JP2000077759A - Laser device and manufacture of polycrystalline silicon - Google Patents
Laser device and manufacture of polycrystalline siliconInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリコンを
アニールして多結晶シリコンを得るために、非晶質シリ
コンにエキシマレーザビームを照射するレーザ装置及び
このレーザ装置により発振されるレーザにより結晶化さ
れる多結晶シリコンの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser device for irradiating amorphous silicon with an excimer laser beam in order to anneal amorphous silicon to obtain polycrystalline silicon, and a laser oscillated by the laser device. The present invention relates to a method for producing polycrystalline silicon to be crystallized.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高精細な液晶表示素子のスイッチ
ング素子として、移動度が高く且つ液晶表示素子の駆動
も含めた高性能化が可能であり、又、駆動回路も構成出
来、部品点数の低減による低コスト化も実現可能である
事から、多結晶シリコン（以下ｐ−Ｓｉと略称する。）
を半導体層に用いる多結晶薄膜トランジスタ（以下ｐ−
ＳｉＴＦＴと略称する。）の実用化が進められている。
一般にｐ−Ｓｉは、絶縁基板上に堆積される非晶質シリ
コン（以下ａ−Ｓｉと略称する。）にエキシマレーザビ
ームを照射して結晶化するレーザアニール法により形成
する事が出来る。2. Description of the Related Art In recent years, as a switching element of a high-definition liquid crystal display element, high mobility and high performance including driving of the liquid crystal display element can be achieved. Since polycrystalline silicon (hereinafter abbreviated as p-Si) can be realized at low cost by reduction.
A polycrystalline thin film transistor (hereinafter referred to as p-
Abbreviated as SiTFT. ) Is being put to practical use.
Generally, p-Si can be formed by a laser annealing method in which amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) deposited on an insulating substrate is irradiated with an excimer laser beam to be crystallized.
【０００３】このようなレーザアニール法において、均
一に結晶化された均質なｐ−Ｓｉを得、液晶表示素子に
て均一な表示を得るためには、エキシマレーザビームの
エネルギー密度を極力安定化させ均一なレーザアニール
を実施する必要がある。In such a laser annealing method, in order to obtain a uniform p-Si crystallized uniformly and to obtain a uniform display on a liquid crystal display device, the energy density of an excimer laser beam is stabilized as much as possible. It is necessary to perform uniform laser annealing.
【０００４】このため従来は、エキシマレーザアニール
装置においてエキシマレーザビームのエネルギー密度を
制御するために、発振されるエキシマレーザビームをビ
ームスプリッターで数％分岐した光とか、レーザ発振器
のリアミラーからの漏れ光とかをエネルギー検出器で測
定・演算処理し、そのデータを元にレーザの充電電圧を
上下させることで、レーザのエネルギー密度の一定化を
図っていた。或いは、エネルギー検出器による検出値の
変動に拘わらず充電電圧を一定にしたままレーザアニー
ルすることも行っていた。For this reason, conventionally, in order to control the energy density of an excimer laser beam in an excimer laser annealing apparatus, a beam splitter of an oscillated excimer laser beam by several percent by a beam splitter or a leak light from a rear mirror of a laser oscillator is conventionally used. The energy detector measures and calculates the energy of the laser, and based on the data, raises or lowers the charging voltage of the laser, thereby stabilizing the energy density of the laser. Alternatively, laser annealing has also been performed while keeping the charging voltage constant irrespective of fluctuations in the value detected by the energy detector.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の、
エネルギー密度の制御方法にあっては、絶縁基板上のａ
−Ｓｉにエキシマレーザビームを照射する間に、絶縁基
板に照射したエキシマレーザビームが絶縁基板上のａ−
Ｓｉ表面で反射し、その反射ビームがレーザ発振部まで
戻ってしまっていた。このような絶縁基板からの反射ビ
ームは、ＸｅＣｌエキシマレーザの波長３０８ｎｍレー
ザ光にあっては、ａ−Ｓｉ及びｐ−Ｓｉの何れに対して
も、約３０％の反射率を有している。従ってこの反射ビ
ームがエネルギー検出器にも入射してしまい、本来の発
振エネルギーに比し、エネルギー検出器により検出され
る光量が変化することから、エネルギーを一定化しよう
として充電電圧が大きく変動される事となり、結果的に
レーザ出力を不安定にし、均一なアニールを得られず、
ひいては液晶表示素子の表示品位の低下を来たし製造時
の歩留まりを低下するという問題を生じていた。SUMMARY OF THE INVENTION However, in the prior art,
In the method of controlling the energy density, a
While irradiating the excimer laser beam to the Si, the excimer laser beam irradiated to the insulating substrate is a-
The light was reflected on the Si surface, and the reflected beam returned to the laser oscillation section. Such a reflected beam from the insulating substrate has a reflectance of about 30% with respect to both a-Si and p-Si in the case of a 308 nm laser beam of a XeCl excimer laser. Therefore, the reflected beam also enters the energy detector, and the amount of light detected by the energy detector changes compared to the original oscillation energy, so that the charging voltage is largely fluctuated in order to stabilize the energy. As a result, the laser output becomes unstable and uniform annealing cannot be obtained.
As a result, the display quality of the liquid crystal display element is deteriorated, and the yield at the time of manufacturing is lowered.
【０００６】本発明は上記課題を除去するもので、アニ
ール時のエキシマレーザビームによる絶縁基板からの反
射ビームの発生に拘わらず、発振されるエキシマレーザ
ビームを安定した発振エネルギーに保持し、ａ−Ｓｉを
均一なエネルギーでアニールして均質なｐ−Ｓｉを得る
ことにより、ｐ−ＳｉＴＦＴの駆動特性の均一化を図
り、表示品位の高い液晶表示素子を得ることの出来るレ
ーザ装置及び多結晶シリコンの製造方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and maintains an oscillating excimer laser beam at a stable oscillation energy irrespective of generation of a reflected beam from an insulating substrate by an excimer laser beam during annealing. A laser device and a polycrystalline silicon capable of obtaining a liquid crystal display element with high display quality by achieving uniform p-Si TFT driving characteristics by annealing Si with uniform energy to obtain uniform p-Si. It is intended to provide a manufacturing method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する請求項１に記載の手段として、充電電圧によりレー
ザを発振するレーザ装置において、前記発振されたレー
ザのレーザ出力を検出する検出手段と、前記レーザ出力
を予め定められた設定値とする充電電圧を求める手段
と、前記求められた充電電圧を保持する手段とを設ける
ものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser apparatus for oscillating a laser by a charging voltage, wherein the laser output of the oscillated laser is detected. And means for calculating a charging voltage that sets the laser output to a predetermined set value, and means for holding the calculated charging voltage.
【０００８】そして本発明は上記構成により、レーザ出
力を検出して、この検出結果に応じて充電電圧を設定制
御した後は、この充電電圧を保持する事により、絶縁基
板からの反射ビームの発生に拘わらず、レーザ出力の安
定を図り、均一なアニールを可能とするものである。In the present invention, the laser output is detected according to the above configuration, and after the charging voltage is set and controlled in accordance with the detection result, the charging voltage is maintained to generate a reflected beam from the insulating substrate. Regardless, the laser output is stabilized and uniform annealing can be performed.
【０００９】又本発明は上記課題を解決する請求項２に
記載の手段として、充電電圧により発振されるレーザを
非晶質シリコンに照射して多結晶化する多結晶シリコン
の製造方法において、発振されたレーザのレーザ出力を
検出する工程と、前記レーザ出力を予め定められた設定
値とする充電電圧を求める工程と、前記求められた充電
電圧を保持し、非晶質シリコンにレーザを照射する工程
とを実施するものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing polycrystalline silicon, comprising irradiating amorphous silicon with a laser oscillated by a charging voltage to polycrystallize the semiconductor. Detecting the laser output of the obtained laser, obtaining a charging voltage that sets the laser output to a predetermined set value, holding the obtained charging voltage, and irradiating the amorphous silicon with a laser. And a step.
【００１０】そして本発明は上記構成により、レーザ出
力を検出して、レーザ出力を予め定められた設定値とす
る充電電圧を設定制御した後は、この充電電圧を保持し
均一な発振エネルギーのレーザにてａ−Ｓｉを照射する
事により均一なｐ−Ｓｉを得るものである。According to the present invention, after the laser output is detected and the charging voltage for setting the laser output to a predetermined set value is set and controlled, the charging voltage is maintained and the laser of uniform oscillation energy is maintained. Irradiation of a-Si at the step (1) provides uniform p-Si.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下本発明を図１乃至図３に示す
実施の形態を参照して説明する。１０は、液晶表示素子
であり、ｐ−ＳｉＴＦＴ１１にて画素電極１２を駆動す
るアレイ基板１３と対向基板１４との間隙に、配向膜１
６ａ、１６ｂを介して液晶組成物１７を封入してなって
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. Reference numeral 10 denotes a liquid crystal display element, and an alignment film 1 is provided in a gap between an array substrate 13 for driving a pixel electrode 12 by a p-Si TFT 11 and a counter substrate 14.
The liquid crystal composition 17 is sealed through 6a and 16b.
【００１２】アレイ基板１３は第１の絶縁基板１８上に
アンダーコート層２０を介しｐ−Ｓｉからなる活性層２
１ａ、ドレイン領域２１ｂ、ソース領域２１ｃを有する
半導体層２１がパターン形成されている。半導体層２１
上にはゲート絶縁膜２２を介しゲート電極２３が形成さ
れている。更に層間絶縁膜２４を介し画素電極１２が形
成され、画素電極１２及びソース領域２１ｃがソース電
極２６により接続され、ドレイン領域２１ｂ及び信号線
（図示せず）がドレイン電極２７により接続されてい
る。又２８は保護膜である。対向基板１４は、第２の絶
縁基板３０上に対向電極３１を有している。The array substrate 13 has an active layer 2 made of p-Si on a first insulating substrate 18 with an undercoat layer 20 interposed therebetween.
A semiconductor layer 21 having 1a, a drain region 21b, and a source region 21c is patterned. Semiconductor layer 21
A gate electrode 23 is formed thereon with a gate insulating film 22 interposed therebetween. Further, the pixel electrode 12 is formed via the interlayer insulating film 24, the pixel electrode 12 and the source region 21c are connected by the source electrode 26, and the drain region 21b and the signal line (not shown) are connected by the drain electrode 27. 28 is a protective film. The counter substrate 14 has a counter electrode 31 on a second insulating substrate 30.
【００１３】次に、第１の絶縁基板１８上にてｐ−Ｓｉ
からなる半導体層２１を得るために、ａ−Ｓｉをレーザ
アニールするエキシマレーザアニール装置３２について
述べる。自動制御部３４は、レーザ本体３３及びアニー
ル装置３７を制御し、レーザ本体３３から発振されるエ
キシマレーザビーム３６をアニール装置３７のアニール
チャンバ３８内に入射し、走査可能に設けられるステー
ジ３８ａに支持される第１の絶縁基板１８上のａ−Ｓｉ
膜５７に照射させている。Next, p-Si is formed on the first insulating substrate 18.
An excimer laser annealing apparatus 32 for performing laser annealing on a-Si to obtain a semiconductor layer 21 made of The automatic control unit 34 controls the laser body 33 and the annealing device 37, and the excimer laser beam 36 oscillated from the laser body 33 enters the annealing chamber 38 of the annealing device 37 and is supported by the stage 38a provided so as to be scannable. A-Si on the first insulating substrate 18
The film 57 is irradiated.
【００１４】レーザ本体３３は、電極４１を有するレー
ザチューブ４２、リアミラー４３及び出力ミラー４４を
有し、出力ミラー４４からアニールチャンバ３７に達す
る間には、エキシマレーザビーム３６を遮蔽する外部シ
ャッター４６がシャッタ駆動ユニット４７により開閉可
能に設けられている。又リアミラー４３後方には、エキ
シマレーザビーム３６を分岐するビームスプリッタ４８
が設けられている。The laser main body 33 has a laser tube 42 having an electrode 41, a rear mirror 43, and an output mirror 44. An external shutter 46 for shielding the excimer laser beam 36 is provided from the output mirror 44 to the annealing chamber 37. The shutter drive unit 47 is provided so as to be openable and closable. Behind the rear mirror 43, a beam splitter 48 for splitting the excimer laser beam 36 is provided.
Is provided.
【００１５】一方自動制御部３４は、アニール装置３７
を制御するアニーラ制御装置５０及び、エキシマレーザ
ビーム３６を設定発振エネルギーに近づけて発振する
様、高圧電源５４の充電電圧値を制御するレーザ制御装
置５１を有している。レーザ制御装置５１には、ビーム
スプリッタ４８による分岐ビーム３６ａを受光する検出
手段であるフォトダイオード（以下ＰＤと略称する。）
５２にて検出された分岐ビーム３６ａ線量が、ピークホ
ールド回路＆アナログデジタル変換器（以下ＰＨ＆Ａ／
Ｄと略称する。）５３を介して入力され、間接的にエキ
シマレーザビーム３６の発振エネルギーを読み込んでい
る。On the other hand, the automatic control unit 34
, And a laser controller 51 for controlling the charging voltage value of the high-voltage power supply 54 so that the excimer laser beam 36 oscillates near the set oscillation energy. The laser control device 51 has a photodiode (hereinafter abbreviated as PD) as a detecting means for receiving the split beam 36a by the beam splitter 48.
The amount of the branched beam 36a detected at 52 is supplied to the peak hold circuit & analog / digital converter (hereinafter PH & A /
Abbreviated as D. ) 53, and indirectly reads the oscillation energy of the excimer laser beam 36.
【００１６】更にレーザ制御装置５１は、電極４１に充
電電圧を印加する高圧（ＨＶ）電源５４及び、外部シャ
ッター４６の開閉操作を行うシャッター駆動ユニット４
７に接続され、高圧電源５４の充電電圧値を制御し、外
部シャッター４６の制御を行う様になっている。Further, a laser control unit 51 includes a high-voltage (HV) power supply 54 for applying a charging voltage to the electrode 41 and a shutter drive unit 4 for opening and closing an external shutter 46.
7 for controlling the charging voltage value of the high voltage power supply 54 and controlling the external shutter 46.
【００１７】次に第１の絶縁基板１８上の半導体層２１
を構成するｐ−Ｓｉ５８の製造方法について述べる。図
３（ａ）に示す様に１３．３型の液晶表示素子１０用の
アレイ基板１３を２枚同時に形成可能な、サイズ４００
ｍｍ×５００ｍｍのガラス基板６０上に５０ｎｍ厚さの
ＳｉＮｘ（窒化シリコン）層２０ａ及び１００ｎｍ厚さ
のＳｉＯｘ（酸化シリコン）２０ｂからなるアンダーコ
ート層２０をプラズマＣＶＤ法で形成した後、ａ−Ｓｉ
膜５７を５０ｎｍの厚さでプラズマＣＶＤ法により堆積
する。次に図３（ｂ）に示す様に、窒素雰囲気中で５０
０℃、１時間の熱処理を行い、ａ−Ｓｉ膜５７中の水素
濃度を低下させる。この時、ａ−Ｓｉ膜５７の膜厚を分
光エリプソ法により求めた所実際の膜厚は５１ｎｍであ
った。Next, the semiconductor layer 21 on the first insulating substrate 18
Will be described below. As shown in FIG. 3A, a size 400 capable of forming two array substrates 13 for the 13.3 type liquid crystal display element 10 simultaneously.
After forming an undercoat layer 20 made of a 50 nm thick SiNx (silicon nitride) layer 20a and a 100 nm thick SiOx (silicon oxide) 20b on a glass substrate 60 mm × 500 mm by a plasma CVD method, a-Si
A film 57 is deposited to a thickness of 50 nm by a plasma CVD method. Next, as shown in FIG.
Heat treatment is performed at 0 ° C. for 1 hour to reduce the hydrogen concentration in the a-Si film 57. At this time, when the thickness of the a-Si film 57 was determined by the spectral ellipsometry, the actual thickness was 51 nm.
【００１８】その後、ガラス基板６０をエキシマレーザ
アニール装置３２のアニールチャンバ３８内のステージ
３８ａに載置し、ステージ３８ａをエキシマレーザビー
ム３６の長軸と垂直方向に０．６ｍｍ／ｓの速度で走査
移動しながら、エキシマレーザビーム３６にてａ−Ｓｉ
膜５７をアニールして図３（ｃ）に示すようにｐ−Ｓｉ
５８を形成する。エキシマレーザビーム３６の照射サイ
ズは、２００ｍｍ×０．４ｍｍの線状ビームとし、ガラ
ス基板６０上での照射エネルギー密度は３００ｍＪ／ｃ
ｍ2 、エキシマレーザビーム３６の長軸方向と垂直な方
向への走査時のオーパーラップ率は９５％となるように
設定した。Thereafter, the glass substrate 60 is placed on the stage 38a in the annealing chamber 38 of the excimer laser annealing apparatus 32, and the stage 38a is scanned at a speed of 0.6 mm / s in a direction perpendicular to the long axis of the excimer laser beam 36. While moving, a-Si with excimer laser beam 36
The film 57 is annealed to form p-Si as shown in FIG.
58 is formed. The irradiation size of the excimer laser beam 36 is a linear beam of 200 mm × 0.4 mm, and the irradiation energy density on the glass substrate 60 is 300 mJ / c.
m 2 , the overlap ratio at the time of scanning in the direction perpendicular to the long axis direction of the excimer laser beam 36 was set to be 95%.
【００１９】このアニール開始に際し、エキシマレーザ
アニール装置３２の自動制御部３４は、エキシマレーザ
ビーム３６の発振エネルギーが６７０ｍＪとなるよう高
圧電源５４の充電電圧値を制御する。At the start of this annealing, the automatic controller 34 of the excimer laser annealing device 32 controls the charging voltage of the high voltage power supply 54 so that the oscillation energy of the excimer laser beam 36 becomes 670 mJ.
【００２０】次に自動制御部３４による高圧電源５４の
制御について詳述する。先ずａ−Ｓｉ膜５７のアニール
開始前に、外部シャッター４６を閉じた状熊で、高圧電
源５４を一定の充電電圧値に設定して、エキシマレーザ
ビーム３６を一定のエネルギー密度で１０秒間発振させ
る。この間、レーザチューブ４２から発振されるエキシ
マレーザビーム３６及び外部シャッター４６から反射さ
れるエキシマレーザビーム３６の反射ビームを、ビーム
スプリッタ４８により分岐する。分岐ビーム３６ａをＰ
Ｄ５２により検知し、ＰＨ＆Ａ／Ｄ５３にてデジタル信
号に変換し、レーザ制御装置５１に連続して入力する。Next, control of the high-voltage power supply 54 by the automatic control unit 34 will be described in detail. First, before the annealing of the a-Si film 57 is started, the high voltage power supply 54 is set to a constant charging voltage value with the external shutter 46 closed, and the excimer laser beam 36 is oscillated at a constant energy density for 10 seconds. . During this time, the reflected beam of the excimer laser beam 36 oscillated from the laser tube 42 and the excimer laser beam 36 reflected from the external shutter 46 is split by the beam splitter 48. Set the branch beam 36a to P
Detected by D52, converted into a digital signal by PH & A / D53, and continuously input to the laser controller 51.
【００２１】レーザ制御装置５１では検知結果を連続し
て読み込み、エキシマレーザビーム３６の発振エネルギ
ーを１０秒間モニターする。読み込んだ検出結果から、
エキシマレーザビーム３６の発振エネルギーの設定値で
ある６７０ｍＪに最も近い値を示す、あるいは最も長い
間設定値に近い値を示す充電電圧値を演算する。演算の
結果、エキシマレーザビーム３６の発振エネルギー６７
０ｍＪを得るには、充電電圧値１７．０ｋＶを必要とす
ることから、レーザ制御装置５１は、高圧電源５４の充
電電圧値を１７．０ｋＶに設定制御する。同時にシャッ
ター駆動ユニット４７を駆動して外部シャッター４６を
開き、エキシマレーザビーム３６を、ガラス基板６０上
のａ−Ｓｉ膜５７に照射開始する。The laser controller 51 continuously reads the detection result and monitors the oscillation energy of the excimer laser beam 36 for 10 seconds. From the loaded detection results,
A charge voltage value that indicates a value closest to the set value of the oscillation energy of the excimer laser beam 670 mJ or a value that is close to the set value for the longest time is calculated. As a result of the calculation, the oscillation energy 67 of the excimer laser beam 36
Since a charging voltage value of 17.0 kV is required to obtain 0 mJ, the laser control device 51 sets and controls the charging voltage value of the high-voltage power supply 54 to 17.0 kV. At the same time, the shutter drive unit 47 is driven to open the external shutter 46, and irradiation of the a-Si film 57 on the glass substrate 60 with the excimer laser beam 36 is started.
【００２２】この後、ステージ３８ａを走査移動しなが
ら、エキシマレーザビーム３６にてａ−Ｓｉ膜５７をア
ニールしてｐ−Ｓｉ５８を形成する間、ガラス基板６０
からの反射ビームにより、ＰＤ５２に検知される分岐ビ
ーム３６ａのエネルギー密度が変動されるが、レーザ制
御装置５１は、バリアブルアッテネータ（図示せず）を
駆動して、ＰＤ５２による検知結果の変動に拘わらず高
圧電源５４の充電電圧値をモニター中に設定した１７．
０ｋＶに保持制御する。これによりガラス基板６０上の
ａ−Ｓｉ膜５７は、設定エネルギー密度３００ｍＪ／ｃ
ｍ2 のエキシマレーザビーム３６により均一にアニール
され、均質なｐ−Ｓｉ膜５８を形成する事となる。Thereafter, while scanning the stage 38a, the a-Si film 57 is annealed with the excimer laser beam 36 to form the p-Si 58.
The energy density of the branch beam 36a detected by the PD 52 is changed by the reflected beam from the laser beam. However, the laser control device 51 drives a variable attenuator (not shown) so that the laser beam is irrespective of the detection result of the PD 52. 17. The charging voltage value of the high-voltage power supply 54 was set during monitoring.
Hold control is performed at 0 kV. Thus, the a-Si film 57 on the glass substrate 60 has a set energy density of 300 mJ / c.
Annealing is performed uniformly by the m 2 excimer laser beam 36 to form a uniform p-Si film 58.
【００２３】このようにエキシマレーザビーム３６の発
振エネルギーを６７０ｍＪに保持した状態で、ガラス基
板６０全面をレーザアニールし、ｐ−Ｓｉ膜５８を形成
したら、ガラス基板６０をステージ３８ａから取り出
し、新たなガラス基板６０をステージ３８ａにセット
し、次のアニールを行う。この次のアニール開始に際
し、シャッター駆動ユニット４７を駆動して外部シャッ
ター４６を閉鎖して、エキシマレーザビーム３６を１０
秒間モニターし、その発振エネルギーが６７０ｍＪと成
るよう、高圧電源５４の充電電圧値を再度設定し直し、
その後、新たに設定した充電電圧値を保持するよう制御
し、レーザアニールを行う。With the oscillation energy of the excimer laser beam 36 maintained at 670 mJ in this manner, the entire surface of the glass substrate 60 is laser-annealed to form the p-Si film 58. After that, the glass substrate 60 is taken out of the stage 38a and a new one is obtained. The glass substrate 60 is set on the stage 38a, and the next annealing is performed. At the start of the next annealing, the shutter drive unit 47 is driven to close the external shutter 46, and the excimer laser beam 36 is
For 2 seconds, and reset the charging voltage value of the high-voltage power supply 54 again so that the oscillation energy becomes 670 mJ.
Thereafter, control is performed to maintain the newly set charging voltage value, and laser annealing is performed.
【００２４】この後ステージ３８ａから取り出したガラ
ス基板６０上に、フォトリソグラフィ技術を用いて、ｐ
−Ｓｉ膜５８を半導体層２１とするｐ−ＳｉＴＦＴ１１
及び、画素電極１２を作成してガラス基板６０上に、２
枚のアレイ基板１３を形成する。この後、ガラス基板６
０と、２枚分の対向基板１４を有するガラス基板（図示
せず）とをシール剤（図示せず）にて固着し、２個の液
晶セルを形成した後、夫々の液晶セルを切り出し、間隙
に液晶組成物１７を封入し、２個の１３．３型の液晶表
示素子１０を完成する。Thereafter, p is applied to the glass substrate 60 taken out of the stage 38a by photolithography.
P-Si TFT 11 using Si film 58 as semiconductor layer 21
Then, the pixel electrode 12 is formed, and 2
An array substrate 13 is formed. After this, the glass substrate 6
0 and a glass substrate (not shown) having two opposing substrates 14 are fixed with a sealant (not shown) to form two liquid crystal cells, and then cut out each liquid crystal cell. The liquid crystal composition 17 is sealed in the gap to complete two 13.3 type liquid crystal display elements 10.
【００２５】この様に構成すれば、エキシマレーザアニ
ール装置３２を用いてａ−Ｓｉ膜５７をアニールする際
に、外部シャッター４６を閉鎖した状態でエキシマレー
ザビーム３６を１０秒間モニターして、エキシマレーザ
ビーム３６の発振エネルギーを６７０ｍＪに成るよう高
圧電源５４の充電電圧値を設定制御すると共に、モニタ
ー終了後は、ＰＤ５２から検出される分岐ビーム３６ａ
の変動に拘わらず、設定した充電電圧値を保持するよう
制御することにより、ａ−Ｓｉ膜５７を均一エネルギー
でレーザアニール出来る。従って均一に結晶化されたｐ
−Ｓｉ膜５８を容易に得られ、しかもステージ３８ａ上
のガラス基板６０を新たなものと交換する度に高圧電源
５４の充電電圧値を設定し直す事から、エキシマレーザ
ビーム３６のエネルギー密度を常に設定エネルギー密度
により近い状態で保持出来、一層安定したレーザアニー
ルを行うことが可能となる。With this configuration, when the a-Si film 57 is annealed using the excimer laser annealing device 32, the excimer laser beam 36 is monitored for 10 seconds with the external shutter 46 closed, and the excimer laser The charging voltage of the high-voltage power supply 54 is set and controlled so that the oscillation energy of the beam 36 becomes 670 mJ.
The a-Si film 57 can be laser-annealed with uniform energy by controlling so as to maintain the set charging voltage value irrespective of the fluctuation of the charge voltage. Therefore, the uniformly crystallized p
−Si film 58 can be easily obtained, and the charging voltage value of high-voltage power supply 54 is reset every time glass substrate 60 on stage 38a is replaced with a new one. The laser can be held in a state closer to the set energy density, and more stable laser annealing can be performed.
【００２６】そしてこのような均一なｐ−Ｓｉ膜５８を
チャネル層２１ａとして用いることにより、駆動特性が
良好で高い移動度を示すｐ−ＳｉＴＦＴ１１をガラス基
板６０全面で均一に得られ、ひいては画素領域全面にわ
たり均一な表示特性を示し、高い表示品位を有する液晶
表示素子を容易に得られ、製造時の歩留まりも著しく向
上される。By using such a uniform p-Si film 58 as the channel layer 21a, the p-Si TFT 11 having good driving characteristics and high mobility can be uniformly obtained on the entire surface of the glass substrate 60, and thus the pixel region A liquid crystal display element exhibiting uniform display characteristics over the entire surface and having a high display quality can be easily obtained, and the yield at the time of manufacturing is significantly improved.
【００２７】尚本発明は上記実施の形態に限られるもの
でなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であっ
て、例えばエキシマレーザビームの発振エネルギーは、
６７０ｍＪに限定されないし、電源の充電電圧値を設定
する際のモニター時間も任意である。又、エキシマレー
ザアニール装置を制御する制御部の構造も任意であり、
実施の形態の様に、アニーラ制御装置及びレーザ制御装
置を別々に設けずに、アニール装置及びエキシマレーザ
ビーム照射装置を共に制御する単一の制御装置を用いる
等しても良いし、ビームスプリッタの設置位置も限定さ
れない。更に電源の充電電圧値の設定は、同一種類の絶
縁基板であれば、それらをレーザアニールする間は、モ
ニターによる充電電圧値の設定をし直す事無く、同一充
電電圧値を保持するようにしても良い。但し、例えば、
絶縁基板のサイズやａ−Ｓｉの膜厚が変更される等、絶
縁基板の種類が変更されたばあいは、充電電圧値を設定
し直す事により、安定したレーザアニールを得ることが
できる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be changed without departing from the spirit thereof. For example, the oscillation energy of the excimer laser beam is
The monitoring time for setting the charging voltage value of the power supply is not limited to 670 mJ, and the monitoring time is arbitrary. Also, the structure of the control unit for controlling the excimer laser annealing device is arbitrary,
As in the embodiment, a single control device that controls both the annealing device and the excimer laser beam irradiation device may be used without separately providing the annealing control device and the laser control device. The installation position is not limited. Further, the setting of the charging voltage value of the power supply is performed so that the same charging voltage value is maintained without resetting the charging voltage value by the monitor while performing laser annealing on the same type of insulating substrate. Is also good. However, for example,
When the type of the insulating substrate is changed, such as when the size of the insulating substrate or the film thickness of a-Si is changed, stable laser annealing can be obtained by resetting the charging voltage value.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
キシマレーザビームの発振エネルギーを検出し、その検
出結果に応じて、電源の充電電圧値を設定制御した後
は、反射ビームの発生によりエキシマレーザビームエネ
ルギー密度の検出結果が変動しても、電源を、設定した
充電電圧値に保持制御する事によりレーザアニールする
間、エキシマレーザビームのエネルギー密度を一定に保
持出来る。従って、ａ−Ｓｉを均一なエネルギー密度の
エキシマレーザビームにてレーザアニール出来、均一に
結晶化されたｐ−Ｓｉを容易に得ることが出来る。そし
てこのような均一なｐ−Ｓｉを用いる事により高い移動
度を示し駆動特性が均一なｐ−ＳｉＴＦＴを高い歩留ま
りで形成出来、ひいては画素領域全面にわたり均一な表
示特性を有し表示品位の高い液晶表示素子を高い歩留ま
りで製造可能と成る。As described above, according to the present invention, the oscillation energy of the excimer laser beam is detected, and the charging voltage value of the power supply is set and controlled according to the detection result. Even if the detection result of the excimer laser beam energy density fluctuates, the energy density of the excimer laser beam can be kept constant during laser annealing by controlling the power supply to be maintained at the set charging voltage value. Therefore, a-Si can be laser-annealed with an excimer laser beam having a uniform energy density, and uniformly crystallized p-Si can be easily obtained. By using such uniform p-Si, a p-Si TFT exhibiting high mobility and uniform driving characteristics can be formed with a high yield, and as a result, a liquid crystal having uniform display characteristics over the entire pixel region and high display quality can be obtained. The display element can be manufactured with a high yield.
【図１】本発明の実施の形態の液晶表示素子を示す一部
概略断面図である。FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態のエキシマレーザアニール
装置のエキシマレーザビーム照射装置を示す概略説明図
である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an excimer laser beam irradiation device of the excimer laser annealing device according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態における多結晶シリコンの
製造方法を示し（ａ）はそのａ−Ｓｉ膜形成時、（ｂ）
はそのａ−Ｓｉ膜表面の水素（Ｈ）脱離時、（ｃ）はそ
のｐ−Ｓｉ膜の結晶化時を示す概略説明図である。FIGS. 3A and 3B show a method for manufacturing polycrystalline silicon according to an embodiment of the present invention, wherein FIG.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing the time of desorption of hydrogen (H) on the surface of the a-Si film, and FIG.
１０…液晶表示素子 １１…ｐ−ＳｉＴＦＴ １２…画素電極 １３…アレイ基板 １４…対向基板 １７…液晶組成物 １８…第１の絶縁基板 ２１…半導体層 ３２…エキシマレーザアニール装置 ３３…レーザ本体 ３４…自動制御部 ３６…エキシマレーザビーム ３６ａ…分岐ビーム ３７…アニール装置 ３８…アニールチャンバ ３８ａ…ステージ ４２…レーザチューブ ４６…外部シャッター ４８…ビームスプリッタ ５０…アニーラ制御装置 ５１…レーザ制御装置 ５２…フォトダイオード ５３…ピークホールド回路＆アナログデジタル変換器 ５４…高圧電源 ５６…シャッター駆動ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid crystal display element 11 ... p-SiTFT 12 ... Pixel electrode 13 ... Array substrate 14 ... Counter substrate 17 ... Liquid crystal composition 18 ... First insulating substrate 21 ... Semiconductor layer 32 ... Excimer laser annealing apparatus 33 ... Laser main body 34 ... Automatic control unit 36 ... Excimer laser beam 36a ... Branch beam 37 ... Annealing device 38 ... Annealing chamber 38a ... Stage 42 ... Laser tube 46 ... External shutter 48 ... Beam splitter 50 ... Annealer control device 51 ... Laser control device 52 ... Photo diode 53 ... peak hold circuit & analog-to-digital converter 54 ... high-voltage power supply 56 ... shutter drive unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 由紀 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 (72)発明者 藤村 尚 埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号 株式 会社東芝深谷電子工場内 Ｆターム(参考） 5F071 AA06 HH02 JJ05 5F072 AA06 HH02 HH09 JJ05 KK15 KK30 RR05 YY08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuki Matsuura 1-9-2 Hara-cho, Fukaya-shi, Saitama Prefecture Inside the Toshiba Fukaya Electronics Factory (72) Inventor Takashi Fujimura 1-9-1, Harara-cho, Fukaya-shi, Saitama No. 2 F-term in Toshiba Fukaya Electronics Factory (reference) 5F071 AA06 HH02 JJ05 5F072 AA06 HH02 HH09 JJ05 KK15 KK30 RR05 YY08
Claims (3)
装置において、 前記発振されたレーザのレーザ出力を検出する検出手段
と、 前記レーザ出力を予め定められた設定値とする充電電圧
を求める手段と、 前記求められた充電電圧を保持する手段と、を備えたこ
とを特徴とするレーザ装置。1. A laser device that oscillates a laser by a charging voltage, a detecting unit that detects a laser output of the oscillated laser, and a unit that obtains a charging voltage that sets the laser output to a predetermined set value. Means for holding the calculated charging voltage.
質シリコンに照射して多結晶化する多結晶シリコンの製
造方法において、 発振されたレーザのレーザ出力を検出する工程と、 前記レーザ出力を予め定められた設定値とする充電電圧
を求める工程と、 前記求められた充電電圧を保持し、非晶質シリコンにレ
ーザを照射する工程と、を備えたことを特徴とする多結
晶シリコンの製造方法。2. A method for producing polycrystalline silicon, in which a laser oscillated by a charging voltage is applied to amorphous silicon to polycrystallize the same, comprising: detecting a laser output of the oscillated laser; Manufacturing a polycrystalline silicon, comprising: a step of obtaining a charging voltage having a predetermined set value; and a step of holding the obtained charging voltage and irradiating the amorphous silicon with a laser. Method.
質シリコンから遮断して行われることを特徴とする請求
項２に記載の多結晶シリコンの製造方法。3. The method for producing polycrystalline silicon according to claim 2, wherein the step of obtaining the charging voltage is performed with the laser cut off from the amorphous silicon.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10241476A JP2000077759A (en) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | Laser device and manufacture of polycrystalline silicon |
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| JP10241476A JP2000077759A (en) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | Laser device and manufacture of polycrystalline silicon |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077759A true JP2000077759A (en) | 2000-03-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10241476A Pending JP2000077759A (en) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | Laser device and manufacture of polycrystalline silicon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077759A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100810633B1 (en) * | 2006-05-17 | 2008-03-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | Laser irradiation device, Laser Crystallization device and Crystallization method thereof |
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