JP2008028303A - 平面表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】局所的なレーザアニールによる帯状結晶シリコン領域の形成に際し、レーザを照射した領域の結晶状態および適正な帯状結晶領域の寸法を評価して不良発生の連続を防止する、高歩留りに製造できる、平面表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】非晶質シリコン膜あるいは粒状多結晶シリコン膜が形成された基板の所望の領域に、線状に整形した連続発振レーザ光を走査して帯状結晶膜領域を形成した後、基板全面の暗視野画像を撮像する。設計上の駆動回路形成部分の位置座標を順次参照して、撮像した画像から帯状結晶領域とその周辺部分を抽出し、その部分の明度分布に対応した信号強度から帯状結晶領域の結晶状態および帯状結晶領域の位置座標、寸法を評価する。評価結果が基準を満たしている場合には、その旨を製造装置の制御装置に送るとともに次工程に基板を搬出する。基準を充たしていない場合にはレーザ条件を適正化する。
【選択図】なし

Description

本発明は、フラットパネル型の表示装置に係り、特に当該表示装置のパネルを構成する絶縁基板の一主面上に形成された非晶質または粒状多結晶半導体膜にレーザ光（以下、単にレーザとも言う）を照射することで結晶粒を略帯状に拡大する改質を施して帯状多結晶半導体膜を形成し、該帯状多結晶半導体膜でアクティブ素子を構成した絶縁基板を用いた表示装置の製造方法に関する。

現在、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などのフラットパネル型表示装置は、ガラスや溶融石英などの基板上に絶縁膜（下地膜とも称する）を介して形成された非晶質または多結晶シリコン膜で構成された複数の画素回路のトランジスタ（以下、薄膜トランジスタ）のスイッチングにより画像を形成している。画素回路を形成した基板はアクティブ・マトリクス基板、あるいは単にアクティブパネルとも称する。このような基板上に画素回路の薄膜トランジスタを駆動する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向上が期待できる。しかし、ドライバ回路を構成する薄膜トランジスタの能動層を構成するシリコン膜が非晶質シリコンの場合、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はシリコン薄膜の結晶性を改善する必要がある。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注目を浴びている。この方法はガラスなどの絶縁基板上に絶縁膜を介して形成された非晶質シリコン膜にエキシマレーザを照射して、非晶質シリコン膜を粒状多結晶シリコン膜に変化させることで、移動度を改善するものである。しかしながら、エキシマレーザの照射により得られる粒状多結晶膜は、その結晶粒径が数１０〜数１００ｎｍ程度であり、表示装置の画素を駆動するドライバ回路の薄膜トランジスタなどに適用するには、まだ性能不足である。

これを解決する従来技術として、「特許文献１」には時間変調した連続発振レーザ光を線状に集光して高速に走査しながら照射することで、走査方向（横方向）に結晶を成長させる、いわゆる帯状結晶（擬似単結晶とも称する）を形成する方法が開示されている。これは、基板全面をエキシマレーザアニールにより多結晶化させた後、駆動回路が形成される領域のみに、形成するトランジスタの電流経路（ドレイン−ソース方向）と一致した方向にレーザ光を走査して結晶粒を横方向成長させ、結果的に電流経路を横切る結晶粒界が存在しないよう、あるいは極小にすることで、移動度を大幅に向上するものである。

しかしながら、レーザ条件によらずに帯状多結晶膜が形成されるわけではない。エネルギ密度が低過ぎても高過ぎても駆動回路形成には適さない結晶膜となってしまう。また、装置異常により、設計上の位置と異なる位置にレーザが照射される場合もある。これら不良結晶膜を大量に製造するのを防ぐために、例えば特許文献２、特許文献３には、アニール中あるいはアニール後に結晶状態をモニタあるいは検査する技術が開示されている。
特開２００３−１２４１３６号公報 特開平９−１０２４６８号公報 特開２００２−９０１２号公報

本発明は上記従来技術を改良するものである。即ち、特許文献２に記載された方法はアニールに使用するレーザ光を斜めに照射して基板からの反射レーザ光を検出し、反射光量に基づいてアニールが適切か否かを判断するものであるが、アニール中の反射光量で判断するため、必ずしも最終的に得られた結晶状態を表しておらず、また局所的に帯状多結晶領域を形成することに対応していないため、アニール位置、アニール領域の寸法を評価できない問題点があった。

また、特許文献３に記載された方法は、アニール後に基板上の複数箇所に検査光を照射して散乱光を検出し、検出光量から結晶状態の評価を行う方法を開示している。しかし、検査光の照射された領域の平均的な結晶状態を評価できるだけで、局所的に帯状多結晶領域が形成されたアニール領域の結晶状態や帯状多結晶領域の位置座標、寸法まで評価することはできない。

本発明の目的は、上記した課題を解決し、局所的に帯状多結晶半導体膜を形成するに際し、形成された帯状多結晶領域の結晶状態および帯状多結晶領域の位置座標、寸法をモニタ（検査）することで、量産時においても大量の不良を発生させることなく高歩留まりに製造できる、平面表示装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の平面表示装置の製造方法は、アニールが完了した基板に線状に集光した照明光を斜めに照射しながら基板を一定速度で移動させ、照明光の直接反射光が入射しない角度に固定されたリニアセンサカメラを好適とする撮像装置により、一定時間間隔で基板からのライン（線状）画像を順次取り込むことで最終的に基板表面の画像を得る。得られた基板表面の画像からアニールにより形成された帯状多結晶領域とその周辺を抽出し、帯状多結晶領域の結晶状態、帯状多結晶領域の位置座標、寸法（幅、長さ、面積など）を評価し、基準を満たさない場合には警報を発することで連続した不良の発生を防ぐ。不良の種類（レーザエネルギ低下によって生じた不良など）によっては、追加のレーザ照射で救済する。

本発明により、製造歩留まりを低下させること無く、高品質な平面表示装置を製造することができる。

以下、発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。まず、発明の平面表示装置の製造方法を実施すのに好適な製造装置を説明する。

図１は、本発明の平面表示装置の製造方法を実施すのに好適な製造装置の構成を説明する図である。この製造装置は、励起用ＬＤ（レーザダイオード）１と光ファイバ２で結合された連続発振レーザ光（以下、単にレーザ光とも称する）３を発生するレーザ発振器４、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うシャッタ５、レーザ光３のエネルギを調整するための透過率連続可変ＮＤフィルタ６、レーザ発振器４から出力されたレーザ光３を振幅変調してパルス化あるいはエネルギの時間的な強度（振幅）変調を実現するための変調器７と偏光ビームスプリッタ８を備える。

そして、レーザ光３のビーム径を調整するためのビームエキスパンダ（あるいはビームリデューサ）９、レーザ光３を細長い形状、例えば線状、矩形状、楕円状、長円状でかつフラットトップのエネルギ分布を有するビーム形状に整形するビーム整形器１１、整形されたレーザ光３の長手方向を所定の寸法に調整するためのマスク１４、マスク１４の像を平行光に変換する結像レンズ（チューブレンズ）１５、結像レンズ１５を透過したレーザ光をステージ２１上に載置された基板２０上に縮小投影する対物レンズ１９、基板２０に検査用照明光を照射するための照明光源２５、基板２０表面を撮像するためのリニアセンサを好適とする撮像装置（カメラ）２６、撮像装置２６で撮像した画像を表示するためのモニタ２７、前記撮像した画像を処理する画像処理装置２８、本製造装置の各要素を制御するための制御装置２９から構成されている。

次に、各部の動作・機能について詳細に説明する。連続発振レーザ光３は本製造装置の対象である非晶質あるいは多結晶シリコン薄膜に対して吸収のある波長、即ち紫外波長から可視波長を持つことが望ましく、より具体的にはＡｒレーザあるいはＫｒレーザとその第二高調波、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第二高調波及び第三高調波などが適用可能である。これらの中で、出力の大きさ及び出力の安定性を考慮すると、ＬＤ（レーザダイオード）励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）あるいはＮｄ：ＹＶＯ₄レーザの第二高調波（波長５３２ｎｍ）が最も望ましい。以後の説明ではＬＤ励起Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザの第二高調波を使用した場合について説明する。

レーザ発振器４から発振された連続発振レーザ光３はシャッタ５によりＯＮ／ＯＦＦされる。即ち、レーザ発振器４は常に一定出力でレーザ光３を発振した状態におかれ、シャッタ５は通常には閉じた状態（ＯＦＦ状態）として、レーザ光３はシャッタ５で遮られていて、基板２０の搬送時、位置決め時などにレーザ光３が照射されるのを防ぎ、アニールを開始する場合にのみ、このシャッタ５を開き（ＯＮ状態に）することで、レーザ光３を出力させる。励起用レーザダイオード１をＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光３のＯＮ／ＯＦＦを行うことは可能だが、レーザ出力の安定性を確保するためには望ましくない。このほか、安全上の観点から緊急にレーザ光３の照射を停止したい場合にも、シャッタ５を閉じればよく、これにより発振器自体に悪影響を及ぼすことなくレーザ光の出力を遮蔽することができる。

シャッタ５を通過したレーザ光３は出力調整に使用する透過率連続可変ＮＤフィルタ６を透過して変調器７に入射される。透過率連続可変ＮＤフィルタ６としてはレーザ光が透過することで偏光方向が回転しないものが望ましい。ただし、後述するように変調器７として偏光方向の影響を受けないＡＯモジュレータを採用する場合には、その限りではない。変調器７としてはＥＯモジュレータが最も適している。ＥＯモジュレータはドライバ（図示せず）を介してポッケルス・セル（結晶）に電圧を印加することで、結晶を透過するレーザ光３の偏光方向を回転させ、結晶の後方に置いた偏光ビームスプリッタ８でＰ偏光成分のみを通過、Ｓ偏光成分を９０度偏向させることでレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）および出力の調整を行うことができる。ただし、変調器７による出力の調整は、本実施例における必須機能ではなく、単にレーザ光３のＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行うことで十分である。

偏光ビームスプリッタ８に対してＰ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転させるための第１の電圧と、Ｓ偏光で入射するようにレーザ光３の偏光方向を回転させるための第２の電圧を交互に、あるいは第１の電圧と第２の電圧の間の任意に変化する電圧を印加することで、レーザ光３を振幅変調する。なお、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８を組み合わせることで説明したが、偏光ビームスプリッタ８の代替として各種偏光素子を用いることができる。また、図１では変調器７と偏光ビームスプリッタ８を独立した部品として示したが、各種偏光素子まで含めたものを変調器（ＥＯモジュレータ）７として市販されている場合もあり、ポッケルス・セルと偏光ビームスプリッタ８（または各種偏光素子）を組み合わせたもの全体をＥＯモジュレータと称する場合もある。

また、変調器７としてＥＯモジュレータ以外に、ＡＯ（音響光学）モジュレータを使用することができる。一般的に、ＡＯモジュレータはＥＯモジュレータと比較して駆動周波数が低く、また回折効率も７０〜９０％とＥＯモジュレータと比較して効率が悪い。しかし、レーザ光が直線偏光でない場合でもＯＮ／ＯＦＦ（あるいはパルス化）を行える特徴があり、透過率連続可変ＮＤフィルタ６として透過レーザ光の偏光方向が回転するものを使用した場合でも問題は生じない。このように、ＥＯモジュレータ７（及び偏光ビームスプリッタ８）あるいはＡＯモジュレータなどの変調器７を用いることにより、連続発振レーザ光から任意のタイミングで任意の波形（時間的なエネルギ変化）を有するレーザ光を得ることができる。即ち、所望の振幅変調を行うことができる。

振幅変調されたレーザ光３はビーム径を調整するためのビーム径調整器（ビームエキスパンダあるいはビームリデューサ）９でビーム径を調整され、ビーム整形器１１に入射する。ビーム整形器１１はレーザ光３を細長い形状、あるいは矩形のビームに整形するための光学素子である。通常、ガスレーザや固体レーザは、ガウス形のエネルギ分布を持つ円形のビームを出力する。このため、そのままでは本発明のレーザアニールに使用することはできない。発振器出力が十分に大きければ、ビーム径を十分に広げ、ビーム中心付近の比較的均一な部分のみを切り出すことで、ほぼ均一なエネルギ分布を得ることができるが、ビームの周辺部分を捨てることになり、エネルギの大部分が無駄になる。この欠点を解決して、ガウス形の分布を均一な分布（トップフラット）の線状ビームに変換するために、ビーム整形器１１を用いる。

ビーム整形器１１として回折光学素子を使用することができる。回折光学素子は石英などの基板にフォトエッチング工程により微細な段差を形成し、それぞれの段差部分を透過するレーザ光が形成する回折パターンを結像面で合成し、結果的に結像面に一致させたマスク１４面上で線状あるいは矩形状のエネルギ分布が得られるように作成されている。即ち、ここで用いる回折光学素子はガウス分布のレーザ光を入射することで、一方向（長手方向）に均一な分布で、かつその直角方向（短手方向）にはガウス分布に集光されるように設計・製作されている。回折光学素子を使用した場合の長手方向の強度分布は±３％程度の均一な分布が得られる。

あるいは、ビーム整形器１１として回折光学素子の代りに、パウエルレンズとシリンドリカルレンズの組み合わせを用いることができる。パウエルレンズはシリンドリカルレンズの一種で、ガウス分布のレーザ光を入射させた場合に、中心部分のエネルギ密度が高い部分は疎になるように、周辺部分のエネルギ密度が低い部分は密になるように投影面上に結像させる。その面と直角方向に対しては、パウエルレンズ単体ではエネルギ分布が変化しないままなので、シリンドリカルレンズで集光する。結果として、長手方向には均一なエネルギ分布を有し、短手方向にはガウス分布を有する細長い形状のビームがマスク１４面上に形成されたことになる。パウエルレンズを使用した場合の長手方向の強度分布は±５％程度の均一な分布が得られる。

必要に応じて、長手方向のビーム周辺部のエネルギ密度変化が大きい部分、あるいは裾野部分（回折光学素子の場合には高次回折光）をマスク１４により遮光することで、あるいは必要な寸法に整形することで、立ち上がりが急で所望の寸法を有する線状の光ビームが得られる。ここで得られた線状の光ビームは結像レンズ（チューブレンズ）１５により平行光に変換され、対物レンズ１９により基板２０上に対物レンズ倍率の逆数の大きさに縮小投影される。即ち、１０倍のレンズを使用した場合、マスク１４で整形されたビーム寸法の１／１０の大きさで投影される。レーザ光が照射された状態でステージ２１を線状ビームの短手方向に高速走査することで、照射された部分のシリコン膜は溶融再凝固し、走査方向にラテラル（横方向）成長した結晶膜（帯状多結晶膜）が得られる。

必要な回数の走査で、基板内の所望の領域に帯状多結晶領域の形成が完了すると、撮像装置２６で基板２０の表面画像を撮像する。通常、大型基板全面を均一に照明して一度に撮像するのは極めて困難である。更に、大型基板の全面を特定の方向から照明して、特定の方向から撮像することも困難である。このため、撮像装置２６としてリニアセンサカメラ２６を用いる。

図２は、本発明の実施例１である平面表示装置の製造装置で検査を実施するときの構成を示す斜視図である。図２に示すように、照明光源２５を点灯して線状の照明光３０で基板２０を照明し、基板２０を一定速度で移動させつつ一定時間間隔で照明されている部分のライン（線状）画像を撮像装置２６で撮像し、画像データを画像処理装置２８に送信する。このライン画像を撮像順につなぐことで、結果的に基板２０全面の画像を得る。この時、照明光源２５としては、水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが使用可能で、白色光で使用しても良いし、フィルタにより特定の波長を選択して使用しても良い。

大形基板を対象とする場合には、複数台の光源からの光を光ファイバで結合し、拡散板などで明るさムラが発生しないように考慮し、シリンドリカルレンズなどで線状に整形して照射する。照射領域は線状で、短軸幅が１０ｍｍ程度、長手方向寸法は基板２０の一辺に相当する寸法より大きく設定する。ここで、照明光３０の長手方向はアニール時の走査方向、即ち横方向成長した帯状結晶の成長方向と一致させる。

図３は、本発明の一実施例である平面表示装置の製造装置の照明光源と撮像カメラの位置関係を示す図である。位置関係は図３に示すように、照明光３０の基板２０に対する照射角（入射角α）は大きく、例えば４５〜８５度に、リニアセンサカメラ２６からの俯角βを大きく例えば６０〜８５度（リニアセンサカメラ２６への反射角γ＝９０−βは小さく、例えば５〜３０度）に設定することで、直接の反射光３１が除去され、散乱光による画像（暗視野画像）が得られる。上記設定で撮像された画像は、散乱面や段差部は明るく、平坦部は暗く見える。

なお、通常用いられる撮像装置２６としてのリニアセンサカメラの受光素子の画素数は１又は数画素（通常は１画素）×１００００画素程度であり、１回の基板走査で１ｍ角の基板全面を撮像すると、リニアセンサの長手方向に対しておよそ１００ミクロン／画素となり、画像が粗い。この程度の画素サイズでは検査が十分に行えない場合には、複数台のリニアセンサカメラを並べて撮像しても良い。ただし、撮像時の基板の走査方向（リニアセンサの短手方向）は撮像ピッチを小さくすることで、即ち走査速度を小さくする（あるいはリニアセンサのサンプリング間隔を小さくする）ことで、画素当たりの撮像寸法を小さくすることができる。一般的に、形成される帯状多結晶領域の幅は５００〜２０００ミクロンであり、１０〜数１０ミクロン／画素の分解能があれば、結晶状態および帯状多結晶領域の位置や寸法を評価するのに十分である。

本実施例の場合は、基板２０の全面がエキシマレーザアニールで形成された粒状多結晶膜で、その中で駆動(ドライバ)回路が形成される部分のみが帯状多結晶膜となっているため、明るい背景にアニール部分のみが暗く見える。各画素の測定光強度（明るさ、以下明度とも言う）を例えば２５６段階で表し、帯状多結晶領域の明度が閾値（例えば、５０）より大きいか小さいかで、適正な結晶状態か否かを判定することができる。得られた画像信号を閾値で２値画像信号に変換して判定しても良い。また、閾値以下の領域（即ち、適正な帯状多結晶領域）の位置と設計上の位置とがずれていないか、閾値以下の領域（即ち、適正な帯状多結晶領域）の寸法と設計上の寸法を比較して、所望の帯状多結晶領域が所期の寸法を満たしているか否かで、合否判定をすることができる。基板全面の画像データを取り込んだ後、設計上のアニール位置データを参照しながら順次帯状多結晶領域とその周辺を抽出し、画像処理装置２８で結晶状態、帯状多結晶領域の位置と大きさを評価する。

アニール条件が低エネルギ密度側にずれた場合は、粒状多結晶膜の結晶粒が部分的に残留したり、表面の凹凸が大きくなったりするため、明度がやや大きい（やや明るく見える）。このため、エネルギ不足と判定することができ、再度レーザ照射を行って救済しても良いし、次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報しても良い。

アニール条件が高エネルギ密度側にずれた場合は、溶融したシリコンが下地膜にはじかれてピンホール（スポット凝集）が形成される。極端にエネルギ密度が大きい場合には、溶融したシリコン薄膜が下地膜ではじかれ、表面張力により凝集を起こし、棒状の結晶が形成される。このような場合、基板表面には大きな段差が発生するため、検査画像では極めて明るく見える。このことから、エネルギ密度が高過ぎたことが判定でき、次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報する。必要に応じて装置を緊急停止させても良い。

帯状多結晶膜が形成された位置が設計上の位置と異なる場合には、ステージ２１のトラブルあるいは光学系とステージの相対位置ズレなどの問題が想定されるため、制御装置２９にその旨の警報を発報して、装置を緊急停止させる。

検査画像から、結晶状態が良好で、アニールした部分の位置も寸法も基準を満たしている場合には良品である旨の信号を制御装置２９に送り、基板２０を搬出する。必要に応じて基板２０を９０度回転させて再搬入し、先ほどと直交する方向に横方向成長した帯状多結晶膜を形成し、照明光源２５、リニアセンサ２６で撮像した画像を画像処理装置２８で結晶状態、位置、寸法を評価し、良品か否かの判断を下してアニール（帯状多結晶膜形成）の工程を終了する。

以下に、図１に構成を示した製造装置を用いた平面表示装置の製造方法の実施例１を図４に従い詳細に説明する。図４は、本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法を実施する前の基板を示す図である。ここで対象とする基板はガラスなどの透明基板上にＳｉＯ２膜および／あるいはＳｉＮ膜からなる絶縁膜を介して非晶質シリコン膜が形成されている。この時の非晶質シリコン膜厚は３０〜１００ｎｍである。この基板２０は先ずエキシマレーザアニール装置により周辺部分５〜２０ｍｍ幅程度にはレーザが照射されないように対策がされた状態で、周辺部以外の全面がアニールされる。通常、エキシマレーザ光は幅数１００ミクロン、長さ数１００ｍｍの矩形状に整形されて、同一箇所に５〜３０パルスが照射される条件で走査しながら照射される。

その結果、図４に示す様に基板周辺部は非晶質シリコン膜５１がそのまま残り、周辺部以外はエキシマレーザの照射により溶融再凝固過程を経て粒状多結晶シリコン膜５２になる。この多結晶シリコン膜５２は結晶粒径が数１０〜数１００ミクロンの粒状結晶であり、この膜で形成したＴＦＴの移動度は１００ｃｍ²/Ｖｓ程度が得られ、画素のスイッチング用ＴＦＴに使用するには十分な性能である。

次に、周辺部を除いて粒状多結晶化された基板２０は図１に示した装置により、処理される。基板２０は図１のステージ２１上に載置される。この時、基板２０は概略の位置合わせを行うために、ステージ２０上に設置された複数のピン（図示せず）に押し当てることでプリアライメントを行う。これにより、±１００ミクロン程度の位置合わせを行うことができる。以下、図１を参照して説明する。

概略の位置合わせを行った後、基板周辺部の非晶質シリコン膜５１が残留している部分に、アライメントマーク用のマスクパターンを投影する形でレーザ光を照射して、アライメントマークを形成する。一般的に形成すべきアライメントマークは数１０ミクロン角〜数１００ミクロン角の大きさであり、アライメントマークパターンが形成されているマスク（図示せず）にレーザを照射して、基板２０上にマスクパターンを縮小投影する。使用するレーザはアニール（帯状多結晶膜形成）するための連続発振レーザでも良いし、マーク形成用に設置した小型パルスレーザでも良い。これにより、マスクを透過したレーザ光が非晶質シリコン膜に照射されて、照射部分のみ、多結晶シリコン膜に変換される。この多結晶膜はラテラル成長した結晶である必要は無く、粒状多結晶でも所謂微細結晶でもよい。いずれの多結晶状態でも、レーザ非照射部の非晶質シリコン膜とは反射率が異なるので、アライメントマークとして使用することができる。

最初のアライメントマークを形成した後、ステージ２１を移動させ、２番目のアライメントマーク位置で停止させ、再びレーザ光を照射してアライメントマークを形成する。この手順を必要な回数だけ繰り返し、アライメントマークが必要な箇所に順にマークを形成する。これにより、図５に示す様に、基板２０周辺部分に残留している非晶質シリコン膜部分５１に、形成される予定の各パネル５４、５５、５６等に対応したアライメントマーク５７、５８、５９、６０等が形成される。

尚、図４、図５において、基板２０内に６個のパネルが形成される場合を例に説明しているが、その数に限定されることはない。例えば１ｍ角の基板で公称２．５インチのパネルを製作する場合、数１００パネルが製作可能であるが、図示が困難なため、ここでは６パネルで説明している。また、アライメントマークの形状は必要に応じて種々の形状を選択することができる。このアライメントマークはアニールを２方向に行う場合に基板２０を９０度回転させた後、およびアニール工程の後で最初に実施されるフォトレジスト工程でのフォトマスク（あるいはレチクル）の位置合わせに使用する。露光をステッパで行う場合、アライメントマークを基板内に作りこむ全てのパネルに対応した数だけ形成しても良いし、最初のパネルに対応した位置だけに形成し、残りのパネルについてはステッパの移動精度で露光しても良い。全面を一括露光するアライナの場合には２箇所あるいは３箇所にアライメントマークを形成すれば十分である。

次に、図６に示したように、各パネルの駆動回路を含む周辺回路が形成される部分に、線状に整形した連続発振レーザ光を走査しながら照射し、エキシマレーザアニールにより多結晶シリコン膜に変換された部分５２の一部を横方向（ラテラル）成長した帯状多結晶膜６１、６２、６３に変換する。駆動回路を含む周辺回路を形成する領域がパネルの１辺のみに集中している場合には基板を一方向に走査してアニールするだけでよく、基板内に製作される全てのパネルの駆動回路を含む周辺回路部分にレーザを照射し、それらの部分に帯状多結晶膜を形成して処理を終了する。通常、駆動回路を含む周辺回路部分は長さが１パネルの寸法程度、幅は５００〜２０００ミクロン（０．５〜２ｍｍ）程度である。

必要な回数の走査で、基板内の所望の領域に帯状多結晶領域の形成が完了すると、図２に示したように、照明光源２５を点灯して線状の照明光３０で基板２０を照明し、基板２０を一定速度で移動させつつ一定時間間隔で、照明されている部分のライン（線状）画像をリニアセンサカメラ２６で撮像し、順次、画像データを画像処理装置２８に送信する。このライン画像を撮像順に連続させることで結果的に基板２０全面の画像を得る。この時の照明光源２５、基板２０、リニアセンサカメラ２６の位置関係は、図３に示すように照明光３０の基板２０に対する照射角（入射角α）を例えば６０度に、リニアセンサ２６からの俯角βを例えば８０度（リニアセンサ２６への反射角γ＝９０−βは１０度）に設定することで、直接の反射光が除去され、散乱光による画像（暗視野画像）が得られる。一回の走査で基板全面の画像が得られるため、撮像に要する時間１０〜３０秒ほどで、撮像が終われば、基板２０は搬出しても良い。アニール処理を行う時間に比べて十分に短く、アニール処理だけを行う場合に比べても、スループットの低下は小さい。

ここで、図６に示した基板２０内の１パネル分に注目すると、上記設定で撮像された画像は、図７に示すように散乱面や段差部は明るく、平坦部は暗く見える。即ち、本実施例の場合は基板２０全面が粒状多結晶膜５２で、照明光が散乱されやすいため明るい背景となり、その中で駆動回路が形成される部分６１のみが極めて平坦な帯状多結晶膜となっているため、暗く見える。

順次、設計上の駆動回路形成部分の座標（例えば、駆動回路部分の中心座標あるいは特定の角部の座標）を参照して、撮像した画像から帯状多結晶領域６１とその周辺部７０を抽出し、帯状多結晶領域６１の結晶状態、帯状多結晶領域６１の位置座標、および帯状多結晶領域６１の寸法などを評価してゆく。

適正な帯状多結晶領域が形成された場合の図７におけるＡ−Ａ’部分の明度分布を図８に示す。位置Ａ−Ａ’において、帯状多結晶領域は閾値（例えば２５６階調の５０）を下回り、周辺（粒状多結晶領域）は明るいことがわかる。評価のために抽出した部分７０の明度分布はハッチング部分である。このハッチング部分のみを評価し、レーザを照射した部分が閾値を下回っているか、閾値を下回る部分の座表（例えば中心座標）が設計上の位置座標と一致しているか、閾値を下回る部分の寸法から計数した帯状多結晶領域６１の幅、図７における線分Ａ−Ａ’と直交する方向に計数した帯状多結晶領域６１の長さ、パネル内の閾値を下回る画素数から計数した帯状多結晶領域６１の面積などが基準値を充たしているかを設計寸法と比較することで、適正にアニール処理がなされたか否かを判断することができる。得られた画像を閾値で２値画像に変換して判断しても良い。

帯状多結晶領域を形成した部分の検査を行い、基準を満たしている場合には合格した旨の信号を制御装置２９に送り、基板２０を搬出する。図１１で後述するように、必要に応じて基板２０を９０度回転させて再搬入し、先ほどと直交する方向に横方向成長した帯状多結晶膜を形成し、その後に照明光源２５で照明した部分を、リニアセンサカメラ２６で順次撮像し、得られた画像を画像処理装置２８で処理して、結晶状態、位置、寸法を評価し、アニール（帯状多結晶膜形成）工程を終了する。

適正値より低エネルギ密度で処理され、結晶状態が不良となった場合には、粒状多結晶膜の結晶粒が部分的に残留したり、表面の凹凸が大きくなったりするため、図９に示すように粒状多結晶領域（バックグラウンド）よりは暗いものの、適正な帯状多結晶領域に比べて明度がやや大きい（やや明るく見える）。このため、エネルギ不足と判定することができ、不良部分に再度レーザ照射を行っても良い。次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報して装置を停止させても良いし、自動的にレーザ光の透過率を例えば５％増加させて次基板の処理を行っても良い。

一方、適正値より高エネルギ密度で処理され、結晶状態が不良となった場合には、溶融したシリコンが下地膜にはじかれてピンホール（スポット凝集）を形成する。更にエネルギ密度が大きい場合には、溶融したシリコン薄膜が下地膜ではじかれ、表面張力により凝集を起こし、棒状の結晶が形成される。このような場合には大きな段差が発生し、図１０の示すように、段差部などが極めて明るくなるため、（図１０では明度が大きすぎて、明度レベルが飽和している状態を示している）エネルギ密度が大きすぎると判定でき、次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報して、装置を緊急停止させる。あるいは自動的にレーザ光の透過率を、例えば５％減少させて次基板の処理を行っても良い。

上記説明は、基板上に形成した非晶質シリコン薄膜をエキシマレーザ照射により粒状多結晶シリコン膜に変換した後で駆動回路を形成する領域のみを帯状多結晶シリコン膜に変換した場合の検査方法であるが、非晶質シリコン薄膜から直接駆動回路を形成する領域のみを帯状多結晶シリコン膜に変換することも出来る。その場合、画素のスイッチングは非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜から形成したトランジスタを使用することになる。この場合の検査方法について説明する。

図１２は、非晶質シリコン薄膜基板８０の駆動回路領域を線状に集光した連続発振レーザ光を走査しながら照射して、帯状多結晶シリコン膜に８２変換した基板の、１パネル分を前述の照明光源で照明し、リニアセンサカメラで撮像した画像の一例を示す。この場合、非晶質シリコン薄膜は極めて平坦なため、散乱光は発生せず真っ暗となり、帯状多結晶シリコン膜領域はわずかな散乱光が発生するため暗く見える。

適正な帯状多結晶領域が形成された場合の図１２におけるＡ−Ａ’部分の明度分布を図１３に示す。位置Ａ−Ａ’において、帯状多結晶領域８２は閾値１（例えば２５６階調の５０）を下回り、周辺（非晶質領域）は更に暗いことがわかる。評価のために抽出した部分８０の明度分布はハッチング部分である。このハッチング部分のみを評価し、レーザを照射した部分が閾値１を下回り、かつ閾値２（例えば２５６階調の２０）を上回っているか、閾値１と閾値２の間の明度を示す座標が設計上の位置座標と一致しているか、閾値１と閾値２の間の明度を示す部分の寸法から計数した帯状多結晶領域８２の幅、あるいは図７における線分Ａ−Ａ’と直交する方向に計数した帯状多結晶領域８２の長さ、閾値１と閾値２の間の明度を示す画素数から計数した帯状多結晶領域８２の面積が基準値を充たしているかなど、設計寸法と比較することで、適正にアニール処理がなされたか否かを判断することができる。

得られた画像を閾値で３値画像に変換して処理しても良い。帯状多結晶領域を形成した部分の検査を行い、基準を満たしている場合には合格した旨の信号を制御装置２９に送り、基板２０を搬出する。必要に応じて基板２０を９０度回転させて再搬入し、先ほどと直交する方向に横方向成長した帯状多結晶膜を形成し、照明光源２５で照明した部分を、リニアセンサカメラ２６で順次撮像し、得られた画像を画像処理装置２８で処理して、結晶状態、結晶位置、寸法を評価し、アニール（帯状多結晶膜形成）工程を終了する。

適正値より低エネルギ密度で処理され、結晶状態が不良となった場合には、表面の凹凸が大きくなるため、図１４に示すように、適正な帯状多結晶領域に比べて明度がやや大きく、閾値１を超える明度となる。このため、エネルギ不足と判定することができ、不良部分に再度レーザ照射を行っても良い。次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報して装置を停止させても良いし、自動的にレーザ光の透過率を例えば５％増加させて次基板を処理しても良い。

一方、適正値より高エネルギ密度で処理され、結晶状態が不良となった場合には、溶融したシリコンが下地膜にはじかれてピンホール（スポット凝集）を形成する。更にエネルギ密度が大きい場合には、溶融したシリコン薄膜が下地膜ではじかれ、表面張力により凝集を起こして棒状の結晶を形成する。このような場合には大きな段差が発生し、図１５の示すように、段差部などが極めて明るくなるため、（図１５では明度が大きすぎて、明度レベルが飽和している状態を示している）エネルギ密度が大きすぎると判定でき、次基板のアニールに対してアニール条件を最適化するよう制御装置２９に警報を発報して、装置を緊急停止させる。あるいは、自動的にレーザ光の透過率を例えば５％低下させて次基板の処理を行っても良い。

パネルの２辺に駆動回路を含む周辺回路が形成される場合、基板を９０度回転させて回転させる前と同一方向に走査するか、あるいは線状に整形したレーザ光の長手方向と短手方向を９０度回転させて回転させる前と直交する方向に走査する必要がある。これらの場合、特に基板を回転させた場合、基板を押し付けピンに押し当てたとしても基板の回転中心の位置精度は±１００ミクロン程度でしか保証されないため、レーザ照射前に正確なアライメントが必要になる。

そこで、最初に形成したアライメントマークを必要に応じて複数箇所検出し、検出した座標を基準に基板をアライメントする。アライメント後に、線状に整形したレーザ光を照射しながら走査することにより、図１１に示すように、先ほどとは直交する方向に横方向成長した帯状多結晶膜領域６５、６６、６７を形成することができる。

帯状多結晶膜領域形成後は、先ほどと同じ手順で検査を行う。照明光源２５で照明しながら、リニアセンサカメラ２６で順次撮像し、得られた画像を画像処理装置２８で処理して帯状多結晶膜領域の結晶状態、および帯状多結晶膜領域の寸法を評価する。必要に応じてレーザ条件を適正化するように警報を発報し、追加のレーザ照射を行っても良い。最終的に基板２０をカセットに搬出してアニール（帯状多結晶膜形成）を終了する。良品基板と不良基板を分別して異なるカセットに搬出しても良い。

図１６は、本発明による表示装置の製造方法の全体工程を説明する実施例としての、液晶表示装置の製造工程を示すフローチャートである。図１７は、図１６における液晶表示装置の製造工程の中で帯状多結晶膜を形成するためのレーザアニール工程を示すフローチャートである。図１６に示すように、まずガラス基板上に絶縁膜が形成され（Ｐ―１）、その上に非晶質シリコン（a-Si）膜が形成され（Ｐ―２）、非晶質シリコン膜がエキシマレーザアニールにより粒状多結晶シリコン膜に変換され（Ｐ―３）、本発明の帯状多結晶膜形成（Ｐ―４）が実施される。画素トランジスタを非晶質シリコン膜で形成する場合にはエキシマレーザアニール（Ｐ−３）が省略される。

帯状多結晶膜形成工程（Ｐ―４）は図１７に示すように、ガラス基板がアニール室に搬送され（Ｐ―４Ａ）、プリアライメント（Ｐ―４Ｂ）を行った後、アライメントマークが形成される（Ｐ―４Ｃ）。その後、帯状多結晶膜を形成するためのレーザアニールが行われ（Ｐ−４Ｄ）、検査（Ｐ−４Ｅ）が行われる。前記工程で形成した帯状多結晶の成長方向と直交する方向に帯状多結晶が必要な場合には、基板を９０度回転し（Ｐ−４Ｆ）、プリアライメント（Ｐ−４Ｇ）を行った後、基板上に形成したアライメントマークを検出してアライメントをおこなう（Ｐ−４Ｈ）。その後、アニール（Ｐ−４Ｊ）、検査（Ｐ−４Ｋ）を経て、基板を搬出し（Ｐ−４Ｌ）、カセット内の基板を順次同じ手順で処理する。カセット内の全基板の処理が終了するとカセットは次工程（図１６の（Ｐ―５））へ送られる。

レーザアニール後、フォトエッチング工程（Ｐ―５）によりトランジスタ形成に必要なシリコン膜のみを残すエッチングを行い、ゲート絶縁膜形成（Ｐ―６）、ゲート電極形成（Ｐ―７）、不純物拡散（Ｐ―８）、不純物拡散領域の活性化（Ｐ―９）、層間絶縁膜形成（Ｐ―１０）、ソース・ドレイン電極形成（Ｐ―１１）、保護膜（パシベーション膜）形成（Ｐ―１２）を経て、ＴＦＴ基板が完成する。この後、ＴＦＴ基板に配向膜を形成し、ラビング工程を経たＴＦＴ基板にカラーフィルタ基板を重ね、ＴＦＴ基板との間に液晶を封入するＬＣＤ（パネル）工程（Ｐ―１３）、信号及び電源の端子を接続後、バックライト（図示せず）などと一緒にシャーシに組み込むモジュール工程（Ｐ―１４）を経て、高速駆動回路および必要に応じてインタ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。この表示装置は携帯電話、ＰＤＡ，デジタルスチールカメラ、パーソナルコンピュータ、液晶テレビなどの表示部として使用される。

次に、本発明である表示装置の製造方法の実施例２を説明する。図１８は、発明の製造方法を実施するに好適な別の製造装置の構成を示す図であり、任意のタイミングで所望の領域のみにレーザ光２０４を線状に整形して集光照射するための光学系２０１、基板２０２を載置し、該基板２０２を走査するためのステージ２０３で構成されるアニールステーションと、基板２０２を保持するアーム２０６を備えた搬送ロボット２０７と、基板２０２を載置し、走査するためのステージ２０８、照明光源２０９、リニアセンサカメラ２１１で構成される検査ステーションから構成されている。ここで光学系２０１は図１に示した励起用ＬＤ１、光ファイバ２、連続発振レーザ発振器４、シャッタ５、透過率連続可変ＮＤフィルタ６、変調器７、偏光ビームスプリッタ８、ビームエキスパンダ９、ビーム整形器１１、マスク１４、チューブレンズ１５、対物レンズ１９などから構成されている。なお、本装置構成図は図１に示した画像処理装置２８、モニタ２７、制御装置２９などを省略してある。

図１８に示すように絶縁膜、ａ-Ｓｉ膜が形成され、周辺部を除いてエキシマレーザ照射により粒状多結晶膜に変換された基板２０２はアニールステーションに搬入され、ステージ２０３上に載置・固定される。周辺部に残留しているａ-Ｓｉ膜にアライメントマークが形成された後、所望の領域に線状に集光した連続発振レーザ光２０４が、基板２０２を高速に走査しながら照射され、パネルの駆動回路を形成する領域が帯状多結晶膜２０５に変換される。図６に示すように一方向のアニールが終了すると、基板２０２は搬送ロボット２０７によりアニールステーションから搬出されるとともに、新たな基板をアニールステーションのステージ２０３上に載置・固定して、アライメントマーク形成およびアニールを開始する。

一方、搬出された基板２０２は搬送ロボット２０７により検査ステーションのステージ２０８上に移載されて載置・固定され、検査用照明光源２０９から線状に集光した照明光２１０を照射されて、リニアセンサカメラ２１１で基板２０２の表面画像が撮像される。この時、照明光源２０９としては、水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどが使用可能で、白色光で使用しても良いし、特定のフィルタにより、特定の波長を選択して使用しても良い。大形基板を対象とする場合には複数台の光源からの光を光ファイバで結合し、拡散板などで明るさムラが発生しないように考慮し、シリンドリカルレンズなどで線状に整形して照射する。

照射領域は線状で、短軸幅が１０ｍｍ程度、長手方向寸法は基板２０２の一辺に相当する寸法より大きく設定する。ここで、照明光２１０の長手方向はアニール時の走査方向、即ち横方向成長した帯状結晶の成長方向と一致させる。位置関係は図３に示すように、照明光２１０の基板２０２に対する照射角（入射角α）は大きく、例えば４５〜８５度に、リニアセンサカメラ２１１からの俯角βを大きく例えば６０〜８５度（リニアセンサカメラ２６への反射角γ＝９０−βは小さく、例えば５〜３０度）に設定することで、直接の反射光が除去され、散乱光による画像（暗視野画像）が得られる。上記設定で撮像された画像は、散乱面や段差部は明るく、平坦部は暗く見えることは既に説明した通りである。

なお、前記したように、通常用いられるリニアセンサカメラ２６（２１１）の画素数は１〜数画素（通常は１画素）×１００００画素程度であり、１回の基板走査で１ｍ角の基板全面を撮像すると、リニアセンサの長手方向に対して１００ミクロン／画素程度となり、画像が粗い。この程度の画素サイズでは検査が十分に行えない場合には、複数台のリニアセンサカメラを並べて撮像しても良い。ただし、撮像時の基板の走査方向（リニアセンサの短手方向）は撮像ピッチを小さくすることで、即ち走査速度を小さくすることで、画素当たりの撮像寸法を小さくすることができる。一般的に、帯状多結晶領域の幅は５００〜２０００ミクロンであり、１０〜数１０ミクロン／画素の分解能があれば、結晶状態および帯状多結晶領域の位置、寸法を評価するのに十分である。

撮像した画像は基板２０２全面が粒状多結晶膜で、その中で駆動回路部分のみが帯状多結晶膜２０５となっているため、明るいバックグランドにアニール部分のみが暗く見える。各画素の明るさ（明度）を例えば２５６段階で表し、帯状多結晶領域の明度が閾値（例えば５０）より大きいか小さいかで、適正な結晶状態か否かを判定することができる。また、閾値以下の領域（即ち、適正な帯状多結晶領域）の位置、寸法と設計上の位置、寸法を比較して、所望の帯状多結晶領域が所期の位置、寸法を満たしているか否かで、合否判定をすることができる。基板全面の画像データを取り込んだ後、アニールの位置データと比較しながら順次、画像処理装置２８（図１参照）で結晶状態、アニール領域の位置座標と大きさを評価する。得られた画像を閾値で２値画像に変換して評価しても良い。

評価結果から基板２０２が良品か否かを判定する。良品の場合は搬送ロボットで基板を搬出し、良品用カセット（図示せず）に格納する。軽度の不良の場合には制御装置（図示せず）に警報を発報し基板を軽度不良用カセットに格納するが、アニールステーションで処理中の基板は処理を続行する。重度の不良の場合には、その旨の警報を発報して重度不良用カセットに格納するとともに、アニールステーションで処理中の基板の処理を緊急停止する。

なお、上記した判定結果と処理では良品・軽度不良・重度不良の三段階に分けてそれぞれの処理を行ったが、これらは単なる一例を示しただけであり、これに限定されるわけではない。たとえば、基板番号と対応付けた検査結果を上位のコンピュータに送り、基板は同一のカセットに格納しても良い。

一カセット分の基板に対して、所望の領域の帯状多結晶膜への変換が終了すると、必要に応じて基板の向きを９０度回転して搬入し、アライメントマークを検出して精位置決めを行った後、先ほどと同じ手順で帯状多結晶膜への変換と検査を行い、一カセット分の処理が終了すると、カセットに格納された基板は次工程（図１６に示すフォトエッチング工程）に送られる。

この手順で処理した場合、アニールと検査が並行して行われるため、検査時間がアニール時間より短い場合には検査を行うことでスループットが大きく低下することはない。厳密には最後の基板の検査に要する時間だけ余分に必要となる。

全体の製造工程は図１６に示したフローチャートと同じであるが、本実施例の帯状多結晶膜形成（Ｐ―４）工程は図１９に示すとおりである。すなわち、ガラス基板がアニールステーションに搬入され（Ｐ―４’Ａ）、プリアライメント（Ｐ―４’Ｂ）を行った後、アライメントマークが形成され（Ｐ―４’Ｃ）、帯状多結晶膜を形成するためのレーザアニールが行われる（Ｐ−４’Ｄ）。その後、基板は検査ステーションに搬送され（Ｐ−４’Ｅ）、検査（Ｐ−４’Ｆ）が行われた後、基板は一度搬出（Ｐ−４’Ｇ）され、カセットに格納される（Ｐ−４’Ｈ）。これらの工程が１カセット内の基板数だけ繰り返される。

前記工程で形成した帯状多結晶の成長方向と直交する方向に帯状多結晶が必要な場合には、基板を９０度回転してアニールステーションに再度搬入し（Ｐ−４’Ｊ）、プリアライメント（Ｐ−４’Ｋ）を行った後、基板上に形成したアライメントマークを検出してアライメントをおこなう（Ｐ−４’Ｌ）。その後、アニール（Ｐ−４’Ｍ）を行い、基板は検査ステーションに搬送され（Ｐ−４’Ｎ）、検査（Ｐ−４’Ｐ）を経て、基板は搬出（Ｐ−４’Ｑ）されカセットに格納される（Ｐ−４’Ｒ）。これらの工程が１カセット内の基板数だけ繰り返され、全ての基板の処理が完了すると、基板を格納したカセットは次工程（図１６の（Ｐ―５））へ送られる。

レーザアニール後、フォトエッチング工程（Ｐ―５）によりトランジスタ形成に必要なシリコン膜のみを残すエッチングを行い、ゲート絶縁膜形成（Ｐ―６）、ゲート電極形成（Ｐ―７）、不純物拡散（Ｐ―８）、不純物拡散領域の活性化（Ｐ―９）、層間絶縁膜形成（Ｐ―１０）、ソース・ドレイン電極形成（Ｐ―１１）、保護膜（パシベーション膜）形成（Ｐ―１２）を経て、ＴＦＴ基板が完成する。

この後、ＴＦＴ基板に配向膜を形成し、ラビング工程を経たＴＦＴ基板にカラーフィルタ基板を重ね、ＴＦＴ基板との間に液晶を封入するＬＣＤ（パネル）工程（Ｐ―１３）、信号及び電源の端子を接続後、バックライト（図示せず）などと一緒にシャーシに組み込むモジュール工程（Ｐ―１４）を経て、高速駆動回路および必要に応じてインタ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。この液晶表示装置は携帯電話、ＰＤＡ，デジタルスチールカメラ、パーソナルコンピュータ、液晶テレビなどの表示部として使用される。

本実施例の説明では、基板２０２上に粒状多結晶シリコン膜が形成されている場合について説明したが、基板２０２上に非晶質シリコン膜が形成されている場合についても同様である。即ち、図１３〜図１５に示したような明度分布が得られ、帯状多結晶シリコン膜の結晶状態、帯状多結晶領域の位置、寸法を評価することができる。この場合、図１６の示したプロセスフローにおいて、エキシマレーザアニール（Ｐ−３）を省略することで実現できる。

図１８に示した製造装置による製造方法の本実施例において、図１９に示すように１方向へのアニールと検査を１カセット内の基板枚数分を順次実施し、然る後に他方向へのアニールと検査を１カセット内の基板枚数分だけ実施する内容となっているが、図１７に示した手順でも良い。すなわち、１方向へのアニールと検査を行い、しかる後に基板を９０度回転させて、もう一方へのアニールと検査を行う。この手順をカセット内の基板数だけ繰り返し、全基板の処理が終了すると、カセットを次工程に搬送する。

同様に、図１に示した製造装置による製造方法の実施例において、図１７に示すように１方向へのアニールと検査の後、基板を９０度回転してもう一方へのアニールと検査を行い、この手順をカセット内の基板枚数分だけ繰り返すことで説明したが、図１９に示した手順でも良い。すなわち、１方向へのアニールと検査を１カセット内の基板枚数だけ順次実施し、然る後に９０度回転させて、もう一方へのアニールと検査を１カセット内の基板枚数だけ繰り返す。全基板の処理が終了すると、カセットを次工程に搬送する。

また、カセットを使用しないで枚葉処理を行う場合には、１方向へのアニールと検査を実施後、基板を９０度回転してアライメントを行って、もう一方へのアニールと検査を行い、基板を搬出して次工程に送るのが適している。あるいは、１方向へのアニールの後、基板を９０度回転してもう一方へのアニールを行い、その後に１方向へのアニールを行った部分の検査を行い、その後、基板を９０度回転してもう一方へのアニールを行った部分の検査を行い、基板を搬出して次工程に送っても良い。

実施例の説明から明らかなように、本発明の趣旨はアニール後に検査を行い、不良が発見された場合、次基板あるいは次々基板からは正常に処理されることで、同一の不良を大量に発生することを防止することにあり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で工程順を変更することができることは明らかである。

以上、説明してきたように、本発明の製造方法は非晶質シリコン膜上、あるいはエキシマレーザを照射して形成した粒状多結晶シリコン膜上の駆動回路を形成する領域のみに、線状に集光した連続発振レーザ光を高速に走査しながら照射し、帯状多結晶シリコン膜を形成した後、特定の方向からの照明下で基板全面の暗視野画像を撮像し、画像の明度から帯状多結晶領域の結晶状態、帯状多結晶領域の位置座標、および寸法を評価する。

これにより帯状多結晶シリコン膜を形成するレーザ条件あるいは装置状態が適正か否かを判断することが出来、レーザ条件の変動あるいは装置異常に伴う不良発生を防止することが出来る。即ち、平面表示装置の製造歩留まり向上、品質の確保を図ることができる。

本発明の平面表示装置の製造方法は、液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置などの平面表示装置の製造に適用することができる。

本発明の実施例１である平面表示装置の製造装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造装置で検査を実施するときの構成を示す斜視図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造装置の照明光源と撮像カメラの位置関係を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法を実施する前の基板を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法でアライメントマークを形成した基板を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法で所望部分に帯状多結晶膜を形成するためのアニールを実施した基板を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法で、図６で実施した基板を暗視野で撮像した１パネル分の画像を示す図である。 図７の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、良品における明度分布を示す図である。 図７の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、エネルギ不足でアニールした場合の明度分布を示す図である。 図７の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、エネルギ過剰でアニールした場合の明度分布を示す図である。 本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法で、図６で実施した方向と９０度回転して所望部分に帯状多結晶膜を形成するためのアニールを実施した基板を示す図である。 本本発明の実施例１である平面表示装置の製造方法で、非晶質膜にアニールを実施し、基板を暗視野で撮像した１パネル分の画像を示す図である。 図１２の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、良品における明度分布を示す図である。 図１２の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、エネルギ不足でアニールした場合の明度分布を示す図である。 図１２の画像の線分Ａ−Ａ’で示した部分の、エネルギ過剰でアニールした場合の明度分布を示す図である。 液晶表示装置の製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示装置の製造工程の中で、帯状多結晶膜を形成するためのレーザアニール工程を示すフローチャートである。 本発明の実施例２である平面表示装置の製造方法を実施するに好適な装置の構成を示す図である。 液晶表示装置の製造工程の中で、別な実施例である帯状多結晶膜を形成するためのレーザアニール工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・レーザダイオード、２・・・光ファイバ、３・・・レーザ光、４・・・レーザ発振器、６・・・透過率連続可変フィルタ、７・・・変調器、９・・・ビーム径調整器、１１・・・ビーム整形器、１４・・・マスク、１５・・・結像レンズ、１９・・・対物レンズ、２０・・・基板、２１・・・ステージ、２５，２０９・・・照明光源、２６，２１１・・・撮像カメラ、３０・・・照明光、５１・・・非晶質シリコン膜、５２・・・多結晶シリコン膜、５４,５５,５６・・・パネル、５７,５８,５９,６０・・・アライメントマーク、６１，６２,６３,６５,６６,６７・・・帯状結晶シリコン膜、２０６・・・搬送アーム、２０７・・・搬送ロボット。

Claims (8)

1. 一主面に非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜が形成された絶縁基板をステージ上に載置し、前記絶縁基板上の前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜の複数の領域に、細長い形状に整形されたレーザ光を走査しながら照射してアニールすることにより、前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜を帯状多結晶半導体膜に改質して表示装置用のアクティブ・マトリクス基板を得る平面表示装置の製造方法であって、
   前記アニールを行った絶縁基板の表面を撮像装置で撮像し、得られた画像から改質された領域が所望の結晶状態か否かを判断する検査工程を含むことを特徴とする平面表示装置の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記撮像装置は、前記基板の１辺の長さより大きな線状の画像を一定ピッチで撮像して基板全面の画像を得、該画像の信号強度から、改質された領域が所望の結晶状態か否かを判断することを特徴とする平面表示装置の製造方法。
3. 請求項２において、
   前記基板全面の画像が暗視野像であり、該画像から改質された領域とその周辺を抽出し、該改質された領域とその周辺の信号強度を比較することで、該改質された領域が所望の結晶状態か否かを判断することを特徴とする平面表示装置の製造方法。
4. 一主面に非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜が形成された絶縁基板をステージ上に載置し、前記絶縁基板上の前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜の複数の領域に、細長い形状に整形されたレーザ光を走査しながら照射してアニールすることにより、前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜を帯状多結晶半導体膜に改質して表示装置用のアクティブ・マトリクス基板を得る平面表示装置の製造方法であって、
   前記アニールを行った絶縁基板の表面を撮像装置で撮像し、得られた画像と設計データの信号強度を比較することでアニールされた領域の位置又は大きさ、もしくは位置と大きさが所望の通り行われたか否かを判断する検査工程を含むことを特徴とする平面表示装置の製造方法。
5. 請求項４において、
   前記撮像装置はリニアセンサカメラであり、前記基板の１辺の長さより大きな線状の画像を一定ピッチで撮像して基板全面の画像を得、該画像の信号強度から改質された領域を特定し、該特定された領域の位置座標を設計値と比較することでアニールされた位置又は大きさ、もしくは位置と大きさが正しいか否かを判断することを特徴とする平面表示装置の製造方法。
6. 請求項４において、
   前記基板全面の画像が暗視野像であり、該画像の信号強度から改質された領域を特定し、該特定された領域の位置座標を設計値と比較することでアニールされた位置又は大きさ、もしくは位置と大きさが正しいか否かを判断することを特徴とする平面表示装置の製造方法。
7. 一主面に非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜が形成された絶縁基板をステージ上に載置し、前記絶縁基板上の前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜の複数の領域に、細長い形状に整形されたレーザ光を走査しながら照射してアニールすることにより、前記非晶質半導体膜あるいは粒状多結晶半導体膜を帯状多結晶半導体膜に改質して表示装置用のアクティブ・マトリクス基板を得る平面表示装置の製造方法であって、
   前記アニールを行った絶縁基板の表面を撮像装置で撮像し、得られた画像の信号強度から改質された領域が所望の結晶状態か否かを判断し、得られた画像と設計データの信号強度を比較することでアニールされた領域の位置又は大きさ、もしくは位置と大きさが所望の通り行われたか否かを判断する検査工程を含むことを特徴とする平面表示装置の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記アニール処理と前記検査工程を別ステーションで実施し、前記検査工程に要する時間が前記アニール処理に要する時間より短いことを特徴とする平面表示装置の製造方法。

Images