JP2005072313A

JP2005072313A - 結晶膜の検査方法および検査装置

Info

Publication number: JP2005072313A
Application number: JP2003300982A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwata; 裕岩田; Chiaki Yamawaki; 千明山脇
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】所望の結晶化度が得られる結晶膜を形成することが可能となり、製造
プロセスの安定稼動を図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。
【解決手段】照射エネルギを変化させながら第２方向に走査されてレーザービ
ームが照射されたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１方向および第２方向に並
ぶ複数の検査部位で二次元的に検査し、その検査結果に基づいて、検査対象結晶
膜を検査するときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定しているので、仮
に結晶化状態の面内分布が離散的に発生している状態であっても、検査対象結晶
膜を、従来技術よりも高い精度で計測および検査することが可能となる。
【選択図】図１

Description

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装置などによる結晶化工程
を経て用いられる技術に関する。

本発明において、「略長方形状」は「長方形状」を含む。

高解像度の要望が強い液晶表示素子およびイメージセンサーなどにおいては、
駆動方式として、たとえばガラスなどの絶縁基板の一表面部に高性能な半導体素
子を形成したアクティブマトリックス形の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin
Film Transistor）が用いられている。前記ＴＦＴには、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。

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、単に結晶膜と呼ぶ場合もある）が形成される。

エキシマレーザーアニール装置において、最適なレーザーエネルギー値を決定
するには、レーザーエネルギー値を決定するための基板を用意しておく。以後、
前記基板をパワーモニター基板と称する。予め定められた範囲のレーザーエネル
ギー値を用いて、パワーモニター基板に対し、レーザーエネルギー値を段階的に
変化させつつレーザーエネルギーを照射する。その結果を目視観察またはラマン
分光計測のような手段で計測して、結晶膜の結晶化度を確認する。その後、所望
の結晶化度が得られた場所に対応するレーザーエネルギー値を用いて、エキシマ
レーザーアニール装置を稼動させる。

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生成した基板を
、検査する技術も開示されている（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て結晶化状態を測定し、その計測値に基づいて基板の状
態を判定する技術が開示されている。
特開２００１−１１０８６１号公報

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の結晶化状態は、
同一の設定条件のレーザーエネルギーで照射した場合であっても、基板の場所に
よって結晶化状態に違いがある。つまり前記結晶膜の結晶化状態は、面内分布を
有する。結晶膜付きの結晶化基板の面内分布は、レーザーエネルギーの時間軸に
対する変動と、レーザービームの照射エネルギー分布とによって発生する。前記
レーザービームの照射エネルギー分布は、レーザー発信源から基板までの光路途
中に配置されるレンズ群などのレーザー照射光学系の収差および光軸誤差などに
起因して発生する。

エキシマレーザーアニール装置は、一定期間またはレーザー照射回数などに応
じて、光学系のクリーニングなどのメンテナンスつまり保守作業が必要である。
前記保守作業に起因するレーザー照射エネルギー分布は、上述した保守作業毎に
光学系の光学条件が変化することで一定とはならない。レーザーエネルギーを付
与した基板の結晶化状態を計測した場合、結晶化基板の面内の場所によって、結
晶化状態は異なる。それ故、パワーモニター基板を用いて得られたレーザーエネ
ルギーの設定値は、保守作業毎にレーザーエネルギー分布の変化に影響を受けて
、レーザーエネルギーの設定値の精度が低下する。

またエキシマレーザーアニール装置に対し、適切なレーザーエネルギーの設定
値を設定する。その後、ＴＦＴ基板を製造するために、固相成長によって結晶化
された製品用の結晶化基板に対し、前記エキシマレーザーアニール装置を用いて
レーザーエネルギーを付与し、結晶化処理を進める。前述したように、結晶化状
態は、基板内において面内分布を有するので、製品用の結晶化基板の結晶化状態
を検査し、品質管理を行うには、基板内の結晶化状態の過小箇所および過大箇所
を特定する必要がある。逆に言えば、基板内における結晶化状態の過小箇所およ
び過大箇所の位置が不特定であるので、基板内に、結晶化状態を測定するための
多数の測定点を設定しなければならない。結果として検査時間が長くなるので、
測定点数を離散的に限定するか、または、抜き取り検査するなどの対策が必要と
なる。したがって工程における検査精度が低下する。

したがって本発明の目的は、所望の結晶化度が得られる結晶膜を形成すること
が可能となり、製造プロセスの安定稼動を図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。

本発明は、照射形状が予め定める第１方向へ延びる略長方形状であり、結晶膜
の結晶成長を促すためのレーザービームが、第１方向に直交する第２方向へ走査
されて照射される検査対象結晶膜を検査する方法であって、
照射エネルギを変化させながら第２方向へ走査されてレーザービームが照射さ
れたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査部位
で検査する第１工程と、
第１工程の検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査するときの少なくとも
検査部位を含む検査条件を設定する第２工程と、
第２工程で設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検査する第３工程
とを含むことを特徴とする結晶膜の検査方法である。

本発明に従えば、第１工程においては、照射エネルギを変化させながら第２方
向に走査されてレーザービームが照射されたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、予
め定める第１方向およびこの第１方向に直交する第２方向に並ぶ複数の検査部位
で検査する。第２工程においては、第１工程の検査結果に基づいて、検査対象結
晶膜を検査するときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定する。第３工程
においては、第２工程で設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検査す
る。

特に、第１工程において、前記モニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第
２方向に並ぶ複数の検査部位で検査しており、その検査結果に基づいて、検査対
象結晶膜を検査するときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定しているの
で、仮にモニタ用結晶膜の結晶化状態について、面内分布が発生している状態で
あっても、検査すべき検査部位を略特定することができる。

たとえば、前記結晶化状態の過小箇所および過大箇所を略特定することが可能
となるので、検査対象結晶膜を、従来技術よりも高い精度で計測および検査する
ことが可能となる。したがって、所望の結晶化度が得られる結晶膜を形成するこ
とが可能となり、製造プロセスの安定稼動を図ることが可能となる。

また本発明は、第２工程における結晶膜の検査条件は、第１工程で検査結果が
得られると、自動制御手段によって自動的に設定されることを特徴とする。

本発明に従えば、結晶膜の検査条件は、第１工程で検査結果が得られると、自
動制御手段によって自動的に設定される。それ故、結晶膜の検査条件を短時間で
かつ正確に設定することができる。

また本発明は、第１工程は、
各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大きな値となる
検査値として求める第１段階と、
各検査部位を、第２方向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ
複数の検査部位列に分け、各検査部位列毎に、検査値が最大値となる検査部位を
抽出する第２段階と、
各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位
列を抽出する第３段階とを有することを特徴とする。

本発明に従えば、第１段階において、各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長
度が高くなるにつれて大きな値となる検査値として求める。第２段階において、
各検査部位を、第２方向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ複
数の検査部位列に分け、各検査部位列毎に、検査値が最大値となる検査部位を抽
出する。第３段階において、各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査
値が最大値となる検査部位列を抽出する。特に、結晶化状態を抑制するための最
小の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位列を求めているので、仮に
結晶化状態を進行させるための照射エネルギの分布状態が変動していたとしても
、その分布状態に適した計測を行うことができる。

また本発明は、第２工程は、
各検査部位を、第１方向に並ぶ各検査部位を１つの行として、第２方向に並ぶ
複数の検査部位行に分け、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列における
検査値が最大値となる検査部位を有する検査部位行を抽出し、
この検査部位行における検査値が最大値となる検査部位および検査値が最小値
となる検査部位とを抽出し、
これら２つの検査部位を有する検査部位列の各検査部位を、検査対象結晶膜を
検査するときの検査部位として、検査条件に設定することを特徴とする。

本発明に従えば、第２工程において、各検査部位を、第１方向に並ぶ各検査部
位を１つの行として、第２方向に並ぶ複数の検査部位行に分け、第１工程の第３
段階で抽出される検査部位列における検査値が最大値となる検査部位を有する検
査部位行を抽出する。また、この検査部位行における検査値が最大値となる検査
部位および検査値が最小値となる検査部位を抽出する。これら２つの検査部位を
有する検査部位列の各検査部位を、検査対象結晶膜を検査するときの検査部位と
して、検査条件に設定する。

このように検査部位列における検査値に基づいて、検査部位行における検査値
が最大値および最小値となる検査部位を抽出したうえで、前記検査部位列を設定
することができる。換言すれば、モニタ用結晶膜の結晶化状態の過小箇所および
過大箇所を略特定することが可能となる。したがって、本発明によれば、検査部
位を無作為に限定するか、または、抜き取り検査などの対策を講じることなく、
検査条件を設定することができる。それ故、結晶膜の結晶化状態の検査を、従来
技術よりも高い精度で実現することが可能となる。

また本発明は、第１工程は、各検査部位列のうち、最大の照射エネルギで、検
査値が最大値となる検査部位列を抽出する第４段階をさらに有し、
第２工程は、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列における検査値が最
大値となる検査部位の照射エネルギと、第１工程の第４段階で抽出される検査部
位列における検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネルギ差を求
め、このエネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定して、範囲
外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定することを特徴と
する。

本発明に従えば、第１工程のうちの第４段階では、各検査部位列のうち、最大
の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位列を抽出する。第２工程にお
いて、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列における検査値が最大値とな
る検査部位の照射エネルギと、第１工程の第４段階で抽出される検査部位列にお
ける検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネルギ差を求める。

その後このエネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定する。
求められるエネルギ差が、前記エネルギ範囲外にあると判定したとき、モニタ用
結晶膜は異常であると判定する。逆に、求められるエネルギ差が、前記エネルギ
範囲内にあると判定したとき、このモニタ用結晶膜は正常であると判定する。こ
のようにモニタ用結晶膜の異常判定を実現することができる。少なくとも、前記
モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の検査条件を設定することができ
る。

また本発明は、第２工程は、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列にお
ける検査値の最大値が、予め設定される検査値範囲内にあるか否かを判定して、
範囲外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定することを特
徴とする。

本発明に従えば、第２工程において、第１工程の第３段階で抽出される検査部
位列における検査値の最大値が、予め設定される検査値範囲内にあるか否かを判
定する。抽出される検査部位列における検査値の最大値が、前記検査値範囲外で
あると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する。逆に、前記検査
値の最大値が、前記検査値範囲内であると判定したとき、モニタ用結晶膜は正常
であると判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定をすることができる。
少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の検査条件を設
定することができる。

また本発明は、照射形状が予め定める第１方向へ延びる略長方形状であり、結
晶膜の結晶成長を促すためのレーザービームが、第１方向に直交する第２方向へ
走査されて照射される検査対象結晶膜を検査する装置であって、
照射エネルギを変化させながら第２方向に走査されてレーザービームが照射さ
れたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査部位
で検査するモニタ検査手段と、
モニタ検査手段による検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査するときの
少なくとも検査部位を含む検査条件を設定する条件設定手段と、
条件設定手段によって設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検査す
る対象膜検査手段とを含む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、照射形状が予め定める第１方向へ延びる略長方形状であり、
結晶膜の結晶成長を促すためのレーザービームが、第１方向に直交する第２方向
へ走査されて照射される検査対象結晶膜を検査する装置において、モニタ検査手
段は、照射エネルギを変化させながら第２方向に走査されてレーザービームが照
射されたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査
部位で検査する。

条件設定手段は、モニタ検査手段による検査結果に基づいて、検査対象結晶膜
を検査するときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定する。対象膜検査手
段は、条件設定手段によって設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検
査する。

特に、前記モニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の
検査部位で検査しており、その検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査する
ときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定しているので、仮にモニタ用結
晶膜の結晶化状態について、面内分布が発生している状態であっても、検査すべ
き検査部位を略特定することができる。

また本発明は、モニタ検査手段において、
各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大きな値となる
検査値として求め、
各検査部位を、第２方向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ
複数の検査部位列に分け、各検査部位列毎に、検査値が最大値となる検査部位を
抽出し、
各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位
列を抽出する制御手段をさらに含むことを特徴とする。

本発明に従えば、制御手段によって、各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長
度が高くなるにつれて大きな値となる検査値として求め、各検査部位を、第２方
向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ複数の検査部位列に分け
ることができる。さらに制御手段によって、各検査部位列毎に、検査値が最大値
となる検査部位を抽出し、各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査値
が最大値となる検査部位列を抽出することができる。

特に、結晶化状態を抑制するための最小の照射エネルギで、検査値が最大値と
なる検査部位列を求めているので、仮に結晶化状態を進行させるための照射エネ
ルギの分布状態が変動していたとしても、その分布状態に適した計測を行うこと
ができる。

また本発明は、制御手段は、さらに、
各検査部位を、第１方向に並ぶ各検査部位を１つの行として、第２方向に並ぶ
複数の検査部位行に分け、抽出される検査部位列における検査値が最大値となる
検査部位を有する検査部位行を抽出し、
この検査部位行における検査値が最大値となる検査部位および検査値が最小値
となる検査部位とを抽出し、
これら２つの検査部位を有する検査部位列の各検査部位を、検査対象結晶膜を
検査するときの検査部位として、検査条件に設定する機能を有することを特徴と
する。

本発明に従えば、制御手段によって、モニタ検査手段に関して、各検査部位列
のうち、最大の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位列を抽出する。
また制御手段によって、条件設定手段に関して、抽出される検査部位列における
検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギと、前記モニタ検査手段で抽出さ
れる検査部位列における検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネ
ルギ差を求め、このエネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定
する。

求められるエネルギ差が、前記エネルギ範囲外にあると判定したとき、モニタ
用結晶膜は異常であると判定する。逆に、求められるエネルギ差が、前記エネル
ギ範囲内にあると判定したとき、このモニタ用結晶膜は正常であると判定する。
このようにモニタ用結晶膜の異常判定を実現することができる。少なくとも、前
記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の検査条件を設定することがで
きる。

また本発明は、制御手段は、さらに、
モニタ検査手段に関して、各検査部位列のうち、最大の照射エネルギで、検査
値が最大値となる検査部位列を抽出し、
条件設定手段に関して、抽出される検査部位列における検査値が最大値となる
検査部位の照射エネルギと、前記モニタ検査手段で抽出される検査部位列におけ
る検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネルギ差を求め、このエ
ネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定して、範囲外であると
判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する機能を有することを特徴
とする。

本発明に従えば、制御手段によって、モニタ検査手段に関して、各検査部位列
のうち、最大の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位列を抽出する。
また制御手段によって、条件設定手段に関して、抽出される検査部位列における
検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギと、前記モニタ検査手段で抽出さ
れる検査部位列における検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネ
ルギ差を求める。制御手段によって、このエネルギ差が予め定めるエネルギ範囲
内にあるか否かを判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定を実現するこ
とができる。少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の
検査条件を設定することができる。

また本発明は、制御手段は、さらに、
条件設定手段に関して、モニタ検査手段で抽出される検査部位列における検査
値の最大値が、予め設定される検査値範囲内にあるか否かを判定して、範囲外で
あると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する機能を有すること
を特徴とする。

本発明に従えば、制御手段によって、条件設定手段に関して、モニタ検査手段
で抽出される検査部位列における検査値の最大値が、予め設定される検査値範囲
内にあるか否かを判定する。抽出される検査部位列における検査値の最大値が、
前記検査値範囲外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定す
る。逆に、前記検査値の最大値が、前記検査値範囲内であると判定したとき、モ
ニタ用結晶膜は正常であると判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定を
実現することができる。少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて
、結晶膜の検査条件を設定することができる。

以上のように本発明によれば、特に、第１工程において、前記モニタ用結晶膜
の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査部位で検査しており、そ
の検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査するときの少なくとも検査部位を
含む検査条件を設定しているので、仮にモニタ用結晶膜の結晶化状態について、
面内分布が発生している状態であっても、検査すべき検査部位を略特定すること
ができる。

また本発明によれば、結晶膜の検査条件は、第１工程で検査結果が得られると
、自動制御手段によって自動的に設定される。それ故、結晶膜の検査条件を短時
間でかつ正確に設定することができる。

また本発明によれば、特に、結晶化状態を抑制するための最小の照射エネルギ
で、検査値が最大値となる検査部位列を求めているので、仮に結晶化状態を進行
させるための照射エネルギの分布状態が変動していたとしても、その分布状態に
適した計測を行うことができる。

また本発明によれば、検査部位列における検査値に基づいて、検査部位行にお
ける検査値が最大値および最小値となる検査部位を抽出したうえで、前記検査部
位列を設定することができる。換言すれば、モニタ用結晶膜の結晶化状態の過小
箇所および過大箇所を略特定することが可能となる。したがって、本発明によれ
ば、検査部位を無作為に限定するか、または、抜き取り検査などの対策を講じる
ことなく、検査条件を設定することができる。それ故、結晶膜の結晶化状態の検
査を、従来技術よりも高い精度で実現することが可能となる。

また本発明によれば、求められるエネルギ差が、前記エネルギ範囲外にあると
判定したとき、モニタ用結晶膜は異常であると判定する。逆に、求められるエネ
ルギ差が、前記エネルギ範囲内にあると判定したとき、このモニタ用結晶膜は正
常であると判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定を実現することがで
きる。少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の検査条
件を設定することができる。

また本発明によれば、抽出される検査部位列における検査値の最大値が、前記
検査値範囲外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する。
逆に、前記検査値の最大値が、前記検査値範囲内であると判定したとき、モニタ
用結晶膜は正常であると判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定をする
ことができる。少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜
の検査条件を設定することができる。

また本発明によれば、特に、前記モニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および
第２方向に並ぶ複数の検査部位で検査しており、その検査結果に基づいて、検査
対象結晶膜を検査するときの少なくとも検査部位を含む検査条件を設定している
ので、仮にモニタ用結晶膜の結晶化状態について、面内分布が発生している状態
であっても、検査すべき検査部位を略特定することができる。

また本発明によれば、制御手段によって、条件設定手段に関して、抽出される
検査部位列における検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギと、前記モニ
タ検査手段で抽出される検査部位列における検査値が最大値となる検査部位の照
射エネルギとのエネルギ差を求める。また制御手段によって、このエネルギ差が
予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定する。このように制御手段によっ
て、モニタ用結晶膜の異常判定を実現することができる。少なくとも、前記モニ
タ用結晶膜の異常判定に基づいて、結晶膜の検査条件を設定することができる。

また本発明によれば、抽出される検査部位列における検査値の最大値が、前記
検査値範囲外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する。
逆に、前記検査値の最大値が、前記検査値範囲内であると判定したとき、モニタ
用結晶膜は正常であると判定する。このようにモニタ用結晶膜の異常判定を実現
することができる。少なくとも、前記モニタ用結晶膜の異常判定に基づいて、結
晶膜の検査条件を設定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る結晶膜の検査方法を段階的に示すフローチャ
ートである。図１において、ａｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）はステップを示す。
本実施形態は、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
ザーアニール装置による結晶化工程を経て用いられる技術に関する。エキシマレ
ーザーアニール装置の条件設定のために、レーザーエネルギーを段階的に変化さ
せてレーザーアニール処理した結晶化基板を、パワーモニター基板として作製す
る。前記パワーモニター基板の結晶化状態を計測して、エキシマレーザーアニー
ル装置のレーザーエネルギー条件の設定に必要なデータを得る。前記結晶化状態
の計測を、パワーモニター計測と称する。

ステップａ０において、このフローをスタートさせた後、ステップａ１では、
エキシマレーザーアニール装置に予め登録されたパワーモニター計測条件に従い
、パワーモニター計測を行う。次に、ステップａ２に移行して検査条件を設定す
る。すなわち、パワーモニター計測によって得られた計測値のデータであって、
エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギーと結晶化状態の計測値との
関係を表すデータを用いて、製造する製品用結晶化基板の検査に必要な後述の検
査条件を設定する。次にステップａ３において、製品用結晶化基板を検査する状
態に移行する。すなわち、ステップａ２で設定された検査条件に基づいて、製品
用結晶化基板を検査する。その後、ステップａ４に移行し、このフローを終了す
る。

図２は、本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査装置２の構成を概略示す図で
ある。この検査装置２は、主に、基板位置決め機構と、照明４と、カメラ５と、
画像処理装置６と、制御用パーソナルコンピュータ７とから構成されている。基
板位置決め機構３は、ＸＹステージ３ａと、図示外のＸＹステージ駆動機構とを
有する。前記ＸＹステージ３ａは、パワーモニター基板１０または製品用結晶化
基板８を支持するステージであって、長方形状のＸＹステージ３ａの長手方向に
沿った第２方向であるＸ方向と、支持された製品用結晶化基板８の厚み方向およ
びＸ方向に直交する第１方向であるＹ方向（図３参照）とに移動可能に構成され
ている。前記パワーモニター基板１０または製品用結晶化基板８の一表面部に、
結晶膜１Ａ，１がそれぞれ形成されている。結晶膜１Ａがモニタ用結晶膜に相当
し、結晶膜１が検査対象結晶膜に相当する。前記製品用結晶化基板８を、単に、
結晶化基板という場合もある。

前記ＸＹステージ駆動機構は、図示外のＸ方向駆動機構とＹ方向駆動機構とを
有する。これらＸ方向駆動機構は、ＸＹステージ３ａをＸ方向に移動駆動可能な
駆動源を有し、Ｙ方向駆動機構は、ＸＹステージ３ａをＹ方向に移動駆動可能な
駆動源を有する。パワーモニター基板１０または結晶化基板８は、ＸＹステージ
３ａおよびＸＹステージ駆動機構によって、Ｘ方向およびＹ方向に移動され位置
決め可能に構成されている。

照明４は、結晶化基板８の一表面部に対し光を照射する。つまり照明４は、結
晶化基板８の厚み方向一方でかつ前記厚み方向に対し斜め方向から結晶化基板８
に検査用の光を発するように構成されている。カメラ５は、結晶化基板８の厚み
方向一方に支持され、照明４が照射した前記一表面部を撮像可能に配置して設け
られている。前記カメラ５は、電荷結合素子（略称ＣＣＤ：Charge Coupled
Device）センサによって撮像が実現される。画像処理装置６は、カメラ５で撮像
した画像データを取得および保持してデータ処理し、所望の情報を計算し得る。
制御用パーソナルコンピュータ７は、基板位置決め機構３と、画像処置装置６お
よび装置全体とを制御する。また制御用パーソナルコンピュータ７は図示外の記
憶媒体を有し、この記憶媒体には、測定および検査条件が登録および格納される
。前記制御用パーソナルコンピュータ７は、以降の記述で制御ＰＣ７と称する。

制御ＰＣ７内に格納された測定および検査条件には、２種類のものがある。す
なわち２種類の測定および検査条件のうち、パワーモニター計測用の検査部位で
ある測定点とその判定基準データが、１つの測定および検査条件に相当する。ま
た２種類の測定および検査条件のうち、製品用結晶化基板の検査用の検査部位で
ある測定点とその判定基準データが、１つの測定および検査条件に相当する。

パワーモニター基板１０または結晶化基板８は、レーザーアニール処理によっ
て結晶化が進むと、結晶粒界において凹凸が発生する。照明４によって前記凹凸
に光が照射されると、カメラ５によって散乱光がセンシングされ、カメラ５の画
像に明画像として観察される。結晶化度の進展と前記凹凸状態との間には、相関
性がある。この相関性および画像の明るさすなわち濃度値によって、パワーモニ
ター基板１０または結晶化基板８の結晶化状態を計測可能としている。前記制御
ＰＣ７が、条件設定手段および対象膜検査手段に相当する。

基板位置決め機構３と、照明４およびカメラ５と、画像処理装置６と、制御用
パーソナルコンピュータ７とがモニタ検査手段に相当する。

図３は、結晶化領域に形成された測定点９を表す図であって、パワーモニター
計測を説明するための図である。エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネ
ルギー設定値を設定するために、一表面部に結晶膜１Ａが生成されたパワーモニ
ター基板１０が用いられる。パワーモニター基板１０は長方形状に形成され、そ
の長方形状の長手方向の一辺が、ＸＹステージの長手方向すなわちＸ方向に平行
になるように配置される。

ここでエキシマレーザーアニール装置は、照射対象のパワーモニター基板１０
に対し、所定のＹ方向長さと、Ｘ方向に所定小距離延びるＸ方向幅とを有する細
長い略長方形状のレーザー光を照射するように構成されている。つまり、エキシ
マレーザーアニール装置のレーザービームは、照射形状が予め定める第１方向で
あるＹ方向へ延びる略長方形状であり、結晶膜１Ａおよび結晶膜１の結晶成長を
促す作用を奏する。前記レーザービームは、Ｙ方向および基板の厚み方向にそれ
ぞれ直交するＸ方向へ走査されて照射される。本実施形態において、「略長方形
状」は「長方形状」を含む。このエキシマレーザーアニール装置は、前記ＸＹス
テージ駆動機構と略同等の駆動機構を備える。エキシマレーザーアニール装置は
、この駆動機構によって、パワーモニター基板１０を第２方向であるＸ方向に走
査しつつこのパワーモニター基板１０に対して前記レーザー光を照射する。

前記パワーモニター基板１０をＸ方向に送りつつ、エキシマレーザーアニール
装置の照射エネルギすなわちレーザーエネルギー設定値を段階的に変化させる。
これによって、基板長手方向に平行に並ぶ複数の結晶化領域１１が形成される。
図３においては、「ａ」から「ｊ」までの１０個の結晶化領域１１が形成されて
いる。この１０個の結晶化領域１１が、複数の検査部位列に相当する。

上述したようにエキシマレーザーアニール装置のレーザービームの形状は、Ｙ
方向に沿って延びる細長い長方形状となっている。レーザアニール処理時には、
パワーモニター基板１０短辺方向つまりＹ方向に沿って、レーザービームが細長
い形状でパワーモニター基板１０に照射されるとともに、基板長手方向には、レ
ーザービームと基板位置との相対移動による走査が行われる。

このように、パワーモニター基板１０の一表面部をレーザーアニール処理する
ことで、パワーモニター基板１０の一表面部は部分的に結晶化処理される。前記
レーザーアニール処理を基板長手方向一方に一定量行い、その後レーザーエネル
ギー設定値を変更して、さらに基板長手方向一方にレーザーアニール処理を一定
量行うことを繰り返す。これによって、基板長手方向に複数の結晶化領域１１が
形成される。しかも各結晶化領域１１は、基板短辺方向に沿って延びるように形
成される。すなわちパワーモニター基板１０の一表面部の各結晶化領域１１は、
レーザービーム形状の長軸方向の幅の範囲で結晶化されており、前記各結晶化領
域１１は、レーザービーム形状の長軸方向長さと同一長さの領域となっている。

「ａ」から「ｊ」までの１０個の結晶化領域１１（測定点行１１）には、パワ
ーモニター計測における計測点としての測定点９がそれぞれ設定されている。各
結晶化領域１１において、複数の測定点９がレーザービーム長軸方向に沿って一
定間隔おきに設定されている。各検査部位としての各測定点９は、Ｘ方向に並ぶ
各測定点９を１つの列として、Ｙ方向に平行に並ぶ複数の測定点列１２に分けら
れる。しかも各測定点９は、Ｙ方向に並ぶ各測定点９を１つの行として、Ｘ方向
に平行に並ぶ複数の測定点行１１すなわち結晶化領域１１に分けられる。前記測
定点列１２が検査部位列に相当し、前記測定点行１１が検査部位行に相当する。

本実施形態においては、図３に示すように、各結晶化領域１１において、「Ａ
」から「Ｉ」までの測定点列１２に対応する９つの測定点９が設定されている。
これら測定点列１２は、基板長手方向すなわちＸ方向に平行な方向に配設されて
いる。結晶化領域１１に設定された前記複数の測定点９は、レーザーエネルギー
設定値を段階的に変化させた基板長手方向の各結晶化領域１１にも、同じ配置関
係で設定されている。

具体的には、結晶化領域「ａ」において、「Ａ」から「Ｉ」までの測定点列１
２に対応する９つの測定点９が、レーザービーム長軸方向に沿って一定間隔おき
に設定されている。結晶化領域「ａ」の基板長手方向に隣接する結晶化領域「ｂ
」に関しても、「Ａ」から「Ｉ」までの測定点列１２に対応する９つの測定点９
が、レーザービーム長軸方向に沿って一定間隔おきに設定されている。以下、同
様にその他の結晶化領域「ｃ〜ｊ」に関しても、「Ａ」から「Ｉ」までの測定点
列１２に対応する９つの測定点９が、レーザービーム長軸方向に沿って一定間隔
おきに設定されている。

上述したように、結晶化領域１１に設定された複数の測定点９は、レーザーエ
ネルギー設定値を段階的に変化させた基板長手方向の各結晶化領域１１にも、同
じ配置関係で設定されており、これら複数の測定点９は、ＸおよびＹ方向に並ぶ
二次元マトリックス状態の配置構成となっている。測定点列１２は、レーザービ
ーム長軸方向のレーザーエネルギー分布に影響されず、エキシマレーザーアニー
ル装置のレーザーエネルギー設定値に応じた結晶化状態を測定することができる
測定点列である。

図４は、パワーモニター計測における計測値を表す図である。図４の横軸には
、エキシマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー設定値が示され、縦軸に
は、複数の測定点９にそれぞれ対応する検査値としての計測値が示されている。
図４のデータ線は、レーザーエネルギーの分布を示す。前記縦軸に平行な複数の
縦線Ｌ１は、結晶化領域「ａ」から結晶化領域「ｊ」のそれぞれの測定点９に相
当する。前記レーザーエネルギーの分布とこれら縦線Ｌ１との交点は、各々の測
定点９における計測値を示している。

図４のデータ線としては、「Ａ」から「Ｉ」までの９つの測定点列１２のうち
、説明のために特徴ある３つの測定点列１２のデータ線が表されている。レーザ
ーエネルギー設定値の増加に伴い、結晶化が進み、計測値は大きくなっていく。
逆に言えば、各測定点９の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大き
な値となる計測値として求める。

計測値の最大値に対応するレーザーエネルギーを超えるレーザーエネルギーを
、パワーモニター基板１０に与えると、レーザーエネルギー設定値の増加に伴い
、計測値は減少する。前記計測値の減少は、レーザーエネルギーが結晶化を行う
には過大となり、微小な結晶粒が発生するため、照明光の反射量が減少するもの
と考えられる。このような微小な結晶粒が発生する結晶化状態となるようなレー
ザーエネルギーを、製品用結晶化基板８（図６参照）に与える場合には、この製
品用結晶化基板８の一表面部に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin
Film Transistor）の性能が低下する。したがって前記製品用結晶化基板８は不
良品と判定される。

パワーモニター計測においては、各測定点列１２のうち、最小のレーザーエネ
ルギーで、計測値が最大値となる測定点列１２を抽出する。具体的には、各測定
点列１２毎に計測値が最大すなわちピーク位置となるレーザーエネルギーを算出
する。各測定点列１２毎に算出した前記ピーク位置は、測定点列１２毎に差異が
ある。前記レーザーエネルギーを算出した後、全ての測定点列１２の各ピーク位
置の差異であるピーク位置差δを求める。

換言すれば、最小のレーザーエネルギーで計測値が最大値となる測定点列１２
を抽出する段階で抽出される測定点列１２における計測値が、最大値となる測定
点９のレーザーエネルギーと、最大のレーザーエネルギーで計測値が最大値とな
る測定点列１２を抽出する段階で抽出される測定点列１２における計測値が最大
値となる測定点９のレーザーエネルギーとのエネルギ差を求める。前記ピーク位
置差δは、レーザービームの長軸方向すなわちＹ方向のエネルギー分布によって
発生するものである。このレーザービームの長軸方向のエネルギー分布すなわち
前記エネルギ差が、ピーク位置差δとなって算出される。

前記３つの測定点列１２のデータ線のうち、実線で表されるデータ線Ｌ２は、
レーザービーム長軸方向のエネルギー分布内でエネルギーが最大の測定列のもの
である。３つの測定点列１２のデータ線に関して、最小のレーザーエネルギー設
定値で計測値がピークに達している。３つの測定点列１２のデータ線のうち、太
い破線で表されるデータ線Ｌ３は、レーザービーム長軸方向のエネルギー分布内
でエネルギーが最小の測定点列１２のものである。３つの測定点列１２のデータ
線に関して、最大のレーザーエネルギー設定値で計測値がピークに達している。
最小のレーザーエネルギー設定値で、計測値がピークに達する測定点列１２のピ
ーク位置データを、最適ピーク位置１４として算出する。

図５は、最小のレーザーエネルギー設定値で計測値の最大値が得られる領域に
おいて、レーザービーム長軸方向のレーザービーム分布と計測値との関係を表す
図である。図５の縦軸には、検査値としての計測値が示される。前記縦軸に平行
な複数の縦線Ｌ４は、「Ａ」から「Ｉ」までの９つの測定点列１２にそれぞれ交
差する測定点である。レーザーエネルギーの強度分布とこれら縦線Ｌ４との交点
は、その縦線の測定点つまり測定点列１２における計測値を示している。測定点
９に対するレーザーエネルギーの強度分布は、一定にはならない。すなわち、最
小のレーザーエネルギー設定値で、計測値がピークに達する結晶化領域１１には
、計測値が最大値となる測定値点１５と、計測値が最小値となる測定値点１６と
が存在する。

本実施形態におけるパワーモニター基板１０の計測動作に関して、予め制御Ｐ
Ｃ７内の記憶媒体に登録し格納されたパワーモニター条件データを用いて、パワ
ーモニター計測を行う。前記パワーモニター条件は、測定点９の座標値を有する
複数の測定点９と、判定基準とで構成されている。この判定基準は、パワーモニ
ター計測の結果が、有効であるか無効であるかを判定する基準である。前記判定
基準は、パラメータと、ピーク位置差δを判定する上限値とから構成されている
。前記パラメータは、最適ピーク位置１４における計測値の上限および下限値を
判定するものである。

制御ＰＣ７は、記憶媒体からパワーモニター条件データを読み出し、制御動作
に利用する。パワーモニター基板１０は、作業員または基板搬送機構を介して検
査装置２内の所定位置に位置決めされる。この位置決めされたパワーモニター基
板１０は、制御ＰＣ７によって制御された基板位置決め機構３を介して移動する
。つまり照明４およびカメラ５から構成される光学系によって、登録された測定
点９を観察可能な位置に、パワーモニター基板１０を移動する。その後、照明４
およびカメラ５を用いて、複数の測定点９が観察され、その観察画像は画像処理
装置６へ転送される。画像処理装置６は、転送された観察画像を画像処理したう
えで計測値を算出する。本実施形態における計測値の算出方法においては、照明
４およびカメラ５から構成される光学系によって得られた観察画像を量子化し、
得られた各画素の濃度値に基づいて、撮像画像内の平均値を計算して用いる。

制御手段としての制御ＰＣ７は、各機器を制御し、この制御動作を上述した複
数の測定点９で行なって、パワーモニター基板１０の結晶化状態を計測する。制
御ＰＣ７は、前記結晶化状態を計測した後、各測定点列１２毎に計測値のピーク
位置を検索する。さらに制御ＰＣ７は、最適ピーク位置１４とピーク位置差δと
を算出し、出力する。また制御ＰＣ７は、最適ピーク位置１４における計測値お
よびピーク位置差δの値を、判定基準によって判定する。前記判定基準とは、パ
ワーモニター計測条件内の計測値の判定基準と同義である。

最適ピーク位置１４における計測値が、その上限基準値を超えるかまたは下限
基準値を下回っていた場合には、パワーモニター基板１０を不良品と判定する。
つまり最適ピーク位置１４における計測値が、予め設定される検査値範囲外であ
ると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する。ピーク位置差δの
値がその上限基準値を超えていた場合も、パワーモニター基板１０を不良品と判
定する。つまりピーク位置差δの値が予め定めるエネルギ範囲外であると判定し
たとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する。前記計測値がその上限基準値
以内でかつ下限基準値以上であり、しかもピーク位置差δの値がその上限基準値
以内であった場合には、パワーモニター基板１０を良品と判定し、その判定結果
を出力する。前記パワーモニター基板１０が不良品と判定された場合には、パワ
ーモニター基板１０が適切な結晶化状態でないことを意味している。

上述したパワーモニター計測を行った後、このパワーモニター計測結果を利用
して製品用結晶化基板８の検査条件を設定する。以後、パワーモニター計測結果
を用いた検査条件の設定処理について説明する。製品用結晶化基板８を検査する
機能としては、製品用結晶化基板８の一表面部内における複数の任意位置を測定
する機能と、製品用結晶化基板８における測定点９の計測値を上限基準値と下限
基準値とを用いて良否判定する機能とがある。製品用結晶化基板８の検査に関し
て、結晶化が不十分である場合には計測値が低くなる。計測値が下限基準値より
も低い場合には、製品用結晶化基板８の結晶化処理が不十分として、その製品用
結晶化基板８を不良品と判定する。

レーザーアニール処理では、レーザーエネルギーが過大になった場合には、前
述のように微小な結晶粒が発生することに起因して製品のＴＦＴ特性が低下する
。それ故、計測値がピーク付近の値である場合には、レーザーエネルギーの揺ら
ぎ幅をマージンとして考慮して判定する。したがって計測値の上限基準値を、微
小な結晶粒が発生する可能性が高い不良品として扱うことが可能となるように設
定することができる。計測値が上限基準値を超えた場合には、その製品用結晶化
基板８を不良品と判定する。

また判定条件には、製品用結晶化基板８の一表面部内における欠陥測定点の上
限値も設定することができる。すなわち前記一表面部内における全ての測定点９
の良否を判定し、不良と判定される測定点９の上限点数を設ける。前記上限点数
を超える不良の測定点９が検出された場合のみ、製品用結晶化基板８の測定結果
を不良とし、それ以外は良と判定する。

図６は、検査条件における測定点９を表す図である。図３も併せて説明する。
測定点群１７は、レーザービーム長軸方向である基板短辺方向に一定間隔おきに
、「Ａ」から「Ｉ」までの測定点列１２に対応する９点および、レーザービーム
と基板８との相対的な走査方向である基板長手方向に一定間隔おきに９点の合計
８１点の測定点９が配置される。このように、製品用結晶化基板８について、Ｘ
方向およびＹ方向に並ぶ複数の測定点９を配置しているので、レーザーエネルギ
ー分布が変化しても、基板８を適切に検査することができる。

測定点群１８は、パワーモニター計測時に得られたレーザービーム長軸方向の
計測値の最大測定値点１５と最小測定値点１６とにそれぞれ対応する測定点列１
２に設けられる。本実施形態においては、前記最大測定値点１５に対応する「Ｃ
」の測定点列１２および、前記最小測定値点１６に対応する「Ｉ」の測定点列１
２に沿って、測定点群１８が設けられる。しかも測定点群１８は、レーザービー
ムと基板８との相対的な走査方向である基板長手方向へは、結晶化領域「ａ」か
ら結晶化領域「ｉ」にそれぞれ対応する同等点数が設けられる。制御ＰＣ７は、
パワーモニター計測終了時に、パワーモニター計測結果に基づいて、測定点群１
８に示す測定点９を、制御ＰＣ７内に予め格納されたプログラムに基づいて、検
査条件として自動生成し、制御ＰＣ７内部の記憶媒体の検査条件として設定する
。前記制御ＰＣ７が、自動制御手段および検査条件設定手段に相当する。

パワーモニター計測において、最大測定値点１５における計測値は、検査条件
の計測値の上限基準値の設定基準となる値として用いられる。パワーモニター計
測におけるレーザーエネルギーと計測値との関係は、レーザーエネルギーが段階
的となっており、しかも離散的な計測値である。それ故、正しく測定したピーク
位置の計測値であっても、この計測値は誤差を含んでいる。したがって、最大計
測値点１５に一定のマージン値を加えた値を、検査条件の計測値の上限基準値に
設定する。このように上限基準値を設定することができる。また一般には、エキ
シマレーザーアニール装置のレーザーエネルギー設定条件は、過大なレーザーパ
ワーに起因する微小な結晶粒の発生を抑えるため、最適ピーク位置１４で得られ
たレーザーエネルギー値より小さめのレーザーエネルギー値を設定する。

したがって前記マージン値は、レーザーエネルギー値の設定の調整量を含めて
定められ、かつ一定の値に定められる。計測値の下限基準値の設定方法に関して
、製造工程内のレーザーアニール条件の管理基準をレーザーエネルギーの範囲と
した場合の例で説明する。パワーモニター計測において、レーザーエネルギーと
計測値との関係が明らかであることから、レーザーエネルギーの管理下限値に基
づいて、パワーモニター基板１０と同一のレーザーエネルギー領域の測定点９の
計測値を用いて、前記計測値の下限基準値を設定する。

ところで製造工程における管理基準は、電子移動度などのＴＦＴの電気特性を
所定の性能に保つため、レーザーエネルギーの設定を、最適な結晶化状態からレ
ーザーエネルギーの範囲で管理することが一般的である。最適ピーク位置１４に
よって得られるレーザーエネルギー設定値は、結晶化の最適状態におけるレーザ
ーエネルギー設定値であることから、この最適ピーク位置を基準として考える。
最適ピーク位置１４から必要なレーザーエネルギーの範囲だけレーザーエネルギ
ーを減じた設定でレーザーアニール処理した結晶化領域における計測値を用いる
。

本実施形態においては、図３に示すように、「Ａ」から「Ｉ」までの測定点列
１２に沿った９箇所の測定点９において計測値が得られるが、ここでは計測値の
最小値を用いることとする。この結晶化領域１１で得られる最小の計測値は、結
晶化に必要なレーザーエネルギーの管理基準値の下限基準値を考える基準となる
値として用いられる。前記下限基準値を実際に設定する際には、上述した上限基
準値と同様の考え方で、最適ピーク位置１４から必要なレーザーエネルギーの範
囲だけレーザーエネルギーを減じた設定で、レーザーアニール処理した結晶化領
域１１における最小の計測値に対し、一定のマージン値を減じた値で、計測値の
下限基準値を設定する。

レーザーアニール処理した後の結晶化状態と計測値との関係は、結晶膜の生成
工程の条件が変動すると、同一のレーザーエネルギー設定値で照射しても、計測
値に相違が見られる場合がある。本実施形態では、結晶膜１の生成工程において
変動要因が発生しても、検査時の計測値の判定基準値を、検査時の条件に適した
内容で自動的に設定することが可能となる。このように制御ＰＣ７は、パワーモ
ニター計測によって得られた情報から、検査条件を自動的に作成し、この検査条
件を制御ＰＣ内７の記憶媒体に登録しておく。

次に、エキシマレーザーアニール装置によってアニール処理した製品用結晶化
基板８の検査について説明する。制御ＰＣ７は、記憶媒体に登録された前記検査
条件を読み出し、制御動作に利用する。作業員または基板搬送機構を介して検査
装置２内の所定位置に位置決めされた製品用結晶化基板８を、基板位置決め機構
３を介して移動する。つまり制御ＰＣ７によって制御される基板位置決め機構３
を介して、製品用結晶化基板８のうちの登録された測定点９を、照明４およびカ
メラ５から構成される光学系を用いて観察可能な位置に相対的に移動する。

画像処理装置６は、転送された観察画像を画像処理し、計測値を算出する。本
実施形態における計測値の算出方法では、パワーモニター計測と同様に、前記光
学系によって得られた観察画像を量子化し、得られた各画素の濃度値について、
撮像画像内の平均値を計算して用いる。制御ＰＣ７は、各機器を制御し、この制
御動作を図６に示す測定点群１７または測定点群１８に設定されるような複数の
測定点９で行なって、製品用結晶化基板８の結晶化状態を計測する。全ての測定
点９での計測処理が終了すると、全ての測定点９の結果を、検査条件の判定条件
に従って各測定点９毎に判定する。さらに基板８の一表面部内において、全ての
測定点９の不良点数による基板８の良否判定を行い、その判定結果を出力する。

製品用結晶化基板８の製造時に、レーザーアニール条件が変動して、結晶膜１
の結晶化状態が低下した場合には、最小測定値点１６によって設定した測定点列
１２の計測値が下限基準値を超えるため、前記と同様に良否判定を行うことがで
きる。結晶膜１の結晶化状態が進み過ぎてレーザーエネルギーが過大な状態にな
った場合には、最大測定値点１５によって設定した測定点列１２の計測値が上限
基準値を超えるため、前記と同様に良否判定を行うことが可能となる。

以上説明した結晶膜１の検査方法によれば、第１工程において、レーザーエネ
ルギーを変化させながら走査方向であるＸ方向に走査されてレーザービームが照
射された結晶膜１Ａの結晶化状態を、ＸおよびＹ方向に並ぶ複数の測定点９で検
査する。第２工程では、前記第１工程の検査結果に基づいて、結晶膜１を検査す
るときの少なくとも測定点９を含む検査条件を設定する。第３工程においては、
前記設定される検査条件を用いて、結晶膜１を検査する。

特に、第１工程において、結晶膜１Ａの結晶化状態を、ＸおよびＹ方向に並ぶ
複数の測定点９で検査しており、その検査結果に基づいて、製品用結晶化基板８
の結晶膜１を検査するときの測定点９を含む検査条件を設定しているので、仮に
結晶膜１Ａの結晶化状態について、面内分布が発生している状態であっても、検
査すべき測定点９を略特定することができる。

このように結晶化状態を、ＸおよびＹ方向に並ぶ複数の測定点９で検査してい
るので、前記結晶化状態の過小箇所および過大箇所を略特定することが可能とな
るので、結晶膜１を、従来技術よりも高い精度で計測および検査することが可能
となる。したがって、所望の結晶化度が得られる結晶膜１を形成することが可能
となり、製造プロセスの安定稼動を図ることが可能となる。

制御ＰＣ７は、パワーモニター計測によって得られた情報から、検査条件を自
動的に作成することができる。それ故、結晶膜１の検査条件を短時間でかつ正確
に設定することができる。

また本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査方法によれば、第１段階において
、各測定点９の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大きな値となる
計測値として求める。第２段階において、各測定点９を、Ｘ方向に並ぶ各測定点
９を１つの列として、Ｙ方向に平行に並ぶ複数の測定点列１２に分け、各測定点
列１２毎に、計測値が最大値となる測定点９を抽出する。第３段階において、各
測定点列１２のうち、最小のレーザーエネルギーで、計測値が最大値となる測定
点列１２を抽出する。

特に、結晶化状態を抑制するための最小のレーザーエネルギーで、検査値が最
大値となる測定点列１２を求めているので、仮に結晶化状態を進行させるための
レーザーエネルギーの分布状態が変動していたとしても、その分布状態に適した
計測を行うことができる。

また本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査方法によれば、各測定点９を、Ｙ
方向に並ぶ各測定点９を１つの行として、Ｘ方向に並ぶ複数の測定点行に分け、
第１工程の第３段階で抽出される測定点列１２における計測値が最大値となる測
定点９を有する測定点行１１すなわち結晶化領域１１を抽出する。また、この結
晶化領域１１における計測値が最大値となる測定点９および計測値が最小値とな
る測定点９を抽出する。これら２つの測定点９を有する測定点列１２の各測定点
９を、結晶膜１を検査するときの測定点９として、検査条件に設定する。

このように測定点列１２における検査値に基づいて、結晶化領域１１における
計測値が最大値および最小値となる測定点９を抽出したうえで、前記測定点列１
２を設定することができる。換言すれば、結晶膜１Ａの結晶化状態の過小箇所お
よび過大箇所を略特定するか、または、抜き取り検査などの対策を講じることな
く、検査条件を設定することができる。それ故、結晶膜１の結晶化状態の検査を
、従来技術よりも高い精度で実現することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査方法によれば、第１工程のうち
の第４段階では、各測定点列１２のうち、最大のレーザーエネルギーで、測定値
が最大値となる測定点列１２を抽出する。第２工程において、第１工程の第３段
階で抽出される測定点列１２における計測値が最大値となる測定点９のレーザー
エネルギーと、第１工程の第４段階で抽出される測定点列１２における計測値が
最大値となる測定点９のレーザーエネルギーとのエネルギ差δを求める。

その後このエネルギ差δが予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定する
。求められるエネルギ差δが、前記エネルギ範囲外にあると判定したとき、結晶
膜１Ａは異常であると判定する。逆に、求められるエネルギ差δが、前記エネル
ギ範囲内にあると判定したとき、この結晶膜１Ａは正常であると判定する。この
ように結晶膜１Ａの異常判定を実現することができる。少なくとも、前記結晶膜
１Ａの異常判定に基づいて、結晶膜１の検査条件を設定することができる。

また、本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査方法によれば、第１工程の第３
段階で抽出される測定点列１２における計測値の最大値が、予め設定される計測
値範囲内にあるか否かを判定する。抽出される測定点列１２における計測値の最
大値が、前記計測値範囲外であると判定したとき、結晶膜１Ａは異常であると判
定する。逆に、前記計測値の最大値が、前記計測値範囲内であると判定したとき
、結晶膜１Ａは正常であると判定する。このようにモニタ用の結晶膜１Ａの異常
判定を実現することができる。少なくとも、前記モニタ用の結晶膜１Ａの異常判
定に基づいて、結晶膜１の検査条件を設定することができる。

本実施形態においては、結晶化状態の計測方法として、結晶粒界における凹凸
の発生を照明４とカメラ５による観察および計測による事例で示したが、結晶化
状態および計測値に相対的な相関性が得られる検査手段であれば、たとえばラマ
ン分光法などを用いる他の検査手段を用いてもよい。本実施形態においては、照
明は、基板の厚み方向に対し斜め方向から光を照射する反射照明を用いているが
、必ずしもこれに限定されるものではない。たとえばガラス基板の一表面部に形
成された結晶膜に関しては、透過照明を用いることも可能である。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。

本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査方法を段階的に示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る結晶膜１の検査装置２の構成を概略示す図である。結晶化領域に形成された測定点９を表す図であって、パワーモニター計測を説明するための図である。パワーモニター計測における計測値を表す図である。最小のレーザーエネルギー設定値で計測値の最大値が得られる領域において、レーザービーム長軸方向のレーザービーム分布と計測値との関係を表す図である。検査条件における測定点９を表す図である。

符号の説明

１結晶膜
３基板位置決め機構
４照明
５カメラ
６画像処理装置
７制御ＰＣ
８製品用結晶化基板
９測定点
１０パワーモニター基板
１１結晶化領域
１２測定点列
１４最適ピーク位置
１５測定値点
１６測定値点

Claims

照射形状が予め定める第１方向へ延びる略長方形状であり、結
晶膜の結晶成長を促すためのレーザービームが、第１方向に直交する第２方向へ
走査されて照射される検査対象結晶膜を検査する方法であって、
照射エネルギを変化させながら第２方向へ走査されてレーザービームが照射さ
れたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査部位
で検査する第１工程と、
第１工程の検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査するときの少なくとも
検査部位を含む検査条件を設定する第２工程と、
第２工程で設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検査する第３工程
とを含むことを特徴とする結晶膜の検査方法。
第２工程における結晶膜の検査条件は、第１工程で検査結果が
得られると、自動制御手段によって自動的に設定されることを特徴とする請求項
１記載の結晶膜の検査方法。
第１工程は、
各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大きな値となる
検査値として求める第１段階と、
各検査部位を、第２方向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ
複数の検査部位列に分け、各検査部位列毎に、検査値が最大値となる検査部位を
抽出する第２段階と、
各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位
列を抽出する第３段階とを有することを特徴とする請求項１または２記載の結晶
膜の検査方法。
第２工程は、
各検査部位を、第１方向に並ぶ各検査部位を１つの行として、第２方向に並ぶ
複数の検査部位行に分け、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列における
検査値が最大値となる検査部位を有する検査部位行を抽出し、
この検査部位行における検査値が最大値となる検査部位および検査値が最小値
となる検査部位とを抽出し、
これら２つの検査部位を有する検査部位列の各検査部位を、検査対象結晶膜を
検査するときの検査部位として、検査条件に設定することを特徴とする請求項３
記載の結晶膜の検査方法。
第１工程は、各検査部位列のうち、最大の照射エネルギで、検
査値が最大値となる検査部位列を抽出する第４段階をさらに有し、
第２工程は、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列における検査値が最
大値となる検査部位の照射エネルギと、第１工程の第４段階で抽出される検査部
位列における検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネルギ差を求
め、このエネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定して、範囲
外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定することを特徴と
する請求項３または４記載の結晶膜の検査方法。
第２工程は、第１工程の第３段階で抽出される検査部位列にお
ける検査値の最大値が、予め設定される検査値範囲内にあるか否かを判定して、
範囲外であると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定することを特
徴とする請求項３または４記載の結晶膜の検査方法。
照射形状が予め定める第１方向へ延びる略長方形状であり、結
晶膜の結晶成長を促すためのレーザービームが、第１方向に直交する第２方向へ
走査されて照射される検査対象結晶膜を検査する装置であって、
照射エネルギを変化させながら第２方向に走査されてレーザービームが照射さ
れたモニタ用結晶膜の結晶化状態を、第１および第２方向に並ぶ複数の検査部位
で検査するモニタ検査手段と、
モニタ検査手段による検査結果に基づいて、検査対象結晶膜を検査するときの
少なくとも検査部位を含む検査条件を設定する条件設定手段と、
条件設定手段によって設定される検査条件を用いて、検査対象結晶膜を検査す
る対象膜検査手段とを含むことを特徴とする結晶膜の検査装置。
モニタ検査手段において、
各検査部位の結晶化状態を、結晶の成長度が高くなるにつれて大きな値となる
検査値として求め、
各検査部位を、第２方向に並ぶ各検査部位を１つの列として、第１方向に並ぶ
複数の検査部位列に分け、各検査部位列毎に、検査値が最大値となる検査部位を
抽出し、
各検査部位列のうち、最小の照射エネルギで、検査値が最大値となる検査部位
列を抽出する制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の結晶膜の
検査装置。
制御手段は、さらに、
各検査部位を、第１方向に並ぶ各検査部位を１つの行として、第２方向に並ぶ
複数の検査部位行に分け、抽出される検査部位列における検査値が最大値となる
検査部位を有する検査部位行を抽出し、
この検査部位行における検査値が最大値となる検査部位および検査値が最小値
となる検査部位とを抽出し、
これら２つの検査部位を有する検査部位列の各検査部位を、検査対象結晶膜を
検査するときの検査部位として、検査条件に設定する機能を有することを特徴と
する請求項８に記載の結晶膜の検査装置。
制御手段は、さらに、
モニタ検査手段に関して、各検査部位列のうち、最大の照射エネルギで、検査
値が最大値となる検査部位列を抽出し、
条件設定手段に関して、抽出される検査部位列における検査値が最大値となる
検査部位の照射エネルギと、前記モニタ検査手段で抽出される検査部位列におけ
る検査値が最大値となる検査部位の照射エネルギとのエネルギ差を求め、このエ
ネルギ差が予め定めるエネルギ範囲内にあるか否かを判定して、範囲外であると
判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する機能を有することを特徴
とする請求項８に記載の結晶膜の検査装置。
制御手段は、さらに、
条件設定手段に関して、モニタ検査手段で抽出される検査部位列における検査
値の最大値が、予め設定される検査値範囲内にあるか否かを判定して、範囲外で
あると判定したとき、モニタ用結晶膜が異常であると判定する機能を有すること
を特徴とする請求項８に記載の結晶膜の検査装置。