(57)【要約】      （修正有）【課題】多結晶膜の結晶状態に関する面内ばらつきを迅速かつ正確に評価することができる多結晶膜の評価方法を提供する。【解決手段】ｘ方向に沿った線状のレーザ光を、ｘ方向と交差するｙ方向に走査し、該レーザ光の照射によって非晶質膜を加熱して得られる多結晶膜の評価方法であって、エネルギー密度を段階的に変化させたレーザ光で非晶質膜を照射し、多結晶膜からなる複数のサンプル領域２３〜２６を形成するステップと、各サンプル領域２３〜２６に向けて測定光を照射し、各サンプル領域２３〜２６からの散乱光の強度分布を計測するステップと、を含む。【選択図】図３
2009010058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿った線状のレーザ光を、第１方向と交差する第２方向に走査し、該レーザ光の照射によって非晶質膜を加熱して得られる多結晶膜の評価方法であって、
エネルギー密度を段階的に変化させたレーザ光で非晶質膜を照射し、多結晶膜からなる複数のサンプル領域を形成するステップと、
各サンプル領域に向けて測定光を照射し、各サンプル領域からの散乱光の強度分布を計測するステップと、を含むことを特徴とする多結晶膜の評価方法。
【請求項２】
各サンプル領域の第１方向に沿った各部分でエネルギー密度と散乱光強度の関係を求め、その関係から同一散乱光強度を与える照射エネルギー密度を第１方向に沿った各部分で求めることにより、第１方向の照射エネルギー密度の分布を導出することを特徴とする請求項１に記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項３】
少なくとも１つのサンプル領域において、第１方向に沿った散乱光の強度分布に基づいて、第１方向に沿った照射エネルギー密度の分布を求めるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項４】
第１方向に沿った散乱光の強度分布は、サンプル領域内で第２方向に沿って平均化することを特徴とする請求項３記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項５】
各サンプル領域ごとに散乱光の強度分布を計測するステップと、
各サンプル領域を形成するときに使用したエネルギー密度と、各サンプル領域ごと計測した散乱光の強度分布との関係を算出するステップと、
算出した関係に基づいて、第１方向に沿った照射エネルギー密度の分布を求めるステップと、を含むことを特徴とする請求項３記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項６】
第１方向に沿った照射エネルギー密度の分布に基づいて、結晶状態の分布を評価するステップを含むことを特徴とする請求項５記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項７】
測定光として、無偏光の白色光を使用することを特徴とする請求項１記載の多結晶膜の評価方法。
【請求項８】
第１方向に沿った線状のレーザ光を、第１方向と交差する第２方向に走査し、該レーザ光の照射によって非晶質膜を加熱して多結晶膜を得るためのビームプロファイルの設定方法であって、
エネルギー密度を段階的に変化させたレーザ光で非晶質膜を照射し、多結晶膜からなる複数のサンプル領域を形成するステップと、
各サンプル領域に向けて測定光を照射し、各サンプル領域からの散乱光の強度分布を計測するステップと、
少なくとも１つのサンプル領域において、第１方向に沿った散乱光の強度分布に基づいて、第１方向に沿った照射エネルギー密度の分布を求めるステップと、
得られた照射エネルギー密度の分布に基づいて、ビームプロファイルを調整するステップと、を含むことを特徴とするビームプロファイルの設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ等に用いられる薄膜トランジスタの材料となる多結晶シリコン膜やその他の多結晶膜など、多結晶膜の評価方法に関する。また本発明は、レーザ光の照射によって非晶質膜を加熱して多結晶膜を得るためのレーザ光のビームプロファイルの設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクス方式の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイでは、ガラス基板上に形成されたシリコン薄膜から構成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられている。シリコン薄膜として、非晶質シリコン薄膜を用いたものが多いが、例えば、小型液晶ディスプレイでは開口率を上げられるため、ＴＦＴの小型化が可能な多結晶シリコンも用いられる。また、画素回路が複雑なアクティブマトリクス有機ＥＬパネルにおいても多結晶シリコンが用いられることが多い。
【０００３】
多結晶シリコン膜の作成方法として、まず、下地膜として形成された酸化珪素膜等の上層に非晶質シリコン膜を形成した後、レーザ光を照射することによりシリコン膜を多結晶化する方法が知られている（例えば、特許文献１）。この方法では、基板の温度が５００℃以下で多結晶シリコン膜を作成できるため、基板として、透明かつ比較的安価なガラス基板を使うことができる。
【０００４】
レーザ結晶化プロセスでは、通常、細長い線状に整形したラインビームを、その長手方向に垂直な方向に等速度で移動して、ワーク基板の表面を走査する。多結晶シリコンの結晶粒のサイズや分布は、この走査時の照射パワーに強く依存する。レーザ光源として、一般に、紫外光（波長３０８ｎｍ）のエキシマレーザや可視光（波長５３２ｎｍ）の固体グリーンレーザが用いられる。特に、エキシマレーザを用いたレーザ結晶化プロセスでは、均一かつ可能な限り大きい結晶粒径が得られる照射パワーのマージンは狭い。
【０００５】
また、いずれのレーザを使用した場合も、レーザそのもののパワーやパルス波形の変化、あるいは非晶質シリコンの膜厚や膜質の変動などに起因して、最適な結晶粒のサイズや分布等の結晶状態が得られる最適照射パワーは変化しやすい。一方、これらの結晶状態はＴＦＴの特性に大きな影響を与える。従って、レーザ照射後の結晶状態の評価は極めて重要である。
【０００６】
結晶粒は、サブミクロンから数μｍのサイズであり、正確に評価するためには電子顕微鏡や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が必要である。しかし、こうした顕微鏡を用いる方法は多大な労力と時間が必要になるため、頻繁に結晶状態を評価する必要がある場合、例えば、量産ラインでの評価には不向きである。さらに、顕微鏡を用いた場合、局所的な情報が得られるに過ぎず、基板サイズのマクロな領域を評価することはできない。そこで、簡便に広い領域の評価を行う方法が要望されている。
【０００７】
例えば、特許文献２では、直線状のレーザ光を多結晶シリコン膜に照射して、その散乱光の像を取り込んで、像の散乱光強度の最大値と最小値に基づいて、多結晶シリコンの結晶状態を評価する方法を提案している。この方法では、あらかじめレーザ光の照射パワーと多結晶シリコン膜の結晶状態、及び散乱光像の最大値と最小値との関係を調べておき、これらの値を演算することにより、多結晶シリコン膜の状態を判断している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１７５０５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９６７９号公報
【特許文献３】特開２００５−２９４７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に係る装置は、照射パワーが適正であるかを判断するため用いられるが、線状ビームの長手方向（ビーム幅方向）やビーム走査方向での結晶状態の分布の計測については何ら言及していない。
【００１０】
しかし、多結晶シリコン膜の結晶状態に面内ばらつきが存在すると、その多結晶シリコン膜から製作される薄膜トランジスタの特性もばらつきを生じる。薄膜トランジスタの特性を面内で均一化を図るためには、多結晶シリコン膜の結晶状態を面内で均一にすることが望ましい。
【００１１】
結晶状態の面内分布を議論する場合、面内ばらつきの原因は、ａ）基板の不均一性に起因するもの、ｂ）レーザ光のビーム幅方向の不均一に起因するもの、ｃ）レーザ光の時間的変動に起因するもの（ビーム走査方向の不均一）等、が想定されるため、これらの原因を切り分ける方法が求められる。
【００１２】
また、これらの変動に起因する結晶状態のばらつきを評価する場合、定量的な指標が必要である。この定量的指標をレーザ結晶化プロセスの管理に用いるためには、面内ばらつきの原因となるレーザ光の条件との対応づけが必要である。特に、レーザのビーム幅方向のビーム状態に不均一があると、結晶状態もビーム幅方向のばらつきの原因となる。このため、ビームの強度分布が空間的かつ時間的に一定となるように管理する必要があるが、そのためにはビーム状態のどのパラメータを均一化するかを明確にする必要がある。
【００１３】
本発明の目的は、多結晶膜の結晶状態に関する面内ばらつきを迅速かつ正確に評価することができる多結晶膜の評価方法を提供することである。
【００１４】
また、本発明の目的は、レーザ結晶化プロセスに用いるビームプロファイルを正確かつ容易に設定できるビームプロファイルの設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、第１方向に沿った線状のレーザ光を、第１方向と交差する第２方向に走査し、該レーザ光の照射によって非晶質膜を加熱して得られる多結晶膜の評価方法であって、
エネルギー密度を段階的に変化させたレーザ光で非晶質膜を照射し、多結晶膜からなる複数のサンプル領域を形成するステップと、
各サンプル領域に向けて測定光を照射し、各サンプル領域からの散乱光の強度分布を計測するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エネルギー密度を段階的に変化させたレーザ光で非晶質膜を照射し、多結晶膜からなる複数のサンプル領域を形成した後、各サンプル領域に向けて測定光を照射し、各サンプル領域からの散乱光の強度分布を計測することによって、多結晶膜の結晶状態に関する面内ばらつきを迅速かつ正確に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、レーザビームプロファイルの照射エネルギー密度の走査方向に沿った断面のピーク値を結晶化状態を示す指標とする（以下では、特に断らない場合、照射エネルギー密度としては前記ピーク値を示すこととする。）
【００１８】
そして、以下のような手順で、結晶化状態のビーム幅方向の分布を算出する。
【００１９】
（１）照射エネルギー密度を変えたレーザ光の照射によって非晶質膜を結晶化した後、得られた多結晶膜の散乱光画像に基づいて、散乱光強度の走査方向の平均値の照射エネルギー密度依存性を求める。
【００２０】
（２）散乱光強度の走査方向の平均値と照射エネルギー密度との関係を元に適当な照射エネルギー密度を選択して、再度、レーザ結晶化プロセスを実施した後、散乱光強度の２次元の分布を測定し、照射エネルギー密度に換算することにより、照射エネルギー密度の２次元の分布を決定する。
【００２１】
代わりの手順として、
（１）照射エネルギー密度を変えたレーザ光の照射によって非晶質膜を結晶化した後、得られた多結晶膜の散乱光画像に基づいて、散乱光強度の走査方向の平均値の照射エネルギー密度依存性を求める。
【００２２】
（２ａ）得られた散乱光強度の照射エネルギー密度依存性を、ビーム幅方向の各位置で比較し、ビーム幅方向での照射エネルギー密度の差を求める。
【００２３】
このようにして求めたビーム幅方向の分布を均一に管理する方法として、照射エネルギー密度が一定範囲内となるように調整することによって、レーザ光のビームプロファイルを管理する。
【００２４】
後者の方法では、前者と比較して、より広い範囲に照射エネルギー密度が分布している場合を解析できる。これに比較して、前者の方法では、後者の方法で計測できないレーザ走査方向での照射エネルギー密度の分布を計測できる。
【００２５】
また、散乱光強度の分布の測定では、最終的には光学系を調整して均一化する必要があるため、ビーム幅全体での分布を調べる必要がある。従って、ビーム幅全体の散乱光の分布を画像で取り込むようにする。
【００２６】
また、散乱光の取得方法としては、多方向からの光を照射することにより、様々な表面凹凸の形状に対応する散乱光を計測することができる。
【００２７】
こうした手法によれば、レーザのビーム幅方向及び走査方向の結晶状態の分布を照射エネルギー密度の分布として求めることができる。従って、得られた結果に基づいて、レーザ光の照射エネルギー密度を一定範囲内に管理することにより、製作する薄膜トランジスタの特性を一定範囲内に管理することが可能になる。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る多結晶膜の評価装置の一例を示す構成図である。ここでは、評価対象となる多結晶膜として多結晶シリコン膜を用いる例を説明するが、各種の半導体、金属、酸化物など種々の多結晶膜にも適用可能である。
【００２９】
基板１１は、ガラス等の透明基板上に多結晶シリコン膜が形成されたものであり、コンピュータ１５からの指令によって２次元方向に位置決め可能なステージ１６の上に戴置される。膜面に傷を付けたくない場合、膜面を上向きに戴置することが好ましい。但し、屈折率の高い多結晶シリコンを上側表面に配置すると、表面での反射が増加して、ノイズ光となるバックグラウンドの光量が大きくなる。従って、バックグラウンドを低減し、散乱光像のコントラストを上げたい場合は、膜面を下向きに戴置することが好ましい。
【００３０】
撮像ユニット１２は、撮像センサ１８と、結像レンズ１２ａなどを備え、多結晶膜からの散乱光の像を取得する機能を有する。撮像ユニット１２の光軸は、撮影した像の縦横のアスペクト比が実際の像と等しくなるように、基板１１に対して垂直に配置することが好ましい。撮像ユニット１２は、測定エリア１４の幅より大きい領域を一度に撮像できるように調整されている。
【００３１】
光源１３は、測定光を基板１１に照射する機能を有する。撮像ユニット１２の光軸を基板１１に対して垂直に配置した場合、光源１３は、光軸を中心として対称的に被測定物の斜め上方に配置することが好ましい。また、多結晶膜からの散乱光強度は、測定光の照射方向に依存することから、可能な限り多方向からの照射が望ましい。
【００３２】
測定光として、無偏光の白色光を使用することが好ましく、例えば、環状蛍光灯が使用することができるが、散乱光の分布像が検出できる十分な光量が得られれば他の光源でも構わない。
【００３３】
基板１１以外からの散乱光の発生を抑制するため、ステージ１６は、つや消しの黒色である塗装や表面処理を施すことが好ましい。さらに、基板１１を測定エリア以外の周辺部のみで支持し、測定エリアは中空として、基板１１を透過した光がステージ面で反射しないようにすれば、ステージ１６からの反射光をさらに減らすことができる。
【００３４】
また、装置ハウジングの内壁は、黒色の遮光材１７で覆うことが好ましく、外部からの迷光や遮光材内側で反射された光が迷光となって撮像ユニット１２に入らないようにしている。
【００３５】
さらに、光源１３からの光が、撮像ユニット１２に直接に入射しないように、結像レンズ１２ａの周囲に筒状のディフレクタ２０を設けることが好ましい。
【００３６】
また、基板１１上の膜以外からの散乱光が、撮像ユニット１２に入らないように、基板１１の測定エリア以外の部分を、黒色材料で覆われたマスク１９を設けることが好ましい。マスク１９の開口横幅（紙面水平方向）は、レーザ結晶化プロセスに使用するレーザビームの最大幅より大きく、開口縦幅（紙面垂直方向）は、後述する短冊状のサンプル領域より大きくなるように設定している。
【００３７】
多結晶膜からの散乱光は、結像レンズ１２ａによって撮像センサ１８に結像し、撮像ユニット１２内に設けられたＡ／Ｄ変換器によって画像データに変換され、コンピュータ１５に送られて画像解析が行われる。
【００３８】
次に測定方法について説明する。
【００３９】
レーザアニール処理において、非晶質膜を照射するレーザビームは、ビーム整形光学系を用いて、図２に示すような照射エネルギー密度プロファイルを有するように整形している。即ち、走査方向（ｙ方向）に沿った断面プロファイルは、図２（ａ）に示すように、細く絞り込んだ形状であり、一方、走査方向に垂直な方向（ｘ方向）に沿った断面プロファイルは、図２（ｂ）に示すように、拡大したビーム形状である。
【００４０】
例えば、ＹＡＧ２ω（２倍波）固体グリーンレーザを用いた場合、ｙ方向では、半値幅Ｈｙ＝４０μｍの擬似ガウス分布に集光し、ｘ方向では、半値幅Ｈｘ＝１００ｍｍの略トップフラット形状に整形する。
【００４１】
このような略トップフラット形状を持つビームの照射エネルギー密度は、ビーム幅中央部で走査方向に沿った断面ビームプロファイル（図２（ａ））におけるピーク値を用いて定義できる。
【００４２】
照射エネルギー密度の変動は、多結晶膜の結晶粒径に大きな影響を与えることが分かっている。従って、照射エネルギー密度の分布を適正に管理することによって、多結晶膜の結晶状態に関する面内ばらつきを抑制することができる。
【００４３】
そこで、図２に示すプロファイルを持つレーザビームを用いて、照射エネルギー密度を段階的に変化させながら非晶質膜を照射することにより、多結晶膜からなる複数のサンプル領域を形成する。
【００４４】
図３は、得られた評価用サンプルの一例を示す平面図である。図３において、非晶質シリコン膜を形成した基板２１に対して、ｘ方向に沿った線状ビームをｙ方向に走査してレーザアニール処理を行っている。走査は、基板２１の移動でもよく、レーザビームの移動でもよく、両方の移動でも構わない。
【００４５】
ビーム走査の際、照射エネルギー密度を段階的に変化させることによって、多結晶膜からなる複数のサンプル領域２３〜２６が形成される。なお、照射エネルギー密度を変化させた場合、図２に示すプロファイルの高さが変化するだけであり、全体の分布形状は変化しない。
【００４６】
各サンプル領域の幅（ｘ方向）は、ビームのｘ方向プロファイルの半値幅Ｈｘにほぼ対応する。各サンプル領域の長さ（ｙ方向）は、特定の照射エネルギー密度を保持した走査時間と走査速度の積に対応する。１つのサンプル領域に要する走査時間は、レーザの時間的変動の周期を超えるように設定することが好ましく、例えば、レーザパルス数が１万個以上になる走査時間に設定する。
【００４７】
こうして得られた評価用サンプルを図１に示す評価装置にセットして、各サンプル領域からの散乱光の強度分布を計測する。取得した画像は、測定光の照明むら、撮像センサの感度ばらつき、結像レンズのシェーディング等の誤差を含む。そのため、基板１１の位置に、標準基板、例えば、均一な散乱体を戴置して、取得した画像の輝度分布を標準データとする。そして、計測した画像データを標準データで除算することによって、評価装置に固有の誤差を解消することができる。
【００４８】
再び図３を参照して、計測した画像データのサンプル領域ごとに、例えば、符号ａ，ｂ，ｃの部分の画像の散乱光強度の平均値（画素出力の平均値）を求める。部分ｂは、サンプル領域の幅の中心に位置しており、上述したように、略トップフラット形状を持つビームの照射エネルギー密度を規定する部分である。部分ａ，ｃは、部分ｂから一定距離に位置している。
【００４９】
こうして得られた散乱光強度をサンプル領域内でｙ方向に平均化することにより、レーザの時間的変動による誤差を低減できる。そして、各部分ａ，ｂ，ｃの散乱光強度の平均値は、照射エネルギー密度が異なる各サンプル領域についてそれぞれ算出する。
【００５０】
図４は、部分ａ，ｂ，ｃの散乱光強度Ｉの平均値と照射エネルギー密度Ｅとの関係を示すグラフである。縦軸は、散乱光強度Ｉの平均値であり、横軸は、各サンプル領域の照射エネルギー密度Ｅである。
【００５１】
部分ａ，ｂ，ｃに関する３つの曲線の形状は、横軸方向の位置が異なるものの、全体として略同じ形状を示す。このことから部分ａ，ｂ，ｃの散乱光強度が異なる要因は、照射エネルギー密度の相違に起因していることを意味し、換言すると、線状ビームの照射エネルギ密度がｘ方向に沿って変化していると推測できる。実際に、電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用いて、各部分ａ，ｂ，ｃの平均結晶粒径を調べてみると、照射エネルギー密度Ｅに強く依存しており、結晶粒径の変化と散乱光の強度変化が良く対応していることが判る。
【００５２】
例えば、部分ｂに関する曲線に着目すると、散乱光強度Ｉは、照射エネルギー密度Ｅを高くすると、図４のグラフに示すように、あるポイントで急に増加する。そこで、ΔＩ／ΔＥが最も大きい点３１に注目し、この点３１の散乱光強度Ｉ０を求める。
【００５３】
次に、部分ａに関する曲線において散乱光強度Ｉ０を与える照射エネルギー密度を求め、点３１の照射エネルギー密度Ｅ０から引いた差を求めることによってΔＥａを求める。また、部分ｂに関する曲線において散乱光強度Ｉ０を与える照射エネルギ密度を求め、点３１の照射エネルギー密度Ｅ０から引いた差分を求めることによってΔＥｃを求める。
【００５４】
そして、得られたΔＥａ，ΔＥｃから、部分ｂの照射エネルギー密度を基準として、線状ビームの部分ａ，ｃでの照射エネルギー密度Ｅａ＝Ｅ０＋ΔＥａ，Ｅｃ＝Ｅ０＋ΔＥｃが求められる。このようにしてビーム幅方向（ｘ方向）に沿った照射エネルギー密度の分布を求めることができる。
【００５５】
また、ここでは点３１をビーム中央のｂで求めた曲線において最も傾斜の大きい点とし、点３１での散乱光強度をＩ０としたが、照射領域上のａ，ｂ，ｃなどの各部分全てで、図４に示す曲線を求め、その中で最大傾斜となる頻度が最も高い散乱光強度をＩ０’とし、ビーム中央ｂで散乱光強度Ｉ０’を与える照射エネルギー密度をＥ０’とし、ａにおける図４の曲線において散乱光強度Ｉ０’を与える照射エネルギー密度をＥ０から引いた差分をΔＥａ’、ｃにおける図４の曲線において散乱光強度Ｉ０’を与える照射エネルギー密度をＥ０’から引いた差分をΔＥｃ’としてもよい。このようにすれば、中央部ｂでの図４の曲線がなんらかの誤差により他の部分の曲線と異なる形状であっても、解析結果に与える影響は少なくなる。
【００５６】
図５は、線状ビームの照射エネルギー密度の分布の一例を示すグラフである。縦軸は、照射エネルギー密度であり、横軸は、ｘ方向の位置である。曲線ＰＰが、上述のように、各部分の散乱光強度Ｉを用いて換算したエネルギー密度の分布を示す。
【００５７】
こうした算出方法を検証するために、光電変換素子アレイを備えたビームプロファイラを用いて、線状ビームの走査方向に沿ったプロファイル断面のピーク値を各部分について測定し、照射エネルギー密度の分布を実測した。その結果、本発明に係る評価装置を用いて測定した散乱光強度分布から換算した照射エネルギー密度の分布と、実測した照射エネルギー密度の分布との間で、相関係数０．８〜０．９という高い相関を示した。従って、照射エネルギー密度の分布は、照射エネルギ密度のピーク値の分布に対応することが判明した。
【００５８】
また、本方法での測定では、ビームプロファイラでは測定できないようなビーム幅方向の数百μｍの領域の照射エネルギー密度の変動を測定することが可能である。
【００５９】
また、シリコン膜厚の分布や基板厚み分布の影響も、図４における曲線の形状に影響を及ぼすことが予想される。この場合、均一なトップフラット形状を持つ線状ビームを用いてサンプル領域を作成し、計測した散乱光強度分布の変動に基づいて、シリコン膜厚の分布や基板厚み分布等を推測することができる。
【００６０】
また、照射エネルギー密度の分布は、この基板上に作成した多結晶シリコン膜を利用した薄膜トランジスタの回路特性の分布とも高い相関があることが分かった。従って、レーザビームプロファイルの照射エネルギ密度のピーク値のビーム幅方向の変動を一定の範囲に管理することによって、薄膜トランジスタの特性の分布を一定範囲内に管理することが可能になる。
【００６１】
例えば、レーザアニール量産ラインにおいて、定期的に図２のようなサンプル領域を形成するための照射を行い、本方法に従って図５に示す曲線ＰＰを求める。その曲線ＰＰが、その平均値ＡＶＥに対応して予め決められた上限ＵＬと下限ＬＬの範囲内に入っていることを確認することで、レーザビームプロファイルを容易に管理できる。
【００６２】
万一、図５に示すような曲線ＰＰ’が得られ、上限ＵＬと下限ＬＬの範囲内に入らない場合には、ビーム整形光学系を調整することにより、曲線がＵＬ、ＬＬの間に入るように再設定することが可能である。
【００６３】
実施の形態２．
上記実施の形態１において、ビーム幅に沿った照射エネルギー密度の変化が小さい場合、例えば、図６で示すように、ΔＩの範囲では照射エネルギー密度Ｅと散乱光強度Ｉの関係がほぼ比例しており、図中ＷＥ２で示した散乱光強度Ｉに対し照射エネルギー密度Ｅが一意的に決まる領域が存在している。このような場合、実施の形態１で定義した照射エネルギー密度Ｅ０で照射したサンプル領域２３からのビーム幅方向の散乱光強度の分布のみから、図５に示すようなビーム幅方向に沿った照射エネルギー密度の変動を算出することができる。
【００６４】
まず実施の形態１と同様にして、図３に示すように、照射エネルギー密度を段階的に変えてビームを照射し、複数のサンプル領域を形成する。図３では、照射エネルギー密度Ｅ２で照射したサンプル領域２４、照射エネルギー密度Ｅ０で照射したサンプル領域２５、および照射エネルギー密度Ｅ１で照射したサンプル領域２５を例示している（Ｅ１＜Ｅ０＜Ｅ２）。
【００６５】
次に、図１に示す評価装置を用いて、各サンプル領域の散乱光強度を計測する。そして、図６に示すように、各サンプル領域ごとに設定した照射エネルギー密度Ｅと散乱光強度Ｉの関係を示す曲線を求める。このとき、サンプル領域の幅の中心に位置する部分ｂに関する曲線のみを求めればよい。
【００６６】
一方、照射エネルギー密度Ｅ０で照射したサンプル領域については、部分ａ，ｃに関する散乱光強度の平均値Ｉａ，Ｉｃを求める。そして、上述した部分ｂに関する照射エネルギー密度Ｅと散乱光強度Ｉの関係を示す曲線を適用することによって、部分ａ，ｃに関する照射エネルギー密度を算出することができる。
【００６７】
こうした方法は、解析が簡単であり、ビーム幅に沿った照射エネルギー密度の分布が短時間かつ容易に求まるという利点がある。
【００６８】
基板全体の結晶状態の分布を調べる場合、基板全体を照射エネルギー密度Ｅ０で照射した後、図１に示す評価装置を用いて非晶質膜の全体画像を取り込むことにより、基板全体に関する散乱光強度の二次元分布を計測することができる。そして、得られた散乱光強度の値を、上述した部分ｂに関する照射エネルギー密度Ｅと散乱光強度Ｉの関係を示す曲線を適用することによって、照射エネルギー密度に換算することができ、その結果、照射エネルギー密度に換算した結晶状態の分布を求めることができる。
【００６９】
こうした方法によれば、ビーム幅方向だけでなく、ビーム走査方向に沿った結晶状態の分布も計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る多結晶膜の評価装置の一例を示す構成図である。
【図２】レーザビームの照射エネルギー密度プロファイルの一例を示し、図２（ａ）は走査方向に沿った断面プロファイルを示し、図２（ｂ）は走査方向に垂直な方向に沿った断面プロファイルを示す。
【図３】評価用サンプルの一例を示す平面図である。
【図４】部分ａ，ｂ，ｃの散乱光強度Ｉの平均値と照射エネルギー密度Ｅとの関係を示すグラフである。
【図５】ビーム幅方向に沿った照射エネルギー密度の分布の一例を示すグラフである。
【図６】照射エネルギー密度Ｅと散乱光強度Ｉの関係の他の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１１  基板、  １２  撮像ユニット、  １２ａ  結像レンズ、  １３  光源、
１４  測定エリア、  １５  コンピュータ、  １６  ステージ、  １７  遮光材、
１８  撮像センサ、  １９  マスク、  ２０  ディフレクタ、  ２１  基板、
２３〜２６  サンプル領域。
【図１】
2009010058.tif 000003
【図２】
2009010058.tif 000004
【図３】
2009010058.tif 000005
【図４】
2009010058.tif 000006
【図５】
2009010058.tif 000007
【図６】
2009010058.tif 000008