(57)【要約】 【課題】  結晶膜の特性低下を確実に判定するとともに、処理タクトの低減を図ることができる結晶膜の検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】  縞本数算出工程において、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることなく筋状の濃度変化だけを計測して縞本数を算出し、縞本数が「１」未満になったとき始めて濃度値算出工程にて、レーザー走査方向の濃度値の分布を求める。【選択図】      図１
2006038587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する前記画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める縞本数算出工程と、
前記縞本数算出工程にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、この縞本数算出工程と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求める濃度値算出工程とを有することを特徴とする結晶膜の検査方法。
【請求項２】
前記縞本数算出工程において、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出し、前記計測点からレーザー走査方向に沿った他の計測点であって、レーザーエネルギー強度が段階的に低くなる他の計測点にて縞本数を抽出することを特徴とする請求項１に記載の結晶膜の検査方法。
【請求項３】
レーザーエネルギー強度が最小の帯状部分に至るまで、縞本数算出工程および濃度値算出工程の少なくともいずれか１つを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の結晶膜の検査方法。
【請求項４】
前記濃度値算出工程において、算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、計測対象である帯状部分の延在方向に位置の異なるレーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の結晶膜の検査方法。
【請求項５】
レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する前記画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める縞本数算出手段と、
前記縞本数算出手段にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、この縞本数算出手段と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求める濃度値算出手段とを有することを特徴とする結晶膜の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶膜の検査方法および検査装置に関し、たとえば液晶ディスプレイパネルを製造する際に、エキシマレーザーアニール処理を施して生成されたポリシリコン膜を検査する検査方法および検査装置に関する。
本発明において、「結晶膜」は、結晶性シリコン半導体膜と同義である。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのアクティブ素子などとして用いられる薄膜薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を製造するにあたっては、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的である。薄膜状のシリコン半導体は、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）から成る非晶質シリコン半導体と、結晶性を有する結晶性シリコン半導体との２つに大別される。
【０００３】
非晶質シリコン半導体は、成膜温度が比較的低く、気相成長法によって比較的容易に製造することが可能であり、量産性に富むといった特徴を有するので、最も一般的に用いられている。しかし非晶質シリコン半導体は、結晶性シリコン半導体に比べて導電性などの物性が劣るので、高速特性を得るために結晶性シリコン半導体から成るＴＦＴの製造技術の確立が強く求められている。すなわち基板の一表面部に、プラズマＣＶＤ（ＣＶＤ：
Chemical Vapor Deposition）法または減圧熱化学気相成長法などによって、アモルファスシリコン薄膜が形成され、固相成長結晶化工程（略称ＳＰＣ）と、レーザーアニール結晶化工程（略称ＥＬＡ）とを順次経て、結晶性シリコン半導体膜（以後、結晶膜と表記）が形成される。
【０００４】
従来、エキシマレーザーアニール装置によって結晶化された結晶膜を検査する技術が開示されている（たとえば特許文献１）。前記特許文献１に記載の従来技術には、基板の一表面部に所定の方向性を有する光を照射し、一表面部からの乱反射光の強度を計測し、その計測値に基づいて一表面部の凹凸状態を判定する技術が開示されている。前記乱反射光の強度は、エキシマレーザーアニール装置におけるレーザー走査に起因する特定の方向性と周期性とを有する「すじ」の発生に着目したフーリエ解析によって計測される。前記一表面部の凹凸状態から、この基板の結晶膜は荒れていると判定されると、前記結晶膜は不良と判定される。
【０００５】
また本件出願人は、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から導電性などの特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定する技術を提案している（特許文献２）。図６は、従来の結晶膜付き基板の結晶化度を計測する手順を示すフローチャートである。さらに本件出願人は、汎用性が高い結晶化度判定方法として、特許文献２を応用した技術を実用化している。つまり第１工程において、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像において、レーザーエネルギー強度が段階的に異なる複数列の帯状部分の延在方向である第１方向（行）の任意の１点と交差する第２方向（列）の濃度値を算出し、第２方向の濃度値の分布を求める。
【０００６】
第２工程では、前記第１工程とは異なる撮像系に切替える。次に第３工程において、第１工程と同一箇所を第２工程で切替えた撮像系で撮像した画像について、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出し、第２方向の縞本数の分布を求める。その後第４工程において、第２方向の濃度値の分析結果と、第２方向の縞本数の分析結果とを表示している。
【０００７】
図７は、従来技術に係り、照射対象に対しレーザーエネルギー強度を段階的に変えて、帯状にレーザー照射した結晶膜付き基板の一例を示す図である。図６も参照しつつ説明する。先ずステップｂ１において、基板の一表面部に対し、第１計測点１の鉛直上方に図示外の計測ヘッドを移動させる。次にステップｂ３に移行し、光学倍率×０．５程度の第１の撮像系によって第１計測点の散乱光を計測し、濃度値を算出する。次にステップｂ４において、光学倍率×５程度の第２の撮像系に切替え、ステップｂ５において、第１計測点１の筋状の濃度変化領域を画像処理により縞本数として算出する。次にステップｂ７に移行して第２計測点２の鉛直上方に計測ヘッドを移動させ、第１の撮像系で第２計測点の散乱光を計測し、第２の撮像系で第２計測点の筋状濃度変化を計測する。以降、第２００計測点まで同様の動作を繰り返す。一連の計測が終了した後、レーザーエネルギー強度の変化方向に対する濃度値分布結果と縞本数分布結果とを表示する。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１１０８６１号公報
【特許文献２】特願２００２−３７０９６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のような、結晶膜の周期性に基づいてフーリエ変換を用いて結晶化度を判定する技術は、結晶膜の凹凸状態に少なくとも一定の周期性があることを前提としている。しかし実際に結晶化された結晶膜には、その凹凸状態に周期性が見られないものもある。したがって結晶膜の周期性に基づいてフーリエ変換を用いて結晶化度を判定する技術は、汎用性が低い。
【００１０】
図７に示す特許文献２を応用した技術では、計測対象の結晶膜付き基板の計測点は２００点と多く、それぞれの計測点に対して光学倍率の異なる二種類の撮像系を用いて計測している。たとえば計測点１点あたり、計測ヘッドの移動時間も含めて５秒掛かるとすると、基板全体でこの５秒に全計測点数を乗じ、さらに撮像系の種類を乗じた時間が掛かる。具体的に５秒×２００点×２回（種類）＝２０００秒掛かることになり、処理タクトの削減が大きな課題になっている。
【００１１】
本発明の目的は、結晶膜の特性低下を確実に判定するとともに、処理タクトの低減を図ることができる結晶膜の検査方法および検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する前記画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める縞本数算出工程と、
前記縞本数算出工程にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、この縞本数算出工程と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求める濃度値算出工程とを有することを特徴とする結晶膜の検査方法である。
【００１３】
本発明に従えば、縞本数算出工程において、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める。前記画像は、レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像である。この縞本数算出工程にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、濃度値算出工程において、縞本数算出工程と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出する。これによってレーザー走査方向の濃度値の分布を求める。
【００１４】
また本発明は、前記縞本数算出工程において、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出し、前記計測点からレーザー走査方向に沿った他の計測点であって、レーザーエネルギー強度が段階的に低くなる他の計測点にて縞本数を抽出することを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、縞本数算出工程において、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出する。また前記縞本数算出工程において、前記計測点からレーザー走査方向に沿った他の計測点であって、レーザーエネルギー強度が段階的に低くなる他の計測点にて縞本数を抽出する。
【００１６】
また本発明は、レーザーエネルギー強度が最小の帯状部分に至るまで、縞本数算出工程および濃度値算出工程の少なくともいずれか１つを行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出した後、レーザーエネルギー強度が最小の帯状部分に至るまで、縞本数算出工程および濃度値算出工程の少なくともいずれか１つを行う。
【００１８】
また本発明は、前記濃度値算出工程において、算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、計測対象である帯状部分の延在方向に位置の異なるレーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、濃度値算出工程において、算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、計測対象である帯状部分の延在方向に位置の異なるレーザー走査方向の濃度値を算出する。これによって、前記レーザー走査方向の濃度値の分布を求める。
【００２０】
また本発明は、レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する前記画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める縞本数算出手段と、
前記縞本数算出手段にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、この縞本数算出手段と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出し、レーザー走査方向の濃度値の分布を求める濃度値算出手段とを有することを特徴とする結晶膜の検査装置である。
【００２１】
本発明に従えば、縞本数算出手段は、レーザー走査方向に連なる複数列の帯状部分を有する画像のうち、筋状の濃度変化領域を縞本数として抽出してレーザー走査方向の縞本数の分布だけを求める。前記画像は、レーザーエネルギー強度がレーザー走査に伴って段階的に異なって成る結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像である。この縞本数算出手段にて抽出されるべき縞本数が予め定める本数未満になったとき、濃度値算出手段は、縞本数算出手段と異なる撮像系に切替えて撮像した画像について、レーザー走査方向の濃度値を算出する。これによってレーザー走査方向の濃度値の分布を求める。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、特に、縞本数が予め定める本数未満になったときに、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。換言すれば、縞本数算出工程においては、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることなく筋状の濃度変化だけを計測して縞本数を算出し、縞本数が予め定める本数未満になったとき始めて濃度値算出工程にて、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。したがって本発明の結晶膜の検査方法によれば、従来技術において全計測点を、第１の撮像系で筋状の散乱光を計測するとともに、第２の撮像系で筋状の濃度変化を計測する方法に比べて、処理タクトの低減を図ることができる。しかもレーザー走査方向の濃度値とレーザーエネルギー強度との関係と、縞本数とレーザーエネルギー強度との関係とから、レーザーエネルギー強度の出力異常を即座に検知することが可能となる。それ故、不所望の結晶化度の結晶膜すなわち不良基板を排除することが可能となる。このように結晶膜の特性低下を確実に判定するとともに、処理タクトの低減を図ることができる。
【００２３】
また本発明によれば、縞本数算出工程において、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出する。また前記縞本数算出工程において、前記計測点からレーザー走査方向に沿った他の計測点であって、レーザーエネルギー強度が段階的に低くなる他の計測点にて縞本数を抽出する。このようにレーザー走査方向に沿った複数の計測点にて縞本数を抽出することが可能となる。したがって縞本数とレーザーエネルギー強度との関係を求めることが可能となる。
【００２４】
また本発明によれば、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出した後、レーザーエネルギー強度が最小の帯状部分に至るまで、縞本数算出工程および濃度値算出工程の少なくともいずれか１つを行う。このように本発明によれば、従来技術において全計測点を、第１の撮像系で筋状の散乱光を計測するとともに、第２の撮像系で筋状の濃度変化を計測する方法に比べて、処理タクトの低減を実現することができる。
【００２５】
また本発明によれば、濃度値算出工程において、算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、計測対象である帯状部分の延在方向に位置の異なるレーザー走査方向の濃度値を算出する。これによって、前記レーザー走査方向の濃度値の分布を求める。このように算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、同一の延在方向位置におけるレーザー走査方向では、それ以降計測を行わない。換言すれば計測点数を削減することが可能となる。
【００２６】
また本発明によれば、縞本数が予め定める本数未満になったときに、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。換言すれば、縞本数算出手段は、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることなく筋状の濃度変化だけを計測して縞本数を算出し、島本数が予め定める本数未満になったとき始めて濃度値算出手段にて、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。したがって本発明の結晶膜の検査装置によれば、従来技術において全計測点を、第１の撮像系で筋状の散乱光を計測するとともに、第２の撮像系で筋状の濃度変化を計測する技術に比べて、処理タクトの低減を図ることができる。しかもレーザー走査方向の濃度値とレーザーエネルギー強度との関係と、縞本数とレーザーエネルギー強度との関係とから、レーザーエネルギー強度の出力異常を即座に検知することが可能となる。それ故、不所望の結晶化度の結晶膜すなわち不良基板を排除することが可能となる。このように結晶膜の特性低下を確実に判定するとともに、処理タクトの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る結晶膜付き基板の結晶化度を計測する手順を示すフローチャートである。図２は、照射対象に対しレーザーエネルギー強度を段階的に変えて、帯状にレーザー照射した結晶膜付き基板の一例を示す図である。本実施形態は、たとえばＴＦＴを製造する際に用いられる結晶性シリコン半導体膜（以後「結晶膜」と表記する）を検査する検査装置に、本発明の検査装置を適用した場合の一例を示す。以下の説明は、結晶膜の検査方法の説明をも含む。
【００２８】
本実施形態では図１に示すように、ステップａ１において、たとえば検査装置の図示外の電源をオンにする条件で結晶膜付き基板１０の結晶化度を計測する処理が開始する。ただしこの開始条件だけに限定されるものではない。本処理の制御主体は、後述する制御装置１１である（図５参照）。制御装置１１に、基板１０の結晶化度を計測するためのプログラムが格納されている。ステップａ２において先ず基板１０の一表面部に対し、第１計測点の厚み方向一方に計測ヘッドを移動させる。前記「基板」は、結晶膜付き基板と同義である。第１計測点は、レーザーエネルギー強度が最大の帯状照射領域Ｓａ内の一領域である。前記帯状照射領域Ｓａ内が帯状部分に相当する。次にステップａ３に移行し、光学倍率×５程度の撮像系によって、第１計測点の筋状の濃度変化領域を画像処理により総本数として算出する。
【００２９】
次にステップａ４に移行し、算出した縞本数が「１」未満ではない、換言すれば算出した縞本数が「１」以上であると判断されると、ステップａ５に移行する。判断基準である前記縞本数「１」が、予め定める本数に相当する。このステップａ５において、計測ヘッドを移動させる。つまり前記帯状照射領域Ｓａに対しレーザー走査方向（矢符Ｄ１にて表記）に隣接する帯状照射領域Ｓａ内であって、レーザーエネルギー強度が一段階低い（たとえば５ｍＪ）帯状照射領域Ｓａ内の第２計測点の厚み方向一方に計測ヘッドを移動させる。その後ステップａ３に戻る。このステップａ３において、第２計測点の筋状の濃度変化領域を画像処理により縞本数として算出する。このようにして、算出した縞本数が１未満（零）になるまで、筋状濃度変化計測だけを繰り返す。
【００３０】
ステップａ４において、たとえば第６計測点にて算出した縞本数が「１」未満であると判断されると、ステップａ６において、光学倍率×０．５程度の撮像系に切替える。次にステップａ７に移行し、前記第６計測点の散乱光を計測し、濃度値を算出する。次にステップａ８に移行し、算出した濃度値が、予め定める濃度しきい値より大きいか否かを判断する。ここで算出した濃度値が、濃度しきい値より大きいと判断されると、ステップａ１０に移行する。このステップａ１０において、予め設定した計測点を計測したか否かを判断する。ここで設定した計測点を計測していないと判断されると、ステップａ５に戻り計測ヘッドをレーザー走査方向に移動させ、ステップａ３にて新たな計測点の筋状の濃度変化領域を画像処理により縞本数として算出する。
【００３１】
ステップａ１０において、予め設定した計測点を計測したと判断されると、ステップａ１１に移行し計測結果を表示し、その後ステップａ１２にて本処理を終了する。ステップａ８において、算出した濃度値が濃度しきい値より大きくない、換言すれば、算出した濃度値が濃度しきい値未満であると判断されると、その列での計測を終了し、レーザー走査方向に平行な次の列の第２０行目に計測ヘッドを移動させる。その後ステップａ３に戻る。
【００３２】
図３は、レーザーエネルギー強度に対する濃度値および縞本数の関係を示す図である。以上説明した計測結果から、レーザーエネルギー強度に対する、濃度しきい値以上の濃度領域での計測濃度分布（ア）と、濃度しきい値に対応するレーザーエネルギー強度以上の強度領域での縞本数分布（イ）とが得られ、必要に応じて表示させることができる。本実施形態に係る検査方法によって得られるレーザーエネルギー強度に対する計測濃度分布および縞本数分布は、レーザーエネルギー強度の全領域に対して表示するものではないが、縞の有無によって微結晶が発生するレーザーエネルギー強度が判明する。これとともに微結晶が発生しないレーザーエネルギー強度領域での、結晶化度に対応する濃度値が判明するため、必要かつ十分な情報が得られるものである。
【００３３】
本実施形態において計測点数については、たとえば第１列で縞本数が「１」以上の計測点は第２０行目から第１６行目までで、かつ第１列で濃度値がしきい値未満の計測点は、第５行目以下の計測点である。このとき第１列における計測点数は、第２０行目から第１６行目までの「５」行に、前記第５行目以下の「５」行を加えた値である「１０」点に「２」回（異なる撮像系での計測回数）を乗じ、さらに「５」点を加えた２５点となる。以後同様に、第２列で縞本数が「１」以上の計測点は第２０行目から第１６行目までで、かつ第２列で濃度値がしきい値未満の計測点は、第５行目以下の計測点である。このとき第２列における計測点数は、「１０」点に「２」回を乗じ、さらに「５」点を加えた２５点となる。
【００３４】
第３列で縞本数が「１」以上の計測点は第２０行目から第１５行目までで、かつ第３列で濃度値がしきい値未満の計測点は、第４行目以下の計測点である。このとき第３列における計測点数は、「１０」点に「２」回を乗じ、さらに「６」点を加えた２６点となる。第４列で縞本数が「１」以上の計測点は第２０行目から第１７行目までで、かつ第４列で濃度値がしきい値未満の計測点は、第６行目以下の計測点である。このとき第４列における計測点数は、「１０」点に「２」回を乗じ、さらに「４」点を加えた２４点となる。第５列で縞本数が「１」以上の計測点は第２０行目から第１６行目までで、かつ第５列で濃度値がしきい値未満の計測点は、第５行目以下の計測点である。このとき第５列における計測点数は、「１０」点に「２」回を乗じ、さらに「５」点を加えた２５点となる。
【００３５】
したがって本実施形態では、計測点数の合計は１２５点となる。従来の計測点数は２００点（２０行×５列×２回）であるから、本実施形態では、計測点数を従来技術に比べて約３８％削減できることになる。このように本実施形態に係る検査方法によれば、従来技術において全計測点を、第１の撮像系で筋状の散乱光を計測するとともに、第２の撮像系で筋状の濃度変化を計測する方法に比べて、処理タクトの低減を図ることができる。
【００３６】
図４は、レーザーエネルギー強度に対する結晶化度および表面粗さの関係を示す図である。レーザーエネルギー強度に対する結晶化度および結晶膜の表面粗さについて説明する。非晶質シリコン層に対し、照射するレーザーエネルギー強度が所望の値よりも低い場合には、結晶膜の結晶化度は、所望の１００％よりも低く、結晶膜の表面粗さも低い傾向にある。レーザーアニール用レーザーエネルギー強度が適切な場合には、レーザーエネルギーによって溶融した内部に、非溶融部が点在する。そして前記非溶融部を結晶核として結晶が成長するので、結晶粒径が数μmの大きな結晶となる。
【００３７】
非晶質シリコン層に対し、照射するレーザーエネルギー強度が所望の値よりも高い場合には、結晶膜に微結晶が発生し、その微結晶化部分の表面粗さは極めて低くなる。微結晶化部分は微結晶部分とも呼ばれており、前記微結晶は、レーザーアニールのレーザーエネルギー強度が過大となった場合に、結晶膜が前記レーザーエネルギーによって完全に溶融し、冷却時に結晶核が高密度かつランダムに形成され、各々の結晶核から結晶が成長するため、結晶粒径が数百ｎｍの極めて小さい結晶の集合となったものである。
【００３８】
レーザーエネルギー強度に対する濃度値（結晶化度）および縞本数について、図３を参照しつつ説明する。エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー強度と結晶化度との間には、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度よりも小さい領域において、レーザーエネルギー強度が大きくなれば、結晶膜の結晶化度および濃度値は高くなる傾向にある。所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度を超える領域においては、レーザーエネルギー強度が大きくなれば、結晶膜の結晶化度および濃度値は低くなる傾向にある。
【００３９】
またエキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー強度と、筋状濃度変化から画像処理により抽出される縞本数との間には、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度よりも小さい領域において、レーザーエネルギー強度の大小に関わらず、前記縞本数は「０」となる。所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度を超える領域においては、レーザーエネルギー強度が大きくなれば、縞本数は大きくなる傾向にある。
【００４０】
したがってエキシマレーザーアニール装置による結晶化工程の直後に、生産される全基板の結晶膜の検査つまり全数検査、または全ての生産ロット単位内での結晶膜の抜取り検査をして、濃度値および縞本数の変動を、たとえばディスプレイなどで常に監視することによって、レーザーエネルギー強度を検出し得る。つまり濃度値があるレベルを下回りかつ、縞が「０」になった場合には、レーザーエネルギー強度は、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度よりも小さくなっていることを即座に検出し得る。濃度値があるレベルを下回るかまたは、縞本数が「０」でない場合には、レーザーエネルギー強度は所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度よりも大きくなっていることを即座に検出し得る。このように二つの関係すなわち、撮像した画像の濃度値とレーザーエネルギー強度との関係と、縞本数とレーザーエネルギー強度との関係とから、レーザーエネルギー強度の出力異常を即座に検知することができ、不所望の結晶化度の結晶膜すなわち不良基板を排除することが可能となる。
【００４１】
図５は、本発明の実施の形態に係る結晶膜の検査装置１２の構成を概略示す図である。結晶膜を検査する検査装置１２は、たとえばｘｙステージ１３と、撮像手段を含む計測ヘッド１４と、図示外の照射手段と、縞本数算出手段および濃度値算出手段としての制御装置１１と、表示装置であるディスプレイ１５とを有する。ｘｙステージ１３は、基板１０を吸着支持可能に構成されている。このｘｙステージ１３の一方つまり基板１０の厚み方向一方には、計測ヘッド１４が設けられている。この計測ヘッド１４は、ｘｙステージ１３に対しｘおよびｙ方向に相対移動可能に構成されている。前記ｘ方向は、長方形状のｘｙステージ１３の長手方向に沿った方向であり、前記ｙ方向は、ｘ方向および基板１０の厚み方向に直交する方向である。計測ヘッド１４は、基板１０に形成された結晶膜１０Ａを撮像可能に配置して設けられている。この計測ヘッド１４および前記照射手段を用いて、結晶膜１０Ａを厚み方向一方側から撮像することが可能となる。
【００４２】
以上説明した結晶膜１０Ａの検査方法および検査装置１２によれば、特に、縞本数が「１」未満になったときに、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。換言すれば、縞本数算出工程においては、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めることなく筋状の濃度変化だけを計測して縞本数を算出し、縞本数が「１」未満になったとき始めて濃度値算出工程にて、レーザー走査方向の濃度値の分布を求めている。したがって本検査方法および検査装置１２によれば、従来技術において全計測点を、第１の撮像系で筋状の散乱光を計測するとともに、第２の撮像系で筋状の濃度変化を計測する技術に比べて、処理タクトの低減を図ることができる。しかもレーザー走査方向の濃度値とレーザーエネルギー強度との関係と、縞本数とレーザーエネルギー強度との関係とから、レーザーエネルギー強度の出力異常を即座に検知することが可能となる。
【００４３】
縞本数算出工程においては、レーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出し、前記計測点からレーザー走査方向に沿った他の計測点であって、レーザーエネルギー強度が段階的に低くなる他の計測点にて縞本数を抽出する。このようにレーザー走査方向に沿った複数の計測点にて縞本数を抽出することが可能となる。したがって縞本数とレーザーエネルギー強度との関係を求めることが可能となる。またレーザーエネルギー強度が最大の帯状部分の計測点から縞本数を抽出した後、レーザーエネルギー強度が最小の帯状部分に至るまで、縞本数算出工程および濃度値算出工程の少なくともいずれか１つを行う。このように本実施形態によれば、従来技術に比べて、処理タクトの低減を実現することができる。
【００４４】
また濃度値算出工程において、算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、計測対象である帯状部分の延在方向に位置の異なるレーザー走査方向の濃度値を算出する。これによって、前記レーザー走査方向の濃度値の分布を求める。このように算出される濃度値が予め定める濃度しきい値未満のとき、同一の延在方向位置におけるレーザー走査方向では、それ以降計測を行わない。換言すれば計測点数を削減することが可能となる。
【００４５】
本実施形態では、予め定める縞本数が「１」に設定されているが、予め定める縞本数は、必ずしも「１」に限定されるものではない。本発明の実施の他の形態として、縞本数を、光学倍率×５以外の撮像系を用いて撮像し算出することも可能である。ステップａ６における撮像系を、光学倍率×０．５以外の撮像系にすることも可能である。本実施形態においては、一つの列での計測を終了すると隣接する次の列に計測ヘッドを移動させているが、計測ヘッドを移動させるべき列は、隣接する列に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る結晶膜付き基板の結晶化度を計測する手順を示すフローチャートである。
【図２】照射対象に対しレーザーエネルギー強度を段階的に変えて、帯状にレーザー照射した結晶膜付き基板の一例を示す図である。
【図３】レーザーエネルギー強度に対する濃度値および縞本数の関係を示す図である。
【図４】レーザーエネルギー強度に対する結晶化度および表面粗さの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る結晶膜の検査装置１２の構成を概略示す図である。
【図６】従来の結晶膜付き基板の結晶化度を計測する手順を示すフローチャートである。
【図７】従来技術に係り、照射対象に対しレーザーエネルギー強度を段階的に変えて、帯状にレーザー照射した結晶膜付き基板の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  基板
１０Ａ  結晶膜
１１  制御装置
１２  検査装置
【図１】
2006038587.tif 000003
【図２】
2006038587.tif 000004
【図３】
2006038587.tif 000005
【図４】
2006038587.tif 000006
【図５】
2006038587.tif 000007
【図６】
2006038587.tif 000008
【図７】
2006038587.tif 000009