JPH11135452A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】均一な結晶化度の薄膜を得ることのできる半導
体装置の製造方法を提供すること。 【解決手段】制御装置３３は、第１処理室１４にてガラ
ス基板３表面に形成された薄膜に対して第１アニール処
理を施す。次に、制御装置３３は、ガラス基板３を測定
室１３に真空状態を保ったまま搬送し、その測定室１３
にてガラス基板３上の薄膜の反射率を表面層特性として
測定する。そして、制御装置３３は、測定結果に基づい
て、第２処理室１５にてガラス基板３の薄膜に対して、
強度可変器４１を制御して測定結果の反射率に応じてレ
ーザビームＬの強度を変更して照射する第２アニール処
理を施す。従って、第１アニール処理におけるレーザビ
ームＬの強度等のばらつきによる結晶化度の相違が反射
率の変化として測定される。そして、その測定結果に基
づいて第２アニール処理にてレーザビームＬの強度を変
更して薄膜に照射することにより、薄膜の結晶化度が均
一となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は試料の表面に形成さ
れた膜に対してレーザ光を照射してアニール処理を行う
ためのレーザ処理容器及びレーザ処理装置に関する。

【０００２】近年、液晶パネルは、マルチメディア時代
の情報端末装置の重要な構成部品となるもので、半導体
産業と同様な成長が期待されている。中でも、大型のガ
ラス基板上に駆動回路を搭載した液晶パネルは、高品位
なテレビなどの実現を目指した研究開発が急務となって
いる。このような液晶パネルは、多結晶シリコンＴＦＴ
によって構成され、通常のガラス基板（高耐熱ガラス基
板）上にこれらを形成するには製膜プロセスの低温化が
不可欠である。そして、低温プロセスによる多結晶シリ
コンＴＦＴの大面積基板への形成技術が課題であり、低
コスト・高スループットを実現するプロセス技術と、そ
れを実現する安定した処理設備技術が求められている。

【０００３】

【従来の技術】従来、液晶パネルに搭載される高性能な
多結晶シリコンは、９００℃以上の高温の工程（高温プ
ロセスと呼ばれる）により形成されていた。高温プロセ
スは、半導体技術の分野で従来から用いられている工程
である。この高温プロセスを応用し、高価な石英ガラス
基板上に多結晶シリコンを堆積させて形成したＴＦＴ−
ＬＣＤは、既に実用化されており、ビデオカメラのビュ
ーファインダ等の小型の表示パネルとして使用されてい
るものがある。

【０００４】近年では、パーソナルコンピュータ等に代
表されるように、大型の液晶パネルが注目されている。
しかしながら、石英ガラス基板は、大型化に伴って著し
く高価になるため、液晶パネルの価格を上昇させてしま
う。

【０００５】そのため、高価な石英ガラス基板に代え
て、、大型で安価なガラス（高耐圧ガラス）基板上に多
結晶シリコンＴＦＴを形成する低温プロセスが注目され
ている。低温プロセスは、先ず、プラズマＣＶＤ等の方
法によりガラス基板上にシリコン薄膜を形成する。その
シリコン薄膜は、低温で形成されるために非晶質とな
る。その非晶質シリコン薄膜をレーザアニール処理等の
溶融再結晶化法により加熱溶融させて多結晶シリコン薄
膜を形成し、その多結晶シリコン薄膜を用いて多結晶シ
リコンＴＦＴを生成する。

【０００６】図１７は、レーザアニール装置を示す概略
構成図である。レーザアニール装置には、ガラス基板９
０を載置固定する移動ステージ９１が図示しないアニー
ルチャンバ内に設けられ、その移動ステージ９１内に設
けられた図示しないヒータにてガラス基板９０を所望の
温度に加熱する。そして、移動ステージ９１を図１７に
示す矢印方向に移動させながらガラス基板９０表面に形
成されたシリコン薄膜全面に対して図示しないレーザ発
振器にて生成したレーザビームＬを照射する。

【０００７】レーザビームＬは、複数の光学素子にて所
望のビーム形状（図７３においては、矩形状）に成形さ
れ、最終段のミラー９２にてビーム方向を変更する。変
更されたレーザビームは、対物レンズ９３によってガラ
ス基板９０表面上にて所望のスポットサイズに絞られ
る。そして、レーザビームＬが照射された部分のシリコ
ン薄膜は、溶融した後に再結晶化して多結晶シリコン薄
膜となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に非
結晶シリコン薄膜をレーザビーム照射により多結晶化す
るような、一瞬にしてシリコン薄膜を溶融させるプロセ
スには、エキシマレーザが用いられる。エキシマレーザ
は、レーザビームを生成させるガス（ハロゲンガスなど
で構成される混合ガス）の劣化や生成容器内における不
純物の付着等によってレーザ強度が変化する場合があ
る。このレーザ強度の変化が１枚のガラス基板９０を処
理している間に起こると、結晶化度が均一な多結晶シリ
コン薄膜が得られなくなる。

【０００９】また、レーザビームは、光学素子によって
所望の断面形状に成形される。これらの光学素子にも各
々寿命があり、レーザビーム性能の不安定要素の一因と
なっている。

【００１０】また、被照射面で必要となるレーザビーム
の強度プロファイル（形状）は、結晶化度が均一な多結
晶シリコン薄膜を得るためにはシャープな台形若しくは
長方形であることが要求される。しかしながら、実際の
レーザビームのプロファイルは、図１８に示すように、
均一ではないため、生成される多結晶シリコン膜の結晶
化度がばらつく。

【００１１】更に、図１９に示すように、レーザ光が通
過する対物レンズ９３等の光学素子の表面に浮遊塵埃等
の異物（コンタミネーション:contamination）９５が付
着する場合がある。この付着した異物はレーザ光を遮る
ため、走査方向に沿ってアニールされていない欠陥線部
分９６が生じてしまい、均一な結晶化度の多結晶シリコ
ン薄膜が得られなくなるという問題があった。

【００１２】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は均一な結晶化度の薄膜を
得ることのできる半導体装置の製造方法及び半導体装置
の製造装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項１に記載の発明は、半導体装置を構成
する基板表面に形成された薄膜を多結晶化する処理を施
すための半導体装置の製造方法であって、前記薄膜を加
熱して再結晶化する改質処理する第１処理工程と、前記
改質処理された薄膜の結晶化度に対応する表面層特性を
測定する測定工程と、前記測定結果に基づいて、前記前
記薄膜全面における表面層特性が一定となるように該薄
膜に対して照射するレーザビームの強度を変更しながら
前記薄膜に照射して前記薄膜を更に改質処理する第２処
理工程とを含む。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第１処理工程
は、薄膜に対してレーザビームを所定の方向に走査し照
射して該薄膜を改質し、前記測定工程は、前記レーザビ
ームの走査方向とその走査方向と直交する方向のうちの
何れか一方に沿って測定し、前記第２処理工程は、前記
測定工程における測定方向に沿って、前記測定結果に基
づいて強度を変更したレーザビームを走査し照射するよ
うにした。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第１処理工程
は、薄膜に対してレーザビームを所定の方向に走査し照
射して該薄膜を改質し、前記測定工程は、前記レーザビ
ームの走査方向と、その走査方向と直交する方向に沿っ
てそれぞれ測定し、前記第２処理工程において、前記測
定工程における測定方向の一方を選択し、その選択した
方向にレーザビームの走査し照射するようにした。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の半導体装置の製造方法において、前記測定工程
において測定した表面層特性に基づいて、以降に処理す
る基板上の薄膜に対して一定の強度のレーザビームが照
射されるように、前記第１処理工程におけるレーザビー
ムの強度に補正を加えるようにした。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４
のうちの何れか１項に記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記第１処理工程の前に、前記薄膜の表面層特性
を検出する処理前測定工程を備え、前記処理前測定工程
における第１測定結果と前記第１処理工程後の測定工程
における第２測定結果に基づいて、薄膜全面における表
面層特性が一定となるように前記第２処理工程にて照射
するレーザビームの強度を変更するようにした。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第１処理工程
は、前記薄膜を加熱して該薄膜表面の凹凸量を増加させ
るようにするものであり、前記測定工程は、前記薄膜表
面を予め設定された方向に沿って測定し、前記第２処理
工程は、前記測定工程における測定方向に沿って、前記
測定結果に基づいて強度を変更したレーザビームを走査
し照射するようにした。

【００１９】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
の半導体装置の製造方法において、前記第１処理工程
は、前記薄膜を加熱して該薄膜表面の凹凸量を増加させ
るようにするものであり、前記測定工程において、前記
薄膜表面を互いに交わる２つの方向に沿って測定し、前
記第２処理工程は、前記測定結果に基づいて、前記２つ
の測定方向のうちの一方を選択し、その選択した測定方
向に沿って前記レーザビームを走査し照射するようにし
た。

【００２０】請求項８に記載の発明は、半導体装置を構
成する基板表面に形成された薄膜を多結晶化する処理を
施すための半導体装置の製造装置であって、前記薄膜を
加熱して再結晶化する改質処理する第１処理を施すため
の第１処理室と、前記改質処理された薄膜の結晶化度に
対応する表面層特性を測定するための測定室と、前記測
定後の基板が搬入され、該基板上の薄膜に対してレーザ
ビームを走査し照射して前記薄膜の改質処理を行う第２
処理を施すための第２処理室と、前記レーザビームの光
路上に該レーザビームの強度を変更するために設けられ
た強度可変器と、前記薄膜の測定結果に基づいて前記強
度可変器を制御して前記第２処理室において薄膜に照射
されるレーザビームの強度を変更する制御装置とを備え
た。

【００２１】（作用）従って、請求項１に記載の発明に
よれば、第１処理工程における薄膜の結晶化度のばらつ
きが薄膜の表面層特性として測定される。その測定結果
に基づいて、第２処理工程においてレーザビームの強度
を変更しながら薄膜に照射することにより、薄膜の結晶
化度が均一になる。

【００２２】請求項２，３に記載の発明によれば、第１
処理工程においてレーザビームの走査方向における強度
変動、又はその走査方向と直交する方向の強度変動又は
欠陥が測定される。そして、第２処理工程において、測
定方向に沿って測定結果に基づいて強度を変更したレー
ザビームを走査し照射することにより、薄膜の結晶化度
が均一になる。

【００２３】請求項４に記載の発明によれば、測定工程
において測定した表面層特性に基づいて第１処理工程に
おけるレーザビームの強度に補正を加えることにより、
以降に処理する基板上の薄膜に対して一定の強度のレー
ザビームが照射されて各基板毎における薄膜の特性のば
らつきが低減される。

【００２４】請求項５に記載の発明によれば、第１処理
工程の前に、処理前測定工程にて薄膜の表面層特性を検
出しする。その処理前測定工程における第１測定結果と
第１処理工程後の測定工程における第２測定結果に基づ
いて第２処理工程にて照射するレーザビームの強度を変
更することにより、各基板毎における薄膜の特性のばら
つきが低減される。

【００２５】請求項６，７に記載の発明によれば、レー
ザビームに比べて短い時間で薄膜表面の凹凸量が増加す
るため、全体の処理時間が短くなり、アニール処理の効
率が良くなる。

【００２６】請求項８に記載の発明によれば、第１処理
室における薄膜の結晶化度のばらつきが薄膜の表面層特
性として測定される。その測定結果に基づいて、第２処
理室において強度可変器を制御してレーザビームの強度
を変更しながら薄膜に照射することにより、薄膜の結晶
化度が均一になる。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（第一実施形態）以下、本発明を具体化した第一実施形
態を図１〜図１０に従って説明する。

【００２８】図１はレーザアニール処理室の概略平面
図、図２はレーザアニール処理室の概略側面図である。
レーザアニール処理室は、レーザアニール装置１に備え
られている。レーザアニール装置１には、コンテナ２に
収容されたワークとしてのガラス基板３が搬送され、そ
のガラス基板３表面には、前の工程において被測定膜と
してのシリコン薄膜が形成されている。ガラス基板３
は、大気搬送装置４によりレーザアニール装置１に搬入
され、そのレーザアニール処理装置１にて表面に形成さ
れたシリコン薄膜を多結晶化するレーザアニール処理が
施される。処理後のガラス基板３は、再び大気搬送装置
４によりコンテナ２に収容される。そのコンテナ２は、
次の工程に搬送される。

【００２９】レーザアニール装置１には、真空予備室
（ロードロックチャンバ）１１、真空搬送室（トランス
ファチャンバ）１２、測定室（測定チャンバ）１３、第
１，第２処理室（アニールチャンバ）１４，１５が備え
られている。各室１１〜１５は、平面矩形状の真空搬送
室１２を中心にバルブを介して平面的に連結されてい
る。

【００３０】図３に示すように、真空予備室１１は、真
空搬送室１２と大気搬送装置４との間に設けられ、第１
バルブ１６を介して連結されている。測定室１３は、真
空搬送室１２に対して真空予備室１１と反対側に設けら
れ、第２バルブ１７を介して連結されている。第１，第
２処理室１４，１５は、真空搬送室１２の左右両側（大
気搬送装置４によるガラス基板３の搬送方向の左右両
側）に設けられ、第３，第４バルブ１８，１９を介して
それぞれ連結されている。

【００３１】真空予備室１１は、真空搬送室１２と連結
されていない側壁（図１において大気搬送装置４に面す
る側壁）に第５バルブ２０を備えている。真空搬送室１
２内には、ガラス基板３を真空中にて各室１１〜１５間
で搬送するための真空搬送装置２１が備えられている。

【００３２】真空予備室１１は、真空搬送室１２を大気
中に開放しないでガラス基板３の搬送を行うために設け
られている。即ち、ガラス基板３は、第５バルブ２０を
介して図１の大気搬送装置４によって真空予備室１１内
に搬送される。真空予備室１１は、第５バルブ２０が閉
じられた後、後述する真空ポンプ３４によって真空状態
（又は不活性ガス等の所定のガスが充填された状態）に
される。ガラス基板３は、第１バルブ１６を介して真空
予備室１１内に挿入された真空搬送装置２１のアームに
すくい取られて真空搬送室１２から搬出される。そし
て、第１バルブ１６を閉じることにより、ガラス基板３
は、真空搬送装置２１によって真空搬送室１２を介して
第１，第２処理室１４，１５、測定室１３の間で搬送さ
れる。この構成により、ガラス基板３は真空状態で各室
１１〜１５間を搬送され環境の変化がほとんどないた
め、安定した処理が行われる。

【００３３】図２に示すように、第１処理室１４には、
移動ステージ２２が備えられている。ガラス基板３は、
移動ステージ２２上に載置固定される。移動ステージ２
２は、往復移動可能に設けられている。移動ステージ２
２には、ガラス基板３を所定の温度まで加熱するための
ヒータ（図示略）が備えられている。この構成は、薄膜
のアニール処理を促進させるなどの目的に有効である。
尚、図示しないが、移動ステージ２２は、第２処理室１
５内にも設けられている。

【００３４】レーザアニール処理装置１には、レーザビ
ームを生成するレーザ発振器２３が設けられている。レ
ーザ発振器２３は、たとえばエキシマレーザ発振器より
なり、所定のパルスのレーザビームを出力する。第１，
第２処理室１４，１５には、光学系移動ステージ２６，
２７がそれぞれに設けられている。光学系移動ステージ
２６，２７には、レーザビームＬを所定の断面形状に整
形するための図示しないレンズ等の光学素子が備えられ
ている。整形されたレーザビームＬは、図１に示すよう
に第１，第２処理室１４，１５に備えられたウインド２
４，２５を介して内部に導入され、ガラス基板３上に照
射される。

【００３５】また、光学系移動ステージ２６，２７は、
ステージ２６，２７内のレーザビームＬの光軸と直交す
る方向（図１の矢印Ｙ１方向）に水平移動可能に設けら
れている。この移動のための構成は、図１の矢印Ｙ２方
向に水平移動可能に設けられた移動ステージ２２と協働
し、レーザビームＬの幅を広げることなく幅広いガラス
基板３の全面処理を可能とする。

【００３６】レーザアニール処理室には、制御ターミナ
ル３１、温度調節装置３２、制御装置３３、真空ポンプ
３４が備えられている。制御ターミナル３１は、操作者
がレーザアニール処理装置１等の制御条件の設定や、ア
ニール処理の開始等の操作を行うために設けられてい
る。温度調節装置３２は、各室１１〜１５内の温度制御
やガラス基板３を加熱するためのヒータの制御等を行う
ために設けられている。制御装置３３は、制御ターミナ
ル３１により入力された制御条件に基づいて、レーザ発
振器２３の制御、各搬送装置４，２１の制御、移動ステ
ージ２２の制御等を行うために設けられている。真空ポ
ンプ３４は、各室１１〜１５内を所定の真空度に保つた
めに設けられている。

【００３７】図３に示すように、測定室１３には、測定
器３５が設けられている。測定器３５は、ガラス基板３
上の薄膜の各点における結晶化度を測定するためのもの
である。尚、本実施形態では、測定器３５には、ガラス
基板３上の薄膜における反射率を測定する反射式測定器
が用いられている。

【００３８】結晶化度を測定する方法として、薄膜（シ
リコン膜）表面の凹凸（グレイン成長によるバウンダリ
ーの形成など）を顕微鏡観察による粗さ測定（二乗平均
粗さなど）や、Ｘ線回折による測定などとともに、シリ
コン膜の表面の反射率に基づいて測定する方法がある。
この反射率に基づく測定方法は、他の方法に比べて構成
が簡単であり、容易に結晶化度を数値化するうえで有効
である。

【００３９】図８は、レーザビームの波長に対するシリ
コン膜の反射率を示す特性図である。同図には、シリコ
ン単結晶としてシリコンウェハ（c-Si）の反射率を示す
特性曲線Ｔ１、レーザアニール前（ＬＡ前：（a-Si））
の反射率を示す特性曲線Ｔ２、レーザアニール後（ＬＡ
後：（p-Si））の反射率を示す特性曲線Ｔ３が示されて
いる。図から明らかなように、低波長側の光が散乱され
て反射率が低下していることが判る。このことは、顕微
鏡観察による二乗平均粗さの測定結果と一致する。

【００４０】これらにより、結晶化度をシリコンウェハ
の反射率に対するレーザアニール後の反射率の割合（強
度比）として表し、レーザビームの強度との相関関係を
図９，１０に示す。この相関関係により、所定のレーザ
ビームの強度において表面粗さ、即ち結晶化度が最大と
なる。このときのシリコン膜により作成されたＴＦＴ
（Thin Film Transistor）は特性が最も良くなることが
実験により得られている。

【００４１】従って、本実施形態のレーザアニール装置
１は、測定器３５を用いて薄膜の結晶化度を顕著に表す
反射率（表面粗さ）を測定する。そして、該装置１は、
測定した反射率に基づいて、結晶化度の低い部分に強い
レーザビームＬを照射するようにレーザビームＬの強度
を制御する。この構成により、結晶化度の均一な薄膜を
薄膜（ポリシリコン薄膜）が得られる。

【００４２】シリコン膜、即ち、ガラス基板３の表面の
薄膜に照射されるレーザビームＬの強度制御は、図１，
２に示す強度可変器４１により行われる。強度可変器４
１は、本実施形態では、第１，第２処理室１４，１５に
導くレーザビームＬの断面形状を整形するための光学素
子が設けられた光学系移動ステージ２６，２７上に設け
られている。尚、強度可変器４１は、レーザ発振器２３
と光学系移動ステージ２６，２７との間のレーザビーム
Ｌの光路上に設けてもよい。

【００４３】図３に示すように、強度可変器４１は、複
数（本実施形態では２つ）の強度可変部４２，４３を備
えている。第１，第２強度可変部４２，４３は、それぞ
れアッテネータ基板４４とコンペンセータ基板４５を備
える。

【００４４】アッテネータ基板４４は、レーザビームＬ
の強度を変更するものであり、その基板４４に対するレ
ーザビームＬの入射角度に応じてレーザビームＬの強度
を変更する。アッテネータ基板４４は、入射角度が大き
いレーザビームＬほど強度を低くする。従って、第１，
第２強度可変部４２，４３は、レーザビームＬに対して
アッテネータ基板４４の角度を変更させ、そのレーザビ
ームＬの強度を変更する。

【００４５】コンペンセータ基板４５は、アッテネータ
基板４４により変更されるレーザビームＬの光軸を元の
光軸に戻す、即ち光軸を補償するために設けられる。レ
ーザビームＬは、アッテネータ基板４４の傾きに応じて
その基板４４の透過後の光軸が移動する。第１，第２強
度可変部４２，４３は、アッテネータ基板４４の角度に
応じてコンペンセータ基板４５を傾け、アッテネータ基
板４４により移動したレーザビームＬの光軸を元に戻
す。

【００４６】第１，第２強度可変部４２，４３は、それ
ぞれ制御装置３３により駆動制御される。制御装置３３
には、ガラス基板３の薄膜に対するアニール処理のため
のプログラムデータが予め記憶されている。制御装置３
３は、制御ターミナル３１からの指令に基づいて動作
し、アニール処理のためのプログラムを実行する。

【００４７】アニール処理は、ガラス基板３の薄膜に対
する複数回（本実施形態では２回）のアニール処理と、
薄膜の結晶化度を測定（本実施形態では薄膜の反射率を
測定）する測定処理を含む。

【００４８】［第１アニール処理］第１処理工程として
の第１アニール処理は、ガラス基板３上に形成されたア
モルファスシリコンの薄膜を、レーザビームＬにてアニ
ールしてポリシリコンの薄膜に生成する処理である。こ
の時、制御装置３３は、レーザビームＬを予め設定され
た所定のビーム強度に保ち、薄膜全面に対して走査照射
する。

【００４９】即ち、制御装置３３は、図５（ａ）に示す
ように、第１強度可変器４１のアッテネータ基板４４の
角度を一定に保つ。すると、レーザビームＬの強度は、
図６（ａ）に示すように一定となる。このときのアッテ
ネータ基板４４の角度は、第１アニール処理により生成
されるポリシリコン薄膜の結晶化度が最適となるときの
レーザビームＬの強度を超えないように設定される。

【００５０】尚、レーザ発振器２３のレーザビームを生
成させるガスの交換後や、アニール処理開始時等におい
ては、アッテネータ基板４４は、予め実験等により求め
られた角度に保持される。また、アニール処理中におい
ては、アッテネータ基板４４は、１つ前にアニール処理
されたガラス基板３の薄膜の結晶化度に基づいて演算さ
れた角度に保持される。

【００５１】ガラス基板３に照射されるレーザビームＬ
の強度は、レーザ発振器２３に使用されレーザビームを
生成させるガスの劣化や、光学素子の劣化（レーザビー
ムＬによる反射防止膜等の劣化）等により次第に弱くな
る。すると、第１アニール処理により処理された薄膜の
結晶化度は、レーザビームＬの強度の低下により次第に
低下する。

【００５２】例えば、図７（ａ）に示すように、ｎ枚目
のガラス基板３上の薄膜の結晶化度に比べて、ｎ＋１枚
目のガラス基板３上の薄膜の結晶化度が低くなる。制御
装置３３は、ｎ＋１枚目のガラス基板３上の薄膜の結晶
化度に基づいて、第１強度可変部４２のアッテネータ基
板４４の角度を補正する。即ち、制御装置３３は、レー
ザビームＬの強度低下に従ってアッテネータ基板４４に
対するレーザビームＬの入射角を小さくする。このこと
は、ガラス基板３に照射されるレーザビームＬの強度の
低下を抑え、処理されるガラス基板３毎の薄膜の結晶化
度のばらつきを抑える。

【００５３】例えば、アッテネータ基板４４の角度が、
図７（ｂ）に示すポジション（角度）「Ａ」からポジシ
ョン「Ｂ」まで変更することにより、予め設定した強度
のレーザビームＬが得られるとする。この時、制御装置
３３は、図７（ｃ）に示すように、アッテネータ基板４
４の角度を制御する最小分解能ａを正数倍した値をポジ
ション「Ａ」に加算した角度にアッテネータ基板４４を
変更する。そして、制御装置は、レーザビームＬをｎ＋
２枚目のガラス基板３に照射し、そのガラス基板３の薄
膜の結晶化度を測定する。

【００５４】更に、制御装置は、アッテネータ基板４４
の角度を更に変更し、そのアッテネータ基板４４により
レーザビームＬの強度をｎ＋２枚目のガラス基板３に照
射したそれよりも大きくしてｎ＋３枚目のガラス基板３
の第１アニール処理を行う。そして、制御装置３３は、
ｎ＋３枚目のガラス基板３の薄膜の結晶化度を測定す
る。

【００５５】即ち、制御装置３３は、薄膜の結晶化度が
所望の値となるまで上記の処理を繰り返し実行する。こ
れは、レーザビームＬの強度が一時的に低くなった場合
などに、次に処理するガラス基板２において所望の結晶
化度が得られなくなるのを防ぐ。即ち、ｎ＋１枚目のガ
ラス基板３に対する処理の時に一時的に低下したレーザ
ビームＬの強度は、ｎ＋２枚目以降のガラス基板３に対
する処理の時に再び大きくなる。ｎ＋２枚目のガラス基
板３に対するアニール処理を実行するときに、アッテネ
ータ基板４４の角度をポジション「Ｂ」まで変更する
と、レーザビームＬの強度が所望の値よりもはるかに大
きくなるため、薄膜の結晶化度が逆に低下してしまう
（図９，１０参照）。

【００５６】そのため、アッテネータ基板４４の角度を
所望のポジションまで徐々に変更することにより、レー
ザビームＬの強度が大きくなりすぎるのを防ぐ。このこ
とは、各ガラス基板３上の薄膜における結晶化度のばら
つきを抑え、安定したポリシリコン薄膜を得るのに有効
である。

【００５７】尚、制御装置３３には、レーザアニール装
置１の使用限界が予め記憶されている。使用限界は、第
１強度可変部４２による補正の限界、具体的にはアッテ
ネータ基板４４に対するレーザビームＬの入射角が０度
のときである。尚、使用限界は、実際には後述する第２
強度可変部４３によるレーザビームＬの強度可変を考慮
して０度よりも大きい角度に設定されている。

【００５８】図７（ｄ）に示すように、アッテネータ基
板４４のポジションＡは、ガラス基板３に対する処理を
重ねることにより、徐々に大きく（アッテネータ基板４
４へのレーザビームＬの入射角が小さく）なる。する
と、制御装置３３は、レーザ発振器２３のガスの劣化や
光学素子の劣化により低下するレーザビームＬの強度を
第１強度可変部により補正できなくなる。これにより、
ガラス基板３上の薄膜を所望のレーザ強度にてアニール
処理を行うことができなくなる。

【００５９】従って、制御装置３３は、薄膜の結晶化度
の測定結果に基づいて演算したアッテネータ基板４４の
ポジションが使用限界に達しているか否かを判断する。
そして、制御装置３３は、使用限界に達している場合、
アニール処理を中断するとともに、制御ターミナル３１
の図示しないディスプレイ上のその旨の表示を行う。こ
の表示に基づいて、操作者は、ガスの交換や光学素子の
交換等のメンテナンス作業を行う。即ち、結晶化度の測
定結果は、メンテナンス時期を知るために利用される。

【００６０】［測定処理］測定工程としての測定処理
は、第１アニール処理後のガラス基板３の薄膜における
反射率を測定する処理である。

【００６１】制御装置３３は、真空搬送装置２１を制御
し、第１処理室１４にてアニール処理されたガラス基板
３を、第１処理室１４から測定室１３へ真空状態を破壊
することなく（真空状態を保ったまま）搬送する。

【００６２】制御装置３３は、図示しないステージを駆
動制御して測定器３５を所定の方向に移動させ、図６
（ｂ）に示すガラス基板３上の薄膜の反射率を測定す
る。そして、制御装置３３は、測定した反射率に基づい
て、薄膜の結晶化度を演算する。これにより、測定器３
５の移動方向に沿って変化する薄膜の結晶化度を表面層
特性として測定する。制御装置３３は、測定結果を一旦
記憶する。尚、測定器３５の位置を固定し、ガラス基板
３を所定の方向に移動させて表面層特性を測定しても良
い。

【００６３】測定器３５を移動させる方向、即ち、結晶
化度の測定方向（表面層特性の測定方向）は、第１アニ
ール処理にて照射するレーザビームＬの走査方向（実際
には移動ステージ２２によるガラス基板３の移動方向）
である。尚、測定方向をレーザビームＬの走査方向と直
交する方向としてもよい。また、測定方向をレーザビー
ムＬの走査方向と、それと直交する方向から選択して設
定する構成としても良い。更に、レーザビームＬの走査
方向と、それと直交する方向をともに設定する構成とし
ても良い。

【００６４】測定結果は、測定方向における結晶化度の
変動を含む。即ち、レーザビームＬの走査方向に沿った
測定結果は、レーザビームＬの走査中に発生するレーザ
発振器２３のガスの変動等によるレーザ強度の変動によ
る結晶化度の変動を含む。

【００６５】走査方向と直交する方向に沿った測定結果
は、ガラス基板３に照射されるレーザビームＬのプロフ
ァイルの不均一性による結晶化度の変動を含む。また、
この測定結果は、光学系に付着したゴミ等のコンタミネ
ーションや、光学設計上の限界等による走査方向に沿っ
た欠陥線部分９６（図１９参照）による結晶化度の変動
を含む。

【００６６】従って、制御装置３３は、測定結果に基づ
いて、結晶化度の変動に応じて強度を変更したレーザビ
ームＬをガラス基板３の薄膜に再照射する。この再照射
は、後述する第２アニール処理にて行われる。このこと
は、結晶化度の均一な薄膜を得る。

【００６７】［第２アニール処理］第２処理工程として
の第２アニール処理は、測定処理の結果に基づいて、表
面層特性即ち薄膜の結晶化度を第２強度可変部４３の動
作条件としてレーザビームＬの強度を変更し、そのビー
ムＬをガラス基板３の薄膜に再照射する処理である。

【００６８】先ず、制御装置３３は、真空搬送装置２１
を駆動制御し、測定処理後のガラス基板３を第２処理室
１５に搬送する。このとき、制御装置は、制御装置３３
は、一旦記憶した測定結果に基づいて、測定方向に沿っ
てガラス基板３にレーザビームＬを照射可能なように、
即ち、測定方向に沿ってガラス基板３が移動するよう
に、そのガラス基板３を第２処理室１５内に搬送する。
即ち、制御装置３３は、測定処理にて薄膜の結晶化度を
測定した方向に沿って第２アニール処理を実行する。

【００６９】この第２アニール処理において、制御装置
３３は、前記測定処理にて記憶した薄膜の結晶化度を、
第２強度可変部４３のアッテネータ基板４４の角度を制
御する動作条件とする。具体的には、図６（ｃ）に示す
ように、制御装置３３は、薄膜の結晶化度が低い部分に
は高い強度のレーザビームＬを、結晶化度が高い部分に
は低い強度のレーザビームＬを照射するようにアッテネ
ータ基板４４の角度を制御する。これにより、ガラス基
板３上の薄膜の結晶化度が全面においてほぼ均一とな
る。

【００７０】即ち、測定処理にてレーザビームＬの走査
方向に沿って特性を測定した場合、その走査方向におけ
るレーザビームＬの強度変動が、第２アニール処理にて
補償され、結晶化度の均一な薄膜が得られる。また、測
定処理にてレーザビームＬの走査方向と直交する方向に
沿って測定した場合、レーザビームＬのプロファイルの
不均一性やコンタミネーション等による欠陥線部分９６
（図１９参照）が補償され、結晶化度の均一な薄膜が得
られる。

【００７１】尚、測定処理にてレーザビームＬの走査方
向と、それと直交する方向を測定方向として薄膜の結晶
化度を測定した場合、その結晶化度の変動の大きな方向
を選択して第２アニール処理におけるレーザビームＬの
走査方向として設定する。これにより、結晶化度の大き
な変動が補償され、ほぼ均一な結晶化度の薄膜が得られ
る。

【００７２】尚、上記アニール処理において、制御装置
３３は、第１処理室１４→測定室１３→第２処理室１５
の順番にガラス基板３を搬送させたが、第２処理室１５
（第１アニール処理）→測定室１３→第１処理室１４
（第２アニール処理）の順番にガラス基板３を搬送させ
てアニール処理を実施しても良い。また、第２アニール
処理を第１アニール処理を実施した処理室にて行うよう
にしても良い。即ち、制御装置３３は、第１処理室１４
→測定室１３→第１処理室１４、第２処理室１５→測定
室１３→第２処理室１５の順番にガラス基板３を搬送さ
せアニール処理を実施する。

【００７３】次に、強度可変器４１を構成する第１，第
２強度可変部４２，４３の構成について説明する。図４
は、第１，第２強度可変部４２，４３の構成の一例を示
す概略斜視図であり、アッテネータ基板４４とコンペン
セータ基板４５の角度を制御するための構成が示されて
いる。

【００７４】第１強度可変部４２は、アッテネータ基板
４４の角度を制御するためのサーボモータ４６を備え
る。サーボモータ４６には、モータ制御用の第１エンコ
ーダ４７が設けらている。制御装置３３は、第１エンコ
ーダ４７から入力される信号に基づいて、サーボモータ
４６を制御する。また、アッテネータ基板４４が取着さ
れた軸４８には、停止位置管理用の第２エンコーダ４
９、電磁ブレーキ５０が設けられている。第２エンコー
ダ４９は、アッテネータ基板４４を所望の角度に制御す
るために利用される。電磁ブレーキ５０は、アッテネー
タ基板４４の角度を保持するために備えられる。

【００７５】また、第１強度可変部４２には、咬合する
一対の歯車５１，５２が備えられている。第１，第２歯
車５１，５２は、アッテネータ基板４４の角度に対応し
てコンペンセータ基板４５の角度を変更するために設け
られている。即ち、第１歯車５１は、アッテネータ基板
４４が取着された軸４８に一体回動可能に設けられてい
る。第１歯車５１は、サーボモータ４６により回動され
ることにより、第２歯車５２を回転させる。これによ
り、コンペンセータ基板４５がアッテネータ基板４４と
逆位相に角度が変更される。従って、アッテネータ基板
４４の角度を変更すると、その角度に応じてコンペンセ
ータ基板４５の角度が変更されてレーザビームＬの光軸
が補償される。これにより、レーザビームＬの強度変更
及びレーザビームＬの光軸の補償を行うための機構を簡
略化する。

【００７６】本実施形態では、第２強度可変部４３は、
アッテネータ基板４４の角度を変更するためのリバーシ
ブルモータ５３を備える。また、第２強度可変部４３
は、アッテネータ基板４４の角度を検出するためにエン
コーダ５４を備える。さらに、第２強度可変部４３は、
コンペンセータ基板４５の角度をアッテネータ基板４４
の角度に応じて変更するための咬合する一対の歯車５
５，５６を備える。

【００７７】リバーシブルモータ５３は、正逆回転制御
が容易に行えるとともに、その指示に対する動作の応答
性が良い。そのため、ガラス基板３の移動速度と前記測
定結果である表面層特性の変動に対して、アッテネータ
基板４４の角度制御の応答性が良い。

【００７８】尚、第１，第２歯車５５，５６の動作は、
第１強度可変部４２を構成する第１，第２歯車５１，５
２の動作と同じであるため、説明を省略する。上記のよ
うに第１，第２強度可変部４２，４３を構成することに
より、アッテネータ基板４４とコンペンセータ基板４５
の角度を精度良く、かつ応答性良く制御することが可能
となる。

【００７９】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）制御装置３３は、第１処理室１４にてガラス基板
３表面に形成された薄膜に対して第１アニール処理を施
す。次に、制御装置３３は、ガラス基板３を測定室１３
に真空状態を保ったまま搬送し、その測定室１３にてガ
ラス基板３上の薄膜の反射率を表面層特性として測定す
る。そして、制御装置３３は、測定結果に基づいて、第
２処理室１５にてガラス基板３の薄膜に対して、強度可
変器４１を制御して測定結果の反射率に応じてレーザビ
ームＬの強度を変更して照射する第２アニール処理を施
すようにした。

【００８０】その結果、第１アニール処理におけるレー
ザビームＬの強度等のばらつきによる結晶化度の相違が
反射率の変化として測定される。そして、その測定結果
に基づいて第２アニール処理にてレーザビームＬの強度
を変更して薄膜に照射することにより、結晶化度が均一
な薄膜を得ることができる。 （２）第１アニール処理におけるレーザビームＬの走査
方向に沿って薄膜の表面層特性を測定し、その測定結果
に基づいて、測定方向に沿って第２アニール処理にて薄
膜に対してレーザビームＬの強度を変更しながら走査し
照射するようにした。その結果、レーザ発振器２３にお
ける様々な要因によるレーザビームＬの強度の不安定が
走査方向における反射率のばらつきとして測定される。
そして、第２アニール処理にて測定方向、即ち、レーザ
ビームＬの走査方向と同一方向にレーザビームＬの強度
を測定結果に基づいて変更しながら走査し照射すること
により、均一な結晶化度の薄膜を得ることができる。

【００８１】また、測定方向を第１アニール処理におけ
るレーザビームＬの走査方向と直交する方向に設定する
ことにより、レーザビームＬのプロファイルによる結晶
化度の差や、光学系に付着したコンタミネーションによ
る欠陥線部分による結晶化度の相違を測定する事ができ
る。そして、その測定結果に基づいて、測定方向に沿っ
て第２アニール処理にてレーザビームＬの強度を変更し
ながら走査し照射することにより、プロファイルによる
結晶化度のばらつきや欠陥線部分をなくして均一な結晶
化度の薄膜を得ることができる。

【００８２】（３）制御装置３３は、測定した薄膜の表
面層特性に基づいて、以降に処理するガラス基板３上の
薄膜に対して一定の強度のレーザビームＬが照射される
ように、第１アニール処理におけるレーザビームＬの強
度に補正を加えて強度可変器４１を制御するようにし
た。その結果、以降に処理するガラス基板３上の薄膜に
対して一定の強度のレーザビームＬが照射されるため、
各基板３毎における薄膜の特性のばらつきを低減する事
ができる。

【００８３】（第二実施形態）次に、本発明を具体化し
た第二実施形態を図１１に従って説明する。尚、本実施
形態に於いて、第一実施形態と同じ部材については同じ
符号を用いて詳細な説明を省略し、異なる構成，部材に
ついてのみ説明する。

【００８４】図１１に示すように、第１処理室１４に
は、移動ステージ２２が設けられている。移動ステージ
２２は、処理室１４底面に設けられた図示しないスライ
ダにより水平方向（図１１の左右方向）に移動可能に支
持されている。移動ステージ２２上には、試料としての
ガラス基板３が載置され、図示しない位置決め部材及び
固定部材によって所定位置に固定される。そのガラス基
板３は、図１の真空搬送装置２１により、処理室１４の
側壁１４ａに形成されたゲート６１から搬入される。

【００８５】第１処理室１４の天井部分１４ｂには、光
学系移動ステージ２６，２７から照射されるレーザビー
ムＬを通過させる開口６２が形成され、その開口６２を
覆うウインド６３が設けられている。ウインド６３は、
例えば石英ガラスよりなり、金具６４によりウインド６
３を固定して開口６２を覆うとともに、処理室１４内の
真空度を保つように取着固定されている。そして、レー
ザビームＬは、ウインド６３を介して処理室１４内に導
かれ、一定形状でガラス基板３に対してパルス照射され
る。更に、レーザビームＬは、光学系移動ステージ２
６，２７と移動ステージ２２がそれぞれ移動することに
より、ガラス基板３の全面に対して照射される。

【００８６】また、第１，第２処理室１４，１５内に
は、第１，第２測定器６５，６６が備えられている。第
１，第２測定器６５，６６は、反射式測定器であり、ア
ニール処理の前後における薄膜の反射率を測定するため
に設けられている。尚、第２処理室１５は、第１処理室
１４と左右対称（図１においてガラス基板３の搬入側か
らみて左右対称）に形成されているため、その図面を省
略する。

【００８７】即ち、第１，第２測定器６５，６６は、移
動ステージ２２の移動方向、即ち、ガラス基板３の薄膜
に対するレーザビームＬの走査方向に沿って配設されて
いる。また、第１，第２測定器６５，６６は、光学系移
動ステージ２６，２７にて図１１の表裏方向に移動する
レーザビームＬの位置に応じて測定位置を変更可能に構
成されている。

【００８８】制御装置３３（図１参照）は、移動ステー
ジ２２を往復移動させ、第１，第２測定器６５，６６を
用いて、レーザビームＬの走査方向に対する薄膜の結晶
化度の変化を測定する。先ず、制御装置３３は、移動ス
テージ２２を左方向（実線で示す位置から２点鎖線で示
す位置へ）に移動させ、その時の第１，第２測定器６
５，６６の測定値に基づいて、左方向の結晶化度（第１
結晶化度）の変化を演算する。次に、制御装置３３は、
移動ステージ２２を右方向（２点鎖線の位置から実線の
位置へ）に移動させ、そのときの第２，第１測定器６
６，６５の測定値に基づいて、右方向における結晶化度
（第２結晶化度）の変化を演算する。

【００８９】制御装置３３は、第１，第２結晶化度に基
づいて、レーザビームＬの走査方向に対する結晶化度の
差を演算する。そして、制御装置３３は、結晶化度の差
が大きい、例えば予め設定された閾値よりも大きい場合
に、第１，第２結晶化度のうちの大きな値の走査方向を
選択する。第１，第２結晶化度の差は、同じ強度のレー
ザビームＬに対するアニール処理の効率の差である。従
って、制御装置３３は、アニール処理の効率の高い、即
ち、薄膜の結晶化度が容易に高くなる走査方向を選択す
る。そして、制御装置３３は、以降のガラス基板３に対
して、選択した走査方向におけるアニール処理のみを実
施し、選択しない走査方向におけるアニール処理を実施
しない。このことは、走査方向に対する薄膜の結晶化度
の均一にするため、安定した半導体装置（ＬＣＤ）を得
ることが可能となる。

【００９０】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）第１，第２測定器６５，６６をレーザビームＬの
走査方向に配置し、制御装置３３は、レーザビームＬの
照射前後の薄膜の表面特性を測定するようにした。そし
て、制御装置３３は、測定結果に基づいて、レーザビー
ムＬの走査方向に対する結晶化度の差を演算し、その演
算結果に基づいてアニール処理の効率がよい走査方向を
選択し、以降のガラス基板３に対して選択した走査方向
にのみレーザビームＬを走査し照射するようにした。そ
の結果、走査方向に対する薄膜の結晶化度が均一にな
り、安定した半導体装置（ＬＣＤ）を得ることができ
る。

【００９１】（第三実施形態）次に、本発明を具体化し
た第三実施形態を図１２，１３に従って説明する。尚、
本実施形態に於いて、第一実施形態と同じ部材について
は同じ符号を用いて詳細な説明を省略し、異なる構成，
部材についてのみ説明する。

【００９２】図１２に示すように、本実施形態のレーザ
アニール装置の真空搬送室１２には、第１処理室１４と
予備加熱室７１が連結されている。尚、第一実施形態と
同様に、真空搬送室１２に第２処理室１５を連結した構
成にて実施しても良い。

【００９３】図１の制御装置は、アニール処理前のガラ
ス基板３を予備加熱室７１に搬入する。図１３に示すよ
うに、予備加熱室７１内に搬入されたガラス基板３は、
支持部７２により所定の高さに保持される。

【００９４】予備加熱室７１は、レーザアニール処理に
先立ち、ガラス基板３及び薄膜を加熱して予め処理に適
した温度まで上昇させるために設けられている。この構
成により、第１処理室１４内でアニール処理を行ってい
る間に次に処理するガラス基板３及び薄膜を加熱するこ
とができ、第１処理室１４における加熱の時間の短縮
と、加熱に要する負荷の低減を図っている。

【００９５】予備加熱室７１には、ヒータ７３とランプ
（ＲＴＡ：Rapid Thermal Annealer）７４が設けられて
いる。ヒータ７３とランプ７４は、ガラス基板３と薄膜
を第１処理室１４にて行われるアニール処理に対応した
温度にまで予め加熱するために設けられている。

【００９６】ヒータ７３は搬入されたガラス基板３の下
方に配設され、ガラス基板３及び薄膜を基板側から加熱
する。ランプ７４はガラス基板３の上方に配設され、ガ
ラス基板３及び薄膜を膜側（レーザビームＬの被照射表
面側）から加熱する。

【００９７】また、ランプ７４は、薄膜の表面を荒らす
ために用いられる。ランプ７４にて加熱された薄膜は、
グレイン成長によるバウンダリーの形成等により表面の
凹凸が大きくなる、即ち、薄膜表面の平面が荒くなる。

【００９８】予備加熱室７１には、測定器３５が設けら
れている。測定器３５は、反射式測定器であり、薄膜表
面の反射率を測定するために設けられている。この測定
器３５の測定結果は、第１処理室１４内にて実施される
レーザアニール処理に用いられる。

【００９９】図１の制御装置３３は、先ずランプ７４と
ヒータ７３を用いてガラス基板３と薄膜を所定温度まで
加熱し、薄膜表面を荒らす。次に、制御装置３３は、測
定器３５にて薄膜の表面特性として薄膜表面の反射率を
測定し一旦記憶する。そして、制御装置３３は、加熱し
たガラス基板３を第１処理室１４内に搬送する。

【０１００】制御装置３３は、移動ステージ２２と光学
系移動ステージ２６，２７を駆動制御し、ガラス基板３
全面に対してレーザビームＬを走査して照射する。この
とき、制御装置３３は、一旦記憶した反射率に基づい
て、図１の第１強度可変器４１を制御してレーザビーム
Ｌの強度を変更し、薄膜に照射する。詳しくは、制御装
置は、反射率に基づいて、薄膜の結晶化度が最適となる
ようにレーザビームＬの強度を変更してその薄膜に照射
する。

【０１０１】これにより、ガラス基板３毎の薄膜の結晶
化度の変動が小さくなる。また、予めレーザアニール処
理に比べて時間が短いランプ７４にて薄膜表面を荒らす
ことにより、レーザアニール処理に要する時間が短くな
って、１枚のガラス基板３をアニール処理するのに必要
な処理時間が短くなる。

【０１０２】以上記述したように、本実施の形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）予備加熱室７１に設けたランプ７４によりガラス
基板３上の薄膜の表面の凹凸量を増加させるようにし
た。制御装置３３は、ランプ７４による第１処理後の薄
膜の反射率を表面層特性として測定し、その測定結果に
基づいて強度を変更したレーザビームＬを走査し照射し
てレーザアニール処理を施すようにした。その結果、レ
ーザビームＬを走査し照射して薄膜表面の凹凸量を増加
させるレーザアニール処理に比べて短い時間で薄膜表面
の凹凸量が増加させることができるため、全体の処理時
間を短くすることができる。

【０１０３】尚、本発明は前記実施の形態の他、以下の
態様で実施してもよい。 ○上記各実施形態において、ガラス基板３上の薄膜の結
晶化度を得るために反射式の測定器３５，６５，６６を
用いたが、図１４〜図１６に示すように透過式測定器８
１（投光器８２と受光器８３）を用いてを実施しても良
い。結晶化度の違いによる反射率の増加（又は減少）
は、透過率の減少（又は増加）となる。従って、薄膜の
透過率を測定し、その測定結果に基づいて薄膜の結晶化
度を演算することができる。

【０１０４】尚、図１４は、ガラス基板３上の薄膜に照
射するレーザビームＬの走査方向に沿って該レーザビー
ムＬの前後に透過式測定器８１を配置した例を示してい
る。この構成により、上記第二実施形態と同様に、レー
ザビームＬの照射前後における透過率に基づいて、レー
ザビームＬの走査方向に対する結晶化度の差を検出する
ことが可能となる。そして、検出した結晶化度の差に基
づいて、結晶化度の高い走査方向を選択し、その選択し
た方向にのみレーザビームＬを走査して照射すること
で、アニール処理の効率がよく、薄膜全面における結晶
化度のばらつきを抑えることができる。

【０１０５】また、図１５は、複数の透過式測定器８１
をレーザビームＬの走査方向と直交する方向に配置した
例を示している。この構成により、複数の測定器８１を
同時に１方向に移動させて薄膜の透過率を測定すること
で、測定時間の短縮を図ることができるため、ガラス基
板３を用いたＬＣＤの製造コストを低減することが可能
となる。

【０１０６】また、図１６は、透過式測定器８１を第１
処理室１４（又は第２処理室１５のうちの少なくとも一
方）のゲート６１に設けた例を示している。この構成に
より、第１処理室１４（又は第２処理室１５）からガラ
ス基板３を真空搬送装置２１にて搬出する際に薄膜の透
過率を測定することができるため、処理室を別に設ける
必要がない。また、搬送途中にて透過率の測定を行うこ
とができるため、１枚のガラス基板３に対する処理時間
の短縮を図ることができる。この処理時間の短縮は、Ｌ
ＣＤの製造コストの低減につながる。

【０１０７】○上記各実施形態では、強度可変器４１を
第１，第２強度可変部４２，４３により構成したが、複
数の強度可変部を備えて実施してもよい。また、第１，
第２強度可変部４３は、それぞれアッテネータ基板４４
の角度を調節してレーザビームＬの強度を制御するよう
にしたが、角度により強度を可変するアッテネータ基板
４４以外を用いた構成として実施してもよい。

【０１０８】○上記各実施形態において、第２強度可変
部４３以降の構成を、光軸から外れた位置に移動可能と
なるように構成しても良い。この場合、第１アニール処
理において第２強度可変部４３以降の部材が光軸上から
外れることにより、第２強度可変部４３以降によるレー
ザビームＬの強度低下がなくなるため、第１アニール処
理の効率を高めることができる。

【０１０９】○上記第三実施形態では、ＲＴＡを用いて
薄膜を加熱して薄膜表面の凹凸量を増加させるようにし
たが、薄膜を加熱できるものならばどの様な方法でも良
く、例えば高周波を用いて薄膜を加熱してその薄膜表面
の凹凸量を増加させるようにしても良い。

【０１１０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１乃至８に
記載の発明によれば、均一な結晶化度の薄膜を得ること
のできる半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施形態のレーザアニール装置の概略平
面図。

【図２】 第一実施形態のレーザアニール装置の概略側
面図。

【図３】 第一実施形態のレーザアニール装置の一部概
略平面図。

【図４】 第一実施形態の強度可変器を示す概略斜視
図。

【図５】 （ａ）〜（ｃ）は強度可変器の作用を示す説
明図。

【図６】 （ａ）〜（ｃ）は強度可変器の作用を示す説
明図。

【図７】 （ａ）〜（ｄ）は強度可変器の作用を示す説
明図。

【図８】 波長に対する反射率を示す特性図。

【図９】 レーザ強度に対する結晶化度を示す特性図。

【図１０】 レーザ強度に対する薄膜表面の粗さを示す
特性図。

【図１１】 第二実施形態のレーザアニール処理容器の
概略縦断面図。

【図１２】 第三実施形態のレーザアニール装置の一部
概略平面図。

【図１３】 第三実施形態の予備加熱室の概略側面図。

【図１４】 別の測定器の配置を説明するための概略斜
視図。

【図１５】 別の測定器の配置を説明するための概略斜
視図。

【図１６】 別の測定器の配置を説明するための概略斜
視図。

【図１７】 レーザアニール処理を示す概略斜視図。

【図１８】 レーザビームのプロファイルを示す概略斜
視図。

【図１９】 ゴミが付着した時のレーザアニール処理を
示す概略斜視図。

【符号の説明】 ３ 基板としてのガラス基板 １３ 測定室 １４ 第１処理室 １５ 第２処理室 ３３ 制御装置 ４１ 強度可変器 Ｌ レーザビーム

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置を構成する基板表面に形成さ
   れた薄膜を多結晶化する処理を施すための半導体装置の
   製造方法であって、 前記薄膜を加熱して再結晶化する改質処理する第１処理
   工程と、 前記改質処理された薄膜の結晶化度に対応する表面層特
   性を測定する測定工程と、 前記測定結果に基づいて、前記前記薄膜全面における表
   面層特性が一定となるように該薄膜に対して照射するレ
   ーザビームの強度を変更しながら前記薄膜に照射して前
   記薄膜を更に改質処理する第２処理工程とを含む半導体
   装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 前記第１処理工程は、薄膜に対してレーザビームを所定
   の方向に走査し照射して該薄膜を改質し、 前記測定工程は、前記レーザビームの走査方向とその走
   査方向と直交する方向のうちの何れか一方に沿って測定
   し、 前記第２処理工程は、前記測定工程における測定方向に
   沿って、前記測定結果に基づいて強度を変更したレーザ
   ビームを走査し照射するようにした半導体装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 前記第１処理工程は、薄膜に対してレーザビームを所定
   の方向に走査し照射して該薄膜を改質し、 前記測定工程は、前記レーザビームの走査方向と、その
   走査方向と直交する方向に沿ってそれぞれ測定し、 前記第２処理工程において、前記測定工程における測定
   方向の一方を選択し、その選択した方向にレーザビーム
   の走査し照射するようにした半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の半導体装置の製
   造方法において、 前記測定工程において測定した表面層特性に基づいて、
   以降に処理する基板上の薄膜に対して一定の強度のレー
   ザビームが照射されるように、前記第１処理工程におけ
   るレーザビームの強度に補正を加えるようにした半導体
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４のうちの何れか１項に記
   載の半導体装置の製造方法において、 前記第１処理工程の前に、前記薄膜の表面層特性を検出
   する処理前測定工程を備え、 前記処理前測定工程における第１測定結果と前記第１処
   理工程後の測定工程における第２測定結果に基づいて、
   薄膜全面における表面層特性が一定となるように前記第
   ２処理工程にて照射するレーザビームの強度を変更する
   ようにした半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 前記第１処理工程は、前記薄膜を加熱して該薄膜表面の
   凹凸量を増加させるようにするものであり、 前記測定工程は、前記薄膜表面を予め設定された方向に
   沿って測定し、 前記第２処理工程は、前記測定工程における測定方向に
   沿って、前記測定結果に基づいて強度を変更したレーザ
   ビームを走査し照射するようにした半導体装置の製造方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 前記第１処理工程は、前記薄膜を加熱して該薄膜表面の
   凹凸量を増加させるようにするものであり、 前記測定工程において、前記薄膜表面を互いに交わる２
   つの方向に沿って測定し、 前記第２処理工程は、前記測定結果に基づいて、前記２
   つの測定方向のうちの一方を選択し、その選択した測定
   方向に沿って前記レーザビームを走査し照射するように
   した半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 半導体装置を構成する基板表面に形成さ
   れた薄膜を多結晶化する処理を施すための半導体装置の
   製造装置であって、 前記薄膜を加熱して再結晶化する改質処理する第１処理
   を施すための第１処理室と、 前記改質処理された薄膜の結晶化度に対応する表面層特
   性を測定するための測定室と、 前記測定後の基板が搬入され、該基板上の薄膜に対して
   レーザビームを走査し照射して前記薄膜の改質処理を行
   う第２処理を施すための第２処理室と、 前記レーザビームの光路上に該レーザビームの強度を変
   更するために設けられた強度可変器と、 前記薄膜の測定結果に基づいて前記強度可変器を制御し
   て前記第２処理室において薄膜に照射されるレーザビー
   ムの強度を変更する制御装置とを備えた半導体装置の製
   造装置。