DE10353901A1

DE10353901A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bildung eines Substrats für Halbleiter oder dergleichen

Info

Publication number: DE10353901A1
Application number: DE10353901A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Yokohama Takami
Original assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Current assignee: Advanced LCD Technologies Development Center Co Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-11-18
Publication date: 2004-06-09
Also published as: US7130048B2; US20040105096A1; US7307727B2; FR2850461B1; FR2850461A1; US20070008542A1

Abstract

Bei einem Verfahren, welches gemäß der vorliegenden Erfindung Kennwerte bei einer Dünnfilmschicht bestimmt, ist es möglich, eine zeitliche Veränderung bei einem Brechungsindex n und einem Extinktions-Koeffizienten k einer Dünnfilmschicht in einem Zeitraum ab Beginn einer Veränderung bei der Dünnfilmschicht als Bearbeitungsziel (z. B. beim Schmelzen) bis zum Ende der Veränderung (z. B. nach der Verfestigung) mit einer hohen zeitlichen Auflösung im Bereich von Picosekunden zu erhalten. Auf dieser Grundlage ist es möglich, in Einheiten im Bereich von Picosekunden Aufschluss über den Umfang zu erhalten, in dem eine Veränderung im Zustand der Dünnfilmschicht (z. B. bei der Kristallisierung) oder ein Übergang beim Aufwachsen von Kristallkörnern abläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht.

Im Hinblick auf die Herstellung eines Dünnfilm-Transistors für ein Schaltelement, beispielsweise bei einer Vorrichtung mit Flüssigkristallanzeige oder einer organischen Elektrolumineszenz-Anzeige, berichten M. Hatano, S. Moon, M. Lee und K. Suzuki (C. P. Grigoropoulos) im Journal of Applied Physics, Jahrg. 87, Nr. 1, 2000, S. 36 bis 43 unter dem Titel „Mit Excimer-Laser induziertes Temperaturfeld beim Schmelzen und bei erneuter Verfestigung von Silizium-Dünnfilmschichten über ein Verfahren, mit welchem eine geglühte Stelle, die an einer Dünnfilmschicht aus amorphem Silizium vorgesehen ist, mit einem Kontrolllichtstrahl bestrahlt und die Intensität des davon reflektierten Lichts erfasst wird, wobei auf diese Weise die Merkmale bzw. Kennwerte der Dünnfilmschicht bestimmt werden.

In der vorstehend zitierten Vorveröffentlichung wird erwähnt, dass das auf der Silizium-Dünnfilmschicht reflektierte Licht des Kontrolllichts zum Beispiel mit einem Photodetektor mit Photodiode mit Silizium-pn-Übergang erfasst wird, dessen Reaktionszeit 1 Nanosekunde (nachstehend mit „ns" angegeben) beträgt, d.h. dessen zeitliche Auflösung 1 ns ist, und bei dem die zeitliche Veränderung in der Wellenform eines Erfassungssignals mit Hilfe eines Abtast-Oszillographen gemessen wird, der ein Frequenzsignal von 1 GHz abtastet.

Die Silizium-Dünnfilmschicht wird mittels Laserbestrahlung bei mehreren 10 bis 100 nm zum Schmelzen gebracht und in einem anschließenden Verfestigungsprozess auskristallisiert; es wird dann ein Aufwachsen von Kristallkörnern generiert. Infolgedessen schwankt die Silizium-Dünnfilmschicht zwischen dem amorphen Typ und dem polykristallinen Typ. Die Zeit, die ab dem Schmelzen bis zum Abschluss der Verfestigung benötigt wird, beträgt mehrere 100 ns.

Die Silizium-Dünnfilmschicht wird in der Weise beeinflusst, dass sie infolge des Schmelzvorgangs metallische Eigenschaften besitzt, dass sich ihr Extinktions-Koeffizient k erhöht, dass dadurch die Intensität des reflektierten Lichts erhöht, dass sich nach dem Schmelzvorgang infolge der Verfestigung der Extinktions-Koeffizient k wieder verringert und dadurch die Intensität des reflektierten Lichts verringert. Die zeitliche Veränderung der Intensität des reflektierten Lichts der Silizium-Dünnfilmschicht während des Schmelzvorgangs bzw. während der Verfestigung wird von dem Photodetektor erfasst, es werden die Merkmale bzw. Kennwerte der Dünnfilmschicht bestimmt und dann wird anhand der Kennwerte die Kristallinität der Dünnfilmschicht bewertet.

Bei dem in der vorstehend zitierten Vorveröffentlichung beschriebenen Verfahren erhält man jedoch alle 1 ns nur einen Satz Informationen bezüglich der Intensität des reflektierten Lichts.

Zum Beispiel erhält man aus diesem einen Satz Informationen den Schmelzzeitpunkt, einen Reflexionsfaktor oder den Transmissionsgrad, und somit ist es schwierig, wichtige optische Eigenschaften der Dünnfilmschicht zu bestimmen, wie zum Beispiel den Brechungsindex oder den Extinktions-Koeffizienten, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem die Kristallisierung der Dünnfilmschicht voranschreitet.

Außerdem ist es im Wesentlichen unmöglich, eine Veränderung in der Intensität des reflektierten Lichts im Zusammenhang mit einem über mehrere Hundert ns ablaufenden Prozess des Schmelzens und der Verfestigung, d.h. das Ausmaß, in dem die Kristallisierung der Dünnfilmschicht voranschreitet, mit einer höheren zeitlichen Auflösung als 1 ns zu messen.

Deshalb lassen sich nach dem Stand der Technik die Kennwerte der Dünnfilmschicht nicht korrekt spezifizieren, doch wird bekanntlich zum Beispiel bei den elektrischen Kennwerten bei einer Vorrichtung mit Flüssigkristallanzeige oder dergleichen ein Fehler herbeigeführt, bei der dann ein Dünnfilm-Transistor als Schaltelement mit unsicher bewerteter Dünnfilmschicht eingesetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen sich ein Zustand einer Dünnfilmschicht mit hoher Geschwindigkeit erfassen lässt, um so Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht zu bestimmen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht vorgesehen, welches folgende Schritte umfasst: Bestrahlen mindestens einer Stelle auf einem Bearbeitungsziel mit einem Kontrolllichtstrahl, wobei das Ziel mit einer Lichtenergie bestrahlt wird, welche zur Ausführung der vorgegebenen Bearbeitung oder Fertigbearbeitung in der Lage ist; Erfassen eines reflektierten Lichtstrahls, der von dem Kontrolllichtstrahl vom Bearbeitungsziel aus mit Hilfe einer Lichtmesseinrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen erzeugt wird; und Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichts, das von der Lichtmesseinrichtung erfasst wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungs- und/oder Endbearbeitungszustands eines Bearbeitungsteils vorgesehen, welche folgendes aufweist: eine Vorrichtung zum Erzeugen des Kontrolllichts, welche mit einem Kontrolllichtstrahl mindestens eine Stelle auf einem Bearbeitungsziel bestrahlen kann, das mit einer Lichtenergie bestrahlt wird, welche zur Ausführung einer vorgegebenen Bearbeitung oder Fertigbearbeitung in der Lage ist; eine Lichtmesseinrichtung, welche einen reflektierten Lichtstrahl empfängt, der von dem mit dem Kontrolllichtstrahl bestrahlten Bearbeitungsziel aus erzeugt wird und Elektronen erfasst, die dem reflektierten Lichtstrahl und/oder einem Lichtstrahl entsprechen, der durch Umwandlung der dem reflektierten Lichtstrahl entsprechenden Elektronen erhalten wird; und eine Einrichtung zum Messen des reflektierten Lichts, welche eine zeitliche Veränderungen bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst, der von der Lichtmesseinrichtung erfasst wird.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht vorgesehen, welche folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Bestrahlen mit Kontrolllicht, welche einen Kontrolllichtstrahl mit einem Polarisierungslicht einstrahlt, wobei die Richtung des Polarisierungslichts eine vorgegebene Richtung ist und wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; und eine Lichtmesseinrichtung, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten Lichtstrahl von dem Kontrolllichtstrahl empfängt, eine lichtempfindliche Oberfläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht vorgesehen, welche folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung zur Einstrahlung von Kontrolllicht, welche einen Kontrolllichtstrahl mit mindestens S-Polarisierung- und/oder P-Polarisierung einstrahlt, wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; und eine Lichtmesseinrichtung, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten Lichtstrahl des Kontrolllichtstrahls empfängt, eine lichtempfindliche Oberfläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.

Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfasst: Die Bestrahlung mit einem Kontrolllichtstrahl umfasst ein Polarisierungslicht in einer Polarisierungsrichtung, die eine vorgegebene Richtung ist, wobei das Licht mit einer Lichtenergie eingestrahlt wird, die zur Ausführung einer vorgegebenen Bearbeitung oder Fertigbearbeitung in der Lage ist; Erfassen eines reflektierten Lichtstrahls, der von dem Bearbeitungsziel aus von dem Polarisierungslicht mittels einer lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen erzeugt wird und aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgeht; und Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des von der lichtempfindlichen Einrichtung erfassten reflektierten Lichts.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und werden aus der Beschreibung teilweise offensichtlich oder ergeben sich gegebenenfalls aus der praktischen Umsetzung der Erfindung. Die Aufgabenstellungen und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der nachstehend besonders hervorgehobenen Mittel und Einrichtungen sowie deren Kombinationen gelöst bzw. erzielt werden.

Die beiliegenden Zeichnungen, die in diese Beschreibung einbezogen werden und einen Teil derselben darstellen, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen Beschreibung und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der Grundzüge der Erfindung.
Dabei ist 1 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer Laserglühvorrichtung, die als Beispiel einer Vorrichtung zur Fertigbearbeitung/Bearbeitung eines Substrats herangezogen wurde, bei welcher eine Vorrichtung, welche Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt, entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einbezogen ist;
2A ist eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für die Vorrichtung ist, welche Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt und in die in 1 dargestellte Vorrichtung zur Fertigbearbeitung/Bearbeitung eines Substrats integriert ist;
2B eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für die Funktionsweise einer Streak-Kamera ist, die in die in 2A dargestellte Bestimmungsvorrichtung einbezogen ist;
3 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für ein Signalverarbeitungssystem bei der Vorrichtung ist, welche Kennwerte der in 2A und 2B dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt;
4 eine graphische Darstellung eines Beispiels für eine Winkelverteilung des Reflexionsvermögens bei einem Prüfziel zeigt, das man mittels der Vorrichtung erhält, welche Kennwerte der in 2A, 2B und 3 dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt;
5 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für einen Winkel des Reflexionsverhaltens zeigt, der zur Bildung der in 4 dargestellten Winkelverteilung beim Reflexionsvermögen dient;
6 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die Kennwerte bei P-Polarisierung ist, wobei die Winkelverteilung des Reflexionsvermögens der in 4 dargestellten Verteilung entspricht;
7 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die Kennwerte bei S-Polarisierung zeigt, bei welchem die Winkelverteilung des Reflexionsvermögens der in 4 dargestellten Verteilung entspricht;
8 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für ein Prinzip zur Bestimmung der Kennwerte des Dünnfilmmaterials unter Verwendung von „n1" und „k1" ist;
9 Eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für ein Prinzip zur Bestimmung der Kennwerte des Dünnfilmschicht-Materials unter Verwendung von „n₁" und „k₁" ist;
10 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für ein Prinzip zur Bestimmung der Kennwerte des Dünnfilmschicht-Materials unter Verwendung von „n₁" und „k₁" ist;
11 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist, welche Merkmale der in 2A, 2B und 3 dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt;
12 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist, welche Merkmale der in 2A, 2B und 3 dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt;
13 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines noch weiteren Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist, welche Merkmale der in 2A, 2B und 3 dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt;
14 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines noch anderen Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist, welche Merkmale der in 2A, 2B und 3 dargestellten Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt.
Beschreibung der Erfindung
Nachstehend wird nun ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
1 stellt ein Beispiel für eine Laserglühvorrichtung als Beispiel für eine Vorrichtung zur Fertigbearbeitung/Bearbeitung eines Substrats dar, in welche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung integriert ist, welche Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt.
Die Vorrichtung 1, welche Kennwerte einer Halbleiter-Dünnfilmschicht bestimmt, ist integral an einer vorgegebenen Position einer Laserglühvorrichtung 101 zum Beispiel einbezogen, welche ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Fertigbearbeitung/Bearbeitung eines Substrats darstellt, die ein Substrat S als Zielobjekt hält, dessen Kennwerte für die Fertigbearbeitung/Bearbeitung bestimmt werden sollen und das bei dem Beispiel in 1 eine rückwärtige Fläche des Substrats S bildet. Dabei ist zu beachten, dass die Vorrichtung 1, welche Kennwerte der Dünnfilmschicht bestimmt, und die Laserglühvorrichtung 101 jeweils in einem Unterdruckbehälter betrieben werden, in dem der Druck auf eine vorgegebene Unterdruckhöhe abgesenkt wird oder in dem stattdessen eine Atmosphäre vorhanden ist, auch wenn dies nicht dargestellt wird.
Die Laserglühvorrichtung 101 weist eine Vorrichtung 111 als Laserstrahlquelle zum Glühen und eine (hier nicht dargestellte) XY-Stufenantriebsmechanik auf, welche eine Probenauflage 121 bewegt, die ein Substrat S mit darauf ausgebildeter Dünnfilmschicht F in zwei zu einander senkrecht stehenden Richtungen bewegt. Dabei ist zu beachten, dass nur ein Teil der Probenauflage 121 bei dem in 1 dargestellten Beispiel zu sehen ist. Außerdem ist in der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 eine Zeiteinstellvorrichtung 113 (Zeitanzeigeeinrichtung) vorgesehen, die eine gesteuerte Zeit einstellen kann, um so einen Laserstrahl mit Hilfe der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 zu erzeugen, sowie eine gesteuerte Zeit, zu welcher ein Kontrolllichtstrahl ausgesendet werden soll, und eine gesteuerte Zeit, zu der eine Streak-Kamera in Betrieb ge nommen werden soll, welche nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird und mit einer als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 einer nachstehend noch beschriebenen Vorrichtung 1 verbunden ist, welche die Merkmale einer Dünnfilmschicht bestimmt. Mit anderen Worten wird die Zeitsteuerung, mit der ein später noch zu beschreibende Kontrolllaserstrahl LM abgegeben wird, von der Zeiteinstellvorrichtung 113 (Zeitanzeigeeinrichtung) auf einen vorgegebenen Zeitwert bezüglich einer Zeit eingestellt, zu welcher der Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) von der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 ausgegeben wird. Des Weiteren wird die Streak-Kamera mit einer vorgegebenen Zeitsteuerung entsprechend der Zeitvorgaben für das Aussenden des Kontrolllichts betrieben.
Es ist möglich, als Laser, der bei der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 eingesetzt werden soll, zum Beispiel einen Rubinlaser, einen Yttrium-Aluminium-Granat (der nachstehend als "YAG" bezeichnet wird), einen Excimer-Laser und andere Laser einzusetzen.
Die als Laserstrahlquelle dienende Vorrichtung 111 ist eine Laserstrahlquelle von dem Typ mit Impulsoszillation und erzeugt normalerweise einen Laserstrahl EX mit einer Energie von etwa 1 J pro Impuls bei einer Impulsdauer von 20 bis 100 Nanosekunden (die nachstehend abgekürzt "ns" bezeichnet werden). Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird mit einem Krypton-Fluor-Laser (nachstehend als "KrF"-Laser bezeichnet) als Laserstrahlquelle gearbeitet und erhält man einen Laserstrahl EX mit einer Impulsbreite von etwa 25 ns bei einer Impulsrate von 100 Impulsen pro Sekunde.
Die als Laserstrahlquelle dienende Vorrichtung 111 kann eine ganze Fläche einer Teilfläche der Dünnfilmschicht F auswählen, die zum Beispiel eine streifenartige Fläche von beispielsweise 365 mm × 400 mm als Bestrahlungsposition xy des Laserstrahls EX wählen kann, um die Dünnfilmschicht F zu glühen. Außerdem kann auch die gesamte Fläche der Dünnfilmschicht F mit dem Laserstrahl bestrahlt werden, indem die Probenauflage 121 von der XY-Stufenantriebsmechanik in eine Richtung bewegt wird, während der streifenförmige Bereich mit dem Laserstrahl EX bestrahlt wird. In diesem Fall lässt sich eine Bestrahlungszeit für den Laserstrahl EX relativ zur Dünnfilmschicht F zum Beispiel auf 25 ns eingestellt werden.
Auch wenn dies hier nicht dargestellt ist, weist die als Laserstrahlquelle dienende Vorrichtung 111 einen Oszillator auf, der eine Laseroszillation hervorruft, sowie ein Linsensystem, das eine Strahlform des von dem Oszillator ausgesandten Laserstrahls in eine Form bringt, die zum Glühen geeignet ist (Laserbestrahlung). Die Energiedichte des Lasers, mit welcher die Dünnfilmschicht durch das Linsensystem hindurch bestrahlt wird, wird beispielsweise auf etwa 1 J/cm² eingestellt.
Als Dünnschichtfilm F kann zum Beispiel ein Dünnfilm aus amorphem Halbleitermaterial verwendet werden, der so gebildet wird, dass er eine vorgegebene Stärke aufweist; Beispiele hierfür sind eine Dünnfilmschicht mit Silizium als Hauptbestandteil, eine Dünnfilmschicht mit amorphem Siliziumhydrid, eine aufgesputterte Dünnfilmschicht aus Silizium, eine Dünnfilmschicht aus Silizium-Germanium oder eine Dünnfilmschicht aus wasserstofffrei gemachtem amorphen Silizium. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird mit einer geformten Dünnfilmschicht aus amorphem Silizium gearbeitet. Als amorphes Silizium wird normalerweise wasserstofffrei gemachtes Silizium (a-Si : N) eingesetzt.
Es ist möglich, als Substrat S einen durchsichtigen Glasträger, eine Kunststoffsubstrat, ein Siliziumsubstrat oder dergleichen zu verwenden. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wurde ein durchsichtiger Glasträger verwendet.
Das Glassubstrat S mit der Dünnfilmschicht F aus amorphem Silizium wird lösbar an der Probenauflage 121 angeordnet und an einer Stelle positioniert, wo die Bestrahlung mit dem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) EX möglich ist. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel sind die Dünnfilmschicht S aus amorphem Silizium und der Glasträger S nur zum Teil dargestellt.
Die Vorrichtung 1 zum Bestimmen der Kennwerte der Dünnfilmschicht umfasst eine Vorrichtung 3 zum Bestrahlen mit Kontrolllicht, eine Messeinrichtung 5 zum Messen des reflektierten Lichts und eine Einrichtung 7 zur Signalverarbeitung.
Bei der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 zum Bestimmen der Kennwerte der Dünnfilmschicht umfasst die Vorrichtung 3 zum Bestrahlen mit Kontrolllicht eine als Kontrolllichtquelle dienende Vorrichtung 31, eine optische Strahlformvorrichtung 33, eine Einrichtung 35 zum Aufweiten des Strahls und eine Sammellinse 37.
Die als Kontrolllichtquelle dienende Vorrichtung 31 der Vorrichtung 3 zum Bestrahlen mit Kontrolllicht ist beispielsweise ein Ar-Laser, ein Helium-Neon-Laser (der nachstehend als He-Ne-Laser bezeichnet wird) oder ein Nd:YAG-Laser und gibt ein Dauerstrichlaserlicht mit S-Polarisierung oder P-Polarisierung ab (das nachstehend als "CW-Laserlicht" bezeichnet wird). Dabei ist zu beachten, dass die als Kontrolllichtquelle dienende Vorrichtung 31 ein Nd-YAG-Laser ist, der bei dem in 1 dargestellten Beispiel einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von etwa 532 nm abstrahlen kann und einen Laserstrahl mit einem Strahldurchmesser von etwa 5 mm bei einer Leistung von 10 mW abgeben kann.
Das optische Strahlformsystem 33 umfasst zum Beispiel eine rechteckige oder kreisförmige Linse, vergleichmäßigt aufgrund einer Intensitätsverteilung des Laserstrahls über den Querschnitt, die in vielen Fällen eine Gaußsche Verteilung ist, eine Intensitätsverteilung an einem peripheren Teil (das kleiner ist als ein Mittelteil) und bringt eine Querschnittsform in eine vorgegebene Form. Dies bedeutet, dass bei der Intensität des Laserstrahls an dem peripheren Teil die Intensitätsverteilung geringer ist als im Mittelbereich und durch das optische Formungssystem 33 vergleichmäßigt wird. Außerdem wird die Querschnittsform in eine vorgegebene Form gebracht.
Die Strahlaufweitoptik 35 eignet sich dazu, einen Konzentrationswinkel des von der als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 kommenden Kontrolllaserstrahls aufzuweiten und einen Winkelmessbereich kund die Genauigkeit erhöht, wenn das Licht mit Hilfe der Sammellinse konzentriert wird.
Eine Querschnittsform des Dauerstrich- bzw. CW-Laserstrahls von der als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 wird mit Hilfe der optischen Vorrichtung 33 zur Strahlformung in eine vorgegebene Form gebracht. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird der Querschnitt des Kontrolllaserstrahls LM in eine im Wesentlichen kreisförmige Form gebracht (mit Hilfe der optischen Vorrichtung 33 zur Strahlformung).
Der Querschnitt des Kontrolllaserstrahls LM, dessen Strahlpunktform mit Hilfe der Vorrichtung 33 zur Strahlformung in eine vorgegebene Form gebracht wurde, wird mittels der Strahlaufweitoptik 35 aufgeweitet, da es wünschenswert ist, einen Laserstrahl abzustrahlen, dessen Strahldurchmesser bei dem auf das Substrat S konzentrierten Kontrolllicht klein und ein Auftreffwinkel (Winkelbereich) groß ist, um so auf der Sammellinse 37 einfallende Strahlung mit einem großen Winkelbereich möglich zu machen, d.h. die Genauigkeit bei der Winkelmessung beim Eintreten in die Sammellinse 37 zu erhöhen, ehe das Substrat S (das auf die Probenauflage 121 aufgelegt ist) bestrahlt wird.
Das Kontrolllicht LM, d.h. das Licht, dessen Strahlpunkt durch die Vorrichtung 33 zur optischen Strahlformung und die Strahlaufweitoptik 35 in eine im Wesentlichen kreisrunde Form gebracht wurde, und die einen großen Winkelbereich (in diesem Fall Spreizwinkel = Konvergenzwinkel) erhält, wird mittels der Sammellinse 37 auf die Dünnfilmschicht F konzentriert. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel wird das Kontrolllicht LM auf die Dünnfilmschicht F aus amorphem Silizium, die mit einer vorgegebenen Stärke auf dem Substrat S abgeschieden wurde, durch den Glasträger S hindurch konzentriert, der auf der Probenauflage 121 an einer vorgegebenen Position eingestellt wird.
Des Weiteren weist die Messeinrichtung 5 zum Messen des reflektierten Lichts bei der Vorrichtung 1 zum Bestimmen von Kennwerten der Dünnfilmschicht einen Lichterfassungsteil 51 auf, der das reflektierte Licht LR von der Dünnfilmschicht F bezüglich des Kontrolllichts LM empfängt, sowie ein Signalausgangsteil 55, welches das von einer Optik 53 empfangene Licht auf photoelektrischem Wege um wandelt, wobei die Optik das reflektierte Licht LR zu dem Lichterfassungsteil 51 leitet und ein vorgegebenes elektrisches Signal abgibt. Da bei ist zu beachten, dass die Optik 53 das reflektierte Licht LR, das von einem Punkt aus (mit Divergenz) eintritt, zu einem Parallelstrahl formt. Mit anderen Worten wird die Winkelverteilung beim Eintreten des reflektierten Lichts LR in die Optik 53 beibehalten. Wenn außerdem zwischen dem Lichterfassungsteil 51 und einem Objekt (Substrat S) ein Reflexionsspiegel 57 vorgesehen wird, erhöht sich ein Freiheitsgrad, wenn das Lichterfassungsteil 51, d.h. die Messeinrichtung 5 zum Messen des reflektierten Lichts, angeordnet ist.
Als Hauptteil der Messeinrichtung 5 zum Messen des reflektierten Lichts, d.h. als Signalausgangsteil 55, kann zum Beispiel eine Streak-Kamera eingesetzt werden, welche das Licht in Elektronen umwandelt und dann diese wieder in Licht umsetzt, wie nachstehend noch unter Bezugnahme auf 2A beschrieben wird.
2A stellt ein Beispiel für das Signalausgangsteil dar, d.h. eine Streak-Kamera 55, die in die Vorrichtung 1 einbezogen ist, welche die Kennwerte der Dünnfilmschicht bestimmt, wie im Zusammenhang mit 1 erläutert wurde.
Die Streak-Kamera 55 umfasst im Allgemeinen einen photoelektrischen Wandler 61, einen Generator 63 zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, welche ein elektrisches Abtastfeld erzeugt, und einen Leuchtschirm 65. Dabei ist zu beachten, dass eine Abtastschaltung eine Abtastspannung (Impuls) P mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung an eine Abtastelektrode 63-2 anlegt. Wenn außerdem mindestens eine Beschleunigungselektrode 67 oder ein Elektronen-Multiplizierglied (MCP) 69 an der Streak-Kamera 55 angebracht ist (Signalausgangsteil), kann die Erfassungsempfindlichkeit noch weiter verbessert werden.
Die Streak-Kamera 55 wird mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung betrieben, die mittels einer Einrichtung 113 (Zeiteinstelleinrichtung) zum Anzeigen der Zeiteinstellung, die in 1 dargestellt ist, eingestellt wird. Zum Beispiel wird von der Einrichtung 113 zum Anzeigen der Zeiteinstellung aus der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 ein Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) mit einer vorgegebenen zeitlichen Einstellung ausgegeben und werden die Abgabe des Kontrolllaserstrahls aus der als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 und eine zeitliche Betriebseinstellung der Streak-Kamera 55 mit einer vorgegebenen zeitlichen Steuerung anhand des vom Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) erzeugten Ausgangssignals aus der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 eingestellt.
3 stellt ein Beispiel für einen Aufbau einer Vorrichtung 7 zur Signalverarbeitung dar, die hier an die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 zur Bestimmung der Kennwerte der Dünnfilmschicht angeschlossen ist. Gemäß der Darstellung in 3 weist die Vorrichtung 7 zur Signalverarbeitung eine Steuereinrichtung 71 auf, die zum Beispiel ein PC (Personal Computer), ein Signaleingangsteil 73, ein Datenspeicherteil (Datenspeiche) 75 und eine Anzeigevorrichtung 77 ist.
Dabei ist zu beachten, dass das Signaleingangsteil 73 ein Teil zur A/D-Wandlung umfasst, welches an dem Positionssignal eine A/D-Wandlung vornimmt, das einer Position des Lichts entsprechend einem Elektron E entspricht, welches den Leuchtschirm 65 der Streak-Kamera 55 erreicht hat – d.h. das Licht, das man dadurch erhält, dass das Elektron E, welches den Leuchtschirm 65 erreicht hat, vom Leuchtschirm 65 wieder in das Licht an dieser Position umgewandelt und dann ausgegeben wird; nacheinander können dann die Ausgangssignale (Positionssignale) der Streak-Kamera 55 in einem Speicher 75 (Datenspeicherteil) abgespeichert werden.
Zusätzlich kann je nach Bedarf ein Signalausgangsteil 79 vorgesehen werden und kann ein Ausgangssignal, zum Beispiel aus einer Laservorrichtung 111, die eine Lichtquelle der Laserglühvorrichtung 101 darstellt, so gesteuert werden, dass es anhand eines Ausgangssignals aus dem Signalausgangsteil 79 zurückgekoppelt werden.
Nun wird ein Beispiel für ein Verfahren beschrieben, welches Kennwerte einer Dünnfilmschicht unter Verwendung der Vorrichtung 1 bestimmt, welche Kenn werte der Dünnfilmschicht bestimmt und im Zusammenhang mit 1, 2A, 2B und 3 erläutert wurde.
Zunächst wird ein Substrat S mit darauf ausgebildeter Dünnfilmschicht F von vorgegebener Stärke an einer vorgegebenen Position auf der Probenauflage 121 angebracht und dann wird die Probenauflage 121 von einer hier nicht dargestellten XY-Stufen-Antriebsmechanik an eine vorgegebene Position bewegt.
Dann wird von der als Laserstrahlquelle dienenden Vorrichtung 111 ein KrF-Laserstrahl, der auf die Leistung von etwa 1 J/cm² pro Impuls eingestellt ist, mit einer Impulsbreite von etwa 25 ns 100 Mal 100 mal pro Sekunde erzeugt, während die Probenauflage 121 von der XY-Stufen-Antriebsmechanik in einer willkürlich gewählten Richtung mit einer festgelegten Geschwindigkeit bewegt wird. Deshalb wird eine vorgegebene Position der auf dem Substrat S aufgetragenen Dünnfilmschicht F mit dem KrF-Laserstrahl 25 ns lang bestrahlt. Da sich die Probenauflage 121 mit festgelegter Geschwindigkeit in einer willkürlich gewählten Richtung bewegt, ist in diesem Augenblick die gesamte Fläche der Dünnfilmschicht F auf dem Substrat S dem KrF-Laserstrahl in vorgegebener Reihenfolge ausgesetzt. Dies bedeutet, dass die gesamte Fläche der Dünnfilmschicht F auf dem Substrat S mit dem Laserstrahl geglüht wird.
Ein Laserstrahl EX wird von der Zeitanzeigeeinrichtung (Zeiteinstelleinrichtung) 113 mit vorgegebener zeitlicher Steuerung relativ zur Erzeugung des Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahls EX zum Eintritt in die als Kontrolllichtquelle dienende Vorrichtung 31 veranlasst, also im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Austritt des Laserstrahls EX, und dann wird das Kontrolllicht LM ausgesendet. Wenn bei der als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 ein Nd:YAG-Laser zum Einsatz kommt, handelt es sich bei dem Kontrolllicht LM um einen Nd:YAG-Laserstrahl mit 10 mW Leistung, einem Strahldurchmesser von etwa 5 mm und einer Wellenlänge von etwa 532 nm.
Der aus der Vorrichtung 31, die als Kontrolllichtquelle dient, austretende Nd:YAG-Laserstrahl wird von der Rückseite des Substrats S her durch das Substrat S hin durch über die Strahlformoptik 33, die Einrichtung zur Strahlaufweitung 35 und die Sammellinse 37 übertragen und auf die Dünnfilmschicht F konzentriert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Konzentrierdurchmesser des Kontrolllichts LM von der Sammellinse so kondensiert (eingestellt), dass er ausreichend klein ist und damit die Vorgaben für den benötigten Winkelmessbereich und die Messgenauigkeit erfüllt werden.
Zumindest ein Teil des Kontrolllichts LM, mit dem die Dünnfilmschicht F aus amorphem Silizium auf dem auf die Substratauflage 121 eines Messobjekts aufgesetzten Substrat, d.h. die Glühvorrichtung 101, bestrahlt wird, kehrt als reflektiertes Licht LR von der Dünnfilmschicht F aus amorphem Silizium zur Seite des Substrats S zurück.
Das reflektierte Licht LR, das zur Seite des Substrats S zurückgeführt wird, wird von dem Reflexionsspiegel 57 in einer vorgegebenen Richtung zur Einrichtung zum Messen des reflektierten Lichts, d.h. zur Streak-Kamera 55, hin zurückgeleitet und seine Abbildung wird von der Optik 53 auf der Fläche zur photoelektrischen Umwandlung (photoelektrischer Wandler) 61 der Streak-Kamera 55 gebildet. Dabei ist zu beachten, dass die Kennwerte der Dünnfilmschicht F durch Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts LR, das aus der Streak-Kamera 55 in der nachstehend noch erläuterten Weise erfasst werden können und man eine zeitliche Veränderung beim Brechungsindex und eines Extinktions-Koeffizienten der Dünnfilmschicht F erhält.
Der photoelektrische Wandler 61 besitzt eine photoelektrische Oberfläche PS mit einer streifenartigen ebenen Form und erzeugt Elektronen E in Entsprechung zur Lichtintensität pro Flächeneinheit des reflektierten Lichts LR, das durch die Phänomene der photoelektrischen Emission auf der photoelektrischen Fläche PS empfangen wird. Des Weiteren werden die einzelnen Elektronen E, welche dem zur photoelektrischen Fläche PS geleiteten reflektierten Licht LR entsprechen, wobei die Winkelverteilung von der Probenfläche beibehalten wird, in einem sol chen Zustand zum Leuchtschirm 65 hin angezogen, dass die Winkelinformationen aufrechterhalten werden.
Die Positionen der Elektronen E, die in die photoelektrische Fläche PS des photoelektrischen Wandlers 61 eingeleitet und photoelektrisch umgewandelt wurden, werden dann einzeln gemessen. Deshalb kann man Informationen zur Position der Elektronen E erhalten. Da die Positionsinformationen zum Beispiel mit dem Umstand verknüpft sind, dass eine „Position" auf der Außenseite bedeutet, dass ein „Winkel" groß ist, lassen sich schließlich Winkelinformationen erhalten.
Der Generator 63 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes erzeugt ein elektrisches Feld, das sich in Abhängigkeit von der Zeit verändert. Wenn im Einzelnen einer Vorrichtung 63-1 mit Abtastschaltung ein Auslösesignal P zugeleitet wird, dann wird aus der Vorrichtung 63-1 mit Abtastschaltung der Elektrode 63-2 mit einem Zeitverlauf entsprechend dem Auslösesignal P eine Abtastspannung zugeführt, deren Spannung zwischen den Elektroden sich in Abhängigkeit von der Zeit verändert. Infolgedessen verändert sich auf der Grundlage der Abtastspannung die Richtung, in der sich die von dem photoelektrischen Wandler 61 erzeugten Elektronen E ausbreiten.
Da in diesem Fall die Geschwindigkeit bei einer Veränderung der Spannung (Spannung zwischen den Elektroden), die an die Abtastelektrode 63-2 angelegt ist, bezüglich einer vorgegebenen Zeit willkürlich verändert, wird willkürlich das Ausmaß einer zeitlichen Veränderung einer Richtung bestimmt, entlang derer die Elektronen E zu dem Leuchtschirm 65 hin (Richtung, in welcher sich die Elektronen vorwärts bewegen) geführt werden. Im Einzelnen verändert sich, wie anhand von 2B erläutert, eine Position L, an welcher die Elektronen E ankommen, durch die Ansteuerung einer Spannung V, die zwischen der Abtastelektrode 63-2 und einem Stück der Länge d der Abtastelektrode 63-2 angelegt wird.
Deshalb wird eine Position der Elektronen E auf dem Leuchtschirm 65, die zu dem Leuchtschirm 65 hin angezogen wurden, in eine zeitliche Veränderung umgewandelt, und zwar auf der Grundlage der Geschwindigkeit einer zeitlichen Verände rung, welche eine Spannung, die einer Abtastelektrode 63-2 zugeführt wird, sowie einer Distanzveränderung auf der Leuchtfläche des Leuchtschirms 65 und einer Auflösung (Position des Leuchtpunkts) auf dem Leuchtschirm (Position des Leuchtpunkts).
Wird zum Beispiel angenommen, dass die Auflösung des Leuchtschirms 100 μm beträgt und dass sich eine Zugriffsposition L um 10 mm – bezogen auf eine Veränderung bei der Spannung um eine Nanosekunde – verändert, dann kann man die folgende Gleichung erhalten: 10 ps (Picosekunden) = 1 ns (Nanosekunden) × 100 μm/10 mm.
Infolgedessen lassen sich die Positionen der Elektronen E, die zum Leuchtschirm 65 geleitet werden, mit hoher zeitlicher Auflösung steuern.
Mit anderen Worten bildet sich an dem Leuchtschirm eine Projektionsabbildung R von streifenartiger ebener Form, welche der photoelektrischen Fläche PS mit streifenartiger ebener Form entspricht, während sich die Zugriffsposition des Elektrons E, welches den Leuchtschirm 65 erreicht, durch Veränderung der Abtastspannung über 1 ns lang verändert und die Projektionsabbildung R mit streifenartiger ebener Form so addiert wird, dass sie einer Veränderung in der Spannung folgt. Infolgedessen bildet sich auf dem Leuchtschirm 65 eine Vielzahl von streifenartigen Projektionsabbildungen R.
Dabei ist zu beachten, dass die Projektionsabbildung R in Form von Bilddaten jedes Mal entsprechend der zeitlichen Auflösung von dem Signalverarbeitungsteil 7 extrahiert wird und dass man eine zeitliche Auflösung bei der Winkelverteilung der Intensität des von dem Substrat S reflektierten Lichts LR erhält. Außerdem erhält man aus einer zeitlichen Veränderung bei der erfassten Winkelverteilung eine zeitliche Veränderung beim Brechungsindex und beim Extinktions-Koeffizienten k der auf dem Substrat S aufgebrachten Dünnfilmschicht. Die so erhaltene zeitliche Veränderung beim Brechungsindex und beim Extinktions-Koeffizienten k der Dünnfilmschicht F wird als Winkelverteilung beim Reflexionsvermögen angezeigt, zum Beispiel auf einem Anzeigeteil 77.
Wenn die zeitliche Veränderung bei der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts LR verringert wird und die Winkelverteilung bei der Intensität des reflektierten Lichts LR auf einen feststehenden oder im Wesentlichen fixierten Wert konvergiert wird, dann ist die Verfestigung der Dünnfilmschicht F abgeschlossen (Punkt (Bedingung), dass die Dünnfilmschicht aus amorphem Silizium geglüht ist und sich in Polysilizium verwandelt hat, wurde erfasst).
Wie bereits beschrieben wird die Dünnfilmschicht aus Silizium (amorphem Silizium) durch Laserbestrahlung mit einer Impulsbreite von mehreren 10 bis 100 ns zum Schmelzen gebracht und wird auskristallisiert oder es wachsen etwa 100 ms lang Kristallkörner in einem anschließenden Verfestigungsprozess auf. Infolgedessen kann man die aus amorphem Silizium zu polykristallinem Silizium umgewandelte Silizium-Dünnfilmschicht erhalten. Mit anderen Worten beträgt die Zeit vom Schmelzen bis zum Ende der Verfestigung mehrere 100 ns.
Es ist allgemein bekannt, dass sich der Extinktions-Koeffizient k erhöht, wenn auf eine Dünnfilmschicht aus Silizium so Einfluss genommen wird, dass man weitere Metalleigenschaften durch das Schmelzen erzielt und sich dadurch die Intensität des reflektierten Lichts erhöht, und dass der Extinktions-Koeffizient k sich nach dem Schmelzvorgang infolge der Verfestigung verringert und somit auch die Intensität des reflektierten Lichts verringert wird.
Auf dieser Grundlage erhält man aus der zeitlichen Veränderung bei der Winkelverteilung des Kontrolllaserstrahls LM – beispielsweise mittels der Streak-Kamera 55 – die zeitliche Veränderung bei der Intensität des von der Dünnfilmschicht aus Silizium reflektierten Lichts, wobei die Kennwerte der Dünnfilmschicht F auf dem Substrat S überwacht (erfasst) werden. Dies bedeutet, dass die Kristallinität (Merkmale der Kristallbildung) der Dünnfilmschicht F auf dem überwachten Substrat S in vorgegebenen Zeiteinheiten gleichzeitig mit der Bearbeitung zum Glühen mittels der Laserglühvorrichtung 101 bewertet werden kann.
Dabei ist zu beachten, dass infolge der Steuerung und der Signalverarbeitung durch die Steuereinrichtung 71 die Winkelverteilung im Reflexionsverhalten zu einem beliebigen Zeitpunkt im Anzeigeteil 77 der Signalverarbeitungseinrichtung 7 angezeigt wird. Zum Beispiel wird in zeitlicher Abfolge als zeitliche Veränderung bei der Winkelverteilung des Reflexionsverhaltens die Reflektivität jedes einzelnen Lichtstrahls im Kontrolllicht LM gegenüber einem Auftreffwinkel Φ₀ auf der Dünnfilmschicht angezeigt. In diesem Fall handelt es sich beim Reflexionsverhalten um einen Wert, den man durch Division der Intensität des reflektierten Lichts bei jedem einzelnen Auftreffwinkel Φ₀ durch die Intensität des einfallenden Lichts erhält.
Wenn, wie vorstehend schon beschrieben, die zeitliche Änderung bei der Winkelverteilung der Intensität des von der Dünnfilmschicht F auf dem Substrat S reflektierten Lichts LR so verringert wird, dass sie in einen vorgegebenen Bereich fällt, gibt die Steuereinrichtung 71 (Messeinrichtung 5 zum Messen des reflektierten Lichts) des Signalverarbeitungsteils 7 ein Signal aus, welches das Ende der Messung an die Zeiteinstellvorrichtung 113 mitteilt. Dies bedeutet, dass dann, wenn die Zeiteinstellvorrichtung 113 der Glühvorrichtung 10 von der Vorrichtung 1, welche die Kennwerte der Dünnfilmschicht bestimmt, über das Ende der Messung informiert wird, der aus der als Kontrolllichtquelle dienenden Vorrichtung 31 abgegebene Kontrolllaserstrahl LM unterbrochen wird. Dabei ist zu beachten, dass der Kontrolllaserstrahl LM unter der Annahme gestoppt werden kann, dass eine Reihe von Messungen der vorgenannten Art nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit beendet wird, z.B. 100 ns ab Beginn der Erzeugung des Kontrolllichts LM.
Bei der Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte der Dünnfilmschicht gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man, wie vorstehend beschrieben, bei Anwendung irgendeines Vorgangs zur Bearbeitung/Fertigbearbeitung (z.B. eines Glühprozesses) bei der Dünnfilmschicht erhält man eine zeitliche Veränderung im Brechungsindex n und im Extinktions-Koeffizienten k der Dünnfilmschicht ab Beginn einer Änderung (z.B. beim Schmelzen) in der Dünnfilmschicht als Bearbeitungsziel bis zum Ende der Veränderung (z.B. bei der Verfestigung) mit hoher zeitlicher Auflösung in Einheiten im Bereich von Picosekunden; ebenso kann ein Fortschreiten einer Veränderung im Zustand der Dünnfilmschicht (z.B. bei der Kristallisierung) oder beim Übergang im Wachstum der Kristallkörner anhand dieser Informationen im Einheiten im Bereich von Picosekunden angezeigt werden. Außerdem kann das Ausmaß des Fortschritts beim Schmelzen der Dünnfilmschicht oder beim Übergang der Temperatur der Dünnfilmschicht angezeigt werden.
Auch wenn die Erfindung vorstehend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf 1, 2A, 2B und 3 beschrieben wurde, bei dem als Kontrolllicht LM mit dem von der Sammellinse 37 kondensierten Licht gearbeitet wird, ist es auch möglich, die Lichtstrahlen (Lichtflussgruppe), die von einer Vielzahl unterschiedlicher Lichtquellen erzeugt werden, auf eine Position auf der Dünnfilmschicht F unter verschiedenen Winkeln zu kondensieren, um so das Kontrolllicht zu erhalten.
Dabei ist zu beachten, dass in der vorstehenden Beschreibung zwar die Zeit für die Bestrahlung der Dünnfilmschicht F mit dem Kontrolllicht LM als Zeit ab Beginn der Bestrahlung mit dem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) EX bis zum Ende der Verfestigung der Dünnfilmschicht F (Umwandlung des amorphen Siliziums in polykristallines Silizium) festgelegt wurde, doch dass selbstverständlich das Kontrolllicht LM auch während der Bestrahlung mit dem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) EX ausgesendet werden kann.
Des Weiteren kann das Kontrolllicht LM auch unmittelbar nach der Bestrahlung mit dem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) EX ausgesendet werden, und zwar unmittelbar bevor die Dünnfilmschicht F, die durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl EX zum Schmelzen gebracht wurde, sich wieder verfestigt hat, und kann das Kontrolllicht LM weiterhin so lange ausgesendet werden, bis die geschmolzene Dünnfilmschicht sich vollständig verfestigt hat (wenn eine vorgegebene Zeit nach der Winkelverteilung beim reflektierten Licht verstrichen ist und nicht mehr schwankt bzw. wenn keine Schwankung mehr erfasst werden kann).
Alternativ kann das Kontrolllicht LM gleichzeitig mit dem Ende der Bestrahlung mit dem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) EX ausgesendet werden und kann die Ausstrahlung des Kontrolllichts LM weiterhin bis zum Ende der Verfestigung der Dünnfilmschicht F oder über eine vorgegebene Zeitdauer von beispielsweise 100 ns fortgeführt werden.
Wenn außerdem eine oder beide Beschleunigungselektroden 67, die ein elektrisches Beschleunigungsfeld für die Elektronen E liefert bzw. liefern, welche sich zur Abtastelektrode 63-2 und den Elektronenmultiplizierer 69 hin bewegen, der für den typischen Fall durch eine MCP-Platte (Mikrokanalplatte) dargestellt wird, die die Elektronen multipliziert, welche sich durch die Abtastelektrode 63-2 hindurch bewegt haben, einbezogen sind, um so die Abbildung der auf die photoelektrische Oberfläche PS auf dem Leuchtschirm umgewandelten Elektronen E korrekt und leistungsfähig zu bilden, verbessert sich die Erfassungsempfindlichkeit in der vorstehend beschriebenen Weise noch stärker. Dabei ist zu beachten, dass die MCP-Platte 69 (Elektronenmultiplizierer) eine derartige Struktur aufweist, dass eine Metallplatte, die beispielsweise eine Vielzahl von darin ausgebildeten Löchern aufweist, mittels eines Isoliermaterials isoliert ist und dass derartige Metallplatten laminiert sind, und die von der photoelektrischen Fläche 215 durch eine sekundäre Elektronenemission abgegebenen Elektronen E verstärkt, welche durch die Elektronen E herbeigeführt wird, die sich durch die geöffneten Löcher auf den Metallplatten hindurch bewegen, während sie mit den Innenwänden der Vielzahl von Löchern in Kontakt kommen, wenn zwischen der Metallplatte auf der Seite des Photoelektrischen Konverters 61 und der Metallplatte auf der Seite der Leuchtplatte 65 ein vorgegebenes elektrisches Feld angelegt ist.
4 stellt ein Beispiel für die Winkelverteilung beim Reflexionsverhalten dar, die man mittels der Streak-Kamera 55 erhält. Die Kurven R1S, R2S und R3S zeigen jeweils die entsprechende Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten relativ zu einer S-Polarisierung in zeitlicher Abfolge an. Des Weiteren zeigen die Kurven R1P, R2P und R3P jeweils die entsprechende Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten bezüglich der Dünnfilmschicht aus amorphem Silizium vor der Glühbearbeitung an. Außerdem stellen die Kurven R2S und R2P die entsprechende Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten bezüglich der schmelzflüssigen Dünnfilmschicht aus Silizium an. Darüber hinaus zeigen die Kurven R3S und R3P die entsprechende Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten bezüglich der Dünnfilmschicht aus polykristallinem Silizium (amorphes Silizium wird durch Glühen kristallisiert) unmittelbar nach der Verfestigung an.
Wenn sich R3P in Berührung mit der horizontalen Achse befindet, bedeutet dies totale Reflexion. Gemäß der Darstellung in 5 ergibt sich für das Reflexionsverhalten R = E_out/E_in, wenn das Licht aus einer Schicht mit einem Brechungsindex n₀ und einem Extinktions-Koeffizienten k₀ unter einem Winkel Φ₀ zu einer Schicht mit einem Brechungsindex n₁ und einem Extinktions-Koeffizienten k₁ hin eintritt. Wenn im Einzelnen das Licht aus der Schicht mit dem Brechungsindex n0 und dem Extinktions-Koeffizienten k₀ unter einem Winkel Φ₀ in die Schicht mit dem Brechungsindex n1 und dem Extinktions-Koeffizienten k₁ eintritt, wobei davon ausgegangen wird, das feine Funktion jeweils bezüglich einer Komponente Rp mit P-Polarisierung und einer Komponente Rs mit S-Polarisierung sei, dann kann man den folgenden Ausdruck erhalten: Rp = f(Φ0, n0, k0, n1, k1) Rs = f(Φ0, n0, k0, n1, k1)
Wenn Φ₀, n₀, k₀ bekannt sind, kann man deshalb Rp und Rs erhalten (unter der Annahme, dass n₀ und k₀ Luft aus der Atmosphäre sind, kann man folgendes erhalten "n₀ = 1, k₀ = 0". Wenn k₁ = 0, ist Rp theoretisch in dem Fall 0, in dem ein spezieller Auftreffwinkel Φ₀ gegeben ist), und zwar anhand des folgenden Ausdrucks: Rp = f(n1, k1) und Rs = f(n1, k1).
Dabei ist festzustellen, dass Rp einen Mindestwert (Minimalwert) bezüglich einer Veränderung im Auftreffwinkel Φ₀ in vielen Fällen besitzt, wie dies nachstehend im Zusammenhang mit 6 und 7 beschrieben wird (vgl. 6). Andererseits erfährt Rs eine monotone Erhöhung (vgl. 7) und belegt viele Veränderungen der Kennwerte im Zusammenhang mit einem Material oder einer Kombination aus n₁ und k₁, wenn sich der Auftreffwinkel Φ₀ erhöht. Wenn sich außerdem der Auftreffwinkel Φ₀ erhöht, wenn mit P-Polarisierung gearbeitet wird, handelt es sich bei einem Winkel, bei dem das Reflexionsverhalten einen Mindestwert besitzt, um einen Brewster-Winkel.
Allerdings liegt f(n₁, k₁), das man aus dem Reflexionsverhalten R bezüglich eines willkürlichen Werts n₀ und k₀ erhält, im Wesentlichen jenseits des Zahlenbereichs. Deshalb ist es günstig, so viele Daten für n₁ und k₁ bei einem Material und der für die Dünnfilmschicht F verwendeten Stärke zu sammeln, wobei die Anzahl der Schichten in der gerade verwendeten Dünnfilmschicht F als Parameter verwendet werden.
Für die Spezifizierung eines Zustands bei einem Material unter Verwendung von n₁ und k₁ wird nachstehend eine Beschreibung hinsichtlich eines primären Teils der Theorie unter Bezugnahme auf 8 bis 10 zum Beispiel gegeben.
8 stellt beispielsweise viele Werte von n₁ und k₁ dar, die man aufgrund von Unterschieden bei Materialien erhält, wenn der Auftreffwinkel Φ₀, der zur jeweiligen Erfassung von Rp und Rs herangezogen wird, in Beziehung zu einem willkürlich gewählten Material festgelegt ist. Aus 8 kann zugestanden werden, dass das Reflexionsverhalten klein wird, da k klein ist, wenn n ein fixer Wert ist.
9 und 10 stellen Veränderungen bei (dem Reflexionsverhalten einer P-Polarisierungskomponente) Rp und viele Beziehungen zwischen n₁ und k₁ für den Fall dar, dass die horizontale Achse auf den Brewster-Winkel hinweist. Aus 9 kann entnommen werden, das n sich erhöht, wenn der Brewster-Winkel unter der Bedingung (Material) größer wird, dass der Brewster-Winkel zunimmt und dass das Reflexionsverhalten sich verstärkt, wenn k in dem Fall größer wird, dass n auf eine willkürlich gewählte Größe (Wert) festgelegt ist. Die gleichen Ergebnisse lassen sich aus 10 ablesen. Dabei ist festzustellen, dass 8 bis 10 jeweils Daten ausweisen, die ähnlich den Daten sind, die als 3 bis 5 in der Vorveröffentlichung "Vergleich des Reflexionsverfahrens zum Messen optischer Konstanten ohne polarimetrische Analyse und Anregung für neue Verfahren auf der Grundlage des Brewster-Winkels" dargestellt wurden, die in PROC. PHYS. LXXVII, 5, S. 949 bis 957 beschrieben wurde.
Durch Abspeichern der Daten von n₁ und k₁ in dieser Weise im Speicher 75 der Signalverarbeitungseinrichtung 7 kann man einen Zustand des Materials unter Verwendung des reflektierten Lichts erhalten.
Wenn gerade die Vorrichtung 1 zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht und die in 1 dargestellte und als Kontrolllichtquelle dienende Vorrichtung 31 eingesetzt werden, so ist leicht vorstellbar, dass sich die Dünnfilmschicht F in einem solchen Zustand befindet, dass eine Vielzahl von Schichten aufeinander laminiert sind. Deshalb muss nicht besonders erwähnt werden, dass Daten verschiedener Art für n₁, k₁, n₂, k₂,... n_n, k_n, die man unter der Voraussetzung erhält, dass die Anzahl von Schichten und die Stärke der Schichten sich verändern, in dem Speicher 75 abgespeichert sind.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht ist es möglich, durch Berechnen einer zeitlichen Veränderung beim Brechungsindex n und dem Extinktions-Koeffizienten K der Dünnfilmschicht unter Berücksichtigung einer anderen Dünnfilmschicht als Auswertungsziel als jener, die in Schichtform über und unter der geschmolzenen Filmschicht aus Silizium gebildet (positioniert) ist, oder zumindest einer Seite derselben oder des Brechungsindex oder des Extinktions-Koeffizienten des (vereinfachten) Substrats, das Ausmaß exakt zu kennen, in dem die Kristallisierung der Dünnfilmschicht als Evaluationsziel abläuft oder in dem der Übergang beim Wachstum der Kristallkörner stattfindet. Außerdem wurden zwar vorstehend beispielhaft der Aufbau und die Funktionsweise der Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht beschrieben, welche in die Laserglühvorrichtung einbezogen ist, doch kann bei dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auch ein Verfahren realisiert werden, bei dem die Dünnfilmschicht F aufgetragen wird, und damit kann also ein Zustand bei der Filmschichtbildung oder dergleichen überwacht werden, wenn die Vorrichtung beispielsweise in eine Sputtervorrichtung oder eine CVD-Vorrichtung (Chemical Vapor Deposition) einbezogen wird, mit welcher die Dünnfilmschicht F in vorgegebener Stärke auf dem Substrat S aufgebracht wird. Außerdem kann ein Endpunkt beim Ätzen erfasst werden (Überwachen eines Ätzzustands eines Grenzbereichs), wenn die Vorrichtung beispielsweise in eine Trockenätzvorrichtung oder eine Plasmaätzvorrichtung einbezogen wird.
11 stellt ein Beispiel für ein anderes Ausführungsbeispiel der in 2A, 2B und 3 dargestellten Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte von Halbleiter-Dünnfilmschichten dar. Dabei ist festzustellen, dass die gleichen Bezugszeichen Strukturen bezeichnen, die gleich oder ähnlich jenen sind, die in 2A, 2B und 3 abgebildet sind, weshalb eine ausführliche Erläuterung hier entfällt.
Eine in 11 dargestellte Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte von Dünnfilmschichten weist eine Messeinrichtung 205 zum Messen des reflektierten Lichts einen Abbildungsverstärker (Lichtverstärker) 211 auf, der eine schwache Eingangsenergie empfängt, die zum Beispiel in der Nähe eines Infrarotlichtstrahls oder in der Nähe eines Lichtstrahls im Ultraviolett-Bereich oder in einem Spektralband nahe einem Lichtstrahl im Bereich des sichtbaren Lichts liegt, diese photoelektrisch umwandelt, Elektronen E, die durch photoelektrische Umwandlung durch Anlegen eines elektrischen Beschleunigungsfelds und/oder eines Elektronenmultiplizierers erhalten wurden, multipliziert und dann unter Verwendung eines Leuchtschirms wieder den Lichtstrahl im Bereich des sichtbaren Lichts erhält (aus den Elektronen), wobei der Abbildungsverstärker 211 auf einer rückwärtigen Stufe der des Signalausgangsteils vorgesehen ist, das im Zusammenhang mit den 2A und 2B beschrieben wurde, d.h. eine Streak-Kamera 55 zwischen der Streak-Kamera 55 und einem Signaleingangsteil 73 (vgl. 3), das eine Abbildungsvorrichtung umfasst.
Dabei ist zu beachten, dass der Abbildungsverstärker 211 im allgemeinen ein Eingangsfenster 213 aufweist, in welches ein einlaufender Lichtstrahl bzw. eine eingeleitete Energie eingegeben wird, sowie eine photoelektrische Fläche 215, die einteilig mit dem Eingangsfenster 213 ausgebildet ist und das eingeleitete Licht bzw. die auftreffende Energie, die von dem Eingangsfenster aus einfällt, in Elektronen umwandelt, ferner eine Beschleunigungselektrode 217, welche die durch Umwandlung des Lichts bzw. der Energie durch die photoelektrische Fläche 215 erhaltenen Elektronen E beschleunigt, und einen Leuchtschirm 219, welcher unter Verwendung der beschleunigten Elektronen E die Fluoreszenz erzeugt, und weitere Elemente. Der Abbildungsverstärker 211 verstärkt das Licht bzw. die auftreffende Energie, die das Eingangsfenster empfängt, d.h. die photoelektrische Fläche 215, und das Licht ausgibt (Fluoreszenz). Außerdem muss hier nicht unbedingt ausgeführt werden, dass die Erfassungsempfindlichkeit sich noch weiter verbessert, wenn die gleiche MCP-Platte (Elektronen-Multiplizierer) wie jene, die vorstehend in Verbindung mit 2A und 2B beschrieben wurde, zwischen der photoelektrischen Fläche 215 und dem Leuchtschirm 219 eingebaut ist.
Da eine fluoreszierende Abbildung in einem bestimmten Zeitbereich, der von der Streak-Kamera 55 gemessen wird, durch den Abbildungsverstärker 211 verstärkt wird, wird auch die Intensität des Eingangslichts verstärkt wird, das man in der vorstehend beschriebenen Weise als reflektiertes Licht erhält.
12 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der in 2A, 2B und 3 abgebildeten Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte der Dünnfilmschicht dar. Dabei ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen Strukturen angeben, die gleich oder ähnlich den in 2A, 2B und 3 dargestellten Strukturen sind, so dass dadurch eine ausführliche Erläuterung derselben hier entfällt.
Die in 12 dargestellte Vorrichtung 301 zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht weist eine Bestrahlungseinrichtung 303 zum Bestrahlen mit Kontrolllicht, eine Messeinrichtung 305 zum Messen des reflektierten Lichts und eine Signalverarbeitungseinrichtung 7 auf. Dabei ist festzustellen, dass die Messeinrichtung 305 zum Messen des reflektierten Lichts im Wesentlichen die gleiche ist wie die in 2A, 2B und 3 dargestellte Messeinrichtung zur Lichtmessung, mit dem Unterschied, dass die Ausrichtung der vorstehend im Zusammenhang mit
2A, 2B und 3 genannten Lichtmesseinrichtung hier verändert wurde, so dass eine weitere Erläuterung hier entfällt. Daneben muss nicht unbedingt noch erwähnt werden, dass der Abbildungsverstärker 211, der im Zusammenhang mit 11 beschrieben wurde, auch hier als Lichtmesseinrichtung einbezogen werden kann.
Gemäß 12 sind die Bestrahlungseinrichtung 303 zum Einstrahlen von Kontrolllicht und die Messeinrichtung zum Messen des reflektierten Lichts auf der Seite vorgesehen, auf welcher die Dünnfilmschicht F aufgebracht ist, also auf der Seite, die gegenüber einer Probenauflage 121 bezüglich der mit einer vorgegebenen Stärke auf ein Substrat S aufgebrachten Dünnfilmschicht F liegt, welches an einer vorgegebenen Position auf der Probenauflage 121 aufgelegt ist, die auf eine hier nicht dargestellte XY-Stufen-Antriebsmechanik aufgesetzt ist. Dabei ist festzustellen, dass die Messeinrichtung 305 zum Messen des reflektierten Lichts an einer Position vorgesehen ist, die gegenüber der Probenauflage 121 vorgesehen ist, also an einer Position gegenüber dem Substrat S und der Dünnfilmschicht F an einer vorgegebenen Stelle entlang einer optischen Achse (optische Achse eines Systems) Oz, die sich von einer Sammellinse 37 zu der Messeinrichtung 305 zum Messen des reflektierten Lichts erstreckt. Des Weiteren ist unter einem vorgegebenen Winkel (im Allgemeinen 45°) bezüglich der optischen Achse Oz die Bestrahlungseinrichtung 303 zum Einstrahlen von Kontrolllicht eingesetzt. Sie ist in einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen parallel zur Erstreckung einer Fläche des Substrats S verläuft, das auf der Probenauflage 121 positioniert ist, beispielsweise unter Einbeziehung eines Strahlteilers 391 wie z.B. eines Halbspiegels (die Bestrahlungseinrichtung 303 zum Einstrahlen von Kontrolllicht ist da bei an einer vorgegebenen Position auf einer optischen Achse Oy senkrecht zur optischen Achse Oz angeordnet).
Außerdem wird die Winkelverteilung beim Reflexionsverhalten unter Verwendung eines Lichts LM mit S-Polarisierungskomponente, das von der Lichtquelle (Laservorrichtung) für die Kontrolllichtquelle 303 abgegeben wird. Da zumindest die S-Polarisierungskomponente für das Reflexionsverhalten gleichzeitig erhalten wer den kann, können die Parameter n (Brechungsindex) und k (Extinktions-Koeffizient) (die dazu herangezogen werden, einen Zustand des Substrats zu spezifizieren) mit noch höherer Genauigkeit gemessen werden.
13 stellt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der in 12 dargestellten Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte der Dünnfilmschicht dar. Dabei geben gleiche Bezugszeichen Strukturen an, die gleich oder ähnlich den Strukturen sind, die in 12 dargestellt werden, weshalb eine ausführliche Erläuterung derselben hier entfällt. Außerdem handelt es sich bei einer Lichtquelle in 13 um eine Polarisierungslichtquelle, während die Aufgabe hierin besteht, die jeweiligen reflektierten Lichtstrahlen mit P-Polarisierungskomponente und mit einer S-Polarisierungskomponente gleichzeitig zu messen, indem zwei Photodetektoren eingesetzt werden.
Die in 13 dargestellte Vorrichtung 401 zum Bestimmen der Kennwerte einer Dünnfilmschicht weist eine Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen von Kontrolllicht, eine erste und eine zweite Messeinrichtung 405A und 405B zum Messen des reflektierten Lichts und eine Signalverarbeitungseinrichtung 7 auf. Dabei ist festzustellen, dass die Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen von Kontrolllicht die gleiche ist wie jene, die im Zusammenhang mit 12 vorstehend beschrieben wurde, so dass eine nähere Erläuterung hier entfällt. Daneben muss nicht unbedingt noch ausgeführt werden, dass es sich bei jeder der Messeinrichtungen 405A und 405B zum Messen des reflektierten Lichts um eine Messeinrichtung handeln kann, bei welcher der vorstehend im Zusammenhang mit 11 beschriebene Abbildungsverstärker einbezogen ist.
Gemäß 13 sind die Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen von Kontrolllicht und die erste und zweite Messeinrichtung 405A und 405B zum Messen des reflektierten Lichts auf einer Seite vorgesehen, auf welcher die Dünnfilmschicht aufgebracht ist, d.h. auf einer Seite, welche, bezogen auf die in vorgegebener Stärke auf ein Substrat S aufgebrachte Dünnfilmschicht F, gegenüber einer Probenauflage 121 angeordnet ist, wobei das Substrat an einer vorgegebenen Position auf der Probenauflage 121 aufgelegt ist, welche auf einer hier nicht dargestellten XY-Stufen-Antriebsmechanik aufgesetzt ist.
Die erste Messeinrichtung 405A zum Messen des reflektierten Lichts ist an einer Position gegenüber der Probenauflage 121 vorgesehen, d.h. gegenüber dem Substrat S und der Dünnfilmschicht F, bei der es sich um eine vorgegebene Position auf einer optischen Achse (optische Achse eines Systems) Oz handelt, die von einer Sammellinse 37 zur ersten Messeinrichtung 405A zum Messen des reflektierten Lichts verläuft. Des Weiteren ist die zweite Messeinrichtung 405B zum Messen des reflektierten Lichts an einer Position gegenüber der Probenauflage 121 vorgesehen, d.h. gegenüber dem Substrat S und der Dünnfilmschicht F, wobei es sich bei dieser Stelle um eine vorgegebene Position in einer zur optischen Achse Oz senkrechten Richtung handelt. Dabei ist festzustellen, dass die zweite Messeinrichtung 405B zum Messen des reflektierten Lichts unter einem vorgegebenen Winkel (von im Allgemeinen 45°) gegenüber der optischen Achse Oz eingesetzt ist. Sie ist in einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen parallel zur Erstreckung einer Fläche des Substrats S verläuft, das auf der Probenauflage 121 über beispielsweise einen Strahlteiler 492 wie einem Halbspiegel positioniert ist (die zweite Messeinrichtung 405B zum Messen des reflektierten Lichts ist dabei an einer vorgegebenen Position auf einer optischen Achse Oy₂ vorgesehen, die senkrecht zur optischen Achse Oz verläuft).
Andererseits ist unter einem vorgegebenen Winkel (von im Allgemeinen 45°) bezüglich der optischen Achse Oz die Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen des Kontrolllichts eingesetzt. Sie ist dabei in einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen parallel zur Erstreckung der Oberfläche des Substrats S verläuft, das auf der Probenauflage 121 beispielsweise über einen Strahlteiler 493 wie z.B. einen Halbspiegel aufgesetzt ist (Die Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen des Kontrolllichts ist dabei an einer vorgegebenen Position auf einer optischen Achse Oy₁ vorgesehen, die senkrecht zur optischen Achse Oz verläuft.).
Des Weiteren kann eine noch genauere Messung vorgenommen werden, wenn die Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten in zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen unter Einsatz der Polarisierungslichtquelle (Laservorrichtung) für die Kontrolllichtquelle 403, gemessen wird, wobei man das jeweilige Reflexionsverhalten für die P-Polarisierungskomponente und die S-Polarisierungskomponente gleichzeitig erhält und wobei die Parameter n (Brechungsindex) und k (Extinktions-Koeffizient) erfasst werden (die dazu dienen, einen Zustand des Substrats zu spezifizieren).
Dabei ist zu beachten, dass, wie aus 13 ersichtlich, die Bestrahlungseinrichtung 403 zum Einstrahlen von Kontrolllicht und die zweite Messeinrichtung 405B zum Messen des reflektierten Lichts parallel zum Substrat S angeordnet sind. Außerdem lässt sich die jeweilige Richtung der Winkelverteilung des reflektierten Lichts LR, das von der hier nicht dargestellten Streak-Kamera empfangen wird, welche jeweils in die erste und zweite Messeinrichtung 405A und 405B zum Messen des reflektierten Lichts einbezogen ist, in Form von zwei axialen Erstreckungen erfassen, die zu einander senkrecht verlaufen, indem die Richtung des Strahlteilers 492 entsprechend ausgerichtet wird.
In diesem Fall kann man die Komponenten des Reflexionsverhaltens auf den beiden Achsen (d.h. die P-Polarisierungskomponente und die S-Polarisierungskomponente) dadurch gleichzeitig erhalten, dass zum Beispiel in einem Rechenwerkteil (Steuereinrichtung) 71 eines Signalverarbeitungsteils 7 eine entsprechende Software (Anwendungssoftware) zur zweidimensionalen Analyse einbezogen ist.
14 stellt ein Beispiel dar, bei welchem die in 2A, 2B und 3 abgebildete Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht auf bzw. an einer Ionenstrahl-Sputter-Vorrichtung 501 angebracht ist. Dabei ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen sich auf Strukturen beziehen, die gleich oder ähnlich jenen sind, die in 2A, 2B und 3 dargestellt werden, weshalb auf eine ausführliche Erläuterung hier verzichtet wird.
Zum Beispiel ist bei 14 eine Dünnfilmschicht aus Silizium mit einer vorgegebenen Dicke auf einem Substrat S aufgebracht, das an einer vorgegebenen Position auf einer Probenauflage 121 aufgelegt ist, die auf einer hier nicht dargestellten XY-Stufen-Antriebsmechanik aufgesetzt ist.
Von einer Ionenquelle 551 aus wird ein Ionenstrahl 551 eingestrahlt, die einen Ionenstrahl von Ar⁺-Ionen zum Beispiel auf ein Ziel 553 richten kann, das beispielsweise aus Aluminium besteht. Dabei ist festzustellen, dass die Ionenstrahl-Sputter-Vorrichtung allgemein bekannt ist, weshalb auf eine ausführliche Erläuterung derselben hier verzichtet wird.
Hierbei sind eine Bestrahlungseinrichtung 503 zum Einstrahlen von Kontrolllicht und eine Streak-Kamera 55 in der Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht beispielsweise mit einer Linse 505 (oder einem Schutzglas mit gleichförmiger Stärke, auch wenn dieses nicht dargestellt ist) ausgerüstet, das außerhalb eines hier nicht dargestellten Gehäuses (Glasbehälter) so zwischengeschaltet ist, dass es nicht von dem Ionenstrahl beeinflusst wird.
Die Bestrahlungseinrichtung 503 zum Einstrahlen von Kontrolllicht ist hier zum Beispiel ein bekannter He-Ne-Laser und strahlt einen Laserstrahl mit vorgegebener Wellenlänge (633 nm) ab.
Wie schon in der vorstehenden Beschreibung weist die Bestrahlungseinrichtung 503 zum Einstrahlen von Kontrolllicht zum Beispiel eine Strahlformoptik, eine Einrichtung zur Strahlaufweitung und weitere optische Elemente auf, während der Laserstrahl, der eine vorgegebene Form besitzt und der auf eine gegebene Lichtintensität im Querschnitt eingesteuert ist, über einen Halbspiegel 511 in Richtung zum Substrat S hin geführt wird. Der von dem Halbspiegel 511 ausgelenkte Laserstrahl wird auf eine vorgegebene Position auf dem Substrat S konzentriert, zum Beispiel mittels einer Sammel- bzw. Kondenseroptik 521.
Der von dem Substrat S reflektierte Laserstrahl S, d.h. das reflektierte Licht, wird durch den Halbspiegel 511 zu der Streak-Kamera geleitet.
Ein Ausgangssignal (Abbildung) aus der Streak-Kamera 55 wird einer Signalverarbeitungseinrichtung 7 zugeleitet, wie dies bereits unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde. In der Signalverarbeitungseinrichtung wird auf Daten Bezug genommen, die für das reflektierte Licht in einem Speicher 75 abgelegt sind, wobei auf eine Veränderung im Zustand der auf dem Substrat S vorgesehenen Dünnfilmschicht hin überwacht wird.
Auch wenn dies hier nicht in Einzelheiten beschrieben wird, wird ein Glasträger vorgesehen, auf dem ein TFT-Muster gebildet ist (Dünnschicht-Transistor), das man durch eine Kombination aus Halbleitermustern erhält, die dadurch gebildet werden, dass man auf dem Substrat (Dünnfilmschicht) mit einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die zu einer vorgegebenen Form mittels der Vorrichtung zum Bestimmen der Kennwerte bei einer Dünnfilmschicht gemäß der vorliegenden Erfindung geformt wurde, eine Widerstandsschicht bzw. Photolackschicht aufbringt und dann mit einer optischen Abbildung (MOS-TFT, d.h. ein Muster für den Dünnschicht-Transistor) belichtet, die auf der Fläche der Photolackschicht hindurch übertragen wird, und diesen dann gegenüber einem anderen Substrat anordnet, auf dem ebenfalls ein vorgegebenes Muster ausgebildet ist, wobei dazwischen ein vorgegebener Abstand vorhanden ist, woraufhin man zwischen den beiden Substraten ein elektrisches optisches Material, z.B. ein Flüssigkristallmaterial, in vorgegebener Stärke anordnet und dann unter dichtem Abschluss unter Einhaltung eines Abstands zwischen den beiden Substraten zusätzlich eine Treiberschaltung oder dergleichen einbringt, wodurch eine Flüssigkristallplatte gebildet wird.
Wie bereits beschrieben, kann man bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht bei Vornahme von Arbeitsschritten zur Bearbeitung/Fertigbearbeitung (z.B. zur Bearbeitung unter Glühen) an der Dünnfilmschicht eine zeitliche Veränderung im Brechungsindex n und im Extinktions-Koeffizienten k der Dünnfilmschicht über einen Zeitraum ab Beginn einer Veränderung in der Dünnfilmschicht als Bearbeitungsziel (z.B. zum Schmelzen bis zum Ende der Veränderung (z.B. nach der Verfestigung) mit hoher zeitlicher Auflösung im Bereich von Picosekunden erfassen, ein Fortschreiten einer Veränderung im Zustand der Dünnfilmschicht (z.B. bei der Kristallisation) oder einen Übergang im Aufwachsen von Kristallkörnern in Einheiten im Bereich von Picosekunden beobachten, während es auch möglich ist, über das Ausmaß etwas zu erfahren, in dem der Schmelzvorgang in der Dünnfilmschicht oder ein Temperaturübergang der Dünnfilmschicht abläuft.
Beim Laserglühen zum Beispiel, wobei das Silizium in amorphem Zustand eine Umwandlung in seine polykristalline Form erfährt, verstärkt sich eine zeitliche Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts, die man mittels der Messeinrichtung zum Messen des reflektierten Lichts erhält, und wird die Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts auf einen unveränderlichen bzw. im Wesentlichen fixen Punkt konvergiert, was anzeigt, dass sich die Dünnfilmschicht verfestigt hat (in polykristalline Form übergegangen ist), wobei die Erfassung in ps-Einheiten ablaufen kann (dabei handelt es sich um einen erfassten Punkt (Bedingung), an dem die Dünnfilmschicht aus amorphem Silizium geglüht ist und sich zu polykristallinem Silizium verändert hat).
Wird außerdem eine zeitliche Veränderung im Brechungsindex n und im Extinktions-Koeffizienten k der Dünnfilmschicht berechnet und dabei ein Brechungsindex und ein Extinktions-Koeffizient für eine andere Dünnfilmschicht als jene berücksichtigt, die sich über und unter der geschmolzenen Siliziumfilmschicht oder zumindest auf einer Seite derselben in Schichtform gebildet (positioniert) hat, und berücksichtigt man darüber hinaus ein (vereinfachtes) Substrat, so ist es möglich, noch weiteren Aufschluss über das Ausmaß der Kristallisierung der Dünnfilmschicht als Bewertungsziel oder über den Wachstumsübergang bei den Kristallkörnern zu erhalten.
Wenn man außerdem die Winkelverteilung für das Reflexionsverhalten in zueinander senkrechten Richtungen unter Einsatz der Polarisierungslichtquelle (Laservorrichtung) für die Kontrolllichtquelle misst, kann man gleichzeitig das Reflexionsverhalten der P-Polarisierungskomponente und der S-Polarisierungskomponente erhalten und damit ist eine noch genauere Messung der Parameter n (Bre chungsindex) und k (Extinktions-Koeffizient) möglich (wobei diese beiden Parameter dazu herangezogen werden, einen Zustand des Substrats zu spezifizieren.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden, ohne dabei über den Erfindungsgedanken und den Umfang der Erfindung hinauszugehen.
Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung das Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht gemäß der vorliegenden Erfindung vorsehen, bei dem es sich um ein Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht handelt, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, welches die folgenden Schritte umfasst: Aussenden eines Kontrolllichtstrahls, der auf eine Position konzentriert wird, die während oder unmittelbar nach der Bestrahlung mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) mit einem Laserstrahl bestrahlt wird; Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls des Kontrolllichts von der Dünnfilmschicht auf einer lichtempfindlichen Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander anschließenden lichtempfindlichen Elementen; Messen einer zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung einer Intensität des auf der lichtempfindlichen Fläche empfangenen reflektierten Lichts, und Berechnen einer zeitlichen Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten der Dünnfilmschicht anhand der zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts.
Da das von der Dünnfilmschicht reflektierte Licht des Kontrolllichts auf der lichtempfindlichen Fläche mit der Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen empfangen wird, kann gemäß der Erfindung die Winkelverteilung des von der Dünnfilmschicht reflektierten Lichts zu einem Zeitpunkt an allen Positionen auf der lichtempfindlichen Fläche empfangen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts als kontinuierliche Verteilung anstelle einer diskreten Verteilung erfasst, wodurch ein Brechungsindex oder ein Extinktions-Koeffizient bestimmt wird, die beide wichtige Faktoren zur Bewertung des Umfangs darstellen, in dem die Kristallisierung der Dünnfilmschicht abläuft. Da das reflektierte Licht gleichzeitig über die gesamte lichtempfindliche Fläche zu diesem Zeitpunkt empfangen wird, kann das in die lichtempfindliche Fläche eintretende Licht mit hoher zeitlicher Auflösung identifiziert werden und kann auch eine zeitliche Veränderung in der Winkelverteilung des reflektierten Lichts, die anzeigt, dass sich bei den Schmelz- und Verfestigungsvorgängen in der Dünnfilmschicht die Intensität in sehr kurzer Zeit laufend ändert, mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen werden. Dies bedeutet, dass sich in sehr kurzen Zeitabständen der Umfang bewerten lässt, in dem die Kristallisierung bei dem Schmelz-/Verfestigungsvorgängen in der Dünnfilmschicht abläuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lichtempfindliche Fläche als photoelektrische Fläche festgelegt, die eine streifenartige ebene Form aufweist. Das reflektierte Licht, das in die photoelektrische Fläche eingetreten ist, wird durch ein Phänomen der photoelektrischen Umwandlung auf der photoelektrischen Fläche in Elektronen umgewandelt. Infolgedessen wird das reflektierte Licht in Form von einem oder mehreren Elektronen erfasst, wodurch es möglich wird, eine Erfassung mit der Größe der Elektronen, d.h. eine Erfassung mit sehr hoher räumlicher Auflösung, vorzunehmen, und ebenso eine Erfassung des reflektierten Lichts mit hoher zeitlicher Auflösung in Entsprechung zu dieser räumlichen Auflösung, und den Umfang bzw. das Ausmaß in sehr kurzen Zeitabständen zu bewerten, in dem die Kristallisierung in der Dünnfilmschicht abläuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Messung einer zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts dadurch vorgenommen, dass Elektronen erzeugt werden, welche dem auf der photoelektrischen Fläche empfangenen reflektierten Licht entsprechen, und dass die erzeugten Elektronen durch ein elektrisches Feld geleitet werden, das sich in Abhängigkeit von der Zeit verändert. Dementsprechend werden die Positionen der einzelnen Elektronen im Raum, die laufend in Entsprechung zu dem reflektierten Licht er zeugt werden, das bei der Erfassung des reflektierten Lichts in die photoelektrische Fläche eintritt, durch eine zeitliche Veränderung im elektrischen Feld gesteuert. Dies bedeutet, dass die Positionen der erzeugten Elektronen im Raum mit jeder zeitlichen Veränderung im elektrischen Feld gesteuert werden können, d.h. im Bereich von 1 Picosekunde. Mit anderen Worten ist es nun möglich, eine Steuerung mit hoher zeitlicher Auflösung vorzunehmen.

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: Bestrahlen von mindestens einer Position auf einem Bearbeitungsziel mit einem Kontrolllichtstrahl, welches mit einer Lichtenergie bestrahlt wird, die zur Vornahme einer vorgegebenen Bearbeitung oder Fertigbearbeitung in der Lage ist; Erfassen eines auf dem Bearbeitungsziel aus dem Kontrolllicht erzeugten reflektierten Lichtstrahls mittels einer lichtempfindlichen Vorrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen; und Messen einer zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung einer Intensität des von der lichtempfindlichen Vorrichtung erfassten reflektierten Lichts.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die folgenden Schritte umfasst: Berechnen einer zeitlichen Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten des Bearbeitungsziels auf der Grundlage der gemessenen zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichtstrahls.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindliche Vorrichtung eine streifenförmige Leuchtfläche umfasst, die sich in einer willkürlich gewählten Richtung erstreckt.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 3, bei welchem die Messung der zeitlichen Veränderung bei der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts zum Erzeugen von Elektronen entsprechend dem von der lichtempfindlichen Vorrichtung erfassten reflektierten Licht dient und die erzeugten Elektronen mittels eines sich über die Zeit verändernden elektrischen Feldes zu der Leuchtfläche in streifenartiger Form, die sich in einer willkürlich gewählten Richtung erstreckt, geführt werden, und Daten für jeden Zeitpunkt, der auf der Leuchtfläche erfasst wird, erhalten werden.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten auf der Grundlage des Brechungsindex und des Extinktions-Koeffizienten angegeben werden.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnfilmschicht mindestens eine Silizium enthaltende Dünnfilmschicht als Hauptkomponente und/oder eine Dünnfilmschicht aus amorphem Siliziumhydrid und/oder eine aufgesputterte Dünnfilmschicht aus Silizium und/oder eine Dünnfilmschicht aus Silizium-Germanium und/oder eine Dünnfilmschicht aus wasserstofffrei gemachtem amorphem Silizium umfasst.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrolllichtstrahl einen Laserlichtstrahl umfasst und durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrolllicht einen Lichtstrahl mit einer Polarisierung umfasst, deren Richtung mit einer speziellen Orientierung eingestellt wird.
Vorrichtung (1, 20) zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Vorrichtung (3) zum Erzeugen eines Kontrolllichts, welche zur Bestrahlung von mindestens einer Position auf einem Bearbeitungsziel geeignet ist, welches mit einer Lichtenergie bestrahlt wird, die zur Vornahme einer vorgegebenen Bearbeitung oder Fertigbearbeitung in der Lage ist; eine lichtempfindliche Vorrichtung (5, 55), welche einen auf dem mit dem Kontrolllichtstrahl bestrahlten Bearbeitungsziel erzeugten reflektierten Lichtstrahl erfasst und welche Elektronen, die dem reflektierten Lichtstrahl entsprechen, und/oder einen Lichtstrahl, der durch Umwandlung der dem reflektierten Lichtstrahl entsprechenden Elektronen erhalten wird, erfasst; und eine Messeinrichtung (55, 7) zum Messen des reflektierten Lichts, welche eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des von der lichtempfindlichen Vorrichtung erfassten reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Vorrichtung (7) zur Signalverarbeitung, welche eine zeitliche Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten des Bearbeitungsziels anhand der zeitlichen Veränderung bei der Winkelverteilung der Intensität des von der Messeinrichtung zum Messen des reflektierten Lichts gemessenen reflektierten Lichtstrahls berechnet.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Vorrichtung (7, 71) zum Spezifizieren eines Zustands, welche einen Zustand des Bearbeitungsziels anhand der zeitlichen Veränderung beim Brechungsindex und dem Extinktions-Koeffizienten des Bearbeitungsziels spezifiziert, der von der Einrichtung zur Signalverarbeitung berechnet wurde.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Vorrichtung (205) zum Verstärken des Lichts, welche die Intensität des von dem mit dem Kontrolllichtstrahl bestrahlten Bearbeitungsziel reflektierten Lichtstrahls verstärkt, nachdem dieses Licht in die lichtempfindliche Vorrichtung eingetreten ist.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach einem der Ansprüche 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zum Messen des reflektierten Lichts eine Streak-Kamera (55) umfasst.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verstärken des Lichts einen Abbildungsverstärker umfasst.
Vorrichtung zum Spezifizieren eines Bearbeitungszustands und/oder Fertigbearbeitungszustands bei einem Bearbeitungsziel nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verstärken des Lichts eine Mikrokanal-Platte umfasst.
Vorrichtung (1, 201) zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung (3) zum Einstrahlen von Kontrolllicht, welche eine mit dem Laserstrahl bestrahlte Position mit einem Kontrolllichtstrahl bestrahlt; und eine Messeinrichtung (5, 55) zum Messen des reflektierten Lichts, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Signalverarbeitungseinrichtung (7), welche eine zeitliche Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten der Dünnfilmschicht anhand der zeitlichen Veränderung bei der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichtstrahls berechnet.
Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindliche Fläche (65) eine Leuchtfläche mit streifenartiger ebener Form aufweist.
Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess einrichtung (205) zum Messen des reflektierten Lichts ein photoelektrisches Umwandlungsteil umfasst, welches Elektronen erzeugt, die dem auf der photoelektrischen Fläche empfangenen reflektierten Lichtstrahl entsprechen, sowie ein Teil zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, welches die erzeugten Elektronen durch ein sich mit der Zeit veränderndes elektrisches Feld leitet.
Vorrichtung zum Bestimmen von Kennwerten einer Halbleiter-Dünnfilmschicht, die mit einem Glühlaserstrahl (Annealing-Laserstrahl) bestrahlt wird, nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren eine Linsenoptik (23) aufweist, welche den Kontrolllichtstrahl auf die Dünnfilmschicht konzentriert und den reflektierten Lichtstrahl hindurch lässt.
Vorrichtung (201) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung (303) zum Einstrahlen eines Kontrolllichts, welche einen polarisierten Kontrolllichtstrahl einstrahlt, dessen Polarisierung in einer vorgegebenen Richtung verläuft, wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; und eine Messeinrichtung (305) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine lichtempfindliche Oberfläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung (201, 501) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung (303) zum Einstrahlen von Kontrolllicht, welche einen Kontrolllichtstrahl mit polarisiertem Licht einstrahlt, dessen Pola risierung in eine vorgegebene Richtung verläuft, wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; eine erste Messeinrichtung (305, 405A) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine erste lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst; und eine zweite Messeinrichtung (305, 405B) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine zweite lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist, von denen jedes senkrecht zur ersten Messeinrichtung zum Messen von Licht angeordnet ist, und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung (501) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung (303) zum Einstrahlen von Kontrolllicht, welche einen polarisierten Kontrolllichtstrahl einstrahlt, dessen Polarisierung mindestens eine S-Polarisierung und/oder eine P-Polarisierung ist, wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; und eine Messeinrichtung (405A, 405B) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung (501) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass sie folgendes aufweist: eine Bestrahlungseinrichtung (303) zum Einstrahlen von Kontrolllicht, welche einen polarisierten Kontrolllichtstrahl einstrahlt, dessen Polarisierung mindestens eine S-Polarisierung und/oder eine P-Polarisierung ist, und wobei der Kontrolllichtstrahl durch ein Linsensystem auf die Dünnfilmschicht konzentriert wird; eine erste Messeinrichtung (405A) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine erste lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst; und eine zweite Messeinrichtung (405B) zum Messen von Licht, welche einen von der Dünnfilmschicht reflektierten, aus dem Kontrolllichtstrahl hervorgehenden Lichtstrahl empfängt, eine erste lichtempfindliche Fläche mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen aufweist, von denen jedes senkrecht zur ersten Messeinrichtung zum Messen von Licht angeordnet ist, und eine zeitliche Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des reflektierten Lichtstrahls misst.
Vorrichtung (201, 501) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Einrichtung (7) zur Signalverarbeitung, welche eine zeitliche Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten der Dünnfilmschicht anhand der zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des von der Lichtmesseinrichtung erfassten reflektierten Lichtstrahls berechnet.
Vorrichtung (201, 501) zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht nach Anspruch 22 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weiteren folgendes aufweist: eine Einrichtung (7) zur Signalverarbeitung, welche eine zeitliche Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten der Dünnfilmschicht anhand der zeitlichen Veränderung in der Winkelverteilung der Intensität des von der ersten und zweiten Lichtmesseinrichtung erfassten reflektierten Lichtstrahls berechnet.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Merkmale umfasst: die Bestrahlung mit einem Kontrolllichtstrahl umfasst ein Polarisierungslicht, dessen Polarisierungsrichtung eine vorgegebene Richtung ist, wobei dieses Licht mit einer Lichtenergie eingestrahlt wird, die in der Lage ist, eine vorgegebene Bearbeitung oder Fertigbearbeitung auszuführen; Erfassung eines von dem Bearbeitungsziel aus dem Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mittels einer lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen; und Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des von der lichtempfindlichen Einrichtung erfassten reflektierten Lichts.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Merkmale aufweist: die Bestrahlung mit einem Kontrolllichtstrahl umfasst ein Polarisierungslicht, dessen Polarisierungsrichtung eine vorgegebene Richtung ist und das mit einer Lichtenergie eingestrahlt wird, die in der Lage ist, eine vorgegebene Bearbeitung oder Fertigbearbeitung auszuführen; Erfassen eines von dem Bearbeitungsziel aus dem Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mittels einer licht empfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen; Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des von der lichtempfindlichen Einrichtung erfassten reflektierten Lichts; und Berechnen einer zeitlichen Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten des Bearbeitungsziels anhand der gemessenen zeitlichen Veränderung bei der Winkelverteilung der Intensität des reflektierten Lichts.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Merkmale aufweist: die Bestrahlung mit einem Kontrolllichtstrahl umfasst polarisiertes Licht mindestens mit S-Polarisierung und/oder P-Polarisierung, wobei die Polarisierungsrichtungen senkrecht zueinander stehen und wobei das Licht mit einer Lichtenergie eingestrahlt wird, die in der Lage ist, eine vorgegebene Bearbeitung oder Fertigbearbeitung auszuführen; Erfassen eines von dem Bearbeitungsziel aus dem ersten Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mit Hilfe einer ersten lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen; Erfassen eines von dem Bearbeitungsziel aus dem zweiten Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mit Hilfe einer zweiten lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen, die senkrecht zu den lichtempfindlichen Elementen der ersten lichtempfindlichen Einrichtung angeordnet sind; und Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des ersten und zweiten reflektierten Lichtstrahls, wobei beide Lichtstrahlen jeweils von der ersten bzw. der zweiten lichtempfindlichen Einrichtung erfasst werden.
Verfahren zum Bestimmen von Kennwerten bei einer Dünnfilmschicht, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Merkmale aufweist: die Bestrahlung mit einem Kontrolllichtstrahl umfasst polarisiertes Licht mit mindestens S-Polarisierung und/oder P-Polarisierung, wobei die Polarisierungsrichtungen jeweils senkrecht aufeinander stehen und das Licht mit einer Lichtenergie eingestrahlt wird, die dazu geeignet ist, eine vorgegebene Bearbeitung oder Fertigbearbeitung auszuführen; Erfassen eines von dem Bearbeitungsziel aus dem ersten Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mit Hilfe einer ersten lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen; Erfassen eines von dem Bearbeitungsziel aus dem zweiten Polarisierungslicht des Kontrolllichtstrahls erzeugten reflektierten Lichtstrahls mit Hilfe einer zweiten lichtempfindlichen Einrichtung mit einer Vielzahl von im Wesentlichen aneinander angrenzenden lichtempfindlichen Elementen, die senkrecht zu den lichtempfindlichen Elementen der ersten lichtempfindlichen Einrichtung angeordnet sind; Messen einer zeitlichen Veränderung bei einer Winkelverteilung einer Intensität des ersten und zweiten reflektierten Lichtstrahls, wobei beide Lichtstrahlen jeweils von der ersten bzw. der zweiten lichtempfindlichen Einrichtung erfasst werden; und Berechnen einer zeitlichen Veränderung bei einem Brechungsindex und einem Extinktions-Koeffizienten des Bearbeitungsziels anhand der gemessenen zeitlichen Veränderung bei dem ersten und zweiten reflektierten Licht.