JPH10284433A - レーザアニール装置およびレーザアニール方法 - Google Patents
レーザアニール装置およびレーザアニール方法Info
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- JPH10284433A JPH10284433A JP9119597A JP9119597A JPH10284433A JP H10284433 A JPH10284433 A JP H10284433A JP 9119597 A JP9119597 A JP 9119597A JP 9119597 A JP9119597 A JP 9119597A JP H10284433 A JPH10284433 A JP H10284433A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】基板上に形成されたアモルファスシリコン膜等
の膜厚が基板毎にばらついても、基板間において特性の
ばらつきがないレーザアニール膜が得られるレーザアニ
ール装置及び方法を提供する。 【解決手段】レーザ光源１０と、光学系２０と、顕微ラ
マン分光分析器３２と、この顕微ラマン分光分析器３２
からの信号が入力され、その信号に応じて、レーザ光源
１０の発振器１５または光学系２０のビーム径を制御し
て試料５０に照射されるレーザ光１１のエネルギを制御
する制御手段４０と、を備え、試料毎に結晶化状態を測
定して、試料毎にレーザ光１１の照射エネルギを制御す
る。
の膜厚が基板毎にばらついても、基板間において特性の
ばらつきがないレーザアニール膜が得られるレーザアニ
ール装置及び方法を提供する。 【解決手段】レーザ光源１０と、光学系２０と、顕微ラ
マン分光分析器３２と、この顕微ラマン分光分析器３２
からの信号が入力され、その信号に応じて、レーザ光源
１０の発振器１５または光学系２０のビーム径を制御し
て試料５０に照射されるレーザ光１１のエネルギを制御
する制御手段４０と、を備え、試料毎に結晶化状態を測
定して、試料毎にレーザ光１１の照射エネルギを制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザアニール装置
およびレーザアニール方法に関し、特に半導体薄膜のレ
ーザアニール装置およびレーザアニール方法に関する。
およびレーザアニール方法に関し、特に半導体薄膜のレ
ーザアニール装置およびレーザアニール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路や液晶表示素子を製造す
る際に、レーザアニール装置を用いてシリコン基板やガ
ラス基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリ
シリコン膜をレーザーアニールすることが行われてい
る。
る際に、レーザアニール装置を用いてシリコン基板やガ
ラス基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリ
シリコン膜をレーザーアニールすることが行われてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シリコン基板やガラス
基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリシリ
コン膜の膜厚は基板毎にばらつくので、同じ照射エネル
ギで複数の基板上に形成されたアモルファスシリコン膜
やポリシリコン膜をレーザーアニールすると、アニール
されたシリコン膜の特性が基板毎にばらついてしまうと
いう問題があった。
基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリシリ
コン膜の膜厚は基板毎にばらつくので、同じ照射エネル
ギで複数の基板上に形成されたアモルファスシリコン膜
やポリシリコン膜をレーザーアニールすると、アニール
されたシリコン膜の特性が基板毎にばらついてしまうと
いう問題があった。
【０００４】従って、本発明の目的は、シリコン基板や
ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポ
リシリコン膜の膜厚が基板毎にばらついても、基板間に
おいてばらつきがなく均一な特性のレーザアニールされ
たシリコン膜が得られるレーザアニール装置およびレー
ザアニール方法を提供することにある。
ガラス基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポ
リシリコン膜の膜厚が基板毎にばらついても、基板間に
おいてばらつきがなく均一な特性のレーザアニールされ
たシリコン膜が得られるレーザアニール装置およびレー
ザアニール方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、レー
ザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール
膜に導く光学系と、前記被アニール膜の結晶化状態を測
定する測定手段と、前記被アニール膜に照射されるレー
ザ光の照射エネルギを制御する制御手段と、を備えるこ
とを特徴とするレーザアニール装置が提供される。
ザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール
膜に導く光学系と、前記被アニール膜の結晶化状態を測
定する測定手段と、前記被アニール膜に照射されるレー
ザ光の照射エネルギを制御する制御手段と、を備えるこ
とを特徴とするレーザアニール装置が提供される。
【０００６】アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なる。この請求項１のレーザアニー
ル装置を使用すれば、被アニール膜の結晶化状態を測定
することが可能であるので、予め所定の箇所にレーザ光
を照射してその箇所をレーザアニールし測定手段により
その箇所の結晶化状態を測定し、その測定された結晶化
状態に応じて制御手段により被アニール膜に照射される
レーザ光の照射エネルギを制御して、レーザアニールを
行うことにより、たとえアモルファスシリコン膜やポリ
シリコン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらつい
ても、基板間においてばらつきがなく均一な特性のレー
ザアニール膜が得られる。
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なる。この請求項１のレーザアニー
ル装置を使用すれば、被アニール膜の結晶化状態を測定
することが可能であるので、予め所定の箇所にレーザ光
を照射してその箇所をレーザアニールし測定手段により
その箇所の結晶化状態を測定し、その測定された結晶化
状態に応じて制御手段により被アニール膜に照射される
レーザ光の照射エネルギを制御して、レーザアニールを
行うことにより、たとえアモルファスシリコン膜やポリ
シリコン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらつい
ても、基板間においてばらつきがなく均一な特性のレー
ザアニール膜が得られる。
【０００７】また、請求項２によれば、、前記測定手段
が顕微ラマン分光分析手段であることを特徴とする請求
項１記載のレーザアニール装置が提供される。
が顕微ラマン分光分析手段であることを特徴とする請求
項１記載のレーザアニール装置が提供される。
【０００８】また、請求項３によれば、前記制御手段
が、測定された前記結晶化状態に応じて前記レーザ光の
照射エネルギを制御可能な制御手段であることを特徴と
する請求項１または２記載のレーザアニール装置が提供
される。
が、測定された前記結晶化状態に応じて前記レーザ光の
照射エネルギを制御可能な制御手段であることを特徴と
する請求項１または２記載のレーザアニール装置が提供
される。
【０００９】また、請求項４によれば、レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール膜に導く光
学系と、前記被アニール膜の膜厚を測定する測定手段
と、前記被アニール膜に照射されるレーザ光の照射エネ
ルギを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする
レーザアニール装置が提供される。
前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール膜に導く光
学系と、前記被アニール膜の膜厚を測定する測定手段
と、前記被アニール膜に照射されるレーザ光の照射エネ
ルギを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする
レーザアニール装置が提供される。
【００１０】アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項４のレーザアニ
ール装置を使用すれば、被アニール膜の膜厚を測定する
ことが可能であるので、予め被アニール膜の膜厚を測定
し、その測定された膜厚に応じて制御手段により被アニ
ール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギを制御し
て、レーザアニールを行うことにより、たとえアモルフ
ァスシリコン膜やポリシリコン膜等の被アニール膜の膜
厚が基板毎にばらついても、基板間においてばらつきが
なく均一な特性のレーザアニール膜が得られる。
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項４のレーザアニ
ール装置を使用すれば、被アニール膜の膜厚を測定する
ことが可能であるので、予め被アニール膜の膜厚を測定
し、その測定された膜厚に応じて制御手段により被アニ
ール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギを制御し
て、レーザアニールを行うことにより、たとえアモルフ
ァスシリコン膜やポリシリコン膜等の被アニール膜の膜
厚が基板毎にばらついても、基板間においてばらつきが
なく均一な特性のレーザアニール膜が得られる。
【００１１】また、請求項５によれば、前記測定手段が
エリプソメータであることを特徴とする請求項４記載の
レーザアニール装置が提供される。
エリプソメータであることを特徴とする請求項４記載の
レーザアニール装置が提供される。
【００１２】また、請求項６によれば、前記制御手段
が、測定された前記膜厚に応じて前記レーザ光の照射エ
ネルギを制御可能な制御手段であることを特徴とする請
求項４または５記載のレーザアニール装置が提供され
る。
が、測定された前記膜厚に応じて前記レーザ光の照射エ
ネルギを制御可能な制御手段であることを特徴とする請
求項４または５記載のレーザアニール装置が提供され
る。
【００１３】また、請求項７によれば、基板上に形成さ
れた被アニール膜の第１の所定の領域にレーザ光源から
のレーザ光を照射して前記第１の所定の領域をレーザア
ニールする工程と、前記第１の所定の領域の結晶化状態
を測定する工程と、前記測定された結晶化状態に応じて
前記レーザ光源からのレーザ光の照射エネルギを制御
し、前記照射エネルギが制御された前記レーザ光を、前
記被アニール膜の第２の所定の領域であって前記第１の
所定の領域とは異なる前記第２の所定の領域に照射して
前記被アニール膜をアニールする工程と、を備えること
を特徴とするレーザアニール方法が提供される。
れた被アニール膜の第１の所定の領域にレーザ光源から
のレーザ光を照射して前記第１の所定の領域をレーザア
ニールする工程と、前記第１の所定の領域の結晶化状態
を測定する工程と、前記測定された結晶化状態に応じて
前記レーザ光源からのレーザ光の照射エネルギを制御
し、前記照射エネルギが制御された前記レーザ光を、前
記被アニール膜の第２の所定の領域であって前記第１の
所定の領域とは異なる前記第２の所定の領域に照射して
前記被アニール膜をアニールする工程と、を備えること
を特徴とするレーザアニール方法が提供される。
【００１４】アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項７のレーザアニ
ール方法を使用すれば、予め第１の領域にレーザ光を照
射してその領域をレーザアニールしてその領域の結晶化
状態を測定し、その測定された結晶化状態に応じて被ア
ニール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギを制御し
て、レーザアニールを行うので、アモルファスシリコン
膜やポリシリコン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎に
ばらついても、基板間においてばらつきがなく均一な特
性のレーザアニール膜が得られる。
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項７のレーザアニ
ール方法を使用すれば、予め第１の領域にレーザ光を照
射してその領域をレーザアニールしてその領域の結晶化
状態を測定し、その測定された結晶化状態に応じて被ア
ニール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギを制御し
て、レーザアニールを行うので、アモルファスシリコン
膜やポリシリコン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎に
ばらついても、基板間においてばらつきがなく均一な特
性のレーザアニール膜が得られる。
【００１５】また、請求項８によれば、基板上に形成さ
れた被アニール膜の第１の所定の領域の複数箇所に、複
数の異なる照射エネルギでレーザ光源からのレーザ光を
それぞれ照射して前記第１の所定の領域の前記複数箇所
をそれぞれレーザアニールする工程と、前記第１の所定
の領域の前記複数箇所の結晶化状態をそれぞれ測定する
工程と、前記測定された前記複数箇所のそれぞれ複数の
結晶化状態のうちから最適の結晶化状態のものを選択
し、前記最適の結晶化状態を得る際に用いた前記照射エ
ネルギで、前記レーザ光を、前記被アニール膜の第２の
所定の領域であって前記第１の所定の領域とは異なる前
記第２の所定の領域に照射して前記被アニール膜をアニ
ールする工程と、を備えることを特徴とする請求項７記
載のレーザアニール方法が提供される。
れた被アニール膜の第１の所定の領域の複数箇所に、複
数の異なる照射エネルギでレーザ光源からのレーザ光を
それぞれ照射して前記第１の所定の領域の前記複数箇所
をそれぞれレーザアニールする工程と、前記第１の所定
の領域の前記複数箇所の結晶化状態をそれぞれ測定する
工程と、前記測定された前記複数箇所のそれぞれ複数の
結晶化状態のうちから最適の結晶化状態のものを選択
し、前記最適の結晶化状態を得る際に用いた前記照射エ
ネルギで、前記レーザ光を、前記被アニール膜の第２の
所定の領域であって前記第１の所定の領域とは異なる前
記第２の所定の領域に照射して前記被アニール膜をアニ
ールする工程と、を備えることを特徴とする請求項７記
載のレーザアニール方法が提供される。
【００１６】また、請求項９によれば、前記第１の所定
の領域の結晶化状態の測定が、顕微ラマン分光分析法を
用いて行われることを特徴とする請求項７または８記載
のレーザアニール方法が提供される。
の領域の結晶化状態の測定が、顕微ラマン分光分析法を
用いて行われることを特徴とする請求項７または８記載
のレーザアニール方法が提供される。
【００１７】また、請求項１０によれば、前記結晶化状
態の測定が、前記基板毎に行われることを特徴とする請
求項７乃至９のいずれかに記載のレーザアニール方法が
提供される。
態の測定が、前記基板毎に行われることを特徴とする請
求項７乃至９のいずれかに記載のレーザアニール方法が
提供される。
【００１８】また、請求項１１によれば、基板上に形成
された被アニール膜の膜厚を測定する工程と、前記測定
された膜厚に応じてレーザ光源からのレーザ光の照射エ
ネルギを制御し、前記照射エネルギが制御された前記レ
ーザ光を、前記被アニール膜に照射して前記被アニール
膜をアニールする工程と、を備えることを特徴とするレ
ーザアニール方法が提供される。
された被アニール膜の膜厚を測定する工程と、前記測定
された膜厚に応じてレーザ光源からのレーザ光の照射エ
ネルギを制御し、前記照射エネルギが制御された前記レ
ーザ光を、前記被アニール膜に照射して前記被アニール
膜をアニールする工程と、を備えることを特徴とするレ
ーザアニール方法が提供される。
【００１９】アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項１１のレーザア
ニール方法を使用すれば、予め被アニール膜の膜厚を測
定し、その測定された膜厚に応じて被アニール膜に照射
されるレーザ光の照射エネルギを制御して、レーザアニ
ールを行うので、アモルファスシリコン膜やポリシリコ
ン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらついても、
基板間においてばらつきがなく均一な特性のレーザアニ
ール膜が得られる。
等の被アニール膜は、その膜厚によって最適なレーザ光
の照射エネルギが異なるが、この請求項１１のレーザア
ニール方法を使用すれば、予め被アニール膜の膜厚を測
定し、その測定された膜厚に応じて被アニール膜に照射
されるレーザ光の照射エネルギを制御して、レーザアニ
ールを行うので、アモルファスシリコン膜やポリシリコ
ン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらついても、
基板間においてばらつきがなく均一な特性のレーザアニ
ール膜が得られる。
【００２０】また、請求項１２によれば、前記被アニー
ル膜の膜厚の測定が、エリプソメータを用いて行われる
ことを特徴とする請求項１１記載のレーザアニール方法
が提供される。
ル膜の膜厚の測定が、エリプソメータを用いて行われる
ことを特徴とする請求項１１記載のレーザアニール方法
が提供される。
【００２１】また、請求項１３によれば、前記膜厚の測
定が、前記基板毎に行われることを特徴とする請求項１
１または１２記載のレーザアニール方法が提供される。
定が、前記基板毎に行われることを特徴とする請求項１
１または１２記載のレーザアニール方法が提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する （第１の実施の形態）この第１の実施の形態では、顕微
ラマン分光分析法を使用して結晶化状態を測定し、その
測定された結晶化状態に応じてガラス基板上に形成され
たアモルファスシリコン膜をレーザアニールする方法を
説明する。
を参照して説明する （第１の実施の形態）この第１の実施の形態では、顕微
ラマン分光分析法を使用して結晶化状態を測定し、その
測定された結晶化状態に応じてガラス基板上に形成され
たアモルファスシリコン膜をレーザアニールする方法を
説明する。
【００２３】図１は、本実施の形態のレーザアニール装
置を説明するための図である。図２は、本実施の形態に
用いる顕微ラマン装置の構成を示す図である。このレー
ザアニール装置は、レーザ光源１０と、光学系２０と、
被アニール膜の結晶化状態を測定するための測定手段３
０と、この測定手段３０からの信号が入力され、その入
力信号に応じて、レーザ光源１０の発振器１５または光
学系２０のビーム径を制御可能な制御手段４０とを備え
ている。
置を説明するための図である。図２は、本実施の形態に
用いる顕微ラマン装置の構成を示す図である。このレー
ザアニール装置は、レーザ光源１０と、光学系２０と、
被アニール膜の結晶化状態を測定するための測定手段３
０と、この測定手段３０からの信号が入力され、その入
力信号に応じて、レーザ光源１０の発振器１５または光
学系２０のビーム径を制御可能な制御手段４０とを備え
ている。
【００２４】本実施の形態では、レーザ光源１０として
ＸｅＣＬエキシマーレーザ光源を使用した。また、本実
施の形態では、被アニール膜の結晶化状態を測定するた
めの測定手段３０として、顕微ラマン分光分析器３２を
使用した。
ＸｅＣＬエキシマーレーザ光源を使用した。また、本実
施の形態では、被アニール膜の結晶化状態を測定するた
めの測定手段３０として、顕微ラマン分光分析器３２を
使用した。
【００２５】レーザ光源１０からのレーザ光１１は、光
学系２０によって、所望の光強度分布を有する光束とな
った後に、試料５０上に照射される。顕微ラマン分光分
析器３２はＡｒレーザ光源３４と検出器３６とを備え、
Ａｒレーザ光を試料５０に照射して、試料５０から散乱
されるラマン信号を検出器３６によって検出するように
構成されている。また、制御手段４０には、この顕微ラ
マン分光分析器３２からの信号が入力され、その信号に
応じて、この制御手段４０は、レーザ光源１０の発振器
１５の出力を制御する。この制御手段４０は、ホモジナ
イザ等のビーム径を制御することにより光学系２０の光
束のビーム径を制御することもできる。この他、この制
御手段４０は、試料５０に照射されるエネルギーを減衰
させる機能を有するアッテネーターの減衰量を制御する
ようにすることもできる。このアッテネーターの例とし
ては、透過率の異なる複数の部分透過ミラーを備えこの
部分ミラーを選択して光路に挿入するもの、ハーフミラ
ーを光路に挿入しこのハーフミラーと光束との角度を変
えるもの、偏光板を光路に挿入しその偏光軸の方向を変
えるもの、等を用いることができる。このようにしてレ
ーザ光源１０の発振器１５を制御する、光学系２０のビ
ーム径を制御する、等の手段を用いることにより、試料
５０に照射されるエキシマレーザの照射エネルギを試料
５０に応じた強度にすることができる。
学系２０によって、所望の光強度分布を有する光束とな
った後に、試料５０上に照射される。顕微ラマン分光分
析器３２はＡｒレーザ光源３４と検出器３６とを備え、
Ａｒレーザ光を試料５０に照射して、試料５０から散乱
されるラマン信号を検出器３６によって検出するように
構成されている。また、制御手段４０には、この顕微ラ
マン分光分析器３２からの信号が入力され、その信号に
応じて、この制御手段４０は、レーザ光源１０の発振器
１５の出力を制御する。この制御手段４０は、ホモジナ
イザ等のビーム径を制御することにより光学系２０の光
束のビーム径を制御することもできる。この他、この制
御手段４０は、試料５０に照射されるエネルギーを減衰
させる機能を有するアッテネーターの減衰量を制御する
ようにすることもできる。このアッテネーターの例とし
ては、透過率の異なる複数の部分透過ミラーを備えこの
部分ミラーを選択して光路に挿入するもの、ハーフミラ
ーを光路に挿入しこのハーフミラーと光束との角度を変
えるもの、偏光板を光路に挿入しその偏光軸の方向を変
えるもの、等を用いることができる。このようにしてレ
ーザ光源１０の発振器１５を制御する、光学系２０のビ
ーム径を制御する、等の手段を用いることにより、試料
５０に照射されるエキシマレーザの照射エネルギを試料
５０に応じた強度にすることができる。
【００２６】次に、本実施の形態のレーザアニール装置
１００の操作を、試料５０として、その表面にアモルフ
ァスシリコン膜がＬＰＣＶＤ等により形成されたガラス
基板を使用した場合を例にとって説明する。
１００の操作を、試料５０として、その表面にアモルフ
ァスシリコン膜がＬＰＣＶＤ等により形成されたガラス
基板を使用した場合を例にとって説明する。
【００２７】まず、アモルファスシリコン膜の素子を作
製しない領域内の複数のテスト箇所に、ＸｅＣＬエキシ
マレーザ光を照射して、複数のテスト箇所をそれぞれレ
ーザアニールする。この際、前述したようにレーザ光源
１０の発振器１５を制御する、ホモジナイザ２０のビー
ム径を制御する、等の手段を用いることによって、照射
するエキシマレーザ光の照射エネルギをテスト箇所毎に
変化させる。
製しない領域内の複数のテスト箇所に、ＸｅＣＬエキシ
マレーザ光を照射して、複数のテスト箇所をそれぞれレ
ーザアニールする。この際、前述したようにレーザ光源
１０の発振器１５を制御する、ホモジナイザ２０のビー
ム径を制御する、等の手段を用いることによって、照射
するエキシマレーザ光の照射エネルギをテスト箇所毎に
変化させる。
【００２８】そして、次に、顕微ラマン分光分析器３２
によって、複数のテスト箇所のそれぞれの結晶化状態を
測定する。本実施例においては、アモルファスシリコン
膜中に含まれている結晶の割合（結晶成分比）を求め
た。
によって、複数のテスト箇所のそれぞれの結晶化状態を
測定する。本実施例においては、アモルファスシリコン
膜中に含まれている結晶の割合（結晶成分比）を求め
た。
【００２９】次に、このようにして求めた結晶成分比の
うち、最適な値を示すＸｅＣＬエキシマレーザ光１１の
照射条件を求め、その条件をフィードバックして、制御
手段４０によってレーザ光源１０の発振器１５を制御し
て、アモルファスシリコン膜に照射されるＸｅＣＬエキ
シマレーザの照射エネルギをそのアモルファスシリコン
膜に応じた強度に制御して、アモルファスシリコン膜の
素子を形成する領域をレーザアニールする。または、制
御手段４０によって、ホモジナイザのビーム径を制御す
ることにより光学系２０の光束のビーム径を制御して、
アモルファスシリコン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマ
レーザの照射エネルギをそのアモルファスシリコン膜に
応じた強度に制御して、アモルファスシリコン膜の素子
を形成する領域をレーザアニールする。
うち、最適な値を示すＸｅＣＬエキシマレーザ光１１の
照射条件を求め、その条件をフィードバックして、制御
手段４０によってレーザ光源１０の発振器１５を制御し
て、アモルファスシリコン膜に照射されるＸｅＣＬエキ
シマレーザの照射エネルギをそのアモルファスシリコン
膜に応じた強度に制御して、アモルファスシリコン膜の
素子を形成する領域をレーザアニールする。または、制
御手段４０によって、ホモジナイザのビーム径を制御す
ることにより光学系２０の光束のビーム径を制御して、
アモルファスシリコン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマ
レーザの照射エネルギをそのアモルファスシリコン膜に
応じた強度に制御して、アモルファスシリコン膜の素子
を形成する領域をレーザアニールする。
【００３０】上記操作を、ガラス基板毎に繰り返すこと
により、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜の膜厚
がガラス基板毎にばらついても、ガラス基板間において
ばらつきがなく均一な特性のレーザアニール膜が得られ
る。
により、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜の膜厚
がガラス基板毎にばらついても、ガラス基板間において
ばらつきがなく均一な特性のレーザアニール膜が得られ
る。
【００３１】（第２の実施の形態）この第２の実施の形
態では、エリプソメトリを利用してガラス基板上に形成
されたアモルファスシリコン膜の膜厚を測定し、その測
定された膜厚に応じてガラス基板のアモルファスシリコ
ン膜をレーザアニールする方法を説明する。
態では、エリプソメトリを利用してガラス基板上に形成
されたアモルファスシリコン膜の膜厚を測定し、その測
定された膜厚に応じてガラス基板のアモルファスシリコ
ン膜をレーザアニールする方法を説明する。
【００３２】図３は、本実施の形態のレーザアニール装
置を説明するための図である。図４は、本実施の形態に
用いられるエリプソメータの構成を示す図である。この
レーザアニール装置は、レーザ光源１０と、光学系２０
と、エリプソメータ６２と、エリプソメータ６２からの
信号が入力され、その入力信号に応じて、レーザ光源１
０の発振器１５または光学系２０のビーム径を制御可能
な制御手段７０と、を備えている。
置を説明するための図である。図４は、本実施の形態に
用いられるエリプソメータの構成を示す図である。この
レーザアニール装置は、レーザ光源１０と、光学系２０
と、エリプソメータ６２と、エリプソメータ６２からの
信号が入力され、その入力信号に応じて、レーザ光源１
０の発振器１５または光学系２０のビーム径を制御可能
な制御手段７０と、を備えている。
【００３３】本実施の形態では、レーザ光源１０として
ＸｅＣＬエキシマーレーザ光源を使用した。また、本実
施の形態では、膜厚測定手段６０としてエリプソメータ
６２を使用した。
ＸｅＣＬエキシマーレーザ光源を使用した。また、本実
施の形態では、膜厚測定手段６０としてエリプソメータ
６２を使用した。
【００３４】レーザ光源１０からのレーザ光１１は、光
学系２０によって、所望の光強度分布を有する光束とな
った後に、試料５０上に照射される。エリプソメータ６
０は白色光源６４と検出器６６を備え、白色光から分光
された光を試料５０に照射して、試料５０からの反射さ
れる光を反射角度毎に検出してその試料の膜厚を測定す
るように構成されている。また、制御手段７０には、こ
のエリプソメータ６０からの信号が入力され、その信号
に応じて、この制御手段７０は、レーザ光源１０の発振
器１５の出力を制御する。この制御手段７０は、ホモジ
ナイザのビーム径を制御することにより光学系２０の光
束のビーム径を制御することもできる。この他、試料５
０に照射されるエネルギーを減衰させる機能を有するア
ッテネーターの減衰量を制御することによっても本実施
例と同様な効果がある。このようにしてレーザ光源１０
の発振器１５を制御する、ホモジナイザ２０のビーム径
を制御する、等の手段を用いることにより、試料５０に
照射されるエキシマレーザの照射エネルギを試料５０に
応じた強度にすることができる。
学系２０によって、所望の光強度分布を有する光束とな
った後に、試料５０上に照射される。エリプソメータ６
０は白色光源６４と検出器６６を備え、白色光から分光
された光を試料５０に照射して、試料５０からの反射さ
れる光を反射角度毎に検出してその試料の膜厚を測定す
るように構成されている。また、制御手段７０には、こ
のエリプソメータ６０からの信号が入力され、その信号
に応じて、この制御手段７０は、レーザ光源１０の発振
器１５の出力を制御する。この制御手段７０は、ホモジ
ナイザのビーム径を制御することにより光学系２０の光
束のビーム径を制御することもできる。この他、試料５
０に照射されるエネルギーを減衰させる機能を有するア
ッテネーターの減衰量を制御することによっても本実施
例と同様な効果がある。このようにしてレーザ光源１０
の発振器１５を制御する、ホモジナイザ２０のビーム径
を制御する、等の手段を用いることにより、試料５０に
照射されるエキシマレーザの照射エネルギを試料５０に
応じた強度にすることができる。
【００３５】次に、本実施の形態のレーザアニール装置
の操作を、試料５０として、その表面にアモルファスシ
リコン膜がＬＰＣＶＤ等により形成されたガラス基板を
使用した場合を例にとって説明する。
の操作を、試料５０として、その表面にアモルファスシ
リコン膜がＬＰＣＶＤ等により形成されたガラス基板を
使用した場合を例にとって説明する。
【００３６】まず、ガラス基板上のアモルファスシリコ
ン膜の膜厚をエリプソメータ６０により測定する。
ン膜の膜厚をエリプソメータ６０により測定する。
【００３７】次に、このようにして求めた膜厚によって
ＸｅＣＬエキシマレーザ光１１の照射条件を求め、その
条件をフィードバックして、制御手段７０によってレー
ザ光源１０の発振器１５を制御して、アモルファスシリ
コン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマレーザの照射エネ
ルギをそのアモルファスシリコン膜に応じた強度に制御
して、アモルファスシリコン膜の素子を形成する領域を
レーザアニールする。または、または制御手段７０によ
って、ホモジナイザのビーム径を制御することにより光
学系２０の光束のビーム径を制御して、アモルファスシ
リコン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマレーザの照射エ
ネルギをそのアモルファスシリコン膜に応じた強度に制
御して、アモルファスシリコン膜の素子を形成する領域
をレーザアニールする。
ＸｅＣＬエキシマレーザ光１１の照射条件を求め、その
条件をフィードバックして、制御手段７０によってレー
ザ光源１０の発振器１５を制御して、アモルファスシリ
コン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマレーザの照射エネ
ルギをそのアモルファスシリコン膜に応じた強度に制御
して、アモルファスシリコン膜の素子を形成する領域を
レーザアニールする。または、または制御手段７０によ
って、ホモジナイザのビーム径を制御することにより光
学系２０の光束のビーム径を制御して、アモルファスシ
リコン膜に照射されるＸｅＣＬエキシマレーザの照射エ
ネルギをそのアモルファスシリコン膜に応じた強度に制
御して、アモルファスシリコン膜の素子を形成する領域
をレーザアニールする。
【００３８】上記操作を、ガラス基板毎に繰り返すこと
により、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜の膜厚
がガラス基板毎にばらついても、ガラス基板間において
ばらつきがなく均一な特性のレーザアニール膜が得られ
る。
により、ガラス基板上のアモルファスシリコン膜の膜厚
がガラス基板毎にばらついても、ガラス基板間において
ばらつきがなく均一な特性のレーザアニール膜が得られ
る。
【００３９】なお、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、試料５０としてアモルファスシリコン膜が形
成されたガラス基板を使用したが、試料５０としてポリ
シリコン膜が形成された半導体Ｓｉウェーハ等を用いる
こともできる。
おいては、試料５０としてアモルファスシリコン膜が形
成されたガラス基板を使用したが、試料５０としてポリ
シリコン膜が形成された半導体Ｓｉウェーハ等を用いる
こともできる。
【００４０】また、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、ＸｅＣＬエキシマーレーザを用いたが、レー
ザ光源１０として、その他ＫｒＦエキシマーレーザ、Ａ
ｒＦエキシマーレーザ、その他のエキシマーレーザを用
いることもできる。
おいては、ＸｅＣＬエキシマーレーザを用いたが、レー
ザ光源１０として、その他ＫｒＦエキシマーレーザ、Ａ
ｒＦエキシマーレーザ、その他のエキシマーレーザを用
いることもできる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン基板やガラス
基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリシリ
コン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらついて
も、基板間においてばらつきがなく均一な特性のレーザ
アニールされたシリコン膜等のアニール膜が得られる。
基板上に形成されたアモルファスシリコン膜やポリシリ
コン膜等の被アニール膜の膜厚が基板毎にばらついて
も、基板間においてばらつきがなく均一な特性のレーザ
アニールされたシリコン膜等のアニール膜が得られる。
【図１】第１の実施の形態のレーザアニール装置を説明
するための図。
するための図。
【図２】弟１の実施の形態に用いられる顕微ラマン分光
分析器の構成を示す図。
分析器の構成を示す図。
【図３】第２の実施の形態のレーザアニール装置を説明
するための図。
するための図。
【図４】弟２の実施の形態に用いられるエリプソメータ
の構成を示す図。
の構成を示す図。
１０…レーザ光源 １１…レーザ光 １５…発振器 ２０…光学系 ２２…ホモジナイザ ３０…結晶化状態測定手段 ３２…顕微ラマン分光分析器 ３４…Ａｒレーザ光源 ３６…検出器 ４０…制御手段 ５０…試料 ６０…膜厚測定手段 ６２…エリプソメータ ６４…光源 ６６…検出器 ７０…制御手段
Claims (13)
- 【請求項１】レーザ光源（１０）と、 前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール膜に導く光
学系（２０）と、 前記被アニール膜の結晶化状態を測定する測定手段（３
０）と、 前記被アニール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギ
を制御する制御手段（４０）と、 を備えることを特徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項２】請求項１記載のレーザアニール装置におい
て、 前記測定手段が顕微ラマン分光分析手段（３２）である
ことを特徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項３】請求項１又は２記載のレーザアニール装置
において、 前記制御手段が、測定された前記結晶化状態に応じて前
記レーザ光の照射エネルギを制御可能な制御手段である
ことを特徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項４】レーザ光源（１０）と、 前記レーザ光源からのレーザ光を被アニール膜に導く光
学系（２０）と、 前記被アニール膜の膜厚を測定する測定手段（６０）
と、 前記被アニール膜に照射されるレーザ光の照射エネルギ
を制御する制御手段（７０）と、 を備えることを特徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項５】請求項４記載のレーザアニール装置におい
て、 前記測定手段がエリプソメータ（６２）であることを特
徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項６】請求項４又は５記載のレーザアニール装置
において、 前記制御手段が、測定された前記膜厚に応じて前記レー
ザ光の照射エネルギを制御可能な制御手段であることを
特徴とするレーザアニール装置。 - 【請求項７】基板上に形成された被アニール膜の第１の
所定の領域にレーザ光源からのレーザ光を照射して前記
第１の所定の領域をレーザアニールする工程と、 前記第１の所定の領域の結晶化状態を測定する工程と、 前記測定された結晶化状態に応じて前記レーザ光源から
のレーザ光の照射エネルギを制御し、前記照射エネルギ
が制御された前記レーザ光を、前記被アニール膜の第２
の所定の領域であって前記第１の所定の領域とは異なる
前記第２の所定の領域に照射して前記被アニール膜をア
ニールする工程と、 を備えることを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項８】請求項７記載のレーザアニール方法におい
て、 基板上に形成された被アニール膜の第１の所定の領域の
複数箇所に、複数の異なる照射エネルギでレーザ光源か
らのレーザ光をそれぞれ照射して前記第１の所定の領域
の前記複数箇所をそれぞれレーザアニールする工程と、 前記第１の所定の領域の前記複数箇所の結晶化状態をそ
れぞれ測定する工程と、 前記測定された前記複数箇所のそれぞれの結晶化状態の
うちから最適の結晶化状態のものを選択し、前記最適の
結晶化状態を得る際に用いた前記照射エネルギで、前記
レーザ光を、前記被アニール膜の第２の所定の領域であ
って前記第１の所定の領域とは異なる前記第２の所定の
領域に照射して前記被アニール膜をアニールする工程
と、 を備えることを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項９】請求項７又は８記載のレーザアニール方法
において、 前記第１の所定の領域の結晶化状態の測定が、顕微ラマ
ン分光分析法を用いて行われることを特徴とするレーザ
アニール方法。 - 【請求項１０】請求項７乃至９のいずれかに記載のレー
ザアニール方法において、 前記結晶化状態の測定が、前記基板毎に行われることを
特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項１１】基板上に形成された被アニール膜の膜厚
を測定する工程と、 前記測定された膜厚に応じてレーザ光源からのレーザ光
の照射エネルギを制御し、前記照射エネルギが制御され
た前記レーザ光を、前記被アニール膜に照射して前記被
アニール膜をアニールする工程と、 を備えることを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項１２】請求項１１記載のレーザアニール方法に
おいて、 前記被アニール膜の膜厚の測定が、エリプソメータを用
いて行われることを特徴とするレーザアニール方法。 - 【請求項１３】請求項１１又は１２記載のレーザアニー
ル方法において、 前記膜厚の測定が、前記基板毎に行われることを特徴と
するレーザアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09119597A JP3580079B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | レーザアニール装置、レーザアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09119597A JP3580079B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | レーザアニール装置、レーザアニール方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284433A true JPH10284433A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3580079B2 JP3580079B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=14019674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09119597A Expired - Fee Related JP3580079B2 (ja) | 1997-04-09 | 1997-04-09 | レーザアニール装置、レーザアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3580079B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000060647A1 (fr) * | 1999-04-06 | 2000-10-12 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Dispositif a structure multicouche, appareil et procede de production de ce dispositif |
| JP2008288363A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Sony Corp | レーザ光出力調整方法、半導体装置の製造方法、表示装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
| JP2009152632A (ja) * | 2009-03-25 | 2009-07-09 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置及びその製造方法 |
| JP2009260374A (ja) * | 2001-12-28 | 2009-11-05 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザービーム照射方法および薄膜トランジスタ製造方法 |
| JP2013026433A (ja) * | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Toyota Motor Corp | レーザアニール装置 |
| WO2016027821A1 (ja) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | 城戸 淳二 | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 |
-
1997
- 1997-04-09 JP JP09119597A patent/JP3580079B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2000060647A1 (fr) * | 1999-04-06 | 2000-10-12 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Dispositif a structure multicouche, appareil et procede de production de ce dispositif |
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| JP2009152632A (ja) * | 2009-03-25 | 2009-07-09 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置及びその製造方法 |
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| WO2016027821A1 (ja) * | 2014-08-20 | 2016-02-25 | 城戸 淳二 | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 |
| JP2016046330A (ja) * | 2014-08-20 | 2016-04-04 | 城戸 淳二 | レーザアニール装置及びレーザアニール方法 |
| US9905427B2 (en) | 2014-08-20 | 2018-02-27 | Junji Kido | Laser annealing device and laser annealing method |
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|---|---|
| JP3580079B2 (ja) | 2004-10-20 |
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