JP2000174286A

JP2000174286A - 薄膜トランジスタの製造方法およびレーザアニール装置

Info

Publication number: JP2000174286A
Application number: JP34824598A
Authority: JP
Inventors: Teru Nishitani; 輝西谷; Mutsumi Yamamoto; 睦山本; Mikihiko Nishitani; 幹彦西谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高性能ＴＦＴの製造時、結晶化のレーザ光の
照射エネルギー密度や照射回数が、ＴＦＴの特性に大き
な影響を及ぼすため、分布なく、安定して高性能ＴＦＴ
アレイを製造することが困難であった。また、結晶化の
前駆体である非晶質半導体膜の膜厚や膜質によっても、
レーザ光の照射条件が異なってくるため、安定して高い
特性の結晶質半導体膜を形成することが困難であった。
さらには、結晶質半導体膜の特性のバラツキにより、必
要な特性のＴＦＴを安定して製造することが出来ず、高
い歩留りが得られなかった。【解決手段】上記課題を解決するために、結晶化工程
後の検査に電子線回折、Ｘ線回折、ラマン散乱の手法を
用い、早期に特性の低い結晶質半導体膜を判定できるよ
う改善した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタの
製造方法および半導体膜のレーザアニール装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体膜
の製造方法として、ガラス等の基板に成膜された非晶質
半導体膜に対しレーザ光を照射し、溶融、結晶化させ、
結晶質半導体膜を得るレーザアニール法が使用されてい
る。通常、これを結晶化工程と呼ぶ。レーザの光源とし
て、連続発振であるアルゴンレーザおよびパルス発振で
あるＫｒＦあるいはＸｅＣｌエキシマレーザが一般に使
用されている。

【０００３】また、レーザ光の照射エネルギー密度の強
弱により形成される結晶質半導体膜の特性が異なる。ま
た、連続発振のレーザを用いた場合の照射時間により、
形成される結晶質半導体膜の特性が異なる。また、パル
ス発振のレーザを用いた場合のレーザ光の照射回数によ
り、形成される結晶質半導体膜の特性が異なる。また、
基板をレーザ光に対して移動させながら、あるいは基板
に対し、レーザ光の光学系の位置を移動させながら、レ
ーザ光を照射するスキャン照射を行う場合には、基板ま
たは光学系の送り速度により、形成される結晶質半導体
膜の特性が異なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高性能ＴＦＴを製造す
るためには、結晶化のレーザ光の照射エネルギー密度や
照射回数により、結晶質半導体膜の特性が急激に変化
し、ＴＦＴの特性に大きく影響を及ぼす。このため、正
確な照射条件で結晶化を行う必要があり、分布なく、安
定して高性能ＴＦＴアレイを製造することが困難であっ
た。

【０００５】また、結晶化の前駆体である非晶質半導体
膜の膜厚や膜質によっても、高い特性の結晶質半導体膜
を形成するためのレーザ光の照射条件が異なってくる。
このため、安定して高い特性の結晶質半導体膜を形成す
ることが困難であった。結晶質半導体膜の特性のバラツ
キにより、必要な特性のＴＦＴを安定して製造すること
が出来ず、高い歩留りが得られなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、結晶化工程後の検査に電子線回折、Ｘ線回折、ラマ
ン散乱の手法を用い、早期に特性の低い結晶質半導体膜
を判定できるよう改善した。また、上記分析装置を備え
たレーザアニール装置とし、結晶化の工程において、高
い特性の結晶質半導体膜を形成できるように改善した。
以下に詳細を述べる。

【０００７】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜し、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶化させる
工程の後に、電子線回折法を利用した結晶質半導体膜の
検査を行うＴＦＴの製造方法を用いることにより、早期
に特性の低い結晶質半導体膜を判定することが可能にな
った。請求項１に記載のＴＦＴの製造方法において、結
晶質半導体膜の検査に反射電子線回折法（ＲＨＥＥＤ）
を用いることにより、早期に特性の低い結晶質半導体膜
を判定可能になり、また、正確に判定できるようになっ
た。

【０００８】請求項２に記載のＴＦＴの製造方法におい
て、結晶質半導体膜のＲＨＥＥＤ像において、面方位を
示すスポットの位置の電子線量とバックグランドの電子
線量の比が少なくとも４倍以上となることを条件とする
検査方法を用いることにより、早期に特性の低い結晶質
半導体膜を判定可能になり、また、正確に判定できるよ
うになり、また、検査の自動化も可能になった。

【０００９】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、Ｘ線回折法またはＸ線励起による
光電子回折（ＸＰＳ）法を利用した結晶質半導体膜の検
査を行うＴＦＴの製造方法を用いることにより、早期に
特性の低い結晶質半導体膜を判定することが可能になっ
た。

【００１０】請求項４に記載のＴＦＴの製造方法におい
て、結晶質半導体膜のＸＰＳにおいて、面方位（１１
１）を示すピーク強度とバックグランドとの比が少なく
とも１０倍以上であることを条件とする検査方法を用い
ることにより、早期に特性の低い結晶質半導体膜を判定
可能になり、また、正確に判定できるようになり、ま
た、検査の自動化も可能になった。

【００１１】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、結晶質半導体膜に対し、測定用レ
ーザ光を照射し、結晶質半導体膜から発せられる光を分
光するラマン散乱法を利用した結晶質半導体膜の検査を
行うＴＦＴの製造方法を用いることにより早期に特性の
低い結晶質半導体膜を判定することが可能になった。

【００１２】請求項６に記載のＴＦＴの製造方法におい
て、結晶質シリコン（Ｓｉ）膜のラマン散乱測定におい
て、５１６cm-1付近付近にピークを持つ、Ｓｉ−Ｓｉの
結合を示すピークの分光強度とバックグランドとの比が
少なくとも１０倍以上であることを条件とする検査方法
を用いることにより、早期に特性の低い結晶質半導体膜
を判定可能になり、また、正確に判定できるようにな
り、また、検査の自動化も可能になった。

【００１３】請求項６に記載のＴＦＴの製造方法におい
て、結晶質Ｓｉ膜のラマン散乱測定において、５１６cm
-1付近付近にピークを持つ、Ｓｉ−Ｓｉの結合を示すピ
ークの半値幅が１３cm-1以下であることを条件とする検
査方法ことにより、早期に特性の低い結晶質半導体膜を
判定可能になり、また、正確に判定できるようになり、
また、検査の自動化も可能になった。

【００１４】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、
結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であっ
て、結晶質半導体膜に対する電子線回折を測定する機構
を具備することを特徴とするレーザアニール装置を用い
ることにより、結晶質半導体膜の検査を短時間で行うこ
とが可能になった。請求項９に記載のレーザアニール装
置において、結晶質半導体膜に対するＲＨＥＥＤを測定
する機構を具備するレーザアニール装置を用いることに
より、結晶質半導体膜の検査を短時間で行うことが可能
になり、また、装置を簡便に構成できる。

【００１５】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、
結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であっ
て、結晶質半導体膜に対するＸ線回折法またはＸＰＳを
測定する機構を具備するレーザアニール装置を用いるこ
とにより、結晶質半導体膜の検査を短時間で行うことが
可能になった。非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射
し、結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であ
って、ラマン散乱測定用レーザ装置および分光器を具備
し、結晶質半導体膜に対するラマン散乱を測定する機構
を具備するレーザアニール装置を用いることにより、結
晶質半導体膜の検査を短時間で行うことが可能になり、
また、検査結果を利用して、レーザ光の照射条件に反映
させることが容易になった。

【００１６】請求項９から１２に記載のレーザアニール
装置において、結晶質半導体膜に対する電子線回折また
はＸ線回折またはＸＰＳまたはラマン散乱の測定結果を
利用して、結晶化のためのレーザ光の照射条件を変更す
る機構を有するレーザアニール装置を用いることによ
り、検査結果を利用して、次以降の基板に対するレーザ
照射条件を変更することが、可能になった。また、モニ
ター用の結晶化領域を作り、その検査結果を反映するこ
とにより、安定した特性の結晶質半導体膜を形成するこ
とが可能になった。

【００１７】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、
結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であっ
て、結晶質半導体膜に対する、電子線回折またはＸ線回
折またはＸＰＳまたはラマン散乱を測定する機構を具備
し、結晶化のためのレーザ光照射と同時に結晶質半導体
膜の電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳまたはラマ
ン散乱を測定し、電子線回折またはＸ線回折またはＸＰ
Ｓまたはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の照射条
件を変更する機構を有するレーザアニール装置を用いる
ことにより、さらに高い特性の結晶質半導体を形成する
ことが可能となり、また、結晶質半導体膜の安定性がさ
らに高まった。

【００１８】請求項１４レーザアニール装置において、
結晶化のためのレーザ光照射と同時に結晶質半導体膜の
電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳまたはラマン散
乱を測定し、電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳま
たはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の照射エネル
ギー密度を変更する機構を有するレーザアニール装置を
用いることにより、さらに高い特性の結晶質半導体を形
成することが可能となり、また、結晶質半導体膜の安定
性がさらに高まった。

【００１９】請求項１４レーザアニール装置において、
結晶化のためのレーザ光照射と同時に結晶質半導体膜の
電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳまたはラマン散
乱を測定し、電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳま
たはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の照射を終了
する機構を有するレーザアニール装置を用いることによ
り、さらに高い特性の結晶質半導体を形成することが可
能となり、また、結晶質半導体膜の安定性がさらに高ま
った。

【００２０】請求項１４レーザアニール装置において、
結晶化のためのレーザ光照射と同時に結晶質半導体膜の
電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳまたはラマン散
乱を測定し、電子線回折またはＸ線回折またはＸＰＳま
たはラマン散乱の情報に基づき、基板または光学系の送
り速度を変更する機構を有するレーザアニール装置を用
いることにより、さらに高い特性の結晶質半導体を形成
することが可能となり、また、結晶質半導体膜の安定性
がさらに高まった。

【００２１】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、前記の結晶化させる工程または結
晶質半導体膜を改質させる工程に請求項８から１７に記
載のレーザアニール装置を用いるＴＦＴの製造方法を用
いることにより、高い特性の結晶質半導体を形成するこ
とが可能となり、また、結晶質半導体膜の安定性がさら
に高まる。これにより、移動度等の特性が高いＴＦＴを
安定して製造することが可能となった。

【００２２】ＴＦＴの半導体膜の製造方法として、ガラ
ス等の基板（７）に成膜された非晶質半導体膜（１）に
対しレーザ光（６）を照射し、溶融、結晶化させ、結晶
質半導体膜（２）を得るレーザアニール法が使用されて
いる。レーザ光（６）の照射エネルギー密度の強弱およ
び照射回数等により形成される結晶質半導体膜（２）の
特性が異なる。特に高性能ＴＦＴを製造するためには、
結晶化のレーザ光（６）の照射条件の変動により、結晶
質半導体膜（２）の特性が急激に変化し、ＴＦＴの特性
に大きく影響を及ぼす。このため、正確な照射条件で結
晶化を行う必要がある。

【００２３】図１−ａに結晶質Ｓｉ膜（２）のラマン散
乱におけるＳｉ−Ｓｉ結合ピークのレーザ光照射エネル
ギー密度依存性のグラフを示した。ラマン散乱測定は、
結晶質Ｓｉ膜（２）に対し、励起用レーザ光（２３）を
照射し、散乱光を分光器および受光器を用いて測定する
ことにより、Ｓｉ−Ｓｉ結合の理想的な結合状態からの
ズレを観測することができる。また、図１−ｂに同条件
で多結晶Ｓｉ膜（２）を形成した場合のＴＦＴ電界効果
移動度（移動度）のレーザ光照射エネルギー密度依存性
のグラフを示した。移動度等の高い特性の多結晶Ｓｉ膜
（２）は、Ｓｉ−Ｓｉ結合の理想の角度からのズレのバ
ラツキが少なくなる。ラマン散乱測定に現れるＳｉ−Ｓ
ｉ結合のピークが強く観測され、また半値幅が狭くな
る。多結晶Ｓｉ膜（２）の移動度特性とラマンピーク強
度および半値幅の関係を利用して、多結晶Ｓｉ膜（２）
の検査を行い、ＴＦＴ製造工程の早期に特性の低い多結
晶Ｓｉ膜（２）を発見することができる。

【００２４】また、ガラス基板（７）上に非晶質半導体
膜（１）を形成し、レーザアニールにより結晶化した場
合、特性の高い結晶質半導体膜（２）の（１１１）面方
位が基板（７）に対して垂直に配向する。この結晶方位
の配向を電子線回折により測定できる。電子線回折法に
より、結晶方位の揃い方の度合いが観測できる。電子線
回折法には通常用いられる方法として、低速電子線回折
（ＬＥＥＤ）と反射電子線回折（ＲＨＥＥＤ）がある。
ＲＨＥＥＤ装置は、電子線を結晶質半導体膜（２）に入
射し、散乱される電子線量の位置分布を観測し、位置と
電子線量から結晶方位の揃い方の度合いが判定できる。
また、Ｘ線を用いた結晶方位の観測方法として、Ｘ線回
折、ＸＰＳ等がある。Ｘ線回折は、試料にＸ線を入射
し、散乱されたＸ線の位置と量を観測する。ＸＰＳは試
料にＸ線を入射し、励起された試料から電子線が観測す
ることができる。これらの測定方法により得られた結晶
質半導体膜（２）の配向の度合いをを利用して、結晶質
半導体膜（２）の検査を行い、ＴＦＴ製造工程の早期に
特性の低い結晶質半導体膜（２）を発見することができ
る。電子線回折法の中で最も簡便なＲＨＥＥＤ法を用い
ることが好ましいまた、上記のラマン散乱、電子線回
折、Ｘ線回折またはＸＰＳ等の測定装置をレーザアニー
ル装置に組み込むことにより、非晶質半導体膜（１）の
一部をモニター用照射として、結晶化させ、上記の測定
装置により、結晶性半導体膜の特性を評価した後、ＴＦ
Ｔを作成する部分を結晶化することが容易になる。これ
により、レーザ強度等の経時変化や非晶質半導体膜
（１）の膜厚、膜質のバラツキに対応した、レーザ照射
条件を設定することができ、結晶質半導体膜（２）に対
するレーザ照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に
必要な強度等の照射条件で結晶化を行うことができる。

【００２５】また、上記の測定装置を組み込んだレーザ
アニール装置を結晶化のためのレーザ光の照射と同時に
測定できるような装置とすることにより、結晶化のため
のレーザ照射中に結晶質半導体膜（２）の特性を評価す
ることが可能となり、レーザ照射終了、基板（７）の送
り速度の変更、レーザ照射エネルギー密度の変更等を前
記の評価を用いてリアルタイムに行うことができる。こ
れにより、さらに特性の高い結晶質半導体膜（２）を形
成することができる。また、結晶質半導体膜（２）の特
性が安定する。

【００２６】また、上記のレーザアニール装置は、結晶
質半導体膜（２）の改質を行う活性化の工程に用いても
同様の効果がある。また、上記レーザアニール装置を結
晶化工程または活性化工程に用いるＴＦＴの製造方法を
用いると、移動度等の特性が高く、かつ特性のバラツキ
の少ないＴＦＴアレイを安定して製造することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお半導体膜として
は、Ｓｉ，ＧｅのIV族半導体が主に用いられるが、Ｇａ
Ａｓ等のIII−Ｖ半導体、ＺｎＳｅ等のII−VI半導体用
いても、本発明の半導体結晶化方法および半導体活性化
方法が同様に有効であることを確認したが、以下に示す
実施の形態においては、もっとも一般的であるＳｉを例
に挙げて説明を行う。

【００２８】また、基板（７）としては、プラスチッ
ク、有機系フィルムおよび半導体基板を用いても、本発
明の半導体結晶化方法および半導体活性化方法が有効で
あることを確認したが、以下に示す実施の形態において
は、通常用いられるガラス基板（７）を例に挙げて説明
を行う。（実施の形態１）以下本発明の実施の形態１におけるＴ
ＦＴの製造方法について説明する。

【００２９】まず、ガラス基板（７）上に、ガラスから
の不純物を防ぐ目的で、たとえばＴＥＯＳＣＶＤ法に
より膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2 下地膜を成膜する。な
お、この下地膜の膜厚は３００ｎｍに限らず、種々の設
定が可能である。次にプラズマＣＶＤ法により、たとえ
ば膜厚が８５ｎｍの非晶質Ｓｉ膜（１）を成膜する。な
お、この非晶質Ｓｉ膜（１）の成膜にあたっては、減圧
ＣＶＤ法またはスパッタ法を用いても良く、上記非晶質
Ｓｉ膜（１）の膜厚は８５ｎｍに限らず種々の設定が可
能である。

【００３０】次に、非晶質Ｓｉ膜（１）中の水素を取り
除くための熱処理を行う、本実施の形態においては、３
００℃で１時間の熱処理を行った。次に図２に示す、レ
ーザアニール装置により非晶質Ｓｉ膜（１）を溶融、結
晶化させ、結晶質Ｓｉ膜（２）を形成する。さらに図２
に示すように、結晶化閾値約１６０mJ/cm2 より大きな
エネルギー密度のレーザ光（６）を照射する。本実施の
形態ではＸｅＣｌパルスレーザ（３０８ｎｍ）を用い、
３８５mJ/cm2 のエネルギー密度で基板（７）を静止さ
せた状態で、３００回レーザ光（６）を照射した。ただ
しレーザ光のエネルギー密度は測定機器および測定方法
により、具体的な値は異なることがある。

【００３１】次に、図３に示す電子線回折法を用いた検
査を行う。電子線回折法には、低速電子線回折法等種々
の方法があり、結晶質Ｓｉ膜（２）の配向を確認できる
が、本実施の形態では、低真空で測定可能であり、装置
をコンパクトにすることができるＲＨＥＥＤを用いた。
（１１１）面方位を示すスポットの位置の電子線量とバ
ックグランドの電子線量の比が少なくとも４倍以上とな
ることを条件とする検査方法を用いた。図４にスポット
の位置の電子線量とバックグランドの電子線量の比と、
ＴＦＴ移動度のレーザ照射エネルギー密度依存性のグラ
フを示す。

【００３２】高い結晶性を有する結晶質Ｓｉ膜（２）の
ＲＨＥＥＤ、Ｘ線回折およびＸＰＳにおいては（１１
１）面以外にも多くの結晶面のスポットやピークが現れ
るので、（１１１）面以外のスポットやピークの情報を
利用しても同様の検査が可能である。これは、以下の実
施の形態においても同様である。この後、結晶質Ｓｉ膜
（２）には、多数のダングリングボンドが形成されてい
るので、水素プラズマ中で、例えば４５０℃、２時間放
置する（水素化処理）。

【００３３】以下、従来のＴＦＴと同様に下記の工程を
経る。まずフォトとドライエッチングにより結晶質Ｓｉ
層をパターニングする。次に、例えばＴＥＯＳＣＶＤ
法によりＳｉＯ2 をゲート絶縁膜として必要な膜厚、例
えば１００ｎｍ成膜する。次にアルミニウム膜をスパッ
タリングし、エッチングにより所定の形状にパターニン
グして、ゲート電極を形成する。その後、イオンドーピ
ング装置により、ゲート電極をマスクとしてソースおよ
びドレイン領域に必要な種類のドーパントを注入する。
さらに、酸化Ｓｉからなる層間絶縁膜を常圧ＣＶＤ法に
て成膜し、ゲート絶縁膜を覆い、エッチングにより、層
間絶縁膜および酸化Ｓｉ膜に結晶質Ｓｉ膜（２）のソー
ス領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを
開口する。次に、チタン膜およびアルミニウム膜をスパ
ッタリングし、エッチングにより所定の形状にパターニ
ングして、ソース電極およびドレイン電極を形成する。

【００３４】本実施の形態に示したＴＦＴの製造方法を
用いることにより、早期に特性の低い結晶質Ｓｉ膜
（２）を判定することが可能になり、製造コストが低減
された。（実施の形態２）以下本発明の実施の形態２におけるＴ
ＦＴの製造方法について説明する。実施の形態１と同様
にして、ガラス基板（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非
晶質Ｓｉ膜（１）を成膜し、熱処理を行った。

【００３５】次に図２に示す、レーザアニール装置によ
り非晶質Ｓｉ膜（１）を溶融、結晶化させ、結晶質Ｓｉ
膜（２）を形成する。さらに図２に示すように、実施の
形態１と同様にして３８５mJ/cm2 のエネルギー密度で
基板（７）を静止させた状態で、３００回紫外パルスレ
ーザ光（６）を照射した。

【００３６】次に、図５に示すＸ線回折法またはＸＰＳ
法を用いた結晶質Ｓｉ膜（２）検査を行う。本実施の形
態では、ＸＰＳを用いた検査を行った例を示す。（１１
１）面方位を示すＸＰＳピーク強度とバックグランドと
の比が少なくとも１０倍以上となることを条件とする検
査方法を用いた。結晶質Ｓｉ膜（２）のＸＰＳによる
（１１１）面方位ピーク強度とＴＦＴ移動度のレーザ照
射エネルギー密度依存性のグラフを図６に示す。

【００３７】次に、実施の形態１と同様にして水素化処
理、フォト、エッチング、成膜、ドーピングを繰り返
し、ＴＦＴを作成した。本実施の形態に示したＴＦＴの
製造方法を用いることにより、早期に特性の低い結晶質
Ｓｉ膜（２）を判定することが可能になり、製造コスト
が低減された。特にＸＰＳを用いた検査では、高性能結
晶質Ｓｉ膜（２）を容易に判定できることから、検査の
正確度が高い。（実施の形態３）以下本発明の実施の形態３におけるＴ
ＦＴの製造方法について説明する。

【００３８】実施の形態１と同様にして、ガラス基板
（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜（１）を
成膜し、熱処理を行った。次に図２に示す、レーザアニ
ール装置により非晶質Ｓｉ膜（１）を溶融、結晶化さ
せ、結晶質Ｓｉ膜（２）を形成する。さらに図２に示す
ように、実施の形態１と同様にして３８５mJ/cm2 のエ
ネルギー密度で基板（７）を静止させた状態で、３００
回紫外パルスレーザ光（６）を照射した。

【００３９】次に、図７に示すラマン散乱法を用いた結
晶質Ｓｉ膜（２）の検査を行う。結晶質Ｓｉ膜（２）の
ラマン散乱測定において、５１６cm-1付近付近にピーク
を持つ、Ｓｉ−Ｓｉの結合を示すピーク強度とバックグ
ランドの比が１０倍以上となることを条件とする検査方
法を用いた。結晶質Ｓｉ膜（２）のラマン散乱のＳｉ−
Ｓｉ結合を示すピーク強度とＴＦＴ移動度のレーザ照射
エネルギー密度依存性のグラフを図１に示す。

【００４０】また、ラマン散乱を用いた検査工程におい
て、Ｓｉ−Ｓｉ結合を示すピークの半値幅が１３cm-1以
下であることを条件としてもよい。次に、実施の形態１
と同様にして水素化処理、フォト、エッチング、成膜、
ドーピングを繰り返し、ＴＦＴを作成した。本実施の形
態に示したＴＦＴの製造方法を用いることにより、早期
に特性の低い結晶質Ｓｉ膜（２）を判定することが可能
になり、製造コストが低減された。（実施の形態４）以下本発明の実施の形態４におけるレ
ーザアニール装置について説明する。

【００４１】図８に示した、本発明のレーザアニール装
置は、ガラス等の基板（７）に成膜された非晶質Ｓｉ膜
（１）に対しレーザ光（６）を照射し、溶融、結晶化さ
せ、結晶質Ｓｉ膜（２）を得るための装置である。レー
ザの光源として、連続発振であるアルゴンレーザおよび
パルス発振であるＫｒＦあるいはＸｅＣｌエキシマレー
ザのいずれを用いてもよいが、本実施の形態の装置は、
パルス発振のＸｅＣｌエキシマレーザを具備する。

【００４２】また、結晶質Ｓｉ膜（２）の結晶方位を測
定するための、電子線回折測定システムを具備すること
が本装置の特徴である。電子線回折法には、低速電子線
回折法等種々の方法があり、結晶質Ｓｉ膜（２）の配向
を確認できるが、本実施の形態では、低真空で測定可能
であり、装置をコンパクトにすることができるＲＨＥＥ
Ｄを用いた。このＲＨＥＥＤ装置は、特定の位置で観測
される電子線量を数値化して観測する機能を有する。

【００４３】本装置を用いた結晶化の例として、以下の
レーザ照射方法を示す。実施の形態１と同様にして、ガ
ラス基板（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜
（１）を成膜し、熱処理を行った。次に非晶質Ｓｉ膜
（１）の一部をモニター用照射として、上記レーザアニ
ール装置を用い、結晶化させる。モニター用に結晶化さ
れた部分の結晶質Ｓｉ膜（２）をＲＨＥＥＤ測定装置に
より特性を評価した後、レーザ光（６）の照射条件の調
整を行い、ＴＦＴを作成する部分に対してレーザ照射
し、結晶化する。

【００４４】具体的には、モニター用照射として、４箇
所にそれぞれ３７５、３８０、３８５、３９０mJ/cm2で
照射を行い、ＲＨＥＥＤ測定装置により、（１１１）面
方位を示すスポット位置の電子線量を計測する。図４に
示した、ＲＨＥＥＤによる結晶質Ｓｉ膜（２）の（１１
１）面方位スポット位置の電子線量とバックグランドの
電子線量の比と、ＴＦＴ移動度のレーザ照射エネルギー
密度依存性の関係を利用して、最適なレーザ照射条件を
決定する。

【００４５】結晶質Ｓｉ膜（２）の特性を変化させる、
レーザ照射条件は、エネルギー密度以外に照射回数、基
板（７）の送り速度等があり、どの条件に対しても、同
様の方法を用いて照射条件の調整を行うことが可能であ
る。決定された最適なレーザ照射条件、たとえば３８５
mJ/cm2を用いて、ＴＦＴを作成する部分に対してレーザ
照射し、結晶化する。

【００４６】本装置を使用することにより、レーザ強度
等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）の膜厚、膜質のバラ
ツキに対応した、レーザ照射条件を設定することがで
き、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ照射条件の許容
範囲が狭い場合でも、正確に必要な強度等の照射条件で
結晶化を行うことができる。これにより、移動度等の特
性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）を安定して形成することが
可能となった。（実施の形態５）以下本発明の実施の形態５におけるレ
ーザアニール装置について説明する。

【００４７】図９に示した、本発明のレーザアニール装
置は、実施の形態４と同様に非晶質Ｓｉ膜（１）に対し
レーザ光（６）を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質Ｓ
ｉ膜（２）を得るための装置であり、ＸｅＣｌエキシマ
レーザを具備する。また、結晶質Ｓｉ膜（２）の結晶方
位を測定するための、Ｘ線回折またはＸＰＳを測定する
機構を具備することが本装置の特徴である。本実施の形
態では、計測が簡便であるＸＰＳを用いた。このＸＰＳ
装置は、特定の位置で観測される電子線量を数値化して
観測する機能を有する。

【００４８】本装置を用いた結晶化の例として、以下の
レーザ照射方法を示す。実施の形態１と同様にして、ガ
ラス基板（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜
（１）を成膜し、熱処理を行った。次に非晶質Ｓｉ膜
（１）の一部をモニター用照射として、上記レーザアニ
ール装置を用い、結晶化させる。モニター用に結晶化さ
れた部分の結晶質Ｓｉ膜（２）をＸＰＳ測定装置により
特性を評価した後、レーザ光（６）の照射条件の調整を
行い、ＴＦＴを作成する部分に対してレーザ照射し、結
晶化する。

【００４９】実施の形態４と同様にして、モニター用照
射として、４箇所にそれぞれ３７５、３８０、３８５、
３９０mJ/cm2で照射を行い、ＸＰＳ測定装置により、
（１１１）面方位を示すピーク強度を計測する。図６に
示した、結晶質Ｓｉ膜（２）のＸＰＳによる（１１１）
面方位ピーク強度とＴＦＴ移動度のレーザ照射エネルギ
ー密度依存性の関係を利用して、最適なレーザ照射条件
を決定する。

【００５０】決定された最適なレーザ照射条件、たとえ
ば３８５mJ/cm2を用いて、ＴＦＴを作成する部分に対し
てレーザ照射し、結晶化する。本装置を使用することに
より、レーザ強度等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）の
膜厚、膜質のバラツキに対応した、レーザ照射条件を設
定することができ、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ
照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に必要な強度
等の照射条件で結晶化を行うことができる。これによ
り、移動度等の特性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）を安定し
て形成することが可能となった。（実施の形態６）以下本発明の実施の形態６におけるレ
ーザアニール装置について説明する。

【００５１】図１０に示した、本発明のレーザアニール
装置は、実施の形態４と同様に非晶質Ｓｉ膜（１）に対
しレーザ光（６）を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質
Ｓｉ膜（２）を得るための装置であり、ＸｅＣｌエキシ
マレーザを具備する。また、結晶質Ｓｉ膜（２）の結晶
性を測定するための、ラマン散乱を測定する機構を具備
することが本装置の特徴である。結晶質Ｓｉ膜励起用光
源として、アルゴンレーザを具備する。また、励起用光
源として、結晶化用のエキシマレーザを用いることも可
能である。

【００５２】本装置を用いた結晶化の例として、以下の
レーザ照射方法を示す。実施の形態１と同様にして、ガ
ラス基板（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜
（１）を成膜し、熱処理を行った。次に非晶質Ｓｉ膜
（１）の一部をモニター用照射として、上記レーザアニ
ール装置を用い、結晶化させる。モニター用に結晶化さ
れた部分の結晶質Ｓｉ膜（２）をラマン散乱測定装置に
より特性を評価した後、レーザ光（６）の照射条件の調
整を行い、ＴＦＴを作成する部分に対してレーザ照射
し、結晶化する。

【００５３】実施の形態４と同様にして、モニター用照
射として、４箇所にそれぞれ３７５、３８０、３８５、
３９０mJ/cm2で照射を行い、ラマン散乱測定装置によ
り、Ｓｉ−Ｓｉ結合を示す約○○cm-1のピーク強度を計
測する。図１に示した、結晶質Ｓｉ膜（２）のラマン散
乱におけるＳｉ−Ｓｉ結合ピークおよびＴＦＴ移動度の
レーザ光照射エネルギー密度依存性の関係を利用して、
最適なレーザ照射条件を決定する。

【００５４】決定された最適なレーザ照射条件、たとえ
ば３８５mJ/cm2を用いて、ＴＦＴを作成する部分に対し
てレーザ照射し、結晶化する。本装置を使用することに
より、レーザ強度等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）の
膜厚、膜質のバラツキに対応した、レーザ照射条件を設
定することができ、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ
照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に必要な強度
等の照射条件で結晶化を行うことができる。これによ
り、移動度等の特性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）を安定し
て形成することが可能となった。（実施の形態７）以下本発明の実施の形態７におけるレ
ーザアニール装置について説明する。

【００５５】図１１に示した、本発明のレーザアニール
装置は、実施の形態４と同様に非晶質Ｓｉ膜（１）に対
しレーザ光（６）を照射し、溶融、結晶化させ、結晶質
Ｓｉ膜（２）を得るための装置であり、ＸｅＣｌエキシ
マレーザを具備する。また、結晶質Ｓｉ膜（２）の結晶
性を測定するための、ＲＨＥＥＤ等を測定する機構を具
備する。結晶性を測定するための装置は、他の電子線回
折、Ｘ線回折、ＸＰＳまたはラマン散乱を用いても、同
様の効果があることを確認している。本装置に具備する
ＲＨＥＥＤ測定装置は高速な測定が可能であり、また、
位置的に結晶化のためのレーザ照射をさまたげず測定す
ることが可能である。これにより、結晶化のためのレー
ザ光照射と同時に結晶質Ｓｉ膜（２）の特性を測定する
ことが可能であること、また、結晶化中に得られた結晶
質Ｓｉ膜（２）の特性の情報に基づき、レーザ光（６）
の照射条件を変更する機構を有することが本装置の特徴
である。結晶質Ｓｉ膜（２）の特性を変化させる、レ
ーザ照射条件は、エネルギー密度以外に照射回数、基板
（７）の送り速度等があり、どの条件に対しても、同様
の方法を用いて照射条件の調整を行うことが可能であ
る。

【００５６】本装置を用いた結晶化の例として、以下の
レーザ照射方法を示す。実施の形態１と同様にして、ガ
ラス基板（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜
（１）を成膜し、熱処理を行った。次に非晶質Ｓｉ膜
（１）に対して、例えば３８５mJ/cm2でレーザ光（６）
を照射し、結晶化する。同時に結晶化されたＳｉ膜のＲ
ＨＥＥＤを測定する。（１１１）面方位を示すスポット
の位置の電子線量とバックグランドの電子線量の比が少
なくとも４倍以上、例えば６倍となった時点でレーザ光
（６）の照射を終了する。

【００５７】あるいは、例えば基板（７）をレーザ照射
の時間間隔に１０μｍ移動する設定で、エネルギー密度
が３８５mJ/cm2でレーザ光（６）を照射し、結晶化す
る。同時に結晶化されたＳｉ膜のＲＨＥＥＤを測定す
る。（１１１）面方位を示すスポットの位置の電子線量
とバックグランドの電子線量の比が例えば６倍から低下
したばあいには基板（７）送り速度を遅くするまたはエ
ネルギー密度を高くするという微調整を行いながら結晶
化する。

【００５８】上記のＲＨＥＥＤ測定およびレーザ照射条
件の微調整は自動的に行われる。本装置を使用すること
により、レーザ強度等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）
の膜厚、膜質のバラツキに対応した、最適なレーザ照射
条件で結晶化することができ、結晶質Ｓｉ膜（２）に対
するレーザ照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に
必要な強度等の照射条件で結晶化を行うことができる。
これにより、移動度等の特性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）
を安定して形成することが可能となった。（実施の形態８）以下本発明の実施の形態８におけるＴ
ＦＴの製造方法について説明する。

【００５９】実施の形態１と同様にして、ガラス基板
（７）上にＳｉＯ2 下地膜および非晶質Ｓｉ膜（１）を
成膜し、熱処理を行った。次に図１１に示す、レーザア
ニール装置により非晶質Ｓｉ膜（１）を溶融、結晶化さ
せ、結晶質Ｓｉ膜（２）を形成する。例えば基板（７）
をレーザ照射の時間間隔に５μｍ移動する設定で、エネ
ルギー密度が３８５mJ/cm2でレーザ光（６）を照射し、
結晶化する。同時に結晶化されたＳｉ膜のＲＨＥＥＤを
測定する。（１１１）面方位を示すスポットの位置の電
子線量とバックグランドの電子線量の比が例えば６倍か
ら低下した場合には、エネルギー密度を高くし、６倍を
上回るとエネルギー密度を低くするという微調整を行い
ながら結晶化する。

【００６０】次に、実施の形態１と同様にして水素化処
理、フォト、エッチング、成膜、ドーピングを繰り返
し、ＴＦＴを作成した。本実施の形態に示したＴＦＴの
製造方法を用いることにより、レーザ強度等の経時変化
や非晶質Ｓｉ膜（１）の膜厚、膜質のバラツキに対応し
た、最適なレーザ照射条件で結晶化することができ、結
晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ照射条件の許容範囲が
狭い場合でも、正確に必要な強度等の照射条件で結晶化
を行うことができる。これにより、移動度等の特性が高
い結晶質Ｓｉ膜（２）を安定して形成することが可能と
なった。図２に示す、照射条件の微調整を行わない、通
常のレーザアニール装置を用いて同様の条件でＴＦＴア
レイを形成した場合、移動度のバラツキが３２％である
のに対し、本実施の形態の方法で作成したＴＦＴアレイ
の移動度のパラツキは１１％であり、特性分布の少ない
ＴＦＴアレイを安定して製造することが可能になった。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電子線回
折法、Ｘ線回折法、ＸＰＳ法あるいはラマン散乱法を用
いた結晶質半導体膜（２）の検査を行うＴＦＴの製造方
法を用いることにより、早期に特性の低い結晶質Ｓｉ膜
（２）を判定することが可能になり、製造コストが低減
された。

【００６２】また、結晶質Ｓｉ膜（２）の結晶性を測定
するための、電子線回折、Ｘ線回折、ＸＰＳあるいはラ
マン散乱の測定システムを具備するレーザアニール装置
を用い、モニター用にレーザ光（６）を照射し、形成し
た結晶性半導体膜の特性を測定し、結晶化のためのレー
ザ照射条件を決定する照射方法を用いることにより、レ
ーザ強度等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）の膜厚、膜
質のバラツキに対応した、レーザ照射条件を設定するこ
とができ、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ照射条件
の許容範囲が狭い場合でも、正確に必要な強度等の照射
条件で結晶化を行うことができる。これにより、移動度
等の特性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）を安定して形成する
ことが可能となった。

【００６３】また、上記の結晶性測定システムを具備
し、かつ高速測定が可能であり、結晶化のためのレーザ
照射と同時に結晶性Ｓｉ膜の特性を測定することが可能
であるレーザアニール装置を用い、結晶化のためのレー
ザ照射中に得られた結晶質Ｓｉ膜（２）の特性の情報に
基づき、レーザ光（６）の照射条件を微調整する照射方
法を用いることにより、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレ
ーザ照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に必要な
強度等の照射条件で結晶化を行うことができる。これに
より、移動度等の特性が高い結晶質Ｓｉ膜（２）をさら
に安定して形成することが可能となった。

【００６４】また、上記の結晶化のためのレーザ照射と
同時に結晶性を測定するシステムを備えるレーザアニー
ル装置を用いるＴＦＴの製造方法とすることにより、レ
ーザ強度等の経時変化や非晶質Ｓｉ膜（１）の膜厚、膜
質のバラツキに対応した、最適なレーザ照射条件で結晶
化することができ、結晶質Ｓｉ膜（２）に対するレーザ
照射条件の許容範囲が狭い場合でも、正確に必要な強度
等の照射条件で結晶化を行うことができる。照射条件の
微調整を行わない、通常のレーザアニール装置を用いて
ＴＦＴアレイを形成した場合の移動度のバラツキが３２
％であるのに対して、上記の微調整を行うレーザアニー
ル装置を用い作成したＴＦＴアレイの移動度のパラツキ
は１１％に改善された。

【図面の簡単な説明】

【図１】結晶質Ｓｉ膜のラマン散乱におけるＳｉ−Ｓｉ
結合ピークおよびＴＦＴ電界効果移動度（移動度）のレ
ーザ光照射エネルギー密度依存性のグラフ

【図２】実施の形態１から３に用いるレーザアニール装
置を示す斜視図

【図３】実施の形態１の検査工程で用いる、反射電子線
回折測定装置（ＲＨＥＥＤ）を示す断面図

【図４】実施の形態１の検査工程および実施の形態４の
レーザアニール装置に用いる、ａ）ＲＨＥＥＤによる結
晶質Ｓｉ膜の（１１１）面方位スポット位置の電子線量
とバックグランドの電子線量の比と、ＴＦＴ移動度のレ
ーザ照射エネルギー密度依存性のグラフ、およびｂ，
ｃ）ＲＨＥＥＤ電子線量のパターンを示す図

【図５】実施の形態２の検査工程で用いる、Ｘ線励起に
よる光電子回折測定装置（ＸＰＳ）を示す断面図

【図６】実施の形態２の検査工程および実施の形態５に
用いる、結晶質Ｓｉ膜のＸＰＳによる（１１１）面方位
ピーク強度とＴＦＴ移動度のレーザ照射エネルギー密度
依存性のグラフ

【図７】実施の形態３の検査工程で用いるラマン散乱測
定装置を示す断面図

【図８】実施の形態４に記載のレーザアニール装置を示
す斜視図

【図９】実施の形態５に記載のレーザアニール装置を示
す斜視図

【図１０】実施の形態６に記載のレーザアニール装置を
示す斜視図

【図１１】実施の形態７および８に記載のレーザアニー
ル装置を示す断面図

【符号の説明】

１非晶質Ｓｉ膜２多結晶Ｓｉ膜３エキシマレーザ装置４反射ミラー５光減衰器６レーザ光７ガラス基板８真空ポンプ９真空容器１０電子線源１１蛍光板１２ＣＣＤ１３Ｘ線発生源１４ビーム走査板１５イメージングレンズ１６アナライザ１７光電子ディテクタ１８光学レンズ１９石英板２０アニール用レーザ光２１励起用レーザ２２ＣＣＤまたは分光器２３励起用レーザ光

フロントページの続き (72)発明者西谷幹彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 JA24 JA37 KA02 KA04 KA05 KA10 MA05 MA07 MA13 MA17 MA27 MA29 MA30 NA27 NA29 PA01 4M106 AA10 AB01 BA02 BA05 BA20 CB17 DH11 DH32 DH33 DH34 5F052 AA02 BB03 BB07 DA02 DB03 JA01 JA10 5F110 AA19 AA24 DD01 DD02 DD13 EE03 EE44 FF02 FF29 GG02 GG03 GG04 GG13 GG25 GG45 HJ18 HL03 HL04 HL11 NN02 NN23 PP03 QQ11 QQ21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、電子線回折法を利用した結晶質半
導体膜の検査を行うことを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。
【請求項２】結晶質半導体膜の検査に反射電子線回折法
を用いることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
【請求項３】結晶質半導体膜の反射電子線回折像におい
て、面方位を示すスポットの位置の電子線量とバックグ
ランドの電子線量の比が少なくとも４倍以上となること
を条件とする検査方法を用いることを特徴とする、請求
項２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、Ｘ線回折法またはＸ線励起による
光電子回折法を利用した結晶質半導体膜の検査を行うこ
とを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】結晶質半導体膜のＸ線励起による光電子回
折において、面方位（１１１）を示すピーク強度とバッ
クグランドとの比が少なくとも１０倍以上であることを
条件とする検査方法を用いることを特徴とする、請求項
４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を成
膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結晶
化させる工程を有し、結晶質半導体膜に対し、測定用レ
ーザ光を照射し、結晶質半導体膜から発せられる光を分
光するラマン散乱法を利用した結晶質半導体膜の検査を
行うことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】結晶質シリコン膜のラマン散乱測定におい
て、５１６cm-1付近付近にピークを持つ、Ｓｉ−Ｓｉの
結合を示すピークの分光強度とバックグランドとの比が
少なくとも１０倍以上であることを条件とする検査方法
を用いることを特徴とする、請求項６に記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
【請求項８】結晶質シリコン膜のラマン散乱測定におい
て、５１６cm-1付近付近にピークを持つ、Ｓｉ−Ｓｉの
結合を示すピークの半値幅が１３cm-1以下であることを
条件とする検査方法を用いることを特徴とする、請求項
６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、
結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であっ
て、結晶質半導体膜に対する電子線回折を測定する機構
を具備することを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１０】結晶質半導体膜に対する反射電子線回折
を測定する機構を具備することを特徴とする請求項９に
記載のレーザアニール装置。
【請求項１１】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射
し、結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であ
って、結晶質半導体膜に対するＸ線回折法またはＸ線励
起による光電子回折を測定する機構を具備することを特
徴とするレーザアニール装置。
【請求項１２】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射
し、結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であ
って、ラマン散乱測定用レーザ装置および分光器を具備
し、結晶質半導体膜に対するラマン散乱を測定する機構
を具備することを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項１３】結晶質半導体膜に対する電子線回折また
はＸ線回折またはＸ線励起による光電子回折またはラマ
ン散乱の測定結果を利用して、結晶化のためのレーザ光
の照射条件を変更する機構を有することを特徴とする請
求項９から１２に記載のレーザアニール装置。
【請求項１４】非晶質半導体膜に対しレーザ光を照射
し、結晶質半導体膜を形成するレーザアニール装置であ
って、結晶質半導体膜に対する、電子線回折またはＸ線
回折またはＸ線励起による光電子回折またはラマン散乱
を測定する機構を具備し、結晶化のためのレーザ光照射
と同時に結晶質半導体膜の電子線回折またはＸ線回折ま
たはＸ線励起による光電子回折またはラマン散乱を測定
し、電子線回折またはＸ線回折またはＸ線励起による光
電子回折またはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の
照射条件を変更する機構を有することを特徴とする請求
項９から１２に記載のレーザアニール装置。
【請求項１５】結晶化のためのレーザ光照射と同時に結
晶質半導体膜の電子線回折またはＸ線回折またはＸ線励
起による光電子回折またはラマン散乱を測定し、電子線
回折またはＸ線回折またはＸ線励起による光電子回折ま
たはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の照射エネル
ギー密度を変更する機構を有することを特徴とする請求
項１４に記載のレーザアニール装置。
【請求項１６】結晶化のためのレーザ光照射と同時に結
晶質半導体膜の電子線回折またはＸ線回折またはＸ線励
起による光電子回折またはラマン散乱を測定し、電子線
回折またはＸ線回折またはＸ線励起による光電子回折ま
たはラマン散乱の情報に基づき、レーザ光の照射を終了
する機構を有することを特徴とする請求項１４に記載の
レーザアニール装置。
【請求項１７】結晶化のためのレーザ光照射と同時に結
晶質半導体膜の電子線回折またはＸ線回折またはＸ線励
起による光電子回折またはラマン散乱を測定し、電子線
回折またはＸ線回折またはＸ線励起による光電子回折ま
たはラマン散乱の情報に基づき、基板または光学系の送
り速度を変更する機構を有することを特徴とする請求項
１４に記載のレーザアニール装置。
【請求項１８】少なくとも、基板上に非晶質半導体膜を
成膜する工程と、非晶質半導体膜を結晶質半導体膜に結
晶化させる工程を有し、前記の結晶化させる工程または
結晶質半導体膜を改質させる工程に請求項８から１７に
記載のレーザアニール装置を用いることを特徴とする薄
膜トランジスタの製造方法。