JP2002319606A - ポリシリコン膜の評価方法 - Google Patents

ポリシリコン膜の評価方法

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JP2002319606A JP2001114411A JP2001114411A JP2002319606A JP 2002319606 A JP2002319606 A JP 2002319606A JP 2001114411 A JP2001114411 A JP 2001114411A JP 2001114411 A JP2001114411 A JP 2001114411A JP 2002319606 A JP2002319606 A JP 2002319606A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 形成したポリシリコン膜の状態を、客観的
に、非接触で、精度良く、自動的に評価を行う。 【解決手段】 エキシマレーザアニールによりポリ化し
たポリシリコン膜の表面を撮像する（Ｓ１）。その撮像
画像を、所定の大きさのメッシュ状に領域を分割する
（Ｓ２）。１つ１つのメッシュ毎に、そのメッシュ内の
コントラストを算出する（Ｓ３）。求めた各コントラス
トから、撮像領域内における最も大きなコントラストの
値と、最も小さなコントラストの値とを抽出し、その比
（コントラスト比）を算出する（Ｓ４）。このコントラ
スト比に基づき、当該ポリシリコン膜の平均粒径を判別
する（Ｓ７）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコン膜の
結晶状態を評価するポリシリコン評価方法及びポリシリ
コン評価装置、並びに、アモルファスシリコンに対して
アニール処理をして生成したポリシリコン膜を有する薄
膜トランジスタ製造方法及び薄膜トランジスタ製造シス
テムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、チャネル層にポリシリコン膜を用
いた薄膜トランジスタの実用化が進められている。チャ
ネル層にポリシリコンを用いた場合、薄膜トランジスタ
の電界移動度が非常に高くなるため、例えば液晶ディス
プレイ等の駆動回路として用いた場合には、ディスプレ
イの高精彩化、高速化、小型化等を実現することができ
るようになる。
【０００３】また、エキシマレーザアニール装置を用い
てアモルファスシリコンを熱処理してポリシリコン膜を
形成する、いわゆる低温多結晶化プロセスも近年開発が
進んでいる。このような低温多結晶プロセスを薄膜トラ
ンジスタの製造プロセスに適用することによって、ガラ
ス基板への熱損傷が低くなり、大面積で安価なガラス基
板を用いることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、低温多結晶
プロセスにおいて用いられるエキシマレーザアニール装
置は、その出力パワーが不安定であるため、形成される
ポリシリコンのグレーンサイズが大きく変動する。その
ため、エキシマレーザアニール装置を用いて形成された
ポリシリコン膜は、常に良好なグレーンサイズとはなら
ず、例えば、シリコン結晶が微結晶化してしまういわゆ
る線状不良となったり、十分大きなグレーンサイズが得
られないいわゆる書き込み不良となったりしてしまうと
いう問題点があった。
【０００５】そこで、一般に、このようなエキシマレー
ザアニール装置を用いてアニール処理を行う場合には、
ポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階で、その
最表面に形成されているポリシリコン膜の結晶の状態を
全数検査したり、或いは、製品を無作為に抜き取り結晶
の状態を検査したりして、製造した製品がこの段階で不
良品であるか否かを判断することが行われる。また、エ
キシマレーザアニール装置へポリシリコン膜へ与えられ
たエネルギー情報を、エキシマレーザアニール装置にフ
ィードバックして最適なレーザパワーの設定が行われ
る。
【０００６】しかしながら、ポリシリコン膜を評価する
には、分光エリプソや走査型電子顕微鏡等を用いて表面
画像を撮像し、その表面画像を目視して結晶の状態を判
断するといった感覚的な方法しかなく、非接触で客観的
に判断することができなかった。また、このような方法
は、時間的、コスト的に非効率であり、インプロセスで
用いることは困難であった。
【０００７】本発明は、このような実情を鑑みてされた
ものであり、形成したポリシリコン膜の状態を、客観的
に、非接触で、精度良く、自動的に評価を行うことを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるポリシリ
コン評価方法は、アモルファスシリコン膜をアニール処
理することによって形成されたポリシリコン膜を評価す
る評価方法であって、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮
像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各
領域毎にコントラストを算出し、コントラストが高い領
域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの領域
のコントラストを比較し、比較した結果に基づき上記ポ
リシリコン膜の状態を評価することを特徴とする。
【０００９】このポリシリコン評価方法では、ポリシリ
コン膜の撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領
域毎にコントラストを算出する。そして、コントラスト
が高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これ
らの領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜
の状態を評価する。
【００１０】本発明にかかるポリシリコン膜評価装置
は、アモルファスシリコン膜をアニール処理することに
よって形成されたポリシリコン膜を評価する評価装置で
あって、上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像する撮像手
段と、上記撮像手段により撮像された撮像画像を複数の
領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出
し、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域
とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し、比
較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価す
る評価手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】ポリシリコン評価装置では、ポリシリコン
膜の撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎
にコントラストを算出する。そして、コントラストが高
い領域とコントラストが低い領域とを検出し、これらの
領域のコントラストを比較して上記ポリシリコン膜の状
態を評価する。
【００１２】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法
は、アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシ
リコン成膜工程と、成膜した上記アモルファスシリコン
膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を形成
するポリシリコン膜形成工程と、上記ポリシリコン膜の
膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割し、
分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラス
トが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、こ
れらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基
づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価工程とを
有することを特徴とする。
【００１３】この薄膜トランジスタ製造方法では、アモ
ルファスシリコン膜をアニール処理して形成したポリシ
リコン膜を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割
し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。そし
て、コントラストが高い領域とコントラストが低い領域
とを検出し、これらの領域のコントラストを比較して上
記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１４】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造シス
テムは、アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファ
スシリコン成膜装置と、成膜した上記アモルファスシリ
コン膜に対してアニール処理を行ってポリシリコン膜を
形成するポリシリコン膜形成装置と、上記ポリシリコン
膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を複数の領域に分割
し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コント
ラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検出
し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した結
果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価装
置とを有することを特徴とする。
【００１５】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造シス
テムでは、アモルファスシリコン膜をアニール処理して
形成したポリシリコン膜を撮像し、その撮像画像を複数
の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラストを算
出する。そして、コントラストが高い領域とコントラス
トが低い領域とを検出し、これらの領域のコントラスト
を比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、本発明を適用したポリシリコン評価装置について説
明する。
【００１７】トップゲート型ＴＦＴ 本発明の実施の形態として以下説明を行うポリシリコン
膜の評価装置は、例えば、トップゲート構造を有する薄
膜トランジスタ（トップゲート型ＴＦＴ）の製造工程中
に形成されるポリシリコン膜の検査に用いられる。トッ
プゲート型ＴＦＴは、例えばガラス基板上に、ポリシリ
コン膜（チャネル層）、ゲート絶縁膜、ゲート電極が下
層から順に積層された構成とされた薄膜トランジスタで
ある。すなわち、トップゲート型ＴＦＴは、チャネル層
となるポリシリコン膜が最下層に形成されている構成の
ＴＦＴである。
【００１８】また、このトップゲート型ＴＦＴのポリシ
リコン膜は、例えば、ＬＰＣＶＤ法等によってアモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）が成膜された後、このアモル
ファスシリコンに対してアニール処理を行うことにより
多結晶化され形成される。ポリシリコン膜の多結晶化工
程においては、紫外線レーザであるエキシマレーザを用
いたレーザアニール処理が用いられる。このエキシマレ
ーザアニール処理は、その照射面が線状とされたパルス
のレーザビームを出射し、パルスビームの照射領域を移
動させながら、アモルファスシリコンをポリシリコンに
多結晶化させるものである。レーザビームは、その照射
面の形状が、例えば長手方向の長さが２０ｃｍ、短辺方
向の長さが４００μｍとされ、パルスの周波数が３００
Ｈｚとされている。エキシマレーザアニール処理を行う
際のレーザビームの走査方向は、線状レーザの照射面の
長手方向と直交する方向（すなわち、短辺方向）に行わ
れる。
【００１９】以上のような構成のトップゲート型ＴＦＴ
では、チャネル層にポリシリコンを用いているため、チ
ャネル層の電界移動度が非常に高くなる。そのため、例
えば液晶ディスプレイ等の駆動回路として用いた場合に
は、ディスプレイの高精細化、高速化、小型化等を実現
することができる。また、以上のようなトップゲート型
ＴＦＴでは、エキシマレーザアニールを用いてアモルフ
ァスシリコンを熱処理することによってポリシリコン膜
を形成する、いわゆる低温多結晶化プロセスが用いられ
ている。そのため、多結晶化プロセスでのガラス基板へ
の熱損傷が少なくなり、大面積で安価なガラス基板を用
いることが可能となる。
【００２０】ポリシリコン膜の検査の必要性 ところで、ポリシリコン膜の電界移動度を決定する重要
な要素は、ポリシリコンのグレーンサイズであるといわ
れている。そのグレーンサイズは、エキシマレーザアニ
ール処理時においてポリシリコン膜に与えられるエネル
ギーに大きく依存する。そのため、エキシマレーザアニ
ール処理時におけるレーザのエネルギ密度の制御やその
安定化が、完成したトップゲート型ＴＦＴの特性や歩留
まりに大きく影響することとなる。
【００２１】しかしながら、エキシマレーザアニール処
理において用いられるエキシマレーザアニール装置は、
出射するレーザのエネルギ密度の出力変動が比較的大き
い。そのため、エキシマレーザアニール装置を用いてエ
キシマレーザアニールを行った場合、良好なグレーンサ
イズを得られるエネルギーの許容範囲（ポリシリコン膜
の製造マージン）に対して、ポリシリコン膜に与えるエ
ネルギーの変動が大きくなってしまい、ポリシリコン膜
を安定的に製造することが難しい。
【００２２】したがって、同一の条件でエキシマレーザ
アニールを行った場合でも、ポリシリコン膜のグレーン
サイズが大きく変動し、例えばレーザのエネルギが大き
くなりすぎた場合には、シリコン結晶が微結晶化してし
まい、また、レーザのエネルギが小さくなりすぎた場合
には、グレーンサイズが小さくなり、十分大きなグレー
ンサイズを得ることができない。
【００２３】そこで、一般に、このようなエキシマレー
ザアニール装置を用いてアニール処理を行う場合には、
例えば、ポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階
で、その最表面に形成されているポリシリコン膜の結晶
の状態を全数検査したり、或いは、製品を無作為に抜き
取って結晶の状態を検査したりして、製造した製品がこ
の段階で不良品であるか否かを判断したりする。また、
ポリシリコン膜の結晶状態を評価してエキシマレーザア
ニール装置へポリシリコン膜へ与えられたエネルギー密
度を算出し、その情報をフィードバックしてレーザのエ
ネルギ密度の設定を行ったりする。
【００２４】ポリシリコン膜評価装置は、例えば、この
ようなポリシリコン膜の多結晶化工程が終了した段階
で、形成したポリシリコン膜の評価を行い、製造した製
品がこの段階で不良品であるか否かを判断したり、ま
た、エキシマレーザアニール装置へ情報をフィードバッ
クしてレーザエネルギーの設定を行ったりする際に用い
るものである。
【００２５】ポリシリコン膜の評価原理と評価手法 上述したエキシマレーザアニールにより形成されたポリ
シリコン膜の評価原理について説明する。
【００２６】ポリシリコン膜のグレーンサイズは、エキ
シマレーザアニールで与えられたエネルギーに大きく依
存する。ポリシリコン膜のグレーンサイズは、図１に示
すように、与えられたエネルギーが増大するとそれに伴
い増大するが、ある所定のエネルギー（図１中Ｘ１の位
置）以上となるとグレーンサイズがある程度の大きさま
で成長し、その後変化が少なくなり安定化する。例え
ば、その平均粒径は例えば２５０ｎｍである。さらにエ
ネルギーを増大させていくと、ある位置（図１中Ｘ２の
位置）から、グレーンサイズの変化がまた大きくなり始
める。その平均粒径は例えば４５０ｎｍである。そし
て、臨界点寸前（図１中Ｘ３の位置）で十分大きなグレ
ーンサイズが得られる。その平均粒径は例えば８００ｎ
ｍ以上である。そして、ある臨界点（図１中Ｘ４の位
置）を境としてポリシリコンが微結晶粒となってしま
う。
【００２７】ここで、平均粒径が２５０ｎｍ以下の粒径
のことを小粒径、平均粒径が２５０ｎ〜４５０ｎｍの粒
径のことを中粒径、平均粒径が４５０ｎｍ〜８００ｎｍ
の粒径のことを中間粒径、平均粒径が８００ｎｍ以上の
粒径のことを大粒径、平均粒径が１０ｎｍ以下の粒径の
ことを微結晶と呼ぶ。
【００２８】上述したように製造した薄膜トランジスタ
の移動度は、ポリシリコンのグレーンサイズが大きく影
響する。大きな移動度を得るためには、ポリシリコンの
グレーンサイズは、大きい方が望ましい。一般に、エキ
シマレーザアニールを行ってポリシリコン膜を形成して
ＴＦＴに用いる場合には、中粒径〜大粒径の粒径が得ら
れれば使用が可能となる。
【００２９】次に、エキシマレーザのエネルギ密度を変
化させ、結晶粒径を変化させていったときのポリシリコ
ン膜の表面画像の違いの比較をする。
【００３０】図２に小粒径のときの表面画像を示し、図
３に中粒径のときの表面画像を示し、図４に中間粒径の
ときの表面画像を示し、図５に大粒径のときの表面画像
を示し、図６に微結晶のときの表面画像を示す。なお、
図２〜図６に示す各画像は、紫外線光を用いた顕微鏡装
置により撮像した画像であるが、この顕微鏡装置につい
ての詳細は後述する。図２〜図６において、エキシマレ
ーザアニールのレーザの走査方向は、図中Ｘ方向となっ
ている。また、図２〜図６の各画像は、ポリシリコン膜
をほぼ正方形で切り出した撮像画像であるが、その１辺
は５．６μｍ角となっている。
【００３１】また、さらに、図７に小粒径の拡大表面画
像、図８に中粒径の拡大表面画像、図９に大粒径のとき
の拡大表面画像、図１０に微結晶の拡大表面画像を示
す。図７〜図１０の各画像は、ポリシリコン膜を長方形
で切り出した撮像画像であるが、そのサイズは１２μｍ
×８μｍ角となっている。
【００３２】各粒径毎の撮像画像を比較すると、以下の
ような特徴があることがわかる。
【００３３】小粒径の表面画像（図２，図７）は、画面
全体が白く一様でコントラストの低い画像となってい
る。
【００３４】中粒径の表面画像（図３，図８）は、黒点
が画面全体に離散的に現れ、画像全体がコントラストが
高い画像となっている。また、この中粒径では、この黒
点がレーザアニール時のレーザの走査方向の直線的に並
んでおり、その直線がレーザの走査方向に直交する方向
に周期的に現れている。
【００３５】中間粒径の表面画像（図４）は、中粒径と
同様に黒点が画面全体に離散的に現れ、画面全体がコン
トラスが高い画像となっている。ただし、中粒径の表面
画像と異なり、黒点の直線性は崩れている。
【００３６】大粒径の表面画像（図５，図９）は、黒点
が離散的に現れているコントラストが高い部分と、コン
トラストが低い部分（白い斑点部分）との両者が、現れ
ている。このコントラストが低い白い斑点部分は、例え
ば図９中黒枠で囲んだ範囲であり、黒点と比較して十分
大きな領域となっている。
【００３７】微結晶の表面画像（図６，図１０）は、大
粒径の表面画像で現れていたコントラストの低い白い斑
点の大きさが、大粒径の画像に比べて、非常に大きくな
った画像となっている。また、さらに、例えば図１０の
ＡやＢで示すように、小粒径〜大粒径では黒点が離散的
に現れていたものが各一つ一つの黒点が互いに接近して
つながり、黒い連続線となって現れている。
【００３８】レーザアニールを行って形成されたポリシ
リコン膜の表面画像には、各粒径毎に以上のような特徴
が現れる。
【００３９】従って、撮像したポリシリコン膜の表面画
像を画像処理して、以下のような判断をすることによっ
て、粒径状態を判断することができる。
【００４０】すなわち、画像内にコントラストが高い部
分（黒点が現れている部分）と、コントラストの低い部
分（白い斑点部分）との両者が現れているかを判断する
ことにより、大粒径又は微結晶であるか、それ以外であ
るかを識別することができる。
【００４１】また、画面全体のコントラストが高いかど
うかを判断することにより、中粒径，中間粒径，大粒径
であるか、それ以外かを識別することができる。すなわ
ち、中粒径，中間粒径，大粒径では、黒点が離散的に現
れた部分が多く、画面全体のコントラストが高いからで
ある。
【００４２】また、画面内のコントラストが低い白い斑
点部分（低コントラスト領域）の面積を判断することに
より、小粒径又は微結晶であるか、それ以外かを識別す
ることができる。すなわち、小粒径及び微結晶では、低
コントラスト領域の面積が非常に大きくなるからであ
る。
【００４３】また、画面全体に直線性及び周期性が現れ
た画像となっているかどうかを判断することにより、中
粒径であるか、それ以外であるかを識別することができ
る。すなわち、中粒径では、黒点がエキシマレーザの走
査方向に直線的に並び、さらに、その直線がエキシマレ
ーザの走査方向に直交する方向に周期的に現れているか
らである。
【００４４】また、画面内に黒い連続線が存在するか、
或いは、その黒い連続線の長さを判断することによっ
て、微結晶であるかどうかを識別することができる。
【００４５】図１１に、エキシマレーザアニール時に基
板に与えるエネルギ密度に対する、ポリシリコン膜の平
均粒径（図１１（Ａ））、コントラスト比（図１１
（Ｂ））、低コントラスト領域面積（図１１（Ｃ））、
連続線の長さ（図１１（Ｄ））、ＡＣ値（図１１
（Ｅ））の測定結果を示す。
【００４６】図１１（Ｂ）に示すように、小粒径、中粒
径、中間粒径のときには、コントラスト比は、ほぼ０と
なり非常に低い。一方、大粒径、微結晶のときには、コ
ントラスト比は、高くなる。従って、ポリシリコン膜の
撮像画像からコントラスト比を算出して、このコントラ
スト比を所定の閾値（ｔｈ１）と比較することにより、
大粒径又は微結晶か、或いは、それ以外かを識別するこ
とができる。
【００４７】また、図１１（Ｃ）に示すように、小粒
径、微結晶のときには、低コントラスト領域面積は、大
きくなる。一方、中粒径、中間粒径、大粒径のときに
は、低コントラスト領域面積は、低くなる。従って、ポ
リシリコン膜の撮像画像から、低コントラスト領域面積
を算出して、この低コントラスト領域面積を所定の閾値
（ｔｈ２）と比較することにより、小粒径又は微結晶
か、或いは、それ以外かを識別することができる。
【００４８】また、図１１（Ｄ）に示すように、微結晶
のときには、黒点が連なった連続線の長さが長くなる。
一方、小粒径、中粒径、中間粒径、大粒径のときには、
この連続線の長さが短い、つまり、黒点が離散的に散在
している。従って、ポリシリコン膜の撮像画像から連続
線の長さを測定して、その連続線の長さを所定の閾値
（ｔｈ３）と比較することにより、微結晶か、或いは、
それ以外かを識別することができる。
【００４９】また、図１１（Ｅ）に示すように、中粒径
のときには、ＡＣ値が大きい。一方、小粒径、中間粒
径、大粒径、微結晶のときには、このＡＣ値は短い。こ
こで、ＡＣ値とは、撮像画像の自己相関（ＡＣ）値を示
している。このＡＣ値が高い場合には、その撮像画像自
体の周期性が強い。すなわち、ＡＣ値は、中粒径の特徴
である黒点が直線的に現れ、その直線が周期的に存在し
ていることを示すパラメータとなる。従って、ポリシリ
コン膜の撮像画像からＡＣ値を算出して、そのＡＣ値を
所定の閾値（ｔｈ４）と比較することにより、中粒径
か、或いは、それ以外かを識別することができる。な
お、このＡＣ値の算出方法については、その詳細を後述
する。
【００５０】ポリシリコン膜の評価装置の具体的な構成
とその処理内容 次に、以上のようなポリシリコン膜を評価するためのポ
リシリコン膜評価装置の具体的な構成例について説明す
る。
【００５１】ポリシリコン膜評価装置は、波長２６６ｎ
ｍの紫外光レーザを用いた顕微鏡装置によってトップゲ
ート型ＴＦＴの製造基板（アモルファスシリコン膜にエ
キシマレーザアニールを行うことによってポリシリコン
膜が形成された直後の状態の基板）を撮像し、撮像した
画像から形成されたポリシリコン膜の状態を評価する装
置である。
【００５２】本ポリシリコン膜の評価装置の構成図を図
１２に示す。
【００５３】図１２に示すポリシリコン膜評価装置２０
は、可動ステージ２１と、紫外線固体レーザ光源２２
と、ＣＣＤカメラ２３と、光ファイバプローブ２４と、
偏光ビームスプリッタ２５と、対物レンズ２６と、１／
４波長板２７と、制御用コンピュータ２８と、画像処理
用コンピュータ２９とを備えて構成される。
【００５４】可動ステージ２１は、被検査物となるポリ
シリコン膜が成膜された基板を支持するためのステージ
である。この可動ステージ２１は、被検査物となる基板
を支持するとともに、この基板を所定の検査対象位置へ
と移動させる機能も備えている。
【００５５】具体的には、可動ステージ２１は、Ｘステ
ージ、Ｙステージ、Ｚステージ、吸着プレート等を備え
て構成される。
【００５６】Ｘステージ及びＹステージは、水平方向に
移動するステージであり、ＸステージとＹステージと
で、被検査物となる基板を互いに直交する方向に移動さ
せ、検査対象となる基板を所定の検査位置へと導くよう
にしている。Ｚステージは、鉛直方向に移動するステー
ジであり、ステージの高さを調整するためのものであ
る。すなわち、このＺステージは、照射される紫外光レ
ーザの光軸方向、換言すると基板の平面に垂直な方向に
移動する。
【００５７】紫外線固体レーザ光源２２は、波長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。
【００５８】ＣＣＤカメラ２３は、紫外光に対して高感
度化されたカメラであり、内部に撮像素子としてＣＣＤ
イメージセンサを備え、このＣＣＤイメージセンサによ
り基板の表面を撮像する。このＣＣＤカメラ２３は、本
体を冷却することにより、ＣＣＤイメージセンサ等で発
生する熱雑音、読み出し雑音、回路雑音等を抑圧してい
る。
【００５９】光ファイバプローブ２４は、紫外線レーザ
光の導波路であり、紫外線固体レーザ光源２２から出射
された紫外光レーザを、偏光ビームスプリッタ２５に導
いている。
【００６０】偏光ビームスプリッタ２５は、紫外線固体
レーザ光源２２からの紫外線レーザ光を反射して、対物
レンズ２６を介して可動ステージ２１上の基板に照射
し、それとともに、基板から反射された反射光を透過し
て、高感度低雑音カメラ３に照射する。すなわち、偏光
ビームスプリッタ２５は、紫外線固体レーザ光源２２等
の出射光の光学系の光路と、ＣＣＤカメラ２３への反射
光の光学系の光路とを分離するためのレーザ光分離器で
ある。
【００６１】対物レンズ２６は、基板からの反射光を拡
大して検出するための光学素子である。この対物レンズ
２６は、例えば、ＮＡが０．９で、波長２６６ｎｍで収
差補正がされたものである。この対物レンズ２６は、偏
光ビームスプリッタ２５と可動ステージ２１との間に配
置される。
【００６２】１／４波長板２７は、紫外光レーザ光から
反射光成分を抽出する。１／４波長板２７により円偏光
とされた紫外光は、基板によって反射され再び１／４波
長板２７を透過することによって、９０°直線偏光の方
向が回転する。このため戻り光は、偏光ビームスプリッ
タ２５を透過することとなる。
【００６３】制御用コンピュータ２８は、紫外線固体レ
ーザ光源２２のレーザ光の点灯の制御、可動ステージ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。
【００６４】画像処理用コンピュータ２９は、ＣＣＤカ
メラ２３に備えられるＣＣＤイメージセンサにより撮像
した基板の画像を取り込み、その画像を解析し、基板上
に形成されているポリシリコン膜の状態の評価を行う。
【００６５】以上のような構成の評価装置２０では、紫
外線固体レーザ光源２２から出射された紫外光レーザ
が、光ファイバプローブ２４、偏光ビームスプリッタ２
５、対物レンズ２６、１／４波長板２７を介して、基板
に照射される。直線偏光で入射した光は、１／４波長板
２７で円偏光になり、基板に入射する。反射した戻り光
の位相は、９０°変化し、再度１／４波長板２７を通過
すると直線偏光の方向が９０°回転する。そのため反射
した戻り光は、偏光ビームスプリッタ２５を透過し、Ｃ
ＣＤカメラ２３に入射する。そして、ＣＣＤカメラ２３
は、その入射した反射光をＣＣＤイメージセンサにより
撮像し、撮像して得られたポリシリコン膜の表面画像情
報を画像処理用コンピュータ２９に供給する。
【００６６】そして、この画像処理用コンピュータ２９
が、以下説明するように、取り込まれたポリシリコン膜
の表面画像の情報に基づき、そのポリシリコン膜の状態
を評価する。そして、その評価結果に基づき、ポリシリ
コン膜を生成するためのエキシマレーザアニール時にお
けるエネルギ密度の設定値を求めたり、また、その基板
上に形成されたポリシリコン膜が良品であるか或いは不
良品であるかの判別を行う。
【００６７】なお、本発明では、紫外光顕微鏡装置のみ
ならず、可視光顕微鏡装置、ＳＥＭといった装置を用い
てポリシリコン膜の表面を評価してもよい。
【００６８】ポリシリコン膜の結晶性の具体的な評価手
順（１） つぎに、ポリシリコン膜の粒径を評価する第１の評価手
順について説明をする。
【００６９】図１３に第１の評価手順を説明するための
フローチャートを示す。
【００７０】まず、ポリシリコン膜の表面を撮像する
（ステップＳ１）。例えば、その撮像領域は、５．６μ
ｍ角の領域である。
【００７１】続いて、その撮像画像を、図１４に示すよ
うに、所定の大きさのメッシュ状に領域を分割する（ス
テップＳ２）。例えば、１つのメッシュの大きさを０．
７μｍ角として、全領域を分割する。なお、この１つの
メッシュの大きさは、例えば中粒径のときに現れる黒点
よりも十分大きく、さらに、例えば大粒径のときに現れ
る白い斑点よりも十分小さいことが望ましい。
【００７２】続いて、１つ１つのメッシュ毎に、そのメ
ッシュ内のコントラストを算出する（ステップＳ３）。
コントラストは、例えば、画像のエッジ部分の明るさの
微分値や、各画素の明るさの変調度や、又は、各画素の
標準偏差などを利用して算出をする。
【００７３】続いて、求めた各コントラストから、撮像
領域内における最も大きなコントラストの値と、最も小
さなコントラストの値とを抽出し、その比（コントラス
ト比）を算出する（ステップＳ４）。
【００７４】続いて、図１５に示すように、コントラス
トが所定の閾値以下となったメッシュを特定し、これら
のメッシュが一続きとなっている低コントラスト領域を
特定する。そして、低コントラスト領域の面積を求める
（ステップＳ５）。なお、低コントラスト領域が複数あ
る場合、つまり、画面内に白い斑点が複数存在している
場合には、それぞれ低コントラスト領域の面積を求め、
例えば、その平均を低コントラスト領域面積とする。
【００７５】続いて、メッシュに関係なく画像内におけ
る画像レベルが所定の閾値より低くなった黒点部分を検
出し、その黒点部分が連なった連続線の長さを算出する
（ステップＳ６）。なお、画像内に連続線が複数ある場
合には、ある一定以上の長さの連続線の数を求めても良
いし、また、最も長い連続線の長さを求めても良い。
【００７６】続いて、上記コントラスト比、上記一続き
の低コントラスト領域の面積、上記連続線の長さに基づ
き、当該ポリシリコン膜の平均粒径を判別する（ステッ
プＳ７）。
【００７７】すなわち、コントラスト比、低コントラス
ト領域面積、連続線の長さをそれぞれ所定の閾値（ｔｈ
１，ｔｈ２，ｔｈ３）と比較し、以下の表に基づき判断
することにより、評価したポリシリコン膜の結晶状態
が、小粒径が、中粒径（中間粒径）か、大粒径か、微結
晶かを判別することができる。
【００７８】
【表１】
【００７９】なお、さらにＡＣ値を求めることにより、
さらに、中粒径か中間粒径かの判別も行うことができ
る。
【００８０】ポリシリコン膜の結晶性の具体的な評価手
順（２） つぎに、ポリシリコン膜の粒径を評価する第２の評価手
順について説明をする。
【００８１】図１６に第２の評価手順を説明するための
フローチャートを示す。
【００８２】まず、ポリシリコン膜の表面を撮像する
（ステップＳ１１）。例えば、その撮像領域は、１１μ
ｍ×１４μｍ角の領域である。
【００８３】続いて、その撮像画像を、図１７に示すよ
うに、大小２つの大きさでメッシュ状に領域を分割する
（ステップＳ１２）。例えば、１つのメッシュの大きさ
を１．４μｍ角として、もう一つのメッシュの大きさを
２．８μｍ角として、全領域を分割する。なお、大きい
方のメッシュの大きさは、大粒径のときに現れる白い斑
点よりも十分大きく、例えば、その白い斑点の２倍以上
の大さとする。また、小さい方のメッシュの大きさは、
大粒径のときに現れる白い斑点よりも十分小さく、例え
ばその白い斑点の１／２の大きさにする。
【００８４】続いて、大小の１つ１つのメッシュ毎に、
そのメッシュ内のコントラストを算出する（ステップＳ
１３）。コントラストは、例えば、画像のエッジ部分の
明るさの微分値や、各画素の明るさの変調度や、又は、
各画素の標準偏差などを利用して算出をする。
【００８５】続いて、大小それぞれのメッシュで求めた
各コントラストから、撮像領域内における最も大きなコ
ントラストの値と、最も小さなコントラストの値とを抽
出し、その比（コントラスト比）を算出する（ステップ
Ｓ１４）。このコントラスト比は、大メッシュの場合で
のコントラスト比と、小メッシュでのコントラスト比と
をそれぞれ求める。
【００８６】続いて、メッシュに関係なくＡＣ値を算出
する（ステップＳ１５）。
【００８７】続いて、大メッシュでのコントラスト比、
小メッシュでのコントラスト比、ＡＣ値とから、当該ポ
リシリコン膜の平均粒径を判別する（ステップＳ１
６）。
【００８８】すなわち、大小のコントラスト比、及び、
ＡＣ値をそれぞれ所定の閾値と比較し、以下の表に基づ
き判断することにより、評価したポリシリコン膜の結晶
状態が、小粒径（中間粒径）か、中粒径か、大粒径か、
微結晶かを判別することができる。
【００８９】
【表２】
【００９０】なお、図１８に、エネルギ密度に対するコ
ントラスト比（大メッシュ，小メッシュ）、エネルギ密
度に対するＡＣ値を示したグラフを示す。この図１８の
グラフに示すように、小メッシュでコントラスト比を求
めた場合には、大粒径及び微結晶のときに値が大きくな
り、大メッシュでコントラスト比を求めた場合には、微
結晶のときのみに値が大きくなることがわかる。
【００９１】また、さらに小メッシュを用いて低コント
ラスト領域を求めることにより、さらに、小粒径か中間
粒径かの判別も行うことができる。
【００９２】ポリシリコン膜の画像の直線性及び周期性
の数値化の手法 つぎに、ポリシリコン膜の画像の直線性及び周期性の数
値化の手法について説明をする。
【００９３】例えば、直線性および周期性があるポリシ
リコン膜の撮像画像を模式的に表すと、図１９（Ａ）に
示すように多数の直線が平行に並び、その間隔が一定間
隔となっているように表される。これに対し、直線性も
周期性もないポリシリコン膜の撮像画像を模式的に表す
と、図２０（Ａ）に示すように、不規則な短い直線等が
不規則に現れるように表される。これらの画像から、直
線性及び周期性がどれだけあるか数値化して評価する場
合には、周期性があるであろう方向と垂直な方向に画像
を横ずらしし、横ずらしをしたときの画像の相関性を数
値に表して評価すればよい。例えば、直線性及び周期性
がある画像を横ずらしすると、図１９（Ｂ）に示すよう
に、ある一定の周期、つまりある一定の横ずらし量毎
に、画像の重なり具合が多い相関性の高い画像が現れ
る。それに対し、直線性も周期性も無い画像は、図２０
（Ｂ）に示すように、横ずらしをしたとしても画像の重
なりある具合が多い相関性の高い画像が、一定の周期毎
に現れない。
【００９４】以上のような画像を横ずらしをしたときの
画像の相関性を数値化するといった概念を用いることに
より、ポリシリコン膜の周期性を数値化し評価をするこ
とが可能となる。具体的にこのような手法を実現する一
つの方法としては、画像の自己相関関数を求め、この自
己相関関数のピーク値及びサイドピーク値を算出し、こ
れらの比をとる方法がある。ここで、ピーク値とは、原
点の値から原点よりｙ方向の２番目の極小値（デフォー
カスの値を小さくするために使用している。１番目や２
番目以降であってもよい）を引いた値をいうものとす
る。また、サイドピーク値とは、原点よりｙ方向の２番
目（原点を含めない）の極大値から原点よりｙ方向の２
番目の極小値を引いた値等をいうものとする。
【００９５】なお、本発明は、直線性又は周期性のいず
れか一方のみを評価し、ポリシリコン膜の状態を判断す
ることも可能である。
【００９６】また、ポリシリコン膜の撮像画像に直線
性、周期性、直線性及び周期性がある場合の数値化の手
法の他の例としては、例えば、規格化された画像を直線
性のそろった方向に、全ての画素の値を足し合わせてそ
の変調度をとる手法がある。また、規格化された画像
を、２次元フーリエ変換し、ある周波数成分の強度をと
る手法がある。また、画像（例えば、ｙ方向に直線性を
有するであろう画像）の内の極値（極小値又は極大値）
の座標を抽出し、ｙ方向に縦長な範囲内（ｘ方向の中心
を極値×座標の平均値にとり、ｘ方向の長さをｘ方向の
配列のピッチとする）の座標に関して、ｘ方向の分散を
とる手法がある。また、画像（例えば、ｙ方向に直線性
を有するであろう画像）の内の極値（極小値又は極大
値）の座標を抽出し、ｙ方向に縦長な範囲内（ｘ方向の
中心を極値×座標の平均値にとり、ｘ方向の長さをｘ方
向の配列のピッチとする）の座標に関して、各点の上下
近傍の点との角度を取る手法がある。
【００９７】次に、ポリシリコン膜の状態の評価手順に
ついて説明する。この画像処理用コンピュータ２９は、
ポリシリコン膜の表面画像から自己相関を用いて周期性
を数値化した値（以後ＡＣ値とする。）を求め、ポリシ
リコン膜の表面空間構造の直線性及び周期性を評価し
て、ポリシリコン膜の状態の評価を行う。
【００９８】評価の処理手順は、図２１のフローチャー
トに示すように、まず、ポリシリコン膜の表面の画像取
り込み処理を行う（ステップＳ２１）。続いて、取り込
んだ画像から自己相関関数の計算を行う（ステップＳ２
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Ｓ２３）。続い
て、切り出した面における自己相関関数のピーク値とサ
イドピーク値とを算出し、このピーク値とサイドピーク
値との比をとって、ＡＣ値を求める（ステップＳ２
４）。
【００９９】ここで、自己相関関数は、以下の式に示す
ような関数となる。
【０１００】
【数１】
【０１０１】この自己相関関数Ｒ（τ）は、ある関数ｆ
（ｘ）をτだけｘ方向に平行移動させたときの相関を示
す関数である。
【０１０２】このポリシリコン膜評価装置では、以下の
ようなウィンナーヒンチンの定理を用いて、ポリシリコ
ン膜の表面画像の自己相関関数を求めている。なお、こ
こでは、具体的に取り込んだ画像情報を“ｉ”としてい
る。 １ 取り込み画像“ｉ”の２次元フーリエ変換する。 ：ｆ=ｆｏｕｒｉｅｒ（ｉ） ２ フーリエ級数“ｆ”を二乗してパワースペクトル
“ｐｓ”を生成する。 ：ｐｓ＝｜ｆ｜２ ３ パワースペクトル“ｐｓ”を逆フーリエ変換して２
次元の自己相関関数“ａｃ”を生成する。 ：ａｃ＝ｉｎｖｅｒｓｆｏｕｒｉｅｒ（ｐｓ） ４ 自己相関関数“ａｃ”の絶対値をとり、自己相関関
数の実数“ａｃａ”を求める。 ：ａｃａ＝｜ａｃ｜
【０１０３】このように生成された自己相関関数“ａｃ
ａ”を表示すると、図２２及び図２３に示すような関数
となる。図２２は、自己相関が高い画像、即ち、ポリシ
リコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が良いもの
の自己相関関数である。それに対して、図２３は、自己
相関が低い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造
の周期性及び直線性が悪いものの自己相関関数である。
【０１０４】ポリシリコン膜評価装置２０は、このよう
なウィンナーヒンチンの定理を用いて計算した自己相関
画像から、さらに、整列方向（即ち、直線性を有する方
向）と垂直で、画面上の座標（０，０）を含む面を切り
出して、その切り出したときに得られる関数を求める。
ここで、画面上の座標（０，０）を含む面を切り出すの
は、照明光量やＣＣＤゲイン等の実験パラメータによっ
て変化する自己相関関数からの値を規格化するために行
っている。
【０１０５】このように切り出したときに得られる関数
が、上述した整列方向と垂直な方向の自己相関関数Ｒ
（τ）に対応する関数となる。
【０１０６】また、ここで、上述したステップＳ２１〜
Ｓ２３は、以下の図２４のステップＳ３１〜Ｓ３４に示
すように行ってもよい。
【０１０７】この評価の処理手順は、図２４のフローチ
ャートに示すように、まず、ポリシリコン膜の表面の画
像取り込み処理を行う（ステップＳ３１）。続いて、レ
ーザビームの進行方向（直線性がある方向：ｘ方向）と
垂直な方向（周期性がある方向：ｙ方向）の取り込み画
像の１ライン分を切り出す（ステップＳ３２）。続い
て、この１ラインに関して自己相関関数の計算を行う
（ステップＳ３３）。続いて、必要に応じて、これらの
作業を数回繰り返し、各ラインの平均化を行う（ステッ
プＳ３４）。
【０１０８】この場合における自己相関関数は、ウィン
ナーヒンチンの定理を用いて、以下のように求められ
る。なお、ここでは、具体的に取り込んだ１ライン分の
画像情報を“ｌ”としている。 １ 取り込み画像の１ライン“ｌ”に関してのフーリエ
変換をする。 ：ｆｌ=ｆｏｕｒｉｅｒ（ｌ） ２ フーリエ級数“ｆｌ”を二乗してパワースペクトル
“ｐｓｌ”を生成する。 ：ｐｓｌ＝｜ｆｌ｜２ ３ パワースペクトル“ｐｓｌ”を逆フーリエ変換して
２次元の自己相関関数“ａｃｌ”を生成する。 ：ａｃｌ＝ｉｎｖｅｒｓｆｏｕｒｉｅｒ（ｐｓｌ） ４ 自己相関関数“ａｃｌ”の絶対値をとり、自己相関
関数の実数“ａｃａｌ”を求める。 ：ａｃａｌ＝｜ａｃｌ｜
【０１０９】このように生成された自己相関関数ａｃａ
ｌをグラフ上に表すと、図２５及び図２６に示すような
関数となる。図２５は、自己相関が高い関数、即ち、ポ
リシリコン膜の表面空間構造の周期性及び直線性が良い
ものの自己相関関数である。それに対して、図２６は、
自己相関が低い関数、即ち、ポリシリコン膜の表面空間
構造の周期性及び直線性が悪いものの自己相関関数であ
る。
【０１１０】これら１ラインの自己相関関数を取り込み
画像の全てのラインに関して行い、各自己相関関数の平
均化を施す。これが上述した整列方向（すなわち、直線
性を有する方向）と垂直な方向の自己相関関数Ｒ（τ）
に対応する関数となる。
【０１１１】ポリシリコン膜評価装置２０は、続いて、
この得られた関数から、極大ピーク値と、サイドピーク
値とを求める。そして、サイドピーク値に対する極大ピ
ーク値の比を求め、この値をＡＣ値とする。
【０１１２】したがって、ＡＣ値は、自己相関が高い画
像、即ち、ポリシリコン膜の表面空間構造の周期性及び
直線性が良い場合は、極大ピーク値とサイドピーク値と
の差が大きくなり、その値が大きくなる。それに対し
て、自己相関が低い画像、即ち、ポリシリコン膜の表面
空間構造の周期性及び直線性が悪い場合は、極大ピーク
値とサイドピーク値との差が小さくなり、その値が小さ
くなる。
【０１１３】以上のように、トップゲート型ＴＦＴで
は、ポリシリコン膜の表面画像を撮像して、その撮像画
像の自己相関関数を求め、ポリシリコン膜の表面空間構
造の直線性及び周期性を数値化している。
【０１１４】
【発明の効果】本発明にかかるポリシリコン評価方法及
び装置では、ポリシリコン膜の撮像画像を複数の領域に
分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出する。
そして、コントラストが高い領域とコントラストが低い
領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較し
て上記ポリシリコン膜の状態を評価する。
【０１１５】このため本発明にかかるポリシリコン評価
方法及び装置では、このことにより形成したポリシリコ
ン膜の状態を、客観的に、非接触で、精度良く、自動的
に評価を行うことができる。
【０１１６】本発明にかかる薄膜トランジスタ製造方法
及びシステムでは、アモルファスシリコン膜をアニール
処理して形成したポリシリコン膜を撮像し、その撮像画
像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラ
ストを算出する。そして、コントラストが高い領域とコ
ントラストが低い領域とを検出し、これらの領域のコン
トラストを比較して上記ポリシリコン膜の状態を評価す
る。
【０１１７】このため本発明にかかる薄膜トランジスタ
製造方法及びシステムでは、被破壊で容易にポリシリコ
ンの検査をすることができ、検査工程を製造工程に組み
込むことが可能となる。また、目視検査等によらず数値
演算が可能となるので、自動検査が可能となり、また、
高い精度で客観的な検査を行うことができる。また、検
査結果をアニール処理工程にフィードバックして、製造
する薄膜トランジスタの歩留まりを高くすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポリシリコン膜のグレーンサイズと、エキシマ
レーザアニールで与えられるエネルギーとの関係を説明
するための図である。
【図２】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ以下（小粒径）の
ポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの
表面画像を示す図である。
【図３】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ（中
粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像し
たときの表面画像を示す図である。
【図４】結晶の平均粒径が４５０ｎｍ〜８００ｎｍ（中
間粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像
したときの表面画像を示す図である。
【図５】結晶の平均粒径が８００ｎｍ以上（大粒径）の
ポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの
表面画像を示す図である。
【図６】結晶の平均粒径が１０ｎｍ以下（微結晶）のポ
リシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの表
面画像を示す図である。
【図７】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ以下（小粒径）の
ポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの
表面画像の拡大図である。
【図８】結晶の平均粒径が２５０ｎｍ〜４５０ｎｍ（中
粒径）のポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像し
たときの表面画像の拡大図である。
【図９】結晶の平均粒径が８００ｎｍ以上（大粒径）の
ポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの
表面画像の拡大図である。
【図１０】結晶の平均粒径が１０ｎｍ以下（微結晶）の
ポリシリコン膜を、紫外光顕微鏡装置で撮像したときの
表面画像の拡大図である。
【図１１】エキシマレーザアニールのエネルギ密度に対
する、ポリシリコン膜の平均粒径、コントラスト比、低
コントラスト領域面積、連続線の長さ、ＡＣ値を示す図
である。
【図１２】ポリシリコン膜の評価装置の構成を示す図で
ある。
【図１３】ポリシリコン膜の粒径を評価するための第１
の評価手順を示すフローチャートである。
【図１４】ポリシリコン膜の撮像画像を所定の大きさの
メッシュ状に領域することを説明するための図である。
【図１５】低コントラスト領域の特定方法を説明するた
めの図である。
【図１６】ポリシリコン膜の粒径を評価するための第２
の評価手順を示すフローチャートである。
【図１７】ポリシリコン膜の撮像画像を大小２つの大き
さのメッシュ状に領域することを説明するための図であ
る。
【図１８】エキシマレーザアニールのエネルギ密度に対
する、コントラスト比（大メッシュ，小メッシュ）、Ａ
Ｃ値を示す図である。
【図１９】直線性および周期性があるポリシリコン膜の
撮像画像を模式的に表した図である。
【図２０】直線性および周期性がないポリシリコン膜の
撮像画像を模式的に表した図である。
【図２１】ポリシリコン膜の評価手順を説明するための
フローチャートである。
【図２２】周期性が高い場合の自己相関関数を説明する
ための図である。
【図２３】周期性が低い場合の自己相関関数を説明する
ための図である。
【図２４】ポリシリコン膜の他の評価手順を説明するた
めのフローチャートである。
【図２５】上記他の評価手順で評価した場合の周期性が
高い場合の自己相関画像を説明するための図である。
【図２６】上記他の評価手順で評価した場合の周期性が
低い場合の自己相関画像を説明するための図である。
【符号の説明】
２０ ポリシリコン膜評価装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２４ 29/786 ６２７Ｇ ６１８Ｚ (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） 2G051 AA73 AB02 BA05 BA10 BA11 BB11 BB17 BB20 CA03 CB01 DA07 EA11 EA12 EB01 EC04 EC07 ED04 ED30 4M106 AA01 AA10 CB30 DH11 DJ18 DJ20 5F052 AA02 BB07 DA02 JA01 5F110 AA24 AA30 BB02 CC01 DD02 GG02 GG13 GG16 GG47 PP03 PP05 PP06 PP40

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アモルファスシリコン膜をアニール処理
    することによって形成されたポリシリコン膜を評価する
    評価方法において、 上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、 その撮像画像を複数の領域に分割し、分割した各領域毎
    にコントラストを算出し、 コントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを
    検出し、これらの領域のコントラストを比較し、 比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価
    することを特徴とするポリシリコン評価方法。
  2. 【請求項２】 コントラストが低い領域とコントラスト
    が高い領域とのコントラスト比を算出し、 このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の状態
    を評価することを特徴とする請求項１記載のポリシリコ
    ン評価方法。
  3. 【請求項３】 アモルファスシリコン膜に対してレーザ
    アニール処理を行うことによって形成されたポリシリコ
    ン膜を評価することを特徴とする請求項１記載のポリシ
    リコン評価方法。
  4. 【請求項４】 アモルファスシリコン膜に対して照射面
    が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理
    を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価す
    ることを特徴とする請求項３記載のポリシリコン評価方
    法。
  5. 【請求項５】 アモルファスシリコン膜に対してエキシ
    マレーザアニール処理を行うことによって形成されたポ
    リシリコン膜を評価することを特徴とする請求項４記載
    のポリシリコン評価方法。
  6. 【請求項６】 アモルファスシリコン膜をアニール処理
    することによって形成されたポリシリコン膜を評価する
    評価装置において、 上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段により撮像された撮像画像を複数の領域に
    分割し、分割した各領域毎にコントラストを算出し、コ
    ントラストが高い領域とコントラストが低い領域とを検
    出し、これらの領域のコントラストを比較し、比較した
    結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価
    手段とを備えることを特徴とするポリシリコン評価装
    置。
  7. 【請求項７】 上記評価手段は、コントラストが低い領
    域とコントラストが高い領域とのコントラスト比を算出
    し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン膜の
    状態を評価することを特徴とする請求項６記載のポリシ
    リコン評価装置。
  8. 【請求項８】 アモルファスシリコン膜に対してレーザ
    アニール処理を行うことによって形成されたポリシリコ
    ン膜を評価することを特徴とする請求項６記載のポリシ
    リコン評価装置。
  9. 【請求項９】 アモルファスシリコン膜に対して照射面
    が線状とされたレーザビームによるレーザアニール処理
    を行うことによって形成されたポリシリコン膜を評価す
    ることを特徴とする請求項８記載のポリシリコン評価装
    置。
  10. 【請求項１０】 アモルファスシリコン膜に対してエキ
    シマレーザアニール処理を行うことによって形成された
    ポリシリコン膜を評価することを特徴とする請求項９記
    載のポリシリコン評価装置。
  11. 【請求項１１】 薄膜トランジスタを製造する薄膜トラ
    ンジスタ製造方法において、 アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコ
    ン成膜工程と、 成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール
    処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜
    形成工程と、 上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を
    複数の領域に分割し、分割した各領域毎にコントラスト
    を算出し、コントラストが高い領域とコントラストが低
    い領域とを検出し、これらの領域のコントラストを比較
    し、比較した結果に基づき上記ポリシリコン膜の状態を
    評価する評価工程とを有することを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタ製造方法。
  12. 【請求項１２】 上記評価工程では、コントラストが低
    い領域とコントラストが高い領域とのコントラストの比
    率を算出し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリ
    コン膜の状態を評価することを特徴とする請求項１１記
    載の薄膜トランジスタ製造方法。
  13. 【請求項１３】 上記ポリシリコン膜形成工程では、ア
    モルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行
    うことを特徴とする請求項１１記載の薄膜トランジスタ
    製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記ポリシリコン膜形成工程では、ア
    モルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレ
    ーザビームによるレーザアニール処理を行うことを特徴
    とする請求項１３記載の薄膜トランジスタ製造方法。
  15. 【請求項１５】 上記ポリシリコン膜形成工程では、ア
    モルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール
    処理を行うことを特徴とする請求項１４記載の薄膜トラ
    ンジスタ製造方法。
  16. 【請求項１６】 上記評価工程では、評価したポリシリ
    コン膜の状態に基づき、上記ポリシリコン膜形成工程で
    与えるエキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制
    御することを特徴とする請求項１５記載の薄膜トランジ
    スタ製造方法。
  17. 【請求項１７】 上記評価工程では、コントラストが低
    い領域とコントラストが高い領域とのコントラストの比
    率が所定の値より高く、且つ、コントラストが低い領域
    が連続している部分の面積が所定の値より小さくなるよ
    うに、上記エキシマレーザアニールでのエネルギー密度
    を制御することを特徴とする請求項１６記載の薄膜トラ
    ンジスタ製造方法。
  18. 【請求項１８】 薄膜トランジスタを製造する薄膜トラ
    ンジスタ製造システムにおいて、 アモルファスシリコン膜を成膜するアモルファスシリコ
    ン成膜装置と、 成膜した上記アモルファスシリコン膜に対してアニール
    処理を行ってポリシリコン膜を形成するポリシリコン膜
    形成装置と、 上記ポリシリコン膜の膜表面を撮像し、その撮像画像を
    複数の領域に分割し、 分割した各領域毎にコントラストを算出し、コントラス
    トが高い領域とコントラストが低い領域とを検出し、こ
    れらの領域のコントラストを比較し、比較した結果に基
    づき上記ポリシリコン膜の状態を評価する評価装置とを
    有することを特徴とする薄膜トランジスタ製造システ
    ム。
  19. 【請求項１９】 上記評価装置では、コントラストが低
    い領域とコントラストが高い領域とのコントラスト比を
    算出し、このコントラスト比に基づき上記ポリシリコン
    膜の状態を評価することを特徴とする請求項１８記載の
    薄膜トランジスタ製造システム。
  20. 【請求項２０】 上記ポリシリコン膜形成装置では、ア
    モルファスシリコン膜に対してレーザアニール処理を行
    うことを特徴とする請求項１８記載の薄膜トランジスタ
    製造システム。
  21. 【請求項２１】 上記ポリシリコン膜形成装置では、ア
    モルファスシリコン膜に対して照射面が線状とされたレ
    ーザビームによるレーザアニール処理を行うことを特徴
    とする請求項２０記載の薄膜トランジスタ製造システ
    ム。
  22. 【請求項２２】 上記ポリシリコン膜形成装置では、ア
    モルファスシリコン膜に対してエキシマレーザアニール
    処理を行うことを特徴とする請求項２１記載の薄膜トラ
    ンジスタ製造システム。
  23. 【請求項２３】 上記評価装置では、評価したポリシリ
    コン膜の状態に基づき、上記ポリシリコン膜形成装置で
    与えるエキシマレーザアニールでのエネルギー密度を制
    御することを特徴とする請求項２２記載の薄膜トランジ
    スタ製造システム。
  24. 【請求項２４】 上記評価装置では、コントラストが低
    い領域のコントラストにするコントラストが高い領域の
    コントラストの比率が所定の値より高く、且つ、コント
    ラストが低い領域が連続している部分の面積が所定の値
    より小さくなるように、上記エキシマレーザアニールで
    のエネルギー密度を制御することを特徴とする請求項２
    ３記載の薄膜トランジスタ製造システム。
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