JPH0555259A - 液晶表示装置の製造装置 - Google Patents

液晶表示装置の製造装置

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JPH0555259A
JPH0555259A JP21218491A JP21218491A JPH0555259A JP H0555259 A JPH0555259 A JP H0555259A JP 21218491 A JP21218491 A JP 21218491A JP 21218491 A JP21218491 A JP 21218491A JP H0555259 A JPH0555259 A JP H0555259A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板温度の上昇を抑制して製品コストの低減
を図ることができるとともに、生産性の向上を図ること
のできる液晶表示装置の製造装置を提供する。 【構成】 表面にアモルファスシリコン膜を形成された
ガラス基板12を基板載置台11上に載置し、処理チャ
ンバ内に所定のドーピングガスを導入し、所定雰囲気と
した状態で、ガラス基板12上の各部に、レーザビーム
18a、18b、18cが、この順で走査、照射される
ように基板載置台11をX−Y方向に所定速度で移動さ
せるよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置の製造装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、テレビジョン用のディスプレイ装
置等に、液晶表示装置(LCD)が広く用いられてい
る。
【0003】このような液晶表示装置において、基板上
にTFT(薄膜トランジスタ)を形成する際、CVD等
によって基板上にアモルファスシリコン膜を形成し、こ
の後、基板を高温例えば800 〜900 ℃程度に加熱して、
アモルファスシリコンを多結晶化し、しかる後、ポリシ
リコンに不純物をドープすることが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記工
程により、TFTを形成する場合、基板を800 〜900 ℃
程度の高温に加熱するため、ガラス基板を使用すること
ができず、基板として耐熱性の高い石英基板等を用いな
ければならず、製品コストの上昇を招くという問題があ
り、ガラス基板が使用できる低温領域で所望の成膜が行
えることが望まれていた。
【0005】このため、アモルファスシリコン膜にレー
ザ光を走査状態で照射して多結晶化する技術が開発され
ている。このような方法では、レーザ光が照射された部
分は、1000℃以上の高温に加熱されるが、レーザ光は走
査基板全体の温度の上昇を抑制することができるため、
石英基板に較べて安価なガラス基板等を用いることがで
きる。
【0006】このレーサービームによってアモルファス
シリコン膜を多結晶化するためには100 〜200 ミリジュ
ール/平方センチ程度のエネルギーを与えることが望ま
しい。レーザービームのエネルギーを例えば130 ミリジ
ュール/平方センチ以上としてアモルファスシリコン膜
に与えると、例えばプラズマCVDで成膜された水素の
多い膜においては、アモルファスシリコン膜に含まれる
水素成分が短時間に膜中から離脱し、欠陥の多い多結晶
シリコンが形成され、膜質の劣化した多結晶シリコン膜
しか得ることができない。
【0007】また、レーザービームを用いて不純物のド
ーピングを行うためには、ドーピングガス雰囲気中に多
結晶シリコン膜を設け、この多結晶シリコン膜にレーザ
ービームを200 〜300 ミリジュール/平方センチ与える
必要がある。
【0008】従って、アモルファスシリコンを不純物の
ドーピングされた多結晶シリコンに変えるためには、少
なくとも2 つのエネルギー強度のレーザービームをアモ
ルファスシリコンに与える工程が必要となり、生産効率
が低下するという改善点を有する。
【0009】また、レーザービーム内の強度分布は通常
ガウス分布で表すことができるが、平坦なエネルギー分
布でないため、照射部分のエネルギーが均一でなく、狭
い範囲しか所望の成膜処理を行う事ができないという改
善点を有する。
【0010】さらに、図6に示すように、従来のTFT
LCD装置1では、ガラス基板上に画素部1と駆動部2
から構成され、駆動部2はシリコン半導体素子モジュー
ルをあとで貼付けて配線し、全体を構成していた。ガラ
ス基板3上には温度の関係で低温プロセスではアモルフ
ァスシリコンしか作ることができず、良好な駆動部の素
子を作ることができなかったので、ガラス基板3上に一
体で画素部1と駆動部2まで構成することが望ましい
が、アモルファスシリコンはモビリティーが低いため、
アモルファスシリコンを駆動部2として用いることはで
きなかった。例えばモビリティーは単結晶シリコンでは
500 cm2 /VS、レーザ成膜シリコンでは200 〜100 cm2
/VS、熱CVDシリコンでは100 〜40cm2 /VSであるの
に対して、アモルファスシリコンでは0.3 cm2/VS以下
であり、バラツキが多い。このため駆動部としてはガラ
ス基板上のアモルファスシリコンが使えないため、半導
体素子モジュールをセッティングすることによりTFT
LCDのコストアップになり、ガラス基板3の画素電極
4およびTFT5と駆動部2との配線が複雑で歩留まり
も低下させている改善点を有していた。ガラス基板3上
に駆動部2を含めたLCD装置を一体に構成することが
望まれていた。
【0011】本発明は、かかる従来の問題点を改善する
ためになされたもので、アモルファスシリコンの多結晶
シリコン化と、水素の多いアモルファスシリコン膜にお
いては水素の放出と、このアモルファス及び多結晶シリ
コンに不純物をピングする工程を一工程で行うことがで
きるとともに、レーザービーム照射のエネルギー分布が
均一な液晶表示装置の製造装置を提供しようとするもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の液晶
表示装置の製造装置は、基板の表面に形成したアモルフ
ァスシリコン膜を多結晶化し、この多結晶シリコン膜に
不純物をドーピングするにあたり、前記基板をドーピン
グ物質と接触させるとともに、アモルファスシリコンを
多結晶化する強度のレーザ光と、多結晶シリコンに不純
物をドーピングする強度のレーザ光とを前記基板に照射
しつつ、これらのレーザ光と前記基板とを、走査する如
く相対的に移動させ、前記アモルファスシリコン膜の多
結晶化と、この多結晶化されたシリコン膜への不純物の
ドーピングとを連続して行うことを特徴とする。
【0013】
【作用】上記構成の本発明の液晶表示装置の製造装置で
は、基板をドーピングガス雰囲気中に設け、水素の多い
アモルファスシリコン膜において水素放出するレーザ光
(例えば100 ミリジュール/平方センチ)と、アモルフ
ァスシリコンを多結晶化する強度のレーザ光(例えば15
0 ミリジュール/平方センチ)と、多結晶シリコンに不
純物をドーピングする強度のレーザ光(例えば250 ミリ
ジュール/平方センチ)とを、基板に照射しつつ、これ
らのレーザ光と基板とを、走査する如く相対的に移動さ
せ、アモルファスシリコン膜の多結晶化と、多結晶シリ
コン膜への不純物のドーピングとを連続して行う。
【0014】したがって、基板温度を上昇させることな
く処理を実施することができ、ガラス基板等を用いるこ
とができるので、製品コストの低減を図ることができ、
かつ、水素の多いアモルファスシリコン膜において水素
の放出またはアモルファスシリコン膜の多結晶化と、多
結晶シリコン膜への不純物のドーピングとを同時に行う
ので、生産性の向上を図ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【0016】図1は、本発明の一実施例装置の構成を示
すもので、内部を気密に保持可能に構成された処理チャ
ンバ10内に設けられた基板載置台11は、上面にガラ
ス基板12を保持する如く構成されており、図示しない
駆動装置によりX−Y方向に移動可能に構成されてい
る。また、処理チャンバ10の基板載置台11上方に
は、後述する波長のレーザビームに対して透過性の高い
材質、例えば合成石英等からなるレーザ照射用窓13が
設けられている。さらに、処理チャンバ10には、ドー
ピングガス導入配管14および排気配管15が設けられ
ている。
【0017】処理チャンバ10の外側には、レーザ照射
機構16が設けられている。このレーザ照射機構16
は、エキシマレーザ光源17からのレーザビーム(波長
例えば248 nm)18をハーフミラー19、20、および
ミラー21によって3 本のレーザビーム18a、18
b、18cとし、それぞれホモジナイザ22、23、2
4を介して基板載置台11上のガラス基板12に照射す
るよう構成されている。
【0018】上記レーザビーム18aは、ガラス基板1
2上に形成されたアモルファスシリコン膜(図示せず)
を多結晶化するためのものであり、その単位面積当りの
強度(エネルギー)が、好ましくは100 〜200 ミリジュ
ール/平方センチ例えば150ミリジュール/平方センチ
となるよう、ハーフミラー19の反射率等が設定されて
いる。
【0019】また、レーザビーム18bは、不純物のド
ーピングを行うためのものであり、その単位面積当りの
強度が好ましくは200 〜300 ミリジュール/平方セン
チ、例えば250 ミリジュール/平方センチとなるよう、
ハーフミラー20の反射率等が設定されている。
【0020】さらに、レーザビーム18cは、アニーリ
ングを実施するためのものであり、その単位面積当りの
強度が、好ましくは100 〜200 ミリジュール/平方セン
チ、例えば150 ミリジュール/平方センチとなるよう設
定されている。
【0021】なお、ホモジナイザ22、23、24は、
レーザビーム18a、18b、18cのビーム強度分布
を、それぞれ均一化するためのものであり、例えば図
2、図3に示すようなレンズ構成とされている。そし
て、図4に示すように、ガウス分布のビームを(a)、
左右2 つのビームに分割し(b)、これらを合成して矩
形状の分布を有するビームを得るものである(c)。
【0022】上記構成の液晶表示装置の製造装置では、
表面にアモルファスシリコン膜を形成されたガラス基板
12を基板載置台11上に載置し、処理チャンバ10内
に所定のドーピングガス(例えばBCN3 、ジボラン、
PH3 )等を導入し、所定雰囲気とした状態で、ガラス
基板12上の各部にレーザビーム18a、18b、18
cが、この順で走査、照射されるように基板載置台11
をX−Y方向に所定速度で移動させる。なお、このよう
なレーザビーム18a、18b、18cの走査は、主と
してガラス基板12上の駆動部やTFT形成部位に対し
て行い、不要部位に対してレーザビーム18a、18
b、18cの走査を行わないようにしてスループットの
向上を図る。
【0023】すると、ガラス基板12上に形成されたア
モルファスシリコン膜は、まず、レーザビーム18aの
照射を受けて多結晶化され、次に、レーザビーム18b
の照射を受け、多結晶シリコン中に雰囲気中の不純物が
ドーピングされる。そして、この後レーザビーム18c
が照射され、アニーリングが実施される。
【0024】すなわち、本実施例方法によれば、1 回の
走査工程によって、ガラス基板12上の所定部位に3 本
のレーザビーム18a、18b、18cが順次照射さ
れ、アモルファスシリコン膜の多結晶化、多結晶シリコ
ン中への不純物のドーピング、およびアニーリングを同
時に行うことができる。したがって、従来に較べて生産
性の向上を図ることができる。また、レーザビームの照
射によって処理を行うので、基板が高温に加熱されるこ
とがなく、石英基板ではなくガラス基板12を用いるこ
とができ、製品コストの低減を図ることができる。
【0025】次に、プラズマCVDによって成膜された
水素を多く含有するアモルファスシリコン膜に不純物を
ドーピングする場合について以下に説明する。
【0026】レーザビーム18aは、ガラス基板12上
に形成された水素を多く含有するアモルファスシリコン
膜(図示せず)から水素を放出させるためのものであ
り、その単位面積当りの強度(エネルギー)が、好まし
くは50〜130 ミリジュール/平方センチ例えば100 ミリ
ジュール/平方センチとなるよう、ハーフミラー19の
反射率等が設定されている。
【0027】また、レーザビーム18bは、アモルファ
スシリコン膜の多結晶化と不純物のドーピングを行うた
めのものであり、その単位面積当りの強度が好ましくは
200〜300 ミリジュール/平方センチ、例えば250 ミリ
ジュール/平方センチとなるよう、ハーフミラー20の
反射率等が設定されている。
【0028】さらに、レーザビーム18cは、アニーリ
ングを実施するためのものであり、その単位面積当りの
強度が、好ましくは100 〜200 ミリジュール/平方セン
チ、例えば150 ミリジュール/平方センチとなるよう設
定されている。
【0029】以上のように構成されているので、1 回の
走査工程によって、アモルファスシリコン膜からの水素
の放出と、アモルファスシリコン膜の多結晶化と、不純
物のドーピング、アニーリングを同時に行うことができ
る。
【0030】なお、上記実施例では、3 本のレーザビー
ム18a、18b、18cによって、アモルファスシリ
コン膜の多結晶化、水素の多いアモルファスシリコン膜
においては水素の放出、不純物のドーピング、アニーリ
ングを同時に行うようにしたが、例えばアニーリング
は、必ずしも行う必要はない。また、上記実施例では、
1 つのエキシマレーザ光源17からのレーザビーム18
を、ハーフミラー19、20、およびミラー21によっ
て3 本のレーザビーム18a、18b、18cに分割し
たが、例えば2 つあるいは3 つのエキシマレーザ光源1
7を用いてもよい。また、基板載置台11を移動させる
換わりに、レーザビーム18a、18b、18cを移動
させてもよい。
【0031】なお、不純物のドーピングは、例えば図5
に示すように、ガラス基板12のアモルファスシリコン
膜上に不純物30を例えば5nm スピンコーティングし、
その表面にSiO2 膜31を例えば100nm 形成したもの
に対して、大気雰囲気中で行うようにしてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置の製造装置によれば、基板温度の上昇を抑制して製
品コストの低減を図ることができるとともに、生産性の
向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶表示装置の製造装置の
構成を示す図。
【図2】ホモジナイザーの構成例を示す図。
【図3】ホモジナイザーの構成例を示す図。
【図4】ホモジナイザーの作用を説明するための図。
【図5】他の実施例の構成を示す図。
【図6】液晶表示装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
10 処理チャンバ 11 基板載置台 12 ガラス基板 13 レーザ照射用窓 14 ドーピングガス導入配管 15 排気配管 16 レーザ照射機構 17 エキシマレーザ光源 18 レーザビーム 18a レーザビーム(多結晶化用) 18b レーザビーム(ドーピング用) 18c レーザビーム(アニーリング用) 19,20 ハーフミラー 21 ミラー 22,23,24 ホモジナイザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/22 E 9278−4M 27/12 8728−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に形成したアモルファスシリ
    コン膜を多結晶化し、この多結晶シリコン膜に不純物を
    ドーピングするにあたり、 前記基板をドーピング物質と接触させるとともに、アモ
    ルファスシリコンを多結晶化する強度のレーザ光と、多
    結晶シリコンに不純物をドーピングする強度のレーザ光
    とを前記基板に照射しつつ、これらのレーザ光と前記基
    板とを、走査する如く相対的に移動させ、前記アモルフ
    ァスシリコン膜の多結晶化と、この多結晶化されたシリ
    コン膜への不純物のドーピングとを連続して行うことを
    特徴とする液晶表示装置の製造装置。
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