(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、
基板上に堆積された半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する第1の工程と、
前記パルスレーザ光の、前記半導体膜への入射光パルスエネルギーを検出する第２の工程と、
前記パルスレーザ光の、前記基板及び前記半導体膜の透過光パルスエネルギーを検出する第３の工程と、
前記パルスレーザ光の、前記半導体膜の反射光パルスエネルギーを検出する第４の工程と、
前記第２の工程で検出したパルスエネルギーと、前記第３の工程で検出したパルスエネルギーと、前記第４の工程で検出したパルスエネルギーとから前記基板及び前記半導体膜を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出する第５の工程と、
前記割合が所定値に達したかどうかを確認する第６の工程と、
を含み、
前記第１の工程において、前記パルスレーザは前記基板に対して斜めに入射することを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第６の工程で前記割合が前記所定値に達することが確認できた場合に、前記半導体膜において所定の結晶化状態が得られたと判断し、前記パルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる第７の工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記パルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記パルスレーザ光はＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であることを特徴とする請求項１及至３のいずれかに記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記パルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであることを特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載の薄膜半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は６００℃程度以下、好ましくは４２５℃程度以下の比較的低温にて結晶性が窮めて優れている多結晶性半導体膜を形成する技術に関する。取り分けこの技術を用いて多結晶珪素薄膜トランジスタに代表される薄膜半導体装置を安定かつ効率よく製造する方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多結晶珪素薄膜トランジスタ（ｐ−Ｓｉ ＴＦＴ）に代表される薄膜半導体装置を汎用ガラス基板を使用し得る６００℃程度以下、或いは非晶質珪素薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）の製造温度と同程度の４２５℃程度以下の低温にて製造する場合、基板上に堆積された非晶質珪素膜に対してＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を照射し、前記非晶質珪素膜を多結晶珪素膜とするレーザ熱処理技術が用いられている。
【０００３】
このレーザ熱処理技術では、エキシマレーザ装置から出射されたレーザ光を光学装置によって均一な強度分布を有するレーザ光とし、またこのレーザ光のビーム形状を所定の大きさに成形して基板上の非晶質珪素膜に対してパルス状に照射する。このとき、ＸｅＣｌエキシマレーザ光の非晶質珪素および多結晶珪素における吸収係数は其々０．１３９ｎｍ−１と０．１４９ｎｍ−１と大きいため、照射されたレーザ光は珪素膜の表面近傍１５ｎｍ付近までで９割程度が吸収される。レーザ光を吸収した珪素膜は温度が上昇して溶融し、その後温度が低下するに従って溶融した珪素が結晶化して、多結晶珪素膜が形成される。
【０００４】
このレーザ熱処理技術を広面積の非晶質珪素膜に対して行う場合は、非晶質珪素膜の同一個所に対してレーザ光を１回または複数回照射し、その後に基板を所定量移動させてレーザ光の照射領域を変え、再度レーザ光を照射する工程を繰り返し行う。一般的には、レーザパルスの間の基板の移動量は、照射されるレーザ光のビーム形状の幅よりも狭く設定され、非晶質珪素膜の同一個所には複数回のレーザ光が照射するようにしている。この主な目的は一個所へのレーザ照射回数を増やすことで珪素膜の結晶性を高めることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの従来のレーザ熱処理技術では、エキシマレーザ装置が有する不安定性によりレーザ光のパルスエネルギーの厳密な制御が困難であり、これによる僅かなパルスエネルギーの変動によっても半導体膜質は同一基板内においてすら大きなばらつきを示していた。すなわち前記広面積の非晶質珪素膜に対して行うレーザ熱処理技術において、工程の途中でレーザ光のパルスエネルギーに変動やばらつきがあっても、また更には非晶質珪素膜については同基板内で膜質等のばらつきがあってもこれらを全く考慮せず、すなわちレーザ熱処理中における珪素膜の結晶化状態の変化には関係なく、レーザ光の照射領域を一定の所定量移動させ、レーザ熱処理を行っていた。このため、珪素膜の結晶性の観点から見ると、同一基板内の珪素膜においてもレーザ光の照射量に過不足の部分が発生してしまい、結果として珪素膜中の結晶化状態が安定せず、そこに形成する薄膜半導体装置の特性を均一にすることができない問題があった。
【０００６】
この問題の影響を緩和するため、珪素膜全体に対して必要以上に多くの照射回数のレーザ照射を行い、エキシマレーザ光のパルスエネルギーのばらつきの影響を見かけ上できるだけ小さくしようとする方法もある。しかしこの方法は効率が悪く、処理時間の増大を招き生産性が損なわれてしまう。また珪素膜表面の表面荒れが大きくなり、最悪の場合は珪素膜が部分的にアブレーションされ基板から剥離してしまう。多結晶珪素膜を能動層としてコプレーナ型あるいは正スタガ型ＭＯＳトランジスタを作製する場合、表面荒れが大きいとゲート酸化膜がショートしてしまうという問題があり、また珪素膜が部分的に剥離していると、そもそもＭＯＳトランジスタを形成することができない。
【０００７】
またこの問題の解決を図る別の従来技術として、特開平１１−２０４６０６号公報や、特開２０００−１３３６１４号公報や、特開２０００−１７４２８６号公報等に開示されている方法がある。しかしいずれも熱処理を行うレーザ装置とは別に、珪素膜の結晶性を検出するためのレーザ装置や電子線源を使用する必要がある。
【０００８】
そこで本願発明は上述の諸事情を鑑み、その目的とするところは薄膜半導体装置の製造にけるレーザ熱処理工程において優良な薄膜半導体装置を安定かつ効率的に製造する製造方法および製造装置を提供する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明のひとつの薄膜半導体装置の製造方法は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する第1の工程と、前記パルスレーザ光の、前記半導体膜への入射光パルスエネルギーを検出する第２の工程と、前記パルスレーザ光の、前記基板及び前記半導体膜の透過光パルスエネルギーを検出する第３の工程と、前記パルスレーザ光の、前記半導体膜の反射光パルスエネルギーを検出する第４の工程と、前記第２の工程で検出したパルスエネルギーと、前記第３の工程で検出したパルスエネルギーと、前記第４の工程で検出したパルスエネルギーとから前記基板及び前記半導体膜を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出する第５の工程と、前記割合が所定値に達したかどうかを確認する第６の工程と、を含み、前記第１の工程において、前記パルスレーザは前記基板に対して斜めに入射することを特徴とする。
上記ひとつの薄膜半導体装置の製造方法において、第６の工程で前記割合が前記所定値に達することが確認できた場合に、前記半導体膜において所定の結晶化状態が得られたと判断し、前記パルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる第７の工程を含むことが好ましい。
また、上記ひとつの薄膜半導体装置の製造方法における前記パルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることが好ましい。
さらに、上記ひとつの薄膜半導体装置の製造方法における前記パルスレーザ光はＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であってもよい。
さらに、上記ひとつの薄膜半導体装置の製造方法における前記パルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであってもよい。
本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造方法において、前記基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する工程と、前記第１のパルスレーザ光を照射する工程では、前記半導体膜に入射する前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する工程を含み、前記第１のパルスレーザ光が前記半導体膜を透過した第２のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する工程と、前記第１のパルスレーザ光の第１のパルスエネルギーと、前記第２のパルスレーザ光の第２のパルスエネルギーとを比較することにより、前記第１のパルスエネルギーと前記第２のパルスエネルギーとの割合が所定値を上回ったか確認する工程と、を有することを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する工程と、前記第１のパルスレーザ光を照射する工程では、前記半導体膜に入射する前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する工程を含み、前記第１のパルスレーザ光が前記半導体膜を反射した第２のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する工程と、前記第１のパルスレーザ光の第１のパルスエネルギーと、前記第２のパルスレーザ光の第２のパルスエネルギーとを比較することにより、前記第１のパルスエネルギーと前記第２のパルスエネルギーとの割合が所定値を上回ったか確認する工程と、を有することを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記半導体膜において、所定の結晶化状態が得られたら、前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記第１のパルスレーザを照射する工程を行いながら、前記第２のパルスレーザ光を検出する工程を行うことを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記第１のパルスレーザと前記第２のパルスレーザとは、同一のレーザ発振装置から発振することを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、上記に記載の製造方法であって、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する手段と、前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる駆動手段と、前記第１のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出するレーザ光検出手段と、前記第１のパルスレーザ光が前記半導体膜を反射した第２のパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出する第２レーザ光検出手段と、前記第１レーザ光検出手段で検出した前記第１のパルスエネルギーと前記第２レーザ光検出手段で検出した前記第２のパルスエネルギーとをを比較することにより、前記第１のパルスエネルギーと前記第２のパルスエネルギーとの割合が所定値を上回ったか確認する半導体膜結晶化状態確認手段と、前記半導体膜結晶化状態確認手段によって前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたら、
前記駆動手段によってパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる制御手段を具備していることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置は、上記に記載の製造装置であって、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることを特徴とする。
また、本願発明の薄膜半導体装置は、上記に記載の製造装置であって、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであることを特徴とする。
本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する工程を含み、その際に前記半導体膜に照射されるパルスレーザ光の状態（入射光状態）を検出し、前記半導体膜を透過したパルスレーザ光の状態（透過光状態）を検出し、前記入射光状態と前記透過光状態から所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認し、前記半導体膜に対して所定の結晶化状態が得られたら、パルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させることを特徴としているものである。この様に半導体膜の結晶化状態を確認し、確認が得られたらパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させることにより、所望の半動体膜の結晶化状態が安定かつ効率的に得られ、半導体膜全体が均一に結晶化される。
【００１０】
ここでパルスレーザ光の状態はパルスレーザ光のパルスエネルギーであり、所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する際には、半導体薄膜に対して照射したパルスレーザ光のパルスエネルギー（入射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を透過した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（透過光パルスエネルギー）を比較することにより、前記半導体薄膜を透過したパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認する。これによりパルスレーザ光のパルスエネルギーが不安定でも、所望の半動体薄膜の結晶化状態が安定して得られる。
【００１１】
また本願発明の薄膜半導体装置の製造方法は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する工程を含み、その際に前記半導体膜に照射されるパルスレーザ光の状態（入射光状態）を検出し、前記半導体膜を反射したパルスレーザ光の状態（反射光状態）を検出し、前記半導体膜を透過したパルスレーザ光の状態（透過光状態）を検出し、前記入射光状態と前記反射光状態と前記透過光状態から所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認し、前記半導体膜に対して所定の結晶化状態が得られたら、パルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させることを特徴としているものである。この様に半導体膜の結晶化状態を確認し、確認が得られたらパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させることにより、所望の半動体膜の結晶化状態が安定かつ効率的に得られ、半導体膜全体が均一に結晶化される。
【００１２】
ここでパルスレーザ光の状態はパルスレーザ光のパルスエネルギーであり、所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する際には、半導体薄膜に対して照射したパルスレーザ光のパルスエネルギー（入射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を反射した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（反射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を透過した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（透過光パルスエネルギー）を比較することにより、前記半導体薄膜を透過したパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認する。これによりパルスレーザ光のパルスエネルギーが不安定でも、所望の半動体薄膜の結晶化状態が安定して得られる。
【００１３】
この様なパルスレーザ光として最も優れているのがＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波（ＹＡＧ２ωと略称する。その波長は５３２ｎｍ）である。
【００１４】
本願発明の薄膜半導体装置の製造装置は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する手段と、前記パルスレーザ光の照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる駆動手段と、前記半導体膜に照射されるパルスレーザ光の状態（入射光状態）を検出するレーザ光検出手段と、前記半導体膜を透過したパルスレーザ光の状態（透過光状態）を検出するレーザ光検出手段と、前記レーザ光検出手段で検出された前記入射光状態と前記反射光状態の比較から所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する半導体膜結晶化状態確認手段と、前記半導体膜結晶化状態確認手段によって前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたら、前記駆動手段によってパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる制御手段を具備していることを特徴とするものである。
【００１５】
ここでレーザ光検出手段は、パルスレーザ光の状態としてパルスエネルギーを検出し、半導体膜結晶化状態確認手段では、半導体薄膜に照射したパルスレーザ光のパルスエネルギー（入射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を透過した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（透過光パルスエネルギー）を其々レーザ光検出手段で検出し、前記レーザ光検出手段で検出した前記入射光パルスエネルギーと前記透過光パルスエネルギーを比較することにより、前記半導体薄膜を透過したパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認する。これによりパルスレーザ光のパルスエネルギーが不安定でも、所望の半導体薄膜の結晶化状態が安定して得られる。
【００１６】
また本願発明の薄膜半導体装置の製造装置は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する手段と、前記パルスレーザ光の照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる駆動手段と、前記半導体膜に照射されるパルスレーザ光の状態（入射光状態）を検出するレーザ光検出手段と、前記半導体膜を反射したパルスレーザ光の状態（反射光状態）を検出するレーザ光検出手段と、前記半導体膜を透過したパルスレーザ光の状態（透過光状態）を検出するレーザ光検出手段と、前記レーザ光検出手段で検出された前記入射光状態と前記反射光状態と前記透過光状態の比較から所定の半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する半導体膜結晶化状態確認手段と、前記半導体膜結晶化状態確認手段によって前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたら、前記駆動手段によってパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる制御手段を具備していることを特徴とするものである。
【００１７】
ここでレーザ光検出手段は、パルスレーザ光の状態としてパルスエネルギーを検出し、半導体膜結晶化状態確認手段では、半導体薄膜に照射したパルスレーザ光のパルスエネルギー（入射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を反射した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（反射光パルスエネルギー）と、前記半導体薄膜を透過した前記パルスレーザ光のパルスエネルギー（透過光パルスエネルギー）を其々レーザ光検出手段で検出し、前記レーザ光検出手段で検出した前記入射光パルスエネルギーと前記反射光パルスエネルギーと前記透過光パルスエネルギーを比較することにより、前記半導体薄膜を透過したパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認する。これによりパルスレーザ光のパルスエネルギーが不安定でも、所望の半導体薄膜の結晶化状態が安定して得られる。
【００１８】
この様な薄膜半導体装置の製造装置におけるパルスレーザ光として最も優れているのがＹＡＧ２ωレーザである。
【００１９】
本願発明は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造方法において、前記基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する工程と、前記半導体膜を透過した第２のパルスレーザ光の状態を検出する工程と、前記第２のパルスレーザ光の状態から前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたか確認する工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本願発明は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射する工程と、前記半導体膜を反射した第２のパルスレーザ光の状態を検出する工程と、前記第２のパルスレーザ光の状態から所定の前記半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する工程と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光を照射する工程では、前記半導体膜に入射する前記第１のパルスレーザ光の状態を検出する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本願発明は、上記の発明において、所定の結晶化状態が得られたら、前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させることを特徴とする。
【００２３】
また、本願発明は、上記の発明において、所定の前記半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する工程では、前記第１のパルスレーザ光の第１のパルスエネルギーと、前記第２のパルスレーザ光の第２のパルスエネルギーとを比較することにより、前記第１のパルスエネルギーよりも前記第２のパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認することを特徴とする。
【００２４】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザを照射する工程を行いながら、前記第２のパルスレーザ光を検出する工程を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザと前記第２のパルスレーザとは、同一のレーザ発振装置から発振することを特徴とする。
【００２６】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることを特徴とする。
【００２７】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であることを特徴とする。
【００２８】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであることを特徴とする。
【００２９】
また、本願発明は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する手段と、前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる駆動手段と、前記半導体膜を透過した第２のパルスレーザ光の状態を検出する第２レーザ光検出手段と、前記レーザ光検出手段で検出された前記第２のパルスレーザ光の状態から所定の前記半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する半導体膜結晶化状態確認手段と、前記半導体膜結晶化状態確認手段によって前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたら、前記駆動手段によって前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる制御手段を具備していることを特徴とする。
【００３０】
また、本願発明は、基板上に形成された珪素を主体とする結晶性半導体膜を能動層として用いる薄膜半導体装置の製造において、基板上に堆積された前記半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有する第１のパルスレーザ光を照射する手段と、前記第１のパルスレーザ光の照射位置に対する前記半導体膜の位置を相対的に移動させる駆動手段と、前記半導体膜を反射した第２のパルスレーザ光の状態を検出する第２レーザ光検出手段と、前記レーザ光検出手段で検出された前記第２のパルスレーザ光の状態から所定の前記半導体膜の結晶化状態が得られたか確認する半導体膜結晶化状態確認手段と、前記半導体膜結晶化状態確認手段によって前記半導体膜の所定の結晶化状態が得られたら、前記駆動手段によってパルスレーザ光照射位置に対する半導体膜の位置を相対的に移動させる制御手段を具備していることを特徴とする。
【００３１】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光の状態（入射光状態）を検出するレーザ光検出手段をさらに具備することを特徴とする。
【００３２】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第２レーザ光検出手段では、前記第１のパルスレーザ光の第１のパルスエネルギーと、前記第２のパルスレーザ光の第２のパルスエネルギーとを検出し、前記半導体膜結晶化状態確認手段では、前記第２レーザ光検出手段で検出した前記第１のパルスエネルギーと前記第２のパルスエネルギーとをを比較することにより、前記第１のパルスエネルギーよりも前記第２のパルスエネルギーの割合が所定値を上回ったか確認することを特徴とする。
【００３３】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＮｄイオンドープあるいはＹｂイオンドープの結晶あるいはガラスを励起媒質としたＱスイッチ発振固体レーザの高調波であることを特徴とする。
【００３４】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光はＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波であることを特徴とする。
【００３５】
また、本願発明は、上記の発明において、前記第１のパルスレーザ光及び前記第２のパルスレーザ光の波長が約５３２ｎｍであることを特徴とする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明はガラスの歪点温度が５５０℃程度から６５０℃程度といった低耐熱性ガラス基板、あるいは高耐熱性プラスチック基板などの各種透明基板上に形成された結晶性の半動体膜を能動層として用いている薄膜半導体装置の製造方法および製造装置に関り、基板上に堆積された珪素を主体とした半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射するレーザ熱処理工程において、前記半導体膜を透過した前記パルスレーザ光の状態を検知することにより前記半導体膜の結晶化状態を判定しながら前記工程を進めることをその特徴とする。この様な前記波長を有するパルスレーザ光の内でも、非晶質珪素の吸収係数と多結晶珪素の吸収係数の差が大きい４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光がより好ましい。
【００３７】
実施の形態１．図１は本願発明の薄膜半導体装置の製造方法を具現化する装置の構成図である。同図において１０１は３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を出射するレーザ発振装置で、ここではＹＡＧ２ωレーザ発振装置を使用した。１０２はレーザ発振装置１０１から出射されたレーザ光、１０３は反射ミラー、１０４はバリアブルアッテネータ、１０５は線状ビームに変換するためのビーム成形光学系、１０７は半導体膜を含む被処理物、１０８は移動ステージである。レーザ光１０２は、バリアブルアッテネータ１０４で所定のパルスエネルギーに調整された後、線状ビーム成形光学系１０５に入射する。線状ビーム成形光学系１０５により線状のビームプロファイルに変換された後、レーザ光１０２は被処理物１０７に照射され、レーザ熱処理が行われる。被処理物１０７は移動ステージ１０８上に設置されており、レーザ光照射時に、レーザ光照射位置に対する被処理物の位置を相対的に移動させることを可能にしている。被処理物１０７の詳細は図２のようであり、ガラス基板１２１上に下地膜１２２として厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成した上に、半導体膜材料として、厚さ５０ｎｍの非晶質珪素膜１２３をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）により成膜した。
【００３８】
レーザ光は移動ステージ１０８を線状ビームの長手方向に直交した方向、すなわち線状ビームの幅方向に移動させながら照射する。この移動ステージは、駆動手段としての駆動装置１０９により移動されるようになっており、その制御は制御装置１１２により行われる。例えば制御装置１１２によってパルスレーザ光照射の間にステージが移動する距離を線状ビームの幅よりも短くなるように制御すると、被処理物１０７の同一箇所にはレーザ光の異なるビームプロファイル部分が複数回照射される。またパルスレーザ光照射の間にステージが移動する距離を線状ビームの幅よりも長くなるようにすると、被処理物１０７の同一箇所へのレーザ光のパルスは１回のみ照射されることになる。またパルスレーザ光照射の間に移動ステージを移動させなければ、被処理物１０７の同一箇所にはレーザ光の同一のビームプロファイル部分が複数回照射されることになる。
【００３９】
ビーム成形光学系１０５を通過したレーザ光１０２の光路にはビームスプリッター１０６が配置され、このビームスプリッター１０６を透過したレーザ光１０２が被処理物１０７に向かい、またレーザ光１０２の一部はビームスプリッター１０６で反射されてレーザ光検出手段としての検出器１１０に入射される。この検出器１１０はレーザ光の状態（入射光状態）を検出し、ここではレーザ光のパルス波形およびパルスエネルギーが検出できるバイアスフォトディテクタを使用した。
【００４０】
また被処理物１０７を透過したレーザ光１０２は、レーザ光検出手段としての検出器１１１に入射される。この検出器１１１は被処理物１０７を透過したレーザ光の状態（透過光状態）を検出し、ここではレーザ光のパルス波形およびパルスエネルギーが検出できるバイアスフォトディテクタを使用した。
【００４１】
制御装置１１２は、検出器１１０および検出器１１１で検出されるレーザ光１０２のパルスエネルギーから、被処理物１０７における半導体膜が所定の結晶化状態になったか確認する半導体膜結晶化状態確認手段の機能、この半導体膜結晶化状態確認手段によって所定の半導体膜の結晶化状態が得られたことが確認されたら、駆動装置１０９によってレーザ光１０２の照射位置に対する被処理物１０７の位置を相対的に移動させる制御手段の機能を有している。
【００４２】
前記半導体膜結晶化状態確認手段の機能では、検出器１１０および検出器１１１で検出されるパルスエネルギーから、被処理物１０７を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出し、その割合が所定値に達したかを確認する。所定値については、半導体薄膜の結晶化状態とレーザ光の透過の割合の関係から予め求めて設定する。半導体薄膜の結晶化状態とレーザ光の透過の割合に関係がある事については後に述べる。
【００４３】
次に、被処理物１０７の非晶質珪素膜１２３にレーザ光１０２を照射して熱処理することで非晶質珪素膜１２３を多結晶珪素膜に結晶化させる結晶化方法について説明する。
【００４４】
３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を出射するレーザ発振装置１０１からのレーザ光１０２を、反射ミラー１０３、バリアブルアッテネータ１０４、線状ビームに変換するためのビーム成形光学系１０５、およびビームスプリッター１０６を通じて、移動ステージ１０８に載置された被処理物１０７の表面、すなわち半導体膜である非晶質珪素膜１２３に照射して熱処理をする。この熱処理によって非晶質珪素膜１２３が溶融して結晶化する。
【００４５】
この時ビームスプリッター１０６でレーザ光１０２の一部を反射して検出器１１０で検出する。同様に被処理物１０７を透過したレーザ光１０２は検出器１１１で検出する。制御装置１１２は検出器１１０および検出器１１１から入力されるレーザ光１０２のパルスエネルギーから、被処理物１０７を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出し、その割合が所定値に達したかを確認する。
【００４６】
前記割合が所定値に達したことが確認されたら、駆動装置１０９により移動ステージ１０８を、ビーム成形光学系１０５によって線状ビームに成形されたレーザ光１０２の幅方向に例えば１．５μｍ〜３．０μｍ移動させ、レーザ光１０２の照射領域位置に対する被処理物１０７の位置を相対的に移動させて、再度レーザ光１０２の照射によって熱処理を行う。
【００４７】
したがって被処理物１０７を透過するレーザ光のパルスエネルギーの割合が所定値に達していない場合には、仮にある照射領域にレーザ光１０２を所定回数照射したとしても移動ステージは移動せず、非処理物１０７の同一箇所に再度レーザ照射を行い、実際に所定のパルスエネルギーの割合が得られたことが確認されてから、被処理物１０７に対するレーザ光１０２の照射領域を所定量移動させる。これにより、被処理物１０７の非晶質珪素膜１２３全体を均一な結晶化状態にすることができる。
【００４８】
ここで、珪素を主体とした半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射するレーザ熱処理技術について述べる。本技術は特開２０００-２６９１３３号公報にて開示されている。
【００４９】
図３に光の波長に対する非晶質珪素および多結晶珪素の吸収係数を示す。図３の横軸は光の波長で、縦軸が吸収係数である。破線（Amorphous Silicon）が非晶質珪素を表し、実線（Polysilicon）は多結晶珪素を示している。図３から分かるように、３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長領域では光の吸収係数は多結晶珪素中よりも非晶質珪素中での方が大きい。特に４５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長領域の光では、非晶質珪素中の吸収係数が多結晶珪素中の吸収係数の３倍以上大きい。また例えば波長が５３２ｎｍであるＹＡＧ２ωレーザ光の非晶質珪素での吸収係数μａＳｉ（ＹＡＧ２ω）と多結晶珪素での吸収係数μpSi(ＹＡＧ２ω)は其々、
μaSi（ＹＡＧ２ω）＝０．０１７２３ｎｍ−１
μpSi（ＹＡＧ２ω）＝０．００４２６ｎｍ−１
と、非晶質珪素での吸収係数の方が多結晶珪素での吸収係数よりも4倍余り大きくなっている。ここで多結晶膜は微視的には結晶成分と非晶質成分とから構成されている。結晶成分とは結晶粒内で積層欠陥等の欠陥が非常に少ない部位で、略単結晶状態にある箇所と言える。一方、非晶質成分とは結晶粒界や結晶粒内の欠陥部などの構造秩序に乱れが見られる部位で、非晶質状態にある箇所と言える。レーザ光を照射して結晶化を進めるレーザ熱処理方法では、非溶融部が冷却固化過程における結晶成長の核となる。高い構造秩序を有する結晶成分が結晶成長核となれば、そこから成長する結晶はやはり高い構造秩序を有する高品質な結晶化膜となる。これに反して構造秩序の乱れた部位が結晶成長核となれば、積層欠陥などが冷却固化過程にそこから成長するので、最終的に得られる結晶化膜は欠陥などを多く含んだ低品質な膜となる。従って優良な結晶化膜を得るには、多結晶膜中の非結晶成分を優先的に溶融させれば良いことになる。本願発明で用いる波長領域のレーザ光では、照射レーザ光の非晶質珪素における吸収係数が多結晶珪素における吸収係数よりも大きいので、非晶質成分が結晶成分に比べて優先的に加熱される。具体的には、結晶粒界や欠陥部が容易に溶融し、略単結晶状態にある良質な結晶成分が結晶成長核となるので、欠陥部や不対結合対等が大幅に低減し、粒界も構造秩序の高い対応粒界が支配的となる。この事は半導体膜の電気特性からすると、エネルギーバンド図における禁制帯中央部付近の捕獲準位密度を大きく減少させるとの効果をもたらす。またこの様な半導体膜を薄膜半導体装置の能動層（ソース領域やドレイン領域、チャネル形成領域）に用いると、オフ電流値が小さく、急峻な閾値下特性を示し（サブスレーシュホールドスィング値が小さく）、閾値電圧の低いトランジスタを得ることになる。エキシマレーザを用いた従来技術でこの様な優れた薄膜半導体装置がなかなか製造できなかったのは、溶融結晶化に適した波長を有するレーザ光を使用しておらず、結晶成分も非晶質成分も一緒に溶融させていたためと言える。
【００５０】
次に、半導体膜に３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下の波長を有するパルスレーザ光を照射するレーザ熱処理技術において、半導体膜の結晶化状態とその半導体膜を透過するレーザ光のパルスエネルギーの割合に関係がある事について説明する。
【００５１】
半導体膜中ではレーザ光は吸収され、入射したレーザ光は指数関数的にその強度が減少する。今、入射したレーザ光の強度をＩ（０）とし、珪素を主体とした半導体膜中での表面からの距離をｘ（ｎｍ）、場所ｘでの強度をＩ（ｘ）とすると、これらの間には吸収係数μSiを用いて次の関係式が成り立つ。
Ｉ（ｘ）／Ｉ（０）＝ｅｘｐ（−μSi・ｘ）      （式１）
吸収係数μSiがＹＡＧ２ωレーザ光の非晶質珪素の吸収係数μaSi（ＹＡＧ２ω）の場合と、多結晶珪素の吸収係数μpSi（ＹＡＧ２ω）の場合、また従来技術のＸｅＣｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）の非晶質珪素の吸収係数μaSi（ＸｅＣｌ）と、多結晶珪素の吸収係数μpSi（ＸｅＣｌ）の場合について式１の関係を図４に示す。
【００５２】
ＹＡＧ２ωレーザ光を非晶質珪素膜に照射した場合（ａＳｉ（ＹＡＧ２ω））、その膜厚を５０ｎｍとすると、透過するレーザ光は入射したレーザ光の約４割の強度となる。一方多結晶珪素膜（ｐＳｉ（ＹＡＧ２ω））では、ＹＡＧ２ωレーザ光の吸収係数が小さいため、膜厚５０ｎｍの多結晶珪素膜を透過するレーザ光は、入射したレーザ光の約８割の強度となる。
【００５３】
図５に発明者等による実験データを示す。図５（ａ）は実験に使用したＹＡＧ２ωレーザ光のパルス波形で、図１における検出器１１０より検出した信号に相当する。図５（ｂ）は前記ＹＡＧ２ωレーザ光を非晶質珪素膜に照射し、透過したＹＡＧ２ωレーザ光のパルス波形、図５（ｃ）は前記ＹＡＧ２ωレーザ光を非晶質珪素膜の同一個所に複数回照射してこれを結晶化し、再度、前記同一個所に前記ＹＡＧ２ωレーザ光を照射した時に透過したＹＡＧ２ωレーザ光のパルス波形である。珪素膜が非晶質の場合に透過するレーザ光のパルス波形の強度は小さく、一方、結晶化した珪素膜を透過するレーザ光のパルス波形の強度は大きい。すなわち珪素膜の結晶性により、透過するＹＡＧ２ωレーザ光のパルス波形の強度は明らかに変化する。ここで１パルスのパルス波形を積分した値はレーザ光１パルスのパルスエネルギーに相当するから、珪素膜を透過するＹＡＧ２ωレーザ光のパルスエネルギーの変化は、珪素膜の結晶性の変化を反映していると言える。
【００５４】
図５では同一のパルスエネルギーをもつＹＡＧ２ωレーザ光を結晶性の異なる珪素膜に照射したが、レーザ発振装置のパルスエネルギーの変動などによって異なるパルスエネルギーが珪素膜に照射された場合については、照射したレーザ光のパルスエネルギーと、珪素膜を透過したパルスエネルギーを其々検出し、それらの割合を算出することで、珪素膜を透過したパルスエネルギーの割合として珪素膜の結晶性と対応つけることができる。
【００５５】
図１に示す実施の形態１では、検出器１１０および検出器１１１で検出した信号を用いることによって珪素膜を透過したＹＡＧ２ωレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出し、これらから珪素膜の結晶化状態を把握することができる。そして把握した結晶化状態に応じて即時にレーザ光の照射条件を変更することができる。つまりレーザ熱処理工程中にレーザ光自身の出力変動等の変動要因があっても、珪素膜の結晶化状態をモニタリングしているため、被処理物１０７に結晶化不良が発生する領域を最小限にすることができ、更には結晶化不良が発生しているにも拘わらず、被処理物１０７を次工程に送ることを防止することができる。
【００５６】
これまで述べた本願発明の原理が最も効果的に働くのは、非晶質珪素での吸収係数と多結晶珪素の吸収係数の比（μaSi／μpSi）が大きい時である。図３を見ると、光の波長が４５０ｎｍ程度以上６５０ｎｍ程度以下の時に先の比が大きくなることがわかる。従って本願発明で用いるパルスレーザ光のより好ましい波長領域は４５０ｎｍ程度以上６５０ｎｍ程度以下と言える。
【００５７】
これに対しＸｅＣｌエキシマレーザを用いた従来技術では、非晶質珪素と多結晶珪素の吸収係数は先に述べたように其々０．１３９ｎｍ−１と０．１４９ｎｍ−１と大きく、またその差は約７％程度と小さい。よって、このレーザ光を珪素膜に照射しても表面近傍１５ｎｍ付近までで９割程度が吸収されるため透過光はほとんど検出できず、また非晶質成分と結晶成分の吸収係数はほとんど同じであるから、照射したエキシマレーザ光を用いて珪素膜の結晶化状態を検出することは非常に困難である。
【００５８】
以上述べたように、本願発明では非晶質珪素と多結晶珪素の吸収係数の異なるレーザ光を用いて良好な結晶化膜を形成すべくレーザ熱処理を行い、その際には前記吸収係数の違いを積極的に利用して珪素膜の結晶状態を検出し、そしてその検出結果を用いて、良好な結晶状態を有する珪素膜を安定かつ効率的に形成するために前記レーザ熱処理工程の制御を行う。
【００５９】
実施の形態２．図６に実施の形態２の薄膜半導体装置の製造方法を具現化する装置の構成図を示す。なお、実施の形態１と同様の構成については、同一符号を用いてその説明を省略する。
【００６０】
この装置は、レーザ光１０２が非処理物１０７に対して斜めに入射し、非処理物１０７を反射したレーザ光の状態（反射光状態）を検出する検出器１１３を備えている。ここで検出器１１３には、レーザ光のパルス波形およびパルスエネルギーが検出できるバイアスフォトディテクタを使用した。またこの実施の形態では、非処理物１０７の法線に対して、例えば約２０°の角度からレーザ光を非処理物に照射した。
【００６１】
制御装置１１２は、検出器１１０、検出器１１１、検出器１１３で検出されるレーザ光１０２の状態から、被処理物１０７における半導体膜が所定の結晶化状態になったか確認する半導体膜結晶化状態確認手段の機能、この半導体膜結晶化状態確認手段によって所定の半導体膜の結晶化状態が得られたことが確認されたら、駆動装置１０９によってレーザ光１０２の照射位置に対する被処理物１０７の位置を相対的に移動させる制御手段の機能を有している。
【００６２】
半導体膜結晶化状態確認手段の機能では、検出器１１０、検出器１１１、検出器１１３で検出されるレーザ光１０２の状態、すなわち入射光パルスエネルギーと透過光パルスエネルギーと反射光パルスエネルギーから、被処理物１０７を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出し、その割合が所定値に達したかを確認する。所定値については、半導体薄膜の結晶化状態とレーザ光の透過の割合を予め求めて設定する。
【００６３】
被処理物１０７から反射したレーザ光のパルスエネルギーを検出することで、より正確にレーザ光１０２の被処理物１０７を透過したパルスエネルギーの割合を算出できる。すなわち、被処理物１０７にレーザ光１０２を複数回照射した際は被処理物１０７中の非晶質珪素膜１２３の表面荒れが顕著になり、また前記非晶質珪素膜が結晶化することで膜質が変化するため、被処理物１０７に対するレーザ光１０２の反射係数が変化し、これによって実質的に被処理物１０７内に入射するレーザ光のパルスエネルギーは変化する。
【００６４】
この実施の形態２では、レーザ光１０２の一部をビームスプリッター１０６で反射して被処理物１０７を照射する前記レーザ光のパルスエネルギー（入射光パルスエネルギー）を検出器１１０で検出し、また前記レーザ光１０２を前記被処理物１０７に対して斜めに照射することで、前記被処理物１０７の表面で反射した前記レーザ光１０２のパルスエネルギー（反射光パルスエネルギー）を検出器１１３で検出し、其々の検出器で検出された前記入射光パルスエネルギーと前記反射光パルスエネルギーから実質的に前記被処理物１０７の中に入射したレーザ光のパルスエネルギーを算出する。そしてこの算出されたパルスエネルギーと、検出器１１１によって検出される前記被処理物１０７を透過したレーザ光１０２のパルスエネルギー（透過光パルスエネルギー）とから、実施の形態１と同様に、前記被処理物１０７を透過したレーザ光のパルスエネルギーの割合を算出し、その割合が所定値に達したかを確認する。
【００６５】
この透過したパルスエネルギーの割合が所定値に達したことが確認されたら、駆動装置１０９によって移動ステージ１０８を、ビーム成形光学系１０５により線状ビームに成形されたレーザ光１０２の幅方向に例えば１．５μｍ〜３．０μｍ移動させ、被処理物１０７に対するレーザ光１０２の照射領域を移動させ、再度同様のレーザ光１０２の照射によって熱処理する。
【００６６】
実施の形態２の薄膜半導体装置の製造方法および製造装置は、レーザ光の照射によって被処理物の反射率が著しく変化する場合、また被処理物を透過するレーザ光のパルスエネルギーの割合をより正確に検出する場合に効果が認められる。
【００６７】
実施の形態３．実施の形態３では使用するレーザについて説明する。実施の形態１および実施の形態２ではＹＡＧ２ωレーザによるレーザ照射について説明した。ＹＡＧ２ωレーザは効率が良く、高出力のものが得られるため、レーザ熱処理の生産性が良いものが得られるというメリットがある。本願発明の主旨によれば、照射するレーザ光に関しては、基本的に非晶質珪素と多結晶珪素に対するレーザ光の吸収係数の差で決まることで、図３に示すように、３７０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下のパルスレーザ光であれば、実施の形態１および実施の形態２で述べたＹＡＧ２ωレーザの場合と同様の効果が得られる。従ってＹＡＧ２ωレーザのみならず、他のＮｄイオンドープの固体レーザの高調波、すなわちＮｄ：ガラスレーザの第２高調波、Ｎｄ：ＹＬＦレーザの第２高調波、Ｙｂ：ＹＡＧやＹｂ：ガラスといったＹｂイオンドープの固体レーザの第２高調波や、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザの基本波または第２高調波を用いてレーザ熱処理を行っても良い。これらのレーザは高効率で比較的安定な発振が可能であるため、信頼性の高いレーザ熱処理方法や装置を提供できる。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述してきたように、従来ばらつきの大きかった結晶性半導体膜を本願発明では結晶化工程を工夫することにより、均一で高品質な結晶性半導体膜とすることができる。これにより薄膜トランジスタに代表される薄膜半導体装置の電気特性を著しく向上させ、同時にこのような薄膜半導体装置を安定的に製造し得るとの効果が認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態１を示すレーザ熱処理装置の構成図である。
【図２】図１におけるレーザ熱処理を施す被処理物の構造を示す模式図である。
【図３】光の波長と半導体における吸収係数との関係を示した図である。
【図４】半導体膜厚と膜中での光強度との関係を説明した図である。
【図５】（ａ）は珪素膜に照射したＹＡＧ２2ωレーザ光のパルス波形図、（ｂ）および（ｃ）は其々非晶質珪素膜および多結晶珪素膜を透過した前記レーザ光のパルス波形図である。
【図６】本願発明の実施の形態２を示すレーザ熱処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１０１  ＹＡＧ２ωレーザの発振装置
１０２  ＹＡＧ２ωレーザの発振装置から出射されたレーザ光
１０３  反射ミラー
１０４  バリアブルアッテネータ
１０５  ビーム成形光学系
１０６  ビームスプリッター
１０７  被処理物
１０８  移動ステージ
１０９  駆動装置
１１０  検出器
１１１  検出器
１１２  制御装置
１１３  検出器
１２１  ガラス基板
１２２  下地膜
１２３  半導体膜
【図１】
0004068813.tif 000002
【図２】
0004068813.tif 000003
【図３】
0004068813.tif 000004
【図４】
0004068813.tif 000005
【図５】
0004068813.tif 000006
【図６】
0004068813.tif 000007