JPH10294289A - Laser annealing device and its control method - Google Patents

Laser annealing device and its control method

Info

Publication number
JPH10294289A
JPH10294289A JP11430497A JP11430497A JPH10294289A JP H10294289 A JPH10294289 A JP H10294289A JP 11430497 A JP11430497 A JP 11430497A JP 11430497 A JP11430497 A JP 11430497A JP H10294289 A JPH10294289 A JP H10294289A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
thin film
orientation
chamber
laser annealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11430497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Yamada
洋輔 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Steel Works Ltd filed Critical Japan Steel Works Ltd
Priority to JP11430497A priority Critical patent/JPH10294289A/en
Publication of JPH10294289A publication Critical patent/JPH10294289A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately control laser irradiation so that the amorphous thin film of silicon and the like is processed with a right condition at the time of annealing and crystallizing it. SOLUTION: An orientation meter 19 measures the crystal orientation property of a crystallized thin film 9a and it is judged whether the irradiation energy of laser light 22 irradiated by a judgement means 20 is over or not. An adjusting device 21 adjusts the output of a laser irradiation device 12. Thus, it is judged whether the irradiation energy of laser light is over or not during inline. An operation condition (laser output) is immediately adjusted to appropriate one and the crystallized thin film can be manufactured with satisfactory yield.

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、電子ディスプレイ
用透明電極やその他の半導体用素材として用いられる結
晶薄膜を得るためのレーザアニール装置およびその制御
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser annealing apparatus for obtaining a crystal thin film used as a transparent electrode for an electronic display and other semiconductor materials, and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、液晶ディスプレイ等の電子ディス
プレイに用いられる透明電極の多くには、安価なアモル
ファス材料(アモルファスシリコン等)が使用されてお
り、該アモルファス透明電極は、ガラス等の基板上にC
VD等により成膜することにより製造されている。とこ
ろで、最近では、液晶ディスプレイ等において高画質化
の要望が強く、駆動方式に比較的画質の良いTFT方式
が多く採用される等しているが、さらに透明電極にも高
画質化に寄与できる材料の採用が望まされている。
2. Description of the Related Art At present, inexpensive amorphous materials (such as amorphous silicon) are used for many transparent electrodes used for electronic displays such as liquid crystal displays, and the amorphous transparent electrodes are formed on a substrate such as glass. C
It is manufactured by forming a film by VD or the like. In recent years, there has been a strong demand for higher image quality in liquid crystal displays and the like, and a TFT system having relatively high image quality has been often used as a driving method. It is desired to adopt this.

【0003】この透明電極用材料に関しては、アモルフ
ァス薄膜よりも結晶薄膜の方が視野角が広く、透明度も
高いことが知られており、高画質化という点では結晶薄
膜で構成された透明電極が有利である。上記結晶薄膜を
得る方法としては、高温で成膜することにより結晶状態
の薄膜を形成する方法もあるが、製造コストが嵩むた
め、一般には、一旦、CVD等によりアモルファス薄膜
を形成した後、これを結晶化する方法が採られている。
As for this transparent electrode material, it is known that a crystalline thin film has a wider viewing angle and a higher transparency than an amorphous thin film. It is advantageous. As a method of obtaining the crystalline thin film, there is a method of forming a crystalline thin film by forming a film at a high temperature. However, since the manufacturing cost is increased, generally, once an amorphous thin film is formed by CVD, etc. Has been adopted.

【0004】アモルファス薄膜を結晶化する方法として
は、基板上に形成されているアモルファス薄膜全体を基
板とともに電気炉等で1000℃以上に加熱して結晶化
する方法や、同じくアモルファス薄膜を基板とともに4
00℃程度に加熱するとともに、アモルファス薄膜にエ
キシマレーザ等のレーザ光を照射して照射部分を多結晶
化するレーザアニール方法が知られている。しかし、上
記方法のうち前者の方法では、基板も高温に加熱される
ため、基板には、耐熱性が高く、したがって高価な石英
ガラス等を使用しなければならないという欠点がある。
一方、レーザアニール方法は、比較的低い温度で処理で
きるため、基板選定の制約が小さく、したがって安価な
アルカリガラス等を使用することができる安価な製造方
法として注目されている。ただし、この方法では、短時
間のレーザ光照射によりアモルファスを結晶化させるた
め、レーザ光の照射エネルギ密度が結晶化薄膜の品質に
大きな影響を与える。すなわち、照射エネルギ密度が低
ければ、結晶化が十分になされず、また照射エネルギ密
度が大きくなりすぎると、結晶品質が不揃いになるとい
う不具合が生じる。このため、従来は、アニール中のレ
ーザ出力が適正であるかどうかを観察し、常時監視しな
がら運転制御する方法が採用されている。
[0004] As a method of crystallizing an amorphous thin film, a method of heating the entire amorphous thin film formed on the substrate together with the substrate to 1000 ° C. or more in an electric furnace or the like to crystallize the amorphous thin film together with the substrate.
There is known a laser annealing method of heating to about 00 ° C. and irradiating a laser beam such as an excimer laser to an amorphous thin film to polycrystallize an irradiated portion. However, the former method of the above methods has a drawback that the substrate is also heated to a high temperature, so that the substrate must be made of high heat resistance and therefore expensive quartz glass or the like must be used.
On the other hand, since the laser annealing method can be processed at a relatively low temperature, the restriction on the selection of the substrate is small, and therefore, it is attracting attention as an inexpensive manufacturing method that can use inexpensive alkali glass or the like. However, in this method, since the amorphous phase is crystallized by short-time laser light irradiation, the irradiation energy density of the laser light greatly affects the quality of the crystallized thin film. That is, if the irradiation energy density is low, crystallization is not sufficiently performed, and if the irradiation energy density is too high, there occurs a problem that the crystal quality becomes uneven. Therefore, conventionally, a method of observing whether or not the laser output during annealing is appropriate and performing operation control while constantly monitoring is adopted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したレー
ザアニール装置では、レーザ光が透過する光学系が薄膜
からの不純物の蒸散や大気中に浮遊するNH3イオンや
SO2イオンの付着による汚染を受けて、経時的にレー
ザ光の透過率が低下するため、たとえレーザ出力を一定
に保っても、薄膜におけるレーザ光照射エネルギ密度は
変動してしまう。このようにレーザ光照射エネルギ密度
が低下すると、アモルファス薄膜を充分に結晶化させる
ことができず、また、エネルギ密度が過度になっても良
質の結晶が得られず、いずれにしても照射エネルギ密度
が適正でないと製品品質を低下させることになり、また
製品品質にばらつきが生じる。しかも結晶化薄膜の品質
は、目視による不具合は別として、通常は最終製品検査
まで把握できないため、上記のように恒常的に照射エネ
ルギ不足状態になったり、エネルギが過度になると多く
の不良品が生じてしまい、歩留まりが低下するという問
題がある。
However, in the above-described laser annealing apparatus, the optical system through which the laser beam is transmitted prevents contamination by evaporation of impurities from the thin film and adhesion of NH 3 ions and SO 2 ions floating in the air. As a result, the transmittance of the laser light decreases with time, so that the laser beam irradiation energy density in the thin film fluctuates even if the laser output is kept constant. When the energy density of the laser beam is reduced as described above, the amorphous thin film cannot be sufficiently crystallized, and even if the energy density becomes excessive, good quality crystals cannot be obtained. If it is not appropriate, the product quality will be degraded, and the product quality will vary. In addition, the quality of the crystallized thin film, apart from visual defects, cannot usually be ascertained until the final product inspection. This causes a problem that the yield is reduced.

【0006】本発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、アニール中またはアニール直後に薄膜の結
晶化の程度を把握し、よって直ちにレーザ照射エネルギ
密度を適切に調整して、良質の結晶化薄膜が得られるレ
ーザアニール装置およびその制御方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and the degree of crystallization of a thin film is ascertained during or immediately after annealing. An object of the present invention is to provide a laser annealing apparatus capable of obtaining a thinned film and a control method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザアニール装置の制御方法のうち第1
の発明は、アモルファス薄膜にレーザ光を照射して該ア
モルファス薄膜を多結晶化させるレーザアニール装置の
制御方法であって、結晶化された薄膜の結晶配向性を測
定し、該測定結果からアモルファス薄膜に照射されたレ
ーザ光の照射エネルギの過不足を判定し、該判定結果に
基づいてレーザ出力を調整することを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, a first method of controlling a laser annealing apparatus according to the present invention is described.
The invention of the present invention is a method for controlling a laser annealing apparatus for irradiating a laser beam onto an amorphous thin film to polycrystallize the amorphous thin film, wherein the crystal orientation of the crystallized thin film is measured, and the amorphous thin film is determined from the measurement result. It is characterized in that it is determined whether the irradiation energy of the laser light applied to the laser beam is excessive or deficient, and the laser output is adjusted based on the determination result.

【0008】また、第2の発明のレーザアニール装置の
制御方法では、第1の発明において、結晶配向性の測定
を、レーザアニール中またはレーザアニールを終了した
後に行うことを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, there is provided a method for controlling a laser annealing apparatus according to the first aspect, wherein the crystal orientation is measured during or after the laser annealing.

【0009】さらに、第3の発明のレーザアニール装置
は、アモルファス薄膜にレーザ光を照射して該アモルフ
ァス薄膜を結晶化させるレーザアニール装置において、
結晶化された薄膜の結晶配向性を測定する配向計と、該
配向計の測定結果からレーザ光の照射エネルギの過不足
を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づい
てレーザ照射装置の出力を調整するレーザ出力調整手段
とを有することを特徴とする。
Further, a laser annealing apparatus according to a third invention is a laser annealing apparatus for irradiating a laser beam to an amorphous thin film to crystallize the amorphous thin film.
An orientation meter for measuring the crystal orientation of the crystallized thin film, a judging means for judging excess or deficiency of the irradiation energy of the laser light from the measurement result of the orientation meter, and a laser irradiation device based on the judgment result of the judging means And a laser output adjusting means for adjusting the output.

【0010】第4の発明のレーザアニール装置は、第3
の発明において、アモルファス薄膜を配置してレーザ光
を照射するレーザアニール処理室と、該アニール処理室
に連続する、配向計が設けられた配向性測定室と、レー
ザアニール処理室から配向性測定室に結晶化薄膜を移動
させる薄膜移動手段とを有することを特徴とする。
[0010] A laser annealing apparatus according to a fourth aspect of the present invention comprises the third aspect.
In the invention of the above, a laser annealing treatment chamber for irradiating a laser beam by arranging an amorphous thin film, an orientation measurement chamber provided with an orientation meter, which is continuous with the annealing treatment chamber, and an orientation measurement chamber from the laser annealing treatment chamber And a thin film moving means for moving the crystallized thin film.

【0011】本発明は、上記したようにTFT型液晶デ
ィスプレイに用いられる透明電極の製造に使用すること
ができ、透明電極用アモルファスシリコン薄膜を結晶薄
膜(ポリシリコン)に変える装置に好適である。ただ
し、本発明としては、特に薄膜の材料種別や用途が限定
されるものではなく、アモルファス薄膜を結晶化させる
目的のあらゆるレーザアニール装置への適用が可能であ
る。また、レーザアニール装置におけるレーザの種別と
しては、高密度エネルギ源であるエキシマレーザへの適
用に適している。これは、高密度エネルギ照射であるた
め、光学系の透過率の変動が照射エネルギ密度の変動と
して大きく現れるので、本発明の効果が顕著に現れるた
めである。なお、これに拘わらず、本発明としてはレー
ザの種別が上記エキシマレーザに限定されるものではな
い。
The present invention can be used for manufacturing a transparent electrode used for a TFT type liquid crystal display as described above, and is suitable for an apparatus for changing an amorphous silicon thin film for a transparent electrode into a crystalline thin film (polysilicon). However, the present invention is not particularly limited in the material type and use of the thin film, and can be applied to any laser annealing apparatus for the purpose of crystallizing an amorphous thin film. The type of laser in the laser annealing apparatus is suitable for application to an excimer laser which is a high-density energy source. This is because, because of high-density energy irradiation, a change in the transmittance of the optical system largely appears as a change in irradiation energy density, so that the effect of the present invention is remarkably exhibited. Regardless of this, the type of the laser is not limited to the above-described excimer laser in the present invention.

【0012】レーザアニール装置は、通常は雰囲気調整
可能なアニール処理室を有しており、例えばアニール処
理室を減圧したり、不活性ガスとして窒素ガス等をアニ
ール室に導入することができる。そして、このアニール
処理室内に配置したアモルファス薄膜にレーザ光を照射
して薄膜を結晶化(ポリシリコン化)させる。なお、ア
ニール処理されるアモルファス薄膜の形成方法やその基
板の種別は本発明において特に限定されるものではな
い。
The laser annealing apparatus usually has an annealing chamber whose atmosphere can be adjusted. For example, the pressure in the annealing chamber can be reduced, and nitrogen gas or the like can be introduced into the annealing chamber as an inert gas. Then, the thin film is crystallized (polysilicon) by irradiating a laser beam to the amorphous thin film arranged in the annealing chamber. The method of forming the amorphous thin film to be annealed and the type of the substrate are not particularly limited in the present invention.

【0013】また、レーザ発生源は、通常、アニール処
理室の外部に置かれ、このレーザ発生源から出力された
レーザ光は、反射鏡やホモジナイザ、処理室に設けた透
過窓等の光学系を経てアモルファス薄膜に照射される。
これら光学系は、上述したように経時的に劣化して透過
率が徐々に低下し、また、光学系のうち、透過窓や処理
室内に配置された反射鏡等は、薄膜からの蒸散等によっ
て汚染されやすく、これによっても徐々に透過率が減少
するという問題点を抱えている。なお、処理室内に吸着
部材を配置して透過窓等への汚染物質の付着を防止する
手段も提案されているが、完全に汚染を防止できるまで
には至っておらず、透過率が変動するという現象をなく
すことはできていない。
The laser source is usually placed outside the annealing chamber, and the laser light output from the laser source is transmitted through an optical system such as a reflecting mirror, a homogenizer, and a transmission window provided in the processing chamber. After that, the amorphous thin film is irradiated.
As described above, these optical systems deteriorate with time and the transmittance gradually decreases.In addition, among the optical systems, a transmission window and a reflecting mirror disposed in the processing chamber are caused by evaporation from a thin film or the like. There is a problem that the glass is easily contaminated and the transmittance gradually decreases. Means for preventing contaminants from adhering to the transmission window or the like by disposing an adsorption member in the processing chamber has also been proposed, but the contamination has not yet been completely prevented, and the transmittance varies. The phenomenon has not been eliminated.

【0014】次に、結晶化薄膜の結晶配向性の測定は、
アニール中にレーザ光照射を終えた部位に対し行うこと
もできるが、アニールを終了した後に測定を行う方が作
業は容易である。なお、アニール後に測定を行う場合に
は、結晶化薄膜をアニール処理室から外部に取り出した
後に測定を行うこともできるが、アニール室の出側に連
続して設けた配向性測定室において外気と接触する前に
行うのが望ましい。これは、外気と接触させると結晶化
薄膜の表面が汚染されるので、正確な配向性測定のため
には洗浄等が必要になり、作業手間が増大するためであ
る。また、連続するアニール室と測定室との間には薄膜
移動装置と開閉扉とを設けるのが望ましい。これは各室
を独立して雰囲気調整でき、連続した基板の処理を可能
にするためである。したがって、配向性の測定を行って
いる間に、他の薄膜をアニール処理することができる。
なお、アニール室と配向性測定室とを連続させる際に、
両者を直接に連続させても良いが、間に冷却室、搬出室
等の他の空間を介して間接的に連続させるものであって
も良く、要は外気と遮断した状態で測定室に移動できる
ものであればよい。
Next, the crystal orientation of the crystallized thin film is measured by
Although the measurement can be performed on the portion where the laser beam irradiation has been completed during the annealing, it is easier to perform the measurement after the annealing is completed. When the measurement is performed after annealing, the measurement can be performed after the crystallized thin film is taken out of the annealing processing chamber. It is desirable to do it before contact. This is because the surface of the crystallized thin film is contaminated when it is brought into contact with the outside air, so that cleaning or the like is required for accurate orientation measurement, which increases the work and labor. Further, it is desirable to provide a thin film moving device and an opening / closing door between the continuous annealing chamber and the measuring chamber. This is because the atmosphere of each chamber can be adjusted independently, and continuous processing of the substrate is enabled. Therefore, other thin films can be annealed while the orientation is being measured.
When the annealing chamber and the orientation measurement chamber are connected continuously,
Both may be connected directly, or may be connected indirectly through another space such as a cooling room or a discharge room. Anything that can be done is acceptable.

【0015】次に、結晶化薄膜の配向性を測定する方法
としては、高分子フィルムの配向性の測定等に用いられ
る分子配向計を利用することができる。その原理につい
ては本発明は特に限定しないが、例えば、マイクロ波偏
波を利用して誘電率を測定したり屈折率を測定して、こ
れを数値や測定パターンとして示す方法が挙げられる。
各種配向計による測定結果は、例えば、判定手段によっ
て予め定めておいた数値やパターンと比較して、レーザ
照射エネルギ密度の過不足を判定する。例えば、判定手
段において、レーザ照射エネルギ密度が適正の場合や過
不足の場合に得られるであろう数値やパターン等のデー
タを予めメモリに格納しておき、判定に際してはこれを
呼び出して実際の測定データと比較し、数値の適合や過
不足、パターンの類似性等によって、比較結果をレーザ
照射エネルギの不足、適正、過度等の状況とその程度を
示す判定データとして送出する。上記判定結果は、レー
ザ出力調整装置への制御データとして使用するのが望ま
しい。レーザ出力の調整は、上記判定に基づいて、例え
ば、レーザ出力部への導入電流を変化させることによ
り、レーザ出力を維持し、または所定量増加あるいは減
少させることができる。なお、レーザ出力の変化は、次
にアニールされる薄膜に対し、一気に変化させてもよ
く、また、アニール中に段階的あるいは徐々に変化させ
てもよく、変化の形態は特に限定されない。
Next, as a method of measuring the orientation of the crystallized thin film, a molecular orientation meter used for measuring the orientation of a polymer film or the like can be used. Although the present invention is not particularly limited with respect to the principle, for example, there is a method of measuring a dielectric constant or a refractive index using microwave polarization and indicating the measured value as a numerical value or a measurement pattern.
The measurement results of the various orientation meters are compared with, for example, numerical values and patterns predetermined by a determination unit to determine whether the laser irradiation energy density is excessive or insufficient. For example, in the determination means, data such as numerical values and patterns that would be obtained when the laser irradiation energy density is appropriate or in excess or deficiency are stored in a memory in advance, and are called upon determination to call up actual measurement. The data is compared with the data, and the result of the comparison is transmitted as determination data indicating the state of the laser irradiation energy, such as shortage, appropriateness, or excessiveness, and the degree thereof based on the conformity, excess or deficiency, pattern similarity, and the like. The above determination result is desirably used as control data to the laser output adjusting device. The laser output can be adjusted by, for example, changing the current supplied to the laser output unit based on the determination, thereby maintaining the laser output or increasing or decreasing the laser output by a predetermined amount. The change in the laser output may be changed at once for the thin film to be annealed, or may be changed stepwise or gradually during the annealing, and the form of the change is not particularly limited.

【0016】上記のように、結晶化された薄膜の配向性
を測定して制御に用いるのは、アモルファス膜を結晶化
させる際に、特定の方向に結晶が成長し、その結果、結
晶化薄膜が方向性を示すという現象があるためであり、
本発明者は、アニールした結晶化薄膜の配向性とレーザ
照射エネルギとの因果関係を知り、これをレーザアニー
ル装置の制御に利用できることを初めて見出し、本発明
をするに至ったものである。すなわち、レーザ光照射エ
ネルギ密度が不足していると、充分に結晶化がなされな
いため、薄膜は十分な方向性を示さず、過度のレーザ光
照射エネルギ密度が与えられると、結晶質が不揃いにな
り半導体としての性能がいちじるしく低下する。したが
って、結晶化処理した薄膜の結晶配向性を測定すること
によりアニールの際のレーザ光照射エネルギ密度の過不
足を知ることができる。この過不足の程度に従ってレー
ザ光の出力を調整することにより、光学系の透過率の変
動に拘わらず、アモルファス薄膜に適正なエネルギ密度
でレーザ光を照射して、目的の結晶化を得ることができ
る。
As described above, the orientation of a crystallized thin film is measured and used for control because the crystal grows in a specific direction when the amorphous film is crystallized. Because there is a phenomenon that indicates the direction,
The present inventor has learned the causal relationship between the orientation of an annealed crystallized thin film and the laser irradiation energy, and has found for the first time that this can be used for controlling a laser annealing apparatus, leading to the present invention. In other words, if the laser light irradiation energy density is insufficient, crystallization is not performed sufficiently, so that the thin film does not show sufficient directionality, and if an excessive laser light irradiation energy density is applied, the crystallinity becomes irregular. In other words, the performance as a semiconductor is significantly reduced. Therefore, by measuring the crystal orientation of the crystallized thin film, it is possible to know whether the laser beam irradiation energy density during annealing is excessive or insufficient. By adjusting the output of the laser light according to the degree of the excess or deficiency, it is possible to obtain the desired crystallization by irradiating the amorphous thin film with the laser light at an appropriate energy density regardless of the fluctuation of the transmittance of the optical system. it can.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を添付
図面に基づき説明する。レーザアニール処理装置1は、
アルミニウム製の真空チャンバ2を有しており、該真空
チャンバ2は、ゲートバルブ3、4によって試料導入準
備室2aとアニール処理室2bと試料搬出室2cとに区
分されており、各室2a〜2cには、それぞれ壁部に真
空引用排気口と窒素ガス供給口(それぞれ図示しない)
が形成されており、室内雰囲気を真空雰囲気または不活
性ガス雰囲気に調整することができる。また、上記試料
導入準備室2aには、試料導入用のゲートバルブ5が設
けられており、さらに準備室2aには、ゲートバルブ6
a、6bを介して予熱室7a、7bが連結されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The laser annealing apparatus 1
A vacuum chamber 2 made of aluminum is provided. The vacuum chamber 2 is divided into a sample introduction preparation chamber 2a, an annealing chamber 2b, and a sample unloading chamber 2c by gate valves 3, 4, and each of the chambers 2a to 2c. 2c, a vacuum exhaust port and a nitrogen gas supply port (not shown) are respectively provided on the walls.
Is formed, and the indoor atmosphere can be adjusted to a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. A gate valve 5 for sample introduction is provided in the sample introduction preparation chamber 2a, and a gate valve 6 is provided in the preparation chamber 2a.
The preheating chambers 7a and 7b are connected via a and 6b.

【0018】一方、アニール処理室2b内には、移動載
置台8が配置されており、該移動載置台8上には、ソー
ダライムガラスからなり、表面にアモルファスシリコン
膜が形成された成膜基板9が配置される。また、アニー
ル処理室2bの天井部には石英ガラス板製のレーザ導入
用窓11が設けられており、該レーザ導入用窓11の外
部にレーザ光を導入(変形、偏向等)するための光学系
が設けられており、該光学系は、レーザ光を偏向させる
ミラー13と、レーザ光を線状に集光するシリンドリカ
ルレンズ14とによって構成されており、上記ミラー1
3に向けてレーザ光を出力するXeClエキシマレーザ
照射装置12が配置されている。
On the other hand, a movable mounting table 8 is disposed in the annealing chamber 2b, and a film forming substrate made of soda lime glass and having an amorphous silicon film formed on the surface is provided on the movable mounting table 8. 9 are arranged. A laser introduction window 11 made of a quartz glass plate is provided at the ceiling of the annealing chamber 2b, and an optical path for introducing (deforming, deflecting, etc.) a laser beam outside the laser introduction window 11 is provided. The optical system includes a mirror 13 for deflecting the laser beam and a cylindrical lens 14 for condensing the laser beam in a linear manner.
An XeCl excimer laser irradiating device 12 that outputs laser light toward 3 is arranged.

【0019】次に、試料搬出室2cには、試料搬出用の
ゲートバルブ15が設けられており、さらに試料搬出室
2cには、ゲートバルブ16a、16bを介して冷却室
17、配向性測定室18が連結されている。上記試料搬
出室2c内には、上記アニール処理室2bの基板9を試
料搬出室2cに移動させ、さらに冷却室17、配向性測
定室18または試料搬出室2c外部に移動させる基板移
動装置10が配置されている。一方、配向性測定室18
内には、配向計19としてマイクロ波偏波を利用した誘
電率測定器が配置されており、該配向計19の出力は、
判定装置20に入力され、判定装置20の出力は、レー
ザ光出力制御装置21に入力されている。レーザ光出力
制御装置21は、レーザ光照射装置12における導入電
流値を変更するものである。なお、上記判定装置20
は、予め定めた基準データを記憶しておくメモリ20a
と、基準データと測定データとを比較する比較部20b
と、比較結果に基づいて判定データを作成、送出する判
定データ作成部20cとによって構成されており、上記
比較部20bと、判定データ作成部20cとは、ひとつ
のCPUによって構成することができる。
The sample discharge chamber 2c is provided with a sample discharge gate valve 15. The sample discharge chamber 2c is further provided with a cooling chamber 17, an orientation measurement chamber via gate valves 16a and 16b. 18 are connected. In the sample unloading chamber 2c, there is provided a substrate moving device 10 for moving the substrate 9 in the annealing processing chamber 2b to the sample unloading chamber 2c and further moving the substrate 9 to the cooling chamber 17, the orientation measurement chamber 18 or the outside of the sample unloading chamber 2c. Are located. On the other hand, the orientation measurement chamber 18
Inside, a dielectric constant measuring device using microwave polarization is arranged as an orientation meter 19, and the output of the orientation meter 19 is:
The output of the determination device 20 is input to the laser light output control device 21. The laser light output controller 21 changes the value of the current supplied to the laser light irradiation device 12. Note that the determination device 20
Is a memory 20a for storing predetermined reference data.
And comparison unit 20b for comparing reference data and measurement data
And a determination data creation unit 20c that creates and sends the determination data based on the comparison result. The comparison unit 20b and the determination data creation unit 20c can be configured by one CPU.

【0020】次に、上記レーザアニール処理装置を用い
た処理手順を説明する。先ず、CVD等により、ソーダ
ガラス製の基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成し
た成膜基板9を作製し、ゲートバルブ5を開けて、成膜
基板9を前記試料導入準備室2a内へ搬入した後ゲート
バルブ5を閉じ、真空チャンバ2内を排気口または窒素
ガス供給により真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気に調整
する。次に、ゲートバルブ6aを開けて成膜基板9を加
熱室7aに入れ、ゲートバルブ6aを閉じた後、所定の
温度(約400℃)に加熱する。なお、この際に、次処
理用の成膜基板を試料準備室2aに搬入し、加熱室7b
に入れて加熱することもできるので、各ゲートバルブ
5、6a、6b、3の開閉タイミングを適宜調整するこ
とにより複数の基板を連続して処理することが可能にな
る。
Next, a processing procedure using the above laser annealing apparatus will be described. First, a film forming substrate 9 in which an amorphous silicon thin film is formed on a substrate made of soda glass by CVD or the like is prepared, the gate valve 5 is opened, and the film forming substrate 9 is loaded into the sample introduction preparation chamber 2a. The gate valve 5 is closed, and the inside of the vacuum chamber 2 is adjusted to a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere by an exhaust port or a nitrogen gas supply. Next, the gate valve 6a is opened, the deposition substrate 9 is put into the heating chamber 7a, and after closing the gate valve 6a, the substrate 9 is heated to a predetermined temperature (about 400 ° C.). At this time, the film formation substrate for the next process is carried into the sample preparation chamber 2a, and the heating chamber 7b
Since it is also possible to heat the substrate, it is possible to continuously process a plurality of substrates by appropriately adjusting the opening / closing timing of each of the gate valves 5, 6a, 6b, and 3.

【0021】上記により予熱した成膜基板9は、ゲート
バルブ6a、3を開閉しつつ、図示しない移動装置によ
りアニール処理室2bの移動載置台8へと移動させ、該
移動載置台8を移動させて成膜基板9を初期位置に配置
する。この際に、ゲートバルブ3は閉じておく。次い
で、所定の出力でXeClエキシマレーザ照射装置12
からレーザ光(紫外光)22を発生させ、ミラー13で
偏向した後、シリンドリカルレンズ14により線状に集
光し、レーザ導入用窓11を通して成膜基板9の表面に
略垂直に照射する。この状態で移動載置台8をレーザ光
22の長手方向と略垂直の方向に移動させ、小面積のレ
ーザ照射部分で前記成膜基板9の全面を走査すること
で、成膜基板9のアモルファス膜を結晶化させる。
The film substrate 9 preheated as described above is moved to the moving mounting table 8 in the annealing chamber 2b by a moving device (not shown) while opening and closing the gate valves 6a and 3 to move the moving mounting table 8. Then, the film forming substrate 9 is arranged at the initial position. At this time, the gate valve 3 is closed. Next, the XeCl excimer laser irradiating device 12
A laser beam (ultraviolet light) 22 is generated from the laser beam, is deflected by a mirror 13, is condensed linearly by a cylindrical lens 14, and irradiates the surface of the film forming substrate 9 through the laser introduction window 11 almost vertically. In this state, the movable mounting table 8 is moved in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the laser beam 22, and the entire surface of the film forming substrate 9 is scanned by a laser irradiation portion having a small area. Is crystallized.

【0022】アニール終了後は、ゲートバルブ4を開け
て、試料移動装置10によりアニールにより結晶化した
結晶化成膜基板9aを移動載置台8の上から取り出し、
試料搬出室2cへ搬出し、ゲートバルブ4を閉じる。次
いでゲートバルブ16aを開け、冷却室17へと移動し
た後ゲートバルブ16aを閉じて結晶化成膜基板9aを
所定温度にまで冷却する。冷却した結晶化成膜基板9a
は、ゲートバルブ16aを開けて移動装置10により試
料搬出室2cに移動させ、さらにゲートバルブ16bを
開けて配向性測定室18に移動させた後、ゲートバルブ
16bを閉じ、誘電率の測定により薄膜の結晶配向性を
測定する。この際に、試料を回転させることにより方位
における誘電率分布が得られる。配向性を測定した結晶
化成膜基板9aは、ゲートバルブ16bを開けて試料搬
出室2cに移動し、ゲートバルブ15を開けて外部に搬
出する。なお、配向性測定室18で結晶化成膜基板9a
の配向性を測定している間に、次のアニール済み基板を
アニール処理室2bから試料搬出室2c、冷却室17へ
と移動して冷却することができるので、搬入側と同様に
ゲートバルブ15、16a、16bの開閉タイミングを
調整することにより連続して基板の搬出室への移動、冷
却、配向性の測定、搬出が可能になる。
After the annealing is completed, the gate valve 4 is opened, and the crystallized film-forming substrate 9a crystallized by the annealing by the sample moving device 10 is taken out from the moving mounting table 8, and
The sample is unloaded to the sample unloading chamber 2c, and the gate valve 4 is closed. Next, the gate valve 16a is opened, and after moving to the cooling chamber 17, the gate valve 16a is closed to cool the crystallized film forming substrate 9a to a predetermined temperature. Cooled crystallization film forming substrate 9a
After the gate valve 16a is opened and moved to the sample unloading chamber 2c by the moving device 10, the gate valve 16b is opened and moved to the orientation measuring chamber 18, the gate valve 16b is closed, and the thin film is measured by the dielectric constant. Is measured. At this time, the dielectric constant distribution in the azimuth can be obtained by rotating the sample. The crystallization-formed substrate 9a whose orientation has been measured moves to the sample carrying-out chamber 2c with the gate valve 16b opened, and is carried out with the gate valve 15 opened. Note that the crystallization film forming substrate 9a is
While the orientation of the substrate is being measured, the next annealed substrate can be moved from the annealing chamber 2b to the sample unloading chamber 2c and the cooling chamber 17 and cooled, so that the gate valve 15 can be moved in the same manner as the loading side. , 16a, 16b, the substrate can be continuously moved to the unloading chamber, cooled, measured for orientation, and unloaded.

【0023】上記配向計19により測定された結果は、
判定装置20の比較部20bに送出され、予めメモリ2
0aに記憶した基準データと比較する。配向計19で
は、方位角に対する誘電率が求められるため、メモリ2
0aには、結晶化が適正に行われた場合や不足する場
合、過剰の場合等の誘電率分布パターンを記録してお
く。図2は、その一例を示すものであり、配向性が大き
いものは、より扁平な楕円分布を有し、配向性のないも
のは、円状の分布を示している。比較部20bでは、上
記基準データを基に、実測定データのパターンの類似性
等を比較し、その結果を判定データ作成部20cに送出
する。上記比較では、例えば、誘電率分布パターンの扁
平率で配向の程度を示すことができる。判定データ作成
部では、上記比較結果に基づいて、レーザ光照射エネル
ギ密度が適正であるか、過不足であるかを、その程度と
ともに判定し、判定データをレーザ出力調整部21に送
出する。レーザ出力調整部21では、判定データに基づ
いて、レーザ光照射エネルギ密度が不足する場合には、
不足程度に応じてレーザ照射装置12への導入電流を増
やして出力を上げ、また、レーザ光照射エネルギ密度が
過度な場合には、過剰の程度に応じてレーザ照射装置1
2への導入電流を減らして出力を下げる。
The result measured by the orientation meter 19 is as follows:
The data is sent to the comparison unit 20b of the determination device 20 and stored in the memory 2 in advance.
Compare with the reference data stored in 0a. In the orientation meter 19, the dielectric constant with respect to the azimuth is obtained.
In 0a, a dielectric constant distribution pattern in a case where crystallization is properly performed, a case where the crystallization is insufficient, a case where the crystallization is excessive, or the like is recorded. FIG. 2 shows an example, in which those having a large orientation have a flatter elliptical distribution, and those having no orientation have a circular distribution. The comparing unit 20b compares the similarity of the patterns of the actual measurement data based on the reference data, and sends the result to the determination data creating unit 20c. In the above comparison, for example, the degree of orientation can be indicated by the flatness of the dielectric constant distribution pattern. The determination data creation unit determines whether the laser beam irradiation energy density is appropriate or not, based on the comparison result, together with the degree thereof, and sends the determination data to the laser output adjustment unit 21. In the laser output adjusting unit 21, when the laser beam irradiation energy density is insufficient based on the determination data,
The output is increased by increasing the current introduced into the laser irradiation device 12 according to the degree of shortage, and if the laser beam irradiation energy density is excessive, the laser irradiation device 1 is controlled according to the degree of excess.
2 to reduce the output current by reducing the current.

【0024】上記アニール装置では、レーザ出力の調整
は、既にアニールを終えた基板の不良は改善できないも
のの、次または直近の処理予定基板に適用されるので、
即座に操業条件を適正に変えて操業を続けることがで
き、不良率は僅か(1〜2枚程度)にして良質の結晶化
薄膜を歩留まりよく製造することができる。なお、レー
ザ照射エネルギ密度が限度を超えて不足するような事態
では、判定装置によって光学系の取り替えや清掃を行う
ように指示させることも可能である。なお、上記実施形
態では、配向計として誘電率測定計を説明したが、本発
明としては特定の配向計に限定されないことはいうまで
もない。
In the above-described annealing apparatus, the adjustment of the laser output is applied to the substrate to be processed next or most recently, although the defect of the substrate that has already been annealed cannot be ameliorated.
It is possible to immediately change the operating conditions to continue the operation, and to reduce the reject rate to a small value (about 1 to 2 sheets) to produce a high-quality crystallized thin film with good yield. In a situation where the laser irradiation energy density exceeds the limit and becomes insufficient, it is also possible to instruct the determination device to replace or clean the optical system. In the above embodiment, a dielectric constant meter was described as an orientation meter. However, it goes without saying that the present invention is not limited to a specific orientation meter.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザア
ニール装置およびその制御方法によれば、結晶化された
薄膜の結晶配向性を測定し、該測定結果からアモルファ
ス膜に照射されたレーザ光の照射エネルギの過不足を判
定し、該判定結果に基づいてレーザ出力を調整すること
ができるので、即座に適正なレーザ照射エネルギによっ
てアニールを続行することができ、製品の歩留まりを大
幅に向上させることができ、製品のばらつきも小さくす
ることができる。
As described above, according to the laser annealing apparatus and the control method thereof of the present invention, the crystal orientation of the crystallized thin film is measured, and the laser light applied to the amorphous film is measured based on the measurement result. The laser output can be adjusted based on the determination result by judging whether the irradiation energy is excessive or insufficient, so that the annealing can be immediately continued with the proper laser irradiation energy, and the product yield can be greatly improved. And variations in products can be reduced.

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

【図1】 本発明の一実施形態を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】 配向性に基づく誘電率分布パターンの一例を
示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an example of a dielectric constant distribution pattern based on orientation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザアニール処理装置 2 真空チャンバ 2a 試料導入準備室 2b アニール処理理室 2c 試料搬出室 9 成膜基板 9a 結晶化成膜基板 10 基板移動装置 11 レーザ導入用窓 12 XeClエキシマレーザ照射装置 13 ミラー 14 シリンドリカルレンズ 18 配向性測定室 19 配向計 20 判定装置 21 レーザ光出力制御装置 20a メモリ 20b 比較部 20c 判定データ作成部 22 レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser annealing processing apparatus 2 Vacuum chamber 2a Sample introduction preparation room 2b Annealing processing room 2c Sample unloading room 9 Film forming substrate 9a Crystallized film forming substrate 10 Substrate moving device 11 Laser introduction window 12 XeCl excimer laser irradiation device 13 Mirror 14 Cylindrical lens 18 Orientation measurement room 19 Orientation meter 20 Judgment device 21 Laser light output control device 20a Memory 20b Comparison unit 20c Judgment data creation unit 22 Laser light

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アモルファス薄膜にレーザ光を照射して
該アモルファス薄膜を多結晶化させるレーザアニール装
置の制御方法であって、結晶化された薄膜の結晶配向性
を測定し、該測定結果からアモルファス薄膜に照射され
たレーザ光の照射エネルギの過不足を判定し、該判定結
果に基づいてレーザ出力を調整することを特徴とするレ
ーザアニール装置の制御方法
1. A method for controlling a laser annealing apparatus for irradiating a laser beam onto an amorphous thin film to polycrystallize the amorphous thin film, comprising measuring the crystal orientation of the crystallized thin film, and determining the amorphous orientation from the measurement result. A method for controlling a laser annealing apparatus, comprising: judging excess or deficiency of irradiation energy of a laser beam applied to a thin film, and adjusting a laser output based on the judgment result.
【請求項2】 結晶配向性の測定は、レーザアニール中
またはレーザアニールを終了した後に行うことを特徴と
する請求項1記載のレーザアニール装置の制御方法
2. The method for controlling a laser annealing apparatus according to claim 1, wherein the measurement of the crystal orientation is performed during or after the laser annealing.
【請求項3】 アモルファス薄膜にレーザ光を照射して
該アモルファス薄膜を多結晶化させるレーザアニール装
置において、結晶化された薄膜の結晶配向性を測定する
配向計と、該配向計の測定結果からレーザ光の照射エネ
ルギの過不足を判定する判定手段と、該判定手段の判定
結果に基づいてレーザ照射装置の出力を調整するレーザ
出力調整手段とを有することを特徴とするレーザアニー
ル装置
3. An orientation meter for measuring the crystal orientation of a crystallized thin film in a laser annealing apparatus for irradiating a laser beam to the amorphous thin film to polycrystallize the amorphous thin film, and obtaining a result of measurement by the orientation meter. A laser annealing apparatus comprising: a determination unit that determines whether the irradiation energy of laser light is excessive or deficient; and a laser output adjustment unit that adjusts an output of the laser irradiation device based on a determination result of the determination unit
【請求項4】 アモルファス薄膜を配置してレーザ光を
照射するレーザアニール処理室と、該アニール処理室に
連続する、配向計が設けられた配向性測定室と、前記レ
ーザアニール処理室から配向性測定室に結晶化した薄膜
を移動させる薄膜移動手段とを有することを特徴とする
請求項3記載のレーザアニール装置
4. A laser annealing processing chamber for irradiating a laser beam by arranging an amorphous thin film, an orientation measuring chamber provided with an orientation meter, which is continuous with the annealing processing chamber, and an orientation measuring chamber provided from the laser annealing processing chamber. 4. The laser annealing apparatus according to claim 3, further comprising a thin film moving means for moving the crystallized thin film into the measurement chamber.
JP11430497A 1997-04-16 1997-04-16 Laser annealing device and its control method Pending JPH10294289A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11430497A JPH10294289A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Laser annealing device and its control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11430497A JPH10294289A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Laser annealing device and its control method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10294289A true JPH10294289A (en) 1998-11-04

Family

ID=14634529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11430497A Pending JPH10294289A (en) 1997-04-16 1997-04-16 Laser annealing device and its control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10294289A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603318B1 (en) 2003-11-27 2006-07-20 삼성에스디아이 주식회사 Inline processing apparatus for laser annealing of semiconductor device
US7232716B2 (en) 2003-12-25 2007-06-19 Hitachi Displays, Ltd. Display device and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603318B1 (en) 2003-11-27 2006-07-20 삼성에스디아이 주식회사 Inline processing apparatus for laser annealing of semiconductor device
US7232716B2 (en) 2003-12-25 2007-06-19 Hitachi Displays, Ltd. Display device and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5529630A (en) Apparatus for manufacturing a liquid crystal display substrate, and apparatus for evaluating semiconductor crystals
US6242291B1 (en) Laser annealing method and laser annealing device
USRE36371E (en) Method of forming polycrystalline silicon film in process of manufacturing LCD
US6059873A (en) Optical processing method with control of the illumination energy of laser light
US20030017658A1 (en) Non-single crystal film, substrate with non-single crystal film, method and apparatus for producing the same, method and apparatus for inspecting the same, thin film trasistor, thin film transistor array and image display using it
JPH10300662A (en) Method and unit for evaluating semiconductor film and method for forming semiconductor film
US7232716B2 (en) Display device and method for manufacturing the same
US20040053480A1 (en) Method for processing thin film and apparatus for processing thin film
US20020118317A1 (en) Method of forming an LCD with predominantly <100> polycrystalline silicon regions
JP2001126987A (en) Method of manufacturing crystalline semiconductor film, crystallizing apparatus and method of manufacturing tft
JP2603418B2 (en) Method for manufacturing polycrystalline semiconductor thin film
JP2001308009A (en) Non-single crystal film, substrate therewith method and device for manufacturing the same, inspection device and method of inspecting the same, thin-film transistor formed by use thereof, thin-film transistor array and image display device
JP2002252181A (en) Method of manufacturing polycrystalline semiconductor layer, and laser annealing apparatus
JPH10294289A (en) Laser annealing device and its control method
JP3886554B2 (en) Laser annealing method
JPH11274078A (en) Manufacture of crystalline silicon film
JPH11135452A (en) Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
JP2005011840A (en) Device and method for laser annealing
JP3196132B2 (en) Method for manufacturing liquid crystal display substrate, method for evaluating semiconductor crystal, method for manufacturing semiconductor crystal thin film, and apparatus for manufacturing semiconductor crystal thin film
JP2000150410A (en) Laser annealing furnace and laser annealing method
JPH11176752A (en) Method and apparatus for forming silicon wafer
JPH09106948A (en) Manufacture of semiconductor and manufacture of semiconductor device
JPH06177033A (en) Laser annealing
JP2001223176A (en) Laser irradiation device and laser irradiation method
KR101034759B1 (en) Lcd eye inspection equipment