CN102192908A - 多晶硅薄膜检查方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多晶硅薄膜检查方法及其装置。本发明为了能够在光学上观察多晶硅薄膜的表面状态，检查多晶硅薄膜的结晶状态，向在表面上形成了多晶硅薄膜的基板照射光，拍摄从被照射光的多晶硅薄膜的表面产生的一阶衍射光的像，对拍摄到的一阶衍射光的像的图像进行处理，检查多晶硅薄膜的结晶状态，进行图像处理，将检查到的一阶衍射光的像与检查的结果的信息一同显示在画面上。

Description

多晶硅薄膜检查方法及其装置

技术领域

本发明涉及检查通过激光退火对在基板上形成的非晶硅进行多结晶化后的多晶硅薄膜的结晶状态的方法及其装置。

背景技术

为了确保高速动作，通过准分子激光对在基板上形成的非晶硅的一部分进行低温退火，在多晶化的区域中形成在液晶显示元件或有机EL元件等中使用的薄膜晶体管(TFT)。

如此，在通过准分子激光对非晶硅的一部分进行低温退火使其多晶化的情况下，要求均匀地进行多晶化，但是实际上由于激光光源变动的影响有时在结晶中发生偏差。

因此，作为监视该硅结晶的偏差的产生状态的方法，在特开2002-305146号公报中公开了如下技术：将脉冲激光照射到半导体膜上进行激光退火，并且向激光照射区域照射检查光，检测通过照射的检查光而来自基板的反射光，根据该反射光的强度变化来确认半导体膜的结晶化的状态。

另外，在特开平10-144621号公报中公开了如下技术：对照射激光前的非晶硅照射检查光，检测其反射光或透过光，在向非晶硅照射激光的过程中还照射检查光，检测其反射光或透过光，检测从照射激光前和照射激光过程中的反射光或透过光的强度的差成为最大时到返回到照射激光前的反射光或透过光的强度的经过时间，监视激光退火的状态。

另外，在特开2006-19408号公报中公开了如下技术：在通过准分子激光对在基板上形成的非晶硅进行退火变化成多晶硅的区域中，从10～85度的方向对基板表面照射可视光，在与照射相同角度的范围内通过接地的照相机检测反射光，根据该反射光的变化来检查结晶表面的突起的配置状态。

另外，在特开2001-308009号公报中公开了如下技术：对非晶硅膜照射准分子激光形成的多晶硅薄膜照射检查光，通过衍射光检测器监视来自多晶硅薄膜的衍射光，利用从多晶硅薄膜的结晶性高的规则的细微凹凸结构的区域所产生的衍射光的强度高于来自结晶性低的区域的衍射/散射光的强度的特性，来检查多晶硅薄膜的状态。

已知在通过对非晶硅薄膜照射准分子激光进行退火而形成的多晶硅薄膜(多晶硅膜)的表面上，按照某个周期地产生细微的凹凸。并且，这些细微的突起反映了多晶硅薄膜的结晶性的程度，在结晶状态均匀的(多晶晶粒大小一致)多晶硅薄膜的表面上具有某种规则地周期地形成细微的凹凸，结晶状态均匀性低的(多晶晶粒大小不一致)多晶硅薄膜的表面上不规则地形成细微的凹凸。

这样作为在反射光中反映结晶状态的检查多晶硅薄膜的表面状态的方法，在特开2002-305146号公报中仅记载了根据照射到激光退火后的区域的光的反射光的强度变化，确认半导体膜的结晶化的状态，但是未记载检测反映结晶状态的衍射光。

另外，在特开平10-144621号公报中记载了比较来自激光退火中的激光照射区域的反射光和退火前的反射光来监视退火的进行状态的技术，但是与特开2002-305146号公报一样，未记载检测反映结晶状态的衍射光。

另一方面，在特开2006-19408号公报中记载了根据基于进行激光退火而形成的多晶硅薄膜表面的突起的配置反射的光的变化，来检查多晶硅的结晶品质，但是未记载检测由于多晶硅薄膜表面的突起而产生的衍射光。

另外，在特开2001-308009号公报中记载了由于通过激光退火形成的多晶硅薄膜表面的突起而产生的衍射光，但是为监视通过衍射光检测器所检测的衍射光的强度等级，来检查多晶硅膜的状态的装置，未记载检测多晶硅薄膜表面的图像，观察多晶硅薄膜表面的某个领域的突起的状态。

发明内容

为了解决上述现有技术问题，本发明的目的在于提供一种多晶硅薄膜的检查方法及其装置，其能够检测多晶硅薄膜表面的图像，观察多晶硅薄膜表面的状态，检查多晶硅薄膜的结晶状态。

为了解决上述现有技术问题，在本发明中，多晶硅薄膜检查装置具备：光照射单元，其对在表面上形成了多晶硅薄膜的基板照射光；摄像单元，其拍摄从被该光照射单元照射了光的多晶硅薄膜的表面产生的一阶衍射光的像；图像处理单元，其对该摄像单元拍摄的所述一阶衍射光的像进行处理，检查多晶硅薄膜的结晶状态；以及输出单元，其将该图像处理单元处理后的一阶衍射光的像与检查的结果的信息一同显示在画面上，对在表面上形成了多晶硅薄膜的基板照射光，拍摄从被照射光的多晶硅薄膜的表面产生的一阶衍射光的像，对拍摄到的一阶衍射光的像的图像进行处理，检查多晶硅薄膜的结晶状态，将对图像进行处理检查到的一阶衍射光的像与检查的结果的信息一同显示在画面上。

另外，为了解决上述现有技术问题，在本发明中，多晶硅薄膜检查装置具备：光照射单元，其对在表面上形成了多晶硅薄膜的光学透明的基板，从该基板的一个面的一侧照射光；摄像单元，其拍摄在基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像，在所述基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像通过光照射单元从基板的一个面的一侧照射的光透过基板和多晶硅薄膜，在基板的另一面的一侧出射的光而产生；图像处理单元，其对摄像单元拍摄得到的一阶衍射光的像进行处理，检查多晶硅薄膜的结晶状态；以及输出单元，其将图像处理单元处理后的一阶衍射光的像与检查的结果的信息一同显示在画面上，对在表面上形成了多晶硅薄膜的光学透明的基板从该基板的一个面的一侧照射光，拍摄在基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像，在基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像通过从基板的一个面的一侧照射的光中的透过基板和多晶硅薄膜，在基板的另一面的一侧出射的光而产生，对拍摄到的一阶衍射光的像进行处理，检查多晶硅薄膜的结晶状态，将处理后的一阶衍射光的像和检查的结果的信息一同显示在画面上。

根据本发明，能够以较高精度检查通过准分子激光进行退火所形成的多晶硅薄膜的结晶状态，能够维持液晶显示板用玻璃基板的高品质。

附图说明

图1是多晶硅薄膜的SEM图像。

图2是用于说明检查装置整体的概要结构的框图。

图3是用于说明实施例1的检查单元的概要的结构的框图。

图4A是表示为了检查多晶硅薄膜的结晶状态拍摄基板的拍摄顺序的流程图。

图4B是表示为了检查多晶硅薄膜的结晶状态对拍摄到的图像进行处理，检测缺陷部分的图像处理的顺序的流程图。

图5是用于说明实施例2中的检查单元的概要结构的框图。

图6是表示检查结果的画面的主视图。

图7是用于说明实施例3中的检查单元的概要结构的框图。

具体实施方式

作为本发明的实施方式，对用于检查在液晶显示板用玻璃基板上形成的多晶硅薄膜的装置的例子进行说明。

在检查对象的液晶显示板用玻璃基板1(以下记载为基板)中，在基板上形成非晶硅薄膜。通过对该非晶硅薄膜的一部分区域照射准分子激光来进行扫描，逐次加热并熔化照射准分子激光的部分的非晶硅。在准分子激光扫描后，熔化的非晶硅逐渐冷却，硅进行多晶化，在多晶硅的状态下结晶生长。在本发明中，检查是否形成为该多晶硅的结晶晶粒大小一致的状态正常的膜。

图1表示对在玻璃基板11上形成的非晶硅进行准分子激光退火，成为结晶晶粒大小一致的状态的多晶硅薄膜12的状态的基板1的截面的示意图。在多晶硅薄膜的表面上，以大致恒定的间距在薄膜的表面上形成突起(在图1的图面中还在直角方向上以一定的间距形成突起)。该膜表面的突起的间距根据多晶硅薄膜的结晶晶粒大小改变。

当对具有这样的周期性的图案(图1时的突起部)的样品照射光时，从周期性的图案产生衍射光，能够观察到没有紊乱的衍射光像。该衍射光产生的方式取决于图案的周期或照明的光的波长。另一方面，虽然未图示，但是在多晶硅薄膜的结晶晶粒大小波动，表面突起的间距散乱的情况下，在通过照明从多晶硅薄膜的表面产生的衍射光中发生紊乱，衍射光像发生紊乱。

在本发明中提供一种方法及其装置，其对多晶硅薄膜进行照明，拍摄通过膜表面的凹凸产生的衍射光的像，对拍摄到的衍射光的图像进行处理，由此来评价多晶硅薄膜的结晶状态。

图2表示本发明的液晶显示板用玻璃基板的多晶硅薄膜检查装置100的全体结构。

检查装置100由基板装载部110、检查部120、基板卸载部130、检查部数据处理/控制部140以及整体控制部150构成。

检查对象的液晶显示板用玻璃基板(以下称为基板)1，在玻璃基板上形成了非晶硅的薄膜，在该检查工序的前不久的工序中，对一部分区域照射准分子激光来扫描加热，由此对过热的区域进行退火硅多晶化，成为多晶硅薄膜的状态。检查装置100拍摄基板1的表面，调查是否正常形成了该多晶硅薄膜。

通过未图示的输送单元将检查对象基板1放置在装载部110中。通过由整体控制部150控制的未图示的输送单元将放置在装载部110的基板1向检查部120输送。在检查部中具备检查单元121，由检查数据处理/控制单元140进行控制，检查在基板1的表面上形成的多晶硅薄膜的状态。通过检查数据处理/控制装置140处理通过检查装置121检测到的数据，评价在基板1的表面上所形成的多晶硅薄膜的状态。

通过整体控制部150控制的未图示的输送单元将检查结束的基板1从检查部120输送到卸载部130，通过未图示的处理单元从检查装置100取出。另外，图2表示在检查部120中具备一台检查单元121的结构，但是根据检查对象的基板1的尺寸或形成的多晶硅薄膜的面积或配置也可以为两台或三台以上。

图3表示检查部120的检查单元121的结构。

检测单元121由照明光学系统200、摄像光学系统220、基板台240以及检查部数据处理/控制部140构成，检查部数据处理/控制装置140与图2所示的整体控制部150连接。

照明光学系统200具备发射多波长的光的光源201、聚光透镜202、波长滤波器203、偏振滤波器204以及圆柱形透镜205，将这些装置收纳在镜筒部210中，镜筒部210由一对导向杆211支撑。

光源201发射从紫外区域到可视区域的广泛的频率(例如300nm～700nm)的光，例如使用卤灯、氙灯等。

波长滤波器203用于根据在检查对象的基板1上所形成的多晶硅的状态选择照明的波长，能够从光源201所发射的多波长的光中选择适于检查的波长。

偏振滤波器204用于控制照明基板1的光的偏振状态，根据在检查对象的基板1上所形成的多晶硅的状态来改变照明光的偏振状态，以便能够检测对比度高的图像。

圆柱形透镜205使照明光束在一个方向上会聚，在与其垂直的方向上在为平行光的状态下使断面形状形成为在一个方向上长的形状，以使从光源201发射通过聚光透镜202进行会聚成为平行光的光与基板1上的检查区域的大小匹配，能够高效地照明。向基板1照射通过圆柱形透镜205在一个方向上会聚的光，基板1上的检查区域的照明光量增加，能够通过摄像光学系统220检测对比度较高的图像。

摄像光学系统220具备物镜221、波长滤波器222、偏振滤波器223、成像透镜224以及图像传感器225，这些装置都收纳在镜筒部230中。

物镜221用于对从照明光学系统200照明的基板1产生的衍射光(一阶衍射光)进行会聚，为了高效率地会聚衍射光具有比较大的NA(透镜数值孔径)。

波长滤波器222选择性地透过通过物镜221会聚的来自基板1的光中的、特定波长的光，能够根据在基板1的表面上所形成的多晶硅薄膜的光学特性设定要选择的波长。能够通过波长滤波器222滤除来自基板1及周边的照明波长以外的波长的光。

偏振滤波器223对透过波长选择滤波器222的特定波长的光调整其偏振状态。

成像透镜224用于对来自基板1的表面的一阶衍射光的光学像进行成像，形成在透过波长选择滤波器222的特定波长的光通过偏振滤波器223调整偏振状态后的光的像。

图像传感器225拍摄成像透镜224成像的一阶衍射光的光学像，该一阶衍射光来自通过圆柱形透镜205在被照明的基板1的表面的一方向长的区域上形成的图案，通过与基板1的被照明的一个方向长的区域相匹配而配置的一维CCD(电荷耦合元件)图像传感器或二维CCD图像传感器构成。

基板平台240将检查对象基板1放置在上面，能够通过未图示的驱动单元在XY平面内移动。

检查数据处理/控制部140具备：A/D转换部141，其把从图像传感器225输出的模拟图像信号转换为数字图像信号；图像处理部142，其对A/D转换后的数字图像信号进行处理；缺陷判定部143，其对图像处理后的数字图像信号进行处理，根据图像特征量来判定缺陷；输入输出部145，其具备输出判定出的缺陷的信息的显示画面146；以及控制部147，其对图像处理部142、缺陷判定部143、输入输出部145、光源201、图像传感器225、XY平台240进行控制。另外，控制部147与整体控制部150连接。

通过这样的结构，照明光学系统200从上方对放置在基板平台240上的基板1照明，通过摄像光学系统220拍摄从照明的基板1产生的一阶衍射光的像，通过检查数据处理/控制部140进行处理，检查在基板1上形成的多晶硅薄膜的结晶的状态。

接着，说明通过图3所示的结构的检查单元121，检查通过在基板1上进行准分子激光退火而多晶化的多晶硅薄膜的状态的方法。

首先，在进行检查前，使用预先形成多晶硅薄膜的基板1，设定光学条件。应该设定的光学条件是：照明光学系统200的基于波长滤波器203的照明波长、偏振滤波器204的偏振条件以及沿着导引杆231的摄像光学系统220的安装角度，摄像光学系统220的基于波长滤波器222的检测波长、基于偏振滤波器223的检测光的偏振条件、基于成像透镜224的一阶衍射光像的成像位置等。这些条件通过在输入输出部145的显示画面146上显示摄像光学系统220观察通过照明光学系统200照明的基板1而得到的一阶衍射光像，并且进行调整以便能够获得对比度高的一阶衍射光像来设定。

接着，说明在所设定的光学条件下检查通过基板1上的准分子激光的退火所形成的多晶硅薄膜的检查区域的处理的流程。在检查处理中，具有拍摄基板的预定区域或全面拍摄的拍摄顺序和对拍摄到的图像进行处理、检测缺陷部分的图像处理顺序。

首先，使用图4A对摄像顺序进行说明。

最初，通过控制部147控制XY平台240，以使多晶硅薄膜的检查区域的检查开始位置进入到摄像光学系统220的视野内，将基板1设定到初始位置(检查开始位置)(S401)。

接着，通过照明光学系统200对多晶硅薄膜照明(S402)，通过控制部147进行控制使XY平台240以恒定的速度开始移动，以使摄像光学系统220的摄像区域沿着所照明的多晶硅薄膜的检查区域移动(S403)。

在使XY平台240以恒定的速度移动的同时，通过摄像光学系统220拍摄通过照明光学系统200照明的多晶硅薄膜的一方向长的检查区域的膜表面的凹凸产生的一阶衍射光的像(S404)，从图像传感器225输出模拟信号，输入到检测数据处理/控制部140的A/D转换部141。将通过A/D转换部141转换的数字信号输入到图像处理部142，使用经由控制部147获得的XY平台240的位置信息生成数字图像信号(S405)。重复执行以上操作直到一行的检查区域结束(S406)。

接着，检查是否具有与已检查的一行的区域相邻的检查区域(S407)，当具有相邻的检查区域时，将XY平台移动到相邻的检查区域(S408)、重复从S403开始的步骤。当应该检查的区域全部完成检查时，停止XY平台的移动(S409)，关闭照明(S410)结束摄像顺序。

然后，使用图4B说明对在摄像顺序中获得的数字图像进行处理的图像处理顺序。

在摄像顺序的数字图像生成步骤(S405)中，将图像处理部142生成的数字图像输入到缺陷判定部143(S421)，进行明暗(shading)修正、平均化处理等预处理(S422)，从进行了该预处理的图像中提取图像特征量(S423)，将该提取出的图像特征量与预先设定的基准数据比较，来判定缺陷(S424)。把包含判定出的缺陷的数字图像数据发送到输入输出部145，将一阶衍射光的图像与基板1上的位置信息一起显示在显示部146上(S425)，结束图像处理顺序。在该显示部146上显示的一阶衍射光的图像上，能够与正常的区域区别地显示通过缺陷判定部143判定为缺陷的区域。另外，在从输入输出部145输入改变了缺陷判定基准时，与该改变后的缺陷判定基准相对应，缺陷区域也变化来进行显示。

图6表示在显示部146中显示的检查结果显示画面600的一个例子。

检查结果显示画面600如图6所示那样，将如下内容显示在一个画面上：指定显示对象基板的基板指定部601；指示执行所指定的基板的显示的执行按键602；显示所指定的基板的全体的一阶衍射光像的基板全体像显示区域603；指定基板全体像显示区域603显示的基板的全体的一阶衍射光像中的、放大显示的区域的放大显示指定单元604；放大显示通过放大显示指定单元604指定的区域的一阶衍射光像的一阶衍射光像放大显示区域605；显示对在一阶衍射光像放大显示区域605中显示的一阶衍射光像的纵向的信号进行合计而得的信号的纵向和信号显示部606；显示对在一阶衍射光像放大显示区域605中显示的一阶衍射光像的横向的信号进行合计而得的信号的横向和信号显示部607；以及显示基板的检查结果的检查结果显示部608。在基板全体像显示区域603显示的基板的全体的一阶衍射光像中，强调显示通过缺陷判定部143判定的结果。即，通过与判断为正常的部分相比改变颜色地显示通过缺陷判定部143判定为缺陷的区域。

通过采用上述的结构进行检查，由此根据本实施例1能够较高精度地检查通过准分子激光进行退火所形成的多晶硅薄膜的结晶状态，能够维持液晶显示板用玻璃基板的高品质。

另外，在本实施例1中，对将波长滤波器和偏振滤波器设置在照明光学系统200和摄像光学系统220双方中的结构进行了说明，但是这些并不一定需要设置在双方的光学系统中，例如也可以仅在照明光学系统200中设置波长滤波器和偏振滤波器，或仅在摄像光学系统220中设置波长滤波器和偏振滤波器。另外，也可以仅使用波长滤波器和偏振滤波器中的某一方。

另外，通过在照明光学系统200中使用圆柱形透镜205来照明基板1上的一方向上长的区域的结构进行了说明，但是将其置换成通常的圆形透镜也能够获得同样效果。

另外，在本实施例1中，根据图3说明了将照明光学系统200配置在相对基板1垂直方向上，从相对于基板1垂直的方向进行照明的结构，但是也可以使照明光学系统200相对于基板1倾斜，从使基板1倾斜的方向照明，通过摄像光学系统220拍摄来自基板1的一阶衍射光像。

(实施例2)

当通过照明光对基板1上的通过准分子激光退火多晶化的多晶硅薄膜进行照明时，如上所述，产生与多晶硅薄膜的结晶状态对应的散射光。

例如，在通过准分子激光退火，在多晶硅薄膜上以500nm的间距形成了细微的突起的状态下，照射波长500nm的光时，在相对于正反射光的光轴方向倾斜90度的方向上产生一阶衍射光。另外，当准分子激光的退火条件发生变化，在多晶硅薄膜上以800nm的间距形成了细微的突起时，在相对于正反射光的光轴方向大约倾斜40度的方向上产生通过照明而产生的一阶衍射光。如果突起的间隔进一步变大，则相对于正反射光的方向的一阶衍射光的倾斜角进一步变小，为了应对各种突起间距，检测一阶衍射光的范围需要能够覆盖针对正反射光的方向5度到90度的范围。

这样，为了根据结晶晶粒大小或照明光的波长，一阶衍射光产生的角度发生变化，如果构成为能够变更照明光学系统和摄像光学系统的相对角度配置，则能够应对细微的突起的间距的多种尺寸。但是此时，如果如实施例1那样将照明光学系统和摄像光学系统配置在基板1的同一侧，则有可能相互间产生干涉。因此必须通过复杂的光学系统来构成照明光学系统和摄像光学系统。

因此，在第二实施方式中，说明将配置在图2所示的检查装置100的检测部120中的检查单元121置换成图5所示的结构的检查单元122。检查单元122的结构如图5所示那样，将照明光学系统500配置在基板1的背面从背面对基板1照射照明光，通过配置在基板1的表面一侧的摄像光学系统520检测通过透过基板的光从周期性的图案产生的衍射光，能够应对在多晶硅薄膜上形成的细微突起的间距的各种尺寸。

通过相对于基板1这样配置照明光学系统500和摄像光学系统520，不会在照明光学系统500和摄像光学系统520之间产生装置结构上的干涉德问题，因此能够比较容易地实现照明光学系统500和摄像光学系统520的相对的角度配置的变更。

图5所示的实施例2中的检查单元122具备与使用图3说明的实施例1中的检查单元121基本相同的结构。即，检查单元122具备照明光学系统500、检测光学系统520、基板平台540以及检查部数据处理/控制部540，检查部数据处理/控制部540与如图2所示的整体控制部150连接。

照明光学系统500具有与在实施例1中说明的照明光学系统200基本相同的结构，具备发射多波长的光的光源501、聚光镜头502、波长滤波器503、偏振滤波器504以及圆柱形透镜505，这些被收纳在镜筒部510，通过一对导引杆511支撑镜筒部510。

光源501发射从紫外区域到可视区域的广泛的频率(例如300nm～700nm)的光，例如使用卤灯、氙灯等。

波长滤波器503根据在检查对象基板1上形成的多晶硅的状态选择照明的波长，能够从光源501发射的多波长的光中选择适于检查的波长。

偏振滤波器504控制对基板1进行照明的光的偏振状态，改变照明光的偏振状态，以便能够根据在检查对象的基板1上形成的多晶硅薄膜的状态检测对比度高的图像。

圆柱形透镜505调整照明光束，以使从光源501发射通过聚光透镜502会聚的光与基板1上的检查区域的大小匹配，高效率地照明。

摄像光学系统520具有与实施例1中说明的摄像光学系统220基本相同的结构，具备：物镜521、波长滤波器522、偏振滤波器523、成像透镜524以及图像传感器525，这些装置被收纳在镜筒部530中，通过一对引导杆531支撑镜筒部530。

物镜521对从通过照明光学系统500照明的基板1产生的衍射光(一阶衍射光)进行会聚，为了高效率地会聚衍射光具有较大的NA(透镜的数值孔径)。

波长滤波器522有选择地透过通过物镜521会聚的来自基板1的光中的、特定波长的光，能够根据在基板1的表面上形成的多晶硅薄膜的光学特性来设定选择的波长。

偏振滤波器523关于透过波长选择滤波器522的特定波长的光，调整其偏振状态。

成像透镜524对来自基板1的表面的一阶衍射光的光学像进行成像，对透过波长选择滤波器522的特定波长的光通过偏振滤波器523调整偏振状态后的光的像进行成像。

图像传感器525检测通过成像透镜524成像的来自基板1的表面的一阶衍射光的光学像，因此由CCD(电荷耦合元件)的一维传感器或二维传感器构成。

基板平台540将检查对象基板1放置在上面，能够通过未图示的驱动单元在XY平面内移动。基板平台540在中央部设置有空洞部541，通过周边部支撑基板1。

将照明光学系统500配置在基板平台540的下部，通过空洞部541从背面照明放置在基板平台540上的基板1。

通过这样的结构，当从照明光学系统500的光源501发射光，从基板1的背面照明时，照明光透过基板1的玻璃材料，并且还透过在基板1上形成的硅薄膜。此时，当对硅膜一部分的通过准分子激光进行退火而多晶化的区域进行照明时，产生与多晶硅薄膜的状态相应的散射光，即如在实施例1中说明的那样，通过在多晶硅薄膜上以恒定的间距所形成的微小突起产生包含一阶衍射光的高阶的衍射光。通过摄像光学系统520拍摄该一次衍射光的像。

把摄像光学系统520拍摄该一次衍射光的像而得的信号通过检查部数据处理/控制部的A/D转换器541进行A/D转换，通过图像处理部542形成数字图像，通过缺陷判定部543判定缺陷，将结果显示在输入输出部545的显示画面546上的处理以及控制部547的动作与在实施例1中说明的相同，因此省略。

另外，实施例2中的摄像顺序及图像处理顺序与在实施例1中使用图4A及B所说明的相同，因此省略说明。

在图5所示的本实施例中的结构中，照明光学系统500的镜筒510成为能够沿着一对导引杆511，以基板1的表面为旋转中心进行移动的结构，另外，摄像光学系统520的镜筒530也成为与照明光学系统500的镜筒510一样能够沿着一对导引杆531，以基板1的表面为旋转中心进行移动的结构。另外，使一对导引杆511和一对导引杆531接地，以使镜筒510的旋转中心与镜筒530的旋转中心成为共同的旋转中心。

通过将照明光学系统500和摄像光学系统520构成这样的可动结构，根据在基板1上形成的多晶硅薄膜的特性，或根据通过波长选择滤波器503选择的波长，能够变更照明光学系统500和摄像光学系统520的相对角度的配置。

在本实施例中，说明了使照明光学系统500和摄像光学系统520双方为可动结构，但本发明并不限于此，可以使照明光学系统500和摄像光学系统520中的某一方为可动结构，也能够达到目的。

本实施例2中的在显示画面546上显示检查结果的方法与在实施例1中使用图6说明的方法一样，因此省略说明。

通过采用上述的结构进行检查，根据本实施例2能够比较高精度地检查通过准分子激光退火所形成的多晶硅薄膜的结晶状态，能够维持液晶显示板用玻璃基板的高品质。

另外，在本实施例2中说明了将波长滤波器和偏振滤波器设置在照明光学系统500和摄像光学系统520两方中的结构，但是不一定需要设置在双方的光学系统中，例如可以为仅在照明光学系统500中设置波长滤波器和偏振滤波器的结构，或者也可以为仅在摄像光学系统520中设置波长滤波器和偏振滤波器的结构。另外，也可以仅将波长滤波器和偏振滤波器中的某一方设置在双方的光学系统中。

另外，通过在照明光学系统500中使用圆柱形透镜505对基板1的一方向上长的区域进行照明的结构进行了说明，但是将圆柱形透镜置换成通常的圆形透镜也能够获得同样的效果。

另外，在本实施例2中，基于图5通过相对于基板1在背面的倾斜方向上配置照明光学系统500，从倾斜方向对基板1照明的结构进行了说明，但是也可以相对于基板1在背面的垂直方向上安装照明光学系统500，从垂直方向照明基板1的背面，拍摄透过基板1的光的一阶衍射光像。

(实施例3)

在实施例1的摄像光学系统220及实施例2的摄像光学系统520中都是通过检测来自基板1的一阶衍射光图案的结构进行了说明，但是在本实施例中对将这些摄像光学系统220或520置换成图7所示的结构的情况进行说明，即置换成如下结构：将空间滤波器726设置在摄像光学系统720中，对从通过照明光学系统700发射的照明光被照明的基板1产生的一阶衍射光图案进行遮光，检测来自基板的散射光。照明光学系统700、检查数据处理/控制部740的结构与在实施例1及实施例2中说明的相同，因此省略图示及说明。在图7所示的结构中，与图3所示的实施例1的情况同样，表示了将照明光学系统700相对于基板1配置在与摄像光学系统720相同的一侧，但是与图5所示的实施例2的情况相同，也可以相对于基板1配置在与摄像光学系统720的相反一侧。

图7所示的摄像光学系统700的结构除设置了空间滤波器726以外与实施例1的摄像光学系统220及实施例2的摄像光学系统520相同。即，检测光学系统720具备物镜721、波长滤波器722、偏振滤波器723、空间滤波器726、成像透镜724以及图像传感器725，并将这些收纳在镜筒部730中。

在此，将空间滤波器726设置在与物镜721的光瞳位置等价的位置上，设置在形成来自被照明光照明的基板1的一阶衍射光的图案的位置上。

设置成像透镜724，以便在图像传感器725上形成设置了空间滤波器726的与物镜721的光瞳位置等价的位置的像。

当把这样的摄像光学系统720置换成图3所示的摄像光学系统220或图5所示的摄像光学系统520时，在物镜的光瞳面上形成通过来自被照明光学系统700照射了照明光的基板1的表面的反射光而产生，入射到物镜721的一阶衍射光的衍射光图案。

在此，在空间滤波器726上形成遮光图案727，以便对通过来自基板1上形成的规则的(等间距形成的)凹凸图案的反射光，在物镜的光瞳面上形成的衍射光图案进行遮光，对来自基板1的表面的规则的凹凸图案的反射光的一阶衍射光图案进行遮光。

另一方面，在未规则地形成基板1表面的凹凸图案时(基板表面的多晶硅薄膜的结晶晶粒大小不均匀的情况)，不在物镜721的光瞳面上形成来自基板1的表面的凹凸图案的一阶衍射光的光图案，来自凹凸图案的一阶衍射光透过空间滤波器726。此时，通过成像透镜724在图像传感器725上成像透过空间滤波器726的一阶衍射光的像。

在本实施例中，通过由该图像传感器725检测出的透过空间滤波器726的一阶衍射光的像来检查在基板1形成的多晶硅薄膜的结晶状态。检查缺陷向画面的输出显示与实施例1以及2的情况相同，因此省略说明。

以上根据实施例对发明人做的发明进行了具体说明，但是本发明并不限于所述实施例，在不脱离该发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。

Claims (19)

1.一种多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，具备：

光照射单元，其对在表面上形成了多晶硅薄膜的基板照射光；

摄像单元，其拍摄从被该光照射单元照射了光的所述多晶硅薄膜的表面产生的一阶衍射光的像；

图像处理单元，其对该摄像单元拍摄得到的所述一阶衍射光的像进行处理，检查所述多晶硅薄膜的结晶状态；以及

输出单元，其将该图像处理单元处理后的所述一阶衍射光的像与所述检查的结果的信息一同显示在画面上。

2.根据权利要求1所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述光照射单元从垂直方向对所述基板照射光。

3.一种多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，具备：

光照射单元，其对在表面上形成了多晶硅薄膜的光学透明的基板，从该基板的一个面的一侧照射光；

摄像单元，其拍摄在所述基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像，在所述基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像通过该光照射单元从所述基板的一个面的一侧照射的光透过所述基板和所述多晶硅薄膜，在所述基板的另一面的一侧出射的光而产生；

图像处理单元，其对该摄像单元拍摄得到的所述一阶衍射光的像进行处理，检查所述多晶硅薄膜的结晶状态；以及

输出单元，其将该图像处理单元处理后的所述一阶衍射光的像与所述检查的结果的信息一同显示在画面上。

4.根据权利要求1或3所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述光照射单元对所述基板照射在一方向上为平行光，在与该一方向垂直的方向上会聚形成为长的形状的光。

5.根据权利要求4所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述光照射单元对所述基板照射选择波长后的光。

6.根据权利要求5所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述摄像单元具备偏振滤波器，所述摄像单元拍摄来自所述基板的反射光中的、透过了该偏振滤器的光所产生的一阶衍射光的像。

7.根据权利要求1或3所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述摄像单元具备空间滤波器，通过所述空间滤波器遮挡从所述基板表面的多晶硅薄膜产生的一阶衍射光的像中的、以恒定的间距形成的一阶衍射光的像，所述摄像单元拍摄未被该空间滤波器遮挡的一阶衍射光的像。

8.根据权利要求1或3所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述摄像单元具备波长选择滤波器，所述摄像单元通过该波长选择滤波器遮挡所述光照射单元照射的光以外的波长的光，来拍摄所述一阶衍射光的像。

9.根据权利要求1或3所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

所述光照射单元和所述摄像单元具有将所述基板的表面作为旋转中心，能够相对地变更相互的位置的结构。

10.根据权利要求1或3所述的多晶硅薄膜检查装置，其特征在于，

还具备放置所述基板，能够在XY平面内移动的平台单元。

11.一种多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

对在表面上形成了多晶硅薄膜的基板照射光，

拍摄从被照射了该光的所述多晶硅薄膜的表面产生的一阶衍射光的像，

对该拍摄得到的所述一阶衍射光的像的图像进行处理，检查所述多晶硅薄膜的结晶状态，

把处理该图像检查到的所述一阶衍射光的像与所述检查的结果的信息一同显示在画面上。

12.根据权利要求11所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

从垂直方向对所述基板照射所述光。

13.一种多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

对在表面上形成了多晶硅薄膜的光学透明的基板，从该基板的一个面的一侧照射光，

拍摄在所述基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像，在所述基板的另一面的一侧产生的一阶衍射光的像通过从该基板的一个面的一侧照射的光中的、透过所述基板和所述多晶硅薄膜，在所述基板的另一面的一侧出射的光而产生，

处理该拍摄得到的所述一阶衍射光的像，检查所述多晶硅薄膜的结晶状态，

把所述处理后的一阶衍射光的像与所述检查的结果的信息一同显示在画面上。

14.根据权利要求11或13所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

照射所述基板的光是在一个方向上形成长的形状的光。

15.根据权利要求14所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

照射所述基板的光是调整了偏振状态的光。

16.根据权利要求15所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

照射所述基板的光是选择波长后的光。

17.根据权利要求11或13所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

通过空间滤波器遮挡从所述基板表面的多晶硅薄膜产生的一阶衍射光的像中的、以恒定的间距形成的一阶衍射光的像，拍摄未被该空间滤波器遮挡的一阶衍射光的像。

18.根据权利要求11或13所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

遮挡与照射所述基板的光相同波长以外的光，拍摄所述一阶衍射光的像。

19.根据权利要求11或13所述的多晶硅薄膜检查方法，其特征在于，

对基板照射所述光的方向和拍摄所述一阶衍射光的像的方向将所述基板的表面作为旋转中心，能够相对地变更相互的位置。

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