JPH11121378A - Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device - Google Patents

Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device

Info

Publication number
JPH11121378A
JPH11121378A JP28000697A JP28000697A JPH11121378A JP H11121378 A JPH11121378 A JP H11121378A JP 28000697 A JP28000697 A JP 28000697A JP 28000697 A JP28000697 A JP 28000697A JP H11121378 A JPH11121378 A JP H11121378A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
laser
laser light
substrate
semiconductor film
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
JP28000697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Hayashi
俊治 林
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP28000697A priority Critical patent/JPH11121378A/en
Publication of JPH11121378A publication Critical patent/JPH11121378A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To recognize learning the crystallinity of a semiconductor film during anneal processing, by adjusting energy supplied to an amorphous semiconductor film from a laser beam so that the intensity of a transmitted light or a reflected light detected during irradiation with a laser beam is at a predetermined value. SOLUTION: An inspection light L2 transmitted through a glass substrate 5 is converged by a lens 14. After that, the light becomes incident on a transmitted light detector 15, where the intensity of the light is detected. When amorphous silicon is irradiated with a laser beam L1 , a crystal grows and the transmittance at an annealed portion is abruptly increased. When it is further irradiated with a laser beam, a crystal grows in proportion to provided energy and accordingly the transmittance is gradually reduced (range B). Then, when energy at a certain value or higher is provided, the crystal grain size is abruptly reduced to form particles, thus rapidly increasing the transmittance. As a result, it is appropriate to suspend anneal processing when the transmittance is within the range B. Also, a reflected light may be used instead of the transmitted light.

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】この発明は、レーザ光を照射
することによって非晶質半導体膜を結晶化させる、多結
晶半導体膜の製造方法、その製造方法を用いた半導体装
置の製造方法及び液晶表示装置の製造方法、並びにこれ
らの方法に用いる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 manufacturing a polycrystalline semiconductor film by irradiating a laser beam to crystallize an amorphous semiconductor film, a method for manufacturing a semiconductor device using the method, and a liquid crystal display. The present invention relates to a method for manufacturing a device and a laser annealing device used for these methods.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューターやワー
ドプロセッサなどに用いる表示装置として消費電力が少
なく薄型でしかも軽量である液晶表示装置(LCD:Li
quidCrystal Display)が多く用いられている。その中
でも、特に半導体物質としては、非晶質(アモルファ
ス)シリコン(a−Si)膜を用いた薄膜トランジスタ
(TFT:Thin Film Transistor)をスイッチング素子
として用いたアクティブマトリックス型液晶表示装置
は、多画素にしてもコントラストやレスポンスの劣化が
なく、しかも中間調表示も可能であることから、フルカ
ラーテレビやOA用の表示装置として用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, a liquid crystal display (LCD: Lithium) which consumes little power, is thin, and is lightweight as a display used for a personal computer, a word processor or the like.
quidCrystal Display) is often used. Among them, an active matrix type liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT: Thin Film Transistor) using an amorphous silicon (a-Si) film as a switching element as a semiconductor material has a large number of pixels. However, it is used as a display device for a full-color television or an OA, since there is no deterioration in contrast and response and half-tone display is possible.

【0003】ところで、非晶質シリコン膜は結晶シリコ
ン膜(単結晶シリコン膜、多結晶シリコン膜)よりも電
子移動度が極めて低いため、高速動作が要求される駆動
部、画素部のTFTを駆動するための回路には、a−S
iによるTFTを用いることができず、その代わりとし
て駆動用にICを画素部へ電気的に接続していた。
An amorphous silicon film has a much lower electron mobility than a crystalline silicon film (single-crystal silicon film and polycrystalline silicon film), and therefore drives a TFT in a driving portion or a pixel portion which requires high-speed operation. A-S
The TFT of i cannot be used, and instead, an IC is electrically connected to the pixel portion for driving.

【0004】しかし、上記のようにICを用いた場合に
は、動作の信頼性低下を招いたり、コストが上昇すると
いう問題があり、更には表示画面の高精細化が進むと画
素ピッチが狭くなるので、ICと画素部との接続間隔の
短距離化や接続点数の増加が進み、上記の信頼性やコス
トの問題が顕著となる。
However, when the IC is used as described above, there is a problem that the reliability of operation is lowered and the cost is increased. Further, as the definition of the display screen is advanced, the pixel pitch is narrowed. Therefore, the connection distance between the IC and the pixel portion is shortened and the number of connection points is increased, so that the above-described problems of reliability and cost become remarkable.

【0005】そこで、基板上に形成された非晶質(アモ
ルファス)シリコン膜に、レーザ光を照射して非晶質シ
リコン膜を多結晶(ポリ)シリコン(poly−Si)
膜に変えることによって、電子移動度の高い半導体膜を
形成するためエキシマレーザアニール(ELA:Excime
r Laser Anneal)技術が開発されている。このプロセス
によると非晶質シリコン膜が瞬時に溶融し結晶化するた
めに、基板への熱損傷が少ない約450℃以下の低温プ
ロセスにて多結晶シリコン膜の形成をすることができ
る。そのため大面積で安価なガラス基板を用いて多結晶
シリコン膜が形成することができるという利点がある。
Therefore, the amorphous silicon film formed on the substrate is irradiated with laser light to convert the amorphous silicon film into polycrystalline (poly) silicon (poly-Si).
Excimer laser annealing (ELA: Excime) to form a semiconductor film with high electron mobility
r Laser Anneal) technology is being developed. According to this process, since the amorphous silicon film is instantaneously melted and crystallized, the polycrystalline silicon film can be formed by a low-temperature process of about 450 ° C. or less, which causes less heat damage to the substrate. Therefore, there is an advantage that a polycrystalline silicon film can be formed using a large-area and inexpensive glass substrate.

【0006】ここで、電子移動度の大きさはμ=|vd
/E|(cm2 /S・V)で表されるものであり、結晶に対し
て電界E(V/cm)を与えた際の、結晶中における電子の
平均移動速度(ドリフト速度:vd (cm/s))の単位電
界大きさ当たりでの値である。また非晶質シリコンに関
しては、多結晶シリコンへの相転移途上の状態をも含む
ものとする。何故ならばレーザ光によるアニールの対象
となる非晶質シリコンと称されるものは高純度ではあっ
ても、非晶質シリコンの比率が100%とは限られるも
のではないが、本発明により形成される多結晶シリコン
膜はレーザ光によるアニールの後に非晶質シリコンの比
率が減少し多結晶化できれば得ることができるからであ
る。
Here, the magnitude of the electron mobility is μ = | v d
/ E | (cm 2 / S · V), and the average electron moving speed (drift speed: v d ) in the crystal when an electric field E (V / cm) is applied to the crystal. (Cm / s)) per unit electric field magnitude. In addition, amorphous silicon includes a state in which phase transition to polycrystalline silicon is in progress. This is because the amorphous silicon to be annealed by the laser beam is high purity, but the amorphous silicon ratio is not limited to 100%. This is because a polycrystalline silicon film to be obtained can be obtained if the ratio of amorphous silicon is reduced after annealing by laser light and polycrystallization can be performed.

【0007】このような多結晶シリコン膜を用いると低
温プロセスにてガラス基板上に高い電子移動度を持った
薄膜トランジスタを作成することができる。この多結晶
シリコンTFTによれば上記の課題は解決されガラス基
板上に駆動部TFTと画素部TFTとを形成したドライ
バーモノリシック型と呼ばれる薄型で高精細の液晶表示
装置を得ることができる。
When such a polycrystalline silicon film is used, a thin film transistor having high electron mobility can be formed on a glass substrate by a low-temperature process. According to this polycrystalline silicon TFT, the above-mentioned problem is solved, and a thin and high-definition liquid crystal display device called a driver monolithic type in which a driver TFT and a pixel TFT are formed on a glass substrate can be obtained.

【0008】ところで、レーザ光によるアニールで非晶
質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させる場合、ア
ニール処理中にインプロセスで多結晶シリコン膜が適正
な結晶状態(粒径:0.2〜1.0μm以上)に形成さ
れているか否かをモニタする技術は、特開平3−972
19号公報に検査光を照射しながら、その検出された光
強度に基づいて被処理基板の結晶状態を最適化するもの
が開示されている。
When an amorphous silicon film is changed to a polycrystalline silicon film by annealing with a laser beam, the polycrystalline silicon film has an appropriate crystal state (particle size: 0.2 to 1) during the annealing process by in-process. A technique for monitoring whether or not it is formed to a thickness of 0.0 μm or more is disclosed in JP-A-3-972.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 19-19519 discloses a technique for optimizing the crystal state of a substrate to be processed based on the detected light intensity while irradiating inspection light.

【0009】しかし、この技術の場合にはアニール処理
の前後における結晶状態しか知ることができないため、
アニール処理中の結晶状態の微妙な違いを検出すること
ができない。また、検査光の光強度のみで処理基板の結
晶状態を最適化するものであるので、加熱が足りず非晶
質シリコン膜の溶融していない部分を知ることはできる
が、非晶質シリコン膜が溶融していても加熱が過度にな
り顆粒状の細かい結晶粒(粒径:0.01〜0.02μ
m程度)、つまりマイクロクリスタルシリコン(μ−c
Si)が形成された部分を検出することもできない。こ
の顆粒状の細かい結晶粒が形成された部分では平均電子
移動度が極度に低く、そのために駆動部TFTの作成で
適当とされている100(cm2 /S・V)以上の大きさの平
均電子移動度を得ることができない。従って、この方式
では多結晶シリコン膜の均一な形成がなされているのか
知ることができず、TFTを製造するに際して、歩留ま
りの低下を招くことも考えられる。
However, in the case of this technique, only the crystal state before and after the annealing treatment can be known.
A subtle difference in the crystal state during the annealing process cannot be detected. In addition, since the crystal state of the processing substrate is optimized only by the light intensity of the inspection light, it is possible to know the portion of the amorphous silicon film that is not melted due to insufficient heating. Is excessively heated even if is melted, resulting in granular fine crystal grains (particle size: 0.01 to 0.02 μm).
m), that is, microcrystal silicon (μ-c
It is not possible to detect the portion where Si) is formed. The average electron mobility is extremely low in the portion where the granular fine crystal grains are formed. Therefore, the average electron mobility of 100 (cm 2 / S · V) or more, which is considered appropriate for the fabrication of the driving TFT, is used. The electron mobility cannot be obtained. Therefore, it is impossible to know whether the polycrystalline silicon film is formed uniformly by this method, and it is conceivable that the yield may be reduced when manufacturing the TFT.

【0010】更に、同様の技術として特開平8−236
440号公報や特開平9−102468号公報にはガラ
ス基板上の非晶質シリコン薄膜を検査光を照射しながら
エキシマレーザでアニールし、この検査光の透過光を用
いてその結晶化度合を判定した技術が開示されている。
Further, a similar technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-236.
JP-A-440 and JP-A-9-102468 disclose that an amorphous silicon thin film on a glass substrate is annealed with an excimer laser while irradiating inspection light, and the degree of crystallization is determined using transmitted light of the inspection light. The disclosed technology is disclosed.

【0011】しかし、この技術の場合には透過率が一定
となった部分でアニールを終了しているので、上述した
顆粒状となったμ−cSiが形成されてしまい良好な多
結晶化が図られているとは言い難い。
However, in the case of this technique, since the annealing is completed at the portion where the transmittance becomes constant, the above-mentioned granular μ-cSi is formed, and good polycrystallization is achieved. It is hard to say that it is.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この様に、非晶質半導
体膜を結晶化させる場合、従来はアニール処理の最中に
結晶性を知ることができなかったので、そのアニール処
理を適正かつ確実に行なえないという課題があった。
As described above, when crystallizing an amorphous semiconductor film, the crystallinity could not be known during the annealing process, so that the annealing process can be performed properly and reliably. There was a problem that could not be performed.

【0013】この発明は、上記事情に基づきなされたも
のであり、その目的とするところはアニール処理の最中
に半導体膜の結晶性を知ることができるようにした多結
晶半導体膜の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film in which the crystallinity of a semiconductor film can be known during an annealing process. To provide.

【0014】また、この発明の目的はこの多結晶半導体
膜の製造方法を用いた半導体装置の製造方法と液晶表示
装置の製造方法、及びこれらの製造方法を具現化するた
めに用いるレーザアニール装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a method of manufacturing a liquid crystal display device using the method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film, and a laser annealing apparatus used to embody these methods. To provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は請求項1による
と、基板上に形成された非晶質半導体膜へレーザ光を照
射しながら前記基板に対して相対的に所定距離だけ走査
させる工程と、このレーザ光の照射により前記非晶質半
導体膜を多結晶化する工程と、前記基板上への前記レー
ザ光の照射部位に検査光を照射しその透過光または反射
光を検出することで前記非晶質半導体膜の多結晶化が所
定の条件で行われているかをモニタする工程とを有する
多結晶半導体膜の製造方法において、前記レーザ光の照
射中において検出された前記透過光または前記反射光の
強度が所定値か否かを検出する工程と、この強度が前記
所定値ではない場合に、前記所定値となるように前記レ
ーザ光から前記非晶質半導体膜が受けるエネルギーを調
整する工程と、前記調整に基づいて前記レーザ光を前記
非晶質半導体膜へ照射する工程とを有することを特徴と
する。
According to the present invention, according to the first aspect, a step of irradiating an amorphous semiconductor film formed on a substrate with a laser beam while scanning the substrate relative to the substrate by a predetermined distance. And a step of polycrystallizing the amorphous semiconductor film by irradiating the laser light, and irradiating inspection light to a portion of the substrate on which the laser light is irradiated, and detecting transmitted light or reflected light thereof. Monitoring whether or not polycrystallization of the amorphous semiconductor film is performed under predetermined conditions, wherein the transmitted light or the light detected during the irradiation of the laser light. Detecting whether or not the intensity of the reflected light is a predetermined value, and adjusting the energy received by the amorphous semiconductor film from the laser beam so as to be the predetermined value when the intensity is not the predetermined value. Process and before And wherein said laser beam based on the adjustment to a step of irradiating to the amorphous semiconductor film.

【0016】本発明は請求項2によると、請求項1の発
明において前記所定値は、検出された前記透過光の透過
率が70%以下または前記反射光の反射率が30%以上
となる強度であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the predetermined value is an intensity at which the transmittance of the detected transmitted light is 70% or less or the reflectance of the reflected light is 30% or more. It is characterized by being.

【0017】本発明は請求項3によると、請求項1また
は請求項2の発明において前記検査光は、前記基板を介
して前記レーザ光の照射と反対方向から照射することを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the inspection light is irradiated from the opposite direction to the irradiation of the laser light through the substrate.

【0018】本発明は請求項4によると、請求項1また
は請求項2の発明において前記レーザ光と前記検査光と
は、一つの光源から出射されることを特徴とする。本発
明は請求項5によると、請求項1乃至請求項4のうちの
いずれか一つの発明において前記エネルギーを調整する
工程は、前記レーザ光自体のもつエネルギーを増加させ
る手法または前記レーザ光の前記基板への照射回数を変
える手法の少なくとも一方により行われることを特徴と
する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the laser light and the inspection light are emitted from one light source. According to a fifth aspect of the present invention, in the method according to any one of the first to fourth aspects, the step of adjusting the energy includes a method of increasing an energy of the laser light itself or a method of increasing the energy of the laser light. The method is characterized in that it is performed by at least one of the methods of changing the number of times of irradiation on the substrate.

【0019】本発明は請求項6によると、基板上へ膜状
に形成された非晶質シリコンへレーザ光を照射しながら
前記基板に対して相対的に所定距離だけ走査させる工程
と、このレーザ光の照射により前記非晶質シリコンを多
結晶化する工程と、前記基板上への前記レーザ光の照射
部位に検査光を照射しその透過光または反射光を検出す
ることで前記非晶質シリコンの多結晶化が所定の条件で
行われているかをモニタする工程と、ゲート絶縁膜を形
成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成
する工程と、多結晶化されたシリコンにソース領域及び
ドレイン領域を形成する工程と、前記ゲート電極上を含
む領域に層間絶縁膜を形成する工程と、前記ソース領域
及び前記ドレイン領域上の前記層間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成する工程と、前記ソース領域上に形成され
たコンタクトホールを介して前記ソース領域に接続する
ようにソース電極を形成し、前記ドレイン領域上に形成
されたコンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接
続するように形成されたドレイン電極を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法において、前記レーザ光
の照射中において検出された前記透過光または前記反射
光の強度が所定値か否かを検出する工程と、この強度が
前記所定値ではない場合に、前記所定値となるように前
記レーザ光から前記非晶質シリコンが受けるエネルギー
を調整する工程と、前記調整に基づいて前記レーザ光を
前記非晶質シリコンへ照射する工程とを有することを特
徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, the step of irradiating a laser beam to amorphous silicon formed in a film shape on a substrate while scanning the substrate relative to the substrate by a predetermined distance, A step of polycrystallizing the amorphous silicon by irradiating light, and irradiating the laser light irradiation site on the substrate with inspection light and detecting transmitted light or reflected light thereof to detect the amorphous silicon. Monitoring whether polycrystallization is performed under predetermined conditions, forming a gate insulating film, forming a gate electrode on the gate insulating film, and adding a source to the polycrystallized silicon. Forming a region and a drain region; forming an interlayer insulating film in a region including over the gate electrode; and forming a contact hole in the interlayer insulating film over the source region and the drain region. Forming a source electrode so as to connect to the source region via a contact hole formed on the source region, and connecting to the drain region via a contact hole formed on the drain region. Forming a drain electrode formed on the semiconductor device, detecting whether the intensity of the transmitted light or the reflected light detected during the irradiation of the laser light is a predetermined value or not. Adjusting the energy received by the amorphous silicon from the laser light so that the intensity becomes the predetermined value when the intensity is not the predetermined value; and adjusting the laser light to the amorphous silicon based on the adjustment. Irradiating silicon.

【0020】本発明は請求項7によると、請求項6の発
明において前記所定値は、検出された前記透過光の透過
率が70%以下または前記反射光の反射率が30%以上
となる強度であることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the predetermined value is an intensity at which the transmittance of the detected transmitted light is 70% or less or the reflectance of the reflected light is 30% or more. It is characterized by being.

【0021】本発明は請求項8によると、請求項6また
は請求項7の発明において前記検査光は、前記基板を介
して前記レーザ光の照射と反対方向から照射することを
特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the sixth or seventh aspect, the inspection light is applied through the substrate in a direction opposite to the direction of the laser light.

【0022】本発明は請求項9によると、請求項6また
は請求項7の発明において前記レーザ光と前記検査光と
は、一つの光源から出射されることを特徴とする。本発
明は請求項10によると、請求項6乃至請求項9のうち
のいずれか一つの発明において前記エネルギーを調整す
る工程は、前記レーザ光自体のもつエネルギーを増加さ
せる手法または前記レーザ光の前記基板への照射回数を
変える手法の少なくとも一方により行われることを特徴
とする。
According to a ninth aspect of the present invention, the laser light and the inspection light are emitted from one light source in the invention of the sixth or seventh aspect. According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the sixth to ninth aspects, the step of adjusting the energy includes a method of increasing an energy of the laser light itself or a method of increasing the energy of the laser light. The method is characterized in that it is performed by at least one of the methods of changing the number of times of irradiation on the substrate.

【0023】本発明は請求項11によると、第1の基板
上へ膜状に形成された非晶質シリコンへレーザ光を照射
しながら前記第1の基板に対して相対的に所定距離だけ
走査させて前記非晶質シリコンを多結晶化する工程と、
前記第1の基板上への前記レーザ光の照射部位に検査光
を照射しその透過光または反射光を検出することで前記
非晶質シリコンの多結晶化が所定の条件で行われている
かをモニタする工程と、前記第1の基板上に走査線及び
ゲート電極を形成する工程と、前記第1の基板上に信号
線、ドレイン電極、及びソース電極を形成する工程と、
前記ドレイン電極または前記ソース電極に接続するよう
に画素電極を形成する工程と、第2の基板上に共通電極
を形成する工程と、前記第1の基板と前記第2の基板と
の間に液晶を介在させて封止する工程とを有する液晶表
示装置の製造方法において、前記非晶質シリコンを多結
晶化する工程は、前記レーザ光の照射中において検出さ
れた前記透過光または前記反射光の強度が所定値か否か
を検出する工程と、この強度が前記所定値ではない場合
に、前記所定値となるように前記レーザ光から前記非晶
質シリコンが受けるエネルギーを調整する工程と、前記
調整に基づいて前記レーザ光を前記非晶質シリコンへ照
射する工程とを有することを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, while irradiating a laser beam to amorphous silicon formed in a film on the first substrate, the amorphous silicon is scanned relative to the first substrate by a predetermined distance. Causing the amorphous silicon to polycrystallize,
It is determined whether polycrystallization of the amorphous silicon is performed under predetermined conditions by irradiating inspection light on a portion irradiated with the laser light on the first substrate and detecting transmitted light or reflected light thereof. Monitoring, forming scan lines and gate electrodes on the first substrate, forming signal lines, drain electrodes, and source electrodes on the first substrate;
Forming a pixel electrode so as to be connected to the drain electrode or the source electrode; forming a common electrode on a second substrate; and forming a liquid crystal between the first substrate and the second substrate. Wherein the step of polycrystallizing the amorphous silicon includes the step of polycrystallizing the amorphous silicon, the step of polycrystallizing the amorphous silicon, Detecting whether or not the intensity is a predetermined value, and if the intensity is not the predetermined value, adjusting the energy received by the amorphous silicon from the laser light so as to be the predetermined value; Irradiating the laser light to the amorphous silicon based on the adjustment.

【0024】本発明は請求項12によると、請求項11
の発明において前記所定値は、検出された前記透過光の
透過率が70%以上または前記反射光の反射率が30%
以下となる強度であることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an eleventh aspect.
In the invention, the predetermined value is such that the transmittance of the detected transmitted light is 70% or more or the reflectance of the reflected light is 30%.
It is characterized by the following strength.

【0025】本発明は請求項13によると、請求項11
または請求項12の発明において前記検査光は、前記基
板を介して前記レーザ光の照射と反対方向から照射する
ことを特徴とする。
According to the present invention, the present invention is characterized in that:
Alternatively, in the twelfth aspect of the invention, the inspection light is irradiated from the opposite direction to the irradiation of the laser light through the substrate.

【0026】本発明は請求項14によると、請求項11
または請求項12の発明において前記レーザ光と前記検
査光とは、一つの光源から出射されることを特徴とす
る。本発明は請求項15によると、請求項11乃至請求
項14のうちのいずれか一つの発明において前記エネル
ギーを調整する工程は、前記レーザ光自体のもつエネル
ギーを増加させる手法または前記レーザ光の前記基板へ
の照射回数を変える手法の少なくとも一方により行われ
ることを特徴とする。
According to the present invention, the present invention is characterized in that:
Alternatively, in the twelfth aspect, the laser light and the inspection light are emitted from one light source. According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the step of adjusting the energy includes a method of increasing the energy of the laser light itself or the method of increasing the energy of the laser light. The method is characterized in that it is performed by at least one of the methods of changing the number of times of irradiation on the substrate.

【0027】本発明は請求項16によると、レーザアニ
ール装置において、被処理物上に形成された非晶質半導
体膜に対してレーザ光を出射しこの非晶質半導体膜を多
結晶化する第1のレーザ光源と、前記非晶質半導体膜に
おける前記レーザ光により照射される部位を照射する検
査光を出射する第2のレーザ光源と、これらのレーザ光
源から出射された各々の光が導入されるとともに内部に
前記被処理物が設置されるチャンバと、前記レーザ光の
照射中に前記検査光の照射部位からの透過光または反射
光の強度を検出する光強度検出手段と、この光強度検出
手段による検出によって得られた透過率または反射率に
基づいて前記非晶質半導体膜の結晶化度合を判定する判
定手段と、前記被処理物に対して前記レーザ光及び前記
検査光を相対的に走査させる走査手段とを有することを
特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the laser annealing apparatus, a laser beam is emitted to an amorphous semiconductor film formed on an object to be processed and the amorphous semiconductor film is polycrystallized. 1 laser light source, a second laser light source that emits inspection light for irradiating a portion of the amorphous semiconductor film irradiated with the laser light, and each light emitted from these laser light sources is introduced. A chamber in which the object to be processed is installed, light intensity detecting means for detecting the intensity of transmitted light or reflected light from the irradiated portion of the inspection light during the irradiation of the laser light, Determining means for determining the degree of crystallization of the amorphous semiconductor film based on the transmittance or reflectance obtained by the detection by the means, and the laser light and the inspection light relative to the object to be processed. And having a scanning means for 査.

【0028】本発明は請求項17によると、請求項16
の発明において前記第1のレーザ装置と前記第2のレー
ザ装置とは、前記被処理物を介して対向配置されている
ことを特徴とする。
According to claim 17 of the present invention, claim 16
In the invention, the first laser device and the second laser device are arranged to face each other with the object to be processed interposed therebetween.

【0029】本発明は請求項18によると、レーザアニ
ール装置において、被処理物上に形成された非晶質半導
体膜に対してレーザ光を出射しこの非晶質半導体膜を多
結晶化するレーザ光源と、このレーザ光源から出射され
た各々の光が導入されるとともに内部に前記被処理物が
設置されるチャンバと、前記レーザ光の照射中に前記レ
ーザ光の透過光または反射光の強度を検出する光強度検
出手段と、この光強度検出手段による検出によって得ら
れた透過率または反射率に基づいて前記非晶質半導体膜
の結晶化度合を判定する判定手段と、前記被処理物に対
して前記レーザ光及び前記検査光を相対的に走査させる
走査手段とを有することを特徴とする。
According to the present invention, in a laser annealing apparatus, a laser beam is emitted to an amorphous semiconductor film formed on an object to be processed and the amorphous semiconductor film is polycrystallized. A light source, a chamber in which each light emitted from the laser light source is introduced and the object to be processed is installed therein, and the intensity of the transmitted light or the reflected light of the laser light during the irradiation of the laser light. Light intensity detecting means for detecting, determining means for determining the degree of crystallization of the amorphous semiconductor film based on transmittance or reflectance obtained by the detection by the light intensity detecting means, Scanning means for relatively scanning the laser light and the inspection light.

【0030】これらの発明によると、アニール処理の最
中に結晶性が適性か否かを知ることができ、最適なアニ
ール処理のための指標を得ることがインプロセスにて可
能となるので、一様な結晶化がなされた良質な多結晶半
導体膜を得ることができる。よってその結果、動作特性
の良好な半導体装置や液晶表示装置を得ることができ
る。
According to these inventions, it is possible to know whether or not the crystallinity is appropriate during the annealing process, and it is possible to obtain an index for the optimal annealing process in-process. A high-quality polycrystalline semiconductor film with such crystallization can be obtained. Therefore, as a result, a semiconductor device or a liquid crystal display device having favorable operation characteristics can be obtained.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る第一の実施の
形態の一例を図面を参照して説明する。図1は本実施の
形態に係るレーザアニール装置の斜視図を示し、図2は
このレーザアニール装置に係る構成の概略図を示す。な
お、図2では反射ミラーの図示を2枚省略している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a laser annealing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of a configuration of the laser annealing apparatus. In FIG. 2, two reflection mirrors are not shown.

【0032】このレーザアニール装置は加熱(アニー
ル)用のレーザ光L1 を出力する第1のレーザ装置1を
有する。この第1のレーザ装置としてはエキシマレーザ
が用いられており、ここではレーザ媒質として波長30
8nmの光を発振するXeClを使用しているが、Ar
F,KrFなどの他のレーザ媒質でも差し支えない。
[0032] The laser annealing device has a first laser device 1 outputs laser light L 1 for heating (annealing). An excimer laser is used as the first laser device.
XeCl that oscillates 8 nm light is used, but Ar
Other laser media such as F and KrF may be used.

【0033】この第1のレーザ装置1から出射されたレ
ーザ光L1 は、反射ミラー2で反射してアッテネータ
(減衰器)3に入射する。このアッテネータ3を通過す
ることで、レーザ光L1 はそのエネルギー密度が微調整
される。
The laser light L 1 emitted from the first laser device 1 is reflected by the reflection mirror 2 and enters the attenuator (attenuator) 3. By passing through the attenuator 3, the laser beam L 1 is the energy density is finely adjusted.

【0034】そしてアッテネータ3から出射されたレー
ザ光L1 は、再び反射ミラー2で反射して整形光学系
(ホモジナイザ)4に入射する。この整形光学系4は、
第1のレーザ装置1から出射されたレーザ光L1 (ここ
では20mm×30mm程度の断面をもつ)の強度分布
を均一化にするとともに、ビーム断面の形状を200m
m×0.5mmの帯状(いわゆるラインビーム)に整形
することができる。上記の装置では、その他にもビーム
照射面の形状を一辺が2〜10mm程度の矩形に整形す
ることもでき、アニール対象物のアニール目的や形状に
よって使い分けることができる。
The laser beam L 1 emitted from the attenuator 3 is reflected again by the reflection mirror 2 and enters the shaping optical system (homogenizer) 4. This shaping optical system 4
The intensity distribution of the laser beam L 1 (here, having a cross section of about 20 mm × 30 mm) emitted from the first laser device 1 is made uniform, and the shape of the beam cross section is set to 200 m.
It can be shaped into an mx 0.5 mm band (a so-called line beam). In the above-described apparatus, the shape of the beam irradiation surface can also be shaped into a rectangle having a side of about 2 to 10 mm, and can be properly used depending on the purpose and shape of the object to be annealed.

【0035】整形光学系4から出射したレーザ光L1
は、更に反射ミラー2で反射した後に、図示しない気密
なチャンバ内に設置されている被アニール基板のガラス
基板5(厚さ:1.0mm)に対して、ほぼ垂直に入射
する。このガラス基板の上面には、図3に示すようにS
iOx ,SiNx や、更にはTEOS(Tetra EthylOrt
ho Silicate:Si[OC254 )などで構成され
ているアンダーコート6と、非晶質半導体膜でであるア
モルファスシリコン(a−Si)薄膜7が順次に積層し
て成膜されている。なお、先に説明したレーザ光L1
照射は、このアモルファスシリコン薄膜7側から行われ
る。
The laser light L 1 emitted from the shaping optical system 4
Is further reflected by the reflection mirror 2 and then substantially perpendicularly enters the glass substrate 5 (thickness: 1.0 mm) of the substrate to be annealed which is installed in an airtight chamber (not shown). On the upper surface of this glass substrate, as shown in FIG.
iO x , SiN x and even TEOS (Tetra Ethyl Ort)
ho Silicate: an undercoat 6 made of Si [OC 2 H 5 ] 4 ) and an amorphous silicon (a-Si) thin film 7 which is an amorphous semiconductor film are sequentially laminated and formed. I have. The irradiation of the laser beam L 1 described above is carried out from the amorphous silicon thin film 7 side.

【0036】このレーザ光L1 の作用により、アモルフ
ァスシリコン薄膜7は後述するようにアニーリングされ
る。ここでは成膜手段としては、通常はCVD(Chemic
alVapor Deposition )が用いられる。
[0036] by the action of the laser beam L 1, the amorphous silicon thin film 7 is annealed as described later. Here, as a film forming means, usually, CVD (Chemic
alVapor Deposition) is used.

【0037】ガラス基板5は、ステージ8に載置されて
いる。このステージ8は駆動手段9により、レーザ光L
1 の照射を受けながらXY方向に駆動されるようになっ
ており、その制御は制御手段11により行なわれる。そ
して、透過光を通せるようにその底面には穴が空いてい
る。
The glass substrate 5 is placed on the stage 8. The stage 8 is driven by the driving means 9 to transmit the laser light L
It is driven in the X and Y directions while receiving the irradiation of 1. The control is performed by the control means 11. A hole is formed in the bottom surface so that transmitted light can pass therethrough.

【0038】ステージ8に載置されたガラス基板の斜め
上方(この実施形態では、30度の上方)には、第2の
レーザ装置12が配置されている。この第2のレーザ装
置12は、He−Neレーザ(波長:633nm)やA
+ レーザ(波長:488nm〜514nm)等による
可視光を出力するものであり、この可視光はレーザ光L
1 によりアニーリングされるアモルファスシリコン膜7
の結晶化状態を検出する検査光L2 として利用される。
この実施形態ではHe−Neレーザが用いられている。
A second laser device 12 is disposed obliquely above the glass substrate placed on the stage 8 (in this embodiment, above 30 degrees). The second laser device 12 includes a He—Ne laser (wavelength: 633 nm),
and outputs visible light by an r + laser (wavelength: 488 nm to 514 nm) or the like.
Amorphous silicon film 7 annealed by 1
It is utilized as the inspection light L 2 which detect the crystallization conditions.
In this embodiment, a He-Ne laser is used.

【0039】第2のレーザ装置12から出力された検査
光L2 は、レンズ13で収束されてガラス基板5上の、
レーザ光L1 によって照射された部位と同じ部位を照射
する。ガラス基板5に入射した検査光L2 は、一部がガ
ラス基板5によって反射して、残りがガラス基板5を透
過することとなる。
The inspection light L 2 output from the second laser device 12 is converged by the lens 13 and
Irradiating the same site which has been irradiated by the laser beam L 1. Inspection light L 2 incident on the glass substrate 5, so that the partially reflected by the glass substrate 5, the remainder is transmitted through the glass substrate 5.

【0040】ガラス基板5を透過した検査光L2 は、レ
ンズ14で収束された後に透過光検出器15に入射し
て、その強度が検出される。この透過光検出器15は紫
外域には感度を持たず、検査光L2 に合わせて可視域に
感度を持つものである。そして透過光検出器15からの
検出信号は、制御装置11に入力される。
The inspection light L 2 transmitted through the glass substrate 5 is converged by the lens 14 and then enters the transmitted light detector 15 where the intensity is detected. The transmitted light detector 15 has no sensitivity in the ultraviolet region, but having sensitivity in the visible region in accordance with the inspection light L 2. Then, a detection signal from the transmitted light detector 15 is input to the control device 11.

【0041】透過光検出器15で検出された検出信号に
より、制御装置11に設けられた透過率検出部16にお
いて、検査光L2 がアモルファスシリコン膜7を透過す
る光の強度が導かれ、その強度と図示しない測定手段で
測定された透過前の強度との比較演算により透過率も算
出され、これに基づいてアモルファスシリコン膜7のア
ニール状態が判定部17で判定されるようになってい
る。そして、この判定部17での判定結果により第1の
レーザ装置1の出力やアッテネータ3の減衰率が制御装
置11の司令部18によって最適な値に制御されたり、
判定結果が得られた部位のガラス基板5上の座標が記憶
部19に記憶されるようになっている。
Based on the detection signal detected by the transmitted light detector 15, the transmittance of the inspection light L 2 transmitted through the amorphous silicon film 7 is guided by the transmittance detection unit 16 provided in the control device 11. The transmittance is also calculated by a comparison operation between the intensity and the intensity before transmission measured by a measuring unit (not shown), and the annealing state of the amorphous silicon film 7 is determined by the determination unit 17 based on the transmittance. The output of the first laser device 1 and the attenuation rate of the attenuator 3 are controlled to optimal values by the command unit 18 of the control device 11 according to the determination result of the determination unit 17.
The coordinates on the glass substrate 5 of the site where the determination result is obtained are stored in the storage unit 19.

【0042】本発明者は、レーザ光L1 によって照射さ
れるガラス基板5上の部位を検査光L2 によって照射
し、その照射部位を透過する光の強度と、アニールの良
否に密接な関係があることを見出した。
The present inventor irradiates a portion on the glass substrate 5 irradiated with the laser beam L 1 with the inspection light L 2 , and the intensity of light transmitted through the irradiated portion has a close relationship with the quality of annealing. I found something.

【0043】図4は、レーザ光L1 によって照射される
ガラス基板5の受けるエネルギーと検査光L2 の透過率
及び結晶状態の種類について示したものである。この結
果によると照射されるエネルギーが増すにつれて、非晶
質シリコン(a−Si‥A領域),多結晶シリコン(p
oly−Si‥B領域)やマイクロクリスタルシリコン
(μ−cSi‥C領域)と結晶状態が変化していくこと
がわかる。
[0043] Figure 4 is a graph showing the energy and type of the transmission and the crystalline state of the inspection light L 2 which receives the glass substrate 5 which is irradiated by the laser beam L 1. According to this result, as the irradiation energy increases, amorphous silicon (a-Si ‥ A region) and polycrystalline silicon (p
It can be seen that the crystal state changes with the poly-Si ‥ B region) and the microcrystalline silicon (μ-cSi ‥ C region).

【0044】非晶質シリコンにレーザ光L1 を照射する
と結晶が成長し(ポリ化)、被アニール部分での透過率
が急激に高くなる(A領域)。更にレーザ光を照射する
と、与えられるエネルギーに比例して結晶が成長してい
き、それに伴って透過率も徐々に下がっていく(B領
域)。そして、あるエネルギー値以上を与えられると、
結晶の粒径が急激に小さくなり、顆粒状となって透過率
が急激に上昇する(C領域)。
The crystals when irradiated with laser light L 1 to the amorphous silicon is grown (poly reduction), the transmittance in the annealing section is rapidly increased (A region). When the laser light is further applied, the crystal grows in proportion to the applied energy, and the transmittance gradually decreases accordingly (region B). And when given more than a certain energy value,
The crystal grain size rapidly decreases, becomes granular, and the transmittance sharply increases (C region).

【0045】この結果、顆粒状の結晶状態を防いで電子
移動度を高く保つには、透過率がB領域にあるときに
(C領域に移行する前に)アニール処理をやめればよい
ことがわかる。特に下記のような膜厚や照射エネルギー
等の条件の場合には、B領域において70%以下の透過
率があるときが最適な多結晶化を図ることができた。
As a result, it can be seen that the annealing can be stopped when the transmittance is in the region B (before shifting to the region C) in order to prevent the granular crystal state and keep the electron mobility high. . In particular, under the conditions of the following film thickness, irradiation energy, and the like, optimal polycrystallization was achieved when the transmittance was 70% or less in the B region.

【0046】この測定の際のレーザ光L1 及び検査光L
2 によるデータは、以下の条件によりアモルファスシリ
コン膜7をアニールしたときのものである。つまり、検
査光L2 としては、出力25mWのHe−Neレーザか
ら出射される光を用い、アニール用のレーザ光L1 とし
ては、出力200Wでパルス幅25nsのXeClレー
ザから出射される光を用いた。
The laser light L 1 and the inspection light L at the time of this measurement
Data according to 2 is obtained when the amorphous silicon film 7 is annealed under the following conditions. Use words, as the inspection light L 2, using the light emitted from the He-Ne laser output 25 mW, the laser light L 1 for annealing, the light emitted from the XeCl laser pulse width 25ns output 200W Was.

【0047】また、アンダーコート6にはSiOx が用
いられており膜厚は0.35μm〜0.40μmであ
る。そして、アモルファスシリコン膜7の膜厚は50n
m〜100nmである。更に透過光検出器15には、1
0nsの時定数を有するPINシリコンダイオードを用
いている。
The undercoat 6 is made of SiO x and has a thickness of 0.35 μm to 0.40 μm. The thickness of the amorphous silicon film 7 is 50 n.
m to 100 nm. Further, the transmitted light detector 15 has 1
A PIN silicon diode having a time constant of 0 ns is used.

【0048】次に、図5には上記のアニール処理を行な
った際でのレーザ光L1 の照射エネルギー密度(フルエ
ンス:J/cm2 )を変化させたときの結晶の粒径と検
査光L2 のガラス基板5に対する透過光の透過率との関
係を示す。その際の各照射エネルギー密度におけるレー
ザ光L1 の照射回数は、40回で一定とする。このグラ
フによると、透過率が極小値を迎えた後に70%以上へ
急激に増加したときに、結晶の粒径が急激に小さくなっ
て顆粒状になることがわかる。
Next, FIG. 5 shows the crystal particle size and the inspection light L when the irradiation energy density (fluence: J / cm 2 ) of the laser light L 1 during the above-mentioned annealing treatment is changed. 2 shows the relationship with the transmittance of transmitted light to the glass substrate 5. Irradiation frequency of the laser light L 1 at each irradiation energy density at that time is fixed at 40 times. According to this graph, it can be seen that when the transmittance suddenly increases to 70% or more after reaching the minimum value, the crystal grain size sharply decreases and the crystal becomes granular.

【0049】また、図6には上記のアニール処理を行な
った際でのレーザ光L1 の照射回数を変化させたときの
結晶の粒径と検査光L2 のガラス基板5に対する透過光
の透過率との関係を示す。その際の各照射回数における
レーザ光L1 の照射エネルギーは、350mJ/pul
seで一定とする。このグラフによると、透過率が極小
値を迎えた後に70%以上へ急激に増加したときに、結
晶の粒径が急激に小さくなって顆粒状になることがわか
る。
FIG. 6 shows the crystal grain size and the transmission of the inspection light L 2 transmitted through the glass substrate 5 when the number of irradiations of the laser light L 1 is changed during the above-described annealing treatment. The relationship with the rate is shown. Irradiation energy of the laser light L 1 at each number of times of irradiation that time, 350 mJ / pul
It is constant at se. According to this graph, it can be seen that when the transmittance suddenly increases to 70% or more after reaching the minimum value, the crystal grain size sharply decreases and the crystal becomes granular.

【0050】ここまででの実験結果に基づくと、アニー
ル部位での検査光L2 のガラス基板5からの透過光の透
過率が70%以下になるまで、インプロセスで透過率を
測定しながら、その結果を制御装置11へフィードバッ
クすることで第1のレーザ装置1やアッテネータ3へ制
御信号を送り、第1のレーザ装置1からのレーザ光L1
の出力やアッテネータ3の減衰率を変化させてアニール
処理を続けるのである。それにより、粒径が0.2〜
1.0μm以上の多結晶化をするにあたっての最適な条
件でアニール処理ができる。つまり、制御装置11に設
けられた透過率検出部18で検出された波形を判定部1
9において、上述した透過率を満たしているか否かを判
定することで、アモルファスシリコン膜7の結晶化の進
行度合をレーザ光L1 の照射とほぼ同時に知ることがで
きるのである。
Based on the experimental results thus far, while measuring the transmittance in-process until the transmittance of the inspection light L 2 transmitted from the glass substrate 5 at the annealing portion becomes 70% or less, The control signal is sent to the first laser device 1 and the attenuator 3 by feeding back the result to the control device 11, and the laser light L 1 from the first laser device 1 is transmitted.
The annealing process is continued by changing the output of the attenuator 3 and the attenuation rate of the attenuator 3. Thereby, the particle size is 0.2 ~
Annealing can be performed under the optimal conditions for performing polycrystallization of 1.0 μm or more. That is, the waveform detected by the transmittance detection unit 18 provided in the control device 11 is determined by the determination unit 1.
In 9, the degree of crystallization of the amorphous silicon film 7 can be determined almost simultaneously with the irradiation of the laser beam L 1 by determining whether or not the above transmittance is satisfied.

【0051】このような結晶化の進行状況は、上述した
ようにアモルファスシリコン膜7をアニールしながらイ
ンプロセスで同時に検出できるので、その検出結果に応
じて即時に第1のレーザ装置1にフィードバックしてア
ニール条件を変更することができる。つまり、CVDに
よる成膜の厚さにバラツキがあってもレーザ光L1自身
の出力変動をモニタリングするのではなく、アニール部
分の結晶化の進行状況を直接にモニタリングするため、
ガラス基板5にアニール不良が発生する領域を最小限に
して、所定の粒径に結晶化することができる。
Since the progress of such crystallization can be simultaneously detected in-process while annealing the amorphous silicon film 7 as described above, it is immediately fed back to the first laser device 1 according to the detection result. To change the annealing conditions. That is, instead of monitoring the output variation of the laser beam L 1 itself even if there is variation in the thickness of the film formation by CVD, in order to directly monitor the progress of the crystallization annealing section,
Crystallization to a predetermined grain size can be achieved by minimizing the region where annealing failure occurs in the glass substrate 5.

【0052】なお、結晶粒の形状はアモルファスシリコ
ン膜7の膜厚方向に平たく、上面方向には概略円形状で
ある。ここでいう粒径とは、この概略円形部分での結晶
粒個々の平均直径を指すものとする。
The shape of the crystal grains is flat in the thickness direction of the amorphous silicon film 7 and substantially circular in the upper surface direction. Here, the particle size refers to the average diameter of individual crystal grains in this substantially circular portion.

【0053】次に、図7には第2のレーザ装置12を用
いることなく第1のレーザ装置1のみで測定を行なうこ
とのできる、本発明に係る第二の実施の形態のレーザア
ニール装置を示す。この装置は、番号の同じ構成は図1
及び図2に示す装置と同じものであるが、その他の構成
としてハーフミラー21及び光検出器22がある。ハー
フミラー23は第1のレーザ装置から出射された紫外光
であるレーザ光L1を後述の光検出器24とガラス基板
5へと分岐して照射するものである。光検出器22は、
ハーフミラー23によって分岐されて、まだガラス基板
5を透過していないレーザ光L1 ’を受光して、その強
度を検出するものである。そしてその強度は、透過光検
出器15での検出結果と制御装置11にて比較されてガ
ラス基板5に対するレーザ光L1 の透過率が算出され
る。
Next, FIG. 7 shows a laser annealing apparatus according to a second embodiment of the present invention which can perform measurement only with the first laser apparatus 1 without using the second laser apparatus 12. Show. This device has the same configuration as that of FIG.
2 and a half mirror 21 and a photodetector 22 as other components. The half mirror 23 is to irradiate branches to the laser beam L 1 photodetector 24 and the glass substrate 5 that will be described later is ultraviolet light emitted from the first laser unit. The light detector 22 is
The laser beam L 1 ′ branched by the half mirror 23 and not transmitted through the glass substrate 5 is received and its intensity is detected. And its intensity, the transmittance of the laser beam L 1 is calculated and compared by the detection result to the control unit 11 in the transmitted light detector 15 to the glass substrate 5.

【0054】そして、上記のようにアニール部位での検
査光L2 のガラス基板5からの透過光の透過率が70%
以下になるまで、インプロセスで透過率を測定しなが
ら、その結果を制御装置11へフィードバックすること
で、第1のレーザ装置1やアッテネータ3へ制御信号を
送り、第1のレーザ装置1からのレーザ光L1 の出力や
アッテネータ3の減衰率を変化させて、アニール処理を
続けるのである。それにより粒径が0.2μm〜1.0
μm以上の多結晶化をするにあたっての最適な条件でア
ニール処理ができるのである。なお、この場合可視光は
用いていないので、透過光検出器15及び光検出器22
は紫外域に検出感度を持つものとする。
Then, as described above, the transmittance of the inspection light L 2 transmitted from the glass substrate 5 at the annealing portion is 70%.
The result is fed back to the control device 11 while measuring the transmittance in-process until it becomes the following, thereby sending a control signal to the first laser device 1 or the attenuator 3 and transmitting the control signal from the first laser device 1. by changing the attenuation factor of the output and the attenuator 3 of the laser beam L 1, we continue annealing. Thereby, the particle size is 0.2 μm to 1.0 μm.
Annealing can be performed under the optimal conditions for polycrystallization of μm or more. In this case, since the visible light is not used, the transmitted light detector 15 and the light detector 22 are not used.
Has a detection sensitivity in the ultraviolet region.

【0055】なお、上述した第一の実施の形態では検査
光L2 とレーザ光L1 とをガラス基板5に対して同じ方
向からガラス基板5に照射していたが、その変形例とし
て検査光L2 とレーザ光L1 とをガラス基板に対して互
いに異なる方向からガラス基板5に照射することも考え
られる。
In the first embodiment described above, the inspection light L 2 and the laser light L 1 are applied to the glass substrate 5 from the same direction with respect to the glass substrate 5. it is conceivable to L 2 and the laser light L 1 is irradiated to the glass substrate 5 from different directions with respect to the glass substrate.

【0056】この場合には、検査光L2 がアニール後の
冷却及びそれによる溶融後の再凝固が早く進む、アモル
ファスシリコン膜7の下面(レーザ光L1 が照射が行わ
れるのと反対面)から照射されるために、結晶粒径の変
化が早く検出することができる。そしてこれは、図8に
示すような第一の実施形態の変形例レーザアニール装置
で検出をすることができる。この装置は、図1の装置に
おける、第2のレーザ装置12を移動したものである。
この装置で、符号が図1及び図2の装置と同じ番号の構
成は同様の作用を有するものである。
In this case, the lower surface of the amorphous silicon film 7 (the surface opposite to the surface where the laser beam L 1 is irradiated) is such that the cooling after the annealing and the re-solidification after the melting by the inspection light L 2 progress quickly. , The change in crystal grain size can be detected quickly. This can be detected by a modified laser annealing apparatus of the first embodiment as shown in FIG. This device is obtained by moving the second laser device 12 in the device shown in FIG.
In this device, components having the same reference numerals as those in the devices of FIGS. 1 and 2 have the same operation.

【0057】さて、更には図5及び図6に対応して図9
及び図10に示すようにガラス基板5に対する反射光に
おいても結晶化での特徴がでている。まず図9には上記
のアニール処理を行なった際でのレーザ光L1 の照射エ
ネルギー密度(フルエンス:J/cm2 )を変化させた
ときの結晶の粒径と検査光L2 のガラス基板5に対する
反射光の反射率との関係を示す。その際の各照射エネル
ギー密度におけるレーザ光L1 の照射回数は、40回で
一定とする。このグラフによると、反射率が極大値を迎
えた後に30%以下へ急激に減少したときに、結晶の粒
径が急激に小さくなって顆粒状になることがわかる。
FIG. 9 corresponds to FIGS. 5 and 6.
Also, as shown in FIG. 10, the characteristic of crystallization is obtained in the reflected light with respect to the glass substrate 5. First irradiation energy density of the laser beam L 1 in the case of performing the above-described annealing process in FIG. 9 (fluence: J / cm 2) glass substrate 5 particle size of the crystals of the inspection light L 2 at the time of changing the Is shown with respect to the reflectance of the reflected light. Irradiation frequency of the laser light L 1 at each irradiation energy density at that time is fixed at 40 times. According to this graph, it can be seen that when the reflectance suddenly decreases to 30% or less after reaching the maximum value, the crystal grain size sharply decreases and the crystal becomes granular.

【0058】また、図10には上記のアニール処理を行
なった際でのレーザ光L1 の照射回数を変化させたとき
の結晶の粒径と検査光L2 のガラス基板5に対する反射
光の反射率との関係を示す。その際の各照射回数におけ
るレーザ光L1 の照射エネルギーは、350mJ/pu
lseで一定とする。このグラフによると、反射率が極
大値を迎えた後に30%以下へ急激に減少したときに、
結晶の粒径が急激に小さくなって顆粒状になることがわ
かる。
FIG. 10 shows the crystal grain size and the reflection of the inspection light L 2 on the glass substrate 5 when the number of irradiations of the laser light L 1 is changed during the above-mentioned annealing treatment. The relationship with the rate is shown. Irradiation energy of the laser light L 1 at each number of times of irradiation that time, 350 mJ / pu
It is constant at 1se. According to this graph, when the reflectance suddenly decreases to 30% or less after reaching the maximum value,
It can be seen that the grain size of the crystals is sharply reduced and becomes granular.

【0059】ここまででの実験結果に基づくと、アニー
ル部位での検査光L2 のガラス基板5からの反射光の反
射率が30%以上になるまで、インプロセスで反射率を
測定しながら、その結果を制御装置11へフィードバッ
クすることで第1のレーザ装置1やアッテネータ3へ制
御信号を送り、第1のレーザ装置1からのレーザ光L1
の出力やアッテネータ3の減衰率を変化させてアニール
処理を続けるのである。それにより、粒径が0.2μm
〜1.0μm以上の多結晶化をするにあたっての最適な
条件でアニール処理ができる。
Based on the experimental results so far, the reflectivity of the inspection light L 2 was measured in-process until the reflectivity of the inspection light L 2 from the glass substrate 5 at the annealing portion became 30% or more. The control signal is sent to the first laser device 1 and the attenuator 3 by feeding back the result to the control device 11, and the laser light L 1 from the first laser device 1 is transmitted.
The annealing process is continued by changing the output of the attenuator 3 and the attenuation rate of the attenuator 3. Thereby, the particle size is 0.2 μm
Annealing can be performed under optimal conditions for polycrystallization of 1.0 μm or more.

【0060】なお、この様な反射光の検出結果を利用す
る本発明に係る第三の実施の形態のレーザアニール装置
を図11に示す。この装置は原則として図2に示す装置
と同様であるが、ガラス基板5に対する透過光ではなく
て反射光を利用しているので、透過光検出器15を反射
光検出器23とし、透過率検出部16を反射率検出部2
4としている。その他の構成は図2の装置と同様であ
り、従って作用も同じものとなっている。
FIG. 11 shows a laser annealing apparatus according to a third embodiment of the present invention utilizing such a detection result of reflected light. This apparatus is basically the same as the apparatus shown in FIG. 2, but uses reflected light instead of transmitted light to the glass substrate 5, so that the transmitted light detector 15 is used as the reflected light detector 23 and the transmittance detection is performed. The unit 16 is a reflectance detecting unit 2
It is set to 4. The other configuration is the same as that of the apparatus shown in FIG. 2, and thus the operation is the same.

【0061】また図12に示すレーザアニール装置は、
この第三の実施の形態の変形例に係るものであり、図8
の装置をガラス基板5からの反射光に対応させて検出が
できるように構成したものである。図8や図11と同じ
番号の構成は同じ作用を有するものである。
The laser annealing apparatus shown in FIG.
FIG. 8 relates to a modification of the third embodiment.
This device is configured so that detection can be performed in accordance with the reflected light from the glass substrate 5. 8 and 11 have the same function.

【0062】このようにしてガラス基板5に設けられた
アモルファスシリコン膜7がアニールされることによっ
て、このガラス基板5には多結晶半導体薄膜としてのポ
リシリコン膜が形成され、そして半導体装置としてのT
FTが形成されることとなる。次いで、ガラス基板5は
液晶表示装置に組み立てられるのである。
By annealing the amorphous silicon film 7 provided on the glass substrate 5 in this manner, a polysilicon film as a polycrystalline semiconductor thin film is formed on the glass substrate 5, and a T film as a semiconductor device is formed.
FT will be formed. Next, the glass substrate 5 is assembled into a liquid crystal display device.

【0063】さて、ここでこれらのレーザアニール装置
によって具現化され、上記の半導体膜の製造方法を用い
て製造された多結晶シリコンによって構成される、ドラ
イバーモノリシック型の液晶表示装置について、本発明
に係る第四の実施の形態として説明する。図13は液晶
表示装置31を示す。なお、スペーサ,カラーフィル
タ,遮光膜及び偏光板等は不図示である。この液晶表示
装置31のガラス基板5上には上記半導体装置としての
コプラナー型薄膜トランジスタが通常のフォトリソグラ
フィー工程等を経て各々形成される。つまりP型TFT
32、N型TFT33および画素TFT34が形成され
る。P型TFT32とN型TFT33は駆動部35を形
成しており相補型トランジスタとなっている。画素TF
T34は画素マトリクス部(表示部)36を形成してい
る。
Now, a driver monolithic liquid crystal display device embodied by these laser annealing apparatuses and made of polycrystalline silicon manufactured by using the above-described method of manufacturing a semiconductor film is described in the present invention. A description will be given as a fourth embodiment. FIG. 13 shows the liquid crystal display device 31. The spacers, color filters, light shielding films, polarizing plates, and the like are not shown. On the glass substrate 5 of the liquid crystal display device 31, a coplanar thin film transistor as the above-mentioned semiconductor device is formed through a normal photolithography process or the like. That is, P-type TFT
32, an N-type TFT 33 and a pixel TFT 34 are formed. The P-type TFT 32 and the N-type TFT 33 form a driving unit 35 and are complementary transistors. Pixel TF
T34 forms a pixel matrix section (display section) 36.

【0064】各TFT32,33,34は、アモルファ
スシリコン膜を上述したアニール方法によって、結晶化
したシリコン膜(以下、ポリシリコン膜という)37が
所定の形状でガラス基板5上に成膜されたアンダーコー
ト6に積層されている。このポリシリコン膜37には、
電子が流れる通路となるチャネル領域37aと、P(リ
ン)やB(ボロン)等の不純物(ドナー/アクセプタ)
がドープされたソース領域37b及びドレイン領域37
cとに形成されている。
Each of the TFTs 32, 33, and 34 has an underlayer in which a silicon film (hereinafter, referred to as a polysilicon film) 37 obtained by crystallizing an amorphous silicon film by the above-described annealing method is formed on the glass substrate 5 in a predetermined shape. It is laminated on the coat 6. This polysilicon film 37 has
A channel region 37a serving as a passage through which electrons flow, and impurities (donor / acceptor) such as P (phosphorus) and B (boron)
Doped source region 37b and drain region 37
c.

【0065】ポリシリコン膜37は、ゲート絶縁膜38
によって覆われている。ゲート絶縁膜38上にはゲート
電極39が形成され、このゲート電極39は層間絶縁膜
41によって覆われている。そして、層間絶縁膜41に
はコンタクトホールが設けられ、それを介してソース領
域37bに接続されたソース電極42a及びドレイン領
域37cに接続されたドレイン電極42bが形成されて
いる。さらに画素TFT34にはソース電極42aを介
してソース電極線(信号線)43aが接続されると共
に、ドレイン電極42bを介してITO(Indium Tin O
xide)膜からなる画素電極43bが接続されている。な
お、ソース領域37bとドレイン領域37cとが入れ替
っても液晶表示装置31の動作を行うことはできるのは
言うまでもない。
The polysilicon film 37 is a gate insulating film 38
Covered by A gate electrode 39 is formed on the gate insulating film 38, and the gate electrode 39 is covered with an interlayer insulating film 41. A contact hole is provided in the interlayer insulating film 41, and a source electrode 42a connected to the source region 37b and a drain electrode 42b connected to the drain region 37c are formed through the contact hole. Further, a source electrode line (signal line) 43a is connected to the pixel TFT 34 via a source electrode 42a, and ITO (Indium Tin O 2) is connected via a drain electrode 42b.
xide) The pixel electrode 43b made of a film is connected. It goes without saying that the operation of the liquid crystal display device 31 can be performed even if the source region 37b and the drain region 37c are exchanged.

【0066】上述のような構成の半導体装置が形成され
たガラス基板5の上方には、下面にITO膜からなる対
向画素電極(共通電極)51が設けられた対向ガラス基
板52が図示しないスペーサを介して所定間隔で配置さ
れている。そして、これらのガラス基板5と対向ガラス
基板52との間に存する画素マトリクス部36を形成す
る空間の周縁部は、シール剤により封止されている。こ
れにより形成された密封空間部には液晶53が充填され
ている。なお液晶53の充填は、このシール剤による封
止前に液晶53をガラス基板5または対向ガラス基板5
2上に滴下した後にガラス基板5と対向ガラス基板52
とを張り合わせて行っても良いし、このシール剤による
封止後にシール剤の注入口から液晶53を前記密封空間
部中に注入もしくは真空吸引して行っても良い。更に、
画素マトリクス部36に対応するガラス基板5と対向ガ
ラス基板52には液晶53を挟み込む形でポリイミドに
よる配向膜54が形成されている。また図14に示す様
にゲート電極39にはゲート電極線(走査線)55が接
続されている。
Above the glass substrate 5 on which the semiconductor device having the above structure is formed, a counter glass substrate 52 provided with a counter pixel electrode (common electrode) 51 made of an ITO film on the lower surface is provided with a spacer (not shown). Are arranged at predetermined intervals. The periphery of the space forming the pixel matrix portion 36 existing between the glass substrate 5 and the counter glass substrate 52 is sealed with a sealant. The liquid crystal 53 is filled in the sealed space thus formed. The liquid crystal 53 is filled with the liquid crystal 53 before sealing with the sealing agent.
2 and a glass substrate 5 and a counter glass substrate 52
After sealing with the sealant, the liquid crystal 53 may be injected into the sealed space from the inlet of the sealant or may be vacuum-sucked. Furthermore,
An alignment film 54 made of polyimide is formed on the glass substrate 5 and the opposing glass substrate 52 corresponding to the pixel matrix portion 36 with the liquid crystal 53 interposed therebetween. As shown in FIG. 14, a gate electrode line (scanning line) 55 is connected to the gate electrode 39.

【0067】上記の半導体装置を有する液晶表示装置3
1は、上述したアニール方法によって結晶化されたポリ
シリコン膜37によって形成されている。このアニール
方法によれば、アモルファスシリコン膜7の結晶化の進
行状態をアニール中に検出することができる。
Liquid crystal display device 3 having the above semiconductor device
1 is formed by the polysilicon film 37 crystallized by the above-described annealing method. According to this annealing method, the progress of crystallization of the amorphous silicon film 7 can be detected during annealing.

【0068】よって、最適な粒径で結晶化されていない
ようなポリシリコン膜37を用いて半導体装置が形成さ
れることはないので、この半導体装置を組み込んだ液晶
表示装置31の歩留まりを結果として向上させることが
できる。
Therefore, since the semiconductor device is not formed using the polysilicon film 37 which is not crystallized with the optimum grain size, the yield of the liquid crystal display device 31 incorporating this semiconductor device is reduced as a result. Can be improved.

【0069】この発明は上述の実施形態に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形
が可能である。例えば、透過光検出器15または反射光
検出器25で検出される光の波形と最適なアニール状態
とは、基本的には上述したように検査光の透過率または
反射率によって、定めることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. For example, the waveform of the light detected by the transmitted light detector 15 or the reflected light detector 25 and the optimum annealing state can be basically determined by the transmittance or the reflectance of the inspection light as described above. .

【0070】しかしながら、そのときの条件はアモルフ
ァスシリコン膜7の膜厚やアンダーコート6の膜厚や材
質によって変化する。従って、アニールするアモルファ
スシリコン膜7の膜厚やアンダーコート6の膜厚や材質
に応じて上述した判定条件の数値を変える必要はある。
However, the conditions at that time vary depending on the thickness of the amorphous silicon film 7 and the thickness and material of the undercoat 6. Therefore, it is necessary to change the numerical values of the above-described determination conditions according to the thickness of the amorphous silicon film 7 to be annealed and the thickness and material of the undercoat 6.

【0071】そして本発明の実施の形態においては、多
結晶半導体膜の製造方法としてエキシマレーザ光の1シ
ョット毎に透過光検出器15または反射光検出器25で
検出される光の強度からアニール状態を判別するように
してもよいが、それには限られない。レーザ光L1 の形
作るラインビームの幅よりも検査光L2 のビームスポッ
ト径は小さく設定されるのが原則であるが、例えばライ
ンビームの幅を300μm、ビームスポット径を30μ
mとおき、ラインビームを30μmのピッチでレーザ光
1 の1ショット毎に走査する。その場合には、アモル
ファスシリコン膜7の所定の部位は10ショットのレー
ザ光L1 の照射を受けることとなる。その場合でも全て
のショット毎にアニール状態を判別するだけでなく、少
なくとも最後のショットに対するアニール状態を判別で
きればよい。最後のショットにより与えられるエネルギ
ーが、アモルファスシリコン膜7の溶融及び再凝固に最
も大きな影響を与えるものだからである。
In the embodiment of the present invention, as a method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film, the annealing state is determined based on the intensity of light detected by the transmitted light detector 15 or the reflected light detector 25 for each shot of excimer laser light. May be determined, but the present invention is not limited to this. Although the beam spot diameter of the laser light L 1 of shaping line beam inspection light L 2 than the width of a principle that is set smaller, 300 [mu] m for example, a width of the line beam, 30.mu. beam spot diameter
m Distant scans every shot of the laser beam L 1 a line beam at a pitch of 30 [mu] m. In that case, a predetermined portion of the amorphous silicon film 7 becomes a receiving irradiation of the laser light L 1 of 10 shots. Even in such a case, it is sufficient that not only the annealing state can be determined for every shot but also the annealing state for at least the last shot can be determined. This is because the energy given by the last shot has the greatest effect on the melting and resolidification of the amorphous silicon film 7.

【0072】更に、本発明の実施の形態で得られる多結
晶シリコンによって製造される半導体装置として、単一
のゲート電極を持つコプラナー型TFTを例に説明した
が、言うまでもなくデュアルゲートのコプラナー型TF
Tでも良く、スタガー型TFT及び逆スタガー型TFT
でも良い。また、アモルファスシリコンをポリ化して用
いるものであれば通常のCMOSやバイポーラトランジ
スタ,静電誘導トランジスタ,SRAM,DRAM等に
代表される他種類の半導体装置に用いてもよいのはもち
ろんである。本発明の目的とするところは非晶質半導体
膜を良好に多結晶化する点にあるからである。
Further, a coplanar TFT having a single gate electrode has been described as an example of a semiconductor device manufactured using polycrystalline silicon obtained in the embodiment of the present invention. Needless to say, a dual gate coplanar TF is used.
T may be used, staggered TFT and inverted staggered TFT
But it is good. Of course, if amorphous silicon is used after being poly-crystallized, it may be used for other types of semiconductor devices typified by ordinary CMOS, bipolar transistors, static induction transistors, SRAMs, DRAMs and the like. This is because the object of the present invention is to favorably polycrystallize an amorphous semiconductor film.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、アニール処理の最中に
結晶化の進行度合を知ることができ、最適なアニール処
理のための指標を得ることがインプロセスにて可能とな
る。よって、一様な結晶化がなされた良質な多結晶半導
体膜を製造でき、それにより動作特性の良好な半導体装
置及び液晶表示装置の製造が可能となる。
According to the present invention, the progress of crystallization can be known during the annealing process, and an index for the optimal annealing process can be obtained in-process. Therefore, a high-quality polycrystalline semiconductor film with uniform crystallization can be manufactured, and thus a semiconductor device and a liquid crystal display device having good operation characteristics can be manufactured.

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

【図1】この発明の第一の実施の形態のレーザアニール
装置を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a laser annealing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のレーザアニール装置を示す全体構成図。FIG. 2 is an overall configuration diagram showing the laser annealing apparatus of FIG. 1;

【図3】アンダーコートを介してアモルファスシリコン
膜が成膜されているガラス基板の部分断面図。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a glass substrate on which an amorphous silicon film is formed via an undercoat.

【図4】アニール時にガラス基板を透過した検査光の透
過率とガラス基板への照射エネルギーと結晶状態とを示
す関係図。
FIG. 4 is a relationship diagram showing the transmittance of inspection light transmitted through a glass substrate during annealing, the irradiation energy to the glass substrate, and the crystal state.

【図5】レーザ光L1 の照射エネルギー密度を変化させ
たときの結晶の粒径と、検査光L2 のガラス基板に対す
る透過光の透過率との関係を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the grain size of the crystals at the time of changing the irradiation energy density of the laser beam L 1, the relationship between the transmittance of the transmitted light to the glass substrate of the inspection light L 2.

【図6】レーザ光L1 の照射回数を変化させたときの結
晶の粒径と検査光L2 のガラス基板5に対する透過光の
透過率との関係を示すグラフ。
Figure 6 is a graph illustrating the relationship between the transmittance of the transmitted light to the glass substrate 5 of the inspection light L 2 with the particle size of the crystals when changing the irradiation frequency of the laser beam L 1.

【図7】この発明の第二の実施の形態のレーザアニール
装置を示す全体構成図。
FIG. 7 is an overall configuration diagram showing a laser annealing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第一の実施の形態のレーザアニール
装置に係る変形例を示す全体構成図。
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing a modified example of the laser annealing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図9】レーザ光L1 の照射エネルギー密度を変化させ
たときの結晶の粒径と、検査光L2 のガラス基板に対す
る反射光の反射率との関係を示すグラフ。
9 is a graph showing the grain size of the crystals at the time of changing the irradiation energy density of the laser beam L 1, the relationship between the reflectance of the reflected light to the glass substrate of the inspection light L 2.

【図10】レーザ光L1 の照射回数を変化させたときの
結晶の粒径と検査光L2 のガラス基板5に対する反射光
の反射率との関係を示すグラフ。
Figure 10 is a graph showing the relationship between the reflectance of the reflected light to the glass substrate 5 of the inspection light L 2 with the particle size of the crystals when changing the irradiation frequency of the laser beam L 1.

【図11】この発明の第三の実施の形態のレーザアニー
ル装置を示す全体構成図。
FIG. 11 is an overall configuration diagram showing a laser annealing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第三の実施の形態のレーザアニー
ル装置に係る変形例を示す全体構成図。
FIG. 12 is an overall configuration diagram showing a modified example of the laser annealing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図13】この発明のレーザアニール装置を用いて製造
される、この発明の第四の実施の形態に係る液晶表示装
置の一部分を示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing a part of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention, which is manufactured using the laser annealing apparatus of the present invention.

【図14】図13の液晶表示装置における画素マトリク
ス部の上面図。
14 is a top view of a pixel matrix portion in the liquid crystal display device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1のレーザ装置,2…反射ミラー,3…アッテネ
ータ,4…ホモジナイザ 5…ガラス基板,6…アンダーコート,7…アモルファ
スシリコン膜 8…ステージ,9…駆動手段,11…制御装置,12…
第2のレーザ装置 13,14…レンズ,15…透過光検出器,16…透過
率検出部,17…判定部 18…司令部,19…記憶部,21…ハーフミラー,2
2…光検出器 23…反射光検出器,24…反射率検出部,31…液晶
表示装置 32…P型TFT,33…N型TFT,34…画素TF
T,35…駆動部 36…画素マトリクス部,37…ポリシリコン膜,38
…ゲート絶縁膜 39…ゲート電極,41…層間絶縁膜,51…対向画素
電極 52…対向ガラス基板,53…液晶,54…配向膜,5
5…ゲート電極線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st laser apparatus, 2 ... Reflection mirror, 3 ... Attenuator, 4 ... Homogenizer 5 ... Glass substrate, 6 ... Undercoat, 7 ... Amorphous silicon film 8 ... Stage, 9 ... Driving means, 11 ... Control device, 12 …
Second laser device 13, 14: lens, 15: transmitted light detector, 16: transmittance detection unit, 17: determination unit 18: command unit, 19: storage unit, 21: half mirror, 2
2 photodetector 23 reflected light detector 24 reflectance detector 31 liquid crystal display device 32 P-type TFT 33 N-type TFT 34 pixel TF
T, 35: drive unit 36: pixel matrix unit, 37: polysilicon film, 38
... gate insulating film 39 ... gate electrode, 41 ... interlayer insulating film, 51 ... counter pixel electrode 52 ... counter glass substrate, 53 ... liquid crystal, 54 ... alignment film, 5
5 ... Gate electrode line

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された非晶質半導体膜へレ
ーザ光を照射しながら前記基板に対して相対的に所定距
離だけ走査させる工程と、このレーザ光の照射により前
記非晶質半導体膜を多結晶化する工程と、前記基板上へ
の前記レーザ光の照射部位に検査光を照射しその透過光
または反射光を検出することで前記非晶質半導体膜の多
結晶化が所定の条件で行われているかをモニタする工程
とを有する多結晶半導体膜の製造方法において、 前記レーザ光の照射中において検出された前記透過光ま
たは前記反射光の強度が所定値か否かを検出する工程
と、 この強度が前記所定値ではない場合に、前記所定値とな
るように前記レーザ光から前記非晶質半導体膜が受ける
エネルギーを調整する工程と、 前記調整に基づいて前記レーザ光を前記非晶質半導体膜
へ照射する工程とを有することを特徴とする多結晶半導
体膜の製造方法。
A step of irradiating an amorphous semiconductor film formed on a substrate with a laser beam and scanning the substrate by a predetermined distance relative to the substrate; A step of polycrystallizing the film, and irradiating the laser light irradiation site on the substrate with test light and detecting transmitted light or reflected light thereof, thereby performing polycrystallization of the amorphous semiconductor film in a predetermined manner. Monitoring whether or not the condition is performed under a condition. Detecting whether or not the intensity of the transmitted light or the reflected light detected during the irradiation of the laser light is a predetermined value. And adjusting the energy received by the amorphous semiconductor film from the laser light so that the intensity becomes the predetermined value when the intensity is not the predetermined value. Amorphous Irradiating the semiconductor film.
【請求項2】 前記所定値は、検出された前記透過光の
透過率が70%以下または前記反射光の反射率が30%
以上となる強度であることを特徴とする請求項1に記載
の多結晶半導体膜の製造方法。
2. The predetermined value is such that the detected transmittance of the transmitted light is 70% or less or the reflectance of the reflected light is 30%.
2. The method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film according to claim 1, wherein the strength is as described above.
【請求項3】 前記検査光は、前記基板を介して前記レ
ーザ光の照射と反対方向から照射することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の多結晶半導体膜の製造
方法。
3. The method for manufacturing a polycrystalline semiconductor film according to claim 1, wherein the inspection light is applied from a direction opposite to the irradiation of the laser light through the substrate.
【請求項4】 前記レーザ光と前記検査光とは、一つの
光源から出射されることを特徴とする請求項1または請
求項2に記載の多結晶半導体膜の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the laser light and the inspection light are emitted from one light source.
【請求項5】 前記エネルギーを調整する工程は、前記
レーザ光自体のもつエネルギーを増加させる手法または
前記レーザ光の前記基板への照射回数を変える手法の少
なくとも一方により行われることを特徴とする請求項1
乃至請求項4のうちのいすれか1項に記載の多結晶半導
体膜の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of adjusting the energy is performed by at least one of a method of increasing the energy of the laser light itself and a method of changing the number of times of irradiation of the substrate with the laser light. Item 1
The method of manufacturing a polycrystalline semiconductor film according to claim 1.
【請求項6】 基板上へ膜状に形成された非晶質シリコ
ンへレーザ光を照射しながら前記基板に対して相対的に
所定距離だけ走査させる工程と、このレーザ光の照射に
より前記非晶質シリコンを多結晶化する工程と、前記基
板上への前記レーザ光の照射部位に検査光を照射しその
透過光または反射光を検出することで前記非晶質シリコ
ンの多結晶化が所定の条件で行われているかをモニタす
る工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート
絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、多結晶化され
たシリコンにソース領域及びドレイン領域を形成する工
程と、前記ゲート電極上を含む領域に層間絶縁膜を形成
する工程と、前記ソース領域及び前記ドレイン領域上の
前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記ソース領域上に形成されたコンタクトホールを介し
て前記ソース領域に接続するようにソース電極を形成
し、前記ドレイン領域上に形成されたコンタクトホール
を介して前記ドレイン領域に接続するように形成された
ドレイン電極を形成する工程とを有する半導体装置の製
造方法において、 前記レーザ光の照射中において検出された前記透過光ま
たは前記反射光の強度が所定値か否かを検出する工程
と、 この強度が前記所定値ではない場合に、前記所定値とな
るように前記レーザ光から前記非晶質シリコンが受ける
エネルギーを調整する工程と、 前記調整に基づいて前記レーザ光を前記非晶質シリコン
へ照射する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。
6. A step of irradiating amorphous silicon formed in a film shape on a substrate with a laser beam while scanning said substrate relative to said substrate by a predetermined distance, and irradiating said amorphous silicon with said laser beam. Polycrystallizing the amorphous silicon, and irradiating the laser light irradiation portion on the substrate with the inspection light and detecting the transmitted light or the reflected light to perform the polycrystallization of the amorphous silicon in a predetermined manner. Monitoring the condition, forming a gate insulating film, forming a gate electrode on the gate insulating film, and forming a source region and a drain region in polycrystalline silicon. Forming an interlayer insulating film in a region including on the gate electrode, and forming a contact hole in the interlayer insulating film on the source region and the drain region;
A source electrode is formed to connect to the source region via a contact hole formed on the source region, and formed to connect to the drain region via a contact hole formed on the drain region. Forming a drain electrode, wherein the step of detecting whether or not the intensity of the transmitted light or the reflected light detected during the irradiation of the laser light is a predetermined value; and Adjusting the energy received by the amorphous silicon from the laser light so as to be the predetermined value when is not the predetermined value; and irradiating the amorphous silicon with the laser light based on the adjustment. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項7】 前記所定値は、検出された前記透過光の
透過率が70%以下または前記反射光の反射率が30%
以上となる強度であることを特徴とする請求項6に記載
の半導体装置の製造方法。
7. The predetermined value is such that the transmittance of the detected transmitted light is 70% or less or the reflectance of the reflected light is 30%.
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the strength is as described above.
【請求項8】 前記検査光は、前記基板を介して前記レ
ーザ光の照射と反対方向から照射することを特徴とする
請求項6または請求項7に記載の半導体装置の製造方
法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the inspection light is applied through the substrate in a direction opposite to the direction of the laser light.
【請求項9】 前記レーザ光と前記検査光とは、一つの
光源から出射されることを特徴とする請求項6または請
求項7に記載の半導体装置の製造方法。
9. The method according to claim 6, wherein the laser light and the inspection light are emitted from one light source.
【請求項10】 前記エネルギーを調整する工程は、前
記レーザ光自体のもつエネルギーを増加させる手法また
は前記レーザ光の前記基板への照射回数を変える手法の
少なくとも一方により行われることを特徴とする請求項
6乃至請求項9のうちのいずれか1項に記載の半導体装
置の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein the step of adjusting the energy is performed by at least one of a method of increasing the energy of the laser light itself and a method of changing the number of times of irradiation of the substrate with the laser light. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
【請求項11】 第1の基板上へ膜状に形成された非晶
質シリコンへレーザ光を照射しながら前記第1の基板に
対して相対的に所定距離だけ走査させて前記非晶質シリ
コンを多結晶化する工程と、前記第1の基板上への前記
レーザ光の照射部位に検査光を照射しその透過光または
反射光を検出することで前記非晶質シリコンの多結晶化
が所定の条件で行われているかをモニタする工程と、前
記第1の基板上に走査線及びゲート電極を形成する工程
と、前記第1の基板上に信号線、ドレイン電極、及びソ
ース電極を形成する工程と、前記ドレイン電極または前
記ソース電極に接続するように画素電極を形成する工程
と、第2の基板上に共通電極を形成する工程と、前記第
1の基板と前記第2の基板との間に液晶を介在させて封
止する工程とを有する液晶表示装置の製造方法におい
て、 前記非晶質シリコンを多結晶化する工程は、前記レーザ
光の照射中において検出された前記透過光または前記反
射光の強度が所定値か否かを検出する工程と、 この強度が前記所定値ではない場合に、前記所定値とな
るように前記レーザ光から前記非晶質シリコンが受ける
エネルギーを調整する工程と、 前記調整に基づいて前記レーザ光を前記非晶質シリコン
へ照射する工程とを有することを特徴とする液晶表示装
置の製造方法。
11. The amorphous silicon formed in a film on the first substrate by irradiating the amorphous silicon with a laser beam by a predetermined distance relative to the first substrate. Polycrystallizing the amorphous silicon, and irradiating the laser light irradiation site on the first substrate with inspection light and detecting transmitted light or reflected light thereof, thereby performing polycrystallization of the amorphous silicon. Monitoring the operation under the following conditions; forming scan lines and gate electrodes on the first substrate; and forming signal lines, drain electrodes, and source electrodes on the first substrate. Forming a pixel electrode so as to be connected to the drain electrode or the source electrode; forming a common electrode on a second substrate; and forming the pixel electrode between the first substrate and the second substrate. Sealing process with liquid crystal interposed between In the method of manufacturing a liquid crystal display device, the step of polycrystallizing the amorphous silicon detects whether or not the intensity of the transmitted light or the reflected light detected during the irradiation of the laser light is a predetermined value. Adjusting the energy received by the amorphous silicon from the laser light so that the intensity becomes the predetermined value when the intensity is not the predetermined value; and Irradiating the crystalline silicon.
【請求項12】 前記所定値は、検出された前記透過光
の透過率が70%以下または前記反射光の反射率が30
%以上となる強度であることを特徴とする請求項11に
記載の液晶表示装置の製造方法。
12. The predetermined value is such that the detected transmittance of the transmitted light is 70% or less or the reflectance of the reflected light is 30%.
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 11, wherein the strength is not less than%.
【請求項13】 前記検査光は、前記基板を介して前記
レーザ光の照射と反対方向から照射することを特徴とす
る請求項11または請求項12に記載の液晶表示装置の
製造方法。
13. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 11, wherein the inspection light is applied from the opposite direction to the irradiation of the laser light through the substrate.
【請求項14】 前記レーザ光と前記検査光とは、一つ
の光源から出射されることを特徴とする請求項11また
は請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 11, wherein the laser light and the inspection light are emitted from one light source.
【請求項15】 前記エネルギーを調整する工程は、前
記レーザ光自体のもつエネルギーを増加させる手法また
は前記レーザ光の前記基板への照射回数を変える手法の
少なくとも一方により行われることを特徴とする請求項
11乃至請求項14のうちのいずれか1項に記載の半導
体装置の製造方法。
15. The method as claimed in claim 15, wherein the step of adjusting the energy is performed by at least one of a method of increasing the energy of the laser light itself and a method of changing the number of times of irradiation of the substrate with the laser light. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
【請求項16】 被処理物上に形成された非晶質半導体
膜に対してレーザ光を出射しこの非晶質半導体膜を多結
晶化する第1のレーザ光源と、 前記非晶質半導体膜における前記レーザ光により照射さ
れる部位を照射する検査光を出射する第2のレーザ光源
と、 これらのレーザ光源から出射された各々の光が導入され
るとともに内部に前記被処理物が設置されるチャンバ
と、 前記レーザ光の照射中に前記検査光の照射部位からの透
過光または反射光の強度を検出する光強度検出手段と、 この光強度検出手段による検出によって得られた透過率
または反射率に基づいて前記非晶質半導体膜の結晶化度
合を判定する判定手段と、 前記被処理物に対して前記レーザ光及び前記検査光を相
対的に走査させる走査手段とを有することを特徴とする
レーザアニール装置。
16. A first laser light source for emitting a laser beam to an amorphous semiconductor film formed on an object to be processed to polycrystallize the amorphous semiconductor film, and the amorphous semiconductor film A second laser light source that emits inspection light that irradiates a portion irradiated by the laser light, and the light that is emitted from each of these laser light sources is introduced and the object to be processed is installed inside. A chamber; light intensity detecting means for detecting the intensity of transmitted light or reflected light from the irradiated part of the inspection light during irradiation of the laser light; and transmittance or reflectance obtained by detection by the light intensity detecting means. Determining means for determining the degree of crystallization of the amorphous semiconductor film based on the above, and scanning means for relatively scanning the object to be processed with the laser light and the inspection light. laser Neil apparatus.
【請求項17】 前記第1のレーザ装置と前記第2のレ
ーザ装置とは、前記被処理物を介して対向配置されてい
ることを特徴とする請求項16に記載のレーザアニール
装置。
17. The laser annealing apparatus according to claim 16, wherein the first laser device and the second laser device are arranged to face each other with the object to be processed interposed therebetween.
【請求項18】 被処理物上に形成された非晶質半導体
膜に対してレーザ光を出射しこの非晶質半導体膜を多結
晶化するレーザ光源と、 このレーザ光源から出射された各々の光が導入されると
ともに内部に前記被処理物が設置されるチャンバと、 前記レーザ光の照射中に前記レーザ光の透過光または反
射光の強度を検出する光強度検出手段と、 この光強度検出手段による検出によって得られた透過率
または反射率に基づいて前記非晶質半導体膜の結晶化度
合を判定する判定手段と、 前記被処理物に対して前記レーザ光及び前記検査光を相
対的に走査させる走査手段とを有することを特徴とする
レーザアニール装置。
18. A laser light source for emitting a laser beam to an amorphous semiconductor film formed on an object to be processed to polycrystallize the amorphous semiconductor film, and each of the laser light sources emitted from the laser light source. A chamber in which light is introduced and the object to be processed is installed therein; light intensity detecting means for detecting the intensity of transmitted light or reflected light of the laser light during irradiation of the laser light; Determining means for determining the degree of crystallization of the amorphous semiconductor film based on the transmittance or reflectance obtained by the detection by the means; and the laser light and the inspection light relative to the workpiece A laser annealing device comprising: a scanning unit for performing scanning.
JP28000697A 1997-10-14 1997-10-14 Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device Pending JPH11121378A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28000697A JPH11121378A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28000697A JPH11121378A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11121378A true JPH11121378A (en) 1999-04-30

Family

ID=17618999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28000697A Pending JPH11121378A (en) 1997-10-14 1997-10-14 Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11121378A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001059823A1 (en) * 2000-02-08 2001-08-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lamp anneal device and substrate of display device
JP2002305146A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Seiko Epson Corp Method and apparatus for manufacturing thin-film semiconductor device
KR20020092231A (en) * 2001-06-01 2002-12-11 가부시끼가이샤 도시바 Method and apparatus for testing the quality of film
JP2004207691A (en) * 2002-12-11 2004-07-22 Sharp Corp Semiconductor thin film manufacturing method and apparatus, semiconductor thin film manufactured by method, and semiconductor element using thin film
JP2005294735A (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Sharp Corp Determination method for irradiated energy density, manufacturing method for semiconductor substrate, and manufacturing apparatus for semiconductor substrate
KR100709651B1 (en) 2004-06-07 2007-04-20 샤프 가부시키가이샤 Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus
JP2007158372A (en) * 2007-02-06 2007-06-21 Advanced Display Inc Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
KR100740724B1 (en) * 2004-10-08 2007-07-24 우 옵트로닉스 코포레이션 Substrate assembling method and device
JP2007251015A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser annealing apparatus and method
JP2012238864A (en) * 2002-04-18 2012-12-06 Applied Materials Inc Thermal flux processing by scanning
WO2018037756A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 株式会社日本製鋼所 Laser anneal device, method for inspecting substrate with attached crystallized film, and semiconductor device manufacturing method
CN109643647A (en) * 2016-08-24 2019-04-16 株式会社日本制钢所 Laser anneal device, inspection method and method, semi-conductor device manufacturing method with crystallization film substrate
US20220052082A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 Samsung Display Co., Ltd. Display device manufacturing apparatus and method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001059823A1 (en) * 2000-02-08 2001-08-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lamp anneal device and substrate of display device
JP2002305146A (en) * 2001-04-06 2002-10-18 Seiko Epson Corp Method and apparatus for manufacturing thin-film semiconductor device
KR20020092231A (en) * 2001-06-01 2002-12-11 가부시끼가이샤 도시바 Method and apparatus for testing the quality of film
US6975386B2 (en) 2001-06-01 2005-12-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Film quality inspecting method and film quality inspecting apparatus
JP2012238864A (en) * 2002-04-18 2012-12-06 Applied Materials Inc Thermal flux processing by scanning
JP2004207691A (en) * 2002-12-11 2004-07-22 Sharp Corp Semiconductor thin film manufacturing method and apparatus, semiconductor thin film manufactured by method, and semiconductor element using thin film
JP2005294735A (en) * 2004-04-05 2005-10-20 Sharp Corp Determination method for irradiated energy density, manufacturing method for semiconductor substrate, and manufacturing apparatus for semiconductor substrate
KR100709651B1 (en) 2004-06-07 2007-04-20 샤프 가부시키가이샤 Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus
KR100740724B1 (en) * 2004-10-08 2007-07-24 우 옵트로닉스 코포레이션 Substrate assembling method and device
JP2007251015A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser annealing apparatus and method
JP2007158372A (en) * 2007-02-06 2007-06-21 Advanced Display Inc Method and apparatus for manufacturing semiconductor device
WO2018037756A1 (en) * 2016-08-24 2018-03-01 株式会社日本製鋼所 Laser anneal device, method for inspecting substrate with attached crystallized film, and semiconductor device manufacturing method
CN109643647A (en) * 2016-08-24 2019-04-16 株式会社日本制钢所 Laser anneal device, inspection method and method, semi-conductor device manufacturing method with crystallization film substrate
US11114300B2 (en) 2016-08-24 2021-09-07 The Japan Steel Works, Ltd. Laser annealing apparatus, inspection method of substrate with crystallized film, and manufacturing method of semiconductor device
CN109643647B (en) * 2016-08-24 2023-09-01 Jsw阿克迪纳系统有限公司 Laser annealing apparatus, method for inspecting substrate with crystallized film, and method for manufacturing semiconductor device
US20220052082A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 Samsung Display Co., Ltd. Display device manufacturing apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5767003A (en) Thin film semiconductor device manufacturing method
US20050272185A1 (en) Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus
US20050282364A1 (en) Method of fabricating a semiconductor thin film and semiconductor thin film fabrication apparatus
JPH10144621A (en) Manufacture of polycrystalline silicon, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display device, and laser annealing device
JPH11121378A (en) Manufacture of polycrystal semiconductor film, manufacture of semiconductor device, manufacture of liquid crystal display, and laser annealing device
US20050189542A1 (en) Crystalline film and its manufacture method using laser
JP2006332303A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5085902B2 (en) Manufacturing method of display device
JPH10300662A (en) Method and unit for evaluating semiconductor film and method for forming semiconductor film
JP5133548B2 (en) Laser annealing method and laser annealing apparatus using the same
JPH11283933A (en) Laser beam irradiating device, manufacture of non-single crystal semiconductor film, and manufacture of liquid crystal display device
JP4659930B2 (en) Polycrystalline semiconductor film manufacturing method and laser annealing apparatus
JP3025408B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2011165717A (en) Display device and method of manufacturing the same
US9099386B2 (en) Laser annealing method, laser annealing apparatus, and method for manufacturing thin film transistor
JPH06252048A (en) Manufacture of polycrystalline semiconductor thin film
KR100782769B1 (en) Align key, method of forming align key and laser crystalization method using the same
JP5236929B2 (en) Laser annealing method
JP2000216088A (en) Method of forming semiconductor thin film and laser irradiator
JP2005277007A (en) Polycrystalline semiconductor film manufacturing method, apparatus therefor, and image display panel
JPH09162121A (en) Fabrication of semiconductor device
JP2006295097A (en) Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, crystallized substrate, thin-film transistor, and display device
JP2000133614A (en) Thin film crystallizing method and device
KR101323614B1 (en) Method for fabricating crystalline film and device for fabricating crystalline film
JPH1065180A (en) Polycrystalline semiconductor thin film and forming method thereof, polycrystalline semiconductor tft, and tft substrate