TWI481850B - 結晶化指數取得裝置及結晶化指數取得方法 - Google Patents

Description

結晶化指數取得裝置及結晶化指數取得方法

本發明係關於一種取得表示形成於對象物上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數的技術。

近年來，由於人們對地球環境問題之關注之升高，而進行利用潔淨之太陽光之太陽能電池之開發，特別是以可實現大面積化及低成本化之薄膜矽太陽能電池作為下一代太陽能電池而受到矚目。於薄膜矽太陽能電池之製造中，藉由化學氣相沈積(CVD，Chemical Vapor Deposition)法等在玻璃基板上形成矽膜。作為矽膜係利用有非晶矽膜、或混合存在非晶成分與結晶成分之微結晶矽膜等。

日本專利特開平11-317433號公報係關於測定多晶半導體膜之結晶粒子之粒徑之技術。於日本專利特開平11-317433號公報之檢查方法中，評估對象之多晶半導體薄膜(評估試料)之介電常數，係根據利用分光式橢圓儀之測定結果所求出。而且，將評估試料之介電常數與平均粒徑為已知之複數種多晶半導體薄膜(標準試料)之介電常數進行比較，取得與藉此所計算出之介電常數之波峰之半峰全幅值相關的內容，藉此求出評估試料之粒徑。

另外，於微結晶矽膜中，由於非晶成分與結晶成分之混合存在，而使介電函數變得複雜。又，微結晶矽膜於成膜時，會隨著膜厚之增加而使結晶化程度(即，非晶成分與結晶成分之比例)發生變化。因此，於進行微結晶矽膜之橢圓偏光分析時，若欲一面精度良好地求出結晶化程度一面進行分析，則應分析之參數數量就會變得非常多，而難以精度良好地求出微結晶矽膜之光學特性。例如，於日本專利特開平11-317433號公報中，雖然提出有關注多晶半導體薄膜之介電常數之波峰而求出晶粒子之粒徑，但由於忽視介電常數之波峰以外之部分，因此對提高粒徑之計算精度而言存在極限。

又，作為以非破壞之方式對微結晶矽膜之結晶化程度進行測定的方法，已知有拉曼光譜法。然而，於拉曼光譜法中，由於藉由測定所使用之雷射光之波長而決定可測定之膜厚，因此即便如微結晶矽膜般於膜厚方向上在結晶化程度發生變化之情形時，亦會求出假設為於膜厚方向上為均勻者之結晶化程度。又，於測定對象之膜厚較可測定之特定之膜厚為厚或薄的情形時，將無法準確地求出結晶化程度。而且，拉曼光譜法並無法測定膜厚。

本發明係適用於取得表示形成於對象物上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數的結晶化指數取得裝置，其目的在於容易且精度良好地取得結晶化指數。

本發明之結晶化指數取得裝置具備有：分光式橢圓儀；及運算部，其根據藉由利用上述分光式橢圓儀對於對象物上之微結晶矽膜進行測定所取得之測定光譜，求出測定介電函數，變更上述微結晶矽膜之理論介電函數所包含之參數群之值而進行上述理論介電函數相對於上述測定介電函數的擬合，藉此求出結晶化指數；且上述理論介電函數係藉由將包含有助於結晶矽膜之介電函數之虛部的2個波峰中之高能量側之波峰之高能量波峰模型的複數個部分介電函數模型合成而表現，於上述參數群中包含有上述高能量波峰模型之振幅，上述振幅係藉由上述結晶化指數而表現，其他部分介電函數模型之至少1個參數亦藉由上述結晶化指數而表現，於上述擬合時，藉由變更上述結晶化指數，而變更利用上述結晶化指數所表現之參數。於結晶化指數取得裝置中，可容易且精度良好地取得結晶化指數。

較佳為於上述運算部中，在上述擬合時亦變更上述微結晶矽膜之膜厚，而與上述結晶化指數一併地亦求出上述膜厚。

於其他較佳之實施形態中，上述複數個部分介電函數模型係各自包含藉由上述結晶化指數所表現之至少1個參數。更佳為上述參數群之各參數係藉由上述結晶化指數而表現。

於其他較佳實施形態中，上述運算部係於上述擬合時，使用包含假設為產生於微結晶矽膜中之空隙之體積分率作為參數之有效介質理論，藉由對上述體積分率進行變更，而變更上述理論介電函數之振幅。更佳為，藉由上述運算部而將微結晶矽膜於膜厚方向上分割為複數層，並針對上述複數層，分別變更上述結晶化指數及上述體積分率而進行上述擬合。

又，本發明亦適用於取得表示形成於對象物上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數的結晶化指數取得方法。上述結晶化指數取得方法具備有：a)藉由利用分光式橢圓儀對於對象物上之微結晶矽膜進行測定而取得測定光譜，根據上述測定光譜求出測定介電函數之步驟；及b)變更上述微結晶矽膜之理論介電函數所包含之參數群之值而進行上述理論介電函數相對於上述測定介電函數的擬合，藉此求出結晶化指數之步驟；且上述理論介電函數係藉由將包含有助於結晶矽膜之介電函數之虛部的2個波峰中之高能量側之波峰之高能量波峰模型的複數個部分介電函數模型合成而表現，於上述參數群中包含有上述高能量波峰模型之振幅，上述振幅係藉由上述結晶化指數而表現，其他部分介電函數模型之至少1個參數亦藉由上述結晶化指數而表現，於上述擬合時，藉由變更上述結晶化指數，變更利用上述結晶化指數而表現之參數。

上述目的及其他目的、特徵、態樣及優點係藉由參照隨附圖式而於以下所進行本發明之詳細的說明而明確化。

圖1係表示本發明之一實施形態之結晶化指數取得裝置1之立體圖。結晶化指數取得裝置1係取得表示形成於對象物即薄膜矽太陽能電池用玻璃基板9上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數的裝置。玻璃基板9之尺寸例如為1～2 m(公尺)見方。

結晶化指數取得裝置1具備：對玻璃基板9上進行攝影之攝影部2、用以取得下述測定光譜之分光式橢圓儀3、可於圖1中之Y方向上移動之Y方向移動部41、可朝圖1中之X方向移動之X方向移動部42、及由進行各種運算處理之中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)或儲存各種資訊之記憶體等所構成之電腦6，電腦6係發揮作為控制結晶化指數取得裝置1之各構成之控制部之作用。X方向移動部42設置於Y方向移動部41上，於X方向移動部42，固定有攝影部2及分光式橢圓儀3。於結晶化指數取得裝置1中，可將利用分光式橢圓儀3之光之照射位置自如地配置於玻璃基板9上之各個位置。

分光式橢圓儀3具備有配置於玻璃基板9之上方(圖1中之(+Z)側)之照明部31及受光部32，自照明部31向玻璃基板9照射有經偏光之白色光，且藉由受光部32接收來自玻璃基板9之反射光。受光部32具有反射光所入射之分析器、及取得反射光之分光強度之分光器，且將分析器之旋轉位置及藉由分光器所取得反射光之分光強度向電腦6輸出。於電腦6中，作為複數種頻率(或波長)之光各自之偏光狀態，可求出p偏光成分與s偏光成分之相位差及反射振幅比角。即，可取得相位差及反射振幅比角之頻率光譜(以下，統稱為「測定光譜」)。

圖2係表示電腦6之構成之圖式。電腦6係構成為將進行各種運算處理之CPU61、儲存基本程式之唯讀記憶體(ROM，Read Only Memory)62、及儲存各種資訊之隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)63連接於匯流排線之普通之電腦系統。於匯流排線，進一步適當地經由介面(I/F)等而連接有進行資訊儲存之固定碟片65、進行各種資訊顯示之顯示器66、接受來自操作者所輸入之鍵盤67a及滑鼠67b、自光碟、磁碟、磁光碟等電腦可讀取之記錄媒體60進行資訊之讀取或向記錄媒體60進行資訊之寫入的讀取/寫入裝置68、以及進行與外部通信之通信部69。

在電腦6中，於事前經由讀取/寫入裝置68自記錄媒體60讀出程式600，並儲存於固定碟片65。然後，程式600被複製至RAM63之同時CPU61根據RAM63內之程式600執行運算處理(即，利用電腦執行程式)，藉此使電腦6進行作為下述運算部之處理。

圖3係表示藉由CPU61根據程式600進行動作，而由CPU61、ROM62、RAM63、固定碟片65等所實現之功能構成之方塊圖。於圖3中，運算部7之測定介電函數運算部71及結晶化指數運算部73係藉由CPU61等所實現之功能，儲存部72係藉由固定碟片65等所實現之功能。再者，運算部7之功能既可藉由專用電路而實現，亦可局部地使用電路。

接著，針對結晶化指數取得裝置1之結晶化指數之測定原理進行敍述。於此，在CVD步驟中，一面變更作為原料氣體之單矽烷(SiH₄ )之流量與氫(H₂ )之流量的比例，一面於複數個矽基板上依次形成微結晶矽膜，藉此準備結晶化程度互不相同之複數個微結晶矽膜。然後，對於此等微結晶矽膜，根據藉由結晶化指數取得裝置1之分光式橢圓儀3所取得之測定光譜求出介電函數。再者，結晶化程度不同之複數個微結晶矽膜，亦可藉由變更單矽烷之流量與氫之流量之比例以外的條件(例如，成膜時之溫度或其他氣體之流量、用以產生電漿之電壓)而製作。

圖4係表示此等微結晶矽膜之介電函數之圖式。介電函數ε係藉由包含作為實部之ε₁ 及作為虛部之ε₂ 之複變函數而表現(即，將虛數單位設為i且(ε=ε₁ +iε₂ ))，圖4之縱軸係表示介電函數之虛部ε₂ ，橫軸則表示與頻率對應之光子能量。於圖4中，對表示各微結晶矽膜之介電函數之虛部ε₂ 之線，附有將形成該微結晶矽膜時之氫之流量除以單矽烷之流量所得的值即氫稀釋率R之值(R=10、30、50、100)。又，於圖4中，對實質上不具有非晶成分之結晶矽膜之介電函數之虛部，亦附有「c-Si」之符號而一併加以表示。再者，圖4之介電函數係根據藉由分光式橢圓儀3所取得之測定光譜而求出者，且為不使用下述Tauc-Lorentz模型或諧波(Harmonic)模型而求出者。

於圖4所示介電函數中之R=10之介電函數中，雖然幾乎不存在與結晶矽膜之介電函數之虛部之2個波峰91、92對應的成分，但於R=30、50、100之各介電函數中，與低能量側之波峰91及高能量側之波峰92(以下，稱為「低能量波峰91」及「高能量波峰92」)對應之變化係存在於光子能量為3.4 eV及4.25 eV的附近。可認為此係由以下情形所引起：於成膜時之氫稀釋率R較大之微結晶矽膜中，膜中之結晶成分之比例會增大，而使因結晶成分所引起之波峰91、92之影響顯著化。

圖5係表示對R=50之微結晶矽膜之介電函數進行分析之結果之圖式。圖5中複數個圓形標記係表示根據分光式橢圓儀3之測定光譜所求出之介電函數(以下，稱為「測定介電函數」)，線93係表示將介電函數模型化之理論介電函數。理論介電函數93係藉由將有助於低能量波峰91(參照圖4)之部分介電函數模型94、有助於高能量波峰92(參照圖4)之部分介電函數模型95、以及模型化有助於低能量波峰91及高能量波峰92者以外之部分介電函數模型96進行合成而表現。

於以下之說明中，將部分介電函數模型94～96分別稱為「低能量波峰模型94」、「高能量波峰模型95」及「背景模型96」。於本實施形態中，使用Tauc-Lorentz模型作為低能量波峰模型94及背景模型96，使用Harmonic模型作為高能量波峰模型95。

如圖5所示，理論介電函數93係精度良好地與測定介電函數成為一致。因此，可理解為藉由將低能量波峰模型94、高能量波峰模型95及背景模型96進行合成，可精度良好地表現微結晶矽膜之介電函數。

於此，關注上述3個部分介電函數模型中之高能量波峰模型。圖6係針對以氫稀釋率R=20、30、70、100分別成膜之微結晶矽膜，與圖5所示之R=50之微結晶矽膜相同地進行分析，並圖示所獲得之3個部分介電函數模型中之高能量波峰模型。於圖6中，亦一併表示圖5所示之R=50之微結晶矽膜之高能量波峰模型。又，於圖6中，對表示各微結晶矽膜之高能量波峰模型之線，附有形成各微結晶矽膜時之氫稀釋率R之值。

如圖6所示，高能量波峰模型之振幅，會隨著氫稀釋率R變大、即會隨著微結晶矽膜中之結晶成分之比例增大而逐漸增大。因此，將表示微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數κ設定為各個R之高能量波峰模型之振幅相對於R=100之高能量波峰模型之振幅的比例。具體而言，於R=100時結晶化指數κ成為1，隨著R變小而κ亦變小，於R=0時κ亦成為0。高能量波峰模型之振幅係與結晶化指數κ成正比。

於結晶化指數取得裝置1中，作為成為測定對象之微結晶矽膜之測定之事前處理，將以上述氫稀釋率R=20、30、50、70、100所分別成膜之微結晶矽膜之3個部分介電函數模型(即，低能量波峰模型、高能量波峰模型及背景模型)之參數、與結晶化指數κ之關係儲存於儲存部72(參照圖3)。

圖7.A至圖7.H係分別表示各參數與結晶化指數κ之關係之圖式。圖7.A至圖7.C分別表示低能量波峰模型之帶隙Eg、半峰全幅值C及振幅A與結晶化指數κ之關係。圖7.D表示高能量波峰模型之半峰全幅值C與結晶化指數κ之關係。圖7.E至圖7.H分別表示背景模型之帶隙Eg、半峰全幅值C、波峰位置之能量En及振幅A與結晶化指數κ之關係。

於結晶化指數取得裝置1中，此等參數、及作為結晶化指數κ之設定基準之高能量波峰模型之振幅，係成為於下述擬合時值發生變更之理論介電函數之參數群。參數群之各參數係根據圖7.A至圖7.H所示之關係，藉由結晶化指數κ而表現。再者，高能量波峰模型之振幅如上述與結晶化指數κ成正比，省略圖示。於本實施形態中，各參數表現為結晶化指數κ之函數。於圖7.A至圖7.H中，以實線表示儲存於儲存部72之上述函數。理論介電函數所包含之各參數與結晶化指數κ之關係，例如亦可藉由表狀形式而儲存於儲存部72。

圖8係表示取得玻璃基板9上之微結晶矽膜之結晶化指數κ之處理流程之圖式。於結晶化指數取得裝置1中，若搬入設置有結晶化指數κ為未知之微結晶矽膜之玻璃基板9，則藉由利用分光式橢圓儀3對玻璃基板9上之微結晶矽膜之特定位置進行測定可取得測定光譜(步驟S11)。然後，藉由運算部7之測定介電函數運算部71(參照圖3)，根據上述測定光譜可求出測定介電函數(步驟S12)。

接著，藉由結晶化指數運算部73(參照圖3)，變更微結晶矽膜之理論介電函數所包含之上述參數群(即，圖7.A至圖7.H所示之參數)之值、及微結晶矽膜之膜厚之值，從而進行理論介電函數相對於測定介電函數之擬合。於結晶化指數取得裝置1中，在該擬合時，藉由變更結晶化指數κ，而變更利用結晶化指數κ所表現(於本實施形態中，表現為結晶化指數κ之函數)之上述參數群之各參數之值。然後，求出理論介電函數最接近測定介電函數之結晶化指數κ之值及膜厚之值(步驟S13)。

如以上說明，於結晶化指數取得裝置1中，藉由結晶化指數κ表現微結晶矽膜之理論介電函數所包含之參數群之各參數，並藉由變更結晶化指數κ而變更各參數之值，而進行測定介電函數相對於理論介電函數之擬合。藉此，與個別地變更理論介電函數所包含之參數群之各參數而進行擬合之情形相比，可容易且迅速地求出微結晶矽膜之結晶化指數κ。又，於個別地對上述各參數進行變更之情形時，存在有求出局部解之虞，但藉由利用結晶化指數κ表現各參數，可防止參數取局部解，而可容易且精度良好地進行擬合。

而且，如上述，藉由將理論介電函數整體相對於測定介電函數整體進行擬合，與僅將理論介電函數之一部分之值(例如，峰值)與測定介電函數所對應之值配合之情形相比，可更精度良好地求出結晶化指數κ。又，於擬合時，藉由亦變更微結晶矽膜之膜厚，亦可與結晶化指數一併容易且精度良好地求出該膜厚。再者，亦可根據結晶化指數取得裝置1之使用者之要求，僅輸出所求出之結晶化指數κ及膜厚中之膜厚。

於結晶化指數取得裝置1中，藉由求出結晶化指數κ，亦可精度良好地求出利用於理論介電函數之合成之複數個部分介電函數模型(即，低能量波峰模型、高能量波峰模型及背景模型)之各參數，而獲得高精度之理論介電函數。其結果，可容易且高精度地進行微結晶矽膜之橢圓偏光分析。

於結晶化指數取得裝置1中，理論介電函數所包含參數群之所有參數並非必須藉由結晶化指數κ而表現，複數個部分介電函數模型只要分別包含藉由結晶化指數κ表現之至少1個參數即可。藉此，由於分別作為理論介電函數之一部分之所有部分介電函數模型係藉由結晶化指數κ而表現，故可降低參數取局部解之可能性。其結果，可容易且精度良好地進行擬合。

另外，由於微結晶矽膜係於對象物上之成膜步驟中進行結晶化，因此於微結晶矽膜之接近對象物之部位，與遠離對象物之部位相比，晶粒之邊界即晶界會變多。因此，即便氫稀釋率R等之成膜條件相同，微結晶矽膜亦會根據其膜厚而使介電函數不同。

圖9係表示以氫稀釋率R=50成膜之膜厚為345(埃)之微結晶矽膜、及膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之圖式。圖9中之介電函數係根據分光式橢圓儀3之測定光譜所求出者。線81及線82係分別表示膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數之實部ε₁ 及虛部ε₂ 。線83及線84則分別表示膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之實部ε₁ 及虛部ε₂ 。

如圖9所示，膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之波峰位置係與實部ε₁ 及虛部ε₂ 一起，均與膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數之波峰位置幾乎一致，而膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之振幅係小於膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數之振幅。此情形可認為係由膜厚為165之微結晶矽膜中之晶界多於膜厚為345之微結晶矽膜所引起。微結晶矽膜中之晶界之增減，可解釋為微結晶矽膜中之空隙之增減。

因此，可認為將假設為因晶界而產生於微結晶矽膜中之空隙之體積分率設為f_mSiC ，將作為基準之膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數設為ε_ref ，將真空之介電函數設為ε_b ，而使膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數ε_h 係藉由有效介質近似而滿足算式1者。

算式1

算式1中之f_mSiC 亦可解釋為膜厚為345之微結晶矽膜之假設為起因於晶界之存在的空隙之體積分率、與膜厚為165之微結晶矽膜之假設為起因於晶界之存在的空隙之體積分率之差。

於結晶化指數取得裝置1中，在利用圖8之步驟S13中之結晶化指數運算部73(參照圖3)之擬合時，於取得結晶化指數κ之對象為相對較薄之微結晶矽膜之情形時等，視需要使用包含將上述空隙之體積分率f_mSiC 作為參數之有效介質理論(於本實施形態中為有效介質近似)，並藉由對體積分率f_mSiC 進行變更，而變更微結晶矽膜之理論介電函數之振幅。

若以上述膜厚不同之2種微結晶矽膜為例，則對於膜厚為345之微結晶矽膜，可不使用上述有效介質理論而精度良好地進行擬合。又，對於膜厚為165之微結晶矽膜，於不使用有效介質理論之情形時，擬合之精度會下降，藉由使用上述有效介質理論，可精度良好地進行擬合。其結果，2種微結晶矽膜之結晶化指數κ變得大致相等，膜厚為165之微結晶矽膜之空隙之體積分率f_mSiC 係以膜厚為345的微結晶矽膜為基準而成為1.9%。如上述，於結晶化指數取得裝置1中，即便在微結晶矽膜相對較薄之情形時，亦可藉由使用有效介質理論，精度良好地求出結晶化指數κ。其結果，可容易且高精度地進行相對較薄之微結晶矽膜之橢圓偏光分析。

接著，針對微結晶矽膜相對較厚之情形時之結晶化指數κ之計算進行說明。如上述，微結晶矽膜係於對象物上之成膜步驟中進行結晶化，因此於微結晶矽膜之接近對象物之部位，與遠離對象物之部位相比，晶粒之邊界即晶界會變多，而空隙之體積分率f_mSiC 亦會變大。又，於微結晶矽膜相對較厚之情形時，微結晶矽膜之接近對象物之部位與遠離對象物之部位相比，結晶化指數κ會變小。

因此，如圖10所示，於結晶化指數運算部73中，將玻璃基板9上之微結晶矽膜5於膜厚方向上，自接近玻璃基板9之方向起分割為第1層51、第2層52、第3層53及第4層54之複數層(即，假設微結晶矽膜5為該複數層於膜厚方向上積層者)，而進行步驟S13之擬合。於本實施形態中，在該擬合時，除上述複數層51～54外，亦對微結晶矽膜5之表面之微小之凹凸(以下，稱為「表面層55」)進行考慮。

具體而言，分別對於第1層51、第2層52、第3層53及第4層54，與上述膜厚165之微結晶矽膜相同地，使用對假設為因晶界之存在而產生於微結晶矽膜中之空隙進行考慮之有效介質理論，並分別對各層之結晶化指數κ、膜厚及空隙之體積分率進行變更。又，對於表面層55，假設為具有與第4層54相同之結晶化指數κ之微結晶矽膜與空氣之層係分別以相同體積存在而使用有效介質理論，分別對結晶化指數κ及膜厚進行變更。而且，一面進行此等之變更，一面進行將第1層51～第4層54、及表面層55之理論介電函數合成之合成理論介電函數、與測定介電函數之擬合。

表1表示對膜厚約800之微結晶矽膜5進行上述擬合所求出之各層之結晶化指數κ、膜厚及空隙之體積分率。又，圖11.A及圖11.B係分別表示微結晶矽膜5之偏光狀態之圖式。圖11.A及圖11.B中之複數個圓形標記係表示藉由分光式橢圓儀3所測定之Ψ及Δ(即，測定光譜)，而實線則分別表示藉由上述擬合所求出之Ψ及Δ之理論光譜。

如表1所示，結晶化指數κ之值係最接近玻璃基板9之第1層51為最小，且隨著遠離玻璃基板9而變大。又，空隙之體積分率係最接近玻璃基板9之第1層51為最大，且隨著遠離玻璃基板9而變小。此情形與於對象物上之成膜步驟中進行結晶化之微結晶矽膜之性質一致。又，如圖11.A及圖11.B所示，藉由結晶化指數運算部73所求出之與微結晶矽膜5之偏光狀態相關之理論光譜，精度良好地與利用分光式橢圓儀3所測定之光譜一致。

如上述，於結晶化指數取得裝置1中，將微結晶矽膜於膜厚方向上分割為複數層，且對於複數層，分別變更結晶化指數κ、膜厚及空隙之體積分率而進行擬合，藉此可精度良好地求出相對較厚之膜之結晶化指數κ之分佈及膜厚。於結晶化指數取得裝置1中，該擬合亦可將各層之膜厚固定而進行。即便於此情形時，亦可精度良好地求出相對較厚之膜之結晶化指數κ之分佈。再者，亦可適當變更微結晶矽膜之膜厚方向上之分割數。又，於表面層55所產生之影響相對較小之情形時，亦可不考慮表面層55。

另外，於進行相對較厚之微結晶矽膜之分析之情形時，若對微結晶矽膜之各層，個別地變更理論介電函數所包含參數群之各參數而進行擬合，則參數數量將變得非常多，而存在計算結晶化指數κ需要大量之時間、或參數取局部解之虞。相對於此，於結晶化指數取得裝置1中，將分割微結晶矽膜之各層之理論介電函數所包含參數群的各參數利用各層之結晶化指數κ而表現，藉由變更結晶化指數κ而變更各參數之值，從而進行理論介電函數相對於測定介電函數之擬合。藉此，可容易且迅速地求出相對較厚之微結晶矽膜之結晶化指數κ。其結果，可容易且高精度地進行相對較厚之微結晶矽膜之橢圓偏光分析。

以上，雖然已針對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可實現各種變更。

例如，作為低能量波峰模型、高能量波峰模型及背景模型，亦可使用與上述實施形態不同之模型。例如，作為高能量波峰模型，亦可使用Tauc-Lorentz模型。

於結晶化指數取得裝置1中，亦可將圖7.A至圖7.H所示之參數以外之部分介電函數模型之參數藉由結晶化指數κ而表現，且於理論介電函數相對於測定介電函數之擬合時，伴隨結晶化指數κ之變更而變更。

於結晶化指數取得裝置1中，理論介電函數並非必須藉由將低能量波峰模型、高能量波峰模型及背景模型合成而表現，只要藉由將包含高能量波峰模型之複數個部分介電函數模型合成而表現即可。對於在擬合時值被變更之參數群，亦無須將參數群之所有參數藉由結晶化指數κ所表現，只要該參數群所包含之高能量波峰模型之振幅、及上述複數個部分介電函數模型所包含之其他部分介電函數模型之至少1個參數藉由結晶化指數κ表現即可。藉此，可容易且精度良好地取得微結晶矽膜之結晶化指數κ。

於結晶化指數取得裝置1中，可取得玻璃基板9以外之太陽能電池用基板、或塑膠薄膜等，於各種對象物上所形成之微結晶矽膜之結晶化指數κ。又，微結晶矽膜亦可為藉由CVD法以外之方法所形成者。

雖然已針對發明詳細地進行描述及說明，但既述之說明為例示而並非限定性者。因此，只要不脫離本發明之範圍，則可實現多種變形或態樣。

1．．．結晶化指數取得裝置

2．．．攝影部

3．．．分光式橢圓儀

5．．．微結晶矽膜

6．．．電腦

7．．．運算部

9．．．玻璃基板

31．．．照明部

32．．．受光部

41．．．Y方向移動部

42．．．X方向移動部

51．．．第1層

52．．．第2層

53．．．第3層

54．．．第4層

55．．．表面層

60．．．記錄媒體

61．．．CPU

62．．．ROM

63．．．RAM

65．．．固定碟片

66．．．顯示器

67a．．．鍵盤

67b．．．滑鼠

68．．．讀取/寫入裝置

69．．．通信部

71．．．測定介電函數運算部

72．．．儲存部

73．．．結晶化指數運算部

81．．．膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數之實部

82．．．膜厚為345之微結晶矽膜之介電函數之虛部

83．．．膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之實部

84．．．膜厚為165之微結晶矽膜之介電函數之虛部

91．．．低能量波峰

92．．．高能量波峰

93．．．理論介電函數

94．．．低能量波峰模型

95．．．高能量波峰模型

96．．．背景模型

600．．．程式

A．．．振幅

C．．．半峰全幅值

Eg．．．帶隙

En．．．能量

S11～S13．．．步驟

X、Y、Z．．．方向

ε．．．介電函數

ε₁ ．．．實部

ε₂ ．．．虛部

κ．．．結晶化指數

圖1係表示結晶化指數取得裝置之立體圖。

圖2係表示電腦之構成之圖式。

圖3係表示電腦所實現之功能構成之方塊圖。

圖4係表示微結晶矽膜之介電函數之圖式。

圖5係表示微結晶矽膜之測定介電函數及理論介電函數之圖式。

圖6係表示微結晶矽膜之高能量波峰模型之圖式。

圖7A係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7B係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7C係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7D係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7E係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7F係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7G係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖7H係表示參數與結晶化指數之關係之圖式。

圖8係表示取得結晶化指數之處理流程之圖式。

圖9係表示微結晶矽膜之介電函數之圖式。

圖10係表示微結晶矽膜之分割態樣之圖式。

圖11A係表示微結晶矽膜之偏光狀態之圖式。

圖11B係表示微結晶矽膜之偏光狀態之圖式。

1．．．結晶化指數取得裝置

2．．．攝影部

3．．．分光式橢圓儀

6．．．電腦

9．．．玻璃基板

31．．．照明部

32．．．受光部

41．．．Y方向移動部

42．．．X方向移動部

X、Y、Z．．．方向

Claims (14)

1. 一種結晶化指數取得裝置，其係取得表示形成於對象物上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數者，其具備有：分光式橢圓儀；及運算部，其從藉由利用上述分光式橢圓儀對於對象物上之微結晶矽膜進行測定所取得之測定光譜，求出測定介電函數，變更上述微結晶矽膜之理論介電函數所包含之參數群之值而進行上述理論介電函數相對於上述測定介電函數之擬合，藉此求出結晶化指數；上述理論介電函數係藉由將複數個部分介電函數模型合成而表現，上述複數個部分介電函數模型包含有助於結晶矽膜之介電函數之虛部的2個波峰中之高能量側波峰之高能量波峰模型；於上述參數群中包含有上述高能量波峰模型之振幅，上述振幅係藉由上述結晶化指數而表現，其他部分介電函數模型之至少1個參數亦藉由上述結晶化指數而表現；於上述擬合時，藉由變更上述結晶化指數，而變更利用上述結晶化指數所表現之參數。
2. 如申請專利範圍第1項之結晶化指數取得裝置，其中，於上述運算部中，在上述擬合時亦變更上述微結晶矽膜之膜厚，而與上述結晶化指數一併地亦求出上述膜厚。
3. 如申請專利範圍第1項之結晶化指數取得裝置，其中，上述複數個部分介電函數模型係各自包含藉由上述結晶化指數所表現之至少1個參數。
4. 如申請專利範圍第3項之結晶化指數取得裝置，其中，上述參數群之各參數係藉由上述結晶化指數而表現。
5. 如申請專利範圍第1項之結晶化指數取得裝置，其中，上述運算部係於上述擬合中，使用包含假設為產生於微結晶矽膜中之空隙之體積分率作為參數之有效介質理論，藉由對上述體積分率進行變更，而變更上述理論介電函數之振幅。
6. 如申請專利範圍第5項之結晶化指數取得裝置，其中，藉由上述運算部，將微結晶矽膜於膜厚方向分割為複數層，並針對上述複數層之各層，變更上述結晶化指數及上述體積分率而進行上述擬合。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之結晶化指數取得裝置，其中，上述對象物為太陽能電池用基板。
8. 一種結晶化指數取得方法，其係取得表示形成於對象物上之微結晶矽膜之結晶化程度之結晶化指數者，其具備有：a)藉由利用分光式橢圓儀對於對象物上之微結晶矽膜進行測定，取得測定光譜，並從上述測定光譜求出測定介電函數之步驟；及b)變更上述微結晶矽膜之理論介電函數所包含之參數群之值，進行上述理論介電函數相對於上述測定介電函數的擬合，藉此求出結晶化指數之步驟；上述理論介電函數係藉由將複數個部分介電函數模型合成而表現，上述複數個部分介電函數模型包含有助於結晶矽膜之介電函數之虛部的2個波峰中之高能量側波峰之高能量波峰模型；於上述參數群中包含有上述高能量波峰模型之振幅，上述振幅係藉由上述結晶化指數而表現，其他部分介電函數模型之至少1個參數亦藉由上述結晶化指數而表現；於上述擬合時，藉由變更上述結晶化指數，而變更利用上述結晶化指數所表現之參數。
9. 如申請專利範圍第8項之結晶化指數取得方法，其中，於上述b)步驟中，在上述擬合時亦變更上述微結晶矽膜之膜厚，而與上述結晶化指數一併地亦求出上述膜厚。
10. 如申請專利範圍第8項之結晶化指數取得方法，其中，上述複數個部分介電函數模型係各自包含藉由上述結晶化指數所表現之至少1個參數。
11. 如申請專利範圍第10項之結晶化指數取得方法，其中，上述參數群之各參數係藉由上述結晶化指數而表現。
12. 如申請專利範圍第8項之結晶化指數取得方法，其中，於上述b)步驟中，在上述擬合時，使用包含假設為產生於微結晶矽膜中之空隙之體積分率作為參數之有效介質理論，藉由對上述體積分率進行變更，而變更上述理論介電函數之振幅。
13. 如申請專利範圍第12項之結晶化指數取得方法，其中，於上述b)步驟中，將微結晶矽膜於膜厚方向分割為複數層，並針對上述複數層之各層，變更上述結晶化指數及上述體積分率而進行上述擬合。
14. 如申請專利範圍第8至13項中任一項之結晶化指數取得方法，其中，上述對象物為太陽能電池用基板。