JP2007003352A - ポリシリコン膜の結晶状態検査装置、これを用いたポリシリコン膜の結晶状態検査方法及び薄膜トランジスタの製造システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリシリコン膜の結晶状態検査装置80は、電子ビーム通過経路及び該電子ビームを照射しようとする大気圧下に置かれた状態の被検査ポリシリコン膜20の表面を局部的に高真空に維持できる照射ヘッド50と前記電子ビームの照射によって被検査ポリシリコン膜20の表面から発生する2次電子を検出できる電子線検出器47を備えた走査型電子顕微鏡40と、電子線検出器47に接続され、前記電子ビームで撮像した被検査ポリシリコン膜20の撮像画像から、その被検査ポリシリコン膜20の結晶粒径サイズを測定し、その被検査ポリシリコン膜20の良否を検査できる画像処理ユニット70とを備えて構成されている。
【選択図】図1
Description
1.形成されたポリシリコン膜の状態を真空雰囲気中に置くことなく電子ビームで測定で き、しかも非破壊でポリシリコン膜の結晶粒径を求めることができる
2.前項の効果により、形成されたポリシリコン膜の状態を客観的に、非接触で、精度良 く、自動的に検査することができる
また、本発明の薄膜トランジスタの製造システム方法によれば、
1.非破壊で容易にポリシリコンの検査を行うことができことから、検査工程を製造工程 に組み込むことができる
2.目視検査などによらず数値演算ができるので、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
3.従って、その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
など、数々の優れた効果が得られる。
に照射ヘッド50に差し込まれたブロック61に形成された貫通孔を通して行われる。
それは被検査ポリシリコン膜20の表面の凹凸に左右されることなく良好に観察できるからである。
。
Claims (13)
- 電子ビーム通過経路及び該電子ビームを照射しようとする大気圧下に置かれた状態の被検査ポリシリコン膜の表面を局部的に高真空に維持できる照射ヘッドと前記電子ビームの照射によって前記ポリシリコン膜の表面から発生する2次電子を検出できる電子線検出器を備えた走査型電子顕微鏡と、
前記照射ヘッドの下方に被検査ポリシリコン膜を載置できるステージと、
前記電子線検出器に接続され、前記電子ビームで撮像した被検査ポリシリコン膜の撮像画像から、その被検査ポリシリコン膜の結晶粒径サイズを測定し、前記被検査ポリシリコン膜の良否を検査できる画像処理ユニットと
を備えていることを特徴とするポリシリコン膜の結晶状態検査装置。 - 前記画像処理ユニットは、
前記走査型電子顕微鏡で撮影した前記被検査ポリシリコン膜の指定範囲の画像から結晶粒の粒径を求める手段と、
該結晶粒から無効結晶粒を除去した残りの有効結晶粒の数と該有効結晶粒の総面積を求める手段と、
前記有効結晶粒の総和と前記有効結晶粒の総面積から前記指定範囲内の前記被検査ポリシリコン膜の平均結晶粒径を算出する手段と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のポリシリコン膜の結晶状態検査装置。
- 前記走査型電子顕微鏡は、前記電子ビームの照射源を収容した真空容器を備え、前記照射ヘッドは、該真空容器と連結され、前記電子ビームを前記被検査ポリシリコン膜に対して出射させる出射孔を前記被検査ポリシリコン膜との対向面に形成されており、かつ前記出射孔の周囲に、排気手段に接続されるリング状の吸引溝が前記被検査ポリシリコン膜との対向面に開口して形成されていること
を特徴とする請求項1に記載のポリシリコン膜の結晶状態検査装置。 - 前記照射ヘッドは、前記電子ビームの照射方向に沿って伸縮自在な結合手段によって前記真空容器と連結されており、前記照射ヘッドの前記吸引溝の周囲に、圧縮気体供給手段に接続されるリング状の気体噴出溝が前記被検査ポリシリコン膜との対向面に開口して形成されていることを特徴とする請求項1に記載のポリシリコン膜の結晶状態検査装置。
- 前記気体噴出溝の開口に通気パッドが嵌め込まれていることを特徴とする請求項4に記載のポリシリコン膜の結晶状態検査装置。
- アニール装置における各アモルファスシリコン膜への各照射エネルギー密度で結晶化されるポリシリコン膜の結晶粒のサイズを測定し、該結晶粒のサイズから前記アニール装置のエネルギー密度を算出することを特徴とするポリシリコン膜の結晶状態検査方法。
- 前記アニール装置がレーザアニール装置であることを特徴とする請求項6に記載のポリシリコン膜の結晶状態検査方法。
- 電子ビーム通過経路及び該電子ビームを照射しようとする大気圧下に置かれた状態の被検査ポリシリコン膜の表面を局部的に高真空に維持できる照射ヘッドと前記電子ビームの照射によって前記ポリシリコン膜の表面から発生する2次電子を検出できる電子線検出器を備えた走査型電子顕微鏡を用いて、前記電子ビームで局部的に高真空に維持された前記被検査ポリシリコン膜の指定範囲内の表面を撮像し、その撮像画像から前記被検査ポリシリコン膜の結晶粒径サイズを測定し、該結晶粒から無効結晶粒を除去した残りの有効結晶粒の数と該有効結晶粒の総面積を求め、前記有効結晶粒の総和と前記有効結晶粒の総面積から前記指定範囲内の前記被検査ポリシリコン膜の平均結晶粒径を算出して前記被検査ポリシリコン膜の結晶状態を検査することを特徴とするポリシリコン膜の結晶状態検査方法。
- アモルファスシリコン膜をアニール処理するアニール装置と、該アニール処理を施すことによって形成された被検査ポリシリコン膜の結晶状態を検査する画像処理ユニットと電子顕微鏡とが組み込まれたポリシリコン膜の結晶状態検査装置とを備えて構成されている薄膜トランジスタの製造システムにおいて、
前記被検査ポリシリコン膜を真空雰囲気中におくことなく前記電子顕微鏡の電子ビームで撮像し、前記画像処理ユニットで該撮像画像から前記ポリシリコン膜の結晶粒のサイズを測定し、求めた結晶粒のサイズから前記アニール装置に最適エネルギーをフィードバックすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造システム。 - 前記アニール装置がレーザアニール装置であることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタの製造システム。
- 基板の表面に形成されたアモルファスシリコン膜の表面をアニールするレーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源から出射する前記レーザ光を基準値の照射エネルギー密度を予め設定し、該基準値の照射エネルギー密度のレーザ光で前記アモルファスシリコン膜表面を照射してアニール処理を行わせるコンピュータからなるレーザ制御部とを備え、前記アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に結晶化させるレーザアニール装置が組み込まれたレーザアニール工程と、
該レーザアニール工程の下流側に設けられ、電子ビーム通過経路及び該電子ビームを照射しようとする大気圧下に置かれた状態の前記レーザアニール工程から搬入された被検査ポリシリコン膜の表面を局部的に高真空に維持し、該局部真空部を通じて前記電子ビームを照射することによって前記ポリシリコン膜の表面から発生する2次電子を検出する電子線検出器を備えた走査型電子顕微鏡と、前記ポリシリコン膜が所望の結晶粒で処理されているか否かをコンピュータによる画像処理で検査する画像処理ユニットとを組み込んだポリシリコン膜の結晶状態検査装置が組み込まれたポリシリコン膜の結晶状態検査工程と、
前記レーザアニール工程の前記レーザ制御部、前記ポリシリコン膜の結晶状態検査工程の画像処理ユニットを制御するホストコンピュータと
が組み込まれた薄膜トランジスタの製造システムにおいて、
前記画像処理ユニットでは、前記コンピュータにより前記電子ビームで前記局部的に高真空に維持された前記被検査ポリシリコン膜の指定範囲内の表面を撮像し、その撮像画像から前記被検査ポリシリコン膜の結晶粒径サイズを測定し、該結晶粒から無効結晶粒を除去した残りの有効結晶粒の数と該有効結晶粒の総面積を求め、前記有効結晶粒の総和と前記有効結晶粒の総面積から前記指定範囲内の前記被検査ポリシリコン膜の平均結晶粒径を算出して、該平均結晶粒径に対するレーザ光のエネルギー密度を求め、
該レーザ光のエネルギー密度のデータを前記ホストコンピュータを通じて前記レーザ制御部にフィードバックし、前記レーザ制御部に設定されている前記レーザ光のエネルギー密度とのズレ量を算出し、該ズレ量に対応するレーザ光のエネルギー密度になるように前記レーザ光源から出射される前記レーザ光の照射エネルギー密度を可変する制御機能を備えている
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造システム。 - 基板の表面に形成されたアモルファスシリコン膜の表面をアニールするレーザ光を発生するレーザ光源と、該レーザ光源から出射される所定の照射エネルギー密度が設定されているコンピュータからなり、該レーザ光を前記アモルファスシリコン膜表面に照射して前記照射エネルギー密度でアニール処理を行わせるレーザ制御部とを備え、前記アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に結晶化するレーザアニール装置が組み込まれたレーザアニール工程と、
該レーザアニール工程の下流側に設けられ、電子ビーム通過経路及び該電子ビームを照射しようとする大気圧下に置かれた状態の前記レーザアニール工程から搬入された被検査ポリシリコン膜の表面を局部的に高真空に維持し、該局部真空部を通じて前記電子ビームを照射することによって前記ポリシリコン膜の表面から発生する2次電子を検出する電子線検出器を備えた走査型電子顕微鏡と、前記ポリシリコン膜が所望の結晶粒で処理されているか否かをコンピュータによる画像処理で検査する画像処理ユニットとを組み込んだポリシリコン膜の結晶状態検査装置が組み込まれたポリシリコン膜の結晶状態検査工程と、
前記レーザアニール工程の前記レーザ制御部、前記ポリシリコン膜の結晶状態検査工程の画像処理ユニットを制御するホストコンピュータと
が組み込まれた薄膜トランジスタの製造システムにおいて、
前記画像処理ユニットでは、前記コンピュータにより、前記電子ビームで前記局部的に高真空に維持された前記被検査ポリシリコン膜の指定範囲内の表面を撮像し、その撮像画像から前記被検査ポリシリコン膜の結晶粒径サイズを測定し、該結晶粒から無効結晶粒を除去した残りの有効結晶粒の数と該有効結晶粒の総面積を求め、前記有効結晶粒の総和と前記有効結晶粒の総面積から前記指定範囲内の前記被検査ポリシリコン膜の平均結晶粒径を算出して、該平均結晶粒径に対するレーザ光のエネルギー密度を求め、
前記ホストコンピュータでは、該被検査ポリシリコン膜の平均結晶粒径に対応するレーザ光のエネルギー密度と前記レーザアニール工程で前記アモルファスシリコン膜の表面を照射したレーザ光のエネルギー密度とのズレ量を算出し、
該ズレ量を前記レーザアニール工程の前記レーザ制御部にフィードバックして前記レーザ光源から出射される前記レーザ光の照射エネルギー密度を可変する制御機能を備えている
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造システム。 - 1台の前記ポリシリコン膜の結晶状態検査装置に複数台の前記レーザアニール装置が前記ホストコンピュータを介して接続されていることを特徴とする請求項9、請求項11、または請求項12に記載の薄膜トランジスタの製造システム。
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