JP2002008976A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ照射によりアモルファスシリコン膜を
多結晶体シリコン膜にする際、その条件を客観的、かつ
自動的に決定できる半導体装置の製造方法と半導体装置
の製造装置を得る。 【解決手段】 この製造方法は、ロットに対して共通の
レーザ照射条件でレーザ照射する製造方法であり、アモ
ルファスシリコン膜に対して、試行条件で試行レーザ照
射領域を形成する工程と、試行レーザ照射領域からの反
射光の光学情報に基いて、ロットのレーザ照射条件を決
める工程とを備える。
多結晶体シリコン膜にする際、その条件を客観的、かつ
自動的に決定できる半導体装置の製造方法と半導体装置
の製造装置を得る。 【解決手段】 この製造方法は、ロットに対して共通の
レーザ照射条件でレーザ照射する製造方法であり、アモ
ルファスシリコン膜に対して、試行条件で試行レーザ照
射領域を形成する工程と、試行レーザ照射領域からの反
射光の光学情報に基いて、ロットのレーザ照射条件を決
める工程とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法および半導体装置の製造装置に関し、より特定的に
は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ：Liquid Crystal Display)に用いられる薄膜トラン
ジスタ(ＴＦＴ:Thin Film Transistor)の製造方法およ
びＴＦＴの製造装置に関する。
方法および半導体装置の製造装置に関し、より特定的に
は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ：Liquid Crystal Display)に用いられる薄膜トラン
ジスタ(ＴＦＴ:Thin Film Transistor)の製造方法およ
びＴＦＴの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＴＦＴはアクティブマトリックス方式の
ＬＣＤには不可欠の構成部品である。このＴＦＴには、
従来はもっぱらアモルファスシリコン膜が使用された
が、最近、多結晶体シリコン膜を用いたＴＦＴの性能の
優位性から、各方面において多結晶体シリコン膜が使わ
れ始めている。このため、アモルファスシリコン膜を結
晶化した多結晶体シリコン膜の使用が、増える傾向にあ
る。アモルファスシリコン膜を結晶化する方法として
は、ランプアニール法やレーザ照射（レーザアニール）
法が知られている。このうち、レーザ照射法は、結晶粒
径を大きく成長させて、より高い移動度を確保しやすい
点において優れている。このため、ＬＣＤ用のＴＦＴの
多結晶体シリコン膜は、もっぱらレーザ照射法によって
製造されている。
ＬＣＤには不可欠の構成部品である。このＴＦＴには、
従来はもっぱらアモルファスシリコン膜が使用された
が、最近、多結晶体シリコン膜を用いたＴＦＴの性能の
優位性から、各方面において多結晶体シリコン膜が使わ
れ始めている。このため、アモルファスシリコン膜を結
晶化した多結晶体シリコン膜の使用が、増える傾向にあ
る。アモルファスシリコン膜を結晶化する方法として
は、ランプアニール法やレーザ照射（レーザアニール）
法が知られている。このうち、レーザ照射法は、結晶粒
径を大きく成長させて、より高い移動度を確保しやすい
点において優れている。このため、ＬＣＤ用のＴＦＴの
多結晶体シリコン膜は、もっぱらレーザ照射法によって
製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ照射法を用いてアモルファスシリコン膜を多結晶体
シリコン膜にする場合、レーザ照射条件の微妙な相違に
より粒径が微細になるなどして、高いキャリア移動度を
得ることができない。レーザ照射のエネルギ密度が低い
場合、熱量不足で結晶成長が充分行われないが、一方、
エネルギ密度が高すぎても良好なＴＦＴ特性を得ること
ができない。レーザ照射の最適条件は、アモルファスシ
リコン膜の成膜時のプロセスパラメータによっても微妙
に変わり、したがって、ロットごとに微妙に最適条件が
変化する。このため、１ロットごとにロットの代表とし
て１枚のアモルファスシリコン膜を用いて、予想される
実際のレーザ照射条件を含むその前後のレーザ照射条件
を試し、そのロットにとって最適の条件を決めるなどし
ていた。その決定に際しては、試行的に作製した多結晶
体シリコン膜の色調を目視によって識別したり、または
光学顕微鏡により明視野像を観察して、レーザ照射条件
を決定していた。この従来のレーザ照射条件決定方法に
よれば、決定の客観的な基準が確立されておらず、観察
する人間によって結果が微妙に相違していた。このた
め、この決定プロセスを自動化するのに障害となってい
た。
ーザ照射法を用いてアモルファスシリコン膜を多結晶体
シリコン膜にする場合、レーザ照射条件の微妙な相違に
より粒径が微細になるなどして、高いキャリア移動度を
得ることができない。レーザ照射のエネルギ密度が低い
場合、熱量不足で結晶成長が充分行われないが、一方、
エネルギ密度が高すぎても良好なＴＦＴ特性を得ること
ができない。レーザ照射の最適条件は、アモルファスシ
リコン膜の成膜時のプロセスパラメータによっても微妙
に変わり、したがって、ロットごとに微妙に最適条件が
変化する。このため、１ロットごとにロットの代表とし
て１枚のアモルファスシリコン膜を用いて、予想される
実際のレーザ照射条件を含むその前後のレーザ照射条件
を試し、そのロットにとって最適の条件を決めるなどし
ていた。その決定に際しては、試行的に作製した多結晶
体シリコン膜の色調を目視によって識別したり、または
光学顕微鏡により明視野像を観察して、レーザ照射条件
を決定していた。この従来のレーザ照射条件決定方法に
よれば、決定の客観的な基準が確立されておらず、観察
する人間によって結果が微妙に相違していた。このた
め、この決定プロセスを自動化するのに障害となってい
た。
【０００４】そこで、本発明は、アモルファスシリコン
膜にレーザ照射を施して多結晶体シリコン膜を形成する
半導体装置（ＴＦＴ）の製造において、そのレーザ照射
条件を、迅速かつ客観性をもって自動的に決定すること
ができる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造
装置に関する。
膜にレーザ照射を施して多結晶体シリコン膜を形成する
半導体装置（ＴＦＴ）の製造において、そのレーザ照射
条件を、迅速かつ客観性をもって自動的に決定すること
ができる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造
装置に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一の局面におけ
る半導体装置の製造方法は、ロットごとに、アモルファ
スシリコン膜に同じ条件でレーザ照射を行って多結晶体
シリコン膜を形成する半導体装置の製造方法である。こ
の製造方法は、アモルファスシリコン膜に対して、試行
条件でレーザ照射を行って試行レーザ照射領域を形成す
る工程と、試行レーザ照射領域からの反射光の光学情報
に基いて、ロットのレーザ照射条件を決める工程とを備
えている（請求項１）。
る半導体装置の製造方法は、ロットごとに、アモルファ
スシリコン膜に同じ条件でレーザ照射を行って多結晶体
シリコン膜を形成する半導体装置の製造方法である。こ
の製造方法は、アモルファスシリコン膜に対して、試行
条件でレーザ照射を行って試行レーザ照射領域を形成す
る工程と、試行レーザ照射領域からの反射光の光学情報
に基いて、ロットのレーザ照射条件を決める工程とを備
えている（請求項１）。
【０００６】アモルファスシリコン膜に対するレーザ照
射（レーザアニール）は、通常、断面が細片状のパルス
状レーザ光を幅方向に、部分的に重複させてずらしなが
ら行なう。このレーザ照射によって生じる多結晶体シリ
コンの結晶粒径等は、ＴＦＴ特性に直接影響するが、最
適のレーザ照射条件は、ロットの製造機会に応じて微妙
に変化する。このため、試行レーザ照射領域を形成して
反射光の光学情報に基いてロットのレーザ照射条件を設
定する。簡便な反射光の光学情報としては、表面性状に
敏感な試行レーザ照射領域の暗視野像や分光測定結果を
用いることができる。上記光学情報を用いることによ
り、簡便な装置により、ロットのレーザ照射条件を設定
することが可能となる。なお、試行レーザ照射条件は、
レーザ光を部分的に重複させてすらしながら試行レーザ
照射領域を形成する条件とは限らず、１パルスの照射で
試行レーザ照射領域を形成する条件も含まれる。
射（レーザアニール）は、通常、断面が細片状のパルス
状レーザ光を幅方向に、部分的に重複させてずらしなが
ら行なう。このレーザ照射によって生じる多結晶体シリ
コンの結晶粒径等は、ＴＦＴ特性に直接影響するが、最
適のレーザ照射条件は、ロットの製造機会に応じて微妙
に変化する。このため、試行レーザ照射領域を形成して
反射光の光学情報に基いてロットのレーザ照射条件を設
定する。簡便な反射光の光学情報としては、表面性状に
敏感な試行レーザ照射領域の暗視野像や分光測定結果を
用いることができる。上記光学情報を用いることによ
り、簡便な装置により、ロットのレーザ照射条件を設定
することが可能となる。なお、試行レーザ照射条件は、
レーザ光を部分的に重複させてすらしながら試行レーザ
照射領域を形成する条件とは限らず、１パルスの照射で
試行レーザ照射領域を形成する条件も含まれる。
【０００７】上記一の局面における半導体装置の製造方
法では、光学情報が、試行レーザ照射領域の暗視野像で
ある（請求項２）。
法では、光学情報が、試行レーザ照射領域の暗視野像で
ある（請求項２）。
【０００８】暗視野像は表面の性状に敏感であり、試行
レーザ照射領域の結晶粒径が大きく成長しているかどう
かを容易に知ることができる。この暗視野像を用いるこ
とにより、ＴＦＴの製造歩留りを向上させ、さらにＴＦ
Ｔ特性を良好にすることができる。
レーザ照射領域の結晶粒径が大きく成長しているかどう
かを容易に知ることができる。この暗視野像を用いるこ
とにより、ＴＦＴの製造歩留りを向上させ、さらにＴＦ
Ｔ特性を良好にすることができる。
【０００９】上記第一の局面における半導体装置の製造
方法では、試行レーザ照射領域を形成する工程が、アモ
ルファスシリコン膜の第１の領域に対して、第１の条件
でレーザ照射を行って第１のレーザ照射領域を形成する
工程と、アモルファスシリコン膜の第１の領域とは異な
る第２の領域に対して第１の条件とは相違する第２の条
件でレーザ照射を行って第２のレーザ照射領域を形成す
る工程とを有し、ロットのレーザ照射条件を決める工程
が、第１のレーザ照射領域および第２のレーザ照射領域
の反射光による暗視野像の光強度パターンに基いて、ロ
ットのレーザ照射条件を決める工程である（請求項
３）。
方法では、試行レーザ照射領域を形成する工程が、アモ
ルファスシリコン膜の第１の領域に対して、第１の条件
でレーザ照射を行って第１のレーザ照射領域を形成する
工程と、アモルファスシリコン膜の第１の領域とは異な
る第２の領域に対して第１の条件とは相違する第２の条
件でレーザ照射を行って第２のレーザ照射領域を形成す
る工程とを有し、ロットのレーザ照射条件を決める工程
が、第１のレーザ照射領域および第２のレーザ照射領域
の反射光による暗視野像の光強度パターンに基いて、ロ
ットのレーザ照射条件を決める工程である（請求項
３）。
【００１０】レーザ光のエネルギ密度は断面にわたって
厳密には均一でなく、図３に示すように、微妙な強度分
布を持つ場合もある。上記の第１および第２のレーザ照
射領域は、通常、矩形の領域とする。第１のレーザ照射
条件のエネルギ密度が最適照射エネルギ密度より低い場
合、上記矩形領域の反射光の暗視野像は、幅方向（細片
状レーザ光のずらしスキャン方向）の広い範囲にわたっ
て一様に白っぽく見える。これは、最適照射エネルギ密
度より少し低いエネルギ密度で照射した場合には、結晶
粒径が最大に近く、表面からの反射光強度が大きいため
である。エネルギ密度を徐々に高くしてゆくと、図３に
例示する強度分布を持つビームの場合、レーザ照射エン
ド側の長辺付近の領域から暗く見えるようになり、白っ
ぽく見える領域とこの暗く見える領域との２領域が形成
される。すなわち、ビーム内の微妙な強度分布の差によ
って結晶粒径が大きく形成されて白く見える部分と、最
適条件を超えた強度で照射されて、微結晶化し、光が散
乱することにより黒く見える部分とが形成される。した
がって、照射スタート側の矩形の一方の長辺付近は白っ
ぽく、照射終了側の他方の長辺付近では暗く見える。な
お、１パルスの照射の場合でも、矩形の試行レーザ照射
領域の左端側をスタート側、スタート端部等と呼び、右
端側を終了側、終端部、終了端部等と呼ぶ。
厳密には均一でなく、図３に示すように、微妙な強度分
布を持つ場合もある。上記の第１および第２のレーザ照
射領域は、通常、矩形の領域とする。第１のレーザ照射
条件のエネルギ密度が最適照射エネルギ密度より低い場
合、上記矩形領域の反射光の暗視野像は、幅方向（細片
状レーザ光のずらしスキャン方向）の広い範囲にわたっ
て一様に白っぽく見える。これは、最適照射エネルギ密
度より少し低いエネルギ密度で照射した場合には、結晶
粒径が最大に近く、表面からの反射光強度が大きいため
である。エネルギ密度を徐々に高くしてゆくと、図３に
例示する強度分布を持つビームの場合、レーザ照射エン
ド側の長辺付近の領域から暗く見えるようになり、白っ
ぽく見える領域とこの暗く見える領域との２領域が形成
される。すなわち、ビーム内の微妙な強度分布の差によ
って結晶粒径が大きく形成されて白く見える部分と、最
適条件を超えた強度で照射されて、微結晶化し、光が散
乱することにより黒く見える部分とが形成される。した
がって、照射スタート側の矩形の一方の長辺付近は白っ
ぽく、照射終了側の他方の長辺付近では暗く見える。な
お、１パルスの照射の場合でも、矩形の試行レーザ照射
領域の左端側をスタート側、スタート端部等と呼び、右
端側を終了側、終端部、終了端部等と呼ぶ。
【００１１】レーザ照射条件のエネルギ密度がそれより
高くなると、全体的に結晶粒が微結晶化する領域が拡大
してゆく。すなわち、暗く見える領域が拡大してゆく。
最適のレーザ照射のエネルギ密度の条件は、矩形領域全
体が暗く見える条件から経験から得られた所定値を差し
引いた条件である。それよりエネルギ密度を高めると、
ＴＦＴ特性は劣化するが、試行レーザ照射領域の暗視野
像ではエネルギ密度が低い場合ほど明白な特徴は現れな
い。したがって、エネルギ密度の低い側から近づいてゆ
き、矩形領域全体が暗く見える条件を把握することが必
要である。このため、第１および第２という複数のレー
ザ照射条件でレーザ照射を施し、レーザ照射条件を決定
する必要がある。
高くなると、全体的に結晶粒が微結晶化する領域が拡大
してゆく。すなわち、暗く見える領域が拡大してゆく。
最適のレーザ照射のエネルギ密度の条件は、矩形領域全
体が暗く見える条件から経験から得られた所定値を差し
引いた条件である。それよりエネルギ密度を高めると、
ＴＦＴ特性は劣化するが、試行レーザ照射領域の暗視野
像ではエネルギ密度が低い場合ほど明白な特徴は現れな
い。したがって、エネルギ密度の低い側から近づいてゆ
き、矩形領域全体が暗く見える条件を把握することが必
要である。このため、第１および第２という複数のレー
ザ照射条件でレーザ照射を施し、レーザ照射条件を決定
する必要がある。
【００１２】上記のように、レーザ照射領域の反射光の
光強度パターンにおいて、レーザ照射条件が適切か、ま
たは不適切かを、客観的に知ることが可能となった。こ
のため、従来の観察者によって変わる判断を光学測定装
置によって行うことができ、このプロセスを自動化する
ことが可能となった。なお、通常、基板に接して下地膜
を形成し、その上に接してアモルファスシリコン膜を成
膜するが、下地膜を介してアモルファスシリコン膜を成
膜しなくてもよい。
光強度パターンにおいて、レーザ照射条件が適切か、ま
たは不適切かを、客観的に知ることが可能となった。こ
のため、従来の観察者によって変わる判断を光学測定装
置によって行うことができ、このプロセスを自動化する
ことが可能となった。なお、通常、基板に接して下地膜
を形成し、その上に接してアモルファスシリコン膜を成
膜するが、下地膜を介してアモルファスシリコン膜を成
膜しなくてもよい。
【００１３】上記第一の局面における半導体装置の製造
方法では、第１のレーザ照射条件のエネルギ密度が、第
２のレーザ照射条件のそれより小さい場合において、第
１のレーザ照射領域の暗視野像の光強度パターンが少な
くとも２つの領域に分かれ、かつ第２のレーザ照射領域
の暗視野像の光強度パターンがその領域全体にわたって
同じであるとき、第２の条件を基にして定めたレーザ照
射条件とする（請求項４）。
方法では、第１のレーザ照射条件のエネルギ密度が、第
２のレーザ照射条件のそれより小さい場合において、第
１のレーザ照射領域の暗視野像の光強度パターンが少な
くとも２つの領域に分かれ、かつ第２のレーザ照射領域
の暗視野像の光強度パターンがその領域全体にわたって
同じであるとき、第２の条件を基にして定めたレーザ照
射条件とする（請求項４）。
【００１４】上記の構成では、第１の条件はエネルギ密
度が不足しており、第２の条件は適切な条件に近接して
いることを示している。このため、第２の条件から所定
のエネルギ密度を減じたり、または増加したりして、最
適条件を決定することができる。なお、最適条件付近で
は、レーザ照射スタート端部と終端部は、エネルギ密度
が高くなっても一定幅だけ白く見えるが、本説明におい
ては、この端部は含まない。
度が不足しており、第２の条件は適切な条件に近接して
いることを示している。このため、第２の条件から所定
のエネルギ密度を減じたり、または増加したりして、最
適条件を決定することができる。なお、最適条件付近で
は、レーザ照射スタート端部と終端部は、エネルギ密度
が高くなっても一定幅だけ白く見えるが、本説明におい
ては、この端部は含まない。
【００１５】上記第１の局面における半導体装置の製造
方法では、ロットのレーザ照射条件は、第１および第２
のレーザ照射条件とは相違し、第１および第２のレーザ
照射条件のいずれか一方に補正を加えたレーザ照射条件
である（請求項５）。
方法では、ロットのレーザ照射条件は、第１および第２
のレーザ照射条件とは相違し、第１および第２のレーザ
照射条件のいずれか一方に補正を加えたレーザ照射条件
である（請求項５）。
【００１６】決定されたロットに共通のレーザ照射条件
は、第１および第２のレーザ照射条件のどちらかに一致
する場合もあるが、一致しない場合が多い。通常は、第
１または第２のレーザ照射条件から所定のエネルギ密度
を加減したレーザ照射条件とする。この場合、試行レー
ザ照射領域の暗視野像に対して画像処理を行い定量化し
て、きめこまかい定量的な補正を行うことができる。き
めこまかい定量的な補正を行うことにより、ＴＦＴ特性
をより一層安定的に向上させることができる。
は、第１および第２のレーザ照射条件のどちらかに一致
する場合もあるが、一致しない場合が多い。通常は、第
１または第２のレーザ照射条件から所定のエネルギ密度
を加減したレーザ照射条件とする。この場合、試行レー
ザ照射領域の暗視野像に対して画像処理を行い定量化し
て、きめこまかい定量的な補正を行うことができる。き
めこまかい定量的な補正を行うことにより、ＴＦＴ特性
をより一層安定的に向上させることができる。
【００１７】上記第一の局面における半導体装置の製造
方法では、第１および第２の条件でレーザ照射を自動的
に行う工程と、第１および第２のレーザ照射領域の暗視
野像の光強度パターンに基いて、自動的にロットのレー
ザ照射条件を決定する工程と、当該決定されたレーザ照
射条件に基いてロットに対してレーザ照射を自動的に行
う工程とを備えている（請求項６）。
方法では、第１および第２の条件でレーザ照射を自動的
に行う工程と、第１および第２のレーザ照射領域の暗視
野像の光強度パターンに基いて、自動的にロットのレー
ザ照射条件を決定する工程と、当該決定されたレーザ照
射条件に基いてロットに対してレーザ照射を自動的に行
う工程とを備えている（請求項６）。
【００１８】この構成により、従来、人が行っていたロ
ットに対するレーザ照射条件を自動的に決定し、その条
件で実際にロットに対して自動的にレーザ照射を行うこ
とができる。この結果、従来、人手に頼っていた工程を
自動化することができ、また、製造履歴の記録を自動的
に得ることができ、また生産能率を向上させることがで
きる。また、上記のロットに対するレーザ照射条件の決
定を客観的に行うことが可能となる。
ットに対するレーザ照射条件を自動的に決定し、その条
件で実際にロットに対して自動的にレーザ照射を行うこ
とができる。この結果、従来、人手に頼っていた工程を
自動化することができ、また、製造履歴の記録を自動的
に得ることができ、また生産能率を向上させることがで
きる。また、上記のロットに対するレーザ照射条件の決
定を客観的に行うことが可能となる。
【００１９】上記一の局面における半導体装置の製造方
法では、光学情報が、試行レーザ照射領域からの反射光
の分光測定結果であり、ロットのレーザ照射条件を決め
る工程が、当該分光測定結果に基いて、ロットのレーザ
照射条件を決める工程である（請求項７）。
法では、光学情報が、試行レーザ照射領域からの反射光
の分光測定結果であり、ロットのレーザ照射条件を決め
る工程が、当該分光測定結果に基いて、ロットのレーザ
照射条件を決める工程である（請求項７）。
【００２０】上記の構成により、適切なレーザ照射条件
を客観的に決定することができ、この工程を自動化する
ことが可能となる。また、上記分光測定においては、複
数のレーザ照射条件の試行は、望ましいが、必須要件で
はない。例えば、１種類のレーザ照射条件について確認
して、ロットに対するレーザ照射条件を決定することが
できる。この場合、ピーク値の変化を用いてロットに共
通のレーザ照射条件を決定することができる。当然のこ
とであるが、複数種類のレーザ照射条件について調査し
たうえで、ロットに対するレーザ照射条件を決定しても
よい。また、アモルファスシリコン膜のスペクトルと比
較を行って、ロットに共通のレーザ照射条件を設定して
もよい。アモルファスシリコン膜との比較においては、
アモルファスシリコン膜は膜厚によって干渉色が変化す
るので、膜厚補正を行って比較することが望ましい。上
記分光測定は、データが定量性を有するので、より一層
最適なレーザ照射条件を設定することができ、このた
め、実生産においてＴＦＴ特性をさらに向上させること
ができる。
を客観的に決定することができ、この工程を自動化する
ことが可能となる。また、上記分光測定においては、複
数のレーザ照射条件の試行は、望ましいが、必須要件で
はない。例えば、１種類のレーザ照射条件について確認
して、ロットに対するレーザ照射条件を決定することが
できる。この場合、ピーク値の変化を用いてロットに共
通のレーザ照射条件を決定することができる。当然のこ
とであるが、複数種類のレーザ照射条件について調査し
たうえで、ロットに対するレーザ照射条件を決定しても
よい。また、アモルファスシリコン膜のスペクトルと比
較を行って、ロットに共通のレーザ照射条件を設定して
もよい。アモルファスシリコン膜との比較においては、
アモルファスシリコン膜は膜厚によって干渉色が変化す
るので、膜厚補正を行って比較することが望ましい。上
記分光測定は、データが定量性を有するので、より一層
最適なレーザ照射条件を設定することができ、このた
め、実生産においてＴＦＴ特性をさらに向上させること
ができる。
【００２１】上記一の局面における半導体装置の製造方
法では、分光測定では、特定の波長における反射光の強
度を測定し、その特定の波長の測定結果に基いてロット
のレーザ照射条件を決める（請求項８）。
法では、分光測定では、特定の波長における反射光の強
度を測定し、その特定の波長の測定結果に基いてロット
のレーザ照射条件を決める（請求項８）。
【００２２】スペクトル全体には、本発明の目的に不要
の情報が含まれる。このような情報を排除して、本発明
の目的に直接的に関連する特定の波長の強度を測定する
ことにより、装置や工数が簡素になり、より経済性に優
れた方法とすることができる。この場合も、特定の波長
においてアモルファスシリコン膜の反射光強度と比較し
てレーザ照射条件を設定することができる。また、特定
波長は単数でも複数でもよい。
の情報が含まれる。このような情報を排除して、本発明
の目的に直接的に関連する特定の波長の強度を測定する
ことにより、装置や工数が簡素になり、より経済性に優
れた方法とすることができる。この場合も、特定の波長
においてアモルファスシリコン膜の反射光強度と比較し
てレーザ照射条件を設定することができる。また、特定
波長は単数でも複数でもよい。
【００２３】上記一の局面における半導体装置の製造方
法では、試行レーザ照射領域の反射光の分光測定結果
と、アモルファスシリコン膜の反射光の分光測定結果と
を比較して、ロットに対するレーザ照射条件を決める
（請求項９）。
法では、試行レーザ照射領域の反射光の分光測定結果
と、アモルファスシリコン膜の反射光の分光測定結果と
を比較して、ロットに対するレーザ照射条件を決める
（請求項９）。
【００２４】上記の構成において、試行レーザ照射条件
を数多く試行しなくてもよい。数少ない試行レーザ照射
について分光測定を行い、この試行レーザ照射条件を基
に定量的なエネルギ密度の増減の補正を行いロットに対
するレーザ照射条件とすることができる。すなわち、上
記第一の局面におけるレーザ照射条件決定方法と異な
り、試行レーザ照射条件の結果が、直接、数値で出され
るので、最適レーザ照射条件により近づけるためのエネ
ルギ密度増減をより精密に定量的に得ることができる。
この結果、能率よく、かつ客観的にロットに対するレー
ザ照射条件を設定することが可能となり、自動化が一層
容易となる。
を数多く試行しなくてもよい。数少ない試行レーザ照射
について分光測定を行い、この試行レーザ照射条件を基
に定量的なエネルギ密度の増減の補正を行いロットに対
するレーザ照射条件とすることができる。すなわち、上
記第一の局面におけるレーザ照射条件決定方法と異な
り、試行レーザ照射条件の結果が、直接、数値で出され
るので、最適レーザ照射条件により近づけるためのエネ
ルギ密度増減をより精密に定量的に得ることができる。
この結果、能率よく、かつ客観的にロットに対するレー
ザ照射条件を設定することが可能となり、自動化が一層
容易となる。
【００２５】上記一の局面における半導体装置の製造方
法では、試行条件で試行レーザ照射を自動的に行う工程
と、試行レーザ照射領域からの反射光の分光測定に基い
て、自動的にロットのレーザ照射条件を決定する工程
と、決定されたレーザ照射条件によってロットに対して
レーザ照射を自動的に行う工程とを備えている（請求項
１０）。
法では、試行条件で試行レーザ照射を自動的に行う工程
と、試行レーザ照射領域からの反射光の分光測定に基い
て、自動的にロットのレーザ照射条件を決定する工程
と、決定されたレーザ照射条件によってロットに対して
レーザ照射を自動的に行う工程とを備えている（請求項
１０）。
【００２６】上記の構成により、試行レーザ照射条件か
らより定量的にロットに対するレーザ照射条件を決定す
ることができ、より最適なレーザ照射条件を設定するこ
とができる。このため、ＴＦＴの特性を向上させ、かつ
製造歩留りを向上させることが可能となる。また、製品
の製造履歴を自動的に記録することができ、品質管理に
寄与することができる。
らより定量的にロットに対するレーザ照射条件を決定す
ることができ、より最適なレーザ照射条件を設定するこ
とができる。このため、ＴＦＴの特性を向上させ、かつ
製造歩留りを向上させることが可能となる。また、製品
の製造履歴を自動的に記録することができ、品質管理に
寄与することができる。
【００２７】本発明の一の局面における半導体装置の製
造装置は、基板の上に成膜されたアモルファスシリコン
膜にレーザアニールを施すレーザ照射光学系と、レーザ
アニールが施されたシリコン膜に光を照射して反射光の
光学情報を得る光学測定装置とを備える（請求項１
１）。
造装置は、基板の上に成膜されたアモルファスシリコン
膜にレーザアニールを施すレーザ照射光学系と、レーザ
アニールが施されたシリコン膜に光を照射して反射光の
光学情報を得る光学測定装置とを備える（請求項１
１）。
【００２８】上記の製造装置の構成により、ロットに共
通のレーザ照射条件を客観的に決定することができ、Ｔ
ＦＴの性能向上と製造歩留り向上を得ることができる。
通のレーザ照射条件を客観的に決定することができ、Ｔ
ＦＴの性能向上と製造歩留り向上を得ることができる。
【００２９】上記一の局面における半導体装置の製造装
置では、上記の光学情報が暗視野像の光強度パターンで
あり、光学測定装置が、暗視野像を得ることができる光
学測定装置である（請求項１２）。
置では、上記の光学情報が暗視野像の光強度パターンで
あり、光学測定装置が、暗視野像を得ることができる光
学測定装置である（請求項１２）。
【００３０】試行的に低いエネルギ密度から高いエネル
ギ密度に段階的に高めながら、レーザ照射した場合を考
える。このとき、レーザ照射領域の暗視野像が全体的に
暗くなったとき、そのエネルギ密度が最適のレーザ照射
条件の要件となる。この結果、従来、観察者の熟練等に
頼っていたロットに共通のレーザ照射条件の決定を客観
的に行うことが可能となる。
ギ密度に段階的に高めながら、レーザ照射した場合を考
える。このとき、レーザ照射領域の暗視野像が全体的に
暗くなったとき、そのエネルギ密度が最適のレーザ照射
条件の要件となる。この結果、従来、観察者の熟練等に
頼っていたロットに共通のレーザ照射条件の決定を客観
的に行うことが可能となる。
【００３１】上記一の局面における半導体装置の製造装
置では、上記の光学情報が分光測定結果であり、光学測
定装置が、反射光の分光測定が可能な分光測定装置であ
る（請求項１３）。
置では、上記の光学情報が分光測定結果であり、光学測
定装置が、反射光の分光測定が可能な分光測定装置であ
る（請求項１３）。
【００３２】上記の構成により、試行レーザ照射条件か
らより定量的に最適レーザ照射条件を客観的に設定する
ことができる。この結果、より一層、ＴＦＴの性能を向
上させ、製造歩留りを向上させることができる。
らより定量的に最適レーザ照射条件を客観的に設定する
ことができる。この結果、より一層、ＴＦＴの性能を向
上させ、製造歩留りを向上させることができる。
【００３３】上記一の局面における半導体装置の製造装
置では、上記の光学情報が特定の波長における分光測定
結果であり、分光測定装置は、特定波長における反射光
の強度を測定する装置である（請求項１４）。
置では、上記の光学情報が特定の波長における分光測定
結果であり、分光測定装置は、特定波長における反射光
の強度を測定する装置である（請求項１４）。
【００３４】本発明の目的に直接的に関連する特定の波
長の強度を測定することにより、装置や工数が簡素にな
り、より経済性に優れた方法とすることができる。この
特定波長は単数でも複数でもよい。
長の強度を測定することにより、装置や工数が簡素にな
り、より経済性に優れた方法とすることができる。この
特定波長は単数でも複数でもよい。
【００３５】上記一の局面における半導体装置の製造装
置では、アモルファスシリコン膜に対して試行的にレー
ザ照射を自動的に行い試行レーザ照射領域を形成する自
動試行レーザ照射制御手段と、試行レーザ照射領域から
の反射光の光学情報に基いて、ロットに対する共通のレ
ーザ照射条件を自動的に決定するロット照射条件決定手
段と、当該共通のレーザ照射条件によりロットに自動的
にレーザ照射を行うロット照射制御手段とをさらに備え
ている（請求項１５）。
置では、アモルファスシリコン膜に対して試行的にレー
ザ照射を自動的に行い試行レーザ照射領域を形成する自
動試行レーザ照射制御手段と、試行レーザ照射領域から
の反射光の光学情報に基いて、ロットに対する共通のレ
ーザ照射条件を自動的に決定するロット照射条件決定手
段と、当該共通のレーザ照射条件によりロットに自動的
にレーザ照射を行うロット照射制御手段とをさらに備え
ている（請求項１５）。
【００３６】上記の構成により、試行レーザ照射条件か
らより定量的にロットに対するレーザ照射条件を決定す
ることができ、より最適なレーザ照射条件を設定するこ
とができる。このため、ＴＦＴの特性を向上させ、かつ
製造歩留りを向上させることが可能となる。また、製品
の製造履歴を自動的に記録することができ、品質管理に
寄与することができる。
らより定量的にロットに対するレーザ照射条件を決定す
ることができ、より最適なレーザ照射条件を設定するこ
とができる。このため、ＴＦＴの特性を向上させ、かつ
製造歩留りを向上させることが可能となる。また、製品
の製造履歴を自動的に記録することができ、品質管理に
寄与することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】次に、図面に基いて、本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【００３８】（実施の形態１−光学顕微鏡 暗視野像の
解析によるレーザ照射条件設定−）図１は、アモルファ
スシリコン膜にレーザ照射を行う状態を説明する斜視図
である。ガラス基板１の上にアモルファスシリコン膜２
が成膜されており、このアモルファスシリコン膜２に、
パルスのレーザ光の照射がなされる。レーザビーム３は
レーザ光経路３ａを通って基板上に当る。このレーザ光
の断面は細片状で、スキャン方向１２に、すなわち幅方
向に少しずつずらしながら重ね打ちしてゆく。図１にお
いて、レーザ照射が行われた領域２ａでは、多結晶体シ
リコンが得られており、レーザ未照射領域２ｂでは、当
然、アモルファスシリコンのままである。図２は、レー
ザ光がアモルファスシリコン膜に照射されたときの断面
における強度分布の１例を示す図である。レーザ光は、
その断面で、不完全な台形状の強度分布を有し、上辺の
長さは、例えば３００μｍ〜４００μｍの範囲にあり、
長手方向の長さは、例えば２００ｍｍから３００ｍｍの
範囲にある。図２に示すレーザ光の強度分布を長手方向
に直交する断面で見た場合、一例として、図３（ａ）に
示すように、右肩部Ａに向かって徐々に高くなる分布が
あり、安定して均一で、対称的な強度分布となっていな
い。このようなレーザ光を、例えば、図３（ｂ）に示す
ように、幅方向に１５μｍ程度ずらしながら重ね打ちし
てゆく。通常、レーザ照射スタート側の端部および終端
では、ビームの肩に相当する、強度が低い領域に対応す
るので、所望の照射条件付近の強度ではエネルギ密度の
いかんによらず、ある幅は白っぽく見える。本説明にお
いては、このような部分は除いて議論する。
解析によるレーザ照射条件設定−）図１は、アモルファ
スシリコン膜にレーザ照射を行う状態を説明する斜視図
である。ガラス基板１の上にアモルファスシリコン膜２
が成膜されており、このアモルファスシリコン膜２に、
パルスのレーザ光の照射がなされる。レーザビーム３は
レーザ光経路３ａを通って基板上に当る。このレーザ光
の断面は細片状で、スキャン方向１２に、すなわち幅方
向に少しずつずらしながら重ね打ちしてゆく。図１にお
いて、レーザ照射が行われた領域２ａでは、多結晶体シ
リコンが得られており、レーザ未照射領域２ｂでは、当
然、アモルファスシリコンのままである。図２は、レー
ザ光がアモルファスシリコン膜に照射されたときの断面
における強度分布の１例を示す図である。レーザ光は、
その断面で、不完全な台形状の強度分布を有し、上辺の
長さは、例えば３００μｍ〜４００μｍの範囲にあり、
長手方向の長さは、例えば２００ｍｍから３００ｍｍの
範囲にある。図２に示すレーザ光の強度分布を長手方向
に直交する断面で見た場合、一例として、図３（ａ）に
示すように、右肩部Ａに向かって徐々に高くなる分布が
あり、安定して均一で、対称的な強度分布となっていな
い。このようなレーザ光を、例えば、図３（ｂ）に示す
ように、幅方向に１５μｍ程度ずらしながら重ね打ちし
てゆく。通常、レーザ照射スタート側の端部および終端
では、ビームの肩に相当する、強度が低い領域に対応す
るので、所望の照射条件付近の強度ではエネルギ密度の
いかんによらず、ある幅は白っぽく見える。本説明にお
いては、このような部分は除いて議論する。
【００３９】図４は、本発明の製造方法が目標とするレ
ーザ照射のエネルギ密度を示す図である。レーザ照射の
エネルギ密度が低い場合には多結晶体シリコンの粒成長
が充分でなく、ＴＦＴの特性は充分高くない。一方、エ
ネルギ密度が高すぎても、その多結晶体シリコンを用い
て作製されたＴＦＴの特性は急激に低下する。図４に示
すように、ＴＦＴの特性を最良にするエネルギ密度の最
適範囲があり、この範囲を客観的にかつ迅速に決定する
ことが本発明の目標とするところである。
ーザ照射のエネルギ密度を示す図である。レーザ照射の
エネルギ密度が低い場合には多結晶体シリコンの粒成長
が充分でなく、ＴＦＴの特性は充分高くない。一方、エ
ネルギ密度が高すぎても、その多結晶体シリコンを用い
て作製されたＴＦＴの特性は急激に低下する。図４に示
すように、ＴＦＴの特性を最良にするエネルギ密度の最
適範囲があり、この範囲を客観的にかつ迅速に決定する
ことが本発明の目標とするところである。
【００４０】図５は、既に成膜されているアモルファス
シリコン膜に対してレーザ照射、すなわちレーザアニー
ルを行うレーザ照射装置を示す概略構成図である。パル
スレーザ発振器２１によって発振されたレーザ光は、ア
ッテネータ（減衰器）２２でレーザ光の強度を調整され
る。さらに、ミラー２３で向きを変えられ、光学系筐体
に入射され、ビーム成形光学系２４，２５によりビーム
の成形をされる。その後、ミラー２６でさらに向きを変
えられ、ウインドウ２８から基板１，２が収納されるチ
ャンバ２９に入射される。チャンバ２９の中にはＸ-Ｙ
テーブル１１が設置され、そのＸ-Ｙテーブルの上には
アモルファスシリコン膜２が成膜された基板１が装着さ
れている。Ｘ-Ｙテーブル１３はＸ方向にもＹ方向にも
可動であり、レーザビームのスキャンは、このＸ-Ｙテ
ーブルの移動によって行うことができる。また、チャン
バ２９の内部には、光学測定装置３０が配置されてい
る。上記のレーザ照射装置を用いて、アモルファスシリ
コン膜に対してレーザ照射条件を変えてレーザ照射し、
それぞれの試行レーザ照射領域を形成する。この試行レ
ーザ照射条件は、暗視野像で決定する場合は、重ね打ち
を行わず、１パルス毎にエネルギ密度を変えて複数の矩
形の試行レーザ照射領域を形成する。
シリコン膜に対してレーザ照射、すなわちレーザアニー
ルを行うレーザ照射装置を示す概略構成図である。パル
スレーザ発振器２１によって発振されたレーザ光は、ア
ッテネータ（減衰器）２２でレーザ光の強度を調整され
る。さらに、ミラー２３で向きを変えられ、光学系筐体
に入射され、ビーム成形光学系２４，２５によりビーム
の成形をされる。その後、ミラー２６でさらに向きを変
えられ、ウインドウ２８から基板１，２が収納されるチ
ャンバ２９に入射される。チャンバ２９の中にはＸ-Ｙ
テーブル１１が設置され、そのＸ-Ｙテーブルの上には
アモルファスシリコン膜２が成膜された基板１が装着さ
れている。Ｘ-Ｙテーブル１３はＸ方向にもＹ方向にも
可動であり、レーザビームのスキャンは、このＸ-Ｙテ
ーブルの移動によって行うことができる。また、チャン
バ２９の内部には、光学測定装置３０が配置されてい
る。上記のレーザ照射装置を用いて、アモルファスシリ
コン膜に対してレーザ照射条件を変えてレーザ照射し、
それぞれの試行レーザ照射領域を形成する。この試行レ
ーザ照射条件は、暗視野像で決定する場合は、重ね打ち
を行わず、１パルス毎にエネルギ密度を変えて複数の矩
形の試行レーザ照射領域を形成する。
【００４１】図６は、その光学測定装置３０を説明する
概略構成図である。光源３１を発した光は、暗視野光学
系３２を通り、さらにハーフミラー３３を通過して、レ
ーザ照射されたシリコン膜２で反射される。この反射光
はハーフミラー３３で向きを変えられ、電荷結合素子
（ＣＣＤ:Charge Coupled Device)やフォトマル（Photo
multiplier)等の光学情報を電気信号に変換する素子を
経て、信号処理PC３５に入力される。この信号処理PCで
ロットに共通のレーザ照射条件が設定され、レーザコン
トロール系３６を経由してロットに対する実際のレーザ
照射が行われる。
概略構成図である。光源３１を発した光は、暗視野光学
系３２を通り、さらにハーフミラー３３を通過して、レ
ーザ照射されたシリコン膜２で反射される。この反射光
はハーフミラー３３で向きを変えられ、電荷結合素子
（ＣＣＤ:Charge Coupled Device)やフォトマル（Photo
multiplier)等の光学情報を電気信号に変換する素子を
経て、信号処理PC３５に入力される。この信号処理PCで
ロットに共通のレーザ照射条件が設定され、レーザコン
トロール系３６を経由してロットに対する実際のレーザ
照射が行われる。
【００４２】図７は、本実施の形態で用いた暗視野像を
得る光学装置の概略構成を示す図である。図７に示す構
成は、落射暗視野法という名称で知られている。レーザ
照射領域１，２に斜めから光を当てことにより表面の微
妙な凹凸を観察するのに適した方法である。光源３１を
発した光は、リングスリット３８によりリング状の光と
なり、リング状全反射鏡３９により向きを変えられて、
試料の方向に向かう。このリング状の光はリング状プリ
ズム４１によって試料表面に集中する。この試料に向か
う光は、試料表面に斜めから入射している。試料表面で
反射された光は対物レンズにより平行光線とされ結像レ
ンズ（図示せず）へと向かう。この光学測定装置によれ
ば、レーザ照射のエネルギ密度が高すぎて微結晶化する
と、表面散乱される。
得る光学装置の概略構成を示す図である。図７に示す構
成は、落射暗視野法という名称で知られている。レーザ
照射領域１，２に斜めから光を当てことにより表面の微
妙な凹凸を観察するのに適した方法である。光源３１を
発した光は、リングスリット３８によりリング状の光と
なり、リング状全反射鏡３９により向きを変えられて、
試料の方向に向かう。このリング状の光はリング状プリ
ズム４１によって試料表面に集中する。この試料に向か
う光は、試料表面に斜めから入射している。試料表面で
反射された光は対物レンズにより平行光線とされ結像レ
ンズ（図示せず）へと向かう。この光学測定装置によれ
ば、レーザ照射のエネルギ密度が高すぎて微結晶化する
と、表面散乱される。
【００４３】図３に例示する強度分布を有するレーザビ
ームにおいて、上記の暗視野光学系を用いて得られた矩
形の試行照射領域の暗視野像の４例を、図８に示す。図
８（ａ）は、エネルギ密度が５８０ｍＪ/ｃｍ2の場合で
あり、図８（ｂ）は５９０ｍＪ/ｃｍ2、図８（ｃ）は６
００ｍＪ/ｃｍ2、また図８（ｄ）は６１０ｍＪ/ｃｍ2の
場合である。図８の各画像において、白っぽい部分は結
晶粒径が大きく成長した領域である。一方、暗い領域は
微結晶粒が形成されている領域である。したがって、図
８（ａ）〜（ｄ）の中では、（ｄ）６１０ｍＪ/ｃｍ2の
レーザ照射条件が基準となる条件である。したがって、
このエネルギ密度を基にして、多少増減させて、ロット
に共通のエネルギ密度を設定する。
ームにおいて、上記の暗視野光学系を用いて得られた矩
形の試行照射領域の暗視野像の４例を、図８に示す。図
８（ａ）は、エネルギ密度が５８０ｍＪ/ｃｍ2の場合で
あり、図８（ｂ）は５９０ｍＪ/ｃｍ2、図８（ｃ）は６
００ｍＪ/ｃｍ2、また図８（ｄ）は６１０ｍＪ/ｃｍ2の
場合である。図８の各画像において、白っぽい部分は結
晶粒径が大きく成長した領域である。一方、暗い領域は
微結晶粒が形成されている領域である。したがって、図
８（ａ）〜（ｄ）の中では、（ｄ）６１０ｍＪ/ｃｍ2の
レーザ照射条件が基準となる条件である。したがって、
このエネルギ密度を基にして、多少増減させて、ロット
に共通のエネルギ密度を設定する。
【００４４】図８に示す暗視野像は、客観的に識別でき
る画像であり、この暗視野像に対して画像処理を行い定
量化することにより、最適のエネルギ密度を、迅速に、
かつ客観的に設定することができる。このため、自動処
理装置を用いることにより、非常に容易にいくつかの試
行レーザ照射を行い、それぞれの画像処理データに基い
て照射条件を設定して、実際にロットに共通のレーザ照
射条件で照射することが可能となる。
る画像であり、この暗視野像に対して画像処理を行い定
量化することにより、最適のエネルギ密度を、迅速に、
かつ客観的に設定することができる。このため、自動処
理装置を用いることにより、非常に容易にいくつかの試
行レーザ照射を行い、それぞれの画像処理データに基い
て照射条件を設定して、実際にロットに共通のレーザ照
射条件で照射することが可能となる。
【００４５】（実施の形態２−分光測定によるレーザ照
射条件設定−）レーザ試行照射領域について分光測定を
行うには、図５に示す光学測定装置３０のうち、回折格
子等の分光器にいたる間の光学経路を形成すればよい。
また、特定の波長に注目して、その特定波長の強度を測
定する場合には、より簡便にフィルタとフォトマルだけ
で測定装置を構成して、チャンバの中に配置することが
できる。分光測定を行う場合は、実際の場合と同様に、
レーザ光の幅方向に重複させながら重ね打ちを行って、
エネルギ密度を変え、矩形の試行レーザ領域を形成す
る。
射条件設定−）レーザ試行照射領域について分光測定を
行うには、図５に示す光学測定装置３０のうち、回折格
子等の分光器にいたる間の光学経路を形成すればよい。
また、特定の波長に注目して、その特定波長の強度を測
定する場合には、より簡便にフィルタとフォトマルだけ
で測定装置を構成して、チャンバの中に配置することが
できる。分光測定を行う場合は、実際の場合と同様に、
レーザ光の幅方向に重複させながら重ね打ちを行って、
エネルギ密度を変え、矩形の試行レーザ領域を形成す
る。
【００４６】図９は、試行照射条件を４５０ｍＪ/ｃｍ2
〜５５０ｍＪ/ｃｍ2の範囲において、７条件のエネルギ
密度を用いて行い、各矩形領域の中央に白色光を当てて
反射光の分光測定を行った結果である。図９には、アモ
ルファスシリコン膜についての結果も併せて示してい
る。図９に示す分光測定結果においては、例えば、アモ
ルファスシリコン膜のスペクトルを基準にして最適のレ
ーザ照射条件を設定することができる。図９の結果か
ら、例えば波長６００μｍにおいて、アモルファスシリ
コン膜の強度の８５％〜９９％に入るレーザ照射条件、
すなわちエネルギ密度５２０ｍＪ/ｃｍ2を基にして、多
少エネルギ密度を増減させてロットに共通のレーザ照射
条件を設定することができる。また、波長４８０ｎｍ〜
６５０ｎｍの範囲で各測定データを微分して得られた波
形から解析してもよい。
〜５５０ｍＪ/ｃｍ2の範囲において、７条件のエネルギ
密度を用いて行い、各矩形領域の中央に白色光を当てて
反射光の分光測定を行った結果である。図９には、アモ
ルファスシリコン膜についての結果も併せて示してい
る。図９に示す分光測定結果においては、例えば、アモ
ルファスシリコン膜のスペクトルを基準にして最適のレ
ーザ照射条件を設定することができる。図９の結果か
ら、例えば波長６００μｍにおいて、アモルファスシリ
コン膜の強度の８５％〜９９％に入るレーザ照射条件、
すなわちエネルギ密度５２０ｍＪ/ｃｍ2を基にして、多
少エネルギ密度を増減させてロットに共通のレーザ照射
条件を設定することができる。また、波長４８０ｎｍ〜
６５０ｎｍの範囲で各測定データを微分して得られた波
形から解析してもよい。
【００４７】（実施の形態３−自動化−）上記実施の形
態１および２における本発明の半導体装置の製造方法
は、自動化することにより大きな製造能率上のメリット
をもたらす。図１０は、実施の形態１および２における
自動処理アルゴリズムを示すフローチャートである。ま
ず、アモルファスシリコン膜が成膜された基板を、レー
ザ照射がなされるチャンバ内に搬入する。次いで、予め
決められた振幅のレーザパワー条件で試行レーザ照射領
域を形成する。次に、光学測定を行い、その結果に基き
レーザ処理条件を決定する（工程Ｘ）。この決定された
レーザ照射条件によって指定枚数の基板にレーザ照射を
施す。この後、この指定枚数の基板のレーザ照射領域に
ついて光学測定を行ってもよい。この光学測定の結果が
良好な場合には、さらに残りの基板についても同じ条件
でレーザ照射を行う。上記光学測定の結果が不良の場合
には、上記決定されたレーザ照射条件でのレーザ照射
は、これ以上行わずに再度条件決定に戻るか、または照
射を終了する。
態１および２における本発明の半導体装置の製造方法
は、自動化することにより大きな製造能率上のメリット
をもたらす。図１０は、実施の形態１および２における
自動処理アルゴリズムを示すフローチャートである。ま
ず、アモルファスシリコン膜が成膜された基板を、レー
ザ照射がなされるチャンバ内に搬入する。次いで、予め
決められた振幅のレーザパワー条件で試行レーザ照射領
域を形成する。次に、光学測定を行い、その結果に基き
レーザ処理条件を決定する（工程Ｘ）。この決定された
レーザ照射条件によって指定枚数の基板にレーザ照射を
施す。この後、この指定枚数の基板のレーザ照射領域に
ついて光学測定を行ってもよい。この光学測定の結果が
良好な場合には、さらに残りの基板についても同じ条件
でレーザ照射を行う。上記光学測定の結果が不良の場合
には、上記決定されたレーザ照射条件でのレーザ照射
は、これ以上行わずに再度条件決定に戻るか、または照
射を終了する。
【００４８】上記の光学測定とその結果に基くレーザ照
射条件の決定とからなる工程Ｘは、暗視野像をとる場合
と、分光測定を行う場合とで相違する。暗視野像をとる
場合は、図１１に示すように、例えば２種類の測定方法
がある。一つは、図１１（ａ）に示すように、フォトマ
ルで反射光の強度を測定し、レーザ照射条件を決定する
方法である。他の一つは、図１１（ｂ）に示すように、
ＣＣＤ画像に取込み２値化処理を行い、白っぽい領域と
暗い領域とについて白／黒面積比を求め、レーザ処理条
件を決定する方法である。上記の方法に基き、実施の形
態１に示した半導体装置の製造方法を自動化することが
でき、作業能率の大幅向上を得ることができる。
射条件の決定とからなる工程Ｘは、暗視野像をとる場合
と、分光測定を行う場合とで相違する。暗視野像をとる
場合は、図１１に示すように、例えば２種類の測定方法
がある。一つは、図１１（ａ）に示すように、フォトマ
ルで反射光の強度を測定し、レーザ照射条件を決定する
方法である。他の一つは、図１１（ｂ）に示すように、
ＣＣＤ画像に取込み２値化処理を行い、白っぽい領域と
暗い領域とについて白／黒面積比を求め、レーザ処理条
件を決定する方法である。上記の方法に基き、実施の形
態１に示した半導体装置の製造方法を自動化することが
でき、作業能率の大幅向上を得ることができる。
【００４９】一方、実施の形態２に示した分光測定を用
いる方法は、図１２に示すように、分光測定のピーク値
変化を判定して、レーザ照射条件を決定する。この場
合、ピーク値変化を用いる方法の他に、アモルファスシ
リコン膜についてのスペクトルと比較して、レーザ照射
条件を設定してもよい。この結果、実施の形態２に示し
た方法を自動化して用いることができ、作業能率の大幅
な能率向上を得ることが可能となる。
いる方法は、図１２に示すように、分光測定のピーク値
変化を判定して、レーザ照射条件を決定する。この場
合、ピーク値変化を用いる方法の他に、アモルファスシ
リコン膜についてのスペクトルと比較して、レーザ照射
条件を設定してもよい。この結果、実施の形態２に示し
た方法を自動化して用いることができ、作業能率の大幅
な能率向上を得ることが可能となる。
【００５０】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、上記に開示された本発明の実施の
形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら
発明の実施の形態に限定されるものではない。本発明の
範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに
特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのす
べての変更を含む。
て説明を行なったが、上記に開示された本発明の実施の
形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら
発明の実施の形態に限定されるものではない。本発明の
範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに
特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのす
べての変更を含む。
【図１】 レーザ照射の状態を説明する斜視図である。
【図２】 レーザ光の基板上での強度分布を示す斜視図
である。
である。
【図３】 （ａ）は、レーザ光の長手方向に直交する断
面での非対称性および非均一性を説明する図であり、ま
た、（ｂ）は、レーザ光を幅方向に部分的に重ねながら
重ね打ちする状態を説明する図である。
面での非対称性および非均一性を説明する図であり、ま
た、（ｂ）は、レーザ光を幅方向に部分的に重ねながら
重ね打ちする状態を説明する図である。
【図４】 本発明において最適レーザ照射条件を設定す
る意義を説明する図である。
る意義を説明する図である。
【図５】 実施の形態１における半導体装置の製造装置
を説明する構成図である。
を説明する構成図である。
【図６】 図５における光学測定装置の構成を説明する
図である。
図である。
【図７】 図６における光学測定装置の構成の一例であ
る落射斜方照明により暗視野像を得る装置の構造を説明
する図である。
る落射斜方照明により暗視野像を得る装置の構造を説明
する図である。
【図８】 実施の形態１における４種類のレーザ照射条
件の試行領域の暗視野像の模式図である。（ａ）エネル
ギ密度５８０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射における暗視野
像、（ｂ）エネルギ密度５９０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射
における暗視野像、（ｃ）エネルギ密度６００ｍＪ/ｃ
ｍ2のレーザ照射における暗視野像、（ｄ）エネルギ密
度６１０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射における暗視野像。
件の試行領域の暗視野像の模式図である。（ａ）エネル
ギ密度５８０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射における暗視野
像、（ｂ）エネルギ密度５９０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射
における暗視野像、（ｃ）エネルギ密度６００ｍＪ/ｃ
ｍ2のレーザ照射における暗視野像、（ｄ）エネルギ密
度６１０ｍＪ/ｃｍ2のレーザ照射における暗視野像。
【図９】 実施の形態２における分光測定結果を示す図
である。
である。
【図１０】 実施の形態３における自動化処理のアルゴ
リズムのフローチャートである。
リズムのフローチャートである。
【図１１】 図１０の工程Ｘにおいて暗視野像をとる場
合のフローチャートである。（ａ）はフォトマルを用い
て反射光強度を測定する方法のフローチャートであり、
（ｂ）はＣＣＤ画像取込みを行う方法のフローチャート
である。
合のフローチャートである。（ａ）はフォトマルを用い
て反射光強度を測定する方法のフローチャートであり、
（ｂ）はＣＣＤ画像取込みを行う方法のフローチャート
である。
【図１２】 図１０の工程Ｘにおいて分光測定を行う方
法のフローチャートである。
法のフローチャートである。
【符号の説明】 １ ガラス基板、２ アモルファスシリコン膜、２ａ
レーザ照射領域、２ｂレーザ未照射領域、３ レーザ
光、３ａ レーザ光経路、５ 微結晶粒の領域、６ 結
晶粒径の大きい領域、１１ Ｘ-Ｙテーブル、１２，１
３ レーザ光スキャン方向、２１ レーザ発振器、２２
アッテネータ（減衰器）、２３，２６ミラー、２４，
２５ ビーム成形光学系、２７ 光学系筐体、２８ ウ
ィンドウ、２９ チャンバ、３０ 光学測定装置、３１
光源、３２ 暗視野光学系、３３ ハーフミラー、３
４ センサ（電荷結合素子またはフォトマルなど）、３
５ 信号処理PC、３６ レーザコントロール系、３７
対物レンズ、３８ リングスリット、３９ リング状全
反射鏡、４１ リング状プリズム、Ａ レーザ光端部の
強度突出部。
レーザ照射領域、２ｂレーザ未照射領域、３ レーザ
光、３ａ レーザ光経路、５ 微結晶粒の領域、６ 結
晶粒径の大きい領域、１１ Ｘ-Ｙテーブル、１２，１
３ レーザ光スキャン方向、２１ レーザ発振器、２２
アッテネータ（減衰器）、２３，２６ミラー、２４，
２５ ビーム成形光学系、２７ 光学系筐体、２８ ウ
ィンドウ、２９ チャンバ、３０ 光学測定装置、３１
光源、３２ 暗視野光学系、３３ ハーフミラー、３
４ センサ（電荷結合素子またはフォトマルなど）、３
５ 信号処理PC、３６ レーザコントロール系、３７
対物レンズ、３８ リングスリット、３９ リング状全
反射鏡、４１ リング状プリズム、Ａ レーザ光端部の
強度突出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 英人 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F052 AA02 BA01 BA07 BA18 CA07 DA02 JA01 5F110 AA16 BB01 DD02 GG02 GG13 PP03 PP05 PP06 PP40
Claims (15)
- 【請求項１】 ロットごとに、アモルファスシリコン膜
に同じ条件でレーザ照射を行って多結晶体シリコン膜を
形成する半導体装置の製造方法であって、 前記アモルファスシリコン膜に対して、試行条件でレー
ザ照射を行って試行レーザ照射領域を形成する工程と、 前記試行レーザ照射領域からの反射光の光学情報に基い
て、前記ロットのレーザ照射条件を決める工程とを備え
る、半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記光学情報が、前記試行レーザ照射領
域の暗視野像である、請求項１に記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項３】 前記試行レーザ照射領域を形成する工程
が、前記アモルファスシリコン膜の第１の領域に対し
て、第１の条件でレーザ照射を行って第１のレーザ照射
領域を形成する工程と、前記アモルファスシリコン膜の
前記第１の領域とは異なる第２の領域に対して前記第１
の条件とは相違する第２の条件でレーザ照射を行って第
２のレーザ照射領域を形成する工程とを有し、 前記ロットのレーザ照射条件を決める工程が、前記第１
のレーザ照射領域および第２のレーザ照射領域の反射光
による暗視野像の光強度パターンに基いて、前記ロット
のレーザ照射条件を決める工程である、請求項２に記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１のレーザ照射条件のエネルギ密
度が、前記第２のレーザ照射条件のそれより小さい場合
において、前記第１のレーザ照射領域の暗視野像の光強
度パターンが少なくとも２つの領域に分かれ、かつ前記
第２のレーザ照射領域の暗視野像の光強度パターンがそ
の領域全体にわたって同じであるとき、前記第２の条件
を基にして定めたレーザ照射条件とする、請求項３に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記ロットのレーザ照射条件は、前記第
１および第２のレーザ照射条件とは相違し、前記第１お
よび第２のレーザ照射条件のいずれか一方に補正を加え
たレーザ照射条件である、請求項３または４に記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１および第２の条件でレーザ照射
を自動的に行う工程と、前記第１および第２のレーザ照
射領域の暗視野像の光強度パターンに基いて、自動的に
前記ロットのレーザ照射条件を決定する工程と、当該決
定されたレーザ照射条件に基いて前記ロットに対してレ
ーザ照射を自動的に行う工程とを備える、請求項３〜５
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記光学情報が、前記試行レーザ照射領
域からの反射光の分光測定結果であり、前記ロットのレ
ーザ照射条件を決める工程が、当該分光測定結果に基い
て、前記ロットのレーザ照射条件を決める工程である、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記分光測定では、特定の波長における
反射光の強度を測定し、その特定の波長の測定結果に基
いて前記ロットのレーザ照射条件を決める、請求項７に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記試行レーザ照射領域の反射光の分光
測定結果と、前記アモルファスシリコン膜の反射光の分
光測定結果とを比較して、前記ロットに対するレーザ照
射条件を決める、請求項７または８に記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項１０】 前記試行条件で試行レーザ照射を自動
的に行う工程と、前記試行レーザ照射領域からの前記反
射光の分光測定に基いて、自動的に前記ロットのレーザ
照射条件を決定する工程と、前記決定されたレーザ照射
条件によって前記ロットに対してレーザ照射を自動的に
行う工程とを備える、請求項７〜９のいずれかに記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記基板の上に成膜されたアモルファ
スシリコン膜にレーザ照射を施すレーザ照射光学系と、 前記レーザ照射が施されたシリコン膜の領域に光を照射
して反射光の光学情報を得る光学測定装置とを備える、
半導体装置の製造装置。 - 【請求項１２】 前記光学情報が暗視野像の光強度パタ
ーンであり、前記光学測定装置が、暗視野像を得ること
ができる光学測定装置である、請求項１１に記載の半導
体装置の製造装置。 - 【請求項１３】 前記光学情報が分光測定結果であり、
前記光学測定装置が、前記反射光の分光測定が可能な分
光測定装置である、請求項１１に記載の半導体装置の製
造装置。 - 【請求項１４】 前記光学情報が特定の波長における分
光測定結果であり、前記分光測定装置は、特定波長にお
ける反射光の強度を測定する装置である、請求項１３に
記載の半導体装置の製造装置。 - 【請求項１５】 前記半導体装置の製造装置は、前記ア
モルファスシリコン膜に対して試行的にレーザ照射を自
動的に行い試行レーザ照射領域を形成する自動試行レー
ザ照射制御手段と、前記試行レーザ照射領域からの反射
光の光学情報に基いて、ロットに対する共通のレーザ照
射条件を自動的に決定するロット照射条件決定手段と、
前記共通のレーザ照射条件により前記ロットに自動的に
レーザ照射を行うロット照射制御手段とをさらに備え
る、請求項１１〜１４のいずれかに記載の半導体装置の
製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184399A JP2002008976A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184399A JP2002008976A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002008976A true JP2002008976A (ja) | 2002-01-11 |
Family
ID=18684845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000184399A Pending JP2002008976A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002008976A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237525A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Nec Lcd Technologies Ltd | レーザ照射方法及び装置 |
| JP2007158372A (ja) * | 2007-02-06 | 2007-06-21 | Advanced Display Inc | 半導体装置の製造方法および製造装置 |
| JP2007520874A (ja) * | 2004-03-04 | 2007-07-26 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体検査装置 |
| JP2008028303A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Hitachi Displays Ltd | 平面表示装置の製造方法 |
| JP2008300867A (ja) * | 2008-08-01 | 2008-12-11 | Nec Corp | 多結晶薄膜の粒径均一性の判定方法及びレーザ照射装置 |
| JP2009065101A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-03-26 | Hitachi Displays Ltd | 平面表示装置の製造方法 |
| JP2010056433A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Hitachi Displays Ltd | 平面表示装置の製造方法 |
| US7724382B2 (en) | 2006-04-19 | 2010-05-25 | Nec Corporation | Method and apparatus for irradiating laser |
| JP2010135850A (ja) * | 2010-03-05 | 2010-06-17 | Nec Lcd Technologies Ltd | 微結晶化判定方法及び装置 |
| JP2013157454A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ加工方法、半導体デバイスの製造方法及びレーザ加工装置 |
-
2000
- 2000-06-20 JP JP2000184399A patent/JP2002008976A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007520874A (ja) * | 2004-03-04 | 2007-07-26 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体検査装置 |
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| US7473657B2 (en) | 2005-02-28 | 2009-01-06 | Nec Lcd Technologies, Ltd. | Laser irradiation method and apparatus for forming a polycrystalline silicon film |
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| US7920277B2 (en) | 2006-04-19 | 2011-04-05 | Nec Corporation | Method and apparatus for irradiating laser |
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