(57)【要約】【課題】膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けずに、ラマン散乱光を基に膜を評価する。【解決手段】励起光発光部１から励起光ｅを出射し、ガラス基板Ｐ上に形成された多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近にガラス基板Ｐを通して励起光ｅを集光する。そして、多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近でのラマン散乱光ｓを、ガラス基板Ｐを通して、散乱光受光評価部３で受光し、該ラマン散乱光ｓを基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める。【効果】平滑面である界面Ｂ付近の薄膜Ｍに焦点ｆを設定し共焦点とするため、薄膜Ｍの表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を全く受けないで、ラマン散乱光ｓを基に薄膜Ｍを評価することが出来る。【選択図】  図１
2004226260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法。
【請求項２】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法。
【請求項３】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法。
【請求項４】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法。
【請求項５】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法。
【請求項６】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置。
【請求項７】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置。
【請求項８】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置。
【請求項９】
平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜評価方法および装置に関し、さらに詳しくは、膜表面が平滑面でない場合でもラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る膜評価方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示器や有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示器などで用いられるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、ガラス基板上に非晶質のシリコン薄膜を成膜した後、レーザアニールにより結晶化させて、多結晶性シリコン薄膜を形成して製造されている。そして、この多結晶性シリコン薄膜の評価は、多結晶性シリコン薄膜に励起光を照射し、多結晶性シリコン薄膜からのラマン散乱光を受光し、そのラマン散乱光を基にして行っている（例えば、特許文献１，特許文献２参照。）。
他方、レーザアニールによる結晶化の際、結晶粒同士が互いにぶつかり盛り上がることで、多結晶性シリコン薄膜の表面が凹凸になることが指摘されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７４２８６号公報（［００３９］，図７）
【特許文献２】
特開２００２−１７６００９号公報（［００２６］〜［００３０］）
【特許文献３】
特開２００２−３５３１３５号公報（［００１１］，図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多結晶性シリコン薄膜の評価方法では、多結晶性シリコン薄膜表面の凹凸が小さい場合には問題がないが、多結晶性シリコン薄膜表面の凹凸が大きい場合には、その凹凸の影響による雑音成分に多結晶性シリコン薄膜による信号成分が埋もれてしまい、多結晶性シリコン薄膜を評価しにくくなる問題点があった。そこで、本発明の目的は、膜表面が平滑面でない場合でもラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る膜評価方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法を提供する。
上記第１の観点による膜評価方法では、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜に焦点を合わせるため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
なお、平面基板を通して励起光を集光し、平面基板を通してラマン散乱光を集光するため、膜表面の凹凸の影響を全く受けない。また、レーザアニール装置と反対側に膜評価装置を配置でき、干渉を回避できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法を提供する。
上記第２の観点による膜評価方法では、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜に焦点を合わせるため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
なお、膜を通して励起光を集光し、膜を通してラマン散乱光を集光するため、平面基板が非透光性であってもよい。また、レーザアニール装置と膜評価装置とを同じ側に配置でき、占有空間をコンパクト化できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法を提供する。
上記第３の観点による膜評価方法では、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜に焦点を合わせるため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
なお、平面基板を通して励起光を集光し、膜を通してラマン散乱光を集光するため、励起光照射手段と散乱光受光手段とを反対側に配置でき、干渉を回避できる。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光し、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光し、前記ラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法を提供する。
上記第４の観点による膜評価方法では、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜に焦点を合わせるため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
なお、膜を通して励起光を集光し、平面基板を通してラマン散乱光を集光するため、励起光照射手段と散乱光受光手段とを反対側に配置でき、干渉を回避できる。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を基にして膜を評価することを特徴とする膜評価方法を提供する。
上記第５の観点による膜評価方法では、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜でのラマン散乱光を受光するため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置を提供する。
上記第６の観点による膜評価装置では、前記第１の観点による膜評価方法を好適に実施することが出来る。
【００１１】
第７の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置を提供する。
上記第７の観点による膜評価装置では、前記第２の観点による膜評価方法を好適に実施することが出来る。
【００１２】
第８の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記平面基板を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記膜を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置を提供する。
上記第８の観点による膜評価装置では、前記第３の観点による膜評価方法を好適に実施することが出来る。
【００１３】
第９の観点では、本発明は、平面基板上に形成された膜の前記平面基板との界面付近に前記膜を通して励起光を集光する励起光照射手段と、前記膜の前記平面基板との界面付近でのラマン散乱光を前記平面基板を通して集光する散乱光受光手段と、前記ラマン散乱光を基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める評価手段とを具備したことを特徴とする膜評価装置を提供する。
上記第９の観点による膜評価装置では、前記第４の観点による膜評価方法を好適に実施することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１５】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態に係る膜評価装置１００を示す構成図である。
この膜評価装置１００は、励起光ｅを出射する励起光発光部１と、ガラス基板Ｐ上に形成された多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近にガラス基板Ｐを通して励起光ｅを集光すると共に多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近でのラマン散乱光ｓをガラス基板Ｐを通して集光する光学系２と、散乱光ｓを受光し該ラマン散乱光ｓを基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める散乱光受光評価部３とを具備して構成されている。
【００１６】
多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面（アニール用レーザ光Ａ側の面）は、結晶化の際、結晶粒同士が互いにぶつかり盛り上がることで、凹凸になっている。
しかし、第１の実施形態に係る膜評価装置１００では、平滑面である界面Ｂ付近の多結晶性シリコン薄膜Ｍに焦点ｆを設定し共焦点とするため、多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を全く受けない。従って、ラマン散乱光ｓを基に多結晶性シリコン薄膜Ｍを好適に評価することが出来る。
【００１７】
−第２の実施形態−
図２は、第２の実施形態に係る膜評価装置２００を示す構成図である。
この膜評価装置２００は、励起光ｅを出射する励起光発光部１と、ガラス基板Ｐ上に形成された多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近に多結晶性シリコン薄膜Ｍを通して励起光ｅを集光すると共に多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近でのラマン散乱光ｓを多結晶性シリコン薄膜Ｍを通して集光する光学系２と、散乱光ｓを受光し該ラマン散乱光ｓを基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める散乱光受光評価部３とを具備して構成されている。
【００１８】
多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面（アニール用レーザ光Ａ側の面）は、結晶化の際、結晶粒同士が互いにぶつかり盛り上がることで、凹凸になっている。
しかし、第２の実施形態に係る膜評価装置２００では、平滑面である界面Ｂ付近の多結晶性シリコン薄膜Ｍに焦点ｆを設定し共焦点とするため、多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けない。従って、ラマン散乱光ｓを基に多結晶性シリコン薄膜Ｍを好適に評価することが出来る。
【００１９】
−第３の実施形態−
図３は、第３の実施形態に係る膜評価装置３００を示す構成図である。
この膜評価装置３００は、励起光ｅを出射する励起光発光部１と、ガラス基板Ｐ上に形成された多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近にガラス基板Ｐを通して励起光ｅを集光する照射側光学系２ｅと、多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近でのラマン散乱光ｓを多結晶性シリコン薄膜Ｍを通して集光する受光側光学系２ｓと、散乱光ｓを受光し該ラマン散乱光ｓを基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める散乱光受光評価部３とを具備して構成されている。
【００２０】
多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面（アニール用レーザ光Ａ側の面）は、結晶化の際、結晶粒同士が互いにぶつかり盛り上がることで、凹凸になっている。
しかし、第３の実施形態に係る膜評価装置３００では、平滑面である界面Ｂ付近の多結晶性シリコン薄膜Ｍに焦点ｆを設定し共焦点とするため、多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けない。従って、ラマン散乱光ｓを基に多結晶性シリコン薄膜Ｍを好適に評価することが出来る。
【００２１】
−第４の実施形態−
図４は、第４の実施形態に係る膜評価装置４００を示す構成図である。
この膜評価装置４００は、励起光ｅを出射する励起光発光部１と、ガラス基板Ｐ上に形成された多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近に多結晶性シリコン薄膜Ｍを通して励起光ｅを集光する照射側光学系２ｅと、多結晶性シリコン薄膜Ｍのガラス基板Ｐとの界面Ｂ付近でのラマン散乱光ｓをガラス基板Ｐを通して集光する受光側光学系２ｓと、散乱光ｓを受光し該ラマン散乱光ｓを基にしてラマン強度，ラマンピークシフト量，ラマンピーク線幅，電子移動度の少なくとも一つを求める散乱光受光評価部３とを具備して構成されている。
【００２２】
多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面（アニール用レーザ光Ａ側の面）は、結晶化の際、結晶粒同士が互いにぶつかり盛り上がることで、凹凸になっている。
しかし、第４の実施形態に係る膜評価装置４００では、平滑面である界面Ｂ付近の多結晶性シリコン薄膜Ｍに焦点ｆを設定し共焦点とするため、多結晶性シリコン薄膜Ｍの表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けない。従って、ラマン散乱光ｓを基に多結晶性シリコン薄膜Ｍを好適に評価することが出来る。
【００２３】
−他の実施形態−
（１）本発明は、多結晶性シリコン薄膜Ｍ以外の膜（例えば、ガリウム−ヒ素薄膜や有機材料膜）の評価にも適用できる。
（２）本発明は、ガラス基板Ｐ以外の基板（例えば、プラスチック基板）上に形成した膜の評価にも適用できる。また、第２の実施形態は、非透光性の基板（例えば、金属基板）上に形成した膜の評価にも適用できる。
（３）本発明は、基板上に形成した膜（例えば、シリカ膜，燐酸シリケートガラス膜）上に形成した膜の評価にも適用できる。但し、評価対象膜の直下の膜（基板側に隣接する膜）との界面を平滑面とみなしうる必要がある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の膜評価方法および装置によれば、平滑面である平面基板と膜の界面付近の膜でのラマン散乱光を受光するため、膜表面の凹凸が大きい場合でも、その凹凸の影響を受けず、ラマン散乱光を基に膜を好適に評価することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る膜評価装置を示す構成図である。
【図２】第２の実施形態に係る膜評価装置を示す構成図である。
【図３】第３の実施形態に係る膜評価装置を示す構成図である。
【図４】第４の実施形態に係る膜評価装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１        励起光発光部
２        光学系
２ｅ      照射光学系
２ｓ      受光光学系
３        散乱光受光評価部
１００，２００，３００，４００      膜評価装置
Ｂ        界面
Ｍ        多結晶性シリコン薄膜
Ｐ        ガラス基板
ｅ        励起光
ｓ        ラマン散乱光
【図１】
2004226260.tif 000003
【図２】
2004226260.tif 000004
【図３】
2004226260.tif 000005
【図４】
2004226260.tif 000006