(57)【要約】【課題】  ＦＩＢなどを使用して電気配線などを形成しても、スカム等の影響を受けることなく、絶縁膜の微細領域の電気的欠陥を測定することができる、絶縁膜の測定方法を提供する。【解決手段】  測定すべき膜を有する素子の上に、前記膜の上に測定の障害となる不純物を付着させないための保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記素子を測定するための測定用電気配線を形成すべき領域の前記保護膜を除去する保護膜加工工程と、前記領域内に前記測定用電気配線を形成する測定用電気配線形成工程と、前記膜の上に形成されている前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、前記膜を電気的に測定する膜測定工程と、を有する。【選択図】      図３
2006242609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定すべき膜を有する素子の上に、前記膜の上に測定の障害となる不純物を付着させないための保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記素子を測定するための測定用電気配線を形成すべき領域の前記保護膜を除去する保護膜加工工程と、
前記領域内に前記測定用電気配線を形成する測定用電気配線形成工程と、
前記膜の上に形成されている前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、
前記膜を測定する膜測定工程と、
を有する膜の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の膜の測定方法であって、
前記保護膜は、有機材料系の膜である膜の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の膜の測定方法であって、
前記保護膜の除去は、レーザ加工を用いる膜の測定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の膜の測定方法であって、
前記膜測定工程における前記膜の測定は、走査型拡がり抵抗顕微鏡または走査型トンネル顕微鏡を用いて測定する膜の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子に形成されている膜の測定方法に関し、特に、走査型拡がり抵抗顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡等の、探針を用いた膜の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣや電気光学素子等の素子の電気特性不良の詳細を解析するために、当該素子が有する絶縁膜の微細領域の電気的な特性を測定する場合がある。上記の走査型拡がり抵抗顕微鏡や走査型トンネル顕微鏡を用いて、当該絶縁膜の電気的特性を測定するために、例えば、特許文献１に開示されている、ＦＩＢ（Forcused Ion Beam）を使用して電気配線を形成している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３１６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の方法では、例えば、電気配線を形成するための金属材料等の不純物等が測定すべき膜の上に付着する場合がある。このような導電性の不純物の発生により、特に当該膜の微細領域における電気的特性等を正確に測定できない可能性が高くなる。
本発明の目的は、ＦＩＢなどを使用して電気配線などを形成しても、不純物等の影響を受けることなく、膜の微細領域の電気的欠陥を測定することができる、膜の測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、測定すべき膜を有する素子の上に、前記膜の上に測定の障害となる不純物を付着させないための保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記素子を測定するための測定用電気配線を形成すべき領域の前記保護膜を除去する保護膜加工工程と、前記領域内に前記測定用電気配線を形成する測定用電気配線形成工程と、前記膜の上に形成されている前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、前記膜を測定する膜測定工程と、を有することを要旨とする。
【０００６】
本発明に係る膜の測定方法によれば、測定用電気配線の形成前に測定すべき膜の上に保護膜を形成することにより、当該測定用電気配線の形成のときに発生する不純物が当該膜に付着することを抑制することから、当該膜を、不純物の悪影響をほとんど受けることなく、保護膜を形成しないで測定用電気配線を形成した場合よりも、正確な測定をすることができる。
【０００７】
また、本発明は、上記に記載の膜の測定方法であって、前記保護膜は、有機材料系の膜であることを要旨とする。
【０００８】
本発明に係る膜の測定方法によれば、保護膜を有機材料系の膜とすることにより、当該保護膜の加工及び除去を簡便に行うことができる。
【０００９】
また、本発明は、上記に記載の膜の測定方法であって、前記保護膜の除去は、レーザ加工を用いることを要旨とする。
【００１０】
本発明に係る膜の測定方法によれば、保護膜が有機材料系の膜であることにより、レーザ加工により、当該保護膜を簡便に加工することができる。
【００１１】
また、本発明は、上記に記載の膜の測定方法であって、前記膜測定工程における前記膜の測定は、走査型拡がり抵抗顕微鏡または走査型トンネル顕微鏡を用いて測定することを要旨とする。
【００１２】
本発明に係る膜の測定方法によれば、測定用電気配線の形成前に測定すべき膜の上に保護膜を形成することにより、当該測定用電気配線の形成のときに発生する不純物が当該膜に付着することを抑制することから、探針を用いた詳細な電気的な測定をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る実施形態における素子が有する膜の測定方法を、図１〜図３を参照して説明する。素子の例として、液晶パネルで用いられるＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を挙げて説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、ガラス基板に形成されている液晶を駆動させるためのＴＦＤ素子を有する液晶パネルの一部を示す模式平面図であり、図１（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ線における模式断面図である。
【００１５】
液晶パネル２００の構造について説明する。ガラス基板１０の上には、素子１００が形成されている。素子１００は、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１０の上に導電部としてのタンタルとタングステンとの合金で形成されているＴａＷ膜１２と、ＴａＷ膜１２を覆うように、絶縁膜としての酸化タンタルで形成されている酸化タンタル膜１１とを有している。
【００１６】
素子１００の左側には、接地電位と同電位となっている、クロムで形成されている低電位電気配線１３を有している。素子１００のほぼ右側半分を囲うように、液晶等に電圧を印加するための画素電極として、可視光に対してほぼ透明であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極１４が形成されている。
【００１７】
素子１００の酸化タンタル膜１１上の一部に、低電位電気配線１３と電気的に接続され、低電位電気配線１３と同じくクロムで形成されている第１の素子用電気配線１３ａが形成されている。また、ＩＴＯ電極１４と電気的に接続されている、当該ＩＴＯ電極１４の下側にクロムで形成されている素子用パッド１３ｃから、素子１００が有する酸化タンタル膜１１上の一部にかけて、第２の素子用電気配線１３ｂが形成されている。素子１００と第１の素子用電気配線１３ａとが重複している第１の部分１００ａ、及び素子１００第２の素子用電気配線１３ｂとが重複している第２の部分１００ｂは、ＭＩＭ（Metal In-sulator Metal）構造を有する第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂとなっている。
【００１８】
上記のような構造を有する液晶パネル２００において、画素が正しく表示されない等の不良が発生した場合、素子１００の、特に第１のＴＦＤ素子部１００ａまたは第２のＴＦＤ素子部１００ｂの酸化タンタル膜１１について、電気的な欠陥等を詳細に解析する。例えば、第１のＴＦＤ素子部１００ａの酸化タンタル膜１１の一部に、電気的な欠陥の原因となる不純物または欠陥等の不良発生部２０が存在する場合（図１（ｂ）参照）、その不良発生部２０について詳細に解析して原因を特定する。
【００１９】
図２（ａ）は、第１のＴＦＤ素子部１００ａの酸化タンタル膜１１の電気的な欠陥を測定するときの液晶パネルの模式平面図を示す。
第１のＴＦＤ素子部１００ａの第１の素子用電気配線１３ａを除去した後の第１のＴＦＤ素子１０１ａにおける不良発生部２０を測定するため、素子１００とＩＴＯ電極１４とを電気的に接続する第１の測定用電気配線１５、及びＩＴＯ電極１４と低電位電気配線１３とを電気的に接続する第２の測定用電気配線１６とを有する。
【００２０】
第１のＴＦＤ素子部１００ａの酸化タンタル膜１１には、不良発生部２０が存在している。不良発生部２０が存在する酸化タンタル膜１１の詳細な解析を行うために、本実施形態では、走査型拡がり抵抗顕微鏡（以下「ＳＳＲＭ（Scanning Spread Resistance Microscopy）」という。）かまたは、走査型トンネル顕微鏡（以下「ＴＵＮＡ（TUNneling Atomic force microscopy）」という。）を用いて酸化タンタル膜１１を測定する。
【００２１】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線での断面における、膜測定装置を用いた酸化タンタル膜の測定方法を示す。膜測定装置３００の一例として、ＳＳＲＭを用いて、左側に図示されている素子１００が有する酸化タンタル膜１１を測定する方法について説明する。
【００２２】
素子１００を含む液晶パネル２００において、当該素子１００が有するＴａＷ膜１２、第１の測定用電気配線１５、ＩＴＯ電極１４、第２の測定用電気配線１６及び低電位電気配線１３という電流経路が形成されている。低電位電気配線１３は、接地電位となっている。
【００２３】
ＳＳＲＭ３００は、外部電圧回路（図示せず）、増幅回路（図示せず）、導電性の探針３０１等を有している。ＳＳＲＭ３００は、低電位電気配線１３を介して素子１００と電気的に接続されている。
【００２４】
まず、ＳＳＲＭ３００から素子１００の酸化タンタル膜１１に探針３０１を接触させ、測定用電圧を印加する。次に、酸化タンタル膜１１とある程度の接触圧を保ちながら、探針３０１を酸化タンタル膜１１上で走査させ、酸化タンタル膜１１と接触している位置の表面での微小電流を測定する。これにより、酸化タンタル膜１１の微小領域の局所的な抵抗分布が得られる。
【００２５】
したがって、酸化タンタル膜１１に存在する不良発生部２０に探針３０１を走査させることにより、当該不良発生部２０における微小領域の局所的な抵抗分布が得られ、例えば、正常である酸化タンタル膜１１での抵抗分布と比較等をすることにより、不良発生部２０の位置を特定することができる。また、不良発生部２０の抵抗値や抵抗分布を、さらに詳細に解析することにより、不良発生部２０は導電性の不純物であるのか、絶縁性の不純物であるのか、または、酸化タンタル膜１１の欠陥であるのか等、不良発生部２０の原因を特定することができる。
【００２６】
上記の膜測定装置としてＳＳＲＭ３００を用いる代わりに、ＴＵＮＡ３００を用いることができる。ＴＵＮＡ３００は、圧電素子を用いた探針３０１を用いる。ＴＵＮＡ３００を用いた酸化タンタル膜１１の測定は、探針３０１を酸化タンタル膜１１の表面に、トンネル電流が検出できる程度に近づける。酸化タンタル膜１１と探針３０１との間に流れるトンネル電流の量を検出することにより、酸化タンタル膜１１の表面の状態を検出する。これにより、ＳＳＲＭ３００と同様に、不良発生部２０の位置、原因を特定する等の解析ができる。
【００２７】
その他、探針を用いて膜を測定する走査型プローブ顕微鏡等を用いても、酸化タンタル膜１１の不良発生部２０を解析することができる。
【００２８】
上記のような方法を用いて、酸化タンタル膜１１を測定する場合、通常は集束イオンビーム（以下「ＦＩＢ（Forcused Ion Beam）という。）を用いてタングステン等の金属材料を堆積させることにより、第１の測定用電気配線１５及び第２の測定用電気配線１６を形成する。第１の測定用電気配線１５等を形成するとき、測定すべき膜である酸化タンタル膜１１上に、上記の金属材料がＦＩＢ加工時に飛散し、酸化タンタル膜１１上に付着し、金属汚染が発生する。
【００２９】
ＳＳＲＭ３００またはＴＵＮＡ３００を用いた酸化タンタル膜１１の測定は、微小領域の局所的な不良発生部２０を特定できる反面、第１の測定用電気配線１５等の形成時に発生する金属汚染された場所も不良発生部２０として認識する。したがって、第１のＴＦＤ素子部１００ａの不良の原因である本来の不良発生部２０と、第１の測定用電気配線１５等の形成時に発生した金属汚染による不良発生部２０との区別がつかなくなる可能性が高くなる。したがって、上記のＳＳＲＭ３００等を用いた酸化タンタル膜１１の解析が困難となる。
【００３０】
上記の課題を解決するための素子の加工方法について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における素子の模式断面図を示す。これは、図１（ｂ）と同様であり、構造等の説明は上記と同様である。
【００３１】
図３（ｂ）は、素子用電気配線除去工程を示す。第１の素子用電気配線１３ａ及び第２の素子用電気配線１３ｂ（図示せず）としてのクロム膜を、ウェットエッチング法にて除去する。このとき、クロム膜で形成されている低電位電気配線１３は除去されないように、配線保護膜（図示せず）を形成しておく。
【００３２】
第１の素子用電気配線１３ａ及び第２の素子用電気配線１３ｂの除去は、上記以外の方法では、ドライエッチング法を用いてもよい。また、ＦＩＢを用いて、第１の素子用電気配線１３ａ及び第２の素子用電気配線１３ｂを除去してもよい。ＦＩＢを用いる場合には、配線保護膜は、特に形成しなくてもよい。
【００３３】
図３（ｃ）は、保護膜形成工程を示す。ガラス基板１０の全面に保護膜としてのフォトレジスト１７を塗布して形成する。なお、保護膜１７は上記のフォトレジストだけでなく、ポリイミド膜等の有機材料系の膜を用いてもよい。また、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の無機材料系の膜を用いてもよい。
【００３４】
図３（ｄ）は、保護膜加工工程を示す。第１の測定用電気配線１５を形成すべき領域１８にあるフォトレジスト１７にレーザ２１を照射することにより、当該フォトレジスト１７を除去する。領域１８は、図２（ａ）に示した第１の測定用電気配線１５及び第２の測定用電気配線１６を形成する場所である。第２の測定用電気配線１６を形成すべき領域についても、上記と同様にフォトレジスト１７を除去する。なお、フォトレジスト１７の除去は、上記のレーザによる加工方法を用いる他に、フォトリソグラフィー法を用いてもよい。
【００３５】
なお、保護膜１７をフォトレジストではなく、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の無機材料系の膜を用いた場合には、フォトリソグラフィー法を用いて当該保護膜１７を加工する。しかし、フォトリソグラフィー法を用いて保護膜１７を加工するよりも、上記のようにレーザ２１を用いて加工できる方が、加工する工程数等が少なくて済み、時間的にもコスト的にも有利である。
【００３６】
図３（ｅ）は、測定用電気配線形成工程を示す。上記の工程で形成された領域１８に、ＦＩＢを用いてタングステンを堆積させることにより、第１の測定用電気配線１５を、素子１００の導電性のＴａＷ膜１２と、ＩＴＯ電極１４とを電気的に接続できる程度の膜厚で形成する。同様に、第２の測定用電気配線（図示せず）１６を形成する。
【００３７】
図３（ｆ）は、保護膜除去工程を示す。ガラス基板１０の全面に形成されているフォトレジスト１７をレジスト剥離液等を用いて剥離する。または、フォトレジスト１７をアッシング処理により除去してもよい。保護膜１７を無機材料系の膜で形成した場合には、ウェットエッチング法またはドライエッチング法等を用いて除去する。
【００３８】
上記の方法のように、測定すべき膜としての酸化タンタル膜１１の上に保護膜１７を形成した後に、第１の測定用電気配線１５及び第２の測定用電気配線１６を形成することにより、ＦＩＢによるタングステン等の金属の飛散等による不純物が、酸化タンタル膜１１の上にするのを抑制することができる。したがって、上記のようなＳＳＲＭ３００またはＴＵＮＡ３００等による探針３０１を用いた酸化タンタル膜１１の測定を、不純物の影響をほとんど受けることなく、保護膜１７を形成せずに第１の測定用電気配線１５等を形成した場合よりも、正確で詳細な測定をすることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、素子１００における第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを解析するための素子１００の加工方法について説明したが、上記の第１のＴＦＤ素子部１００ａ及び第２のＴＦＤ素子部１００ｂを含む素子１００だけに限らず、例えば、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子やその他の素子でも、本実施形態で示した方法を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は、本実施形態での液晶パネルの一部を示す模式平面図、（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線での断面を示す模式断面図。
【図２】（ａ）は、素子が有する測定すべき膜を測定するときの液晶パネルの一部を示す模式平面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線での断面における、走査型拡がり顕微鏡等の膜測定装置を用いた測定すべき膜の測定方法を示す模式断面図。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態における膜を測定するための素子の加工工程を模式的に示す工程断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ガラス基板、１１…素子が有する絶縁膜、１２…素子が有する導電膜、１３…低電位電気配線、１３ａ…第１のＴＦＤ素子部を形成するための第１の素子用電気配線、１３ｂ…第２のＴＦＤ素子部を形成するための第２の素子用電気配線、１４…画素電極としてのＩＴＯ電極、１５…第１の測定用電気配線、１６…第２の測定用電気配線、１７…保護膜としてのフォトレジスト、１８…加工領域、２０…不良発生部、２１…レーザ、１００…素子、１００ａ…第１のＴＦＤ素子部、１００ｂ…第２のＴＦＤ素子部、１０１ａ…第１の素子用電気配線を除去した後の第１のＴＦＤ素子部、１０１ｂ…第２の素子用電気配線を除去した後の第２のＴＦＤ素子部、２００…液晶パネルの一部、３００…走査型拡がり抵抗顕微鏡等の膜測定装置、３０１…探針。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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