JP2001102323A - レーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

レーザアニール装置および薄膜トランジスタの製造方法

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JP2001102323A
JP2001102323A JP27868899A JP27868899A JP2001102323A JP 2001102323 A JP2001102323 A JP 2001102323A JP 27868899 A JP27868899 A JP 27868899A JP 27868899 A JP27868899 A JP 27868899A JP 2001102323 A JP2001102323 A JP 2001102323A
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Japan
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laser
annealing apparatus
semiconductor film
intensity
light
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English (en)
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Teru Nishitani
輝 西谷
Mutsumi Yamamoto
睦 山本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶化工程において、レーザ光の照射エネル
ギー密度の強弱により、形成される多結晶半導体膜の特
性が異なり、実際に非晶質半導体膜に照射されるレーザ
光の強度が設定値からのズレた場合に半導体膜の特性差
が生じる。また、レーザ光のエネルギー密度はレーザ光
の強度のみでは決定せず、レーザ光強度の場所的分布の
変動によっても半導体膜の特性差が生じる。 【解決手段】 レーザアニール装置にレーザ強度とプロ
ファイル測定の位置と方法を変更することにより、測定
精度を向上し、また、リアルタイムに測定する機構およ
びフィードバック制御を導入した。

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、アルゴンレーザ、ＫｒＦおよび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、形成される多結晶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】上記の結晶化工程にお
いて、レーザ光の照射エネルギー密度の強弱により、形
成される多結晶半導体膜の特性が異なり、実際に非晶質
半導体膜に照射されるレーザ光の強度が設定値からのズ
レた場合に半導体膜の特性差が生じる。前記半導体膜を
用いてＴＦＴおよび液晶ディスプレイを作製した場合
に、前記特性差から動作不良や画面輝度ムラ等不具合を
生じるので、半導体膜の特性差を無視することはできな
い（図１）。また、レーザ光のエネルギー密度はレーザ
光の強度のみでは決定せず、レーザ光強度の場所的分布
（ビームプロファイル）の変動によっても上記の半導体
膜の特性差が生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】レーザアニール装置に詳
細にレーザ強度とプロファイルを測定する機構を導入し
た。また、レーザ強度とプロファイルをフィードバック
制御し、レーザ強度とレーザ光の幅をコントロールする
ことにより、非晶質半導体膜に照射されるレーザ光のエ
ネルギー密度の設定値からのズレを大幅に減少させた。
これにより、ＴＦＴ特性が安定し、製造の歩留まりが向
上した。詳細を下記に記す。
【０００６】非結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を以
下のように改良した。
【０００７】（請求項１)レーザ光を折り返すミラーと
して、レーザ光の強度の一定の割合を透過するミラーを
用い、ミラーを透過したレーザ光の強度を測定する機構
を設けることにより、レーザ照射強度の変動を測定でき
るようになり、照射されるレーザ光のエネルギー密度の
設定値からのズレを減少させた。
【０００８】（請求項２)レーザ光の光路に入射光の一
部を反射するを設置し、ミラーを反射したレーザ光の強
度を測定する機構を設けることにより、レーザ照射強度
の変動を測定できるようになり、照射されるレーザ光の
エネルギー密度の設定値からのズレを減少させた。
【０００９】（請求項３)チャンバへのレーザ光入射ウ
ィンドウの直前においてレーザ光の強度を測定する機構
を設けることにより、レーザ照射強度の変動を測定でき
るようになり、照射されるレーザ光のエネルギー密度の
設定値からのズレを減少させた。また、照射強度の測定
が正確になった。
【００１０】（請求項４)チャンバ内部にレーザ光の強
度測定機構を設けることにより、レーザ照射強度の変動
を測定できるようになり、照射されるレーザ光のエネル
ギー密度の設定値からのズレを減少させた。また、照射
強度の測定が正確になった。
【００１１】（請求項５)チャンバ内に入射したレーザ
光をチャンバ外に取り出すウィンドを具備し、レーザ光
がチャンバを通り抜けた位置にレーザ光の強度を測定す
る機構を設けることにより、レーザ照射強度の変動を測
定できるようになり、照射されるレーザ光のエネルギー
密度の設定値からのズレを減少させた。また、照射強度
の測定が正確になった。
【００１２】（請求項６)基板を透過したレーザ光の強
度を測定する機構を設けることにより、レーザ照射強度
の変動を測定できるようになり、照射されるレーザ光の
エネルギー密度の設定値からのズレを減少させた。ま
た、照射強度の測定が正確になった。また、実際の照射
中の強度が測定できるようになった。
【００１３】（請求項７）請求項６に記載のレーザアニ
ール装置であって、レーザ照射時に基板を設置する台の
全部または一部が、たとえば石英やガラスなどの光を透
過する材質により構成されているレーザアニール装置を
用いることにより、基板を透過したレーザ光の強度を測
定すること、および実際の照射中の強度が測定すること
が容易になった。
【００１４】（請求項８)基板から反射したレーザ光の
強度を測定する機構を設けることにより、レーザ照射強
度の変動を測定できるようになり、照射されるレーザ光
のエネルギー密度の設定値からのズレを減少させた。ま
た、照射強度の測定が正確になり、実際の照射中の強度
が測定できるようになった。さらに装置の構造が単純に
なった。
【００１５】（請求項９）請求項１から８に記載のレー
ザアニール装置であって、レーザ光の測定値が一定の範
囲内になるようにレーザ光の照射強度を調整する機構、
たとえば光減衰板の角度を調整する機構を設けることに
より、照射強度の調整がすばやく行なえるようになり、
また、人が作業および判断することによる不確実さが排
除され、レーザ光のエネルギー密度の設定値からのズレ
を大幅に減少させ、また工程時間を短縮させた。
【００１６】（請求項１０)請求項１から９に記載のレ
ーザアニール装置であって、レーザ光の測定値が一定の
範囲内になるように照射強度を調整するフィードバック
制御機構を設けることにより、レーザ光のエネルギー密
度の設定値からのズレを大幅に減少させた。
【００１７】（請求項１１)プロファイル測定機構がチ
ャンバ内部に設けることにより、プロファイル測定の精
度が向上し、レーザ光のエネルギー密度の設定値からの
ズレを減少させた。
【００１８】（請求項１２）チャンバに入射したレーザ
光をチャンバ外にウィンドを通して取り出した位置にレ
ーザ光の場所的な強度プロファイルを測定する機構を設
けることにより、強度プロファイルの測定精度が増し、
レーザ光のエネルギー密度の設定値からのズレを大幅に
減少させた。
【００１９】（請求項１３)レーザ光が照射される基板
の直前に、レーザ光の場所的な強度プロファイルを測定
する機構を設けることにより、強度プロファイルの測定
精度が増し、レーザ光のエネルギー密度の設定値からの
ズレを大幅に減少させた。
【００２０】（請求項１４)照射される基板の上面と同
一の場所に、レーザ光の場所的な強度プロファイルを測
定する機構を設置することにより、強度プロファイルの
測定精度が増し、レーザ光のエネルギー密度の設定値か
らのズレを大幅に減少させた。
【００２１】（請求項１５)実際に基板を照射するとき
の周波数と同一の周波数のレーザ光を用いるプロファイ
ル測定機構を設けることにより、強度プロファイルの測
定精度が増し、レーザ光のエネルギー密度の設定値から
のズレを大幅に減少させた。
【００２２】（請求項１６)請求項１１から１５に記載
のレーザアニール装置であって、実際に基板を照射して
いる最中にプロファイルを測定することが可能であるプ
ロファイル測定機構を設けることにより、強度プロファ
イルの測定精度が増し、レーザ光のエネルギー密度の設
定値からのズレを大幅に減少させた。
【００２３】（請求項１７)請求項１１から１６に記載
のレーザアニール装置であって、プロファイル測定機構
により測定された情報、たとえばビーム幅あるいはビー
ム半値幅を用いて自動的にレーザ光のエネルギー密度を
計算し、自動的にレーザ光のエネルギー密度が一定の範
囲内になるようにレーザ光の照射強度を調整する機構た
とえば光減衰板の角度を調整する機構、またはレーザ光
のビーム幅を調整する機構たとえばスリット幅を調整す
る機構を設けることにより、照射エネルギー密度の調整
がすばやく行なえるようになり、また、人が作業および
判断することによる不確実さが排除され、レーザ光のエ
ネルギー密度の設定値からのズレを大幅に減少させ、ま
た工程時間を短縮させた。
【００２４】（請求項１８)請求項１７に記載のレーザ
アニール装置であって、基板へレーザ光を照射中にプロ
ファイルを測定し、レーザ光の強度や幅をフィードバッ
ク制御することにより、レーザ光のエネルギー密度の設
定値からのズレを大幅に減少させた。
【００２５】（請求項１９)請求項１０および１８に記
載のレーザアニール装置であって、照射強度の調整方法
として、レーザ光減衰板の角度を調整する、またはレー
ザ装置の電極間電圧を調整することを特徴とするレーザ
アニール装置。
【００２６】（請求項２０)請求項１から１９に記載の
レーザアニール装置を用いて半導体薄膜を形成する工程
を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法
を用いることにより、薄膜トランジスタの特性バラツキ
が減少し、製造歩留まりが減少した。
【００２７】（請求項２１)ガラス等の光を透過する材
質の基板上に非結晶質半導体膜を成膜する工程と、非結
晶質半導体膜を部分的に取り去るまたは膜厚を変化させ
る工程と、非結晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、
結質半導体膜を形成する結晶化工程を有し、基板を透過
したレーザ光の強度またはプロファイルを測定し、レー
ザ光の照射強度または幅を調整する結晶化工程を用いる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法を用いる
ことにより、薄膜トランジスタの特性バラツキが減少
し、製造歩留まりが減少した。
【００２８】（請求項２２)請求項２０および２１に記
載の薄膜トランジスタの製造方法であって、非結晶質半
導体膜を部分的に取り去るまたは膜厚を変化させる部分
が、薄膜トランジスタを形成する部分以外の場所である
薄膜トランジスタの製造方法を用いた。これにより、ト
ランジスタ部はパターン無しの非結晶質半導体膜に対し
てレーザ照射できるので、高特性の薄膜トランジスタを
作製することができる。加えて、レーザ照射強度調整を
行なうので、薄膜トランジスタの特性バラツキが減少
し、製造歩留まりが減少した。
【００２９】（請求項２３)ガラス等の光を透過する材
質の基板上に非結晶質半導体膜を成膜する工程と、非結
晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、結晶質半導体膜
を形成する結晶化工程を有し、非結晶質半導体膜を成膜
する工程において、基板周辺部には非結晶質半導体膜を
成膜しない領域を残し、かつ前記の基板周辺部を透過し
たレーザ光の強度またはプロファイルを測定し、レーザ
光の照射強度または幅を調整する結晶化工程を用いる薄
膜トランジスタの製造方法を用いることにより、請求項
２１および２２と同じ効果がレーザアニール工程の前の
フォトおよびエッチング工程無しで実現できる。
【００３０】（請求項２４)請求項２０から２３に記載
の薄膜トランジスタの製造方法であって、基板を透過し
たレーザ光の強度またはプロファイルを測定し、レーザ
光の測定値が一定の範囲内になるように照射強度や幅を
調整するフィードバック制御を行なう結晶化工程を用い
る薄膜トランジスタの製造方法を用いることにより、薄
膜トランジスタの特性バラツキが大幅に減少し、製造歩
留まりがさらに減少した。
【００３１】レーザアニール装置に詳細にレーザ強度と
プロファイルを測定する機構を導入した。また、レーザ
強度とプロファイルをフィードバック制御し、レーザ強
度とレーザ光の幅をコントロールすることにより、非晶
質半導体膜に照射されるレーザ光のエネルギー密度の設
定値からのズレを大幅に減少させた。これにより、ＴＦ
Ｔ特性が安定し、製造の歩留まりが向上する。
【００３２】
【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、Ｇ
ａＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ半導体、ＺｎＳｅ等のＩＩ−ＶＩ
半導体を用いても、半発明の半導体結晶化方法が同様に
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シリコンを例に挙げて
説明を行う。
【００３３】以下の実施の形態において、種々のパワー
モニタを用いてレーザパワーの測定を行なうが、この際
に注意しなければならないのは、パワーモニタが熱的に
安定するまで、測定値が変動するので、パワーモニタに
対して十分にレーザ光を照射した後にレーザパワーを測
定することが必要である。また、予熱する時間が十分に
取れない場合は、十分な予熱には短い時間、たとえば３
０秒と予熱時間を規定して測定すると、絶対的にはやや
低めの値を示すが、比較的安定した測定が可能である。
このパワーモニタの測定方法は、本特許のすべてのパワ
ーモニタによるパワー測定において同様の運用をする必
要がある。
【００３４】パワーモニタは光量を測定する装置であ
り、本発明では主に熱量計を用いたが、フォトダイオー
ド等他の種類のパワーモニタを用いることもできる。
【００３５】（実施の形態１）以下本発明の実施の形態
１におけるレーザアニール装置について説明する。
【００３６】まず、光透過性を有する基板としてのガラ
ス基板上に、ガラスからの不純物を防ぐ目的で、たとえ
ばＴＥＯＳ ＣＶＤ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３００ｎ
ｍに限らず、種々の設定が可能である。
【００３７】次にプラズマＣＶＤ法により、たとえば膜
厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を成膜する。なお、この非
晶質Ｓｉ膜の成膜にあたっては、減圧ＣＶＤ法を用いて
も良く、上記非晶質Ｓｉ膜の膜厚は５０ｎｍに限らず種
々の設定が可能である。プラズマＣＶＤ法により作製さ
れた非晶質Ｓｉ膜中の水素を除去するため、脱水素工程
として、４５０℃で１時間の熱処理を行なう。
【００３８】次に図２に示す、レーザアニール装置（Ｅ
ＬＡ装置）により非晶質Ｓｉ膜を溶融、結晶化させ、多
結晶Ｓｉ膜を形成する。前記レーザアニール装置は基板
を縦横に移動させることができる。非晶質Ｓｉ膜に対し
てレーザ光を照射する場合、約１６０mJ/cm2以上のエネ
ルギー密度で照射することにより、溶融、結晶化が起こ
り、多結晶Ｓｉ膜が形成される。本実施の形態ではＸｅ
Ｃｌパルスレーザ（３０８ｎｍ）を用い３２０mJ/cm2で
基板を移動させながら1ヶ所に１０回レーザ光を照射し
た。
【００３９】上記の結晶化工程において、レーザ光の照
射エネルギー密度の強弱により、形成される多結晶半導
体膜の特性が異なり、実際に非晶質半導体膜に照射され
るレーザ光の強度が設定値からのズレた場合に半導体膜
の特性差が生じる。前記半導体膜を用いてＴＦＴおよび
液晶ディスプレイを作製した場合に、前記特性差から動
作不良や画面輝度ムラ等不具合を生じるので、半導体膜
の特性差を無視することはできない。図１にポリＳｉ膜
移動度のレーザアニール照射強度依存性のグラフを示
す。図１ａ）はポリＳｉ単膜のホール移動度、図１ｂ）
はＴＦＴ電界効果移動度のレーザアニール照射強度依存
性のグラフである。
【００４０】従来のレーザアニール装置は、図２に示す
ように、レーザ本体２から出射されたレーザ光５は、光
減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７を通り、
基板１２近くへ到達する。基板１２は減圧雰囲気で照射
することが好ましいので、真空チャンバ１０内に置かれ
ている。チャンバ１０には、紫外レーザ光５を入射する
ための石英ウィンドウ１１が設置されている。チャンバ
１０に到達したレーザ光５は、入射ウィンドウ１１を通
過して、基板１２に照射される。
【００４１】レーザアニール装置には、設置面積を小さ
くするため、数個の折り返しミラー１が用いられている
が、本発明のレーザアニール装置（図３）では、レーザ
光を折り返すミラーとして、レーザ光の強度の一定の割
合を透過するミラー１４を用い、ミラーを透過したレー
ザ光の強度を測定するパワーモニタ１５を設けた。これ
により、実際に基板に対して、照射中にレーザ光の強度
変動を測定できるようになった。
【００４２】また、パワーモニタ１５を設置する位置
は、すべての折り返しミラーの位置で設置することが可
能であるが、光減衰器がレーザパワー変動要因の大きな
要素であるので、光減衰器より後の折り返しミラーの位
置に設置することが好ましい。
【００４３】長時間レーザ照射を続けた場合のパワーモ
ニタの測定値を示すグラフを図４に示す。パワーモニタ
の測定値の１分間の平均値が設定値から１％以上ずれた
場合、光減衰板（アッテネータ）の角度を調整し、設定
値の光量が得られるよう再調整を行なうようにして、レ
ーザアニールを行なった。
【００４４】従来の装置（図２）ではチャンバウィンド
上でのレーザ強度の設定値からのズレは３時間で６％程
度であったと推定されるが、本実施の形態の装置（図
３）を用いることによりレーザ強度の設定値からのズレ
はパワーモニタの位置で１．５％以下、トータルの推定
は４％程度となり、作製されたポリＳｉ単膜特性の基板
間安定性（バラツキ）が従来の２１cm2/VSから１７cm2/
VSに改善された。
【００４５】また、レーザ光の強度をモニターする手法
として、以下の方法を用い、同様の効果があった。レー
ザ光の光路に入射光の一部を反射するを設置し、ミラー
を反射したレーザ光の強度を測定するパワーモニタを設
け、レーザ照射強度の変動を測定できるようした。
【００４６】（実施の形態２）以下本発明の実施の形態
２におけるレーザアニール装置について説明する。
【００４７】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマＣＶ
Ｄ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を
成膜する。次に脱水素のための熱処理を行なった。
【００４８】実施の形態１と同様にして、３２０mJ/cm2
のエネルギー密度でレーザ光を照射し、非晶質Ｓｉ膜の
結晶化を行った。
【００４９】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。本発明のレーザアニール装置（図５）は、チャンバ
１０内部にレーザ光の強度測定機構（パワーモニタ）１
６を設けた。長時間レーザ照射を続けた場合のパワーモ
ニタ１６の測定値を示すグラフを図６に示す。パワーモ
ニタの誤差が１．５％程度あるので、パワーモニタ１６
の測定値の１分間の平均値が設定値から２％以上ずれた
場合、光減衰板４（アッテネータ）の角度を調整し、設
定値の光量が得られるよう再調整を行なうようにして、
レーザアニールを行なった。
【００５０】従来の装置（図２）では基板の位置でのレ
ーザ強度の設定値からのズレは３時間で９％程度であっ
たが、本実施の形態の装置（図５）を用いることにより
レーザ強度の設定値からのズレは３％以下となった。図
５に長時間レーザ照射を続けた場合のチャンバ内１０に
設置したパワーモニタ１６の測定値を示すグラフ。作製
されたポリＳｉ単膜特性の基板間安定性（バラツキ）が
従来の２１cm2/VSから１０cm2/VSに改善された。
【００５１】（実施の形態３）以下本発明の実施の形態
３におけるレーザアニール装置について説明する。
【００５２】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマＣＶ
Ｄ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を
成膜する。次に脱水素のための熱処理を行なった。
【００５３】実施の形態１と同様にして、３２０mJ/cm2
のエネルギー密度でレーザ光を照射し、非晶質Ｓｉ膜の
結晶化を行った。
【００５４】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。
【００５５】本発明のレーザアニール装置（図７）は、
チャンバ１０内に入射したレーザ光５をチャンバ外に取
り出すウィンド１７を具備し、レーザ光がチャンバを通
り抜けた位置にレーザ光の強度を測定する機構（パワー
モニタ）１８を設けた。パワーモニタの誤差が０．５％
から１％程度あるので、パワーモニタの測定値の１分間
の平均値が設定値から１％以上ずれた場合、光減衰板
（アッテネータ）の角度を調整し、設定値の光量が得ら
れるよう再調整を行なうようにして、レーザアニールを
行なった。
【００５６】従来の装置（図２）ではレーザ強度の設定
値からのズレは３時間で９％程度であったと推定される
が、本実施の形態の装置（図７）を用いることによりレ
ーザ強度の設定値からのズレは２．５％以下となり、作
製されたポリＳｉ単膜特性の基板間安定性（バラツキ）
が従来の２１cm2/VSから９cm2/VSに改善された。
【００５７】また、上記のレーザ強度測定値を利用し
て、光減衰板角度調整を行なう作業を自動化した。光減
衰板角度が大きくなると、透過率が増加する光減衰板を
用い、測定レーザ強度が設定値より小さい場合角度を大
きくする、また測定レーザ強度が設定値より大きい場合
は角度を小さくするように制御を行なった。さらに、測
定レーザ強度の設定値からのズレの大きさに対応して角
度の調節幅を変化させるようにした。この自動レーザ強
度調整により、照射エネルギー密度の調整がすばやく行
なえるようになり、また、人が作業および判断すること
による不確実さが排除され、レーザ光のエネルギー密度
の設定値からのズレを減少させた。また、照射強度調整
に２分要していたが、自動調整を導入することにより、
３０秒に短縮され、全体のタクト（１枚の基板を処理す
るための時間）は６分から４分３０秒に短縮された。
【００５８】（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。
【００５９】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマＣＶ
Ｄ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を
成膜する。次に脱水素のための熱処理を行なった。
【００６０】実施の形態１と同様にして、３２０mJ/cm2
のエネルギー密度でレーザ光を照射し、非晶質Ｓｉ膜の
結晶化を行った。
【００６１】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。
【００６２】本発明のレーザアニール装置（図８）は、
チャンバ１０内に入射したレーザ光５をチャンバ外に取
り出すウィンド１７を具備し、レーザ光５がチャンバ１
０内に入射し、基板１２に照射され、レーザ光の一部が
基板を透過する。基板１２を透過したレーザ光は、チャ
ンバ外に取り出すウィンドウ１７を通して、レーザ光が
チャンバを通り抜けた位置に設けたパワーモニタ１８に
よりレーザ光の強度を測定する。
【００６３】パワーモニタ１８の誤差が１％程度あるの
で、パワーモニタ１８の測定値の１分間の平均値が設定
値から１．５％以上ずれた場合、光減衰板（アッテネー
タ）の角度を調整し、設定値の光量が得られるよう再調
整を行なうようにして、レーザアニールを行なった。
【００６４】従来の装置（図２）ではレーザ強度の設定
値からのズレは３時間で９％程度であったと推定される
が、本実施の形態の装置（図８）を用いることによりレ
ーザ強度の設定値からのズレは２％以下となり、作製さ
れたポリＳｉ単膜特性の基板間安定性（バラツキ）が従
来の２１cm2/VSから７cm2/VSに改善された。
【００６５】実施の形態３と比較してパワーモニタの誤
差が大きいのは、受光する光量が小さくなるためであ
る。にもかかわらず、レーザ強度の設定値からのズレを
減少されることができるのは、実施の形態３において
は、実際に基板に照射する前に、事前確認として、レー
ザ光のパワーを測定するのに対し、本実施の形態では、
実際に基板に照射中のレーザ光の強度をモニタすること
ができるからである。つまり、事前のパワー確認時と実
際の照射時では、微妙にレーザ照射強度がずれることが
ある。
【００６６】また、上記のレーザ強度測定値を利用し
て、光減衰板角度調整を行なう作業を自動化した。光減
衰板角度が大きくなると、透過率が増加する光減衰板を
用い、測定レーザ強度が設定値より小さい場合角度を大
きくする、また測定レーザ強度が設定値より大きい場合
は角度を小さくするように制御を行なった。さらに、測
定レーザ強度の設定値からのズレの大きさに対応して角
度の調節幅を変化させるようにした。
【００６７】（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。
【００６８】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマＣＶ
Ｄ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を
成膜する。次に脱水素のための熱処理を行なった。
【００６９】実施の形態１と同様にして、３２０mJ/cm2
のエネルギー密度でレーザ光を照射し、非晶質Ｓｉ膜の
結晶化を行った。
【００７０】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。
【００７１】照射されたレーザ光の一部は基板から反射
される２０。本発明のレーザアニール装置（図９）は、
基板からの反射光２０を受光できるようにパワーモニタ
２１を設置した。従来はレーザ光５が基板１２へ垂直に
入射する構成であったが、本実施の形態のレーザアニー
ル装置では、反射光２０を受光しやすいように１０度傾
けて入射する構成となっている。
【００７２】パワーモニタ２１の誤差が１％程度あるの
で、パワーモニタの測定値の１分間の平均値が設定値か
ら１．５％以上ずれた場合、光減衰板（アッテネータ）
の角度を調整し、設定値の光量が得られるよう再調整を
行なうようにして、レーザアニールを行なった。
【００７３】従来の装置（図２）ではレーザ強度の設定
値からのズレは３時間で９％程度であったと推定される
が、本実施の形態の装置（図９）を用いることによりレ
ーザ強度の設定値からのズレは２％以下となり、作製さ
れたポリＳｉ単膜特性の基板間安定性（バラツキ）が従
来の２１cm2/VSから７cm2/VSに改善された。
【００７４】実施の形態４と同様に実際の基板照射時の
パワー変動をモニターすることができる。また、実施の
形態４における装置と比較して、装置の構造が比較的単
純ですむこと、非晶質Ｓｉの膜厚が６０ｎｍ以上に厚く
なると、ほとんど透過光がなくなり、透過光をモニター
することが不可能になるが、反射光の場合は可能である
という効果がある。
【００７５】また、チャンバウィンドウ１１の汚染によ
る透過率低下で、反射光の光量測定に影響が出ることが
懸念されるが、チャンバウィンドウ１１の汚染は、基板
へのレーザ光照射によるＳｉの一部が蒸発し、ウィンド
ウ１１表面で紫外レーザ光と再反応して起こる。よっ
て、チャンバウィンドウ１１の反射光の光路にあたる部
分には、反射した弱い光があたるだけなので、ほとんど
透過率の変動は起こらない。チャンバ１０内にパワーモ
ニタを設置すると、パワーモニタ自体が汚染される可能
性があるので、チャンバ外に設置する方が好ましい。
【００７６】また、上記レーザ照射時における反射光の
光量測定値を設定値から１．５％で光減衰板４またはレ
ーザ本体２の電極間電圧（ＨＶ）に対してフィードバッ
ク制御を行なった。この装置の構成図を図１０に示す。
従来の装置（図２）ではレーザ強度の設定値からのズレ
は３時間で９％程度であったと推定されるが、本実施の
形態の装置（図１０）を用いることによりレーザ強度の
設定値からのズレは２％以下となり、作製されたポリＳ
ｉ単膜特性の基板間安定性（バラツキ）が従来の２１cm
2/VSから７cm2/VSに改善された。
【００７７】また、本実施の形態で使用したレーザはエ
キシマレーザであり、レーザ本体にはベッセル中にＸｅ
Ｃｌガスが充填され、電極に電圧を加えることにより、
プラズマ放電を起こし、共振ミラー間の反射を利用し
て、レーザ光を発するものである。このレーザは前記の
電極間電圧を調整することにより、レーザ強度を調節す
ることができる。上記のレーザ強度測定値を利用して、
レーザ本体のプラズマ放電させるための電極間電圧調整
を行なう作業を自動化した。測定レーザ強度が設定値よ
り小さい場合、電極間電圧を高くする。角度を大きくす
る、測定レーザ強度が設定値より大きい場合は電極間電
圧を低くするように制御を行なった。さらに、測定レー
ザ強度の設定値からのズレの大きさに対応して角度の調
節幅を変化させるようにした。この自動レーザ強度調整
により、照射エネルギー密度の調整がすばやく行なえる
ようになり、また、人が作業および判断することによる
不確実さが排除され、レーザ光のエネルギー密度の設定
値からのズレを減少させた。また、タクトが短縮され
た。
【００７８】（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。
【００７９】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマＣＶ
Ｄ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ膜を
成膜する。次に脱水素のための熱処理を行なった。
【００８０】実施の形態１と同様にして、３２０mJ/cm2
のエネルギー密度でレーザ光を照射し、非晶質Ｓｉ膜の
結晶化を行った。
【００８１】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。
【００８２】また、従来の装置では、レーザ光の場所的
な強度分布を測定する装置２３（ビームプロファイラ）
が、チャンバウィンド直前の位置に設置されており、レ
ーザ光がパルス光で高い周波数たとえば３００Ｈｚで照
射されている場合でも、ビームプロファイラは、低い周
波数たとえば１５Ｈｚで測定されていた。
【００８３】本実施の形態の装置の一例を図１１および
図１２に示した、本実施の形態のレーザアニール装置は
以下の特徴を備える。
【００８４】１）プロファイル測定機構２３を適切な場
所に配置した。たとえばチャンバ１０内部あるいはチャ
ンバに入射したレーザ光をチャンバ外に取り出された場
所に配置した。これによりチャンバウィンドウの透過率
分布や透過率分布の変動をモニターすることができるよ
うになった。また、チャンバ内部の基板上面と同一の場
所で同じ高さに ビームプロファイラ２４を設置するこ
とで、より正確なビームプロファイルを得ることができ
るようになった（図１１）。
【００８５】２）実際に基板を照射するときの周波数と
同一の周波数で測定することのできるビームプロファイ
ラ２６を設置した。従来の装置では、ビームプロファイ
ル測定周波数と実際の照射時の周波数が異なっていたた
め、周波数の高低で熱量が変化することによる光減衰器
４、光均一化装置６、光整形用光学系７、入射チャンバ
ウィンドウ１１の透過や反射率が変わってしまう現象が
あったが、この問題を解消した。
【００８６】３）実際に基板を照射している最中にプロ
ファイルを測定することが可能であるプロファイル測定
機構を設けた。たとえばレーザ光の光路に入射光の一部
を反射するミラー２５を設置し、ミラーを反射したレー
ザ光の強度の場所的分布を測定するビームプロファイラ
２６を設置した。これにより、事前確認として、ビーム
プロファイルを測定する方法と比較して、より正確なビ
ームプロファイルを得ることが可能となった（図１
２）。
【００８７】４）また、上記１）から３）のビームプロ
ファイラを用いて得られたプロファイル情報、特にビー
ムの幅あるいは半値幅の情報とパワーモニタによって得
られたレーザ光の強度の情報を用いて、レーザ光のエネ
ルギー密度を計算し、この値を設定値になるようにレー
ザ光の強度または幅を制御することにより、レーザ光の
エネルギー密度の設定値からのズレを大幅に減少させ
た。
【００８８】５）４）の方式により得られた、レーザ光
のエネルギー密度を元に、光減衰器またはレーザ本体の
電極間電圧に対してフィードバック制御を行ない、レー
ザ光の強度を調節した。または、レーザ光の幅を決める
スリット幅に対してフィードバック制御を行なった。こ
れらのフィードバック制御により、レーザ光のエネルギ
ー密度をさらに安定化させた（図１２）。
【００８９】従来の装置（図２）ではレーザエネルギー
密度の設定値からのズレは３時間で９％程度であったと
推定されるが、本実施の形態の装置（図１２）を用いる
ことによりレーザエネルギー密度の設定値からのズレは
１．５％以下となり、作製されたポリＳｉ単膜特性の基
板間安定性（バラツキ）が従来の２１cm2/VSから６cm 2/
VSに改善された。
【００９０】（実施の形態７）以下本発明の実施の形態
７における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法につ
いて説明する。本実施の形態におけるＴＦＴの製造方法
を説明する図を図１３に示す。
【００９１】まず、実施の形態１と同様にして、ガラス
基板２７上にＳｉＯ2下地膜を成膜する。次にプラズマ
ＣＶＤ法により、たとえば膜厚が５０ｎｍの非晶質Ｓｉ
膜２８を成膜する。
【００９２】ａ−Ｓｉ成膜の時点でガラス基板の一部、
たとえば周辺部には成膜しない領域２９を残しておい
て、上述したレーザ照射時の照射強度の補正に使用す
る。
【００９３】次の工程として、実施の形態１と同様にし
て、３２０mJ/cm2のエネルギー密度でレーザ光５を照射
し、非晶質Ｓｉ膜２８の結晶化を行った。
【００９４】レーザアニール装置（図２）は、実施の形
態１と同様に、レーザ本体２から出射されたレーザ光５
は、光減衰器４、光均一化装置６、光整形用光学系７、
入射チャンバウィンドウ１１を通り基板１２に照射され
る。
【００９５】本発明のレーザアニール装置（図１２）
は、チャンバ１０内に入射したレーザ光をチャンバ外に
取り出すウィンド１７を具備し、レーザ光がチャンバ１
０を通り抜けた位置にレーザ光の強度を測定する機構１
８（パワーモニタ）およびを設けた。また、レーザ照射
時に基板を設置する台の全部または一部が、たとえば石
英やガラスなどの光を透過する材質により構成されてい
る。
【００９６】また、レーザ光の光路に入射光の一部を反
射するミラー２５を設置し、ミラーを反射したレーザ光
の強度の場所的分布を測定するビームプロファイラ２６
を設置した。
【００９７】まず、基板１２を設置せずにレーザ光５を
照射する。パワーモニタ１８によるレーザ光強度測定値
とプロファイラ２６によるビーム強度半値幅から計算さ
れるエネルギー密度が自動的に設定値になるようレーザ
光強度を調節する。次に基板１２を設置し、結晶化のた
めのレーザ光照射を開始する。上記パワーモニタ１８よ
り得られたレーザ光強度およびビームプロファイラ２６
より得られたレーザ光の幅の情報から、自動的に随時レ
ーザ光のエネルギー密度を計算する。レーザ光エネルギ
ー密度が設定値になるよう、レーザ照射を行ないなが
ら、光減衰板４に対して、フィードバック制御を行な
い、安定化させた。パワーモニタ１８およびプロファイ
ラ２６の誤差が１％程度あるので、設定値から１．５％
以上ずれた場合、光減衰板（アッテネータ）の角度を調
整し、設定値のレーザ光のエネルギー密度が得られるよ
うなフィードバック制御をして、レーザアニールを行な
った。
【００９８】結晶化工程後、多結晶Ｓｉ膜には、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。
【００９９】以下、従来のＴＦＴと同様に下記の工程を
経る。
【０１００】まずフォトとドライエッチングにより多結
晶Ｓｉ層をパターニングする。次に、例えばＴＥＯＳ
ＣＶＤ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ＣＶ
Ｄ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膜に多結晶Ｓｉ膜のソー
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。
【０１０１】従来のレーザアニール装置（図２）を用い
たプロセスではレーザエネルギー密度の設定値からのズ
レは９％程度であったと推定されるが、本実施の形態の
装置（図１２）を用い、上記のプロセスでＴＦＴを作製
することによりレーザエネルギー密度の設定値からのズ
レが１．５％以下となり、作製されたポリＳｉ単膜特性
の基板間安定性（バラツキ）が従来の２１cm2/VSから６
cm2/VSに改善され、ＴＦＴ特性の基板間安定性（バラツ
キ）が従来の４７cm2/VSから１９cm2/VSに改善された。
【０１０２】また、上記の例では、基板周辺部の非晶質
Ｓｉ膜がない部分を利用したが、別のレーザ照射安定化
方法を示す。非晶質Ｓｉ膜成膜後、フォト工程およびド
ライエッチング工程により、ＴＦＴに必要な部分を残
し、ａ−Ｓｉを除去し、パターンを形成する。次に脱水
素のための熱処理を行なった。
【０１０３】この後、上記と同様のレーザアニール装置
を用い、結晶化する。レーザ光を基板に照射した場合
の、透過率はａ−Ｓｉパターンに対応して決定する。上
記と同様にプロファイルとパワーの情報をフィードバッ
クし、安定したエネルギー密度のレーザ光を照射する。
以下ＴＦＴ製造のプロセスにおいて、Ｓｉのパターンは
すでに形成されているので、その工程を除いて、同様に
形成する。
【０１０４】また、上記のプロセスでは、ａ−ＳｉのＴ
ＦＴ用のパターンを形成したが、レーザを透過させる目
的のみのパターンを形成してもよい。この場合、専用の
Ｓｉのパターンを準備できるので、透過率が安定し、レ
ーザ光強度の測定精度が高まる。
【０１０５】
【発明の効果】レーザアニール装置に対して、詳細にレ
ーザ強度とプロファイルを測定する機構を導入した。ま
た、レーザ強度とプロファイルをフィードバック制御
し、レーザ強度とレーザ光の幅をコントロールすること
により、非晶質半導体膜に照射されるレーザ光のエネル
ギー密度の設定値からのズレを大幅に減少させた。これ
により、ＴＦＴ特性が安定し、製造の歩留まりが向上し
た。
【０１０６】また、レーザ光の強度と幅の測定値から照
射強度を調整する機構を自動化し、タクトが向上した。
また、レーザ光の強度と幅の測定値から照射強度を調整
する機構にフィードバック制御を導入することにより、
照射時のレーザ強度の安定性が向上し、ＴＦＴ特性のバ
ラツキ減少、歩留まり向上の効果があった。
【０１０７】非晶質Ｓｉ膜成膜時に非晶質Ｓｉ膜がない
部分を残し、基板を透過したレーザ光の強度と幅を基板
への照射中に測定できるレーザアニール装置を用いる薄
膜トランジスタの製造方法とすることにより、結晶化工
程におけるレーザ照射のエネルギー密度のバラツキが、
従来の９％から１．５％に抑えることができ、ＴＦＴ特
性のバラツキ減少、歩留まり向上の効果があった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリＳｉ膜移動度のレーザアニール照射強度依
存性を示すグラフ
【図２】従来のレーザアニール装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるレーザアニール
装置の構成図
【図４】実施の形態１に記載の長時間レーザ照射を続け
た場合のパワーモニタの測定値を示すグラフ
【図５】本発明の実施の形態２におけるレーザアニール
装置の構成図
【図６】実施の形態２に記載の長時間レーザ照射を続け
た場合のチャンバ内に設置したパワーモニタの測定値を
示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態３におけるレーザアニール
装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態４におけるレーザアニール
装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態５に記載の反射光の光量を
測定するレーザアニール装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態５に記載のフィードバッ
ク制御を行なうレーザアニール装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態６におけるレーザアニー
ル装置の構成図
【図１２】本発明の実施の形態６および７における基板
照射中にビームプロファイルを測定することができるレ
ーザアニール装置の構成図
【図１３】本発明の実施の形態７におけるＴＦＴの製造
方法を説明する図
【符号の説明】
１ 反射ミラー ２ レーザ装置 ３ レーザ本体内臓パワーモニタ ４ 光減衰板（アッテネータ） ５ レーザ光 ６ 光均一化装置（ホモジナイザー） ７ 光整形用光学系 ８ パワーモニタ ９ 可動式反射ミラー １０ 真空チャンバ １１ レーザ光入射用チャンバーウィンドウ １２ 基板 １３ 真空ポンプ １４ 光の一部を透過する反射ミラー １５ パワーモニタ １６ チャンバ内パワーモニタ １７ レーザ光出射用チャンバーウィンドウ １８ パワーモニタ １９ 光減衰板自動調整装置 ２０ 基板に反射されたレーザ光 ２１ 反射光の光量を測定するパワーモニタ（光量計） ２２ レーザ光出射強度自動調整装置 ２３ ビームプロファイラ（レーザ光強度分布測定装
置） ２４ チャンバ内に設置したビームプロファイラ ２５ 光の一部を反射するミラー ２６ ビームプロファイラ ２７ ガラス基板 ２８ 非晶質Ｓｉ膜 ２９ 非晶質Ｓｉ膜を成膜しなかった部分（下地ＳｉＯ
2膜）

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非結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、レーザ光を折り返すミラーとして、レーザ光の強
    度の一定の割合を透過するミラーを用い、ミラーを透過
    したレーザ光の強度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。
  2. 【請求項２】 非結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、レーザ光の光路に入射光の一部を反射するを設置
    し、ミラーを反射したレーザ光の強度を測定する機構を
    具備することを特徴とするレーザアニール装置。
  3. 【請求項３】 非結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、レーザ光を照射する基板周辺の雰囲気や圧力を大
    気以外にするためのチャンバを具備し、チャンバへのレ
    ーザ光入射ウィンドウの直前においてレーザ光の強度を
    測定する機構を有することを特徴とするレーザアニール
    装置。
  4. 【請求項４】 非結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、レーザ光を照射する基板周辺の雰囲気や圧力を大
    気以外にするためのチャンバを具備し、チャンバ内部に
    レーザ光の強度測定機構を有することを特徴とするレー
    ザアニール装置。
  5. 【請求項５】 非結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、レーザ光を照射する基板周辺の雰囲気や圧力を大
    気以外にするためのチャンバとレーザ光がチャンバ内に
    入射するためのウィンドウと入射したレーザ光をチャン
    バ外に取り出すウィンドを具備し、レーザ光がチャンバ
    を通り抜けた位置にレーザ光の強度を測定する機構を有
    することを特徴とするレーザアニール装置。
  6. 【請求項６】 非結晶質半導体膜を成膜した基板に対し
    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、基板を透過したレーザ光の強度を
    測定する機構を有することを特徴とするレーザアニール
    装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のレーザアニール装置で
    あって、レーザ照射時に基板を設置する台の全部または
    一部が、光を透過する材質により構成されていることを
    特徴とするレーザアニール装置。
  8. 【請求項８】 非結晶質半導体膜を成膜した基板に対し
    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、基板から反射したレーザ光の強度
    を測定する機構を有することを特徴とするレーザアニー
    ル装置。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載のレー
    ザアニール装置であって、レーザ光の測定値が一定の範
    囲内になるようにレーザ光の照射強度を調整する機構を
    具備するレーザアニール装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載のレ
    ーザアニール装置であって、基板に対してレーザ光を照
    射中にレーザ光の測定値が一定の範囲を逸脱しないよう
    に照射強度を調整するフィードバック制御機構を具備す
    るレーザアニール装置。
  11. 【請求項１１】 非結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、レーザ光を照射する基板周辺の雰囲気や圧力を
    大気以外にするためのチャンバとレーザ光の場所的な強
    度プロファイルを測定する機構を具備し、プロファイル
    測定機構がチャンバ内部に設置されていることを特徴と
    するレーザアニール装置。
  12. 【請求項１２】 非結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、レーザ光を照射する基板周辺の雰囲気や圧力を
    大気以外にするためのチャンバとレーザ光がチャンバ内
    に入射するためのウィンドウと入射したレーザ光をチャ
    ンバ外に取り出すウィンドを具備し、レーザ光の場所的
    な強度プロファイルを測定する機構を具備し、プロファ
    イル測定機構がチャンバを通り抜けた位置に設置されて
    いることを特徴とするレーザアニール装置。
  13. 【請求項１３】 非結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、レーザ光の場所的な強度プロファイルを測定す
    る機構を具備し、プロファイル測定機構がレーザ光が照
    射される基板の直前に設置されていることを特徴とする
    レーザアニール装置。
  14. 【請求項１４】 非結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、レーザ光の場所的な強度プロファイルを測定す
    る機構を具備し、プロファイル測定機構を、照射される
    基板の上面と同一の場所に設置することを特徴とするレ
    ーザアニール装置。
  15. 【請求項１５】 非結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、レーザ光の場所的な強度プロファイルを測定す
    る機構を具備し、プロファイル測定機構が、実際に基板
    を照射するときの周波数と同一の周波数のレーザ光を用
    いてプロファイルを測定することを特徴とするレーザア
    ニール装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１１から１５のいずれかに記載
    のレーザアニール装置であって、プロファイル測定機構
    が、実際に基板を照射している最中にプロファイルを測
    定することが可能であることを特徴とするレーザアニー
    ル装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１１から１６のいずれかに記載
    のレーザアニール装置であって、プロファイル測定機構
    により測定された情報を用いて自動的にレーザ光のエネ
    ルギー密度を計算し、自動的にレーザ光のエネルギー密
    度が一定の範囲内になるようにレーザ光の照射強度を調
    整する機構またはレーザ光のビーム幅を調整する機構を
    具備するレーザアニール装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載のレーザアニール装
    置であって、基板へレーザ光を照射中にプロファイルを
    測定し、レーザ光の強度や幅をフィードバック制御する
    ことを特徴とするレーザアニール装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１０または１８に記載のレーザ
    アニール装置であって、レーザ光の照射強度またはエネ
    ルギー密度の調整方法として、レーザ光減衰板の角度を
    調整する、またはレーザ装置の電極間電圧を調整するこ
    とを特徴とするレーザアニール装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１から１９のいずれかに記載の
    レーザアニール装置を用いて半導体薄膜を形成する工程
    を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 ガラス等の光を透過する材質の基板上
    に非結晶質半導体膜を成膜する工程と、非結晶質半導体
    膜を部分的に取り去るまたは膜厚を変化させる工程と、
    非結晶質半導体膜に対しレーザ光を照射し、結晶質半導
    体膜を形成する結晶化工程を有し、基板を透過したレー
    ザ光の強度またはプロファイルを測定し、レーザ光の照
    射強度または幅を調整する結晶化工程を用いることを特
    徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２０または２１に記載の薄膜ト
    ランジスタの製造方法であって、非結晶質半導体膜を部
    分的に取り去るまたは膜厚を変化させる部分が、薄膜ト
    ランジスタを形成する部分以外の場所であることを特徴
    とする薄膜トランジスタの製造方法。
  23. 【請求項２３】 ガラス等の光を透過する材質の基板上
    に非結晶質半導体膜を成膜する工程と、非結晶質半導体
    膜に対しレーザ光を照射し、結晶質半導体膜を形成する
    結晶化工程を有し、非結晶質半導体膜を成膜する工程に
    おいて、基板周辺部には非結晶質半導体膜を成膜しない
    領域を残し、かつ前記の基板周辺部を透過したレーザ光
    の強度またはプロファイルを測定し、レーザ光の照射強
    度または幅を調整する結晶化工程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。
  24. 【請求項２４】 請求項２０から２３のいずれかに記載
    の薄膜トランジスタの製造方法であって、基板を透過し
    たレーザ光の強度またはプロファイルを測定し、レーザ
    光の測定値が一定の範囲内になるように照射強度や幅を
    調整するフィードバック制御を行なう結晶化工程を用い
    ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
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