(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファスシリコン膜をアニール処理することによって形成されたポリシリコン膜を評価する評価方法において、
上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、
その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、
コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、
比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価すること
を特徴とするポリシリコン評価方法。
【請求項２】
コントラストが低い領域とコントラストが高い領域とのコントラスト比を算出し、
このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価すること
を特徴とする請求項１記載のポリシリコン評価方法。
【請求項３】
アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項１記載のポリシリコン評価方法。
【請求項４】
アモルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項３記載のポリシリコン評価方法。
【請求項５】
アモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項４記載のポリシリコン評価方法。
【請求項６】
アモルファスシリコン膜をアニール処理することによって形成されたポリシリコン膜を評価する評価装置において、
上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段により撮像された撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価手段とを備えること
を特徴とするポリシリコン評価装置。
【請求項７】
上記評価手段は、コントラストが低い領域とコントラストが高い領域とのコントラスト比を算出し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価すること
を特徴とする請求項６記載のポリシリコン評価装置。
【請求項８】
アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項６記載のポリシリコン評価装置。
【請求項９】
アモルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項８記載のポリシリコン評価装置。
【請求項１０】
アモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール処理を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価すること
を特徴とする請求項９記載のポリシリコン評価装置。
【請求項１１】
薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタ製造方法において、
アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン成膜工程と、
成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と、
上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価工程とを有すること
を特徴とする薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１２】
上記評価工程では、コントラストが低い領域とコントラストが高い領域とのコントラストの比率を算出し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価すること
を特徴とする請求項１１記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１３】
上記ポリシリコン膜形成工程では、アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項１１記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１４】
上記ポリシリコン膜形成工程では、アモルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項１３記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１５】
上記ポリシリコン膜形成工程では、アモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項１４記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１６】
上記評価工程では、評価したポリシリコン膜の状態に基づき、上記ポリシリコン膜形成工程で与えるエキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制御すること
を特徴とする請求項１５記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１７】
上記評価工程では、コントラストが低い領域とコントラストが高い領域とのコントラストの比率が所定の値より高く、且つ、コントラストが低い領域が連続している部分の面積が所定の値より小さくなるように、上記エキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制御すること
を特徴とする請求項１６記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項１８】
薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタ製造システムにおいて、
アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン成膜装置と、
成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成装置と、
上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価装置とを有すること
を特徴とする薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項１９】
上記評価装置では、コントラストが低い領域とコントラストが高い領域とのコントラスト比を算出し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価すること
を特徴とする請求項１８記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項２０】
上記ポリシリコン膜形成装置では、アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項１８記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項２１】
上記ポリシリコン膜形成装置では、アモルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項２０記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項２２】
上記ポリシリコン膜形成装置では、アモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール処理を行うこと
を特徴とする請求項２１記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項２３】
上記評価装置では、評価したポリシリコン膜の状態に基づき、上記ポリシリコン膜形成装置で与えるエキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制御すること
を特徴とする請求項２２記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【請求項２４】
上記評価装置では、コントラストが低い領域のコントラストにするコントラストが高い領域のコントラストの比率が所定の値より高く、且つ、コントラストが低い領域が連続している部分の面積が所定の値より小さくなるように、上記エキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制御すること
を特徴とする請求項２３記載の薄膜トランジスタ製造システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリシリコン膜の結晶状態を評価するポリシリコン評価方法及びポリシリコン評価装置、並びに、アモルファスシリコンに対してアニール処理をして生成したポリシリコン膜を有する薄膜トランジスタ製造方法及び薄膜トランジスタ製造システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、チャネル層にポリシリコン膜を用いた薄膜トランジスタの実用化が進められている。チャネル層にポリシリコンを用いた場合、薄膜トランジスタの電界移動度が非常に高くなるため、例えば液晶ディスプレイ等の駆動回路として用いた場合には、ディスプレイの高精彩化、高速化、小型化等を実現することができるようになる。
【０００３】
また、エキシマレーザアニール装置を用いてアモルファスシリコンを熱処理してポリシリコン膜を形成する、いわゆる低温多結晶化プロセスも近年開発が進んでいる。このような低温多結晶プロセスを薄膜トランジスタの製造プロセスに適用することによって、ガラス基板への熱損傷が低くなり、大面積で安価なガラス基板を用いることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、低温多結晶プロセスにおいて用いられるエキシマレーザアニール装置は、その出力パワーが不安定であるため、形成されるポリシリコンのグレーンサイズが大きく変動する。そのため、エキシマレーザアニール装置を用いて形成されたポリシリコン膜は、常に良好なグレーンサイズとはならず、例えば、シリコン結晶が微結晶化してしまういわゆる線状不良となったり、十分大きなグレーンサイズが得られないいわゆる書き込み不良となったりしてしまうという問題点があった。
【０００５】
そこで、一般に、このようなエキシマレーザアニール装置を用いてアニール処理を行う場合には、ポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階で、その最表面に形成されているポリシリコン膜の結晶の状態を全数検査したり、或いは、製品を無作為に抜き取り結晶の状態を検査したりして、製造した製品がこの段階で不良品であるか否かを判断することが行われる。また、エキシマレーザアニール装置へポリシリコン膜へ与えられたエネルギー情報を、エキシマレーザアニール装置にフィードバックして最適なレーザパワーの設定が行われる。
【０００６】
しかしながら、ポリシリコン膜を評価するには、分光エリプソや走査型電子顕微鏡等を用いて表面画像を撮像し、その表面画像を目視して結晶の状態を判断するといった感覚的な方法しかなく、非接触で客観的に判断することができなかった。また、このような方法は、時間的、コスト的に非効率であり、インプロセスで用いることは困難であった。
【０００７】
本発明は、このような実情を鑑みてされたものであり、形成したポリシリコン膜の状態を、客観的に、非接触で、精度良く、自動的に評価を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるポリシリコン評価方法は、アモルファスシリコン膜をアニール処理することによって形成されたポリシリコン膜を評価する評価方法であって、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価することを特徴とする。
【０００９】
このポリシリコン評価方法では、ポリシリコン膜の撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１０】
本発明にかかるポリシリコン膜評価装置は、アモルファスシリコン膜をアニール処理することによって形成されたポリシリコン膜を評価する評価装置であって、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像する撮像手段と、上記撮像手段により撮像された撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ポリシリコン評価装置では、ポリシリコン膜の撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１２】
本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法は、アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン成膜工程と、成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成工程と、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
この薄膜トランジスタ製造方法では、アモルファスシリコン膜をアニール処理して形成したポリシリコン膜を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１４】
本発明にかかる薄膜トランジスタ製造システムは、アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコン成膜装置と、成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜形成装置と、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価装置とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる薄膜トランジスタ製造システムでは、アモルファスシリコン膜をアニール処理して形成したポリシリコン膜を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用したポリシリコン評価装置について説明する。
【００１７】
トップゲート型ＴＦＴ
本発明の実施の形態として以下説明を行うポリシリコン膜の評価装置は、例えば、トップゲート構造を有する薄膜トランジスタ（トップゲート型ＴＦＴ）の製造工程中に形成されるポリシリコン膜の検査に用いられる。トップゲート型ＴＦＴは、例えばガラス基板上に、ポリシリコン膜（チャネル層）、ゲート絶縁膜、ゲート電極が下層から順に積層された構成とされた薄膜トランジスタである。すなわち、トップゲート型ＴＦＴは、チャネル層となるポリシリコン膜が最下層に形成されている構成のＴＦＴである。
【００１８】
また、このトップゲート型ＴＦＴのポリシリコン膜は、例えば、ＬＰＣＶＤ法等によってアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）が成膜された後、このアモルファスシリコンに対してアニール処理を行うことにより多結晶化され形成される。ポリシリコン膜の多結晶化工程においては、紫外線レーザであるエキシマレーザを用いたレーザアニール処理が用いられる。このエキシマレーザアニール処理は、その照射面が線状とされたパルスのレーザビームを出射し、パルスビームの照射領域を移動させながら、アモルファスシリコンをポリシリコンに多結晶化させるものである。レーザビームは、その照射面の形状が、例えば長手方向の長さが２０ｃｍ、短辺方向の長さが４００μｍとされ、パルスの周波数が３００Ｈｚとされている。エキシマレーザアニール処理を行う際のレーザビームの走査方向は、線状レーザの照射面の長手方向と直交する方向（すなわち、短辺方向）に行われる。
【００１９】
以上のような構成のトップゲート型ＴＦＴでは、チャネル層にポリシリコンを用いているため、チャネル層の電界移動度が非常に高くなる。そのため、例えば液晶ディスプレイ等の駆動回路として用いた場合には、ディスプレイの高精細化、高速化、小型化等を実現することができる。また、以上のようなトップゲート型ＴＦＴでは、エキシマレーザアニールを用いてアモルファスシリコンを熱処理することによってポリシリコン膜を形成する、いわゆる低温多結晶化プロセスが用いられている。そのため、多結晶化プロセスでのガラス基板への熱損傷が少なくなり、大面積で安価なガラス基板を用いることが可能となる。
【００２０】
ポリシリコン膜の検査の必要性
ところで、ポリシリコン膜の電界移動度を決定する重要な要素は、ポリシリコンのグレーンサイズであるといわれている。そのグレーンサイズは、エキシマレーザアニール処理時においてポリシリコン膜に与えられるエネルギーに大きく依存する。そのため、エキシマレーザアニール処理時におけるレーザのエネルギ密度の制御やその安定化が、完成したトップゲート型ＴＦＴの特性や歩留まりに大きく影響することとなる。
【００２１】
しかしながら、エキシマレーザアニール処理において用いられるエキシマレーザアニール装置は、出射するレーザのエネルギ密度の出力変動が比較的大きい。そのため、エキシマレーザアニール装置を用いてエキシマレーザアニールを行った場合、良好なグレーンサイズを得られるエネルギーの許容範囲（ポリシリコン膜の製造マージン）に対して、ポリシリコン膜に与えるエネルギーの変動が大きくなってしまい、ポリシリコン膜を安定的に製造することが難しい。
【００２２】
したがって、同一の条件でエキシマレーザアニールを行った場合でも、ポリシリコン膜のグレーンサイズが大きく変動し、例えばレーザのエネルギが大きくなりすぎた場合には、シリコン結晶が微結晶化してしまい、また、レーザのエネルギが小さくなりすぎた場合には、グレーンサイズが小さくなり、十分大きなグレーンサイズを得ることができない。
【００２３】
そこで、一般に、このようなエキシマレーザアニール装置を用いてアニール処理を行う場合には、例えば、ポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階で、その最表面に形成されているポリシリコン膜の結晶の状態を全数検査したり、或いは、製品を無作為に抜き取って結晶の状態を検査したりして、製造した製品がこの段階で不良品であるか否かを判断したりする。また、ポリシリコン膜の結晶状態を評価してエキシマレーザアニール装置へポリシリコン膜へ与えられたエネルギー密度を算出し、その情報をフィードバックしてレーザのエネルギ密度の設定を行ったりする。
【００２４】
ポリシリコン膜評価装置は、例えば、このようなポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階で、形成したポリシリコン膜の評価を行い、製造した製品がこの段階で不良品であるか否かを判断したり、また、エキシマレーザアニール装置へ情報をフィードバックしてレーザエネルギーの設定を行ったりする際に用いるものである。
【００２５】
ポリシリコン膜の評価原理と評価手法
上述したエキシマレーザアニールにより形成されたポリシリコン膜の評価原理について説明する。
【００２６】
ポリシリコン膜のグレーンサイズは、エキシマレーザアニールで与えられたエネルギーに大きく依存する。ポリシリコン膜のグレーンサイズは、図１に示すように、与えられたエネルギーが増大するとそれに伴い増大するが、ある所定のエネルギー（図１中Ｘ１の位置）以上となるとグレーンサイズがある程度の大きさまで成長し、その後変化が少なくなり安定化する。例えば、その平均粒径は例えば２５０ｎｍである。さらにエネルギーを増大させていくと、ある位置（図１中Ｘ２の位置）から、グレーンサイズの変化がまた大きくなり始める。その平均粒径は例えば４５０ｎｍである。そして、臨界点寸前（図１中Ｘ３の位置）で十分大きなグレーンサイズが得られる。その平均粒径は例えば８００ｎｍ以上である。そして、ある臨界点（図１中Ｘ４の位置）を境としてポリシリコンが微結晶粒となってしまう。
【００２７】
ここで、平均粒径が２５０ｎｍ以下の粒径のことを小粒径、平均粒径が２５０ｎ〜４５０ｎｍの粒径のことを中粒径、平均粒径が４５０ｎｍ〜８００ｎｍの粒径のことを中間粒径、平均粒径が８００ｎｍ以上の粒径のことを大粒径、平均粒径が１０ｎｍ以下の粒径のことを微結晶と呼ぶ。
【００２８】
上述したように製造した薄膜トランジスタの移動度は、ポリシリコンのグレーンサイズが大きく影響する。大きな移動度を得るためには、ポリシリコンのグレーンサイズは、大きい方が望ましい。一般に、エキシマレーザアニールを行ってポリシリコン膜を形成してＴＦＴに用いる場合には、中粒径〜大粒径の粒径が得られれば使用が可能となる。
【００２９】
次に、エキシマレーザのエネルギ密度を変化させ、結晶粒径を変化させていったときのポリシリコン膜の表面画像の違いの比較をする。
【００３０】
図２に小粒径のときの表面画像を示し、図３に中粒径のときの表面画像を示し、図４に中間粒径のときの表面画像を示し、図５に大粒径のときの表面画像を示し、図６に微結晶のときの表面画像を示す。なお、図２〜図６に示す各画像は、紫外線光を用いた顕微鏡装置により撮像した画像であるが、この顕微鏡装置についての詳細は後述する。図２〜図６において、エキシマレーザアニールのレーザの走査方向は、図中Ｘ方向となっている。また、図２〜図６の各画像は、ポリシリコン膜をほぼ正方形で切り出した撮像画像であるが、その１辺は５．６μｍ角となっている。
【００３１】
また、さらに、図７に小粒径の拡大表面画像、図８に中粒径の拡大表面画像、図９に大粒径のときの拡大表面画像、図１０に微結晶の拡大表面画像を示す。図７〜図１０の各画像は、ポリシリコン膜を長方形で切り出した撮像画像であるが、そのサイズは１２μｍ×８μｍ角となっている。
【００３２】
各粒径毎の撮像画像を比較すると、以下のような特徴があることがわかる。
【００３３】
小粒径の表面画像（図２，図７）は、画面全体が白く一様でコントラストの低い画像となっている。
【００３４】
中粒径の表面画像（図３，図８）は、黒点が画面全体に離散的に現れ、画像全体がコントラストが高い画像となっている。また、この中粒径では、この黒点がレーザアニール時のレーザの走査方向の直線的に並んでおり、その直線がレーザの走査方向に直交する方向に周期的に現れている。
【００３５】
中間粒径の表面画像（図４）は、中粒径と同様に黒点が画面全体に離散的に現れ、画面全体がコントラスが高い画像となっている。ただし、中粒径の表面画像と異なり、黒点の直線性は崩れている。
【００３６】
大粒径の表面画像（図５，図９）は、黒点が離散的に現れているコントラストが高い部分と、コントラストが低い部分（白い斑点部分）との両者が、現れている。このコントラストが低い白い斑点部分は、例えば図９中黒枠で囲んだ範囲であり、黒点と比較して十分大きな領域となっている。
【００３７】
微結晶の表面画像（図６，図１０）は、大粒径の表面画像で現れていたコントラストの低い白い斑点の大きさが、大粒径の画像に比べて、非常に大きくなった画像となっている。また、さらに、例えば図１０のＡやＢで示すように、小粒径〜大粒径では黒点が離散的に現れていたものが各一つ一つの黒点が互いに接近してつながり、黒い連続線となって現れている。
【００３８】
レーザアニールを行って形成されたポリシリコン膜の表面画像には、各粒径毎に以上のような特徴が現れる。
【００３９】
従って、撮像したポリシリコン膜の表面画像を画像処理して、以下のような判断をすることによって、粒径状態を判断することができる。
【００４０】
すなわち、画像内にコントラストが高い部分（黒点が現れている部分）と、コントラストの低い部分（白い斑点部分）との両者が現れているかを判断することにより、大粒径又は微結晶であるか、それ以外であるかを識別することができる。
【００４１】
また、画面全体のコントラストが高いかどうかを判断することにより、中粒径，中間粒径，大粒径であるか、それ以外かを識別することができる。すなわち、中粒径，中間粒径，大粒径では、黒点が離散的に現れた部分が多く、画面全体のコントラストが高いからである。
【００４２】
また、画面内のコントラストが低い白い斑点部分（低コントラスト領域）の面積を判断することにより、小粒径又は微結晶であるか、それ以外かを識別することができる。すなわち、小粒径及び微結晶では、低コントラスト領域の面積が非常に大きくなるからである。
【００４３】
また、画面全体に直線性及び周期性が現れた画像となっているかどうかを判断することにより、中粒径であるか、それ以外であるかを識別することができる。すなわち、中粒径では、黒点がエキシマレーザの走査方向に直線的に並び、さらに、その直線がエキシマレーザの走査方向に直交する方向に周期的に現れているからである。
【００４４】
また、画面内に黒い連続線が存在するか、或いは、その黒い連続線の長さを判断することによって、微結晶であるかどうかを識別することができる。
【００４５】
図１１に、エキシマレーザアニール時に基板に与えるエネルギ密度に対する、ポリシリコン膜の平均粒径（図１１（Ａ））、コントラスト比（図１１（Ｂ））、低コントラスト領域面積（図１１（Ｃ））、連続線の長さ（図１１（Ｄ））、ＡＣ値（図１１（Ｅ））の測定結果を示す。
【００４６】
図１１（Ｂ）に示すように、小粒径、中粒径、中間粒径のときには、コントラスト比は、ほぼ０となり非常に低い。一方、大粒径、微結晶のときには、コントラスト比は、高くなる。従って、ポリシリコン膜の撮像画像からコントラスト比を算出して、このコントラスト比を所定の閾値（ｔｈ１）と比較することにより、大粒径又は微結晶か、或いは、それ以外かを識別することができる。
【００４７】
また、図１１（Ｃ）に示すように、小粒径、微結晶のときには、低コントラスト領域面積は、大きくなる。一方、中粒径、中間粒径、大粒径のときには、低コントラスト領域面積は、低くなる。従って、ポリシリコン膜の撮像画像から、低コントラスト領域面積を算出して、この低コントラスト領域面積を所定の閾値（ｔｈ２）と比較することにより、小粒径又は微結晶か、或いは、それ以外かを識別することができる。
【００４８】
また、図１１（Ｄ）に示すように、微結晶のときには、黒点が連なった連続線の長さが長くなる。一方、小粒径、中粒径、中間粒径、大粒径のときには、この連続線の長さが短い、つまり、黒点が離散的に散在している。従って、ポリシリコン膜の撮像画像から連続線の長さを測定して、その連続線の長さを所定の閾値（ｔｈ３）と比較することにより、微結晶か、或いは、それ以外かを識別することができる。
【００４９】
また、図１１（Ｅ）に示すように、中粒径のときには、ＡＣ値が大きい。一方、小粒径、中間粒径、大粒径、微結晶のときには、このＡＣ値は短い。ここで、ＡＣ値とは、撮像画像の自己相関（ＡＣ）値を示している。このＡＣ値が高い場合には、その撮像画像自体の周期性が強い。すなわち、ＡＣ値は、中粒径の特徴である黒点が直線的に現れ、その直線が周期的に存在していることを示すパラメータとなる。従って、ポリシリコン膜の撮像画像からＡＣ値を算出して、そのＡＣ値を所定の閾値（ｔｈ４）と比較することにより、中粒径か、或いは、それ以外かを識別することができる。なお、このＡＣ値の算出方法については、その詳細を後述する。
【００５０】
ポリシリコン膜の評価装置の具体的な構成とその処理内容
次に、以上のようなポリシリコン膜を評価するためのポリシリコン膜評価装置の具体的な構成例について説明する。
【００５１】
ポリシリコン膜評価装置は、波長２６６ｎｍの紫外光レーザを用いた顕微鏡装置によってトップゲート型ＴＦＴの製造基板（アモルファスシリコン膜にエキシマレーザアニールを行うことによってポリシリコン膜が形成された直後の状態の基板）を撮像し、撮像した画像から形成されたポリシリコン膜の状態を評価する装置である。
【００５２】
本ポリシリコン膜の評価装置の構成図を図１２に示す。
【００５３】
図１２に示すポリシリコン膜評価装置２０は、可動ステージ２１と、紫外線固体レーザ光源２２と、ＣＣＤカメラ２３と、光ファイバプローブ２４と、偏光ビームスプリッタ２５と、対物レンズ２６と、１／４波長板２７と、制御用コンピュータ２８と、画像処理用コンピュータ２９とを備えて構成される。
【００５４】
可動ステージ２１は、被検査物となるポリシリコン膜が成膜された基板を支持するためのステージである。この可動ステージ２１は、被検査物となる基板を支持するとともに、この基板を所定の検査対象位置へと移動させる機能も備えている。
【００５５】
具体的には、可動ステージ２１は、Ｘステージ、Ｙステージ、Ｚステージ、吸着プレート等を備えて構成される。
【００５６】
Ｘステージ及びＹステージは、水平方向に移動するステージであり、ＸステージとＹステージとで、被検査物となる基板を互いに直交する方向に移動させ、検査対象となる基板を所定の検査位置へと導くようにしている。Ｚステージは、鉛直方向に移動するステージであり、ステージの高さを調整するためのものである。すなわち、このＺステージは、照射される紫外光レーザの光軸方向、換言すると基板の平面に垂直な方向に移動する。
【００５７】
紫外線固体レーザ光源２２は、波長２６６ｎｍの紫外光レーザ光源であり、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ４倍波全固体レーザが用いられる。なお、この紫外線レーザ光源としては、近年、波長１５７ｎｍ程度のものも開発されており、このようなものを光源として用いても良い。
【００５８】
ＣＣＤカメラ２３は、紫外光に対して高感度化されたカメラであり、内部に撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを備え、このＣＣＤイメージセンサにより基板の表面を撮像する。このＣＣＤカメラ２３は、本体を冷却することにより、ＣＣＤイメージセンサ等で発生する熱雑音、読み出し雑音、回路雑音等を抑圧している。
【００５９】
光ファイバプローブ２４は、紫外線レーザ光の導波路であり、紫外線固体レーザ光源２２から出射された紫外光レーザを、偏光ビームスプリッタ２５に導いている。
【００６０】
偏光ビームスプリッタ２５は、紫外線固体レーザ光源２２からの紫外線レーザ光を反射して、対物レンズ２６を介して可動ステージ２１上の基板に照射し、それとともに、基板から反射された反射光を透過して、高感度低雑音カメラ３に照射する。すなわち、偏光ビームスプリッタ２５は、紫外線固体レーザ光源２２等の出射光の光学系の光路と、ＣＣＤカメラ２３への反射光の光学系の光路とを分離するためのレーザ光分離器である。
【００６１】
対物レンズ２６は、基板からの反射光を拡大して検出するための光学素子である。この対物レンズ２６は、例えば、ＮＡが０．９で、波長２６６ｎｍで収差補正がされたものである。この対物レンズ２６は、偏光ビームスプリッタ２５と可動ステージ２１との間に配置される。
【００６２】
１／４波長板２７は、紫外光レーザ光から反射光成分を抽出する。１／４波長板２７により円偏光とされた紫外光は、基板によって反射され再び１／４波長板２７を透過することによって、９０°直線偏光の方向が回転する。このため戻り光は、偏光ビームスプリッタ２５を透過することとなる。
【００６３】
制御用コンピュータ２８は、紫外線固体レーザ光源２２のレーザ光の点灯の制御、可動ステージ２１の移動位置の制御、対物レンズ２６の切換制御等を行う。
【００６４】
画像処理用コンピュータ２９は、ＣＣＤカメラ２３に備えられるＣＣＤイメージセンサにより撮像した基板の画像を取り込み、その画像を解析し、基板上に形成されているポリシリコン膜の状態の評価を行う。
【００６５】
以上のような構成の評価装置２０では、紫外線固体レーザ光源２２から出射された紫外光レーザが、光ファイバプローブ２４、偏光ビームスプリッタ２５、対物レンズ２６、１／４波長板２７を介して、基板に照射される。直線偏光で入射した光は、１／４波長板２７で円偏光になり、基板に入射する。反射した戻り光の位相は、９０°変化し、再度１／４波長板２７を通過すると直線偏光の方向が９０°回転する。そのため反射した戻り光は、偏光ビームスプリッタ２５を透過し、ＣＣＤカメラ２３に入射する。そして、ＣＣＤカメラ２３は、その入射した反射光をＣＣＤイメージセンサにより撮像し、撮像して得られたポリシリコン膜の表面画像情報を画像処理用コンピュータ２９に供給する。
【００６６】
そして、この画像処理用コンピュータ２９が、以下説明するように、取り込まれたポリシリコン膜の表面画像の情報に基づき、そのポリシリコン膜の状態を評価する。そして、その評価結果に基づき、ポリシリコン膜を生成するためのエキシマレーザアニール時におけるエネルギ密度の設定値を求めたり、また、その基板上に形成されたポリシリコン膜が良品であるか或いは不良品であるかの判別を行う。
【００６７】
なお、本発明では、紫外光顕微鏡装置のみならず、可視光顕微鏡装置、ＳＥＭといった装置を用いてポリシリコン膜の表面を評価してもよい。
【００６８】
ポリシリコン膜の結晶性の具体的な評価手順（１）
つぎに、ポリシリコン膜の粒径を評価する第１の評価手順について説明をする。
【００６９】
図１３に第１の評価手順を説明するためのフローチャートを示す。
【００７０】
まず、ポリシリコン膜の表面を撮像する（ステップＳ１）。例えば、その撮像領域は、５．６μｍ角の領域である。
【００７１】
続いて、その撮像画像を、図１４に示すように、所定の大きさのメッシュ状に領域を分割する（ステップＳ２）。例えば、１つのメッシュの大きさを０．７μｍ角として、全領域を分割する。なお、この１つのメッシュの大きさは、例えば中粒径のときに現れる黒点よりも十分大きく、さらに、例えば大粒径のときに現れる白い斑点よりも十分小さいことが望ましい。
【００７２】
続いて、１つ１つのメッシュ毎に、そのメッシュ内のコントラストを算出する（ステップＳ３）。コントラストは、例えば、画像のエッジ部分の明るさの微分値や、各画素の明るさの変調度や、又は、各画素の標準偏差などを利用して算出をする。
【００７３】
続いて、求めた各コントラストから、撮像領域内における最も大きなコントラストの値と、最も小さなコントラストの値とを抽出し、その比（コントラスト比）を算出する（ステップＳ４）。
【００７４】
続いて、図１５に示すように、コントラストが所定の閾値以下となったメッシュを特定し、これらのメッシュが一続きとなっている低コントラスト領域を特定する。そして、低コントラスト領域の面積を求める（ステップＳ５）。なお、低コントラスト領域が複数ある場合、つまり、画面内に白い斑点が複数存在している場合には、それぞれ低コントラスト領域の面積を求め、例えば、その平均を低コントラスト領域面積とする。
【００７５】
続いて、メッシュに関係なく画像内における画像レベルが所定の閾値より低くなった黒点部分を検出し、その黒点部分が連なった連続線の長さを算出する（ステップＳ６）。なお、画像内に連続線が複数ある場合には、ある一定以上の長さの連続線の数を求めても良いし、また、最も長い連続線の長さを求めても良い。
【００７６】
続いて、上記コントラスト比、上記一続きの低コントラスト領域の面積、上記連続線の長さに基づき、当該ポリシリコン膜の平均粒径を判別する（ステップＳ７）。
【００７７】
すなわち、コントラスト比、低コントラスト領域面積、連続線の長さをそれぞれ所定の閾値（ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３）と比較し、以下の表に基づき判断することにより、評価したポリシリコン膜の結晶状態が、小粒径が、中粒径（中間粒径）か、大粒径か、微結晶かを判別することができる。
【００７８】
【表１】
0004715016.tif 000002
【００７９】
なお、さらにＡＣ値を求めることにより、さらに、中粒径か中間粒径かの判別も行うことができる。
【００８０】
ポリシリコン膜の結晶性の具体的な評価手順（２）
つぎに、ポリシリコン膜の粒径を評価する第２の評価手順について説明をする。
【００８１】
図１６に第２の評価手順を説明するためのフローチャートを示す。
【００８２】
まず、ポリシリコン膜の表面を撮像する（ステップＳ１１）。例えば、その撮像領域は、１１μｍ×１４μｍ角の領域である。
【００８３】
続いて、その撮像画像を、図１７に示すように、大小２つの大きさでメッシュ状に領域を分割する（ステップＳ１２）。例えば、１つのメッシュの大きさを１．４μｍ角として、もう一つのメッシュの大きさを２．８μｍ角として、全領域を分割する。なお、大きい方のメッシュの大きさは、大粒径のときに現れる白い斑点よりも十分大きく、例えば、その白い斑点の２倍以上の大さとする。また、小さい方のメッシュの大きさは、大粒径のときに現れる白い斑点よりも十分小さく、例えばその白い斑点の１／２の大きさにする。
【００８４】
続いて、大小の１つ１つのメッシュ毎に、そのメッシュ内のコントラストを算出する（ステップＳ１３）。コントラストは、例えば、画像のエッジ部分の明るさの微分値や、各画素の明るさの変調度や、又は、各画素の標準偏差などを利用して算出をする。
【００８５】
続いて、大小それぞれのメッシュで求めた各コントラストから、撮像領域内における最も大きなコントラストの値と、最も小さなコントラストの値とを抽出し、その比（コントラスト比）を算出する（ステップＳ１４）。このコントラスト比は、大メッシュの場合でのコントラスト比と、小メッシュでのコントラスト比とをそれぞれ求める。
【００８６】
続いて、メッシュに関係なくＡＣ値を算出する（ステップＳ１５）。
【００８７】
続いて、大メッシュでのコントラスト比、小メッシュでのコントラスト比、ＡＣ値とから、当該ポリシリコン膜の平均粒径を判別する（ステップＳ１６）。
【００８８】
すなわち、大小のコントラスト比、及び、ＡＣ値をそれぞれ所定の閾値と比較し、以下の表に基づき判断することにより、評価したポリシリコン膜の結晶状態が、小粒径（中間粒径）か、中粒径か、大粒径か、微結晶かを判別することができる。
【００８９】
【表２】
0004715016.tif 000003
【００９０】
なお、図１８に、エネルギ密度に対するコントラスト比（大メッシュ，小メッシュ）、エネルギ密度に対するＡＣ値を示したグラフを示す。この図１８のグラフに示すように、小メッシュでコントラスト比を求めた場合には、大粒径及び微結晶のときに値が大きくなり、大メッシュでコントラスト比を求めた場合には、微結晶のときのみに値が大きくなることがわかる。
【００９１】
また、さらに小メッシュを用いて低コントラスト領域を求めることにより、さらに、小粒径か中間粒径かの判別も行うことができる。
【００９２】
ポリシリコン膜の画像の直線性及び周期性の数値化の手法
つぎに、ポリシリコン膜の画像の直線性及び周期性の数値化の手法について説明をする。
【００９３】
例えば、直線性および周期性があるポリシリコン膜の撮像画像を模式的に表すと、図１９（Ａ）に示すように多数の直線が平行に並び、その間隔が一定間隔となっているように表される。これに対し、直線性も周期性もないポリシリコン膜の撮像画像を模式的に表すと、図２０（Ａ）に示すように、不規則な短い直線等が不規則に現れるように表される。これらの画像から、直線性及び周期性がどれだけあるか数値化して評価する場合には、周期性があるであろう方向と垂直な方向に画像を横ずらしし、横ずらしをしたときの画像の相関性を数値に表して評価すればよい。例えば、直線性及び周期性がある画像を横ずらしすると、図１９（Ｂ）に示すように、ある一定の周期、つまりある一定の横ずらし量毎に、画像の重なり具合が多い相関性の高い画像が現れる。それに対し、直線性も周期性も無い画像は、図２０（Ｂ）に示すように、横ずらしをしたとしても画像の重なりある具合が多い相関性の高い画像が、一定の周期毎に現れない。
【００９４】
以上のような画像を横ずらしをしたときの画像の相関性を数値化するといった概念を用いることにより、ポリシリコン膜の周期性を数値化し評価をすることが可能となる。具体的にこのような手法を実現する一つの方法としては、画像の自己相関関数を求め、この自己相関関数のピーク値及びサイドピーク値を算出し、これらの比をとる方法がある。ここで、ピーク値とは、原点の値から原点よりｙ方向の２番目の極小値（デフォーカスの値を小さくするために使用している。１番目や２番目以降であってもよい）を引いた値をいうものとする。また、サイドピーク値とは、原点よりｙ方向の２番目（原点を含めない）の極大値から原点よりｙ方向の２番目の極小値を引いた値等をいうものとする。
【００９５】
なお、本発明は、直線性又は周期性のいずれか一方のみを評価し、ポリシリコン膜の状態を判断することも可能である。
【００９６】
また、ポリシリコン膜の撮像画像に直線性、周期性、直線性及び周期性がある場合の数値化の手法の他の例としては、例えば、規格化された画像を直線性のそろった方向に、全ての画素の値を足し合わせてその変調度をとる手法がある。また、規格化された画像を、２次元フーリエ変換し、ある周波数成分の強度をとる手法がある。また、画像（例えば、ｙ方向に直線性を有するであろう画像）の内の極値（極小値又は極大値）の座標を抽出し、ｙ方向に縦長な範囲内（ｘ方向の中心を極値×座標の平均値にとり、ｘ方向の長さをｘ方向の配列のピッチとする）の座標に関して、ｘ方向の分散をとる手法がある。また、画像（例えば、ｙ方向に直線性を有するであろう画像）の内の極値（極小値又は極大値）の座標を抽出し、ｙ方向に縦長な範囲内（ｘ方向の中心を極値×座標の平均値にとり、ｘ方向の長さをｘ方向の配列のピッチとする）の座標に関して、各点の上下近傍の点との角度を取る手法がある。
【００９７】
次に、ポリシリコン膜の状態の評価手順について説明する。この画像処理用コンピュータ２９は、ポリシリコン膜の表面画像から自己相関を用いて周期性を数値化した値（以後ＡＣ値とする。）を求め、ポリシリコン膜の表面空間構造の直線性及び周期性を評価して、ポリシリコン膜の状態の評価を行う。
【００９８】
評価の処理手順は、図２１のフローチャートに示すように、まず、ポリシリコン膜の表面の画像取り込み処理を行う（ステップＳ２１）。続いて、取り込んだ画像から自己相関関数の計算を行う（ステップＳ２２）。続いて、画像座標上の（０，０）を含む整列方向と垂直な面の切り出しを行う（ステップＳ２３）。続いて、切り出した面における自己相関関数のピーク値とサイドピーク値とを算出し、このピーク値とサイドピーク値との比をとって、ＡＣ値を求める（ステップＳ２４）。
【００９９】
ここで、自己相関関数は、以下の式に示すような関数となる。
【０１００】
【数１】
0004715016.tif 000004
【０１０１】
この自己相関関数Ｒ（τ）は、ある関数ｆ（ｘ）をτだけｘ方向に平行移動させたときの相関を示す関数である。
【０１０２】
このポリシリコン膜評価装置では、以下のようなウィンナーヒンチンの定理を用いて、ポリシリコン膜の表面画像の自己相関関数を求めている。なお、ここでは、具体的に取り込んだ画像情報を“ｉ”としている。
１  取り込み画像“ｉ”の２次元フーリエ変換する。
：ｆ=ｆｏｕｒｉｅｒ（ｉ）
２  フーリエ級数“ｆ”を二乗してパワースペクトル“ｐｓ”を生成する。
：ｐｓ＝｜ｆ｜２
３  パワースペクトル“ｐｓ”を逆フーリエ変換して２次元の自己相関関数“ａｃ”を生成する。
：ａｃ＝ｉｎｖｅｒｓｆｏｕｒｉｅｒ（ｐｓ）
４  自己相関関数“ａｃ”の絶対値をとり、自己相関関数の実数“ａｃａ”を求める。
：ａｃａ＝｜ａｃ｜
【０１０３】
このように生成された自己相関関数“ａｃａ”を表示すると、図２２及び図２３に示すような関数となる。図２２は、自己相関が高い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が良いものの自己相関関数である。それに対して、図２３は、自己相関が低い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が悪いものの自己相関関数である。
【０１０４】
ポリシリコン膜評価装置２０は、このようなウィンナーヒンチンの定理を用いて計算した自己相関画像から、さらに、整列方向（即ち、直線性を有する方向）と垂直で、画面上の座標（０，０）を含む面を切り出して、その切り出したときに得られる関数を求める。ここで、画面上の座標（０，０）を含む面を切り出すのは、照明光量やＣＣＤゲイン等の実験パラメータによって変化する自己相関関数からの値を規格化するために行っている。
【０１０５】
このように切り出したときに得られる関数が、上述した整列方向と垂直な方向の自己相関関数Ｒ（τ）に対応する関数となる。
【０１０６】
また、ここで、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３は、以下の図２４のステップＳ３１〜Ｓ３４に示すように行ってもよい。
【０１０７】
この評価の処理手順は、図２４のフローチャートに示すように、まず、ポリシリコン膜の表面の画像取り込み処理を行う（ステップＳ３１）。続いて、レーザビームの進行方向（直線性がある方向：ｘ方向）と垂直な方向（周期性がある方向：ｙ方向）の取り込み画像の１ライン分を切り出す（ステップＳ３２）。続いて、この１ラインに関して自己相関関数の計算を行う（ステップＳ３３）。続いて、必要に応じて、これらの作業を数回繰り返し、各ラインの平均化を行う（ステップＳ３４）。
【０１０８】
この場合における自己相関関数は、ウィンナーヒンチンの定理を用いて、以下のように求められる。なお、ここでは、具体的に取り込んだ１ライン分の画像情報を“ｌ”としている。
１  取り込み画像の１ライン“ｌ”に関してのフーリエ変換をする。
：ｆｌ=ｆｏｕｒｉｅｒ（ｌ）
２  フーリエ級数“ｆｌ”を二乗してパワースペクトル“ｐｓｌ”を生成する。
：ｐｓｌ＝｜ｆｌ｜２
３  パワースペクトル“ｐｓｌ”を逆フーリエ変換して２次元の自己相関関数“ａｃｌ”を生成する。
：ａｃｌ＝ｉｎｖｅｒｓｆｏｕｒｉｅｒ（ｐｓｌ）
４  自己相関関数“ａｃｌ”の絶対値をとり、自己相関関数の実数“ａｃａｌ”を求める。
：ａｃａｌ＝｜ａｃｌ｜
【０１０９】
このように生成された自己相関関数ａｃａｌをグラフ上に表すと、図２５及び図２６に示すような関数となる。図２５は、自己相関が高い関数、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が良いものの自己相関関数である。それに対して、図２６は、自己相関が低い関数、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が悪いものの自己相関関数である。
【０１１０】
これら１ラインの自己相関関数を取り込み画像の全てのラインに関して行い、各自己相関関数の平均化を施す。これが上述した整列方向（すなわち、直線性を有する方向）と垂直な方向の自己相関関数Ｒ（τ）に対応する関数となる。
【０１１１】
ポリシリコン膜評価装置２０は、続いて、この得られた関数から、極大ピーク値と、サイドピーク値とを求める。そして、サイドピーク値に対する極大ピーク値の比を求め、この値をＡＣ値とする。
【０１１２】
したがって、ＡＣ値は、自己相関が高い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が良い場合は、極大ピーク値とサイドピーク値との差が大きくなり、その値が大きくなる。それに対して、自己相関が低い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が悪い場合は、極大ピーク値とサイドピーク値との差が小さくなり、その値が小さくなる。
【０１１３】
以上のように、トップゲート型ＴＦＴでは、ポリシリコン膜の表面画像を撮像して、その撮像画像の自己相関関数を求め、ポリシリコン膜の表面空間構造の直線性及び周期性を数値化している。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明にかかるポリシリコン評価方法及び装置では、ポリシリコン膜の撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【０１１５】
このため本発明にかかるポリシリコン評価方法及び装置では、このことにより形成したポリシリコン膜の状態を、客観的に、非接触で、精度良く、自動的に評価を行うことができる。
【０１１６】
本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法及びシステムでは、アモルファスシリコン膜をアニール処理して形成したポリシリコン膜を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【０１１７】
このため本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法及びシステムでは、被破壊で容易にポリシリコンの検査をすることができ、検査工程を製造工程に組み込むことが可能となる。また、目視検査等によらず数値演算が可能となるので、自動検査が可能となり、また、高い精度で客観的な検査を行うことができる。また、検査結果をアニール処理工程にフィードバックして、製造する薄膜トランジスタの歩留まりを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリシリコン膜のグレーンサイズと、エキシマレーザアニールで与えられるエネルギーとの関係を説明するための図である。
【図２】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ以下（小粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像を示す図である。
【図３】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ（中粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像を示す図である。
【図４】結晶の平均粒径が４５０ｎｍ〜８００ｎｍ（中間粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像を示す図である。
【図５】結晶の平均粒径が８００ｎｍ以上（大粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像を示す図である。
【図６】結晶の平均粒径が１０ｎｍ以下（微結晶）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像を示す図である。
【図７】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ以下（小粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像の拡大図である。
【図８】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ（中粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像の拡大図である。
【図９】結晶の平均粒径が８００ｎｍ以上（大粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像の拡大図である。
【図１０】結晶の平均粒径が１０ｎｍ以下（微結晶）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表面画像の拡大図である。
【図１１】エキシマレーザアニールのエネルギ密度に対する、ポリシリコン膜の平均粒径、コントラスト比、低コントラスト領域面積、連続線の長さ、ＡＣ値を示す図である。
【図１２】ポリシリコン膜の評価装置の構成を示す図である。
【図１３】ポリシリコン膜の粒径を評価するための第１の評価手順を示すフローチャートである。
【図１４】ポリシリコン膜の撮像画像を所定の大きさのメッシュ状に領域することを説明するための図である。
【図１５】低コントラスト領域の特定方法を説明するための図である。
【図１６】ポリシリコン膜の粒径を評価するための第２の評価手順を示すフローチャートである。
【図１７】ポリシリコン膜の撮像画像を大小２つの大きさのメッシュ状に領域することを説明するための図である。
【図１８】エキシマレーザアニールのエネルギ密度に対する、コントラスト比（大メッシュ，小メッシュ）、ＡＣ値を示す図である。
【図１９】直線性および周期性があるポリシリコン膜の撮像画像を模式的に表した図である。
【図２０】直線性および周期性がないポリシリコン膜の撮像画像を模式的に表した図である。
【図２１】ポリシリコン膜の評価手順を説明するためのフローチャートである。
【図２２】周期性が高い場合の自己相関関数を説明するための図である。
【図２３】周期性が低い場合の自己相関関数を説明するための図である。
【図２４】ポリシリコン膜の他の評価手順を説明するためのフローチャートである。
【図２５】上記他の評価手順で評価した場合の周期性が高い場合の自己相関画像を説明するための図である。
【図２６】上記他の評価手順で評価した場合の周期性が低い場合の自己相関画像を説明するための図である。
【符号の説明】
２０  ポリシリコン膜評価装置
【図１】
0004715016.tif 000005
【図２】
0004715016.tif 000006
【図３】
0004715016.tif 000007
【図４】
0004715016.tif 000008
【図５】
0004715016.tif 000009
【図６】
0004715016.tif 000010
【図７】
0004715016.tif 000011
【図８】
0004715016.tif 000012
【図９】
0004715016.tif 000013
【図１０】
0004715016.tif 000014
【図１１】
0004715016.tif 000015
【図１２】
0004715016.tif 000016
【図１３】
0004715016.tif 000017
【図１４】
0004715016.tif 000018
【図１５】
0004715016.tif 000019
【図１６】
0004715016.tif 000020
【図１７】
0004715016.tif 000021
【図１８】
0004715016.tif 000022
【図１９】
0004715016.tif 000023
【図２０】
0004715016.tif 000024
【図２１】
0004715016.tif 000025
【図２２】
0004715016.tif 000026
【図２３】
0004715016.tif 000027
【図２４】
0004715016.tif 000028
【図２５】
0004715016.tif 000029
【図２６】
0004715016.tif 000030