JPH08129189A - Production of liquid crystal display substrate, apparatus therefor, method for evaluating semiconductor crystal, production of semiconductor crystal thin film and production device of semiconductor crystal thin film - Google Patents

Production of liquid crystal display substrate, apparatus therefor, method for evaluating semiconductor crystal, production of semiconductor crystal thin film and production device of semiconductor crystal thin film

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JPH08129189A
JPH08129189A JP31113893A JP31113893A JPH08129189A JP H08129189 A JPH08129189 A JP H08129189A JP 31113893 A JP31113893 A JP 31113893A JP 31113893 A JP31113893 A JP 31113893A JP H08129189 A JPH08129189 A JP H08129189A
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一成 今橋
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Jiro Hata
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Abstract

PURPOSE: To make it possible to assure the good performance of driving circuit parts in a process for producing an LCD substrate by forming the driving circuit parts on amorphous semiconductor films formed on a glass substrate. CONSTITUTION: The amorphous silicon film 2 is formed by a reduced pressure CVD on the glass substrate 1. This amorphous silicon film 2 is irradiated with laser beams in an island form to polycrystallize the irradiated regions. In such a case, for example, each region is irradiated with the energy below the irradiation energy necessary for the polycrystallization and is then irradiated with the necessary energy. The band gap spectral reflectivity of the reflected light of the irradiated regions and the spectral reflectivity of a reference are compared and the energy is controlled while the progressing condition of the crystallization state is recognized by the degree of approximation thereof. The interior of the irradiated regions is thereafter subjected repeatedly to a film forming treatment and etching, by which the driving circuit parts consisting of the semiconductor elements are formed. For example, the wiring with a previously formed TFTs 5 is executed by the film forming treatment in this stage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ基板
の製造方法、その装置、半導体結晶の評価方法、半導体
結晶薄膜の製造方法及び半導体結晶薄膜の製造装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a liquid crystal display substrate, an apparatus therefor, a method for evaluating a semiconductor crystal, a method for producing a semiconductor crystal thin film, and an apparatus for producing a semiconductor crystal thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】TFT(薄膜トランジスタ)を用いたL
CD(液晶ディスプレイ)は非常に優れた高画質を提供
してくれるものとして注目されている。この種のLCD
基板は、図18に示すようにガラス基板1a上にTFT
1bを形成すると共に、例えばそのドレイン電極に電気
的に接続した画素電極1cを、当該TFT1bと隙間を
介して配置し、このように組み合わされた画素ユニット
Uを多数配列してなるものであり、例えば一辺が数百μ
m程度の角形の画素ユニットUが数十万個配列されてい
る。
2. Description of the Related Art L using a TFT (thin film transistor)
CDs (Liquid Crystal Displays) have been attracting attention as they provide extremely high image quality. LCD of this kind
The substrate is a TFT on the glass substrate 1a as shown in FIG.
1b is formed and, for example, a pixel electrode 1c electrically connected to the drain electrode thereof is arranged with a gap between the pixel electrode 1c and the TFT 1b, and a large number of pixel units U combined in this way are arranged. For example, one side is several hundred μ
Hundreds of thousands of rectangular pixel units U of about m are arranged.

【0003】そして画素ユニットUが形成されたガラス
基板上に間隙を介して各画素ユニットUに共通な透明電
極1dを対向して配列し、前記間隙に液晶1eを封入す
ることによって図19の模式図に示すように画素部10
が形成される。更にこの画素部10の外側のガラス基板
1a上に、パッケージ化された駆動回路部をなすICチ
ップ11を画素部10の周縁に沿って複数配列されると
共に、各ICチップ11の端子が画素部10の各画素ユ
ニットUに対応する走査電極配線であるゲート配線及び
ドレイン配線に接続されることによりLCD基板が構成
される。
A transparent electrode 1d common to each pixel unit U is arranged so as to face each other on a glass substrate on which the pixel unit U is formed with a gap therebetween, and a liquid crystal 1e is sealed in the gap to form the pattern shown in FIG. As shown in FIG.
Is formed. Further, on the glass substrate 1a outside the pixel section 10, a plurality of IC chips 11 forming a packaged drive circuit section are arranged along the periphery of the pixel section 10, and the terminals of each IC chip 11 are arranged in the pixel section. The LCD substrate is configured by being connected to the gate wirings and the drain wirings which are the scanning electrode wirings corresponding to the respective 10 pixel units U.

【0004】このようなLCD基板の従来の製造方法に
ついては、先ずガラス基板1a上に例えばプラズマCV
Dにより水素化非晶質(アモルファス)シリコン膜を形
成した後、この膜上に成膜やエッチングなどの処理を行
って、多数のTFTとこれに電気的に接続された画素電
極並びに走査電極と、を形成して多数の画素ユニットU
を構成した後、パッケージ化されたICチップ11をガ
ラス基板1aに取り付け、更にICチップ11と、画素
ユニットに形成された走査電極配線との位置合わせ並び
に接続を行った後、液晶1eの封入を行うようにしてい
る。
Regarding the conventional method of manufacturing such an LCD substrate, first, for example, plasma CV is formed on the glass substrate 1a.
After forming a hydrogenated amorphous silicon film by D, a process such as film formation and etching is performed on this film to form a large number of TFTs and pixel electrodes and scan electrodes electrically connected to the TFTs. , To form a large number of pixel units U
After the above, the packaged IC chip 11 is attached to the glass substrate 1a, and the IC chip 11 and the scanning electrode wiring formed in the pixel unit are aligned and connected, and then the liquid crystal 1e is sealed. I am trying to do it.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで上述のような
TFT−LCDは大面積化、高カラー表示品質が強く望
まれており、ゲート駆動回路部(ゲートドライバ)から
の配線、ソース駆動回路部(ソースドライバ)からの配
線が例えば夫々400本、1920本に及ぶものもあ
り、このため駆動回路部11とTFT液晶画素部の各走
査電極とを電気的に接続するための両者の夫々の位置合
わせ作業が非常に工数を要し、LCDの高価格化の要因
の一つになっている。
The TFT-LCD as described above is strongly desired to have a large area and high color display quality, and wiring from the gate drive circuit section (gate driver) and source drive circuit section ( There are some wirings from the source driver) to, for example, 400 lines and 1920 lines, respectively. For this reason, alignment of both of them for electrically connecting the drive circuit section 11 and each scanning electrode of the TFT liquid crystal pixel section is performed. The work requires a lot of man-hours, which is one of the factors for increasing the price of LCDs.

【0006】そこで同一のガラス基板上に成膜処理を行
って駆動回路部のスイッチング素子を形成すると共に駆
動回路部と画素部との配線も同時に行うことが技術的に
解決されれば、駆動回路部を形成する工程にて同時に駆
動回路部と走査電極配線との接続を行うことができるの
で、ICチップをガラス基板上に貼り付ける工程並びに
両者の間の配線作業が不要になり、非常に有効な方法で
ある。
Therefore, if it is technically possible to perform film formation processing on the same glass substrate to form the switching elements of the drive circuit section and simultaneously perform the wiring between the drive circuit section and the pixel section, the drive circuit will be solved. Since the drive circuit portion and the scanning electrode wiring can be connected at the same time in the step of forming the portion, the step of attaching the IC chip on the glass substrate and the wiring work between the both are unnecessary, which is very effective. That's the method.

【0007】ここで画素ユニットのTFTについては、
その画素を映像として表示するという機能上から、それ
程高速性が要求されないので、半導体層として非晶質シ
リコンを用いることができるが、駆動回路部について
は、高速スイッチング動作を要求される回路を搭載する
という必要上から動作速度が前記TFTよりも可なり早
くなければならないので、即ちICチップと同等の性能
を有するものでなければならないので、半導体層として
は非晶質シリコンよりも電界効果移動度(mobili
ty)の大きい多結晶シリコンを用いることが必要であ
る。
Here, regarding the TFT of the pixel unit,
Due to the function of displaying the pixels as an image, high speed is not required so much, so amorphous silicon can be used as the semiconductor layer, but the drive circuit part is equipped with a circuit that requires high-speed switching operation. Since the operating speed must be considerably faster than that of the TFT, that is, it must have a performance equivalent to that of an IC chip, the semiconductor layer has a field effect mobility higher than that of amorphous silicon. (Mobile
It is necessary to use polycrystalline silicon having a large ty).

【0008】一方多結晶シリコン(ポリシリコン)を得
るためには例えば減圧CVDにより600℃程度以上に
加熱して成膜処理を行わなければならないが、低価格の
ガラス基板は熱歪点が600℃程度であって、600℃
もの高温に耐え得るガラス基板は高価格であることか
ら、結局LCD価格が高くなってしまう。
On the other hand, in order to obtain polycrystalline silicon (polysilicon), it is necessary to heat the film to a temperature of about 600 ° C. or more by low pressure CVD to perform the film forming process, but a low cost glass substrate has a thermal strain point of 600 ° C. About 600 ℃
Since the glass substrate that can withstand a high temperature is expensive, the LCD price will eventually increase.

【0009】このようなことから先ず例えばプラズマC
VDにより温度約300℃の雰囲気でガラス基板上に大
面積の水素化非晶質シリコン膜(以下「a−Si:H
膜」という)を形成し、次いでこのa−Si:H膜に対
してレーザ光を照射して局部的に例えば表面温度が12
00℃程度となるように加熱し、これによりa−Si:
H膜を多結晶化して多結晶シリコン膜を生成し、これを
半導体層として駆動回路部を形成する方法が検討されて
いる。
From the above, first, for example, plasma C
A large area hydrogenated amorphous silicon film (hereinafter referred to as "a-Si: H") is formed on a glass substrate in an atmosphere at a temperature of about 300 ° C. by VD.
Film)) and then irradiating the a-Si: H film with a laser beam to locally apply, for example, a surface temperature of 12
It is heated to about 00 ° C., whereby a-Si:
A method of forming a polycrystal silicon film by polycrystallizing the H film and using this as a semiconductor layer to form a drive circuit portion has been studied.

【0010】この方法によればa−Si:H膜の形成工
程時の加熱温度が低いので低温による品質の良い膜が大
型ガラス基板上に得られ、またレーザ光による加熱処
理、即ちレーザアニールは瞬間的に(例えばKrFの場
合23nsec)非晶質シリコン膜を加熱して多結晶化
するので、ガラス基板まで熱が伝わらず、従ってガラス
基板としては大きな耐熱性が要求されないので安価な材
質を使用することができ、大面積透過形液晶ディスプレ
イの製造が可能となる。
According to this method, since the heating temperature at the time of forming the a-Si: H film is low, a good quality film can be obtained at a low temperature on a large glass substrate, and the heat treatment by laser light, that is, laser annealing is performed. Since the amorphous silicon film is instantaneously heated (for example, 23 nsec in the case of KrF) to be polycrystallized, heat is not transmitted to the glass substrate, and therefore, a large heat resistance is not required for the glass substrate, so an inexpensive material is used. Therefore, a large-area transmissive liquid crystal display can be manufactured.

【0011】ところでa−Si:H膜をレーザ光により
多結晶化する方法は、レーザ光の照射時にa−Si:H
膜中から水素が放出されるので、水素放出に伴う膜の損
傷を避ける必要があり、このためレーザ光の照射エネル
ギーの大きさや照射方法などについて種々の研究がされ
ている。ここで本発明者は、画素領域の周囲に沿ってレ
ーザ光を照射するにあたり、レーザ光をa−Si:H膜
の表面にパルス状に照射して、多結晶化された駆動回路
部領域を画素領域の周囲に沿って帯状に形成し、当該駆
動回路部領域に駆動回路部を配列して形成する方法を検
討している。
By the way, a method of polycrystallizing an a-Si: H film by laser light is a-Si: H at the time of laser light irradiation.
Since hydrogen is released from the film, it is necessary to avoid damage to the film due to hydrogen release. For this reason, various studies have been conducted on the amount of laser beam irradiation energy and the irradiation method. Here, the present inventor, when irradiating the laser light along the periphery of the pixel region, irradiates the surface of the a-Si: H film with the laser light in a pulsed manner to form the polycrystallized drive circuit portion region. A method of forming a strip shape along the periphery of the pixel area and arranging the drive circuit portions in the drive circuit portion area is being studied.

【0012】しかしながらこの方法は次のような問題が
ある。即ち図20は、レ−ザ光のパルスの移動とその照
射領域における電界効果移動度との関係を示す図であ
り、レ−ザ光の強度分布は照射面方向に対しては均一で
あり、それと直交する方向に対しては台形状である。図
20(a)に示すようにレーザ光のパルス同士(パルス
照射領域同士)の重なり部分が無い場合には、パルス境
界部分において、レーザ光の照射エネルギーが実質的に
供給されないのでa−Si:Hのままである。ここで多
結晶シリコン及びa−Si:Hの電界効果移動度(mo
bility)は夫々例えば30〜600cm2 /V・
s、0.3〜1cm2 /V・sであり、多結晶シリコン
の電界効果移動度はa−Si:Hよりも2桁以上大きい
ので、このようなa−Si:Hの領域が多結晶シリコン
の領域に存在すると駆動回路部を構成する半導体素子の
ばらつきが大きい。
However, this method has the following problems. That is, FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the movement of the laser light pulse and the field-effect mobility in the irradiation region, and the intensity distribution of the laser light is uniform in the irradiation surface direction. It is trapezoidal in the direction orthogonal to it. As shown in FIG. 20A, when there is no overlapping portion of the laser light pulses (pulse irradiation areas), the irradiation energy of the laser light is not substantially supplied at the pulse boundary portion, so a-Si: It remains H. Here, the field effect mobility (mo) of polycrystalline silicon and a-Si: H.
bilities) are, for example, 30 to 600 cm 2 / V.
s, 0.3 to 1 cm 2 / V · s, and the field-effect mobility of polycrystalline silicon is two or more orders of magnitude higher than that of a-Si: H. Therefore, such an a-Si: H region is polycrystalline. When it is present in the silicon region, the semiconductor elements that form the drive circuit section have large variations.

【0013】また図20(b)に示すようにレーザ光の
パルスの重なる部分が存在する場合にも以下の理由で電
界効果移動度がばらつく。即ち図20(b)のように第
1照射領域にてa−Si:H膜が多結晶化された後第2
照射領域を多結晶化すると、両領域にレーザ光が2度照
射された範囲が生じ、このため、レ−ザ光の横モ−ド
(レ−ザパワ−断面)が均一であっても、多結晶シリコ
ン及びa−Si:Hの融点が夫々1414℃、1000
℃であり、これらの融点が異なるため、図10(b)の
電界効果移動度の図からわかるように、レ−ザ光の照射
領域の継目で電界効果移動度を均一にすることが困難だ
からである。
In addition, as shown in FIG. 20 (b), when there is a portion where the pulses of the laser light overlap, the field effect mobility varies for the following reasons. That is, after the a-Si: H film is polycrystallized in the first irradiation region as shown in FIG.
When the irradiation region is polycrystallized, a region where the laser light is irradiated twice occurs in both regions. Therefore, even if the lateral mode of the laser light (laser power cross section) is uniform, many regions are irradiated. The melting points of crystalline silicon and a-Si: H are 1414 ° C. and 1000, respectively.
Since the melting point is 0 ° C. and the melting points are different, it is difficult to make the field effect mobility uniform at the joint of the irradiation region of the laser light, as can be seen from the field effect mobility diagram of FIG. Is.

【0014】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、駆動回路部の性能が低下す
ることのないLCD基板の製造方法、及びその方法を実
施するのに適した装置を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an LCD substrate which does not deteriorate the performance of a drive circuit section, and a method for implementing the method. To provide a suitable device.

【0015】本発明の他の目的は、半導体の結晶化状態
を簡便かつ低コストでリアルタイムに評価することので
きる半導体結晶の評価方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method for evaluating a semiconductor crystal, which enables simple and low-cost real-time evaluation of a crystallized state of a semiconductor.

【0016】本発明の更に他の目的は、半導体の結晶化
状態を簡便かつ低コストでリアルタイムに評価し、製品
の歩留まりを向上させることのできる半導体薄膜の製造
方法及びその製造装置を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor thin film and a manufacturing apparatus therefor capable of easily and inexpensively evaluating the crystallized state of a semiconductor in real time and improving the yield of products. It is in.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、基板
上に、画素領域内に配置された複数のスイッチング素子
と、このスイッチング素子を駆動する複数の駆動回路部
とを備えた液晶ディスプレイ基板を製造する方法におい
て、前記基板上に、非晶質半導体膜を成膜する工程と、
前記非晶質半導体膜にレーザ光のパルスを断続的に照射
して、この照射領域を多結晶化して非晶質半導体膜内に
多結晶島状領域を形成する工程と、前記多結晶島状領域
内に、この領域の多結晶を半導体領域とする駆動回路部
を形成する工程と、非晶質半導体膜の一部を半導体領域
とし、前記駆動回路部に電気的に接続したスイッチング
素子を画素領域内に形成する工程と、を具備することを
特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display comprising a plurality of switching elements arranged in a pixel region on a substrate and a plurality of drive circuit sections for driving the switching elements. In the method of manufacturing a substrate, a step of forming an amorphous semiconductor film on the substrate,
A step of intermittently irradiating the amorphous semiconductor film with a pulse of laser light to polycrystallize the irradiated region to form a polycrystalline island-shaped region in the amorphous semiconductor film; In the region, a step of forming a drive circuit portion in which a polycrystalline region of this region is used as a semiconductor region, and a part of an amorphous semiconductor film being used as a semiconductor region, and a switching element electrically connected to the drive circuit portion is formed into a pixel. And a step of forming in the region.

【0018】請求項2の発明は、基板上に、画素領域内
に配置されたスイッチング素子と、このスイッチング素
子を駆動するシフトレジスタとを備えた液晶ディスプレ
イ基板を製造する方法において、前記基板上に、非晶質
半導体膜を成膜する工程と、前記非晶質半導体膜に複数
の島状にレーザ光のパルスを照射して非晶質半導体膜を
多結晶化する工程と、前記レーザ光のパルスの照射領域
内に前記シフトレジスタを分割して生成する工程と、こ
れら分割されたシフトレジスタ間、及びシフトレジスタ
とスイッチング素子とを電気的に接続するための配線層
を形成する工程と、を含み、前記シフトレジスタの少な
くともトランジスタは、レ−ザ光のパルスの照射領域内
に配置されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display substrate comprising a switching element arranged in a pixel region on a substrate and a shift register for driving the switching element. A step of forming an amorphous semiconductor film, a step of irradiating the amorphous semiconductor film with a pulse of laser light in a plurality of islands to polycrystallize the amorphous semiconductor film, A step of dividing and generating the shift register in a pulse irradiation region, and a step of forming a wiring layer for electrically connecting the divided shift registers and the shift register and the switching element. It is characterized in that at least a transistor of the shift register is arranged in an irradiation region of a pulse of laser light.

【0019】請求項3の発明は、半導体の結晶化状態を
評価するための方法であって、最適な結晶化状態にある
基準半導体結晶材料にレーザ光を照射し、その反射光を
分光検出して、その検出値より取得した前記基準半導体
結晶材料のバンドギャップ分光反射率分布に関する第1
の情報を予め記憶する工程と、評価対象である半導体の
評価領域にレーザ光を照射し、その反射光を分光検出
し、その検出値より前記評価領域のバンドギャップ分光
反射率分布に関する第2の情報を取得する工程と、前記
第1の情報と前記第2の情報とを比較し、その近似度に
より前記半導体の結晶化状態を評価する工程とを具備す
ることを特徴とする。
A third aspect of the present invention is a method for evaluating the crystallization state of a semiconductor, which comprises irradiating a reference semiconductor crystal material in an optimum crystallization state with laser light and spectrally detecting the reflected light. The bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal material obtained from the detected value.
Of storing information in advance, and irradiating a laser beam to the evaluation region of the semiconductor to be evaluated, and spectroscopically detecting the reflected light, and the second value related to the bandgap spectral reflectance distribution of the evaluation region from the detected value. It is characterized by including a step of acquiring information and a step of comparing the first information and the second information and evaluating the crystallization state of the semiconductor by the degree of approximation thereof.

【0020】請求項4の発明は、被処理体のアモルファ
ス領域をレーザアニール処理により結晶化し、その結晶
化状態を評価しながら、半導体結晶薄膜を製造するため
の方法であって、最適な結晶化状態にある基準半導体結
晶薄膜にレーザ光を照射し、その反射光を分光検出し
て、その検出値より取得した前記基準半導体結晶薄膜の
バンドギャップ分光反射率分布に関する第1の情報を予
め記憶する工程と、前記レーザアニール処理を実行しな
がら、前記被処理体の評価領域からの反射光を分光検出
し、その検出値から前記被処理体のレーザ照射領域のバ
ンドギャップ分光反射率分布に関する第2の情報を取得
する工程と、前記第1の情報と前記第2の情報とを比較
し、その近似度が所定の範囲に収まるように、レーザ照
射エネルギーを調節する工程とを具備することを特徴と
する。
A fourth aspect of the present invention is a method for producing a semiconductor crystal thin film while crystallizing an amorphous region of an object to be processed by a laser annealing treatment and evaluating the crystallized state thereof. The reference semiconductor crystal thin film in the state is irradiated with laser light, the reflected light is spectrally detected, and first information about the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal thin film acquired from the detected value is stored in advance. A second step relating to the bandgap spectral reflectance distribution of the laser irradiation region of the object to be processed from the detected value by spectrally detecting the reflected light from the evaluation region of the object to be processed while performing the laser annealing process. The step of obtaining the information of step 1 is compared with the first information and the second information, and the laser irradiation energy is adjusted so that the degree of approximation falls within a predetermined range. Characterized by comprising the that step.

【0021】請求項5の発明は、処理室と、この処理室
内に半導体結晶薄膜を有する被処理体を支持する手段
と、前記半導体結晶薄膜にレーザ光を照射することによ
り薄膜にアニール処理を施すレーザ照射手段と、最適な
結晶化状態にある基準半導体結晶薄膜に関するバンドギ
ャップ分光反射率分布に関する第1の情報を予め記憶す
るための記憶手段と、前記レーザ照射手段から前記被処
理体の処理面に照射され、その処理面から反射された反
射光を分光検出し、前記被処理面のレーザ照射領域のバ
ンドギャップ分光反射率分布に関する第2の情報を取得
するためのレーザ分光検出手段と、前記レーザ分光検出
手段により取得された前記第2の情報を、前記記憶手段
に格納された前記第1の情報と比較し評価するための比
較評価手段と、前記比較評価手段から出力される評価信
号に基づいて、前記第1の情報と前記第2の情報との近
似度が所定の範囲に収まるように、前記レーザ照射手段
のレーザ照射エネルギーを調節するためのレーザ照射エ
ネルギー調節手段と、を備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the processing chamber, means for supporting the object to be processed having the semiconductor crystal thin film in the processing chamber, and annealing the thin film by irradiating the semiconductor crystal thin film with laser light. Laser irradiation means, storage means for pre-storing first information on the bandgap spectral reflectance distribution regarding the reference semiconductor crystal thin film in the optimum crystallization state, and the processed surface of the object to be processed from the laser irradiation means. Laser spectroscopic detection means for spectroscopically detecting reflected light that has been irradiated onto the processing surface and reflected from the processing surface to obtain second information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the laser irradiation region of the processing surface; Comparison and evaluation means for comparing and evaluating the second information acquired by the laser spectroscopic detection means with the first information stored in the storage means; Based on the evaluation signal output from the comparison evaluation means, the laser irradiation energy of the laser irradiation means is adjusted so that the degree of approximation between the first information and the second information falls within a predetermined range. And a laser irradiation energy adjusting means.

【0022】請求項6の発明は、基板上に、非晶質半導
体膜を成膜する工程と、前記非晶質半導体膜にレーザ光
のパルスを断続的に照射して、この照射領域を多結晶化
して非晶質半導体膜内に多結晶島状領域を形成する工程
と、前記多結晶島状領域内に、この領域の多結晶を半導
体領域とする駆動回路部を形成する工程と、非晶質半導
体膜の一部を半導体領域とし、前記駆動回路部に電気的
に接続したスイッチング素子を画素領域内に形成する工
程と、最適な結晶化状態にある基準半導体結晶材料にレ
ーザ光を照射し、その反射光を分光検出して、その検出
値より取得した前記基準半導体結晶材料のバンドギャッ
プ分光反射率分布に関する第1の情報を予め記憶する工
程と、前記多結晶島状領域を形成する工程において、非
晶質半導体膜からのレーザ光の反射光を分光検出し、そ
の検出値より前記評価領域のバンドギャップ分光反射率
分布に関する第2の情報を取得する工程と、前記第1の
情報と前記第2の情報とを比較し、その近似度により前
記半導体の結晶化状態を評価する工程と、を具備するこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, a step of forming an amorphous semiconductor film on a substrate, and a pulse of laser light is intermittently irradiated to the amorphous semiconductor film, and the irradiation area is increased. A step of crystallizing to form a polycrystalline island region in the amorphous semiconductor film; a step of forming a drive circuit section in which the polycrystalline island region is a semiconductor region in the polycrystalline island region; Forming a switching element electrically connected to the drive circuit section in a pixel region with a part of the crystalline semiconductor film as a semiconductor region, and irradiating a reference semiconductor crystal material in an optimal crystallized state with laser light Then, the reflected light is spectrally detected, and the first information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal material obtained from the detected value is stored in advance, and the polycrystalline island region is formed. In the process, from the amorphous semiconductor film The reflected light of the laser light is spectrally detected, and the step of acquiring the second information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the evaluation region from the detected value is compared with the first information and the second information. And a step of evaluating the crystallized state of the semiconductor according to the degree of approximation.

【0023】請求項7の発明は、処理前の複数の被処理
基板が収納されたカセットが載置される基板搬入部と、
前記被処理基板の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
共通の搬送路の両側に配置された複数の処理装置と、前
記基板搬入部に載置されたカセット内の被処理基板を位
置合わせ手段に受け渡す第1の搬送手段と、前記共通の
搬送路に沿って移動し、前記位置合わせ手段及び各前記
処理装置との間で被処理基板を搬送する第2の搬送手段
と、を備え、前記基板搬入部、位置合わせ手段、第1の
搬送手段及び第2の搬送手段の搬送路は大気中または大
気圧以上の圧力の非酸化ガス雰囲気中に設けられている
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a substrate loading section on which a cassette containing a plurality of unprocessed substrates is placed.
Alignment means for aligning the substrate to be processed,
A plurality of processing devices arranged on both sides of a common transfer path, a first transfer means for transferring a substrate to be processed in a cassette placed in the substrate loading section to an alignment means, and the common transfer path And a second transfer unit that moves the substrate to be processed between the position adjustment unit and each of the processing devices, and the substrate transfer unit, the position adjustment unit, the first transfer unit, and the second transfer unit. The transport path of the second transport means is characterized by being provided in the atmosphere or in a non-oxidizing gas atmosphere having a pressure of atmospheric pressure or higher.

【0024】請求項8の発明は、請求項7記載の液晶デ
ィスプレイ基板の製造装置において、複数の処理装置
は、被処理基板を予備加熱する予備加熱装置と、被処理
基板上に非晶質半導体膜を成膜する成膜処理装置と、被
処理基板を冷却する冷却装置と、被処理基板上の前記非
晶質半導体膜をレーザ光によりアニールして多結晶化す
るレーザアニール装置と、を含むことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the liquid crystal display substrate manufacturing apparatus according to the seventh aspect, the plurality of processing devices include a preheating device for preheating the substrate to be processed, and an amorphous semiconductor on the substrate to be processed. The apparatus includes a film forming processing apparatus for forming a film, a cooling apparatus for cooling the substrate to be processed, and a laser annealing apparatus for annealing the amorphous semiconductor film on the processing substrate with laser light to polycrystallize the film. It is characterized by

【0025】請求項9の発明は、請求項7または8記載
の液晶ディスプレイ基板の製造装置において、処理後の
複数の被処理基板を収納するためのカセットが載置され
る基板搬出部を、第1の搬送手段の搬送領域に設け、第
1の搬送手段により、位置合わせ手段から被処理基板
を、基板搬出部に載置されたカセット内に受け渡すこと
を特徴とする。
According to a ninth aspect of the invention, in the apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate according to the seventh or eighth aspect, the substrate unloading unit, in which a cassette for storing a plurality of processed substrates is placed, comprises: It is characterized in that it is provided in the transport area of one transport means, and the first transport means transfers the substrate to be processed from the alignment means into the cassette placed on the substrate unloading section.

【0026】請求項10の発明は、請求項7、8または
9記載の液晶ディスプレイ基板の製造装置において、第
2の搬送手段は、X軸方向に伸びる搬送路に沿って移動
可能な移動ステージと、この移動ステージに設けられ、
θ方向の回転、Y軸方向への前進後退及びZ軸方向への
移動が可能な搬送アームとを備えていることを特徴とす
る。
According to a tenth aspect of the invention, in the liquid crystal display substrate manufacturing apparatus according to the seventh, eighth or ninth aspect, the second transfer means is a movable stage movable along a transfer path extending in the X-axis direction. , Provided on this moving stage,
The present invention is characterized by including a transport arm capable of rotating in the θ direction, advancing and retracting in the Y axis direction, and moving in the Z axis direction.

【0027】[0027]

【作用】請求項1、2の発明によれば、非晶質半導体膜
に島状にレーザ光のパルスを照射して多結晶化し、その
照射領域内に駆動回路部の少なくとも半導体素子を形成
しているため、照射領域の全体が均一に良好に多結晶化
されており、従っていずれの駆動回路部もばらつきが生
じず良好な性能が得られる。
According to the first and second aspects of the invention, the amorphous semiconductor film is irradiated with a pulse of laser light in an island shape to be polycrystallized, and at least the semiconductor element of the drive circuit portion is formed in the irradiation region. Therefore, the entire irradiation region is uniformly and favorably polycrystallized, and therefore, good performance can be obtained without variation in any driving circuit unit.

【0028】また請求項3の発明によれば、特殊でかつ
高価な光学系を使用せずに、非晶質半導体の結晶化状態
を、簡便かつ低コストな方法でリアルタイムに評価する
ことができる。また上記の評価方法を用いた半導体結晶
薄膜の製造方法(請求項4の発明)及び装置(請求項
5、6の発明)によれば、レーザアニール方法により非
晶質半導体の結晶化処理を実施しながら非晶質半導体の
結晶化状態を、低コストな方法出でリアルタイムで評価
し、その評価結果に基づいて結晶化処理をリアルタイム
でフィードバック制御することができるので、製品の歩
留まりを改善しスループットを向上させることが可能で
ある。
According to the third aspect of the present invention, the crystallization state of the amorphous semiconductor can be evaluated in real time by a simple and low-cost method without using a special and expensive optical system. . According to the method for manufacturing a semiconductor crystal thin film (the invention of claim 4) and the apparatus (the inventions of claims 5 and 6) using the above evaluation method, the crystallization treatment of the amorphous semiconductor is performed by the laser annealing method. However, the crystallization state of the amorphous semiconductor can be evaluated in real time by a low-cost method, and the crystallization process can be feedback-controlled in real time based on the evaluation result, improving product yield and throughput. Can be improved.

【0029】請求項7〜請求項10の発明によれば、プ
ロセス数の増加や被処理基板の増加に容易に対応できる
と共に、高いスループットで液晶ディスプレイ基板を製
造することができ、更に真空チャックが使用できるので
被処理基板を確実に高速に搬送できる。
According to the invention of claims 7 to 10, it is possible to easily cope with an increase in the number of processes and the number of substrates to be processed, and it is possible to manufacture a liquid crystal display substrate with a high throughput. Since it can be used, the substrate to be processed can be reliably transported at high speed.

【0030】[0030]

【実施例】以下本発明の実施例について説明すると、本
発明の実施例では先ず図1(a)に示すように光透過性
の基板例えばガラス基板1上に減圧CVDにより非晶質
半導体膜である非晶質シリコン膜2を成膜する。この工
程を減圧CVD法で行う場合には、例えばモノシラン
(SiH4 )ガスやジシランガス(Si2 6 )を反応
ガスとして用い、例えば基板温度450℃〜520℃、
圧力数Torrの反応条件で非晶質半導体膜が成膜され
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In the examples of the present invention, first, as shown in FIG. 1A, an amorphous semiconductor film is formed on a transparent substrate such as a glass substrate 1 by low pressure CVD. A certain amorphous silicon film 2 is formed. When this step is performed by the low pressure CVD method, for example, monosilane (SiH 4 ) gas or disilane gas (Si 2 H 6 ) is used as a reaction gas, and the substrate temperature is 450 ° C. to 520 ° C., for example.
An amorphous semiconductor film is formed under the reaction condition of pressure Torr.

【0031】次いで図1(b)に示すようにレーザ光照
射部3により例えば一辺が数ミリの角形のビーム断面形
状を有するレーザ光を、前記非晶質シリコン膜2におけ
る周縁部に縦の一辺及び横の一辺に沿って断続的に照射
する。この結果島状、例えば方形状の照射領域21が、
相互間隔dが例えば数ミリ程度となるように形成され
る。この照射領域では、照射条件を後述するように適当
に選定することにより非晶質シリコンが多結晶化(ポリ
化)されて多結晶シリコン(ポリシリコン)に変わる。
Next, as shown in FIG. 1B, a laser beam having a square beam cross-sectional shape, for example, one side of which is several millimeters, is applied by the laser beam irradiation unit 3 to one side of the amorphous silicon film 2 in the vertical direction. Irradiate intermittently along one side. As a result, the island-shaped, for example, rectangular irradiation region 21
The mutual distance d is formed to be, for example, about several millimeters. In this irradiation region, amorphous silicon is polycrystallized (polycrystallized) and converted into polycrystalline silicon (polysilicon) by appropriately selecting irradiation conditions as described later.

【0032】レーザ光の照射については、例えばエキシ
マレーザにより非晶質シリコン膜が多結晶化するに十分
なパワー密度(単位面積当りの照射エネルギー)のレー
ザ光のパルスを例えば1パルスずつ当てるようにすれば
よいが、その前に前記パワー密度よりも小さなパワー密
度のパルスを1パルスあるいは複数パルス照射ようにし
てもよい。なおエキシマレーザとしてはKrF(パルス
幅23nsec)やXeCl(パルス幅25nsec)
などを用いることができる。
Regarding the irradiation of laser light, for example, one pulse of laser light having a power density (irradiation energy per unit area) sufficient to polycrystallize an amorphous silicon film by an excimer laser is applied. However, before that, one pulse or a plurality of pulses having a power density smaller than the power density may be irradiated. As the excimer laser, KrF (pulse width 23 nsec) or XeCl (pulse width 25 nsec) is used.
Etc. can be used.

【0033】その後図1(c)及び図2Aに示すように
非晶質シリコン膜2のレーザ光照射領域21蒸着膜2の
レーザ光照射領域21をエッチング並びに/もしくは領
域21上(多結晶シリコン領域内)に所定の成膜処理、
エッチング工程を繰り返して、既知の構成の半導体素子
(スイッチング素子)、例えばLSIよりなる駆動回路
部4を形成する。これら駆動回路部4は、後述のTFT
のゲート電極を駆動するように図2中縦に並ぶゲート用
駆動回路部41とTFTのソース電極を駆動するように
横に並ぶソース用駆動回路部42とに分けられている。
Thereafter, as shown in FIGS. 1C and 2A, the laser light irradiation region 21 of the amorphous silicon film 2 is etched and / or the laser light irradiation region 21 of the vapor deposition film 2 is etched on the region 21 (polycrystalline silicon region). Inside), the prescribed film formation process,
The etching process is repeated to form the drive circuit unit 4 made of a semiconductor element (switching element) having a known configuration, for example, an LSI. These drive circuit units 4 are TFTs described later.
2 is divided into a gate drive circuit portion 41 arranged vertically in FIG. 2 so as to drive the gate electrode thereof and a source drive circuit portion 42 arranged horizontally so as to drive the source electrode of the TFT.

【0034】この実施例では、縦に一列に並ぶゲ−ト用
駆動回路部41の群によってゲ−ト用のシフトレジスタ
が構成され、横に一列に並ぶソ−ス用駆動回路部42の
群によってソ−ス用のシフトレジスタが構成されてい
る。即ち図2Bに示すようにゲ−ト用のシフトレジスタ
(ソース用のシフトレジスタも同じ)は互いに島状に分
離した複数のシフトレジスタ部からなり、各島領域(照
射領域21)内に複数のトランジスタよりなる前記スイ
ッチング素子が形成され、これら島領域内のシフトレジ
スタ部は、配線層40により隣り合うもの相互が電気的
に接続されている。これら配線層40は、前記トランジ
スタもしくはTFTの製造時に、これらの製造工程で一
緒に形成され得る。例えば、駆動回路部4間の多結晶シ
リコン領域21の部分並びにこれに部分間の間の非晶質
シリコンの部分上にシリコン酸化膜のような絶縁膜を介
して、アルミや銅のような導電膜を形成し、これを選択
エッチングすることにより形成され得る。なお、符号5
1は後述のゲートバスラインやソースバスラインなどの
配線層を示し、この例では画素領域50に接続されてい
る。
In this embodiment, a group of gate drive circuit sections 41 arranged vertically in a row constitutes a gate shift register, and a group of source drive circuit sections 42 arranged horizontally in a row. The source shift register is constituted by the above. That is, as shown in FIG. 2B, the gate shift register (same as the source shift register) is composed of a plurality of island-shaped shift register units, and a plurality of island regions (irradiation regions 21) each have a plurality of islands. The switching element formed of a transistor is formed, and the shift register portions in these island regions are electrically connected to each other by a wiring layer 40. These wiring layers 40 can be formed together during the manufacturing process of the transistor or TFT at the time of manufacturing them. For example, a conductive material such as aluminum or copper is formed on a portion of the polycrystalline silicon region 21 between the drive circuit portions 4 and an amorphous silicon portion between the portions through an insulating film such as a silicon oxide film. It can be formed by forming a film and selectively etching the film. Note that reference numeral 5
Reference numeral 1 denotes a wiring layer such as a gate bus line or a source bus line described later, which is connected to the pixel region 50 in this example.

【0035】更に非晶質シリコン膜2の画素領域50内
に所定の成膜処理、エッチングを繰り返して行うことに
より、スイッチング素子であるTFT(Thin Fi
lmTransistor)5が画素数に対応する数だ
け縦横にマトリックス状に配列して形成される。このT
FT5と駆動回路部4との電気的接続は、この実施例で
は、例えばTFT5を生成する工程において、成膜処
理、リングラフィー、及びエッチングを繰り返してゲー
ト電極、ソース電極の形成と同時にゲートバスラインや
ソースバスラインなどの例えばアルミニウムからなる配
線層51(図5B参照)を形成することによって行うこ
とができる(前記配線層40も同工程で形成され得
る)。これら配線層40、51は、駆動回路部4の半導
体素子の電極の形成と同時に形成してもよいし、駆動回
路部4及びTFT5の電極を同時に形成しかつこの電極
形成時に同時に形成してもよく、あるいはTFT5及び
駆動回路部4を生成した後に形成してもよい。
Further, a predetermined film forming process and etching are repeatedly performed in the pixel region 50 of the amorphous silicon film 2 to thereby perform a TFT (Thin Fi) functioning as a switching element.
lmTransistors) 5 are formed by arranging in a matrix form vertically and horizontally by the number corresponding to the number of pixels. This T
In this embodiment, the electrical connection between the FT 5 and the drive circuit unit 4 is, for example, the step of forming the TFT 5, the film forming process, the linography, and the etching are repeated to form the gate electrode and the source electrode and the gate bus line simultaneously. This can be performed by forming a wiring layer 51 (see FIG. 5B) made of, for example, aluminum such as a source bus line or the like (the wiring layer 40 can also be formed in the same step). These wiring layers 40 and 51 may be formed at the same time as the electrodes of the semiconductor element of the drive circuit unit 4 are formed, or at the same time when the electrodes of the drive circuit unit 4 and the TFT 5 are formed and at the same time when the electrodes are formed. Alternatively, it may be formed after the TFT 5 and the drive circuit unit 4 are generated.

【0036】また駆動回路部4をなす半導体素子及びT
FT5はプレナー型や逆スタッガ型など種々のデバイス
のタイプを選択することができ、従って非晶質シリコン
膜2や多結晶シリコン領域21を使用して駆動回路部4
及びTFT5を生成するためにはデバイスのタイプによ
っては電極などが非晶質シリコン膜2の下に位置する場
合もある。そしてまた上述の例では駆動回路部4を生成
した後にTFT5を生成しているが、TFT5を先に生
成してもよいし、あるいは駆動回路部4とTFT5の一
部を同時に生成してもよい。このようにしてLCD基板
10が製造され、このLCD基板10に透明基板が貼り
合わされた後液晶を封入してLCDパネルが構成される
こととなる。
Further, the semiconductor element and the T forming the drive circuit unit 4
Various device types such as a planar type and an inverted stagger type can be selected for the FT 5, and thus the amorphous silicon film 2 and the polycrystalline silicon region 21 are used to drive the FT 5.
Also, in order to form the TFT 5, an electrode or the like may be located under the amorphous silicon film 2 depending on the type of device. Further, in the above example, the TFT 5 is generated after the drive circuit unit 4 is generated, but the TFT 5 may be generated first, or the drive circuit unit 4 and a part of the TFT 5 may be generated at the same time. . In this way, the LCD substrate 10 is manufactured, a transparent substrate is bonded to the LCD substrate 10, and then liquid crystal is sealed to form an LCD panel.

【0037】上述の実施例では、基板の周縁に沿って非
晶質シリコン膜2に島状にレーザ光のパルスを照射し
て、即ち、島のディメンションと同じディメンションの
断面のレーザ光を照射して多数のレーザ光照射領域21
(島領域)を形成し、これにより各島領域を多結晶化し
ているため、そのレーザ光の照射領域21内はレーザ光
の照射エネルギーが均一であり、従ってレーザ光の照射
エネルギーを適切な大きさにすることによりいずれの島
領域についてもその領域内は均一に良好に多結晶化され
る。このためその領域の上につまり多結晶シリコン膜の
上に成膜処理、エッチングを繰り返して形成した駆動回
路部4をなす半導体素子、即ち多結晶シリコンを半導体
層とした半導体素子はいずれも良好な性能を有するもの
になり、この結果LCD基板の製造にあたり非晶質シリ
コン膜を利用した駆動回路部の生成と駆動回路部及びT
FTの成膜処理による配線とを実現できるので、LCD
基板の製造が容易になる。
In the above-mentioned embodiment, the amorphous silicon film 2 is irradiated with a pulse of laser light in an island shape along the periphery of the substrate, that is, the laser light having a cross section having the same dimension as the dimension of the island is irradiated. A large number of laser light irradiation areas 21
Since (island regions) are formed and each island region is polycrystallized, the irradiation energy of the laser light is uniform in the irradiation region 21 of the laser light, and therefore the irradiation energy of the laser light is set to an appropriate value. By so doing, any of the island regions can be uniformly and well polycrystallized. Therefore, the semiconductor element forming the drive circuit portion 4 formed by repeating the film forming process and the etching on the region, that is, on the polycrystalline silicon film, that is, the semiconductor element using polycrystalline silicon as the semiconductor layer is good. As a result, in manufacturing an LCD substrate, a driving circuit part using an amorphous silicon film is formed, and the driving circuit part and T
Since wiring can be realized by the film formation process of FT, LCD
Manufacturing of the substrate is facilitated.

【0038】以上において非晶質シリコン膜2の成膜方
法については、減圧CVDに限らずプラズマCVDによ
り成膜してもよく、この場合例えばモノシランガスと水
素ガスとを用い、例えば反応温度180℃〜300℃、
圧力0.8Torrの条件で成膜することができる。こ
こでプラズマCVDを利用する場合には非晶質シリコン
膜中に水素が取り込まれてa−Si:H膜(水素化非晶
質シリコン膜)が成膜されることになるので、レーザ光
照射工程では、レーザアニール時における水素の急激な
放出に伴う膜の損傷を抑えるために例えば次のようにし
てレーザ光を照射することが望ましい。
In the above, the method of forming the amorphous silicon film 2 is not limited to the low pressure CVD, but may be formed by plasma CVD. In this case, for example, monosilane gas and hydrogen gas are used, and the reaction temperature is 180 ° C. 300 ° C,
The film can be formed under the condition of a pressure of 0.8 Torr. Here, when plasma CVD is used, hydrogen is taken into the amorphous silicon film to form an a-Si: H film (hydrogenated amorphous silicon film). In the process, it is desirable to irradiate the laser light in the following manner, for example, in order to suppress damage to the film due to rapid release of hydrogen during laser annealing.

【0039】即ちレーザ光の出力エネルギーをa−S
i:H膜が多結晶化するに必要なエネルギー以下のエネ
ルギーではじめは小さくしておいて1パルスあるいは複
数パルス照射し、次いでネルギーを順次大きくして夫々
例えば1パルスあるいは複数パルス照射し、このように
してa−Si:H膜中の水素を徐々に放出した後最後に
多結晶化するに必要なエネルギー以上のエネルギーで例
えば1パルス照射することにより当該照射領域を多結晶
化する。続いて別の領域に対して同様にしてレーザ光を
照射して、こうして多結晶シリコン領域を島状に形成す
る。なお各エネルギー毎にレーザ光のパルスを複数パル
ス照射する場合には、水素の放出量を監視してその量が
各パルス毎にあまり変わらなくなってから、エネルギー
を次の大きな値に設定して同様の工程を行うことが望ま
しい。
That is, the output energy of the laser light is aS
i: H energy is lower than the energy required for polycrystallizing, and is first made small and irradiated with one pulse or a plurality of pulses, and then the energy is increased successively, for example, with one pulse or a plurality of pulses, respectively. In this way, the irradiation region is polycrystallized by gradually releasing the hydrogen in the a-Si: H film and then irradiating, for example, one pulse with an energy equal to or more than the energy required for the polycrystallization at the end. Subsequently, another region is similarly irradiated with laser light to form a polycrystalline silicon region in an island shape. When multiple pulses of laser light are emitted for each energy, the amount of hydrogen released is monitored, and after that amount does not change much for each pulse, the energy is set to the next large value and the same applies. It is desirable to perform the process of.

【0040】このような方法によれば、小さいエネルギ
ーに対応した水素から大きいエネルギーに対応した水素
へと順次放出されていくので、a−Si:H膜中の水素
が段階的に放出され、a−Si:H膜を多結晶化するた
めに必要な大きなエネルギーを加えたときには既に膜中
の水素の含有量は少ないので、これら水素が一気に放出
されても膜を損傷させることがない。
According to such a method, since hydrogen corresponding to a small energy is sequentially released to hydrogen corresponding to a large energy, hydrogen in the a-Si: H film is released stepwise, and a Since the hydrogen content in the film is already small when a large amount of energy required to polycrystallize the —Si: H film is applied, the film is not damaged even if the hydrogen is released all at once.

【0041】次に前記非晶質シリコン膜2にレーザ光を
照射して多結晶化するために用いるレーザアニール装置
及び監視装置並びにこれらの使用方法に関して詳述す
る。この装置は、図3及び図4に示すように空気圧を利
用した空気支持機構6を装置の基台として用いており、
この空気支持機構6は、剛性のある材質例えば金属より
なる支持プレート61が空気圧により浮上した状態でエ
アーサスペンションにより支持され、常に水平になるよ
うに空気圧が制御されている。前記支持プレート61上
には、中空の支持台62を介して、処理室例えばアルミ
ニウム製の気密な円筒状の真空チャンバ63が載置して
固定されており、この真空チャンバ63内には、上述の
ようにガラス基板上に非晶質シリコン膜をつけた基板2
0を、被処理面が下向きになるように保持するための、
載置台64が配置されている。64aはガラス基板の周
縁を保持する保持部、64bは支持ロッドである。
Next, a laser annealing device and a monitoring device used for irradiating the amorphous silicon film 2 with a laser beam to polycrystallize it and a method of using these will be described in detail. This apparatus uses an air support mechanism 6 utilizing air pressure as a base of the apparatus as shown in FIGS. 3 and 4.
The air support mechanism 6 is supported by an air suspension in a state where a support plate 61 made of a rigid material such as metal is floated by air pressure, and the air pressure is controlled so that it is always horizontal. A processing chamber, for example, an airtight cylindrical vacuum chamber 63 made of aluminum is mounted and fixed on the support plate 61 via a hollow support base 62. Substrate 2 with an amorphous silicon film on a glass substrate
0 for holding the processed surface downward,
A mounting table 64 is arranged. Reference numeral 64a is a holding portion that holds the peripheral edge of the glass substrate, and 64b is a support rod.

【0042】更にこの真空チャンバ63には、例えば図
示しない真空ポンプに接続された排気管65が連結され
ると共に、前記基板20上の非晶質シリコン膜から発生
した水素の発生量を測定するための質量分析計66が設
置されており、更に基板20を真空チャンバと外部(大
気雰囲気)との間で搬出入するためのゲートバルブG
(図4では図示せず)が設けられている。そして前記真
空チャンバ63の、基板と対向する底壁には後述のレー
ザ光が透過できるように例えば合成石英ガラス製の窓6
7が形成されている。
An exhaust pipe 65 connected to, for example, a vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum chamber 63, and the amount of hydrogen generated from the amorphous silicon film on the substrate 20 is measured. A mass spectrometer 66 is installed, and a gate valve G for loading / unloading the substrate 20 between the vacuum chamber and the outside (atmosphere).
(Not shown in FIG. 4) is provided. A window 6 made of, for example, synthetic quartz glass is provided on the bottom wall of the vacuum chamber 63 facing the substrate so that a laser beam described later can be transmitted therethrough.
7 are formed.

【0043】前記真空チャンバ63の下方側における支
持プレート61上には、中に反射鏡7a(図5参照)が
配置されたレーザ光照射部7及びこのレーザ光照射部7
を水平方向例えばX方向、Y方向に移動させるための移
動機構70が配置されている。この移動機構70は、例
えば支持プレート61にX方向に設置されたレール71
に沿って移動するX移動部72と、このX移動部72上
にY方向に設置されたレール73に沿って移動するY移
動部74とから構成され、Y移動部74上に前記レーザ
光照射部7が搭載されている。
On the support plate 61 below the vacuum chamber 63, a laser beam irradiation section 7 in which a reflecting mirror 7a (see FIG. 5) is arranged, and this laser beam irradiation section 7 are provided.
A moving mechanism 70 for moving the horizontal direction, for example, the X direction and the Y direction is arranged. The moving mechanism 70 includes, for example, a rail 71 installed on the support plate 61 in the X direction.
The X moving unit 72 moving along the X moving unit 72 and the Y moving unit 74 moving along the rail 73 installed in the Y direction on the X moving unit 72. The Y moving unit 74 is irradiated with the laser beam. The part 7 is mounted.

【0044】前記空気支持機構6の側方には、図5に示
すように、エキシマレーザ光発振源92が、レーザ光射
出口を反射鏡7aに向けて配設されている。このエキシ
マレーザ92と反射鏡7との間には光学系ビームホモジ
ェナイザー93が、レーザ源92から射出されたレーザ
光を所定のディメンションのビームに成形して反射鏡に
入射させるように設けられている。この好ましい実施例
において、レーザ源としては、波長248nmのレーザ
光を23nsecのパルス幅で発するKrFレーザや2
5nsecのパルス幅で発するXeClレーザものが使
用されており、また、ビームホモジェナイザー93は、
入射したレーザ光を広角度に拡散する拡散部材と、この
拡散光を所定の範囲に集光する魚眼レンズとより構成さ
れた、既知のものである。このレーザ源92はこれに接
続されたレーザ電源91により駆動される。このレーザ
電源91のレーザ源駆動信号は、CPU90により制御
される。このCPU90には、移動機構70を駆動させ
るための駆動情報、レーザ電源の制御情報、後述する半
導体結晶の評価のためのバンドギャップ分光反射率分布
に関する基準情報等、この装置を作動させるために必要
な情報が記憶されたメモリー94が接続されている。図
中、符号86は、支持機構6の外側に配置され、基板2
0からの反射光を受光して、シリコン膜の分光特性を検
知する分光器を示す。
As shown in FIG. 5, an excimer laser light oscillation source 92 is disposed on the side of the air support mechanism 6 with its laser light emission port facing the reflecting mirror 7a. An optical system beam homogenizer 93 is provided between the excimer laser 92 and the reflecting mirror 7 so that the laser beam emitted from the laser source 92 is shaped into a beam having a predetermined dimension and is incident on the reflecting mirror. ing. In this preferred embodiment, the laser source is a KrF laser which emits a laser beam having a wavelength of 248 nm with a pulse width of 23 nsec or 2
A XeCl laser emitting with a pulse width of 5 nsec is used, and the beam homogenizer 93 is
It is a known one composed of a diffusing member for diffusing an incident laser beam at a wide angle and a fisheye lens for condensing the diffusing light in a predetermined range. The laser source 92 is driven by a laser power source 91 connected to it. The laser source drive signal of the laser power source 91 is controlled by the CPU 90. The CPU 90 is required to operate this device, such as drive information for driving the moving mechanism 70, control information for the laser power source, reference information regarding a bandgap spectral reflectance distribution for evaluating a semiconductor crystal described later, and the like. A memory 94 storing various information is connected. In the figure, reference numeral 86 is arranged outside the support mechanism 6 and is used for the substrate 2
The spectroscope which receives the reflected light from 0 and detects the spectral characteristic of a silicon film is shown.

【0045】次に上述の装置を用いて非晶質シリコン膜
2を多結晶化する方法について述べる。先ずゲートバル
ブGを開いて図示しない搬送機構により、前記基板20
を真空チャンバ63内の載置台64に、被処理面を下側
に向けて載置し、その後ゲートバルブGを閉じてから図
示しない真空ポンプにより排気管65を介して真空チャ
ンバ63内を例えば圧力2.5×10−7Torrの真
空雰囲気まで真空引きする。しかる後、CPU90の制
御のもとで、移動機構70を介してレーザ光照射部7を
間欠的に水平方向(X並びにY方向)に移動させ、ま
た、エキシマレーザ光発振源よりレーザ光を照射部7に
向けて発振させる。この結果、伝送されたレーザ光はレ
ーザ光照射部7の反射鏡7aにより、垂直に上方に反射
され透明窓67を通って基板20の非晶質シリコン膜に
入射し、この照射領域を多結晶化する。このときの、C
PU20のレーザ電源への制御信号は、メモリー94に
記憶された、移動機構70の移動時間、停止時間、移動
距離、移動方向等に応じて設定され、非晶質シリコン膜
にレーザ光が照射される、島状の照射領域間の距離、全
体の長さ、方向等が決定される。照射領域は、例えば、
0.65cm×0.65cmの矩形状に設定され、これ
は、入射レーザ光の断面と実質的に等しく、これは前記
ビームホモジェナイザー93により決定される。従っ
て、CPU90へのデータの設定並びにビームホモジェ
ナイザー93の交換もしくは変更により、任意のディメ
ンションの照射領域、即ち、多結晶シリコン領域が、任
意の間隔で任意の方向に形成され得る。また、CPU9
0の制御のもとで各照射領域に、後述するような多数回
の同一エネルギーもしくは異なるエネルギーでのレーザ
光の照射が果たされ得る。
Next, a method for polycrystallizing the amorphous silicon film 2 using the above-mentioned apparatus will be described. First, the gate valve G is opened and the substrate 20 is moved by a transfer mechanism (not shown).
Is placed on a mounting table 64 in the vacuum chamber 63 with the surface to be processed facing downward, and then the gate valve G is closed, and then the inside of the vacuum chamber 63 is pressurized via the exhaust pipe 65 by a vacuum pump (not shown). Evacuate to a vacuum atmosphere of 2.5 × 10 −7 Torr. Thereafter, under the control of the CPU 90, the laser light irradiation unit 7 is intermittently moved in the horizontal direction (X and Y directions) via the moving mechanism 70, and laser light is emitted from the excimer laser light oscillation source. Oscillate toward the part 7. As a result, the transmitted laser light is reflected vertically upward by the reflecting mirror 7a of the laser light irradiation unit 7 and enters the amorphous silicon film of the substrate 20 through the transparent window 67, and this irradiation region is polycrystalline. Turn into. C at this time
The control signal to the laser power source of the PU 20 is set according to the moving time, stop time, moving distance, moving direction, etc. of the moving mechanism 70 stored in the memory 94, and the amorphous silicon film is irradiated with the laser light. The distance between island-shaped irradiation areas, the total length, the direction, etc. are determined. The irradiation area is, for example,
It is set to a rectangular shape of 0.65 cm × 0.65 cm, which is substantially equal to the cross section of the incident laser light, which is determined by the beam homogenizer 93. Therefore, by setting data in the CPU 90 and exchanging or changing the beam homogenizer 93, irradiation regions of arbitrary dimensions, that is, polycrystalline silicon regions can be formed in arbitrary directions at arbitrary intervals. Also, the CPU 9
Under the control of 0, each irradiation region can be irradiated with laser light with a plurality of times of the same energy or different energies as described later.

【0046】例えば、各照射領域にレーザ光を1度照射
して多結晶化する場合には、例えばパルス幅が23ns
ecのレーザ光パルスを1パルス照射し、次いで移動機
構70を駆動してその照射領域から所定間隔離れた領域
に同様に照射し、こうして移動機構70を制御すること
によりレーザ光を基板20の周縁部に沿って縦及び横に
島状に照射することができる。
For example, when irradiating each irradiation region with laser light once to polycrystallize, the pulse width is, for example, 23 ns.
One pulse of a laser light pulse of ec is applied, and then the moving mechanism 70 is driven to irradiate the area similarly separated from the irradiation area by a predetermined distance. By controlling the moving mechanism 70 in this way, the laser light is irradiated to the peripheral edge of the substrate 20. Irradiation can be carried out in the form of islands vertically and horizontally along the part.

【0047】ここで非晶質シリコン膜としてプラズマC
VDによりガラス基板上にa−Si:H膜を成膜した場
合、このa−Si:H膜にレーザ光を照射するにあたっ
て照射エネルギーを段階的に大きくしていくことが望ま
しいことを既に述べたが、その方法の利点を確認するた
めに行った実験結果を図6、図7に示す。図中縦軸は質
量分析計の出力電流(水素放出量に対応する)、横軸は
レーザ光の照射エネルギー密度であり、この実験ではa
−Si:H膜を6個の領域に分割し、各領域1〜6毎に
表1に示すようにレーザ光の照射エネルギー(発振側)
を段階的に大きくして水素放出量を調べている。
Here, plasma C is used as an amorphous silicon film.
It has already been described that when an a-Si: H film is formed on a glass substrate by VD, it is desirable to increase the irradiation energy stepwise when irradiating the a-Si: H film with laser light. However, the results of experiments conducted to confirm the advantages of the method are shown in FIGS. 6 and 7. In the figure, the vertical axis is the output current of the mass spectrometer (corresponding to the amount of hydrogen released), and the horizontal axis is the irradiation energy density of the laser beam.
-Si: H film is divided into 6 regions, and the irradiation energy of the laser beam (oscillation side) for each region 1 to 6 as shown in Table 1.
Is being increased stepwise to check the amount of hydrogen released.

【0048】[0048]

【表1】 ただし図5、図6はa−Si:H膜の膜厚が夫々500
オングストローム、300オングストロームであり、2
0Hz、10Hzとはレ−ザのパルスの周波数である。
またレ−ザ発振源から基板までの光路長は230mm、
ビ−ムサイズは0.65cm×0.65cm、真空チャ
ンバ内の圧力は図6の場合1.0×10−7Torr、
図7の場合2.0×10−7Torrである。この実験
結果からわかるように段階的に照射エネルギーを大きく
することにより水素放出量が急激に増えないので、水素
放出に伴う膜の損傷が抑えられる。
[Table 1] However, in FIGS. 5 and 6, the film thickness of the a-Si: H film is 500, respectively.
Angstrom, 300 Angstrom, 2
0 Hz and 10 Hz are laser pulse frequencies.
Also, the optical path length from the laser oscillation source to the substrate is 230 mm,
The beam size is 0.65 cm × 0.65 cm, the pressure in the vacuum chamber is 1.0 × 10 −7 Torr in the case of FIG.
In the case of FIG. 7, it is 2.0 × 10 −7 Torr. As can be seen from the results of this experiment, the amount of hydrogen released does not increase sharply by increasing the irradiation energy stepwise, so that damage to the film due to hydrogen release can be suppressed.

【0049】上述したように1つの照射領域にエネルギ
ーの異なるレーザ光を複数回照射するのに代えて、エネ
ルギーの等しいレーザ光を多数回非晶質シリコンに照射
することも有意義である。これは、非晶質シリコンの同
一部分に、好ましくは溶融温度以下のエネルギーのレー
ザ光を多数回照射することにより、グレインサイズが大
きくなると共に配向性が高くなって、非晶質シリコンが
(111)面が照射面となるシリコン単結晶に近付い
て、移動度が多結晶シリコンよりも早くなるためであ
る。この場合には、以下のような条件の範囲内で行うの
が望ましい。
As described above, instead of irradiating a single irradiation region with laser beams having different energies a plurality of times, it is also meaningful to irradiate the amorphous silicon with laser beams having the same energy a number of times. By irradiating the same portion of the amorphous silicon with laser light having an energy preferably lower than the melting temperature a number of times, the grain size is increased and the orientation is increased, and the amorphous silicon becomes (111 This is because the) surface approaches the silicon single crystal that becomes the irradiation surface and the mobility becomes faster than that of polycrystalline silicon. In this case, it is desirable to carry out under the following conditions.

【0050】 1.非晶質シリコン膜の厚さ 300〜1500オングストローム より好ましくは500〜1000オングストローム 非晶質シリコン膜の厚さが、この範囲以下だと、半導体
膜として不適当であり、以上だと、配向し難い。
1. Thickness of amorphous silicon film: 300 to 1500 angstroms, more preferably 500 to 1000 angstroms: If the thickness of the amorphous silicon film is less than this range, it is unsuitable as a semiconductor film, and if it is more than this range, orientation is difficult. .

【0051】 1.基板(非晶質シリコン膜)の加熱温度 常温〜400℃ これ以上の温度だと、非晶質シリコンが軟化してしま
う。
1. Heating temperature of substrate (amorphous silicon film) Room temperature to 400 ° C. If the temperature is higher than this, the amorphous silicon is softened.

【0052】 1.照射回数(ショット数) 30〜1000回 ショット数が、この範囲以下だと、効果が少なく、以上
だと時間が係り過ぎたり、形成された膜に欠陥ができや
すい等、実用的でない。
1. Irradiation number (shot number) 30 to 1000 times If the number of shots is less than this range, the effect is small, and if it is more than this range, the time is too long and defects are likely to occur in the formed film, which is not practical.

【0053】図8Aないし図8Cにショット数が32
と、128と1024の場合の夫々の積分強度分布をゴ
ニオメータで測定した場合の測定結果を示す。この測定
に際しての条件は、非晶質シリコンはPRCVDで形成
し、その厚さは700A゜;膜の温度は400℃;レー
ザ光源は前記実施例のものを使用;電圧は40KV;管
電流は30mAであった。この測定結果から理解できる
ように、ショット数が32(図8(a))の場合は2
8.632位置における強度ピーク値は、他の位置の強
度に比してそれほど高くないが、ショット数が大きくな
ればなるほど、28.632位置での強度ピーク値が高
くなることが理解できる。28.632位置での強度ピ
ーク値が高くなればなるほど(111)面を有するシリ
コン単結晶に近ずくことは、この分野で良くしられてい
ることとして理解できる。
The number of shots is 32 in FIGS. 8A to 8C.
And the measurement results when the integrated intensity distributions of 128 and 1024 are measured with a goniometer. The conditions for this measurement are as follows: amorphous silicon is formed by PRCVD, its thickness is 700 A °; film temperature is 400 ° C .; laser light source is that of the above-mentioned embodiment; voltage is 40 KV; tube current is 30 mA. Met. As can be understood from this measurement result, when the number of shots is 32 (FIG. 8A), it is 2
Although the intensity peak value at the 8.632 position is not so high as compared with the intensity at other positions, it can be understood that the intensity peak value at the 28.632 position increases as the number of shots increases. It can be understood that it is well known in this field that the higher the intensity peak value at the 28.632 position, the closer to the silicon single crystal having the (111) plane.

【0054】次に、図5及び図9を参照して、前記非晶
質シリコンの多結晶シリコン化及び、多結晶シリコンの
結晶性評価方法を説明する。
Next, with reference to FIGS. 5 and 9, a method for converting the amorphous silicon into polycrystalline silicon and a method for evaluating the crystallinity of polycrystalline silicon will be described.

【0055】レーザ光照射処理を行う場合には、ステッ
プS1において、本発明に基づく制御プログラムが組み
込まれたメモリー94からの信号を基準としたCPU2
0からの指令によりレーザ電源91がオンにされ、エキ
シマレーザ源92よりホモジェナイザ93を介してレー
ザがレーザ反射鏡7aに伝送され、さらにそこでレーザ
が上記基板20の下面の被処理体、即ち、非晶質シリコ
ン膜内の所望の領域に向かって方向付けられると共に、
移動機構70を適当に駆動することにより、上記所望の
領域の非晶質シリコン膜に順次レーザが走査照射され
る。
When performing the laser light irradiation process, in step S1, the CPU 2 based on a signal from the memory 94 in which the control program according to the present invention is incorporated is used as a reference.
The laser power supply 91 is turned on by a command from 0, the laser is transmitted from the excimer laser source 92 through the homogenizer 93 to the laser reflecting mirror 7a, and the laser is further transmitted to the object to be processed on the lower surface of the substrate 20, that is, the non-processing target. Directed toward the desired region within the crystalline silicon film, and
By appropriately driving the moving mechanism 70, the amorphous silicon film in the desired region is sequentially scanned and irradiated with a laser.

【0056】次にステップS2において、上記基板20
の非晶質シリコンに照射され、所望のアモルファスシリ
コン領域に対してレーザアニール処理を施して多結晶シ
リコン化を果たしたレーザの反射光を、分光器86によ
り分光検出する。
Next, in step S2, the substrate 20 is
The reflected light of the laser which has been irradiated onto the amorphous silicon and has been subjected to laser annealing treatment on a desired amorphous silicon region to form polycrystalline silicon is spectrally detected by the spectroscope 86.

【0057】次にステップS3において、被処理体の半
導体結晶領域において反射されたバンドギャップの分光
反射率分布が、予め記憶されている基準半導体結晶材料
に関するバンドギャップ分光反射率分布と比較される。
後述するように、所望の半導体結晶状態を示す試料は、
ある程度定まった分光反射率分布を示すことが知られて
いるので、その基準分光反射率分布と分光検出された被
処理体の分光反射率分布とを比較し、その近似度によ
り、被処理体の結晶化状態、すなわちレーザアニール処
理の進捗状況を判断することができる。
Next, in step S3, the spectral reflectance distribution of the band gap reflected in the semiconductor crystal region of the object to be processed is compared with the previously stored band gap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal material.
As will be described later, a sample showing a desired semiconductor crystal state is
Since it is known that a certain degree of spectral reflectance distribution is shown, the reference spectral reflectance distribution is compared with the spectral reflectance distribution of the object to be spectrally detected, and the approximation degree of the object The crystallized state, that is, the progress of the laser annealing process can be determined.

【0058】比較の結果、被処理体の結晶化状態が基準
に到達していないと判断された場合には、CPU90は
レーザ照射エネルギーを強化するための指令信号をシス
テムに対して送り、ステップS4においてレーザ照射エ
ネルギーが調節される。なお、通常は、前述したよう
に、レーザ照射エネルギーは徐々に大きくしていくこと
が好ましい。
As a result of the comparison, when it is determined that the crystallized state of the object to be processed has not reached the standard, the CPU 90 sends a command signal for enhancing the laser irradiation energy to the system, and step S4 At, the laser irradiation energy is adjusted. Note that it is usually preferable that the laser irradiation energy be gradually increased as described above.

【0059】レーザ照射エネルギーの調整方法として
は、エキシマレーザ源22の出力を変更する方法、ま
た、スポット照射である場合にはレーザ照射間隔を変更
する方法、あるいは、反射鏡7aをXY方向に駆動する
駆動機構70の移動速度を調整する方法などがあり、こ
れらの方法を単独で、あるいは組み合わせて採用し、レ
ーザ照射エネルギーを所望の値に調整することが可能で
ある。
The laser irradiation energy can be adjusted by changing the output of the excimer laser source 22, changing the laser irradiation interval in the case of spot irradiation, or driving the reflecting mirror 7a in the XY directions. There is a method of adjusting the moving speed of the driving mechanism 70, and these methods can be adopted individually or in combination to adjust the laser irradiation energy to a desired value.

【0060】上記ステップS4からの指示により、レー
ザ照射(ステップ−S1)、分光検出(ステップ−S
2)及び結晶状態評価(ステップ−S3)のシーケンス
が、被処理体の結晶化状態がメモリー94に記憶されて
いる基準に到達するまで反復される。上記ステップS3
において、被処理体の結晶化状態が基準に到達したもの
と判断された場合には、ステップS5に進み、上記駆動
機構70が駆動され、次の照射領域に対してレーザが走
査照射される。このようにして、上記ステップS1から
上記ステップS5までのシーケンスが、ステップS6に
おいて、全ての被処理領域に対してレーザアニール処理
が完了したと判断されるまで反復される。
In accordance with the instruction from step S4, laser irradiation (step-S1) and spectroscopic detection (step-S).
The sequence of 2) and crystal state evaluation (step-S3) is repeated until the crystallized state of the object to be processed reaches the reference stored in the memory 94. Step S3 above
When it is determined that the crystallized state of the object to be processed has reached the reference in step S5, the drive mechanism 70 is driven to scan and irradiate the next irradiation region with the laser. In this way, the sequence from step S1 to step S5 is repeated until it is determined in step S6 that the laser annealing process has been completed for all the regions to be processed.

【0061】以上のように、本発明に関連する半導体結
晶状態の評価方法を用いた多結晶半導体薄膜の製造方法
又は装置によれば、ラマン分光計などの特殊かつ高価な
装置を用いずに、半導体の結晶化状態の特徴が顕著に現
れる分光反射率分布により結晶化状態を判断し、リアル
タイムでレーザ照射エネルギーをフィードバック制御す
ることが可能なので、容易かつ低コストにレーザアニー
ル処理を実行することが可能であり、しかも高い歩留ま
りとスループットでTFT液晶ディスプレイを製造する
ことが可能になる。
As described above, according to the method or apparatus for producing a polycrystalline semiconductor thin film using the method for evaluating a semiconductor crystal state related to the present invention, a special and expensive apparatus such as Raman spectrometer is not used, Since it is possible to judge the crystallization state by the spectral reflectance distribution in which the characteristics of the crystallization state of the semiconductor are prominent and to perform feedback control of the laser irradiation energy in real time, it is possible to perform laser annealing processing easily and at low cost. It is possible to manufacture a TFT liquid crystal display with high yield and high throughput.

【0062】上記のようなシーケンスにより半導体結晶
薄膜の製造工程が終了すると、上記真空チャンバ63内
を大気圧に戻した後、ゲートバルブGを開放し、上記基
板20を、図示しない搬送機構により外部に取り出し、
成膜処理ステーションやリソグラフィステーションなど
を含む半導体処理ステーションにおいて後続の成膜処理
を行う。この成膜処理においては、同一の基板上でLC
D基板の画素部領域と駆動部領域において、それぞれ所
定パターンのマスクを用い、画素ユニットの一部をなす
TFTと駆動部のスイッチング素子とを同時に一体形成
する。また、この工程において、画素部と駆動部とを結
ぶ走査電極配線も同時に形成する。そのため、従来のL
CD基板製造工程では必要であった、煩雑な駆動部用L
SIチップの実装工程や配線工程を省略することが可能
である。
When the semiconductor crystal thin film manufacturing process is completed by the above sequence, the inside of the vacuum chamber 63 is returned to atmospheric pressure, the gate valve G is opened, and the substrate 20 is transferred to the outside by a transfer mechanism (not shown). Take it out to
Subsequent film formation processing is performed in a semiconductor processing station including a film formation processing station and a lithography station. In this film formation process, LC on the same substrate
In the pixel portion region and the driving portion region of the D substrate, the TFTs forming a part of the pixel unit and the switching elements of the driving portion are integrally formed at the same time by using a mask having a predetermined pattern. Further, in this step, scan electrode wirings connecting the pixel portion and the driving portion are also formed at the same time. Therefore, the conventional L
A complicated drive part L that was necessary in the CD substrate manufacturing process
It is possible to omit the SI chip mounting process and the wiring process.

【0063】次に、本発明に関連する半導体結晶の評価
方法及び装置を実施するにあたり基準とする半導体のバ
ンドギャップのレーザ反射率分布について説明する。
Next, the laser reflectivity distribution of the semiconductor bandgap, which serves as a reference for carrying out the method and apparatus for evaluating a semiconductor crystal according to the present invention, will be described.

【0064】シリコン結晶のエネルギー帯は、周知の通
り、図10に示すような構造を有しており、そのバンド
ギャップは、Γ点において約3.43eV,X点におい
て約4.40eVの幅を有している。上記のようなバン
ドギャップ構造を有し、膜厚が500オングストローム
の基準半導体結晶に、例えば、矩形ビームで、その寸法
が0.65(cm)×0.65(cm)=0.43(c
2 )を、光学透過率が75%の透過窓を介して、例え
ば400mjのレーザエネルギーを有するレーザを照射
することが可能である。
As is well known, the energy band of a silicon crystal has a structure as shown in FIG. 10, and its band gap has a width of about 3.43 eV at the Γ point and about 4.40 eV at the X point. Have A reference semiconductor crystal having the above-mentioned bandgap structure and a film thickness of 500 angstroms is, for example, a rectangular beam having dimensions of 0.65 (cm) × 0.65 (cm) = 0.43 (c).
m 2 ) can be irradiated with a laser having a laser energy of, for example, 400 mj through a transmission window having an optical transmittance of 75%.

【0065】上記のような条件のレーザを基準半導体結
晶に照射した場合のバンドギャップ分光反射率分布を図
11に示す。図示のように、基準半導体結晶のバンドギ
ャップ分光反射率分布には、284nm付近と364n
m付近の2箇所にピーク値が存在しており、それぞれの
ピーク値はシリコン結晶の第1ブリルアンゾーンにおけ
る特殊点のうちのX点及びΓ点に相当するものである。
FIG. 11 shows the bandgap spectral reflectance distribution when the reference semiconductor crystal is irradiated with the laser under the above conditions. As shown in the figure, the band gap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal has a wavelength of around 284 nm and 364 n.
There are peak values at two locations near m, and the respective peak values correspond to points X and Γ of special points in the first Brillouin zone of the silicon crystal.

【0066】なお、参考までにアモルファスシリコンの
バンドギャップ分光反射率分布を図12に示す。図示の
ように、アモルファスシリコンのバンドギャップ分光反
射率分布は、ピーク値を持たない、左下がりの分布を示
すことが知られている。
For reference, the band gap spectral reflectance distribution of amorphous silicon is shown in FIG. As shown in the figure, it is known that the band gap spectral reflectance distribution of amorphous silicon shows a downward-sloping distribution with no peak value.

【0067】以上のように、図11及び図12を対比す
れば容易に理解できるように、基準半導体結晶のバンド
ギャップ分光反射率分布の輪郭形状には、固有な形状が
見られるので、かかるバンドギャップ分光反射率分布に
関する第1の情報を基準情報として、メモリー94に予
め記憶しておき、被処理体のアニール処理時にリアルタ
イムで分光器86により取得されるバンドギャップ分光
反射率分布に関する第2の情報とを分光器86に備えら
れた比較器により、公知の方法で比較することにより、
被処理体の結晶化状態をリアルタイムで知ることができ
る。
As described above, as can be easily understood by comparing FIG. 11 and FIG. 12, since the contour shape of the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal has a unique shape, such band The first information regarding the gap spectral reflectance distribution is stored as the reference information in the memory 94 in advance, and the second information regarding the band gap spectral reflectance distribution acquired by the spectroscope 86 in real time during the annealing treatment of the object to be processed. By comparing the information and the information by a known method by a comparator provided in the spectroscope 86,
The crystallization state of the object to be processed can be known in real time.

【0068】例えば、レーザ源22より伝送されたレー
ザ照射エネルギーが、例えば200mjといったよう
に、被処理体の結晶化を進めるには不十分な値である場
合には、被処理体からの反射光から検出されるバンドギ
ャップ分光反射率分布は、図13に示すように、ピーク
値のはっきりしない右上がりの曲線的輪郭形状のものと
なる。これに対して、レーザ源22より伝送されたレー
ザ照射エネルギーが、例えば600mjといったよう
に、半導体の検出化にとっては強すぎる値である場合に
は、被処理体からの反射光から検出されるバンドギャッ
プ分光反射率分布は、図14に示すように、膜全体にダ
メージが生じ、分光反射分布全体が下方にシフトした輪
郭形状のものとなる。なお、かかる現象は、表面に酸化
シリコンが形成された結果生じたものと考えられる。
For example, when the laser irradiation energy transmitted from the laser source 22 is a value insufficient for promoting crystallization of the object to be processed, such as 200 mj, the reflected light from the object to be processed is As shown in FIG. 13, the bandgap spectral reflectance distribution detected from the sample has a curved contour shape with an unclear peak value and rising to the right. On the other hand, if the laser irradiation energy transmitted from the laser source 22 is too strong for semiconductor detection, such as 600 mj, the band detected from the reflected light from the object to be processed is shown. As shown in FIG. 14, the gap spectral reflectance distribution has a contour shape in which the entire film is damaged and the entire spectral reflectance distribution is shifted downward. It is considered that such a phenomenon occurred as a result of the formation of silicon oxide on the surface.

【0069】従って、図13に示すようなバンドギャッ
プ分光反射率分布が分光検出された場合には、図11に
示すような基準分布に接近するように、徐々にレーザ照
射エネルギーを大きくするようにリアルタイムでシステ
ムをフィードバック制御することができる。それによ
り、図14に示すような膜ダメージが生じる前に、レー
ザ照射エネルギーを制御することが好ましい。また、仮
に、図14に示すようなバンドギャップ分光反射率分布
が分光検出された場合には、不良品としてそのサンプル
を摘出するように構成することが可能である。
Therefore, when the bandgap spectral reflectance distribution as shown in FIG. 13 is spectrally detected, the laser irradiation energy should be gradually increased so as to approach the reference distribution as shown in FIG. The system can be feedback controlled in real time. Therefore, it is preferable to control the laser irradiation energy before the film damage as shown in FIG. 14 occurs. Further, if the band gap spectral reflectance distribution as shown in FIG. 14 is spectrally detected, the sample can be extracted as a defective product.

【0070】ただし、既に説明したように、通常はレー
ザ照射エネルギーは徐々に大きくしていくように、すな
わち図13に示す分布から図11に示す分布に接近させ
るように制御することが好ましい。というのも、いきな
り必要以上のレーザ照射エネルギーを印加した場合に
は、アモルファスシリコン膜中に含まれる水素が一気に
噴出してシリコン膜を損傷するおそれがあり、そのサン
プルは不良品となるからである。
However, as described above, it is usually preferable to control so that the laser irradiation energy is gradually increased, that is, the distribution shown in FIG. 13 approaches the distribution shown in FIG. This is because when the laser irradiation energy more than necessary is suddenly applied, the hydrogen contained in the amorphous silicon film may be blown out at once and damage the silicon film, and the sample becomes a defective product. .

【0071】また、基準反射率分布と被処理体の反射率
分布との比較は、かかる分析方法の特性上、完全一致は
あり得ないので、ある程度のあいまいさを許容して、そ
れらの近似度を見る手法により行われる。例えば、X点
(約284nm)及びΓ点(約364nm)におけるピ
ーク値に関して比較を行う場合には、±20nm程度の
誤差を許容することが可能である。また、図形認識分野
において周知の技法を用いて、上記分光反射率分布の輪
郭形状を追跡処理し、そのデータをある許容度をもたせ
て比較することにより、被処理体の結晶化状態を評価す
ることも可能である。
Further, the comparison between the reference reflectance distribution and the reflectance distribution of the object to be processed cannot be a perfect match due to the characteristics of the analysis method. Is performed by the method of seeing. For example, when comparing the peak values at the X point (about 284 nm) and the Γ point (about 364 nm), it is possible to allow an error of about ± 20 nm. Further, the crystallization state of the object to be processed is evaluated by tracing the contour shape of the spectral reflectance distribution using a technique well known in the figure recognition field, and comparing the data with a certain degree of tolerance. It is also possible.

【0072】以上において本発明では、レーザ光の照射
方法が上述の実施例に限定されるものではなく、例えば
ある照射エネルギーで1パルスずつ島状に照射した後、
これら照射領域に対してより大きな照射エネルギーで同
様に順次照射するなどの方法を用いてもよい。
In the above, in the present invention, the irradiation method of the laser beam is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, after irradiating one pulse at a certain irradiation energy in an island shape,
A method of sequentially irradiating these irradiation regions with a larger irradiation energy may be used.

【0073】またレーザ光の照射方法は、例えば多数の
レーザ光ビームが間隔をおいて一列に並ぶように光学系
を構成してこれらレーザ光ビームを同時に非晶質シリコ
ン膜に照射し、これにより島状の多数の他結晶領域を同
時に形成するようにしてもよい。更にはまた図15
(a)に示すように断面形状が例えば数ミリ×100ミ
リ程度の帯状のレーザ光をレーザ光照射部3から非晶質
半導体膜2に照射してもよいし、あるいはまた図15
(b)に示すように断面形状がL時形のレーザ光を照射
してもよい。即ち本発明においてレーザ光のパルスを島
状に照射するとは、複数の島状の照射領域を形成する場
合及び1個の島状の照射領域を形成する場合のいずれも
相当するものであり、その形状、大きさは適宜光学系を
設計することにより選定すればよい。
The laser light irradiation method is, for example, an optical system in which a large number of laser light beams are arranged in a line at intervals and the laser light beams are simultaneously irradiated to the amorphous silicon film. A large number of island-shaped other crystal regions may be simultaneously formed. Furthermore, FIG.
As shown in (a), the amorphous semiconductor film 2 may be irradiated with a band-shaped laser beam having a cross-sectional shape of, for example, about several millimeters × 100 millimeters from the laser light irradiation section 3, or alternatively, FIG.
As shown in (b), laser light having a L-shaped cross section may be irradiated. That is, in the present invention, irradiating a pulse of laser light in an island shape corresponds to both a case of forming a plurality of island-shaped irradiation areas and a case of forming one island-shaped irradiation area. The shape and size may be selected by appropriately designing the optical system.

【0074】そして図15(a)、(b)に示すように
広い照射領域51を形成してそこに複数の駆動回路部例
えばゲートドライバ、あるいはソースドライバの全部を
形成すれば、光学系の設計が容易であり、またレーザ光
の照射領域の位置とリソグラフィーのマスクマスクパタ
ーンとの対応がとりやすいし、更にスループットが高く
なるなどの利点があるので好ましい。
Then, as shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), if a wide irradiation area 51 is formed and a plurality of driving circuit parts such as gate drivers or source drivers are formed therein, the optical system is designed. This is preferable because it is easy, and the position of the irradiation region of the laser beam and the mask mask pattern of lithography can be easily matched, and the throughput is increased.

【0075】なお本発明では、画素電極への電圧のオン
オフ制御を行うスイッチング素子としてはTFTに限ら
れるものではないし、非晶質半導体膜を多結晶化して多
結晶化された膜の上にスイッチング素子を生成してもよ
い。
In the present invention, the switching element for controlling the on / off of the voltage to the pixel electrode is not limited to the TFT, and the amorphous semiconductor film is polycrystallized to perform switching on the polycrystallized film. Elements may be created.

【0076】次にレーザアニールによりLCD基板を量
産する場合に好適な製造装置の一例について図16を参
照しながら説明する。この製造装置は、複数の処理装置
や基板の搬入、搬出部をひとつのシステムに体系的にま
とめたものであり、全体として液晶ディスプレイ基板の
製造工程における複数のプロセスをこの装置内において
実施できるように構成されている。図中入出力領域30
7に含まれるローディング部(基板搬入部)及びアンロ
ーディング部(基板搬出部)は、夫々カセット303、
306を外部との間で搬入及び搬出する部位であり、例
えばカセットステージが配置されている。ここでカセッ
トとは、例えば25枚の被処理基板を収納するための容
器であり、このカセット303、306は各被処理基板
302、305が水平に間隔を置いて上下に配列される
ようにステージに載置される。
Next, an example of a manufacturing apparatus suitable for mass-producing LCD substrates by laser annealing will be described with reference to FIG. This manufacturing system systematically integrates a plurality of processing units and substrate loading / unloading units into a single system, so that multiple processes in the manufacturing process of a liquid crystal display substrate can be carried out in this system as a whole. Is configured. Input / output area 30 in the figure
The loading unit (substrate loading unit) and the unloading unit (substrate unloading unit) included in 7 are cassette 303,
This is a part for loading and unloading 306 with the outside, and for example, a cassette stage is arranged. Here, the cassette is a container for accommodating, for example, 25 substrates to be processed, and the cassettes 303 and 306 are staged so that the substrates 302 and 305 to be processed are vertically arranged with a horizontal interval. Placed on.

【0077】前記入出力領域307にはZ軸のまわりに
回動自在にかつXステージ314に沿って被処理基板を
搬送する、上下2段の搬送アーム311、312を備え
た第1の搬送手段313が設けられており、上段の搬送
アーム311は、カセット303より処理前の被処理基
板302を取り出して後述の処理ユニット内の搬送手段
322に受け渡すために用いられ、また下段の搬送アー
ム312は、処理後の被処理基板305をカセット30
6内に受け渡すために用いられる。前記Xステージ31
4は、ローディング部とアンローディング部の間にY方
向に伸びるYステージ315沿って、カセット303、
305の並びの間を移動するように構成される。Xステ
ージ311の上には、処理部において被処理基板が所定
の向きに載置されるように被処理基板の向き及び中心位
置を合わせるための位置合わせ手段316が設けられて
いる。
A first transfer means having two upper and lower transfer arms 311 and 312 for transferring the substrate to be processed in the input / output area 307 so as to be rotatable around the Z axis and along the X stage 314. The upper transfer arm 311 is used to take out the unprocessed substrate 302 from the cassette 303 and deliver it to the transfer means 322 in the processing unit described later, and the lower transfer arm 312. The processed substrate 305 after processing to the cassette 30
Used to deliver within 6. The X stage 31
4 is a cassette 303, along the Y stage 315 extending in the Y direction between the loading section and the unloading section.
It is configured to move between a row of 305. Positioning means 316 is provided on the X stage 311 for aligning the orientation and center position of the target substrate so that the target substrate is placed in a predetermined orientation in the processing section.

【0078】入出力領域307に隣接する処理部300
内には、X方向に伸びる搬送路325に沿って移動する
第2の搬送手段322が設けられている。この搬送路3
25は後述の各処理装置に対して共通のものであり、前
記搬送手段322は、移動ステージ324上に、Y方向
に進退自在、Z軸方向(鉛直方向)に移動自在及びZ軸
のまわりに回動(θ方向に回転)自在な搬送アーム32
3が設けられて構成されている。搬送路325の両側に
は複数の処理装置、例えば予備加熱装置319、成膜装
置320、冷却装置321、レーザアニール装置318
及び冷却装置317が設けられている。前記搬送手段3
22は、これら処理装置と前記位置合わせ手段316と
の間で被処理基板の受け渡しを行うためのものである。
The processing section 300 adjacent to the input / output area 307
A second transport means 322 that moves along a transport path 325 extending in the X direction is provided inside. This transport path 3
25 is common to each processing device described later, and the transfer means 322 is movable in the Y direction, movable in the Z axis direction (vertical direction), and movable around the Z axis on the moving stage 324. Transport arm 32 that can rotate (rotate in θ direction)
3 is provided and configured. A plurality of processing devices, for example, a preheating device 319, a film forming device 320, a cooling device 321, and a laser annealing device 318 are provided on both sides of the transport path 325.
And a cooling device 317 are provided. The transport means 3
Reference numeral 22 is for transferring a substrate to be processed between these processing devices and the alignment means 316.

【0079】また前記入出力部307及び処理部300
は、不活性ガス例えばN2 ガスにより大気圧あるいは大
気圧以上の雰囲気とされている。このようなガス雰囲気
とすることにより真空チャックを使用できるため、前記
搬送アーム311、312、323及び位置合わせ手段
316の回転ステージには真空チャックが設けられて、
被処理基板を吸着できるようになっている。
Further, the input / output unit 307 and the processing unit 300
Is at atmospheric pressure or an atmosphere at atmospheric pressure or higher with an inert gas such as N 2 gas. Since a vacuum chuck can be used with such a gas atmosphere, a vacuum chuck is provided on the rotary stages of the transfer arms 311, 312, 323 and the alignment means 316.
The substrate to be processed can be adsorbed.

【0080】図16に示す装置の作用について述べる
と、例えば表面が清浄化された被処理基板例えばソーダ
ガラス基板302を25枚収納したカセット303が入
出力部307内に移載され、次いで搬送アーム311に
よりカセット303から被処理基板302が取り出され
る。この被処理基板302は位置合わせ手段316で位
置合わせされた後搬送手段322を介して予備加熱装置
319に搬送され、ここでアモルファスシリコンの成膜
温度600℃に近い温度例えば350〜400℃に予備
加熱される。この予備加熱は、次工程で速やかに成膜が
行われかつ欠陥の少ない良好な膜質のアモルファスシリ
コン膜を得るために行われる。次いで被処理基板は成膜
装置320に搬送され、成膜装置320では予定の真空
度まで排気した後、プロセスガスを供給すると共に例え
ば高周波電力を利用してプラズマを発生させ、例えば約
600℃に加熱された被処理基板上に、例えば300〜
1500オングストロームの厚さのアモルファスシリコ
ン膜を得る。なお成膜装置320には、例えば図示しな
いロードロック室が接続され、このロードロック室を介
して被処理基板の搬出入が行われる。 さらに被処理基
板は冷却装置321で例えば400℃あるいはそれ以下
の温度に冷却された後、レーザアニール装置318内に
て、既述した如く被処理基板上のアモルファスシリコン
膜の所定領域毎にレーザビームのパルスが例えば30〜
1000回照射され、島状にポリシリコン膜の領域が形
成されるその後被処理基板は冷却部317で例えば10
0℃あるいはそれ以下の温度に冷却された後、搬送手段
322から位置合わせ手段316及び搬送アーム312
を介してカセット305内に搬送される。
The operation of the apparatus shown in FIG. 16 will be described. For example, a cassette 303 containing 25 processed substrates, for example, soda glass substrates 302 whose surfaces have been cleaned, is transferred into the input / output section 307, and then the transfer arm is carried. The substrate 302 to be processed is taken out from the cassette 303 by 311. The substrate 302 to be processed is aligned by the alignment means 316 and then transported to the preheating device 319 via the transport means 322, where the temperature is set to a temperature near the amorphous silicon film formation temperature of 600 ° C., for example, 350 to 400 ° C. Be heated. This preliminary heating is performed in order to form a film quickly in the next step and to obtain an amorphous silicon film of good quality with few defects. Next, the substrate to be processed is transferred to the film forming apparatus 320, and after being evacuated to a predetermined degree of vacuum in the film forming apparatus 320, a process gas is supplied and plasma is generated using, for example, high frequency power, and the temperature is increased to, for example, about 600 ° C. On the heated substrate to be processed, for example, 300 to
An amorphous silicon film having a thickness of 1500 Å is obtained. Note that, for example, a load lock chamber (not shown) is connected to the film forming apparatus 320, and the substrate to be processed is carried in and out through the load lock chamber. Further, the substrate to be processed is cooled to a temperature of, for example, 400 ° C. or lower by the cooling device 321, and then, in the laser annealing device 318, a laser beam is applied to each predetermined region of the amorphous silicon film on the substrate to be processed as described above. Pulse is, for example, 30 to
The substrate to be processed is irradiated 1000 times to form island-shaped regions of the polysilicon film.
After being cooled to a temperature of 0 ° C. or lower, the conveying means 322 to the aligning means 316 and the conveying arm 312.
It is conveyed into the cassette 305 via.

【0081】このような装置によれば、1つの装置内に
一連の処理装置が配置され、しかも共通の搬送路325
の両側に複数の処理装置を配置しているため、処理装置
を増加するだけで、プロセス数の増加や被処理基板の増
加に容易に対応することができる。また複数のプロセス
の任意の組み合わせを、複数の処理装置間における被処
理基板の搬送ルートを変更することで容易に対応するこ
とが可能である。なお複数の処理装置は、各々異なる処
理をおこなう処理装置であってもよいし、あるいは同一
の処理を行う処理装置であってもよい。
According to such a device, a series of processing devices are arranged in one device and a common transfer path 325 is provided.
Since a plurality of processing devices are arranged on both sides of the above, it is possible to easily cope with an increase in the number of processes and the number of substrates to be processed by simply increasing the number of processing devices. Further, it is possible to easily cope with an arbitrary combination of a plurality of processes by changing the transfer route of the substrate to be processed between the plurality of processing apparatuses. Note that the plurality of processing devices may be processing devices that perform different processes, or may be processing devices that perform the same process.

【0082】また製造装置内の搬送路などは不活性ガス
雰囲気とされているので自然酸化膜の成長や膜質の改変
が抑制されるし、表面清浄工程を追加しなくて済む。ま
た大気圧またはそれ以上のガス雰囲気中で被処理基板が
搬送されるので搬送アームなどに真空チャックを利用す
ることができ、従って位置ずれの少ない確実な保持と高
速搬送を行うことができ、しかも安価に構成できる。
Further, since the carrier passage and the like in the manufacturing apparatus are in an inert gas atmosphere, the growth of the natural oxide film and the alteration of the film quality are suppressed, and the surface cleaning step is not necessary. In addition, since the substrate to be processed is transferred in the gas atmosphere at atmospheric pressure or higher, a vacuum chuck can be used for the transfer arm and the like, and therefore reliable holding and high-speed transfer with little displacement can be performed. It can be constructed at low cost.

【0083】以上において、上述のように製造装置内を
不活性ガス雰囲気とするための装置構成の一例について
図17を参照しながら述べると、ハウジング402はク
リーンルーム内に設置され、先述のようなカセットを収
納するローディング部、アンローディング部や、各処理
装置及び共通の搬送手段の搬送領域などが収納されてい
る。
In the above, an example of the apparatus configuration for making the inside of the manufacturing apparatus into the inert gas atmosphere as described above will be described with reference to FIG. 17. The housing 402 is installed in a clean room, and the cassette as described above is installed. A loading section and an unloading section for storing the above, a transfer area of each processing apparatus and a common transfer unit, and the like are stored.

【0084】ハウジング402の外部には、不活性ガス
例えばN2 ガスのガス供給源403が設けられており、
このガス供給源にはマスフローコントローラ404及び
バルブを介装したガス管404が接続されている。この
ガス管404の出口は、ハウジング402の上の複数の
ガス供給口407に連通しており、各ガス供給口407
の下方側には、夫々ファン408を介して、ハウジング
402の天井部をなすパーティクル除去用のフィルタ4
09が配設されている。なおフィルタ409とファン4
08の上下の位置は逆であってもよい。
A gas supply source 403 of an inert gas such as N 2 gas is provided outside the housing 402.
A mass flow controller 404 and a gas pipe 404 via a valve are connected to the gas supply source. The outlet of the gas pipe 404 communicates with a plurality of gas supply ports 407 on the housing 402, and the gas supply ports 407 are connected to each other.
The filter 4 for removing particles forming the ceiling portion of the housing 402 is provided on the lower side of the housing via the fans 408, respectively.
09 are provided. The filter 409 and the fan 4
The upper and lower positions of 08 may be reversed.

【0085】またハウジング402の底面411には多
数の穴412が形成されており、その下方側にはファン
413が設けられていて、ハウジング402内のN2
スを下方側の空間400に排気するようになっている。
この空間400には排気口414を介して工場の外へ排
気する排気手段415が接続される一方、吸い込み口4
16を介して、途中ファン417を備えた送気管418
が連通している。この送気管418の吐出側は前記ガス
供給口7に連通している。従って新しいN2 ガスがハウ
ジング402内に補充され、ほぼ垂直な下向きの層流が
形成されつつ循環することとなる。またこの実施例の排
気制御系には圧力コントローラ420が設けられ、この
圧力コントローラ420は、ハウジング402内に取り
付けられた、ガス圧を検出する圧力検出部419の出力
値及び設定圧力値にもとづいて前記流量制御部405及
び排気手段415を制御して、ハウジング402内の圧
力が所定値となるようにつまり圧力が高過ぎることなく
かつ低過ぎることのないように調整している。
A large number of holes 412 are formed in the bottom surface 411 of the housing 402, and a fan 413 is provided on the lower side thereof to exhaust N 2 gas in the housing 402 to the space 400 on the lower side. It is like this.
Exhaust means 415 for exhausting air to the outside of the factory is connected to this space 400 via an exhaust port 414, while the suction port 4
16, an air supply tube 418 equipped with a fan 417 on the way
Are in communication. The discharge side of the air supply pipe 418 communicates with the gas supply port 7. Therefore, fresh N 2 gas is replenished in the housing 402 and circulates while forming a substantially vertical downward laminar flow. A pressure controller 420 is provided in the exhaust control system of this embodiment, and the pressure controller 420 is based on the output value and the set pressure value of the pressure detection unit 419 that is installed in the housing 402 and detects the gas pressure. The flow rate controller 405 and the exhaust means 415 are controlled so that the pressure in the housing 402 is adjusted to a predetermined value, that is, the pressure is neither too high nor too low.

【0086】そしてハウジング402には、カセットを
ローディングまたはアンローディングするためのドア4
30が設けられている。ハウジング402内の圧力は、
常に外部よりも高い圧力に設定されており、このためド
ア430を開いてカセットを搬出入する場合に、外部か
らハウジング402内への外気の侵入つまりパーティク
ルの侵入を抑えることができる。
The housing 402 has a door 4 for loading or unloading the cassette.
30 are provided. The pressure in the housing 402 is
The pressure is always set to be higher than that of the outside, and therefore, when the door 430 is opened and the cassette is carried in and out, it is possible to prevent the outside air from entering the housing 402, that is, the particles.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上説明したように請求項1、2の発明
によれば、非晶質半導体膜に島状にレーザ光のパルスを
照射して多結晶化し、その照射領域内に駆動回路部の少
なくとも半導体素子を形成しているため、照射領域の全
体が均一に良好に多結晶化されており、従っていずれの
駆動回路部もばらつきが生じず良好な性能が得られる。
この結果LCD基板の製造にあたり非晶質半導体膜を利
用した駆動回路部の生成と駆動回路部及び画素領域内の
スイッチング素子の成膜処理による配線とを実現できる
ので、画素領域と駆動領域とを同一プロセスで実現し、
LCD基板の製造が容易かつ低コストになる。
As described above, according to the first and second aspects of the invention, the amorphous semiconductor film is polycrystallized by irradiating the amorphous semiconductor film with a pulse of laser light, and the drive circuit portion is provided in the irradiation region. Since at least the semiconductor element is formed, the entire irradiation region is uniformly and favorably polycrystallized, and therefore, good performance can be obtained without variation in any driving circuit portion.
As a result, in the manufacture of the LCD substrate, it is possible to realize the generation of the drive circuit portion using the amorphous semiconductor film and the wiring by the film formation process of the switching element in the drive circuit portion and the pixel region, so that the pixel region and the drive region are separated from each other. Realized in the same process,
The LCD substrate is easy and inexpensive to manufacture.

【0088】また請求項3の発明によれば、特殊でかつ
高価な光学系を使用せずに、非晶質半導体の結晶化状態
を、簡便かつ低コストな方法でリアルタイムに評価する
ことができる。また上記の評価方法を用いた半導体結晶
薄膜の製造方法(請求項4の発明)及び装置(請求項
5、6の発明)によれば、レーザアニール方法により非
晶質半導体の結晶化処理を実施しながら非晶質半導体の
結晶化状態を、低コストな方法出でリアルタイムで評価
し、その評価結果に基づいて結晶化処理をリアルタイム
でフィードバック制御することができるので、製品の歩
留まりを改善しスループットを向上させることが可能で
ある。
According to the third aspect of the invention, the crystallized state of the amorphous semiconductor can be evaluated in real time by a simple and low-cost method without using a special and expensive optical system. . According to the method for manufacturing a semiconductor crystal thin film (the invention of claim 4) and the apparatus (the inventions of claims 5 and 6) using the above evaluation method, the crystallization treatment of the amorphous semiconductor is performed by the laser annealing method. However, the crystallization state of the amorphous semiconductor can be evaluated in real time by a low-cost method, and the crystallization process can be feedback-controlled in real time based on the evaluation result, improving product yield and throughput. Can be improved.

【0089】請求項7〜請求項10の発明によれば、プ
ロセス数の増加や被処理基板の増加に容易に対応できる
と共に、高いスループットで液晶ディスプレイ基板を製
造することができ、更に真空チャックが使用できるので
被処理基板を確実に高速に搬送できる。
According to the inventions of claims 7 to 10, it is possible to easily cope with an increase in the number of processes and the number of substrates to be processed, a liquid crystal display substrate can be manufactured with high throughput, and a vacuum chuck can be provided. Since it can be used, the substrate to be processed can be reliably transported at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る液晶ディスプレイ基板
の製造方法の工程を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing steps of a method for manufacturing a liquid crystal display substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2A】レーザ光照射領域と駆動回路部形成領域との
関係を示す平面図である。
FIG. 2A is a plan view showing a relationship between a laser light irradiation region and a drive circuit portion formation region.

【図2B】駆動回路部及び配線の一部を示す平面図であ
る。
FIG. 2B is a plan view showing a part of a drive circuit section and wiring.

【図3】本発明の実施例に用いられるレーザアニール装
置の一例を示す縦断側面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional side view showing an example of a laser annealing apparatus used in an example of the present invention.

【図4】本発明の実施例に用いられるレーザアニール装
置を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a laser annealing apparatus used in an example of the present invention.

【図5】同装置のレーザ射出部及び半導体結晶の評価部
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a laser emitting unit and a semiconductor crystal evaluation unit of the same apparatus.

【図6】水素化非晶質シリコン成膜処理におけるレーザ
光照射エネルギー密度と水素放出量との関係を示す特性
図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between laser beam irradiation energy density and hydrogen release amount in a hydrogenated amorphous silicon film forming process.

【図7】水素化非晶質シリコン成膜処理におけるレーザ
光照射エネルギー密度と水素放出量との関係を示す特性
図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between laser beam irradiation energy density and hydrogen release amount in hydrogenated amorphous silicon film formation processing.

【図8】レーザのショット回数と多結晶の単結晶化との
関係を説明する線図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the number of laser shots and polycrystallization of a single crystal.

【図9】本発明の実施例にかかる半導体の評価方法を説
明するためのフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a semiconductor evaluation method according to an example of the present invention.

【図10】シリコン結晶のエネルギー帯構造を示す構造
図である。
FIG. 10 is a structural diagram showing an energy band structure of a silicon crystal.

【図11】基準半導体結晶のバンドギャップ分光反射率
分布を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a bandgap spectral reflectance distribution of a reference semiconductor crystal.

【図12】アモルファスシリコンのバンドギャップ分光
反射率分布を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a bandgap spectral reflectance distribution of amorphous silicon.

【図13】レーザ照射エネルギーが不十分な場合のバン
ドギャップ分光反射率分布を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a bandgap spectral reflectance distribution when laser irradiation energy is insufficient.

【図14】レーザ照射エネルギーが過剰な場合のバンド
ギャップ分光反射率分布を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a bandgap spectral reflectance distribution when laser irradiation energy is excessive.

【図15】夫々本発明の他の実施例に係るレーザ光の照
射領域を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a laser light irradiation region according to another embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例に係る液晶ディスプレイ基板
の製造装置を示す平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing an apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate according to an embodiment of the present invention.

【図17】本発明の他の実施例に係る液晶ディスプレイ
基板の製造装置を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate according to another embodiment of the present invention.

【図18】液晶ディスプレイ基板の構造を模式的に示す
構成図である。
FIG. 18 is a configuration diagram schematically showing the structure of a liquid crystal display substrate.

【図19】液晶パネルを示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view showing a liquid crystal panel.

【図20】従来方法におけるレーザ光のパルスの重なり
の状態と電界効率移動度との関係を示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory view showing the relationship between the overlapping state of laser light pulses and the electric field efficiency mobility in the conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 非晶質シリコン膜 3 レーザ光照射部 4、41、42 駆動回路部 5 TFT 50 画素領域 63 真空チャンバ 7 レーザ光照射部 70 移動機構 313 第1の搬送手段 322 第2の搬送手段 325 搬送路 317〜321 処理装置 1 Glass Substrate 2 Amorphous Silicon Film 3 Laser Light Irradiation Sections 4, 41, 42 Drive Circuit Section 5 TFT 50 Pixel Region 63 Vacuum Chamber 7 Laser Light Irradiation Section 70 Moving Mechanism 313 First Transfer Means 322 Second Transfer Means 325 Conveyance path 317-321 Processing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/336

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、画素領域内に配置された複数
のスイッチング素子と、このスイッチング素子を駆動す
る複数の駆動回路部とを備えた液晶ディスプレイ基板を
製造する方法において、 前記基板上に、非晶質半導体膜を成膜する工程と、 前記非晶質半導体膜にレーザ光のパルスを断続的に照射
して、この照射領域を多結晶化して非晶質半導体膜内に
多結晶島状領域を形成する工程と、 前記多結晶島状領域内に、この領域の多結晶を半導体領
域とする駆動回路部を形成する工程と、 非晶質半導体膜の一部を半導体領域とし、前記駆動回路
部に電気的に接続したスイッチング素子を画素領域内に
形成する工程と、 を具備する液晶ディスプレイ基板の製造方法。
1. A method of manufacturing a liquid crystal display substrate, comprising: a plurality of switching elements arranged in a pixel region on a substrate; and a plurality of drive circuit units for driving the switching elements, the method comprising: A step of forming an amorphous semiconductor film, and irradiating the amorphous semiconductor film with a pulse of laser light intermittently to polycrystallize the irradiated region to form a polycrystalline island in the amorphous semiconductor film. A step of forming a rectangular region, a step of forming a drive circuit portion in the polycrystalline island region having a polycrystalline region of this region as a semiconductor region, and a part of the amorphous semiconductor film being a semiconductor region, And a step of forming a switching element electrically connected to the drive circuit section in the pixel region, the method comprising:
【請求項2】 基板上に、画素領域内に配置されたスイ
ッチング素子と、このスイッチング素子を駆動するシフ
トレジスタとを備えた液晶ディスプレイ基板を製造する
方法において、 前記基板上に、非晶質半導体膜を成膜する工程と、 前記非晶質半導体膜に複数の島状にレーザ光のパルスを
照射して非晶質半導体膜を多結晶化する工程と、 前記レーザ光のパルスの照射領域内に前記シフトレジス
タを分割して生成する工程と、 これら分割されたシフトレジスタ間、及びシフトレジス
タとスイッチング素子とを電気的に接続するための配線
層を形成する工程と、 を含み、 前記シフトレジスタの少なくともトランジスタは、レ−
ザ光のパルスの照射領域内に配置されていることを特徴
とする液晶ディスプレイ基板の製造方法。
2. A method of manufacturing a liquid crystal display substrate comprising a switching element arranged in a pixel region on a substrate and a shift register for driving the switching element, the amorphous semiconductor being on the substrate. A step of forming a film; a step of irradiating the amorphous semiconductor film with a pulse of laser light in a plurality of islands to polycrystallize the amorphous semiconductor film; and an irradiation region of the pulse of laser light And a step of forming a wiring layer for electrically connecting the divided shift registers and between the divided shift registers and the switching element to each other. Of at least the transistor
A method for manufacturing a liquid crystal display substrate, characterized in that the liquid crystal display substrate is arranged in an irradiation region of a pulse of light.
【請求項3】 半導体の結晶化状態を評価するための方
法であって、 最適な結晶化状態にある基準半導体結晶材料にレーザ光
を照射し、その反射光を分光検出して、その検出値より
取得した前記基準半導体結晶材料のバンドギャップ分光
反射率分布に関する第1の情報を予め記憶する工程と、 評価対象である半導体の評価領域にレーザ光を照射し、
その反射光を分光検出し、その検出値より前記評価領域
のバンドギャップ分光反射率分布に関する第2の情報を
取得する工程と、 前記第1の情報と前記第2の情報とを比較し、その近似
度により前記半導体の結晶化状態を評価する工程とを具
備する半導体結晶の評価方法。
3. A method for evaluating the crystallization state of a semiconductor, which comprises irradiating a reference semiconductor crystal material in an optimum crystallization state with laser light, spectrally detecting the reflected light, and detecting the detected value. A step of pre-storing the first information on the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal material obtained above, irradiating the evaluation region of the semiconductor to be evaluated with laser light,
A step of spectrally detecting the reflected light, obtaining second information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the evaluation region from the detected value, and comparing the first information and the second information, A method for evaluating a semiconductor crystal, which comprises the step of evaluating the crystallized state of the semiconductor according to the degree of approximation.
【請求項4】 被処理体のアモルファス領域をレーザア
ニール処理により結晶化し、その結晶化状態を評価しな
がら、半導体結晶薄膜を製造するための方法であって、 最適な結晶化状態にある基準半導体結晶薄膜にレーザ光
を照射し、その反射光を分光検出して、その検出値より
取得した前記基準半導体結晶薄膜のバンドギャップ分光
反射率分布に関する第1の情報を予め記憶する工程と、 前記レーザアニール処理を実行しながら、前記被処理体
の評価領域からの反射光を分光検出し、その検出値から
前記被処理体のレーザ照射領域のバンドギャップ分光反
射率分布に関する第2の情報を取得する工程と、 前記第1の情報と前記第2の情報とを比較し、その近似
度が所定の範囲に収まるように、レーザ照射エネルギー
を調節する工程とを具備する、半導体結晶薄膜の製造方
法。
4. A method for producing a semiconductor crystal thin film while crystallizing an amorphous region of an object to be processed by laser annealing and evaluating the crystallized state thereof, which is a reference semiconductor in an optimum crystallized state. Irradiating the crystal thin film with laser light, spectrally detecting the reflected light, and pre-storing first information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal thin film acquired from the detected value; While performing the annealing process, the reflected light from the evaluation region of the object to be processed is spectrally detected, and the second information regarding the band gap spectral reflectance distribution of the laser irradiation region of the object to be processed is acquired from the detected value. And a step of comparing the first information with the second information and adjusting laser irradiation energy so that the degree of approximation falls within a predetermined range. A method for manufacturing a semiconductor crystal thin film.
【請求項5】 処理室と、 この処理室内に半導体結晶薄膜を有する被処理体を支持
する手段と、 前記半導体結晶薄膜にレーザ光を照射することにより薄
膜にアニール処理を施すレーザ照射手段と、 最適な結晶化状態にある基準半導体結晶薄膜に関するバ
ンドギャップ分光反射率分布に関する第1の情報を予め
記憶するための記憶手段と、 前記レーザ照射手段から前記被処理体の処理面に照射さ
れ、その処理面から反射された反射光を分光検出し、前
記被処理面のレーザ照射領域のバンドギャップ分光反射
率分布に関する第2の情報を取得するためのレーザ分光
検出手段と、 前記レーザ分光検出手段により取得された前記第2の情
報を、前記記憶手段に格納された前記第1の情報と比較
し評価するための比較評価手段と、 前記比較評価手段から出力される評価信号に基づいて、
前記第1の情報と前記第2の情報との近似度が所定の範
囲に収まるように、前記レーザ照射手段のレーザ照射エ
ネルギーを調節するためのレーザ照射エネルギー調節手
段と、 を備えたことを特徴とする、半導体結晶薄膜の製造装
置。
5. A processing chamber, means for supporting an object to be processed having a semiconductor crystal thin film in the processing chamber, and laser irradiation means for annealing the thin film by irradiating the semiconductor crystal thin film with laser light. Storage means for pre-storing first information on the bandgap spectral reflectance distribution regarding the reference semiconductor crystal thin film in the optimum crystallization state, and the laser irradiation means irradiates the processed surface of the object to be processed, Laser spectroscopic detection means for spectroscopically detecting the reflected light reflected from the processing surface to obtain second information on the bandgap spectral reflectance distribution of the laser irradiation region of the processed surface, and the laser spectroscopic detection means. A comparison and evaluation means for comparing and evaluating the acquired second information with the first information stored in the storage means; Based on the evaluation signal output from
Laser irradiation energy adjusting means for adjusting the laser irradiation energy of the laser irradiation means so that the degree of approximation between the first information and the second information falls within a predetermined range. And an apparatus for manufacturing a semiconductor crystal thin film.
【請求項6】 基板上に、非晶質半導体膜を成膜する工
程と、 前記非晶質半導体膜にレーザ光のパルスを断続的に照射
して、この照射領域を多結晶化して非晶質半導体膜内に
多結晶島状領域を形成する工程と、 前記多結晶島状領域内に、この領域の多結晶を半導体領
域とする駆動回路部を形成する工程と、 非晶質半導体膜の一部を半導体領域とし、前記駆動回路
部に電気的に接続したスイッチング素子を画素領域内に
形成する工程と、 最適な結晶化状態にある基準半導体結晶材料にレーザ光
を照射し、その反射光を分光検出して、その検出値より
取得した前記基準半導体結晶材料のバンドギャップ分光
反射率分布に関する第1の情報を予め記憶する工程と、 前記多結晶島状領域を形成する工程において、非晶質半
導体膜からのレーザ光の反射光を分光検出し、その検出
値より前記評価領域のバンドギャップ分光反射率分布に
関する第2の情報を取得する工程と、 前記第1の情報と前記第2の情報とを比較し、その近似
度により前記半導体の結晶化状態を評価する工程と、を
具備する液晶ディスプレイ基板の製造方法。
6. A step of forming an amorphous semiconductor film on a substrate, and the amorphous semiconductor film is intermittently irradiated with a pulse of laser light to polycrystallize the irradiated region to form an amorphous state. Forming a polycrystalline island region in the crystalline semiconductor film, forming a drive circuit portion in the polycrystalline island region having a polycrystalline region of this region as a semiconductor region, and The step of forming a switching element electrically connected to the drive circuit section in a part of the semiconductor region in the pixel region, and irradiating the reference semiconductor crystal material in the optimal crystallized state with laser light and reflecting the reflected light In a step of pre-storing first information about the bandgap spectral reflectance distribution of the reference semiconductor crystal material obtained by spectral detection of the reference semiconductor crystal material, and a step of forming the polycrystalline island region. Of laser light from a high quality semiconductor film A step of spectrally detecting light and acquiring second information regarding the bandgap spectral reflectance distribution of the evaluation region from the detected value, the first information and the second information are compared, and the degree of approximation thereof is compared. And a step of evaluating the crystallized state of the semiconductor according to the above.
【請求項7】 処理前の複数の被処理基板が収納された
カセットが載置される基板搬入部と、 前記被処理基板の位置合わせを行う位置合わせ手段と、 共通の搬送路の両側に配置された複数の処理装置と、 前記基板搬入部に載置されたカセット内の被処理基板を
位置合わせ手段に受け渡す第1の搬送手段と、 前記共通の搬送路に沿って移動し、前記位置合わせ手段
及び各前記処理装置との間で被処理基板を搬送する第2
の搬送手段と、を備え、 前記基板搬入部、位置合わせ手段、第1の搬送手段及び
第2の搬送手段の搬送路は大気中または大気圧以上の圧
力の非酸化ガス雰囲気中に設けられていることを特徴と
する液晶ディスプレイ基板の製造装置。
7. A substrate carry-in section on which a cassette containing a plurality of unprocessed substrates to be processed is placed, alignment means for aligning the substrates to be processed, and both sides of a common transport path. A plurality of processing devices, a first transfer unit that transfers a substrate to be processed in a cassette placed in the substrate loading unit to an alignment unit, and a first transfer unit that moves along the common transfer path A second means for transporting the substrate to be processed between the aligning means and each of the processing devices
The substrate loading unit, the alignment unit, the first transport unit and the second transport unit are provided in the atmosphere or in a non-oxidizing gas atmosphere having a pressure higher than atmospheric pressure. An apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate, which is characterized in that
【請求項8】 複数の処理装置は、被処理基板を予備加
熱する予備加熱装置と、被処理基板上に非晶質半導体膜
を成膜する成膜処理装置と、被処理基板を冷却する冷却
装置と、被処理基板上の前記非晶質半導体膜をレーザ光
によりアニールして多結晶化するレーザアニール装置
と、を含むことを特徴とする請求項7記載の液晶ディス
プレイ基板の製造装置。
8. The plurality of processing devices include a preheating device for preheating a substrate to be processed, a film formation processing device for forming an amorphous semiconductor film on the substrate to be processed, and a cooling device for cooling the substrate to be processed. The apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate according to claim 7, further comprising: an apparatus and a laser annealing apparatus for annealing the amorphous semiconductor film on the substrate to be processed with laser light to polycrystallize it.
【請求項9】 処理後の複数の被処理基板を収納するた
めのカセットが載置される基板搬出部を、第1の搬送手
段の搬送領域に設け、第1の搬送手段により、位置合わ
せ手段から被処理基板を、基板搬出部に載置されたカセ
ット内に受け渡すことを特徴とする請求項7または8記
載の液晶ディスプレイ基板の製造装置。
9. A substrate unloading unit, on which a cassette for storing a plurality of processed substrates to be processed is placed, is provided in a transfer area of the first transfer unit, and the alignment unit is arranged by the first transfer unit. 9. The apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate according to claim 7, wherein the substrate to be processed is transferred to a cassette mounted on the substrate unloading section.
【請求項10】 第2の搬送手段は、X軸方向に伸びる
搬送路に沿って移動可能な移動ステージと、この移動ス
テージに設けられ、θ方向の回転、Y軸方向への前進後
退及びZ軸方向への移動が可能な搬送アームとを備えて
いることを特徴とする請求項7、8または9記載の液晶
ディスプレイ基板の製造装置。
10. The second transfer means is a movable stage movable along a transfer path extending in the X-axis direction, and is provided on the movable stage to rotate in the θ direction, move forward / backward in the Y-axis direction and Z. 10. The liquid crystal display substrate manufacturing apparatus according to claim 7, further comprising a transfer arm that is movable in the axial direction.
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