多結晶シリコン薄膜検査方法及びその装置
【課題】多結晶シリコン薄膜の表面の状態を光学的に観察して、多結晶シリコン薄膜の結
晶の状態を検査することを可能にする。
【解決手段】多結晶シリコン薄膜検査装置の基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、照明手段により光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、照明手段により光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
晶の状態を検査することを可能にする。
【解決手段】多結晶シリコン薄膜検査装置の基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、照明手段により光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、照明手段により光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成したアモルファスシリコンをレーザアニールにより多結晶化さ
せた多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子や有機ＥＬ素子などに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、高速な
動作を確保するために、基板上に形成したアモルファスシリコンの一部をエキシマレーザ
で低温アニールすることにより多結晶化した領域に形成されている。
【０００３】
このように、アモルファスシリコンの一部をエキシマレーザで低温アニールして多結晶
化させる場合、均一に多結晶化させることが求められるが、実際には、レーザ光源の変動
の影響により結晶にばらつきが生じてしまう場合がある。
【０００４】
そこで、このシリコン結晶のばらつきの発生状態を監視する方法として、特許文献１に
は、パルスレーザを半導体膜に照射してレーザアニールを行うとともにレーザ照射領域に
検査光を照射し、照射した検査光による基板からの反射光を検出し、この反射光の強度変
化から半導体膜の結晶化の状態を確認することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、レーザを照射前の非晶質シリコンに検査光を照射してその反射
光又は透過光を検出しておき、レーザを非晶質シリコンに照射中にも検査光を照射してそ
の反射光又は透過光を検出し、レーザ照射前とレーザ照射中の反射光又は透過光の強度の
差が最大になったときからレーザ照射前の反射光又は透過光の強度に戻るまでの経過時間
を検出してレーザアニールの状態を監視することが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、基板上に形成された非晶質シリコンをエキシマレーザアニール
により多結晶シリコンに変化させた領域に可視光を基板表面に対して１０−８５度の方向
から照射し、照射と同じ角度の範囲に接地したカメラで反射光を検出し、この反射光の変
化から結晶表面の突起の配置の状態を検査することが記載されている。
【０００７】
更に、特許文献４には、アモルファスシリコン膜にエキシマレーザを照射して形成した
多結晶シリコン薄膜に検査光を照射して多結晶シリコン薄膜からの回折光を回折光検出器
でモニタリングし、多結晶シリコン薄膜の結晶性が高い規則的な微細凹凸構造の領域から
発生した回折光の強度が結晶性の低い領域からの回折・散乱光の強度に比べて高いことを
利用して、多結晶シリコン薄膜の状態を検査することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０５１４６号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４６２１号公報
【特許文献３】特開２００６−１９４０８号公報
【特許文献４】特開２００１−３０８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アモルファスシリコンの薄膜にエキシマレーザを照射してアニールすることにより形成
した多結晶シリコン薄膜(ポリシリコン膜)の表面には、微細な凹凸がある周期で発生する
ことが知られている。そして、この微細な突起は、多結晶シリコン薄膜の結晶性の度合い
を反映しており、結晶状態が均一な（多結晶粒径がそろっている）多結晶シリコン薄膜の
表面には微細な凹凸がある規則性をもって周期的に形成され、結晶状態の均一性が低い（
多結晶粒径が不ぞろいな）多結晶シリコン薄膜の表面には微細な凹凸が不規則に形成されることが知られている。
【００１０】
このように、結晶の状態が反射光に反映される多結晶シリコン薄膜の表面状態を検査す
る方法として、特許文献１にはレーザアニールした領域に照射した光の反射光の強度変化
から半導体膜の結晶化の状態を確認することが記載されているだけで、結晶の状態が反映
されている回折光を検出することについては記載されていない。
【００１１】
また、特許文献２には、レーザアニール中のレーザ照射領域からの反射光をアニール前
の反射光と比較してアニールの進行状態をモニタするものであって、特許文献１と同様に
結晶の状態が反映されている回折光を検出することについては記載されていない。
【００１２】
一方、特許文献３には、レーザアニールによって形成される多結晶シリコン薄膜表面の
突起の配置により反射する光の変化によって多結晶シリコンの結晶の品質を検査すること
が記載されているが、多結晶シリコン薄膜表面の突起により発生する回折光を検出するこ
とについては記載されていない。
【００１３】
更に、特許文献４には、レーザアニールによって形成される多結晶シリコン薄膜表面の
突起により発生する回折光を検出することについては記載されているが、回折光検出器で
検出した回折光の強度レベルをモニタして多結晶シリコン膜の状態を検査するものであっ
て、多結晶シリコン薄膜の表面の画像を検出して多結晶シリコン薄膜の表面のある領域の
突起の状態を観察することについては記載されていない。
【００１４】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、多結晶シリコン薄膜の表面の画
像を検出して多結晶シリコン薄膜の表面の状態を観察し、多結晶シリコン薄膜の結晶の状
態を検査することを可能にする多結晶シリコン薄薄膜の検査方法及びその装置を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明では、基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置において、基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射する第１の照明手段と、基板の第１の照明手段により第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射する第２の照明手段と、第１の照明手段と第２の照明手段により第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第３の方向に発生した第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、第１の照明手段と第２の照明手段により第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第４の方向に発生した第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
【００１６】
また、上記した課題を解決するために、本発明では、基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置において、基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、照明手段により光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、照明手段により光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
【００１７】
更に、上記した課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜を検査する方法を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射し、基板の第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射し、 第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第３の方向に発生した第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像し、第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第４の方向に発生した第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像し、第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定するようにした。
【００１８】
更にまた、上記した課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜を検査する方法を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射し、この光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像し、光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像し、第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定するようにした。
【００１９】
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜検
査装置を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された光学的に透明な基板に該基板の一方の
面の側から光を照射する光照射手段と、光照射手段により基板の一方の面の側から照射さ
れた光により基板と多結晶シリコン薄膜とを透過して基板の他方の面の側に出射した光に
より他方の面の側に発生した１次回折光の像を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像して
得た１次回折光の像を処理して多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査する画像処理手段
と、画像処理手段で処理した１次回折光の像を検査した結果の情報と共に画面上に表示す
る出力手段とを供えて構成し、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された光学的に透明な基
板に基板の一方の面の側から光を照射し、基板の一方の面の側から照射された光のうち基
板と多結晶シリコン薄膜とを透過して基板の他方の面の側に出射した光により他方の面の
側に発生した１次回折光の像を撮像し、撮像して得た１次回折光の像を処理して多結晶シ
リコン薄膜の結晶の状態を検査し、処理した１次回折光の像を検査した結果の情報と共に
画面上に表示するようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、エキシマレーザでアニールされて形成された多結晶シリコン薄膜の結晶の状態からアニール時に照射されたエキシマレーザのエネルギの適否が容易に判定することができるようになった。また、判定した結果に基づいて照射エネルギを制御することで、液晶表示パネル用ガラス基板の品質を高く維持することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】エキシマレーザの照射エネルギと多結晶シリコン薄膜の結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図２Ａ】エキシマレーザの照射エネルギが小さいときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図２Ｂ】エキシマレーザの照射エネルギが適正なときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図２Ｃ】エキシマレーザの照射エネルギが大きすぎたときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図３】多結晶シリコン薄膜が形成された基板に照明光を照射して１次回折光を検出する光学系の概略の構成を示すブロック図である。
【図４】エキシマレーザの照射エネルギと、照明光を照射したときに多結晶シリコン薄膜から発生する１次回折光の輝度との関係を示すグラフである。
【図５】エキシマレーザの照射エネルギと、照明光を照射したときに異なる検出角で検出される１次回折光の輝度との関係を示すグラフである。
【図６】図５に示した２つの特性曲線から求めたＥＶ（ｘ）とエキシマレーザ照射エネルギとの関係を示すグラフである。
【図７】検査装置全体の概略の構成を説明するブロック図である。
【図８】実施例１における検査ユニットの概略の構成を説明するブロック図である。
【図９】実施例１における多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査するために基板を撮像する撮像シーケンスを示すフロー図である。
【図１０】実施例１における多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査するために撮像して得た画像を処理して欠陥部分を検出する画像処理のシーケンスを示すフロー図である。
【図１１】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の正面図である。
【図１２Ａ】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の基板全体分布表示領域１１０３に表示する基板全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布をマトリックス状に表示した図である。
【図１２Ｂ】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の基板全体分布表示領域１１０３に表示する基板全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度のうち、しきい値を超えた領域を表示した例を示す図である。
【図１３】実施例２における照明光学系の概略の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施例３における検査ユニットの概略の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態として、液晶表示パネル用ガラス基板に形成した多結晶シリコン薄
膜を検査する装置に適用した例を説明する。
【００２３】
検査対象の液晶表示パネル用ガラス基板(以下、基板と記す)には、基板上にアモルファスシリコンの薄膜が形成されている。そのアモルファスシリコンの薄膜の一部の領域にエキシマレーザを照射して走査することにより、エキシマレーザが照射された部分のアモルファスシリコンを加熱して溶融し(アニール)、エキシマレーザが走査された後、溶融したアモルファスシリコンが徐々に冷却されて多結晶化し、多結晶シリコンの状態に結晶が成長する。
【００２４】
図１のグラフには、エキシマレーザでアモルファスシリコンをアニールするときのエキシマレーザの照射エネルギと多結晶シリコンの結晶粒径の概略の関係を示す。アニール時のエキシマレーザの照射エネルギを大きくすると多結晶シリコンの結晶粒径も大きくなる。
【００２５】
アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが弱い（図１の範囲Ａ）場合には、図２Ａに示すように多結晶シリコン膜の結晶２０１の粒径が小さく、かつ、ばらつきが大きい状態となってしまう。このような結晶状態では、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができない。
【００２６】
これに対して、アニール時のエキシマレーザのエネルギを適切な範囲（図１の範囲Ｂ）に設定すると、図２Ｂに示すように結晶２０２の粒径が比較的揃った多結晶シリコン膜が形成される。このように、結晶粒径が揃った状態に膜が得られると、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができる。
【００２７】
アニール時のエキシマレーザの照射エネルギを更に上げていくと（図１の範囲Ｃ）、多結晶シリコンの結晶粒径が大きくなっていく。しかし、照射エネルギを大きくすると結晶粒の成長速度のばらつきが大きくなり、図２Ｃに示すように結晶２０３の粒径のばらつきが大きな多結晶シリコン膜となってしまい、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができない。
【００２８】
従って、アモルファスシリコンに照射するエキシマレーザのエネルギを図１のＢの範囲に安定に維持することが重要になる。
【００２９】
一方、特許文献３に記載されているように、アモルファスシリコンをエキシマレーザでアニールして形成した多結晶シリコン膜には、結晶粒界に微小な突起が形成されることが知られている。
【００３０】
このような多結晶シリコン膜３０１が形成されたガラス基板１０に図３に示すように裏側に配置した光源３１０から光を照射すると、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界の微小な突起３０２で散乱された光によりガラス基板１０の表面の側に回折光が発生する。この回折光が発生する位置は、光源３１０から照射する光の波長や多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に形成される微小な突起３０２のピッチによって異なる。
【００３１】
図３に示した構成において、基板３００を照射する光の波長をλ、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に形成される微小な突起３０２のピッチをＰ，基板３００を照射する光の基板３００の法線方向からの角度をθi、基板３００から発生する１次回折光の基板３００の法線方向からの角度をθoとすると、それらの間には、
sinθi＋sinθo＝λ／Ｐ ・・・(数１)
という関係が成り立つ。
【００３２】
従って、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に微小な突起３０２が所定のピッチＰで形成されている状態で、光源３１０から出射して角度θiの方向から照射された波長λの光により発生する１次回折光を、角度θoの位置に配置した撮像カメラ３２０で観察することにより、多結晶シリコン膜３０１からの１次回折光を観察することができる。
【００３３】
一方、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径は、図１に示したようにアニール時のエキシマレーザの照射エネルギに依存し、図１のエキシマレーザの照射エネルギがＡ，Ｂ及びＣの領域では、結晶粒径がエキシマレーザの照射エネルギの増加に伴って大きくなる。従って、アニール時にエキシマレーザの照射エネルギが変動すると多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が変化すると共に図２Ａ乃至図２Ｃで説明したように粒径のばらつきが大きくなる。この結晶粒径が変化して微小な突起３０２のピッチのばらつきが大きくなった状態の多結晶シリコン膜３０１に光源３１０から光を照射した場合、多結晶シリコン膜３０１から発生する１次回折光の進行方向が変化すると主にその強度が低下してしまうために、撮像カメラ３２０で検出される１次回折光の輝度が減少する。
【００３４】
このように、１次回折光の輝度が減少して撮像カメラ３２０による１次回折光の検出強度が低下する現象は、図４に示すように、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが大きい方向に変動して多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が全体として大きくなった場合と、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが小さい方向に変動して多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が全体として小さくなった場合とに同様に発生する。
【００３５】
従って、撮像カメラ３２０による１次回折光の検出強度信号だけでは、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が大きい状態なのか、小さい状態なのかを判別することが難しい。
【００３６】
これを解決するためには、図５に示すように多結晶シリコン膜３０１の微小な突起３０２からの回折光に対して異なる検出特性を有する２つの検出系を設け、それぞれの検出系の出力を用いて多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径の変化の状態を検知すればよい。
【００３７】
即ち、図５に示すように、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギをｘとし、複数の実測値を求めてそれらが２次関数分布をしていると仮定して求めた第１の検出系の検出特性をｆ(ｘ)とし、第２の検出系の検出特性をｇ(ｘ)として、
ｆ(ｘ)＝ａ（ｘ−α）２＋ｂ
ここで、ａ，ｂは定数、αはｆ(ｘ)が最大となるときのｘ値
ｇ(ｘ)＝ｃ（ｘ−β）２＋ｄ
ここで、ｃ，ｄは定数、βはｇ(ｘ)が最大となるときのｘ値
と表したときに、ｆ(ｘ)とｇ(ｘ)との合成関数としてＥＶ(ｘ)を以下のように定義する。
ＥＶ(ｘ)＝−ｃｆ(ｘ)＋ａｇ(ｘ)
＝−２ａｃ（β−α）ｘ＋ａｃ（β２−α２）＋ｃ（ｄ−ｂ） ・・・(数２)
即ち、ＥＶ(ｘ)はｘの１次関数として表すことができ、例えば図６のようになるので、ｆ(ｘ)とｇ(ｘ)とを検出してＥＶ(ｘ)を求めることにより、エキシマレーザの照射エネルギｘを一義的に求めることが可能になる。
【００３８】
本発明では、多結晶シリコン薄膜を照明して膜表面の微小な突起により発生する回折光の像を撮像し、撮像して得た回折光の画像を処理することにより、基板上に多結晶シリコン薄膜が結晶の粒径がそろった状態の正常な膜として形成されているかどうかを検査して多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を評価する方法及びその装置を提供するものである。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００３９】
本発明に係る液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置７００の全体の構成を図７に示す。
【００４０】
多結晶シリコン薄膜検査装置７００は、基板ロード部７１０、検査部７２０、基板アンロード部７３０、検査部データ処理・制御部７４０及び全体制御部７５０で構成されている。
【００４１】
検査対象の液晶表示パネル用ガラス基板(以下、基板と記す)３００は、ガラス基板３０３上に形成されたアモルファスシリコンの薄膜に、本検査工程の直前の工程で一部の領域にエキシマレーザを照射して走査し加熱することにより加熱された領域がアニールされてアモルファスの状態から結晶化し、図３に示したように、多結晶シリコン薄膜３０１の状態になる。多結晶シリコン薄膜検査装置７００は、基板３００の表面を撮像して、この多結晶シリコン薄膜３０１が正常に形成されているかどうかを調べるものである。
【００４２】
検査対象の基板３００は、図示していない搬送手段でロード部７１０にセットされる。ロード部７１０にセットされた基板３００は、全体制御部７５０で制御される図示していない搬送手段により検査部７２０へ搬送される。検査部には検査ユニット７２１が備えられており、検査データ処理・制御ユニット７４０で制御されて基板３００の表面に形成された多結晶シリコン薄膜の状態を検査する。検査ユニット７２１で検出されたデータは検査データ処理・制御ユニット７４０で処理されて基板３００の表面に形成された多結晶シリコン薄膜３０１の状態が評価される。
【００４３】
検査が終わった基板３００は、全体制御部７５０で制御される図示していない搬送手段により検査部７２０からアンロード部７３０に搬送され、図示していないハンドリングユニットにより検査装置７００から取り出される。なお、図７には、検査部７２０に検査ユニット７２１が１台備えられている構成を示しているが、検査対象の基板３００のサイズや形成される多結晶シリコン薄膜３０１の面積や配置に応じて２台であっても、又は３台以上であっても良い。
【００４４】
検査部７２０における検査ユニット７２１の構成を図８に示す。
検査ユニット７２１は、照明光学系８１０、撮像光学系８２０、基板ステージ部８３０及び検査部データ処理・制御部８４０で構成されており、検査部データ処理・制御部８４０は図７に示した全体制御部７５０と接続している。
【００４５】
照明光学系８１０は、第１の波長λ１の光を発射する第１の光源８１１、第１の光源８１１から発射された第１の波長λ１の光の光路を変換する第１のミラー８１２、第１のミラー８１２で光路を変換された第１の波長λ１の光を集光して線状の光に成形して基板ステージ部８３０に保持されているガラス基板３００に照射する第１のシリンドリカルレンズ８１３と、第１の波長λ１の光よりも波長が長い第２の波長λ２の光を発射する第２の光源８１４、第２の光源８１４から発射された第２の波長λ２の光の光路を変換する第２のミラー８１５、第２のミラー８１５で光路を変換された第２の波長λ２の光を集光して線状の光に成形して基板ステージ部８３０に保持されているガラス基板３００の第１の波長λ１の光が照射されている領域に照射する第２のシリンドリカルレンズ８１６とを備えている。
【００４６】
第１の波長λ１の光と第２の波長λ２の光とは、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長の光であり、第１の光源８１１と第２の光源８１４には、例えば、レーザダイオードを用いる。
【００４７】
第１のシリンドリカルレンズ８１３は、第１の光源８１１から発射されて第１のミラー８１２で光路を変換させられた第１の波長λ１の光を、基板３００上の検査領域の大きさに合わせて効率よく照明できるように照明光束を一方向に集光させて断面形状が一方向に長い線状の形状に成形する。第１のシリンドリカルレンズ８１３で一方向に集光した光を基板３００に、法線方向に対してθ１の角度方向から照射することにより、基板３００上の検査領域の照明光量が増加し、撮像光学系８２０で、よりコントラストの高い画像を検出することができる。
【００４８】
第２のシリンドリカルレンズ８１６も、第２の光源８１４から発射されて第２のミラー８１５で光路を変換させられた第２の波長λ２の光を、基板３００上の第１のシリンドリカルレンズ８１３により第１の波長λ１の光が照射された検査領域に合わせて効率よく照明できるように照明光束を一方向に集光させて断面形状が一方向に長い線状の形状に成形する。第２のシリンドリカルレンズ８１６で一方向に集光した光を基板３００に、法線方向に対してθ２の角度方向から照射することにより、基板３００上の検査領域の照明光量が増加し、撮像光学系８２０で、よりコントラストの高い画像を検出することができる。
【００４９】
撮像光学系８２０は、第１の波長の光を選択的に透過する第１の波長選択フィルタ８２１と、第１の波長選択フィルタ８２１を透過した第１の波長の光による基板３００から発生する１次回折光による像を撮像する第１の結像レンズ系８２２を備えた第１のカメラ８２３、第２の波長の光を選択的に透過する第２の波長選択フィルタ８２４と、第２の波長選択フィルタ８２４を透過した第２の波長の光による基板３００から発生する１次回折光による像を撮像する第２の結像レンズ系８２５を備えた第２のカメラ８２６とを備えている。
【００５０】
波長選択フィルタ８２１は、基板３００からの回折光のうち第１の波長の光を選択的に透過させるものであり、基板３００及び周辺からの第１の波長の光以外の波長の光をカットすることができる。
【００５１】
波長選択フィルタ８２３も、基板３００からの回折光のうち第２の波長の光を選択的に透過させるものであり、基板３００及び周辺からの第２の波長の光以外の波長の光をカットすることができる。
【００５２】
第１のカメラ８２３は、基板３００の法線方向に対してθ３傾いた角度方向に設置されている。第１のカメラ８２３は、第１のシリンドリカルレンズ８１３により成形された第１の波長λ１の光が照明された基板３００の表面の一方向に長い領域に存在する多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界にピッチＰ１で形成された微小突起３０２からの１次回折光による光学像を撮像する。第１のカメラ８２３は、基板３００の照明された一方向に長い領域の像に合わせて配置された１次元のＣＣＤ（電化結合素子）イメージセンサ(図示せず)、又は２次元のＣＣＤイメージセンサ(図示せず)を備えている。
【００５３】
すなわち、第１のカメラ８２３の傾き角度θ３は、多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界の微小突起３０２のピッチＰ１と、第１の波長の光の波長λ１、及び第１の波長の光の基板３００への入射角度θ１により、数１の関係に基づいて決まる。決まる。
【００５４】
第２のカメラ８２６は、基板３００の法線方向に対してθ４傾いた角度方向に設置されている。第２のカメラ８２６は、第２のシリンドリカルレンズ８１６により第２の波長λ２の光が照明された基板３００の表面の一方向に長い領域に存在する多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界にピッチＰ２で形成された微小突起３０２からの１次回折光による光学像を撮像する。第２のカメラ８２６は、基板３００の照明された一方向に長い領域に合わせて配置された１次元のＣＣＤ（電化結合素子）イメージセンサ(図示せず)、又は２次元のＣＣＤイメージセンサ(図示せず)を備えている。
【００５５】
すなわち、第２のカメラ８２６の傾き角度θ４は、多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界の微小突起３０２のピッチＰ２と、第２の波長の光の波長λ２、及び第２の波長の光の基板３００への入射角度θ２により、数１の関係に基づいて決まる。
【００５６】
このとき、第１の波長の光の波長λ１を第２の波長の光の波長λ２よりも短くし、微小突起３０２のピッチＰ１を微小突起３０２のピッチＰ２よりも小さくし、かつ、第１の波長の光の基板３００への入射角度θ１を第２の波長の光の基板３００への入射角度θ２よりも大きく設定すると、第１のカメラ８２３の傾き角度θ３は第２のカメラ８２６の傾き角度θ４よりも十分小さく設定することができ、基板ステージ８３１の上方で第１のカメラ８２３と第２のカメラ８２６とを、互いに干渉することなく設置することができる。
【００５７】
また、第１のカメラ８２３をピッチＰ１の微小突起３０２からの１次回折光を検出する位置に設置し、第２のカメラ８２６をピッチＰ２の微小突起３０２からの１次回折光を検出する位置に設置することにより、それぞれのカメラの検出信号から図５に示したようなピーク位置の異なる２つの特性曲線を得ることができ、図６に示したような１次関数ＥＶ（ｘ）の関係を求めることができる。
【００５８】
基板ステージ部８３０は、駆動手段８３２によりＸＹ平面内で移動可能なステージ８３１の上面に検査対照の基板３００を載置して保持する。駆動手段８３２は、例えばステッピングモータ又はロータリエンコーダが備えられたサーボモータを用いればよい。
【００５９】
検査データ処理・制御部８４０は、第１のカメラ８２３から出力されるアナログ画像
信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換部８４１、第２のカメラ８２６から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換部８４２、A/D変換部８４１とA/D変換部８４２とでそれぞれA/D変換されたデジタル画像信号を（数１）を用いて演算して基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１に照射されたエキシマレーザのエネルギを算出する演算部８４３、演算部８４３で基板３００上の各領域ごとのエキシマレーザの照射エネルギの分布を求めて画像化する処理判定部８４４、処理判定部８４４で処理された結果を表示する表示部８４５１を備えた入出力部８４５、第１の光源８１１と第２の光源８１４との電源部８４６、基板ステージ部８３０の駆動手段８３２を制御する駆動手段制御部８４７、及び、演算部８４３と処理判定部８４４と出力部８４５と電源部８４６と駆動手段制御部８４７とを制御する制御部８４８とを備えている。
また、制御部８４７は全体制御部７５０と接続されている。
【００６０】
このような構成で、照明光学系８１０は基板ステージ８３１に載置された基板３００を裏面側から照明し、基板３００を透過した光により発生した１次回折光の像を撮像光学系８２０で撮像し、検査データ処理・制御部８４０で処理して基板３００上に形成された多結晶シリコン薄膜３０１の結晶の状態を検査する。
【００６１】
次に、図８に示した構成の検査ユニット７２１を用いて基板３００上のエキシマレーザでアニールされて多結晶化した多結晶シリコン薄膜３０１の状態を検査する方法について説明する。
【００６２】
先ず、基板３００上のエキシマレーザのアニールにより形成された多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域を検査する処理の流れを説明する。検査処理には、基板３００の所定の領域又は全面を撮像する撮像シーケンスと、撮像して得た画像を処理して欠陥部分を検出する画像処理のシーケンスとがある。
【００６３】
先ず、撮像シーケンスについて図９を用いて説明する。
最初に、多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域の検査開始位置が撮像光学系８２０の第１のカメラ８２３及び第２のカメラ８２６の視野に入るように駆動手段制御部８４７で駆動手段８３２を駆動して基板ステージ８３１の位置を制御し、基板３００を初期位置（検査開始位置）に設定する（Ｓ９０１）。
【００６４】
次に、電源制御部８４６で第１の光源８１１と第２の光源８１４とを制御して、第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形された第１の波長の光をθ１の入射角度で、第２のシリンドリカルレンズ８１６により線状に成形された第２の波長の光をθ２の入射角度でそれぞれ基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１の同じ領域に照射する（Ｓ９０２）。照明光学系８１０により第１の波長の光と第２の波長の光とが照明された多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域に沿って撮像光学系８２０の撮像領域が移動するように、駆動手段制御部８４７で駆動手段８３２を制御して基板ステージ８３１を一定の速度での移動を開始する（Ｓ９０３）。
基板ステージ８３１を一定の速度で移動させながら、照明光学系８１０の第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形されてθ１の角度で入射した第１の波長の光により照明された多結晶シリコン薄膜３０１の一方向に長い検査領域の結晶粒界の微小突起３０２からθ３の方向に発生した１次回折光による光学像を波長選択フィルタ８２１を介して第１のカメラ８２３で撮像する。また、同時に、照明光学系８１０の第２のシリンドリカルレンズ８１６により線状に成形されてθ２の角度で入射した第２の波長の光により照明された多結晶シリコン薄膜３０１の一方向に長い検査領域の結晶粒界の微小突起３０２からθ４の方向に発生した１次回折光による光学像を、波長選択フィルタ８２４を介して第２のカメラ８２６で撮像する（Ｓ９０４）。
【００６５】
第１の波長の光の１次回折光による光学像を撮像した第１のカメラ８２３からの検出信号は、検査データ処理・制御部８４０のA/D変換部８４１に入力してA/D変換されて演算処理部８４３に入力される。第２の波長の光の１次回折光による光学像を撮像した第２のカメラ８２６からの検出信号は、検査データ処理・制御部８４０のA/D変換部８４２に入力してA/D変換されて演算処理部８４３に入力される。演算処理部８４３に入力された検出信号は、駆動手段制御部８４７を介して得られた基板ステージ８３１の位置情報を用いて処理されて、第１のカメラ８２３で撮像して得られた信号による第１のデジタル画像と第２のカメラ８２６で撮像して得られた信号による第２のデジタル画像とが作成される（Ｓ９０５）。以上の操作をＸ方向又はＹ方向に沿った１ライン分の検査が終了するまで繰り返して実行する（Ｓ９０６）。
【００６６】
次に、検査した１ライン分の領域に隣接する検査領域が有るか否かをチェックし（Ｓ９
０７）、隣接する未検査領域が有る場合には、基板ステージ８３１を隣接する検査領域に移動させて（Ｓ９０８）、Ｓ９０３からのステップを繰り返す。検査すべき領域が全て検査を終了するとＸＹテーブルの移動を停止し（Ｓ９０９），電源制御部８４６で第１の光源８１１と第２の光源８１４を制御することにより照明を消して（Ｓ９１０）撮像シーケンスを終了する。
【００６７】
次に、Ｓ９０５の撮像シーケンスで得られた第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とを処理する画像処理シーケンスについて図１０を用いて説明する。
【００６８】
撮像シーケンスのデジタル画像作成ステップ（Ｓ９０５）において演算処理部８４３で作成された第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とは処理判定部８４４に入力され（Ｓ１００１）、第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とを合成し（Ｓ１００２）、第１のデジタル画像と第２のデジタル画像との対応する画像信号に対して（数２）で示した演算式を用いて処理することにより、結晶シリコン膜３０１の対応する箇所に照射されたエキシマレーザの照射エネルギを、基板３００の所定の領域に渡って算出し（Ｓ１００３）、
この算出したエキシマレーザの照射エネルギが予め設定した基準の照射エネルギ範囲に入っているか、又は大きいか小さいかを基板３００の所定の領域に渡って判定する（Ｓ１００４）。
【００６９】
次に、基板３００の所定の領域に渡って判定した結果に基づいて、基板３００の所定の領域におけるエキシマレーザの照射エネルギ強度のマップを作成して入出力部８４５の表示画面８４５１上に表示して（Ｓ１００５）、処理・判定のシーケンスを終了する。この表示画面８４５１上に表示されるエキシマレーザの照射エネルギ強度のマップ上には、Ｓ１００４で予め設定した基準の照射エネルギ範囲よりも大きいまたは小さいとして不良と判定された領域が正常な領域と区別できるように表示される。また、入出力部８４５から入力して判定基準を変えた場合、その変えた欠陥判定基準に対応して不良領域も変化して表示される。
【００７０】
表示部８４５１に表示する検査結果表示画面１１００の一例を図１１に示す。
検査結果表示画面１１００は、図１１に示すように、表示対象基板を指定する、基板指定部１１０１、指定した基板の表示の実行を支持する実行ボタン１１０２、指定した基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布を表示する基板全体分布表示領域１１０３、基板全体像表示領域１１０３表示された基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布のうち拡大して表示する領域を指定する拡大表示指定手段１１０４、拡大表示指定手段１１０４で指定された領域のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布を拡大して表示する拡大表示領域１１０５、および、基板の検査結果を表示する検査結果表示部１１０６が一つの画面上に表示される。
【００７１】
基板全体像表示領域１１０３に表示される基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布の画像には、画像処理・判定部８４４で判定した結果が強調されて表示される。すなわち、画像処理・判定部８４４で基準の照射エネルギ範囲よりも大きいまたは小さいとして不良と判定された領域は、正常と判断された領域とそれぞれ色を変えて表示される。
【００７２】
基板全体分布表示領域１１０３に表示するエキシマレーザの照射エネルギ強度分布の例を、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。
【００７３】
図１２Ａは、基板全体をマトリックス状に分割して、各領域においてＳ１００３で算出したエキシマレーザの照射エネルギを、エネルギに応じて２５６階調で表示した例を示す。
【００７４】
また、図１２Ｂには、Ｓ１００４で判定した結果に基づいて、基準の照射エネルギ範囲よりも大きいとして不良と判定された領域と、小さいとして不良と判定された領域とが識別できるようにして表示した例を示す。
【００７５】
上記した構成で検査することにより、本実施例１によればエキシマレーザでアニールさ
れて形成された多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を比較的高い精度で検査することができ、液晶表示パネル用ガラス基板の品質を高く維持することが可能になる。
【００７６】
なお、照明光学系２００にシリンドリカルレンズ２０５を用いて基板１上の一方向に
長い領域を照明する構成で説明したが、これを通常の円形のレンズに置き換えても同様の
効果が得られる。
【実施例２】
【００７７】
実施例１においては、照明光学系８１０に波長の異なる光を発射する２つの光源を用いたが、本実施例においては光源として複数の波長の光を発射する単一の光源を用いた例について説明する。実施例２における液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置の全体構成は、実施例１において図７を用いて説明したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
また、実施例２における撮像光学系と基板ステージ部、検査データ処理・制御部の構成及びその動作・作用は実施例１で説明した撮像光学系８２０及び基板ステージ部８３０、検査データ処理・制御部８４０と同じであるので、説明を省略する。
【００７９】
図１３に、本実施例における照明光学系１３１０の構成を示す。本実施例における照明光学系１３１０は、波長λ１とλ２とを含む複数の波長の光を発射する光源１３１１、波長λ１の光を反射してそれ以外の波長の光を透過する第１のダイクロイックミラー１３１２、第１のダイクロイックミラー１３１２を透過した光のうち波長λ２の光を反射してそれ以外の波長の光を透過する第２のダイクロイックミラー１３１３、第１のダイクロイックミラー１３１２で反射された波長λ１の光の光路を変換するミラー８１２、ミラー８１２で光路を変換された波長λ１の光を一方向に集光して線状の光に成形し基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ１の方向から照射する第１のシリンドリカルレンズ８１３、第２のダイクロイックミラー１３１３で反射された波長λ２の光の光路を変換するミラー８１５、ミラー８１５で光路を変換された波長λ２の光を一方向に集光して線状の光に成形し基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ２の方向から照射する第２のシリンドリカルレンズ８１６を備えている。
【００８０】
上記構成において、光源１３１１から発射された光は第１のダイクロイックミラー１３１２に入射し、波長λ１の光が反射されて、他の波長の光は第１のダイクロイックミラー１３１２を透過する。第１のダイクロイックミラー１３１２で反射された波長λ１の光は、ミラー８１２に入射して全反射し光路を変換して第１のシリンドリカルレンズ８１３に入射する。第１のシリンドリカルレンズ８１３に入射した波長λ１の光は、一方向に絞られて収束し、他の方向（図１３の紙面に垂直な方向）には収束しない線状の形状に成形されて、実施例１の場合と同様に基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ１の角度方向から入射する。
【００８１】
一方、光源１３１１から発射されて第１のダイクロイックミラー１３１２を透過した光は第２のダイクロイックミラー１３１３に入射し、波長λ２の光が反射されて、他の波長の光は第２のダイクロイックミラー１３１３を透過する。第２のダイクロイックミラー１３１３で反射された波長λ２の光は、ミラー８１５に入射して全反射し光路を変換して第２のシリンドリカルレンズ８１６に入射する。第２のシリンドリカルレンズ８１６に入射した波長λ２の光は、一方向に絞られて収束し、他の方向（図１３の紙面に垂直な方向）には収束しない線状の形状に成形されて、実施例１の場合と同様に基板ステージ８３１に保持されている基板３００の第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形された波長λ１の光が照射されている領域に、法線方向に対してθ２の角度方向から入射する。
【００８２】
本実施例において、波長λ１の光と波長λ２の光とが照射された基板３００から発生した回折光の像を撮像光学系で撮像して検査データ処理・制御部で信号を処理する撮像シーケンス及び画像処理のシーケンスは、実施例１で図９及び図１０を用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００８３】
本実施例によれば、照明光学系の光源を１つにすることができるので、照明光学系をコンパクトに設計することが可能になる。
【実施例３】
【００８４】
実施例２においては、照明光学系１３１０に波長λ１とλ２を含む複数の波長の光を発射する単一の光源を用い、２つのダイクロイックミラーを用いて波長λ１の光と波長ラムダ２の光とを分離してそれぞれθ１の角度方向とθ２の角度方向から基板３００に入射させる構成について説明したが、本実施例においては、波長λ１とλ２を含む複数の波長の光を発射する単一の光源から発射された光をそのまま基板３００に照射する例について、図１４を用いて説明する。実施例３における液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置の全体構成は、実施例１において図７を用いて説明したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
また、図１４に示した構成において、実施例１で説明した図８に記載した構成と同じものについては、同じ番号を付して、その詳細な説明を省略する。実施例１の構成と異なるのは、照明光学系１４１０と、撮像光学系１４２０である。
【００８６】
このうち、照明光学系１４１０は、ある波長幅を有する光を発射する光源１４１１と、光源１４１１から発射された光の光路を変換するミラー８１２、ミラー８１２で光路を変換された光を集光し線状の光に成形して基板ステージ８３１に保持されているガラス基板３００に、法線方向に対してθ１０の方向から照射するシリンドリカルレンズ８１３を備えている。
【００８７】
また、撮像光学系１４２０は、シリンドリカルレンズ８１３により線状に成形されたある波長幅を有する光が照射されたガラス基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界に生じた微小突起により発生した１次回折光の内、法線方向に対して角度θ３の方向に進行した波長がλ１の１次回折光を透過させる第１の波長選択フィルタ１４２１と、この第１の波長選択フィルタ１４２１を透過した波長がλ１の１次回折光の像を撮像する第１の結像レンズ系８２２を備えた第１のカメラ８２３、微小突起により発生した１次回折光の内、法線方向に対して角度θ４の方向に進行した波長がλ２の１次回折光を透過させる第２の波長選択フィルタ１４２４と、この第２の波長選択フィルタ１４２４を透過した波長がλ２の１次回折光の像を撮像する第２の結像レンズ系８２５を備えた第２のカメラ８２６とを備えている。
【００８８】
本実施例において、第１のカメラ８２３と第２のカメラ８２６とからの検出信号を検査データ処理・制御部で信号を処理する撮像シーケンス及び画像処理のシーケンスは、実施例１で図９及び図１０を用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００８９】
本実施例によれば、実施例２に比べて照明光学系をよりコンパクトに設計することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
３００…基板 ７００…検査装置 ７２０…検査部 ７２１…検査ユニット ７４０，８４０…検査データ処理・制御部 ７５０…全体制御部 ８１０，１３１０，１４１０…照明光学系 ８１１…第１の光源 ８１４…第２の光源 ８１３…第１のシリンドリカルレンズ ８１６…第２のシリンドリカルレンズ ８２０，１４２０…撮像光学系 ８２１…第１の波長選択フィルタ ８２４…第２の波長選択フィルタ ８２２…第１の結像レンズ ８２５…第２の結像レンズ ８２３…第１のカメラ ８２６…第２のカメラ ８３０…基板ステージ部 ８３１…基板ステージ ８４０…画像処理部 ８４１，８４２…Ａ/Ｄ変換部 ８４３…画像生成部 ８４４…処理・判定部 ８４５…入出力部 ８４５１…表示画面 ８４８…制御部 １３１１，１４１１…光源 １３１２…第１のダイクロイックミラー １３１３…第２のダイクロイックミラー。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成したアモルファスシリコンをレーザアニールにより多結晶化さ
せた多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子や有機ＥＬ素子などに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、高速な
動作を確保するために、基板上に形成したアモルファスシリコンの一部をエキシマレーザ
で低温アニールすることにより多結晶化した領域に形成されている。
【０００３】
このように、アモルファスシリコンの一部をエキシマレーザで低温アニールして多結晶
化させる場合、均一に多結晶化させることが求められるが、実際には、レーザ光源の変動
の影響により結晶にばらつきが生じてしまう場合がある。
【０００４】
そこで、このシリコン結晶のばらつきの発生状態を監視する方法として、特許文献１に
は、パルスレーザを半導体膜に照射してレーザアニールを行うとともにレーザ照射領域に
検査光を照射し、照射した検査光による基板からの反射光を検出し、この反射光の強度変
化から半導体膜の結晶化の状態を確認することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、レーザを照射前の非晶質シリコンに検査光を照射してその反射
光又は透過光を検出しておき、レーザを非晶質シリコンに照射中にも検査光を照射してそ
の反射光又は透過光を検出し、レーザ照射前とレーザ照射中の反射光又は透過光の強度の
差が最大になったときからレーザ照射前の反射光又は透過光の強度に戻るまでの経過時間
を検出してレーザアニールの状態を監視することが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、基板上に形成された非晶質シリコンをエキシマレーザアニール
により多結晶シリコンに変化させた領域に可視光を基板表面に対して１０−８５度の方向
から照射し、照射と同じ角度の範囲に接地したカメラで反射光を検出し、この反射光の変
化から結晶表面の突起の配置の状態を検査することが記載されている。
【０００７】
更に、特許文献４には、アモルファスシリコン膜にエキシマレーザを照射して形成した
多結晶シリコン薄膜に検査光を照射して多結晶シリコン薄膜からの回折光を回折光検出器
でモニタリングし、多結晶シリコン薄膜の結晶性が高い規則的な微細凹凸構造の領域から
発生した回折光の強度が結晶性の低い領域からの回折・散乱光の強度に比べて高いことを
利用して、多結晶シリコン薄膜の状態を検査することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３０５１４６号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４６２１号公報
【特許文献３】特開２００６−１９４０８号公報
【特許文献４】特開２００１−３０８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アモルファスシリコンの薄膜にエキシマレーザを照射してアニールすることにより形成
した多結晶シリコン薄膜(ポリシリコン膜)の表面には、微細な凹凸がある周期で発生する
ことが知られている。そして、この微細な突起は、多結晶シリコン薄膜の結晶性の度合い
を反映しており、結晶状態が均一な（多結晶粒径がそろっている）多結晶シリコン薄膜の
表面には微細な凹凸がある規則性をもって周期的に形成され、結晶状態の均一性が低い（
多結晶粒径が不ぞろいな）多結晶シリコン薄膜の表面には微細な凹凸が不規則に形成されることが知られている。
【００１０】
このように、結晶の状態が反射光に反映される多結晶シリコン薄膜の表面状態を検査す
る方法として、特許文献１にはレーザアニールした領域に照射した光の反射光の強度変化
から半導体膜の結晶化の状態を確認することが記載されているだけで、結晶の状態が反映
されている回折光を検出することについては記載されていない。
【００１１】
また、特許文献２には、レーザアニール中のレーザ照射領域からの反射光をアニール前
の反射光と比較してアニールの進行状態をモニタするものであって、特許文献１と同様に
結晶の状態が反映されている回折光を検出することについては記載されていない。
【００１２】
一方、特許文献３には、レーザアニールによって形成される多結晶シリコン薄膜表面の
突起の配置により反射する光の変化によって多結晶シリコンの結晶の品質を検査すること
が記載されているが、多結晶シリコン薄膜表面の突起により発生する回折光を検出するこ
とについては記載されていない。
【００１３】
更に、特許文献４には、レーザアニールによって形成される多結晶シリコン薄膜表面の
突起により発生する回折光を検出することについては記載されているが、回折光検出器で
検出した回折光の強度レベルをモニタして多結晶シリコン膜の状態を検査するものであっ
て、多結晶シリコン薄膜の表面の画像を検出して多結晶シリコン薄膜の表面のある領域の
突起の状態を観察することについては記載されていない。
【００１４】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決して、多結晶シリコン薄膜の表面の画
像を検出して多結晶シリコン薄膜の表面の状態を観察し、多結晶シリコン薄膜の結晶の状
態を検査することを可能にする多結晶シリコン薄薄膜の検査方法及びその装置を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明では、基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置において、基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射する第１の照明手段と、基板の第１の照明手段により第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射する第２の照明手段と、第１の照明手段と第２の照明手段により第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第３の方向に発生した第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、第１の照明手段と第２の照明手段により第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第４の方向に発生した第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
【００１６】
また、上記した課題を解決するために、本発明では、基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置において、基板検査部を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、照明手段により光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、照明手段により光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、第１の撮像手段で第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の撮像手段で第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段とを備えて構成した。
【００１７】
更に、上記した課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜を検査する方法を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射し、基板の第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射し、 第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第３の方向に発生した第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像し、第１の波長の光と第２の波長の光が照射された基板から第４の方向に発生した第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像し、第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定するようにした。
【００１８】
更にまた、上記した課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜を検査する方法を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射し、この光が照射された基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像し、光が照射された基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像し、第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定するようにした。
【００１９】
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、多結晶シリコン薄膜検
査装置を、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された光学的に透明な基板に該基板の一方の
面の側から光を照射する光照射手段と、光照射手段により基板の一方の面の側から照射さ
れた光により基板と多結晶シリコン薄膜とを透過して基板の他方の面の側に出射した光に
より他方の面の側に発生した１次回折光の像を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像して
得た１次回折光の像を処理して多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査する画像処理手段
と、画像処理手段で処理した１次回折光の像を検査した結果の情報と共に画面上に表示す
る出力手段とを供えて構成し、表面に多結晶シリコン薄膜が形成された光学的に透明な基
板に基板の一方の面の側から光を照射し、基板の一方の面の側から照射された光のうち基
板と多結晶シリコン薄膜とを透過して基板の他方の面の側に出射した光により他方の面の
側に発生した１次回折光の像を撮像し、撮像して得た１次回折光の像を処理して多結晶シ
リコン薄膜の結晶の状態を検査し、処理した１次回折光の像を検査した結果の情報と共に
画面上に表示するようにした。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、エキシマレーザでアニールされて形成された多結晶シリコン薄膜の結晶の状態からアニール時に照射されたエキシマレーザのエネルギの適否が容易に判定することができるようになった。また、判定した結果に基づいて照射エネルギを制御することで、液晶表示パネル用ガラス基板の品質を高く維持することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】エキシマレーザの照射エネルギと多結晶シリコン薄膜の結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図２Ａ】エキシマレーザの照射エネルギが小さいときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図２Ｂ】エキシマレーザの照射エネルギが適正なときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図２Ｃ】エキシマレーザの照射エネルギが大きすぎたときに形成される多結晶シリコン薄膜の状態を模式的に示した多結晶シリコン薄膜の平面図である。
【図３】多結晶シリコン薄膜が形成された基板に照明光を照射して１次回折光を検出する光学系の概略の構成を示すブロック図である。
【図４】エキシマレーザの照射エネルギと、照明光を照射したときに多結晶シリコン薄膜から発生する１次回折光の輝度との関係を示すグラフである。
【図５】エキシマレーザの照射エネルギと、照明光を照射したときに異なる検出角で検出される１次回折光の輝度との関係を示すグラフである。
【図６】図５に示した２つの特性曲線から求めたＥＶ（ｘ）とエキシマレーザ照射エネルギとの関係を示すグラフである。
【図７】検査装置全体の概略の構成を説明するブロック図である。
【図８】実施例１における検査ユニットの概略の構成を説明するブロック図である。
【図９】実施例１における多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査するために基板を撮像する撮像シーケンスを示すフロー図である。
【図１０】実施例１における多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を検査するために撮像して得た画像を処理して欠陥部分を検出する画像処理のシーケンスを示すフロー図である。
【図１１】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の正面図である。
【図１２Ａ】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の基板全体分布表示領域１１０３に表示する基板全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布をマトリックス状に表示した図である。
【図１２Ｂ】実施例１における検査ユニットの検査結果を出力する画面の基板全体分布表示領域１１０３に表示する基板全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度のうち、しきい値を超えた領域を表示した例を示す図である。
【図１３】実施例２における照明光学系の概略の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施例３における検査ユニットの概略の構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態として、液晶表示パネル用ガラス基板に形成した多結晶シリコン薄
膜を検査する装置に適用した例を説明する。
【００２３】
検査対象の液晶表示パネル用ガラス基板(以下、基板と記す)には、基板上にアモルファスシリコンの薄膜が形成されている。そのアモルファスシリコンの薄膜の一部の領域にエキシマレーザを照射して走査することにより、エキシマレーザが照射された部分のアモルファスシリコンを加熱して溶融し(アニール)、エキシマレーザが走査された後、溶融したアモルファスシリコンが徐々に冷却されて多結晶化し、多結晶シリコンの状態に結晶が成長する。
【００２４】
図１のグラフには、エキシマレーザでアモルファスシリコンをアニールするときのエキシマレーザの照射エネルギと多結晶シリコンの結晶粒径の概略の関係を示す。アニール時のエキシマレーザの照射エネルギを大きくすると多結晶シリコンの結晶粒径も大きくなる。
【００２５】
アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが弱い（図１の範囲Ａ）場合には、図２Ａに示すように多結晶シリコン膜の結晶２０１の粒径が小さく、かつ、ばらつきが大きい状態となってしまう。このような結晶状態では、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができない。
【００２６】
これに対して、アニール時のエキシマレーザのエネルギを適切な範囲（図１の範囲Ｂ）に設定すると、図２Ｂに示すように結晶２０２の粒径が比較的揃った多結晶シリコン膜が形成される。このように、結晶粒径が揃った状態に膜が得られると、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができる。
【００２７】
アニール時のエキシマレーザの照射エネルギを更に上げていくと（図１の範囲Ｃ）、多結晶シリコンの結晶粒径が大きくなっていく。しかし、照射エネルギを大きくすると結晶粒の成長速度のばらつきが大きくなり、図２Ｃに示すように結晶２０３の粒径のばらつきが大きな多結晶シリコン膜となってしまい、多結晶シリコン膜として安定した特性を得ることができない。
【００２８】
従って、アモルファスシリコンに照射するエキシマレーザのエネルギを図１のＢの範囲に安定に維持することが重要になる。
【００２９】
一方、特許文献３に記載されているように、アモルファスシリコンをエキシマレーザでアニールして形成した多結晶シリコン膜には、結晶粒界に微小な突起が形成されることが知られている。
【００３０】
このような多結晶シリコン膜３０１が形成されたガラス基板１０に図３に示すように裏側に配置した光源３１０から光を照射すると、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界の微小な突起３０２で散乱された光によりガラス基板１０の表面の側に回折光が発生する。この回折光が発生する位置は、光源３１０から照射する光の波長や多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に形成される微小な突起３０２のピッチによって異なる。
【００３１】
図３に示した構成において、基板３００を照射する光の波長をλ、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に形成される微小な突起３０２のピッチをＰ，基板３００を照射する光の基板３００の法線方向からの角度をθi、基板３００から発生する１次回折光の基板３００の法線方向からの角度をθoとすると、それらの間には、
sinθi＋sinθo＝λ／Ｐ ・・・(数１)
という関係が成り立つ。
【００３２】
従って、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒界に微小な突起３０２が所定のピッチＰで形成されている状態で、光源３１０から出射して角度θiの方向から照射された波長λの光により発生する１次回折光を、角度θoの位置に配置した撮像カメラ３２０で観察することにより、多結晶シリコン膜３０１からの１次回折光を観察することができる。
【００３３】
一方、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径は、図１に示したようにアニール時のエキシマレーザの照射エネルギに依存し、図１のエキシマレーザの照射エネルギがＡ，Ｂ及びＣの領域では、結晶粒径がエキシマレーザの照射エネルギの増加に伴って大きくなる。従って、アニール時にエキシマレーザの照射エネルギが変動すると多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が変化すると共に図２Ａ乃至図２Ｃで説明したように粒径のばらつきが大きくなる。この結晶粒径が変化して微小な突起３０２のピッチのばらつきが大きくなった状態の多結晶シリコン膜３０１に光源３１０から光を照射した場合、多結晶シリコン膜３０１から発生する１次回折光の進行方向が変化すると主にその強度が低下してしまうために、撮像カメラ３２０で検出される１次回折光の輝度が減少する。
【００３４】
このように、１次回折光の輝度が減少して撮像カメラ３２０による１次回折光の検出強度が低下する現象は、図４に示すように、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが大きい方向に変動して多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が全体として大きくなった場合と、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギが小さい方向に変動して多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が全体として小さくなった場合とに同様に発生する。
【００３５】
従って、撮像カメラ３２０による１次回折光の検出強度信号だけでは、多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径が大きい状態なのか、小さい状態なのかを判別することが難しい。
【００３６】
これを解決するためには、図５に示すように多結晶シリコン膜３０１の微小な突起３０２からの回折光に対して異なる検出特性を有する２つの検出系を設け、それぞれの検出系の出力を用いて多結晶シリコン膜３０１の結晶粒径の変化の状態を検知すればよい。
【００３７】
即ち、図５に示すように、アニール時のエキシマレーザの照射エネルギをｘとし、複数の実測値を求めてそれらが２次関数分布をしていると仮定して求めた第１の検出系の検出特性をｆ(ｘ)とし、第２の検出系の検出特性をｇ(ｘ)として、
ｆ(ｘ)＝ａ（ｘ−α）２＋ｂ
ここで、ａ，ｂは定数、αはｆ(ｘ)が最大となるときのｘ値
ｇ(ｘ)＝ｃ（ｘ−β）２＋ｄ
ここで、ｃ，ｄは定数、βはｇ(ｘ)が最大となるときのｘ値
と表したときに、ｆ(ｘ)とｇ(ｘ)との合成関数としてＥＶ(ｘ)を以下のように定義する。
ＥＶ(ｘ)＝−ｃｆ(ｘ)＋ａｇ(ｘ)
＝−２ａｃ（β−α）ｘ＋ａｃ（β２−α２）＋ｃ（ｄ−ｂ） ・・・(数２)
即ち、ＥＶ(ｘ)はｘの１次関数として表すことができ、例えば図６のようになるので、ｆ(ｘ)とｇ(ｘ)とを検出してＥＶ(ｘ)を求めることにより、エキシマレーザの照射エネルギｘを一義的に求めることが可能になる。
【００３８】
本発明では、多結晶シリコン薄膜を照明して膜表面の微小な突起により発生する回折光の像を撮像し、撮像して得た回折光の画像を処理することにより、基板上に多結晶シリコン薄膜が結晶の粒径がそろった状態の正常な膜として形成されているかどうかを検査して多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を評価する方法及びその装置を提供するものである。
以下に、本発明の実施例を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００３９】
本発明に係る液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置７００の全体の構成を図７に示す。
【００４０】
多結晶シリコン薄膜検査装置７００は、基板ロード部７１０、検査部７２０、基板アンロード部７３０、検査部データ処理・制御部７４０及び全体制御部７５０で構成されている。
【００４１】
検査対象の液晶表示パネル用ガラス基板(以下、基板と記す)３００は、ガラス基板３０３上に形成されたアモルファスシリコンの薄膜に、本検査工程の直前の工程で一部の領域にエキシマレーザを照射して走査し加熱することにより加熱された領域がアニールされてアモルファスの状態から結晶化し、図３に示したように、多結晶シリコン薄膜３０１の状態になる。多結晶シリコン薄膜検査装置７００は、基板３００の表面を撮像して、この多結晶シリコン薄膜３０１が正常に形成されているかどうかを調べるものである。
【００４２】
検査対象の基板３００は、図示していない搬送手段でロード部７１０にセットされる。ロード部７１０にセットされた基板３００は、全体制御部７５０で制御される図示していない搬送手段により検査部７２０へ搬送される。検査部には検査ユニット７２１が備えられており、検査データ処理・制御ユニット７４０で制御されて基板３００の表面に形成された多結晶シリコン薄膜の状態を検査する。検査ユニット７２１で検出されたデータは検査データ処理・制御ユニット７４０で処理されて基板３００の表面に形成された多結晶シリコン薄膜３０１の状態が評価される。
【００４３】
検査が終わった基板３００は、全体制御部７５０で制御される図示していない搬送手段により検査部７２０からアンロード部７３０に搬送され、図示していないハンドリングユニットにより検査装置７００から取り出される。なお、図７には、検査部７２０に検査ユニット７２１が１台備えられている構成を示しているが、検査対象の基板３００のサイズや形成される多結晶シリコン薄膜３０１の面積や配置に応じて２台であっても、又は３台以上であっても良い。
【００４４】
検査部７２０における検査ユニット７２１の構成を図８に示す。
検査ユニット７２１は、照明光学系８１０、撮像光学系８２０、基板ステージ部８３０及び検査部データ処理・制御部８４０で構成されており、検査部データ処理・制御部８４０は図７に示した全体制御部７５０と接続している。
【００４５】
照明光学系８１０は、第１の波長λ１の光を発射する第１の光源８１１、第１の光源８１１から発射された第１の波長λ１の光の光路を変換する第１のミラー８１２、第１のミラー８１２で光路を変換された第１の波長λ１の光を集光して線状の光に成形して基板ステージ部８３０に保持されているガラス基板３００に照射する第１のシリンドリカルレンズ８１３と、第１の波長λ１の光よりも波長が長い第２の波長λ２の光を発射する第２の光源８１４、第２の光源８１４から発射された第２の波長λ２の光の光路を変換する第２のミラー８１５、第２のミラー８１５で光路を変換された第２の波長λ２の光を集光して線状の光に成形して基板ステージ部８３０に保持されているガラス基板３００の第１の波長λ１の光が照射されている領域に照射する第２のシリンドリカルレンズ８１６とを備えている。
【００４６】
第１の波長λ１の光と第２の波長λ２の光とは、３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の波長の光であり、第１の光源８１１と第２の光源８１４には、例えば、レーザダイオードを用いる。
【００４７】
第１のシリンドリカルレンズ８１３は、第１の光源８１１から発射されて第１のミラー８１２で光路を変換させられた第１の波長λ１の光を、基板３００上の検査領域の大きさに合わせて効率よく照明できるように照明光束を一方向に集光させて断面形状が一方向に長い線状の形状に成形する。第１のシリンドリカルレンズ８１３で一方向に集光した光を基板３００に、法線方向に対してθ１の角度方向から照射することにより、基板３００上の検査領域の照明光量が増加し、撮像光学系８２０で、よりコントラストの高い画像を検出することができる。
【００４８】
第２のシリンドリカルレンズ８１６も、第２の光源８１４から発射されて第２のミラー８１５で光路を変換させられた第２の波長λ２の光を、基板３００上の第１のシリンドリカルレンズ８１３により第１の波長λ１の光が照射された検査領域に合わせて効率よく照明できるように照明光束を一方向に集光させて断面形状が一方向に長い線状の形状に成形する。第２のシリンドリカルレンズ８１６で一方向に集光した光を基板３００に、法線方向に対してθ２の角度方向から照射することにより、基板３００上の検査領域の照明光量が増加し、撮像光学系８２０で、よりコントラストの高い画像を検出することができる。
【００４９】
撮像光学系８２０は、第１の波長の光を選択的に透過する第１の波長選択フィルタ８２１と、第１の波長選択フィルタ８２１を透過した第１の波長の光による基板３００から発生する１次回折光による像を撮像する第１の結像レンズ系８２２を備えた第１のカメラ８２３、第２の波長の光を選択的に透過する第２の波長選択フィルタ８２４と、第２の波長選択フィルタ８２４を透過した第２の波長の光による基板３００から発生する１次回折光による像を撮像する第２の結像レンズ系８２５を備えた第２のカメラ８２６とを備えている。
【００５０】
波長選択フィルタ８２１は、基板３００からの回折光のうち第１の波長の光を選択的に透過させるものであり、基板３００及び周辺からの第１の波長の光以外の波長の光をカットすることができる。
【００５１】
波長選択フィルタ８２３も、基板３００からの回折光のうち第２の波長の光を選択的に透過させるものであり、基板３００及び周辺からの第２の波長の光以外の波長の光をカットすることができる。
【００５２】
第１のカメラ８２３は、基板３００の法線方向に対してθ３傾いた角度方向に設置されている。第１のカメラ８２３は、第１のシリンドリカルレンズ８１３により成形された第１の波長λ１の光が照明された基板３００の表面の一方向に長い領域に存在する多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界にピッチＰ１で形成された微小突起３０２からの１次回折光による光学像を撮像する。第１のカメラ８２３は、基板３００の照明された一方向に長い領域の像に合わせて配置された１次元のＣＣＤ（電化結合素子）イメージセンサ(図示せず)、又は２次元のＣＣＤイメージセンサ(図示せず)を備えている。
【００５３】
すなわち、第１のカメラ８２３の傾き角度θ３は、多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界の微小突起３０２のピッチＰ１と、第１の波長の光の波長λ１、及び第１の波長の光の基板３００への入射角度θ１により、数１の関係に基づいて決まる。決まる。
【００５４】
第２のカメラ８２６は、基板３００の法線方向に対してθ４傾いた角度方向に設置されている。第２のカメラ８２６は、第２のシリンドリカルレンズ８１６により第２の波長λ２の光が照明された基板３００の表面の一方向に長い領域に存在する多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界にピッチＰ２で形成された微小突起３０２からの１次回折光による光学像を撮像する。第２のカメラ８２６は、基板３００の照明された一方向に長い領域に合わせて配置された１次元のＣＣＤ（電化結合素子）イメージセンサ(図示せず)、又は２次元のＣＣＤイメージセンサ(図示せず)を備えている。
【００５５】
すなわち、第２のカメラ８２６の傾き角度θ４は、多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界の微小突起３０２のピッチＰ２と、第２の波長の光の波長λ２、及び第２の波長の光の基板３００への入射角度θ２により、数１の関係に基づいて決まる。
【００５６】
このとき、第１の波長の光の波長λ１を第２の波長の光の波長λ２よりも短くし、微小突起３０２のピッチＰ１を微小突起３０２のピッチＰ２よりも小さくし、かつ、第１の波長の光の基板３００への入射角度θ１を第２の波長の光の基板３００への入射角度θ２よりも大きく設定すると、第１のカメラ８２３の傾き角度θ３は第２のカメラ８２６の傾き角度θ４よりも十分小さく設定することができ、基板ステージ８３１の上方で第１のカメラ８２３と第２のカメラ８２６とを、互いに干渉することなく設置することができる。
【００５７】
また、第１のカメラ８２３をピッチＰ１の微小突起３０２からの１次回折光を検出する位置に設置し、第２のカメラ８２６をピッチＰ２の微小突起３０２からの１次回折光を検出する位置に設置することにより、それぞれのカメラの検出信号から図５に示したようなピーク位置の異なる２つの特性曲線を得ることができ、図６に示したような１次関数ＥＶ（ｘ）の関係を求めることができる。
【００５８】
基板ステージ部８３０は、駆動手段８３２によりＸＹ平面内で移動可能なステージ８３１の上面に検査対照の基板３００を載置して保持する。駆動手段８３２は、例えばステッピングモータ又はロータリエンコーダが備えられたサーボモータを用いればよい。
【００５９】
検査データ処理・制御部８４０は、第１のカメラ８２３から出力されるアナログ画像
信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換部８４１、第２のカメラ８２６から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換部８４２、A/D変換部８４１とA/D変換部８４２とでそれぞれA/D変換されたデジタル画像信号を（数１）を用いて演算して基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１に照射されたエキシマレーザのエネルギを算出する演算部８４３、演算部８４３で基板３００上の各領域ごとのエキシマレーザの照射エネルギの分布を求めて画像化する処理判定部８４４、処理判定部８４４で処理された結果を表示する表示部８４５１を備えた入出力部８４５、第１の光源８１１と第２の光源８１４との電源部８４６、基板ステージ部８３０の駆動手段８３２を制御する駆動手段制御部８４７、及び、演算部８４３と処理判定部８４４と出力部８４５と電源部８４６と駆動手段制御部８４７とを制御する制御部８４８とを備えている。
また、制御部８４７は全体制御部７５０と接続されている。
【００６０】
このような構成で、照明光学系８１０は基板ステージ８３１に載置された基板３００を裏面側から照明し、基板３００を透過した光により発生した１次回折光の像を撮像光学系８２０で撮像し、検査データ処理・制御部８４０で処理して基板３００上に形成された多結晶シリコン薄膜３０１の結晶の状態を検査する。
【００６１】
次に、図８に示した構成の検査ユニット７２１を用いて基板３００上のエキシマレーザでアニールされて多結晶化した多結晶シリコン薄膜３０１の状態を検査する方法について説明する。
【００６２】
先ず、基板３００上のエキシマレーザのアニールにより形成された多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域を検査する処理の流れを説明する。検査処理には、基板３００の所定の領域又は全面を撮像する撮像シーケンスと、撮像して得た画像を処理して欠陥部分を検出する画像処理のシーケンスとがある。
【００６３】
先ず、撮像シーケンスについて図９を用いて説明する。
最初に、多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域の検査開始位置が撮像光学系８２０の第１のカメラ８２３及び第２のカメラ８２６の視野に入るように駆動手段制御部８４７で駆動手段８３２を駆動して基板ステージ８３１の位置を制御し、基板３００を初期位置（検査開始位置）に設定する（Ｓ９０１）。
【００６４】
次に、電源制御部８４６で第１の光源８１１と第２の光源８１４とを制御して、第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形された第１の波長の光をθ１の入射角度で、第２のシリンドリカルレンズ８１６により線状に成形された第２の波長の光をθ２の入射角度でそれぞれ基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１の同じ領域に照射する（Ｓ９０２）。照明光学系８１０により第１の波長の光と第２の波長の光とが照明された多結晶シリコン薄膜３０１の検査領域に沿って撮像光学系８２０の撮像領域が移動するように、駆動手段制御部８４７で駆動手段８３２を制御して基板ステージ８３１を一定の速度での移動を開始する（Ｓ９０３）。
基板ステージ８３１を一定の速度で移動させながら、照明光学系８１０の第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形されてθ１の角度で入射した第１の波長の光により照明された多結晶シリコン薄膜３０１の一方向に長い検査領域の結晶粒界の微小突起３０２からθ３の方向に発生した１次回折光による光学像を波長選択フィルタ８２１を介して第１のカメラ８２３で撮像する。また、同時に、照明光学系８１０の第２のシリンドリカルレンズ８１６により線状に成形されてθ２の角度で入射した第２の波長の光により照明された多結晶シリコン薄膜３０１の一方向に長い検査領域の結晶粒界の微小突起３０２からθ４の方向に発生した１次回折光による光学像を、波長選択フィルタ８２４を介して第２のカメラ８２６で撮像する（Ｓ９０４）。
【００６５】
第１の波長の光の１次回折光による光学像を撮像した第１のカメラ８２３からの検出信号は、検査データ処理・制御部８４０のA/D変換部８４１に入力してA/D変換されて演算処理部８４３に入力される。第２の波長の光の１次回折光による光学像を撮像した第２のカメラ８２６からの検出信号は、検査データ処理・制御部８４０のA/D変換部８４２に入力してA/D変換されて演算処理部８４３に入力される。演算処理部８４３に入力された検出信号は、駆動手段制御部８４７を介して得られた基板ステージ８３１の位置情報を用いて処理されて、第１のカメラ８２３で撮像して得られた信号による第１のデジタル画像と第２のカメラ８２６で撮像して得られた信号による第２のデジタル画像とが作成される（Ｓ９０５）。以上の操作をＸ方向又はＹ方向に沿った１ライン分の検査が終了するまで繰り返して実行する（Ｓ９０６）。
【００６６】
次に、検査した１ライン分の領域に隣接する検査領域が有るか否かをチェックし（Ｓ９
０７）、隣接する未検査領域が有る場合には、基板ステージ８３１を隣接する検査領域に移動させて（Ｓ９０８）、Ｓ９０３からのステップを繰り返す。検査すべき領域が全て検査を終了するとＸＹテーブルの移動を停止し（Ｓ９０９），電源制御部８４６で第１の光源８１１と第２の光源８１４を制御することにより照明を消して（Ｓ９１０）撮像シーケンスを終了する。
【００６７】
次に、Ｓ９０５の撮像シーケンスで得られた第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とを処理する画像処理シーケンスについて図１０を用いて説明する。
【００６８】
撮像シーケンスのデジタル画像作成ステップ（Ｓ９０５）において演算処理部８４３で作成された第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とは処理判定部８４４に入力され（Ｓ１００１）、第１のデジタル画像と第２のデジタル画像とを合成し（Ｓ１００２）、第１のデジタル画像と第２のデジタル画像との対応する画像信号に対して（数２）で示した演算式を用いて処理することにより、結晶シリコン膜３０１の対応する箇所に照射されたエキシマレーザの照射エネルギを、基板３００の所定の領域に渡って算出し（Ｓ１００３）、
この算出したエキシマレーザの照射エネルギが予め設定した基準の照射エネルギ範囲に入っているか、又は大きいか小さいかを基板３００の所定の領域に渡って判定する（Ｓ１００４）。
【００６９】
次に、基板３００の所定の領域に渡って判定した結果に基づいて、基板３００の所定の領域におけるエキシマレーザの照射エネルギ強度のマップを作成して入出力部８４５の表示画面８４５１上に表示して（Ｓ１００５）、処理・判定のシーケンスを終了する。この表示画面８４５１上に表示されるエキシマレーザの照射エネルギ強度のマップ上には、Ｓ１００４で予め設定した基準の照射エネルギ範囲よりも大きいまたは小さいとして不良と判定された領域が正常な領域と区別できるように表示される。また、入出力部８４５から入力して判定基準を変えた場合、その変えた欠陥判定基準に対応して不良領域も変化して表示される。
【００７０】
表示部８４５１に表示する検査結果表示画面１１００の一例を図１１に示す。
検査結果表示画面１１００は、図１１に示すように、表示対象基板を指定する、基板指定部１１０１、指定した基板の表示の実行を支持する実行ボタン１１０２、指定した基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布を表示する基板全体分布表示領域１１０３、基板全体像表示領域１１０３表示された基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布のうち拡大して表示する領域を指定する拡大表示指定手段１１０４、拡大表示指定手段１１０４で指定された領域のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布を拡大して表示する拡大表示領域１１０５、および、基板の検査結果を表示する検査結果表示部１１０６が一つの画面上に表示される。
【００７１】
基板全体像表示領域１１０３に表示される基板の全体のエキシマレーザの照射エネルギ強度分布の画像には、画像処理・判定部８４４で判定した結果が強調されて表示される。すなわち、画像処理・判定部８４４で基準の照射エネルギ範囲よりも大きいまたは小さいとして不良と判定された領域は、正常と判断された領域とそれぞれ色を変えて表示される。
【００７２】
基板全体分布表示領域１１０３に表示するエキシマレーザの照射エネルギ強度分布の例を、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す。
【００７３】
図１２Ａは、基板全体をマトリックス状に分割して、各領域においてＳ１００３で算出したエキシマレーザの照射エネルギを、エネルギに応じて２５６階調で表示した例を示す。
【００７４】
また、図１２Ｂには、Ｓ１００４で判定した結果に基づいて、基準の照射エネルギ範囲よりも大きいとして不良と判定された領域と、小さいとして不良と判定された領域とが識別できるようにして表示した例を示す。
【００７５】
上記した構成で検査することにより、本実施例１によればエキシマレーザでアニールさ
れて形成された多結晶シリコン薄膜の結晶の状態を比較的高い精度で検査することができ、液晶表示パネル用ガラス基板の品質を高く維持することが可能になる。
【００７６】
なお、照明光学系２００にシリンドリカルレンズ２０５を用いて基板１上の一方向に
長い領域を照明する構成で説明したが、これを通常の円形のレンズに置き換えても同様の
効果が得られる。
【実施例２】
【００７７】
実施例１においては、照明光学系８１０に波長の異なる光を発射する２つの光源を用いたが、本実施例においては光源として複数の波長の光を発射する単一の光源を用いた例について説明する。実施例２における液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置の全体構成は、実施例１において図７を用いて説明したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
また、実施例２における撮像光学系と基板ステージ部、検査データ処理・制御部の構成及びその動作・作用は実施例１で説明した撮像光学系８２０及び基板ステージ部８３０、検査データ処理・制御部８４０と同じであるので、説明を省略する。
【００７９】
図１３に、本実施例における照明光学系１３１０の構成を示す。本実施例における照明光学系１３１０は、波長λ１とλ２とを含む複数の波長の光を発射する光源１３１１、波長λ１の光を反射してそれ以外の波長の光を透過する第１のダイクロイックミラー１３１２、第１のダイクロイックミラー１３１２を透過した光のうち波長λ２の光を反射してそれ以外の波長の光を透過する第２のダイクロイックミラー１３１３、第１のダイクロイックミラー１３１２で反射された波長λ１の光の光路を変換するミラー８１２、ミラー８１２で光路を変換された波長λ１の光を一方向に集光して線状の光に成形し基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ１の方向から照射する第１のシリンドリカルレンズ８１３、第２のダイクロイックミラー１３１３で反射された波長λ２の光の光路を変換するミラー８１５、ミラー８１５で光路を変換された波長λ２の光を一方向に集光して線状の光に成形し基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ２の方向から照射する第２のシリンドリカルレンズ８１６を備えている。
【００８０】
上記構成において、光源１３１１から発射された光は第１のダイクロイックミラー１３１２に入射し、波長λ１の光が反射されて、他の波長の光は第１のダイクロイックミラー１３１２を透過する。第１のダイクロイックミラー１３１２で反射された波長λ１の光は、ミラー８１２に入射して全反射し光路を変換して第１のシリンドリカルレンズ８１３に入射する。第１のシリンドリカルレンズ８１３に入射した波長λ１の光は、一方向に絞られて収束し、他の方向（図１３の紙面に垂直な方向）には収束しない線状の形状に成形されて、実施例１の場合と同様に基板ステージ８３１に保持されている基板３００に法線方向に対してθ１の角度方向から入射する。
【００８１】
一方、光源１３１１から発射されて第１のダイクロイックミラー１３１２を透過した光は第２のダイクロイックミラー１３１３に入射し、波長λ２の光が反射されて、他の波長の光は第２のダイクロイックミラー１３１３を透過する。第２のダイクロイックミラー１３１３で反射された波長λ２の光は、ミラー８１５に入射して全反射し光路を変換して第２のシリンドリカルレンズ８１６に入射する。第２のシリンドリカルレンズ８１６に入射した波長λ２の光は、一方向に絞られて収束し、他の方向（図１３の紙面に垂直な方向）には収束しない線状の形状に成形されて、実施例１の場合と同様に基板ステージ８３１に保持されている基板３００の第１のシリンドリカルレンズ８１３により線状に成形された波長λ１の光が照射されている領域に、法線方向に対してθ２の角度方向から入射する。
【００８２】
本実施例において、波長λ１の光と波長λ２の光とが照射された基板３００から発生した回折光の像を撮像光学系で撮像して検査データ処理・制御部で信号を処理する撮像シーケンス及び画像処理のシーケンスは、実施例１で図９及び図１０を用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００８３】
本実施例によれば、照明光学系の光源を１つにすることができるので、照明光学系をコンパクトに設計することが可能になる。
【実施例３】
【００８４】
実施例２においては、照明光学系１３１０に波長λ１とλ２を含む複数の波長の光を発射する単一の光源を用い、２つのダイクロイックミラーを用いて波長λ１の光と波長ラムダ２の光とを分離してそれぞれθ１の角度方向とθ２の角度方向から基板３００に入射させる構成について説明したが、本実施例においては、波長λ１とλ２を含む複数の波長の光を発射する単一の光源から発射された光をそのまま基板３００に照射する例について、図１４を用いて説明する。実施例３における液晶表示パネル用ガラス基板の多結晶シリコン薄膜検査装置の全体構成は、実施例１において図７を用いて説明したものと同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００８５】
また、図１４に示した構成において、実施例１で説明した図８に記載した構成と同じものについては、同じ番号を付して、その詳細な説明を省略する。実施例１の構成と異なるのは、照明光学系１４１０と、撮像光学系１４２０である。
【００８６】
このうち、照明光学系１４１０は、ある波長幅を有する光を発射する光源１４１１と、光源１４１１から発射された光の光路を変換するミラー８１２、ミラー８１２で光路を変換された光を集光し線状の光に成形して基板ステージ８３１に保持されているガラス基板３００に、法線方向に対してθ１０の方向から照射するシリンドリカルレンズ８１３を備えている。
【００８７】
また、撮像光学系１４２０は、シリンドリカルレンズ８１３により線状に成形されたある波長幅を有する光が照射されたガラス基板３００上の多結晶シリコン薄膜３０１の結晶粒界に生じた微小突起により発生した１次回折光の内、法線方向に対して角度θ３の方向に進行した波長がλ１の１次回折光を透過させる第１の波長選択フィルタ１４２１と、この第１の波長選択フィルタ１４２１を透過した波長がλ１の１次回折光の像を撮像する第１の結像レンズ系８２２を備えた第１のカメラ８２３、微小突起により発生した１次回折光の内、法線方向に対して角度θ４の方向に進行した波長がλ２の１次回折光を透過させる第２の波長選択フィルタ１４２４と、この第２の波長選択フィルタ１４２４を透過した波長がλ２の１次回折光の像を撮像する第２の結像レンズ系８２５を備えた第２のカメラ８２６とを備えている。
【００８８】
本実施例において、第１のカメラ８２３と第２のカメラ８２６とからの検出信号を検査データ処理・制御部で信号を処理する撮像シーケンス及び画像処理のシーケンスは、実施例１で図９及び図１０を用いて説明したものと同じであるので、説明を省略する。
【００８９】
本実施例によれば、実施例２に比べて照明光学系をよりコンパクトに設計することが可能になる。
【符号の説明】
【００９０】
３００…基板 ７００…検査装置 ７２０…検査部 ７２１…検査ユニット ７４０，８４０…検査データ処理・制御部 ７５０…全体制御部 ８１０，１３１０，１４１０…照明光学系 ８１１…第１の光源 ８１４…第２の光源 ８１３…第１のシリンドリカルレンズ ８１６…第２のシリンドリカルレンズ ８２０，１４２０…撮像光学系 ８２１…第１の波長選択フィルタ ８２４…第２の波長選択フィルタ ８２２…第１の結像レンズ ８２５…第２の結像レンズ ８２３…第１のカメラ ８２６…第２のカメラ ８３０…基板ステージ部 ８３１…基板ステージ ８４０…画像処理部 ８４１，８４２…Ａ/Ｄ変換部 ８４３…画像生成部 ８４４…処理・判定部 ８４５…入出力部 ８４５１…表示画面 ８４８…制御部 １３１１，１４１１…光源 １３１２…第１のダイクロイックミラー １３１３…第２のダイクロイックミラー。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置であって、
前記基板検査部は、
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射する第１の照明手段と、
前記基板の前記第１の照明手段により前記第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射する第２の照明手段と、
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段により第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第３の方向に発生した前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段により第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第４の方向に発生した前記第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の撮像手段で前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段と
を備えたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項２】
前記第１の照明手段は、第１の波長の光を発射する第１の光源部と、該第１の光源部から発射された第１の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第１のシリンドリカルレンズを備え、前記第２の照明手段は、第２の波長の光を発射する第２の光源部と、該第２の光源部から発射された第２の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第２のシリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項３】
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段とは、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部を共有し、前記第１の照明手段は前記光源部から発射された多波長の光のうち前記第１の波長の光を反射して他の波長の光を透過する第１のダイクロイックミラーと、該第１のダイクロイックミラーで反射された前記第１の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第１のシリンドリカルレンズを備え、前記第２の照明手段は前記光源部から発射された多波長の光のうち前記第１のダイクロイックミラーを透過した光のうち第２の波長の光を反射して他の波長の光を透過する第２のダイクロイックミラーと、該第２のダイクロイックミラーで反射された前記第２の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第２のシリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項４】
前記基板の表面の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも大きい角度となるように前記第１の照明手段と前記第２の照明手段とを配置し、前記基板の表面の法線方向に対して前記第３の方向は前記第４の方向よりも小さい角度となるように前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段とを配置したことを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項５】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項６】
基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置であって、
前記基板検査部は、
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、
前記照明手段により光が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、
前記照明手段により光が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の撮像手段で前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段と
を備えたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項７】
前記第１の撮像手段は、第１の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第１の波長選択フィルタを備え、該第１の波長選択フィルタを透過した第１の波長の光による前記第１の１次回折光の光学像を撮像し、前記第２の撮像手段は、第２の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第２の波長選択フィルタを備え、該第２の波長選択フィルタを透過した第２の波長の光による前記第２の１次回折光の光学像を撮像することを特徴とする請求項６記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項８】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短く、前記基板の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも傾き各が小さいことを特徴とする請求項７記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項９】
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射し、
前記基板の前記第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射し、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第３の方向に発生した前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第４の方向に発生した前記第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１０】
前記第１の波長の光を第１の方向から照射することを、第１の光源部から発射された第１の波長の光を第１のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第１の方向から前記基板に照射することにより行い、前記第２の波長の光を第２の方向から照射することを、第２の光源部から発射された第２の波長の光を第２のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第２の方向から前記基板に照射することにより行うことを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１１】
前記第１の波長の光を第１の方向から照射することを、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部から発射された光のうち前記第１の波長の光を反射する第１のダイクロイックミラーで反射された前記第１の波長の光を第１のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第１の方向から前記基板に照射することにより行い、前記第２の波長の光を第２の方向から照射することを、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部から発射された光のうち前記第２の波長の光を反射する第２のダイクロイックミラーで反射された前記第２の波長の光を第２のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第２の方向から前記基板に照射することにより行うことを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１２】
前記第１の波長の光を照射する前記第１の方向は、前記基板の表面の法線方向に対して前記第２の方向よりも大きい角度方向であり、前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する前記第３の方向は、前記基板の表面の法線方向に対して前記第４の方向よりも小さい角度方向であることを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１３】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短いことを特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１４】
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射し、
該光が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像し、
前記光が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１５】
前記が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を、第１の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第１の波長選択フィルタを介して撮像し、前記が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を、第２の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第２の波長選択フィルタを介して撮像することを特徴とする請求項１４記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１６】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短く、前記基板の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも傾き角が小さいことを特徴とする請求項１５記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１】
基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置であって、
前記基板検査部は、
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射する第１の照明手段と、
前記基板の前記第１の照明手段により前記第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射する第２の照明手段と、
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段により第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第３の方向に発生した前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段により第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第４の方向に発生した前記第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の撮像手段で前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段と
を備えたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項２】
前記第１の照明手段は、第１の波長の光を発射する第１の光源部と、該第１の光源部から発射された第１の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第１のシリンドリカルレンズを備え、前記第２の照明手段は、第２の波長の光を発射する第２の光源部と、該第２の光源部から発射された第２の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第２のシリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項３】
前記第１の照明手段と前記第２の照明手段とは、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部を共有し、前記第１の照明手段は前記光源部から発射された多波長の光のうち前記第１の波長の光を反射して他の波長の光を透過する第１のダイクロイックミラーと、該第１のダイクロイックミラーで反射された前記第１の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第１のシリンドリカルレンズを備え、前記第２の照明手段は前記光源部から発射された多波長の光のうち前記第１のダイクロイックミラーを透過した光のうち第２の波長の光を反射して他の波長の光を透過する第２のダイクロイックミラーと、該第２のダイクロイックミラーで反射された前記第２の波長の光を一方向に集光して線状の光に成形して前記基板に照射する第２のシリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項４】
前記基板の表面の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも大きい角度となるように前記第１の照明手段と前記第２の照明手段とを配置し、前記基板の表面の法線方向に対して前記第３の方向は前記第４の方向よりも小さい角度となるように前記第１の撮像手段と前記第２の撮像手段とを配置したことを特徴とする請求項１記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項５】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項６】
基板ロード部と、基板検査部と、基板アンロード部と、全体制御部とを備えた多結晶シリコン薄膜検査装置であって、
前記基板検査部は、
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射する照明手段と、
前記照明手段により光が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像する第１の撮像手段と、
前記照明手段により光が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の撮像手段で前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する信号処理・判定手段と
を備えたことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項７】
前記第１の撮像手段は、第１の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第１の波長選択フィルタを備え、該第１の波長選択フィルタを透過した第１の波長の光による前記第１の１次回折光の光学像を撮像し、前記第２の撮像手段は、第２の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第２の波長選択フィルタを備え、該第２の波長選択フィルタを透過した第２の波長の光による前記第２の１次回折光の光学像を撮像することを特徴とする請求項６記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項８】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短く、前記基板の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも傾き各が小さいことを特徴とする請求項７記載の多結晶シリコン薄膜検査装置。
【請求項９】
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に第１の波長の光を第１の方向から照射し、
前記基板の前記第１の波長の光が照射された領域に第２の波長の光を第２の方向から照射し、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第３の方向に発生した前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光が照射された前記基板から第４の方向に発生した前記第２の波長の光による第２の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１０】
前記第１の波長の光を第１の方向から照射することを、第１の光源部から発射された第１の波長の光を第１のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第１の方向から前記基板に照射することにより行い、前記第２の波長の光を第２の方向から照射することを、第２の光源部から発射された第２の波長の光を第２のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第２の方向から前記基板に照射することにより行うことを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１１】
前記第１の波長の光を第１の方向から照射することを、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部から発射された光のうち前記第１の波長の光を反射する第１のダイクロイックミラーで反射された前記第１の波長の光を第１のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第１の方向から前記基板に照射することにより行い、前記第２の波長の光を第２の方向から照射することを、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とを含む多波長の光を発射する光源部から発射された光のうち前記第２の波長の光を反射する第２のダイクロイックミラーで反射された前記第２の波長の光を第２のシリンドリカルレンズにより一方向に集光し線状の光に成形して前記第２の方向から前記基板に照射することにより行うことを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１２】
前記第１の波長の光を照射する前記第１の方向は、前記基板の表面の法線方向に対して前記第２の方向よりも大きい角度方向であり、前記第１の波長の光による第１の１次回折光の光学像を撮像する前記第３の方向は、前記基板の表面の法線方向に対して前記第４の方向よりも小さい角度方向であることを特徴とする請求項９記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１３】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短いことを特徴とする請求項９乃至１２の何れかに記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１４】
表面に多結晶シリコン薄膜が形成された基板に光を照射し、
該光が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を撮像し、
前記光が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を撮像し、
前記第１の１次回折光の光学像を撮像して得た信号と前記第２の１次回折光の光学像を撮像して得た信号とを処理して前記基板上に形成された多結晶シリコン膜の結晶の状態を判定する
ことを特徴とする多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１５】
前記が照射された前記基板から第１の方向に発生した第１の１次回折光の光学像を、第１の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第１の波長選択フィルタを介して撮像し、前記が照射された前記基板から第２の方向に発生した第２の１次回折光の光学像を、第２の波長の光を透過してそのほかの波長の光を遮光する第２の波長選択フィルタを介して撮像することを特徴とする請求項１４記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【請求項１６】
前記第１の波長の光は前記第２の波長の光よりも波長が短く、前記基板の法線方向に対して前記第１の方向は前記第２の方向よりも傾き角が小さいことを特徴とする請求項１５記載の多結晶シリコン薄膜検査方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２４３９２９（Ｐ２０１２−２４３９２９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２１２８（Ｐ２０１１−１１２１２８）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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