JP2002217107A - Method of evaluating polysilicon, thin film transistor manufacturing system, and method of the same - Google Patents

Method of evaluating polysilicon, thin film transistor manufacturing system, and method of the same

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JP2002217107A
JP2002217107A JP2001012105A JP2001012105A JP2002217107A JP 2002217107 A JP2002217107 A JP 2002217107A JP 2001012105 A JP2001012105 A JP 2001012105A JP 2001012105 A JP2001012105 A JP 2001012105A JP 2002217107 A JP2002217107 A JP 2002217107A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an evaluation result without fail when evaluating a crystal condition of a polysilicon film formed by a low temperature polycrystallizing process. SOLUTION: Linearity or periodicity appear in a spatial structure on a film surface of the polysilicon film, which has been formed according to an energy density applied to amorphous silicon, during the low temperature polycrystallizing process by excimer laser. A surface image of the polysilicon film is photographed by ultraviolet light, and the periodicity of the film surface is digitized (transformed into AC values) from the image utilizing an autocorrelation function. The film condition is evaluated based on the AC value to set an excimer laser power. In the present invention, the surface of the amorphous silicon film is oxidized after the substrate has been cleaned by rare HF and before a laser anneal processing, and a natural oxide film is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低温多結晶化プロ
セスによって形成されたポリシリコン評価方法並びに薄
膜トランジスタ製造システム及び方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for evaluating polysilicon formed by a low-temperature polycrystallization process and a system and method for manufacturing a thin film transistor.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film transistor using a polysilicon film for a channel layer has been put to practical use. When polysilicon is used for the channel layer, the electric field mobility of the thin film transistor becomes extremely high. For example, when used as a driving circuit for a liquid crystal display, etc., high definition, high speed, small size, etc. of the display are realized. Will be able to

【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、耐熱性の大面積で安価な
ガラス基板を用いることができる。
In addition, a so-called low-temperature polycrystallization process for forming a polysilicon film by heat-treating amorphous silicon using an excimer laser annealing apparatus has recently been developed. By applying such a low-temperature polycrystalline process to a manufacturing process of a thin film transistor, heat damage to a glass substrate is reduced, and a heat-resistant large-area and inexpensive glass substrate can be used.

【0004】ところで、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。
The output power of an excimer laser annealing apparatus used in a low-temperature polycrystalline process is unstable, so that the grain size of polysilicon to be formed fluctuates greatly. Therefore, the polysilicon film formed using the excimer laser annealing device is
The grain size is not always good. For example, there is a problem that a so-called linear defect in which a silicon crystal is microcrystallized, or a so-called writing defect in which a sufficiently large grain size cannot be obtained. there were.

【0005】そのため、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
なレーザのエネルギ密度に設定する処理が行われる。
Therefore, in general, when an annealing process is performed by using such an excimer laser annealing apparatus, energy information given to the polysilicon film is fed back to the excimer laser annealing apparatus to obtain an optimum laser energy. Processing for setting the density is performed.

【0006】しかしながら、ポリシリコン膜を評価する
には、従来、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。
However, in order to evaluate a polysilicon film, conventionally, a surface image is taken using a spectroscopic ellipsometer, a scanning electron microscope, or the like, and the state of the crystal is judged by visually observing the surface image. There was only a method and could not judge objectively without contact.

【0007】そこで本出願人は、低温多結晶化プロセス
を用いて形成したポリシリコン膜の状態を客観的且つ自
動的に評価して、その情報に基づきレーザアニール装置
から出射されるレーザのエネルギ密度の最適化を図る薄
膜トランジスタ製造システムを、特願2000−005
994号、特願2000−005995号、特願200
0−005996号で提案している。
Accordingly, the present applicant objectively and automatically evaluates the state of a polysilicon film formed using a low-temperature polycrystallization process, and based on the information, determines the energy density of a laser emitted from a laser annealing apparatus. Japanese Patent Application No. 2000-005 proposes a thin film transistor manufacturing system for optimizing
994, Japanese Patent Application No. 2000-005995, Japanese Patent Application 200
No. 0-005996.

【0008】本出願人は、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いポリシリコン膜
を形成したときに膜表面の空間構造に直線性や周期性が
現れ、アモルファスシリコンに与えるエネルギ密度に応
じてその直線性や周期性の構造が変化することを見いだ
した。上記各出願では、このような特性を利用し、ポリ
シリコン膜の表面画像を紫外光で撮像し、その撮像画像
からポリシリコン膜の表面の空間構造の周期性を自己相
関関数を利用して数値化し、この数値に基づき形成され
たポリシリコン膜の状態を評価し、その評価結果をエキ
シマレーザのエネルギ密度の設定にフィードバックする
ようにした薄膜トランジスタの製造システムを提案して
いる。
The applicant of the present invention has found that when excimer laser annealing is performed on an amorphous silicon film to form a polysilicon film, the spatial structure on the film surface exhibits linearity and periodicity, and the spatial structure varies depending on the energy density given to the amorphous silicon We found that the structure of linearity and periodicity changed. In each of the above-mentioned applications, utilizing such characteristics, a surface image of the polysilicon film is captured with ultraviolet light, and the periodicity of the spatial structure of the surface of the polysilicon film is numerically calculated from the captured image using an autocorrelation function. A thin film transistor manufacturing system has been proposed in which the state of a formed polysilicon film is evaluated based on this numerical value, and the evaluation result is fed back to the setting of the energy density of an excimer laser.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、薄膜
トランジスタの製造プロセスでは、希フッ化水素(希H
F)による不純物元素除去工程が設けられる。上述した
薄膜トランジスタの製造工程でも、通常、アモルファス
シリコン膜を形成した後、レーザアニール処理を行う前
に、希HFによる不純物除去が行われる。
Generally, in the manufacturing process of a thin film transistor, dilute hydrogen fluoride (dilute H) is used.
An impurity element removing step by F) is provided. Also in the above-described thin-film transistor manufacturing process, usually, impurities are removed by dilute HF after forming an amorphous silicon film and before performing laser annealing.

【0010】しかしながら、このような希HFによる不
純物元素除去を行った後に、レーザアニール処理を行っ
た場合、ポリシリコン膜の表面の直線性や周期性の構造
の変化を検出することが困難であった。
However, when laser annealing is performed after such removal of impurity elements by dilute HF, it is difficult to detect a change in the linearity or periodicity of the surface of the polysilicon film. Was.

【0011】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、低温多結晶化プロセスで形成されたポリ
シリコン膜を評価する際に、確実に評価結果を得ること
ができるポリシリコンの評価方法並びに薄膜トランジス
タ製造システム及び方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and when evaluating a polysilicon film formed by a low-temperature polycrystallization process, a polysilicon film capable of reliably obtaining an evaluation result. An object of the present invention is to provide an evaluation method and a thin film transistor manufacturing system and method.

【0012】[0012]

【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、基板上にアモルファスシリコン膜を成
膜し、成膜したアモルファスシリコン膜に対してレーザ
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
膜を評価するポリシリコン評価方法であって、アモルフ
ァスシリコン膜の表面に酸化膜を形成し、酸化膜を形成
したアモルファスシリコン膜にレーザアニール処理して
ポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対して、集
光した紫外光を照射し、その反射光を検出し、検出した
上記反射光を撮像部で撮像し、上記ポリシリコン膜の表
面空間構造の直線性及び/又は周期性を評価し、この直
線性及び/又は周期性の評価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。
According to the present invention, there is provided a method for evaluating polysilicon, comprising forming an amorphous silicon film on a substrate, and performing laser annealing on the formed amorphous silicon film. A polysilicon evaluation method for evaluating a film, comprising forming an oxide film on the surface of an amorphous silicon film, and performing laser annealing on the amorphous silicon film on which the oxide film has been formed to form a polysilicon film. Irradiating the collected ultraviolet light, detecting the reflected light, imaging the detected reflected light with an imaging unit, and evaluating the linearity and / or periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film. The state of the polysilicon film is evaluated based on the evaluation result of linearity and / or periodicity.

【0013】このポリシリコン評価方法では、アモルフ
ァスシリコン膜の表面に酸化膜を形成し、酸化膜を形成
したアモルファスシリコン膜にレーザアニール処理して
ポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対して、ポ
リシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性及び/又は周
期性を評価する。
In this polysilicon evaluation method, an oxide film is formed on the surface of an amorphous silicon film, and a laser annealing process is performed on the amorphous silicon film on which the oxide film is formed to form a polysilicon film. The linearity and / or periodicity of the spatial structure on the surface of the silicon film is evaluated.

【0014】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造シス
テムは、基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する成
膜装置と、上記アモルファスシリコン膜が成膜された基
板を洗浄する洗浄装置と、上記洗浄装置により洗浄され
た基板のアモルファスシリコン膜の表面に酸化膜を形成
する酸化膜形成装置と、アモルファスシリコン膜に対し
てレーザアニール処理することによってチャネル層とな
るポリシリコン膜を生成するレーザアニール装置と、形
成した上記ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性
及び/又は周期性を評価し、この直線性及び/又は周期
性の評価結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価
する評価装置とを備えることを特徴とする。
A thin film transistor manufacturing system according to the present invention includes a film forming apparatus for forming an amorphous silicon film on a substrate, a cleaning apparatus for cleaning the substrate on which the amorphous silicon film is formed, and a cleaning apparatus for cleaning the substrate. An oxide film forming apparatus for forming an oxide film on the surface of the amorphous silicon film of the substrate, a laser annealing apparatus for generating a polysilicon film serving as a channel layer by performing laser annealing on the amorphous silicon film, and An evaluation device that evaluates the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the film surface of the polysilicon film, and evaluates the state of the polysilicon film based on the evaluation result of the linearity and / or periodicity. Features.

【0015】この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の表面に酸化膜を形成し、酸化
膜を形成したアモルファスシリコン膜にレーザアニール
処理してポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対
して、ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性及び
/又は周期性を評価し、薄膜トランジスタを製造する。
In this thin film transistor manufacturing system,
An oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film, and a laser annealing process is performed on the amorphous silicon film on which the oxide film is formed to form a polysilicon film. The thin film transistor is manufactured by evaluating the property and / or periodicity.

【0016】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法
は、基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜工
程と、上記アモルファスシリコン膜が成膜された基板を
洗浄する洗浄工程と、上記洗浄工程により洗浄された基
板のアモルファスシリコン膜の表面に酸化膜を形成する
酸化膜形成工程と、アモルファスシリコン膜に対してレ
ーザアニール処理することによってチャネル層となるポ
リシリコン膜を生成するレーザアニール工程と、形成し
た上記ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性及び
/又は周期性を評価し、この直線性及び/又は周期性の
評価結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する
評価工程とを備えることを特徴とする。
According to the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention, a film forming step of forming an amorphous silicon film on a substrate, a cleaning step of cleaning the substrate on which the amorphous silicon film is formed, and a cleaning step of cleaning the substrate. An oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of the amorphous silicon film of the substrate, a laser annealing step of generating a polysilicon film serving as a channel layer by performing laser annealing on the amorphous silicon film, Evaluating the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the film surface of the polysilicon film, and evaluating the state of the polysilicon film based on the evaluation result of the linearity and / or periodicity. Features.

【0017】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の表面に酸化膜を形成し、酸化膜を
形成したアモルファスシリコン膜にレーザアニール処理
してポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対し
て、ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性及び/
又は周期性を評価し、薄膜トランジスタを製造する。
In this thin film transistor manufacturing method, a polysilicon film is formed by forming an oxide film on the surface of an amorphous silicon film and subjecting the amorphous silicon film on which the oxide film has been formed to laser annealing to form a polysilicon film. Linearity of the spatial structure on the membrane surface of the membrane and / or
Alternatively, the periodicity is evaluated, and a thin film transistor is manufactured.

【0018】[0018]

【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膜の評価装置並びに
評価方法について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, as an embodiment of the present invention, an apparatus and method for evaluating a polysilicon film to which the present invention is applied will be described.

【0019】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、ボトムゲート構
造を有する薄膜トランジスタ(ボトムゲート型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。ボトムゲート型TFTは、例えばガラス基板上
に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ポリシリコン膜(チャ
ネル層)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、ボトムゲート型TFT
は、チャネル層となるポリシリコン膜とガラス基板との
間に、ゲート電極が形成されている構成のTFTであ
る。なお、ここでは、ボトムゲート型TFTを評価する
評価装置を例にとって説明をするが、本発明はこのよう
なボトムゲート型TFTに限らず、ガラス基板上にポリ
シリコン膜(チャネル層)が形成された後、その上層に
ゲート電極を設けたいわゆるトップゲート型TFTに適
用することも可能である。
An apparatus for evaluating a polysilicon film which will be described below as an embodiment of the present invention is, for example, a thin film transistor (bottom gate type TFT) having a bottom gate structure.
Used for inspection of a polysilicon film formed during the manufacturing process. The bottom gate type TFT is a thin film transistor in which, for example, a gate electrode, a gate insulating film, and a polysilicon film (channel layer) are sequentially stacked from a lower layer on a glass substrate. That is, a bottom gate type TFT
Is a TFT having a configuration in which a gate electrode is formed between a polysilicon film serving as a channel layer and a glass substrate. Here, an evaluation apparatus for evaluating a bottom gate type TFT will be described as an example, but the present invention is not limited to such a bottom gate type TFT, and a polysilicon film (channel layer) is formed on a glass substrate. After that, the present invention can be applied to a so-called top gate type TFT having a gate electrode provided thereon.

【0020】ボトムゲート型TFTの構造 まず、ボトムゲート型TFTの具体的な構成例について
図1を用いて説明する。
Structure of Bottom Gate TFT First, a specific configuration example of the bottom gate TFT will be described with reference to FIG.

【0021】ボトムゲート型TFT1は、図1に示すよ
うに、0.7mm厚のガラス基板2上に、ゲート電極
3、第1のゲート絶縁膜4、第2のゲート絶縁膜5、ポ
リシリコン膜6、ストッパ7、第1の層間絶縁膜8、第
2の層間絶縁膜9、配線10、平坦化膜11、透明導電
膜12が積層されて構成されている。
As shown in FIG. 1, a bottom gate type TFT 1 has a gate electrode 3, a first gate insulating film 4, a second gate insulating film 5, a polysilicon film on a glass substrate 2 having a thickness of 0.7 mm. 6, a stopper 7, a first interlayer insulating film 8, a second interlayer insulating film 9, a wiring 10, a planarizing film 11, and a transparent conductive film 12 are laminated.

【0022】ゲート電極3は、ガラス基板2上に100
〜200nmのモリブデン(Mo)が成膜された後、異
方性エッチングによりパターニングされて形成されてい
る。
The gate electrode 3 is formed on the glass substrate 2 by 100
After a film of molybdenum (Mo) having a thickness of 200 nm is formed, the film is patterned by anisotropic etching.

【0023】第1のゲート絶縁膜4は、例えば膜厚が5
0nmの窒化シリコン(SiN)からなり、窒化シリ
コン(SiN)が、このゲート電極3が形成されたガ
ラス基板2上に積層されて形成されている。
The first gate insulating film 4 has a thickness of, for example, 5
Consists 0nm silicon nitride (SiN x), silicon nitride (SiN x) is formed by stacking on the glass substrate 2 to the gate electrode 3 is formed.

【0024】第2のゲート絶縁膜5は、例えば膜厚が2
00nmの二酸化シリコン(SiO )からなり、この
二酸化シリコン(SiO)が、第1のゲート絶縁膜5
上に積層されて形成されている。
The second gate insulating film 5 has a thickness of, for example, 2
00 nm silicon dioxide (SiO 2), This
Silicon dioxide (SiO2) Is the first gate insulating film 5
It is formed by being laminated on top.

【0025】ポリシリコン膜6は、例えば膜厚が30〜
80nmのポリシリコン(p−Si)からなる。このポ
リシリコン膜6は、第2のゲート絶縁膜5上に積層され
て形成されている。このポリシリコン膜6は、当該ボト
ムゲート型TFT1のチャネル層として機能する。この
ポリシリコン膜6は、例えば、LPCVD法等によって
30〜80nmの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6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。
The polysilicon film 6 has a thickness of, for example, 30 to
It is made of 80 nm polysilicon (p-Si). This polysilicon film 6 is formed by being laminated on the second gate insulating film 5. This polysilicon film 6 functions as a channel layer of the bottom gate TFT 1. The polysilicon film 6 is formed, for example, by forming amorphous silicon (a-Si) of 30 to 80 nm by LPCVD or the like, and then performing an annealing process on the amorphous silicon to be polycrystallized. . In the polycrystallizing step of the polysilicon film 6, a laser annealing process using an excimer laser which is an ultraviolet laser is used. This excimer laser annealing process emits a pulsed laser beam whose irradiation surface is linear,
Amorphous silicon is polycrystallized into polysilicon while moving the pulse beam irradiation area. The irradiation surface of the laser beam has, for example, a length in the longitudinal direction of 20 cm, a length in the short side direction of 400 μm, and a pulse frequency of 300 Hz. The scanning direction of the laser beam when performing the excimer laser annealing is performed in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the irradiation surface of the linear laser (that is, the short side direction).

【0026】そして、このポリシリコン膜6は、エキシ
マレーザアニールによって多結晶化されたのち、ソース
/ドレイン領域を形成するために、不純物がイオンドー
ピングされる。このイオンドーピングは、ゲート電極3
上の部分のポリシリコン膜6に不純物が注入されないよ
うに、このゲート電極3に対応する位置にストッパ7が
形成された後に行われる。このストッパ7は、例えば膜
厚200nmの二酸化シリコン(SiO)からなり、
ゲート電極3を形成したときに用いたマスク等を用いて
形成されている。
After the polysilicon film 6 is polycrystallized by excimer laser annealing, impurities are ion-doped to form source / drain regions. This ion doping is performed by the gate electrode 3
This is performed after a stopper 7 is formed at a position corresponding to the gate electrode 3 so that impurities are not implanted into the upper portion of the polysilicon film 6. The stopper 7 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) having a thickness of 200 nm.
The gate electrode 3 is formed using a mask or the like used when the gate electrode 3 is formed.

【0027】第1の層間絶縁膜8は、例えば膜厚が30
0nmの窒化シリコン(SiN)からなり、この窒化
シリコン(SiN)が、ポリシリコン膜6上に積層さ
れて形成されている。
The first interlayer insulating film 8 has a thickness of, for example, 30
It consists 0nm silicon nitride (SiN x), silicon this nitride (SiN x) is formed is laminated on the polysilicon film 6.

【0028】第2の層間絶縁膜9は、例えば膜厚が15
0nmの二酸化シリコン(SiO)からなり、この二
酸化シリコン(SiO)が、第1の層間絶縁膜8上に
積層されて形成されている。
The second interlayer insulating film 9 has a thickness of, for example, 15
It is made of 0 nm silicon dioxide (SiO 2 ), and this silicon dioxide (SiO 2 ) is formed by being laminated on the first interlayer insulating film 8.

【0029】配線10は、ポリシリコン膜6のソース/
ドレイン領域を接続するためのコンタクトホールが、第
1の層間絶縁膜8及び第2の層間絶縁膜9のソース/ド
レイン領域に対応する位置に開口された後、アルミニウ
ム(Al)及びチタン(Ti)を成膜し、エッチングに
よってパターニングして形成されている。この配線10
は、ポリシリコン膜6上に形成された各トランジスタの
ソース/ドレイン領域を接続して、基板上の所定の回路
パターンを形成する。
The wiring 10 is connected to the source /
After a contact hole for connecting the drain region is opened at a position corresponding to the source / drain region of the first interlayer insulating film 8 and the second interlayer insulating film 9, aluminum (Al) and titanium (Ti) Is formed and patterned by etching. This wiring 10
Connects a source / drain region of each transistor formed on the polysilicon film 6 to form a predetermined circuit pattern on the substrate.

【0030】平坦化膜11は、当該ボトムゲート型TF
T1の表面を平坦化するための膜で、配線10が形成さ
れたのち成膜され、その膜厚が2〜3μmとされてい
る。
The flattening film 11 is formed of the bottom gate type TF.
The film for flattening the surface of T1 is formed after the wiring 10 is formed, and has a thickness of 2 to 3 μm.

【0031】透明導電膜12は、例えば、ITO等から
なる透明導電材料からなり、配線10と当該ボトムゲー
ト型TFT1の外部に存在する外部素子や外部配線とを
接続するための導電線である。この透明導電膜12は、
コンタクトホールが平坦化膜11に開口された後に、平
坦化膜11上に形成される。
The transparent conductive film 12 is made of, for example, a transparent conductive material such as ITO, and is a conductive line for connecting the wiring 10 to an external element or external wiring existing outside the bottom gate type TFT 1. This transparent conductive film 12
After the contact hole is opened in the flattening film 11, it is formed on the flattening film 11.

【0032】以上のようなボトムゲート型TFT1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、以上のようなボトムゲート型
TFT1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6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2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。
In the bottom gate type TFT 1 as described above, since polysilicon is used for the channel layer, the electric field mobility of the channel layer is extremely high. Therefore, for example, when used as a drive circuit for a liquid crystal display or the like, high definition, high speed, and small size of the display can be realized. In the bottom gate type TFT 1 as described above, a so-called low-temperature polycrystallization process of forming a polysilicon film 6 by heat-treating amorphous silicon using excimer laser annealing is used. Therefore, heat damage to the glass substrate 2 in the polycrystallization process is reduced, and a large-area and inexpensive glass substrate can be used.

【0033】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6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6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、完成したボトムゲート型TFT1の特性
や歩留まりに大きく影響することとなる。
Necessity of Inspection of Polysilicon Film An important factor that determines the electric field mobility of the polysilicon film 6 is said to be the grain size of the polysilicon. The grain size greatly depends on the energy given to the polysilicon film 6 during the excimer laser annealing. Therefore, the control and stabilization of the energy density of the laser during the excimer laser annealing greatly affects the characteristics and yield of the completed bottom-gate TFT 1.

【0034】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
6の製造マージン)に対して、ポリシリコン膜6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6を安定的に製造することが難しい。
However, the excimer laser annealing apparatus used in the excimer laser annealing process is:
The output fluctuation of the energy density of the emitted laser is relatively large. For this reason, when excimer laser annealing is performed using an excimer laser annealing apparatus, the fluctuation of the energy applied to the polysilicon film 6 with respect to the allowable range of energy (manufacturing margin of the polysilicon film 6) in which a good grain size can be obtained. And it is difficult to stably manufacture the polysilicon film 6.

【0035】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6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、十分大きなグレーンサイズが得られない為に、
いづれも十分な電界移動度が得られなくなってしまい不
良となってしまう。
Therefore, even when excimer laser annealing is performed under the same conditions, the grain size of the polysilicon film 6 fluctuates greatly. For example, when the laser energy becomes too large, the silicon crystal is microcrystallized. In addition, if the laser energy is too small, a sufficiently large grain size cannot be obtained.
In either case, sufficient electric field mobility cannot be obtained, resulting in a failure.

【0036】しかしながら、上述したようにエキシマレ
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。したがって、ポリシリコン膜
6のグレーンサイズが良好なサイズとなるように、その
レーザのエネルギ密度を制御することは難しい。
However, as described above, in the excimer laser annealing apparatus, the output fluctuation of the energy density of the emitted laser is relatively large. Therefore, it is difficult to control the energy density of the laser so that the grain size of the polysilicon film 6 becomes a good size.

【0037】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、図2に示すようなポリシリコン膜6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6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、また、エキシマレーザアニール装置へポリ
シリコン膜6へ与えられたエネルギー情報をフィードバ
ックしてレーザのエネルギ密度の設定が行われる。
Therefore, in general, when performing an annealing process using such an excimer laser annealing apparatus,
For example, at the stage when the polycrystallizing step of the polysilicon film 6 as shown in FIG. 2 is completed, 100% inspection of the crystal state of the polysilicon film 6 formed on the outermost surface is performed, or The state of the crystal is extracted and inspected to determine whether or not the manufactured product is defective at this stage, and the energy information applied to the polysilicon film 6 to the excimer laser annealing apparatus is determined. Is fed back to set the energy density of the laser.

【0038】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6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6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。
The polysilicon film evaluation apparatus evaluates the formed polysilicon film 6 at the stage where the polycrystallizing step of the polysilicon film 6 has been completed, and determines that the manufactured product is defective at this stage. It is used to determine whether or not the laser energy is higher than that described above, and to set laser energy by feeding back information to an excimer laser annealing apparatus.

【0039】ポリシリコン膜の評価原理と評価手法 (1) まず、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。
Evaluation Principle of Polysilicon Film and Evaluation Method (1) First, the evaluation principle of the polysilicon film formed by the above-described excimer laser annealing will be described.

【0040】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。充分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。
The mobility of the thin film transistor manufactured as described above is greatly affected by the grain size of polysilicon. In order to obtain sufficient mobility, it is desirable that the grain size of polysilicon is large.

【0041】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3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(図中Lの位置:
このときのエネルギーを許容最低エネルギーLとす
る。)以上となるとグレーンサイズが十分大きくなり、
その後変化が少なくなり安定化する。さらにエネルギー
を増大させていくと、ある位置(図中Hの位置。このと
きのエネルギーを許容最高エネルギーHとする)から、
グレーンサイズの変化が大きくなり、そして、ある臨界
点を境としてポリシリコンが微結晶粒となってしまう。
The grain size of the polysilicon film largely depends on the energy given by excimer laser annealing. As shown in FIG. 3, the grain size of the polysilicon film increases with an increase in the applied energy, but at a certain energy (position L in the figure:
The energy at this time is defined as an allowable minimum energy L. ) Above this, the grain size will be large enough,
After that, the change decreases and stabilizes. As the energy is further increased, from a certain position (position H in the figure; the energy at this time is defined as the maximum allowable energy H),
The change in grain size increases, and the polysilicon becomes microcrystalline at a certain critical point.

【0042】したがって、通常、エキシマレーザアニー
ルを行う場合には、図3で示したグレーンサイズが十分
大きくなった許容最低エネルギーLから、微結晶粒とな
る手前の許容最高エネルギーHの範囲となるように、照
射するレーザのエネルギ密度を制御することによって、
充分な大きさのグレーンサイズを得るようにする。そし
て、このような範囲のエネルギーを与えるレーザ光をア
モルファスシリコン膜に照射することによって、完成し
た薄膜トランジスタの移動度を十分大きくすることが可
能となる。
Therefore, normally, when excimer laser annealing is performed, the allowable minimum energy L shown in FIG. 3 falls within the range from the allowable minimum energy L at which the grain size is sufficiently large to the allowable maximum energy H before the fine crystal grains are formed. By controlling the energy density of the irradiating laser,
Try to get a sufficiently large grain size. By irradiating the amorphous silicon film with a laser beam giving energy in such a range, the mobility of the completed thin film transistor can be sufficiently increased.

【0043】(2) 次に、レーザのエネルギ密度を最
適値としてエキシマレーザアニールを行ったときのポリ
シリコン膜の膜表面の画像と、最適値よりも少ないエネ
ルギ密度としたときのポリシリコン膜の膜表面の画像
と、最適値よりも大きいエネルギ密度としたときのポリ
シリコン膜の膜表面の画像とを比較する。図4に、それ
ぞれの場合の画像を示す。図4(A)が最適値よりも少
ないエネルギ密度としたときのポリシリコン膜の膜表面
の画像を示す図で、図4(B)が最適値のエネルギ密度
としたときのポリシリコン膜の膜表面の画像を示す図
で、図4(C)が最適値よりも大きいエネルギ密度とし
たときのポリシリコン膜の膜表面の画像を示す図であ
る。なお、図4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。
(2) Next, an image of the film surface of the polysilicon film when excimer laser annealing is performed with the laser energy density being the optimum value, and the polysilicon film when the energy density is lower than the optimum value. An image of the film surface is compared with an image of the film surface of the polysilicon film when the energy density is higher than the optimum value. FIG. 4 shows images in each case. FIG. 4A is a diagram showing an image of the film surface of the polysilicon film when the energy density is smaller than the optimum value, and FIG. 4B is the film of the polysilicon film when the energy density is the optimum value. FIG. 4C is a diagram showing an image of the surface, and FIG. 4C is a diagram showing an image of the surface of the polysilicon film when the energy density is larger than the optimum value. Each image shown in FIG. 4 is an image captured by a microscope device using ultraviolet light, and the details of this microscope device will be described later.

【0044】図4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。なお、
アモルファスシリコン膜には、上述したように、照射面
が線状とされたレーザビームが照射され、その走査方向
は、レーザビームの照射面形状の長手方向に直交する方
向である。
In FIG. 4, the laser scanning direction of the excimer laser annealing is the X direction in the figure. In addition,
As described above, the amorphous silicon film is irradiated with the laser beam having a linear irradiation surface, and the scanning direction is orthogonal to the longitudinal direction of the laser beam irradiation surface shape.

【0045】ここで、エキシマレーザアニール時におけ
るエネルギ密度を最適値としたときの図4(B)の画像
と、図4(A)及び図4(C)に示すそれ以外の画像と
を比較すると、以下のような特徴が現れている。
Here, the image of FIG. 4B when the energy density at the time of excimer laser annealing is set to the optimum value is compared with the other images shown in FIGS. 4A and 4C. The following features have appeared.

【0046】まず、エネルギ密度を最適値としたときの
ポリシリコン膜の表面画像(図4(B))は、エネルギ
密度が最適とされていないポリシリコン膜の表面画像
(図4(A)及び図4(C))と比較して、直線性が現
れた画像となっている。具体的には、レーザの走査方向
(図4中X方向)に対して、直線性が現れた画像となっ
ている。すなわち、エネルギ密度を最適値としたときの
ポリシリコン膜の表面は、その空間構造に直線性が現れ
る規則的な形状となる特徴がある。
First, the surface image of the polysilicon film when the energy density is set to the optimum value (FIG. 4B) is the surface image of the polysilicon film whose energy density is not optimized (FIGS. 4A and 4B). 4 (C), the image shows linearity. Specifically, the image has linearity in the laser scanning direction (X direction in FIG. 4). That is, when the energy density is set to the optimum value, the surface of the polysilicon film has a feature that the spatial structure has a regular shape in which linearity appears.

【0047】また、エネルギ密度を最適値としたときの
ポリシリコン膜の表面画像(図4(B))は、エネルギ
密度が最適とされていないポリシリコン膜の表面画像
(図4(A)及び図4(C))と比較して、周期性が現
れた画像となっている。具体的には、レーザの走査方向
と直交する方向(図4中Y方向)に、周期性が現れた画
像となっている。すなわち、エネルギ密度を最適値とし
たときのポリシリコン膜の表面は、その空間構造に周期
性が現れる規則的な形状となる特徴がある。
The surface image of the polysilicon film when the energy density is set to the optimum value (FIG. 4B) is the surface image of the polysilicon film whose energy density is not optimized (FIGS. 4A and 4B). The image has periodicity as compared to FIG. 4 (C)). Specifically, the image has periodicity in a direction (Y direction in FIG. 4) orthogonal to the laser scanning direction. That is, when the energy density is set to the optimum value, the surface of the polysilicon film has a feature that the space structure has a regular shape in which periodicity appears.

【0048】したがって、本発明の実施の形態のポリシ
リコン膜の評価装置では、以上のような特徴を利用し
て、ポリシリコン膜の状態を検査する。すなわち、本発
明の実施の形態のポリシリコン膜の評価装置では、エキ
シマレーザアニールを行った後のポリシリコン膜の表面
画像を数値解析して、ポリシリコン膜の表面空間構造に
直線性が現れているか、或いは、ポリシリコン膜の表面
空間構造に周期性が現れているか、或いは、ポリシリコ
ン膜の表面空間構造に直線性及び周期性が現れているか
を評価して、ポリシリコン膜の状態を検査する。
Therefore, in the polysilicon film evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention, the state of the polysilicon film is inspected by utilizing the above features. That is, in the polysilicon film evaluation apparatus according to the embodiment of the present invention, the surface image of the polysilicon film after excimer laser annealing is numerically analyzed, and linearity appears in the surface spatial structure of the polysilicon film. To check the state of the polysilicon film by evaluating whether the surface space structure of the polysilicon film has periodicity, or whether the surface space structure of the polysilicon film has linearity and periodicity. I do.

【0049】なお、エネルギ密度を良好な値としてエキ
シマレーザアニールを行った後のポリシリコン膜の膜表
面の画像が、直線性及び周期性が現れた画像となるの
は、図5(A)のように、アモルファスシリコン膜の上
層に自然酸化膜(SiO)が形成されている影響であ
ると考えられる。この自然酸化膜の膜厚は、3〜4nm
となっていると考えられる。また、この自然酸化膜は、
一定の膜厚までで酸化が停止し、ある一定以上の膜厚に
はならないと考えられる。
It should be noted that the image of the surface of the polysilicon film after excimer laser annealing with a good energy density is an image showing linearity and periodicity is shown in FIG. 5A. Thus, it is considered that the influence is that the natural oxide film (SiO 2 ) is formed on the upper layer of the amorphous silicon film. The thickness of this natural oxide film is 3 to 4 nm.
It is considered that Also, this natural oxide film
It is considered that the oxidation stops at a certain film thickness and does not reach a certain film thickness or more.

【0050】そして、この自然酸化膜が形成されたアモ
ルファスシリコンに対してエキシマレーザを用いてアニ
ール処理を行うと、図5(B)のように、この自然酸化
膜(SiO)が隆起すると考えられる。この隆起の形
状は、エキシマレーザアニールのエネルギ密度が良好で
あると、エキシマレーザの走査方向に平行な複数の直線
状の凸部が形成され、さらに各直線が等間隔に周期性を
有したものになる。そのため、ポリシリコン膜の膜表面
画像を紫外光を用いた顕微鏡装置で撮像した場合、この
直線状の凸部による反射回折光の影響から、図4に示し
たような縞状の画像が参照できるものと考えられる。な
お、例えば、自然酸化膜の膜厚が3〜4nmで、XeC
lエキシマレーザのエネルギ密度が300〜400mJ
/cmであれば、この直線状の凸部の間隔は、0.3
μm程度となる。この間隔は、アニール用レーザ光源の
波長程度となる。
When annealing is performed on the amorphous silicon on which the natural oxide film is formed by using an excimer laser, the natural oxide film (SiO 2 ) is considered to be raised as shown in FIG. 5B. Can be When the energy density of the excimer laser annealing is good, a plurality of linear protrusions parallel to the scanning direction of the excimer laser are formed, and each of the protrusions has periodicity at equal intervals. become. Therefore, when the film surface image of the polysilicon film is imaged by a microscope device using ultraviolet light, a striped image as shown in FIG. 4 can be referred to from the influence of the reflected and diffracted light by the linear convex portion. It is considered something. For example, when the thickness of the natural oxide film is 3 to 4 nm and XeC
lExcimer laser energy density is 300-400mJ
/ Cm 2 , the interval between the linear projections is 0.3
It is about μm. This interval is about the wavelength of the laser light source for annealing.

【0051】また、この自然酸化膜は、エキシマレーザ
アニールで与えられるエネルギ密度やアモルファスシリ
コン膜の膜厚の違い等の要因によって、図5(C)に示
すように、アニール後の形状が変化するものと考えられ
る。例えば、エキシマレーザアニールのエネルギ密度が
良好でない場合には、隆起の形状の直線性及び周期性が
崩れていくものと考えられる。また、同一の膜面上の異
なる場所でも、膜厚の違い等の多々の要因によって、直
線性や周期性が一定の値とならない場合がある。
The shape of the natural oxide film after annealing varies as shown in FIG. 5C due to factors such as the energy density given by excimer laser annealing and the difference in the thickness of the amorphous silicon film. It is considered something. For example, when the energy density of the excimer laser annealing is not good, it is considered that the linearity and the periodicity of the shape of the ridge are lost. Further, even at different locations on the same film surface, linearity and periodicity may not be constant values due to various factors such as a difference in film thickness.

【0052】(3) ここで、通常、薄膜トランジスタ
の製造プロセスでは、希フッ化水素(希HF)による不
純物元素除去工程が設けられる。上述したボトムゲート
型TFT1の製造工程でも、通常、アモルファスシリコ
ン膜を形成した後、レーザアニール処理を行う前に、希
HFによる不純物除去が行われる。
(3) Here, usually, in the manufacturing process of the thin film transistor, an impurity element removing step using dilute hydrogen fluoride (dilute HF) is provided. Also in the manufacturing process of the above-described bottom gate type TFT 1, impurities are usually removed by dilute HF after forming an amorphous silicon film and before performing laser annealing.

【0053】しかしながら、アモルファスシリコン膜を
形成した後に、基板を希HFで洗浄した場合、不純物と
ともにアモルファスシリコン膜上に形成されている自然
酸化膜が溶解してしまう。そのため、その後にレーザア
ニール処理をしたとしても、ポリシリコン膜の表面に、
図5(B)に示すような、自然酸化膜の隆起形状が形成
されない。従って、ポリシリコン膜の膜表面の画像に直
線性及び周期性が現れず、ポリシリコン膜の状態を評価
することができなくなってしまう。
However, if the substrate is washed with dilute HF after the formation of the amorphous silicon film, the natural oxide film formed on the amorphous silicon film is dissolved together with the impurities. Therefore, even if laser annealing is performed after that, the surface of the polysilicon film
As shown in FIG. 5B, the raised shape of the natural oxide film is not formed. Therefore, linearity and periodicity do not appear in the image of the film surface of the polysilicon film, and the state of the polysilicon film cannot be evaluated.

【0054】そのため、ポリシリコン膜の状態を評価可
能とするために、図6に示すように、レーザアニール処
理を行う前工程として、表面酸化処理を行うようにす
る。すなわち、アモルファスシリコン膜の表面に自然酸
化膜(SiO)が形成されている状態(状態1)か
ら、希HF洗浄をして不純物除去をする。希HF洗浄を
すると、アモルファスシリコン膜は、表面の自然酸化膜
(SiO)が溶解した状態となる(状態2)。この次
の工程として表面酸化工程が設けられる。この表面酸化
工程では、例えば、基板を1日程度空気中に放置するこ
とによってアモルファスシリコン膜の表面に自然酸化膜
を形成してもよいし、また、例えば10ppm程度のオ
ゾン水に基板を浸すことによってアモルファスシリコン
膜の表面を酸化させてもよい。このようにレーザアニー
ル処理の前に表面酸化工程を設けることによって、アモ
ルファスシリコン膜に自然酸化膜を形成することができ
(状態3)、その結果、レーザアニール処理を行うこと
によって自然酸化膜の隆起が生じ(状態4)、ポリシリ
コン膜の評価を行うことができるようになる。
Therefore, in order to be able to evaluate the state of the polysilicon film, as shown in FIG. 6, a surface oxidation treatment is performed as a pre-process for performing the laser annealing treatment. That is, impurities are removed by performing dilute HF cleaning from a state in which a native oxide film (SiO 2 ) is formed on the surface of the amorphous silicon film (state 1). After the dilute HF cleaning, the amorphous silicon film is in a state in which the natural oxide film (SiO 2 ) on the surface is dissolved (state 2). As the next step, a surface oxidation step is provided. In this surface oxidation step, for example, a natural oxide film may be formed on the surface of the amorphous silicon film by leaving the substrate in the air for about one day, or the substrate may be immersed in, for example, about 10 ppm of ozone water. May oxidize the surface of the amorphous silicon film. By providing the surface oxidation step before the laser annealing, a natural oxide film can be formed on the amorphous silicon film (state 3). As a result, the natural oxide film is raised by performing the laser annealing. (State 4), and the polysilicon film can be evaluated.

【0055】(4) 次に、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
化の手法の一例について説明する。
(4) Next, an example of a numerical method when the captured image of the polysilicon film has linearity, periodicity, linearity, and periodicity will be described.

【0056】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7(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8(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7(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8(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。
For example, when a captured image of a polysilicon film having linearity and periodicity is schematically represented, a large number of straight lines are arranged in parallel as shown in FIG. Is represented as On the other hand, when a captured image of a polysilicon film having neither linearity nor periodicity is schematically represented, as shown in FIG. 8A, an irregular short straight line or the like appears irregularly. . When numerically evaluating the degree of linearity and periodicity from these images and evaluating them, the image is shifted laterally in the direction perpendicular to the direction in which the periodicity will be, and the image when the lateral shift is performed May be expressed as a numerical value and evaluated. For example, when an image having linearity and periodicity is shifted laterally, as shown in FIG.
At a certain period, that is, at every certain amount of lateral shift, an image having a high correlation and a high degree of image overlap appears. On the other hand, in an image having neither linearity nor periodicity, as shown in FIG. 8B, even if the image is shifted sideways, an image having a high degree of overlap and a high correlation does not appear at regular intervals. .

【0057】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。
By using the concept of digitizing the correlation of the image when the image is laterally shifted as described above, the periodicity of the polysilicon film can be numerically evaluated. Specifically, as one method of realizing such a method, there is a method of obtaining an autocorrelation function of an image, calculating a peak value and a side peak value of the autocorrelation function, and taking a ratio between these values. Here, the peak value is a second minimum value in the y direction from the origin value from the origin value (used to reduce the defocus value.
). Also, the side peak value is defined as a value between the second maximum value in the y direction from the origin (not including the origin) and the value in the y direction from the origin.
It means the value obtained by subtracting the second minimum value.

【0058】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。
According to the present invention, it is possible to evaluate only one of the linearity and the periodicity to determine the state of the polysilicon film.

【0059】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。
As another example of a numerical method in the case where the captured image of the polysilicon film has linearity, periodicity, linearity, and periodicity, for example, a standardized image is made uniform in linearity. In a different direction, there is a method of adding the values of all the pixels to obtain the degree of modulation. Further, there is a method of performing a two-dimensional Fourier transform on a standardized image to obtain the intensity of a certain frequency component. In addition, an extreme value (minimum value or maximum value) in an image (for example, an image that will have linearity in the y direction)
The coordinates in the vertical direction in the y direction (the center in the x direction is taken as an extreme value x the average value of the coordinates, and the length in the x direction is set as the pitch of the array in the x direction) There is a technique to take dispersion. Further, the coordinates of an extreme value (minimum value or maximum value) in an image (for example, an image that will have linearity in the y direction) are extracted, and the coordinates are extracted within a vertically elongated range in the y direction (the center in the x direction is defined as With respect to the coordinates of (the length of the x direction is taken as the pitch of the array in the x direction, taking the average of the value x the coordinates), there is a method of taking the angle of each point with the vertically adjacent points.

【0060】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 (1) 次に、以上のような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。
Specific configuration of polysilicon film evaluation apparatus
And its processing content (1) Next, a specific configuration example of the polysilicon film evaluation apparatus for evaluating the linearity and periodicity of the surface spatial structure of the above-described polysilicon film.

【0061】ポリシリコン膜評価装置は、波長266n
mの紫外光レーザを用いた顕微鏡装置によってボトムゲ
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。
The polysilicon film evaluation apparatus has a wavelength of 266 nm.
An image of a bottom gate type TFT manufacturing substrate (a substrate in a state immediately after a polysilicon film is formed by performing excimer laser annealing on an amorphous silicon film) using a microscope apparatus using an ultraviolet laser of m. This is an apparatus for evaluating the state of the polysilicon film formed from the substrate.

【0062】本ポリシリコン膜の評価装置の構成図を図
9に示す。
FIG. 9 shows a configuration diagram of the present polysilicon film evaluation apparatus.

【0063】図9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。
The polysilicon film evaluation device 20 shown in FIG.
Is a movable stage 21 and an ultraviolet solid laser light source 22
, A CCD camera 23, an optical fiber probe 24,
Polarization beam splitter 25, objective lens 26, 1 /
It comprises a four-wavelength plate 27, a control computer 28, and an image processing computer 29.

【0064】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1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1を支持するとともに、この基板1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。
The movable stage 21 is a stage for supporting the substrate 1 on which a polysilicon film to be inspected is formed. The movable stage 21 has a function of supporting the substrate 1 to be inspected and a function of moving the substrate 1 to a predetermined inspection target position.

【0065】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。
More specifically, the movable stage 21 includes an X stage, a Y stage, a Z stage, a suction plate, and the like.

【0066】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1を互いに直交する方向に移動
させ、検査対象となる基板1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1の平面に垂直な方
向に移動する。なお、このZステージの移動方向のこと
を、以下Z方向という。吸着プレートは、検査対象とな
る基板1を吸着して固定するためのものである。
The X stage and the Y stage move in the horizontal direction. The X stage and the Y stage move the substrate 1 to be inspected in directions orthogonal to each other, and move the substrate 1 to be inspected. It leads to a predetermined inspection position. The Z stage is a stage that moves in the vertical direction, and adjusts the height of the stage. That is, the Z stage moves in the direction of the optical axis of the ultraviolet laser to be irradiated, in other words, in the direction perpendicular to the plane of the substrate 1. The moving direction of the Z stage is hereinafter referred to as the Z direction. The suction plate is for sucking and fixing the substrate 1 to be inspected.

【0067】紫外線固体レーザ光源22は、波長266
nmの紫外光レーザ光源であり、例えば、Nd:YAG
4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。
The ultraviolet solid laser light source 22 has a wavelength of 266.
nm laser light source, for example, Nd: YAG
A fourth harmonic all solid state laser is used. In recent years, an ultraviolet laser light source having a wavelength of about 157 nm has been developed, and such an ultraviolet laser light source may be used as the light source.

【0068】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1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。
The CCD camera 23 has a high sensitivity to ultraviolet light.
An image sensor is provided, and the surface of the substrate 1 is imaged by the CCD image sensor. This CCD camera 23
By cooling the main body, thermal noise, readout noise, circuit noise, and the like generated in the CCD image sensor and the like are suppressed.

【0069】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。
The optical fiber probe 24 is a waveguide for ultraviolet laser light, and guides the ultraviolet laser emitted from the ultraviolet solid laser light source 22 to the polarization beam splitter 25.

【0070】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1に照射
し、それとともに、基板1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。
The polarizing beam splitter 25 reflects the ultraviolet laser light from the ultraviolet solid-state laser light source 22, irradiates the substrate 1 on the movable stage 21 via the objective lens 26, and is reflected from the substrate 1 together therewith. The reflected light is transmitted to irradiate the high-sensitivity low-noise camera 3. That is, the polarization beam splitter 25 is used for the ultraviolet solid-state laser light source 22.
This is a laser beam separator for separating the optical path of the optical system of the emitted light such as the optical path of the optical system of the reflected light to the CCD camera 23 from the optical path.

【0071】対物レンズ26は、基板1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。
The objective lens 26 is an optical element for expanding and detecting the reflected light from the substrate 1. The objective lens 26 has, for example, an NA of 0.9 and an aberration corrected at a wavelength of 266 nm. This objective lens 26
It is arranged between the polarization beam splitter 25 and the movable stage 21.

【0072】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1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。
The quarter-wave plate 27 extracts the reflected light component from the ultraviolet laser light. The ultraviolet light circularly polarized by the 波長 wavelength plate 27 is reflected by the substrate 1 and again 1 /.
By transmitting through the wave plate 27, the direction of 90 ° linearly polarized light is rotated. Therefore, the return light passes through the polarization beam splitter 25.

【0073】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2
1の移動位置の制御、対物レンズ26の切換制御等を行
う。
The control computer 28 controls the lighting of the laser light of the ultraviolet solid-state laser light source 22 and the movable stage 2
1 to control the movement position, control for switching the objective lens 26, and the like.

【0074】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1の画像を取り込み、その画像を解析し、基板
1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。
The image processing computer 29 takes in the image of the substrate 1 taken by the CCD image sensor provided in the CCD camera 23, analyzes the image, and evaluates the state of the polysilicon film formed on the substrate 1. I do.

【0075】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2
5、対物レンズ26、1/4波長板27を介して、基板
1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1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。
In the evaluation device 20 having the above-described configuration, the ultraviolet laser emitted from the ultraviolet solid-state laser light source 22 is supplied to the optical fiber probe 24 and the polarization beam splitter 2.
5. The light is applied to the substrate 1 via the objective lens 26 and the 波長 wavelength plate 27. Light that has entered as linearly polarized light becomes circularly polarized by the quarter-wave plate 27 and enters the substrate 1. The phase of the reflected return light changes by 90 °, and when passing through the quarter-wave plate 27 again, the direction of the linearly polarized light is rotated by 90 °. Therefore, the reflected return light passes through the polarization beam splitter 25 and enters the CCD camera 23. Then, the CCD camera 23 takes an image of the incident reflected light with a CCD image sensor, and supplies the surface image information of the polysilicon film obtained by the imaging to the image processing computer 29.

【0076】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
1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。
The image processing computer 29
However, as described below, the state of the polysilicon film is evaluated based on the information of the surface image of the taken-in polysilicon film. Then, based on the evaluation result, a set value of the energy density at the time of excimer laser annealing for forming the polysilicon film is obtained, and whether the polysilicon film formed on the substrate 1 is good or bad. Determine whether the product is good.

【0077】(2) 次に、上記画像処理用コンピュー
タ29の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。
(2) Next, the procedure for evaluating the state of the polysilicon film of the image processing computer 29 will be described. The image processing computer 29 obtains a value obtained by digitizing the periodicity (hereinafter referred to as an AC value) from the surface image of the polysilicon film using the autocorrelation, and obtains the linearity and periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film. The state of the polysilicon film is evaluated by evaluating the properties.

【0078】評価の処理手順は、図10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S1)。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S
2)。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S3)。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S4)。
続いて、このAC値に基づき、ポリシリコン膜の評価を
行う(ステップS5)。
In the evaluation processing procedure, as shown in the flowchart of FIG. 10, first, an image capturing processing of the surface of the polysilicon film is performed (step S1). Subsequently, an autocorrelation function is calculated from the captured image (step S).
2). Subsequently, a plane perpendicular to the alignment direction including (0, 0) on the image coordinates is cut out (step S3). Subsequently, the peak value and the side peak value of the autocorrelation function on the cut surface are calculated, and the ratio between the peak value and the side peak value is calculated to obtain the AC value (step S4).
Subsequently, the polysilicon film is evaluated based on the AC value (step S5).

【0079】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。
Here, the autocorrelation function is a function as shown in the following equation.

【0080】[0080]

【数1】 (Equation 1)

【0081】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。
The autocorrelation function R (τ) is calculated by a function f
This is a function indicating the correlation when (x) is translated in the x direction by τ.

【0082】このポリシリコン膜評価装置20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| 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|
In the polysilicon film evaluation apparatus 20, the autocorrelation function of the surface image of the polysilicon film is obtained by using the following Wiener-Hinchin theorem. Here, the specifically captured image information is referred to as “i”. 1. Perform a two-dimensional Fourier transform of the captured image “i”. : F = fourier (i) 2 Generates a power spectrum “ps” by squaring the Fourier series “f”. : Ps = | f | 2 3 Power spectrum “ps” is inverse Fourier transformed to 2
Generate a dimensional autocorrelation function “ac”. : Ac = inverse Fourier (ps) 4 The absolute value of the autocorrelation function “ac” is obtained, and the real number “aca” of the autocorrelation function is obtained. : Aca = | ac |

【0083】このように生成された自己相関関数“ac
a”を表示すると、図11及び図12に示すような関数
となる。図11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12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。
The autocorrelation function “ac” thus generated
When a ″ is displayed, the function becomes a function as shown in FIGS. 11 and 12. FIG. 11 shows an image having a high autocorrelation, that is, an autocorrelation function having good periodicity and linearity of the surface spatial structure of the polysilicon film. 12 shows an image having a low autocorrelation, that is, an autocorrelation function of the surface space structure of the polysilicon film having poor periodicity and linearity.

【0084】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。
The polysilicon film evaluation apparatus 20 further calculates the coordinates on the screen perpendicular to the alignment direction (that is, the direction having linearity) from the autocorrelation image calculated using the Wiener-Hinchin theorem. A plane including (0, 0) is cut out, and a function obtained when the cutout is obtained.
Here, the plane including the coordinates (0, 0) on the screen is cut out in order to normalize a value from an autocorrelation function that changes depending on experimental parameters such as an illumination light amount and a CCD gain.

【0085】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。
The function obtained when the clipping is performed is the autocorrelation function R in the direction perpendicular to the above-described alignment direction.
It becomes a function corresponding to (τ).

【0086】また、ここで、上述したステップS1〜S
3は、以下の図13のステップS11〜S14に示すよ
うに行ってもよい。
Here, the above-described steps S1 to S
3 may be performed as shown in steps S11 to S14 in FIG. 13 below.

【0087】また、このような評価の手順に代えて以下
のような評価を行ってもよい。
Further, instead of such an evaluation procedure, the following evaluation may be performed.

【0088】この評価の処理手順は、図13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S11)。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S12)。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S13)。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S14)。
In the procedure of this evaluation, as shown in the flowchart of FIG. 13, first, an image capturing process of the surface of the polysilicon film is performed (step S11). Subsequently, one line of the captured image is cut out in a direction (direction having periodicity: y direction) perpendicular to the traveling direction of the laser beam (direction having linearity: x direction) (step S12). Subsequently, an autocorrelation function is calculated for this one line (step S13). Subsequently, if necessary, these operations are repeated several times to average each line (step S14).

【0089】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| 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|
The autocorrelation function in this case is obtained as follows using Wiener-Khinchin's theorem. Here, the image information for one line that is specifically captured is set to “l”. 1 Fourier transform is performed on one line “l” of the captured image. : Fl = fourier (l) 2 Generates a power spectrum “psl” by squaring the Fourier series “fl”. : Psl = | fl | generating a 2 3 power spectrum "psl" inverse Fourier transform to a two-dimensional autocorrelation function "acl". : Acl = inverses Fourier (psl) 4 The absolute value of the autocorrelation function “acl” is obtained, and the real number “acal” of the autocorrelation function is obtained. : Acal = | acl |

【0090】このように生成された自己相関関数aca
lをグラフ上に表すと、図14及び図15に示すような
関数となる。図14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15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。
The autocorrelation function aca thus generated
When l is represented on a graph, it becomes a function as shown in FIGS. FIG. 14 shows a function having a high autocorrelation, that is, an autocorrelation function having good periodicity and linearity of the surface spatial structure of the polysilicon film. In contrast, FIG.
This is a function with low autocorrelation, that is, an autocorrelation function with poor periodicity and linearity of the surface spatial structure of the polysilicon film.

【0091】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。
The autocorrelation function of one line is obtained for all the lines of the captured image, and each autocorrelation function is averaged. This is the autocorrelation function R (τ) in the direction perpendicular to the above-mentioned alignment direction (that is, the direction having linearity).
Is a function corresponding to.

【0092】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。
The polysilicon film evaluation apparatus 20
The maximum peak value and the side peak value are obtained from the obtained function. Then, the ratio of the maximum peak value to the side peak value is obtained, and this value is set as the AC value.

【0093】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。
Therefore, in the case of an image having a high autocorrelation, that is, when the periodicity and linearity of the surface spatial structure of the polysilicon film are good, the difference between the maximum peak value and the side peak value becomes large. The value increases. On the other hand, when the image having low autocorrelation, that is, when the periodicity and linearity of the surface spatial structure of the polysilicon film are poor, the difference between the maximum peak value and the side peak value becomes small, and the value becomes small.

【0094】以上のように、ボトムゲート型TFT1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。
As described above, in the bottom gate type TFT 1, the surface image of the polysilicon film is captured, the autocorrelation function of the captured image is obtained, and the linearity and periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film are numerically determined. Is becoming

【0095】具体的に、その撮像画像の一例に対するA
C値を示すと、図16に示すようになる。
Specifically, A for an example of the captured image
FIG. 16 shows the C value.

【0096】以上のようにエキシマレーザアニールがさ
れたポリシリコン膜は、図5に示したように、膜の表面
に複数の直線状の凸部が形成され、さらに、この直線状
の凸部が周期的に配列されることから、AC値によりそ
の状態を評価することができる。すなわち、ポリシリコ
ン膜の表面の空間構造が、反射型のグレーティング状と
なっているため、AC値で評価することができる。
As shown in FIG. 5, the polysilicon film subjected to the excimer laser annealing has a plurality of linear projections formed on the surface of the polysilicon film. Since they are arranged periodically, the state can be evaluated by the AC value. That is, since the spatial structure on the surface of the polysilicon film is a reflection type grating, it can be evaluated by an AC value.

【0097】(3) つぎに、AC値を求める際の演算
範囲について説明をする。
(3) Next, the calculation range for obtaining the AC value will be described.

【0098】上述したようにAC値は、ポリシリコン膜
の表面画像を取り込んで、その取り込んだ画像範囲に対
して、2次元フーリエ変換を行い算出される。
As described above, the AC value is calculated by capturing the surface image of the polysilicon film and performing a two-dimensional Fourier transform on the captured image range.

【0099】通常、その演算範囲(演算する表面画像の
範囲で2次元的なもの)が大きければ大きいほど、ポリ
シリコン膜の表面空間構造の直線性及び周期性を正確に
示すこととなる。しかしながら、AC値は、上述したよ
うに2次元フーリエ変換を行って求められるため、その
演算量が膨大となるため、より高速に処理行うために
は、演算範囲をより小さくすることが望ましい。
In general, the larger the calculation range (the two-dimensional range of the surface image to be calculated) is, the more accurately the linearity and periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film are shown. However, since the AC value is obtained by performing the two-dimensional Fourier transform as described above, the amount of calculation is enormous. Therefore, in order to perform processing at higher speed, it is desirable to reduce the calculation range.

【0100】一方、その演算範囲が小さすぎると、表面
全体のAC値との誤差が大きくなり、正確にポリシリコ
ン膜の直線性及び周期性を評価することができない。
On the other hand, if the calculation range is too small, the error from the AC value of the entire surface becomes large, and the linearity and periodicity of the polysilicon film cannot be accurately evaluated.

【0101】このように、AC値を求める演算範囲は、
精度と処理速度とに影響する。従って、より効率的に再
現性よくAC値を求めるために、演算範囲を最適に設定
しなければならない。
As described above, the calculation range for obtaining the AC value is as follows.
Affects accuracy and processing speed. Therefore, in order to obtain an AC value more efficiently and with good reproducibility, the calculation range must be set optimally.

【0102】以下、表面の空間構造の周期性が悪いポリ
シリコン膜の表面画像、表面の空間構造の周期性が中程
度のポリシリコン膜の表面画像、表面の空間構造の周期
性が良いポリシリコン膜の表面画像をそれぞれ示し、こ
れらの特徴について考察しながら、AC値の最適な演算
範囲について説明をする。なお、以下、この最適な演算
範囲の説明するにあたり、エキシマレーザアニール時に
おけるレーザの走査方向に平行な方向をX方向、レーザ
の走査方向に直交する方向をY方向というものとする。
The surface image of a polysilicon film having a poor periodicity of the surface spatial structure, the surface image of a polysilicon film having a medium periodicity of the spatial structure of the surface, and the polysilicon having a good periodicity of the spatial structure of the surface are described below. The optimum calculation range of the AC value will be described while considering each of the surface images of the film and considering these characteristics. In the description of the optimal calculation range, a direction parallel to the laser scanning direction during excimer laser annealing is defined as an X direction, and a direction orthogonal to the laser scanning direction is defined as a Y direction.

【0103】図17(A)に、表面の空間構造の周期性
が全体として悪いポリシリコン膜の表面画像を示し、図
17(B)にこの画像を模式的に示したものを示す。表
面の空間構造の周期性が悪い場合、本来AC値は小さく
なるはずである。しかしながら、このように全体として
周期性が悪い場合であったとしても、周期性が良くなっ
ている部分が、X方向に対して発生する特徴がある。こ
の周期性が良くなっている部分は、X方向にある程度の
長さに亘り形成されている。そのため、もし、X方向の
演算範囲を、この周期性が良くなっている部分のより狭
い範囲に設定してしまうと、この周期性が良い部分の画
像のみを切り出してAC値の演算を行ってしまう可能性
がある。すなわち、このような狭い範囲を設定して演算
をしてしまうと、本来AC値が小さくなるべき画像であ
るにもかかわらず、算出したAC値が大きくなってしま
い、正確な値を得ることができない可能性がある。従っ
て、X方向に対する演算範囲は、周期性が悪いポリシリ
コン膜の表面画像に対して演算する場合に、この周期性
が良くなっている部分が演算範囲に含まれたとしても、
充分AC値が低くなるように定めなければならない。例
えば、X方向に対するAC値の演算範囲を、周期性が良
くなっている部分の長さ(図2中L1の長さ)の2倍以
上とし、この周期性が良くなっている部分の影響を半減
させ、正確な値を得るようにするのがよい。
FIG. 17A shows a surface image of a polysilicon film in which the periodicity of the spatial structure on the surface is poor as a whole, and FIG. 17B schematically shows this image. When the periodicity of the spatial structure on the surface is poor, the AC value should originally be small. However, even in the case where the periodicity is poor as a whole, there is a feature that a portion having improved periodicity occurs in the X direction. The portion having improved periodicity is formed over a certain length in the X direction. Therefore, if the calculation range in the X direction is set to a narrower range of the part having the improved periodicity, only the image of the part having the good periodicity is cut out and the AC value is calculated. May be lost. That is, if the calculation is performed with such a narrow range set, the calculated AC value becomes large even though the image should originally have a small AC value, and an accurate value may be obtained. May not be possible. Accordingly, when the calculation range in the X direction is calculated for the surface image of the polysilicon film having poor periodicity, even if the portion having the improved periodicity is included in the calculation range,
It must be determined that the AC value is sufficiently low. For example, the calculation range of the AC value in the X direction is set to be at least twice the length of the part having the improved periodicity (the length of L1 in FIG. 2), and the influence of the part having the improved periodicity is considered. It is better to halve to get an accurate value.

【0104】続いて、図18(A)に、表面の空間構造
の周期性が全体として中程度のポリシリコン膜の表面画
像を示し、図18(B)にこの画像を模式的に示したも
のを示す。表面の空間構造の周期性が中程度の場合、本
来AC値は中程度の値となるはずである。しかしなが
ら、このように全体として周期性が中程度のポリシリコ
ン膜の表面空間構造は、周期性の良い部分と、周期性の
悪い部分とが交互に繰り返されて発生する特徴がある。
この周期性が良くなっている部分及び周期性が悪くなっ
ている部分は、X方向にある程度の長さに亘り形成され
ている。そのため、もし、X方向の演算範囲をこの周期
性が良くなっている部分より狭い範囲(或いは周期性が
悪くなっている部分より狭い範囲)に設定してしまう
と、この周期性が良い部分の画像のみ(或いは周期性が
悪い部分の画像のみ)を切り出して演算を行ってしまう
可能性がある。すなわち、このような狭い範囲を設定し
て演算をしてしまうと、本来AC値が中程度になるべき
画像であるにもかかわらず、算出したAC値が極端に大
きくなってしまったり或いは極端に小さくなってしまっ
たりし、正確な値を得ることができない可能性がある。
従って、X方向に対する演算範囲は、X方向に対して周
期性の良い部分と周期性の悪い部分の繰り返しの1周期
分の長さ(図3中L2の長さ)以上とし、この周期性が
良くなっている部分及び悪くなっている部分の繰り返し
の影響を半減させ、正確な値を得るようにするのがよ
い。
Next, FIG. 18A shows a surface image of a polysilicon film in which the periodicity of the spatial structure of the surface is medium as a whole, and FIG. 18B schematically shows this image. Is shown. When the periodicity of the spatial structure of the surface is medium, the AC value should originally be a medium value. However, the surface spatial structure of the polysilicon film having a medium periodicity as a whole is characterized in that portions having good periodicity and portions having poor periodicity are alternately repeated.
The portion having the improved periodicity and the portion having the deteriorated periodicity are formed over a certain length in the X direction. For this reason, if the calculation range in the X direction is set to a range narrower than the portion where the periodicity is improved (or a range narrower than the portion where the periodicity is deteriorated), the calculation range of the portion where the periodicity is good is improved. There is a possibility that only the image (or only the image of the portion having poor periodicity) is cut out and the calculation is performed. That is, if such a narrow range is set and the calculation is performed, the calculated AC value becomes extremely large or extremely, even though the image should originally have a medium AC value. There is a possibility that it becomes smaller or an accurate value cannot be obtained.
Therefore, the calculation range in the X direction is equal to or more than the length of one cycle (length of L2 in FIG. 3) of the repetition of the portion having good periodicity and the portion having poor periodicity in the X direction. The effect of the repetition of the part that is getting better and the part that is getting worse should be halved to get accurate values.

【0105】図19(A)に、表面の空間構造の周期性
が全体として良いポリシリコン膜の表面画像を示し、図
19(B)にこの画像を模式的に示したものを示す。表
面の空間構造の周期性が良い場合、本来AC値は大きく
なるはずである。しかしながら、このように全体として
周期性が良い場合であったとしても、周期性が悪くなっ
ている部分が、X方向に対して発生する特徴がある。こ
の周期性が悪くなっている部分は、X方向にある程度の
長さに亘り形成されている。そのため、もし、X方向の
演算範囲をこの周期性が悪くなっている部分より狭い範
囲に設定してしまうと、この周期性が悪い部分の画像の
みを切り出して演算を行ってしまう可能性がある。すな
わち、このような狭い範囲を設定して演算をしてしまう
と、本来AC値が大きくなるべき画像であるにもかかわ
らず、算出したAC値が小さくなってしまい、正確な値
を得ることができない可能性がある。従って、X方向に
対する演算範囲は、周期性が良いポリシリコン膜の表面
画像に対して演算する場合に、この周期性が悪くなって
いる部分が演算範囲に含まれたとしても、充分AC値が
低くなるように定めなければならない。例えば、X方向
に対するAC値の演算範囲を、周期性が悪くなっている
部分の長さ(図4中L3の長さ)の2倍以上とし、この
周期性が悪くなっている部分の影響を半減させ、正確な
値を得るようにするのがよい。
FIG. 19A shows a surface image of a polysilicon film in which the periodicity of the spatial structure of the surface is good as a whole, and FIG. 19B schematically shows this image. If the periodicity of the spatial structure on the surface is good, the AC value should originally be large. However, even when the periodicity is good as a whole as described above, there is a characteristic that a portion having poor periodicity occurs in the X direction. The portion having poor periodicity is formed over a certain length in the X direction. Therefore, if the calculation range in the X direction is set to a range narrower than the portion where the periodicity is deteriorated, there is a possibility that only the image of the portion where the periodicity is poor is cut out and the calculation is performed. . That is, if the calculation is performed with such a narrow range set, the calculated AC value becomes small even though the image should originally have a large AC value, and an accurate value may be obtained. May not be possible. Therefore, when the calculation range in the X direction is calculated with respect to the surface image of the polysilicon film having good periodicity, the AC value is sufficient even if the portion where the periodicity is deteriorated is included in the calculation range. It must be set to be low. For example, the calculation range of the AC value in the X direction is set to be at least twice the length of the portion where the periodicity is poor (the length of L3 in FIG. 4), and the influence of the portion where the periodicity is bad is considered. It is better to halve to get an accurate value.

【0106】X方向に対する演算範囲は、以上の3つの
条件を満足するように設定すると、正確なAC値を得る
ことができる。すなわち、表面の空間構造の周期性が全
体として悪いポリシリコン膜における周期性の良い部分
の2倍の範囲以上であること、表面の空間構造の周期性
が全体として中程度のポリシリコン膜における周期性の
良い部分と周期性の悪い部分の繰り返しの1周期分以上
であること、表面の空間構造の周期性が全体として良い
ポリシリコン膜における周期性の悪い部分の2倍の範囲
以上であること、を満足するように設定すると正確なA
C値を得ることができる。
If the calculation range in the X direction is set so as to satisfy the above three conditions, an accurate AC value can be obtained. That is, the periodicity of the spatial structure on the surface is at least twice as large as that of the portion with good periodicity in the polysilicon film, and the periodicity of the spatial structure on the surface is moderate in the polysilicon film as a whole. The periodicity of the spatial structure on the surface should be at least twice as large as that of the poorly periodic part of the good polysilicon film as a whole. Is set to satisfy
C value can be obtained.

【0107】一方、Y方向に対する演算範囲は、最適な
エネルギー密度でレーザアニールをした際に形成される
複数の直線状の凸部の配列周期に対して、周期性を算出
しているわけであるので、自己相関を求めるためには、
図19に示しているように、その2周期分以上の範囲が
必要となる。
On the other hand, in the calculation range in the Y direction, the periodicity is calculated with respect to the arrangement period of a plurality of linear projections formed when laser annealing is performed at an optimum energy density. So, to find the autocorrelation,
As shown in FIG. 19, a range of two cycles or more is required.

【0108】なお、精度を高めるために演算範囲を広げ
る場合、Y方向に演算範囲を広げるよりも、X方向に演
算範囲を広げる方が、精度が高くなる可能性が高い。こ
れは、X方向に演算範囲を広げれば、周期性が悪いポリ
シリコン膜に発生している周期性の良い部分の影響、周
期性が中程度のポリシリコン膜の周期性が良い部分と悪
い部分のX方向の繰り返しの影響、周期性が良いポリシ
リコン膜に発生している周期性の悪い部分の影響が、除
去されるためである。従って、演算範囲を設定する場合
には、X方向の長さが、Y方向の長さ以上となっている
長方形の範囲とするのがよい。
When the calculation range is expanded in order to increase the accuracy, it is more likely that the accuracy will be higher when the calculation range is expanded in the X direction than when the calculation range is expanded in the Y direction. This is because if the calculation range is expanded in the X direction, the effect of the portion having good periodicity occurring in the polysilicon film having poor periodicity, the portion having good periodicity and the portion having poor periodicity of the polysilicon film having medium periodicity are obtained. This is because the influence of the repetition in the X direction and the influence of the poor periodicity generated in the polysilicon film having good periodicity are removed. Therefore, when the calculation range is set, it is preferable to set the calculation range to a rectangular range in which the length in the X direction is equal to or longer than the length in the Y direction.

【0109】また、上述したようにレーザアニールをし
た際に生じる複数の直線状の凸部の配列の周期は、0.
3μmなので、Y方向の演算範囲は0.6μm以上とす
るのが望ましい。また、経験上、全体として周期性が中
程度のポリシリコン膜の場合、X方向に対する周期性の
良い部分と周期性の悪い部分との繰り返し周期は、5μ
mであったので、X方向の演算範囲は5μm以上とする
のが望ましい。
Further, as described above, the period of the arrangement of the plurality of linear projections generated when laser annealing is performed is set to 0.1.
Since it is 3 μm, the calculation range in the Y direction is desirably 0.6 μm or more. Further, experience shows that in the case of a polysilicon film having a medium periodicity as a whole, the repetition period of the portion having good periodicity and the portion having poor periodicity in the X direction is 5 μm
m, the calculation range in the X direction is desirably 5 μm or more.

【0110】(4) つぎに、再現性よくAC値を算出
するためのポリシリコン膜評価装置20の紫外光の光量
の制御について説明をする。
(4) Next, control of the amount of ultraviolet light by the polysilicon film evaluation apparatus 20 for calculating an AC value with good reproducibility will be described.

【0111】ポリシリコン膜評価装置20では、紫外光
をポリシリコン膜の表面に照射し、その反射光をCCD
により撮像し、その撮像画像からAC値を算出してい
る。
The polysilicon film evaluation device 20 irradiates the surface of the polysilicon film with ultraviolet light, and reflects the reflected light on a CCD.
And an AC value is calculated from the captured image.

【0112】ここで、AC値は、CCDにより撮像され
た撮像画像に基づき算出されるので、その撮像画像の明
るさによって、AC値の値が変動してしまう場合があ
る。例えば、CCDへの露光量不足の場合や露光量がオ
ーバーした場合などは、その撮像画像自体のコントラス
トが少なくなり、凹凸の状態を認識できなくなるためで
ある。
Here, since the AC value is calculated based on the captured image captured by the CCD, the value of the AC value may vary depending on the brightness of the captured image. For example, when the exposure amount to the CCD is insufficient or when the exposure amount is excessive, the contrast of the captured image itself decreases, and the state of unevenness cannot be recognized.

【0113】図20に、CCDへの紫外光の露光量に対
するAC値の変動を示したグラフを示す。露光量(μJ
/cm)は、CCDのシャッタが開いている時間
(s)×照射光量(mW/cm)で表される。ここ
で、この図20に示すように、AC値は、露光量がある
一定の範囲(図中Tで示した範囲)にある場合、その
値が一定となっている。すなわち、露光量をこの一定の
範囲内とするように制御することによって、AC値が再
現性よく得られるように、CCDへの入射光量を制御す
ることができる。
FIG. 20 is a graph showing the variation of the AC value with respect to the exposure amount of ultraviolet light to the CCD. Exposure (μJ
/ Cm 2 ) is represented by (time (s) during which the shutter of the CCD is open) × irradiation light amount (mW / cm 2 ). Here, as shown in FIG. 20, AC value, when in a certain range exposure (area shown in T 1), has its value constant. That is, by controlling the amount of exposure to be within this fixed range, the amount of light incident on the CCD can be controlled so that the AC value can be obtained with good reproducibility.

【0114】そのため本実施の形態のポリシリコン膜評
価装置20では、対物レンズからの紫外光の出射光量を
例えばフォトディテクタ等で検出して、ポリシリコン膜
への照射光量を検出する。そして、この照射光量とCC
Dのシャッタスピードから露光量を算出し、CCDへの
入射光量をモニタする。そして、この入射光量をモニタ
リングしながら、例えば、紫外光レーザのパーワー、シ
ャッタスピード等をフィードバック制御して、露光量が
上記一定の範囲に入るようにコントロールする。
Therefore, in the polysilicon film evaluation apparatus 20 of the present embodiment, the amount of ultraviolet light emitted from the objective lens is detected by, for example, a photodetector or the like, and the amount of light applied to the polysilicon film is detected. And this irradiation light amount and CC
The exposure amount is calculated from the shutter speed of D, and the amount of light incident on the CCD is monitored. Then, while monitoring the amount of incident light, for example, feedback control of the power and shutter speed of the ultraviolet light laser is performed so that the exposure amount falls within the above-mentioned fixed range.

【0115】また、図21に、撮像画像の画面の明るさ
に対するAC値の変動を示したグラフを示す。撮像画像
の画面の明るさは、ここでは256階調で表している。
ここで、この図21に示すように、AC値は、撮像画像
の明るさがある一定の範囲(図中Tで示した範囲)に
ある場合、その値が一定となっている。すなわち、撮像
画像の明るさをこの一定の範囲内とするように制御する
ことによって、AC値が再現性よく得られるように、C
CDへの入射光量を制御することができる。このように
上述したように露光量を検出するのではなく、撮像画像
の明るさを検出しても、CCDへの入射光量を制御する
ことが可能である。
FIG. 21 is a graph showing the variation of the AC value with respect to the brightness of the screen of the captured image. Here, the brightness of the screen of the captured image is represented by 256 gradations.
Here, as shown in FIG. 21, AC value, when in a certain range the brightness of the captured image (area shown in T 2), has its value constant. That is, by controlling the brightness of the captured image to be within this fixed range, the C value is controlled so that the AC value can be obtained with good reproducibility.
The amount of light incident on the CD can be controlled. As described above, the amount of light incident on the CCD can be controlled by detecting the brightness of the captured image instead of detecting the amount of exposure as described above.

【0116】そのため、本実施の形態のポリシリコン膜
評価装置20では、撮像画像の画面の明るさを、CPU
などで演算して、入射光量をモニタする。そして、この
入射光量をモニタリングしながら、例えば、紫外光レー
ザのパーワー、シャッタスピード等をフィードバック制
御して、露光量が上記一定の範囲に入るようにコントロ
ールする。
For this reason, in the polysilicon film evaluation apparatus 20 of the present embodiment, the brightness of the screen of the picked-up image is controlled by the CPU.
And monitor the incident light amount. Then, while monitoring the amount of incident light, for example, feedback control of the power and shutter speed of the ultraviolet light laser is performed so that the exposure amount falls within the above-mentioned fixed range.

【0117】(5) 次に、上述したように演算した結
果得られるAC値と、ポリシリコン膜のグレーンサイズ
及びポリシリコン膜に与えられるエネルギーとの関係を
説明する。
(5) Next, the relationship between the AC value obtained as a result of the above calculation, the grain size of the polysilicon film, and the energy given to the polysilicon film will be described.

【0118】AC値は、図22に示すように、エキシマ
レーザアニールによりポリシリコン膜に与えられるエネ
ルギーが、あるエネルギーEとなったときからその値
が比例的に上昇し、あるエネルギーEでその値が最大
となる。そして、AC値は、この最大となるエネルギー
でピーク値を迎え、その後その値が比例的に減少
し、あるエネルギーEB2でその減少が終了し、その値
が最小値となる。このようにAC値は、与えられるエネ
ルギーに対してピーク特性を有している。
[0118] AC values, as shown in FIG. 22, the energy imparted to the polysilicon film by excimer laser annealing, the value from the time of a certain energy E 5 increases proportionally, at a certain energy E T That value is at its maximum. Then, AC value, reached a peak value at the energy E T made this maximum, then the value is decreased proportionally, completed the decrease in certain energy E B2, the value becomes the minimum value. As described above, the AC value has a peak characteristic with respect to the applied energy.

【0119】このようなAC値のピーク特性を、図3で
示したポリシリコン膜のグレーンサイズの変化の特性に
重ね合わせてみると、図23に示すようになる。この図
23に示すように、AC値のピーク特性を示すグラフの
最大値が、ポリシリコン膜のグレーンサイズが適正とな
るエネルギー範囲内に入ることが分かる。さらに、AC
値が比例的に上昇を開始するエネルギーEが、ポリシ
リコン膜に与えてグレーンサイズが適正となる許容最低
エネルギーLよりも低くなる。また、AC値の比例的な
減少が停止して最低値となったときのエネルギーEB2
が、ポリシリコン膜の結晶粒径が微結晶化する閾値のエ
ネルギーである許容最大エネルギーHよりも高くなる。
FIG. 23 shows a superimposition of the peak characteristic of the AC value on the characteristic of the grain size change of the polysilicon film shown in FIG. As shown in FIG. 23, it can be seen that the maximum value of the graph showing the peak characteristic of the AC value falls within the energy range where the grain size of the polysilicon film is appropriate. In addition, AC
Value the energy E 5 to start proportionally increase, lower than the allowable minimum energy L the grain size is appropriate given the polysilicon film. Further, the energy EB2 when the proportional decrease of the AC value stops and reaches the lowest value.
However, the crystal grain size of the polysilicon film becomes higher than the allowable maximum energy H, which is the threshold energy for microcrystallization.

【0120】したがって、このようなピーク特性を有す
るAC値からポリシリコン膜のグレーンサイズが良好な
ものであるかどうかを評価する場合には、AC値が図2
3中太線で示した範囲の値に入っているかどうかを判断
すればよいこととなる。
Therefore, when evaluating whether or not the grain size of the polysilicon film is good from the AC value having such a peak characteristic, the AC value is determined as shown in FIG.
It is only necessary to determine whether the value falls within the range indicated by the bold line in FIG.

【0121】(6) このような特性を有するAC値を
評価して、ポリシリコン膜が良品であるか否かの検査を
行う場合には、例えば、検査対象となる基板のAC値
が、許容最低エネルギーL或いは許容最大エネルギーH
を与えたときに求められるAC のいずれか高い方の値
を閾値として、この閾値よりも大きければ良品であると
判断することにより検査が可能である。
(6) The AC value having such characteristics is
Evaluate and inspect whether the polysilicon film is good or not.
When performing, for example, the AC value of the board to be inspected
Is the minimum allowable energy L or the maximum allowable energy H
AC required when LWhichever is higher
Is a good value if it is larger than this threshold.
Inspection is possible by making a judgment.

【0122】また、このような特性を有するAC値を評
価して、エキシマレーザアニール装置から出射されるレ
ーザのエネルギ密度を最適に設定する場合には、例え
ば、エキシマレーザのエネルギ密度を変動させながら、
複数個の基板に対してレーザアニール処理を行う。そし
て、各エネルギ密度に対応させたAC値の特性図を描
き、具体的には、図22に示すような特性図を描き、こ
の特性図から最適なエネルギ密度を求めればよい。
When the AC value having such characteristics is evaluated and the energy density of the laser emitted from the excimer laser annealing apparatus is set optimally, for example, while changing the energy density of the excimer laser, ,
Laser annealing is performed on a plurality of substrates. Then, a characteristic diagram of the AC value corresponding to each energy density is drawn, and more specifically, a characteristic diagram as shown in FIG. 22 is drawn, and an optimum energy density may be obtained from this characteristic diagram.

【0123】(7) ところで、上述したようにボトム
ゲート型TFTでは、ゲート電極3がポリシリコン膜6
の下層に位置しているので、レーザアニールを行った場
合におけるエネルギーの拡散性が、ガラス基板2上(ソ
ース/ドレイン領域上)のポリシリコン膜6よりも、ゲ
ート電極3上のポリシリコン膜6の方が高くなる。その
ため、エキシマレーザアニール装置から与えられるエネ
ルギ密度が同一であっても、ゲート電極3上のポリシリ
コン膜6と、ガラス基板2上(ソース/ドレイン領域
上)のポリシリコン膜6とで、与えられるエネルギーが
異なることとなり、その影響からグレーンサイズが双方
で異なってしまう。
(7) As described above, in the bottom gate type TFT, the gate electrode 3 is formed of the polysilicon film 6.
, The energy diffusivity when laser annealing is performed is lower than that of the polysilicon film 6 on the gate electrode 3 than the polysilicon film 6 on the glass substrate 2 (on the source / drain regions). Is higher. Therefore, even if the energy density given by the excimer laser annealing device is the same, it is given by the polysilicon film 6 on the gate electrode 3 and the polysilicon film 6 on the glass substrate 2 (on the source / drain regions). The energies will be different and the grain size will be different for both due to the effect.

【0124】一般に、エキシマレーザアニール装置によ
りレーザアニールを行った場合、ゲート電極上に位置す
るポリシリコン膜と、ガラス基板上(ソース/ドレイン
領域上)に位置するポリシリコン膜とで、エネルギ密度
を変化させるような制御をすることはできず、同一のエ
ネルギ密度の設定で、一律にエキシマレーザアニールを
行うこととなる。
Generally, when laser annealing is performed by an excimer laser annealing apparatus, the energy density of the polysilicon film located on the gate electrode and the energy density of the polysilicon film located on the glass substrate (on the source / drain regions) are reduced. It is not possible to control such a change, and excimer laser annealing is performed uniformly at the same energy density setting.

【0125】そのため、ボトムゲート型TFTでは、エ
キシマレーザのエネルギ密度に対するAC値の特性は、
図24に示すようになり、ガラス基板上(ソース/ドレ
イン領域上)と、ゲート電極上とで、そのピーク値が異
なる位置となってしまう。具体的には、ガラス基板上
(ソース/ドレイン領域上)に位置するポリシリコン膜
のAC値の方が、ゲート電極上に位置するポリシリコン
膜よりも低いエネルギ密度でピーク値を迎えることとな
る。
Therefore, in the bottom gate type TFT, the characteristic of the AC value with respect to the energy density of the excimer laser is as follows.
As shown in FIG. 24, the peak value is different between the position on the glass substrate (on the source / drain region) and the position on the gate electrode. Specifically, the AC value of the polysilicon film located on the glass substrate (on the source / drain regions) reaches a peak value at a lower energy density than the polysilicon film located on the gate electrode. .

【0126】したがって、AC値を評価して、ポリシリ
コン膜が良品であるか否かの検査を行う場合、並びに、
AC値を評価してエキシマレーザアニール装置から出射
されるエネルギ密度を最適に設定する場合には、この両
者(ガラス基板上及びゲート電極上)のポリシリコン膜
が良好となるような値とする必要がある。
Therefore, when the AC value is evaluated to check whether or not the polysilicon film is non-defective,
When the AC value is evaluated and the energy density emitted from the excimer laser annealing apparatus is set optimally, it is necessary to set the values so that the polysilicon films on both of them (on the glass substrate and on the gate electrode) are good. There is.

【0127】続いて、ボトムゲート型TFTのポリシリ
コン膜について、エキシマレーザのエネルギ密度に対す
るAC値の具体的な実験データの一例を図25に示す。
この図25に示すように、AC値は、ゲート電極上とガ
ラス基板上とで異なるピーク値となる特性となる。例え
ば、この図25で示した特性図上では、エキシマレーザ
アニールでのエネルギ密度を380mJで設定すること
が最適であることが分かる。
Next, FIG. 25 shows an example of specific experimental data of the AC value with respect to the energy density of the excimer laser for the polysilicon film of the bottom gate type TFT.
As shown in FIG. 25, the AC value has different peak values on the gate electrode and on the glass substrate. For example, it can be seen from the characteristic diagram shown in FIG. 25 that setting the energy density in excimer laser annealing to 380 mJ is optimal.

【0128】(8) 以上のように、ボトムゲート型T
FTに形成されたポリシリコン膜を評価する場合に、ポ
リシリコン膜表面の空間構造の直線性及び/又は周期性
を評価することにより、非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、この直線性及び/又は周期性
を数値化するので、目視検査等によらず数値演算が可能
となる。さらに、数値化を行って評価を行うので、その
ため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。
(8) As described above, the bottom gate type T
When evaluating the polysilicon film formed on the FT, by evaluating the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the surface of the polysilicon film, the polysilicon can be easily inspected nondestructively. The inspection process can be incorporated into the manufacturing process. Further, since the linearity and / or the periodicity are converted into numerical values, numerical calculations can be performed without using a visual inspection or the like. Further, since the evaluation is performed by digitizing, an automatic inspection can be performed, and an objective inspection can be performed with high accuracy. In addition, the inspection result can be fed back to the annealing process to increase the yield of the manufactured thin film transistors.

【0129】なお、以上ポリシリコン膜を撮像する装置
として、波長266nmの紫外光レーザを用いた顕微鏡
装置を適用していたが、ポリシリコン膜の表面空間構造
の直線性及び/又は周期性を評価するための元画像を撮
像する装置は、このような装置に限られない。例えば、
SEMにより観察した画像に基づいて、ポリシリコン膜
の表面空間構造の直線性及び/周期性を評価しても良
い。例えば、図26に示すように、紫外光レーザを用い
た顕微鏡装置(DUV)で撮像した画像に基づきAC値
を求めた場合の特性と、SEMで撮像した画像に基づき
AC値を求めた場合の特性とを比較すると、SEMの方
がより精彩な画像となるため相対的にAC値が低くなる
もの、その特性を示す曲線はほぼ同一となることが分か
る。
Although a microscope apparatus using an ultraviolet light laser having a wavelength of 266 nm has been applied as an apparatus for imaging a polysilicon film, the linearity and / or periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film is evaluated. The device that captures the original image for performing the operation is not limited to such a device. For example,
The linearity and / or periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film may be evaluated based on the image observed by the SEM. For example, as shown in FIG. 26, a characteristic obtained when an AC value is obtained based on an image captured by a microscope apparatus (DUV) using an ultraviolet laser and a characteristic obtained when an AC value is obtained based on an image captured by a SEM. Comparing the characteristics, it can be seen that the SEM results in a more vivid image, so that the AC value is relatively low, but the curves showing the characteristics are almost the same.

【0130】また、直線性及び/周期性を数値化する手
法として自己相関関数を用いた例を詳細に説明したが、
数値化の手法もこの自己相関関数を用いた例に限られな
い。
Also, an example in which an autocorrelation function is used as a method of quantifying linearity and / or periodicity has been described in detail.
The method of digitization is not limited to the example using the autocorrelation function.

【0131】ボトムゲート型TFTの製造プロセスにお
ける具体的な適用例 つぎに、ボトムゲート型TFTの製造プロセスに上記ポ
リシリコン膜評価装置20を適用した具体的な適用例に
ついて説明する。
In the manufacturing process of the bottom gate type TFT,
Next , a specific application example in which the polysilicon film evaluation apparatus 20 is applied to a manufacturing process of a bottom gate type TFT will be described.

【0132】まず、図27に示すような、ボトムゲート
型TFTのポリシリコン膜の撮像画像から得られたAC
値を評価して、その評価結果をエキシマレーザアニール
装置にフィードバックし、このエキシマレーザアニール
装置30から出射されるレーザパワーを最適に設定する
適用例(EQC:Equipment Quality Control)につい
て説明する。
First, as shown in FIG. 27, the AC obtained from a captured image of the polysilicon film of the bottom gate type TFT is obtained.
An application example (EQC: Equipment Quality Control) in which values are evaluated, the evaluation result is fed back to an excimer laser annealing apparatus, and the laser power emitted from the excimer laser annealing apparatus 30 is optimally set will be described.

【0133】エキシマレーザアニール装置は、上述した
ようにレーザパワーの設定値に対して、実際のレーザパ
ワーの出力値の変動が比較的に大きい。出力されるレー
ザパワーは、ガウス分布的な特性を示しばらつきが生
じ、所定のパワー設定値に対してある程度のばらつきが
生じる。これに対して、ボトムゲート型TFTの場合、
ポリシリコン膜に与えられるエネルギーの製造マージン
(この範囲より外のエネルギーが与えられた場合には不
良品となるエネルギー範囲)は、そのばらつきに対して
相対的に大きな値となる。
In the excimer laser annealing apparatus, the output value of the actual laser power fluctuates relatively greatly with respect to the set value of the laser power as described above. The output laser power exhibits a Gaussian distribution characteristic and varies, and a certain amount of variation occurs with respect to a predetermined power set value. On the other hand, in the case of a bottom gate type TFT,
The production margin of the energy applied to the polysilicon film (the energy range in which a defective product is obtained when energy outside this range is applied) has a relatively large value with respect to the variation.

【0134】したがって、図28に示すように、ポリシ
リコン膜の製造マージンの中心位置がレーザパワーの設
定値の最適値となり、この最適値にレーザパワーが設定
してあれば、レーザパワーが変動したとしてもポリシリ
コン膜に与えられるエネルギーは製造マージン内に入る
こととなり、高い歩留まりを得ることができる。しかし
ながら、図29に示すように、レーザパワーの設定値
が、製造マージンの最適値に設定されていない場合に
は、レーザパワーが変動すると、ポリシリコン膜に与え
られるエネルギーが製造マージンから外れる場合が多
く、歩留まりが低くなってしまう。
Therefore, as shown in FIG. 28, the center position of the manufacturing margin of the polysilicon film is the optimum value of the set value of the laser power, and if the laser power is set to this optimum value, the laser power fluctuates. Even so, the energy given to the polysilicon film falls within the manufacturing margin, and a high yield can be obtained. However, as shown in FIG. 29, when the set value of the laser power is not set to the optimum value of the manufacturing margin, when the laser power fluctuates, the energy given to the polysilicon film may deviate from the manufacturing margin. In many cases, the yield is low.

【0135】そのため、本適用例は、ボトムゲート型T
FTのAC値のピーク特性を利用して、以下のように、
エキシマレーザアニール装置のレーザパワーを最適値に
設定する。
Therefore, in this application example, the bottom gate type T
Utilizing the peak characteristic of the AC value of the FT, as follows:
The laser power of the excimer laser annealing device is set to an optimum value.

【0136】まず、本適用例では、ポリシリコン膜を形
成した複数枚の基板を製造する。このとき、各基板毎に
エキシマレーザアニール装置のレーザパワーの設定を変
化させ、それぞれの基板についてゲート電極上及びガラ
ス基板上のAC値を求める。
First, in this application example, a plurality of substrates on which a polysilicon film is formed are manufactured. At this time, the setting of the laser power of the excimer laser annealing apparatus is changed for each substrate, and the AC value on the gate electrode and on the glass substrate is obtained for each substrate.

【0137】すると、図30や図31に示すような、A
C値のピーク曲線をグラフ上に描くことができる。
Then, as shown in FIGS. 30 and 31, A
A peak curve of the C value can be drawn on the graph.

【0138】このようなAC値のピーク曲線を描くと、
ゲート電極上とガラス基板上ともに良好なグレーンサイ
ズを得られるレーザパワーの許容範囲(ポリシリコン膜
の製造マージン)を求めることができる。具体的には、
製造マージンの下位限界のレーザパワーは、ゲート電極
上のポリシリコン膜に与えられるエネルギーの最低許容
エネルギー(L)に対応したレーザパワー、具体的に
は、図30及び図31に示したゲート電極上のAC値の
太線で描いた部分の左端のレーザパワー(MO(L))
となる。また、製造マージンの上位限界のレーザパワー
は、ガラス基板上のポリシリコン膜に与えられるエネル
ギーの最高許容エネルギー(H)に対応したレーザパワ
ー、具体的には、図30及び図31に示したガラス基板
上のAC値の太線で描いた部分の右端のレーザパワー
(G(H))となる。
When a peak curve of such an AC value is drawn,
The allowable range of laser power (manufacturing margin of the polysilicon film) for obtaining a good grain size on both the gate electrode and the glass substrate can be obtained. In particular,
The laser power at the lower limit of the manufacturing margin is the laser power corresponding to the minimum allowable energy (L) of the energy applied to the polysilicon film on the gate electrode, specifically, the laser power on the gate electrode shown in FIGS. Laser power (MO (L)) at the left end of the portion drawn by the thick line of the AC value of
Becomes The laser power at the upper limit of the manufacturing margin is the laser power corresponding to the maximum allowable energy (H) of the energy applied to the polysilicon film on the glass substrate, specifically, the glass power shown in FIGS. It is the laser power (G (H)) at the right end of the portion of the substrate drawn with the bold line of the AC value.

【0139】そして、このように求めた製造マージンの
中間値を求め、この中間値におけるレーザパワーを最適
値として設定する。
Then, an intermediate value of the thus determined manufacturing margin is determined, and the laser power at this intermediate value is set as an optimum value.

【0140】以上のようにAC値を求めて、製造マージ
ンを求め、この製造マージンを最適値として設定するこ
とによって、ボトムゲート型TFTの歩留まりを高くす
ることができる。
As described above, the AC value is obtained, the manufacturing margin is obtained, and this manufacturing margin is set as an optimum value, whereby the yield of the bottom gate type TFT can be increased.

【0141】[0141]

【発明の効果】本発明にかかるポリシリコンの評価方法
並びに薄膜トランジスタ製造システム及び方法では、ア
モルファスシリコン膜の表面に酸化膜を形成し、酸化膜
を形成したアモルファスシリコン膜にレーザアニール処
理してポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対し
て、ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線性及び/
又は周期性を評価する。
According to the method for evaluating polysilicon and the system and method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention, an oxide film is formed on the surface of an amorphous silicon film, and the amorphous silicon film on which the oxide film is formed is laser-annealed. The linearity of the spatial structure on the surface of the polysilicon film and / or the linearity of the polysilicon film on which the film is formed
Or, evaluate the periodicity.

【0142】このことにより本発明では、低温多結晶化
プロセスで形成されたポリシリコン膜の表面の空間構造
の直線性及び/又は周期性を、確実に評価することがで
きる。
Thus, in the present invention, the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the surface of the polysilicon film formed by the low-temperature polycrystallization process can be reliably evaluated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ボトムゲート型TFTの模式的な断面構成を説
明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic cross-sectional configuration of a bottom-gate TFT.

【図2】ポリシリコン膜を形成したのちのボトムゲート
型TFTの断面構造を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a cross-sectional structure of a bottom-gate TFT after a polysilicon film is formed.

【図3】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。
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between a grain size of a polysilicon film and energy given by excimer laser annealing.

【図4】出力するレーザのエネルギ密度を最適値として
エキシマレーザアニールを行ったときのポリシリコン膜
の膜表面の画像と、最適値よりも少ないパワーとしたと
きのポリシリコン膜の膜表面の画像と、最適値よりも大
きいパワーとしたときのポリシリコン膜の膜表面の画像
とを説明するための図である。
FIG. 4 shows an image of a film surface of a polysilicon film when excimer laser annealing is performed with the energy density of an output laser being an optimum value, and an image of a film surface of the polysilicon film when power is smaller than the optimum value. FIG. 4 is a diagram for explaining an image of the surface of the polysilicon film when the power is larger than the optimum value.

【図5】(A)は、エキシマレーザアニールをする前の
TFT基板の断面構造を説明するための図である。
(B)は、良好なエネルギ密度でエキシマレーザアニー
ルを行った場合のTFT基板の断面構造を説明するため
の図である。(C)は、良好ではないエネルギ密度でエ
キシマレーザアニールを行った場合のTFT基板の断面
構造を説明するための図である。
FIG. 5A is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a TFT substrate before excimer laser annealing is performed.
(B) is a diagram for explaining a cross-sectional structure of the TFT substrate when excimer laser annealing is performed at a good energy density. (C) is a diagram for explaining a cross-sectional structure of the TFT substrate when excimer laser annealing is performed at an unsatisfactory energy density.

【図6】エキシマレーザアニールをする前の工程に、表
面酸化工程を設けたTFTの製造プロセスを説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a view for explaining a manufacturing process of a TFT provided with a surface oxidation step before excimer laser annealing.

【図7】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。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a captured image of a polysilicon film having linearity and periodicity.

【図8】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。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a captured image of a polysilicon film having no linearity and no periodicity.

【図9】本発明の実施の形態のポリシリコン膜の評価装
置の構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a polysilicon film evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図10】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。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a procedure for evaluating a polysilicon film.

【図11】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。
FIG. 11 is a diagram for explaining an autocorrelation function when the periodicity is high.

【図12】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。
FIG. 12 is a diagram for explaining an autocorrelation function when periodicity is low.

【図13】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。
FIG. 13 is a flowchart for explaining another evaluation procedure of the polysilicon film.

【図14】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。
FIG. 14 is a diagram for explaining an autocorrelation image in a case where periodicity is high when evaluated by the other evaluation procedure.

【図15】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。
FIG. 15 is a diagram for explaining an autocorrelation image when the periodicity is low when evaluated by the other evaluation procedure.

【図16】具体的な撮像画像に対する求められたAC値
の特性を説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating characteristics of an AC value obtained for a specific captured image.

【図17】表面の空間構造の周期性が悪いポリシリコン
膜の表面画像を示す図、及びその模式的な構造を示す図
である。
17A and 17B are a diagram showing a surface image of a polysilicon film having a poor periodicity of the surface spatial structure, and a diagram showing a schematic structure thereof.

【図18】表面の空間構造の周期性が中程度のポリシリ
コン膜の表面画像を示す図、及び、その模式的な構成を
示す図である。
18A and 18B are a diagram showing a surface image of a polysilicon film having a medium spatial structure having a medium periodicity, and a diagram showing a schematic configuration thereof.

【図19】表面の空間構造の周期性が良いポリシリコン
膜の表面画像を示す図、及びその模式的な構造を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram showing a surface image of a polysilicon film having a good periodicity of a spatial structure on the surface, and a diagram showing a schematic structure thereof.

【図20】CCDへの紫外光の露光量に対するAC値の
変動を示したグラフを示す。
FIG. 20 is a graph showing a change in AC value with respect to an exposure amount of ultraviolet light to a CCD.

【図21】撮像画像の画面の明るさに対するAC値の変
動を示したグラフを示す。
FIG. 21 is a graph showing a change in AC value with respect to brightness of a screen of a captured image.

【図22】ポリシリコン膜に与えられるエネルギーに対
する自己相関値の特性を説明するための図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating characteristics of an autocorrelation value with respect to energy applied to a polysilicon film.

【図23】ポリシリコン膜に与えられるエネルギーに対
するAC値及びグレーンサイズの特性を説明するための
図である。
FIG. 23 is a view for explaining characteristics of an AC value and a grain size with respect to energy applied to a polysilicon film.

【図24】ボトムゲート型TFTにおけるエキシマレー
ザのエネルギ密度に対するAC値の特性を説明するため
の図である。
FIG. 24 is a diagram for explaining a characteristic of an AC value with respect to an energy density of an excimer laser in a bottom gate type TFT.

【図25】ボトムゲート型TFTのポリシリコン膜につ
いて、エキシマレーザのエネルギ密度に対するAC値の
具体的な実験データの一例を説明するための図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining an example of specific experimental data of an AC value with respect to an energy density of an excimer laser for a polysilicon film of a bottom gate type TFT.

【図26】紫外光レーザを用いた顕微鏡装置(DUV)
で撮像した画像に基づきAC値を求めた場合の特性と、
SEMで撮像した画像に基づきAC値を求めた場合の特
性とを比較して説明するための図である。
FIG. 26 shows a microscope apparatus (DUV) using an ultraviolet laser.
Characteristics when an AC value is obtained based on an image captured in
FIG. 9 is a diagram for comparing and explaining characteristics obtained when an AC value is obtained based on an image captured by an SEM.

【図27】ボトムゲート型TFTの製造プロセスにポリ
シリコン膜評価装置を適用した具体的な適用例(EQ
C)の構成を説明するための図である。
FIG. 27 is a specific application example (EQ) in which a polysilicon film evaluation apparatus is applied to a manufacturing process of a bottom gate type TFT.
It is a figure for explaining composition of C).

【図28】ポリシリコン膜に与えられるエネルギーの製
造マージンと、エキシマレーザのエネルギ密度の変動と
の関係を説明するための図である(最適にエネルギ密度
が設定されている場合)。
FIG. 28 is a diagram for explaining a relationship between a manufacturing margin of energy applied to a polysilicon film and a change in energy density of an excimer laser (when the energy density is set optimally).

【図29】ポリシリコン膜に与えられるエネルギーの製
造マージンと、エキシマレーザのエネルギ密度の変動と
の関係を説明するための図である(最適にレーザのエネ
ルギ密度が設定されていない場合)。
FIG. 29 is a diagram for explaining a relationship between a manufacturing margin of energy applied to a polysilicon film and a change in energy density of an excimer laser (when the energy density of the laser is not set optimally).

【図30】ボトムゲート型TFTの製造マージンと、エ
キシマレーザのエネルギ密度との関係の一例を示し、こ
の一例からエネルギ密度の最適値を求めるための方法を
説明するための図である。
FIG. 30 is a diagram illustrating an example of a relationship between a manufacturing margin of a bottom gate type TFT and an energy density of an excimer laser, and illustrating a method for obtaining an optimum value of the energy density from the example.

【図31】ボトムゲート型TFTの製造マージンと、エ
キシマレーザのエネルギ密度との関係の他の一例を示
し、この他の一例からエネルギ密度の最適値を求めるた
めの方法を説明するための図である。
FIG. 31 is a view for explaining another example of the relationship between the manufacturing margin of the bottom gate type TFT and the energy density of the excimer laser, and explaining a method for obtaining the optimum value of the energy density from the other example. is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボトムゲート型TFT、2 ガラス基板、3 ゲー
ト電極、4 第1のゲート絶縁膜、5 第2のゲート絶
縁膜、6 ポリシリコン膜、20 ポリシリコン膜評価
装置、30 エキシマレーザアニール装置
Reference Signs List 1 bottom gate type TFT, 2 glass substrate, 3 gate electrode, 4 first gate insulating film, 5 second gate insulating film, 6 polysilicon film, 20 polysilicon film evaluation device, 30 excimer laser annealing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田附 幸一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4M106 AA01 AA10 BA07 CA38 DB04 DB30 5F052 AA02 BA07 BB07 DA02 DB02 EA15 JA02 5F110 AA24 BB02 CC08 DD02 EE04 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12 HL03 HL04 HL11 NN02 NN04 NN12 NN14 NN23 NN24 PP03 PP04 PP05 PP31 QQ19  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Tatsuki 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo F-term in Sony Corporation (reference) 4M106 AA01 AA10 BA07 CA38 DB04 DB30 5F052 AA02 BA07 BB07 DA02 DB02 EA15 JA02 5F110 AA24 BB02 CC08 DD02 EE04 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 GG25 GG47 HJ12 HL03 HL04 HL11 NN02 NN04 NN12 NN14 NN23 NN24 PP03 PP04 PP05 PP31 QQ19

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にアモルファスシリコン膜を成膜
し、成膜したアモルファスシリコン膜に対してレーザア
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
を評価するポリシリコン膜の評価方法において、 アモルファスシリコン膜の表面に酸化膜を形成し、酸化
膜を形成したアモルファスシリコン膜にレーザアニール
処理してポリシリコン膜を形成したポリシリコン膜に対
して、集光した紫外光を照射し、その反射光を検出し、
検出した上記反射光を撮像部で撮像し、 上記ポリシリコン膜の表面空間構造の直線性及び/又は
周期性を評価し、この直線性及び/又は周期性の評価結
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。
1. A method for evaluating a polysilicon film, comprising: forming an amorphous silicon film on a substrate; and performing a laser annealing process on the formed amorphous silicon film to evaluate the polysilicon film. An oxide film is formed on the surface of the film, and the amorphous silicon film on which the oxide film has been formed is subjected to laser annealing to form a polysilicon film. Detect
The detected reflected light is imaged by an imaging unit, the linearity and / or periodicity of the surface spatial structure of the polysilicon film is evaluated, and the linearity and / or periodicity of the polysilicon film is evaluated based on the evaluation result. A polysilicon evaluation method characterized by evaluating a state.
【請求項2】 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、 基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜装置
と、 上記アモルファスシリコン膜が成膜された基板を洗浄す
る洗浄装置と、 上記洗浄装置により洗浄された基板のアモルファスシリ
コン膜の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成装置と、 アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理す
ることによってチャネル層となるポリシリコン膜を生成
するレーザアニール装置と、 形成した上記ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線
性及び/又は周期性を評価し、この直線性及び/又は周
期性の評価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備えることを特徴とする薄膜トラン
ジスタ製造システム。
2. A thin film transistor manufacturing system for manufacturing a thin film transistor, comprising: a film forming apparatus for forming an amorphous silicon film on a substrate; a cleaning apparatus for cleaning the substrate on which the amorphous silicon film is formed; An oxide film forming apparatus for forming an oxide film on the surface of an amorphous silicon film on a cleaned substrate; a laser annealing apparatus for generating a polysilicon film serving as a channel layer by performing laser annealing on the amorphous silicon film; An evaluation device for evaluating the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the film surface of the polysilicon film and evaluating the state of the polysilicon film based on the evaluation result of the linearity and / or periodicity. A thin-film transistor manufacturing system characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 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、 基板上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜工程
と、 上記アモルファスシリコン膜が成膜された基板を洗浄す
る洗浄工程と、 上記洗浄工程により洗浄された基板のアモルファスシリ
コン膜の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、 アモルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理す
ることによってチャネル層となるポリシリコン膜を生成
するレーザアニール工程と、 形成した上記ポリシリコン膜の膜表面の空間構造の直線
性及び/又は周期性を評価し、この直線性及び/又は周
期性の評価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備えることを特徴とする薄膜トラン
ジスタ製造方法。
3. A thin film transistor manufacturing system for manufacturing a thin film transistor, comprising: a film forming step of forming an amorphous silicon film on a substrate; a cleaning step of cleaning the substrate on which the amorphous silicon film is formed; An oxide film forming step of forming an oxide film on the surface of the amorphous silicon film of the cleaned substrate; a laser annealing step of performing a laser annealing process on the amorphous silicon film to generate a polysilicon film serving as a channel layer; Evaluating the linearity and / or periodicity of the spatial structure on the film surface of the polysilicon film, and evaluating the state of the polysilicon film based on the evaluation result of the linearity and / or periodicity. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising:
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