(57)【要約】【課題】連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦な結晶質半導体膜を形成する。【解決手段】絶縁基板に成膜された非晶質半導体膜１２ａに連続発振又は擬似連続発振のレーザー光のスポット形状が細長のビームＢを、絶縁基板の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び絶縁基板の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップするようにビームＢを照射することにより、結晶質半導体膜１２ｂを形成する半導体膜の製造方法であって、往路動作及び復路動作では、ビームＢの長さ方向におけるビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップする側がビームＢの走査方向Ｓ側に傾斜するようにビームＢを照射する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質半導体膜が成膜された絶縁基板を載置するためのステージと、
上記非晶質半導体膜に連続発振又は擬似連続発振のレーザー光のスポット形状が細長のビームを、上記絶縁基板の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び上記絶縁基板の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射された上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップするように上記ビームを照射することにより、結晶質半導体膜を形成するためのビーム照射部とを備えた半導体膜の製造装置であって、
上記ビーム照射部は、上記往路動作及び復路動作において、上記ビームの長さ方向における上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側が上記ビームの走査方向側に傾斜するように構成されていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記ステージは、上記往路動作及び復路動作を行うために上記ビームの走査方向に沿って移動すると共に、上記往路動作及び復路動作の切り換えを行うために上記ビームの走査方向に交差する方向に沿って移動するように構成され、
上記ビーム照射部は、上記ビームのスポット形状が上記ステージの動きに合わせて回転するように構成されていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載された半導体膜の製造装置において、
上記ステージ及び絶縁基板は、平面視で矩形状に形成され、
上記ステージは、該ステージの各端縁に沿って上記絶縁基板を載置するように構成されていることを特徴とする半導体膜の製造装置。
【請求項４】
絶縁基板に非晶質半導体膜を成膜する非晶質半導体膜成膜工程と、
上記非晶質半導体膜に連続発振又は擬似連続発振のレーザー光のスポット形状が細長のビームを、上記絶縁基板の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び上記絶縁基板の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射された上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップするように上記ビームを照射することにより、結晶質半導体膜を形成するビーム照射工程とを備える半導体膜の製造方法であって、
上記往路動作及び復路動作では、上記ビームの長さ方向における上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側が上記ビームの走査方向側に傾斜するように、上記ビームを照射することを特徴とする半導体膜の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された製造方法で製造された半導体膜をパターニングして形成された複数の半導体層を備えた表示パネルであって、
上記複数の半導体層は、粒界の形成方向がパネル全体にわたって周期的に反転していることを特徴とする表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体膜の製造装置及び製造方法並びに表示パネルに関し、特に、連続発振されたレーザー光によるラテラル結晶成長技術を用いた半導体膜の製造装置及び製造方法並びに表示パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板では、画像の最小単位である各画素毎に、例えば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、「ＴＦＴ」と称する）が設けられている。
【０００３】
ＴＦＴを構成する半導体膜としては、従来から用いられてきたアモルファスシリコン膜よりも電子移動速度が高いポリシリコン膜が近年よく用いられている。このポリシリコン膜は、例えば、ガラス基板上に成膜したアモルファスシリコン膜にレーザー光を照射して、そのアモルファスシリコン膜を結晶化することにより形成される。そして、このポリシリコン膜は、上述した各画素のスイッチング素子だけでなく、駆動回路などの周辺回路にも用いられる。
【０００４】
ところで、アモルファスシリコン膜を結晶化する方法としては、パルス発振のエキシマレーザーを用いた方法が一般的で既に実用化されているが、さらに結晶性を向上させるために、連続発振の固体レーザーを用いた方法が近年、提案されている。
【０００５】
具体的に、連続発振の固定レーザーを用いてアモルファスシリコン膜を結晶化するには、基板上のアモルファスシリコン膜にレーザー光のビームを線状に走査しながら照射した後に、そのビームが照射された領域の側端部にオーバーラップするように、ビームを線状に走査しながら照射するという一連の動作を順次繰り返すことになる。
【０００６】
ここで、上記のようなラテラル結晶成長技術を用いたポリシリコン膜では、ビームの走査方向に沿って結晶が成長するので、その粒界がビームの走査方向に沿って延びるように形成される。そのため、このポリシリコン膜をパターニングして半導体層として用いたＴＦＴでは、ビームの走査方向と半導体層におけるチャネル電流が流れる方向とが平行な場合、電子移動速度が相対的に高くなり、ビームの走査方向と半導体層におけるチャネル電流が流れる方向とが垂直な場合、電子移動速度が相対的に低くなるので、基板上における半導体層の配置方向によってトランジスタ特性が異なってしまう。そうなると、トランジスタ特性を揃えるために、ＴＦＴを一方向に揃えて配置する必要があるので、ＴＦＴを含む周辺回路のレイアウトが制限されたり、その周辺回路の面積が増大したりするおそれがある。
【０００７】
そこで、基板上のアモルファスシリコン膜に対してレーザー光のビームを走査しながら照射する際に、ビームの走査方向を基板端縁に対して４５°程度傾斜させるなどという上述したトランジスタ特性の異方性を解消する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３２４１０９号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８８３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１２３４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９は、トランジスタ特性の異方性を解消するために検討した、スポット形状が細長の矩形状であるレーザー光のビームを走査しながら照射する際に、ビームの走査方向に対してビームの長さ方向を４５°程度傾斜させる方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）写真（ｂ）である。
【００１０】
図９（ａ）の方法によれば、ポリシリコン膜における結晶の成長方向ＧがビームＢの走査方向Ｓに対して４５°方向（図中右斜め下方向）になるので、トランジスタ特性の異方性を解消することができると共に、図９（ｂ）に示すように、ビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦に形成された良好なポリシリコン膜を得ることができる。
【００１１】
ところで、基板上のアモルファスシリコン膜に対してレーザー光を走査しながら照射する際には、基板の一方側から他方側に向かって走査する往路動作（図９参照）と、基板の他方側から一方側に向かって走査する復路動作（図１０参照）とを交互に行うことにより、処理時間を短縮することができる。ここで、図１０は、復路動作において、図９（ａ）に示した往路動作で用いたビームＢをそのまま走査しながら照射する方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【００１２】
図１０（ａ）の方法によれば、ポリシリコン膜における結晶の成長方向ＧがビームＢの走査方向Ｓに対して４５°方向（図中左斜め上方向）になるので、トランジスタ特性の異方性を解消することができるものの、図１０（ｂ）に示すように、ビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が盛り上がって形成されてしまう。
【００１３】
この往路動作及び復路動作におけるポリシリコン膜の出来映えの差異について説明すると、まず、ラテラル結晶成長では、結晶の成長方向に向かって、溶融したシリコンが引きずられるように移動するので、結晶成長の始点における膜厚が相対的に薄くなり、その終点における膜厚が相対的に厚くなる傾向にある。そのため、往路動作では、図９（ａ）に示すように、ビームＢが走査されている領域Ｒｂにおいて、直前に結晶化した領域Ｒａを種として、未結晶の領域に向かって、溶融したシリコンが移動することにより、結晶が連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦に形成される。これに対して、復路動作では、図１０（ａ）に示すように、ビームＢが走査されている領域Ｒｂにおいて、直前に結晶化した領域Ｒａに向かって、溶融したシリコンが移動するので、結晶の成長が不連続であると共に、結晶成長の終点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が盛り上がって形成されてしまう。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦な結晶質半導体膜を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、往路動作及び復路動作において、非晶質半導体膜に対してビームを照射する際に、細長のビームの長さ方向における直前に照射されたビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側がビームの走査方向側に傾斜するようにしたものである。
【００１６】
具体的に本発明に係る半導体膜の製造装置は、非晶質半導体膜が成膜された絶縁基板を載置するためのステージと、上記非晶質半導体膜に連続発振又は擬似連続発振のレーザー光のスポット形状が細長のビームを、上記絶縁基板の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び上記絶縁基板の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射された上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップするように上記ビームを照射することにより、結晶質半導体膜を形成するためのビーム照射部とを備えた半導体膜の製造装置であって、上記ビーム照射部は、上記往路動作及び復路動作において、上記ビームの長さ方向における上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側が上記ビームの走査方向側に傾斜するように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、レーザー光の照射によるラテラル結晶成長では、結晶の成長方向に向かって、溶融した半導体材料が引きずられるように移動するので、結晶成長の始点における膜厚が相対的に薄くなり、その終点における膜厚が相対的に厚くなる傾向にある。そして、上記の構成によれば、ビーム照射部が、往路動作及び復路動作において、非晶質半導体膜に対してビームを照射する際に、細長のビームの長さ方向における直前に照射されたビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側がビームの走査方向側に傾斜するように構成されているので、往路動作においては、先の動作（復路動作）でビームが照射されて結晶化した照射領域の側端部を種として、溶融した半導体材料が、未結晶の非晶質半導体膜の領域に向かって、すなわち、ビームの走査方向に沿って移動することにより、結晶がビームの走査方向に対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームのオーパーラップ部分の表面が平坦に形成される。また、復路動作においても、先の動作（往路動作）でビームが照射されて結晶化した照射領域の側端部を種として、溶融した半導体材料が、未結晶の非晶質半導体膜の領域に向かって、すなわち、ビームの走査方向に沿って移動することにより、結晶がビームの走査方向に対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームのオーパーラップ部分の表面が平坦に形成される。これにより、往路動作及び復路動作を交互に繰り返して形成された結晶質半導体膜では、結晶の成長が連続になると共に、ビームのオーパーラップ部分の表面が平坦になるので、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦な結晶質半導体膜を形成することが可能になる。ここで、擬似連続発振のレーザー光とは、モードロックレーザーなどを用いた周波数が１０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザー光であり、溶融した半導体材料が固化する前に次のパルス発振のレーザー光を照射し、効果の面で連続発振のレーザー光と同一視し得るものである。
【００１８】
上記ステージは、上記往路動作及び復路動作を行うために上記ビームの走査方向に沿って移動すると共に、上記往路動作及び復路動作の切り換えを行うために上記ビームの走査方向に交差する方向に沿って移動するように構成され、上記ビーム照射部は、上記ビームのスポット形状が上記ステージの動きに合わせて回転するように構成されていてもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、非晶質半導体膜が成膜された絶縁基板を載置するステージが装置内でビームの走査方向及びそれに交差する方向に沿って移動するように構成されていると共に、ビームを照射するビーム照射部が、装置内で移動することなく、ビームのスポット形状をステージの動きに合わせて回転させるように構成されているので、往路動作及び復路動作において、細長のビームの長さ方向における直前に照射されたビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側がビームの走査方向側に傾斜するように、非晶質半導体膜に対してビームが具体的に走査しながら照射される。
【００２０】
上記ステージ及び絶縁基板は、平面視で矩形状に形成され、上記ステージは、該ステージの各端縁に沿って上記絶縁基板を載置するように構成されていてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、ステージの各端縁と絶縁基板の各端縁とがほぼ平行になるので、ビームの走査方向を基板端縁に対して４５°程度傾斜させる場合のように、絶縁基板をステージに対して斜めに搬送及び設置する必要がなくなり、装置コストの低減、及びフットプリントの縮小を図ることが可能になる。
【００２２】
また、本発明に係る半導体膜の製造方法は、絶縁基板に非晶質半導体膜を成膜する非晶質半導体膜成膜工程と、上記非晶質半導体膜に連続発振又は擬似連続発振のレーザー光のスポット形状が細長のビームを、上記絶縁基板の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び上記絶縁基板の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射された上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップするように上記ビームを照射することにより、結晶質半導体膜を形成するビーム照射工程とを備える半導体膜の製造方法であって、上記往路動作及び復路動作では、上記ビームの長さ方向における上記ビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側が上記ビームの走査方向側に傾斜するように、上記ビームを照射することを特徴とする。
【００２３】
ここで、レーザー光の照射によるラテラル結晶成長では、結晶の成長方向に向かって、溶融した半導体材料が引きずられるように移動するので、結晶成長の始点における膜厚が相対的に薄くなり、その終点における膜厚が相対的に厚くなる傾向にある。そして、上記の方法によれば、ビーム照射工程では、往路動作及び復路動作において、細長のビームの長さ方向における直前に照射されたビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側がビームの走査方向側に傾斜するように、非晶質半導体膜成膜工程で成膜された非晶質半導体膜に対してビームを照射するので、往路動作においては、先の動作（復路動作）でビームが照射されて結晶化した照射領域の側端部を種として、溶融した半導体材料が、未結晶の非晶質半導体膜の領域に向かって、すなわち、ビームの走査方向に沿って移動することにより、結晶がビームの走査方向に対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームのオーパーラップ部分の表面が平坦に形成される。また、復路動作においても、先の動作（往路動作）でビームが照射されて結晶化した照射領域の側端部を種として、溶融した半導体材料が、未結晶の非晶質半導体膜の領域に向かって、すなわち、ビームの走査方向に沿って移動することにより、結晶がビームの走査方向に対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームのオーパーラップ部分の表面が平坦に形成される。これにより、往路動作及び復路動作を交互に繰り返して形成された結晶質半導体膜では、結晶の成長が連続になると共に、ビームのオーパーラップ部分の表面が平坦になるので、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦な結晶質半導体膜を形成することが可能になる。ここで、擬似連続発振のレーザー光とは、モードロックレーザーなどを用いた周波数が１０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザー光であり、溶融した半導体材料が固化する前に次のパルス発振のレーザー光を照射し、効果の面で連続発振のレーザー光と同一視し得るものである。
【００２４】
また、本発明に係る表示パネルは、上記製造方法で製造された半導体膜をパターニングして形成された複数の半導体層を備えた表示パネルであって、上記複数の半導体層は、粒界の形成方向がパネル全体にわたって周期的に反転していることを特徴とすることを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、複数の半導体層における粒界の形成方向がパネル全体にわたって周期的に反転しているので、各半導体層のトランジスタ特性の異方性がなくなり、例えば、パネル全体にわたってＴＦＴ特性が均一となり、表示ムラが少なく表示が均一な表示パネルが構成される。また、結晶質半導体膜におけるビームのオーバーラップ部分の凹凸が少ないため、ＴＦＴのリーク電流や耐圧などの信頼性に優れた表示パネルが構成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、往路動作及び復路動作において、非晶質半導体膜に対してビームを照射する際に、細長のビームの長さ方向における直前に照射されたビームの照射領域の側端部にオーバーラップする側がビームの走査方向側に傾斜するので、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦な結晶質半導体膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１に係る液晶表示パネル５０の断面図である。
【図２】液晶表示パネル５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図である。
【図３】アクティブマトリクス基板２０を構成するＴＦＴ５の断面図である。
【図４】複数のアクティブマトリクス基板２０がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス母基板１２０の平面図である。
【図５】液晶表示パネル５０を製造するためのレーザー照射装置６０ａの概略構成図である。
【図６】液晶表示パネル５０を製造するための往路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【図７】液晶表示パネル５０を製造するための復路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【図８】実施形態２に係る液晶表示パネルを製造するためのレーザー照射装置６０ｂの概略構成図である。
【図９】比較例の往路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【図１０】比較例の復路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
【００２９】
《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係る半導体膜の製造装置及び製造方法並びに表示パネルの実施形態１を示している。具体的に、図１は、本実施形態の液晶表示パネル５０の断面図であり、図２は液晶表示パネル５０を構成するアクティブマトリクス基板２０の平面図であり、図３は、アクティブマトリクス基板２０を構成するＴＦＴ５の断面図である。また、図４は、複数のアクティブマトリクス基板２０がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス母基板１２０の平面図である。
【００３０】
液晶表示パネル５０は、図１に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０と、アクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０の間に設けられた液晶層（不図示）とを備えている。
【００３１】
アクティブマトリクス基板２０は、図１〜図４に示すように、画像を表示するための表示領域Ｄにおいて、絶縁基板１０上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線１４と、各ゲート線１４と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース線１５と、各ゲート線１４及び各ソース線１５の交差部毎にそれぞれ設けられ、各々、ポリシリコン層１２を有する複数のＴＦＴ５と、各ＴＦＴ５にそれぞれ接続された複数の画素電極（不図示）と、各画素電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。また、アクティブマトリクス基板２０は、図４に示すように、表示領域Ｄの外側の非表示領域において、各ゲート線１４が接続されたモノリシックのゲートドライバ２１と、各ソース線１５が接続されたモノリシックのソースドライバ２２とを備えている。
【００３２】
ＴＦＴ５は、図３に示すように、絶縁基板１０上にベースコート膜１１を介して設けられたポリシリコン層１２と、ポリシリコン層１２を覆うように設けられたゲート絶縁膜１３と、ゲート絶縁膜１３上に設けられ、各ゲート線１４に接続されたゲート電極１４ａとを備えている。
【００３３】
ポリシリコン層１２は、図３に示すように、各ソース線１４に接続されたソース領域１２ｓと、上記各画素電極に接続されたドレイン領域１２ｄと、ソース領域１２ｓ及びドレイン領域１２ｄの間にゲート電極１４ａに重なるように設けられたチャネル領域１２ｃとを備えている。また、ポリシリコン層１２は、図２に示すように、粒界の形成方向がパネル全体にわたって周期的に反転している。ここで、図２では、ポリシリコン層１２内の平行線（ハッチング）の延びる方向が粒界の形成方向を示している。また、図２及び図４では、２点鎖線で区画された領域が後述するレーザー光のビームＢの照射領域Ｒを示し、照射領域Ｒ内の平行線（ハッチング）の延びる方向が粒界の形成方向を示している。
【００３４】
対向基板３０は、図３に示すように、絶縁基板（不図示）と、その絶縁基板上に枠状に且つその枠内に格子状に設けられたブラックマトリクス（不図示）と、そのブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層を含むカラーフィルター（不図示）と、ブラックマトリクス及びカラーフィルターを覆うように設けられた共通電極（不図示）と、その共通電極を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
【００３５】
上記液晶層は、電気光学特性を有するネマチックの液晶材料などにより構成されている。
【００３６】
上記構成の液晶表示パネル５０は、アクティブマトリクス基板２０に設けられた各画素電極と対向基板３０に設けられた共通電極との間に配置する液晶層に所定の電圧を印加して、液晶層の配向状態を変えることにより、画像の最小単位である各画素毎にパネル内を透過する光の透過率を調整して、画像を表示するように構成されている。
【００３７】
次に、本実施形態の液晶表示パネル５０を製造する方法について、図５〜図７を用いて説明する。ここで、本実施形態の製造方法は、非晶質半導体膜成膜工程及びビーム照射工程を含むアクティブマトリクス母基板作製工程、対向母基板作製工程、並びに液晶注入工程を備える。なお、図５は、液晶表示パネル５０を製造するためのレーザー照射装置６０ａの概略構成図である。また、図６は、ビーム照射工程で行う往路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）であり、図７は、ビーム照射工程で行う復路動作におけるビームＢの照射方法を説明するための平面図（ａ）、及びその方法で形成されたポリシリコン膜の表面のＳＥＭ写真（ｂ）である。
【００３８】
まず、本実施形態の液晶表示パネル５０の製造方法に用いるレーザー照射装置６０ａについて説明する。
【００３９】
レーザー照射装置６０ａは、図５に示すように、連続発振のレーザー光を発振してスポット形状が細長の矩形状のビームＢを出射するためのレーザー光源６１と、アモルファスシリコン膜が表面に成膜された大判の絶縁基板１１０を載置するためのステージ６５と、レーザー光源６１で出射されたビームＢをステージ６５に載置された絶縁基板１１０上のアモルファスシリコン膜に照射してポリシリコン膜を形成するためのビーム照射部６４ａと、ステージ６５及びビーム照射部６４ａの動きを制御するための制御部６６とを備えている。
【００４０】
レーザー光源６１は、例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４の固体レーザーである。なお、本実施形態では、アモルファスシリコン膜に照射するレーザー光として、連続発振のレーザー光を例示するが、擬似連続発振のレーザー光であってもよい。ここで、擬似連続発振のレーザー光とは、モードロックレーザーなどを用いた周波数が１０ＭＨｚ以上のパルス発振のレーザー光であり、溶融したシリコンが固化する前に次のパルス発振のレーザー光を照射し、効果の面で連続発振のレーザー光と同一視し得るものである。
【００４１】
ステージ６５は、ビーム照射部６４ａから照射されたビームＢの走査方向（Ｘ軸方向）に沿って平行移動すると共に、ビームＢの走査方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に平行移動するように構成されている。また、ステージ６５は、図４に示すように、平面視で矩形状に形成され、その各端縁に沿って、平面視で矩形状の絶縁基板１１０を載置するように構成されている。
【００４２】
ビーム照射部６４ａは、光の反射によりビームＢの進行方向を変更するためのミラー６２と、長軸用シリンドリカルレンズ６３ａａ及び短軸用シリンドリカルレンズ６３ａｂを有する集光レンズユニット６３ａとを備え、集光レンズユニット６３ａを回転させることにより、ビームＢのスポット形状が回転して、ビームＢの長さ方向におけるビームＢをオーバーラップさせる側がビームＢの走査方向Ｓ側に一定角度で常に傾斜するように構成されている。
【００４３】
制御部６６は、例えば、ステージ６５をＸ軸の正方向に移動させることにより、ビーム照射部６４ａからビームＢを絶縁基板１１０の一方側から他方側に走査しながら照射する往路動作（図６参照）を行った後に、往路動作で照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にビームＢがオーバーラップするようにステージ６５をＹ軸の正方向に微小移動させると共に、Ｙ軸に対してビームＢの長さ方向のなす角が例えば＋４５°になるように集光レンズユニット６３ａを回転させることにより、上記往路動作を下記復路動作に切り換え、さらに、ステージ６５をＸ軸の負方向に移動させることにより、ビーム照射部６４ａからビームＢを絶縁基板１１０の他方側から一方側に走査しながら照射する復路動作（図７参照）を行った後に、復路動作で照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にビームＢがオーバーラップするようにステージ６５をＹ軸の正方向に微小移動させると共に、Ｙ軸に対してビームＢの長さ方向のなす角が例えば−４５°になるように集光レンズユニット６３ａを回転させることにより、上記復路動作を上記往路動作に切り換えるように構成されている。
【００４４】
具体的に、上記構成のレーザー照射装置６０ａを用いて、液晶表示パネル５０を製造する方法について説明する。
【００４５】
＜アクティブマトリクス母基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板１１０の基板全体に、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン膜（厚さ１００ｎｍ程度）などを成膜して、ベースコート膜１１を形成する。なお、絶縁基板１１０は、複数の絶縁基板１０がマトリクス状に配置された分断前の大判の基板である。
【００４６】
続いて、ベースコート膜１１が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、アモルファスシリコン膜１２ａ（厚さ５０ｎｍ程度）を成膜する（非晶質半導体膜成膜工程）。
【００４７】
さらに、アモルファスシリコン膜１２ａが成膜された絶縁基板１１０をレーザー照射装置６０ａ内のステージ６５上に載置した後に、アモルファスシリコン膜１２ａにビームＢを、絶縁基板１１０の一方側から他方側に向かって走査しながら照射する往路動作、及び絶縁基板１１０の他方側から一方側に向かって走査しながら照射する復路動作を交互に繰り返して、先の動作で照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップするようにビームＢを照射することにより、ポリシリコン膜１２ｂを形成する（ビーム照射工程）。
【００４８】
ここで、往路動作では、図６（ａ）に示すように、細長のビームＢの長さ方向における直前に（復路動作で）照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップする側がビームＢの走査方向Ｓ側に傾斜するように、アモルファスシリコン膜１２ａに対してビームＢを照射するので、直前に（復路動作で）ビームが照射されて結晶化した照射領域Ｒの側端部を種として、溶融したシリコンが、未結晶のアモルファスシリコン膜１２ａの領域に向かって、すなわち、ビームＢの走査方向Ｓに沿って移動することになる。これにより、結晶がビームＢの走査方向Ｓに対して斜め外側方向（図６（ａ）中における右斜め下方向、成長方向Ｇ参照）に連続的に成長するので、図６（ｂ）に示すように、結晶成長の始点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦に形成される。
【００４９】
また、復路動作では、図７（ａ）に示すように、細長のビームＢの長さ方向における直前に（往路動作で）照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップする側がビームＢの走査方向Ｓ側に傾斜するように、アモルファスシリコン膜１２ａに対してビームＢを照射するので、直前に（往路動作で）ビームが照射されて結晶化した照射領域Ｒの側端部を種として、溶融したシリコンが、未結晶のアモルファスシリコン膜１２ａの領域に向かって、すなわち、ビームＢの走査方向Ｓに沿って移動することになる。これにより、結晶がビームＢの走査方向Ｓに対して斜め外側方向（図７（ａ）中における右斜め上方向、成長方向Ｇ参照）に連続的に成長するので、図７（ｂ）に示すように、結晶成長の始点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦に形成される。
【００５０】
引き続いて、ポリシリコン膜１２ｂをフォトリソグラフィを用いて各表示領域Ｄ毎にパターニングして、ポリシリコン層１２を形成する。
【００５１】
そして、ポリシリコン層１２が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコン膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜してゲート絶縁膜１３を形成した後に、ゲート絶縁膜１３を介して、半導体層１２に不純物としてリン又はボロンをドープする。
【００５２】
さらに、ゲート絶縁膜１３上の基板全体に、スパッタリング法により、例えば、窒化タンタル膜（厚さ５０ｎｍ程度）及びタングステン膜（厚さ３５０ｎｍ程度）を順次成膜し、その後、フォトリソグラフィを用いて各表示領域Ｄ毎にパターニングして、ゲート線１４及びゲート電極１４ａを形成する。
【００５３】
続いて、ゲート電極１４ａをマスクとして、ゲート絶縁膜１３を介して、ポリシリコン層１２にリン又はボロンをドープして、ゲート電極１４ａに重なる部分にチャネル領域１２ｃ、その外側にソース領域１２ｓ及びドレイン領域１２ｄを形成する。
【００５４】
そして、ポリシリコン層１２にチャネル領域１２ｃ、ソース領域１２ｓ及びドレイン領域１２ｄが形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜（厚さ２５０ｎｍ程度）及び酸化シリコン膜（厚さ７００ｎｍ程度）を順に成膜して第１層間絶縁膜を形成した後に、その第１層間絶縁膜のソース領域１２ｓ及びドレイン領域１２ｄに重なる部分をそれぞれエッチングして、コンタクトホールを形成する。
【００５５】
さらに、コンタクトホールを有する第１層間絶縁膜が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜（厚さ１００ｎｍ程度）、アルミニウム膜（厚さ３５０ｎｍ程度）及びチタン膜（厚さ１００ｎｍ程度）を順次成膜した後に、フォトリソグラフィを用いて各表示領域Ｄ毎にパターニングして、ソース領域１２ｓに接続されたソース線１５、及びドレイン領域１２ｄに接続されたドレイン接続電極を形成する。
【００５６】
続いて、ソース線１５及びドレイン接続電極が形成された基板全体に、例えば、アクリル樹脂（厚さ２μｍ程度）をスピンコーティング法により塗布して、第２層間絶縁膜を形成した後に、その第２層間絶縁膜のドレイン接続電極に重なる部分をエッチングして、コンタクトホールを形成する。
【００５７】
さらに、コンタクトホールを有する第２層間絶縁膜が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜した後、フォトリソグラフィを用いて各表示領域Ｄ毎にパターニングして、画素電極を形成する。
【００５８】
最後に、画素電極が形成された基板全体に、印刷法により、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
【００５９】
以上のようにして、アクティブマトリクス母基板１２０を作製することができる。なお、ゲートドライバ２１及びソースドライバ２２は、各画素のＴＦＴ５などと同時に形成される。
【００６０】
＜対向母基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板の基板全体に、例えば、黒に着色した感光性レジスト材料を膜厚２μｍ程度で成膜した後、フォトリソグラフィを用いて各表示領域Ｄ毎にパターニングして、ブラックマトリクスを形成する。
【００６１】
続いて、ブラックマトリクスの格子間のそれぞれに、例えば、赤、緑又は青に着色された感光性レジスト材料を膜厚２μｍ程度で成膜した後に、フォトリソグラフィを用いてパターニングして、選択した色の着色層（例えば、赤色層）を形成する。その後、他の２色についても同様な工程を繰り返すことにより、他の着色層（例えば、緑色層及び青色層）を形成して、カラーフィルターを形成する。
【００６２】
さらに、カラーフィルターが形成された基板上に、スパッタリング法により、各表示領域Ｄ毎にＩＴＯ膜（厚さ１００ｎｍ程度）を成膜して、共通電極を形成する。
【００６３】
最後に、共通電極が形成された基板全体に、印刷法により、ポリイミド樹脂を塗布した後に、ラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
【００６４】
以上のようにして、対向母基板を作製することができる。
【００６５】
＜液晶注入工程＞
まず、例えば、ディスペンサを用いて、対向母基板作製工程で作製された対向母基板の各表示領域Ｄの周囲にシール材を枠状に描画する。
【００６６】
続いて、例えば、シール材が描画された対向母基板に対し、シール材に囲まれた領域に液晶材料を滴下する。
【００６７】
さらに、液晶材料が滴下された対向母基板と、アクティブマトリクス母基板作製工程で作製されたアクティブマトリクス母基板とを減圧下で貼り合わせた後に、大気圧に開放することにより、ＴＦＴ母基板及びＣＦ母基板の各外表面を加圧して、貼合体を作製する。
【００６８】
最後に、貼合体に挟持された各シール材を硬化させて、アクティブマトリクス母基板１２０及び対向母基板の各表示領域Ｄ毎に液晶層を封入した後に、例えば、円盤状の分断刃を用いて、アクティブマトリクス母基板１２０及び対向母基板を各表示領域Ｄ毎に分断することにより、アクティブマトリクス基板２０及び対向基板３０を作製する。
【００６９】
以上のようにして、液晶表示パネル５０を製造することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態のレーザー照射装置６０ａ及びそれを用いたポリシリコン膜１２ｂの製造方法によれば、ビーム照射部６４ａが、ビーム照射工程の往路動作及び復路動作において、非晶質半導体膜成膜工程で成膜されたアモルファスシリコン膜１２ａに対してビームＢを照射する際に、細長のビームＢの長さ方向における直前に照射されたビームＢの照射領域Ｒの側端部にオーバーラップする側がビームＢの走査方向Ｓ側に傾斜するように構成されているので、往路動作においては、先の動作（復路動作）でビームＢが照射されて結晶化した照射領域Ｒの側端部を種として、溶融したシリコンが、未結晶のアモルファスシリコン膜１２ａの領域に向かって、すなわち、ビームＢの走査方向Ｓに沿って移動することにより、結晶がビームＢの走査方向Ｓに対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面を平坦に形成することができる。また、復路動作においても、先の動作（往路動作）でビームＢが照射されて結晶化した照射領域Ｒの側端部を種として、溶融したシリコンが、未結晶のアモルファスシリコン膜１２ａの領域に向かって、すなわち、ビームＢの走査方向Ｓに沿って移動することにより、結晶がビームＢの走査方向Ｓに対して斜め外側方向に連続的に成長するので、結晶成長の始点であるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面を平坦に形成することができる。これにより、往路動作及び復路動作を交互に繰り返して形成されたポリシリコン膜１２ｂでは、結晶の成長が連続になると共に、ビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦になるので、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦なポリシリコン膜１２ｂを形成することができる。
【００７１】
また、本実施形態のレーザー照射装置６０ａ及びそれを用いたポリシリコン膜１２ｂの製造方法によれば、ステージ６５の各端縁と絶縁基板１１０の各端縁とがほぼ平行になるので、ビームの走査方向を基板端縁に対して４５°程度傾斜させる場合のように、絶縁基板をステージに対して斜めに搬送及び設置する必要がなくなり、装置コストの低減、及びフットプリントの縮小を図ることができ、ＴＦＴの配置による特性変化が少ないラテラル成長の結晶を容易に形成することができる。
【００７２】
また、本実施形態のレーザー照射装置６０ａ及びそれを用いたポリシリコン膜１２ｂの製造方法を用いて製造された液晶表示パネル５０によれば、複数のポリシリコン層１２における粒界の形成方向がパネル全体にわたって周期的に反転しているので、各ポリシリコン層１２のトランジスタ特性の異方性がなくなり、パネル全体にわたってＴＦＴ特性を均一となり、表示ムラが少なく表示が均一な表示パネルを実現することができる。また、結晶質半導体膜におけるビームのオーバーラップ部分の凹凸が少ないため、ＴＦＴのリーク電流や耐圧などの信頼性に優れた表示パネルを実現することができる。
【００７３】
また、本実施形態のレーザー照射装置６０ａ及びそれを用いたポリシリコン膜１２ｂの製造方法を用いて製造された液晶表示パネル５０によれば、ポリシリコン膜１２ｂにおける結晶の成長が連続になるので、ＴＦＴ特性の均一性を向上させることができる。
【００７４】
また、本実施形態のレーザー照射装置６０ａ及びそれを用いたポリシリコン膜１２ｂの製造方法に製造された液晶表示パネル５０によれば、ポリシリコン膜１２ｂにおけるビームＢのオーパーラップ部分Ｌの表面が平坦になるので、ＴＦＴの耐圧性を向上させることができる。
【００７５】
《発明の実施形態２》
図８は、本実施形態の液晶表示パネルを製造するためのレーザー照射装置６０ｂの概略構成図である。なお、以下の実施形態において、図１〜図７と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
上記実施形態１のレーザー照射装置６０ａでは、ビーム照射部６４ａがミラー６２と長軸用シリンドリカルレンズ６３ａａ及び短軸用シリンドリカルレンズ６３ａｂを有する集光レンズユニット６３ａとにより構成されていたが、本実施形態のレーザー照射装置６０ｂでは、ビーム照射部６４ａがＤＯＥ（Diffractive Optical Elements）６３ｂと、ミラー６２ａと、集光レンズ６２ｂとにより構成されている。
【００７７】
具体的にビーム照射部６４ｂは、図８に示すように、光の回折によりビームＢのスポット形状の向きを変更するためのＤＯＥ６３ｂと、光の反射によりビームＢの進行方向を変更するためのミラー６２ａと、ミラー６２ａで反射したビームＢを集光するための集光レンズ６２ｂとを備え、ＤＯＥ６３ｂを回転させることにより、ビームＢのスポット形状が回転して、ビームＢの長さ方向におけるビームＢをオーバーラップさせる側がビームＢの走査方向Ｓ側に一定角度で常に傾斜するように構成されている。ここで、レーザー照射装置６０ｂのその他の構成は、上記実施形態１のレーザー照射装置６０ａと同じである。なお、本実施形態の液晶表示パネルは、上記実施形態１で説明した製造方法におけるビームＢの回転手段を集光レンズユニット６３ａからＤＯＥ６３ｂに変更するだけで製造することができる。
【００７８】
本実施形態のレーザー照射装置６０ｂ及びそれを用いたポリシリコン膜（１２ｂ）の製造方法によれば、上記実施形態１と同様に、往路動作及び復路動作において、アモルファスシリコン膜に対してビームＢを照射する際に、細長のビームＢの長さ方向における直前に照射されたビームＢの照射領域（Ｒ）の側端部にオーバーラップする側がビームＢの走査方向（Ｓ）側に傾斜するので、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦なポリシリコン膜（１２ｂ）を形成することができる。
【００７９】
上記各実施形態では、表示パネルとして、液晶表示パネルを例示したが、本発明は、有機ＥＬ（electroluminescence）などの他の表示パネルにも適用することができる。
【００８０】
上記各実施形態では、ビームＢのスポット形状が細長の矩形状であったが、ビームＢのスポット形状は、細長の楕円形状などであってもよい。
【００８１】
上記各実施形態では、ビームＢの走査方向Ｓに対する長さ方向の傾きが４５°である場合を例示したが、そのビームＢの傾きは、３０°〜６０°程度であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上説明したように、本発明は、連続発振又は擬似連続発振のレーザー光を用いて、結晶成長が連続で且つ表面が平坦なポリシリコン膜を形成することができるので、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルの製造について有用である。
【符号の説明】
【００８３】
Ｂ        ビーム
１２      ポリシリコン層（半導体層）
１２ａ    アモルファスシリコン膜（非晶質半導体膜）
１２ｂ    ポリシリコン膜（結晶質半導体膜）
５０      液晶表示パネル
６０ａ，６０ｂ    レーザー照射装置（半導体膜の製造装置）
６４ａ，６４ｂ    ビーム照射部
６５      ステージ
１１０    絶縁基板
【図１】
2010278283.tif 000003
【図２】
2010278283.tif 000004
【図３】
2010278283.tif 000005
【図４】
2010278283.tif 000006
【図５】
2010278283.tif 000007
【図８】
2010278283.tif 000008
【図６】
2010278283.tif 000009
【図７】
2010278283.tif 000010
【図９】
2010278283.tif 000011
【図１０】
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