(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の基板上に画素電極と該画素電極に接続するＴＦＴとを各画素毎に少なくとも一つ設けた画素部を複数個形成する工程と、
前記画素電極上に配向膜を形成する工程と、
他方の基板に共通電極及び該共通電極上に配向膜を形成する工程と、
前記一方の基板と前記他方の基板とをスペーサを介して貼り合わせる工程と、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに、前記画素部の外側に設けられたマーカーを用いて所定の領域に線状レーザー光を照射して罫書き線を形成する工程と、
前記罫書き線に沿って前記一方の基板及び前記他方の基板を分断する工程とを有し、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに照射される前記線状レーザー光は、パルス発振するレーザー発振器から放射されるレーザー光を２つの光路に分割し、前記分割された２つの光路のうちの一方において第１の光学系により線状に形成されるとともに、他方において第２の光学系により線状に形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
一方の基板上に画素電極と該画素電極に接続するＴＦＴとを各画素毎に少なくとも一つ設けた画素部を複数個形成する工程と、
前記画素電極上に自発光層を形成する工程と、
前記一方の基板と他方の基板とをシール材を介して貼り合わせる工程と、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに、前記画素部の外側に設けられたマーカーを用いて所定の領域に線状レーザー光を照射して罫書き線を形成する工程と、
前記罫書き線に沿って前記一方の基板及び前記他方の基板を分断する工程とを有し、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに照射される前記線状レーザー光は、パルス発振するレーザー発振器から放射されるレーザー光を２つの光路に分割し、前記分割された２つの光路のうちの一方において第１の光学系により線状に形成されるとともに、他方において第２の光学系により線状に形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに照射される前記線状レーザー光は、同時に照射されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに照射される前記線状レーザー光は、順次に照射されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一において、
前記線状レーザー光はパルス発振するＣＯ２レーザー、ＣＯレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ３レーザーから選ばれた一つを用いて形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一において、
前記線状レーザー光は線幅に対する長手方向の長さが２０倍から２０００倍であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記罫書き線の幅は１０〜４００μｍであり、深さは１〜１０μｍであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一において、
前記基板はガラス基板または石英基板であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー装置及びレーザー光を用いた基板のスクライブ方法に関し、線状に集光したレーザー光によりガラスなどの基板を分断する方法及びその装置に関する。また、本発明は前記ガラスなどの基板を分断する方法及びその装置を用いた液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）やエレクトロクロミックなどの自発光層を備えた電気光学装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス基板や石英基板上にＴＦＴを形成し、該ＴＦＴを用いて液晶表示装置やＥＬ表示装置を作製する技術が開発されている。例えば、液晶表示装置はノートパソコン向けの１２．１型の表示装置を作製する基板を６５０×５５０mm2のガラス基板から６枚に分断して取り出す量産技術が確立している。
【０００３】
ガラス基板または板ガラスの切断方法は、ダイヤモンド工具を使用して刻線を罫書き、歪みを形成してから外力を加え、刻線に沿って分断（または破断）する方法が多くの場合用いられている。しかし、ガラスなどの脆い基板はダイアモンド工具の刃先角度や力の加え方などに熟練した知識がないと所定の形状に分断することが困難である。このような困難性は基板が大型化するとますます顕著なものとなる。
【０００４】
このように機械的切削加工をガラスなどの脆い基板に直接行い、基板を分断する方法の他に、レーザー光を用いて刻線を罫書き、ガラス基板を分断する技術が知られている。例えば、特表平８−５０９９４７号公報には、波長２μｍ以上の赤外線レーザーを用い、ガラスなどの脆い基板の表面にレーザー光を照射して軟化点以下の温度に表面を加熱し、該レーザー光を相対的に移動させて亀裂を形成し、基板を分断する技術が開示されている。
【０００５】
ガラスや石英などの脆い基板の分断加工に用いるレーザー光源には、基板の光吸収特性との関連からＣＯ2レーザー（波長１０．６μｍ）やＣＯ（５．５μｍ）レーザー、またはＹＡＧ（１．０６４μｍ）レーザーなどが用いられる。このレーザー光の熱によってガラス物質を蒸散させて切断を行っている。レーザー光を利用することの利点は機械的な加工方法と比べ分断面の損傷が少なく分断幅（切断によって失う領域）が小さい特徴がある。
【０００６】
レーザー光を用いた脆い基板の分断加工は基本的には熱加工であり、基板材料を溶融し蒸散させて分断する方法と、表面に刻線を形成しその部分に応力を集中させて分断する方法とに分けてみることができる。後者は熱応力を利用したもので、ガラスが引張り応力のときに破壊しやすい現象を利用したものである。このようなガラスの破壊は表面から起こるのが普通であり、表面に引張り応力の発生する急冷の方が、急熱の場合よりも遥かに破壊しやすいことが知られている。
【０００７】
従って、パルス発振するレーザー光を照射して基板表面を局部的および瞬間的にに加熱すると、その部分で瞬間的な体積膨張と収縮が起こり、収縮過程で引張り応力が発生して亀裂すなわち刻線を形成することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
レーザー光を用いてガラスや石英などの脆い基板を分断するとき、照射するビームは分断する基板の面積と比較してほぼ点状のビームを相対的に移動させて刻線を罫書いている。しかし、上手く基板を分断するには照射するビームのエネルギー密度と走査速度を適切な範囲としなければならない。
【０００９】
しかし、レーザー光をスポット状のビームとして基板に対し相対的に走査して刻線を形成する方法では、実用的なビーム走査速度は１０〜３０mm/sec程度である。走査速度を速めるためにビームのエネルギー密度を高くすることは適切な処置とはならず、ある一定以上のエネルギー密度で照射すると、基板材料が溶融し加工部及びその周辺が溶融して凹凸が形成され、分断部の外観品質を著しく低下させてしまう。特にこのような傾向はガラス基板で顕著なものとなる。
【００１０】
液晶表示装置やＥＬ表示装置などの電気光学装置の製造技術においては、画面の大型化や生産性の向上の為にガラス基板の大型化は今後さらに推進されることが見込まれている。例えば、ガラス基板のサイズを６８０×８８０mm2とすると２０型（対角５１cm）のＵＸＧＡクラスの表示装置の４面取りを実現することができ、１０８４×９６０mm2とすると４０型ＨＤＴＶ（ハイビジョンテレビ）の表示装置を２面取りすることが可能となることが試算されている。この場合、基板の分断は製造工程の後半で行われるので高い歩留まりが要求される。
【００１１】
レーザー光を用いた脆い基板の分断加工は、高歩留まりを期待できるが、その反面刻線を罫書く速度が遅く高いスループットを実現できないという欠点を有している。
【００１２】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、ガラスまたは石英などの脆い基板の分断加工を高速で、制御性よく行うことのできる技術を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のレーザー装置はパルス発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から放射されるレーザー光を光伝送媒体の第１の形状の面に集光するマイクロレンズアレイと、該光伝送媒体の第２の形状の面から放射されたレーザー光を被加工物上で線状レーザー光に集光するシリンドリカルレンズと、該被加工物を保持するテーブルとが設けられたことを特徴としている。このようなレーザー装置の光学系には、さらに好ましい形態として光伝送媒体と前記シリンドリカルレンズとの間に第１のスリットが設けられ、シリンドリカルレンズと被加工物との間に第２のスリットが設けられた構成としても良い。
【００１４】
また、他の発明の構成は、パルス発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から放射されるレーザー光を少なくとも２つの光路に分割する手段と、被加工物の一方の面に線状レーザー光を照射する第１の光学系と、被加工物の他方の面に線状レーザー光を照射する第２の光学系とを有し、第１の光学系と第２の光学系は線状レーザー光に形成する一対のシリンドリカルレンズを有ししていることを特徴としている。
【００１５】
レーザー発振器にはＣＯ2レーザー、ＣＯレーザーや固体レーザーであるＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーから選ばれた一つを用いる。これら固体レーザーはレーザーダイオード励起の方式を使用すると高出力で高い繰り返し周波数を実現することができる。そして、光学系にて形成された線状レーザー光は線幅に対する長手方向の長さが２０倍から２０００倍となるようにする。
【００１６】
さらに本発明は、上記パルス発振するレーザー発振器から放射されるレーザー光を、マイクロレンズアレイで集光し、光伝送媒体の第１の面から入射して第２の面から放射して長方形状のレーザー光にし、長方形状のレーザー光をシリンドリカルレンズにより線状レーザー光として被加工物に照射して線状の罫書き線を形成し、罫書き線に沿って該被加工物を分断することによりガラスや石英などの脆い基板を分断加工する技術を開示する。
【００１７】
その他に、本発明のレーザー装置を用いた脆い基板を分断加工方法として、パルス発振するレーザー発振器から放射されるレーザー光を、シリンドリカルレンズにより線状レーザー光として被加工物に照射して線状の罫書き線を形成し、罫書き線に沿って被加工物を分断することもできる。パルス発振するレーザー発振器から放射されるレーザー光を、少なくとも２つの光路に分割し、第１の光学系と第２の光学系とで少なくとも２つの線状レーザー光として被加工物の一方の面と他方の面に照射して線状の罫書き線を形成し、該罫書き線に沿って該被加工物を分断することもできる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の作製方法は、一つの基板上に画素電極と該画素電極に接続するＴＦＴを各画素毎に少なくとも一つ設けた画素部を複数個形成する工程と、該画素部の外側に設けられたマーカーを用いて所定の領域に線状レーザー光を照射して罫書き線を形成する工程と、該罫書き線に沿って前記画素部が形成された基板を分断する工程とを有することを特徴としている。
【００１９】
また、他の発明の構成は、一方の基板上に画素電極と該画素電極に接続するＴＦＴを各画素毎に少なくとも一つ設けた画素部を複数個形成する工程と、前記画素電極上に配向膜を形成する工程と、他方の基板に共通電極と該共通電極上に配向膜を形成する工程と、前記一方の基板と前記他方の基板とをスペーサを介して貼り合わせる工程と、前記一方の基板と前記他方の基板のそれぞれに、前記画素部の外側に設けたマーカーを用いて所定の領域に線状レーザー光を照射して罫書き線を形成する工程と、該罫書き線に沿って前記基板を分断して前記画素部が形成された基板を分断する工程とを有することを特徴としている。
【００２０】
また、他の発明の構成は、基板上に画素電極と該画素電極に接続するＴＦＴを各画素毎に少なくとも一つ設けた画素部を複数個形成する工程と、前記画素電極上に自発光層を形成する工程と、前記自発光層の上方に封止層を形成する工程と、前記基板の外側に設けたマーカーを用いて所定の領域に線状レーザー光を照射して罫書き線を形成する工程と、該罫書き線に沿って前記基板を分断して前記画素部が形成された領域を分断する工程とを有することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
[実施形態１]
本発明のレーザー装置の構成例を図１を用いて説明する。図１で示すようにレーザー装置の基本的な構成は、レーザー発振器１０１、制御用コンピュータ１０４、入出力装置１０５、ＸＹθテーブル１０９、テーブルコントローラ１０８、被処理基板に形成されたマーカーを認識するカメラ１０７、モニター１０６、第１の光学系１０２、第２の光学系１０３から成っている。
【００２２】
第２の光学系は必ずしも必要なものでなく、被処理基板の一方の面のみから線状レーザー光を照射する場合には省略することができる。図１で示すようにビームスプリッタ１１０でレーザー発振器から放射されたレーザー光を２系統に分割して、第１の光学系１０２と第２の光学系１０３とでそれぞれ線状レーザー光を形成するとＸＹθテーブルに置かれた基板びの両面から線状レーザー光を照射することができる。即ち、第１の光学系１０２により形成した第１の線状レーザー光を被処理基板の一方の面から照射して、第２の光学系１０３により形成した線状レーザー光を被処理基板の他方の面から照射して被処理基板を加工する。
【００２３】
第１の光学系と第２の光学系へはそれぞれ異なる波長のレーザー光を導入することもできる。例えば、第１の光学系にはレーザー発振器からの基本波長のレーザー光を導入し、第２の光学系には波長変換器１２２を通して第２高調波〜第３高調波のレーザー光を導入することができる。具体的には、レーザー発振器にはＣＯ2レーザー（波長１０．６μｍ）、ＣＯレーザー（波長５．５μｍ）、ＹＡＧレーザー（波長１．０６μｍ）、ＹＶＯ4レーザー（波長１．０６μｍ）、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーを用いる。
【００２４】
ソーダ石灰ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスなどの各種ガラス材料や石英においては、可視光域では透明であるのに対し、波長２μm以上の長波長側でその材料に応じて光を吸収する性質が知られている。この光吸収特性を利用して、さらに基板に照射するレーザー光の強度を適宣なものとすると、基板に罫書き線を形成したり、局所的に基板を加熱したりすることが可能となる。
【００２５】
第１の光学系１０２はビームスプリッタ１１０で分離されたレーザー光を、ハーフミラー１１１により２系統に分け、一方はシリンドリカルレンズアレイ１１３により一方向（縦）に２分割される。次にシリンドリカルレンズアレイ１１５により他方向（横）に２分割される。これらの分割されたレーザビームはミラー１１７で反射され、シリンドリカルレンズ１１９、１２１により照射面１００で一つにまとめられる。ハーフミラー１１１により２系統に分けられた他の一方は、同様にシリンドリカルレンズアレイ１１４、１１６、ミラー１１７、シリンドリカルレンズ１１８、１２０で照射面１００で一つにまとめられ線状レーザー光となる。
【００２６】
第２の光学系も同様な構成とする。ミラー１２３を用い、ハーフミラー１２４、ミラー１２５、１３０、シリンドリカルレンズアレイ１２６〜１２９、シリンドリカルレンズ１３１〜１３４により照射面１００で一つにまとめられ線状レーザー光となる。このようにして照射面１００に形成された線状レーザー光は、線幅１０〜４００μm、好ましくは２０〜２００μmとなるように集光する。照射エネルギー密度はそれぞれの光学系で１００〜１０００mJ/cm2、好ましくは４００〜８００mJ/cm2となるようにする。
【００２７】
照射面の位置に合わせて基板をＸＹθテーブル１０９にセットする。図示はていないが、ＸＹθテーブル１０９上にセットした基板に設けられたマーカーをカメラ１０７で認識し、その位置情報に関する電子データを制御用コンピュータ１０４でデータ処理してテーブルコントローラ１０８とレーザー発振器１０１に制御信号を送る。制御用コンピュータ１０４にはあらかじめプログラムが入力されている。それによりテーブルコントローラ１０８はＸＹθテーブル１０９を動作させ、所定の位置においてレーザー発振器１０１からパルスレーザー光を発振させる。
【００２８】
このようにして、基板の所定の位置に幅１０〜４００μm、深さ１〜１０μmの罫書き線を形成することができる。基板はその後外力を加えることで、この罫書き線に沿って分断することができる。
【００２９】
図４は罫書き線を形成する例を示している。図４（Ａ）は基板４０１の所定の位置に、図１で示すようなレーザー装置の光学系１または光学系２のいずれか一方で形成された線状レーザー光４０２により、所定の位置に罫書き線を形成する例である。図４（Ｂ）は４０３と４０４の２枚の基板がスペーサーを内包したシール材で貼り合わされた状態の基板で、例えば、液晶表示装置などの例である。液晶表示装置では、画素電極や配向膜が形成された後スペーサを介してシール材で２枚の基板を貼り合わせ、その後、基板の周辺の不要な部分を切断除去して液晶を注入する。従って、２枚の基板を貼り合わせた液晶表示装置では、両側から罫書き線を入れて基板を分断する必要がある。その場合には光学系１からの線状レーザー光４０６と光学系２からの線状レーザー光４０７とを同時または順次照射して罫書き線を形成し分断する。
【００３０】
図４（Ｃ）は２系統の光学系を用いた他の例であり、一方向から線状レーザー光４０９を基板４０８に照射して罫書き線を形成する。その基板の反対側の面から同様に線状レーザー光４１０を照射する。線状レーザー光４１０は罫書き線を形成することが目的ではなく基板の局所的な加熱を目的とする。局所的な加熱により熱歪みを生じさせ、罫書き線に沿って基板を分断することを容易とする。熱歪みは線状のパルスレーザー光が照射された部分で熱膨張により圧縮応力が発生させ、線状レーザー光４０９で形成された罫書き線に応力が集中し、その部分からの基板の分断を容易なものとする。罫書き線を形成する線状レーザー光４０９は幅１０〜４００μmとするのに対し、線状レーザー光４１０はその幅よりも広くして、幅１００〜１０００μｍで照射する。
【００３１】
図４（Ｄ）は同様に２系統の光学系を用いた他の例であり、同じ面から第１の線状レーザー光４１２と第２の線状レーザー光４１３とを照射する。第１の線状レーザー光４１２は罫書き線を形成するものであり、第２の線状レーザー光は基板を局所的に加熱するのに用いる。このようにしても、図４（Ｃ）と同様に基板に歪みが生じさせ、基板を分断することができる。
【００３２】
図５はレーザー光を用いてガラスや石英などの脆い基板を分断加工した場合の分断面の形状を模式的に示すものであり、図５（Ａ）はスポット状または点状のパルスレーザー光を重ね合わせながら走査してレーザー光による加工部を連続させて線状に加工した例である。この場合、加工部５０３の形状は結局点を連続させたものであるので、図５（Ａ）で示すように罫書き線の端面に点を重ね合わせた痕が残る。一方、図５（Ｂ）は本発明のレーザー装置で形成した罫書き線を示し、線状レーザー光で形成した罫書き線の加工部の断面５０７は図５（Ａ）と比較して滑らかな形状となる。
【００３３】
以上のような本発明のレーザー装置は、線状レーザー光を基板に照射することにより、罫書き線を形成した部分の形状を平滑なものとし、分断後の基板の端面の形状を良好なものとすることができる。さらに、基板の分断を容易なものとすることができる。
【００３４】
[実施形態２]
本発明のレーザー装置の他の例を図２と図３を用いて説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）において、一点差線で囲まれた領域は図１で示す第１の光学系１０３、第２の光学系１０４に相当する。図２（Ａ）は光学系１０３または１０４を側面から見た図であり、図２（Ｂ）は光学系１０３または１０４を上面から見た図である。
【００３５】
図２においてレーザー発振器１５０は実施形態１で説明したレーザー発振器１０１と同様なものとする。レーザー発振器１５０から放射したレーザー光はＣＯ2レーザー、ＣＯレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーの基本波若しくは第２高調波、第3高調波などが好ましく、マイクロレンズアレイ１５１を介して光伝送媒体１５２に入射する。光伝送媒体１５２の光入射側には反射防止体１５３が設けられている。
【００３６】
光伝送媒体１５２の光入射側と光放射側のそれぞれの面積または形状、或いは面積と形状は異なったものとする。例えば、光入射側の形状を円形または楕円系とし、光放射側の形状を矩形または長方形とする。また、その面積比（光入射側：光放射側）を１：１〜１：１００程度とする。光伝送媒体１５２をこのような構成とすることで、光放射側から放射されるレーザー光の形状を矩形または長方形とすることができる。
【００３７】
光伝送媒体１５２の光入射側と光放射側のそれぞれの面積または形状、或いは面積と形状は異なったものとする。例えば、光入射側の形状を円形または楕円系とし、光放射側の形状を矩形または長方形とする。また、その面積比（光入射側：光放射側）を１：１〜１：１００程度とする。光伝送媒体１５２をこのような構成とすることで、光放射側から放射されるレーザー光の形状を矩形または長方形とすることができる。
【００３８】
光伝送媒体１５２の一例を図３に示す。図３で示すのは光伝送媒体を複数の光ファイバーから成る光ファイバーアレイ１６０で形成する例であり、光入射側を円形とし、光放射側を矩形で形成し、光入射側に対し光放射側の面積が大きくなるようにしてある。そのために、光ファイバーアレイ１６２を形成する各光ファイバー１６２の断面積は光入射側から徐々に大きくなるように形成されている。このような構成の場合、光入射側と光放射側の面積比を１：１００程度までとすることができる。光ファイバーアレイの光入射側には反射防止体１６１が設けられている。
【００３９】
図２で示す光伝送媒体１５２で矩形若しくは長方形状に変わったレーザー光は、スリット１５４を通す。スリット１５４は例えば長方形の開口を設けたものとし、その短辺の長さを０．１〜１ｍｍとする。光伝送媒体１５２の第２の面から出射したレーザー光はこのスリット１５４により短辺が短くする。そして、ミラー１５５で進行方向を変えられ、シリンドリカルレンズ１５６で集光され、照射面１５８で線幅１０〜４００μm、好ましくは２０〜２００μmの線状レーザー光となるようにする。照射面１５８とシリンドリカルレンズ１５８との間にはスリット１５７が設けられ、線状レーザー光の長手方向の長さを所定のものとしている。このように、光伝送媒体１５２を用いることで図１で示したシリンドリカルレンズアレイを省略して廉価な光学系を構成することができる。
【００４０】
[実施形態３]
液晶表示装置の生産技術を例にすると、ガラス基板の外寸に合わせた製造ラインを構築しする手法が用いられている。この場合、生産性を向上させるために１枚の基板から複数の表示装置を取り出す方法が用いられている。アクティブマトリックス型液晶表示装置の生産が始まった当初では、３００×４００mm2の基板から画面サイズ１０．４型の液晶表示装置を２枚取り出していたが、その後生産技術が進歩して基板サイズの大型化が進み、５５０×６５０mm2の基板から１２．１型の液晶表示装置を６枚取り出す技術が確立されている。
【００４１】
図１３は能動素子と画素電極が形成されている素子基板（アクティブマトリックス基板）１３０１と対向電極が形成されている対向基板１３０２とが貼り合わされた液晶表示装置を形成する基板を分断する様子を模式的に示している。基板のサイズに限定はないが、例えば前述のように５５０×６５０mm2とすることができる。素子基板１３０１には画素部１３１１、駆動回路１３１２、１３１３が形成され、さらにＣＰＵやメモリなどの演算処理回路１３１４などが形成されていても良い。図１３では６枚の表示装置を分断して取り出す様子を示しているが、分断する数に特に限定はなく画素部や駆動回路の構成と配置も適宣決定されるものである。
【００４２】
本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法は、光学系にて形成された第１の長さの線状レーザー光１３０９をスリット１３００で第２の長さの線状レーザー光１３１５に変換して基板に照射する。スリットはベース１３０７と可動板１３０８が一体となつて構成されるものであり、可動板１３０８によって線状レーザー光の長手方向の長さを規定する。可動板１３０８はベース１３０７に固定されていても良いが、ベース１３０７上で可変させる機能を付加すると、可変範囲内において任意の長さに線状レーザー光の長手方向の長さを変化させることができる。
【００４３】
被照射領域１３１０（即ち、第２の長さの線状レーザー光１３１５）の長さは特に規定されるものでなく、図１３のように基板の一辺の長さに概略一致するように形成しても良いし、分断する液晶表示装置の一辺の長さに合わせても良い。図１３では対向基板１３０２側に被照射領域が形成されて罫書き線が形成される様子を示している。実施形態１で示す構成のレーザー装置を用いれば素子基板１３０１側からも線状レーザー光を照射することも可能である。素子基板１３０５と対向基板１３０６とを貼り合わせた液晶表示装置及び素子基板１３０３と対向基板１３０４とを貼り合わせた液晶表示装置は線状レーザー光によって形成された罫書き線に沿って分断されたものである。
【００４４】
このように線状レーザー光を用いることにより、分断するための罫書き線を一度に形成することができる。罫書き線はパルス発振レーザー装置から放射されたレーザー光で形成された線状レーザー光の１パルス〜数十パルスで形成することが可能であるので、繰り返しパルス周波数を１〜１０ｋＨｚとしても罫書き線を瞬時に形成することができる。このような利点は基板を大形化した場合に特に顕著に表れ、点状のレーザー光を走査して罫書き線を形成する場合に比べ格段に素早く罫書き線を形成することができる。
【００４５】
【実施例】
[実施例１]
本発明の半導体装置の作製方法の実施例を図を用いて説明する。本実施例では、基板上に画素部の画素ＴＦＴと保持容量及び画素部の周辺に設ける駆動回路のＴＦＴを形成する方法について示す。さらに、画素部と駆動回路を一つのユニットとして、そのユニットを１枚の基板上に複数個形成した後に本発明のレーザー装置及び基板の分断方法を用いて各ユニットに分断する方法について説明する。
【００４６】
本実施例ではトップゲート型のＴＦＴを作製する例であり、ゲート電極は２層構造で形成する。ゲート電極の第１層目はシリコン（Ｓｉ）またはゲルマニウム（Ｇｅ）の半導体、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。第２層目はＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。その場合における最も好ましい組み合わせは、第１層目をＳｉやＧｅ、またはＴａまたは窒化タンタル（ＴａＮ）、若しくは窒化タンタル（ＴａＮ）とＴａの積層構造で形成し、第２層目をＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成する。これらの材料はＡｌやＣｕなどと比べ熱的に安定であり、また腐蝕しにくいのでＴＦＴを作製する上で好適に用いることができる。
【００４７】
しかし、ゲート電極の第１層目に半導体膜を用いる場合も同様であるが、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料は面積抵抗が約１０Ωかそれ以上の値であり、画面サイズが４インチクラスかそれ以上の表示装置を作製する場合には必ずしも適していない。画面サイズの大型化に伴って基板上において配線を引回す長さが必然的に増大し、配線抵抗の影響による信号の遅延時間の問題を無視することができなくなるためである。また、配線抵抗を下げる目的で配線の幅を太くすると、画素部以外の周辺の領域の面積が増大し表示装置の外観を著しく損ねることになる。
【００４８】
例えば画素密度がＶＧＡの場合、４８０本のゲート配線と６４０本のソース配線が形成され、ＸＧＡの場合には７６８本のゲート配線と１０２４本のソース配線が形成される。表示領域の画面サイズは、１３インチクラスの場合対角線の長さは３４０ｍｍとなり、１８インチクラスの場合には４６０ｍｍとなる。本実施例ではこのような表示装置において遅延時間の問題を解決し、また配線に要する面積を最小限とする方法を示す。
【００４９】
まず、図６（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板２５０１上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜６０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜６２ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜６０２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造て形成しても良い。
【００５０】
島状半導体層６０３〜６０６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層６０３〜６０６の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
【００５１】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーや固体レーザーであるＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーを用いる。これら固体レーザーはレーザーダイオード励起の方式を使用すると高出力で高い繰り返し周波数を実現することができる。ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーはその第２高調波（５３２nm）、第３高調波（３５５nm）、第４高調波（２６６nm）を用いることができる。大別すると、波長４００nm以上のレーザー光を照射した場合には光の侵入長との兼ね合いで半導体膜の内部から加熱して結晶化することができる。一方、波長４００nm以下では半導体膜の表面から加熱して結晶化させることができる。いずれにしても、照射パルス数や照射エネルギー密度を適したものとして行う。
【００５２】
これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)とすると良い。そして幅１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行う。
【００５３】
ゲート絶縁膜６０７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では１２０ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ2とを混合し、反応圧力４０Pa、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６MHz）電力密度０．５〜０．８W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後４００〜５００℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【００５４】
ゲート絶縁膜６０７上にゲート電極を形成するための第１の導電膜６０８と第２の導電膜６０９とを形成する。本実施例では、第１の導電膜６０８をＴａで５０〜１００ｎｍの厚さに形成し、第２の導電膜をＷで１００〜３００ｎｍの厚さに形成する。
【００５５】
Ｔａ膜はスパッタ法で形成し、ＴａのターゲットをＡｒでスパッタする。この場合、Ａｒに適量のＸｅやＫｒを加えると、Ｔａ膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。また、α相のＴａ膜の抵抗率は２０μΩcm程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩcm程度でありゲート電極とするには不向きである。α相のＴａ膜を形成するために、Ｔａのα相に近い結晶構造をもつ窒化タンタルを１０〜５０ｎｍ程度の厚さでＴａの下地に形成しておくとα相のＴａ膜を容易に得ることができる。
【００５６】
Ｗ膜はＷをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【００５７】
次に図６（Ｂ）に示すように、レジストによるマスク６１０〜６１４を形成し、ゲート電極を形成するための第１のエッチング処理を行う。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ4とＣｌ2を混合し、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ4とＣｌ2を混合した場合にはＷ膜及びＴａ膜とも同程度にエッチングされる。
【００５８】
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。テーパー部の角度は１５〜４５°となる。ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０nm程度エッチングされることになる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１のテーパー形状の導電層６１５〜６１４（第１の導電層６１５ａ〜６１４ａと第２の導電層６１５ｂ〜６１４ｂ）が形成される。
【００５９】
そして、第１のドーピング処理を行いｎ型を付与する不純物元素を添加する。ドーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法で行えば良い。イオントドープ法では、ドーズ量を１×１０13〜５×１０14atoms/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いた。この場合、導電層６１５〜６１４がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域６２０〜６２３が形成される。第１の不純物領域６２０〜６２３には１×１０20〜１×１０21atomic/cm3の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素が添加される。
【００６０】
次に図６（Ｃ）に示すように、第２のエッチング処理を行う。同様にＩＣＰエッチング法を用い、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2とＯ2を混合して、１Paの圧力でコイル型の電極に５００ＷのＲＦ電力(13.56MHz)を供給し、プラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）には２０WのＲＦ（13.56MHz）電力を投入し、第１のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりＷ膜を選択的に異方性エッチングし、第２の導電層を第１の矩形状の導電層６２４〜６２８とする。このとき第１のテーパー形状の導電層６１５ａ〜６１４ａはそのまま残る。
【００６１】
Ｗ膜やＴａ膜のＣＦ4とＣｌ2の混合ガスによるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推測することができる。ＷとＴａのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、Ｗのフッ化物であるＷＦ6が極端に高く、その他のＷＣｌ5、ＴａＦ5、ＴａＣｌ5は同程度である。従って、ＣＦ4とＣｌ2の混合ガスではＷ膜及びＴａ膜共にエッチングされる。しかし、この混合ガスにＯ2を添加するとＣＦ4とＯ2が反応してＣＯとＦになり、ＦラジカルまたはＦイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物の蒸気圧が高いＷ膜のエッチング速度が増大する。一方、ＴａはＦが増大しても相対的にエッチング速度の増加は少ない。また、ＴａはＷに比較して酸化されやすいので、Ｏ2を添加することでＴａの表面が酸化される。Ｔａの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにＴａ膜のエッチング速度は低下する。従って、Ｗ膜とＴａ膜とのエッチング速度には大きな差が生じ、Ｗ膜の選択的なエッチングが可能となる。
【００６２】
その後、図７（Ａ）に示すように、第３のエッチング処理を行う。この条件は第１のエッチング処理と同じ条件で行い、端部に１５〜４５°の角度でテーパー部を有する第３の形状の導電層６３４〜６３７が形成される。導電層上のレジストによるマスクは、このエッチング時に同時に侵蝕され、第３のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第２のテーパー形状の導電層６３４〜６３８（第１の導電層６３４ａ〜６３８ａと第２の導電層６３４ｂ〜６３８ｂ）が形成される。
【００６３】
この状態から、図７（Ｂ）に示すように第４のエッチング処理を行う。この条件は第２のエッチング処理と同じ条件でエッチングを行い、Ｗ膜を選択的に異方性エッチングして第２の導電層を第２の矩形状の導電層６３９〜６４３とする。このとき第２のテーパー形状の導電層６３４ａ〜６３８ａはそのまま残る。
【００６４】
そして、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げ高加速電圧の条件でｎ型を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０ｋｅＶとし、１×１０13/cm2のドーズ量で行い、図６（Ｂ）で島状半導体層に形成された第１の不純物領域の内側の領域に新な不純物領域を形成する。ドーピングは、第２の矩形状の導電層６３９〜６４３を不純物元素に対するマスクとして用い、第２のテーパー形状の導電層６３４ａ〜６３８ａの下側の領域にも不純物元素が添加されるようなドーピング条件を用いる。従って、第２のテーパー形状の導電層６３４ａ〜６３８ａと重なる第３の不純物領域６４８〜６５１と、第１の不純物領域と第３の不純物領域との間の第２の不純物領域とが形成される。ｎ型を付与する不純物元素は、第２の不純物領域で１×１０17〜１×１０19atoms/cm3の濃度となるようにし、第３の不純物領域で１×１０16〜１×１０18atoms/cm3の濃度となるようにする。
【００６５】
そして図７（Ｃ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層６０４に一導電型とは逆の導電型の第４の不純物領域６５５を形成する。第２の矩形状の導電層６４０を不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的に不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層６０３、６０５、６０６は、レジストのマスク６５２〜６５４で全面を被覆しておく。不純物領域６５５はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。その領域の不純物濃度は２×１０20〜２×１０21atoms/cm3となるようにする。
【００６６】
以上までの工程でそれぞれの島状半導体層に不純物領域が形成される。また、第２の矩形状の導電層６３９〜６４３とする。このとき第２のテーパー形状の導電層６３４ａ〜６３８ａが一体となってゲート電極として機能する。
【００６７】
こうして導電型の制御を目的として、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５００℃で４時間の熱処理を行う。
【００６８】
レーザーアニール法で行う場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーや固体レーザーであるＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーを適用することができる。これら固体レーザーはレーザーダイオード励起の方式を使用すると高出力で高い繰り返し周波数を実現することができる。ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザーはその第２高調波（５３２nm）、第３高調波（３５５nm）、第４高調波（２６６nm）を用いることができる。大別すると、波長４００nm以上のレーザー光を照射した場合には光の侵入長との兼ね合いで半導体膜の内部から加熱して結晶化することができる。一方、波長４００nm以下では半導体膜の表面から加熱して結晶化させることができる。いずれにしても、照射パルス数や照射エネルギー密度を適したものとして行う。
【００６９】
この熱処理において、第２の矩形状の導電層６３９〜６４３は表面から５〜８０nmの厚さで窒化タングステンから成る導電層６３４ｃ〜６３８ｃが形成される。さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い（図８（Ａ））。
【００７０】
活性化および水素化処理の後、ゲート配線を低抵抗の導電性材料で形成する。低抵抗の導電性材料はＡｌやＣｕを主成分とするものであり、このような材料でゲート配線を形成する。本実施例ではＡｌを用いる例を示し、Ｔｉ膜を５０〜１００ｎｍ形成し、その上にＴｉを０．１〜２重量％含むＡｌ膜を低抵抗導電層として全面に形成する（図示せず）。厚さは２００〜４００nm（好ましくは２５０〜３５０nm）で形成する。そして、所定のレジストパターンを形成し、エッチング処理して、ゲート配線６５６、６５７を形成する。このとき同じ材料で画素部に設ける保持容量と接続する容量線６５８も形成する。このゲート配線と容量配線のエッチング処理は、リン酸系のエッチング溶液によるウエットエッチングで行うと、下地との選択加工性を保って形成することができる（図８（Ｂ））。
【００７１】
図８（Ｃ）において、第１の層間絶縁膜６５９は酸化窒化シリコン膜から１００〜２００ｎｍの厚さで形成する。その上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜６６０を形成する。そして、島状半導体層のソース領域とコンタクトを形成するソース配線６６１〜６６４とドレイン領域とコンタクトを形成するドレイン配線６６５〜６６８と画素電極６６９を形成してアクティブマトリクス基板を完成させることができる。
【００７２】
このアクティブマトリクス基板には駆動回路７０６と画素部７０７が形成されている。駆動回路７０６にはｎチャネル型ＴＦＴ７０１、７０３とｐチャネル型ＴＦＴ７０２が形成され、画素部７０７にはｎチャネル型ＴＦＴから成る画素ＴＦＴ７０４と画素ＴＦＴに接続する保持容量７０５を有している。
【００７３】
ｎチャネル型ＴＦＴ７０１にはチャネル形成領域６６９、ゲート電極を形成する第２のテーパー形状の導電層６３４ａと重なる第３の不純物領域６７０（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第２の不純物領域６７１（ＬＤＤ領域）とソース領域として機能する第１の不純物領域６７２、ドレイン領域として機能する第１の不純物領域６７３を有している。
【００７４】
ｐチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域６７４、ゲート電極を形成する第２のテーパー形状の導電層６３５ａと重なる第４の不純物領域６７５、ゲート電極の外側に形成される第４の不純物領域６７６、ソース領域として機能する第４の不純物領域６７７、ドレイン領域として機能する第４の不純物領域６７８を有している。
【００７５】
ｎチャネル型ＴＦＴ７０２にはチャネル形成領域６７９、ゲート電極を形成する第２のテーパー形状の導電層６３６ａと重なる第３の不純物領域６８０（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第２の不純物領域６８１（ＬＤＤ領域）とソース領域として機能する第１の不純物領域６８２、ドレイン領域として機能する第１の不純物領域６８３を有している。
【００７６】
画素ＴＦＴ７０４にはチャネル形成領域６８４、６８５、ゲート電極を形成する第２のテーパー形状の導電層６３７ａと重なる第３の不純物領域６８５，６８７（ＧＯＬＤ領域）、ゲート電極の外側に形成される第２の不純物領域６８６、６８９（ＬＤＤ領域）とソース領域またはドレイン領域として機能する第１の不純物領域６９０、６９１，６９２を有している。また、保持容量７０５の一方の電極として機能する半導体層６９３には不純物元素が添加されず、６９４、６９５にはｎ型を付与する不純物元素が添加されている。
【００７７】
図９（Ａ）、（Ｂ）はアクティブマトリクス基板の上面図の一部を示し、図９（Ａ）のＢ−Ｂ'断面および図９（Ｂ）のＣ−Ｃ'断面は図８（Ｃ）のＢ−Ｂ'およびＣ−Ｃ'に対応している。図９（Ａ）、（Ｂ）ではゲート絶縁膜、第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜を省略して示しているが、島状半導体層６０３、６０４、６０６の図示されていないソースおよびドレイン領域にソース配線６６１、６６２、６６４とドレイン配線６６５、６６６及び画素電極６６８がコンタクトホールを介して接続している。また、図９（Ａ）のＤ−Ｄ'断面および図９（Ｂ）のＥ−Ｅ'断面を図１０（Ａ）と（Ｂ）にそれぞれ示す。図１０（Ａ）において、ゲート配線６５６はゲート電極２５３４と、また図２９（Ｂ）においてゲート配線２５５７はゲート電極６３７と島状半導体層６０３、６０６の外側で重なるように形成され、ゲート電極と低抵抗導電層とががコンタクトホールを介さずに接触して電気的に導通している。このようにゲート線を低抵抗導電材料で形成することにより、配線抵抗を十分低減できる。従って、画素部（画面サイズ）が４インチクラス以上の表示装置に適用することができる。
【００７８】
次に図８（Ｃ）で示すアクティブマトリックス基板からアクティブマトリックス型の液晶表示装置を作製する工程を示す。図１１（Ａ）は画素部８０４a、８０４ｂ、駆動回路部８０５ａ、８０５ｂ及び外部入力端子８０６ａ、８０６ｂが形成されたアクティブマトリックス基板８０１と、シール材８０８ａ、８０８ｂと少なくとも対向電極や遮光膜が８０７ａ、８０７ｂに形成された対向基板８０２を示している。アクティブマトリックス基板８０１にはマーカー８０９が、対向基板８０２にはマーカー８１０が形成されている。配向膜は両基板にそれぞれ形成されているものとする。
【００７９】
図１１（Ｂ）はアクティブマトリックス基板７０１と対向基板７０２を貼り合わせた状態を示す。この２枚の基板の間隔を一定に保つために、貼り合わせる前にスペーサーを形成する。スペーサーは対向基板側に２〜１０μｍの適当な大きさのビーズを散布したものでも良いし、アクティブマトリックス基板側に予めフォトリソグラフィーの技術を用いて柱状のスペーサーを所定の領域に形成しておいても良い。２枚の基板の固定はシール材にて行い、シール材は熱硬化型または紫外線硬化型の樹脂材料を用いる。
【００８０】
図１１では、２つの画素部が形成されたアクティブマトリックス基板を示し、図１１（Ｂ）で貼り合わせた後に分断して２つの液晶表示装置を取り出様子を示している。勿論、１枚の基板に形成する画素数は一つでも良いし複数個設けても良い。基板を切断する線はアクティブマトリックス基板側と対向基板側で共通する部分と異なる部分がある。図１１（Ｂ）で示すＡ１−Ａ１'、Ａ２−Ａ２'、Ａ３−Ａ３'及びＣ１−Ｃ１'、Ｃ２−Ｃ２'は共通の切断線である。この線に沿って、実施形態１または２で示す方法に従って線状レーザー光により罫書き線を形成する。本発明のレーザー装置に従えばアクティブマトリックス基板７０１側と対向基板側７０２側の両側から線状レーザー光を照射して両側から一度に罫書き線を形成することができる。また、Ｂ１−Ｂ１'、Ｂ２−Ｂ２'は対向基板側のみの切断線であり、この部分を切断することによりアクティブマトリックス基板７０１側に設けた外部入力端子を露出させることができる。
【００８１】
図１２はこの様子を断面構造図で示したものである。アクティブマトリックス基板１２０１には駆動回路１２０３、画素部１２０４、端子部１２１４が形成されている。画素部１２０３にはｎチャネル型ＴＦＴ１２０６、ｐチャネル型ＴＦＴ１２０５が形成されている。画素部１２０４には画素ＴＦＴ１２０７と保持容量１２０８が形成されている。端子部１２１４は外部からの信号を入力する端子が形成され、その端子部から延在する配線は駆動回路に接続されている。これらのＴＦＴ上にはスペーサー１２１１、配向膜１２１０が形成され、対向基板１２０２には共通電極１２１３、配向膜１２１２が形成されていて、シール材１２０９で貼り合わせてある。
【００８２】
アクティブマトリックス基板１２０１には分断部１２１４に線状レーザー光で罫書き線を入れて分断する。対向基板１２０２には分断部１２１５、１２１６に線状レーザー光で罫書き線を入れて分断する。図１２の表記では分断部１２１４、１２１５が図１１（Ｂ）で示すＡ−Ａ'線に対応し、分断部１２１６がＢ−Ｂ'線に対応している。
【００８３】
図１１（Ｃ）は基板を分断した後の状態を示し、アクティブマトリックス基板７０１ａと対向基板７０２ａ及びアクティブマトリックス基板７０１ｂと対向基板７０２ｂとが貼り合わされた状態を示している。そして、液晶をシール材の開口部から注入し、その後エポキシ樹脂などの封止材７１１ａ、７１１ｂで封止する。このようにして液晶表示装置を完成させることができる。
【００８４】
このようにして作製した液晶表示装置の画素部と駆動回路部の断面図を示す。図１４に示すように、図８（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板に柱状スペーサから成るスペーサ７１６が形成されている。スペーサは数μｍの粒子を散布して設ける方法でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後これをパターニングして形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料に限定はないが、例えば、ＪＳＲ社製のＮＮ７００を用い、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定の位置にスペーサー７１６を形成することができる。このようにして作製されるスペーサの形状は露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示装置としての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状など特別の限定はないが、例えば円錐状としたときに具体的には、高さを１．２〜５μｍとし、平均半径を５〜７μｍ、平均半径と底部の半径との比を１対１．５とする。このとき側面のテーパー角は±１５°以下とする。
【００８５】
スペーサの配置は任意に決定すれば良いが、好ましくは、図１４（Ａ）で示すように、画素部においてはドレイン電極６６８のコンタクト部と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ７１６を設けると良い。コンタクト部は平坦性が損なわれて液晶がうまく配向しなくなるので、このようにしてコンタクト部にスペーサ用の樹脂を充填する形で柱状スペーサ７１６を形成することでディスクリネーションなどを防止することができる。また、駆動回路のＴＦＴ上にも同様なスペーサを形成しておく。このスペーサは駆動回路部の全面に渡って形成しても良いし、図１４で示すようにソース線およびドレイン線を覆うようにして設けても良い。
【００８６】
配向膜７１５にはポリイミド樹脂を用る。配向膜７１５を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにしてある。画素部に設けた柱状スペーサ７１６の端部からラビング方向に対してラビングされない領域が２μｍ以下となるようにする。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば問題となるが、駆動回路のＴＦＴ上に形成したスペーサにより静電気からＴＦＴを保護する効果を得ることができる。また図では説明しないが、配向膜７１５を先に形成してからスペーサ７１６を形成した構成としても良い。
【００８７】
対向側の対向基板７１０には、遮光膜７１１、透明導電膜７１２および配向膜７１３を形成する。遮光膜７１１はＴｉ膜、Ｃｒ膜、Ａｌ膜などを１５０〜３００nmの厚さで形成する。そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシー材（図１４では図示せず）で貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていて、このフィラーとスペーサ７１６によって均一な間隔を保って２枚の基板が貼り合わせられる。
【００８８】
その後、両基板の間に液晶材料７１７を注入する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。例えば、ＴＮ液晶の他に、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることもできる。この無しきい値反強誘電性混合液晶には、Ｖ字型の電気光学応答特性を示すものもある。このようにして図１４に示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置を完成させることができる。
【００８９】
[実施例２]
本発明のレーザー装置及び基板の分断方法は実施例１で示した液晶表示装置の他に、画素部に自発光層を備えた表示装置、イメージセンサ、太陽電池などガラス基板や石英基板などに形成されたものの分断加工に適用することができる。その一例として本実施例では自発光層を備えた表示装置のうちＥＬ表示装置について説明する。
【００９０】
図８（Ｃ）のアクティブマトリクス基板を用いてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）材料を用いた自発光型の表示装置（以下、ＥＬ表示装置と記す）の例について説明する。図１５（Ａ）は本発明を用いたＥＬ表示装置の上面図である。図１５（Ａ）において、４０１０は基板、４０１１は画素部、４０１２はソース側駆動回路、４０１３はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４０１４〜４０１６を経てＦＰＣ１７に至り、外部機器へと接続される。
【００９１】
図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ'断面を表す図であり、このとき少なくとも画素部上、好ましくは駆動回路及び画素部上に対向板６０００を設ける。対向板６０００はシール材７０００でＴＦＴとＥＬ材料を用いた自発光層が形成されているアクティブマトリクス基板と貼り合わされている。シール材７０００にはフィラー（図示せず）が混入されていて、このフィラーによりほぼ均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられている。さらに、シール材７０００の外側とＦＰＣ４０１７の上面及び周辺は封止剤７００１で密封する構造とする。封止剤７００１はシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブチルゴムなどの材料を用いる。
【００９２】
このように、シール材７０００によりアクティブマトリクス基板４０１０と対向基板６０００とが貼り合わされると、その間には空間が形成される。その空間には充填剤６００４が充填される。この充填剤６００４は対向板６０００を接着する効果も合わせ持つ。充填剤６００４はＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）などを用いることができる。また、自発光層は水分をはじめ湿気に弱く劣化しやすいので、この充填剤６００４の内部に酸化バリウムなどの乾燥剤を混入させておくと吸湿効果を保持できるので望ましい。また、自発光層上に窒化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜などで形成するパッシベーション膜６００３を形成し、充填剤６００４に含まれるアルカリ元素などによる腐蝕を防ぐ構造としていある。
【００９３】
対向板６０００にはガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム（デュポン社の商品名）、ポリエステルフィルム、アクリルフィルムまたはアクリル板などを用いることができる。また、数十μｍのアルミニウム箔をＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用い、耐湿性を高めることもできる。このようにして、ＥＬ素子は密閉された状態となり外気から遮断されている。
【００９４】
また、図１５（Ｂ）において基板４０１０、下地膜４０２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している。）４０２２及び画素部用ＴＦＴ４０２３（但し、ここではＥＬ素子への電流を制御するＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦＴの内特にｎチャネル型ＴＦＴにははホットキャリア効果によるオン電流の低下や、Ｖthシフトやバイアスストレスによる特性低下を防ぐため、実施例１で示す構成のＬＤＤ領域が設けられている。
【００９５】
例えば、駆動回路用ＴＦＴ４０２２とし、図８（Ｃ）に示すｐチャネル型ＴＦＴ７０２とｎチャネル型ＴＦＴ７０１を用いれば良い。また、画素部用ＴＦＴ４０２３には図８（Ｃ）に示す画素ＴＦＴ７０４またはそれと同様な構造を有するｐチャネル型ＴＦＴを用いれば良い。
【００９６】
図８（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板からＥＬ表示装置を作製するには、ソース配線、ドレイン配線上に樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０２６を形成し、その上に画素部用ＴＦＴ４０２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０２７を形成する。透明導電膜には酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極４０２７を形成したら、絶縁膜４０２８を形成し、画素電極４０２７上に開口部を形成する。
【００９７】
次に、自発光層４０２９を形成する。自発光層４０２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【００９８】
自発光層はシャドーマスクを用いて蒸着法、またはインクジェット法、ディスペンサー法などで形成する。いずれにしても、画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。
【００９９】
自発光層４０２９を形成したら、その上に陰極４０３０を形成する。陰極４０３０と自発光層４０２９の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中で自発光層４０２９と陰極４０３０を連続して形成するか、自発光層４０２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで真空中で陰極４０３０を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【０１００】
なお、本実施例では陰極４０３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を用いる。具体的には自発光層４０２９上に蒸着法で１nm厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上に３００nm厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして陰極４０３０は４０３１で示される領域において配線４０１６に接続される。配線４０１６は陰極４０３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、異方性導電性ペースト材料４０３２を介してＦＰＣ４０１７に接続される。ＦＰＣ４０１７上にはさらに樹脂層７００１が形成され、この部分の接着強度を高めている。
【０１０１】
４０３１に示された領域において陰極４０３０と配線４０１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜４０２６及び絶縁膜４０２８にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜４０２８のエッチング時（自発光層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜４０２８をエッチングする際に、層間絶縁膜４０２６まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０２６と絶縁膜４０２８が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【０１０２】
また、配線４０１６はシール４０１９と基板４０１０との間を隙間（但し封止剤７００１で塞がれている。）を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４、４０１５も同様にしてシール材７０００の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。
【０１０３】
このような構成のＥＬ表示装置も実施例１で示すように１枚の基板上に複数個の表示装置を形成した後分断する工程で製造することができる。線状レーザー光を用いることにより、分断するための罫書き線を一度に形成することができ、パルス周波数を１〜１０ｋＨｚの線状レーザー光の１パルス〜数十パルスで罫書き線を形成することができ、点状のレーザー光を走査して罫書き線を形成する場合に比べ格段に素早く罫書き線を形成することができる。
【０１０４】
[実施例３]
本実施例では、本発明のＴＦＴ回路によるアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について図１６、図１７、図１８で説明する。
【０１０５】
このような半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１６と図１７に示す。
【０１０６】
図１６（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法はアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４の作製に適用することができる。
【０１０７】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法はアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０２の作製に適用することができる。
【０１０８】
図１６（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法はアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９２０５の製造に適用することができる。
【０１０９】
図１６（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置９３０２に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【０１１０】
図１６（Ｅ）はテレビであり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は液晶表示装置やＥＬ表示装置は表示装置９４０３の作製方法に適用することができる。
【０１１１】
図１６（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置９５０２、９５０３の作製に適用することができる。
【０１１２】
図１７（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置９６０３の作製に適用することができる。
【０１１３】
図１７（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置９７０２の作製に適用することができる。
【０１１４】
図１７（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置９８０２の作製に適用することができる。
【０１１５】
図１８（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、表示装置３６０１、スクリーン３６０２で構成される。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置の作製に適用することができる。
【０１１６】
図１８（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４で構成される。本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法及び半導体装置の作製方法は表示装置の作製に適用することができる。
【０１１７】
なお、図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図１８（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１１８】
また、図１８（Ｄ）は、図１８（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図１８（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明のレーザー装置を用いることにより、分断するための罫書き線を一度に形成することができる。罫書き線はパルス発振レーザー装置から放射されたレーザー光で形成された線状レーザー光の１パルス〜数十パルスで形成することが可能であるので、繰り返しパルス周波数を１〜１０ｋＨｚとしても罫書き線を瞬時に形成することができる。このような利点は基板を大形化した場合に特に顕著に表れ、点状のレーザー光を走査して罫書き線を形成する場合に比べ格段に素早く罫書き線を形成することができる。
【０１２０】
また、液晶表示装置やＥＬ表示装置などの電気光学装置のを多面取りする基板の分断工程において、基板サイズが大型化しても線状レーザー光で罫書き線を形成することで高いスループットを実現できる。以上示した様に、本発明の技術により、ガラスまたは石英などの脆い基板の分断加工を高速で、制御性よく行うことのできる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のレーザー装置の構成を示す図。
【図２】  本発明の光学系の構成の一例を示す図。
【図３】  光ファイバーアレイの構成を説明する図。
【図４】  本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法を説明する図。
【図５】  レーザー光で加工された断面の形状を説明する図。
【図６】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を説明する図。
【図７】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を説明する図。
【図８】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程を説明する図。
【図９】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの上面図。
【図１０】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの断面図。
【図１１】  液晶表示装置の作製工程を説明する図。
【図１２】  液晶表示装置の基板分断部を説明する図。
【図１３】  本発明のレーザー光を用いた基板の分断方法の概念を説明する図。
【図１４】  アクティブマトリックス型液晶表示装置の断面構造図。
【図１５】  アクティブマトリックス型ＥＬ表示装置の構造を説明する図。
【図１６】  半導体装置の一例を示す図。
【図１７】  半導体装置の一例を示す図。
【図１８】  投影型液晶表示装置の構成を示す図。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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