KR20050030532A - 표시 패널의 제조 방법 및 표시 패널 - Google Patents

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Abstract

선 형상으로 집광한 연속 발진(CW) 고체 레이저광을, 집광한 폭 방향 S로 일정 속도로 주사하면서 대사이즈 절연 기판의 각 개별의 표시 패널로 되는 절연 기판 상의 비정질 실리콘막에 조사한다. 이 때, 레이저광을 시간 변조하여 동일 절연 기판 내의 화소부, 주변 회로부에 소정의 결정 상태로 되는 파워 밀도로 조사하여, 화소부, 주변 회로부에 만들어 넣은 박막 트랜지스터 회로에 필요한 성능에 따른 결정 상태의 실리콘막으로 개질한다. 이와 같이 함으로써, 화소부 혹은 주변 회로부에 필요하게 되는 최적의 결정 상태를 갖는 박막 트랜지스터 회로를 큰 처리량을 유지한 상태에서 얻을 수 있으며, 그 결과로 표시 패널로서 양호한 표시 특성을 구비한 제품을 염가로 제공하는 것을 실현한다.

Description

표시 패널의 제조 방법 및 표시 패널{DISPLAY PANEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 절연 기판 상에 형성된 비정질 또는 다결정 반도체막에, 레이저광을 조사하여 막질의 개선 혹은 결정 입자의 확대 혹은 단결정화를 행하는 표시 패널의 제조 방법과 이 제조 방법으로 제조한 표시 패널에 관한 것이지만, 특히 단결정화한 반도체막으로 형성한 박막 트랜지스터 등의 능동 소자를 갖는 표시 패널의 제조 방법과 이 제조 방법으로 제조한 표시 패널에 적합한 것이다.
현재, 액정 표시 장치 혹은 유기 EL 표시 장치는, 유리나 용융 석영 등의 절연 기판 상의 화소부(표시 영역)에 비정질 실리콘막(비정질 실리콘막이라고도 칭함)으로 형성된 박막 트랜지스터의 스위칭에 의해 화상을 형성하고 있다. 이 절연 기판 상에 화소부의 박막 트랜지스터를 구동하는 드라이버 회로, 즉 주사선 구동 회로부나 신호선 구동 회로부 및 필요로 하는 그 밖의 회로군을 동시에 형성하는 것이 가능하게 되면, 비약적인 제조 비용 저감 및 신뢰성의 향상을 기대할 수 있다.
그러나, 현재로서는 트랜지스터의 능동층을 형성하는 실리콘막의 결정성이 나쁘기 때문에, 이동도로 대표되는 박막 트랜지스터의 성능이 낮아, 고속·고기능이 요구되는 회로의 제작은 곤란하다. 이들 고속·고기능의 회로를 제작하기 위해서는, 고이동도 박막 트랜지스터를 필요로 하며, 이것을 실현하기 위해 실리콘막의 결정성을 개선할 필요가 있다.
이 결정성 개선의 방법으로서, 종래부터 엑시머 레이저 어닐링이 사용되고 있다. 이 방법은 유리 등의 절연 기판 상에 형성된 비정질 실리콘막(이동도는 1㎠/Vs 이하)에 엑시머 레이저를 조사하여 어닐링하여, 비정질 실리콘막을 다결정 실리콘막으로 변화(개질)시킴으로써, 이동도를 개선하는 것이다.
엑시머 레이저의 조사에 의해 얻어진 다결정막은, 결정 입경이 수백㎚ 정도, 이동도도 100㎠/Vs 정도로서, 화소부의 박막 트랜지스터를 구동하기 위해서는 충분한 성능이지만, 표시 패널을 구동하는 드라이버 회로 등에 적용하기 위해서는 성능부족이다. 또한, 결정 입계에는 수십㎚∼수백㎚의 돌기가 형성되어, 박막 트랜지스터의 내압을 저하시킨다. 또한, 엑시머 레이저는 펄스 사이의 에너지의 변동이 크기 때문에, 프로세스 마진이 좁은데다가, 유독한 가스를 사용하기 때문에 설비 비용이 크고, 또한 고가의 발진관을 정기적으로 교환할 필요가 있기 때문에, 운전 비용이 매우 크다.
비특허 문헌1에는, 상기의 문제를 해결하는 방법으로서, 연속 발진 레이저에 의한 어닐링 기술이 기재되어 있다.
<비특허 문헌1>
F. Takeuchi 등, "Performance of poly-Si TFTs fabricated by a Stable Scanning CW Laser Crystallization "AM-LCD '01(TFT4-3).
상기 종래 기술에서는, LD(레이저 다이오드) 여기 연속 발진 YVO4 레이저의 제2 고조파를, 유리 기판 상에 형성한 비정질 실리콘막 상에 주사함으로써 레이저광의 주사 방향으로 결정을 성장시켜, 500㎠/Vs를 초과하는 이동도를 얻고 있다. 얻어진 다결정막은 돌기의 발생이 없으므로, 이 정도의 이동도가 얻어지면, 충분한 성능의 구동 회로를 형성할 수 있어, 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 구동 회로도 직접 형성한, 소위 시스템·온·패널이 실현 가능하다.
그러나, 상기 방법에는 이하의 문제가 있는 것이 실험의 결과 분명해졌다. 즉, 기판 상에 형성된 비정질 실리콘막에 핀홀 등의 결함이나 이물이 존재하면, 레이저 조사에 의해 용융한 실리콘이 이 결함이나 이물을 기점으로 줄무늬 형상으로 응집하는 현상이 발생한다. 이 응집이 일단 발생하면, 응집 영역은 부채 형상으로 확대되어, 레이저광의 조사 폭 전체에 달하며, 레이저 조사를 정지하지 않는 한 계속된다. 이 응집이 발생한 영역은 실리콘이 막으로서 존재하지 않기 때문에, 여기에 박막 트랜지스터를 형성할 수 없다. 이러한 응집 영역이 존재하는 패널은 불량으로 되어, 결과적으로 제조 수율이 저하한다.
본 발명의 목적은, 상기한 종래 기술의 결점을 해결하여, 제조 수율을 향상시킴과 함께, 내압 저하의 원인으로 되는 돌기가 발생하지 않는 다결정 실리콘막을, 절연 기판 상에 형성하는 각종 회로에 필요한 성능에 따라 형성한 표시 패널의 제조 방법과, 이 제조 방법으로 제조한 표시 패널을 제공하는 것에 있다. 또, 본 명세서에서는, 실리콘막을 단순히 막으로 표기하는 경우도 있다.
본 발명의 표시 패널의 제조 방법에서는, 연속 발진(CW) 고체 레이저광을 선 형상으로 집광하고, 집광한 폭 방향으로 일정 속도로 주사하면서 비정질 실리콘막에 조사한다. 이 때, 연속 발진 레이저광을 시간 변조하고, 표시 패널을 구성하는 동일 절연 기판 내의 조사 영역(주변 회로부 및 화소부)에 일정 파워 밀도로 조사한다. 조사가 종료하고, 다음 절연 기판 부분의 조사 영역에 도달할 때까지, 레이저광 출력을 저감하거나 정지한다. 그러한 후, 다음 조사 영역에 달한 시점에서 재차, 조사를 개시한다. 레이저광은 일정 속도로 주사한 상태에서, 이 동작을 대사이즈의 절연 기판 상에 형성되는 개별의 표시 패널을 구성하는 모든 절연 기판 부분에 대하여 계속하고, 레이저를 조사한 영역에 박막 트랜지스터를 형성한다.
또한, 본 발명의 표시 패널의 제조 방법은, 연속 발진 고체 레이저광을 선 형상으로 집광하고, 집광한 폭 방향으로 일정 속도로 주사하면서 비정질 실리콘막에 조사한다. 이 때, 연속 발진 레이저광을 시간 변조하고, 표시 패널을 구성하는 동일 절연 기판 내에서 주변 회로부에는 고파워 밀도 혹은 중간 정도의 파워 밀도로, 화소부에는 저파워 밀도로 조사함과 함께, 동일 절연 기판 내의 조사가 종료하고, 다음 절연 기판 부분의 조사 영역에 도달할 때까지, 레이저 출력을 저감하거나 정지한다. 그러한 후, 다음 조사 영역에 달한 시점에서 재차, 조사를 개시한다. 레이저광은 일정 속도로 주사한 상태에서, 이 동작을 대사이즈의 절연 기판 상에 형성되는 개별의 표시 패널을 구성하는 모든 절연 기판 부분에 대하여 계속하고, 레이저를 조사한 영역에 박막 트랜지스터를 형성한다.
본 발명의 표시 패널에서의 구동 회로 등의 주변 회로부 및 화소부의 박막 트랜지스터는, 비정질 실리콘막에 연속 발진 고체 레이저광을 선 형상으로 집광하고, 집광한 폭 방향으로 일정 속도로 주사하고, 시간 변조하면서 비정질 실리콘막에 조사함으로써 얻어지는 가로 방향으로 성장한 다결정 실리콘막으로 구성된다.
또한, 본 발명의 표시 패널은, 비정질 실리콘 박막에 연속 발진 고체 레이저광을 선 형상으로 집광하고, 집광한 폭 방향으로 일정 속도로 주사하고, 레이저광을 시간 변조함으로써 구동 회로 등의 주변 회로부 중, 신호선 구동 회로의 박막 트랜지스터를 형성하는 비정질 실리콘막에 고파워 밀도로 조사하여 얻어지는 가로 방향으로 성장한 다결정 실리콘막으로 구성된다. 화소부의 박막 트랜지스터를 형성하는 비정질 실리콘막은, 저파워 밀도의 레이저광의 조사로 얻어지는 미세 결정 입자로 이루어지는 다결정 실리콘막으로 구성된다. 주사선 구동 회로의 박막 트랜지스터는, 비정질 실리콘막에 중간 정도 혹은 고파워 밀도의 레이저광의 조사로 얻어지는 가로 방향으로 성장한 다결정 실리콘막 혹은 입상 다결정 실리콘막으로 구성된다.
본 발명의 표시 패널의 제조 방법에 따르면, 유리 등의 절연 기판 상에 형성한 비정질 실리콘막에, 시간 변조, 즉 시간에 따라 레이저광의 강도를 변조한 연속 발진 고체 레이저광을 선 형상으로 집광하고, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 개질한다. 이에 의해, 실리콘막에의 손상(응집 발생)을 억제하거나, 혹은 발생한 손상(응집부)이 광범위하게 넓어지는 것을 억제하여, 높은 수율로 표시 패널을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이들 어닐링은 모두 고체 레이저광을 열원으로 하여 실시되기 때문에, 종래의 엑시머 레이저 어닐링을 실시하는 것에 필요했던 운전 비용을 저감할 수 있다.
또한, 유리 등의 절연 기판 상에 고속으로 동작하는 박막 트랜지스터를 형성 할 수 있기 때문에, 소위 시스템·온·패널(시스템인이라고도 칭함)이라고 하는 구동 회로, 인터페이스 회로 등을 내장한 액정 표시 패널 혹은 유기 EL 표시 패널을 실현할 수 있다. 이렇게 해서 제조한 표시 패널에, 액정 표시 패널이면 대응 기판을 접합하여 양자의 간극에 액정을 밀봉하고, 유기 EL 표시 패널이면 발광층 등을 도포하여 밀봉관으로 밀봉하고, 외부 부착 회로, 그 밖의 구성 부재와 함께 케이스에 수납하여 표시 장치로 한다.
또, 본 발명은 상기의 구성 및 후술하는 실시예의 구성에 한정되는 것은 아니다. 상기에서는 대사이즈의 절연 기판으로부터 복수의 개별의 표시 패널을 제조하는, 소위 복수매 수취 방식에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 것에 한하지 않고, 대사이즈의 절연 기판 그 자체가 개별의 표시 패널로 되는 것에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 목적 및 이점은 이하의 첨부된 도면과 함께 이하의 기술로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 따라 상세히 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 표시 패널의 제조 방법을 실시하는데 적합한 레이저 어닐링 장치의 광학계 및 제어계의 일 구성예를 설명하는 모식도이다. 본 구성예에서는, 레이저원은 레이저 전원(1) 내에 설치된 레이저(LD)로부터 발생하는 적외광을 광 파이버(2)에 의해 발진기 내로 유도하여 여기하는 LD 여기 연속 발진 고체 레이저(3)를 이용한다. LD 여기 연속 발진 고체 레이저(이하, 단순히 레이저 발진기라고도 칭함 : 3)에 의해 발진한 연속파(CW) 레이저광(4)은 ND 필터(5)에 의해 출력이 조정되어, 시간 변조하기 위한 EO 변조기(6)에 입사한다. EO 변조기(6)로부터 출광한 레이저광은, 길이 방향으로 균일한 에너지 분포의 선 형상의 빔으로 정형하기 위한 호모지나이저(7), 여분의 레이저광을 컷트하거나 집광 치수를 조정하거나 하기 위한 구형 슬릿(8)을 통과한다. 구형 슬릿(8)을 통과한 레이저광은 대물 렌즈(11)에 의해 해당 슬릿의 투영상으로서 스테이지(9) 상에 탑재된 절연 기판(10)을 조사한다.
스테이지(9)에는, 그 위치를 검출하기 위한 리니어 인코더(선형 스케일이라고도 칭함 : 12)가 설치되어 있다. 리니어 인코더(12)는 스테이지(9) 위치에 대응하여 펄스 신호를 발생하고, 제어 장치(16)로 송출한다. 제어 장치(16)는 이 펄스 신호를 카운트하여, 미리 설정된 펄스수마다 EO 변조기(6)를 구동하기 위한 EO 변조기 드라이버(15)에 제어 신호를 전송한다.
또, 레이저광과 스테이지(9) 상의 기판(10)과의 위치 정렬, 구형 슬릿(8)을 통과하는 레이저광의 형상 조정을 행하기 위한 낙사 조명 광원(17 및 18), TV 카메라(19) 등을 갖고 있다. 낙사 조명 광원(17 및 18)으로부터의 광은 하프 미러(20, 21)를 통해 레이저광의 광로에 투입되고, 레이저광의 광로로부터 TV 카메라(CCD 카메라 : 19)에의 광의 추출은 하프 미러(22)에 의해 행해진다.
레이저 발진기(3)는 자외 혹은 가시 파장의 연속 발진광을 발생하는 것이 이용되며, 특히 출력의 크기, 출력의 안정성 등을 생각해 볼 때, 레이저 다이오드 여기 YVO4 레이저 혹은 레이저 다이오드 여기 YAG 레이저의 제2 고조파(파장: 532㎚)가 최적이다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 아르곤 레이저, YVO4 혹은 YAG 레이저의 제3 혹은 제4 고조파, 파이버로 결합한 복수의 반도체 레이저 등을 사용하는 것이 가능하다.
레이저 발진기(3)에 의해 발진된 연속 발진 레이저광(4)은 출력을 조정하기 위한 투과율 가변 ND 필터(5)를 투과하여, EO 변조기(6)에 입사된다. 이 때, EO 변조기(6)의 내파워성을 고려하여, EO 변조기(6)의 유효 직경에 가까운 크기까지, 빔 확장기(도시 생략)에 의해 빔 직경을 확대해도 된다. 예를 들면, 레이저 발진기(3)로부터 발진된 레이저광(4)의 빔 직경이 대략 2㎜로서, 유효 직경 15㎜의 EO 변조기(6)를 사용하는 경우, 빔 확장기의 확대율은 3∼5배 정도가 적합하다.
EO 변조기(6)는, 포켈스·셀(이하, 단순히 결정이라고 칭함)과 편광 빔 분할기를 조합하여 사용한다. 레이저광(4)이 직선 편광인 경우, EO 변조기 드라이버(15)를 통하여 결정에 전압 V1(통상은 전압 0V)을 인가하는 것에 의해, 결정을 투과하는 레이저광(4)의 편광 방향은 회전하지 않고 그대로 보존되어, 편광 빔 분할기에 S 편광으로 하여 입사하여, 90도 편향되도록 설정한다. 즉 이 상태에서는, 레이저광(4)은 90도 편향하여 출력하기 때문에, 이후의 광학계에는 입사하지 않고, 절연 기판으로서의 유리 기판(10) 위에서는 레이저광(4)은 OFF 상태로 된다.
또한, EO 변조기(6)의 결정을 투과하는 레이저광(4)의 편광 방향을 90도 회전시킬 수 있는 전압 V2를 인가하는 것에 의해, 결정을 투과하는 레이저광(4)의 편광 방향은 90도 회전하여, 편광 빔 분할기에 P 편광으로 하여 입사한다. 이 때, 레이저광(4)은 EO 변조기(6)의 편광 빔 분할기를 투과하여, 직진한다. 즉, 이 상태에서는, 레이저광(4)은 직진하여 이후의 광학계에 입사하므로, 유리 기판(10) 위에서는 레이저광(4)은 ON 상태로 된다.
또한, 결정에 인가하는 전압을 V1(통상은 0V)과 V2 사이에서 변화시키는 것에 의해, EO 변조기(6)를 투과하는 레이저광(3)의 투과율을 T1(통상은 0)과 T2(여기서는 최대 투과율, 즉 1) 사이에서 임의로 설정할 수 있다. 즉, EO 변조기(6)를 투과하는 레이저광(4)의 투과율을 0부터 1 사이에서 임의로 설정할 수 있다. 단, 이것은 결정이나 편광 빔 분할기 표면에서의 반사나 흡수는 없는 것으로 생각한 경우이다.
이들로부터, EO 변조기(6)에 입사하는 레이저광(4)의 출력(EO 변조기(6)에의 입력)을 P0로 일정하게 하고, 결정에의 인가 전압을 V1, V2, V3, V4로 변화시키는 것에 의해, EO 변조기(6)로부터의 레이저 출력으로서, 출력 P1(여기서는 0V), P2, P3, P4의 계단 형상의 펄스 출력이 얻어진다. 여기서 출력 P2는 EO 변조기(6)에의 입력 P0과 전압 V2를 인가했을 때의 투과율 T2와의 곱으로 구할 수 있고, P3은 P0과 전압 V3을 인가했을 때의 투과율 T3과의 곱으로, P4는 P0과 V4를 인가했을 때의 투과율 T4의 곱으로 구할 수 있다. 당연히, 결정에 인가하는 전압을 연속적으로 변화시키는 것에 의해, 투과하는 레이저광(4)의 출력을 연속적으로 변화시킬 수 있으므로, 결과적으로 임의의 시간 변화를 갖는 레이저광(4')을 얻을 수 있게 된다. 또, 레이저광의 출력 P1, P2, P3, P4에 대해서는, 후술한다.
여기서는, EO 변조기(6)로서, 결정(포켈스·셀)과 편광 빔 분할기를 조합하는 것으로 설명했지만, 편광 빔 분할기 대신에 각종 편광판을 이용할 수 있다. 또한, 이후의 설명에서는 결정과 편광 빔 분할기(또는 편광판)의 조합을 EO 변조기(6)라고 칭한다.
또, EO 변조기(6)를 대신하여 AO(음향 광학) 변조기를 사용할 수도 있다. 단, 일반적으로 AO 변조기는 EO 변조기와 비교하여, 구동 주파수가 낮고, 회절 효율이 70∼80%로 약간 낮지만, 본 발명에서 사용할 수는 있다. 이와 같이 EO 변조기(6) 혹은 AO 변조기 등의 변조기를 이용함으로써, 레이저 발진기로부터는 항상 레이저광을 출력한 상태에서, 피조사부에 임의의 시점(혹은 위치)에서 조사를 개시하고, 임의 출력 변화를 거쳐 임의의 시점에서 조사를 종료할 수 있다. 즉, 임의의 시간 변조를 가할 수 있다.
EO 변조기(6)에 의해 ON 상태로 된 레이저광(4')은 빔 호모지나이저(7)에 의해 선 형상(실제로는 짧은 방향으로 폭이 있기 때문에, 정확히 말하면 구 형상임. 이하에서는, 특히 짧은 방향의 폭에 대하여 필요한 경우를 제외하고, 단순히 선 형상이라고 칭함)의 빔으로 성형한다. 통상, 가스 레이저 발진기나 고체 레이저 발진기로부터의 출력 빔은, 통상은 원형이면서 가우스형의 에너지 분포를 갖기 때문에, 그 상태에서는 본 발명의 레이저 어닐링에 사용할 수는 없다. 발진기 출력이 충분히 크면, 빔 직경을 충분히 넓히고, 중심 부분의 비교적 균일한 부분으로부터 필요한 형상으로 추출함으로써, 거의 균일한 에너지 분포의 임의의 형상을 얻을 수 있지만, 빔의 주변 부분을 버리게 되어, 에너지의 대부분이 버려지게 된다. 이 결점을 해결하여, 가우스 모양의 분포를 균일한 분포로 변환하기 위해, 빔 호모지나이저(7)를 이용한다.
빔 호모지나이저(7)에는 멀티렌즈 어레이를 이용한 것, 파우엘 렌즈와 원통형 렌즈를 조합한 것, 회절형 광학 소자를 이용한 것 등, 다양한 형식의 것이 있지만, 선 형상으로 집광할 수 있고, 또한 길이 방향으로 균일한 에너지 분포를 실현할 수 있는 것이면, 어떠한 수단을 이용해도 된다. 선 형상의 빔의 폭(짧은 방향 폭) 방향의 분포는 균일해도 되고 가우스 분포 상태대로 해도 된다. 빔 호모지나이저(7)에 의해, 구형 개구 슬릿면 위에서 길이 방향 10㎜, 폭 방향 60㎛의 선 형상의 빔을 형성한다.
빔 호모지나이저(7)에 의해 선 형상으로 집광된 레이저광(4')은 전동 구형 개구 슬릿(8)에서 불필요한 부분의 레이저광이 차단되어 원하는 구형 형상으로 성형되고, 대물 렌즈(11)에 의해 유리 기판(10) 위에 축소 투영된다. 대물 렌즈(11)의 배율을 M으로 하면, 전동 구형 개구 슬릿(8)의 상(像), 혹은 전동 구형 슬릿(8)을 통과한 레이저광(4')의 크기는 배율의 역수, 즉 1/M의 크기로 투영된다. 여기서, 20배의 대물 렌즈를 사용함으로써, 전동 구형 개구 슬릿(8) 위치에서 길이 방향 10㎜, 폭 방향 60㎛이던 선 형상의 빔은 유리 기판(10) 표면에 길이 방향 500㎛, 폭 방향 3㎛의 선 형상의 빔으로서 조사된다.
유리 기판(10)에 레이저광(4')을 조사함에 있어서, 스테이지(9)를 세로 방향과 가로 방향 평면(XY 평면) 내에서 이동하면서 원하는 위치에 레이저광(4')을 조사하지만, 유리 기판(10) 표면의 요철, 기복 등에 의한 초점이 벗어나면, 집광된 레이저광(4')의 파워 밀도 변동, 파워 밀도 불균일의 발생, 조사 형상의 열화가 일어나서, 소기의 목적을 달성할 수 없다. 이 때문에, 필요에 따라, 항상 초점 위치에서 조사할 수 있도록, 자동 초점 광학계(도시 생략)에 의해 초점 위치를 검출하고, 초점 위치로부터 벗어난 경우에는 스테이지(9)를 높이 방향(Z 방향)으로 조정하거나, 혹은 광학계를 Z 방향으로 구동하여, 항상 초점 위치(구형 개구 슬릿(8)면의 투영 위치)와 유리 기판(10) 표면이 일치하도록 제어한다.
레이저광(4')을 조사하는 유리 기판(10)의 표면은, 낙사 조명 광원(18)으로부터 하프 미러(21)를 통하는 조명광으로 조명하고, CCD 카메라(19)로 촬상함으로써, 모니터(도시 생략)에 의해 관찰할 수 있다. 레이저 조사 중에 관찰하는 경우에는, CCD 카메라(19) 앞에 레이저 컷트 필터를 삽입하여, 유리 기판(10) 표면에서 반사된 레이저광에 의해, CCD 카메라(19)가 헐레이션을 일으켜 관찰할 수 없게 되거나, 극단적인 경우에는 손상을 받는 것을 방지한다.
유리 기판(10)의 얼라인먼트는, 대물 렌즈(11), CCD 카메라(19)에 의해 유리 기판(10)에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크 혹은 유리 기판(10)의 각부 혹은 특정한 패턴을 복수 개소 촬상하고, 각각 화상 처리 장치(도시 생략)에 의해 필요에 따라 2치화 처리, 패턴 매칭 처리 등의 화상 처리를 행하여, 이들 위치 좌표를 산출하고, 스테이지(9)를 구동함으로써, X-Y-θ의 3축에 대하여 행할 수 있다. 또, θ는 XY 평면의 기울기이다.
도 1에는 대물 렌즈(11)를 1개로서 표시하고 있지만, 전동 리볼버에 복수의 대물 렌즈를 장착시켜두고, 제어 장치(도시 생략)로부터의 신호에 의해 전환하여, 처리 내용에 따라 최적의 대물 렌즈를 구분하여 사용할 수 있다. 즉, 유리 기판(10)을 스테이지(9) 상에 탑재했을 때의 프리얼라인먼트, 필요에 따라 행하는 정밀 얼라인먼트, 레이저 어닐링 처리, 어닐링 처리 후의 관찰, 또한 후술하는 얼라인먼트 마크 형성 등에, 각각 최적의 대물 렌즈를 사용할 수 있다. 얼라인먼트는 전용 광학계(렌즈, 촬상 장치 및 조명 장치)를 설치하여 행하는 것은 가능하지만, 레이저 어닐링을 행하는 광학계를 얼라인먼트 광학계와 공용함으로써, 동일 광축에서의 검출과 레이저 조사가 가능하게 되어, 레이저 어닐링 시의 위치 정밀도가 향상된다.
이어서, 상기한 광학계를 이용한 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에 대하여 도 1∼도 11을 참조하여 설명한다. 여기서 대상으로 하는 기판은, 두께 0.3㎜∼1.0㎜ 정도의 유리 기판의 1주면에 절연체 박막을 개재하여 막 두께 30㎚∼150㎚의 비정질 실리콘 박막을 형성한 것이고, 이후 이들을 유리 기판(10)이라고 칭한다. 여기서, 절연체 박막이란 막 두께 50∼200㎚의 SiO2 혹은 SiN 혹은 이들의 복합막이다.
도 2는 선 형상의 빔을 유리 기판 상에 조사하는 방법을 설명하는 모식도이고, 도 3은 막 결함 혹은 부착물 기인으로 발생하는 실리콘막의 응집의 설명도이며, 도 4는 종래 기술로 어닐링한 경우의 실리콘막의 응집 발생의 설명도이고, 도 5는 본 실시예에서 어닐링한 경우의 실리콘막의 응집 발생의 설명도이며, 도 6은 조사하는 레이저광의 주사 속도와 파워 밀도에 따라 형성되는 실리콘막의 결정의 양태의 설명도이고, 도 7은 본 실시예의 제조 방법에 의한 레이저광의 주사와 실리콘막의 가로 방향 성장 다결정막의 설명도이며, 도 8은 본 실시예의 제조 방법에 의해 가로 방향 성장 다결정막으로 개질한 실리콘 결정에 만들어 넣은 박막 트랜지스터의 배치를 설명하는 모식도이고, 도 9는 본 실시예의 제조 방법에 의한 레이저광의 주사와 실리콘막의 입상 다결정막의 설명도이고, 도 10은 본 실시예의 제조 방법에 의해 입상 다결정막으로 개질한 실리콘 결정에 만들어 넣은 박막 트랜지스터의 배치를 설명하는 모식도이며, 도 11은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도이다.
유리 기판(10)을 도 1의 스테이지(9) 상에 탑재한다. 이 유리 기판(10)에는 도 2의 (a)에 일점쇄선(7)으로 구획하여 도시한 바와 같이 각각이 개별의 표시 패널로 되는 복수의 유리 기판 부분이 형성된다. 이하, 설명을 간단히 하기 위해, 개개의 유리 기판 부분을 패널(50)이라고 한다. 각 패널(50)에는 화소부(표시부 : 51)와 주사선 구동 회로부(52), 신호선 구동 회로부(53), 기타 주변 회로부(54) 등의 트랜지스터 형성 영역을 갖고， 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 선 형상으로 집광한 레이저광(40)을 상대적으로 주사를 계속한 상태에서, 레이저광(40)을 시간 변조하여, 각 패널(50) 내의 트랜지스터 형성 영역을 어닐링해 간다. 도 2에서, 주사 방향을 S로 나타낸다.
여기서, 시간 변조하지 않는 경우의 문제점에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 유리 기판 상에 형성된 비정질 실리콘막(300)에, 선 형상으로 집광한 레이저광을 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 조사하면서 상대적으로 주사한다. 레이저광의 파워 밀도로서, 조사된 실리콘막이 용융하고, 재응고 과정에서 결정 입자가 레터럴(주사 방향 : 가로 방향) 성장하여, 레이저광의 주사 방향 S로 띠 형상으로 성장한 결정이 형성되는 조건을 선택한다. 도 3의 상단에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 영역(301)에는 후술하는 띠 형상으로 성장한 결정으로 구성된 다결정막이 형성되는 것이 통상적이다. 또, 레이저광의 조사 종료 부분에는 돌기(302)가 형성된다.
그러나, 도 3의 하단에 도시한 바와 같이, 비정질 실리콘막(300)에 핀홀 등의 결함(305) 혹은 부착 이물 등이 존재하면, 용융한 실리콘이 막 상태로 존재할 수 없게 되어, 표면 장력에 의해 줄 형상으로 응집한 막대 형상 실리콘(306)으로 된다. 이 막대 형상 실리콘(306)은 레이저광의 주사 방향 S와 직교하는 방향으로 수㎛∼10수㎛의 피치로 형성된다. 인접하는 막대 형상 실리콘(306)의 사이에는, 기초의 절연막 혹은 유리 기판이 노출된다. 이 때문에, 통상의 프로세스에 의해 박막 트랜지스터를 형성할 수 없다. 즉, 이 응집이 발생한 패널은 불량이 된다. 또한, 이 응집은, 발생하면 레이저 조사가 계속되는 한 계속된다.
도 4와 도 5에 1매의 대사이즈의 유리 기판(9) 내에 70매의 개별의 표시 패널분을 형성하여 다면취를 하는 경우를 상정하고, 유리 기판(9) 내에 결함 혹은 부착 이물이 4 개소에 존재하는 경우를 생각한다. 유리 기판(9)으로 형성되는 70매의 각 개별의 표시 패널분은 좌측 하각으로부터 우측 상각까지의 좌표 (1, 1)∼(10, 7)로 나타내었다. 유리 기판의 끝으로부터 타단까지 연속 발진 레이저를 어닐링 조건으로 주사하면, 한번 응집이 발생한 가로 방향의 열(레이저광의 주사 방향 S와 평행한 방향)은 응집이 발생한 이후에 레이저가 조사된 패널 모두가 응집 때문에 불량이 된다. 종래 기술로 어닐링한 도 4의 경우에는 불량율이 21/70으로 된다.
이것에 대하여, 레이저광에 시간 변조를 걸어, 적어도 1 개별의 표시 패널분의 어닐링이 종료할 때마다 레이저 출력을 정지 혹은 실리콘막의 결정 구조가 변화하지 않을(개질되지 않음) 정도까지 저하시키고, 새로운 다음의 개별의 표시 패널분에 포함된 시점에서 적정한 출력으로 되도록 제어한다. 이에 의해, 도 5에 도시한 바와 같이, 4 개소의 결함 혹은 부착 이물이 존재한 경우라도, 4매의 개별의 표시 패널분이 불량하게 될 뿐이다. 이 경우의 불량율은 4/70이다. 이와 같이, 연속 발진 레이저광을 시간 변조하여 조사하는 것은, 수율의 향상에 매우 유효하다.
도 6은 유리 기판 상에 형성한 비정질 실리콘막에 조사하는 레이저광의 에너지 밀도와 주사 속도를 파라미터로 하여 어닐링을 행한 결과의 설명도이다. 레이저광을 선 형상의 빔으로 정형하여 폭 방향을 3∼6㎛로 한 경우, 주사 속도로서 50∼1000㎜/s의 범위가 적용 가능하지만, 안정된 어닐링과 처리량의 관점으로부터 200∼600㎜/s가 적합하다. 또, 주사 속도 300㎜/s에서의 가로 방향으로 성장이 가능한 파워 밀도는 0.4∼1.0MW/㎠의 범위이다. 도 6에서, 레이저광의 주사 속도 V1을 일정하게 하여 어닐링한 경우를 생각한다.
레이저광의 파워 밀도 P2에서는 용융과 재응고의 과정을 거쳐 결정이 레이저광의 주사 방향으로 레터럴(가로 방향) 성장하여, 띠 형상 다결정막, 소위 의사 단결정막이 얻어진다. 이 의사 단결정막은 구동 회로를 구성하는 트랜지스터를 형성하는데 충분한 막질이고, 결정의 성장 방향과 이 실리콘막에 만들어 넣은 박막 트랜지스터의 전류가 흐르는 방향을 일치시키는 것에 의해, 이동도로서 300∼400㎠/Vs 정도가 용이하게 얻어진다.
또한, 도 3과 도 4에서 설명한 막대 형상 실리콘으로 되는 임계값 미만으로, 파워 밀도 P2보다 큰 파워 밀도 P3으로 조사하면, 막질이 더 향상하여, 450㎠/Vs 이상의 이동도가 얻어진다. 이 영역은 실선과 파선의 사이로서, 도 6에 A로 나타낸다.
당연히, 상기 막대 형상 실리콘으로 되는 임계값 P4 이상의 파워 밀도로 레이저광을 조사하면, 실리콘막은 이제는 막으로서 존재할 수 없고, 표면 장력에 의해 줄 형상으로 집합(응집)하거나, 실리콘막의 일부가 증발·제거되어 손상이 발생하기도 한다. 이 영역은 실선보다도 상방으로 되어, 도 6에 B로 나타낸다.
한편, 의사 단결정 형성에 적정한 파워 밀도 P2보다 낮은 파워 밀도 P1로 조사하면, 결정이 가로 방향으로 성장할 수 있는 시간보다 짧은 시간밖에 용융 상태로 있을 수 없기 때문에, 미세한 결정 입자로 이루어지는 입상 다결정 상태로 된다. 입상 다결정이 형성되는 조건에서는 조사되는 파워 밀도에 의해 결정 입자의 크기가 변화하여, 파워 밀도가 큰 쪽이 큰 이동도를 얻을 수 있다.
얻어지는 이동도의 범위는 수십∼200㎠/Vs 전후이지만, 예를 들면 화소의 스위칭에 사용하기 위해서는 충분한 성능의 다결정막을 형성할 수 있다. 이 영역을 도 6에 C로 나타낸다. 이 영역은 파선과 일점쇄선 사이로 되어, 도 6에 C로 나타낸다. D는 실리콘막이 비정질 상태의 영역을 나타낸다.
또, 어느 한 파워 밀도에서도, 연속 발진 레이저광을 주사시켜 다결정화를 행하기 때문에, 펄스 레이저광을 조사하여 다결정화한 경우와 같이, 결정 입자끼리의 충돌에 의한 돌기가 형성되지 않아, 입상 다결정막의 경우에 표면의 거칠기는 최대값 Rmax에서 30㎚ 정도이고, 의사 단결정의 경우에 표면 거칠기는 최대값 Rmax에서 20㎚ 이하, 전형적으로는 10㎚ 정도이다.
여기서, 시간 변조된 연속 발진 레이저광(4)이 조사된 경우의 비정질 실리콘막의 거동을 도 7을 참조하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 유리 기판 상에 비정질 실리콘 박막(100)이 형성된 기판을 어닐링 대상으로 이용하고 있다.
도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 선 형상으로 집광한 레이저광(101)을 비정질 실리콘막(100) 위에 주사하여 영역(102)에 조사한다. 집광한 레이저광의 파워 밀도가 도 6에서의 P2인 경우, 레이저 조사 영역(102) 이외의 비정질 실리콘막(100)은 그대로 남지만, 레이저 조사 영역(102) 내의 비정질 실리콘은 용융한다. 그 후, 레이저광(101)이 통과하는 것에 의해 급속히 응고와 재결정화된다. 이 때, 도 7의 (b)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 최초로 용융한 영역의 실리콘으로부터 냉각과 응고가 시작되어, 랜덤한 결정 방위를 갖는 미결정(104)이 형성된다.
각 미결정은 레이저광의 주사 방향 S로 성장을 계속하지만, 그 성장 속도는 결정 방위에 따라 상이하기 때문에, 최종적으로는 가장 성장 속도가 빠른 결정 방위를 갖는 결정 입자만이 결정 성장을 계속한다. 즉, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 성장 속도가 느린 결정 방위를 갖는 결정 입자(105)는, 주위의 성장 속도가 빠른 결정 방위를 갖는 결정 입자(106, 107)의 성장에 의해 억제되어, 결정 성장이 멈춘다. 또한, 성장 속도가 중간 정도인 결정 방위를 갖는 결정 입자(106)는 성장을 계속하지만, 성장 속도가 큰 결정 입자(107, 108)의 성장에 의해 또한 억제되어, 이윽고 성장이 정지한다. 최종적으로는 성장 속도가 가장 큰 결정 방위를 갖는 결정 입자(107, 108)는 성장을 계속한다.
단, 무한히 성장하는 것은 아니고, 10∼50미크론 정도의 길이로 성장하면, 이윽고 새롭게 성장을 개시한 결정 입자에 억제되고, 결과적으로 폭이 0.2㎛∼2㎛, 길이 5㎛∼50㎛의 결정 입자가 얻어진다.
이들, 최후까지 결정 성장이 계속된 결정 입자(107, 108, 109, 110, 111, 112)는, 엄밀한 의미로는 독립된 결정 입자이지만, 거의 동일한 결정 방위를 갖고 있으며, 용융 재결정한 부분은 실효적으로 거의 단결정(의사 단결정)으로 간주할 수 있다. 게다가, 이 레이저 어닐링 후의 표면의 요철은 10㎚ 이하로, 매우 평탄한 상태이다. 레이저광(101)을 상기한 바와 같이 비정질 실리콘 박막(100)에 조사하는 것에 의해, 레이저광을 조사한 영역이 섬 형상으로 어닐링되고, 특정한 결정 방위를 갖는 결정 입자만이 성장하여, 엄밀한 의미로는 다결정 상태이지만, 거의 단결정에 가까운 성질을 갖는 영역이 형성된다. 특히, 결정 입계를 가로지르지 않는 방향에서는, 실질적으로 단결정으로 간주해도 된다. 이 때의 실리콘막의 이동도로서, 400㎠/Vs 이상, 전형적으로는 450㎠/Vs를 얻을 수 있다.
비정질 실리콘막(100)을 형성한 유리 기판을 상대적으로 주사하면서 이 수순을 반복하고, 순차적으로 어닐링이 필요한 부분에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 박막 트랜지스터를 형성하는 영역을 모두, 거의 단결정에 가까운 성질을 갖는 영역으로 변환할 수 있다. 단결정에 가까운 성질을 갖는 영역은 결정 입자가 일정 방향으로 성장하고 있기 때문에, 박막 트랜지스터를 형성했을 때에, 전류가 흐르는 방향(소스-드레인 방향)과 결정 입자의 성장 방향을 일치시킴으로써, 결정 입계를 가로지르도록 전류가 흐르는 것을 피할 수 있다.
따라서, 도 7의 (b)에 파선으로 둘러싼 영역(활성 영역 : 130, 131)이 박막 트랜지스터의 능동층(활성 영역)으로 되도록 박막 트랜지스터의 만들어 넣을 때에 위치 정렬을 하면 된다. 불순물 확산 공정 및 포토에칭 공정을 거쳐, 활성 영역(130, 131) 이외를 제거하고, 포토레지스트 공정에 의해 도 8에 도시한 바와 같은 게이트 절연막(도시 생략)을 통한 게이트 전극(133), 오믹의 접속을 갖는 소스 전극(134) 및 드레인 전극(135)을 형성하여 트랜지스터가 완성된다.
도 8은 도 7의 (b)의 활성 영역(130)에 박막 트랜지스터를 만들어 넣은 경우를 도시한다. 여기서, 활성 영역(130)에는 몇개의 결정 입계가 존재한다. 그러나, 전류는 소스 전극(134)과 드레인 전극(135) 사이를 흐르기 때문에, 전류가 결정입계를 가로지르지 않고, 실질적으로 단결정으로 구성된 경우와 등가인 이동도가 얻어진다.
상기한 바와 같이 시간 변조한 연속 발진 고체 레이저를 도 6에서 설명한 파워 밀도 P2로 조사하여 용융 재결정한 부분은, 전류가 흐르는 방향을 결정 입계를 가로지르지 않는 방향으로 일치시킴으로써, 고성능의 박막 트랜지스터를 만들어 넣을 수 있다. 이 어닐링으로 얻어진 이동도는, 예를 들면 이 표시 패널을 액정 표시 장치에 적용한 경우에, 액정을 고속으로 구동하기 위한 구동 회로를 포함하는 주변 회로를 형성하는데 충분한 값으로서, 필요하면 화소의 스위칭용 박막 트랜지스터에 사용할 수도 있다.
이어서, 집광한 레이저광의 파워 밀도가 도 6에서의 P1인 경우에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 선 형상으로 집광한 레이저광을 도 7의 (a)와 마찬가지로, 기판을 연속적으로 주사하면서 비정질 실리콘막 상에 조사하면, 레이저 조사 영역 이외의 비정질막은 그대로 남지만, 레이저 조사 영역 내의 비정질 실리콘은 용융한다. 그 후, 레이저광이 통과하는 것에 의해 급속히 응고하여 재결정화된다. 이 때, 도 7의 (b)와 마찬가지로, 최초로 용융한 영역의 실리콘으로부터 냉각·응고가 시작되어, 랜덤한 결정 방위를 갖는 입상 미결정(144)이 형성된다.
조사되는 레이저광의 파워 밀도는 상술한 P2보다 작기 때문에, 용융한 실리콘은 연속적으로 결정 성장하는데 충분한 시간도 없으므로, 용융 상태에는 있지 않는다. 그 때문에, 각 입상 미세 결정(144)은 그 이상 성장하지 않고, 입상 미세 결정 상태로 잔류한다. 레이저광의 상대적 이동에 따라, 마찬가지의 현상이 차례로 일어나기 때문에, 결과적으로 도 9에 도시한 바와 같은 레이저 조사 영역의 전체는 미세한 입상 결정 입자로 구성되는 다결정 실리콘막으로 된다. 이들 입상 미세 결정 입자의 크기는 조사하는 레이저광의 파워 밀도에 따라 상이하지만, 수십㎚∼1000㎚(1미크론)의 범위이다.
이 입상 결정 입자로 구성되는 다결정 실리콘막을 이용하여, 그 일부를 활성 영역(150, 151)으로 하여 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 경우, 불순물 확산 공정 및 포토에칭 공정을 거쳐, 활성 영역(150, 151) 이외를 제거하여, 포토레지스트 공정에 의해 도 10에 도시한 바와 같은 게이트 절연막(도시 생략)을 개재한 게이트 전극(153), 오믹의 접속을 갖는 소스 전극(154) 및 드레인 전극(155)을 형성하여 트랜지스터가 완성된다. 도 10은 도 9의 활성 영역(150)에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 경우를 도시한다.
여기서 얻어지는 다결정막은 결정 입자의 크기에 이방성이 없기 때문에, 이 박막 트랜지스터를 형성할 때에는, 소스-드레인 방향을 제어할 필요성은 적다. 또한, 이 어닐링으로 얻어지는 다결정막의 이동도는 수십∼200㎠/Vs 정도이기 때문에, 구동 회로용의 트랜지스터에는 성능 부족이지만, 화소부에 형성되는 각 화소의 스위칭용 박막 트랜지스터에는 충분하다.
이상에서 설명한 어닐링의 기구를 고려하여, 본 발명의 표시 장치의 제조 방법의 제1 실시예를 설명한다. 도 11의 (a)에는, 대사이즈의 유리 기판으로 제조되는 복수의 표시 패널 부분(통상은 수십∼수백매의 패널이 형성됨) 중, 레이저광의 주사 방향에 인접하는 두장의 패널을 대표로서 도시한다. 또, 여기서도, 표시 패널을 구성하는 절연 기판(유리 기판)을 패널이라고 칭하여 설명한다. 각 패널 위에는 표시부(화소부)(171(171')), 주사선 구동 회로부(172(172')), 신호선 구동 회로부(173(173')), 기타 주변 회로부(174(174'))가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 표시부(171(171')), 주사선 구동 회로부(172(172')), 신호선 구동 회로부(173(173')), 기타 주변 회로부(174(174')) 모두에, 고속 구동이 가능한 박막 트랜지스터를 형성한다. 선 형상으로 집광한 레이저광을 화살표로 나타낸 주사 방향 S로 상대적으로 주사한다. 또, 주사는 일반적으로는 유리 기판을 이동함으로써 행하지만, 레이저광을 이동시켜도 된다.
레이저광의 주사 방향 위치에서의 파워 밀도를 패널의 배치와 대비시켜 도 11의 (b)와 도 11의 (c)에 도시한다. 또, 여기서의 설명에서는 도 6도 참조한다. 레이저광은 정속 주사하기 때문에, 레이저광의 주사 방향 위치는 시간으로 치환하는 것이 가능하다. 레이저광이 대상으로 되는 두장의 패널 중, 도 11의 (a)의 좌측의 패널에 도달한 시점에서는, 파워 밀도는 도 1에서 설명한 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막의 결정 상태에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정되어 있다.
레이저광이 주사선 구동 회로부(172)에 접근하면, 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 파워 밀도 P2는 용융한 실리콘을 레이저의 주사 방향으로 가로 방향(레터럴)으로 성장하기에 충분한 파워 밀도이다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(172)를 통과하여 화소부(171)에 들어가도 파워 밀도 P2는 유지되고, 화소부를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
그 상태에서 레이저광은 좌측의 패널을 통과하여, 우측의 패널에 들어가고, 우측의 패널의 주사선 구동 회로부(172')에 접근하면, 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(172')를 통과하여 화소부(171')에 들어가도 파워 밀도 P2는 유지되며, 화소부(171')를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 레이저광은 도 11에 도시한 바와 같이, 기타 주변 회로부(174, 174') 및 신호선 구동 회로부(173, 173')를 포함하여, 레이저 조사를 완료하면, 레이저광은 상대적으로 주사 방향 S와 직교하는 방향으로 이동하여, 다음의 패널 열에 대하여, 조사를 개시한다. 도 11에서는 한 장의 패널 전체를 11회의 주사로 어닐링하도록 도시하고 있지만, 주사 횟수는 연속 발진 레이저의 출력과 패널의 사이즈로 결정된다.
또, 도 11에서는, 레이저광의 주사 방향 S를 따른 일정 방향으로 어닐링하도록 도시했지만, 왕복 주사로 어닐링해도 된다. 일정 방향의 어닐링은 조사 위치를 고정밀도로 설정하는데 유리하지만, 왕복 주사에서는 처리량면에서 유리하다.
또한, 1 주사에서, 패널 내에서는 레이저광은 항상 ON 상태에서 주사하는 것으로 설명했지만, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 일정 주기로, 혹은 임의의 주기로 레이저광의 ON/OFF를 반복하여 조사해도 된다. 이 경우, 수백㎛∼ 수㎜의 어닐링 영역과, 5㎛∼10㎛의 비어닐링 영역의 반복이 되어, 화소부의 박막 트랜지스터 및 주변 회로부의 박막 트랜지스터는 어닐링 영역 내에 형성되도록, 위치 결정되는 것은 물론이다.
이상의 동작을 반복하여, 유리 기판의 전면을 주사하고 어닐링을 종료한다. 이에 의해, 파워 밀도 P2로 조사된 화소부, 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부(기타 주변 회로부도 포함함)는 이동도 300∼400㎠/Vs의 다결정 실리콘(의사 단결정 실리콘)막으로 변환된다.
본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
상기 제1 실시예에 따라, 표시 패널의 제조 수율이 향상함과 함께, 내압 저하의 원인으로 되는 돌기가 발생하지 않는 다결정 실리콘막을 절연 기판 상에 형성하는 각종 회로에 필요한 성능에 따라 형성한 표시 패널을 제공할 수 있다.
<제2 실시예>
도 12는 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제2 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도이다. 여기서의 설명에서도 도 1 및 도 6을 참조한다. 제1 실시예와 마찬가지로, 도 12의 (a)에는 대사이즈의 유리 기판으로 형성되는 복수의 패널(통상은 수십∼수백 패널이 형성됨) 중, 인접하는 두장의 패널을 대표로 하여 도시한다. 또, 여기서 말하는 패널도 상기 제1 실시예와 마찬가지로 개개의 표시 패널을 구성하는 절연 기판(유리 기판)을 의미한다. 각 패널에는 표시부(화소부)(181(181')), 주사선 구동 회로부(182(182')), 신호선 구동 회로부(183(183')), 기타 주변 회로부(184(184'))가 형성된다.
본 실시예에서는, 상기 화소부(181(181')), 주사선 구동 회로부(182(182'))에는 고속 구동이 불필요한 미세 다결정막을 형성하고, 신호선 구동 회로부(183(183'))와, 기타 주변 회로부(184(184')) 모두에 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 형성하기 위한 의사 단결정막을 형성한다. 선 형상으로 집광한 레이저광을 화살표 S로 나타낸 방향으로 상대적으로 주사한다. 또, 레이저광의 주사는 일반적으로는 유리 기판을 이동시킴으로써 행하지만, 레이저광을 이동시켜도 된다.
레이저광의 주사 방향 위치에서의 파워 밀도를 패널의 배치와 대비시켜 도 12의 (b), 도 12의 (c)에 도시한다. 여기서, 레이저광은 정속 주사하기 때문에, 레이저광의 주사 방향 위치는 시간으로 치환하는 것이 가능하다. 도 12의 (a)에서, 레이저광이 대상으로 되는 인접하는 두장의 패널 중, 좌측의 패널에 도달한 시점에서는, 파워 밀도는 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정되어 있다. 레이저광이 주사선 구동 회로부(182)에 접근하면, 파워 밀도가 P1이 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P1의 레이저광이 어닐링을 개시한다.
도 6에서 설명한 바와 같이, 파워 밀도 P1은 용융한 실리콘을 레이저의 주사 방향으로 가로 방향(레터럴)으로 성장하기 위해서는 불충분한 파워 밀도이고, 이 파워 밀도의 조사에 의해, 미세 다결정막이 형성된다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(182)를 통과하여 화소부(181)에 들어가도 파워 밀도 P1은 유지되고, 화소부를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
그 상태에서 레이저광은 좌측의 패널을 통과하여, 우측의 패널에 들어가고, 주사선 구동 회로부(182')에 접근하면, 파워 밀도가 P1이 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P1의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(182')를 통과하여 화소부(181')에 들어가도 도 12의 (b)에 도시한 파워 밀도 P1은 유지되고, 화소부(181')를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
레이저광은 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 기타 주변 회로부(184') 및 신호선 구동 회로부(183')가 형성되는 영역에 들어가면, EO 변조기에 의해 파워 밀도가 P2로 설정된다. 레이저광은 기타 주변 회로부(184') 및 신호선 구동 회로부(183')를 조사하고 있는 동안에는 도 12의 (c)에 도시한 파워 밀도 P2로 유지되고, 좌측 패널의 레이저 조사를 완료하면, EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
우측의 패널에 들어가, 신호선 구동 회로부(182')에 접근하면, 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 파워 밀도 P2는 용융한 실리콘을 레이저의 주사 방향으로 가로 방향(레터럴)으로 성장하기에 충분한 파워 밀도이다. 레이저광은 신호선 구동 회로부(182')를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 대사이즈의 유리 기판 상의 복수 패널 1열분의 어닐링을 완료하면, 레이저광은 상대적으로 주사 방향 S와 직교하는 방향으로 이동하여, 다음의 복수 패널 1열에 대하여 조사를 개시한다.
또, 도 12의 (a)에서도 한 장의 패널 전체를 11회의 주사로 어닐링하도록 도시하고 있지만, 이 주사 횟수는 연속 발진 레이저의 출력과 패널의 사이즈로 결정된다. 또, 도 12에서도 일정 방향으로 어닐링하는 경우에 대해 설명했지만, 왕복 주사로 어닐링해도 된다. 일정 방향의 어닐링은 조사 위치를 고정밀도로 설정하는데 유리하지만, 왕복 주사는 처리량면에서 유리하다.
본 실시예에서도, 1주사에서 패널 내에서는 레이저광은 항상 ON 상태에서 주사함으로써 설명했지만, 도 11에서 설명한 바와 같이, ON/OFF를 반복하여 레이저광을 조사해도 되며, 이 경우에도, 화소부의 박막 트랜지스터 및 주변 회로부의 박막 트랜지스터가 어닐링 영역 내에 형성되도록, 위치 결정이 필요한 것은 물론이다.
이상의 동작을 반복하여, 유리 기판 전면을 주사하여 어닐링을 종료한다. 이에 의해, 파워 밀도 P1로 조사된 주사선 구동 회로부 및 화소부는 이동도 10∼200㎠/Vs의 다결정 실리콘막으로 되고, 신호선 구동 회로부는 이동도 300∼400㎠/Vs의 다결정 실리콘막으로 된다.
본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
<제3 실시예>
도 13은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제3 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도이다. 여기서의 설명에서도 도 1 및 도 6을 참조한다. 제2 실시예와 마찬가지로, 도 13에서는 대사이즈의 유리 기판으로 형성되는 복수의 패널(통상은 수십∼수백 패널이 형성됨) 중, 인접하는 두장의 패널을 대표로서 도시한다. 패널의 의미는 상기 실시예와 마찬가지이다. 도 13의 (a)에서, 각 패널에는 표시부(화소부)(191(191')), 주사선 구동 회로부(192(192')), 신호선 구동 회로부(193(193')), 기타 주변 회로부(194(194'))가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 화소부(191(l91')에는 고속 구동이 불필요한 미세 다결정막을, 주사선 구동 회로부(192(192')), 신호선 구동 회로부(193(193'), 기타 주변 회로부(194(194')에는 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 형성하기 위한 의사 단결정막을 형성한다. 선 형상으로 집광한 레이저광을 화살표 S로 나타낸 방향으로 상대적으로 주사한다. 또, 주사는 일반적으로는 유리 기판을 이동시킴으로써 행하지만, 레이저광을 이동시켜도 된다.
레이저광의 주사 방향 위치에서의 파워 밀도를 패널의 배치와 대비시켜 도 13의 (b), 도 13의 (c)에 도시한다. 여기서, 레이저광은 정속 주사하기 때문에, 레이저광의 주사 방향 위치는 시간으로 치환하는 것이 가능하다. 레이저광이 대상으로 되는 두장의 패널 중, 좌측의 패널에 도달한 시점에서는, 파워 밀도는 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정되어 있다. 레이저광이 주사선 구동 회로부(192)에 접근하면, 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 파워 밀도 P2는 용융한 실리콘을 레이저의 주사 방향으로 가로 방향(레터럴)으로 성장하기에 충분한 파워 밀도로서, 고이동도의 의사 단결정막이 얻어진다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(192)를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 파워 밀도를 P1로 설정한다.
레이저광은 화소부(191)에 들어가, 파워 밀도 P1로 유지되고, 화소부(191)를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 파워 밀도 P1은 용융한 실리콘을 레이저의 주사 방향으로 가로 방향(레터럴)으로 성장시키기 위해서는 불충분한 파워 밀도로서, 이 파워 밀도의 조사에 의해, 입상 미세 다결정막이 형성된다.
레이저광은 좌측의 패널을 통과하여 우측의 패널에 들어가, 주사선 구동 회로부(192')에 접근하면, 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 이에 의해, 파워 밀도 P2로 조사된 영역에서는 실리콘이 가로 방향으로 성장하여 의사 단결정막이 형성된다. 레이저광은 주사선 구동 회로부(192')를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 파워 밀도를 P1로 설정한다. 레이저광은 화소부(191')에 들어가, 파워 밀도 P1은 유지되어 미세 다결정막이 형성되고, 화소부(191')를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
레이저광은 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이, 기타 주변 회로부(194) 및 신호선 구동 회로부(193(193'))가 형성되는 영역에 들어가면, EO 변조기에 의해 파워 밀도가 P3으로 설정된다. 여기서, 파워 밀도 P3은 파워 밀도 P2보다 큰 값이고, 파워 밀도 P3에서 조사된 영역은 파워 밀도 P2로 조사된 영역보다 큰 결정 입자가 얻어져, 보다 고속의 회로를 형성하기에 적합한 의사 단결정막이 형성된다. 레이저광은 기타 주변 회로부(194(194')) 및 신호선 구동 회로부(193(193'))를 조사하고 있는 동안에는 파워 밀도 P3으로 유지된다.
좌측 패널의 레이저 조사를 완료하면, EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 우측의 패널에 들어가, 레이저광이 기타 주변 회로부(194') 및 신호선 구동 회로부(193')가 형성되는 영역에 들어가면, EO 변조기에 의해 파워 밀도가 P3으로 설정된다. 레이저광은 기타 주변 회로부(194') 및 신호선 구동 회로부(193')를 조사하고 있는 동안에는 파워 밀도 P3으로 유지되고, 우측 패널의 레이저 조사를 완료하면, EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
패널 1열분의 어닐링을 완료하면, 레이저광은 상대적으로 주사 방향 S와 직교하는 방향으로 이동하여, 다음 패널 열에 대하여 조사를 개시한다. 또, 도 13에서도 1패널 전체를 11회의 주사로 어닐링하도록 도시하고 있지만, 이 주사 횟수는 연속 발진 레이저의 출력과 패널의 사이즈로 결정된다. 또, 도 13에서도, 일정 방향으로 어닐링하는 경우에 대하여 설명했지만, 왕복 주사로 어닐링해도 된다. 일정 방향의 어닐링은 조사 위치를 고정밀도로 설정하는데 유리하고, 왕복 주사는 처리량면에서 유리하다.
본 실시예에서도, 레이저광의 1 주사에서 패널 내에서는 레이저광은 항상 ON 상태에서 주사하는 것으로 설명했지만, 도 11에서 설명한 바와 같이, 패널 내에서 ON/OFF를 반복하여 레이저광을 조사해도 된다. 이 경우에도, 화소부의 박막 트랜지스터 및 주변 회로부의 박막 트랜지스터가 어닐링 영역 내에 형성되도록, 위치 결정이 필요한 것은 물론이다.
또한, 파워 밀도 P3은 파워 밀도 P2보다 큰 경우로 설명해 왔지만, 회로 설계 상의 이유로 파워 밀도 P2와 파워 밀도 P3을 동일하게 설정해도 되며, 파워 밀도 P2를 파워 밀도 P3보다 크게 설정해도 된다.
이상의 동작을 반복하여, 기판 전면을 주사하여 어닐링을 종료한다. 이에 의해, 파워 밀도 P1에서 조사된 화소부는 이동도 10∼200㎠/Vs의 입상 다결정 실리콘막으로 개질되고, 주사선 구동 회로부는 이동도 300∼400㎠/Vs의 다결정(의사 단결정) 실리콘막으로 개질된다. 그리고, 기타 주변 회로부 및 신호선 구동 회로부는 이동도 400㎠/Vs 이상, 전형적으로는 450㎠/Vs 정도의 다결정(의사 단결정) 실리콘막으로 된다.
여기서, 상기한 어닐링 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 공정을 도 14 및 도 15에 따라 설명한다. 도 14는 본 발명을 적용하는 표시 패널로서의 액정 표시 패널(LCD) 패널의 제조 공정의 설명도이고, 도 15는 도 14의 레이저 어닐링 공정의 설명도이며, 또한 도 16은 도 14의 LCD(패널) 공정과 모듈 공정을 설명하는 사시도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 우선 유리 기판 상에 SiO2 또는 SiN 혹은 이들 양자 등의 절연막이 형성된다(P-1). 그 위에 비정질 실리콘(a-Si)막이 형성되어(P-2), 레이저 어닐링이 실시된다(P-3).
본 발명에 따른 레이저 어닐링은 도 15에 도시한 바와 같이, 유리 기판이 어닐링실에 반송되고(P-31), 프리얼라인먼트(P-32) 후에 얼라인먼트 마크가 형성된다(P-33). 얼라인먼트 마크 형성은 어닐링용의 레이저로 행해도 되고, 잉크제트와 같은 수단으로 행해도 된다. 또한, 미리 포토 에칭 프로세스로 형성하는 것도 가능하며, 그 경우에는 여기서는 생략할 수 있다.
이 유리 기판을 도 1에서 설명한 레이저 어닐링 장치의 스테이지(9) 상에 탑재하고, 상기에서 형성한 얼라인먼트 마크로 레이저광의 주사 위치와의 얼라인먼트를 행한다(P-34). 전술한 실시예에 따르면, 화소부 및 주변 회로부에 시간 변조한 고체 연속 발진 레이저광을 조사하는 어닐링에 의해, 각각 목적의 결정을 성장시킨다(P-35). 필요한 어닐링이 종료하면, 기판을 레이저 어닐링 장치로부터 반출하여 다음 공정으로 전송된다(P-36). 이하 도 14로 되돌아간다.
레이저 어닐링 후, 포토 에칭 공정에 의해 트랜지스터 형성에 필요한 실리콘막만을 남기고(P-4), 게이트 절연막 형성(P-5), 게이트 전극 형성(P-6), 불순물 확산(P-7)과 활성화(P-8), 상관 절연막 형성(P-9), 소스·드레인 전극 형성(P-10), 보호막(패시베이션막) 형성(P-11)을 거쳐 박막 트랜지스터 기판(TFT 기판)이 완성된다.
이 후, 도 16의 (a)에 도시하는 TFT 기판에 배향막을 형성하고, 러빙 공정을 거친 TFT 기판(200)에, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 기판(201)을 중첩하고, TFT 기판(200)과의 사이에 액정을 봉입하는 LCD(패널) 공정(P-12), 신호 및 전원의 단자(202)를 접속한 후, 도 16의 (c)에 도시한 바와 같이 백라이트(도시 생략) 등과 함께 샤시(203)에 조립하는 모듈 공정(P-13)을 거쳐, 고속 구동 회로 및 필요에 따라 인터페이스 회로 등의 고속 회로를 유리 기판 상에 형성한 액정 표시 장치(소위 시스템 온 패널을 이용한 액정 표시 장치)가 완성된다.
도 17은 액정 표시 패널의 구조예를 설명하는 화소부의 1 화소 부근의 주요부 단면도이다. 액정 표시 패널은, TFT 기판(200)과 CF 기판(컬러 필터 기판 : 201)이 중첩되고, 양 기판의 접합 간극에 액정(257)을 봉입하여 구성된다. TFT 기판(200)은, 유리 기판(221) 위에 SiN막(222)과 SiO2막(223)으로 구성되는 절연막을 개재하여 형성된 비정질 실리콘막을, 본 발명에 따른 고체 펄스 레이저의 어닐링에 의해 개질된 실리콘막(224)으로 박막 트랜지스터의 능동층이 형성되어 있다.
그리고, 게이트 절연막(225)을 개재하여 게이트 전극(226)이 형성되고, 실리콘막(224)과 오믹의 접속을 갖는 소스 전극(227), 드레인 전극(228)이 관통 홀을 개재하여 층간 절연막(229) 위에 형성되어 있다. 또한, 투명 화소 전극(231)이 보호막(패시베이션막 : 230) 위에 관통 홀을 개재하여 소스 전극(227)에 접속하여 형성되고, 그 위에 전면을 피복하는 배향막(232)이 형성되어 있다.
한편, CF 기판(201)은, 유리 기판(251) 위에 R(적), G(녹), B(청)의 3색으로 이루어지는 컬러 필터층(252)이 형성되고, 그 위에 보호막(253)을 개재하여 투명 전극(254)이, 그리고 배향막(255)이 형성되어 있다. 필요에 따라 컬러 필터층(252)에는 R, G, B 각 색의 경계부에 흑색의 층(블랙 매트릭스층(256))을 설치하는 경우가 있다. 혹은, 이 블랙 매트릭스층은 컬러 필터층(252)과 유리 기판(251)과의 사이에 화소부에 개구를 갖고 설치되는 경우도 있다.
이들, TFT 기판과 CF 기판의 사이에, 비즈(258)에 의해 일정한 간극을 유지하여 액정(257)이 봉입되어 있다. 비즈(258) 대신에 컬럼 스페이서 혹은 기둥 형상 스페이서라고 칭하는 스페이서를 TFT 기판측 혹은 컬러 필터 기판측에 고정적으로 형성하는 경우도 있다. CF 기판(201)의 외측, 혹은 TFT 기판(200)의 외측의 한쪽 또는 쌍방에는 편광판(259)이 접착된다. 도 17에서는 CF 기판(201)의 외측에만 편광판(259)이 접착된 상태를 도시한다.
이어서, 유기 일렉트로 루미네센스(EL) 표시 패널을 이용한 표시 장치의 제조 공정에 대하여 설명한다. 또, 유기 일렉트로 루미네센스를 이하에서는 유기 EL이라고도 약칭한다. 도 18은 유기 EL 표시 패널의 제조 공정을 도시하는 제조 공정의 설명도이다. 또한, 도 19는 완성한 유기 EL 표시 패널의 구조예를 설명하는 화소부의 1 화소 부근의 주요부 단면도이다.
이 유기 EL 표시 패널은, 유리 기판(401) 위에 배리어막으로서 기능하는 SiN 막(402) 및 SiO막(403)을 CVD 등의 수단에 의해 얇게 퇴적하고(P-100), 그 위에 a-Si막(비정질 실리콘막)(404)을 50㎚ 정도의 두께로 CVD법으로 퇴적한다(P-101). 여기서 기재한, 배리어막의 층 구성, 그 막 두께 및 실리콘막의 막 두께 등에 대해서는 일례이며, 이러한 기재가 본 발명을 제한하는 것은 아니라고 강조되어야 한다.
그 후, 상술한 바와 같이 시간 변조한 연속 발진 고체 레이저를 조사하여 레이저 어닐링을 실시하고(P-102), 비정질 실리콘막의 화소 회로를 형성해야 하는 부분, 및 구동 회로를 형성해야 할 부분을 다결정 실리콘막(폴리실리콘막 : 405)으로 개질한다. 이 레이저 어닐링은 상기한 TFT 기판의 처치와 마찬가지이다.
상기한 바와 같이 형성한 개질된 실리콘막(405)을 소정의 회로가 되도록 아일런드 형상으로 포토에칭하고(P-103), 게이트 절연막(도시 생략)의 형성(P-104), 게이트 전극(406)의 형성(P-105) 후, 이온 주입에 의한 불순물 확산(P-106), 및 불순물 확산 영역의 활성화 어닐링을 행하고(P-107), 층간 절연막(408)의 형성(P-108), 소스·드레인 전극(407)의 형성(P-109), 패시베이션막(409)의 형성(P-110), 투명 전극(410)의 형성(P-111)을 행하여, 박막 트랜지스터 회로를 화소부에 배치한 액티브 매트릭스 기판으로서의 TFT 기판이 형성된다.
유기 EL 패널을 구동하기 위해 필요해지는 단위 화소 회로의 트랜지스터 수는 2 내지 5이고, 이 화소 회로에 박막 트랜지스터를 조합한 최적의 회로 구성을 이용하면 된다. 이러한 회로에는 CMOS 회로에서 형성한 저전류 구동 회로가 일례로서 추천된다. 이러한 CMOS 회로에서 형성한 저전류 구동 회로와 그 전극 형성에 관계되는 가공 기술의 상세 내용은 해당 업자에게는 주지된 사실이다. 또한 트랜지스터 회로의 제조 공정 도중에 이온 주입, 활성화 어닐링 등의 공정의 추가가 필요한 것도 주지된 사실이다.
이어서, TFT 기판 상의 투명 전극(410)의 주변부에 화소마다 구분하는 소자 분리대(411)를 형성한다(P-112). 소자 분리대(411)에는 절연성이 요구되고, 폴리이미드 등의 유기 재료를 이용할 수도 있으며, SiO2, SiN 등의 무기 재료를 이용해도 된다. 이 소자 분리대(411)의 성막 및 패턴 형성법에 대해서도 해당 업자에게 주지된 사실이다.
이어서, 투명 전극(410) 위에, 유기 EL 재료의 정공 수송층(412)의 형성(P-113), 발광겸 전자 수송층(413)의 형성(P-114), 음극(414)의 형성(P-115)을 순차적으로 행한다. 이 형성시에는, 발광색이 상이한 발광겸 전자 수송층(413)을 증착 마스크를 이용하여 특정한 투명 전극(410) 위에만 형성함으로써 다색의 디스플레이를 형성할 수 있는 것은 주지된 사실이다.
그리고, 화소부에만 스크린 인쇄 등의 수단으로 충전재(415)를 도포하고(P-116), 해당 충전재(416) 위에 밀봉관 또는 밀봉판(416)을 적층하여(P-116) 밀봉이 완료된다. 이 후, 필요에 따라 유기 EL 표시 패널을 케이싱에 저장하는 모듈 공정을 거쳐 유기 EL 표시 장치가 완성된다.
본 발명은 상기에서 설명한 유기층을 진공 증착으로 형성하는, 소위 저분자형의 유기 EL 표시 패널에만 유효한 것은 아니고, 소위 고분자형이라고 칭해지는 유기 EL 표시 패널에도 유효하다. 또한 본 발명은, 상술한 바와 같은 유리 기판 상에 투명 전극과 발광층을 구성하는 각종 유기층과 음극을 순차적으로 적층하고, EL 발광을 유리 기판측으로 추출하는, 소위 보텀 에미션형의 유기 EL의 제조에만 유효한 것은 아니며, 유리 기판 상에 음극과 발광층을 구성하는 각종 유기층과 투명 전극을 순차적으로 적층하여 EL 발광을 밀봉 기판측으로 추출하는, 소위 톱에미션형의 유기 EL의 제조에도 유효하다.
본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
<제4 실시예>
또한, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 상기한 각 실시예와 달리, 광학계 내에 배치한 회절 광학 소자를 교환함으로써 레이저광 정형을 행하는 것이다. 이하, 본 실시예를, 레이저 어닐링하는 공정을 포함하는 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 20은 본 발명에 의한 표시 패널의 제조 방법의 제4 실시예를 설명하는 레이저 어닐링 장치의 구성도이다. 이 레이저 어닐링 장치는 연속 발진 레이저 발진기(501), 연속 발진한 레이저광의 출력을 조정하는 에너지 조정 기구(ND 필터 : 502), 연속 발진광을 시간 변조하는 EO 변조기(503), 변조기(503)에 임의의 시간 파형 펄스를 보내는 펄스 제너레이터(504), 편광 방향이 변화한 빔을 추출하는 편광 빔 분할기(505), 광축으로부터 벗어나는 빔을 차단하는 빔 댐퍼(506), 광축 조정용 미러(507), 레이저광 출력 모니터(508), 빔 정형을 위해 이용하는 회절 광학 소자(509), 회절 광학 소자를 유지하고, 회전·기울기 조정 기구를 갖는 회절 광학 소자 유지·조정 기구(510), 정형 후의 빔 형상을 관찰하는 빔 프로파일러(511)와 모니터(512), 비정질 반도체막(513)이 증착된 유리 기판(514)을 고정하고, 주사하기 위한 XYZ 스테이지(515) 등으로 구성된다.
LD 여기 고체 레이저(501)로부터 발진한 레이저광은, ND 필터(502)에 의해 출력 조정된다. 포켈스·셀과 편광 빔 분할기로 구성되는 EO 변조기(503)는, 펄스 제너레이터로부터의 신호에 의해 제어하거나, 상기한 실시예와 마찬가지로, 선형 스케일의 카운트를 피드백하여 제어한다. 또한, 출력의 모니터는, 광축 조정용 미러(507)로부터의 누설광을, 포토 다이오드, 혹은 파워미터로 구성되는 레이저광 출력 모니터(508)에 의해 항상 모니터함으로써 행한다. 출력에 변동이 일어난 경우에는, 미리 설정한 출력을 유지하도록 ND 필터(502)에 피드백을 걸어 투과율의 자동 조정을 행하도록 제어한다.
도 21은 회절 광학 소자를 이용한 빔 정형 소자부의 구성도이다. 회절 광학 소자란, 투명한 평면 기판 상에 포토리소그래피 공정으로 가시광 파장 정도의 단차 패턴을 만들어 넣고, 광을 그 단차 패턴을 통과시킴으로써 발생하는 회절광 중, 0 차 회절광만을 추출하여 분할, 집광하고, 임의의 투광면 위에 임의의 분할수로, 임의의 강도 분포, 형상의 레이저 집광 패턴을 형성하는 광학 소자를 가리키며, 주로 레이저 가공의 분야에서 이용되고 있다. 0차 회절광의 추출 효율을 90% 이상으로 매우 높게 설정할 수 있으며, 엑시머 레이저광과 같은 코히어런트 길이가 짧은(가간섭성이 낮은) 레이저의 정형 광학계에 이용되는 멀티렌즈 어레이 방식(플라이아이 방식) 등과 비교하면, 레이저광의 에너지를 효율적으로 추출할 수 있는 소자이다.
또한, 광의 회절을 이용하여 레이저광을 정형하므로, 고체 레이저 등 코히어런트 길이가 길고(가간섭성이 높고), 상기 멀티렌즈 어레이 방식, 플라이아이 방식 등, 종래의 레이저광 정형 기술로는 정형이 곤란한 레이저광의 정형 광학계에도 적용할 수 있다는 우위성이 있다. 또한, 단체의 소자로 레이저광 정형을 행하므로, 광학계의 메인터넌스의 용이성면에서도, 본 방식은 상기한 종래의 2 방식보다도 유리하다.
본 방식에서는, 이 회절 광학 소자(509)를 복수개 이용하여 레이저 어닐링을 행한다. 구체적으로 설명하면, 레이저광을 상이한 폭, 파워 밀도로 정형하는 복수의 회절 광학 소자 혹은 레이저광을 복수로 분할하고, 정형하는 복수의 회절 광학 소자(509)(이하, 회절 광학 소자(520, 521, 522, 523, 524)로 구성되는 것으로 설명함)를 회절 광학 소자 유지·조정 기구(510)에 고정한다. 이 회절 광학 소자 유지·조정 기구(510)는, 소자 회전 기구(526)를 중심으로 하여, 예를 들면 화살표로 나타낸 바와 같이 리볼버 형상으로 회전하는 기능을 갖는다.
또한, 복수의 회절 광학 소자(520, 521, 522, 523, 524)에 의해 정형되는 레이저광 빔의 공간 프로파일은, 해당 회절 광학 소자 본체에 입사하는 빔의 위치에 매우 민감하게 반응하기 때문에, 회절 광학 소자 유지·조정 기구(510)는, 해당 복수의 회절 광학 소자의 어느 하나를 교환할 때에 발생하는 위치 편차의 보정을 위해, 종횡 높이(XYZ)의 위치와 기울기 θ의 제어 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 도 20에서의 빔 프로파일러(511)와 모니터(512)에 의해 XYZ 스테이지(515) 위에서의 빔 프로파일을 모니터하고, 회절 광학 소자의 XYZ 위치, 및 레이저광 조사 광축에 대한 기울기를 보정하는 제어를 행한다.
또한, 본 실시예에서는, 복수의 회절 광학 소자(520, 521, 522, 523, 524)를 회전이 자유롭게 배열하는 예로 나타내지만, 이들 회절 광학 소자는, 복수의 회절 광학 소자를 가로 일렬로 배열한 상태에서 회절 광학 소자 유지·조정 기구(510)에 부착하여, 슬라이드식으로 원하는 회절 광학 소자를 교환하는 광학계로 해도 된다.
도 20에서, 회절 광학 소자(509)(520, 521, 522, 523, 524)에 의해 원하는 구형 형상으로 정형된 레이저광(516)은, 유리 기판(514) 위에 형성된 비정질 실리콘막(513)에 조사된다. 레이저광(516)을 유리 기판(514) 위에 조사할 때의 자동 초점 광학계, 시료 표면 관찰 광학계에 대해서는, 상기 도 1에서 설명한 실시예와 마찬가지이다. 단, 도 1의 실시예에서는, 대물 렌즈(11)를 사용하고, 시료 표면 관찰계와 레이저광 조사계를 동일 광학계로 하고 있지만, 대물 렌즈(11)에 의한 관찰 광학계와 레이저광 조사계를 독립적으로 존재시켜도 된다.
이어서, 본 실시예의 회절 광학 소자를 이용한 표시 패널의 제조 방법을 도 22∼도 29를 참조하여 설명한다. 도 22는 1패널 내에서의 어닐링을 필요로 하는 영역을 설명하는 모식도이다. 1매의 패널 즉 박막 트랜지스터를 형성하는 개별의 표시 패널을 구성하는 유리 기판 내에는, 화소부(540)와 주사선 구동 회로부(541) 및 신호선 구동 회로부(542)의 3개의 영역으로 분리된다. 그 밖에, 기타 주변 회로부도 있지만, 여기서는 생략한다.
도 23은 도 22에서의 화소부(540)와 주사선 구동 회로부(541) 및 신호선 구동 회로부(542)의 3개의 영역 각각에서 필요하게 되는 실리콘막의 결정의 특징을 설명하기 위한 설명도이다. 도 23에 도시한 바와 같이, 화소부(540), 주사선 구동 회로부(541), 신호선 구동 회로부(542)에서는, 각각 상이한 결정성의 결정이 요구된다. 화소부(540)에는, 박막 트랜지스터의 게이트의 온/오프를 행하기 위해, 이동도 수십 ㎠/Vs 정도의 미세 다결정 실리콘막이, 또한 화소의 스위칭의 온/오프 신호 처리와 제어를 행하는 주사선 구동 회로부(541)에는 100∼200㎠/Vs 정도의 다결정 입자가, 그리고 화상 데이터의 신호 처리와 제어를 행하는 신호선 구동 회로부(542)에는 400㎠/Vs 이상의 이동도를 갖는, 소위 레터럴 성장한 의사 단결정이 각각 요구된다.
상기한 도 6에서 설명한 바와 같이, 레이저 출력과 그 레이저 어닐링으로 형성되는 실리콘막의 결정성에는 상관 관계가 있으며, 레이저광의 주사 속도의 일정한 조건하에서는, 파워 밀도가 낮으면 미세 다결정이 형성되어, 파워 밀도의 상승과 함께 실리콘막의 결정 입자의 가로 방향 성장 거리가 촉진된다. 모든 영역의 레이저 어닐링을 레이저 발진기의 출력을 일정하게 행하는 경우, 파워 밀도를 높게 설정하면 레이저 어닐링폭은 좁아지고, 파워 밀도를 낮게 설정하면 상대적으로 레이저 어닐링폭을 넓게 취할 수 있다.
즉, (1) 1매의 표시 패널 내에서 가장 면적이 넓고, 또한 저이동도의 미세 다결정 실리콘막이 요구되는 화소부(540)를 저파워 밀도로 설정하고, 레이저광의 폭을 넓혀 광범위하게 레이저 어닐링을 행한다.
(2) 미세 다결정보다도 사이즈가 큰 다결정의 실리콘막이 요구되는 주사선 구동 회로부(541)의 레이저 어닐링에서는, 레이저광의 폭을 좁힘으로써 중간 정도의 파워 밀도로 설정하여 레이저 어닐링을 행한다.
(3) 고이동도가 요구되는 신호선 구동 회로부(542)는, 레이저광의 폭을 더 좁게 하고, 결정의 레터럴 성장을 촉진하기에 충분한 고파워 밀도로 설정하여 레이저 어닐링을 행한다.
상기 (1)(2)(3)과 같은 레이저 어닐링을 실시할 수 있으면, 레이저광 출력을 낭비없이, 효율적으로 활용하면서, 1표시 패널 내에 성질이 상이한 결정의 실리콘막을 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 상이한 파워 밀도, 폭의 레이저광을 정밀하게, 단시간에 형성하는 기술이 필요해진다. 이 때, 화소부(540), 주사선 구동 회로부(541), 신호선 구동 회로부(542)의 각 영역을 각각 원하는 결정을 얻는데 적절한 파워 밀도로 정형하도록 설정된 복수의 회절 광학 소자를, 도 21에 도시한 바와 같은 방식으로 유지하고, 교환하면서 어닐링을 행함으로써, 1표시 패널 내에 상이한 결정을 고효율(고처리량)로 형성할 수 있다.
도 24는 표시 패널의 1 화소의 구성예를 설명하는 평면도이다. 표시 패널 내의 1 화소는, 화소 전극(531), 결정질 반도체막(실리콘막 : 532), 게이트 전극(533)과, 소스 전극(534), 드레인 전극(535), 게이트 절연막(도시 생략), 층간 절연막(도시 생략)으로 구성되는 다결정 실리콘(p-Si) 박막 트랜지스터(TFT), 주사 배선(536), 신호 배선(537), 전하 유지를 위한 축적 용량(538)으로 구성된다. 박막 트랜지스터 TFT의 게이트 전극(533)은 주사 배선(536)에 접속되고, 소스 전극(534)은 화소 전극(531)에 접속된다. 또한, 드레인 전극(535)은 신호 배선(537)에 접속된다.
화소 전극(531)의 부분은, 1변이 수백미크론과 화소 영역의 대부분을 차지하고 있다. 이것과 비교하면, 실리콘막으로 이루어지는 반도체막(532)의 영역은 약 10㎛×4㎛ 정도로 매우 작다. 엑시머 레이저를 이용한 레이저 어닐링으로는 복수의 표시 패널을 다면취하는 대사이즈의 유리 기판 전면을 일괄적으로 어닐링하는 방식이 채용되고 있지만, 전면을 레이저 어닐링한 후의 포토리소그래피 공정에서, 반도체막의 대부분은 에칭에 의해 제거되기 때문에, 에너지의 대부분이 낭비되는 결점이 있다.
박막 트랜지스터 TFT의 게이트를 형성하는 영역에만, 선택적으로 레이저광을 조사하여 결정을 형성하면, 에너지를 유효하게 활용할 수 있고, 레이저광의 스캔 횟수를 대폭 저감할 수 있으므로, 처리량 향상에 유효하다. 화소부(540) 내의 레이저 어닐링 영역은 도 22에 도시한 바와 같이, 매트릭스 형상으로 배열되어 있고, 화소부(540)를 레이저 어닐링할 때에 사용하는 회절 광학 소자(509)(도 20)를, 이 매트릭스의 행 혹은 열 중 어느 하나와 동일한 간격으로 레이저광을 분할하도록 설계하면, 레이저광의 주사에 의해 게이트 형성 영역만을 선택적으로 레이저 어닐링할 수 있기 때문에, 처리량이 대폭 향상한다.
또한, 대사이즈의 기판을 이용한 제조 프로세스에서는, 표시 패널의 품종이 상이한 경우, 1패널의 사이즈, 대사이즈의 기판 1매로부터 취할 수 있는 패널수가 서로 다르다. 즉, 화소 피치에 차이가 생기기 때문에, 화소부를 레이저 어닐링할 때에, 레이저광의 조사 피치를 변경할 필요가 있다. 이와 같이 품종을 변경하여 레이저 어닐링을 행할 때에, 복수의 회절 광학 소자를, 각각 원하는 어닐링 피치로 분할하도록 설계하고, 도 21에 도시한 바와 같은 방식으로 유지, 교환을 행함으로써, 품종 변경시의 광학계 조정 시간을 대폭 단축할 수 있다.
상술한 본 실시예의 방식, 즉 복수의 회절 광학 소자를 교환하고, 레이저광의 파워 밀도를 변경하면서 레이저 어닐링을 행하고, 원하는 실리콘 결정을 패널 내의 원하는 영역에 형성하는 방식과, 회절 광학 소자를 이용하여 레이저광을 분할하고, 화소부의 원하는 영역에만 선택적으로 레이저 어닐링하는 방식을 병용함으로써, 고효율, 고처리량의 결정화 프로세스를 구축할 수 있으므로, 종래 기술과 비교하여, 대폭적인 처리량 향상을 기대할 수 있다.
도 25, 도 26, 도 27은 본 실시예의 제조 프로세스의 설명도이고, 도 26은 도 25에 이은 제조 프로세스이고, 도 27은 도 26에 이은 제조 프로세스이다. 도 25∼도 27의 (a)는 레이저 어닐링의 프로세스를 설명하기 위한 대사이즈의 기판 내에 형성되는 복수 패널 중, 인접하는 4 패널을 대표로서 도시하는 모식도이고, 도 25∼도 27의 (b)는 도 25∼도 27의 (a)의 프로세스에서의 레이저광의 형상과 파워 밀도의 설명도이다.
각 패널 내에는, 화소부(551), 주사선 구동 회로(552), 신호선 구동 회로부(553)가 형성된다. 본 실시예에서는, 임의의 1패널(550) 내의 화소부(551)에는 고속 구동이 불필요한 미세 다결정막을, 조사선 구동 회로부(552)에는 화소부보다도 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 형성하기 위한 다결정막을, 신호선 구동 회로부(553)에는 고속 구동이 가능한 트랜지스터를 형성하기 위한 의사 단결정막을 형성한다.
회절 광학 소자(570, 571, 572, 573, 574)는, 이동·회전 기구를 구비한 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)에 고정되어 있고, 레이저광(576)의 광축과 회절 광학 소자(570)의 중심이 일치하도록 조정되어 있다. 회절 광학 소자(570)를 통해 분할, 정형된 레이저광(577)을 굵은 화살표의 방향으로 주사한다. 또, 이 주사는 일반적으로는 유리 기판을 이동함으로써 행하지만, 레이저광을 주사시켜도 된다. 이 때, 회절 광학 소자(570)는, 레이저광(576)을 4 분할하여, 화소부(551) 내의 인접한 4개의 게이트 영역을 동시에 조사하도록 설계되어 있다.
또한, 회절 광학 소자(570)에 의해 4 분할한 분할 레이저광(577)은, 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 동일한 파워 밀도 P1, 폭으로 정형되어 있고, 각 레이저광 조사로 형성되는 결정 입자 사이즈, 결정 영역의 폭은 동일하게 된다. 파워 밀도 P1은, 도 23에 화소 게이트부의 결정 표면으로서 도시한 미세 다결정 입자를 형성할 정도의 파워 밀도로 설정한다. 또한, 분해 레이저광(577)의 조사 피치는, 화소부(551) 내의 인접한 게이트 영역 사이의 피치 X1과 일치하고 있다.
레이저광이 패널(554)의 화소부(565) 내의 게이트 배치 영역(555)에 들어가는 시점에서, 도 20의 EO 변조기(503)에는 파워 밀도가 P1로 되도록 전압이 인가되어, 그 상태에서 주사한다. 게이트 부분에의 조사가 종료한 시점에서 EO 변조기(503)의 인가 전압은, 레이저광의 파워 밀도가 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 파워 밀도가 되도록 설정된다.
다음의 게이트 영역(556)에 들어갔을 때에 다시 EO 변조기(503)에는 레이저광의 파워 밀도가 P1로 된 전압이 인가되어, 상기한 바와 마찬가지로 레이저광의 조사가 행해지며, 게이트 영역을 통과한 시점에서, 레이저광의 파워 밀도를 0(제로) 혹은, 비정질 실리콘막에 변화가 일어나지 않을 정도가 되도록, EO 변조기(503)의 전압이 설정된다. 이들 동작을 반복하여, 패널(554)의 화소부(565)에의 조사가 종료된다.
이어서, 레이저광이 인접한 패널(550)의 신호선 구동 회로부(553)를 통과하여, 화소부(551)의 최초의 게이트 배치 영역(557)에 들어갈 때까지, EO 변조기(503)에의 인가 전압은 파워 밀도를 0(제로 : 21) 혹은 실리콘막에 변화가 일어나지 않을 정도가 되도록 설정되어 있다. 그리고, 화소부(551) 내의 게이트 배치 영역(557)에 들어간 시점에서 다시 조사를 개시한다. 이 동작을 반복하여, 굵은 화살표 방향 1 라인의 조사가 완료하면, 레이저광은 주사 방향에 대하여 직행 방향으로 이동하여, 다시 마찬가지의 조사를 개시한다.
또, 도 25의 (a)에서는, 1패널 내의 화소부(551, 565)를 1회의 주사로 레이저 어닐링하도록 도시하고 있지만, 실제의 주사 횟수는, 패널의 화소수와 분할한 빔 수로 결정된다. 또, 레이저 어닐링은 일정 방향에 대해서만 행해도 되고, 왕복 주사로 행해도 된다. 일정 방향의 레이저 어닐링은 레이저광의 조사 위치를 고정밀하게 설정하는데 유리하지만, 왕복 주사인 경우에는 처리량면에서 유리하다. 이렇게 함으로써 대사이즈의 유리 기판 전면을 주사하고, 화소부(551, 565)의 레이저 어닐링이 종료한다.
이어서, 복수의 회절 광학 소자를 유지하고 있는 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)가 회전 기구를 축으로 하여 회전하여, 레이저광 정형을 행하는 소자를 교환한다. 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)는, 회절 광학 소자(571)의 중심이 레이저 광축과 일치할 때까지 회전하고, 일치한 시점에서 회전은 종료한다.
도 26은 본 실시예의 제조 방법의 도 25에 이은 설명도로서, 도 26의 (a)는 회절 광학 소자(571)의 중심이 레이저광축과 일치한 상태에서 레이저광(576)에 의한 레이저 어닐링 프로세스를 행하는 도 25의 (a)와 마찬가지의 모식도이고, 도 26의 (b)는 도 26의 (a)의 프로세스에서의 레이저광의 형상과 파워 밀도의 설명도이다.
또, 소자를 교환할 때, 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)의 회전 기구의 정밀도를 향상시킴으로써, 회전 작업만으로 교환을 행하는 것이 바람직하지만, 도 20에서 설명한 프로파일러(511)를 레이저광의 조사면 위로 이동시켜, 레이저광의 프로파일을 관찰하면서 소자의 교환 작업을 행해도 된다.
이어서, 도 26의 (a)의 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이, 유리 기판의 전면에 걸쳐, 주사선 구동 회로부(552)의 레이저 어닐링을 행한다. 이 때, 회절 광학 소자(571)에 의해 정형된 레이저광(578)은, 도 26의 (b)에 도시한 바와 같이, 화소부(551)를 레이저 어닐링했을 때의 파워 밀도 P1보다도 고파워 밀도 P2로 되도록 설정되어 있다. 파워 밀도가 높아지면, 레이저 어닐링 폭은 감소하지만, 도 23에 주사선 구동 회로부의 결정 표면으로서 도시한 다결정 입자의 실리콘막을 형성할 수 있다.
레이저광(578)이, 대상으로 되는 패널(554)의 주사선 구동 회로부(558)에 들어가면, 파워 밀도가 P2가 되도록 도 20의 EO 변조기(503)에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 레이저광(578)이 주사선 구동 회로부(558)를 통과한 시점에서 레이저광은 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
그 상태에서 레이저광은 도 26의 (a)의 하측의 패널(554)을 통과하여, 상측의 패널(550)에 들어가고, 주사선 구동 회로부(552)에 접근하면, 레이저광(578)의 파워 밀도가 P2가 되도록 EO 변조기(503)에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P2의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 주사선 구동 회로부(552)를 통과한 시점에서 EO 변조기에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다.
이 동작을 반복하여, 주사 방향 1라인의 조사가 완료하면, 레이저광은 주사 방향에 대하여 직교하는 방향으로 이동하여, 다시 조사를 개시한다. 또, 도 26의 (a)에서는, 1패널 내의 주사선 구동 회로부(552와 558)를 2회의 레이저광 주사로 어닐링하도록 도시되어 있지만, 실제의 주사 횟수는, 패널 내의 주사선 구동 회로부의 폭과, 레이저광의 폭으로 결정된다. 또, 이 레이저 어닐링은 주사 방향을 따른 일정 방향에 대해서만 행하든, 왕복 주사로 행하든, 모두 무방하다. 일정 방향의 어닐링은, 조사 위치를 고정밀도로 설정하는데 유리하지만, 왕복 주사인 경우에는 처리량면에서 유리하다. 이렇게 해서 기판 전면을 주사하고, 주사선 구동 회로부(552, 558)의 어닐링이 종료한다.
이어서, 도 27의 (a)에 도시한 바와 같이, 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)가 회전 기구를 축으로 하여 회전하여, 레이저광 정형을 행하는 회절 광학 소자의 교환을 행한다. 회절 광학 소자 유지·조정 기구(575)는, 회절 광학 소자(572)의 중심이 레이저광의 광축과 일치할 때까지 회전하고, 일치한 시점에서 회전은 정지한다.
이어서, 유리 기판의 전면에 걸쳐, 신호선 구동 회로부(560)의 레이저 어닐링을 행한다. 이 때, 회절 광학 소자(572)에 의해 정형된 레이저광(579)은, 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이, 주사선 선구동 회로부(552)(558)를 레이저 어닐링했을 때의 파워 밀도 P2보다도 고파워 밀도 P3으로 되도록 설정되어 있다. 레이저광의 파워 밀도가 높아지면, 레이저 어닐링 폭은 감소하지만, 도 23에 신호선 구동 회로부의 결정 표면으로서 도시한 래터럴 성장한 다결정 입자의 실리콘막(가로 방향 성장 다결정 실리콘막)을 형성하기에 충분한 파워 밀도이다.
레이저광(579)은, 도 27의 (a) 내에 굵은 화살표로 나타낸 바와 같이, 상기한 주사선 구동 회로부의 주사 방향과 직교하는 방향으로 주사한다. 이 경우, 레이저광 혹은 스테이지(515)(도 20)를 앞의 주사선 구동 회로부의 레이저 어닐링 시의 주사 방향과 직교하는 방향으로 주사하거나 혹은, 신호선 구동 회로부(560(553))의 레이저 어닐링을 행하기 전에, 유리 기판을 반송 로봇(도시 생략)에 의해 스테이지 상에 90도 회전시켜 탑재하고, 레이저광 혹은 스테이지를 주사선 구동 회로부의 주사 방향과 평행한 방향으로 주사하거나, 어떤 방식을 이용해도 된다.
회절 광학 소자(572)에 의해 정형된 레이저광(579)의 주사가 대상으로 되는 패널(559)의 신호선 구동 회로부(560)에 들어가면, 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이, 파워 밀도가 P3이 되도록 EO 변조기(503)(도 20)에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P3의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 신호선 구동 회로부(560)를 통과한 시점에서 EO 변조기(503)에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 그 상태에서 레이저광은 도 27의 (a)의 좌측의 패널(559)을 통과하여, 우측의 패널(550)에 들어가고, 그 신호선 구동 회로부(553)에 접근하면, 파워 밀도가 P3이 되도록 EO 변조기(503)에 전압이 인가되어, 파워 밀도 P3의 레이저광이 어닐링을 개시한다. 신호선 구동 회로부(553)를 통과한 시점에서 EO 변조기(503)에 의해 0(제로) 혹은 비정질 실리콘막에 변화를 일으키지 않을 정도의 저파워 밀도로 설정된다. 이 동작을 반복하고, 레이저광의 주사의 1 라인 조사가 완료하면, 레이저광은 주사 방향에 대하여 직교하는 방향으로 이동하여, 다시 조사를 개시한다.
또, 도 27의 (a)에서는, 1패널 내의 신호선 구동 회로부(553, 560)를 3회의 레이저광 주사로 레이저 어닐링하도록 도시하고 있지만, 실제의 주사 횟수는, 패널 내의 신호선 구동 회로부(553, 560)의 폭과, 레이저광(579)의 폭으로 결정된다. 또, 이 레이저 어닐링은 상기한 주사와 마찬가지로 일정 방향에 대해서만 행하든, 왕복 주사로 행하든, 모두 무방하다. 일정 방향의 어닐링은, 조사 위치를 고정밀도로 설정하는데 유리하지만, 왕복 주사인 경우에는, 처리량면에서 유리하다. 이렇게 해서 기판 전면을 주사하여, 신호선 구동 회로부(553, 560)의 어닐링이 종료한다.
도 28은 본 실시예에 따른 레이저 어닐링을 실시한 패널을 설명하는 모식도이다. 도 28의 임의의 1패널(550)을 이용하여 설명하면, 패널(550) 내의 화소부(551) 내의 박막 트랜지스터의 게이트 배치 영역(557)에는 선택적으로 미세 다결정 입자가 형성되고, 주사선 구동 회로부(552)에는 다결정 입자가 형성되고, 신호선 구동 회로부(553)에는 래터럴 성장한 의사 단결정 입자가 형성되어 있다.
본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
<제5 실시예>
이어서, 표시 패널의 품종을 변경하여 레이저 어닐링을 행하는 제5 실시예의 경우에 대하여 설명한다. 도 29는 본 발명의 제5 실시예의 제조 프로세스의 설명도이고, 도 29의 (a)는 레이저 어닐링의 프로세스를 설명하기 위한 대사이즈의 기판 내에 형성되는 복수 패널 중, 인접하는 4 패널을 대표로서 도시하는 모식도이고, 도 29의 (b)는 도 29의 (a)의 프로세스에서의 레이저광의 형상과 파워 밀도의 설명도이다.
도 29에는 도시하지 않았지만, 상기한 제4 실시예의 수순과 마찬가지로, 복수의 회절 광학 소자(570∼574)를 유지하고 있는 유지·조정 기구(575)가 회전 기구를 축으로 하여 회전하여, 레이저광의 정형을 행하는 회절 광학 소자의 교환을 행한다. 이 유지·조정 기구(575)는, 선택한 회절 광학 소자(573)의 중심이 레이저광(576)의 광축과 일치할 때까지 회전하고, 일치한 시점에서 회전은 정지한다.
도 29의 (a)에 도시한 바와 같이, 여기서의 표시 패널은 상기 실시예의 표시 패널과는 품종이 상이하고, 레이저 어닐링하는 대상으로 되는 1패널 내의 화소 피치가 X2인 것으로 한다. 회절 광학 소자(573)는 레이저광(576)을 4 분할하고, 분할된 레이저광(580)의 간격이, 인접한 화소부의 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 영역 사이의 피치 X2와 일치하도록 설계되어 있다.
또, 본 실시예에서는, 레이저광의 분할수를 4로 했지만, 실제의 분할수는 레이저광 출력과 분할한 1 레이저광당 결정화에 필요한 파워 밀도로 결정된다. 또한, 파워 밀도는 도 29의 (b)에 도시한 바와 같이 상기한 화소부의 게이트 영역에 형성한 경우의 파워 밀도 P1로 설정하지만, 상이한 파워 밀도, 및 레이저광 폭으로 설정해도 된다. 임의의 1패널(561)을 이용하여 어닐링 프로세스를 설명하면, 상기 실시예와 마찬가지로, EO 변조기(503)(도 20)에 의해 레이저광을 변조하면서, 패널(561) 내의 화소부(562)의 게이트 배치 영역만을 선택적으로 분할한 레이저광(580)을 조사하여, 레이저 어닐링한다. 유리 기판 내의 화소부(562)의 레이저 어닐링을 모두 종료했으면, 회절 광학 소자의 교환을 행하여 주사선 구동 회로부(563), 신호선 구동 회로부(564)의 레이저 어닐링을 행한다.
또, 본 실시예에서는, 레이저 어닐링하는 순서를, 화소부(562)→주사선 구동 회로부(563)→신호선 구동 회로부(564)의 순으로 행했지만, 이 순서는 변경해도 된다. 이상과 같이, 복수의 회절 광학 소자를 교환하면서, 1패널 내에 상이한 결정을 고처리량으로 형성한다. 본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
<제6 실시예>
또한 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 제6 실시예는 상기 실시예와는 달리, 발진기로서 시간 변조한 고체 연속 발진 레이저와 고체 펄스 레이저를 병용하여, 광학계 내에 배치한 회절 광학 소자를 교환함으로써 레이저광 정형을 행하고, 정형한 레이저광을 기판에 조사하여, 1패널 내에 상이한 결정성의 결정을 형성한다.
도 30은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제6 실시예를 설명하는 레이저 어닐링 장치의 구성도이다. 이 레이저 어닐링 장치의 구성은, 기본적으로는 도 20과 마찬가지이다. 도 20이란, 연속 발진 레이저(501)로부터 출력되는 연속 발진 레이저광(582)의 어닐링 광학계 내에 편광 빔 분할기(518)를 배치하고, 고체 펄스 레이저광(583)을 연속 발진 레이저광의 광축에 도입하고, 동일한 정형 광학계에 의해 정형하도록 한 점에서 서로 다르다. 연속 발진 레이저(501)와 고체 펄스 레이저(517)의 광축은, 편광 빔 분할기(518) 이후에는 완전하게 일치하고 있다. 또, 고체 펄스 레이저(517)와 편광 빔 분할기(518)의 광축 중에, 레이저광(583)의 출력을 조정하는 에너지 조정 기구(ND 필터 : 580), 연속 발진 레이저광(582)과 고체 펄스 레이저광(583)의 회절 광학 소자 상의 빔 직경을 일치시키는 위한 빔 확장기(581)를 배치하는 점도 도 20과 서로 다르다.
편광 빔 분할기(518)의 하류에는, 빔 분할기(519)와 레이저광 출력 모니터(508)를 도 30에 도시한 바와 같이 배치하여 레이저광 출력을 모니터한다. 본 실시예에서는, 연속 발진 레이저광과 고체 펄스 레이저광의 광축을 일치시켜 어닐링을 행하는 예에 대하여 설명하고 있지만, 연속 발진 레이저광의 광학계와, 펄스 레이저광의 광학계를 나눠 구성하고, 스테이지(515)를 이동함으로써 레이저의 전환을 행해도 된다. 회절 광학 소자(509)에 의해, 원하는 분할수로 원하는 구형 형상으로 정형된 레이저광(516)은, 유리 기판(514) 위에 형성된 비정질 실리콘막(513)에 조사된다.
레이저광(516)을 유리 기판(514) 위에 조사할 때의 자동 초점 광학계, 패널 표면 관찰 광학계에 대해서는, 상기한 제5 실시예와 마찬가지이다. 단, 상기 실시예에서는, 도 1에서 설명한 바와 같은 대물 렌즈(11)를 사용하고, 시료 표면 관찰계와 조사계를 동시에 행하는 예를 기재하고 있지만, 대물 렌즈(11)에 의한 관찰 광학계와 조사계가 독립적으로 존재해도 된다.
일반적으로, 펄스 레이저로 실리콘막의 어닐링을 행하는 경우, 레이저광의 펄스 폭과, 형성되는 다결정막의 결정성에는 상관이 있다. 펄스 폭이 수십 나노초(ns) 정도인 레이저광을 비정질 실리콘막에 조사하면, 실리콘막은 용융, 재응고 과정을 경유하여 다결정화하여, 도 23에서 설명한 바와 같은 미세 다결정 입자, 다결정 입자가 형성된다. 결정 입자의 사이즈는, 레이저광의 파장, 펄스 폭, 다중 조사 횟수에 의존하고 있으며, 최적의 파라미터를 선택하여 레이저 어닐링을 행하면, 수백 ㎚ 정도의 크기의 결정으로 구성되는 다결정 실리콘막이 얻어진다.
상기한 바와 같이, 비정질 실리콘막의 레이저 어닐링 공정에 널리 채용되고 있는 엑시머 레이저는 펄스 사이의 에너지의 변동이 크기 때문에 프로세스 마진이 좁고, 또한 에너지의 변동은 어닐링으로 얻어진 다결정막을 이용하여 형성한 트랜지스터의 성능 변동으로 직결한다. 이것에 대하여, 고체 펄스 레이저는 펄스 사이의 에너지의 변동이 작아, 프로세스 마진이 넓고, 안정적으로 동일 성능의 다결정 실리콘막을 더 얻을 수 있기 때문에, 종래 기술인 엑시머 레이저의 대체로서 채용하여, 화소 트랜지스터 형성에 적용할 수 있다.
회절 광학 소자를 이용하여 화소부에 최적의 다결정을 형성하는 에너지 밀도로, 펄스 레이저광을 정형, 분할하여 화소부 게이트 영역을 선택적으로 어닐링하면, 상기 실시예에서 설명한 연속 발진 고체 레이저에 의한 화소부 어닐링과 마찬가지로, 고효율(고처리량)로 안정된 다결정막이 얻어진다.
본 실시예에 따라서도, 화소부를 구성하는 스위칭용의 박막 트랜지스터가 형성되는 영역, 구동 회로를 포함하는 주변 회로가 형성되는 영역 등, 각각의 박막 트랜지스터를 구성하는 실리콘막의 요구 성능에 따른 성능으로 어닐링하여 높은 수율로 표시 패널을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 모든 점에서 상술한 설명 및 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위는 상기한 실시예의 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정의되며, 또한 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것으로 의도되어야 한다.
이상, 본 발명에 따르면, 상기한 종래 기술의 결점을 해결하여, 제조 수율을 향상시킴과 함께, 내압 저하의 원인으로 되는 돌기가 발생하지 않는 다결정 실리콘막을, 절연 기판 상에 형성하는 각종 회로에 필요한 성능에 따라 형성한 표시 패널의 제조 방법과, 이 제조 방법으로 제조한 표시 패널을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 표시 패널의 제조 방법을 실시하는데 적합한 레이저 어닐링 장치의 광학계 및 제어계의 제1 구성예를 설명하는 모식도.
도 2는 선 형상의 빔을 유리 기판 상에 조사하는 방법을 설명하는 모식도.
도 3은 막 결함 혹은 부착물 기인으로 발생하는 실리콘막의 응집의 설명도.
도 4는 종래 기술로 어닐링한 경우의 실리콘막의 응집 발생의 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에서 어닐링한 경우의 실리콘막의 응집 발생의 설명도.
도 6은 조사하는 레이저광의 주사 속도와 파워 밀도에 의해 형성되는 실리콘막의 결정의 양태의 설명도.
도 7은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에 따른 레이저광의 주사와 실리콘막의 가로 방향 성장 다결정막의 설명도.
도 8은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에 따라 가로 방향 성장 다결정막으로 개질한 실리콘 결정에 만들어 넣은 박막 트랜지스터의 배치를 설명하는 모식도.
도 9는 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에 따른 레이저광의 주사와 실리콘막의 입상 다결정막의 설명도.
도 10은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예에 따라 입상 다결정막으로 개질한 실리콘 결정에 만들어 넣은 박막 트랜지스터의 배치를 설명하는 모식도.
도 11은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제1 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도.
도 12는 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제2 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도.
도 13은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제3 실시예를 설명하는 스테이지 이동과 조사 레이저광의 파워 밀도의 관계의 설명도.
도 14는 본 발명을 적용하는 표시 패널로서의 액정 표시 패널(LCD) 패널의 제조 공정의 설명도.
도 15는 도 14에서 설명한 제조 공정의 하나로서, 레이저 어닐링 공정의 설명도.
도 16은 도 14에서 설명한 제조 공정 중, LCD(패널) 공정과 모듈 공정을 설명하는 사시도.
도 17은 액정 표시 패널의 구조예를 설명하는 화소부의 1 화소 부근의 주요부 단면도.
도 18은 유기 EL 표시 패널의 제조 공정을 도시하는 제조 공정의 설명도.
도 19는 완성한 유기 EL 표시 패널의 구조예를 설명하는 화소부의 1 화소 부근의 주요부 단면도.
도 20은 본 발명에 따른 표시 패널의 제조 방법의 제4 실시예를 설명하는 레이저 어닐링 장치의 구성도.
도 21은 회절 광학 소자를 이용한 빔 정형 소자부의 구성도.
도 22는 1패널 내에서의 어닐링을 필요로 하는 영역을 설명하는 모식도.
도 23은 도 22에서의 화소부와 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부와의 3개의 영역 각각에 필요하게 되는 실리콘막의 결정의 특징의 설명도.
도 24는 표시 패널의 1 화소의 구성예를 설명하는 평면도.
도 25는 본 발명의 제4 실시예의 제조 프로세스의 설명도.
도 26은 본 발명의 제4 실시예의 제조 프로세스의 도 25에 이은 설명도.
도 27은 본 발명의 제4 실시예의 제조 프로세스의 도 26에 이은 설명도.
도 28은 본 발명의 제4 실시예에 따른 레이저 어닐링을 실시한 패널을 설명하는 모식도.
도 29는 본 발명의 제5 실시예의 제조 프로세스의 설명도.
도 30은 본 발명의 제6 실시예의 제조 방법을 설명하는 레이저 어닐링 장치의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : LD 전원
2 : 광 파이버
3, 501 : LD 여기 연속 발진 고체 레이저
5 : 투과율 연속 가변 필터
6, 503 : EO 변조기
7 : 호모지나이저
8 : 전동 구형 슬릿
9 : 스테이지
10 : 유리 기판
11 : 대물 렌즈
12 : 리니어 인코더
15 : EO 변조기 구동 드라이버
16 : 제어 장치
17, 18 : 조명 광원
19 : TV 카메라
40 : 선 형상으로 집광한 레이저광
50 : 개별의 패널을 구성하는 절연 기판
51, 540 : 화소부
52, 541 : 주사선 구동 회로부
53, 542 : 신호선 구동 회로부
54 : 기타 주변 회로부
100 : 비정질 실리콘 기판
502, 580 : 에너지 조정 기구
504 : 펄스 제너레이터
505, 518 : 편광 빔 분할기
507 : 조정용 미러
508 : 레이저광 출력 모니터
509, 520∼524 : 회절 광학 소자
511 : 빔 프로파일러
513 : 비정질 실리콘막
515 : 스테이지
516 : 정형된 레이저광
517 : LD 여기 고체 펄스 레이저
519 : 빔 분할기
525 : 회절 광학 소자의 유지·조정 기구
526 : 소자 회전 기구
581 : 빔 확장기

Claims (21)

  1. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 절연 기판 내의 화소 영역 및 주변 회로 영역에 시간 변조한 연속 발진 레이저광을 용융/재응고 과정을 거쳐 가로 방향으로 성장 가능한 파워 밀도로, 또한 동일 주사 속도로 조사하여 상기 주사 방향을 따른 가로 방향 성장 다결정막을 형성하고, 상기 가로 방향 성장 다결정막에 상기 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  2. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 레이저광이 시간 변조한 연속 발진 레이저광이고, 동일한 상기 절연 기판 내에서는 상기 레이저광을 복수의 파워 밀도, 또한 동일 주사 속도로 조사하고, 동일한 상기 절연 기판 내의 복수의 영역에 각각 상이한 결정 상태의 다결정 실리콘막을 형성하고, 상기 각각 상이한 결정 상태의 다결정 실리콘막에 상기 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  3. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 레이저광이 시간 변조한 연속 발진 레이저광이고, 동일한 상기 절연 기판 내에 레이저광을 제1 파워 밀도와 제2 파워 밀도의 2 단계의 파워 밀도로, 또한 동일 주사 속도로 조사하고, 동일한 상기 절연 기판의 제1 영역에 제1 파워 밀도로 제1 다결정막을 형성하고, 제2 영역에 제2 파워 밀도로 제2 다결정막을 형성하고, 상기 제1 다결정막과 상기 제2 다결정막에 상기 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역이 화소 영역 및 주사선 구동 회로 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 신호선 구동 회로를 포함하는 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역이 화소 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 주사선 및 신호선 구동 회로를 포함하는 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  6. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 레이저광이 시간 변조한 연속 발진 레이저광이고, 동일한 상기 절연 기판 내에 상기 레이저광을 3 단계의 파워 밀도로, 또한 동일 주사 속도로 조사하고, 동일한 상기 절연 기판의 제1 영역에 제1 파워 밀도로 제1 다결정막을 형성하고, 제2 영역에 제2 파워 밀도로 제2 다결정막을 형성하고, 제3 영역에 제3 파워 밀도로 제3 다결정막을 형성하고, 상기 제1 다결정막, 제2 다결정막, 제3 다결정막에 상기 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 영역이 화소 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 주사선 구동 회로 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역이 신호선 구동 회로를 포함하는 영역이고, 상기 제3 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역의 결정 입자가 상기 제2 영역의 결정 입자보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  8. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 형성하는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 레이저광이 시간 변조한 연속 발진 레이저광이고, 상기 레이저광을 m 종류(m은 자연수)의 회절 광학 소자에 의해 m 단계의 파워 밀도로 선 형상으로 정형한 후, 상기 비정질 실리콘막에 조사하고, 동일한 상기 절연 기판 내의 m 종류의 영역에 m 종류의 다결정막을 형성하고, 상기 m 종류의 영역의 각각에 상기 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    적어도 1 종류이상의 상기 영역에 대하여, 회절 광학 소자로 n 분할(n은 자연수)로 정형된 레이저광을 조사하여 다결정막을 n개 동시에 형성하고, 상기 다결정막이 입상 미세 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 m이 2일 때, 상기 제1 영역이 화소 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 주사선 구동 회로 영역 및 신호선 구동 회로를 포함하는 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 m이 3일 때, 상기 제1 영역이 화소 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 주사선 구동 회로 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역이 신호선 구동 회로 영역이고, 상기 제3 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역의 결정 입자가 상기 제2 영역의 결정 입자보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  12. 표시 패널을 구성하는 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 공정과, 상기 비정질 실리콘막 상에 레이저광을 조사하여 다결정 실리콘막으로 변환하는 공정과, 상기 다결정 실리콘막에 박막 트랜지스터를 만들어 넣는 공정을 포함하는 표시 패널의 제조 방법으로서,
    상기 레이저광이 고체 펄스 레이저광과 시간 변조한 연속 발진 레이저광이고, 회절 광학 소자를 이용하여 상기 레이저광을 3 단계의 파워 밀도로 조사하고, 제1 회절 광학 소자로 상기 고체 펄스 레이저광을 n 분할(n은 자연수)하고, 제1 영역에 제1 파워 밀도로 조사하여 제1 다결정막을 n개 동시에 형성하고, 제2 회절 광학 소자에 의해 상기 연속 발진 레이저광을 제2 영역에 제2 파워 밀도로 조사하여 제2 다결정막을 형성하고, 제3 회절 광학 소자에 의해 상기 연속 발진 레이저광을 제3 영역에 제3 파워 밀도로 조사하여 제3 다결정막을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 영역이 화소 영역이고, 상기 제1 다결정막이 입상 미세 다결정막이고, 상기 제2 영역이 주사선 구동 회로 영역이고, 상기 제2 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역이 신호선 구동 회로 영역이고, 상기 제3 다결정막이 가로 방향 성장 다결정막이고, 상기 제3 영역의 결정 입자가, 상기 제2 결정 입자보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 패널의 제조 방법.
  14. 절연 기판 상에 형성한 비정질 실리콘막을 레이저광의 조사로 다결정화한 다결정 실리콘막에 만들어 넣은 박막 트랜지스터를 구동 회로부와 화소부에 갖는 표시 패널로서, 상기 구동 회로부 및 상기 화소부의 박막 트랜지스터를 구성하는 상기 다결정 실리콘막의 표면 거칠기의 최대값이, 모두 30㎚이하인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  15. 절연 기판 상에 박막 트랜지스터로 구성된 화소부와 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부를 갖는 표시 패널로서, 상기 화소부와 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부 각각을 구성하는 상기 박막 트랜지스터가 다결정 실리콘막에 만들어 넣어져 있고, 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이, 적어도 2 종류의 크기의 결정 입자 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 화소부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이 입상 미세 결정막이고, 상기 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이 대입경 띠형상 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 화소부와 상기 주사선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이 입상 미세 결정막이고, 상기 신호선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이 대입경 띠형상 다결정막인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 화소부와 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부 각각의 상기 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이, 적어도 2 종류의 이동도를 갖는 다결정 실리콘막 중 어느 하나로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 화소부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막이 이동도가 10∼200㎠/Vs이고, 상기 주사선 구동 회로부 및 신호선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 200㎠/Vs 이상인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 화소부와 상기 주사선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 10∼200㎠/Vs이고, 상기 신호선 구동 회로부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 200㎠/Vs 이상인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 화소부의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 10∼200㎠/Vs이고, 상기 주사선 구동 회로의 박막 트랜지스터를 구성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 200∼400㎠/Vs이고, 상기 신호선 구동 회로의 트랜지스터를 형성하는 다결정 실리콘막의 이동도가 400㎠/Vs 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치 패널.
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