(57)【要約】【課題】レーザアニールによって薄膜に発生するムラを具体的かつ的確に判定し、最適なエネルギー密度を設定することを容易にする。【解決手段】レーザ光が照査されてアニールされた半導体膜上の表面ムラを検出する表面ムラ検出装置において、半導体膜に検査光を照射する検査光出力部と、前記半導体膜で前記検査光が反射した反射光をカラー画像として受光する反射光受光部と、前記反射光受光部で受光したカラー画像の色成分に基づいて前記半導体膜の表面ムラを数値化する演算部と、数値化された前記表面ムラと、基板に照射されるレーザ光のエネルギー密度との関係に基づいた表示を行う表示部とを備え、数値化された表面ムラと、照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に応じた表示を行って、半導体膜の表面ムラを的確に把握し、適正なエネルギー密度の選定を容易にする。【選択図】図３
2016129171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が照査されてアニールされた半導体膜上の表面ムラを検出する表面ムラ検出装置において、
前記半導体膜に検査光を照射する検査光出力部と、
前記半導体膜で前記検査光が反射した反射光をカラー画像として受光する反射光受光部と、
前記反射光受光部で受光したカラー画像の色成分に基づいて前記半導体膜の表面ムラを数値化する演算部と、
数値化された前記表面ムラと、基板に照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に基づいた表示を行う表示部と、を備えることを特徴とする半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項２】
前記表示部は、複数の前記エネルギー密度において、前記表面ムラに基づいた前記表示を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記色成分に基づいて前記カラー画像をモノクロ化し、モノクロ化された画像のデータをコンボリューションして画像濃淡を強調した画像データを取得し、画像濃淡を強調した前記画像データを射影変換して表面ムラとして数値化することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記反射光受光部で受光した反射光によって明度を数値化し、
前記表示部は、数値化された前記表面ムラとともに数値化された明度に基づいた表示を行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項５】
前記表示部は、複数の前記エネルギー密度において数値化された明度に基づいて前記表示を行うものであることを特徴とする請求項４に記載の半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項６】
前記演算部は、複数の前記エネルギー密度において、数値化された前記表面ムラまたは表面ムラおよび前記明度に基づいて、適正なエネルギー密度を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体膜の表面ムラ検出装置。
【請求項７】
半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜のアニール処理を行うレーザアニール装置において、
前記半導体膜に照射するレーザ光を出力するレーザ光出力部と、
前記半導体膜上におけるレーザ光のエネルギー密度を調整する出力調整部と、
前記半導体膜を走査する走査部と、
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体膜の表面ムラ検出装置と、を備えることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項８】
前記出力調整部と、前記レーザ光出力部と、前記走査部とを制御する制御部を備え、
該制御部は、前記レーザ光出力部から出力され、前記出力調整部によってエネルギー密度を変えたレーザ光を、前記走査部によって照射位置を変えた前記半導体膜の複数箇所に照射して、一つの半導体膜に、異なるエネルギー密度で照射された複数の照射領域を互いに位置を変えて設けることを特徴とする請求項７記載のレーザアニール装置。
【請求項９】
レーザ光照射によりアニール処理された半導体膜を用意する工程と、
前記半導体膜に検査光を照射する照射工程と、
前記半導体膜において前記検査光が反射した反射光を受光する受光工程と、
前記受光工程で取得したカラー画像の色成分に基づいて前記半導体膜の表面ムラを数値化する演算工程と、
数値化された前記表面ムラに基づいた表示と、基板に照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に基づいた表示を表示部に行う表示工程と、を有することを特徴とする半導体膜の表面ムラ検出方法。
【請求項１０】
前記表示工程では、基板に照射されたレーザ光の複数のエネルギー密度と、前記エネルギー密度に応じた表面ムラとが表示されることを特徴とする請求項９記載の表面ムラ検出方法。
【請求項１１】
前記半導体膜は、異なるエネルギー密度において、位置が異なる複数箇所にレーザ光が照射されてアニールされたものであり、
前記照射工程と前記受光工程では、前記複数箇所毎に検査光の照射と反射光の受光とが行われ、
前記演算工程では、前記複数箇所毎に表面ムラが数値化されることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体膜の表面ムラ検出方法。
【請求項１２】
前記演算工程では、前記受光工程で取得したカラー画像に基づいて明度を数値化し、
前記表示工程で、前記表面ムラとともに前記明度に基づいた表示を行うことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の半導体膜の表面ムラ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ光の照射によってアニール処理がされた半導体膜の表面ムラを検出することができる半導体膜の表面ムラ検出装置、レーザアニール装置および半導体膜の表面ムラ検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン膜などの半導体膜にレーザ光を照射して結晶化や改質を行う技術は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造工程において重要な位置付けであり、半導体膜の品質向上のために、均一にムラなく、レーザを基板に照射する必要がある。
しかし、レーザ光のエネルギーのばらつきや光学系の傷や曇り、レーザ光の重複照射による半導体膜表面の凹凸などにより、レーザ形状方向のショットムラおよびレーザ走査方向のスキャンムラが生じることがあり、これらが後工程において不良品の原因となる。そのため、半導体膜表面の照射ムラ検査は欠かせないものとなっている。
【０００３】
従来、レーザ光を照射した半導体膜を評価することに関してはいくつかの方法が提案されている。例えば、特許文献１では、レーザ光を照射開始してから一定の時間をおいて、予め定められた領域に検査光を照射し、その反射光の強度もしくは分布を検出することで、前記半導体薄膜の膜質を評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１など、多くの膜質評価方法では、反射光の強度によって半導体膜の膜質を評価している。しかし、反射光の強度は、膜質の状態が変わってもブロードな変化が得られるに過ぎず、膜質の評価を適正に行うことが容易でない。しかも、従来の方法では、評価した内容と適正に維持または制御するための内容とが関連付けられておらず、漫然としているため、半導体膜を良好な状態に維持または制御することが難しいという問題がある。
【０００６】
本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、アニールの結果、半導体膜に生じるムラと呼ばれる縦または横に発生する筋に着目点を置いて、アニール後の半導体膜を適正に評価することを可能にする半導体膜の表面ムラ検出装置、レーザアニール装置および半導体膜の表面ムラ検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置のうち、第１の形態は、レーザ光が照査されてアニールされた半導体膜上の表面ムラを検出する表面ムラ検出装置において、
前記半導体膜に検査光を照射する検査光出力部と、前記半導体膜で前記検査光が反射した反射光をカラー画像として受光する反射光受光部と、前記反射光受光部で受光したカラー画像の色成分に基づいて前記半導体膜の表面ムラを数値化する演算部と、数値化された前記表面ムラと、基板に照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に基づいた表示を行う表示部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
他の形態の半導体膜の表面ムラ検出装置は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置において、前記表示部は、複数の前記エネルギー密度において、前記表面ムラに基づいた前記表示を行うことを特徴とする。
【０００９】
さらに他の形態の半導体膜の表面ムラ検出装置は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置において、前記演算部は、前記色成分に基づいて前記カラー画像をモノクロ化し、モノクロ化された画像のデータをコンボリューションして画像濃淡を強調した画像データを取得し、画像濃淡を強調した前記画像データを射影変換して表面ムラとして数値化することを特徴とする。
【００１０】
さらに他の形態の半導体膜の表面ムラ検出装置は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置において、前記演算部は、前記反射光受光部で受光した反射光によって明度を数値化し、前記表示部は、数値化された前記表面ムラとともに数値化された明度に基づいた表示を行うものであることを特徴とする。
【００１１】
さらに他の形態の半導体膜の表面ムラ検出装置は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置において、前記表示部は、複数の前記エネルギー密度において数値化された明度に基づいて前記表示を行うものであることを特徴とする。
【００１２】
さらに他の形態の半導体膜の表面ムラ検出装置は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出装置において、前記演算部は、複数の前記エネルギー密度において、数値化された前記表面ムラまたは表面ムラおよび前記明度に基づいて、適正なエネルギー密度を決定することを特徴とする。
【００１３】
本発明のレーザアニール装置のうち、第１の形態は、半導体膜にレーザ光を照射して前記半導体膜のアニール処理を行うレーザアニール装置において、
前記半導体膜に照射するレーザ光を出力するレーザ光出力部と、前記半導体膜上におけるレーザ光のエネルギー密度を調整する出力調整部と、前記半導体膜を走査する走査部と、本発明のいずれかの形態における半導体膜の表面ムラ検出装置と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
他の形態のレーザアニール装置は、前記本発明のレーザアニール装置において、前記出力調整部と、前記レーザ光出力部と、前記走査部とを制御する制御部を備え、該制御部は、前記レーザ光出力部から出力され、前記出力調整部によってエネルギー密度を変えたレーザ光を、前記走査部によって照射位置を変えた前記半導体膜の複数箇所に照射して、一つの半導体膜に、異なるエネルギー密度で照射された複数の照射領域を互いに位置を変えて設けることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体膜の表面ムラ検出方法のうち第１の形態は、レーザ光照射によりアニール処理された半導体膜を用意する工程と、前記半導体膜に検査光を照射する照射工程と、前記半導体膜において前記検査光が反射した反射光を受光する受光工程と、前記受光工程で取得したカラー画像の色成分に基づいて前記半導体膜の表面ムラを数値化する演算工程と、数値化された前記表面ムラに基づいた表示と、基板に照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に基づいた表示を表示部に行う表示工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
他の形態の半導体膜の表面ムラ検出方法は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出方法において、前記表示工程では、基板に照射されたレーザ光の複数のエネルギー密度と、前記エネルギー密度に応じた表面ムラとが表示されることを特徴とする。
【００１７】
さらに、他の形態の半導体膜の表面ムラ検出方法は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出方法において、前記半導体膜は、異なるエネルギー密度において、位置が異なる複数箇所にレーザ光が照射されてアニールされたものであり、前記照射工程と前記受光工程では、前記複数箇所毎に検査光の照射と反射光の受光とが行われ、前記演算工程では、前記複数箇所毎に表面ムラが数値化されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、他の形態の半導体膜の表面ムラ検出方法は、本発明の半導体膜の表面ムラ検出方法において、前記演算工程では、前記受光工程で取得したカラー画像に基づいて明度を数値化し、前記表示工程で、前記表面ムラとともに前記明度に基づいた表示を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、半導体膜で反射した反射光を受光して、表面ムラを数値化することができ、数値化された表面ムラと、照射されたレーザ光のエネルギー密度との関係に応じた表示を行って、半導体膜の表面ムラを的確に把握し、適正なエネルギー密度の選定を容易にすることを可能にする。
これにより、照射後の基板の表面状態を良い状態で維持して生産を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態の半導体膜の表面ムラ検出装置およびレーザアニール装置を示す概略図である。
【図２】同じく、表面検査ムラの算出手順を示すフローチャートである。
【図３】同じく、表示部に示したムラスコアと照射したレーザ光のエネルギー密度とを示す表示画面の例である。
【図４】同じく、ムラスコアと照射したレーザ光のエネルギー密度との関連を示すグラフである。
【図５】同じく、表示部に示した、表示画像、ムラスコア、照射したレーザ光のエネルギー密度を示す表示画面の例である。
【図６】同じく、基板上にエネルギー密度を変えて複数の照射領域でレーザ光を照射した状態を示す図である。
【図７】ムラスコアおよび明度と、レーザ光を照射した際のエネルギー密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の薄膜の表面ムラ検査装置を有するレーザアニール装置１の概略を示す図である。
レーザアニール装置１は、エキシマレーザを出力するレーザ光出力部２と、レーザ光の透過率を調整するアテニュエータ３と、レーザ光のビームを整形してラインビームを形成する光学系４と半導体膜側にビームを偏向するミラー５とを備えている。レーザ光出力部２、アテニュエータ３、光学系４、ミラー５は、図示しないアニール室の外部に設置されている。アテニュエータ３は、本発明の出力調整部に相当する。なお、レーザ光出力部２で出力するレーザ光の出力種別、連続波、パルス波などの種別は特に限定されるものではなく、複数のレーザ光が照射されるものであってもよい。
【００２２】
また、ミラー５によってラインビームが照射される側（図では下方側）には、表面に半導体膜１０１が形成されたガラス基板１００を載荷し、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能なステージ１２と、ステージ１２をスキャン方向に駆動するＸ方向移動モータ１３とそれに直交するＹ方向移動モータ１４と、Ｘ方向移動ドライバ１５とを有している。
ステージ１２、Ｘ方向移動モータ１３、Ｙ方向移動モータ１４は、図示しないアニール室内に設置されている。ステージ１２、Ｘ方向移動モータ１３は、本発明の走査部に相当する。なお、走査部の構成は特に限定されるものではない。
上記したアテニュエータ３、Ｘ方向移動ドライバ１５、Ｙ方向移動モータ１４には、制御部１１に制御可能に接続されている。制御部１０は、ＣＰＵおよび動作パラメータなどを記憶した記憶部などを主構成とし、前記ＣＰＵに所定の動作を実行させる制御プログラムを含んでいる。
【００２３】
また、ステージ１２には、検査光を出力する検査光出力部２０と、検査光が半導体膜１０１上で反射した反射光を受光する反射光受光部２１とを備えている。検査光出力部２０は、検査目的とされる半導体膜１０１に検査用の光を出力するものであり、光の照射範囲は適宜範囲に設定することができる。また、光の出力方法や光の波長などは適宜選定することができる。反射光受光部２１は、反射光を受光できる構成であればよく、ＣＣＤを用いたラインスキャンセンサなどの適宜の構成を採用することができる。
【００２４】
また、反射光受光部２１には、Ｘ方向移動モータ１４から与えられるステージ１２の位置と、反射光受光部２１の画像取得との同期を取る同期回路２２が接続されている。同期回路２２では、同期信号を反射光受光部２１に与えるとともに、反射光受光部２１の受光信号を受けて、制御部１１に受光信号を送出するように構成されている。
【００２５】
制御部１１では、受光信号を受けて、受光したカラー画像の色成分に基づいて半導体膜１０１の表面ムラを数値化する。したがって、制御部１１は、本発明の演算部として機能する。また、制御部１１には、数値化した表面ムラおよび照射したエネルギー密度に基づいた表示を行う表示部１７が制御可能に接続されている。なお、表示部１７には、ＣＲＴ、液晶などの適宜の表示を行う装置を用いることができ、また、印刷などによって表示を行うものであってもよい。
上記した検査光出力部２０、反射光受光部２１、同期回路２２、制御部１１の一部機能および表示部１７は、本発明の表面ムラ検出装置を構成する。
【００２６】
次に、レーザアニール装置１の動作について説明する。
レーザ光出力部２より出力されたレーザ光１０Ａは、制御部１１によって透過率が調整されたアテニュエータ３を通過して、出力調整が行われ、光学系４によって、強度分布が均一で所望のラインビーム形状に形成される。光学系４を経たレーザ光１０Ｂは、ミラー５で反射されて、図示しないアニール室内に導入され、半導体膜１０１が形成されたガラス基板１００（以下基板）に照射される。なお、この例では、半導体膜１０１は、アモルファスシリコン膜である。
【００２７】
レーザ光１０Ｂの照射によって、表面のアモルファスシリコンをポリシリコン膜１０１Ａに変える。このポリシリコン膜１０１Ａは、本発明で検査対象となる薄膜に相当する。
なお、ステージ１２は、レーザ光１０Ｂの照射時に、Ｘ方向移動ドライバ１５に従ってＸ方向移動モータ１３で移動することで、レーザ光１０Ｂが相対的に移動し、ガラス基板１００に対しレーザ光１０Ｂの走査がなされる。Ｙ方向移動モータ１４は、レーザ光１０Ｂのビーム方向にステージ１２を移動させることができ、ガラス基板１００に対するレーザ光１０Ｂの走査位置を変更する。
アニール中のステージ１２の移動は、制御部１１によって制御されており、Ｘ方向移動ドライバ１５に応じたステージ１２の位置移動に関する信号が同期回路２２に送出されている。
【００２８】
一方、検査光出力部２０では、検査光が少なくともレーザ光の照射領域に照射されるように検査光が出力されており、その反射光が反射光受光部２１で受光される。反射光受光部２１では、上記したように同期回路２２からの同期信号に従ってスキャニングしつつ反射光を受光する。
反射光受光部２１で受光された受光信号は、同期回路２２を介して制御部１１に送信される。
制御部１１では、受光信号に基づいて表面ムラを算出する。
【００２９】
以下に、制御部１１による表面ムラの算出方法の例を説明する。
この例では、受光信号からカラー画像を取得し、カラー画像の色成分を検出し、検出された色成分に基づいてカラー画像をモノクロ化する。モノクロ化された画像のデータをコンボリューションして画像濃淡を強調した画像データを取得し、画像濃淡を強調した画像データを射影変換する。具体的な手順を図２にフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
反射光出力部２０で白色の検査光がレーザアニール処理されたポリシリコン膜１０１Ａに照射される。検査光の照射は、レーザアニール処理しつつ行うこともできるが、レーザアニール処理を中断または終了してステージ１２の移動を停止した状態で行うようにしてもよい。
照射された検査光は、ポリシリコン膜１０１Ａで反射され、ポリシリコン膜１０１Ａの所定エリアで反射した反射光が反射光受光部２１で受光される（ステップｓ１）。受光信号は、制御部１１に送信される。
【００３１】
ガラス基板１００表面で反射し、反射光受光部２１で受光された画像は、アニール処理により起きるガラス基板１００表面の凹凸により、白色光を当てると、色の付いた画像として見える。例えば青と緑を示すが、場合によっては黄色又は赤く見える場合がある。画像処理を行う場合、白黒画像にする必要がある。
本実施形態では、制御部１１でカラー画像の内で最適な色成分を選択する。具体的には、最も光分布が大きい色を選択し、その色の強度によって画像をモノクロ化する（ステップｓ２）。
モノクロ化した画像データは、レーザのビーム方向を行、レーザの走査方向を列とする行列データで示すものとする。
【００３２】
次に、基板表面のスジを強調させ、かつノイズ成分の強調を抑えるため、コンボリューションを行う（ステップｓ３）。コンボリューションでは、所定係数の行列を行列で示される画像データに掛け合わせて行う。この実施形態では、画像データに掛け合わせる所定係数の行列には、行方向の画像濃淡を強調する行列と、列方向の画像濃淡を強調する行列とをそれぞれ用意し、画像データに掛け合わせる。
例えば、画像データに、行方向を強調する行列として下記（１）の行列を用意し、列方向を強調する行列として下記（２）の行列を用意して画像データに掛け合わせる。
【００３３】
【数１】
2016129171.tif 000003
【００３４】
画像の濃淡を強調した画像データに対しては、スキャン方向、ショット方向にまとまったスジが現われることを利用して、それぞれの方向の射影を求める（ステップｓ４）。
具体的には下記に示す式によってショット方向、スキャン方向にそれぞれ射影変換する。
ショット方向＝（Max(Σf(x)/Nx-Min(Σf(x)/Nx）/平均
スキャン方向＝（Max(Σf(y)/Ny-Min(Σf(y)/Ny）/平均
ただし、ｘはショット方向、ｙはスキャン方向であり、ｘ、ｙは画像の位置、ｆ（ｘ）、ｆ（ｙ）は、ｘ位置、ｙ位置における画像データ、Σｆ（ｘ）は、ショット方向ｘにおける画像データの総和、Σｆ（ｙ）は、スキャン方向ｙにおける画像データの総和、Ｎｘ、Ｎｙはショット方向、スキャン方向の画像の数、平均は、算出に用いた全画像データの平均値を示す。
【００３５】
射影は、それぞれの方向における総和となるため、ノイズに強く、ランダムな値は相殺される。即ち、ショットムラは、ショット方向の射影の差を計算することにより、数値として表すことができる。ショットムラの強い画像は、ショット方向の射影の差が大きくなり、弱い画像は射影の差が小さくなる。同様に、スキャンムラは、スキャン方向の射影の差を計算することにより、数値として表すことができる。スキャンムラの多い画像は、スキャン方向の射影の差が大きくなり、弱い画像は射影の差が小さくなる。スジの多い画像はスコアが高く、スジの少ない画像はスコアが小さくなる傾向を有している。
【００３６】
算出した表示ムラは、レーザ光が照射された際のエネルギー密度と関連付けて表示部１７に表示する。
なお、この例では、表面ムラの算出は、図２のフローチャートの手順に従って行ったが、本発明としては表面ムラの算出方法がこれに限定されるものではなく、適宜の算出方法を採用することができる。
【００３７】
図３は、エネルギー密度と、ムラスコア（算出された表面ムラ）とを表示部１７の表示画面１７０に表示したものである。これにより、操作者は、エネルギー密度とムラスコアとの関連性を直ちに把握することができる。なお、表示部１７には、必ずしも複数のエネルギー密度と、ムラスコアとを表示することが必要とされるものではなく、一つのエネルギー密度とムラスコアとの関係を表示するものとしてもよい。また、エネルギー密度は、数値自体を表示する他、他のエネルギー密度と区別できるものであればよく、例えば照射番号などを表示するようにしてもよい。また、ムラスコアの表示は、数値自体を表示することが必要とされるものではなく、ランクなどの適宜の方法によって表示するようにしてもよい。
【００３８】
上記計算では横方向（ショット方向）と縦方向（スキャン方向）のムラスコアを算出しているが、図３では、一方のみ（横方向）を表示しており、その両方を表示するようにしてもよく、また、切り替えにより横方向（ショット方向）と縦方向（スキャン方向）の表示を切り替えるようにしてもよい。
表示結果は、図４に示すように、エネルギー密度（ｍＪ／ｃｍ２）とムラスコアとの相関を示すグラフで示すようにしてもよい。これにより、最適なエネルギー密度が一見して分かる。
【００３９】
図５に、半導体薄膜の表面画像と、照射時のエネルギー密度ＥＤ（３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０ｍＪ／ｃｍ２）と、ムラスコア（０．７１８、０．４４０、０．２７５、０．２３９、１．４９４、１．３０５）を表示部１７に表示した表示画面１７１を示す。表示画像１７１における試験結果は，図４に示したものに対応している。表示画面１７１では、表面画像がムラスコアなどとともに表示されているため、ムラスコアと表面状態とを対比しつつ確認することができる。最適なエネルギー密度を決定する際に、ムラスコアとともに表面画像の状態を参酌して決定を行うことができる。
【００４０】
なお、上記では、表示部１７で表示した複数のエネルギー密度とムラスコアを取得する方法について説明していないが、例えば、以下の方法により、上記データを一括して取得することができる。
半導体膜１０１にレーザ光１０Ｂを照射する際に、予め所定のエネルギー密度で照射する領域を定めておき、この領域に従って、アテニュエータ３を調整して、一枚のガラス基板に対し、これをＸ方向に移動して走査しつつ各領域毎に異なるエネルギー密度でレーザ光を照射する。これにより、図６に示すように、半導体膜１０１上には、エネルギー密度が異なる複数の照射領域（例えば照射領域１０２Ａ〜１０２Ｇ）が得られる。各照射領域において、上記したように検査光を照射し、反射光を受光した結果に基づいて、各領域毎に表面ムラを算出することができる。
【００４１】
この方法によれば、一枚の基板へのアニール処理において、複数のエネルギー密度に応じた表面ムラの算出結果を得ることができ、エネルギー密度を変えたのみで、他が同じ環境で照射を行うことができ、ムラ判定の対比を適正に行うことができる。また、対比試験を効率よく行うことができ、適正なエネルギー密度の選定も容易になる。
なお、基板上に形成する領域の数や、領域毎のエネルギー密度の変化は適宜設定することができる。例えば、想定される適正エネルギー密度（例えばＡｍＪ／ｃｍ２）を中心付近に配置して、その値に対し、適宜の差（プラスまたはマイナス）を有する複数のエネルギー密度を設定してレーザ光照射を行うことができる。より多くの数のエネルギー密度で照射したい場合、基板を往復動させて、走査方向だけでなく、幅方向においても値の異なる複数のエネルギー密度でレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００４２】
なお、上記では、エネルギー密度と、数値化された表面ムラとの関連において適正なエネルギー密度を求めるものとして説明したが、ムラスコアは、最下点となる一つの極点のみを有するものではなく、最大点となる極点も有するのが通常である。
したがって、複数のエネルギー密度のうちで、最小となるムラスコアが最適なエネルギー密度とはならない場合がある。ただし、表面ムラに、反射光における明度を関連付けることによって、最適なエネルギー密度を容易に見いだすことができる。明度は、反射光受光部で得た受光結果に基づいて得ることができる。
【００４３】
明度は、最適なエネルギー密度を含めて、そのエネルギー密度の数値の周辺のエネルギー密度で比較的高い数値を示す。ただし、明度の変化はブロードであるため、明度のみでは最適なエネルギー密度を見いだすことが難しい。このため、明度が比較的高いエネルギー密度の範囲で、表面ムラの数値が小さくなるエネルギー密度を選定すれば、最適なエネルギー密度を見いだすことが容易になる。
【００４４】
図７は、半導体膜に照射されたエネルギー密度と、算出された表面ムラと、明度との関係を示すグラフである。明度は、平均輝度を求めて表示している。平均輝度は、測定した全画素の輝度の総和（Σｆ（x,y））を、画素の数（Nxy）で割ったもの（Σｆ（x,y）／Nxy）により取得した。
ムラスコアは、最適エネルギー密度を示す極小点を有しているものの、その両側で最高点を経た後、エネルギー密度の大小が増えるに連れてムラスコアが低下している。一方、明度は、最適エネルギー密度を挟んで広い範囲のエネルギー密度に応じて高い数値を示している。このため、例えば、所定値以上となる明度や、最高明度に対する比率が高い範囲において、ムラスコアが最小となる範囲を選択すると、最適エネルギー密度となる確率が大幅に高くなる。したがって、エネルギー密度の選定においては、算出された表面ムラの他に、明度を考慮してエネルギー密度を選定するのが望ましい。
【００４５】
なお、以上の実施形態では、レーザ光の照射は、アモルファス膜に照射して結晶化するものについて説明したが、アニール処理の目的がこれに限定されるものではなく、結晶改質などの目的で半導体膜にレーザ光を照射するようなものであってもよく、本発明としてはレーザ光照射によるアニールの目的が特定のものに限定されるものではない。
【００４６】
以上、本発明について、上記実施形態および実施例に基づいて説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    レーザアニール装置
２    レーザ光出力部
３    アテニュエータ
４    光学系
５    ミラー
１０Ａ  レーザ光
１０Ｂ  レーザ光
１１    制御部
１２    ステージ
１３    ｘ方向移動モータ
１４    ｙ方向移動モータ
１５    ｘ方向移動ドライバ
１７    表示部
２０    反射光出力部
２１    反射光受光部
２２    同期回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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