JP3954488B2 - Crystal film inspection method and inspection apparatus - Google Patents

Crystal film inspection method and inspection apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP3954488B2
JP3954488B2 JP2002370964A JP2002370964A JP3954488B2 JP 3954488 B2 JP3954488 B2 JP 3954488B2 JP 2002370964 A JP2002370964 A JP 2002370964A JP 2002370964 A JP2002370964 A JP 2002370964A JP 3954488 B2 JP3954488 B2 JP 3954488B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distribution
density
crystal film
value
band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002370964A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004207270A (en
Inventor
実 安川
千明 山脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2002370964A priority Critical patent/JP3954488B2/en
Publication of JP2004207270A publication Critical patent/JP2004207270A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3954488B2 publication Critical patent/JP3954488B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶膜の検査方法および検査装置に関し、たとえば液晶ディスプレイパネルを製造する際に、エキシマレーザーアニール処理を施して生成されたポリシリコン膜を検査する検査方法および検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイのアクティブ素子などとして用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を製造するにあたっては、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的である。薄膜状のシリコン半導体は、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）から成る非晶質シリコン半導体と、結晶性を有するシリコンから成る結晶性シリコン半導体との２つに大別される。
【０００３】
非晶質シリコン半導体は、成膜温度が比較的低く、気相成長法によって比較的容易に製造することが可能であり、量産性に富むといった特徴を有するので、最も一般的に用いられている。しかし非晶質シリコン半導体は、結晶性シリコン半導体に比べて導電性などの物性が劣るので、高速特性を得るために結晶性シリコン半導体から成るＴＦＴの製造技術の確立が強く求められている。すなわち基板の一表面部に、プラズマＣＶＤ（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法または減圧熱化学気相成長法などによって、アモルファスシリコン薄膜が形成され、固相成長結晶化工程と、レーザーアニール結晶化工程とを順次経て、結晶性シリコン半導体膜（以後、結晶膜と表記）が形成される。
【０００４】
従来、エキシマレーザーアニール装置によって結晶化された結晶膜を検査する技術が開示されている（たとえば特許文献１）。前記特許文献１に記載の従来技術には、基板の一表面部に所定の方向性を有する光を照射し、一表面部からの乱反射光の強度を計測し、その計測値に基づいて一表面部の凹凸状態を判定する技術が開示されている。前記乱反射光の強度は、エキシマレーザーアニール装置におけるレーザー走査に起因する特定の方向性と周期性とを有する「すじ」の発生に着目したフーリエ解析によって計測される。前記一表面部の凹凸状態から、この基板の結晶膜は荒れていると判定されると、前記結晶膜は不良と判定される。
【０００５】
ところで本願発明者が繰り返し行った実験によれば、エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー強度が大きくなるに従って、前記エキシマレーザーアニール装置によって処理された結晶膜を構成する結晶の粒径が大きくなり、結晶膜の凹凸状態は大きくなる。しかしレーザーエネルギー強度が所定の強度を超えると、結晶膜を構成する結晶は粒径の小さな微結晶となり、結晶膜の凹凸状態は小さくなる。前記微結晶は、粒径の大きな結晶に比べて、導電性などの特性が極端に劣り、結晶膜の特性を著しく低下させる。
【０００６】
結晶膜に付与されるエネルギー強度が過大となった場合に、結晶膜が前記エネルギーによって完全に溶融し、冷却時に結晶核が高密度かつランダムに形成される。各々の結晶核から結晶が成長するため、結晶粒径がたとえば数百ナノメーターの極めて小さい結晶の集合となった前記微結晶が形成される。したがって、導電性などの特性が良好な結晶膜を得るためには、エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー強度は、微結晶の発生する所定の強度を超えず、かつ前記所定の強度に近い強度であることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１１０８６１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにレーザーエネルギー強度を制御することが望ましいが、レーザーエネルギー強度の制御精度には限界があり、レーザー照射の都度、たとえば約３％以上５％以下程度のレーザーエネルギー強度の変動がある。さらに前記レーザーエネルギー強度の変動時に、レーザーエネルギーが所定の強度を超え、微結晶を発生させた場合には、得られる結晶膜の前記特性は著しく低くなる。
【０００９】
前記特許文献１に記載の従来技術では、レーザーエネルギー強度の変動による一表面部の凹凸状態の変動が、レーザー走査に起因する特定の方向性を有する「すじ」を発生させることから、前記「すじ」の発生に基づき、結晶膜の結晶化度を判定している。すなわち前記従来技術で用いられる「すじ」の判定手段では、結晶膜の凹凸状態に少なくとも一定の周期性があることを前提としている。前記周期性に基づいて、フーリエ変換を用いて結晶膜の結晶化度を判定している。しかし、エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー強度は必ずしも周期的に変動することはなく、実際に結晶化された結晶膜は、その凹凸状態に周期性が見られないものもある。したがって結晶膜の周期性に基づいて、フーリエ変換を用いて結晶化度を判定する技術は、汎用性が低い。
【００１０】
さらにレーザーエネルギー強度と結晶化度との間には、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度よりも小さい領域で相関性がある。換言すれば、前記小さい領域において、レーザーエネルギー強度が大きくなれば、結晶膜の結晶化度は高くなる。しかし、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー強度を超える領域においては、レーザーエネルギー強度と結晶化度との間には、逆相関性がある。換言すれば、前記領域において、レーザーエネルギー強度が大きくなれば、結晶膜の結晶化度は低くなる。
【００１１】
したがって従来技術では、レーザーエネルギー強度が小さくなる方向に変動し、結晶膜の凹凸状態が変動することに起因して「すじ」が発生したのか、レーザーエネルギー強度が大きくなる方向に変動し、微結晶が発生することによって結晶膜の凹凸状態が変動することに起因して「すじ」が発生したのかを判定することができない。
【００１２】
したがって本発明の目的は、結晶膜に発生し得る微結晶を正確に判定することが可能となる結晶膜の検査方法および検査装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する第１工程と、
第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める第２工程と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する第３工程と、
前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する第４工程とを有し、
第１工程は、
前記第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求める第１段階と、
前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求める第２段階と、
前記所定範囲内の複数方向について、第１および第２段階を繰り返し実行する第３段階と、
第３段階で各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定する第４段階とを備えることを特徴とする結晶膜の検査方法である。
【００１４】
本発明に従えば、第１工程においては、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する。第２工程においては、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める。第３工程においては、第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する。第４工程においては、前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する。
【００１５】
特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査方法の汎用性を高くすることができる。
【００１７】
さらに、第１段階では、第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求める。第２段階では、前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求める。第３段階では、前記所定範囲内の複数方向について、第１および第２段階を繰り返し実行する。第４段階では、第３段階で各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することができる。
【００１８】
特に、第３段階で各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することができるので、たとえば結晶膜を移送する手段の機械的誤差および調整誤差などがあったとしても、帯状部分を撮像するためのたとえば撮像手段などを高精度に調整することなく、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を正確にかつ簡単に求めることができる。したがって第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布も正確にかつ簡単に求めることができる。それ故、本検査方法の性能を高くすることが可能となる。
【００１９】
また本発明は、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する第１工程と、
第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める第２工程と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する第３工程と、
前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する第４工程とを有し、
第２工程は、
第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求める段階と、
平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行う段階と、
前記第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求める段階とを備え、
第３工程において、前記排除する処理を行う段階で求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求める段階で求められる分布特性から、微結晶化部分を特定することを特徴とする結晶膜の検査方法である。
【００２０】
本発明に従えば、第１工程においては、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する。第２工程においては、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める。第３工程においては、第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する。第４工程においては、前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する。
特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査方法の汎用性を高くすることができる。
さらに、第２工程においては、第２濃度分布に対し、第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求め、次の段階で、平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行う。次の段階で、第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求める。第３工程においては、前記排除する処理を行う段階で求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求める段階で求められる分布特性から、微結晶化部分を特定する。
【００２１】
特に第２工程においては、平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行っている。換言すれば、前記予め定める濃度値より大きい濃度値を抽出することができる。第３工程においては、上述した２つの分布特性から、微結晶化部分を特定することができる。このように特性低下の主原因となる微結晶化部分の特定を実現することができる。
【００２２】
また本発明は、結晶膜に光を照射する照射手段と、
結晶膜を撮像する撮像手段と、
照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定し、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める濃度分布算出手段と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する判定手段とを有し、
濃度分布算出手段は、
前記第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求め、
前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求め、
前記所定範囲内の複数方向について、濃度値の分散および濃度値の分散の平均を求めることで各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することを特徴とする結晶膜の検査装置である。
本発明に従えば、照射手段によって結晶膜に光を照射しつつ、撮像手段によって結晶膜を撮像する。濃度分布算出手段は、これら照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する。その後、前記濃度分布算出手段は、特定された第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める。判定手段は、前記第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定することができる。またこのような検査装置を実現することができる。
特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査装置の汎用性を高くすることができる。
さらに、濃度分布算出手段は、まず第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求める。次に前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求める。そして、前記所定範囲内の複数方向について、濃度値の分散および濃度値の分散の平均を求めることで各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することができる。
特に、各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することができるので、たとえば結晶膜を移送する手段の機械的誤差および調整誤差などがあったとしても、帯状部分を撮像するためのたとえば撮像手段などを高精度に調整することなく、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を正確にかつ簡単に求めることができる。したがって第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布も正確にかつ簡単に求めることができる。それ故、本検査方法の性能を高くすることが可能となる。
【００２３】
本発明は、結晶膜に光を照射する照射手段と、
結晶膜を撮像する撮像手段と、
照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定し、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める濃度分布算出手段と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する判定手段とを有し、
濃度分布算出手段は、
第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求め、
平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行い、
前記第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求め、
判定手段は、
前記排除する処理を行うことで求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求めることで求められる分布特性から、微結晶化部分を特定することを特徴とする結晶膜の検査装置である。
本発明に従えば、照射手段によって結晶膜に光を照射しつつ、撮像手段によって結晶膜を撮像する。濃度分布算出手段は、これら照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する。その後、前記濃度分布算出手段は、特定された第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める。判定手段は、前記第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定することができる。またこのような検査装置を実現することができる。
【００２４】
特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査装置の汎用性を高くすることができる。
さらに、濃度分布算出手段は、第２濃度分布に対し、第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求め、次に、平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行う。そして、第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求める。
判定手段は、前記排除する処理を行うことで求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求めることで求められる分布特性から、微結晶化部分を特定する。
特に濃度分布算出手段は、平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行っている。換言すれば、前記予め定める濃度値より大きい濃度値を抽出することができる。判定手段では、上述した２つの分布特性から、微結晶化部分を特定することができる。このように特性低下の主原因となる微結晶化部分の特定を実現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係り、結晶膜の微結晶を検出する工程を段階的に示すフローチャートである。図２は、基板１を厚み方向に切断して拡大して示す断面図であって、基板１の一表面部に、結晶性膜を形成した後、結晶膜２（図３参照）を形成する工程を段階的に示す断面図である。図３は、エキシマレーザーアニール装置３と、帯状部分４との関係を示す基板１の斜視図である。本実施形態は、たとえば液晶ディスプレイを製造する際に用いられる結晶性シリコン半導体膜（以後、単に結晶膜と記載する場合もある）を検査する検査装置に、本発明の検査装置を適用した場合の一例を示す。以下の説明は、結晶膜の検査方法の説明も含む。
【００２６】
図２（ａ）に示される基板１は、電気絶縁性材料であるたとえばガラスなどから成る厚み方向から見てたとえば長方形の平板状基材５の表面部５ａに、非晶質膜としての非晶質シリコン層６が形成されて構成される。次に図２（ｂ）に示すように、非晶質シリコン層６の一表面部６ａに、たとえば酸化液が塗布され、この酸化液の働きによって酸化膜７が形成される。酸化膜７の一表面部７ａに触媒堆積層８が形成された図２（ｃ）に示される基板１は、非晶質シリコン層６の結晶化が始まる温度、たとえば約５５０℃以上で加熱されて非晶質シリコン層６の結晶化が進行する。非晶質シリコン層６の結晶化がある程度進行した後、図３に示すように、エキシマレーザーアニール装置を用いて、非晶質シリコン層６に対しレーザー光Ｒａを照射する。その結果、非晶質シリコン層６は一度溶融し、冷却固化過程を経て多結晶化する。つまり基板１の一表面部に結晶膜２が形成される。
【００２７】
図４は、結晶膜２の検査装置９を概略示す斜視図である。前記結晶膜２を検査する検査装置９は、ｘｙステージ１０と、ｘｙステージ駆動機構１１と、撮像手段としてのＣＣＤカメラ１２（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）と、照射手段としての照明１３と、濃度分布算出手段および判定手段としての制御装置１４とを有する。ｘｙステージ１０は、基板１を吸着支持可能に構成されている。またｘｙステージ１０は、基板１の厚み方向に移動可能に構成されるとともに、ｘ方向およびｙ方向に移動可能に構成されている。前記ｘ方向は、長方形状のｘｙステージ１０の長手方向に沿った方向であり、前記ｙ方向は、ｘ方向および基板１の厚み方向に直交する方向である。ｘｙステージ駆動機構１１は、ＣＣＤカメラ１２および照明１３に対し、結晶膜２の任意の一部分を検査対象位置に選択的に移動駆動する機構である。このｘｙステージ駆動機構１１は、ｘｙステージ１０をｘ方向に移動駆動可能なｘ方向駆動部１１ａと、ｙ方向に移動駆動可能なｙ方向駆動部１１ｂとを有する。
【００２８】
ＣＣＤカメラ１２は、基板１の厚み方向一方（矢符Ａ１にて示す）に支持され、基板１に形成された結晶膜２を撮像可能に配置して設けられている。このＣＣＤカメラ１２は、たとえば約１ｍｍ×１ｍｍの矩形領域を撮像可能に構成されている。照明１３は、たとえば、ＣＣＤカメラ１２のレンズとなる暗視野顕微鏡１２ａの暗視野照明として使用される。これら照明１３およびＣＣＤカメラ１２を用いて、結晶膜２を厚み方向一方側から撮像することが可能となる。
【００２９】
図５は、本発明の実施の形態に係る結晶膜の検査装置９の制御系のブロック図である。制御装置１４は、中央演算処理装置１５（ＣＰＵ：Central Processing Unit、以後ＣＰＵ１５と表記）と読み出し専用記憶装置１６（ＲＯＭ：Read Only Memory 、以後ＲＯＭ１６と表記）と読み出し書き込み記憶装置１７（ＲＡＭ：Random Access Memory 、以後ＲＡＭ１７と表記）とから成るマイクロコンピュータと、バス１８と、入出力インターフェース１９と、図示外の駆動回路とで構成されている。
【００３０】
ＣＰＵ１５とＲＯＭ１６とＲＡＭ１７とは、バス１８を介して入出力インターフェース１９に電気的に接続されている。入出力インターフェース１９には、ＣＣＤカメラ１２、入力手段であるキーボード２０およびマウス２１がそれぞれ電気的に接続されている。また入出力インターフェース１９には、図示外の駆動回路を介してｘｙステージ駆動機構１１、照明１３および表示装置２２がそれぞれ電気的に接続されている。ＲＯＭ１６には、後述する第１および第２濃度分布の分布特性としての濃度分布特性を求め、結晶膜２の微結晶を判定するとともに結晶膜２の結晶化不良を判定するプログラムが格納されている。本プログラムはＣＰＵ１５にて実行される。
【００３１】
図６は、レーザーエネルギーと結晶化度および表面粗さとの関係を表す図表である。非晶質シリコン層６に対し、照射するレーザー光Ｒａのレーザーエネルギーが所望の値よりも低い場合には、結晶膜２の結晶化度は、所望の１００％よりも低く、結晶膜２の表面粗さも低い傾向にある。レーザーアニールのレーザーエネルギーが適切な場合には、レーザーエネルギーによって溶融した内部に非溶融部が点在する。そして前記非溶融部を結晶核として結晶が成長するので、結晶粒径が数ミクロンメーターの大きな結晶となる。
【００３２】
照射するレーザー光Ｒａのレーザーエネルギーが所望の値よりも高い場合には、結晶膜２に微結晶が発生し、その微結晶化部分２８（図９ａ参照）の表面粗さは極めて低くなる。微結晶化部分２８は、微結晶部分とも呼ばれている。前記微結晶は、レーザーアニールのレーザーエネルギーが過大となった場合に、結晶膜２が前記レーザーエネルギーによって完全に溶融し、冷却時に結晶核が高密度かつランダムに形成され、各々の結晶核から結晶が成長するため、結晶粒径が数百ナノメーターの極めて小さい結晶の集合となったものである。
【００３３】
エキシマレーザーアニール装置３は、予め定められるパルス数で発振されてレーザー光Ｒａを照射するように構成されている。また、エキシマレーザーアニール装置３は、照射対象の非晶質シリコン層６に対し、所定のＹ方向長さと、Ｙ方向および基板１の厚み方向に直交するＸ方向のＸ方向幅とを有する矩形状のレーザー光Ｒａを照射するように構成されている。このエキシマレーザーアニール装置３と、前記ｘｙステージ駆動機構１１またはｘｙステージ駆動機構１１と略同等の駆動機構とで協働して、非晶質シリコン層６を有する基板１をＸ方向に送りつつ前記基板１にレーザー光Ｒａを照射する。
【００３４】
このように基板１を予め定めた送り速度でＸ方向に送りつつ、エキシマレーザーアニール装置３は、前記矩形状のレーザー光Ｒａを予め定めるパルス数で発振することによって、基板１には、略Ｙ方向に延びる帯状部分４が形成される。本実施形態において、「略Ｙ方向」は「Ｙ方向」を含む。ただし、所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー値よりもかなり小さいレーザーエネルギー値で照射された場合には、帯状部分４は皆無となる。また所望の結晶化度が得られるレーザーエネルギー値が得られるレーザーエネルギー値よりもかなり大きなレーザーエネルギー値で照射された場合にも、帯状部分４は皆無となる。各帯状部分４の帯幅は、たとえば前記パルス数の整数倍に略相当する。
【００３５】
図７は、帯状部分の延在方向すなわち帯状方向を求める方法を段階的に示すフローチャートである。図８は、微結晶の検出方法を示すフローチャートである。図１も併せて説明する。図１におけるａｉ（ｉ＝１，２，３，…）、図７および図８におけるｂｉ（ｉ＝１０，１１，１２，…）は、それぞれステップを示す。図９は、帯状部分４を有する画像Ｓから、帯状部分４の延在方向すなわち帯状方向を求める方法を説明するための図であり、図９（ａ）は、画像Ｓから、帯状方向が含まれると予想される所定範囲内の全ての分散算出方向２３に対して分散算出を行う場合に、分散算出方向２３が帯状方向とは異なる状態を示す図であり、図９（ｂ）は、画像Ｓから、前記所定範囲内の全ての分散算出方向２３に対して分散算出を行う場合に、分散算出方向２３が帯状方向と一致する状態を示す図である。この所定範囲内の全ての分散算出方向２３が、所定範囲内の複数方向に相当する。図１０は、所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求めるための説明図である。図１１は、各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定する方法を説明するための図である。
【００３６】
図１のステップ１および２、図７のステップ１０および１１に示すように、基板１すなわち結晶膜２の一部分を、ｘｙステージ駆動機構１１によって検査対象位置に移動させ、前記結晶膜２に、照明１３によって光を照射する。図４および図９に示すように、結晶膜２がＣＣＤカメラ１２によって結晶膜２の厚み方向一方側から撮像される画像Ｓは、表示装置２２に表示される。また結晶膜２は、帯状部分４が略ｙ方向に近い方向に沿って直線状に撮像される。このようにステップ１１において、複数列の帯状部分４を有する画像Ｓが得られる。前記画像Ｓは、たとえばＲＡＭ１７に一時的に記憶される。
【００３７】
ステップ１１で得られた帯状部分４を有する画像Ｓに基づいて、ステップ１２では、所定の範囲の各方向について、分散算出方向２３に濃度値の分散を求める。すなわちステップ１２においては、略ｙ方向に近い方向であって、予め定めた方向の範囲に含まれる全ての分散算出方向２３に対して、後述する撮像範囲のｙ座標がＹｓにおけるＸｓからＸｅに至る全てのｘから分散算出方向２３へｙ座標がＹｅとなるまでの範囲の分散を求める。換言すれば、帯状部分４が含まれると予想される所定範囲内の全ての分散算出方向２３に関して、前記全ての分散算出方向２３のうちの一方向に沿った濃度値の分散を求める。ステップ１３では、求めた分散のｘに対する平均を求める。すなわち、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求める。
【００３８】
そして所定範囲内の全ての分散算出方向２３について、上述した一方向に沿った濃度値の分散を求め、複数の濃度値の分散の平均を求める段階を繰り返し実行する。前記分散の平均を分散平均と表記する場合もある。次にステップ１４では、前記段階で分散算出方向２３毎に求められる分散の平均に基づいて、全ての分散算出方向２３のうちの１つの方向を第１方向として特定する。すなわち、ステップ１２および１３で得られた全ての分散算出方向２３に対する分散平均のうち最も小さい分散平均つまり最小の平均値を有する分散算出方向２３を、第１方向である帯状方向と決定する。
【００３９】
前記撮像範囲は、矩形状の画像領域のうち座標（Ｘｓ、Ｙｓ）から座標（Ｘｅ、Ｙｅ）にわたる全ての領域と同義である。前記座標（Ｘｓ、Ｙｓ）は、矩形状の画像領域のｘ方向に平行な一方側の一辺と、この一辺に隣接しかつｙ方向に平行な一方側の一辺との交点Ｐ１を示す。前記座標（Ｘｅ、Ｙｅ）は、前記交点Ｐ１の対角となる交点Ｐ２であって、ｘ方向に平行な他方側の一辺と、この一辺に隣接しかつｙ方向に平行な他方側の一辺との交点Ｐ２を示す。
【００４０】
図１２は、帯状部分４を有する画像から、帯状方向の平均濃度値および相対度数分布を求める方法を説明するための図である。図１３は、累積相対度数分布の分布値から相対度数分布濃度値を選び出す方法を説明するための図である。図１４は、図１５の平均濃度値分布と図１６の変動率分布とに対応する画像を示す図である。図１５は、図１４の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の平均濃度値分布を示す図である。図１６は、図１４の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の変動率分布を示す図である。図１７は、図１８の相対度数分布濃度値に対応する画像を示す図である。図１８は、図１７の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の相対度数分布濃度値を示す図である。図１９は、変動率分布と相対度数分布濃度値とから、微結晶化部分を判定する方法を説明するための図である。図８も併せて説明する。
【００４１】
ステップ１５では、帯状部分４に沿った濃度値の平均値であって、複数列の帯状部分４のうち少なくとも列毎に求められる複数の濃度値の平均値である第１濃度分布を求める。すなわち、ステップ１４で得られた帯状方向に対し、前記撮像範囲のｙ座標がＹｓにおけるＸｓからＸｅに至る全てのｘから帯状方向へｙ座標がＹｅとなるまでの範囲の平均濃度値２５および相対度数分布を計算する（図１３参照）。前記平均濃度値２５が、第１濃度分布に相当する。
【００４２】
次にステップ１６に移行し、ステップ１５で得られたＸｓからＸｅに至る全てのｘ毎の平均濃度値２５を、ＸｓからＸｅに至るまでの１次元の平均濃度値分布として配列する（図１５参照）。前記１次元の平均濃度値分布が、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に相当する。次にステップ１７では、ステップ１６で得られた１次元の平均濃度値分布に対して、式（１）で表されるハイパスフィルタ処理であって、後述する変動率分布を求めるためのハイパスフィルタ処理を実行する。ハイパスフィルタ処理は、ハイパス処理と同義である。
【００４３】
【数１】

Figure 0003954488
【００４４】
式（１）に関して、各ｘに対する平均濃度値をＭ（ｘ）と表し、ハイパスフィルタ処理後の各ｘに対する変動率２７をＨ（ｘ）と表す。フィルタサイズＬは、微結晶を精度良く検出する目的で変動率２７を検出できるように予め定められる。具体的にフィルタサイズＬは、エキシマレーザーアニール装置３の基板送り速度、発振パルス数、レーザー光Ｒａの矩形状の幅、図示外の撮像系の倍率および画像分解能などから定められる。
【００４５】
上述したように前記ステップ１７において、前記ハイパスフィルタ処理を実行することによって、ｘ方向に急峻な平均濃度値の変化を抽出した変動率の１次元の変動率分布を配列する（図１６参照）。換言すれば、ステップ１６で得られた１次元の平均濃度値分布に対して、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行う。その後図８、図１７、図１８に示すように、ステップ１８において、所定の累積相対度数分布となる濃度値を、ｘ方向つまり第２方向に１次元化する。すなわちステップ１８では、ステップ１５で得られたＸｓからＸｅに至る全てのｘ毎の相対度数分布の下側累積相対度数が、たとえば約２０％となる濃度値（予め定める値となる濃度値）である相対度数分布濃度値２６の、ＸｓからＸｅに至るまでの１次元の相対度数濃度値分布として配列する。このステップ１８が、第１濃度分布の相対度数分布値が予め定める値となる濃度値の第２方向の分布を求める段階に相当する。これによって、相対度数分布濃度値においては、帯状部分の中の一部に微結晶が存在する場合でも、微結晶の濃度値を表すことが可能となる。
【００４６】
次に図１のステップ３、図８、図１９に示すように、ステップ１９において、所定の度数分布濃度値と変動率とから、微結晶を判定し計数する。すなわちステップ１９では、ステップ１７で得られた１次元変動率分布および、ステップ１８で得られた１次元相対度数濃度値分布に対して、ＸｓからＸｅに至る全てのｘ毎に、変動率２７と相対度数分布濃度値２６とから、そのｘの位置が微結晶化部分であるか否か判定する。たとえば前記変動率２７が所定の変動率しきい値より低くかつ、相対度数濃度しきい値より低い場合に、そのｘの位置は微結晶であると判定される。さらに微結晶と判定されたｘの位置の割合および連続していない微結晶と判定されたｘの位置の個数を計数する。
【００４７】
複数のサンプル基板から撮像された微結晶の帯状部分４の変動率を調べ、微結晶の検出精度が極力良くなるように、前記変動率しきい値を決定する。また複数のサンプル基板から撮像された微結晶の帯状部分４の濃度分布を調べ、微結晶の検出精度が極力良くなるように、前記相対度数濃度しきい値を決定する。
【００４８】
その後、図１のステップ４において、ステップ１９で得られた微結晶と判定されたｘの位置の割合および連続していない微結晶と判定されたｘの位置の個数に対し、予め定める不良判定しきい値より大きい前記割合および個数であった場合に、この結晶膜は不良であると判定する。その後ステップ５でこの図１のフローを終了する。したがって本検査装置９によれば、不所望の結晶化度の結晶膜２すなわち不良基板１を排除することが可能となる。前記不良判定しきい値は、検出精度などに応じて決定する。
【００４９】
以上説明した結晶膜２の検査方法によれば、先ず、結晶膜２を厚み方向一方側から撮像した、複数列の帯状部分４を有する画像Ｓに基づいて、帯状部分４の延在方向である第１方向を特定する。その後の工程において、前記第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求め、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める。その後の工程において、第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜２に発生し得る微結晶の有無を判定することができる。前記工程の判定結果に基づいて、結晶膜２の結晶化不良を判定することができる。
【００５０】
特に、帯状部分４の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関して、その分布特性に基づいて、結晶膜２に発生し得る微結晶の有無を判定している。このように帯状部分４を有する画像Ｓに基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜２の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜２の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜２のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本実施形態においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜２の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜２の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査方法の汎用性を高くすることができる。
【００５１】
また本検査方法によれば、画像Ｓのうち予め定める所定範囲の方向に延びる帯状部分４に基づいて、所定範囲内の全ての方向に対して濃度値の分散値をそれぞれ求める。その後、第２方向に関して分散値の平均値を求め、求められた分散値の平均値のうち、最小の平均値を有する方向を第１方向として特定することができる。このように帯状部分４の延在方向である第１方向を正確に特定することができるので、たとえば結晶膜２すなわち基板１を移送するｘｙステージ駆動機構１１の機械的誤差および調整誤差などがあったとしても、帯状部分４を撮像するための前記ＣＣＤカメラ１２を高精度に調整することなく、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を正確にかつ簡単に求めることができる。したがって第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布も正確にかつ簡単に求めることができる。それ故、本検査方法の性能を高くすることが可能となる。
【００５２】
また本検査方法によれば、図１９に示すように、ハイパスフィルタ処理を実行する段階で求められる分布特性、および第２方向の分布を求める段階で求められる分布特性から、それぞれ予め定められる変動率しきい値、および相対度数濃度しきい値に基づいて微結晶化部分２８を特定することができる。特に、図１９に示すように、分布特性から、結晶膜２に与えられるエネルギー強度が増加し微結晶が発生して凹凸状態が変動した場合の濃度変動率を抽出することができる。しかも、結晶膜２に与えられるエネルギー強度が減少して凹凸状態が変動した場合の濃度変動率を抽出しないように予め定める変動率の値および、微結晶が発生している部位に生じる濃度の値に基づいて、微結晶化部分２８を特定することができる。
【００５３】
また本検査装置９によれば、照明１３によって結晶膜２に光を照射しつつ、ＣＣＤカメラ１２によって結晶膜２を撮像する。これら照明１３およびＣＣＤカメラ１２を用いて、結晶膜２を厚み方向一方側から撮像した画像Ｓに基づいて、前記帯状部分４の延在方向である第１方向が特定される。その後、特定された第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布が求められ、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布が求められる。前記第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜２に発生し得る微結晶の有無が判定される。この判定結果に基づいて、結晶膜２の結晶化不良を判定することができる。
【００５４】
このように、結晶膜２に発生し得る微結晶を正確に判定することが可能となる結晶膜２の検査装置９を実現することができる。前記検査装置９によれば、結晶膜２の凹凸状態の周期性などに依存することなく凹凸状態の変化の中から、結晶膜２の特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜２の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査装置９の汎用性を高くすることができる。
【００５５】
前記検査装置９および検査方法によって得られる判定結果つまり結晶化度に基づいて、レーザーアニール処理におけるエネルギーの過不足を判定し、この判定結果に基づいてレーザーアニール処理で前駆体に与えるエネルギーを制御することができるので、その制御以後、所望の結晶膜２の結晶化度を実現することが可能となる。
【００５６】
本実施形態においては、ステップ１７の後、上述した所定の累積相対度数分布となる濃度値を、ｘ方向に１次元化するステップを配設したが、前記ステップをステップ１５の後でかつステップ１６の前に配設してもよい。この場合にはステップ１７の後、後述するステップ１９に移行する。またこの場合にも、前記実施形態と同様の効果を奏する。その他、前記実施形態に、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の部分的変更を行う場合もある。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査方法の汎用性を高くすることができる。
【００５８】
また本発明によれば、特に、第３段階で各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することができるので、たとえば結晶膜を移送する手段の機械的誤差および調整誤差などがあったとしても、帯状部分を撮像するためのたとえば撮像手段などを高精度に調整することなく、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を正確にかつ簡単に求めることができる。したがって第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布も正確にかつ簡単に求めることができる。それ故、本検査方法の性能を高くすることが可能となる。
【００５９】
また本発明によれば、特に第２工程においては、平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行っている。換言すれば、前記予め定める濃度値より大きい濃度値を抽出することができる。第３工程においては、２つの分布特性から、微結晶化部分を特定することができる。このように特性低下の主原因となる微結晶化部分の特定を実現することができる。
【００６０】
また本発明によれば、結晶膜における微結晶を正確に判定することができる結晶膜の検査装置を実現することができる。特に、帯状部分の延在方向である第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布に関し、その分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定している。このように帯状部分を有する画像に基づいて濃度値の分布特性を求めておき、この濃度値の分布特性と結晶膜の微結晶発生状態との間の相関性を利用して、前記分布特性に基づいて結晶膜の微結晶発生状態を判定することができる。それ故、たとえばフーリエ変換などを用いることなく、結晶膜のたとえば導電性などの特性低下を確実に判定することができる。つまり本発明においては、前記公報に記載の従来技術のようにフーリエ変換を用いて、結晶膜の凹凸状態に関して周期性のあるものだけを検査するのではなく、結晶膜の凹凸状態の周期性に依存することなく凹凸状態の変化の中から前記特性低下の主原因となる微結晶を特定することで、結晶膜の特性低下を確実に判定することができる。それ故、本検査装置の汎用性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係り、結晶膜の微結晶を検出する工程を段階的に示すフローチャートである。
【図２】基板１を厚み方向に切断して拡大して示す断面図であって、基板１の一表面部に、結晶性膜を形成した後、結晶膜２を形成する工程を段階的に示す断面図である。
【図３】エキシマレーザーアニール装置３と、帯状部分４との関係を示す基板の斜視図である。
【図４】結晶膜２の検査装置９を概略示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る結晶膜２の検査装置９の制御系のブロック図である。
【図６】レーザーエネルギーと結晶化度および表面粗さとの関係を表す図表である。
【図７】帯状部分の延在方向すなわち帯状方向を求める方法を段階的に示すフローチャートである。
【図８】微結晶の検出方法を示すフローチャートである。
【図９】帯状部分４を有する画像Ｓから、帯状部分４の延在方向すなわち帯状方向を求める方法を説明するための図であり、図９（ａ）は、画像Ｓから、帯状方向が含まれると予想される所定範囲内の全ての分散算出方向２３に対して分散算出を行う場合に、分散算出方向２３が帯状方向とは異なる状態を示す図であり、図９（ｂ）は、画像Ｓから、前記所定範囲内の全ての分散算出方向２３に対して分散算出を行う場合に、分散算出方向２３が帯状方向と一致する状態を示す図である。
【図１０】所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求めるための説明図である。
【図１１】各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定する方法を説明するための図である。
【図１２】帯状部分４を有する画像から、帯状方向の平均濃度値および相対度数分布を求める方法を説明するための図である。
【図１３】累積相対度数分布の分布値から相対度数分布濃度値を選び出す方法を説明するための図である。
【図１４】図１５の平均濃度値分布と図１６の変動率分布とに対応する画像を示す図である。
【図１５】図１４の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の平均濃度値分布を示す図である。
【図１６】図１４の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の変動率分布を示す図である。
【図１７】図１８の相対度数分布濃度値に対応する画像を示す図である。
【図１８】図１７の帯状部分４を有する画像に対応する１次元の相対度数分布濃度値を示す図である。
【図１９】変動率分布と相対度数分布濃度値とから、微結晶化部分を判定する方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２ 結晶膜
４ 帯状部分
９ 検査装置
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 照明
１４ 制御装置
１５ ＣＰＵ
１６ ＲＯＭ
１７ ＲＡＭ
２８ 微結晶化部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal film inspection method and an inspection apparatus, and more particularly to an inspection method and an inspection apparatus for inspecting a polysilicon film generated by performing an excimer laser annealing process when a liquid crystal display panel is manufactured.
[0002]
[Prior art]
In manufacturing a thin film transistor (TFT) used as an active element of a liquid crystal display, it is common to use a thin film silicon semiconductor. Thin film silicon semiconductors are roughly classified into two types: amorphous silicon semiconductors made of amorphous silicon (amorphous silicon) and crystalline silicon semiconductors made of crystalline silicon.
[0003]
Amorphous silicon semiconductors are most commonly used because they have characteristics such as a relatively low film formation temperature, can be manufactured relatively easily by a vapor deposition method, and are rich in mass productivity. . However, since amorphous silicon semiconductors are inferior in physical properties such as conductivity compared to crystalline silicon semiconductors, establishment of a manufacturing technique for TFTs made of crystalline silicon semiconductors is strongly required to obtain high-speed characteristics. That is, an amorphous silicon thin film is formed on one surface portion of the substrate by a plasma CVD (CVD: Chemical Vapor Deposition) method or a low pressure thermal chemical vapor deposition method, and a solid phase growth crystallization step, a laser annealing crystallization step, Through these steps, a crystalline silicon semiconductor film (hereinafter referred to as a crystalline film) is formed.
[0004]
Conventionally, a technique for inspecting a crystal film crystallized by an excimer laser annealing apparatus has been disclosed (for example, Patent Document 1). In the prior art described in Patent Document 1, light having a predetermined directionality is irradiated to one surface portion of a substrate, the intensity of irregularly reflected light from one surface portion is measured, and one surface is based on the measured value. A technique for determining the uneven state of a portion is disclosed. The intensity of the irregularly reflected light is measured by Fourier analysis focusing on the occurrence of “streaks” having a specific directionality and periodicity resulting from laser scanning in an excimer laser annealing apparatus. If it is determined from the uneven state of the one surface portion that the crystal film of this substrate is rough, the crystal film is determined to be defective.
[0005]
By the way, according to experiments repeatedly conducted by the inventors of the present application, as the laser energy intensity of the excimer laser annealing apparatus increases, the grain size of the crystal constituting the crystal film processed by the excimer laser annealing apparatus increases. The uneven state of becomes large. However, when the laser energy intensity exceeds a predetermined intensity, the crystals constituting the crystal film become microcrystals having a small particle size, and the uneven state of the crystal film becomes small. The microcrystals are extremely inferior in properties such as conductivity as compared with crystals having a large particle size, and the characteristics of the crystal film are remarkably deteriorated.
[0006]
When the energy intensity applied to the crystal film becomes excessive, the crystal film is completely melted by the energy, and crystal nuclei are formed at a high density and at random during cooling. Since crystals grow from the respective crystal nuclei, the microcrystals are formed as a collection of extremely small crystals having a crystal grain size of, for example, several hundred nanometers. Therefore, in order to obtain a crystalline film having good characteristics such as conductivity, the laser energy intensity of the excimer laser annealing apparatus does not exceed a predetermined intensity at which microcrystals are generated and is close to the predetermined intensity. It is desirable.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-110861 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Although it is desirable to control the laser energy intensity as described above, there is a limit to the control accuracy of the laser energy intensity, and there is a fluctuation in the laser energy intensity of, for example, about 3% or more and 5% or less for each laser irradiation. Furthermore, if the laser energy exceeds a predetermined intensity and microcrystals are generated when the laser energy intensity fluctuates, the characteristics of the obtained crystal film are remarkably lowered.
[0009]
In the prior art described in Patent Document 1, a change in the uneven state of one surface portion due to a change in laser energy intensity generates a “streaks” having a specific direction resulting from laser scanning. The crystallinity of the crystal film is determined based on the occurrence of “ In other words, the “streaks” determining means used in the above-mentioned prior art is premised on that the unevenness state of the crystal film has at least a certain periodicity. Based on the periodicity, the crystallinity of the crystal film is determined using Fourier transform. However, the laser energy intensity of the excimer laser annealing apparatus does not always vary periodically, and some crystallized films that are actually crystallized do not have periodicity in the uneven state. Therefore, the technique for determining the degree of crystallization using Fourier transform based on the periodicity of the crystal film has low versatility.
[0010]
Further, there is a correlation between the laser energy intensity and the crystallinity in a region smaller than the laser energy intensity at which a desired crystallinity can be obtained. In other words, if the laser energy intensity increases in the small region, the crystallinity of the crystal film increases. However, there is an inverse correlation between the laser energy intensity and the crystallinity in a region exceeding the laser energy intensity at which a desired crystallinity is obtained. In other words, the crystallinity of the crystal film decreases as the laser energy intensity increases in the region.
[0011]
Therefore, in the conventional technology, the laser energy intensity fluctuates in the direction of decreasing, and “streaks” have occurred due to fluctuations in the uneven state of the crystal film, or the laser energy intensity fluctuates in the direction of increasing the crystallinity. It cannot be determined whether or not “streaks” have occurred due to fluctuations in the concavo-convex state of the crystal film due to the occurrence of.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a crystal film inspection method and inspection apparatus that can accurately determine the microcrystals that can occur in the crystal film.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is an image obtained by imaging a crystal film from one side in the thickness direction, and based on an image having a plurality of rows of strip-shaped portions, a first step of specifying a first direction that is an extending direction of the strip-shaped portions;
  A second step of obtaining a first concentration distribution representing a distribution of density values in a first direction and obtaining a second concentration distribution representing a distribution of density values in a second direction intersecting the first direction;
  A third step of determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution;
  And a fourth step for determining crystallization failure of the crystal film based on the determination result of the third step.And
  The first step is
  With respect to a plurality of directions within a predetermined range in which the first direction is expected to be included, a dispersion of density values along one direction of the plurality of directions is obtained at a plurality of positions in a direction intersecting the one direction. One step,
  A second stage for obtaining an average of a plurality of density value dispersions along one direction obtained at the plurality of positions;
  A third step of repeatedly executing the first and second steps for a plurality of directions within the predetermined range;
  And a fourth stage for specifying one of a plurality of directions as the first direction based on an average of variances obtained for each direction in the third stage.This is a crystal film inspection method characterized by the above.
[0014]
According to the present invention, in the first step, the first direction, which is an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction, and is an extending direction of the band-shaped portion based on an image having a plurality of rows of band-shaped portions. Is identified. In the second step, a first density distribution representing the density value distribution in the first direction is obtained, and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction is obtained. In the third step, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics of the second concentration distribution. In the fourth step, crystallization failure of the crystal film is determined based on the determination result of the third step.
[0015]
In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics. Yes. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. For this reason, it is possible to reliably determine, for example, deterioration in characteristics of the crystalline film, such as conductivity, without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of this inspection method can be increased.
[0017]
  furtherIn the first stage, with respect to a plurality of directions within a predetermined range in which the first direction is expected to be included, the dispersion of density values along one direction of the plurality of directions is set in a plurality of directions intersecting the one direction. Find at the position of. In the second stage, an average of the variances of a plurality of density values along one direction obtained at the plurality of positions is obtained. In the third stage, the first and second stages are repeatedly executed for a plurality of directions within the predetermined range. In the fourth stage, one direction of the plurality of directions can be specified as the first direction based on the average of the variances obtained for each direction in the third stage.
[0018]
In particular, since one direction of a plurality of directions can be specified as the first direction based on the average of dispersion obtained for each direction in the third stage, for example, a mechanical error of the means for transferring the crystal film Even if there is an adjustment error or the like, the first density distribution representing the density value distribution in the first direction can be accurately and easily adjusted without high-accuracy adjustment of, for example, the imaging means for imaging the band-like portion. Can be sought. Therefore, the second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction can also be obtained accurately and easily. Therefore, the performance of this inspection method can be increased.
[0019]
  The present invention also providesA first step of identifying a first direction, which is an extending direction of the band-shaped portion, based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction and having a plurality of rows of band-shaped portions;
  A second step of obtaining a first concentration distribution representing a distribution of density values in a first direction and obtaining a second concentration distribution representing a distribution of density values in a second direction intersecting the first direction;
  A third step of determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution;
  A fourth step of determining a crystallization failure of the crystal film based on the determination result of the third step,
  The second step is
  Obtaining an average value density distribution representing a density value distribution at a distribution position which is an average value of the first density distribution with respect to the second density distribution;
  Performing a process of eliminating density values equal to or lower than a predetermined density value in the average value density distribution;
  Obtaining a relative numerical value density distribution representing a distribution in a second direction of density values at which the distribution value of the cumulative relative frequency distribution of the first density distribution is a predetermined value with respect to the second density distribution;
  In the third step, the microcrystallized portion is specified from the distribution characteristic obtained in the stage of performing the eliminating process and the distribution characteristic obtained in the stage of obtaining the relative numerical value concentration distribution.It is an inspection method for crystal films.
[0020]
  According to the present invention,In the first step, a first direction that is an extending direction of the band-shaped portion is specified based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction and having a plurality of rows of band-shaped portions. In the second step, a first density distribution representing the density value distribution in the first direction is obtained, and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction is obtained. In the third step, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics of the second concentration distribution. In the fourth step, crystallization failure of the crystal film is determined based on the determination result of the third step.
  In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics. Yes. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. Therefore, it is possible to reliably determine a decrease in characteristics of the crystal film such as conductivity without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of this inspection method can be increased.
  further,In the second step, an average value density distribution representing a density value distribution at a distribution position that is an average value of the first density distribution is obtained with respect to the second density distribution. Processing is performed to exclude density values that are less than or equal to the predetermined density value. In the next step, a relative numerical value density distribution representing a distribution in the second direction of density values at which the distribution value of the cumulative relative frequency distribution of the first density distribution becomes a predetermined value is obtained for the second density distribution. In the third step, the microcrystallized portion is specified from the distribution characteristic obtained at the stage of performing the elimination process and the distribution characteristic obtained at the stage of obtaining the relative numerical value concentration distribution.
[0021]
In particular, in the second step, a process of eliminating density values equal to or lower than a predetermined density value is performed on the average density distribution. In other words, a density value larger than the predetermined density value can be extracted. In the third step, the microcrystallized portion can be specified from the two distribution characteristics described above. In this way, it is possible to identify the microcrystallized portion that is the main cause of the characteristic deterioration.
[0022]
  The present invention also provides an irradiation means for irradiating the crystal film with light,
An imaging means for imaging the crystal film;
  A first direction that is an extending direction of the band-shaped portion is specified based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation unit and the imaging unit and having a plurality of rows of band-shaped portions. A density distribution calculating means for obtaining a first density distribution representing a density value distribution in the first direction and obtaining a second density distribution representing a density value distribution in a second direction intersecting the first direction;
  Determining means for determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and determining a crystallization defect in the crystal film based on the determination result;And
  Concentration distribution calculation means
  With respect to a plurality of directions within a predetermined range expected to include the first direction, a dispersion of density values along one direction of the plurality of directions is obtained at a plurality of positions in a direction intersecting the one direction.
  Obtain an average of a plurality of density value variances along one direction obtained at the plurality of positions,
  One direction of the plurality of directions is defined as the first direction based on the average of the dispersion of the density values and the average of the dispersion of the density values for the plurality of directions within the predetermined range. IdentifyThis is a crystal film inspection apparatus.
  According to the present invention, the crystal film is imaged by the imaging unit while irradiating the crystal film with the irradiation unit. The density distribution calculating unit is an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation unit and the imaging unit, and based on the image having a plurality of rows of band-shaped portions, in the extending direction of the band-shaped portions. A certain first direction is specified. Thereafter, the density distribution calculating means obtains a first density distribution representing the specified density value distribution in the first direction and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction. Ask for. The determination means can determine the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and can determine the crystallization failure of the crystal film based on the determination result. In addition, such an inspection apparatus can be realized.
  In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics. Yes. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. Therefore, it is possible to reliably determine a decrease in characteristics of the crystal film such as conductivity without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of the inspection apparatus can be increased.
  Further, the density distribution calculation means first intersects the one direction with a dispersion of density values along one direction of the plurality of directions with respect to a plurality of directions within a predetermined range in which the first direction is expected to be included. Obtained at a plurality of positions in the direction. Next, the average of the dispersion of a plurality of density values along one direction obtained at the plurality of positions is obtained. Then, for a plurality of directions within the predetermined range, the first of the plurality of directions is determined based on the average of the dispersion of the density values and the average of the dispersion of the density values. It can be specified as a direction.
  In particular, since one direction of a plurality of directions can be specified as the first direction based on the average of dispersion obtained for each direction, for example, mechanical error and adjustment error of the means for transferring the crystal film, etc. Even if there is, the first density distribution representing the density value distribution in the first direction can be accurately and easily obtained without adjusting, for example, the imaging means for imaging the band-like portion with high accuracy. . Therefore, the second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction can also be obtained accurately and easily. Therefore, the performance of this inspection method can be increased.
[0023]
  The present invention comprises an irradiating means for irradiating the crystal film with light;
  An imaging means for imaging the crystal film;
  A first direction that is an extending direction of the band-shaped portion is specified based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation unit and the imaging unit and having a plurality of rows of band-shaped portions. A density distribution calculating means for obtaining a first density distribution representing a density value distribution in the first direction and obtaining a second density distribution representing a density value distribution in a second direction intersecting the first direction;
  Determination means for determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and determining the crystallization failure of the crystal film based on the determination result;
  Concentration distribution calculation means
  For the second concentration distribution, an average value concentration distribution representing the distribution of concentration values at the distribution position that is the average value of the first concentration distribution is obtained,
  In the average value density distribution, a process of eliminating density values below a predetermined density value is performed,
  A relative degree numerical density distribution representing a second direction distribution of density values at which a cumulative relative frequency distribution value of the first density distribution becomes a predetermined value with respect to the second density distribution,
  The judging means is
  The microcrystallized portion is identified from the distribution characteristic obtained by performing the processing to be excluded and the distribution characteristic obtained by obtaining the numerical value concentration distribution of relative degree.Crystal film inspection apparatus characterized in thatIs.
  According to the present invention, the crystal film is imaged by the imaging unit while irradiating the crystal film with the irradiation unit. The density distribution calculating means is an image obtained by taking an image of the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation means and the imaging means, and based on an image having a plurality of rows of belt-like parts, in the extending direction of the belt-like parts. A certain first direction is specified. Thereafter, the density distribution calculating means obtains a first density distribution representing the specified density value distribution in the first direction, and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction. Ask for. The determination means can determine the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and can determine the crystallization failure of the crystal film based on the determination result. In addition, such an inspection apparatus can be realized.
[0024]
  In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics. Yes. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. For this reason, it is possible to reliably determine, for example, deterioration in characteristics of the crystalline film, such as conductivity, without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of the inspection apparatus can be increased.
  Further, the density distribution calculation means obtains an average value density distribution representing a density value distribution at a distribution position that is an average value of the first density distribution with respect to the second density distribution. Processing is performed to exclude density values that are less than or equal to the predetermined density value. Then, for the second concentration distribution, a relative numerical value concentration distribution representing a distribution in the second direction of the concentration value at which the distribution value of the cumulative relative frequency distribution of the first concentration distribution becomes a predetermined value is obtained.
  The determination means identifies the microcrystallized portion from the distribution characteristic obtained by performing the processing to be excluded and the distribution characteristic obtained by obtaining the relative numerical value concentration distribution.
  In particular, the density distribution calculating means performs processing for excluding density values below a predetermined density value from the average value density distribution. In other words, a density value larger than the predetermined density value can be extracted. The determination means can identify the microcrystallized portion from the two distribution characteristics described above. In this way, it is possible to identify the microcrystallized portion that is the main cause of the characteristic deterioration.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a flowchart showing steps of detecting a microcrystal of a crystal film according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the substrate 1 cut in the thickness direction. After the crystalline film is formed on one surface portion of the substrate 1, the crystal film 2 (see FIG. 3) is formed. It is sectional drawing which shows a process in steps. FIG. 3 is a perspective view of the substrate 1 showing the relationship between the excimer laser annealing apparatus 3 and the band-like portion 4. In the present embodiment, for example, when the inspection apparatus of the present invention is applied to an inspection apparatus that inspects a crystalline silicon semiconductor film (hereinafter sometimes simply referred to as a crystal film) used when manufacturing a liquid crystal display. An example is shown. The following description also includes a description of a crystal film inspection method.
[0026]
A substrate 1 shown in FIG. 2 (a) is an amorphous film as an amorphous film on a surface portion 5a of a flat plate-like base material 5 which is an electrically insulating material made of, for example, glass or the like when viewed from the thickness direction. A quality silicon layer 6 is formed. Next, as shown in FIG. 2B, for example, an oxidizing solution is applied to one surface portion 6a of the amorphous silicon layer 6, and an oxide film 7 is formed by the action of the oxidizing solution. The substrate 1 shown in FIG. 2C in which the catalyst deposition layer 8 is formed on one surface portion 7a of the oxide film 7 is heated at a temperature at which the crystallization of the amorphous silicon layer 6 starts, for example, about 550 ° C. or more. Thus, crystallization of the amorphous silicon layer 6 proceeds. After the crystallization of the amorphous silicon layer 6 proceeds to some extent, the amorphous silicon layer 6 is irradiated with laser light Ra using an excimer laser annealing apparatus as shown in FIG. As a result, the amorphous silicon layer 6 is once melted and polycrystallized through a cooling and solidifying process. That is, the crystal film 2 is formed on one surface portion of the substrate 1.
[0027]
FIG. 4 is a perspective view schematically showing the inspection device 9 for the crystal film 2. The inspection apparatus 9 for inspecting the crystal film 2 includes an xy stage 10, an xy stage driving mechanism 11, a CCD camera 12 (CCD: Charge Coupled Device) as an imaging unit, an illumination 13 as an irradiation unit, and a concentration distribution. And a control device 14 as calculation means and determination means. The xy stage 10 is configured to support the substrate 1 by suction. The xy stage 10 is configured to be movable in the thickness direction of the substrate 1 and is configured to be movable in the x direction and the y direction. The x direction is a direction along the longitudinal direction of the rectangular xy stage 10, and the y direction is a direction orthogonal to the x direction and the thickness direction of the substrate 1. The xy stage drive mechanism 11 is a mechanism that selectively moves and drives an arbitrary part of the crystal film 2 to the inspection target position with respect to the CCD camera 12 and the illumination 13. The xy stage drive mechanism 11 includes an x direction drive unit 11a capable of moving and driving the xy stage 10 in the x direction, and a y direction drive unit 11b capable of moving and driving in the y direction.
[0028]
The CCD camera 12 is supported on one side in the thickness direction of the substrate 1 (indicated by an arrow A1), and is provided so that the crystal film 2 formed on the substrate 1 can be imaged. The CCD camera 12 is configured to be able to image a rectangular area of about 1 mm × 1 mm, for example. The illumination 13 is used as, for example, dark field illumination of a dark field microscope 12a that is a lens of the CCD camera 12. Using the illumination 13 and the CCD camera 12, the crystal film 2 can be imaged from one side in the thickness direction.
[0029]
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the crystal film inspection apparatus 9 according to the embodiment of the present invention. The control device 14 includes a central processing unit 15 (CPU: Central Processing Unit, hereinafter referred to as CPU 15), a read-only storage device 16 (ROM: Read Only Memory, hereinafter referred to as ROM 16), and a read / write storage device 17 (RAM: Random). The microcomputer includes an access memory (hereinafter referred to as RAM 17), a bus 18, an input / output interface 19, and a drive circuit (not shown).
[0030]
The CPU 15, ROM 16 and RAM 17 are electrically connected to the input / output interface 19 via the bus 18. The input / output interface 19 is electrically connected to a CCD camera 12, a keyboard 20 and a mouse 21 as input means. The input / output interface 19 is electrically connected to the xy stage drive mechanism 11, the illumination 13, and the display device 22 via a drive circuit (not shown). The ROM 16 stores a program for determining concentration distribution characteristics as distribution characteristics of first and second concentration distributions to be described later, determining microcrystals of the crystal film 2, and determining crystallization defects of the crystal film 2. . This program is executed by the CPU 15.
[0031]
FIG. 6 is a chart showing the relationship between laser energy, crystallinity, and surface roughness. When the laser energy of the laser beam Ra irradiated to the amorphous silicon layer 6 is lower than a desired value, the crystallinity of the crystal film 2 is lower than the desired 100%, and the surface of the crystal film 2 Roughness also tends to be low. When the laser energy of laser annealing is appropriate, non-molten portions are scattered inside melted by the laser energy. Since the crystal grows using the non-melted portion as a crystal nucleus, a large crystal having a crystal grain size of several micrometers is obtained.
[0032]
When the laser energy of the laser beam Ra to be irradiated is higher than a desired value, microcrystals are generated in the crystal film 2, and the surface roughness of the microcrystallized portion 28 (see FIG. 9a) becomes extremely low. The microcrystalline portion 28 is also called a microcrystalline portion. In the microcrystal, when the laser energy of laser annealing becomes excessive, the crystal film 2 is completely melted by the laser energy, and crystal nuclei are formed at high density and randomly at the time of cooling. As the crystal grows, it becomes an aggregate of extremely small crystals having a crystal grain size of several hundred nanometers.
[0033]
The excimer laser annealing apparatus 3 is configured to oscillate with a predetermined number of pulses and irradiate the laser beam Ra. The excimer laser annealing apparatus 3 has a rectangular shape having a predetermined Y-direction length and an X-direction width in the X-direction orthogonal to the Y-direction and the thickness direction of the substrate 1 with respect to the amorphous silicon layer 6 to be irradiated. It is comprised so that the laser beam Ra of this may be irradiated. The excimer laser annealing apparatus 3 cooperates with the xy stage driving mechanism 11 or a driving mechanism substantially equivalent to the xy stage driving mechanism 11 to send the substrate 1 having the amorphous silicon layer 6 in the X direction while feeding it. The substrate 1 is irradiated with laser light Ra.
[0034]
In this way, the excimer laser annealing apparatus 3 oscillates the rectangular laser light Ra with a predetermined number of pulses while feeding the substrate 1 in the X direction at a predetermined feed rate. A band-like portion 4 extending in the direction is formed. In the present embodiment, “substantially Y direction” includes “Y direction”. However, when irradiated with a laser energy value much smaller than the laser energy value at which a desired degree of crystallinity can be obtained, the strip-like portion 4 is completely absent. Further, even when the laser energy value at which a desired degree of crystallinity is obtained is irradiated with a laser energy value much larger than the laser energy value at which the desired degree of crystallinity is obtained, the strip-like portion 4 is completely absent. The band width of each band-like portion 4 substantially corresponds to an integral multiple of the number of pulses, for example.
[0035]
FIG. 7 is a flowchart showing stepwise a method for obtaining the extending direction of the belt-like portion, that is, the belt-like direction. FIG. 8 is a flowchart showing a microcrystal detection method. FIG. 1 will also be described. In FIG. 1, ai (i = 1, 2, 3,...) And bi (i = 10, 11, 12,...) In FIGS. FIG. 9 is a diagram for explaining a method for obtaining the extending direction of the band-shaped part 4, that is, the band-shaped direction from the image S having the band-shaped part 4, and FIG. 9A includes the band-shaped direction from the image S. FIG. 9B is a diagram showing a state in which the variance calculation direction 23 is different from the belt-like direction when variance calculation is performed for all variance calculation directions 23 within a predetermined range expected to be generated. FIG. 6 is a diagram showing a state in which the variance calculation direction 23 coincides with the belt-like direction when variance calculation is performed for all variance calculation directions 23 within the predetermined range from S. All the variance calculation directions 23 within the predetermined range correspond to a plurality of directions within the predetermined range. FIG. 10 is an explanatory diagram for obtaining the dispersion of density values along one direction among the plurality of directions at a plurality of positions in a direction intersecting with the one direction with respect to a plurality of directions within a predetermined range. FIG. 11 is a diagram for explaining a method for specifying one of a plurality of directions as the first direction based on an average of variances obtained for each direction.
[0036]
As shown in steps 1 and 2 of FIG. 1 and steps 10 and 11 of FIG. 7, a part of the substrate 1, that is, the crystal film 2 is moved to the inspection target position by the xy stage driving mechanism 11, and the crystal film 2 is illuminated. 13 is irradiated with light. As shown in FIGS. 4 and 9, an image S in which the crystal film 2 is imaged from one side in the thickness direction of the crystal film 2 by the CCD camera 12 is displayed on the display device 22. The crystal film 2 is imaged linearly along the direction in which the band-like portion 4 is substantially in the y direction. Thus, in step 11, an image S having a plurality of rows of strip-like portions 4 is obtained. The image S is temporarily stored in the RAM 17, for example.
[0037]
Based on the image S having the band-like portion 4 obtained in step 11, in step 12, the dispersion of density values is obtained in the dispersion calculation direction 23 for each direction within a predetermined range. That is, in step 12, the y coordinate of the imaging range described later reaches from Xs to Xe in Ys with respect to all variance calculation directions 23 that are substantially close to the y direction and are included in the range of the predetermined direction. The variance in the range from all x to the variance calculation direction 23 until the y coordinate becomes Ye is obtained. In other words, with respect to all dispersion calculation directions 23 within a predetermined range where the band-like portion 4 is expected to be included, the dispersion of density values along one of the dispersion calculation directions 23 is obtained. In step 13, the average of the obtained variance for x is obtained. That is, the average of the variances of a plurality of density values along one direction obtained at a plurality of positions in a direction crossing the one direction is obtained.
[0038]
Then, with respect to all dispersion calculation directions 23 within a predetermined range, the above-described steps of obtaining the dispersion of the density values along one direction and obtaining the average of the dispersion of the plurality of density values are repeatedly executed. The average of the variance may be referred to as a variance average. Next, in step 14, one direction among all the variance calculation directions 23 is specified as the first direction based on the average of variances obtained for each variance calculation direction 23 in the above-described stage. That is, the dispersion calculation direction 23 having the smallest dispersion average, that is, the minimum average value among the dispersion averages for all of the dispersion calculation directions 23 obtained in Steps 12 and 13 is determined as the strip direction which is the first direction.
[0039]
The imaging range is synonymous with all of the rectangular image areas extending from the coordinates (Xs, Ys) to the coordinates (Xe, Ye). The coordinates (Xs, Ys) indicate an intersection point P1 between one side parallel to the x direction of the rectangular image region and one side adjacent to the one side and parallel to the y direction. The coordinates (Xe, Ye) are an intersection P2 that is a diagonal of the intersection P1, and one side on the other side parallel to the x direction and one side on the other side adjacent to the one side and parallel to the y direction. The intersection point P2 is shown.
[0040]
FIG. 12 is a diagram for explaining a method for obtaining an average density value and a relative frequency distribution in the band direction from an image having the band-shaped portion 4. FIG. 13 is a diagram for explaining a method of selecting a relative frequency distribution density value from the distribution value of the cumulative relative frequency distribution. FIG. 14 is a diagram illustrating images corresponding to the average density value distribution of FIG. 15 and the variation rate distribution of FIG. FIG. 15 is a diagram showing a one-dimensional average density value distribution corresponding to an image having the belt-like portion 4 of FIG. FIG. 16 is a diagram showing a one-dimensional variation rate distribution corresponding to an image having the band-like portion 4 of FIG. FIG. 17 is a diagram showing an image corresponding to the relative frequency distribution density value of FIG. FIG. 18 is a diagram showing a one-dimensional relative frequency distribution density value corresponding to an image having the band-like portion 4 of FIG. FIG. 19 is a diagram for explaining a method of determining a microcrystallized portion from the variation rate distribution and the relative frequency distribution concentration value. FIG. 8 is also described.
[0041]
In step 15, a first density distribution that is an average value of density values along the belt-like portion 4 and is an average value of a plurality of density values obtained at least for each column of the belt-like portions 4 of the plurality of rows is obtained. That is, with respect to the band-like direction obtained in step 14, the average density value 25 in the range until the y-coordinate becomes Y in the band-like direction from all xs where the y-coordinate of the imaging range from Xs to Xe in Ys and relative The frequency distribution is calculated (see FIG. 13). The average density value 25 corresponds to the first density distribution.
[0042]
Next, the process proceeds to step 16 where all the average density values 25 for each x from Xs to Xe obtained in step 15 are arranged as a one-dimensional average density value distribution from Xs to Xe (FIG. 15). reference). The one-dimensional average density value distribution corresponds to a second density distribution representing a density value distribution in a second direction intersecting the first direction. Next, in step 17, a high-pass filter process for obtaining a fluctuation rate distribution, which will be described later, is a high-pass filter process represented by equation (1) for the one-dimensional average density value distribution obtained in step 16. Execute. High-pass filter processing is synonymous with high-pass processing.
[0043]
[Expression 1]
Figure 0003954488
[0044]
Regarding the expression (1), the average density value for each x is represented as M (x), and the variation rate 27 for each x after the high-pass filter processing is represented as H (x). The filter size L is determined in advance so that the variation rate 27 can be detected for the purpose of accurately detecting microcrystals. Specifically, the filter size L is determined from the substrate feed rate of the excimer laser annealing apparatus 3, the number of oscillation pulses, the rectangular width of the laser light Ra, the magnification of the imaging system (not shown), the image resolution, and the like.
[0045]
As described above, in the step 17, by executing the high-pass filter process, a one-dimensional variation rate distribution of the variation rates obtained by extracting the steep changes in the average density value in the x direction is arranged (see FIG. 16). In other words, the one-dimensional average density value distribution obtained in step 16 is subjected to processing for eliminating density values equal to or lower than a predetermined density value. After that, as shown in FIGS. 8, 17, and 18, in step 18, the density value having a predetermined cumulative relative frequency distribution is made one-dimensional in the x direction, that is, the second direction. That is, in step 18, a density value at which the lower cumulative relative frequency of all the relative frequency distributions for each x from Xs to Xe obtained in step 15 is, for example, about 20% (a density value that is a predetermined value). A certain relative frequency distribution density value 26 is arranged as a one-dimensional relative frequency density value distribution from Xs to Xe. This step 18 corresponds to the step of obtaining the distribution in the second direction of the density value at which the relative frequency distribution value of the first density distribution becomes a predetermined value. Thereby, in the relative frequency distribution concentration value, it is possible to represent the concentration value of the microcrystal even when the microcrystal is present in a part of the band-shaped portion.
[0046]
Next, as shown in Step 3, FIG. 8, and FIG. 19 of FIG. 1, in Step 19, microcrystals are determined and counted from a predetermined frequency distribution concentration value and a variation rate. That is, in step 19, the variation rate 27 and the one-dimensional variation rate distribution obtained in step 17 and the one-dimensional relative power density value distribution obtained in step 18 are changed for each x from Xs to Xe. It is determined from the relative frequency distribution density value 26 whether or not the position of x is a microcrystallized portion. For example, when the fluctuation rate 27 is lower than a predetermined fluctuation rate threshold value and lower than a relative power density threshold value, the position of x is determined to be a microcrystal. Further, the ratio of the positions of x determined to be microcrystals and the number of positions of x determined to be discontinuous microcrystals are counted.
[0047]
The rate of change of the microcrystalline strip 4 captured from a plurality of sample substrates is examined, and the rate of change threshold is determined so that the detection accuracy of the microcrystal is as good as possible. In addition, the concentration distribution threshold values of the microcrystal strips 4 picked up from a plurality of sample substrates are examined, and the relative power concentration threshold value is determined so that the detection accuracy of the microcrystals is improved as much as possible.
[0048]
Thereafter, in step 4 of FIG. 1, a predetermined defect determination is made with respect to the ratio of the position of x determined to be a microcrystal obtained in step 19 and the number of positions of x determined to be discontinuous. When the ratio and number are larger than the threshold value, this crystal film is determined to be defective. Thereafter, in step 5, the flow of FIG. Therefore, according to the present inspection apparatus 9, it is possible to eliminate the crystal film 2 having an undesired crystallinity, that is, the defective substrate 1. The defect determination threshold is determined according to detection accuracy and the like.
[0049]
According to the inspection method for the crystal film 2 described above, first, the crystal film 2 is imaged from one side in the thickness direction, and the extending direction of the band-shaped portion 4 is based on the image S having a plurality of rows of band-shaped portions 4. The first direction is specified. In a subsequent process, a first density distribution representing the density value distribution in the first direction is obtained, and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction is obtained. In subsequent steps, the presence or absence of microcrystals that can occur in the crystal film 2 can be determined based on the distribution characteristics of the second concentration distribution. Based on the determination result of the step, it is possible to determine the crystallization failure of the crystal film 2.
[0050]
In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting with the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion 4, based on the distribution characteristics of the microcrystals that can be generated in the crystal film 2 Judgment is made. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image S having the band-shaped portion 4, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film 2 is used to The microcrystal generation state of the crystal film 2 can be determined based on the distribution characteristics. Therefore, it is possible to reliably determine, for example, deterioration in characteristics of the crystal film 2 such as conductivity without using, for example, Fourier transform. That is, in the present embodiment, the period of the uneven state of the crystal film 2 is not inspected using the Fourier transform as in the prior art described in the above-mentioned publication, but only the periodic state of the uneven state of the crystal film is inspected. It is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film 2 by specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on the property. Therefore, the versatility of this inspection method can be increased.
[0051]
Further, according to the present inspection method, based on the band-like portion 4 extending in the direction of the predetermined range in the image S, the variance value of the density value is obtained for all the directions within the predetermined range. Thereafter, an average value of the dispersion values is obtained with respect to the second direction, and a direction having the minimum average value among the obtained average values of the dispersion values can be specified as the first direction. As described above, since the first direction which is the extending direction of the band-like portion 4 can be accurately specified, for example, there are mechanical errors and adjustment errors of the xy stage driving mechanism 11 for transferring the crystal film 2, that is, the substrate 1. Even so, the first density distribution representing the density value distribution in the first direction can be accurately and easily obtained without adjusting the CCD camera 12 for imaging the belt-like portion 4 with high accuracy. Therefore, the second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction can also be obtained accurately and easily. Therefore, the performance of this inspection method can be increased.
[0052]
Further, according to the present inspection method, as shown in FIG. 19, a predetermined variation rate is obtained from the distribution characteristic obtained at the stage of executing the high-pass filter process and the distribution characteristic obtained at the stage of obtaining the distribution in the second direction. The microcrystallized portion 28 can be identified based on the threshold value and the relative power concentration threshold value. In particular, as shown in FIG. 19, it is possible to extract from the distribution characteristics the concentration variation rate when the energy intensity given to the crystal film 2 increases and microcrystals are generated to change the uneven state. In addition, the value of the variation rate determined in advance so as not to extract the concentration variation rate when the unevenness state varies due to a decrease in the energy intensity applied to the crystal film 2, and the value of the concentration generated in the portion where the microcrystal is generated Based on the above, the microcrystallized portion 28 can be specified.
[0053]
Further, according to the inspection apparatus 9, the crystal film 2 is imaged by the CCD camera 12 while illuminating the crystal film 2 with the illumination 13. Using the illumination 13 and the CCD camera 12, the first direction, which is the extending direction of the band-like portion 4, is specified based on the image S obtained by imaging the crystal film 2 from one side in the thickness direction. Thereafter, a first density distribution representing the specified density value distribution in the first direction is obtained, and a second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction is obtained. Based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, the presence or absence of microcrystals that can occur in the crystal film 2 is determined. Based on this determination result, it is possible to determine the crystallization failure of the crystal film 2.
[0054]
In this way, the inspection device 9 for the crystal film 2 that can accurately determine the microcrystals that can be generated in the crystal film 2 can be realized. According to the inspection device 9, by specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration of the crystal film 2 from the change in the uneven state without depending on the periodicity of the uneven state of the crystal film 2, The characteristic deterioration of the crystal film 2 can be reliably determined. Therefore, the versatility of the inspection device 9 can be increased.
[0055]
Based on the determination result obtained by the inspection apparatus 9 and the inspection method, that is, the degree of crystallinity, it is determined whether the energy in the laser annealing process is excessive or insufficient, and the energy applied to the precursor in the laser annealing process is controlled based on the determination result. Therefore, the desired crystallinity of the crystal film 2 can be realized after the control.
[0056]
In the present embodiment, after step 17, a step of one-dimensionalizing the density value that becomes the predetermined cumulative relative frequency distribution described above in the x direction is provided. However, the step is performed after step 15 and step 16. You may arrange | position before. In this case, after step 17, the process proceeds to step 19 described later. Also in this case, the same effects as those of the above embodiment can be obtained. In addition, various partial changes may be made to the embodiment without departing from the scope of the claims.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in particular, the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the belt-shaped portion, The presence or absence of microcrystals in the film is determined. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. For this reason, it is possible to reliably determine, for example, deterioration in characteristics of the crystalline film, such as conductivity, without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of this inspection method can be increased.
[0058]
In addition, according to the present invention, in particular, one direction of a plurality of directions can be specified as the first direction based on the average of dispersion obtained for each direction in the third stage. Even if there is a mechanical error or adjustment error of the transporting means, the first density representing the density value distribution in the first direction without adjusting, for example, the imaging means for imaging the band-like portion with high accuracy. The distribution can be determined accurately and easily. Therefore, the second density distribution representing the density value distribution in the second direction intersecting the first direction can also be obtained accurately and easily. Therefore, the performance of this inspection method can be increased.
[0059]
Further, according to the present invention, particularly in the second step, the average value density distribution is processed to exclude density values below a predetermined density value. In other words, a density value larger than the predetermined density value can be extracted. In the third step, the microcrystallized portion can be specified from the two distribution characteristics. In this way, it is possible to identify the microcrystallized portion that is the main cause of the characteristic deterioration.
[0060]
In addition, according to the present invention, it is possible to realize a crystal film inspection apparatus capable of accurately determining microcrystals in a crystal film. In particular, regarding the second concentration distribution representing the distribution of concentration values in the second direction intersecting the first direction, which is the extending direction of the band-shaped portion, the presence or absence of microcrystals in the crystal film is determined based on the distribution characteristics. Yes. In this way, the distribution characteristic of the density value is obtained based on the image having the band-shaped portion, and the correlation between the distribution characteristic of the density value and the microcrystal generation state of the crystal film is used to obtain the distribution characteristic. Based on this, the microcrystal generation state of the crystal film can be determined. For this reason, it is possible to reliably determine, for example, deterioration in characteristics of the crystalline film, such as conductivity, without using, for example, Fourier transform. In other words, in the present invention, as in the prior art described in the above publication, the Fourier transform is not used to inspect only the periodicity of the crystal film with respect to the concavo-convex state. By specifying the microcrystal that is the main cause of the characteristic deterioration from the change in the uneven state without depending on it, it is possible to reliably determine the characteristic deterioration of the crystal film. Therefore, the versatility of the inspection apparatus can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing steps of detecting a microcrystal of a crystal film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a substrate 1 cut and enlarged in the thickness direction, wherein a step of forming a crystalline film 2 after forming a crystalline film on one surface portion of the substrate 1 step by step; It is sectional drawing shown.
FIG. 3 is a perspective view of a substrate showing a relationship between an excimer laser annealing apparatus 3 and a strip-like portion 4;
4 is a perspective view schematically showing an inspection apparatus 9 for a crystal film 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the inspection apparatus 9 for the crystal film 2 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a chart showing the relationship between laser energy, crystallinity, and surface roughness.
FIG. 7 is a flowchart showing in a stepwise manner a method for obtaining the extending direction of the belt-like portion, that is, the belt-like direction.
FIG. 8 is a flowchart showing a method for detecting microcrystals.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for obtaining the extending direction of the band-shaped portion 4 from the image S having the band-shaped portion 4, that is, the band-shaped direction; FIG. 9A includes the band-shaped direction from the image S; FIG. 9B is a diagram showing a state in which the variance calculation direction 23 is different from the belt-like direction when variance calculation is performed for all variance calculation directions 23 within a predetermined range expected to be generated. FIG. 6 is a diagram showing a state in which the variance calculation direction 23 coincides with the belt-like direction when variance calculation is performed for all variance calculation directions 23 within the predetermined range from S.
FIG. 10 is an explanatory diagram for obtaining dispersion of density values along one direction among the plurality of directions at a plurality of positions in a direction intersecting with the one direction with respect to a plurality of directions within a predetermined range;
FIG. 11 is a diagram for explaining a method for specifying one of a plurality of directions as a first direction based on an average of variances obtained for each direction.
12 is a diagram for explaining a method of obtaining an average density value and a relative frequency distribution in a band direction from an image having a band part 4; FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of selecting a relative frequency distribution density value from a distribution value of a cumulative relative frequency distribution.
14 is a diagram showing images corresponding to the average density value distribution of FIG. 15 and the variation rate distribution of FIG.
15 is a diagram showing a one-dimensional average density value distribution corresponding to an image having the belt-like portion 4 in FIG. 14;
16 is a diagram showing a one-dimensional variation rate distribution corresponding to an image having the band-like portion 4 in FIG. 14;
17 is a diagram showing an image corresponding to the relative frequency distribution density value of FIG. 18;
18 is a diagram showing a one-dimensional relative frequency distribution density value corresponding to an image having the belt-like portion 4 in FIG. 17;
FIG. 19 is a diagram for explaining a method of determining a microcrystallized portion from a variation rate distribution and a relative frequency distribution concentration value.
[Explanation of symbols]
2 Crystal film
4 Band-shaped part
9 Inspection equipment
12 CCD camera
13 Lighting
14 Control device
15 CPU
16 ROM
17 RAM
28 Microcrystalline part

Claims (4)

結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する第１工程と、
第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める第２工程と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する第３工程と、
前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する第４工程とを有し、
第１工程は、
前記第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求める第１段階と、
前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求める第２段階と、
前記所定範囲内の複数方向について、第１および第２段階を繰り返し実行する第３段階と、
第３段階で各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定する第４段階とを備えることを特徴とする結晶膜の検査方法。A first step of identifying a first direction, which is an extending direction of the band-shaped portion, based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction and having a plurality of rows of band-shaped portions;
A second step of obtaining a first concentration distribution representing a distribution of density values in a first direction and obtaining a second concentration distribution representing a distribution of density values in a second direction intersecting the first direction;
A third step of determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution;
Based on the determination result of the third step, it has a fourth step of determining defective crystallization of the crystalline film,
The first step is
With respect to a plurality of directions within a predetermined range in which the first direction is expected to be included, a dispersion of density values along one direction of the plurality of directions is obtained at a plurality of positions in a direction intersecting the one direction. One step,
A second stage for obtaining an average of a plurality of density value dispersions along one direction obtained at the plurality of positions;
A third step of repeatedly executing the first and second steps for a plurality of directions within the predetermined range;
Based on the average of the dispersion obtained in each direction in the third step, the inspection method of a crystalline film, characterized in that it comprises a fourth step of identifying the one direction among the plurality of directions as a first direction. 結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定する第１工程と、
第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める第２工程と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定する第３工程と、
前記第３工程の判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する第４工程とを有し、
第２工程は、
第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求める段階と、
平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行う段階と、
前記第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求める段階とを備え、
第３工程において、前記排除する処理を行う段階で求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求める段階で求められる分布特性から、微結晶化部分を特定することを特徴とする結晶膜の検査方法。 A first step of identifying a first direction, which is an extending direction of the band-shaped portion, based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction and having a plurality of rows of band-shaped portions;
A second step of obtaining a first concentration distribution representing a distribution of density values in a first direction and obtaining a second concentration distribution representing a distribution of density values in a second direction intersecting the first direction;
A third step of determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution;
A fourth step of determining a crystallization failure of the crystal film based on the determination result of the third step,
The second step is
Obtaining an average value density distribution representing a density value distribution at a distribution position which is an average value of the first density distribution with respect to the second density distribution;
Performing a process of eliminating density values equal to or lower than a predetermined density value in the average value density distribution;
Obtaining a relative numerical value density distribution representing a distribution in a second direction of density values at which the distribution value of the cumulative relative frequency distribution of the first density distribution is a predetermined value with respect to the second density distribution;
In the third step, the distribution characteristics required in performing a process of the exclusion, and the distribution characteristics required in determining a relative frequency value density distribution, binding you and identifies the microcrystalline moiety Akiramaku Inspection method. 結晶膜に光を照射する照射手段と、
結晶膜を撮像する撮像手段と、
照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定し、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める濃度分布算出手段と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する判定手段とを有し、
濃度分布算出手段は、
前記第１方向が含まれると予想される所定範囲内の複数方向に関して、前記複数方向のうちの一方向に沿った濃度値の分散を、前記一方向と交差する方向の複数の位置において求め、
前記複数の位置において求めた一方向に沿う複数の濃度値の分散の平均を求め、
前記所定範囲内の複数方向について、濃度値の分散および濃度値の分散の平均を求める ことで各方向毎に求められる分散の平均に基づいて、複数方向のうちの１つの方向を第１方向として特定することを特徴とする結晶膜の検査装置。 An irradiation means for irradiating the crystal film with light;
An imaging means for imaging the crystal film;
A first direction that is an extending direction of the band-shaped portion is specified based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation unit and the imaging unit and having a plurality of rows of band-shaped portions. A density distribution calculating means for obtaining a first density distribution representing a density value distribution in the first direction and obtaining a second density distribution representing a density value distribution in a second direction intersecting the first direction;
Determination means for determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and determining the crystallization failure of the crystal film based on the determination result;
Concentration distribution calculation means
With respect to a plurality of directions within a predetermined range expected to include the first direction, a dispersion of density values along one direction of the plurality of directions is obtained at a plurality of positions in a direction intersecting the one direction.
Obtain an average of a plurality of density value variances along one direction obtained at the plurality of positions,
The plurality of directions within the predetermined range, based on the average of the dispersion obtained in each direction by calculating the average of the variance of the distribution and density value of the density values, one direction among the plurality of directions as a first direction inspection apparatus forming Akiramaku you and identifies. 結晶膜に光を照射する照射手段と、
結晶膜を撮像する撮像手段と、
照射手段および撮像手段を用いて、結晶膜を厚み方向一方側から撮像した画像であって、複数列の帯状部分を有する画像に基づいて、帯状部分の延在方向である第１方向を特定し、第１方向の濃度値の分布を表す第１濃度分布を求めるとともに、第１方向と交差する第２方向の濃度値の分布を表す第２濃度分布を求める濃度分布算出手段と、
第２濃度分布の分布特性に基づいて、結晶膜における微結晶の有無を判定し、この判定結果に基づいて、結晶膜の結晶化不良を判定する判定手段とを有し、
濃度分布算出手段は、
第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の平均値となる分布位置の濃度値の分布を表す平均値濃度分布を求め、
平均値濃度分布に、予め定める濃度値以下の濃度値を排除する処理を行い、
前記第２濃度分布に対し、前記第１濃度分布の累積相対度数分布の分布値が予め定めた値となる濃度値の第２方向の分布を表す相対度数値濃度分布を求め、
判定手段は、
前記排除する処理を行うことで求められる分布特性、および相対度数値濃度分布を求めることで求められる分布特性から、微結晶化部分を特定することを特徴とする結晶膜の検査装置。An irradiation means for irradiating the crystal film with light;
An imaging means for imaging the crystal film;
A first direction that is an extending direction of the band-shaped portion is specified based on an image obtained by imaging the crystal film from one side in the thickness direction using the irradiation unit and the imaging unit and having a plurality of rows of band-shaped portions. A density distribution calculating means for obtaining a first density distribution representing a density value distribution in the first direction and obtaining a second density distribution representing a density value distribution in a second direction intersecting the first direction;
Based on the distribution characteristics of the second concentration distribution, and determining the presence or absence of microcrystals in the crystal film, based on the determination result, have a judging means for judging defective crystallization of the crystalline film,
Concentration distribution calculation means
For the second concentration distribution, an average value concentration distribution representing the distribution of concentration values at the distribution position that is the average value of the first concentration distribution is obtained,
In the average value density distribution, a process of eliminating density values below a predetermined density value is performed,
A relative degree numerical density distribution representing a second direction distribution of density values at which a cumulative relative frequency distribution value of the first density distribution becomes a predetermined value with respect to the second density distribution,
The judging means is
A crystal film inspection apparatus , wherein a microcrystallized portion is specified from a distribution characteristic obtained by performing the eliminating process and a distribution characteristic obtained by obtaining a numerical value of relative numerical density distribution .
JP2002370964A 2002-12-20 2002-12-20 Crystal film inspection method and inspection apparatus Expired - Lifetime JP3954488B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002370964A JP3954488B2 (en) 2002-12-20 2002-12-20 Crystal film inspection method and inspection apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002370964A JP3954488B2 (en) 2002-12-20 2002-12-20 Crystal film inspection method and inspection apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004207270A JP2004207270A (en) 2004-07-22
JP3954488B2 true JP3954488B2 (en) 2007-08-08

Family

ID=32809986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002370964A Expired - Lifetime JP3954488B2 (en) 2002-12-20 2002-12-20 Crystal film inspection method and inspection apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3954488B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005086211A1 (en) 2004-03-04 2005-09-15 Sharp Kabushiki Kaisha Method for fabricating a semiconductor device and apparatus for inspecting a semiconductor
JP5453372B2 (en) * 2011-10-26 2014-03-26 シャープ株式会社 Inspection method and inspection apparatus for polysilicon crystal film
JP5878835B2 (en) * 2012-06-28 2016-03-08 シャープ株式会社 Crystal film inspection method and inspection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004207270A (en) 2004-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7915055B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100833761B1 (en) Process for producing polysilicon film
JP4715016B2 (en) Method for evaluating polysilicon film
KR100724648B1 (en) Manufacturing method for display device and manufacturing apparatus for the same
JP2006237525A (en) Laser irradiation method and equipment
JP2001110861A (en) Check method and device of semiconductor film, and manufacturing method of thin film transistor
US6194023B1 (en) Method of manufacturing a poly-crystalline silicon film
JP4556302B2 (en) Thin film transistor manufacturing system and method, polysilicon evaluation method and polysilicon inspection apparatus
JP3954488B2 (en) Crystal film inspection method and inspection apparatus
US6933185B2 (en) Polysilicon evaluating method, polysilicon inspection apparatus and method for preparation of thin film transistor
JP4256123B2 (en) Crystal film inspection method and inspection apparatus
JP2008177476A (en) Semiconductor evaluation method, semiconductor evaluation equipment, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device manufacturing equipment
JP4556266B2 (en) Polysilicon evaluation method, polysilicon inspection apparatus, thin film transistor manufacturing method, and annealing treatment apparatus
JP2001110864A (en) Method and device for inspecting polycrystalline semiconductor film
TWI466209B (en) Polysilicon crystal film inspection method and inspection device
JP4631116B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
JP2006038587A (en) Inspection method of crystal film and inspection device therefor
JP5878835B2 (en) Crystal film inspection method and inspection apparatus
JP4770027B2 (en) Polysilicon evaluation method and thin film transistor manufacturing system and method
JP2005069918A (en) Image processing device and image processing method
JP2002217109A (en) Polisilicon evaluation device and thin-film transistor production system
JP4572436B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
JP2005003566A (en) Inspection method and inspection device for crystal film
JP2004342736A (en) Method of controlling laser annealing device
JP2010135850A (en) Method and apparatus for deciding occurrence of microcrystals

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070424

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3954488

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130511

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140511

Year of fee payment: 7

SG99 Written request for registration of restore

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316G99

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term