JP2916452B1 - Evaluation method of crystalline semiconductor thin film and laser annealing apparatus - Google Patents

Evaluation method of crystalline semiconductor thin film and laser annealing apparatus

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JP2916452B1
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Abstract

【要約】 【課題】レーザアニールによってガラス等の基板上に形
成されたp−Si薄膜の結晶状態の評価と、歩留りが良
く、高スループットを実現するレーザアニール装置の提
供にある。 【解決手段】多結晶シリコン薄膜の光透過率またはアモ
ルファスシリコン薄膜の光透過率との差分を測定して多
結晶シリコン薄膜の結晶状態を検出評価し、それに基づ
き多結晶シリコン薄膜の結晶性の悪い部分を再度レーザ
アニールするレーザアニール装置。
An object of the present invention is to evaluate a crystal state of a p-Si thin film formed on a substrate such as glass by laser annealing, and to provide a laser annealing apparatus which realizes high yield and high throughput. The difference between the light transmittance of a polycrystalline silicon thin film and the light transmittance of an amorphous silicon thin film is measured to detect and evaluate the crystal state of the polycrystalline silicon thin film. A laser annealing device that performs laser annealing on the part again.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜半導体素子を
作成する基板をレーザアニールする結晶性半導体薄膜の
評価方法とそれを用いたレーザアニール装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating a crystalline semiconductor thin film by laser annealing a substrate on which a thin film semiconductor device is formed, and a laser annealing apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置等の平面ディスプレイで
は、薄膜半導体素子として薄膜トランジスタ(TFT)
を有するものがある。このTFTを有する平面ディスプ
レイにあっては、高精細、高画質を実現するために、各
画素部におけるTFTの電子の電界効果移動度を向上さ
せることが必要である。
2. Description of the Related Art In a flat display such as a liquid crystal display device, a thin film transistor (TFT) is used as a thin film semiconductor element.
Some have. In a flat panel display having this TFT, it is necessary to improve the field effect mobility of the electrons of the TFT in each pixel portion in order to realize high definition and high image quality.

【0003】TFTの電子の電界効果移動度を向上させ
るには、ガラス基板に蒸着した非晶質シリコン(以下a
−Siと略す)薄膜を、多結晶シリコン(以下p−Si
と略す)薄膜に改質し、その基板上にTFTを形成する
ことで達成される。
In order to improve the field-effect mobility of electrons of a TFT, amorphous silicon (hereinafter referred to as a) is deposited on a glass substrate.
-Si) is referred to as polycrystalline silicon (hereinafter referred to as p-Si).
This is achieved by reforming into a thin film and forming a TFT on the substrate.

【0004】a−Si薄膜をp−Si薄膜に改質する方
法には2つの方法があり、1つはa−Si薄膜基板を高
温(800〜1000℃)で加熱し改質する方法、もう
1つはa−Si薄膜に対し吸収率の高い光であるエキシ
マレーザ光(例えばXeClレーザ、波長308nm)
を照射し、a−Si薄膜を溶融して結晶化することで改
質する方法がある。前者を高温p−SiTFT基板作成
法、後者を低温p−SiTFT基板作成法と称してい
る。
There are two methods for modifying an a-Si thin film into a p-Si thin film. One is to modify an a-Si thin film substrate by heating it at a high temperature (800 to 1000 ° C.). One is an excimer laser light (for example, a XeCl laser, a wavelength of 308 nm) which is a light having a high absorptivity for the a-Si thin film.
Irradiation, and melting and crystallizing the a-Si thin film. The former is called a high-temperature p-Si TFT substrate manufacturing method, and the latter is called a low-temperature p-Si TFT substrate manufacturing method.

【0005】高温p−SiTFT基板作成法では、基板
全体を高温度に加熱することから石英ガラス等の耐熱性
のガラス基板を用いる必要があり、大画面化するほど高
価となる。このため近年、部分的な加熱でa−Si薄膜
からp−Si薄膜に改質する低温p−SiTFT基板作
成法が採用され始めている。
In the method of producing a high-temperature p-Si TFT substrate, it is necessary to use a heat-resistant glass substrate such as quartz glass because the entire substrate is heated to a high temperature. For this reason, in recent years, a low-temperature p-Si TFT substrate manufacturing method of modifying an a-Si thin film into a p-Si thin film by partial heating has begun to be adopted.

【0006】この方法は、一般にレーザアニール法と呼
ばれており、低価格のガラス基板を使用できると云う利
点がある。このレーザアニール方法には、(1)基板を
間欠的に移動させると共に、その移動毎にレーザビーム
を照射させてアニールする方法。(2)基板を固定しレ
ーザビームを間欠的に移動させ、その移動毎にレーザビ
ームを照射させてアニールする方法。(3)上記(1)
と(2)とを組み合わせた方法がある。
This method is generally called a laser annealing method, and has an advantage that a low-cost glass substrate can be used. The laser annealing method includes (1) a method in which a substrate is intermittently moved, and a laser beam is irradiated every time the substrate is moved to perform annealing. (2) A method in which a substrate is fixed and a laser beam is intermittently moved, and a laser beam is irradiated and annealed every time the laser beam is moved. (3) The above (1)
And (2).

【0007】このレーザアニールによるp−Si薄膜の
状態を評価する従来技術としては、特開平2−4672
1号公報や特開平4−296015号公報等に代表され
るアニール用のレーザ光をa−Si薄膜に照射した時
に、その表面から反射してくるアニール用レーザ光のラ
マン散乱光を分光することで評価する方法と、特開昭6
0−5508号公報の様に薄膜の溶融時に、溶融温度に
対応して表面から発生する輻射波を検出する方法、ある
いは、特開平1−7612号公報の様にアニール用レー
ザ光に別のレーザ光を重畳させ、その反射光を捕えてレ
ーザアニール状態を把握する方法などがある。
A conventional technique for evaluating the state of a p-Si thin film by laser annealing is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-4672.
When an a-Si thin film is irradiated with an annealing laser beam represented by Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 1 (1994) -296015 or the like, the Raman scattering light of the annealing laser beam reflected from the surface of the a-Si thin film is dispersed. And Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-5508 discloses a method of detecting a radiation wave generated from a surface in accordance with a melting temperature when a thin film is melted, or another laser as a laser beam for annealing as disclosed in JP-A-1-7612. There is a method of superimposing light, capturing the reflected light, and grasping the laser annealing state.

【0008】いずれもレーザアニール部からの反射光を
捕えて評価するもので、特に、アニール用レーザ光がa
−Si薄膜に照射され、a−Si薄膜が溶融している時
点の状態を反射光によって検出し評価するものである。
[0008] In each case, the reflected light from the laser annealing portion is captured and evaluated.
A state at the time when the a-Si thin film is irradiated with the -Si thin film and the a-Si thin film is melted is detected and evaluated by reflected light.

【0009】これらの方法では、a−Si薄膜が溶融し
ている時の状態は適切に把握できるものの、a−Si薄
膜 ⇒ 溶融 ⇒ 固化 ⇒ p−Si薄膜と改質する過程の
最後のp−Si薄膜の状態を、十分把握するための配慮
がなされていなかった。
In these methods, although the state when the a-Si thin film is melted can be properly grasped, the final p-type in the process of reforming into an a-Si thin film ⇒ melting ⇒ solidification ⇒ p-Si thin film. No consideration has been given to sufficiently grasping the state of the Si thin film.

【0010】また、ラマン分光法を用いるためには分光
装置が必要であり、評価装置が大型,高価となる恐れが
ある。更にまた、ガラス基板のレーザアニール欠陥部の
再処理方法に対する配慮がなされていなかった。
Further, in order to use Raman spectroscopy, a spectroscopic device is required, and the evaluation device may be large and expensive. Furthermore, no consideration has been given to a method of reprocessing a laser annealing defect portion of a glass substrate.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】レーザアニールによる
多結晶シリコン化の状態をガラス基板全体、または、必
要部分毎に評価すると共に、不合格と判定されたガラス
基板を再度レーザアニール工程に戻すようにできれば不
良品を無くすことができる。
The state of polycrystalline silicon formation by laser annealing is evaluated for the entire glass substrate or for each required portion, and the glass substrate determined to be rejected is returned to the laser annealing step again. If possible, defective products can be eliminated.

【0012】本発明の目的は、p−Si薄膜の結晶化状
態を簡便な方法で評価できる評価方法を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide an evaluation method capable of evaluating the crystallization state of a p-Si thin film by a simple method.

【0013】また本発明の他の目的は、処理時間の短縮
と、レーザビームを有効活用してアニールする薄膜半導
体のレーザアニールを、的確に実施し得るレーザアニー
ル装置を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a laser annealing apparatus capable of shortening a processing time and accurately performing laser annealing of a thin film semiconductor which is annealed by effectively utilizing a laser beam.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
The gist of the present invention to achieve the above object is as follows.

【0015】(1) 基板上に形成されたp−Si薄膜
の結晶状態を光を照射して評価する結晶性半導体薄膜の
評価方法であり、前記p−Si薄膜に評価用の光を照射
し、該照射光の透過強度 1 と、前記評価用の光と同じ
光源からの光でp−Si薄膜を透過させない参照光の光
強度I 2 との比率である光透過率(I 1 /I 2 )に基づき
その結晶状態を判定する結晶性半導体薄膜の評価方法に
ある。
(1) A method for evaluating a crystalline semiconductor thin film by irradiating light to evaluate a crystal state of a p-Si thin film formed on a substrate, wherein the p-Si thin film is irradiated with light for evaluation. The same as the transmission intensity I 1 of the irradiation light and the light for evaluation.
Reference light that does not pass through the p-Si thin film with light from the light source
Based on the light transmittance is the ratio of the intensity I 2 (I 1 / I 2 ) <br/> under evaluation method of a crystalline semiconductor thin film determines its crystalline state.

【0016】[0016]

【0017】() 評価判定基準である特定の光透過
率I値と前記参照光の光強度I2値を予め記憶させた評
価判定装置に、前記照射光の透過強度I1を読み込んで
前記光透過率(I1/I2)を算出し、これと前記光透過
率Iとを比較することでその結晶状態を判定する前記の
結晶性半導体薄膜の評価方法にある。
( 2 ) The transmission intensity I 1 of the irradiation light is read into an evaluation determination device in which a specific light transmittance I value as a reference for evaluation and a light intensity I 2 value of the reference light are stored in advance. The present invention is the above-described method for evaluating a crystalline semiconductor thin film, in which the light transmittance (I 1 / I 2 ) is calculated, and the calculated light transmittance I is compared with the light transmittance I to determine the crystal state.

【0018】(基板上に形成されたp−Si薄膜
の結晶状態を光を照射して評価する結晶性半導体薄膜の
評価方法であり、前記p−Si薄膜に評価用の光を照射
し、該照射光の透過強度I 1 と、前記評価用の光と同じ
光源からの光でp−Si薄膜を透過させない参照光の光
強度I 2 との比率を光透過率(I 1 /I 2 )とすると、
価判定基準である特定の光透過率I値と前記参照光の光
強度I2値を予め記憶させた評価判定装置に、前記照射
光の透過強度I1を読み込んで前記光透過率(I1
2)を算出し、これと前記光透過率Iとを比較するこ
とでその結晶状態を判定する結晶性半導体薄膜の評価方
法にある。
( 3 ) p-Si thin film formed on substrate
Of crystalline semiconductor thin film to evaluate the crystal state of
An evaluation method in which the p-Si thin film is irradiated with light for evaluation.
And the transmission intensity I 1 of the irradiation light is the same as the evaluation light.
Reference light that does not pass through the p-Si thin film with light from the light source
Assuming that the ratio to the intensity I 2 is the light transmittance (I 1 / I 2 ), an evaluation judgment device in which a specific light transmittance I value as an evaluation judgment criterion and the light intensity I 2 value of the reference light are stored in advance. Then, the transmission intensity I 1 of the irradiation light is read and the light transmittance (I 1 /
I 2 ) is calculated, and this is compared with the light transmittance I to determine the crystalline state of the crystalline semiconductor thin film.

【0019】() 前記p−Si薄膜が絶縁基板上に
形成されたa−Si薄膜にレーザ光を照射して結晶化し
たものである前記の結晶性半導体薄膜の評価方法にあ
る。
( 4 ) The method for evaluating a crystalline semiconductor thin film, wherein the p-Si thin film is obtained by irradiating a laser beam to an a-Si thin film formed on an insulating substrate and crystallizing the same.

【0020】() a−Si薄膜基板の光透過率A
と、p−Si薄膜基板として最適な状態における光透過
率Bと、前記AとBとの差分Cとを評価判定基準とし、
これを評価判定装置に予め記憶させておき、評価すべき
p−Si薄膜に評価用の光を照射し、該照射光の透過強
度I1と、前記照射光と同じ光源からの光でp−Si薄
膜を透過させない参照光の光強度I2とを評価判定装置
に読み込んで算出した光透過率IIと前記光透過率Aとの
差分と、前記AとBとの差分Cとを比較することでp−
Si薄膜の結晶状態を判定する結晶性半導体薄膜の評価
方法にある。
( 5 ) Light transmittance A of a-Si thin film substrate
And a light transmittance B in an optimal state as a p-Si thin film substrate and a difference C between A and B as evaluation criteria ,
This advance stored in advance in the evaluation determining device, is irradiated with light for evaluation p-Si thin film to be evaluated, the transmitted intensity I 1 of該照Shako, with light from the same light source and the irradiation light p- comparing the difference between the light transmittance II and the light transmittance a calculated Nde write read the evaluation determining device and a light intensity I 2 of the reference beam which does not transmit Si thin film, and the difference C between the a and B By that p-
The present invention relates to an evaluation method of a crystalline semiconductor thin film for determining a crystal state of a Si thin film.

【0021】() 前記参照光の光強度I2が評価判
定装置に予め記憶されている前記の結晶性半導体薄膜の
評価方法にある。
( 6 ) The method for evaluating a crystalline semiconductor thin film, wherein the light intensity I 2 of the reference light is stored in an evaluation determining device in advance.

【0022】[0022]

【0023】() 前記の結晶性半導体薄膜の評価方
法を評価手段とした評価判定装置を有するレーザアニー
ル装置であり、絶縁基板上に形成したa−Si薄膜にア
ニール用レーザ光を照射して多結晶薄膜を形成後、その
多結晶薄膜に薄膜評価判定用の光を照射し、該照射光の
透過強度をCCDホトダイオードアレーで計測すること
によりその結晶状態を前記評価判定装置により評価でき
るよう構成されているレーザアニール装置にある。
( 7 ) A laser annealing apparatus having an evaluation judging device using the above-described method for evaluating a crystalline semiconductor thin film as an evaluation means, and irradiating an a-Si thin film formed on an insulating substrate with annealing laser light. After the polycrystalline thin film is formed, the polycrystalline thin film is irradiated with light for thin film evaluation and determination, and the transmission state of the irradiated light is measured by a CCD photodiode array, so that the crystal state can be evaluated by the evaluation and determination device. Laser annealing apparatus.

【0024】() 前記絶縁基板上に形成したa−S
薄膜のレーザアニール部の任意の位置と、その部分の
結晶状態の評価結果とが対応するよう評価判定装置に記
憶されており、レーザアニール工程の終了後に、前記レ
ーザアニール部の任意の位置の結晶状態を評価判定装置
が不良と判定した場合には、該部分を再度レーザアニー
ルするよう構成されている前記のレーザアニール装置に
ある。
( 8 ) a-S formed on the insulating substrate
The arbitrary position of the laser annealing portion of the i thin film and the evaluation result of the crystal state of the portion are stored in the evaluation determination device so as to correspond to each other, and after the laser annealing step, the arbitrary position of the laser annealing portion is determined. The above-described laser annealing apparatus is configured to perform laser annealing again on the portion when the evaluation and determination apparatus determines that the crystal state is defective.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の基本原理と実施例を図面
に基づき説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic principle and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は本発明におけるp−Si薄膜の評価
を、光の透過強度によって行う評価方法の一例を示した
ものである。p−Si薄膜基板105はガラス、石英ガ
ラス等からなる光透過性の絶縁基板であり、この一方の
表面にレーザアニールでa−Si薄膜を改質したp−S
i薄膜が形成されている。
FIG. 1 shows an example of an evaluation method for evaluating a p-Si thin film according to the present invention based on light transmission intensity. The p-Si thin film substrate 105 is a light-transmissive insulating substrate made of glass, quartz glass, or the like.
An i thin film is formed.

【0027】水銀ランプやハロゲンランプ等で構成され
る光源101からの評価光102は反射鏡103で反射
され、集光レンズ104で集光された後、前記p−Si
薄膜基板105に入射する。そして、これを透過した透
過光108の強度を光強度検出器106とパワーメータ
107で測定する。
An evaluation light 102 from a light source 101 composed of a mercury lamp, a halogen lamp, or the like is reflected by a reflecting mirror 103 and condensed by a condensing lens 104.
The light enters the thin film substrate 105. Then, the intensity of the transmitted light 108 that has passed therethrough is measured by the light intensity detector 106 and the power meter 107.

【0028】このとき、p−Si薄膜の結晶状態はp−
Siの個々の結晶粒径の大きさによって、光の透過強度
が違うことを本発明者らは確認しており、これによっ
て、結晶粒径の大きさに対応したp−Si薄膜を評価す
ることができる。
At this time, the crystal state of the p-Si thin film is p-Si thin film.
The present inventors have confirmed that the light transmission intensity differs depending on the size of each crystal grain size of Si, and thus, it is possible to evaluate a p-Si thin film corresponding to the crystal grain size. Can be.

【0029】さらにp−Si薄膜基板105をXおよび
Y方向に移動して測定することにより、基板全体の結晶
粒径の均一性を評価することができる。なお、評価光1
02をX,Y方向に移動させても同様の効果が得られ
る。
Further, by moving the p-Si thin film substrate 105 in the X and Y directions for measurement, it is possible to evaluate the uniformity of the crystal grain size of the entire substrate. In addition, evaluation light 1
02 can be moved in the X and Y directions to obtain the same effect.

【0030】図2は、p−Si薄膜基板105の透過光
の光強度と、基板を透過させない光強度の比である光透
過率によって、p−Si薄膜の評価の一例を示したもの
である。
FIG. 2 shows an example of the evaluation of a p-Si thin film based on the light transmittance which is the ratio of the light intensity of the light transmitted through the p-Si thin film substrate 105 to the light intensity not passing through the substrate. .

【0031】光源101からの評価光102を、ビーム
スプリッタ109で光強度がそれぞれ50%ずつとなる
よう分光し、一方はp−Si薄膜基板105を透過して
光強度検出器106へ、もう一方は集光レンズ110に
よって集光され参照光111として光強度検出器112
に入射させる。
The evaluation light 102 from the light source 101 is split by the beam splitter 109 so that the light intensity becomes 50% each, and one is transmitted through the p-Si thin film substrate 105 to the light intensity detector 106 and the other is emitted. Is a light intensity detector 112 which is condensed by a condenser lens 110 and serves as a reference light 111
Incident on

【0032】光強度検出器106と同112の出力をパ
ワーメータ107に入力して両者の比をとることで、透
過率を算出できるようにしたものである。
The outputs of the light intensity detectors 106 and 112 are input to the power meter 107, and the ratio between the two is calculated, so that the transmittance can be calculated.

【0033】図3は、上記の透過光波長に対する透過率
特性図で横軸は光の波長である。曲線はa−Si薄膜
基板の透過率であり、曲線〜はレーザアニール時の
レーザの照射エネルギー密度Pを変えた場合の透過率特
性である。
FIG. 3 is a graph showing the transmittance characteristics with respect to the above-mentioned transmitted light wavelength. The horizontal axis represents the light wavelength. The curve is the transmittance of the a-Si thin film substrate, and the curve to are the transmittance characteristics when the irradiation energy density P of the laser during laser annealing is changed.

【0034】曲線のa−Si薄膜基板では、全測定波
長域でp−Si薄膜基板の透過率より低くなっている。
また、曲線の照射エネルギー密度Pを320mJ/c
2より大きくすると、その透過率T(%)も大きくな
るが、曲線の上記Pが460mJ/cm2では透過率
が低下していることが分かる。特に、波長500nm付
近で顕著である。
The transmittance of the curved a-Si thin film substrate is lower than the transmittance of the p-Si thin film substrate over the entire measurement wavelength range.
Further, the irradiation energy density P of the curve is set to 320 mJ / c.
When it is larger than m 2 , the transmittance T (%) also increases, but it can be seen that the transmittance decreases when the above P in the curve is 460 mJ / cm 2 . In particular, it is remarkable near a wavelength of 500 nm.

【0035】一般に、p−Si薄膜の評価はp−Si薄
膜基板上にTFTを作成し、その電気的スイチング特性
から求めた電子の電界効果移動度で評価する。図4には
該TFTの電子の電界効果移動度の一例を示す。なお、
横軸はレーザアニール時のレーザの照射エネルギー密度
Pである。
In general, a p-Si thin film is evaluated by preparing a TFT on a p-Si thin film substrate and evaluating the electric field effect mobility of electrons obtained from its electrical switching characteristics. FIG. 4 shows an example of the field-effect mobility of electrons of the TFT. In addition,
The horizontal axis is the laser irradiation energy density P during laser annealing.

【0036】図4から分かるように、照射エネルギー密
度Pに比例して電子の電界効果移動度(以下、電子移動
度と称す)は上昇し、400mJ/cm2付近では8.0
cm2/Vsに達している。この値はa−Si薄膜基板
上に作成したTFTの電子移動度の約100倍の値を示
している。しかし、400mJ/cm2以上の照射エネ
ルギー密度Pでは、電子移動度は急激に低下している。
これらの特性は一般に次のように説明されている。
As can be seen from FIG. 4, the electron field-effect mobility (hereinafter, referred to as electron mobility) increases in proportion to the irradiation energy density P, and 8.0 near 400 mJ / cm 2.
cm 2 / Vs. This value is about 100 times the electron mobility of a TFT formed on an a-Si thin film substrate. However, at an irradiation energy density P of 400 mJ / cm 2 or more, the electron mobility sharply decreases.
These properties are generally described as follows.

【0037】レーザアニールによってa−Siからp−
Siに改質にされる過程は、a−Siにエネルギー密度
が高く、短時間パルスのレーザビームを照射すると、照
射された部分のみが溶融し、次いで自然冷却されて行く
段階で特定の結晶方向を持つ結晶粒が多く形成されてp
−Siを形成する。
Laser annealing is used to convert a-Si to p-
In the process of being modified into Si, a-Si has a high energy density, and when irradiated with a short-pulse laser beam, only the irradiated portion is melted, and then cooled in a specific crystal direction at a stage where it is naturally cooled. Many crystal grains with
-Si is formed.

【0038】ところで、照射エネルギー密度が低い場所
では、a−Siを十分に溶融するだけのエネルギーがな
いためにすぐに冷却されてしまい、結晶成長が発達せず
結晶粒径の小さいSi結晶が多数でき、p−Si薄膜を
形成することになる。結晶粒径が小さいと云うことは、
各々の結晶粒径が隣接する結晶化されていない部分や結
晶方向の違う部分が多く存在すると云うことで、このよ
うなp−Si上にTFTを作成した場合には、その特性
は結晶粒の境界部が抵抗部として作用し、電子移動度は
低下することになる。
By the way, in a place where the irradiation energy density is low, since there is not enough energy to melt a-Si sufficiently, it is cooled immediately, and many Si crystals having a small crystal grain size without crystal growth develop. As a result, a p-Si thin film is formed. The fact that the crystal grain size is small means that
When TFTs are formed on such p-Si, the characteristics of the crystal grains are different from those of the crystal grains, because there are many non-crystallized portions and different portions in different crystal orientations. The boundary acts as a resistor, and the electron mobility is reduced.

【0039】一方、照射エネルギー密度が高過ぎる場合
には、a−Siは溶融温度が高いために冷却過程におい
て結晶化されることなく、再度非晶質のa−Si薄膜が
形成されてしまう。このため、照射エネルギー密度が高
過ぎる場合にも電子移動度は低下することになる。
On the other hand, if the irradiation energy density is too high, the amorphous a-Si thin film will be formed again without being crystallized in the cooling process because a-Si has a high melting temperature. For this reason, even when the irradiation energy density is too high, the electron mobility will decrease.

【0040】このようにp−Si薄膜の結晶性は照射エ
ネルギー密度Pに左右され、これに伴いTFTの電子移
動度も影響を受けることになる。つまり、a−Si薄膜
に照射するレーザの照射エネルギー密度には、p−Si
薄膜上に形成するTFTの電子移動度を最大とするため
の最適値が存在することが分かる。
As described above, the crystallinity of the p-Si thin film depends on the irradiation energy density P, and accordingly, the electron mobility of the TFT is also affected. That is, the irradiation energy density of the laser for irradiating the a-Si thin film is p-Si
It can be seen that there is an optimum value for maximizing the electron mobility of the TFT formed on the thin film.

【0041】本発明は上記のTFTの電子移動度を最大
にするp−Si薄膜の評価方法にあり、それを光の透過
強度および透過率から判断するものである。
The present invention resides in a method for evaluating a p-Si thin film which maximizes the electron mobility of the above-mentioned TFT, which is judged from the transmission intensity and transmittance of light.

【0042】また、図5は図3での各p−Si薄膜基板
の透過率とa−Si薄膜基板の透過率との差分を横軸に
光の波長として示した。これから分かることは、どのp
−Si薄膜基板も波長500nm付近で最大値を示して
おり、レーザの照射エネルギー密度を大きくするに従い
曲線(a),(b),(c)と透過率差分は大きくなる
が、照射エネルギー密度が460mJ/cm2〔曲線
(d)〕では小さくなっている。
FIG. 5 shows the difference between the transmittance of each p-Si thin film substrate and the transmittance of each a-Si thin film substrate in FIG. 3 as a light wavelength on the horizontal axis. From this we can see which p
The -Si thin film substrate also shows a maximum value near the wavelength of 500 nm, and the transmittance difference between the curves (a), (b) and (c) increases as the laser irradiation energy density increases, but the irradiation energy density increases. 460 mJ / cm 2 [curve (d)] shows a small value.

【0043】特に曲線(c)の400mJ/cm2でレ
ーザアニールしたp−Si薄膜基板が最大の透過率差分
となっている。これからレーザの照射エネルギー密度と
p−Si薄膜基板の光の透過率とは相関していることが
分かる。このことは、図4に示したレーザの照射エネル
ギー密度と電子移動度にも相関があることを示してい
る。また、p−Si薄膜基板の結晶状態を評価する指標
として、図3の透過率によるものよりも、図5の透過率
差分を指標にした方がさらに顕著であることも分かる。
In particular, the p-Si thin film substrate laser-annealed at 400 mJ / cm 2 in the curve (c) has the largest transmittance difference. This shows that the laser irradiation energy density and the light transmittance of the p-Si thin film substrate are correlated. This indicates that there is also a correlation between the laser irradiation energy density and the electron mobility shown in FIG. In addition, it can be seen that, as an index for evaluating the crystal state of the p-Si thin film substrate, it is more remarkable to use the transmittance difference in FIG. 5 as an index than to use the transmittance in FIG.

【0044】図6に前記の透過率差分とレーザの照射エ
ネルギー密度Pとの関係を、光の波長をパラメータとし
て示した。その結果、各波長とも照射エネルギー密度が
400mJ/cm2で透過率差分は最大となり、波長λ
=500nmの光が最も大きな透過率差分となってい
る。この図6と図4とを対比すると、透過率差分曲線と
電子移動度曲線とは相似傾向を示しているがことが分か
る。
FIG. 6 shows the relationship between the transmittance difference and the laser irradiation energy density P using the wavelength of light as a parameter. As a result, the irradiation energy density was 400 mJ / cm 2 at each wavelength, and the transmittance difference became maximum, and the wavelength λ
= 500 nm is the largest transmittance difference. 6 and 4, it can be seen that the transmittance difference curve and the electron mobility curve show similarities.

【0045】以上のように光の透過強度、透過率および
透過率差分の値を、レーザアニールを行ったp−Si薄
膜基板の結晶状態の評価指標とすることができる。以下
には制御装置および光の透過強度を測定する手段とを組
み合わせた場合の実施例について説明する。
As described above, the values of the light transmission intensity, the transmittance, and the transmittance difference can be used as evaluation indices for the crystal state of the p-Si thin film substrate that has been subjected to the laser annealing. Hereinafter, an embodiment in which a control device and a unit for measuring light transmission intensity are combined will be described.

【0046】[0046]

【実施例】〔実施例 1〕図7は、図2のパワーメータ
107に代えて光強度検出器106,112の出力を評
価判定装置113に取り込むよう構成したものである。
[Embodiment 1] FIG. 7 shows a configuration in which the outputs of the light intensity detectors 106 and 112 are taken into an evaluation judging device 113 instead of the power meter 107 of FIG.

【0047】評価判定装置113には、予めTFTの最
大の電子移動度が得られた条件の透過率I(本実施例で
は図3のの特性データ)を記憶させておき、これを評
価判定基準とする。
In the evaluation judging device 113, the transmittance I (the characteristic data of FIG. 3 in this embodiment) under the condition where the maximum electron mobility of the TFT is obtained is stored in advance, and this is used as an evaluation judging standard. And

【0048】次に、反射鏡109を全反射鏡として用
い、参照光111の光強度を光強度検出器112を介し
て評価判定装置113に取り込んで記憶させておき、反
射鏡109を取り除いて、p−Si薄膜基板105に光
を照射し、その基板評価用透過光108の光強度を、光
強度検出器106を介して評価判定装置113に取り込
む。
Next, using the reflecting mirror 109 as a total reflecting mirror, the light intensity of the reference beam 111 is taken in and stored in the evaluation judging device 113 via the light intensity detector 112, and the reflecting mirror 109 is removed. The p-Si thin film substrate 105 is irradiated with light, and the light intensity of the transmitted light 108 for substrate evaluation is taken into the evaluation determination device 113 via the light intensity detector 106.

【0049】この評価判定装置113に取り込んだ参照
光111と、基板評価用透過光108の2つ光強度デー
タを、評価判定装置113内部で除算処理することでp
−Si薄膜基板105の透過率を算出する。この除算処
理によって求めた透過率と、予め記憶された評価判定基
準の透過率とを評価判定装置113内部で比較処理をす
る。その結果、評価判定基準の透過率に対して±10%
以内の差であれば、p−Si薄膜基板の結晶化状態は合
格と判定する。
By dividing the two light intensity data of the reference light 111 and the transmitted light for substrate evaluation 108 taken into the evaluation / determination device 113 into the evaluation / determination device 113, p
-Calculate the transmittance of the Si thin film substrate 105. The evaluation and determination device 113 compares the transmittance obtained by the division process with the transmittance of the evaluation determination criterion stored in advance. As a result, the transmittance of the evaluation criterion was ± 10%.
If the difference is within, the crystallization state of the p-Si thin film substrate is determined to be acceptable.

【0050】このことを、p−Si薄膜基板の順次移動
または評価光の順次移動、さらにはこれら2つの組み合
わせによって、p−Si薄膜基板全体の評価を実施す
る。そして、評価判定基準に満たない領域については、
p−Si薄膜基板の移動量または評価光の移動量を座標
計算し、評価判定装置113に記憶させておくことで、
不合格領域のみの再レーザアニール処理を可能としてい
る。
The evaluation of the entire p-Si thin film substrate is performed by sequentially moving the p-Si thin film substrate or sequentially moving the evaluation light, and further, by combining these two. And for the area that does not meet the evaluation criteria,
By calculating the coordinate of the movement amount of the p-Si thin film substrate or the movement amount of the evaluation light, and storing it in the evaluation determination device 113,
Re-laser annealing of only the rejected area is enabled.

【0051】本実施例によれば、p−Si薄膜基板の判
定基準に満たない部分を特定できるので、その特定部分
のみを再アニール処理すればよく、短時間で高品質のp
−Si薄膜基板を得ることができる。
According to the present embodiment, a portion of the p-Si thin film substrate that does not meet the determination criteria can be specified, and only that specific portion needs to be re-annealed.
-Si thin film substrate can be obtained.

【0052】〔実施例 2〕実施例1では、予めp−S
i薄膜基板として最適な状態の光透過率Iの値(例えば
図3中の曲線の特性)を評価判定装置113に記憶さ
せておき、これを評価判定基準とした。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, p-S
The value of the light transmittance I (for example, the characteristic of the curve in FIG. 3) in an optimal state as the i thin film substrate was stored in the evaluation judging device 113, and this was used as the evaluation judging standard.

【0053】本実施例では透過率ではなく、p−Si薄
膜基板として最適な状態の光透過強度を評価判定装置1
13に記憶させておき、これを評価判定基準として、光
強度検出器からの情報と比較判定することで、実施例1
と同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, not the transmittance but the light transmission intensity in an optimum state as a p-Si thin film substrate
13 is used as an evaluation criterion, and is compared with information from the light intensity detector to determine the first embodiment.
The same effect as described above can be obtained.

【0054】〔実施例 3〕評価判定装置113に予め
測定したp−Si薄膜基板として最適な状態の光透過率
Iの値(例えば図3中の曲線の特性)と、参照光11
1の光強度とを記憶させておき、p−Si薄膜基板10
5に評価用の光を照射したときの透過光108の透過強
度情報を、光強度検出器106を介して評価判定装置1
13に取り込んだ値と、参照光111の光強度との比率
より光透過率IIを算出し、光透過率Iを評価判定基準と
して光透過率IIと比較することで、p−Si薄膜を評価
する。
[Embodiment 3] The value of the light transmittance I (for example, the characteristic of the curve in FIG. 3) in an optimum state as a p-Si thin-film substrate measured in advance by the evaluation judgment device 113 and the reference light 11
1 is stored, and the p-Si thin film substrate 10 is stored.
5 transmits the transmission intensity information of the transmitted light 108 when the evaluation light is irradiated to the evaluation determination device 1 via the light intensity detector 106.
The p-Si thin film is evaluated by calculating the light transmittance II from the ratio of the value taken in to the value 13 and the light intensity of the reference light 111 and comparing the light transmittance I with the light transmittance II using the light transmittance I as an evaluation criterion. I do.

【0055】本実施例によれば、参照光111の光強度
を評価判定装置113に予め記憶させておくことから、
実施例1に比較して光強度検出器が1台ですむため、さ
らに簡便にp−Si薄膜基板105の評価を行うことが
できる。
According to this embodiment, since the light intensity of the reference light 111 is stored in advance in the evaluation determining device 113,
Since only one light intensity detector is required as compared with the first embodiment, the evaluation of the p-Si thin film substrate 105 can be performed more easily.

【0056】〔実施例 4〕予めレーザアニールを行う
前のa−Si薄膜基板の光透過率A(例えば図3の曲線
の特性)と、p−Si薄膜基板として最適な状態の光
透過率I(例えば図3の曲線の特性)とを測定し、光
透過率Aと光透過率Iとの差分C〔例えば図4の曲線
(c)の特性〕を評価判定基準として評価判定装置11
3に記憶させておく。
[Embodiment 4] The light transmittance A of the a-Si thin film substrate (for example, the characteristic of the curve in FIG. 3) before the laser annealing is performed in advance, and the light transmittance I in the optimum state as the p-Si thin film substrate (E.g., the characteristic of the curve in FIG. 3), and the evaluation determination device 11 uses the difference C between the light transmittance A and the light transmittance I (e.g., the characteristic of the curve (c) in FIG.
3 is stored.

【0057】さらには、参照光111の光強度を記憶さ
せておき、p−Si薄膜基板に評価光を照射したときの
透過光108の透過強度情報を、光強度検出器106を
介して評価判定装置113に取り込んだ値と、評価判定
装置113に記憶させておいた参照光111の光強度と
の比率より光透過率IIを算出する。
Further, the light intensity of the reference light 111 is stored, and the transmission intensity information of the transmitted light 108 when the p-Si thin film substrate is irradiated with the evaluation light is evaluated and evaluated via the light intensity detector 106. The light transmittance II is calculated from the ratio between the value taken into the device 113 and the light intensity of the reference light 111 stored in the evaluation determining device 113.

【0058】この光透過率IIと光透過率Aとの差分を評
価判定装置113で算出し、さらにこの算出した値と、
前記の差分C〔例えば図4の曲線(c)の特性〕とを比
較判定することで、p−Si薄膜の評価を行う。この光
透過率IIと光透過率Aとの差分を評価判定装置113で
算出し、さらにこの算出した値と前記の差分Cとを比較
判定する方法は、図5の透過率差分の特性から明らかな
ように、特定の波長で最大値を持つ特性であることか
ら、最大値付近で評価判定を行うことにより評価判定の
精度を向上できる効果がある。
The difference between the light transmittance II and the light transmittance A is calculated by the evaluation judging device 113.
The p-Si thin film is evaluated by comparing and determining the difference C (for example, the characteristic of the curve (c) in FIG. 4). The method of calculating the difference between the light transmittance II and the light transmittance A by the evaluation determining device 113 and comparing and determining the calculated value with the difference C is apparent from the characteristics of the transmittance difference in FIG. As described above, since the characteristic has the maximum value at a specific wavelength, the accuracy of the evaluation determination can be improved by performing the evaluation determination near the maximum value.

【0059】〔実施例 5〕実施例1〜4では、参照用
光源および評価用光源として水銀ランプやハロゲンラン
プ等の光源101を用い、その全波長域に対して評価を
行ったが、特定の波長での光透過強度および光透過率を
用いた評価方法の構成を図8に示す。
Fifth Embodiment In the first to fourth embodiments, the light source 101 such as a mercury lamp or a halogen lamp was used as the reference light source and the evaluation light source, and the evaluation was performed over the entire wavelength range. FIG. 8 shows a configuration of an evaluation method using light transmission intensity and light transmittance at wavelengths.

【0060】一例として図3および図5に示す波長域の
500±10nmの光だけを透過する特性を有する狭帯
域バンドパスフィルタ114を用い、その波長域だけの
参照光116、評価光115の光強度を検出する。これ
により評価判定装置113に取り込むデータはそれぞれ
1点でよいので、評価判定に要する処理速度をさらに早
くすることができる。
As an example, a narrow band-pass filter 114 having a characteristic of transmitting only light of 500 ± 10 nm in the wavelength range shown in FIGS. 3 and 5 is used, and the reference light 116 and the evaluation light 115 only in that wavelength range are used. Detect intensity. As a result, only one point of data needs to be taken into the evaluation determination device 113, and the processing speed required for evaluation determination can be further increased.

【0061】〔実施例 6〕前記の狭帯域バンドパスフ
ィルタ114を用いる代わりに、特定の発振波長を持つ
レーザ光源を参照用光源および評価用光源101とし
た。レーザ光源としてアルゴンイオンレーザを用いる。
[Embodiment 6] Instead of using the narrow band-pass filter 114, a laser light source having a specific oscillation wavelength was used as the reference light source and the evaluation light source 101. An argon ion laser is used as a laser light source.

【0062】アルゴンイオンレーザは、454.5〜5
28.7nmの間に10本のレーザ発振線があり、その
中では488nm、514.5nmの発振線の強度が強
い。これより発振強度は弱いが496.5nm、501.
7nmの発振線もあり、いずれの発振線でも参照用光源
および評価用光源101として用いることは可能であ
る。
The argon ion laser is 454.5 to 5
There are 10 laser oscillation lines between 28.7 nm, among which the intensity of the 488 nm and 514.5 nm oscillation lines is strong. Although the oscillation intensity is weaker than this, 496.5 nm and 501.
There is also an oscillation line of 7 nm, and any oscillation line can be used as the reference light source and the evaluation light source 101.

【0063】本実施例では、特に図3の曲線および図
の(c)曲線の最大値を示す波長が500nm付近で
あることから考えて、501.7nmの発振線を参照用
光源および評価用光源101として用いた。
In this embodiment, in particular, the curves and the diagrams in FIG.
Considering that the wavelength showing the maximum value of the curve (c) of FIG. 5 is around 500 nm, an oscillation line of 501.7 nm was used as the reference light source and the evaluation light source 101.

【0064】また、アルゴンイオンレーザの代わりに半
導体レーザを用いることができる。半導体レーザはその
種類によって赤外光レーザ、可視光レーザとがあるが、
可視光の半導体レーザとしてはAlGaIn系(発振波
長:600〜690nm)とZnSe系(発振波長:4
50〜530nm)とがある。本実施例ではZnSe系
の半導体レーザを選択し、発振波長が510nm付近に
ある半導体レーザを参照用光源および評価用光源101
として使用した。
Further, a semiconductor laser can be used instead of the argon ion laser. Depending on the type of semiconductor laser, there are an infrared laser and a visible laser,
As a semiconductor laser for visible light, AlGaIn-based (oscillation wavelength: 600 to 690 nm) and ZnSe-based (laser wavelength: 4
50 to 530 nm). In this embodiment, a ZnSe-based semiconductor laser is selected, and a semiconductor laser having an oscillation wavelength near 510 nm is used as the reference light source and the evaluation light source 101.
Used as

【0065】このように参照用光および評価用光をレー
ザ光とすることにより、光の指向性が良く、波長および
出力の安定性が高いと云うレーザの特長を利用できるこ
とから、信頼性の高い評価を行うことができる。また、
他の方式のレーザや他の発振波長のレーザを用いても同
様の効果がある。
By using the laser light as the reference light and the evaluation light as described above, since the characteristics of the laser such as good directivity of light and high stability of wavelength and output can be utilized, high reliability can be obtained. An assessment can be made. Also,
The same effect can be obtained by using a laser of another system or a laser of another oscillation wavelength.

【0066】〔実施例 7〕前記の各実施例では、参照
用光および評価用光の強度の測定手段として光強度検出
器を用いた。本実施例では上記光の強度の測定手段とし
て、内部光電効果を有する光検出器を用い、これらをラ
イン状または2次元のマトリクス状に配置しp−Si薄
膜を評価した。その一例を図9および図10を用いて説
明する。
[Embodiment 7] In each of the above embodiments, a light intensity detector was used as a means for measuring the intensity of the reference light and the evaluation light. In this example, a photodetector having an internal photoelectric effect was used as a means for measuring the light intensity, and these were arranged in a line or a two-dimensional matrix to evaluate a p-Si thin film. An example will be described with reference to FIGS.

【0067】図9において光源101から出射された評
価光102は、反射鏡103によって反射された光を、
矩形状もしくは線状で、均一強度分布の光に整形するた
めの均一強度分布光学系201を透過させてp−Si薄
膜基板105に照射する。
In FIG. 9, the evaluation light 102 emitted from the light source 101 is the light reflected by the reflecting mirror 103,
The light passes through a uniform intensity distribution optical system 201 for shaping the light into a rectangular or linear light having a uniform intensity distribution, and irradiates the p-Si thin film substrate 105.

【0068】p−Si薄膜基板105の透過光108
は、強度分布転写光学系202に入射する。この強度分
布転写光学系202の詳細を図10に示す。これは縮小
光学系を構成しており、レンズ206とレンズ207は
焦点位置を共有したリレーレンズ系となっている。これ
により、レンズ206の焦点距離F1とレンズ207の
焦点距離F2の比で決まる縮小比で、透過光108は縮
小され透過光203となる。
Light 108 transmitted through p-Si thin film substrate 105
Enters the intensity distribution transfer optical system 202. The details of the intensity distribution transfer optical system 202 are shown in FIG. This constitutes a reduction optical system, and the lens 206 and the lens 207 are a relay lens system sharing a focal position. Accordingly, the transmitted light 108 is reduced to the transmitted light 203 at a reduction ratio determined by the ratio of the focal length F1 of the lens 206 to the focal length F2 of the lens 207.

【0069】このリレーレンズ系で構成されていること
から透過光203は、透過光108の強度分布を維持し
た状態で縮小される。そして透過光203はCCD(C
harge Coupled Device)−ホトダイオードアレー20
4に入射する。
The transmitted light 203 is reduced while maintaining the intensity distribution of the transmitted light 108 because of the relay lens system. The transmitted light 203 is a CCD (C
harge Coupled Device)-Photodiode Array 20
4 is incident.

【0070】図10中のCCDホトダイオードアレー2
04のBに入射した光情報は、p−Si薄膜基板105
のA面の光強度分布を反映した光の像、つまり画像信号
として捕えている。このCCDホトダイオードアレー2
04からの画像信号は、CCDホトダイオードアレー2
04の駆動機能を備えた画像信号処理装置205を経て
評価判定装置113に取り込まれる。
The CCD photodiode array 2 in FIG.
The optical information incident on B at 04 is the p-Si thin film substrate 105
Is captured as an image of light reflecting the light intensity distribution on the surface A, that is, an image signal. This CCD photodiode array 2
Image signal from the CCD photodiode array 2
The image data is input to the evaluation / determination device 113 via the image signal processing device 205 having the driving function 04.

【0071】光源101を波長501.7nmのアルゴ
ンイオンレーザとし、均一強度分布光学系201に入射
させ、均一強度分布で40mm×40mmの方形のレー
ザ光に整形する。このレーザ光をp−Si薄膜基板10
5に照射し、透過したレーザ光108は、p−Si薄膜
基板105の照射領域内のp−Si薄膜の結晶状態を反
映した強度分布を持っている。このレーザ光108をレ
ンズ206とレンズ207で構成するリレーレンズ系の
強度分布転写光学系202に入射させて、1/5の面積
(8mm×8mm)に縮小したレーザビーム203とす
る。
The light source 101 is an argon ion laser having a wavelength of 501.7 nm, is incident on the uniform intensity distribution optical system 201, and is shaped into a 40 mm × 40 mm square laser beam with a uniform intensity distribution. This laser beam is applied to the p-Si thin film substrate 10
The laser beam 108 radiated and transmitted through the laser beam 5 has an intensity distribution reflecting the crystal state of the p-Si thin film in the irradiation region of the p-Si thin film substrate 105. The laser beam 108 is made incident on an intensity distribution transfer optical system 202 of a relay lens system composed of a lens 206 and a lens 207 to form a laser beam 203 reduced in area to 1/5 (8 mm × 8 mm).

【0072】CCDホトダイオードアレー204は、1
024×1024個のCCDホトダイオード素子から構
成され、その1素子の寸法は9.0μm×9.0μmであ
り、全体として9.2mm×9.2mmの大きさである。
このCCDホトダイオードアレー204に前記透過光2
03が入射すると、889×889個のCCDホトダイ
オードでレーザ光の透過強度を測定することになる。
The CCD photodiode array 204 includes one
It is composed of 024 × 1024 CCD photodiode elements, and the size of one element is 9.0 μm × 9.0 μm, which is 9.2 mm × 9.2 mm as a whole.
The transmitted light 2 is applied to the CCD photodiode array 204.
When 03 enters, the transmission intensity of the laser light is measured by 889 × 889 CCD photodiodes.

【0073】つまり、p−Si薄膜基板105のA面4
0mm×40mm領域の画像情報(p−Si薄膜の結晶
状態を反映した強度分布情報)を、CCDホトダイオー
ド1素子について45.0μm×45.0μmの領域(8
89×889個)に分割し、レーザ光の透過強度を測定
することになる。このときのデータの数量は79032
1個となり、これを画像信号処理装置205を経て評価
判定装置113に取り込む。
That is, the A side 4 of the p-Si thin film substrate 105
The image information (intensity distribution information reflecting the crystal state of the p-Si thin film) in the area of 0 mm × 40 mm is converted into the area of 45.0 μm × 45.0 μm (8
89 × 889), and the transmission intensity of the laser beam is measured. The quantity of data at this time is 79032.
The number becomes one and is taken into the evaluation judging device 113 via the image signal processing device 205.

【0074】評価判定装置113には、予め(1)アル
ゴンイオンレーザの波長501.7nmにおけるa−S
i薄膜基板の透過率、(2)図5中の(c)曲線の波長
501.7nmでの透過率差分(評価判定基準)、
(3)参照光用光強度として図9でp−Si薄膜基板1
05を除いた時の40mm×40mm領域の画像情報
(790321個のデータ)を記憶させておく。
The evaluation / judgment device 113 previously stores (1) a-S at an argon ion laser wavelength of 501.7 nm.
i) the transmittance of the thin film substrate, (2) the difference in transmittance at a wavelength of 501.7 nm in the curve (c) in FIG.
(3) As the light intensity for the reference light, the p-Si thin film substrate 1 shown in FIG.
Image information (790321 pieces of data) of a 40 mm × 40 mm area excluding 05 is stored.

【0075】評価判定装置113では、まず参照光用光
強度データと評価用光強度データとの除算を行い、p−
Si薄膜基板105の40mm×40mm領域の790
321個の透過率を算出する。この透過率からa−Si
薄膜基板の透過率を引き790321個の透過率差分を
算出し、これと評価判定基準の透過率差分値とを比較す
る。
The evaluation determining device 113 first divides the reference light intensity data and the evaluation light intensity data to obtain p−
790 of 40 mm × 40 mm area of Si thin film substrate 105
321 transmittances are calculated. From this transmittance, a-Si
The transmittance of the thin film substrate is subtracted, and 790321 transmittance differences are calculated, and this is compared with the transmittance difference value of the evaluation criterion.

【0076】評価判定基準に対して±10%以内の差で
あれば、p−Si薄膜基板の結晶化状態は合格と判定す
る制御方法とし、評価判定基準に満たない領域について
は、p−Si薄膜基板全体における位置を座標計算し、
評価判定装置113に記憶させておく。これにより不合
格領域のみの再レーザアニール処理を可能としている。
If the difference is within ± 10% with respect to the evaluation criterion, the control method is to judge that the crystallization state of the p-Si thin film substrate is acceptable. Calculate the coordinates of the position on the entire thin film substrate,
It is stored in the evaluation determination device 113. This enables re-laser annealing of only the rejected region.

【0077】そして、上記の操作をp−Si薄膜基板の
順次移動または評価光の順次移動を行い繰返す。例え
ば、p−Si薄膜基板1枚の大きさが240mm×20
0mmとすれば30回同じ操作をすることで全部の評価
判定が終わることになる。
The above operation is repeated by sequentially moving the p-Si thin film substrate or sequentially moving the evaluation light. For example, the size of one p-Si thin film substrate is 240 mm × 20
If the distance is set to 0 mm, the same operation is performed 30 times, so that all evaluation judgments are completed.

【0078】本実施例では45.0μm×45.0μmの
領域毎の評価判定法について記述したが、均一強度分布
光学系201での評価用レーザ光の形状、強度分布転写
光学系202の縮小倍率、CCDホトダイオードアレー
204の大きさ等を変更することにより、さらに小さい
領域毎の評価判定が可能である。
In this embodiment, the evaluation judgment method for each area of 45.0 μm × 45.0 μm has been described. However, the shape of the evaluation laser beam in the uniform intensity distribution optical system 201 and the reduction magnification of the intensity distribution transfer optical system 202 By changing the size and the like of the CCD photodiode array 204, it is possible to make an evaluation judgment for each smaller area.

【0079】本実施例ではp−Si薄膜基板上に作成さ
れるTFTの大きさに対応した形でのp−Si薄膜の評
価判定ができることから、均一性能で信頼性の高いTF
T素子を作成すことができる。
In this embodiment, the evaluation of the p-Si thin film in a form corresponding to the size of the TFT formed on the p-Si thin film substrate can be performed.
T elements can be created.

【0080】また、LCDパネルでのTFT素子のマト
リクス配置位置を座標計算することで、p−Si薄膜基
板上のTFT素子が作成される部分のみを選択的に評価
判定することも可能である。
By calculating the coordinates of the matrix arrangement positions of the TFT elements on the LCD panel, it is also possible to selectively evaluate and determine only the portion where the TFT elements are formed on the p-Si thin film substrate.

【0081】〔実施例 8〕実施例1〜7ではp−Si
薄膜基板の評価判定方法および評価判定装置について説
明したが、これらの評価判定方法をレーザアニール装置
と一体化した実施例について、図11を用いて説明す
る。
Embodiment 8 In Embodiments 1 to 7, p-Si
The method for evaluating and evaluating a thin film substrate and the evaluation determining apparatus have been described. An embodiment in which these evaluation and determining methods are integrated with a laser annealing apparatus will be described with reference to FIG.

【0082】アルゴンイオンレーザ301から発振した
レーザ光302は、反射鏡303、304、305を経
て均一強度分布整形光学系310を通り、ビーム整形さ
れた評価用レーザ光311となって透過窓312から真
空容器315内に入る。さらに、反射鏡313、314
を経て真空容器315内に設置されたp−Si薄膜基板
面316bに入射する。
The laser beam 302 oscillated from the argon ion laser 301 passes through the reflecting mirrors 303, 304, and 305, passes through the uniform intensity distribution shaping optical system 310, becomes the beam-shaped evaluation laser beam 311, and passes through the transmission window 312. It enters the vacuum vessel 315. Further, the reflecting mirrors 313 and 314
And enters the p-Si thin film substrate surface 316b installed in the vacuum vessel 315.

【0083】p−Si薄膜基板面316bを透過した評
価用レーザ光は画像転写光学系317を通過後CCDホ
トダイオードアレーで構成された光強度検出器318に
入る。
The evaluation laser light transmitted through the p-Si thin film substrate surface 316b passes through an image transfer optical system 317 and enters a light intensity detector 318 constituted by a CCD photodiode array.

【0084】一方、アニール用のエキシマレーザ装置3
06から出射されたレーザ光307は、均一強度分布整
形光学系308を通り反射鏡305を経てビーム整形さ
れたアニール用のエキシマレーザ光309となる。そし
て透過窓312から真空容器315の中に入る。さら
に、評価用レーザ光311と同様に反射鏡313、31
4を経て真空容器315内に設置されたa−Si薄膜基
板面316aに入射する。
On the other hand, the excimer laser device 3 for annealing
The laser beam 307 emitted from the laser beam 06 passes through the uniform intensity distribution shaping optical system 308 and becomes the excimer laser beam 309 for annealing which is beam-shaped via the reflecting mirror 305. Then, the light enters the vacuum container 315 through the transmission window 312. Further, similarly to the evaluation laser beam 311, the reflection mirrors 313 and 31 are used.
4, the light enters the a-Si thin film substrate surface 316a provided in the vacuum vessel 315.

【0085】反射鏡314と画像転写光学系317、光
強度検出器318は駆動テーブルに固定されており、制
御装置319、駆動装置320によって移動可能となっ
ている。
The reflecting mirror 314, the image transfer optical system 317, and the light intensity detector 318 are fixed to a drive table, and can be moved by a control device 319 and a drive device 320.

【0086】CCDホトダイオードアレーで構成された
光強度検出器318に入った強度分布データは、画像信
号処理装置205を経て評価判定装置113に取り込ま
れる。またアニール用のエキシマレーザ装置306は制
御装置319によってレーザ出力やレーザ発振時間等が
制御されている。さらに、制御装置319と評価判定装
置113とは連係されている。
The intensity distribution data input to the light intensity detector 318 constituted by a CCD photodiode array is taken into the evaluation judging device 113 via the image signal processing device 205. The laser output and laser oscillation time of the excimer laser device 306 for annealing are controlled by the control device 319. Further, the control device 319 and the evaluation determination device 113 are linked.

【0087】以上の様にa−Si薄膜基板レーザアニー
ル装置は構成されており、その具体的動作について次に
述べる。
The laser annealing apparatus of the a-Si thin film substrate is constituted as described above, and the specific operation will be described below.

【0088】アニール用のエキシマレーザ装置306
は、波長308nmのXeClエキシマレーザ装置でパ
ルス幅数10nsのレーザ光を発振するパルスレーザ発
振装置である。これより発振したエキシマレーザ光30
7は、均一強度分布整形光学系308によって整形さ
れ、反射鏡305、313、314を経てa−Si薄膜
基板面316a面上において、幅0.3mm×長さ20
0mmのトップハット型の線状ビームで均一強度分布を
持つレーザ光309になる。
Excimer laser device 306 for annealing
Is a pulse laser oscillator that oscillates a laser beam having a pulse width of several tens of nanometers using a XeCl excimer laser device having a wavelength of 308 nm. Excimer laser light 30 oscillated from this
7 is shaped by the uniform intensity distribution shaping optical system 308, passes through the reflecting mirrors 305, 313, and 314, and has a width of 0.3 mm and a length of 20 on the a-Si thin film substrate surface 316a.
The laser beam 309 is a 0 mm top hat linear beam and has a uniform intensity distribution.

【0089】このレーザ光309を真空容器315内に
設置されたa−Si薄膜基板面316aに400mJ/
cm2のパワー密度で照射すると、a−Si薄膜が溶融
し、冷却していく過程で結晶化されp−Si薄膜を形成
する。
The laser beam 309 is applied to the a-Si thin film substrate surface 316a set in the vacuum vessel 315 by 400 mJ /
When irradiated at a power density of cm 2 , the a-Si thin film is melted and crystallized in the course of cooling to form a p-Si thin film.

【0090】次に制御装置319および駆動装置320
によって、反射鏡314を矢印321方向に移動させ、
レーザ光309の幅が前回照射した幅に対して10%重
なる位置、つまり0.27mm移動させてから制御装置
319の指令によってエキシマレーザ306を起動させ
てレーザ光309をa−Si薄膜基板面316aに照射
する。そしてこの一連の操作を繰り返すことでa−Si
薄膜基板をp−Si薄膜基板に改質して行く。
Next, the control device 319 and the drive device 320
Moves the reflecting mirror 314 in the direction of the arrow 321,
The excimer laser 306 is activated by a command from the control device 319 after moving the laser beam 309 at a position where the width of the laser beam 309 overlaps the width of the previous irradiation by 10%, that is, 0.27 mm. Irradiation. By repeating this series of operations, a-Si
The thin film substrate is modified into a p-Si thin film substrate.

【0091】このような操作の過程でアルゴンイオンレ
ーザ(波長501.7nm)301から発振したレーザ
光302は、303、304、305の各反射鏡を経て
強度分布整形光学系310によって整形され、アニール
用レーザ光309と同様にp−Si薄膜基板面316b
面上において幅0.3mm×長さ200mmのトップハ
ット型の線状ビームで、均一強度分布を持つ評価用レー
ザ光311に整形される。
The laser beam 302 oscillated from the argon ion laser (wavelength 501.7 nm) 301 in the course of such an operation is shaped by the intensity distribution shaping optical system 310 through the respective reflecting mirrors 303, 304 and 305, and is annealed. P-Si thin film substrate surface 316b in the same manner as
It is a top-hat type linear beam having a width of 0.3 mm and a length of 200 mm on the surface, and is shaped into an evaluation laser beam 311 having a uniform intensity distribution.

【0092】そしてこの評価用レーザ光311は、アニ
ール用レーザ光309が照射される位置より5ステップ
(0.28mm×5ステップ=1.4mm)だけ駆動方向
321に対して後方の、p−Si薄膜に改質された31
6b面の所に照射される。
The evaluation laser beam 311 is p-Si 5 steps (0.28 mm × 5 steps = 1.4 mm) backward from the position irradiated with the annealing laser beam 309 with respect to the driving direction 321. 31 modified into thin film
Irradiation is performed on the surface 6b.

【0093】つまり、5回前のアニール用レーザ光30
9でアニールした位置に照射され、その透過光は画像転
写光学系317に入射後、CCDホトダイオードアレー
で構成された光強度検出器318に入射する。
In other words, the annealing laser beam 30 which is five times earlier is used.
The light annealed at the position 9 is irradiated, and the transmitted light is incident on the image transfer optical system 317 and then incident on the light intensity detector 318 constituted by a CCD photodiode array.

【0094】画像転写光学系317は、p−Si薄膜基
板面316bの面上の0.3mm×200mmの透過強
度分布を反映した像を1/6に縮小(0.05mm×3
3.3mm)して光強度検出器318に転写する。
The image transfer optical system 317 reduces the image reflecting the transmission intensity distribution of 0.3 mm × 200 mm on the surface of the p-Si thin film substrate 316b to 1/6 (0.05 mm × 3
(3.3 mm) and transfer to the light intensity detector 318.

【0095】光強度検出器318は、CCDホトダイオ
ード1素子の寸法が9.0μm×9.0μmで8×307
2個のCCDホトダイオードアレーを構成しており、全
体として0.72mm×27.648mmの大きさであ
る。このような光強度検出器318に前記透過光が入射
すると6×3704個のCCDホトダイオードでレーザ
光の透過強度を測定することになる。
The light intensity detector 318 has the dimensions of one CCD photodiode of 9.0 μm × 9.0 μm and 8 × 307.
Two CCD photodiode arrays are formed, and the overall size is 0.72 mm × 27.648 mm. When the transmitted light enters such a light intensity detector 318, the transmission intensity of the laser light is measured by 6 × 3704 CCD photodiodes.

【0096】つまり、p−Si薄膜基板面316bの
0.3mm×200mm領域の画像情報(p−Si薄膜
の結晶状態を反映した強度分布情報)を、CCDホトダ
イオード1素子について50.0μm×54.0μmの領
域(6×3704個)に分割し、レーザ光の透過強度を
測定することになる。このときデータの数量は2222
4個となり、これを画像信号処理装置205を経て評価
判定装置113に取り込む。
That is, image information (intensity distribution information reflecting the crystal state of the p-Si thin film) in the area of 0.3 mm × 200 mm on the p-Si thin film substrate surface 316b is transferred to 50.0 μm × 54. The laser light is divided into 0 μm regions (6 × 3704) and the transmission intensity of the laser light is measured. At this time, the data quantity is 2222
The number becomes four and is taken into the evaluation judging device 113 via the image signal processing device 205.

【0097】評価判定装置113には予め(1)アルゴ
ンイオンレーザの波長501.7nmにおけるa−Si
薄膜基板316aの透過率、(2)図5中の(c)曲線
の波長501.7nmでの透過率差分(評価判定基
準)、(3)参照光用光強度として図11でa−Si薄
膜基板316をの除いた時の0.3mm×200mm領
域の画像情報(22224個のデータ)の、各データを
記憶させておく。
The evaluation / judgment device 113 previously stores (1) a-Si at a wavelength of 501.7 nm of an argon ion laser.
The transmittance of the thin film substrate 316a, (2) the transmittance difference at a wavelength of 501.7 nm (evaluation criterion) of the curve (c) in FIG. 5, (3) the a-Si thin film in FIG. Each data of the image information (22224 pieces of data) in the area of 0.3 mm × 200 mm when the substrate 316 is removed is stored.

【0098】評価判定装置113では、まず参照光用光
強度データと評価用光強度データとの除算を行い、p−
Si薄膜基板面316bの0.3mm×200mm領域
の22224個の透過率を算出する。この透過率からa
−Si薄膜基板の透過率を引き22224個の透過率差
分を算出し、これと評価判定基準の透過率差分値とを比
較する。
The evaluation judging device 113 first divides the reference light intensity data and the evaluation light intensity data to obtain p-
22224 transmittances in a 0.3 mm × 200 mm area of the Si thin film substrate surface 316b are calculated. From this transmittance, a
Subtract the transmittance of the Si thin film substrate to calculate 22224 transmittance differences, and compare this with the transmittance difference value of the evaluation criterion.

【0099】評価判定基準に対して±10%以内の差で
あれば、p−Si薄膜基板面316bの結晶化状態は合
格と判定する制御方法とし、評価判定基準に満たない領
域については、p−Si薄膜基板面316b全体におけ
る位置を座標計算し、評価判定装置113に記憶させて
おく。
If the difference is within ± 10% with respect to the evaluation criterion, the control method determines that the crystallization state of the p-Si thin film substrate surface 316b is acceptable. -The coordinates of the position on the entire surface 316b of the Si thin film substrate are calculated and stored in the evaluation determination device 113.

【0100】また、画像転写光学系317と光強度検出
器318は、反射鏡314と同様に入射する制御装置3
19および駆動装置320によって移動方向321に
0.27mmステップ毎に移動する。
The image transfer optical system 317 and the light intensity detector 318 are connected to the control
19 and the drive device 320 to move in the movement direction 321 every 0.27 mm step.

【0101】このようにしてa−Si薄膜基板面316
a全体をレーザアニールによってp−Si薄膜基板面3
16bに改質しながら評価判定する一連の行程が終了
後、評価判定装置113に記憶させておいた評価判定基
準に満たない領域の座標位置データを制御装置319に
転送し、その位置にアニール用レーザ光が位置するよう
に反射鏡314を駆動装置320を介して移動させ、ア
ニール用レーザ光309を照射して再度アニール処理を
行う。
Thus, the a-Si thin film substrate surface 316
a is p-Si thin film substrate surface 3 by laser annealing
After completion of a series of steps of evaluation and judgment while reforming to 16b, the coordinate position data of the area that does not satisfy the evaluation judgment criteria stored in the evaluation judgment apparatus 113 is transferred to the control apparatus 319, and the annealing position is transferred to the position. The reflecting mirror 314 is moved via the driving device 320 so that the laser beam is positioned, and the laser beam for annealing 309 is irradiated to perform the annealing again.

【0102】複数の評価判定基準に満たない領域がある
場合には、上記の行程を順次行うことになり、画像転写
光学系317と光強度検出器318も移動させて評価判
定を再度行う。これらのことをp−Si薄膜基板面31
6b全体が評価判定基準を満足するまで繰り返す。
If there is a region that does not satisfy a plurality of evaluation criteria, the above steps are sequentially performed. The image transfer optical system 317 and the light intensity detector 318 are also moved, and the evaluation determination is performed again. These are referred to as p-Si thin film substrate surface 31.
Repeat until the entire 6b satisfies the evaluation criteria.

【0103】本実施例によればp−Si薄膜基板面31
6b全体が評価判定基準を満足するまでレーザアニール
処理を行うことにより、高品質のp−Si薄膜基板を提
供することができる。
According to this embodiment, the p-Si thin film substrate surface 31
By performing the laser annealing until the entire 6b satisfies the evaluation criteria, a high quality p-Si thin film substrate can be provided.

【0104】また、従来はアニール用レーザ光を移動さ
せレーザ光の幅が前回照射した幅に対して90%重なる
ようにしてアニール処理を行うことでp−Si薄膜基板
の品質を確保しようとしていたが、本実施例ではアニー
ル用レーザ光の幅が前回照射した幅に対して10%ラッ
プさせるだけで高品質を確保できることから、レーザア
ニール処理に要する時間を大幅に短縮することができ
る。
Conventionally, the quality of a p-Si thin film substrate has been ensured by moving an annealing laser beam and performing an annealing process so that the width of the laser beam overlaps the width of the laser beam previously irradiated by 90%. However, in this embodiment, high quality can be ensured only by wrapping the width of the annealing laser light by 10% with respect to the width previously irradiated, so that the time required for laser annealing can be greatly reduced.

【0105】本実施例では反射鏡314、画像転写光学
系317、光強度検出器318を移動させているが、a
−Si薄膜基板316aを移動させることでも同様の効
果が得られる。さらには、評価判定用レーザ光311と
アニール用レーザ光309とを重畳させて同じ光軸に位
置する構成にし、アニール用レーザ光309の照射と評
価判定用レーザ光311による光強度検出器318での
検出開始時間に差を設けることでも上記と同様の効果を
得ることができる。
In this embodiment, the reflecting mirror 314, the image transfer optical system 317, and the light intensity detector 318 are moved.
The same effect can be obtained by moving the -Si thin film substrate 316a. Further, the evaluation determination laser beam 311 and the annealing laser beam 309 are superimposed to be positioned on the same optical axis, and the irradiation of the annealing laser beam 309 and the light intensity detector 318 using the evaluation determination laser beam 311 are performed. The same effect as described above can be obtained by providing a difference in the detection start time of the above.

【0106】[0106]

【発明の効果】本発明によれば、特殊な光学方法を用い
た分光光学系を使用せずにp−Si薄膜の結晶化状態
を、極めて簡便で、かつ、低コストでリアルタイムに評
価することが可能である。
According to the present invention, it is possible to evaluate the crystallization state of a p-Si thin film in real time at a very simple and low cost without using a spectroscopic optical system using a special optical method. Is possible.

【0107】また、上記評価方法を具備したレーザアニ
ール装置によれば、レーザアニールによってa−Si薄
膜基板からp−Si薄膜への結晶化工程と並行してp−
Si薄膜の結晶化状態を評価し、その評価結果に基づい
てp−Si薄膜の結晶化の不十分な領域のみを再度レー
ザアニールすることができるので、製品の歩留りを改善
し、スループットを向上させることができる。
Further, according to the laser annealing apparatus provided with the above evaluation method, the p-type thin film is formed by laser annealing in parallel with the crystallization step from the a-Si thin film substrate to the p-Si thin film.
The crystallization state of the Si thin film is evaluated, and based on the evaluation result, only the region where the crystallization of the p-Si thin film is insufficient can be laser-annealed again, thereby improving the product yield and improving the throughput. be able to.

【0108】さらに、結晶化状態が均一なp−Si薄膜
基板を作ることができることから、高品質で均一性能の
TFT素子(画素部)を作成することが可能となり、高
精細、高画質の液晶表示パネルを提供することが可能で
ある。
Further, since a p-Si thin film substrate having a uniform crystallization state can be manufactured, a TFT element (pixel portion) having high quality and uniform performance can be manufactured, and a liquid crystal having high definition and high image quality can be obtained. It is possible to provide a display panel.

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

【図1】本発明のp−Si薄膜基板の評価判定方法の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for evaluating and evaluating a p-Si thin film substrate according to the present invention.

【図2】本発明のp−Si薄膜基板の評価判定方法の説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for evaluating and evaluating a p-Si thin film substrate according to the present invention.

【図3】p−Si薄膜基板の光の波長に対する透過率特
性図である。
FIG. 3 is a graph showing transmittance characteristics of a p-Si thin film substrate with respect to light wavelength.

【図4】p−Si薄膜基板のレーザアニール時のレーザ
照射エネルギー密度に対するTFTの電子の電界効果移
動度特性図である。
FIG. 4 is a graph showing electric field effect mobility characteristics of TFT electrons with respect to laser irradiation energy density during laser annealing of a p-Si thin film substrate.

【図5】p−Si薄膜基板の光の波長に対する透過率と
a−Si薄膜基板の光の波長に対する透過率との差分を
示す透過率差分特性図である。
FIG. 5 is a transmittance difference characteristic diagram showing a difference between a transmittance of a p-Si thin film substrate with respect to light wavelength and a transmittance of an a-Si thin film substrate with respect to light wavelength.

【図6】p−Si薄膜基板のレーザアニール時のレーザ
照射エネルギー密度に対する透過率差分特性図である。
FIG. 6 is a graph showing a transmittance difference characteristic with respect to a laser irradiation energy density during laser annealing of a p-Si thin film substrate.

【図7】本発明のp−Si薄膜基板の光の透過強度およ
び透過率を用いた評価判定装置の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an evaluation / determination apparatus using the transmission intensity and transmittance of light of a p-Si thin film substrate according to the present invention.

【図8】本発明のp−Si薄膜基板のレーザ光等の特定
波長の透過強度および透過率を用いた評価判定装置の説
明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an evaluation / judgment device using transmission intensity and transmittance of a specific wavelength such as a laser beam of a p-Si thin film substrate of the present invention.

【図9】本発明のp−Si薄膜基板を評価判定する透過
強度および透過率の測定手段としてCCDホトダイオー
ドアレー素子を用いた評価判定方法の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for evaluating and judging a p-Si thin film substrate according to the present invention using a CCD photodiode array element as a means for measuring transmission intensity and transmittance.

【図10】図9の強度分布転写光学系の詳細断面図であ
る。
FIG. 10 is a detailed sectional view of the intensity distribution transfer optical system of FIG. 9;

【図11】本発明のレーザアニール装置の説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory view of a laser annealing apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…光源、102…評価光、103…反射鏡、10
4…集光レンズ、105…p−Si薄膜基板、106…
光強度検出器、107…パワーメータ、108…透過
光、109…ビームスプリッタ、110…集光レンズ、
111…参照光、112…光強度検出器、113…評価
判定装置、114…狭帯域バンドパスフィルタ、115
…評価光、116…参照光、201…均一強度分布光学
系、202…強度分布転写光学系、203…透過光、2
04…CCDホトダイオードアレー、205…画像信号
処理装置、206…転写レンズ、207…転写レンズ、
301…アルゴンイオンレーザ、302…レーザ光、3
03…反射鏡、304…反射鏡、305…反射鏡、30
6…エキシマレーザ装置、307…エキシマレーザ光、
308…均一強度分布整形光学系、309…エキシマレ
ーザ光、310…均一強度分布整形光学系、311…評
価用レーザ光、312…透過窓、313…反射鏡、31
4…反射鏡、315…真空容器、316a…a−Si薄
膜基板、316b…p−Si薄膜基板、317…画像転
写光学系、318…光強度検出器、319…制御装置、
320…駆動装置、321…移動方向、322…移動方
向。
101: light source, 102: evaluation light, 103: reflecting mirror, 10
4: Condensing lens, 105: p-Si thin film substrate, 106:
Light intensity detector, 107 power meter, 108 transmitted light, 109 beam splitter, 110 condensing lens,
Reference numeral 111: Reference light 112: Light intensity detector 113: Evaluation / determination device 114: Narrow bandpass filter 115
... Evaluation light, 116 ... Reference light, 201 ... Uniform intensity distribution optical system, 202 ... Intensity distribution transfer optical system, 203 ... Transmitted light, 2
04: CCD photodiode array, 205: image signal processing device, 206: transfer lens, 207: transfer lens,
301: argon ion laser, 302: laser beam, 3
03: Reflecting mirror, 304: Reflecting mirror, 305: Reflecting mirror, 30
6 excimer laser device, 307 excimer laser light,
308: uniform intensity distribution shaping optical system, 309: excimer laser beam, 310: uniform intensity distribution shaping optical system, 311: evaluation laser beam, 312: transmission window, 313: reflecting mirror, 31
4 ... Reflection mirror, 315 ... Vacuum container, 316a ... a-Si thin film substrate, 316b ... p-Si thin film substrate, 317 ... Image transfer optical system, 318 ... Light intensity detector, 319 ... Control device,
320: drive device, 321: moving direction, 322: moving direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−97219(JP,A) 特開 平8−236440(JP,A) 特開 平6−224276(JP,A) 特開 平4−179118(JP,A) 特開 平4−240553(JP,A) 特開 平10−92763(JP,A) 特開 平1−250738(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/66 G01N 21/17 - 21/61 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-97219 (JP, A) JP-A 8-236440 (JP, A) JP-A 6-224276 (JP, A) JP-A 4- 179118 (JP, A) JP-A-4-240553 (JP, A) JP-A-10-92763 (JP, A) JP-A 1-250738 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/66 G01N 21/17-21/61

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に形成された多結晶シリコン薄膜
の結晶状態を光を照射して評価する結晶性半導体薄膜の
評価方法であり、前記多結晶シリコン薄膜に評価用の光
を照射し、該照射光の透過強度 1 と、前記評価用の光
と同じ光源からの光で多結晶シリコン薄膜を透過させな
い参照光の光強度I 2 との比率である光透過率(I 1 /I
2 )に基づきその結晶状態を判定することを特徴とする
結晶性半導体薄膜の評価方法。
1. A method for evaluating a crystalline semiconductor thin film by irradiating light to evaluate a crystal state of a polycrystalline silicon thin film formed on a substrate, wherein the polycrystalline silicon thin film is irradiated with light for evaluation. The transmission intensity I 1 of the irradiation light and the evaluation light
Through the polycrystalline silicon thin film with light from the same light source as
Light transmittance which is a ratio between the light intensity I 2 of the stomach the reference light (I 1 / I
2. A method for evaluating a crystalline semiconductor thin film, wherein the crystalline state is determined based on 2 ) .
【請求項2】 評価判定基準である特定の光透過率I値
前記参照光の光強度I 2 を予め記憶させた評価判定
装置に、前記照射光の透過強度I1 読み込んで前記光
透過率(I1/I2)を算出し、これと前記光透過率Iと
を比較することでその結晶状態を判定する請求項に記
載の結晶性半導体薄膜の評価方法。
Wherein the evaluation criteria in which a particular light transmittance I value and the reference light evaluation determining device with previously stored light intensity I 2 value of the optical read the transmitted intensity I 1 of the irradiation light The method for evaluating a crystalline semiconductor thin film according to claim 1 , wherein a transmittance (I 1 / I 2 ) is calculated and the crystal state is determined by comparing the calculated transmittance with the light transmittance I. 3.
【請求項3】 基板上に形成された多結晶シリコン薄膜
の結晶状態を光を照射して評価する結晶性半導体薄膜の
評価方法であり、前記多結晶シリコン薄膜に評価用の光
を照射し、該照射光の透過強度I 1 と、前記評価用の光
と同じ光源からの光で多結晶シリコン薄膜を透過させな
い参照光の光強度I 2 との比率を光透過率(I 1 /I 2
とすると、評価判定基準である特定の光透過率I値と前
記参照光の光強度I2値を予め記憶させた評価判定装置
に、前記照射光の透過強度I1を読み込んで前記光透過
率(I1/I2)を算出し、これと前記光透過率Iとを比
較することでその結晶状態を判定することを特徴とする
結晶性半導体薄膜の評価方法。
3. A polycrystalline silicon thin film formed on a substrate.
Of crystalline semiconductor thin film to evaluate the crystal state of
An evaluation method, wherein light for evaluation is applied to the polycrystalline silicon thin film.
And the transmission intensity I 1 of the irradiation light and the evaluation light
Through the polycrystalline silicon thin film with light from the same light source as
The ratio of the reference light intensity to the light intensity I 2 is defined as the light transmittance (I 1 / I 2 ).
Then, the transmission intensity I 1 of the irradiation light is read into an evaluation determination device in which a specific light transmittance I value as an evaluation determination criterion and the light intensity I 2 value of the reference light are stored in advance, and the light transmittance (I 1 / I 2) is calculated and the evaluation method of <br/> crystalline semiconductor thin film characterized by determining the crystalline state by comparing the light transmittance I thereto.
【請求項4】 前記多結晶シリコン薄膜が絶縁基板上に
形成されたアモルファスシリコン薄膜にレーザ光を照射
して結晶化したものである請求項1〜のいずれかに記
載の結晶性半導体薄膜の評価方法。
Wherein said polycrystalline silicon thin film is a crystalline semiconductor thin film according to any one of claims 1 to 3, which was crystallized by irradiating a laser beam to the amorphous silicon thin film formed on an insulating substrate Evaluation methods.
【請求項5】 アモルファスシリコン薄膜基板の光透過
率Aと、多結晶シリコン薄膜基板として最適な状態にお
ける光透過率Bと、前記AとBとの差分Cとを評価判定
基準とし、これを評価判定装置に予め記憶させておき、
評価すべき多結晶シリコン薄膜に評価用の光を照射し、
該照射光の透過強度I1と、前記照射光と同じ光源から
の光で多結晶シリコン薄膜を透過させない参照光の光強
度I2とを評価判定装置に読み込んで算出した光透過率I
Iと前記光透過率Aとの差分と、前記AとBとの差分C
とを比較することで多結晶シリコン薄膜の結晶状態を判
定することを特徴とする結晶性半導体薄膜の評価方法。
5. A light transmittance A of an amorphous silicon thin film substrate, a light transmittance B in an optimal state as a polycrystalline silicon thin film substrate, and a difference C between A and B are used as evaluation criteria and evaluated. It is stored in the determination device in advance,
Irradiate the polycrystalline silicon thin film to be evaluated with light for evaluation,
The light transmittance I calculated by reading the transmission intensity I 1 of the irradiation light and the light intensity I 2 of the reference light that does not transmit through the polycrystalline silicon thin film with the light from the same light source as the irradiation light was read into an evaluation / determination apparatus.
The difference between I and the light transmittance A and the difference C between A and B
And evaluating the crystalline state of the polycrystalline silicon thin film by comparing the above conditions.
【請求項6】 前記参照光の光強度I2が評価判定装置
に予め記憶されている請求項に記載の結晶性半導体薄
膜の評価方法。
6. The method for evaluating a crystalline semiconductor thin film according to claim 5 , wherein the light intensity I 2 of the reference light is stored in an evaluation determining device in advance.
【請求項7】 前記請求項1〜のいずれかに記載の結
晶性半導体薄膜の評価方法を評価手段とした評価判定装
置を有するレーザアニール装置であり、絶縁基板上に形
成したアモルファスシリコン薄膜にアニール用レーザ光
を照射して多結晶薄膜を形成後、その多結晶薄膜に薄膜
評価判定用の光を照射し、該照射光の透過強度をCCD
ホトダイオードアレーで計測することによりその結晶状
態を前記評価判定装置により評価できるよう構成されて
いることを特徴とするレーザアニール装置。
7. A laser annealing apparatus having an evaluation determination apparatus and evaluation means to evaluate the method of the crystalline semiconductor thin film according to any one of the claims 1 to 6, an amorphous silicon thin film formed on an insulating substrate After forming a polycrystalline thin film by irradiating an annealing laser beam, the polycrystalline thin film is irradiated with light for thin film evaluation determination, and the transmission intensity of the irradiated light is measured by a CCD.
A laser annealing apparatus characterized in that the crystal state thereof can be evaluated by the evaluation determining device by measuring with a photodiode array .
【請求項8】 前記絶縁基板上に形成したアモルファス
シリコン薄膜のレーザアニール部の任意の位置と、その
部分の結晶状態の評価結果とが対応するよう評価判定装
置に記憶されており、レーザアニール工程の終了後に、
前記レーザアニール部の任意の位置の結晶状態を評価判
定装置が不良と判定した場合には、該部分を再度レーザ
アニールするよう構成されている請求項に記載のレー
ザアニール装置。
8. A laser annealing step, wherein an arbitrary position of a laser annealing portion of an amorphous silicon thin film formed on the insulating substrate and an evaluation result of a crystal state of the portion are stored in an evaluation judging device so as to correspond to each other. After the end of
The laser annealing apparatus according to claim 7 , wherein the laser annealing section is configured to perform laser annealing again on the crystal state at an arbitrary position of the laser annealing section when the evaluation determining apparatus determines that the crystal state is defective.
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