JP2001110864A - 多結晶性半導体膜の検査方法および多結晶性半導体膜の検査装置 - Google Patents
多結晶性半導体膜の検査方法および多結晶性半導体膜の検査装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 短時間のうちに非破壊で半導体膜の表面状態
を検査することにより、ＴＦＴの製造工程などにおい
て、正常な膜質の多結晶性半導体膜を形成した基板のみ
を後工程に回すことのできる多結晶半導体膜の検査方
法、 および多結晶性半導体膜の検査装置を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザアニールを行って得た多結晶性の
半導体膜１２の表面が大きく荒れていると、暗視野画像
において半導体膜１２の表面で光が強く散乱され、ＣＣ
Ｄカメラ１６０で受光される。よって、マイクロコンピ
ュータ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力が高レ
ベルであるとして、この基板１０に形成された半導体膜
１２の表面が荒れていると判定する。
を検査することにより、ＴＦＴの製造工程などにおい
て、正常な膜質の多結晶性半導体膜を形成した基板のみ
を後工程に回すことのできる多結晶半導体膜の検査方
法、 および多結晶性半導体膜の検査装置を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザアニールを行って得た多結晶性の
半導体膜１２の表面が大きく荒れていると、暗視野画像
において半導体膜１２の表面で光が強く散乱され、ＣＣ
Ｄカメラ１６０で受光される。よって、マイクロコンピ
ュータ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力が高レ
ベルであるとして、この基板１０に形成された半導体膜
１２の表面が荒れていると判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴという。）の製造などに用いる多結晶性
半導体膜の検査方法、および結晶性半導体膜の検査装置
に関するものである。
（以下、ＴＦＴという。）の製造などに用いる多結晶性
半導体膜の検査方法、および結晶性半導体膜の検査装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイのアクティブ素子等と
して用いられるＴＦＴを製造するにあたっては、従来か
ら多く用いられてきた非晶質シリコン薄膜にかわり、よ
り高移動度を得られる多結晶シリコン薄膜を用いられる
場合が増加してきている。
して用いられるＴＦＴを製造するにあたっては、従来か
ら多く用いられてきた非晶質シリコン薄膜にかわり、よ
り高移動度を得られる多結晶シリコン薄膜を用いられる
場合が増加してきている。
【０００３】この多結晶シリコン薄膜の形成方法の一例
を示すと、図１（Ａ）に示すように、超音波洗浄等によ
り清浄化したガラス製等の基板１０を準備した後、基板
温度が約１５０℃から約４５０℃の温度条件下で、図１
（Ｂ）に示すように、基板１０の全面に厚さが２００ｎ
ｍ程度のシリコン酸化膜からなる下地保護膜１１をプラ
ズマＣＶＤ法により形成する。次に、基板温度が約１５
０℃から約４５０℃の温度条件下で基板１０の全面に厚
さが６０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体
膜１２をプラズマＣＶＤ法により形成する。次に、図１
（Ｃ）に示すように、半導体膜１２に対してレーザ光を
照射してレーザアニールを施すことにより、多結晶薄膜
を得る事ができる。
を示すと、図１（Ａ）に示すように、超音波洗浄等によ
り清浄化したガラス製等の基板１０を準備した後、基板
温度が約１５０℃から約４５０℃の温度条件下で、図１
（Ｂ）に示すように、基板１０の全面に厚さが２００ｎ
ｍ程度のシリコン酸化膜からなる下地保護膜１１をプラ
ズマＣＶＤ法により形成する。次に、基板温度が約１５
０℃から約４５０℃の温度条件下で基板１０の全面に厚
さが６０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体
膜１２をプラズマＣＶＤ法により形成する。次に、図１
（Ｃ）に示すように、半導体膜１２に対してレーザ光を
照射してレーザアニールを施すことにより、多結晶薄膜
を得る事ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アモル
ファスの半導体膜１２にレーザアニールを施す際に、レ
ーザーエネルギー密度を上げすぎると、半導体膜１２の
表面が荒れてしまい、ＴＦＴのゲート耐電圧が低下する
などＴＦＴの製造に使用できなくなるという問題点があ
る。かといって、レーザーアニール時のエネルギー密度
を弱めると、結晶化がすすまず、やはりＴＦＴの製造に
使用できなくなる。また、基板１０・半導体膜１２に対
する洗浄状態が悪い場合も半導体膜１２の表面が荒れて
しまうことがある。従って、ＴＦＴの製造工程中にアニ
ール後の半導体膜１２の膜質を検査できれば、検査結果
において正常と判定したものだけを後工程に回すことが
できるので、ＴＦＴの製造コストを低減することができ
る。しかし、このようなインラインで検査を行うには、
短時間のうちに非破壊で行える方法でなればならない。
このため、従来、研究室などで膜質を評価するのに行わ
れているラマン分光法による検査方法、エリプソメータ
による検査方法、原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡を
用いた検査方法は、製造工程に組み入れることができな
い。
ファスの半導体膜１２にレーザアニールを施す際に、レ
ーザーエネルギー密度を上げすぎると、半導体膜１２の
表面が荒れてしまい、ＴＦＴのゲート耐電圧が低下する
などＴＦＴの製造に使用できなくなるという問題点があ
る。かといって、レーザーアニール時のエネルギー密度
を弱めると、結晶化がすすまず、やはりＴＦＴの製造に
使用できなくなる。また、基板１０・半導体膜１２に対
する洗浄状態が悪い場合も半導体膜１２の表面が荒れて
しまうことがある。従って、ＴＦＴの製造工程中にアニ
ール後の半導体膜１２の膜質を検査できれば、検査結果
において正常と判定したものだけを後工程に回すことが
できるので、ＴＦＴの製造コストを低減することができ
る。しかし、このようなインラインで検査を行うには、
短時間のうちに非破壊で行える方法でなればならない。
このため、従来、研究室などで膜質を評価するのに行わ
れているラマン分光法による検査方法、エリプソメータ
による検査方法、原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡を
用いた検査方法は、製造工程に組み入れることができな
い。
【０００５】そこで、本発明の課題は、ＴＦＴなどの製
造工程中に短時間のうちに非破壊で半導体膜の表面状態
を検査することにより、ＴＦＴの製造工程などにおい
て、正常な膜質の多結晶性半導体膜を形成した基板のみ
を後工程に回すことのできる多結晶半導体膜の検査方法
およびこの方法の実施に用いられる多結晶性半導体膜の
検査装置を提供することにある。
造工程中に短時間のうちに非破壊で半導体膜の表面状態
を検査することにより、ＴＦＴの製造工程などにおい
て、正常な膜質の多結晶性半導体膜を形成した基板のみ
を後工程に回すことのできる多結晶半導体膜の検査方法
およびこの方法の実施に用いられる多結晶性半導体膜の
検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明者が繰り返し行
った実験によれば、アモルファスの半導体膜に対してレ
ーザアニールなどの結晶化処理を行った際にレーザー光
照度が高すぎて損傷を受けた場合、極めて大きな凹凸が
局所的に生じる。また、逆にレーザー光照度が低すぎて
結晶化が十分でなかった場合は凹凸がほとんど生じな
い。すなわち、半導体膜の表面の凹凸によって結晶化の
際の異常が判定できるという新たな知見を得た。このよ
うな新たな知見に基づいて、本発明では、以下のような
膜質の評価を行うことにより、ＴＦＴなどの製造工程中
に短時間のうちに非破壊で半導体膜の膜質を評価し、Ｔ
ＦＴの製造工程において、正常な膜質の多結晶性の半導
体膜を形成した基板のみを後工程に回すことを提案す
る。
った実験によれば、アモルファスの半導体膜に対してレ
ーザアニールなどの結晶化処理を行った際にレーザー光
照度が高すぎて損傷を受けた場合、極めて大きな凹凸が
局所的に生じる。また、逆にレーザー光照度が低すぎて
結晶化が十分でなかった場合は凹凸がほとんど生じな
い。すなわち、半導体膜の表面の凹凸によって結晶化の
際の異常が判定できるという新たな知見を得た。このよ
うな新たな知見に基づいて、本発明では、以下のような
膜質の評価を行うことにより、ＴＦＴなどの製造工程中
に短時間のうちに非破壊で半導体膜の膜質を評価し、Ｔ
ＦＴの製造工程において、正常な膜質の多結晶性の半導
体膜を形成した基板のみを後工程に回すことを提案す
る。
【０００７】請求項１に係る発明では、多結晶性半導体
膜の検査方法において、基板上の多結晶性半導体膜表面
に適切な手段で収束することにより入射方位を制御され
た光を照射したときの当該多結晶性半導体膜表面凹凸に
起因する鏡面反射方向以外への散乱光の強度をカラーＣ
ＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ-Ｃｏｕｐｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）受
光素子を用いてRGBの波長帯域別にその面内分布を計測
し、該散乱光のRGB波長帯による強度の比が規定範囲外
であったり、面内分布が大きい時には前記多結晶性半導
体膜が薄膜トランジスタの製造に適さないと判定するこ
とを特徴とする。
膜の検査方法において、基板上の多結晶性半導体膜表面
に適切な手段で収束することにより入射方位を制御され
た光を照射したときの当該多結晶性半導体膜表面凹凸に
起因する鏡面反射方向以外への散乱光の強度をカラーＣ
ＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ-Ｃｏｕｐｌｅ ｄｅｖｉｃｅ）受
光素子を用いてRGBの波長帯域別にその面内分布を計測
し、該散乱光のRGB波長帯による強度の比が規定範囲外
であったり、面内分布が大きい時には前記多結晶性半導
体膜が薄膜トランジスタの製造に適さないと判定するこ
とを特徴とする。
【０００８】このような検査方法は、短時間のうちに非
破壊で半導体膜の膜質を評価できるので、ＴＦＴの製造
工程においてインラインで膜質の評価を行い、正常な膜
質の多結晶性の半導体膜を形成した基板のみを後工程に
回すことができる。それ故、ＴＦＴをスイッチング素子
として用いた液晶パネルのアクティブマトリクス基板の
歩留りおよび信頼性が向上する。
破壊で半導体膜の膜質を評価できるので、ＴＦＴの製造
工程においてインラインで膜質の評価を行い、正常な膜
質の多結晶性の半導体膜を形成した基板のみを後工程に
回すことができる。それ故、ＴＦＴをスイッチング素子
として用いた液晶パネルのアクティブマトリクス基板の
歩留りおよび信頼性が向上する。
【０００９】請求項２に係る発明では、請求項１におい
て、前記散乱光の強度とともに、前記多結晶性半導体膜
表面からの鏡面反射光の強度をRGB波長帯別に計測する
ことを特徴とする。これにより、多結晶半導体膜の膜厚
の変動をも同時に計測可能になり、またその結果を散乱
光強度の結果にフィードバックすることでより測定精度
が向上する。
て、前記散乱光の強度とともに、前記多結晶性半導体膜
表面からの鏡面反射光の強度をRGB波長帯別に計測する
ことを特徴とする。これにより、多結晶半導体膜の膜厚
の変動をも同時に計測可能になり、またその結果を散乱
光強度の結果にフィードバックすることでより測定精度
が向上する。
【００１０】請求項３に係る発明では、請求項１ないし
２のいずれかに規定する多結晶性半導体膜の検査方法を
実施するための多結晶性半導体膜の検査装置であって、
前記多結晶半導体膜に適当なる光学系でもって収束され
た光を供給するための光源と、光源よりの収束光が試料
によって散乱された光を集光して拡大観察するための暗
視野経路と試料によって鏡面反射された光を集光して拡
大観察するための明視野経路の少なくとも一方を有する
顕微鏡光学系と、該光学系からの像を撮像するためのCC
D受光装置と、CCD受光装置からの信号を処理し、前記多
結晶性半導体膜が薄膜トランジスタの製造に適している
かいないかを判定する処理部とを有することを特徴とす
る。
２のいずれかに規定する多結晶性半導体膜の検査方法を
実施するための多結晶性半導体膜の検査装置であって、
前記多結晶半導体膜に適当なる光学系でもって収束され
た光を供給するための光源と、光源よりの収束光が試料
によって散乱された光を集光して拡大観察するための暗
視野経路と試料によって鏡面反射された光を集光して拡
大観察するための明視野経路の少なくとも一方を有する
顕微鏡光学系と、該光学系からの像を撮像するためのCC
D受光装置と、CCD受光装置からの信号を処理し、前記多
結晶性半導体膜が薄膜トランジスタの製造に適している
かいないかを判定する処理部とを有することを特徴とす
る。
【００１１】これにより、前記多結晶半導体膜を数１０
μm〜数mmの範囲で拡大観察することで精度良く請求項
１から２に記載の検査方法を実現できる。また、顕微鏡
光学系を暗視野・明視野切り替え可能にしておくことに
より、暗視野光路で請求項１に記載の散乱光による検査
を、明視野光路で請求項２に記載の鏡面反射光による検
査を同一光学・照明系によって実現可能であり、装置の
低コスト化を実現できる。
μm〜数mmの範囲で拡大観察することで精度良く請求項
１から２に記載の検査方法を実現できる。また、顕微鏡
光学系を暗視野・明視野切り替え可能にしておくことに
より、暗視野光路で請求項１に記載の散乱光による検査
を、明視野光路で請求項２に記載の鏡面反射光による検
査を同一光学・照明系によって実現可能であり、装置の
低コスト化を実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態を説明する。
形態を説明する。
【００１３】［多結晶性半導体膜の製造方法］ガラス基
板上にＴＦＴを製造するには、まず、ガラス基板を変形
させることなく、ガラス基板上に多結晶性の半導体膜を
形成する必要がある。このような制約下で多結晶の半導
体膜を形成するには、図１（Ａ）に示すように、超音波
洗浄等により清浄化した無アルカリガラス製等の基板１
０を準備した後、基板温度が約１５０℃から約４５０℃
の温度条件下で、図１（Ｂ）に示すように、基板１０の
全面に厚さが２００ｎｍ程度のシリコン酸化膜からなる
下地保護膜１１をプラズマＣＶＤ法により形成する。こ
のときの原料ガスとしては、たとえばモノシランと笑気
ガスとの混合ガスやＴＥＯＳと酸素、あるいはジシラン
とアンモニアを用いることができる。なお、下地保護膜
１１としては、シリコン窒化膜等の絶縁膜やそれらの多
層膜を用いることもできる。次に、基板温度が約１５０
℃から約４５０℃の温度条件下で基板１０の全面に厚さ
が６０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜
１２をプラズマＣＶＤ法により形成する。このときの原
料ガスとしては、たとえばジシランやモノシランを用い
ることができる。その他、同じくジシラン等を用いて減
圧CVDあるいは常圧CVDを用いて形成しても構わない。次
に、図１（Ｃ）に示すように、半導体膜１２に対してレ
ーザ光を照射してレーザアニールを施す。
板上にＴＦＴを製造するには、まず、ガラス基板を変形
させることなく、ガラス基板上に多結晶性の半導体膜を
形成する必要がある。このような制約下で多結晶の半導
体膜を形成するには、図１（Ａ）に示すように、超音波
洗浄等により清浄化した無アルカリガラス製等の基板１
０を準備した後、基板温度が約１５０℃から約４５０℃
の温度条件下で、図１（Ｂ）に示すように、基板１０の
全面に厚さが２００ｎｍ程度のシリコン酸化膜からなる
下地保護膜１１をプラズマＣＶＤ法により形成する。こ
のときの原料ガスとしては、たとえばモノシランと笑気
ガスとの混合ガスやＴＥＯＳと酸素、あるいはジシラン
とアンモニアを用いることができる。なお、下地保護膜
１１としては、シリコン窒化膜等の絶縁膜やそれらの多
層膜を用いることもできる。次に、基板温度が約１５０
℃から約４５０℃の温度条件下で基板１０の全面に厚さ
が６０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜
１２をプラズマＣＶＤ法により形成する。このときの原
料ガスとしては、たとえばジシランやモノシランを用い
ることができる。その他、同じくジシラン等を用いて減
圧CVDあるいは常圧CVDを用いて形成しても構わない。次
に、図１（Ｃ）に示すように、半導体膜１２に対してレ
ーザ光を照射してレーザアニールを施す。
【００１４】このように形成した半導体膜１２について
は、前記したように、半導体膜１２の表面状態を評価す
ることにより、半導体膜１２が適正に多結晶化している
のか、あるいは表面が荒れるなどの損傷が起きているの
かを検査できる。実施形態に以下に説明する。
は、前記したように、半導体膜１２の表面状態を評価す
ることにより、半導体膜１２が適正に多結晶化している
のか、あるいは表面が荒れるなどの損傷が起きているの
かを検査できる。実施形態に以下に説明する。
【００１５】［実施の形態］図２は、本形態に係る多結
晶性半導体膜の検査装置の要部を模式的に示す斜視図で
ある。図３および図４はそれぞれ、本形態の検査装置を
要部をＹ軸方向からみた側面図、およびＸ方向からみた
側面図である。
晶性半導体膜の検査装置の要部を模式的に示す斜視図で
ある。図３および図４はそれぞれ、本形態の検査装置を
要部をＹ軸方向からみた側面図、およびＸ方向からみた
側面図である。
【００１６】これらの図に示す検査装置１００は、光学
顕微鏡をベースに検査機構を付加したものである。すな
わち、検査装置１００には、アニール工程を終えた多結
晶性の半導体膜１２が形成されたガラス製の基板１２を
載置するＸ−Ｙステージ１１０と、このＸ−Ｙステージ
１１０の下方位置から上方に向けて白色光を基板１２に
対して適当に収束して照射するための光学系をそなえた
透過照明用光源１２１（顕微鏡用光源）と、出射した白
色光をハーフミラー１３１によって下方に向けて照射す
る落射照明用光源１２４（顕微鏡用光源）と、ハーフミ
ラー１３１とＸ−Ｙステージ１１０との間に配置された
対物レンズ１２６とが配置されており、落射照明用光源
より出射した白色光は対物レンズを通して集光され、収
束光が基板１２に対して照射されることとなる。ここ
で、対物レンズ１２６は、明視野での観察だけでなく、
暗視野での観察も可能である。また、対物レンズ１２６
またはＸ−Ｙステージ１１０が装置光軸ＭＬに沿って上
下することによりオートフォーカスが行われる。さら
に、検査装置１００には、基板１０からの反射光あるい
は透過光が、対物レンズ１２６およびハーフミラー１３
１を通過し、ハーフミラー１３２で側方に反射されてく
るのを集光する接眼レンズ１２５が配置されている。従
って、この検査装置１００では、接眼レンズ１２５を通
せば、通常の光学顕微鏡と同様、Ｘ−Ｙステージ１１０
上に載置された基板１０上の半導体膜１２の様子を反射
光、あるいは透過光によって観察できる。
顕微鏡をベースに検査機構を付加したものである。すな
わち、検査装置１００には、アニール工程を終えた多結
晶性の半導体膜１２が形成されたガラス製の基板１２を
載置するＸ−Ｙステージ１１０と、このＸ−Ｙステージ
１１０の下方位置から上方に向けて白色光を基板１２に
対して適当に収束して照射するための光学系をそなえた
透過照明用光源１２１（顕微鏡用光源）と、出射した白
色光をハーフミラー１３１によって下方に向けて照射す
る落射照明用光源１２４（顕微鏡用光源）と、ハーフミ
ラー１３１とＸ−Ｙステージ１１０との間に配置された
対物レンズ１２６とが配置されており、落射照明用光源
より出射した白色光は対物レンズを通して集光され、収
束光が基板１２に対して照射されることとなる。ここ
で、対物レンズ１２６は、明視野での観察だけでなく、
暗視野での観察も可能である。また、対物レンズ１２６
またはＸ−Ｙステージ１１０が装置光軸ＭＬに沿って上
下することによりオートフォーカスが行われる。さら
に、検査装置１００には、基板１０からの反射光あるい
は透過光が、対物レンズ１２６およびハーフミラー１３
１を通過し、ハーフミラー１３２で側方に反射されてく
るのを集光する接眼レンズ１２５が配置されている。従
って、この検査装置１００では、接眼レンズ１２５を通
せば、通常の光学顕微鏡と同様、Ｘ−Ｙステージ１１０
上に載置された基板１０上の半導体膜１２の様子を反射
光、あるいは透過光によって観察できる。
【００１７】さらに、本形態の検査装置１００には、
基板１０に対して鉛直の向きに配置されたカラーＣＣＤ
カメラ１６０（受光器）が配置され、このＣＣＤカメラ
１６０の検出結果はパーソナルコンピュータ１５０に出
力されるようになっている。このパーソナルコンピュー
タ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０の検出結果に基づい
て、基板１０に形成した半導体膜１２が正常か、あるい
は異常なのかを判定する膜質判定手段として機能する。
ここで、膜質判定手段は、パーソナルコンピュータ１５
０に予め格納されている動作プログラムに従って行われ
る動作によって実現される。また、パーソナルコンピュ
ータ１５０は、Ｘ−Ｙステージ１１０の駆動制御などの
制御も司る。さらに、パーソナルコンピュータ１５０
は、対物レンズ１２６の自動交換、光源のオン／オフ、
ＣＣＤカメラ１６０のゲイン調整なども行う。
基板１０に対して鉛直の向きに配置されたカラーＣＣＤ
カメラ１６０（受光器）が配置され、このＣＣＤカメラ
１６０の検出結果はパーソナルコンピュータ１５０に出
力されるようになっている。このパーソナルコンピュー
タ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０の検出結果に基づい
て、基板１０に形成した半導体膜１２が正常か、あるい
は異常なのかを判定する膜質判定手段として機能する。
ここで、膜質判定手段は、パーソナルコンピュータ１５
０に予め格納されている動作プログラムに従って行われ
る動作によって実現される。また、パーソナルコンピュ
ータ１５０は、Ｘ−Ｙステージ１１０の駆動制御などの
制御も司る。さらに、パーソナルコンピュータ１５０
は、対物レンズ１２６の自動交換、光源のオン／オフ、
ＣＣＤカメラ１６０のゲイン調整なども行う。
【００１８】このように構成した多結晶性の半導体膜１
２の検査装置１００において、落射用照明用光源１２４
から平行光として出射された白色光が基板１０上の半導
体膜１２に照射され、暗視野もしくは明視野あるいはそ
の両方で像が観察され、ＣＣＤカメラ１６０を通じてＲ
ＧＢ別に色分解されてパーソナルコンピューター１５０
に送られる。
２の検査装置１００において、落射用照明用光源１２４
から平行光として出射された白色光が基板１０上の半導
体膜１２に照射され、暗視野もしくは明視野あるいはそ
の両方で像が観察され、ＣＣＤカメラ１６０を通じてＲ
ＧＢ別に色分解されてパーソナルコンピューター１５０
に送られる。
【００１９】半導体膜１２が十分に多結晶化していない
場合には、半導体膜１２上には凹凸が少ないため、ほと
んどの光は、鏡面反射する。従って、装置光軸ＭＬ上に
配置されたＣＣＤカメラ１６０には、暗視野経路では光
がほとんど届かない。それ故、マイクロコンピュータ１
５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力が低レベルであ
るとして、この基板１０に形成された半導体膜１２は多
結晶化しておらず、異常であると判定する。
場合には、半導体膜１２上には凹凸が少ないため、ほと
んどの光は、鏡面反射する。従って、装置光軸ＭＬ上に
配置されたＣＣＤカメラ１６０には、暗視野経路では光
がほとんど届かない。それ故、マイクロコンピュータ１
５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力が低レベルであ
るとして、この基板１０に形成された半導体膜１２は多
結晶化しておらず、異常であると判定する。
【００２０】また、半導体膜１２が多結晶化の際に表面
が大きく荒れていると、一部の光は鏡面反射するが、相
当量の光は半導体膜１２の表面で散乱し、そのうち、暗
視野経路でもＣＣＤカメラ１６０で受光される。それ
故、ＣＣＤカメラ１６０には、散乱光が十分に届くこと
になる。また、そのＲＧＢ別の散乱光強度は長波長側、
すなわちＲやＧの強度が相対的に強くなる。この時、パ
ーソナルコンピュータ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０か
らの出力が高レベルである、あるいはＢ散乱光強度に比
してＲ散乱光あるいはＧ散乱光の強度が高すぎるとし
て、この基板１０に形成された半導体膜１２の表面は異
常に荒れていると判定する。
が大きく荒れていると、一部の光は鏡面反射するが、相
当量の光は半導体膜１２の表面で散乱し、そのうち、暗
視野経路でもＣＣＤカメラ１６０で受光される。それ
故、ＣＣＤカメラ１６０には、散乱光が十分に届くこと
になる。また、そのＲＧＢ別の散乱光強度は長波長側、
すなわちＲやＧの強度が相対的に強くなる。この時、パ
ーソナルコンピュータ１５０は、ＣＣＤカメラ１６０か
らの出力が高レベルである、あるいはＢ散乱光強度に比
してＲ散乱光あるいはＧ散乱光の強度が高すぎるとし
て、この基板１０に形成された半導体膜１２の表面は異
常に荒れていると判定する。
【００２１】これに対して、半導体膜１２が適正に多結
晶化していると、その表面には微細な凹凸が形成される
だけであるので、一部の光は半導体膜１２の表面で散乱
し、暗視野経路でＣＣＤカメラ１６０で受光される。そ
れ故、ＣＣＤカメラ１６０には、所定の光量の散乱光が
届くことになり、またＲ散乱光やＧ散乱光はＢ散乱光に
比して十分小さくなる。よって、マイクロコンピュータ
１５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力がある範囲内
にあるとして、この基板１０に形成された半導体膜１２
は正常であると判定する。
晶化していると、その表面には微細な凹凸が形成される
だけであるので、一部の光は半導体膜１２の表面で散乱
し、暗視野経路でＣＣＤカメラ１６０で受光される。そ
れ故、ＣＣＤカメラ１６０には、所定の光量の散乱光が
届くことになり、またＲ散乱光やＧ散乱光はＢ散乱光に
比して十分小さくなる。よって、マイクロコンピュータ
１５０は、ＣＣＤカメラ１６０からの出力がある範囲内
にあるとして、この基板１０に形成された半導体膜１２
は正常であると判定する。
【００２２】このように本形態の検査装置１００によれ
ば、ＴＦＴなどの製造工程中に、数秒から数分といった
短時間のうちに非破壊で半導体膜１２の膜質を評価する
ことができる。従って、このような全数検査で良品と判
定された基板１０のみを後工程に回してＴＦＴを製造し
ていけば、異常な半導体膜１２に対してＴＦＴを作り込
むという無駄な工程を行う必要がないので、ＴＦＴの製
造コストを低減できる。また、良品と判定された半導体
膜１２のみを用いてＴＦＴを製造するので、品質の安定
したＴＦＴを製造できる。よって、このような品質の安
定したＴＦＴを画素スイッチング用、あるいは駆動回路
用に作り込んだアクティブマトリクス基板を用いれば、
このアクティブマトリクス基板を用いた液晶パネルで
は、表示品位の向上および信頼性の向上を図ることがで
きる。また、アニール装置異常に対するフィードバック
を行うことによって工程の信頼性を向上させることがで
きる。
ば、ＴＦＴなどの製造工程中に、数秒から数分といった
短時間のうちに非破壊で半導体膜１２の膜質を評価する
ことができる。従って、このような全数検査で良品と判
定された基板１０のみを後工程に回してＴＦＴを製造し
ていけば、異常な半導体膜１２に対してＴＦＴを作り込
むという無駄な工程を行う必要がないので、ＴＦＴの製
造コストを低減できる。また、良品と判定された半導体
膜１２のみを用いてＴＦＴを製造するので、品質の安定
したＴＦＴを製造できる。よって、このような品質の安
定したＴＦＴを画素スイッチング用、あるいは駆動回路
用に作り込んだアクティブマトリクス基板を用いれば、
このアクティブマトリクス基板を用いた液晶パネルで
は、表示品位の向上および信頼性の向上を図ることがで
きる。また、アニール装置異常に対するフィードバック
を行うことによって工程の信頼性を向上させることがで
きる。
【００２３】［ＴＦＴの製造方法］図１に示すように形
成した半導体膜１２のうち、良品と判定された半導体膜
１２を備える基板１０に対してＴＦＴを作り込んでいく
工程を簡単に説明する。
成した半導体膜１２のうち、良品と判定された半導体膜
１２を備える基板１０に対してＴＦＴを作り込んでいく
工程を簡単に説明する。
【００２４】まず、図１（Ｃ）に示すように形成した多
結晶性の半導体膜１２の表面に、図５（Ａ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスク２
２を形成し、この半導体膜１２を、図５（Ｂ）に示すよ
うに、島状の半導体膜１２にパターニングする。
結晶性の半導体膜１２の表面に、図５（Ａ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスク２
２を形成し、この半導体膜１２を、図５（Ｂ）に示すよ
うに、島状の半導体膜１２にパターニングする。
【００２５】次に、３５０℃以下の温度条件下で、基板
１０の全面にゲート絶縁膜１３をプラズマＣＶＤ法によ
り形成する。このときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳ
と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。。
１０の全面にゲート絶縁膜１３をプラズマＣＶＤ法によ
り形成する。このときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳ
と酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。。
【００２６】次に、図５（Ｃ）に示すように、３５０℃
以下の温度条件下で、基板１０の全面にタンタル薄膜等
の導電膜２１をスパッタ法等により形成する。
以下の温度条件下で、基板１０の全面にタンタル薄膜等
の導電膜２１をスパッタ法等により形成する。
【００２７】次に、図５（Ｄ）に示すように、導電膜２
１をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、
ゲート絶縁膜１３の表面にゲート電極１５を形成する。
１をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、
ゲート絶縁膜１３の表面にゲート電極１５を形成する。
【００２８】次に、ゲート電極１５をマスクとして半導
体膜１２に対して、たとえばリンイオン（不純物イオ
ン）を導入する。その結果、半導体膜１２には、ゲート
電極１５に対して自己整合的にソース・ドレイン領域１
６が形成され、不純物イオンが導入されなかった部分は
チャネル領域１７となる。このような不純物の導入に
は、たとえばバケット型質量非分離型のイオン注入装置
（イオンドーピング装置）を用いることができ、原料ガ
スとしては、濃度が５％になるように水素ガスで希釈し
たホスフィン（ＰＨ3 ）を用いことができる。なお、Ｐ
チャネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとし
て水素ガスで濃度が５％となるように希釈したジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いればよい。
体膜１２に対して、たとえばリンイオン（不純物イオ
ン）を導入する。その結果、半導体膜１２には、ゲート
電極１５に対して自己整合的にソース・ドレイン領域１
６が形成され、不純物イオンが導入されなかった部分は
チャネル領域１７となる。このような不純物の導入に
は、たとえばバケット型質量非分離型のイオン注入装置
（イオンドーピング装置）を用いることができ、原料ガ
スとしては、濃度が５％になるように水素ガスで希釈し
たホスフィン（ＰＨ3 ）を用いことができる。なお、Ｐ
チャネル型のＴＦＴを形成する場合には、原料ガスとし
て水素ガスで濃度が５％となるように希釈したジボラン
（Ｂ2 Ｈ6 ）を用いればよい。
【００２９】次に、図５（Ｅ）に示すように、３５０℃
以下の温度条件下で、シリコン酸化膜からなる層間絶縁
膜１８をプラズマＣＶＤ法により形成する。このときの
原料ガスも、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガス
を用いることができる。次に、酸素雰囲気下で３００
℃、１時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの活
性化と層間絶縁膜１８の改質とを行なう。
以下の温度条件下で、シリコン酸化膜からなる層間絶縁
膜１８をプラズマＣＶＤ法により形成する。このときの
原料ガスも、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガス
を用いることができる。次に、酸素雰囲気下で３００
℃、１時間の熱処理を行ない、注入したリンイオンの活
性化と層間絶縁膜１８の改質とを行なう。
【００３０】次に、コンタクトホール１９を形成し、し
かる後にこのコンタクトホール１９を介してソース・ド
レイン領域１６に導電接続するソース・ドレイン電極２
０を形成する。このようにして基板１０の表面にＴＦＴ
３０を形成する。
かる後にこのコンタクトホール１９を介してソース・ド
レイン領域１６に導電接続するソース・ドレイン電極２
０を形成する。このようにして基板１０の表面にＴＦＴ
３０を形成する。
【００３１】なお、ＴＦＴ３０を液晶表示パネルのアク
ティブマトリクスにおけるスイッチング素子として形成
する場合には、ゲート電極１５は走査線の一部として形
成する。また、ソース・ドレイン電極２０のうちの一方
はデータ線として形成し、ソース・ドレイン電極２０の
うちの他方は、画素電極の一部として、またはそれと導
電接続する電極として構成する。また、本例および、以
下に説明するいずれの実施例もあくまで一例であり、ソ
ース・ドレイン領域１６のうち、ゲート電極１５の端部
に対峙する領域に低濃度領域やオフセット領域を設けて
もよい。
ティブマトリクスにおけるスイッチング素子として形成
する場合には、ゲート電極１５は走査線の一部として形
成する。また、ソース・ドレイン電極２０のうちの一方
はデータ線として形成し、ソース・ドレイン電極２０の
うちの他方は、画素電極の一部として、またはそれと導
電接続する電極として構成する。また、本例および、以
下に説明するいずれの実施例もあくまで一例であり、ソ
ース・ドレイン領域１６のうち、ゲート電極１５の端部
に対峙する領域に低濃度領域やオフセット領域を設けて
もよい。
【００３２】このように構成したＴＦＴ３０では、能動
層として用いた多結晶性の半導体膜１２がすでに膜質検
査を受けて良品と判定されたものであるため、品質の安
定したＴＦＴを製造できる。よって、このような品質の
安定したＴＦＴを画素スイッチング用、あるいは駆動回
路用に作り込んだアクティブマトリクス基板を用いれ
ば、このアクティブマトリクス基板を用いた液晶パネル
において、表示品位の向上および信頼性の向上を図るこ
とができる。
層として用いた多結晶性の半導体膜１２がすでに膜質検
査を受けて良品と判定されたものであるため、品質の安
定したＴＦＴを製造できる。よって、このような品質の
安定したＴＦＴを画素スイッチング用、あるいは駆動回
路用に作り込んだアクティブマトリクス基板を用いれ
ば、このアクティブマトリクス基板を用いた液晶パネル
において、表示品位の向上および信頼性の向上を図るこ
とができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、短時
間のうちに非破壊で半導体膜の膜質を検査できるので、
ＴＦＴの製造工程においてインラインで膜質の評価を行
い、正常な膜質の多結晶性の半導体膜を形成した基板の
みを後工程に回すことができる。それ故、ＴＦＴをスイ
ッチング素子として用いた液晶パネルのアクティブマト
リクス基板の歩留りおよび信頼性が向上する。
間のうちに非破壊で半導体膜の膜質を検査できるので、
ＴＦＴの製造工程においてインラインで膜質の評価を行
い、正常な膜質の多結晶性の半導体膜を形成した基板の
みを後工程に回すことができる。それ故、ＴＦＴをスイ
ッチング素子として用いた液晶パネルのアクティブマト
リクス基板の歩留りおよび信頼性が向上する。
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、基板上に
多結晶性の半導体膜を形成するまでの工程断面図であ
る。
多結晶性の半導体膜を形成するまでの工程断面図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態１に係る多結晶性半導体膜
の検査方法を行うための検査装置の要部を模式的に示す
斜視図である。
の検査方法を行うための検査装置の要部を模式的に示す
斜視図である。
【図３】図２に示す検査装置の要部をＹ軸方向からみた
側面図である。
側面図である。
【図４】図２に示す検査装置の要部をＸ軸方向からみた
側面図である。
側面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図１に示す方法で
形成した多結晶性半導体膜からＴＦＴを製造する方法を
示す工程断面図である。
形成した多結晶性半導体膜からＴＦＴを製造する方法を
示す工程断面図である。
１０・・・基板 １１・・・下地保護膜 １２・・・半導体膜 １３・・・ゲート絶縁膜 １５・・・ゲート電極 １６・・・ソース・ドレイン領域 １７・・・チャネル領域 １８・・・層間絶縁膜 １９・・・コンタクトホール ２０・・・ソース・ドレイン電極 ２１・・・導電膜 ２２・・・レジストマスク ３０・・・ＴＦＴ １００ 検査装置 １１０ Ｘ−Ｙステージ １２１ 透過照明用光源（顕微鏡用光源） １２４ 落射照明用光源（顕微鏡用光源） １６０ ＣＣＤカメラ（受光器） １５０ パーソナルコンピュータ（膜質判定手段）
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/268 Ｈ０１Ｌ 21/268 Ｔ 29/786 Ｃ２３Ｃ 14/54 Ｅ 21/336 16/52 // Ｃ２３Ｃ 14/54 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２４ 16/52 ６２７Ｇ (72)発明者 高橋 聡 東京都練馬区氷川台３丁目20番16号 株式 会社オーディーピー内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上の多結晶性半導体膜表面に収束光
を照射したときの当該多結晶性半導体膜表面からの散乱
光の強度をRGB波長領域帯別にＣＣＤ受光素子を用いて
計測し、該散乱光強度の面内分布とRGB各成分の強度比
により前記多結晶性半導体膜の結晶性・均一性を判定す
ることを特徴とする多結晶性半導体膜の検査方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記散乱光の強度と
ともに、前記多結晶性半導体膜表面からの反射光の強度
をRGB波長領域帯別に前記ＣＣＤ受光素子を用いて計測
し、RGB各成分の強度比により前記多結晶性半導体膜の
膜厚を測定することを特徴とする検査方法。 - 【請求項３】 請求項１ないし２のいずれかに規定する
多結晶性半導体膜の検査方法を実施するための多結晶性
半導体膜の検査装置であって、前記多結晶半導体膜に収
束光を照射するための光源と、前記多結晶性半導体膜を
暗視野経路と明視野経路の少なくとも一方で拡大観察す
るための顕微鏡光学系と、該顕微鏡光学系からの像を撮
影するためのＣＣＤ受光装置と、該ＣＣＤ受光装置から
の信号を処理し、前記多結晶半導体膜の膜厚、膜質を判
定する処理部とを有することを特徴とする多結晶性半導
体膜の検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28558899A JP2001110864A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 多結晶性半導体膜の検査方法および多結晶性半導体膜の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28558899A JP2001110864A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 多結晶性半導体膜の検査方法および多結晶性半導体膜の検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110864A true JP2001110864A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17693504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28558899A Withdrawn JP2001110864A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 多結晶性半導体膜の検査方法および多結晶性半導体膜の検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001110864A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6975386B2 (en) | 2001-06-01 | 2005-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film quality inspecting method and film quality inspecting apparatus |
| JP2007095726A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置の製造方法 |
| JP2007113930A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Seiko Epson Corp | 異物検査方法および装置 |
| JP2008028303A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Hitachi Displays Ltd | 平面表示装置の製造方法 |
| JP2008507849A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | ハー． ヴェアナー，ユルゲン | 線形焦点式レーザビームを用いた固形物のレーザドーピング方法、および該方法に基づいて製造された太陽電池エミッタ |
| WO2008102484A1 (ja) * | 2007-02-20 | 2008-08-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 膜質評価方法およびその装置ならびに薄膜デバイスの製造システム |
| JP2009288005A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Asml Netherlands Bv | 検査方法および装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セルおよびデバイス製造方法 |
| CN111458106A (zh) * | 2019-01-02 | 2020-07-28 | 上海和辉光电有限公司 | 一种多晶硅膜层的均匀性检测装置 |
-
1999
- 1999-10-06 JP JP28558899A patent/JP2001110864A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6975386B2 (en) | 2001-06-01 | 2005-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film quality inspecting method and film quality inspecting apparatus |
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| JP2008205189A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 膜質評価方法およびその装置ならびに薄膜製造システム |
| US7907276B2 (en) | 2007-02-20 | 2011-03-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Film quality evaluation method, apparatus therefor, and production system for thin-film device |
| JP2009288005A (ja) * | 2008-05-28 | 2009-12-10 | Asml Netherlands Bv | 検査方法および装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セルおよびデバイス製造方法 |
| CN111458106A (zh) * | 2019-01-02 | 2020-07-28 | 上海和辉光电有限公司 | 一种多晶硅膜层的均匀性检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |