JP5453372B2 - ポリシリコン結晶膜の検査方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、結晶膜の検査方法に関し、特に、エネルギー線を照射してアニール処理することによって形成されたポリシリコン結晶膜を検査する検査方法および検査装置に関する。

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（Thin Film Transistor：略称「ＴＦＴ」）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、たとえば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。

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（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が形成される。

第１の従来技術として、特許文献１に記載されるレーザー結晶シリコンの検査方法がある。このレーザー結晶シリコンの検査方法は、ラインスキャン方式でエキシマレーザーアニールを行い、絶縁基板上の非晶質シリコンを結晶シリコンに変化させる。そして、結晶シリコン表面に可視光源を照射して、該結晶表面の突起の配置が反射光の変化によって結晶化を検査し、該反射光の変化が大きくてはっきりしている場合に、該結晶シリコン表面にストラップ状模様が一面に出現することをもって、該結晶の品質が不良であるとする。

第２の従来技術として、特許文献２に記載されるポリシリコン評価装置がある。エキシマレーザによる低温多結晶化工程時に、アモルファスシリコンに与えるエネルギー密度に応じて、形成されたポリシリコン膜の膜表面の空間構造に直線性や周期性が現れる。このポリシリコン評価装置は、ポリシリコン膜の表面画像を紫外光で撮像し、この画像から膜表面の周期性を、自己相関関数を利用して数値化する。そして、この数値化した値に基づき膜の状態を評価して、エキシマレーザパワーを設定する。

第３の従来技術として、特許文献３に記載される結晶膜の検査方法がある。この結晶膜の検査方法は、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濃度値分布に関して、その分布特性に基づいて、結晶膜に発生し得る微結晶の有無を判定している。

第４の従来技術として、特許文献４に記載される評価方法がある。この評価方法は、半導体膜にエネルギー光を照射することによって結晶性を改善させた半導体膜を評価する方法であり、評価する半導体膜を暗視野でデジタル映像として撮像し、デジタル映像の輝度を一定方向にコンピュータにより演算することによって評価を行う。

特開２００６−１９４０８号公報 特開２００２−２１７１０９号公報 特開２００４−２０７２７０号公報 特開２００４−３１１９９２号公報

適切な強度でレーザーを照射することによって、結晶が大きく成長していく。しかし、レーザーのパワーが強すぎると、成長した結晶が砕けてしまい、微結晶となる。このように、大きく成長した結晶が砕けて微結晶となることをパワーオーバーという。

第３の従来技術は、たとえばパワーオーバーによる微結晶部分が黒色で縞状に発生している場合、縞の本数をカウントすることによって微結晶部分の発生の有無を判断することができる。しかしながら、新しいエキシマレーザーアニール処理では、レーザーパワーの刻み幅が従来と比べて細かく取れるので、黒領域、つまり微結晶が出現する閾値付近まで調節が可能であり、閾値付近では、黒領域が縞状ではなく、離散的になる。そのため、第３の従来技術のように、縞本数をカウントする方法では、離散的な微結晶部分を検出することができない。第１，第２，第４の従来技術によっても、離散的な微結晶部分を検出することができない。

本発明の目的は、離散的に形成される微結晶部分を検出して許容可能であるか否かを判定することができるポリシリコン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。

本発明は、エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜の検査方法であって、
アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する第１工程と、
前記複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する第２工程と、
を含むことを特徴とするポリシリコン結晶膜の検査方法である。

また本発明は、前記第２工程は、前記複数の第１の分割領域のそれぞれを、第２の方向に並ぶ複数の第３の分割領域に分割し、分割された複数の第３の分割領域のうち、各第１の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分と、各第２の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分との少なくとも一方の部分を含む第３の分割領域を候補領域として特定する特定工程を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記特定工程は、前記特定された候補領域のうち、他の候補領域と予め定める距離以上離れている候補領域である孤立的領域を除外する孤立的領域除外工程を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記第２工程は、前記候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数した計数値が予め定める基準計数値未満である候補領域を、前記断続的な列状部が許容可能であるか否かの判定から除外する計数後除外工程を含むことを特徴とする。

また本発明は、第１工程の前に、前記撮像された画像の輝度差を補正する第１の規格化工程をさらに含むことを特徴とする。

また本発明は、エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜を検査する検査装置であって、
アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像する撮像部と、
制御部であって、
撮像部によって撮像された画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出し、
算出された複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する制御部と、
を含むことを特徴とする検査装置である。

本発明によれば、エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜を検査するにあたって、第１工程では、アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する。そして、第２工程では、前記複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する。したがって、ポリシリコン結晶膜の検査方法は、離散的に形成される微結晶部分を検出して許容可能であるか否かを判定することができる。

また本発明によれば、前記第２工程は、特定工程を含む。特定工程では、前記複数の第１の分割領域のそれぞれを、第２の方向に並ぶ複数の第３の分割領域に分割し、分割された複数の第３の分割領域のうち、各第１の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分と、各第２の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分との少なくとも一方の部分を含む第３の分割領域を候補領域として特定する。したがって、ポリシリコン結晶膜の検査方法は、第１の方向および第２の方向のうちのいずれかで、濃度が基準濃度値を超えた部分を含む第３の分割領域を微結晶の候補領域とすることができ、微結晶の検出精度を向上することができる。

また本発明によれば、前記特定工程は、孤立的領域除外工程を含む。孤立的領域除外工程では、前記特定された候補領域のうち、他の候補領域と予め定める距離以上離れている候補領域である孤立的領域を除外する。したがって、ポリシリコン結晶膜の検査方法は、列状部を形成し得ない微結晶を判定から除外することができる。

また本発明によれば、前記第２工程は、計数後除外工程を含む。計数後除外工程では、前記候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数した計数値が予め定める基準計数値未満である候補領域を、前記断続的な列状部が許容可能であるか否かの判定から除外する。したがって、ポリシリコン結晶膜の検査方法は、小さい列状部を許容可能と判定することができる。

また本発明によれば、第１の規格化工程では、第１工程の前に、前記撮像された画像の輝度差を補正する。したがって、ポリシリコン結晶膜の検査方法は、撮像された画像のベースラインを正規化することができる。

また本発明によれば、エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜を検査するにあたって、撮像部は、アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像する。そして、制御部は、撮像部によって撮像された画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する。さらに、制御部は、算出された複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する。したがって、検査装置は、離散的に形成される微結晶部分を検出して許容可能であるか否かを判定することができる。

基板１を厚み方向に切断して拡大して示す断面図である。 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。 本発明の一実施形態であるポリシリコン結晶膜の検査方法が実行される検査装置９の概略を示す斜視図である。 検査装置９の制御系のブロック図である。 結晶膜２に形成される微結晶の断続的な列状部３０を模式的に示す図である。 撮像された画像４０の分割を説明するための図である。 ２値化処理が行われた画像４５の一例を示す図である。 検査装置９が実行する断続的な列状部判定処理の概略の処理工程を示すフローチャートである。 検査装置９が実行する断続的な列状部判定処理の処理手順を示すフローチャートである。

図１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る。図１は、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。図２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、たとえばポリシリコン結晶膜（以下、単に「結晶膜」ともいう）２を検査する検査装置に、後述する検査装置９を適用した場合の一例を示す。本発明に係るポリシリコン結晶膜の検査方法は、検査装置９で実行される。

図１（ａ）に示した基板１は、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。平板状基材５は、電気絶縁性材料、たとえばガラスなどから成り、厚み方向から見て、たとえば長方形の形状である。図１（ｂ）に示した基板１は、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。

図１（ｃ）に示した基板１は、酸化膜７の一表面部７ａに触媒堆積層８が形成され、非晶質シリコン層６の結晶化が始まる温度、たとえば摂氏約５５０度以上で加熱されて、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２に示すように、エキシマレーザーアニール装置３は、非晶質シリコン層６に対してレーザー光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。レーザー光Ｒａは、エネルギー線である。

図３は、本発明の一実施形態であるポリシリコン結晶膜の検査方法が実行される検査装置９の概略を示す斜視図である。検査装置９は、結晶膜２を検査する。検査装置９は、ｘｙステージ１０、ｘｙステージ駆動機構１１、電荷結合素子（Charge Coupled Device：以下「ＣＣＤ」という）カメラ１２、照明１３、および制御装置１４を含んで構成される。

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。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。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、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に対して、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。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とを含む。

撮像部であるＣＣＤカメラ１２は、基板１の厚み方向の一方、つまり図３に示した矢符Ａ１の方向に支持され、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。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。ＣＣＤカメラ１２は、照明１３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である。

図４は、検査装置９の制御系のブロック図である。制御装置１４は、マイクロコンピュータ、バス１８、入出力インターフェース１９、および図示しない駆動回路とを含んで構成されている。マイクロコンピュータは、中央処理装置（Central Processing Unit：以下「ＣＰＵ」という）１５、読み出し専用記憶装置（ＲＯＭ：Read Only Memory ：以下「ＲＯＭ」という）１６、および読み出し書き込み記憶装置（Random Access Memory：以下、「ＲＡＭ」という）１７を含んで構成される。

ＣＰＵ１５、ＲＯＭ１６およびＲＡＭ１７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、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、図示しない駆動回路を介して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、ＣＰＵ１５によって実行されるプログラムが記憶されている。制御部であるＣＰＵ１５は、ＲＯＭ１６に記憶されるプログラムを実行することによって、後述する第１および第２の濃度値の分布を表す分布特性としての濃度値分布特性を求め、結晶膜２の微結晶の有無を判定するとともに、結晶膜２の結晶化不良を判定する。

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に対して、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。エキシマレーザーアニール装置３は、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、基板１にレーザー光Ｒａを照射する。

図５は、結晶膜２に形成される微結晶の断続的な列状部３０を模式的に示す図である。エキシマレーザーアニール装置３は、基板１が予め定めた送り速度でＸ方向に送られているとき、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、非晶質シリコン層６を結晶化して結晶膜２を形成する。エキシマレーザーアニール装置３がレーザー光Ｒａを照射して、非晶質シリコン層６を結晶化して結晶膜２を形成する処理を、以下、アニール処理という。

結晶膜２が形成されるとき、基板１には、同時に、断続的な列状部３０が形成される。断続的な列状部３０は、ポリシリコンの微結晶が断続的に、かつＹ方向に列状に結晶膜２の表面に形成された部分である。

図６は、撮像された画像４０の分割を説明するための図である。検査装置９は、ＣＣＤカメラ１２によって、アニール処理によって形成された結晶膜２を、結晶膜２の厚み方向で、結晶膜２に対向する方向から撮像する。撮像された画像では、微結晶となっている部分は、黒い色である。

検査装置９は、ＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像４０を、図６（ａ）に示すように、第１の方向であるＹ方向に並ぶ、予め定める分割幅（以下「プロファイル分割幅」という）の複数の第１の分割領域４１に分割し、分割された各第１の分割領域４１ごとに、第２の方向であるＸ方向の画像の濃度値の分布を表す第１の濃度値分布特性を算出する。プロファイル分割幅は、たとえば画素８個分である。プロファイル分割幅は、検査の条件などによって変更可能である。検査装置９は、プロファイル分割幅分の画素の濃度値を平均化して濃度値の分布を求める。

次に、検査装置９は、ＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像４０を、図６（ｂ）に示すように、Ｘ方向に並ぶ、プロファイル分割幅の複数の第２の分割領域４２に分割し、分割された各第２の分割領域４２ごとに、Ｙ方向の画像の濃度値の分布を表す第２の濃度値分布特性を算出する。

そして、検査装置９は、第１の濃度値分布特性および第２の濃度値分布特性に基づいて、ＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像４０の２値化処理を行う。具体的には、検査装置９は、ＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像４０を、図６（ｃ）に示すように、プロファイル分割幅でＸ方向およびＹ方向に枡目状に並ぶ複数の第３の分割領域４３に分割する。検査装置９は、分割された複数の第３の分割領域４３のうち、第１の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分、または第２の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分を含む第３の分割領域４３を黒領域４６とし、第１の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分、および第２の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分を含まない第３の分割領域４３を白領域４７とする。予め定める基準濃度値は、実際の微結晶を撮像した画像の濃度に基づいて決定される。黒領域４６は、候補領域である。黒領域４６および白領域４７は、いずれも縦横ともプロファイル分割幅である。

図７は、２値化処理が行われた画像４５の一例を示す図である。Ｙ方向に断続的に繋がる複数の黒領域４６からなる集合は、断続的な列状部３０に相当する。検査装置９は、Ｙ方向に黒領域４６の数を計数する。画像４５の下側に記載した数値は、黒領域４６をＹ方向に計数した計数値５０である。計数値が大きいほどＹ方向に並ぶ指向性が高いと判断することができる。

検査装置９は、計数値５０のうち、予め定める基準計数値、たとえば２未満の黒領域４６、図７に示した例では黒領域４６ａを除去する。除去するとは、その黒領域４６を白領域４７にすることである。また、検査装置９は、計数値５０が予め定める基準計数値以上であっても、周辺に黒領域４６のない黒領域４６、図７に示した例では黒領域４６ｂを除去する。周辺に黒領域４６のない黒領域４６とは、隣接する他の黒領域４６との距離が予め定める距離、たとえば３つ分の黒領域４６の距離以上離れている黒領域のことであり、微小ノイズの可能性が高い。

検査装置９は、計数値５０が予め定める基準計数値以上であるＹ方向の黒領域４６のうち、Ｘ方向に隣接するＹ方向の黒領域４６の計数値を合計し、合計値が予め定める基準合計値以上である黒領域４６の集合を、許容可能でない断続的な列状部であると判断する。すなわち、検査装置９は、Ｘ方向に隣接するＹ方向の黒領域４６の集合を、断続的な列状部であると判定し、断続的な列状部のうち、合計値が予め定める基準合計値以上である断続的な列状部を、許容可能でない断続的な列状部であると判断する。すなわち、検査装置９は、断続的な列状部がパワーオーバーであると判断する。検査装置９は、許容可能でない断続的な列状部を含む結晶膜２を不良であると判定する。

図８は、検査装置９が実行する断続的な列状部判定処理の概略の処理工程を示すフローチャートである。ＣＰＵ１５は、検査装置９の電源が投入され、動作可能状態になり、結晶膜２がｘｙステージ１０に載置されると、ステップＡ１に進む。

ステップＡ１は、ＣＰＵ１５が、原画像をプロファイル方向ごとに分割する工程である。原画像は、ＣＣＤカメラ１２によって結晶膜２を撮像した画像４０である。プロファイル方向は、Ｘ方向およびＹ方向である。ステップＡ２は、ＣＰＵ１５が、分割した各プロファイルの濃度値の分布を求める工程である。プロファイルは、第１の分割領域４１および第２の分割領域４２である。

ステップＡ３は、ＣＰＵ１５が、微結晶を特定する工程である。具体的には、ＣＰＵ１５が、濃度値の分布に基づいて、各プロファイルを２値化し、微結晶領域を特定する工程である。微結晶領域は、微結晶の候補となる領域である。

ステップＡ４は、ＣＰＵ１５が、画像を復元する工程である。具体的には、ＣＰＵ１５が、２値化されたプロファイルに基づいて二次元画像を生成する工程である。ステップＡ５は、ＣＰＵ１５が、微結晶エリアの計数から結晶膜の良不良を判定する工程である。微結晶エリアは、後述する２値化検出エリアのことである。具体的には、ＣＰＵ１５が、２値化検出エリアに含まれる黒領域４６の計数値に基づいて、断続的な列状部であるか否かを判定し、許容可能でない断続的な列状部を含む結晶膜２を不良と判定する工程である。

図９は、検査装置９が実行する断続的な列状部判定処理の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ１５は、検査装置９の電源が投入され、動作可能状態になり、結晶膜２がｘｙステージ１０に載置されると、ステップＢ１に進む。

ステップＢ１では、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤカメラ１２によって、結晶膜２を撮像し、撮像した画像４０を原画像とする。ステップＢ２では、ＣＰＵ１５は、ｘ方向プロファイル分割およびｙ方向プロファイル分割を作成する。ｘ方向プロファイル分割は、原画像を、Ｘ方向に並ぶ複数の第２の分割領域４２に分割することである。ｙ方向プロファイル分割は、原画像を、Ｙ方向に並ぶ複数の第１の分割領域４１に分割することである。すなわち、ＣＰＵ１５は、原画像を、Ｙ方向に並ぶ複数の第１の分割領域４１に分割し、原画像を、Ｘ方向に並ぶ複数の第２の分割領域４２に分割する。

ステップＢ３では、ＣＰＵ１５は、プロファイル方向に濃度値の分布を求める。具体的には、ＣＰＵ１５は、分割された各第１の分割領域４１ごとに、Ｘ方向の画像の濃度値の分布を表す第１の濃度値分布特性を算出し、分割された各第２の分割領域４２ごとに、Ｙ方向の画像の濃度値の分布を表す第２の濃度値分布特性を算出する。

ステップＢ４では、ＣＰＵ１５は、各プロファイルの濃度値の分布に対して、ベースライン補正を行う。基板１の湾曲、うねりおよび傾き等に起因して、基板１を撮像した原画像に輝度差が生じることがある。そこで、ステップＢ４では、ＣＰＵ１５が、この輝度差を補正して、ベースラインを正規化する規格化処理を実行する。

ステップＢ５では、ＣＰＵ１５は、２値化により、微結晶領域を検出する。具体的には、ＣＰＵ１５は、第１の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分、または第２の濃度値分布特性が示す濃度値が予め定める基準濃度値以下の部分を、微結晶領域として検出する。

ステップＢ６では、ＣＰＵ１５は、Ｘ方向およびＹ方向に分割されたプロファイルを、それぞれ二次元画像に復元する。具体的には、ＣＰＵ１５は、Ｘ方向に分割されたプロファイル、つまり２値化された各第２の分割領域４２に基づいて二次元画像を作成し、Ｙ方向に分割されたプロファイル、つまり２値化された各第１の分割領域４１に基づいて二次元画像を作成する。

ステップＢ７では、ＣＰＵ１５は、復元されたＸ方向およびＹ方向分割の画像の２値化検出エリアをオア合成する。すなわち、ＣＰＵ１５は、復元されたＸ方向分割およびＹ方向分割の画像のどちらかの画像で検出した２値化検出エリアを微結晶候補領域とする。具体的には、先ず、ＣＰＵ１５は、第１の分割領域４１と第２の分割領域４２とを重ねて得られる複数の第３の分割領域４３を作成する。複数の第３の分割領域４３は、図６（ｃ）に示したように、Ｘ方向およびＹ方向に枡目状に並ぶ複数の領域である。

次に、ＣＰＵ１５は、２値化された第１の分割領域４１に基づいて復元された二次元画像の微結晶領域に対応する位置、または２値化された第２の分割領域４２に基づいて復元された二次元画像の微結晶領域に対応する位置にある第３の分割領域４３を、たとえば図７に示したように、黒領域４６とし、２値化された第１の分割領域４１に基づいて復元された二次元画像、および２値化された第２の分割領域４２に基づいて復元された二次元画像がともに微結晶領域でない領域に対応する位置にある第３の分割領域４３を、たとえば図７に示したように、白領域４７とする。

そして、ＣＰＵ１５は、Ｙ方向に黒領域４６の数を計数し、予め定める基準計数値未満の計数値の黒領域４６を除去し、さらに、孤立的黒領域、つまり周辺に黒領域４６のない黒領域４６を除去する。

ステップＢ８では、ＣＰＵ１５は、２値化検出エリアの面積をカウントし、判定を行って、断続的な列状部判定処理を終了する。具体的には、ＣＰＵ１５は、先ず、計数値が予め定める基準計数値以上であるＹ方向の黒領域４６のうち、Ｘ方向に隣接するＹ方向の黒領域４６からなる集合の領域を２値化検出エリアとする。次に、ＣＰＵ１５は、２値化検出エリアごとに、２値化検出エリアに含まれるＹ方向の黒領域４６の計数値を合計し、合計値が予め定める基準合計値以上である２値化検出エリアを、許容可能でない断続的な列状部であると判断し、断続的な列状部判定処理を終了する。ＣＰＵ１５は、許容可能でない断続的な列状部を含む結晶膜２を不良であると判定する。

ステップＢ１〜Ｂ３は、第１工程である。ステップＢ５〜Ｂ８は、第２工程である。ステップＢ５〜Ｂ７は、特定工程である。ステップＢ７は、孤立的領域除外工程である。ステップＢ８は、計数後除外工程である。

このように、エネルギー線、たとえばレーザー光Ｒａを照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜２を検査するにあたって、ステップＢ１〜Ｂ３では、アニール処理に起因する微結晶がＹ方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜２を該ポリシリコン結晶膜２に対向する方向から撮像した画像の領域を、Ｙ方向に並ぶ複数の第１の分割領域４１に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、Ｙ方向と交差するＸ方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、Ｘ方向に並ぶ複数の第２の分割領域４２に分割し、分割された各第２の分割領域の画像のＹ方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する。そして、ステップＢ５〜Ｂ８では、前記複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる黒領域４６を特定し、特定された黒領域４６の数を前記Ｙ方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する。したがって、ポリシリコン結晶膜２の検査方法は、離散的に形成される微結晶部分を検出して許容可能であるか否かを判定することができる。

さらに、ステップＢ５〜Ｂ７では、前記複数の第１の分割領域４１のそれぞれを、Ｘ方向に並ぶ複数の第３の分割領域４３に分割し、分割された複数の第３の分割領域４３のうち、各第１の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分と、各第２の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分との少なくとも一方の部分を含む第３の分割領域を黒領域４６として特定する。したがって、ポリシリコン結晶膜２の検査方法は、Ｙ方向およびＸ方向のうちのいずれかで、濃度が基準濃度値を超えた部分を含む第３の分割領域を微結晶の黒領域４６とすることができ、微結晶の検出精度を向上することができる。

さらに、ステップＢ７では、前記特定された黒領域４６のうち、他の黒領域４６と予め定める距離以上離れている黒領域４６である孤立的領域を除外する。したがって、ポリシリコン結晶膜２の検査方法は、列状部を形成し得ない微結晶を判定から除外することができる。

さらに、ステップＢ８では、黒領域４６の数をＹ方向に沿って計数した計数値が予め定める基準計数値未満である黒領域４６を、前記断続的な列状部が許容可能であるか否かの判定から除外する。したがって、ポリシリコン結晶膜２の検査方法は、小さい列状部を許容可能と判定することができる。

さらに、第１の規格化工程では、ステップＡ２，Ａ３の前に、前記撮像された画像の輝度差を補正する。したがって、ポリシリコン結晶膜２の検査方法は、撮像された画像のベースラインを正規化することができる。

さらに、エネルギー線、たとえばレーザー光Ｒａを照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜２を検査するにあたって、ＣＣＤカメラ１２は、アニール処理に起因する微結晶がＹ方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜２を該ポリシリコン結晶膜２に対向する方向から撮像する。そして、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤカメラ１２によって撮像された画像の領域を、Ｙ方向に並ぶ複数の第１の分割領域４１に分割し、分割された各第１の分割領域４１の画像の、Ｙ方向と交差するＸ方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、Ｘ方向に並ぶ複数の第２の分割領域４２に分割し、分割された各第２の分割領域４２の画像のＹ方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する。さらに、ＣＰＵ１５は、算出された複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる黒領域４６を特定し、特定された黒領域４６の数を前記Ｙ方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する。したがって、検査装置９は、離散的に形成される微結晶部分を検出して許容可能であるか否かを判定することができる。

１ 基板
２ 結晶膜
３ エキシマレーザーアニール装置
４ 帯状部分
５ 平板状基材
６ 非晶質シリコン層
７ 酸化膜
８ 触媒堆積層
９ 検査装置
１０ ｘｙステージ
１１ ｘｙステージ駆動機構
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 照明
１４ 制御装置
１５ ＣＰＵ
１６ ＲＯＭ
１７ ＲＡＭ
１８ バス
１９ 入出力インターフェース
２０ キーボード
２１ マウス

Claims (6)

1. エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜の検査方法であって、
   アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出する第１工程と、
   前記複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する第２工程と、
   を含むことを特徴とするポリシリコン結晶膜の検査方法。
2. 前記第２工程は、前記複数の第１の分割領域のそれぞれを、第２の方向に並ぶ複数の第３の分割領域に分割し、分割された複数の第３の分割領域のうち、各第１の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分と、各第２の濃度値分布特性が予め定める基準濃度値以下の部分との少なくとも一方の部分を含む第３の分割領域を候補領域として特定する特定工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリシリコン結晶膜の検査方法。
3. 前記特定工程は、前記特定された候補領域のうち、他の候補領域と予め定める距離以上離れている候補領域である孤立的領域を除外する孤立的領域除外工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のポリシリコン結晶膜の検査方法。
4. 前記第２工程は、前記候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数した計数値が予め定める基準計数値未満である候補領域を、前記断続的な列状部が許容可能であるか否かの判定から除外する計数後除外工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のポリシリコン結晶膜の検査方法。
5. 第１工程の前に、前記撮像された画像の輝度差を補正する第１の規格化工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のポリシリコン結晶膜の検査方法。
6. エネルギー線を照射してアニール処理を実施することによって形成されたポリシリコン結晶膜を検査する検査装置であって、
   アニール処理に起因する微結晶が第１の方向に並んで構成される複数の断続的な列状部が形成されるポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像する撮像部と、
   制御部であって、
   撮像部によって撮像された画像の領域を、第１の方向に並ぶ複数の第１の分割領域に分割し、分割された各第１の分割領域の画像の、第１の方向と交差する第２の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第１の濃度値分布特性を算出し、また前記ポリシリコン結晶膜を該ポリシリコン結晶膜に対向する方向から撮像した画像の領域を、第２の方向に並ぶ複数の第２の分割領域に分割し、分割された各第２の分割領域の画像の第１の方向の濃度値の分布をそれぞれ表す複数の第２の濃度値分布特性を算出し、
   算出された複数の第１の濃度値分布特性および前記複数の第２の濃度値分布特性に基づいて、前記断続的な列状部を構成する微結晶の候補となる候補領域を特定し、特定された候補領域の数を前記第１の方向に沿って計数し、計数した計数値に基づいて前記断続的な列状部が許容可能であるか否かを判定する制御部と、
   を含むことを特徴とする検査装置。