(57)【要約】【課題】  平面表示装置を構成する絶縁基板上に、各種の回路に必要な性能の結晶状態のシリコン膜を能動層形成時のアライメントマーク加工工程を削減して、高スループット、低コスト化を実現する。【解決手段】  フォトマスク１７にＬ字パターン２０を設け、このＬ字パターン２０と基板上の擬似単結晶領域１１の周囲の直線あるいは略直線（辺）でパターンマッチングを行う。この時、Ｌ字型パターン２０の辺２２と擬似単結晶領域１１の辺２４間の距離ΔＸと、Ｌ字型パターン２０の辺２３と擬似単結晶領域１１の辺２５間の距離ΔＹが等しい距離となるようフォトマスク１７と、基板を共にＸＹθの３軸に対して駆動して一致させる。【選択図】      図６
2005276996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面表示装置のアクティブ基板を構成する絶縁基板上にシリコン薄膜を形成するシリコン薄膜形成工程と、
前記シリコン薄膜上に時間変調した連続発振レーザ光を同一速度で走査しながら照射して前記基板上に選択的に横方向成長多結晶シリコン薄膜を形成する横方向結晶成長工程と、
前記横方向結晶成長工程で形成した前記横方向成長多結晶シリコン薄膜をパターニングして薄膜トランジスタの能動層を形成する多結晶シリコン薄膜パターニング工程と、
を含み、
前記絶縁基板にフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー手法により薄膜トランジスタを有する回路を作り込んでアクティブ基板を得る平面表示装置の製造方法であって、
前記多結晶シリコン薄膜パターニング工程で形成した前記横方向成長多結晶領域の平面形状の一部または全部を一方のアライメントマークとし、前記フォトマスクに有する他方のアライメントマークとして、前記絶縁基板の前記横方向成長多結晶領域と前記フォトマスクの位置合わせを行うことを特徴とする平面表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記平面形状が、前記横方向成長多結晶領域の当該横方向の平行二辺と該横方向の二辺と交叉する他の平行二辺からなる略矩形をなし、
前記略矩形の平面形状の角部の少なくとも一つと前記フォトマスク上の任意の座標との相対位置に基づいて前記位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記略矩形の一辺は、前記シリコン薄膜形成工程で形成されたシリコン薄膜と、前記連続発振レーザ光の前記走査の開始位置における前記横方向成長多結晶領域の境界であることを特徴とする請求項２に記載の平面表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記略矩形の一辺は、前記シリコン薄膜形成工程で形成されたシリコン薄膜と、前記連続発振レーザ光の前記走査の終了位置における前記横方向成長多結晶領域の境界であることを特徴とする請求項２に記載の平面表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記横方向成長多結晶シリコン薄膜の出発試料として前記絶縁基板上に形成した前記シリコン薄膜が非晶質シリコン薄膜または多結晶質シリコン薄膜の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面表示装置の製造方法に係り、特に、絶縁基板上に形成された非晶質または多結晶半導体膜にレーザ光を照射して膜質の改善あるいは結晶粒の拡大あるいは単結晶化を行って形成した半導体膜に作り込んだ薄膜トランジスタを有するアクティブ基板で構成された平面表示装置の製造に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置は、ガラスや溶融石英などの絶縁基板上に形成した非晶質シリコン薄膜（アモルファスシリコン薄膜とも称する）に作り込まれた薄膜トランジスタで構成される画素回路を有するアクティブ基板（以下、表示パネル、あるいは単にパネルまたは基板とも称する）で構成される。この基板に配置される回路として、当該基板上に直接マトリクス配列された走査線と信号線の交叉部に画素を構成して表示領域を構成する上記画素回路と、この表示領域の外側に配置されて画素を駆動するための駆動回路（ドライバとも称する）と、必要に応じてその他の回路（周辺回路）が配置される。そして、駆動回路は、画素を選択する走査線駆動回路と、選択された画素に表示信号を供給する信号線駆動回路で構成される。画素回路は、走査線駆動回路で選択され、選択された薄膜トランジスタ（画素トランジスタ）のスイッチングにより画素を点灯または消灯することで画像を形成している。現在は、これら走査線駆動回路と信号線駆動回路は、所謂半導体チップとして基板に実装されている。
【０００３】
この基板上に画素トランジスタを駆動する走査線駆動回路や信号線駆動回路を構成する所謂ドライバ回路を同時に形成することが可能になれば、飛躍的な製造コスト低減および信頼性の向上が期待できる。しかし、現状ではトランジスタの能動層を形成するシリコン薄膜の結晶性が悪いため、移動度に代表される薄膜トランジスタの性能が低く、高速・高機能が要求される回路の製作は困難である。これら高速・高機能の回路を製作するためには、高移動度の薄膜トランジスタを必要とし、これを実現するためにシリコン薄膜の結晶性を改善する必要がある。
【０００４】
この結晶性改善の手法として、従来からエキシマレーザアニールが採用されている。この方法はガラスなどの絶縁基板上に形成された非晶質シリコン薄膜（移動度は１ｃｍ2／Ｖｓ以下）にエキシマレーザを照射して、非晶質シリコン薄膜を多結晶シリコン薄膜（ポリシリコン薄膜とも称する）に変化させることで、移動度を改善するものである。エキシマレーザの照射により得られた多結晶薄膜は、結晶粒径が数１００ｎｍ程度、移動度も１５０ｃｍ2／Ｖｓ程度であり、画素回路のトランジスタを駆動するためには十分な性能であるが、画素を駆動するドライバ回路などの高移動度のトランジスタに適用するには性能不足である。
【０００５】
また、結晶粒界には数１０ｎｍ〜１００ｎｍの突起が形成され、トランジスタの耐圧を低下させる原因となっている。更に、エキシマレーザはパルス間のエネルギのバラツキが大きいためプロセスマージンが狭い上に、有毒なガスを使用するため設備コストが大きく、また高価な発振管を定期的に交換する必要があるため、運転コストが極めて大きいなどの欠点もある。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、特許文献１には、ＥＯモジュレータ（電気光学素子）により任意の時間幅にパルス化した連続発振固体レーザの第２高調波を線状に集光し、ガラス基板上に形成したシリコン薄膜上を走査させながらレーザ光照射を行う方法が開示されている。この公報に開示の発明は、シリコンの溶融時間延長、冷却速度低減を促し、結晶粒の増大を図るというものである。
【特許文献１】特開２００３−１２４１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、ＬＤ（レーザダイオード）励起連続発振固体レーザの第二高調波を、基板上に形成した非晶質シリコン薄膜上に走査することでレーザ光の走査方向に結晶を成長させ、５００ｃｍ2／Ｖｓを越える移動度を得ている。得られた多結晶薄膜は突起の発生がなく、この程度の移動度を持つシリコン薄膜が得られると、十分な性能の駆動回路を形成することができ、駆動回路を平板表示装置基板（パネル）に直接形成したシステム・オン・パネルが実現できる。
【０００８】
しかし、この方法には、以下に説明する課題が存在することが実験の結果明らかになった。連続発振固体レーザは出力が小さい。そのため、シリコン薄膜に照射して溶融再結晶化（所謂、レーザアニール）を行う場合、レーザ照射面でのパワー密度をシリコン薄膜が溶融する程度まで高めるには、レーザ照射幅を数百ミクロンまで絞ることが要求される。即ち、一回の走査で結晶化できる幅が非常に小さい。よって、パネル内の所望の領域に選択的にレーザを照射し結晶化を行った後、結晶化領域内部にトランジスタのゲート領域すなわちチャネル領域を形成するためには、フォトレジスト工程（フォトエッチングプロセス、あるいはフォトリソグラフィープロセスとも称する）でフォトマスクと基板の精密位置合わせ技術の実現が要求される。
【０００９】
この解決策として前記した特許文献１には以下の方式が開示されている。第一の方式として、アモルファスシリコン薄膜形成工程とレーザアニール工程との間に設けた上記フォトレジスト工程において、アモルファスシリコン薄膜に上記位置合わせのためのアライメントマークを形成する。第二の方式として、結晶化に使われるレーザ、もしくはアライメントマーク形成用レーザを製造装置に搭載し、シリコン薄膜に対してレーザ加工を施してアライメントマークを形成する。しかしながら、これらの方式では、工程が増加することによりスループットが低下する。加えてレーザ加工方式では、光学系構成要素の増加により製造コストが増大する。
【００１０】
本発明の目的は、製造工程におけるスループットを向上させると共に、製造コストを低減する平面表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による平面表示装置の製造方法では、時間変調した連続発振固体レーザ光を照射して形成した擬似単結晶領域の平面形状をゲート部すなわちチャネル部形成のフォトレジスト工程においてアライメントマークとして使用することで、上記目的を達成する。
【００１２】
すなわち、絶縁基板に薄膜トランジスタで構成される回路を作り込んでアクティブ基板を得る本発明の平面表示装置の製造方法は、
平面表示装置のアクティブ基板を構成する絶縁基板上にシリコン薄膜を形成するシリコン薄膜形成工程と、
前記シリコン薄膜上に時間変調した連続発振レーザ光を同一速度で走査しながら照射して前記基板上に選択的に横方向成長多結晶シリコン薄膜を形成する横方向結晶成長工程と、
前記絶縁基板にフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー手法により、前記横方向結晶成長工程で形成した前記横方向成長多結晶シリコン薄膜をパターニングして薄膜トランジスタの能動層を形成する多結晶シリコン薄膜パターニング工程と、
を含み、
前記多結晶シリコン薄膜パターニング工程で形成した前記横方向成長多結晶領域の平面形状の一部または全部（例えば、該平面形状の角部）を一方のアライメントマークとし、前記フォトマスクに有する他方のアライメントマークとの位置合わせを行う点を特徴とする。
【００１３】
なお、本発明は、上記の構成および後述する実施の形態で説明する構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の平面表示装置の製造方法により、時間変調、即ち時間によりレーザ強度を変調した連続発振固体レーザ光を線状に集光して大型基板上に選択的に形成した高移動度の擬似単結晶形成領域をフォトレジスト工程を行う際のアライメントマークとして採用することで、アライメントマーク形成工程を削減することが可能となり、要求される高性能のシリコン膜を所望の領域に高スループット、低製造コストで得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１６】
先ず、本発明の製造方法によって製造される平面表示装置を構成するパネルの構成、および薄膜トランジスタの能動層となる擬似単結晶シリコン薄膜形成方法について説明する。擬似単結晶とは、結晶の一方向が一方向と直交する他方向よりも長い帯状の形状（横方向成長多結晶）を有するものを意味する。
【００１７】
図１は、本発明の平面表示装置の製造方法における大型基板の構成と表示装置内の結晶化領域を示す図であり、図１（ａ）は大型基板の全体平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の大型基板に構成される多数のパネルの一つを拡大した平面図である。なお、大型基板とは、最終的には複数のパネルに分離されるサイズの基板であり、基材基板あるいはマザー基板とも称する。この大型基板は、一般的にはガラスであり、以下の説明における基板はガラス基板を想定している。しかし、他の同様の材料で形成した基板でも良い。図１において、大型基板として、厚さ０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のガラス基板の１主面に膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍのＳｉＯ2あるいはＳｉＮあるいはそれらの複合膜（下地膜、図示せず）を介して、膜厚３０ｎｍ〜１５０ｎｍの非晶質シリコン薄膜を形成する。
【００１８】
この非晶質シリコン薄膜に、エキシマレーザもしくは固体レーザ照射により全面を多結晶化（粒状結晶化）した後に、特許文献１に記載の連続発振固体レーザを用いた結晶化技術を用いて選択的に擬似単結晶化を施す。ここでいう固体レーザには、紫外光あるいは可視光波長の連続発振光を発生するものが用いられ、特に、出力の大きさ、出力の安定性、等からレーザダイオード励起ＹＶＯ4レーザあるいはレーザダイオード励起ＹＡＧレーザの第二高調波（波長：５３２ｎｍ）が最適である。しかし、これに限定されることなく、アルゴンレーザ、ＹＶＯ4あるいはＹＡＧレーザの第３あるいは第４高調波、ファイバで結合した複数の半導体レーザ等を使用することが可能である。
【００１９】
基板１内には、破線で示すように、複数のパネル１、２、３、４、・・・が形成される。代表して図１（ａ）の基板１中のパネル３を拡大したものを図１（ｂ）に示す。なお、基板１内の他のパネルについてもすべてパネル３と同じ構成をとる。パネル３は信号線駆動回路領域５、走査線駆動回路領域６、画素領域（表示領域）７と、必要に応じて設けられるその他の周辺回路領域８などの薄膜トランジスタを有する回路の形成領域から構成される。
【００２０】
パネル３内の各領域にはそれぞれ、信号線駆動回路領域５とその他周辺回路領域８には移動度３００ｃｍ2／Ｖｓ以上の高移動度のシリコン膜が、走査線駆動回路領域６には信号線駆動回路領域と同程度の高移動度のシリコン膜もしくは、それよりも移動度の劣る（〜１５０ｃｍ2／Ｖｓ）シリコン膜が、また画素領域７には上記２領域よりも低移動度のシリコン膜が要求される。
【００２１】
上記の各領域に要求されるシリコン結晶膜を形成する為に、レーザ光照射により非晶質シリコン薄膜の結晶化を行う。信号線駆動回路領域５、およびその他の周辺回路領域８には、高移動度の性能を持つ擬似単結晶を形成する為に、連続発振固体レーザをＥＯモジュレータもしくはＡＯモジュレータでパルス化した後に線状に集光し、基板１に対して相対的に走査することで高移動度の擬似単結晶を形成する。なお、参照符号１４は信号線駆動回路領域５の角部を示す。
【００２２】
また、走査線駆動回路領域６には、信号線駆動回路領域５と同様に連続発振固体レーザ照射により擬似単結晶を形成するか、あるいはエキシマレーザ、または固体レーザ（この場合、連続発振方式、パルス方式のどちらを用いてもよい）を照射し、中程度の移動度の多結晶を形成する。
【００２３】
そして、画素領域７にはエキシマレーザ、または固体レーザ（この場合、連続発振方式、パルス発振方式のどちらを用いてもよい）を照射し、中程度、もしくは低移動度の多結晶を形成するか、あるいは非晶質膜のままの状態を用いる。
【００２４】
ここで、擬似単結晶の形成方法および形成した結晶領域の形状について説明する。図２は、本発明の平面表示装置の製造方法における線状レーザ光の照射による擬似単結晶の形成前と形成後のシリコン薄膜の状態の説明図であり、図２（ａ）は擬似単結晶の形成前、図２（ｂ）は擬似単結晶の形成後を示す。図２（ａ）に示すように、擬似単結晶領域は、線状に集光したレーザ光９を、その長手方向と交差する方向（ここでは、長手方向と直交する方向）で基板上に形成されたシリコン薄膜１０（この場合、出発試料は非晶質薄膜、多結晶薄膜どちらでもよい）に対して相対的に走査させて結晶化を行う。
【００２５】
線状レーザ光９を照射されたシリコン膜が溶融、再凝固する過程において、結晶粒は矢印で示したレーザ光９の走査方向、即ち横方向に成長し、レーザ光照射終了地点で結晶成長は停止する。
【００２６】
この横方向成長結晶を用いてトランジスタを形成する際に、図２（b）に示すように、レーザ走査方向（任意の一方向、図の横方向）に成長した結晶粒に対して平行に、ソース領域６０、ドレイン領域６１、チャネル領域６２が形成されるように設定すれば、結晶粒界がチャネル内を横断しない薄膜トランジスタを形成することができ、移動度、閾値電圧バラつきの面で単結晶で形成した薄膜トランジスタに近い性能を得ることができる。先に述べたように、このレーザ走査方向に成長した結晶領域１１を擬似単結晶領域と呼ぶ。
【００２７】
また、レーザ光９の照射終了地点、即ち擬似単結晶領域の終点においては、溶融したシリコンが、丁度岸壁に波が衝突するような状態で凝固するため、直線状の突起３６が形成される。結果として、形成される擬似単結晶領域１１は図２（ｂ）に示すような矩形、もしくは矩形に近い形状となる。
【００２８】
図３は、本発明の平面表示装置の製造方法における擬似単結晶形成後の大型基板の状態を示す平面図である。連続発振レーザ光をＥＯモジュレータ、ＡＯモジュレータ等で任意の時間幅に整形し、周期的にオン・オフを繰り返しながら大型基板１の端から端まで照射を行い、例えば図３に示すように大型基板１内に、矩形、あるいは矩形に近い形状の擬似単結晶領域１１が周期的に形成される。この場合の走査開始位置は、基板１の端の角部をプリアライメント、ラフアライメントで検出して基準点とし、該基準点より任意のオフセット量を加算した座標位置まで基板を駆動させることで設定する。
【００２９】
上記のレーザ光照射による擬似単結晶化工程を経た後、図３に示すように、基板１上には矩形の擬似単結晶領域１１が周期的に並列した状態となる。この結晶化工程が終わると、不純物拡散工程を経て、その次にゲート領域（チャネル領域）のシリコン薄膜アイランド（半導体アイランド）形成の為のフォトレジスト工程へと移行する。この工程ではトランジスタのゲート領域以外の不要なシリコン薄膜を除去する。この際、図３に示したような、選択的に結晶化が行われた擬似単結晶領域１１内に、正確にフォトマスクの回路パターンを転写し、薄膜トランジスタのチャネル領域を所望の結晶によって形成しなければならない。前記した特許文献１には、アライメントマークをレーザ照射による結晶化工程前にフォトレジスト工程で予め形成しておく方式、レーザ加工を施してマークを形成する方式が開示されているが、スループット、製造コストの観点から極力マーク形成工程は省略できることが望ましい。
【００３０】
そこで、本実施例では、ゲート領域の形成の為のアライメントマーク（位置決めマーク）形成工程を省略するために、このアライメントマークとして、シリコン膜結晶化工程で形成した任意の擬似単結晶領域を用いる。図２（b）に示すように、擬似単結晶領域１１は走査方向に対して平行な２辺６３,６４と、走査の終端部における直線状突起３６（レーザ照射終了領域）の辺、及び結晶成長の起点（図２（b）における擬似単結晶領域１１の左辺、すなわちレーザ照射開始領域・・・多結晶粒列（微細な凸凹曲線で形成される辺））によって囲まれている。その為、結晶領域１１は矩形、もしくは少なくともこれら３つの辺と１つの凸凹曲線の辺で囲まれた形状をとる。即ち、その周辺には必ず２本の辺が直交または交差する角６５、６６が含まれる。この角６５、６６をフォトマスクとのアライメントに利用する。
【００３１】
図４は、本発明の平面表示装置の製造方法における露光装置の一例を説明する図である。この装置は、露光光源７０、光源の光を折り返すミラー７１、投影光学系７２、ガラス基板７３を搭載する基板ステージ７４、フォトマスク１７を搭載するマスクステージ７６と、アライメントマーク検出用カメラ７７、７８、７９と、カメラで取り込んだ画像に二値化処理などを施し、基準点、マーク座標を算出する画像処理装置８０と、画像処理装置８０により算出された基板上のマークとマスク上のマークの座標を合わせる様にマスクステージ７６を駆動するドライバ８１などから構成される。
【００３２】
図５は、フォトマスクと基板とのアライメント方法の一例を示す模式図である。対物レンズ、ＣＣＤカメラなどから構成される観察光学系（図示せず）により、擬似単結晶領域１５の２辺の交差する点、即ち擬似単結晶領域１１の角部１６を撮像し、画像処理装置（図示せず）により必要に応じて２値化処理などの画像処理を行って、角部１６の位置座標を算出する。しかる後に、基板、フォトマスクをＸＹθの３軸について駆動し、該角部１６とフォトマスク１７の任意の基準座標点１８とを一致させる。この様に、少なくとも基板内の任意の３点について擬似単結晶領域角部（２辺の交差点）を検出し、フォトマスク１７の基準座標点と一致させることを行い、基板とフォトマスクの相対位置を正確に決定する。
【００３３】
フォトマスクと基板とのアライメントを取る方法の他の例として、以下の方法もある。図６は、フォトマスクと基板とのアライメント方法の他例を示す模式図であり、図６（a）はフォトマスクと基板の配置を示す斜視図、図６（b）は図６（a）の要部を拡大した平面図である。すなわち、上記のように算出した座標同士を合わせるのではなく、図６に示したようなＬ字パターン２０をフォトマスク１７に設け、このＬ字パターン２０と基板上の擬似単結晶領域１１の周囲の直線あるいは略直線（辺）でパターンマッチングを行ってもよい。この場合、図６に示すようにＬ字型パターン２０の辺２２と擬似単結晶領域１１の辺２４間の距離ΔＸと、Ｌ字型パターン２０の辺２３と擬似単結晶領域１１の辺２５間の距離ΔＹが等しい距離となるようフォトマスク１７、基板ともにＸＹθの３軸に対して駆動して一致させる。
【００３４】
なお、本実施形態では図６に示したようなＬ字パターン２０を擬似単結晶領域１１とのアライメント取りに用いたが、フォトマスク上に設けるアライメントマークとしてのパターンは、Ｌ字パターン以外にも□形パターンなどのように、フォトマスクと基板上の擬似単結晶領域のＸＹθ方向の位置関係を検出できるような形状であればどのようなものでも良い。このアライメントマークを用いた位置合わせを、基板上の任意点数について行いアライメント作業を終了する。
【００３５】
なお、本実施例においては、位置合わせのためのアライメントマークとして、擬似単結晶領域の終端部（レーザ照射終端の辺）に形成される直線状突起を利用した位置合わせが最も好適であるとしたが、直線状をなすものであればレーザ照射開始辺の角部を利用してアライメント取りを行ってもよい。
【００３６】
次に、本発明による表示装置の製造方法の１実施例を説明する。図７は、本発明の平面表示装置の製造方法における擬似単結晶の結晶化工程を説明する図である。また、図８は、擬似単結晶化したシリコン薄膜を有する基板の擬似単結晶領域とフォトマスクとの位置合わせ工程の一例を説明する図である。図７（ａ）に大型基板から製造される複数のパネル（通常は数１０枚〜数１００枚のパネルが形成される）のうち、隣り合う２パネルを代表として示す。ここでは、試料としてガラス基板の１主面に絶縁体薄膜を介して非晶質シリコン薄膜を形成した基板を用いた。
【００３７】
図１で説明したように、各パネル上には表示領域（画素領域）７、走査線駆動回路領域５、信号線駆動回路領域６が形成される。本実施例では、表示領域中にゲート領域が多結晶シリコン膜で構成される画素トランジスタを作り込み、信号線駆動回路領域５、走査線駆動回路領域６中にゲート領域が擬似単結晶で構成される高速駆動が可能な薄膜トランジスタを形成する例を示す。なお、本実施例では、上記３領域のみを多結晶化し、薄膜トランジスタを形成する例を示すが、上記３領域以外に回路領域を設けてもよい。図７（ａ）に示すように、ステージ（図示せず）に非晶質シリコン薄膜２６を形成した大型基板２７を搭載し、エキシマレーザ光２８を矢印で示した方向へ走査して基板２７の全面に渡って非晶質シリコン薄膜２６に照射することにより多結晶シリコン薄膜２９に変換する。
【００３８】
次に、図７（ｂ）に示すように、線状に集光した固体レーザ光３０をＥＯモジュレータで時間変調しながら矢印で示した方向に基板２７と相対的に走査し、信号線駆動回路形成に必要な性能の擬似単結晶を所望の領域３１、３２にのみ選択的に形成する。この走査は一般的にはステージで基板２７を移動することで行うが、レーザ光を移動させてもよい。
【００３９】
基板２７の全面に渡って信号線駆動回路領域のレーザアニールによる擬似単結晶化が終了すると、基板２７を面内で９０°回転させ、図７（ｃ）に示すように、走査線駆動回路形成の為に時間変調した線状レーザ光３０を照射し、擬似単結晶を所望の領域３４、３５にのみ選択的に形成する。この場合、基板２７を一度ステージから排出し、９０°回転させてから再度ステージへ戻してこの擬似単結晶化すなわちレーザアニールを行ってもよいし、光学系を回転させることでレーザ光を９０°回転させてもよい。なお、走査を行う際に、一定周期で、あるいは任意の周期でレーザ光のオン・オフを繰り返して照射する例を説明したが、レーザ光は常時ＯＮ状態で走査しても良い。こうして走査を繰り返し、パネル内の走査線駆動回路領域５を全て擬似単結晶化し照射が終了する。
【００４０】
なお、本実施例においては、レーザ光のパワー密度を、擬似単結晶を形成するパワー密度に設定し結晶化を行う例について説明したが、走査線駆動回路領域において要求される結晶が多結晶である場合には、レーザ光を多結晶粒の形成するのに適したパワー密度に設定して結晶化を行っても良い。
【００４１】
また、本実施例においては、表示部の結晶化にエキシマレーザを用いる例について記したが、この表示部の結晶化に時間変調した連続発振固体レーザ、またはパルス発振固体レーザを用いてもよい。さらに、エキシマレーザ照射による多結晶化と固体レーザ照射による選択的擬似単結晶化工程は、エキシマレーザと固体レーザについてそれぞれ別なアニール室において別工程として行ってもよいし、エキシマレーザ光学系と固体レーザ光学系からのレーザ光を一つのアニール室に導いて行ってもよい。
【００４２】
以上の動作を繰り返して、基板全面を走査してレーザアニールを終了する。これにより、基板２７内の各パネルには、その画素部が移動度１５０ｃｍ2/Ｖｓ程度の多結晶シリコン膜が、走査線駆動回路領域および信号線駆動回路領域（その他周辺回路領域も含む）は移動度３００ｃｍ2/Ｖｓ〜４００ｃｍ2/Ｖｓの横方向に帯状に結晶化したシリコン（擬似単結晶シリコン）薄膜に変換される。
【００４３】
基板２７のレーザアニール工程が全て終了した後に、フォトレジスト工程（フォトリソグラフィープロセス）により薄膜トランジスタ形成に必要となる領域のシリコン薄膜以外を除去して所謂アイランドを形成するフォトエッチングを行う。この工程では、露光装置にロードした基板２７上に感光性樹脂（フォトレジスト）を滴下してレジスト膜（図示せず）を形成した後に、図８（a）に示すように回路パターンの描画されたフォトマスク３７をフォトレジスト膜形成後の基板２７上に配置し、露光を行う。
【００４４】
まず、露光装置にロードした基板のプリアライメント、ラフアライメントを行い、図１に示した基板１内のパネル３内の結晶化領域角部１４に対応する角部４０を、対物レンズ、ＣＣＤカメラなどから構成される観察光学系（図示せず）を通して検出する。次に、その角部４０を含む領域３９（図８（b）参照）を撮像し、画像処理装置（図示せず）により必要に応じて２値化処理などの画像処理を行って角部４０の位置座標を算出する。
【００４５】
この算出した座標を基に、図８（b）に示したように、予め位置座標の分かっているフォトマスク３７上の任意の基準座標点３８と該領域３９の角部４０を合わせるよう、フォトマスク３７を（または基板を）ＸＹθ方向に駆動する。座標が一致した後、図１に示した基板上のパネル４の角部を用いて同様の処理を行い、フォトマスク３７、または基板２７をＸＹθ方向に対して駆動させ、基板２７とフォトマスク３７の位置合わせを完了する。
【００４６】
本実施例においては、このアライメント処理すなわち基板２７とフォトマスク３７の位置合わせを基板２７上の２点について行う例を示したが、このアライメント処理を任意の回数行ってもよい。こうして基板２７とフォトマスク３７の位置合わせを終了し、露光、エッチング工程を経て図８（c）に示すように、パネル上に信号線駆動回路領域４１、走査線駆動回路領域４２、画素領域４３のゲート領域が形成される。
【００４７】
次に、本発明の表示装置の製造方法の他の実施例について説明する。図９は、擬似単結晶化したシリコン薄膜を有する基板とフォトマスクとの位置合わせ工程の他例を説明する図である。図９（ａ）に大型基板から製造される複数のパネル（通常は数１０枚〜数１００枚のパネルが形成される）のうち、隣り合う２パネルを代表として示す。ここでは、試料としてガラス基板の１主面に絶縁体薄膜を介して非晶質シリコン薄膜を形成した基板を用いる。図１に示すように各パネル上には表示領域（画素領域）７、走査線駆動回路領域５、信号線駆動回路領域６が形成される。
【００４８】
本実施例では図１に示す表示領域７の画素の薄膜トランジスタのゲート領域が多結晶シリコン薄膜で構成され、同じく信号線駆動回路領域５、走査線駆動回路領域６のゲート領域が擬似単結晶シリコン薄膜で構成される高速駆動が可能な薄膜トランジスタ形成する例を示す。なお、本実施例では、上記３領域のみを多結晶化し、トランジスタを形成する例を示したが、上記３領域以外にも他の周辺回路部を設けてもよい。
【００４９】
図７（ａ）に示したように、ステージ（図示せず）に非晶質シリコン薄膜２６を形成した大型基板２７を搭載し、エキシマレーザ光２８を矢印で示した方向へ走査し、基板２７の全面に渡って照射することにより非晶質シリコン薄膜２６を多結晶シリコン薄膜２９に変換する。次に、図７（ｂ）に示すように、線状に集光した固体レーザ光３０をＥＯモジュレータで時間変調しながら矢印で示した方向に基板２７に対して相対的に走査し、信号線駆動回路形成に必要な性能の擬似単結晶を所望の領域３１、３２にのみ選択的に形成する。この走査は一般的にはステージにより基板を移動することで行うが、レーザ光を移動させてもよい。
【００５０】
基板２７の全面に渡って図１（b）に示した信号線駆動回路領域６の擬似単結晶化が終了すると、基板を９０°回転させ、図６（ｃ）に示すように、走査線駆動回路形成の為に時間変調した線状レーザ光３０を照射し、擬似単結晶を所望の領域３４、３５にのみ選択的に形成する。この場合、基板２７を一度ステージから排出し、９０°回転させてから再度基板をステージへ戻しアニール処理を行ってもよいし、光学系を回転させることでレーザ光を９０°回転させてもよい。なお、走査を行う際に、一定周期で、あるいは任意の周期でレーザ光のオン・オフを繰り返して照射する例を説明したが、レーザ光は常時ＯＮ状態で走査しても良い。こうして走査を繰り返し、図１（b）に示したパネル内の走査線駆動回路領域５を全て擬似単結晶化し照射が終了する。
【００５１】
なお、本実施例においては、レーザ光を擬似単結晶を形成するパワー密度に設定し結晶化を行う例について説明したが、走査線駆動回路領域において要求される結晶が多結晶である場合には、パワー密度を多結晶粒を形成するに適したパワー密度に設定して結晶化を行っても良い。
【００５２】
なお、本実施例においては、図１（b）に示した表示領域７の結晶化にエキシマレーザを用いる例について記したが、表示部の結晶化に時間変調した連続発振固体レーザ、またはパルス発振固体レーザを用いてもよい。また、エキシマレーザ照射による多結晶化と固体レーザ照射による選択的擬似単結晶化工程は、エキシマレーザと固体レーザについてそれぞれ別なアニール室において別工程として行ってもよいし、エキシマレーザ光学系と固体レーザ光学系からのレーザ光を一つのアニール室に導いて行ってもよい。以上の動作を繰り返して、基板全面を走査してアニールを終了する。
【００５３】
これにより、基板２７内の各パネルは、画素領域には移動度１５０ｃｍ2/Ｖｓ程度の多結晶シリコン膜が、走査線駆動回路領域および信号線駆動回路領域（その他周辺回路領域も含む）は移動度３００ｃｍ2/Ｖｓ〜４００ｃｍ2/Ｖｓの擬似単結晶シリコン薄膜に変換される。レーザアニール工程が全て終了した後に、フォトレジスト工程によりトランジスタ形成に必要となる領域のシリコン薄膜以外を除去する。
【００５４】
先ず、基板２７上に感光性樹脂（フォトレジスト）を滴下してレジスト膜（図示せず）を形成した後に、回路パターンが描画されたフォトマスクをレジスト膜形成後の基板２７上に配置し、露光を行う。ここでは、フォトマスク上のＬ字パターンと擬似単結晶領域を使ってアライメントを行う例について説明する。前記図１に示した基板１内のパネル３の信号線駆動回路形成領域５の角部１４とフォトマスクのパターンとのアライメント取りを行う。
【００５５】
図９（a）に示すように、ステージ上にロードした基板２７のプリアライメント、ラフアライメントを行い、観察光学系（図示せず）の視野内に、ロードされた基板２７上の信号線駆動回路領域４５と、フォトマスク３７上のパターン４７が同時に観察可能な位置となるまで、基板２７とフォトマスク３７を駆動させる。観察光学系からこの状態を観察した状態を表すと図９（b）のような関係となる。この状態をモニターしながら、信号線駆動回路領域１１の１辺４８とフォトマスク３７のパターン４７の１辺４９間の距離ΔＸと、信号線駆動回路領域１１の１辺５０とフォトマスク３７のパターン４７の１辺５１間の距離ΔＹが、それぞれ等しくなるようＸＹθ方向に基板を駆動し、ΔＸ、ΔＹを一致させる。一致した後に、基板１１上の他の任意の擬似単結晶領域の角部を用いて同様の走査を行い、アライメント取りを終了する。
【００５６】
本実施例においては、基板１１上の任意の２点において位置合わせを行いアライメント処理を完了しているが、基板上の任意の点数において位置合わせを行ってもよいことは勿論である。こうしてアライメント取りを終了し、露光、エッチング工程を経て図８（c）に示すように、パネル上に信号線駆動回路領域４１、走査線駆動回路領域４２、画素領域４３のゲートが形成される。
【００５７】
ここで、前記したアニール工程を含む表示装置の製造工程を説明する。図１０は、本発明による平面表示装置の製造方法の全治工程図である。図１０に示すように、まずガラス基板上に絶縁膜（下地膜）が形成される。その上に非晶質シリコン（アモルファスシリコン:ａ−Ｓｉ）薄膜が形成され、レーザアニールが実施される。先に述べた実施例に従えば、基板の角部などでアライメントを行い、画素領域および周辺回路領域に時間変調した固体連続発振レーザ光を照射し、それぞれ目的の結晶を成長させる。必要なアニールが終了すると、基板をレーザアニール装置から搬出し次工程へ送られる。
【００５８】
レーザアニール後、フォトエッチング工程により薄膜トランジスタの形成に必要なシリコン箔膜のみを残すアイランド形成を行い、ゲート絶縁膜形成、ゲート電極形成、不純物拡散、活性化、層間縁膜形成、ソース・ドレイン電極形成、保護膜（パシベーション膜）形成を経てアクティブ基板（薄膜トランジスタ基板、ＴＦＴ基板）が完成する。この後、このＴＦＴ基板に配向膜を形成し、ラビング工程を経たＴＦＴ基板を一方の基板とし、他方の基板であるカラーフィルタ基板を重ね、カラーフィルタ基板とＴＦＴ基板との間に液晶を封入するＬＣＤ（パネル）工程、信号及び電源の端子を接続後、バックライトなどと共に筐体に組み込むモジュール工程を経て、高速駆動回路および必要に応じてインターフェース回路などの高速回路をガラス基板上に形成した液晶表示装置（いわゆるシステム・オン・パネル）が完成する。
【００５９】
図１１は、本発明を適用した平面表示装置の一例である液晶表示装置を構成するパネルの等価回路を説明する図である。パネルであるアクティブ基板（TFT基板）の大部分は画素領域（表示領域）７で占められ、その外周の一辺に信号線駆動回路領域５が、また他の一辺に走査線駆動回路領域６を有している。画素領域７には薄膜トランジスタ２００と液晶セル２０１および付加容量２０２からなる多数の画素がマトリクス状に配置されている。ここでは、３色の液晶セルＲ，Ｇ，Ｂで形成される３つのサブ画素で１つのカラー画素を構成している。
【００６０】
そして、信号線駆動回路領域６には走査線Ｇ−１、Ｇ０、・・・・Ｇｅｎｄ、Ｇｅｎｄ＋１に選択信号を供給する走査線駆動回路が作り込まれ、信号線駆動回路領域５には信号線ＤｉＲ，ＤｉＧ，ＤｉＢ、Ｄｉ+1Ｒ，Ｄｉ+1Ｇ，Ｄｉ+1Ｂ、・・・に映像信号を印加する信号線駆動回路が作り込まれている。
【００６１】
走査線駆動回路と信号線駆動回路には、インターフェース回路基板１００から選択信号と映像信号がそれぞれ与えられる。インターフェース回路基板１００は、タイミングコントローラを含む表示制御回路１０１、電源回路１０２等を有し、図示しない信号源（ホスト）から入力した表示信号に基づいて、上記の選択信号や映像信号を生成する。
【００６２】
本発明は、上記したようなＴＦＴ基板にカラーフィルタを形成し、他方の基板には対向電極と配向膜を形成した方式、あるいはＴＦＴ基板に対向電極も形成した方式、など既知の方式の各液晶表示装置、及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置、その他のアクティブ基板を用いる平面表示装置にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の平面表示装置の製造方法における大型基板の構成と表示装置内の結晶化領域を示す図である。
【図２】本発明の平面表示装置の製造方法における線状レーザ光の照射による擬似単結晶の形成前と形成後のシリコン薄膜の状態の説明図である。
【図３】本発明の平面表示装置の製造方法における擬似単結晶形成後の大型基板の状態を示す平面  図である。
【図４】本発明の平面表示装置の製造方法における露光装置の一例を説明する図である。
【図５】フォトマスクと基板とのアライメント方法の一例を示す模式図である。
【図６】フォトマスクと基板とのアライメント方法の他例を示す模式図である。
【図７】本発明の平面表示装置の製造方法における擬似単結晶の結晶化工程を説明する図である    。
【図８】擬似単結晶化したシリコン薄膜を有する基板の擬似単結晶領域とフォトマスクとの位置合わせ工程の一例を説明する図である。
【図９】擬似単結晶化したシリコン薄膜を有する基板とフォトマスクとの位置合わせ工程の他例を説明する図である。
【図１０】本発明による平面表示装置の製造方法の全治工程図である。
【図１１】本発明を適用した平面表示装置の一例である液晶表示装置を構成するパネルの等価回路を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…………基板、２，３，４…………パネル、５…………信号線駆動回路領域、６…………走査線駆動回路領域、７…………画素領域、８…………その他周辺回路部、９…………線状に集光したレーザ光、１０…………非晶質シリコン薄膜、１１…………擬似単結晶領域、１４…………信号線駆動回路領域の角部、１７…………フォトマスク、１８…………基準座標、２０…………Ｌ字パターン、２６…………非晶質シリコン薄膜、２８…………エキシマレーザ光、２９…………多結晶シリコン薄膜、３０…………連続発振固体レーザ光、３６…………直線状突起。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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