、このように構成した半導体
膜を用いてＴＦＴを製造すると、いずれのＴＦＴからも
ばらつきのない電気特性を得られる。In the present invention, when viewed at an arbitrary point in the line direction of the substrate where the line beam is irradiated on the semiconductor film, the intensity distribution of energy light due to light interference by the homogenizer is in the line direction of the line beam. Even if it occurs, since at least one of the substrate and the line beam is moved in the line direction, the peak of energy light intensity,
Alternatively, the valleys are dispersed from the beginning to the end of irradiation without being concentrated on the extension line of any one of the above points. Therefore, the semiconductor film is uniformly annealed, and the crystallization rate of the semiconductor film does not vary. Therefore, when a TFT is manufactured using the semiconductor film having such a structure, the electric characteristics without variation can be obtained from any TFT.

【００１０】本発明において、前記エネルギー光として
その種類に限定はなく、干渉を生じる光源全てに対して
有効である。In the present invention, the kind of the energy light is not limited, and it is effective for all light sources causing interference.

【００１１】またラインビームのライン方向とは垂直と
なるＹ方向のビーム断面形状は、頂上に平らな部分を有
していても（トップフラットビーム）、平らな部分を有
さなくても（ガウシアンビーム）、いずれのビーム形状
についても有効である。The beam cross-sectional shape in the Y direction, which is perpendicular to the line direction of the line beam, may or may not have a flat portion on the top (top flat beam) or a flat portion (Gaussian). Beam) and any beam shape is effective.

【００１２】本発明において、エネルギー光としてレー
ザー光を用いた場合は、その発振がパルスであっても連
続発振であっても有効であるが、基板をＸ方向に移動す
る上で同期方法が異なる。パルスレーザーに対してであ
れば、移動をパルス毎、または半導体膜上の一点が何発
かのパルスを受けるのであれば、その最大パルス数より
少ないパルス数毎とすればよい。In the present invention, when laser light is used as the energy light, it is effective whether the oscillation is pulsed or continuous oscillation, but the synchronization method is different when moving the substrate in the X direction. . In the case of a pulsed laser, the movement may be pulse by pulse, or if a single point on the semiconductor film receives several pulses, the movement may be by a pulse number smaller than the maximum pulse number.

【００１３】一方、連続発振であれば、照射位置の移動
も連続的に行い、その速度は半導体膜のＹ方向への移動
速度に対して、同等か遅いまたは速くても、いずれでも
構わない。On the other hand, in the case of continuous oscillation, the irradiation position is also moved continuously, and its speed may be equal to, slower or faster than the moving speed of the semiconductor film in the Y direction.

【００１４】またこれらのＸ軸方向への移動幅である
が、エネルギー光の強度分布によって生じるＹ方向の縞
の中心線間隔より広くし、かつ中心線間隔の整数倍でな
い距離とすることによって、縞の原因となるようなライ
ンビームの強度分布の隣り合う山と山、もしくは谷と
谷、さらには山と谷が重なることを防ぐことができる。
同様に、Ｙ方向の縞の中心線間隔より狭く、かつ中心線
間隔を整数で除した距離としないことによって、縞の原
因となるようなラインビームの強度分布の隣り合う山と
山、もしくは谷と谷、さらには山と谷が重なることを防
ぐことができる。The width of movement in the X-axis direction is wider than the center line interval of the stripes in the Y direction generated by the intensity distribution of energetic light, and is not an integral multiple of the center line interval. crests adjacent the intensity distribution of the line beam which may cause stripes, Moshiku the troughs, further it is possible to prevent the overlapping peaks and valleys.
Similarly, if the distance between the center lines of the stripes in the Y direction is narrower and the distance between the center lines is not divided by an integer, the adjacent peaks and peaks of the line beam intensity distribution that cause stripes, or the peaks and peaks adjacent to each other. it is possible to prevent the valley and the valley, further overlap mountains and valleys.

【００１５】さらに、この際の移動方向であるが、Ｘ方
向に対して、一方方向またはその逆方向のみとしてもよ
いし、あるいは一方方向と逆方向とを交互としても構わ
ない。Further, the moving direction at this time may be one direction or the opposite direction to the X direction, or one direction and the opposite direction may be alternated.

【００１６】このような半導体膜の製造方法に用いるア
ニール装置では、前記エネルギー光を出射する光源部、
および該光源部から出射されたエネルギー光をなライン
ビームにするための光学素子であるホモジナイザーと、
前記照射位置をパルスレーザーのパルス、またはＹ軸方
向への移動速度に応じてＸ方向に移動する装置を有する
ことを特徴とする。In the annealing apparatus used in the method for manufacturing such a semiconductor film, a light source section for emitting the energy light,
And a homogenizer which is an optical element for converting the energy light emitted from the light source unit into a line beam,
It is characterized in that it has a device for moving the irradiation position in the X direction according to the pulse of the pulse laser or the moving speed in the Y axis direction.

【００１７】またホモジナイザーとしては、特にライン
方向については、エネルギー光を分割拡大するフライア
イレンズと、前記分割拡大されたエネルギー光を線状に
集光するイメージングレンズを有することを特徴とす
る。The homogenizer is characterized by having a fly-eye lens for splitting and enlarging the energy light, and an imaging lens for linearly focusing the split and expanding energy light, particularly in the line direction.

【００１８】このような照射方法を用いるとラインビー
ムであるレーザー光のライン方向の長さは、レーザー光
の照射を行う半導体膜が形成された基板の短辺もしく
は、半導体膜上において、レーザー光の照射を行う限定
された区画の短辺よりも長いことが必要となる。When such an irradiation method is used, the length of the laser beam which is a line beam in the line direction is determined by the laser beam on the short side of the substrate on which the semiconductor film for laser beam irradiation is formed or on the semiconductor film. It is necessary to be longer than the short side of the limited section where the irradiation of

【００１９】その場合には、基板の外側、または照射を
行いたい区画の外側にまで照射されてしまうレーザー光
を遮るため、基板を載せるステージにスリットを有する
ことが必要となる。In that case, it is necessary to have a slit on the stage on which the substrate is placed in order to block the laser light that is emitted to the outside of the substrate or to the outside of the section to be irradiated.

【００２０】本発明に係る半導体膜の製造方法は、この
方法で得た半導体膜からＴＦＴを製造することが好まし
く、この方法で製造したＴＦＴは、大型基板においてば
らつきの少ない電気特性が要求される液晶表示装置用の
アクティブマトリクス基板上で駆動回路や画素スイッチ
ング素子を構成するのに適している。In the method for producing a semiconductor film according to the present invention, it is preferable to produce a TFT from the semiconductor film obtained by this method, and the TFT produced by this method is required to have electric characteristics with little variation in a large substrate. It is suitable for forming a drive circuit and a pixel switching element on an active matrix substrate for a liquid crystal display device.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の各実施の形態を説明する
前に、各形態で共通なアクティブマトリクス基板の基本
的な構成、およびＴＦＴを形成していく基本的な工程を
説明しておく。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Before describing each embodiment of the present invention, a basic structure of an active matrix substrate common to each embodiment and a basic process of forming a TFT will be described. .

【００２２】［アクティブマトリクス基板の基本構成］
図２（Ａ）は、液晶表示装置の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。[Basic Structure of Active Matrix Substrate]
FIG. 2A is an explanatory view schematically showing the structure of the active matrix substrate of the liquid crystal display device.

【００２３】この図において、液晶表示装置１は、その
アクティブマトリクス基板２上に、データ線３および走
査線４で区画形成された画素領域５を有し、そこには、
画素用のＴＦＴ１０を介して画像信号が入力される液晶
セルの液晶容量６が構成されている。データ線３に対し
ては、シフトレジスタ７１、レベルシフタ７２、ビデオ
ライン７３、アナログスイッチ７４を備えるデータドラ
イバ部７が構成され、走査線４に対しては、シフトレジ
スタ８１およびレベルシフタ８２を備える走査ドライバ
部８が構成されている。なお、画素領域５には、前段の
走査線４との間に保持容量２５が形成されることもあ
る。In this figure, the liquid crystal display device 1 has a pixel region 5 defined on the active matrix substrate 2 by a data line 3 and a scanning line 4, in which a pixel region 5 is formed.
A liquid crystal capacitor 6 of a liquid crystal cell to which an image signal is input via a pixel TFT 10 is formed. A data driver unit 7 including a shift register 71, a level shifter 72, a video line 73, and an analog switch 74 is configured for the data line 3, and a scan driver including a shift register 81 and a level shifter 82 for the scanning line 4. The part 8 is configured. In the pixel region 5, a storage capacitor 25 may be formed between the pixel line 5 and the preceding scanning line 4.

【００２４】データドライバ部７や走査ドライバ部８で
は、図２（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
れる。但し、アクティブマトリクス部９のＴＦＴ１０
と、データドライバ部７のＴＦＴｎ１、ｎ２やＰ型のＴ
ＦＴｐ１、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 driver section 7 and the scan driver section 8, as shown in FIG.
A CMOS circuit or the like configured by N-type TFTs n1 and n2 and P-type TFTs p1 and p2 is formed at high density. However, the TFT 10 of the active matrix portion 9
And the TFTs n1 and n2 of the data driver unit 7 and the P-type T
FTp1 and p2 have the same basic structure, and are basically manufactured in the same process.

【００２５】アクティブマトリクス基板２としては、ア
クティブマトリクス部９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９と同じ基板上にデータド
ライバ部７が構成されたもの、アクティブマトリクス部
９と同じ基板上に走査ドライバ部８が構成されたもの、
アクティブマトリクス部９と同じ基板上にデータドライ
バ部７および走査ドライバ部８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２であっても、データドライバ部７に含まれるシフ
トレジスタ７１、レベルシフタ７２、ビデオライン７
３、アナログスイッチ７４等の全てがアクティブマトリ
クス基板２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２上に構成さ
れた部分ドライバ内蔵タイプとがあるが、いずれに対し
ても本発明を適用できる。As the active matrix substrate 2, only the active matrix portion 9 is formed on the substrate, the data driver portion 7 is formed on the same substrate as the active matrix portion 9, and the same substrate as the active matrix portion 9. The scanning driver unit 8 is configured on the above,
In some cases, both the data driver section 7 and the scan driver section 8 are formed on the same substrate as the active matrix section 9. Even in the active matrix substrate 2 with a built-in driver, the shift register 71, the level shifter 72, the video line 7 included in the data driver unit 7 are included.
3, a complete driver built-in type in which all of the analog switch 74 and the like are formed on the active matrix substrate 2,
There is a partial driver built-in type in which some of them are formed on the active matrix substrate 2, but the present invention can be applied to any of them.

【００２６】図３は、本形態のアクティブマトリクス基
板２において画素領域５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４
（Ａ）は、図３のＩ−Ｉ’線における断面図、図４
（Ｂ）は、図３のII−II’線における断面図である。な
お、データドライバ部７などの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. 3 is an enlarged plan view showing a part of the active matrix portion in which the pixel region 5 is formed in the active matrix substrate 2 of this embodiment, and FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
FIG. 3B is a sectional view taken along line II-II ′ of FIG. Note that the TFTs such as the data driver unit 7 basically have the same structure, and therefore their illustration is omitted.

【００２７】これらの図において、いずれの画素領域５
でも、ＴＦＴ１０は、基板２０上において、データ線３
に対して層間絶縁膜１６のコンタクトホール１７を介し
て電気的接続するソース領域１１、画素電極１９に対し
て層間絶縁膜１６のコンタクトホール１８を介して電気
的接続するドレイン領域１２、ドレイン領域１２とソー
ス領域１１との間にチャネルを形成するためのチャネル
領域１３、およびチャネル領域１３に対してゲート絶縁
膜１４を介して対峙するゲート電極１５から構成されて
いる。このゲート電極１５は走査線４の一部として構成
されている。なお、基板２０の表面側には、シリコン酸
化膜からなる下地保護膜２１が形成されている。In these figures, which pixel area 5
However, the TFT 10 has the data line 3 on the substrate 20.
A source region 11 electrically connected to the pixel electrode 19 through a contact hole 17 of the interlayer insulating film 16, and a drain region 12 and a drain region 12 electrically connected to the pixel electrode 19 through a contact hole 18 of the interlayer insulating film 16. And a source region 11, a channel region 13 for forming a channel, and a gate electrode 15 facing the channel region 13 via a gate insulating film 14. The gate electrode 15 is formed as a part of the scanning line 4. A base protective film 21 made of a silicon oxide film is formed on the front surface side of the substrate 20.

【００２８】［アクティブマトリクス基板２の製造方法
の基本構成］図５を参照して、ＴＦＴの製造方法の基本
的な工程を説明する。図５は、図３のＩ−Ｉ’線におけ
る断面に対応するＴＦＴの工程断面図である。[Basic Structure of Manufacturing Method of Active Matrix Substrate 2] The basic steps of the manufacturing method of the TFT will be described with reference to FIG. 5A to 5D are process cross-sectional views of the TFT corresponding to the cross section along the line II 'of FIG.

【００２９】本例では、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行なう （下地保護膜形成工程）図５（Ａ）において、まず、Ｅ
ＣＲ−ＰＥＣＶＤ法（電子サイクロトロン共鳴プラズマ
化学気相堆積法）により２５０℃〜３００℃の温度条件
下で、ガラス基板の表面に下地保護膜２１となる膜厚が
２００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。シリコン酸化
膜は、ＡＰＣＶＤ法でも形成でき、この場合には、基板
２０の温度を２５０℃から４５０℃までの範囲に設定し
た状態で、モノシラン及び酸素を原料ガスとしてシリコ
ン酸化膜を形成する。In this example, the glass substrate is 300 mm.
The following steps are carried out using a square non-alkali glass plate (underlying protective film forming step). In FIG.
A 200-nm-thick silicon oxide film to be the base protective film 21 is formed on the surface of the glass substrate by the CR-PECVD method (electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition method) under the temperature condition of 250 ° C to 300 ° C. The silicon oxide film can also be formed by the APCVD method. In this case, the silicon oxide film is formed by using monosilane and oxygen as source gases with the temperature of the substrate 20 set in the range of 250 ° C to 450 ° C.

【００３０】（半導体膜堆積工程）次に、下地保護膜２
１の表面に真性のシリコン膜３０（半導体膜）を５０ｎ
ｍ程度堆積する。本例では、高真空型ＬＰＣＶＤ（減圧
化学気相堆積）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３０を堆積する。なお、シリコン
膜３０の形成にあたっては、ＰＥＣＶＤ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 Step) Next, the base protective film 2
50n of intrinsic silicon film 30 (semiconductor film) on the surface of 1
Deposit about m. In this example, an amorphous silicon film 30 is deposited at a deposition temperature of 425 ° C. using a high-vacuum LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) apparatus while flowing disilane, which is a source gas, at 200 SCCM. In forming the silicon film 30, a PECVD method or a sputtering method may be used, and according to these methods, the film forming temperature can be set in the range from room temperature to 350 ° C.

【００３１】（レーザー溶融結晶化法によるアニール工
程）次に、図５（Ｂ）に示すように、アモルファスシリ
コン膜３０にレーザー光を照射してアモルファスシリコ
ン膜３０を多結晶シリコンに改質する。本例では、たと
えば、クリプトン・フッ素（ＫｒＦ）のエキシマ・レー
ザー（波長が２４８ｎｍ）を照射する。出力が１００Ｗ
であるこのレーザービームを光学系を介することによっ
て、長尺方向が３１０ｍｍ、断面のビーム形状は上底が
０．２ｍｍ、下底が０．４ｍｍである台形のラインビー
ムを形成している。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多結晶シリコン膜となる。(Annealing Step by Laser Melt Crystallization Method) Next, as shown in FIG. 5B, the amorphous silicon film 30 is irradiated with laser light to modify the amorphous silicon film 30 into polycrystalline silicon. In this example, for example, a krypton-fluorine (KrF) excimer laser (having a wavelength of 248 nm) is irradiated. Output is 100W
By passing this laser beam through the optical system, a trapezoidal line beam having a longitudinal direction of 310 mm and a beam shape of a cross section having an upper bottom of 0.2 mm and a lower bottom of 0.4 mm is formed. Then, by irradiating the line beam with overlapping the substrate at a pitch equal to or smaller than the beam width of the upper bottom, the amorphous silicon film is melted and crystallized to become a polycrystalline silicon film.

【００３２】この工程において、レーザー照射は、基板
２０を室温（２５℃）とし、真空雰囲気中あるいは不活
性ガス雰囲気中または大気中で行なう。In this step, the laser irradiation is performed at room temperature (25 ° C.) in the substrate 20, in a vacuum atmosphere, an inert gas atmosphere, or an atmosphere.

【００３３】本発明では、このアニール工程を行なう際
に、基板２０のＸ方向への移動を行って結晶化の均一化
を図るが、その詳細な説明は実施の形態毎に後述する。In the present invention, when this annealing step is performed, the substrate 20 is moved in the X direction to make the crystallization uniform, but the detailed description will be given later for each embodiment.

【００３４】（シリコン膜のパターニング工程）次に、
図５（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３０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３１とする。(Patterning Step of Silicon Film) Next,
As shown in FIG. 5C, the silicon film 30 polycrystallized in the annealing process is patterned by using a photolithography technique to form an island-shaped silicon film 31.

【００３５】（ゲート絶縁膜の形成工程）次に、図５
（Ｄ）に示すように、ＥＣＲ−ＰＥＣＶＤ法により２５
０℃〜３００℃の温度条件下で、シリコン膜３１に対し
てシリコン酸化膜からなるゲート酸化膜１４を形成す
る。(Step of forming gate insulating film) Next, referring to FIG.
As shown in (D), 25 by ECR-PECVD method.
Under the temperature condition of 0 ° C. to 300 ° C., the gate oxide film 14 made of a silicon oxide film is formed on the silicon film 31.

【００３６】（ゲート電極形成工程）次に、ゲート酸化
膜１４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、それを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１５を形成す
る。本例では、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構造であり、その比抵
抗は小さい。(Gate Electrode Forming Step) Next, after forming a tantalum thin film having a film thickness of 600 nm on the surface side of the gate oxide film 14 by the sputtering method, it is patterned by the photolithography technique to form the gate electrode 15. Form. In this example, when forming the tantalum thin film, the substrate temperature is set to 180 ° C., and argon gas containing 6.7% of nitrogen gas is used as the sputtering gas. The tantalum thin film thus formed has an α structure in its crystal structure, and its specific resistance is small.

【００３７】（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１５をマスクとしてシリコン膜３１
に不純物イオンを打ち込む。Ｎチャネル型の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１５に対してセルフアライン的にソー
ス領域１１およびドレイン領域１２が形成される。この
とき、シリコン膜３１のうち、不純物イオンが打ち込ま
れなかった部分がチャネル領域１３となる。このとき、
Ｐチャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスク
で覆っておく。(Impurity Introducing Step) Next, using the bucket type mass non-separation type ion implantation apparatus (ion doping apparatus), the gate electrode 15 is used as a mask for the silicon film 31.
Implant impurity ions into. When forming an N-channel type TFT, hydrogen gas is used as the source gas and the concentration is 5%.
For example, phosphine diluted so that the concentration becomes% is used. As a result, the source region 11 and the drain region 12 are formed in self-alignment with the gate electrode 15. At this time, the portion of the silicon film 31 where the impurity ions are not implanted becomes the channel region 13. At this time,
A region for forming a P-channel type TFT is covered with a resist mask.

【００３８】逆に、Ｐチャネル型の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
ように希釈したジボランなどを用いるが、その際にはＮ
チャネル型のＴＦＴを形成する領域をレジストマスクで
覆っておく。On the contrary, in the case of forming a P-channel type TFT, diborane or the like diluted with hydrogen gas to a concentration of 5% is used as a raw material gas.
A region for forming a channel type TFT is covered with a resist mask.

【００３９】（層間絶縁膜の形成工程）次に、図５
（Ｅ）に示すように、ＰＥＣＶＤ法により２５０℃〜３
００℃の温度条件下で、層間絶縁膜１６としての膜厚が
５００ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。このときの原
料ガスは、ＴＥＯＳと酸素である。基板温度は、２５０
℃〜３００℃である。(Step of forming interlayer insulating film) Next, referring to FIG.
As shown in (E), by PECVD method, 250 ° C. to 3
Under the temperature condition of 00 ° C., a silicon oxide film having a film thickness of 500 nm is formed as the interlayer insulating film 16. The source gases at this time are TEOS and oxygen. The substrate temperature is 250
C to 300C.

【００４０】（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時間の熱処理を行な
い、注入したリンイオンの活性化と、層間絶縁膜１６の
改質とを行なう。(Activation Step) 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 16. .

【００４１】（配線工程）次に、層間絶縁膜１６にコン
タクトホール１７、１８を形成する。しかる後に、図４
（Ａ）に示すように、コンタクトホール１７、１８を介
して、ソース電極（データ線３）をソース領域１１に電
気的に接続し、ドレイン電極（画素電極１９）をドレイ
ン領域１２に電気的に接続し、ＴＦＴ１０を形成する。(Wiring Step) Next, contact holes 17 and 18 are formed in the interlayer insulating film 16. After that, Fig. 4
As shown in (A), the source electrode (data line 3) is electrically connected to the source region 11 and the drain electrode (pixel electrode 19) is electrically connected to the drain region 12 through the contact holes 17 and 18. The connection is made to form the TFT 10.

【００４２】なお、上記の製造方法は、ＴＦＴ１０をセ
ルフアライン構造として製造する例であったが、ＴＦＴ
１０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１５の端部に対峙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 of manufacturing the TFT 10 as a self-aligned structure,
The present invention can be applied even when 10 is manufactured with an LDD structure or an offset gate structure. Although the description of the structure and the manufacturing method in this case is omitted, a low concentration source / drain region is formed in a portion of the source / drain region facing the end of the gate electrode 15 by using a resist mask or a sidewall. (LDD area) or an offset area is formed.

【００４３】［レーザー照射時のエネルギー強度と膜
質］次に、図５（Ｂ）を参照して説明したアニール工程
において、アモルファスのシリコン膜３０に照射したレ
ーザー光のエネルギー密度（エネルギー強度）と、レー
ザー照射後の膜質との関係を、図６乃至図８を参照して
説明しておく。[Energy intensity and film quality during laser irradiation] Next, the energy density (energy intensity) of the laser beam applied to the amorphous silicon film 30 in the annealing process described with reference to FIG. The relationship with the film quality after laser irradiation will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

【００４４】本発明のいずれの形態でも、後述するよう
に、アモルファスのシリコン膜をレーザー溶融結晶化法
により多結晶化させるが、このレーザー溶融結晶化法で
は、図６に示すように、エネルギー密度Ｅを増加させて
いくと、「▲」および一点鎖線Ｌ１で示すＥc以上でシ
リコン膜には溶融凝固が起こって多結晶化する。ここ
で、エネルギー密度Ｅを増加させるほど、その多結晶化
が進むが、エネルギー密度Ｅが「□」および点線Ｌ２で
示すＥaを越えるとシリコン膜は微結晶化し、移動度の
低下が起きてしまう。また、シリコン膜の膜厚が薄い場
合には、エネルギー密度ＥがＥaを越えなくても、エネ
ルギー密度Ｅが「○」および二点鎖線Ｌ３で示すＥｂを
越えると、アモルファスシリコン膜に戻ってしまう。な
お、エネルギー密度Ｅが「□」および実線Ｌ４で示すＥ
dを越えると、シリコン膜は蒸発してしまう。In any of the embodiments of the present invention, as will be described later, an amorphous silicon film is polycrystallized by a laser melting crystallization method. In this laser melting crystallization method, as shown in FIG. As E is increased, melting and solidification occurs in the silicon film to polycrystallize above "C" and Ec shown by the alternate long and short dash line L1. Here, as the energy density E is increased, its polycrystallization progresses, but when the energy density E exceeds "□" and Ea shown by the dotted line L2, the silicon film is microcrystallized and the mobility is lowered. . If the silicon film is thin, the energy density E does not exceed Ea, but if the energy density E exceeds “◯” and Eb indicated by the chain double-dashed line L3, the film returns to an amorphous silicon film. . The energy density E is "□" and E shown by the solid line L4.
When it exceeds d, the silicon film evaporates.

【００４５】また、パルス発振レーザー光のエネルギー
密度Ｅを変えたときのシリコン膜の結晶性を図７に
「○」および実線Ｌ５で示す。図７の縦軸は、ラマンピ
ークの半値幅であるから、その値が小さいほど、結晶性
が高いことを表す。これらの結果を比較してわかるよう
に、レーザー溶融結晶化では、エネルギー密度Ｅの最高
値を上限値Ｅaにかなり近い値に設定すれば、その結晶
性を高めることができる。なお、ラマンピークの半値幅
が上限値Ｅaをわずかに越えた付近で跳ね上がっている
のは、シリコン膜に微結晶化が起きているためである。Further, the crystallinity of the silicon film when the energy density E of the pulsed laser light is changed is shown in FIG. 7 by "O" and a solid line L5. Since the vertical axis of FIG. 7 is the half width of the Raman peak, the smaller the value, the higher the crystallinity. As can be seen by comparing these results, in laser melting crystallization, the crystallinity can be improved by setting the maximum value of the energy density E to a value that is considerably close to the upper limit value Ea. The Raman peak half-width jumps in the vicinity of slightly exceeding the upper limit value Ea because the silicon film is microcrystallized.

【００４６】ここで、アモルファスのシリコン膜からＴ
ＦＴ１０を形成するには、シリコン膜３０の結晶性を可
能な限り高め、高い移動度を得たい。そこで理想的には
レーザー光のエネルギー密度は、微結晶化が起こるより
わずかに低いエネルギー密度に設定することが好まし
い。Here, from the amorphous silicon film to T
To form the FT 10, it is desired to increase the crystallinity of the silicon film 30 as much as possible and obtain high mobility. Therefore, ideally, it is preferable to set the energy density of the laser light to an energy density slightly lower than that at which microcrystallization occurs.

【００４７】しかしながら、例えばパルスレーザーの安
定性の問題などによって、エネルギー密度にはばらつき
が生じるため、理想的なエネルギー密度の設定を行って
しまうと、強い方にばらついたエネルギー密度が微結晶
化の起こるしきい値を越えたときに、結晶性の低下が生
じてしまう。そこで、このようなばらつきを考慮し、強
い方にばらついた時にも微結晶化の起こるしきい値を越
えないよう、理想的な設定値より低く設定することが必
要となる。However, since the energy density varies due to, for example, the problem of the stability of the pulse laser, if the ideal energy density is set, the energy density that varies strongly will cause microcrystallization. When the threshold value is exceeded, the crystallinity deteriorates. Therefore, in consideration of such variation, it is necessary to set the value lower than the ideal set value so as not to exceed the threshold value at which microcrystallization occurs even when there is strong variation.

【００４８】更に、均一なラインビームを得るために分
割素子からなるホモジナイザーを用いると、光の干渉が
生じるため、その強度分布が重畳される。そこでそのば
らつき分を更に低く設定する必要が生じる。Furthermore, if a homogenizer consisting of splitting elements is used in order to obtain a uniform line beam, light interference occurs, so that the intensity distribution is superimposed. Therefore, it is necessary to set the variation to be lower.

【００４９】パルスレーザーの安定性は発振器の改良に
よって、低減されうるものであるため、今後その影響は
段階的に小さくなるはずであるが、一方で光の干渉によ
る強度分布はホモジナイザーとして分割素子からなる構
成を採る以上、避けられない問題である。Since the stability of the pulse laser can be reduced by the improvement of the oscillator, its influence should be gradually reduced in the future, while the intensity distribution due to the interference of light is obtained from the splitting element as a homogenizer. This is an unavoidable problem as long as the following structure is adopted.

【００５０】そこで、本発明では、均一なラインビーム
を得るために分割素子からなるホモジナイザーを用いる
ことで、強度分布が生じても、重なりとなって縞として
認識されることがないよう、基板２０をビーム長尺方向
とは垂直な方向に移動させることによって、半導体膜の
結晶性にばらつきが生じないようレーザー光を照射でき
るようにしてある。Therefore, in the present invention, by using the homogenizer composed of the dividing elements in order to obtain a uniform line beam, even if the intensity distribution occurs, the substrate 20 is not overlapped and recognized as stripes. Is moved in a direction perpendicular to the beam length direction so that laser light can be irradiated so that the crystallinity of the semiconductor film does not vary.

【００５１】［実施の形態１］図８は、本発明を適用し
たエネルギー光としてパルスレーザーを用いた半導体膜
のアニール装置の概要図と基板２０の動き方を示したも
のである。[Embodiment 1] FIG. 8 shows a schematic diagram of a semiconductor film annealing apparatus using a pulsed laser as energy light to which the present invention is applied, and how the substrate 20 moves.

【００５２】照射されるラインビームのライン方向（Ｘ
方向）には光の干渉を原因とするエネルギー密度の強度
分布が生じており、このままライン方向に交差する方向
（Ｙ方向）にのみ走査しながら照射を行ったのであれ
ば、基板２０の表面には縞がその隣り合う縞同士の中心
間隔ｄで発生してしまう。The line direction (X
Direction) has an intensity distribution of energy density due to light interference. If irradiation is performed while scanning only in the direction (Y direction) intersecting the line direction as it is, the surface of the substrate 20 will be exposed. Stripes occur at the center distance d between the adjacent stripes.

【００５３】しかしながら、ここでは＋Ｘ方向（一方方
向）と−Ｘ方向（逆方向）に１０度づつ交互にｄよりは
幅広く、かつ２ｄよりは狭い移動距離によって、レーザ
ーの６パルス毎に移動を行っているために、強度分布
の、山と山または谷と谷、さらには山と谷が連続するパ
ルスで重なり合うことがない。ここで６パルスというの
はラインビームのＹ方向への送りを決める重ね率を９５
％としているため、基板２０上の一点では連続して２０
パルスの照射を受けるため、完全に縞が形成されてしま
うより前に移動を行うためである。However, here, the laser beam is moved every 6 pulses of the laser by a moving distance wider than d and narrower than 2d alternately in the + X direction (one direction) and the −X direction (reverse direction) by 10 degrees. Therefore, in the intensity distribution, peaks and peaks or valleys and valleys, or peaks and valleys do not overlap with each other in continuous pulses. Here, 6 pulses means a superimposition ratio that determines the sending of the line beam in the Y direction.
%, So one point on the substrate 20 is
This is because the irradiation of the pulse causes the movement before the stripes are completely formed.

【００５４】更に移動距離を１．５ｄととれば２パルス
おきに、１．２ｄととれば５パルスおきに重なりが生じ
てしまい、本例のように１０度に渡って＋Ｘまたは−Ｘ
方向に移動をする前に重なってしまうことになるので、
整数倍ではなくとも、できるだけ少数が続くような設定
が好ましい。本例では縞同士の中心間隔ｄが０．７３ｍ
ｍであるため、移動距離を１ｍｍとすることによって、
移動距離のｄに対する倍率は１．３７となっている。Further, if the moving distance is 1.5d, overlapping occurs every 2 pulses, and if it is 1.2d, overlapping occurs every 5 pulses, and + X or -X occurs over 10 degrees as in this example.
Because it will overlap before moving in the direction,
Even if it is not an integral multiple, it is preferable to set the number as small as possible. In this example, the center distance d between the stripes is 0.73 m.
Therefore, by setting the moving distance to 1 mm,
The magnification of the moving distance with respect to d is 1.37.

【００５５】ここで基板２０を＋Ｘまたは−Ｘ方向に移
動しながらレーザー光を照射する場合には、ラインビー
ムのほぼライン方向の長さは、Ｘ方向にステージが移動
する分を考慮して、基板２０の短辺よりも長くなけれ
ば、基板全面に渡って照射を行うことができない。基板
２０は縦、横それぞれの長さが３００ｍｍであるため、
本例ではラインビームのほぼライン方向の長さを、１ｍ
ｍ送りが１０回分ということで、基板２０の一辺の長さ
＋１０ｍｍである、３１０ｍｍとしている。When irradiating the laser beam while moving the substrate 20 in the + X or -X direction, the length of the line beam in the substantially line direction is taken into consideration in consideration of the amount of movement of the stage in the X direction. If it is not longer than the short side of the substrate 20, irradiation cannot be performed over the entire surface of the substrate. Since the substrate 20 is 300 mm in length and width,
In this example, the length of the line beam in the almost line direction is set to 1 m.
Since the m feed is 10 times, the length of one side of the substrate 20 is +10 mm, which is 310 mm.

【００５６】ラインビームの照射開始位置である基板２
０のＹ方向の端では、一方のビーム端を基板２０のＸ方
向の一方の端に合わせて照射を開始する。Ｘ方向の進行
方向は６０パルス毎に正負が反転し、連続してみるとジ
グザグな動きをすることになる。The substrate 2 at the irradiation start position of the line beam
At the end in the Y direction of 0, irradiation is started by aligning one beam end with one end in the X direction of the substrate 20. The positive and negative signs of the traveling direction in the X direction are inverted every 60 pulses, and when continuously viewed, the movement becomes zigzag.

【００５７】このように、本形態では基板２０をＸ方向
に移動しながら、Ｙ方向への走査にあわせてラインビー
ムの照射を行っているため、光学系の干渉に起因する強
度分布の山と山または谷と谷、さらには山と谷が連続す
るパルスで重なり合うことがないので、得られる多結晶
シリコン膜のばらつきは小さい。それ故、本形態による
アクティブマトリクス基板２は移動度が高いＴＦＴを均
一性よく得ることができるので、それを用いて液晶表示
装置１を製造した場合には高い表示品位が得られる。As described above, in the present embodiment, since the line beam irradiation is performed in accordance with the scanning in the Y direction while moving the substrate 20 in the X direction, there are peaks in the intensity distribution due to the interference of the optical system. Since the peaks or valleys do not overlap with each other, and the peaks and valleys do not overlap with each other in a continuous pulse, variations in the obtained polycrystalline silicon film are small. Therefore, the active matrix substrate 2 according to the present embodiment can obtain TFTs having high mobility with good uniformity, and when the liquid crystal display device 1 is manufactured by using the TFTs, high display quality can be obtained.

【００５８】［実施の形態２］同様に図９は、本発明を
適用したエネルギー光としてパルスレーザーを用いた半
導体膜のアニール装置の概要図と基板２０の動き方を示
したものである。[Embodiment 2] Similarly, FIG. 9 shows a schematic diagram of an annealing apparatus for a semiconductor film using a pulse laser as energy light to which the present invention is applied and a movement of the substrate 20.

【００５９】照射されるラインビームのほぼライン方向
には光の干渉を原因とするエネルギー密度の強度分布が
生じており、このままＹ方向にのみ走査しながら照射を
行ったのであれば、基板２０の表面には縞がその隣り合
う縞同士の中心間隔ｄで発生してしまう。An intensity distribution of energy density due to light interference is generated almost in the line direction of the line beam to be irradiated, and if irradiation is performed while scanning only in the Y direction as it is, the substrate 20 of the substrate 20 is irradiated. Stripes are generated on the surface at the center distance d between the adjacent stripes.

【００６０】そこで、ここでも＋Ｘまたは−Ｘ方向にｄ
より狭い間隔である移動距離によって、レーザーのパル
ス毎に移動を行っているため、強度分布の、山と山また
は谷と谷、さらには山と谷が連続するパルスで重なり合
うことがない。Therefore, here again, d in the + X or -X direction
Since the movement is performed for each pulse of the laser by the moving distance which is a narrower interval, the peaks of the intensity distribution do not overlap with each other, or the peaks and the valleys do not overlap with each other in a continuous pulse.

【００６１】その移動距離であるが、ここではＹ方向へ
の移動距離と同間隔である０．０１５ｍｍとしている。
よって縞同士の中心間隔ｄに対する倍率は０．０２０５
となり、強度分布が重なりにくいという条件を満たして
いる。The moving distance is 0.015 mm, which is the same interval as the moving distance in the Y direction.
Therefore, the magnification for the center distance d between the stripes is 0.0205.
Which satisfies the condition that the intensity distributions do not easily overlap.

【００６２】基板２０はその縦と横の長さがそれぞれ３
００ｍｍであるが、ここではその中で実際に液晶パネル
のパターンが存在する、両端から５０ｍｍ基板内側にあ
る２００ｍｍ幅の部分を結晶化する方法について説明す
る。The substrate 20 has a vertical and horizontal length of 3 each.
The length is 00 mm, but here, a method of crystallizing a 200 mm wide portion 50 mm inside the substrate from both ends where the pattern of the liquid crystal panel actually exists will be described.

【００６３】まずラインビームのビーム幅を２７５ｍｍ
とし、結晶化の開始場所では、−Ｘ方向のラインビーム
端と結晶化を行う部分の−Ｘ方向の端を合わせる。ここ
から＋ＸとＹのそれぞれの方向にステージを移動させな
がら、ラインビームの照射を行っていく。すると、＋Ｘ
とＹのそれぞれの方向に７５ｍｍ進むと、ラインビーム
の＋Ｘ方向の端が、結晶化を行う部分の＋Ｘ方向の端に
到達する。そこで今度はあらためてＸ方向の進行方向を
変えて、−Ｘ方向に同様に進みながら照射を行ってい
く。このようにパルス毎にステージを移動するのであれ
ば、ステージの駆動をステッピングモータで行っている
ため、連続して回転方向を変えられないので一端処理ル
ーチンを停止する必要がある。−Ｘ方向への移動が済む
と基板半分までの決晶化が終了し、スタート時と同じく
−Ｘ方向のラインビームの端に到達する。このルーチン
をもう一往復こなすことによって所望の全領域の結晶化
が完了する。First, the beam width of the line beam is 275 mm.
At the start point of crystallization, the line beam end in the −X direction and the end in the −X direction of the portion to be crystallized are aligned. From here, the line beam irradiation is performed while moving the stage in each of the + X and Y directions. Then, + X
After advancing 75 mm in each of the directions Y and Y, the end of the line beam in the + X direction reaches the end of the crystallization portion in the + X direction. Therefore, this time, the traveling direction in the X direction is changed again, and irradiation is performed while proceeding in the same manner in the -X direction. If the stage is moved pulse by pulse in this way, the stage is driven by the stepping motor, and therefore the rotation direction cannot be continuously changed, so the processing routine must be stopped. When the movement in the −X direction is completed, the eutectic formation up to the half of the substrate is completed, and the end of the line beam in the −X direction is reached as in the start. Another round trip of this routine completes the crystallization of all desired regions.

【００６４】しかしながら、ここで問題になるのはライ
ンビームの照射領域が上記のように移動している以上、
当然結晶化なされた領域も基板の動きに合わせて、幅２
７５ｍｍに渡ってジグザグに照射されてしまうことであ
る。However, the problem here is that the irradiation area of the line beam moves as described above,
Naturally, the crystallized area also has a width of 2 according to the movement of the substrate.
It is to be irradiated in zigzag over 75 mm.

【００６５】そこで本例ではステージ上の基板２０を照
射を行いたい幅２００ｍｍを残して、それ以外の領域
（周辺領域）を覆い隠すスリット６３を設けている。こ
れによって、結晶化領域はＸ方向２００ｍｍ、Ｙ方向３
００ｍｍの範囲のみに限定される。Therefore, in this example, a slit 63 is provided to cover the other area (peripheral area) while leaving a width of 200 mm for irradiating the substrate 20 on the stage. As a result, the crystallization area is 200 mm in the X direction and 3 in the Y direction.
It is limited only to the range of 00 mm.

【００６６】このように、本形態でも基板２０をＸ方向
に移動しながら、Ｙ方向への走査にあわせてラインビー
ムの照射を行っているため、光学系の干渉に起因する強
度分布の山と山または谷と谷、さらには山と谷が連続す
るパルスで重なり合うことがないので、得られる多結晶
シリコン膜のばらつきは小さい。それ故、本形態による
アクティブマトリクス基板２は移動度が高いＴＦＴを均
一性よく得ることができるので、それを用いて液晶表示
装置１を製造した場合には高い表示品位が得られる。As described above, in this embodiment as well, the substrate 20 is moved in the X direction and the line beam irradiation is performed in accordance with the scanning in the Y direction, so that the intensity distribution peaks are caused by the interference of the optical system. Since the peaks or valleys do not overlap with each other, and the peaks and valleys do not overlap with each other in a continuous pulse, variations in the obtained polycrystalline silicon film are small. Therefore, the active matrix substrate 2 according to the present embodiment can obtain TFTs having high mobility with good uniformity, and when the liquid crystal display device 1 is manufactured by using the TFTs, high display quality can be obtained.

【００６７】尚、上記の実施例では、半導体膜にライン
ビームが照射される方向を変更するために、基板を移動
させたが、基板だけでなく、ラインビームを移動させて
も良い。In the above embodiment, the substrate is moved in order to change the direction in which the semiconductor film is irradiated with the line beam. However, not only the substrate but also the line beam may be moved.

【００６８】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアク
ティブマトリクス基板では、多結晶シリコン膜を得るた
めのエネルギー光照射時に、その照射用ビームを形成す
る上で光学系によって生じる干渉による強度分布を、ス
テージ又はレーザービームの移動によって縞状の結晶性
のばらつきとならないようにすることによって、高い移
動度のＴＦＴを均一性よく製造することができる。As described above, in the active matrix substrate according to the present invention, the intensity distribution due to the interference caused by the optical system in forming the irradiation beam at the time of irradiation of energy light for obtaining the polycrystalline silicon film. By preventing the stripe-shaped crystallinity from being varied by the movement of the stage or the laser beam, it is possible to manufacture the TFT having high mobility with good uniformity.

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

【図１】 レーザー溶融結晶化におけるホモジナイザー
と均一化されたラインビーム、そして従来の半導体膜の
アニール装置と基板の動きを模式的に示す説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the movement of a homogenizer, a uniformized beam beam, a conventional semiconductor film annealing apparatus and a substrate in laser melting and crystallization.

【図２】（Ａ）は、液晶表示装置のアクティブマトリク
ス基板を模式的に示す説明図、（Ｂ）は、その駆動回路
に用いたＣＭＯＳ回路の説明図である。FIG. 2A is an explanatory diagram schematically showing an active matrix substrate of a liquid crystal display device, and FIG. 2B is an explanatory diagram of a CMOS circuit used for its driving circuit.

【図３】 液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上
の画素領域を拡大して示す平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view showing a pixel region on an active matrix substrate of a liquid crystal display device.

【図４】（Ａ）は、図３のＩ−Ｉ’線における断面図、
（Ｂ）は、図３のII−II’線における断面図である。4A is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG.
FIG. 3B is a sectional view taken along line II-II ′ of FIG.

【図５】本発明の実施例において、図３のに示すＩ−
Ｉ’線における断面に対するＴＦＴの工程断面図であ
る。FIG. 5 is a schematic view of I- shown in FIG. 3 in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a process cross-sectional view of the TFT with respect to a cross section taken along line I ′.

【図６】レーザー溶融結晶化におけるエネルギー密度と
シリコン膜に起きる変化との関係を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between an energy density in laser melting crystallization and a change occurring in a silicon film.

【図７】レーザー溶融結晶化におけるエネルギー密度と
結晶性の関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the relationship between energy density and crystallinity in laser melting crystallization.

【図８】本発明の実施例に係る半導体膜のアニール装置
と基板の動きを模式的に示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing the movement of a substrate and an annealing device for a semiconductor film according to an example of the present invention.

【図９】本発明の実施例に係る半導体膜のアニール装置
と基板の動きを模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the movement of the semiconductor film annealing apparatus and the substrate according to the example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 液晶表示装置 ２ アクティブマトリクス基板 ３ データ線 ４ 走査線 ５ 画素領域 ６ 液晶容量 ９ アクティブマトリクス部 １０ ＴＦＴ １１ ソース領域 １２ ドレイン領域 １３ チャネル領域 １４ ゲート絶縁膜 １５ ゲート電極 １６ 層間絶縁膜 １７、１８ コンタクトホール １９ 画素電極 ２０ ガラス基板 ２１ 下地保護膜 ２５ 保持容量 ３０ シリコン膜（シリコン膜３０） ３１ 島状のシリコン膜（シリコン膜３０） ６２ イメージングレンズ ＬＢ ラインビーム（レーザー光） 1 Liquid crystal display 2 Active matrix substrate 3 data lines 4 scanning lines 5 pixel area 6 Liquid crystal capacity 9 Active matrix section 10 TFT 11 Source area 12 drain region 13 channel area 14 Gate insulating film 15 Gate electrode 16 Interlayer insulation film 17,18 Contact hole 19 pixel electrodes 20 glass substrates 21 Underlayer protection film 25 holding capacity 30 Silicon film (silicon film 30) 31 Island-shaped silicon film (silicon film 30) 62 Imaging lens LB line beam (laser light)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 基板上に半導体膜を形成する工程と、前
記基板とラインビームの少なくとも一方を所定の移動方
向に移動させながら、前記半導体膜に前記ラインビーム
を照射して結晶性半導体膜を得る工程とを有する半導体
膜の製造方法において、 前記移動方向は、前記ラインビームのほぼライン方向と
前記ほぼライン方向に交差する方向とを有し、 前記ラインビームのほぼライン方向の移動は、第１の移
動と第２の移動を有し、 前記第１の移動は、前記ラインビームのほぼライン方向
の一方方向へ行なわれ、 前記第２の移動は、前記ラインビームのほぼライン方向
の前記一方方向の逆方向へ行なわれ、 前記基板とラインビームの少なくとも一方を、前記ライ
ンビームのほぼライン方向に交差する方向に移動させな
がら、前記第１の移動と前記第２の移動とが交互に行な
われることを特徴とする半導体膜の製造方法。1. A step of forming a semiconductor film on a substrate, irradiating the semiconductor film with the line beam while moving at least one of the substrate and the line beam in a predetermined moving direction to form a crystalline semiconductor film. In the method for manufacturing a semiconductor film having a step of obtaining, the movement direction has a substantially line direction of the line beam and a direction intersecting the substantially line direction, and the movement of the line beam in the substantially line direction is 1 movement and a second movement, the first movement is performed in one direction of the line beam substantially in the line direction, and the second movement is performed in the one direction of the line beam substantially in the line direction. And the first movement is performed while moving at least one of the substrate and the line beam in a direction intersecting substantially the line direction of the line beam. The method of manufacturing a semiconductor film, which serial second movement and are alternately performed. 【請求項２】 請求項１記載の半導体膜の製造方法にお
いて、前記ラインビームの前記ほぼライン方向と垂直で
あるビームの断面形状の頂上が平らな部分を有している
ことを特徴とする半導体膜の製造方法。2. The semiconductor film manufacturing method according to claim 1, wherein the top of the cross-sectional shape of the line beam which is perpendicular to the substantially line direction has a flat portion. Membrane manufacturing method. 【請求項３】 請求項１記載の半導体膜の製造方法にお
いて、前記ラインビームの前記ほぼライン方向と垂直で
あるビームの断面形状の頂上に平らな部分がないことを
特徴とする半導体膜の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein there is no flat portion on the top of the cross-sectional shape of the beam which is perpendicular to the substantially line direction of the line beam. Method. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライン方
向の移動距離は、エネルギー光の強度分布によって生じ
る前記ほぼライン方向に交差する方向の縞の中心線間隔
より大きく、かつ中心線間隔の整数倍でない距離である
ことを特徴とする半導体膜の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein the movement distance in the substantially line direction intersects with the substantially line direction generated by the intensity distribution of energy light. A method of manufacturing a semiconductor film, wherein the distance is larger than the center line interval of the stripes in the direction and is not an integral multiple of the center line interval. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライン方
向の移動距離は、エネルギー光の強度分布によって生じ
る前記ほぼライン方向に交差する方向の縞の中心線間隔
より小さく、かつ中心線間隔を整数で除した距離でない
ことを特徴とする半導体膜の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein the moving distance in the substantially line direction intersects with the substantially line direction caused by the intensity distribution of energy light. A method of manufacturing a semiconductor film, characterized in that the distance is smaller than the center line interval of the stripes in the direction and is not a distance obtained by dividing the center line interval by an integer. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライン方
向の移動は、レーザー照射を受ける半導体膜上の一点が
受ける最大パルス数より少ないパルス数毎とすることを
特徴とする半導体膜の製造方法。6. The method of manufacturing a semiconductor film according to any one of claims 1 to 5, wherein the substantially line movement, than the maximum number of pulses one point on the semiconductor film subjected to laser irradiation is subjected A method for manufacturing a semiconductor film, characterized in that the number of pulses is reduced. 【請求項７】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライン方
向の移動はパルス毎であることを特徴とする半導体膜の
製造方法。7. A method of manufacturing a semiconductor film according to any one of claims 1 to 5, a method of manufacturing a semiconductor film, wherein the almost line-direction movement is every pulse. 【請求項８】 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に
記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライン方
向の移動は、前記ライン方向に交差する方向への移動速
度と同じか、またはそれより遅い移動速度であることを
特徴とする半導体膜の製造方法。8. A method of manufacturing a semiconductor film according to any one of claims 1 to 5, wherein the substantially line movement, the same as the moving speed in the direction crossing the line direction, A method of manufacturing a semiconductor film, which has a moving speed slower than that. 【請求項９】 請求項１乃至請求項４記載のいずれか一
項に記載の半導体膜の製造方法において、前記ほぼライ
ン方向の移動は、前記ライン方向に交差する方向への移
動速度より速いことを特徴とする半導体膜の製造方法。9. The method of manufacturing a semiconductor film according to claim 1, wherein the movement in the substantially line direction is faster than a movement speed in a direction intersecting with the line direction. A method for manufacturing a semiconductor film, comprising: 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９のいずれか一項
記載の半導体膜の製造方法において、前記ラインビーム
の長尺方向の長さは、前記半導体膜が形成された前記基
板の短辺よりも長いことことを特徴とする半導体膜の製
造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor film according to one of claims 1 to 9, the length in the longitudinal direction of the line beam, the short side of the substrate on which the semiconductor film is formed A method for manufacturing a semiconductor film, which is characterized by being longer than. 【請求項１１】 エネルギー光を出射する光源部、およ
び該光源部から出射されるエネルギー光をラインビーム
にするための光学素子とを有し、基板と前記ラインビー
ムの少なくとも一方を所定の移動方向に移動させなが
ら、前記基板上に形成された半導体膜に前記ラインビー
ムを照射する半導体膜のアニール装置であって、 前記移動方向は、前記ラインビームのほぼライン方向と
前記ほぼライン方向に交差する方向とを有し、 ラインビームのほぼライン方向の移動は、第１の移動と
第２の移動を有し、 前記第１の移動を、前記ラインビームのほぼライン方向
の一方方向へ行ない、 前記第２の移動を、前記ラインビームのほぼライン方向
の前記一方方向の逆方向へ行ない、 前記基板とラインビームの少なくとも一方を、前記ライ
ンビームのほぼライン方向に交差する方向に移動させな
がら、前記第１の移動と前記第２の移動とを交互に行な
うことにより、前記半導体膜に前記ラインビームを照射
することを特徴とする半導体膜のアニール装置。11. A light source section for emitting energy light, and an optical element for converting the energy light emitted from the light source section into a line beam, wherein at least one of the substrate and the line beam is moved in a predetermined moving direction. An annealing apparatus for a semiconductor film, wherein the semiconductor film formed on the substrate is irradiated with the line beam while being moved to, wherein the moving direction intersects the substantially line direction of the line beam and the substantially line direction. Direction, and the movement of the line beam in the substantially line direction has a first movement and a second movement, and the first movement is performed in one direction of the substantially line direction of the line beam, The second movement is performed in the direction opposite to the one direction substantially in the line direction of the line beam, and at least one of the substrate and the line beam is moved to the line beam direction. The semiconductor film is irradiated with the line beam by alternately performing the first movement and the second movement while moving the semiconductor film in a direction intersecting the line direction, and annealing the semiconductor film. apparatus. 【請求項１２】 請求項１１において、前記光学素子
は、前記ほぼライン方向にエネルギー光を分割拡大する
フライアイレンズと、前記分割拡大されたエネルギー光
を線状に集光するイメージングレンズを有することを特
徴とする半導体膜のアニール装置。12. The optical element according to claim 11 , further comprising a fly-eye lens that splits and expands energy light in the substantially line direction, and an imaging lens that linearly collects the split and expanded energy light. An apparatus for annealing a semiconductor film. 【請求項１３】 請求項１１において、基板を載せるス
テージの周辺部にスリットを有することを特徴とする半
導体膜のアニール装置。13. The annealing apparatus for a semiconductor film according to claim 11, wherein a slit is provided in a peripheral portion of a stage on which the substrate is placed.