TWI249215B

TWI249215B - Film quality inspecting method and film quality inspecting apparatus

Info

Publication number: TWI249215B
Application number: TW091111737A
Authority: TW
Inventors: Wataru Yamada; Akira Tsumura
Original assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2006-02-11
Also published as: SG103865A1; US6975386B2; US20030016349A1; KR20020092231A

Description

1249215 A7 B7 五、發明説明（1 ) (發明所屬之技術領域）本發明是關於一種例如檢查形成於液晶顯示裝置的基板上的多矽膜的膜質的膜質檢查方法及膜質檢查裝置。請先閱讀背之注意事項再填馬本頁 (習知技術）在製造液晶顯不:裝置中’大部分在形成於構成液晶顯示裝置的基板上的非晶質矽膜（以下稱爲a - S i )，藉由照射雷射光而將非晶質矽質變更成多晶矽（以下稱爲p - S i )膜，以形成咼電子移動度的半導體膜。此時，在 a — S i —般使用照射激元雷射（exclmer Laser)的激元雷射退火（E L A ·· Excimer Laser Anneal)。依該激元雷射退火的處理，則a - S i膜瞬間被熔融會結晶化之故，因而可減少對於基板的熱損傷，在大約 4 5 0 °C以下的低溫處理可形成多晶矽膜。因此具有使用大面積又低成本的玻璃基板可形成多晶砂膜的優點。在此，電子移動度的大小是= | vd/E | ( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 c· m 2 x S V )表示者，對於結晶賦予電場E ( V / c m ) 時的結晶中的電子的平均移動速度〔漂移速度：v d ( c m/ S )〕的每一單位電場大小的數値。使用此種多矽膜時，以低溫處理在玻璃基板上可製作具有高電子移動度的薄膜電晶體（T F T )。依照該p - 5 i的T F T，上述課題被解決而可得到在玻璃基板上形成驅動部T F T與像素部T F T的驅動單片型的薄型又高精細的液晶顯示裝置。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公羡） -4- 1249215 A7 _____B7 五、發明説明（2 ) 然而，在依雷射光的退火而將a - S i膜變化成p -S i膜時，須監測是否形成在適當的結晶狀態（粒徑： 0 . 2 至 1 · O/zm 以上）。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 監測該結晶狀態的技術是欲觀看結晶狀態，直接以光學顯微鏡來觀看最確實，惟藉由此監測所有玻璃基板，貝[J 實際之生產線並無法適用。因此，作爲也能適用於實際生產線而用以自動化的技術，在日本特開平8 - 5 1 0 7 8 號公報揭示利用相關於結晶化率與膜的折射率，以波長 1 2 9 4 n m的半導體雷射橢圓偏振光測定器測定來判定成品的良否。又，例如在特開平3 - 9 7 2 1 9號公報揭示一面照射檢查光，一面依據該檢測的光強度將被處理基板的結晶狀態成爲結晶狀態成爲最適化的技術。又，在特開平6 - 2 4 4 2 7 6號公報揭示藉由能量經濟部智慧財產局員工消費合作社印製束的照射，進行半導體膜的結晶化，或非晶質化等相變化的檢出，評價時，將退火處理用的雷射光從垂直方向照射在半導體膜，而分光受光該分散光，藉由將分光反射分布收納於資料庫的資料相比較，來評價半導體的結晶化狀態的技術。又，使用矽膜的反射光的分光輪廓而算出多結晶率與非晶質率的技術被揭示於特開平6 - 2 4 4 2 5 5號公報〇又，在特開平1 1 — 2 7 4 0 9 3號公報，揭示有將加工用雷射與測定用雷射光同時地照射矽膜，並監測反射 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 A7 ___B7_ 五、發明説明（3 ) 率而區別矽膜的層狀態的技術。又，在特開2 0 0 0 — 1 3 3 6 1 4號公報，揭示有在矽層脈衝照射雷射光，藉由隨著經過時間衰減的波形形狀來判斷矽層的狀態的技術。又，在特開平1 1 一 1 2 1 3 7 8號公報，揭示有從在表面形成有矽層的玻璃基板的背面側測定玻璃基板的反射率，由此來判斷矽層的狀態的技術。然而，在記載於特開平8 - 5 1 0 7 8號公報的技術時，僅以檢查光的光強度而將處理基板的結晶狀態成爲最適化之故，因此可知道加熱不足而未熔融a - S i膜的部分，但是既使a - S i膜熔融，也無法檢測到加熱成爲過度而形成有顆粒狀細的結晶粒（粒徑：0 . 〇 1至〇· 0 2//m左右），亦即微晶石夕（// — c S i )部分。在形成有該顆粒狀的細結晶粒的部分，平均電子移動度極低，因此，無法得到製作驅動部T F T上被視爲適當的1 0 0 ( cm2/S · V)以上大小的平均電子移動度。因此，在該方式無法知道是否作成p - S i膜的均勻形成，而在製造T F T時，也可能導致降低良品率。又’在揭示於特開平3 - 9 7 2 1 9號公報的在照射激元雷射光的部位照射參照光的可視雷射，依據其透過或反射光的強度變化來評價結晶化位準的方法，有實際上無法得到經多晶化後的再結晶等的資訊的問題。又，爲了照射脈衝雷射的數射撃激元雷射，照射參照光的可視雷射，而其透過或反射光的強度會變化之故，因本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^IT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6 - 1249215 A7 B7 五、發明説明（4 ) 而有無法判斷結晶性的問題。又，有用以電氣性地處·理並檢測經時間變化的透過或反射光的強度變化的裝置成爲複雑的問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 又’如揭示於特開平8 - 5 1 0 7 8號公報，在以半導體雷射橢圓體測定時，爲了算出折射率必須事先知道正確的膜厚。因計算時間費時而導致降低產量。又，製作裝置則光學系統較大而成爲複雜。又，在揭示於特開平6 - 2 2 4 2 7 6號公報的技術中’在半導體膜從垂直方向照射退火處理用的雷射光，分光受光其反射光，藉由與將分光反射率分布收納於資料庫的資料相比較，評價半導體膜的結晶化狀態的技術之故，因而須測定來自半導體膜的每一波長的分光反射率，且爲了須製作此些連續的輪廓資料使得資料處理成爲複雜。又，對於特開平6 - 2 4 4 2 5 5號公報所揭示的技術也同樣。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製又，揭示於特開平1 1 一 2 7 4 0 9 3號公報的技術，是將加工用雷射與測定雷射光同時地照射在矽膜，監測反射率而區別矽膜的層狀態之故，因而反射率是成爲合算加工用雷射光與測定用雷射光的光，因光的互相影響而不適用於精密測定。又，揭示於特開2 0 0 0 — 1 3 3 6 1 4號公報的技術是在矽層脈衝照射雷射光，依隨著經過時間而衰減的波形形狀來判斷矽層的狀態，使得波形資料的處理等的資料處理成爲複雜。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1249215 A7 __B7 五、發明説明（5 ) 又，揭示於特開1 1 - 1 2 1 3 7 8號公報的技·術，是從砍層形成於表面的玻璃基板的背面側來測定玻璃基板的反射率，由此來判斷矽層的狀態之故，因而無法直接地判定矽層本體的表面狀態。本發明是鑑於此些事項而創作者，其目的係在於提供一種以高速簡單地可檢查矽基板的結晶狀態的膜質檢查方法與膜質檢查裝置 (發明之槪要）申請專利範圍第1項所述的膜質檢查方法，其特徵爲具備：形成於基板上，且從對於經退火處理的砂膜傾斜的方法照射特定波長的測定光，藉由該測定從矽膜反射的反射光的反射強度或反射率，依據藉該測定所測定的測定値來檢查上述砂膜的膜質，上述測定光是在對於上述砍膜的垂線所形成的角度爲1 5度以內的角度被照射。申請專利範圍第1 〇項所述的膜質檢查方法，其特徵爲具備：形成於基板上，且對於經退火處理的矽膜照射光，檢測依該照射而從上述矽膜所反射的第1範圍的波長的反射光，得到第1檢測信號，檢測依上述照射而從上述矽膜所反射的第2範圍的波長的反射光’得到第2檢測信號，依據對應於上述矽膜的大約同一領域的上述第1及第2 檢測信號，來檢查上述矽膜的膜質’上述第1檢測信號是藉檢測上述反射光中4 8 0 n m至5 2 0 n m的範圍內的波長的反射光所得到；上述第2檢測信號是藉檢測上述反表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉請先閲讀背 © 之注意事項再訂 t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 A7 B7 五、發明説明（6 ) 射光中5 3 0 n m至5 7 0 n m的範圍內的波長的反射光所得到。申請專利範圍第1 5項所述的膜質檢查裝置，其特徵爲具備：載置具有經退火處理的矽膜的基板的載置台，及射出用於照射在被載置於該載置台的基板的矽膜的測定光的光源，及從該光源所射出的光中，將不同範圍的波長光選擇性地照射在上述矽膜的照射元件，及依該照射元件被照射而受光從上述矽膜所反射的反射光之後變換成電信號的光感測器，及依據從該光感測器所輸出的電信號來檢查上述矽膜的膜質的膜質檢查元件。 (發明之實施形態）以下，參照表示於圖式的實施形態詳述本發明。非晶質S i ( a — S i )是在3 5 0 °C以下的低溫處理即可製造之故，因而可使用低成本的玻璃基板，也可成爲大畫面化。但是，爲了彌補電子移動度較小，必需增加 T F T尺寸，因此有降低高精細化時的數値口徑的問題。又，驅動用1C，一般也無法內設。如此注意到改善a - S i的課題爲p - S i 。p -S i T F T是首先開發了沿襲單晶矽Μ〇S — F E T的高溫p — S i TFT。高溫p — S i是具有p — S i的大約 1 0 0倍的電子移動度。由此，在加工精度的容許範圍內可小型化T F T尺寸，也可提高數値D徑。又也可以內設驅動用I C。本紙尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —一

1249215 A7 _B7__ 五、發明説明（7 ) 但是，高溫P - S i是需要9 0 0 °C以上的高溫處理，而需使用高價的石英玻璃基板才能製造。又，一般石英玻璃基板只能供給至直徑8英吋之故，因而無法實現大畫面的液晶顯示裝置（L C D )，應用範圍被限定在投影用等的小型用途。由這種狀況，期望著一面具有與高溫p - S i同等的電子移動度，一面與a - S i同樣地使用玻璃基板，也可大畫面的P — S i的開發。此乃爲低溫p - S i 。該低溫P - S i是活用激元雷射退火，即可在低溫處理製作P - S i 。由此，以與a - S i同等的大型玻璃基板可成品化P — S i的T F T — L C D。使用p - S i ，則T F T可小型化，而可內設驅動用 I C之故，因而可解決在a — S i的TFT — LCD上成爲問題的降低數値口徑，限制高精細化等課題，而可得到適用於可動用L C D的高亮度，低耗電化，高精細化，提高耐久性，輕量又薄型化等的特徵。又，對於a - S i施以雷射退火處理時，所使用於該處理的雷射功率愈高，形成較大結晶而使電傳導度變好，而提高元件特性。然而眾知若雷射功率過強使結晶成爲顆粒，則使電傳導度相反地變小，會引起元件不良的情形。對於此些結晶狀態的檢查及管理上的基本上想法，本發明人是a - S i在藉由雷射退火施以多晶化的過程，以分光橢圓偏振光測定器觀測結晶狀態與反射率的關係，藉分析該結果求出。良紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）請先閲讀背之注意事

頁訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 A7 B7 五、發明説明（8 ) 第1圖是表示以分光橢圓偏振光測定器觀測結晶狀態與反射率的關係的結果的圖表。圖表之橫軸是波長，縱軸是各結晶狀態每一狀態的反射率。藉由結晶粒徑，將狀態定義爲A，B，C，D。狀態A是粒徑小，B是中程度， C是大部分爲大粒徑，一部分混雜極小徑。D是大.部分爲極小徑，一部分混雜大粒徑。狀態C是良品中成爲不良的上限，而狀態D與A是成爲不良。狀態D是結晶化再進行，則由狀態C成爲極小粒徑增加的狀態D。如此地，發生極小粒徑，則作爲成品使用並不適之故，因而成爲不良。波長在5 5 0 nm至5 7〇 n m的領域。若進行結晶化，則會看到反射率成爲〇·55以上的高趨勢。相反地波長在450至500 n m的領域，則隨著結晶化使得反射率降低成〇 . 5以下〇例如，觀測5 6 0 n m時的反射率時，中粒徑之情形爲0 · 5 5以下，惟大粒徑之情形爲0 . 5 5以上，而與中粒徑明瞭地可識別。亦即，例如使用5 6 0 n m的雷射或是光學濾波器而照射P - S i基板表面時，若反射率爲5 5 %以下則判斷爲良品，而該値以上則可視作爲不良品。在檢查製程中，以使5 6 0 n m的雷射或光學濾波器的檢查光掃描p - S i基板的表面，而測定在p - s i基板的表面的那一部位有不良部分並計數整體不良個數有幾個。依據該結果，在下一 a - S i基板的雷射退火處理時本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格（210X297公釐） 11

1249215 A7 ____B7 五、發明説明（9 ) ’降低雷射功率而反饋退火條件，即可將結晶狀態成·爲穩定。又，這時候，來自P - S i基板的表面的反射率低，亦即指反射光強度也低的意思。因此，測定反射率或反射光強度來檢查P - S i基板的砂的結晶狀態，而辨別p -S i基板的好或壞，而可防止不良品流入後續製程。以下，說明上述原理的本發明的薄膜處理裝置。第2圖是表示具備本發明的雷射退火裝置2 0與多晶性膜檢查裝置3 0的薄膜處理裝置的模式構成圖。薄膜處理裝置是雷射退火裝置2 0與多晶性膜檢查裝置3 0隔著搬運機器手4 0配置在橫方向。搬運機器手 4 ◦是機臂4 1侵入雷射退火裝置2 0與多晶性膜檢查裝置3 0的內部，並可將雷射退火裝置2 0內的被加工體2 的P - S i基板搬運至多晶性膜檢查裝置3 0內的構造。雷射退火裝置2 0係具備被密閉的反應容器1。在該反應容器1的內部設有載置被加.工體2 ( a - S i基板）並施以移動的XY掃描台3。該XY掃描台3是經由依主電腦4所控制的系統控制系統5而依工作台驅動系統被驅動控制。在反應容器1的頂板部，設有透光性窗的激元雷射入射用窗7。在該激元雷射入射用窗7的上方部，朝激元雷射振盪器9側，依次配置成像透鏡1 0，反射鏡1 1 a，電子束均化器1 2，可變衰減器1 3，反射鏡1 1 b， 1 1 c及激元雷射振器9在光軸上。 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）請先閲讀背 Sr 之注意

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 1249215 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（1〇 ) 又，激元雷射振盪器9是作爲雷射媒質使用振盪波長 308nm的光的XeCl ，惟ArF，KrF等的其他雷射媒質也可以。又，激元雷射振盪器9是藉主電腦4被控制。在上述構成中，在XY掃描台3上載置成膜被加工體 2的a - S i膜的玻璃基板（a - S i基板）的狀態下，從激元雷射振盪器9振盪激元雷射光。藉由該振盪；激元雷射光是經由反射鏡1 1 c，1 1 b而在電子束均化器 1 2，.電子束形狀被整形成線狀（例如將電子束斷面的形狀成爲2 0 0mmx0 · 5mm的帶狀），並將能量強度成爲最高平面（top flat)。該線電子束是經反射鏡1 1 a而藉由成像透鏡1 0被照射在成膜被加工體2的a - S i膜的玻璃基板，將X Y掃描台3進行掃描，而將玻璃基板表面的a - S i膜全面成爲多結晶化。此時，激元振盪器9 的雷射輸出藉由可變衰減器1 3順暢地被控制成適用於多結晶化。又，反應容器1內是構成乾燥空氣可控制氮氣或真空環境的環境。藉由此些的雷射退火裝置2 0被處理，而被形成所定粒徑的被加工體2 (P-Si基板），是藉由搬運機械手 4 0被移送至多晶性膜檢查裝置3 0。該移送是搬運機械手4 0的機臂4 1從設於反應容器1的側壁的開閉自如的出口入（未圖示），進入反應容器1的內部’載置把持被載置於反應容器1內的XY掃描台3的P - S i基板之後本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐）批衣IT (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 A7 B7 五、發明説明（11 ) ，移送至設於多晶性膜檢查裝置3 0內部的工作台3 Γ。如第3圖所示地，多晶性膜檢查裝置3 0是在框體 3 2的內部設有：將在事先製程所處理的被加工體2的p - S i基板被載置於所定位置的工作台3 1 ，及在該工作台3 1的上方，將來自光源（未圖示）的測定光經由框體 3 2的頂窗3 3投光至p - S i基板的投光部3 4，及從來自光源的測定光僅取出所定波長在該投光部3 4的光軸上的前方的光學濾波器3 5。又，配設有受光來自p -S i基板的反射光的受光部3 6與可調整入射角度的測角器3 7。在光源使用半導體雷射或鹵素燈等，對於p - S i基板，從垂直方向以大約1 0度的傾斜（1 5.度以內）的角度的斜方向施以照射。投光部3 4是在光源使用半導體雷射時，內設有監視該雷射功率的功率檢測系統（未圖示）〇因此，經由光學濾波器3 5被照射的測定光是在p -S i基板表面反射，而以從垂直方向傾斜大約1 〇度的角度斜方向入射至受光部3 6。測定入射於該受光部3 6的光的反射強度，由此在反射率算出手段（未圖示）算出反射率。該反射強度及反射率是與已測定事先知道反射率的 P - S i基板的反射光強度的資料在識別手段（未圖示）相比較，即可識別受光的任意p - S i基板的膜質狀態。算出上述反射率的結果，隨著使用上述的第1圖所說明的結論，例如使用液長爲5 6 0 m m的雷射或光學濾波本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） IT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14 - 1249215 A7 _____B7 五、發明説明（12 ) 器3 5時，來自P — S i基板的反射率爲5 5 %以下則判斷爲良品，而其數値以上則視作爲不良品。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，掃描P - S i基板的所有表面，計數在p 一 s i 基板的表面內的那一部位存有不良部分，或整體的不良個所有幾個。依據該結果，在下a - S i基板的雷射退火處理時，降低雷射功率使退火條件能反饋，可將對於a -S i基板的依雷射退火處理的結晶狀態成爲穩定。順利地控制該雷射功率，是結晶粒成爲所定粒徑的數値，藉由控制可變衰減器1 3的透過率可加以進行。又，控制雷射振盪器9的輸出，也可進行調整雷射輸出。又，設置複數組上述投光部3 4與受光部3 6，各該組同時地進行各該處理領域，而可提昇整體的處理速度。如上所述地，在本實施形態中，單純地僅以來自P -S i基板的反射光強度來判斷之故，因而測定時間比如解析偏光狀態的橢圓偏振光測定器格外地縮短，測定系統本體也可成爲簡化者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製又，排設複數測定用光學系統，擴大一次可檢測的範圍，而可提高產量。又，光學系統的入射角度是藉測角器3 7可調整之故，因而可選擇對於結晶狀態的變化可選擇反射光強度顯著變化的入射角度。依照實驗，入射角度與反射角度對於垂線傾斜大約1 0度（1 5度以內）時，確認不會受到表面粗糙的影響可穩定地檢測。又，這時候在反射率設置某一臨界値來判別良或不良本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 1249215 A7 ____ B7________ 五、發明説明（13 ) ，惟藉由膜厚，該臨界値可能有變動。但是，觀看P -’ S i基板的表面內，則不良部位爲大部分點在，而大部份領域爲良品，因此也可使用掃描整體p - S i基板之後，求出反射率的條帶圖，而偏離良品的母集團者判斷爲不良的方法。若爲該方法，則即使臨界値在每一 P - S i基板上參差不齊也可正確地識別不良部位。由此，可得到雷射處理的結晶狀態的穩定化，而可提高良品率。第4至第1 0圖是表示本發明的第二實施形態者。如在上述第一實施形態所述，在低溫P - S i ，活用激元雷射退火，即可在低溫處理下製造P - S i 。由此，以與a - S i同等的大型玻璃基板可成品化p - S i的丁 F 丁一 L C D 。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製使用P - S i ，則T F 丁可成爲小型，而可內設驅動用I C之故，因而可解決在a — S i的TFT — LCD成爲問題的降低數値口徑，限制高精細化等的課題，而可得到適用於攜帶用L C D的高亮度’低耗電化’高精細化’ 提高耐久性，輕量又薄型化等特徵。如第4圖至第6圖以模式圖所示，在玻璃基板5 1上欲製造P — S i膜的T F T時，則不必變形玻璃基板5 1 ，在玻璃基板5 1上須形成P - S i膜。在這種限制下欲形成p - S i膜，首先如第4圖所示，在清淨的無鹼玻璃等的基板5 1表面藉由電漿C V D法形成矽氧化膜所構成的底質保護膜5 2。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -16- 1249215 A7 _B7 五、發明説明（14 ) 之後，在該底質保護膜5 2表面藉由電漿CVD法形成 a — S i 膜 5 3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 然後，如第5圖所示，對於a - S i膜5 3聚光雷射光5 4而照射增加能量密度的雷射光後施以雷射退火處理，而將a - S i膜5 3作成退火狀態使之多晶化以形成p —S i 膜 5 5。然後，如第6圖所示，掃描雷射光點，即可將形成於基板5 1全面的a - S i膜5 3成爲多晶化。又，對於a - S i膜5 3施以雷射退火處理時，若使用於該處理的雷射功率愈高愈形成大結晶而使電氣移動度變良好，可提高電氣式的元件特性。然，雷射功率過高而超過某一數値時，會突然地使結晶粒徑變小。若結晶變小，眾知電氣移動度會相反地減低，會引起作爲元件的性能不良。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製又，結晶粒徑是並不是僅變大就優異，而必須爲適用於形成在基板5 1表面的電路的電氣移動度，亦即須以適當的粒徑成爲多晶化。爲了此必須檢查形成在基板5 1表面的粒徑並加以管理。對於此些結晶狀態的檢查或管理的基本上想法，本案發明人發現，a - S i膜5 3藉由雷射退火處理成爲多晶化狀態，分別將特定不同之波長照射在結晶，檢測隨著每一照射波長的反射光強度，依組合該結果而可高精度地判定結晶狀態。第7圖是表示對於a - S i膜5 3施以雷射退火處理本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 A7 五、發明説明（15 ，製作對應於粒徑的成長程度的樣品，在該樣品照射特定波長的光（在此爲5 0 0 n m與5 5 0 n m )而測定反射光強度（平均強度）的資料的分布圖。在第7圖，縱軸是表示反射光強度，而橫軸是對應於結晶進行情形（粒徑的變化）的程度的樣品號碼，由此將領域（①至④）分類成 4個。這時候，隨著結晶的成長，領域①是粒徑0 · 3 // m 以下，領域②是粒徑0 · 3至1 · 0 // m，領域③是粒徑 1 . 〇 // m以上，領域④是粒徑0 · 3 // m以下。又，相當於第1圖的狀態A至D的領域也同時地記在第7圖。又，在第7圖作爲照射光，記有使用綠色濾波鏡的波長 55〇nm(54〇nm至56〇nm)的光，及使用藍色濾波鏡的波長5 0 0 n m ( 4 9 0 n m至5 1 0 n m ) 的光。觀看第7圖的各領域每一領域的分布；在波長5 5 Ο n m中，領域②是反射光強度比領域①’③’④低之故’ 因而可加以識別。但是’良品的領域③是與缺陷的①與④ 相比較，反射光強度的分布爲大約相同範圍內之故’因而無法識別。又，一般在同一基板內很少共存著①與③之故，因而區別①與②或②與③’④的區別就可以。因此’若可再識別領域③與領域④，則成爲可識別4個領域。又，以波長5 Ο 〇 n m之情形觀看各領域每一領域的分布；領域③與領域④是反射光強度分別分布在有很大不同的範圍之故，因而領域③與領域④是谷易地可識別。因本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 18 _

1249215 A7 ____B7 五、發明説明彳6 ) 此，若組合依波長5 5 0 n m與波長5 0 0 n m的檢查結果，則對於4個領域可進行正確地分別的識別。以下，說明使用上述原理的本發明的薄膜處理裝置的液晶顯示裝置的製造裝置。第8圖是表示具備第二實施形態的雷射退火裝置與多晶性膜檢查裝置3 0的液晶顯示裝置的製造裝置的模式構成圖。又，雷射退火裝置是與在上述第一實施形態所示者同樣地構成之故，因而賦予同一號碼而省略其說明。藉由雷射退火裝置1 0被處理，而被形成所定粒徑的被加工體2 (p- Si基板），是藉由搬運機械手40被移送至多晶性膜檢查裝置3 0。該移送是搬運機械手4 0 的機臂4 1從設於反應容器1的側壁的開閉自如的出入口 (未圖示），進入至反應容器1內部，載置把持被載置於反應容器1內的X γ掃描台3的P - S i基板，之後被移送至設在多晶性膜檢查裝置3 0內部工作台3 1。多晶性膜檢查裝置3 0是如第9圖所示地，在載置被測定體的P — S i膜5 5所形成的玻璃基板5 1的X Y台 3 1上方配置檢測光學系統。該檢測光學系統是從X Y台 3 1側依次沿著光軸’配設擴大光學系統2 2 ，半透明鏡 2 3 ，以及二維光感測器2 4配設在半透明鏡2 3的透過測的光軸方向，成爲在二維光感測器2 4被光電變換的電信號成爲輸出於畫像處理，結晶性判定部2 5。又在半透明鏡2 3的反射側的光軸上’設有可切換的波長選擇機構本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐）請先閲讀背面之注意事

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 1249215 A7 ____ B7___ 五、發明説明（1? 26與多色光源27。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由此些，從鹵素燈等多色光源2 7所放出的光中僅第一特定波長的光在波長選擇機構2 6被選擇，經由半透明鏡2 3經過擴大光學系統2 2照明P - S i膜5 5的表面。來自P - S i膜5 5的表面的反射光，是在擴大光學系統2 2被擴大成任意倍率而作爲像投影在二維光感測器 2 4的表面。二維光感測器2 4是將被投影的膜的像變換成電信號，之後輸出至畫像處理，結晶性判別部2 5。又，P-S i膜5 5是隨著XY台3 1的動作依次藉由第一特定波長的光照射全面，該反射光依次被投影在二維光感測器2 4的表面，將其結果作爲電信號輸入在畫像處理，結晶性判別部2 5。之後’波長選擇機構2 6進行切換動作而僅選擇第二特定波長的光。以下重複與第一特定波長的光的情形同樣的動作，將來自P - S i膜5 5的表面的反射光被投影在二維光感測器2 4的表面，將其結果作爲電信號輸入在畫像處理，結晶性判別部2 5。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在畫像處理，結晶性判別部2 5，處理來自第一及第二特定波長的光的反射光變換成電信號的畫像資料，組合此些結果並加以演算，從畫像的光強度來決定結晶狀態。又，結晶狀態的檢查，是結晶微小而必須擴大加以檢查，所以如在第1 0圖以晝像所示地，在擴大光學系統 2 2擴大p - S i膜5 5的表面進行檢查。又，第1 0圖是照射綠色時的畫像的一例。明亮部分本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公餐） -20- 1249215 五、發明説明（1今疋表不波長5 0 0 nm時的領域③，而黑暗部分是表示第 7圖的領域④。在晝像處理結晶性判別部2 5取入如第 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 0圖的畫像’而從畫像的各領域的強度各領域每一領域地判別結晶狀態。以下’說明依多晶性膜檢查裝置3 〇的測定結果。如上所述，將特定波長的光照射在p 一 s i膜5 5時的反射光強度，是依p 一 s i膜5 5的粒徑大小而變化。尤其是’照射綠色及藍色時，實驗式地確認了顯著地表示依各粒徑的特徴變化。如上所述，第7圖的5 5 0 n m，是表示照射綠色（波長爲5 4 0 nm至5 6 0 nm)的光時的粒徑與反射光強度的關係的圖表，5 0 0 nm是表示與藍色（波長爲 4 9 0 nm至5 1 0 nm)時同樣的關係的圖表。第7圖的橫軸是表示樣品號碼，該樣品號碼是以粒徑來分別。第7圖的樣品號碼3 8及3 9，是粒徑極小的領域。而如上所述，爲雷射的能量密度過高而粒徑急速變小的領域。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如第7圖所示地照射綠色時，則0 · 3 // m以下的小粒徑的領域①，及1 /z m以上的大粒徑的領域③，及粒徑急速變小的領域④會最強反射而反射強度較高，而粒徑大約〇 · 3 // m至1 /z m的領域②，是反射光強度變低。又，一般有共存領域①與②的可能性，而②，③，④也有同樣的可能性，惟①與③，④共存的可能性較少。利用此種情形，可判別領域①及領域②的粒徑，或是可判別領域② -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1249215 A7 _B7 _ 五、發明説明（1爹與領域③及領域④。又，著重於領域③與④，如第7圖所示地照射藍色時，則領域③的反射光強度較高，而領域④較低。因此’可判別領域③與領域④。藉由組合使用照射此些的綠色與藍色的特定波長的光時的反射光強度與粒徑的關係，可進行各領域①’ 0 ’③ ，④的分離。由此，可檢查P - S i膜5 5的粒徑狀態。使用此些的檢查結果而藉由調整雷射退火裝置2 0的雷射振盪器9的輸出，即可施行優異又均質的雷射退火處理。又，在上述實施形態中，作爲特定波長使用波長 540nm至560nm(第一特定波長），及波長 4 9 0 n m至5 1 0 n m (第二特定波長），惟並不被限定在該組合，若爲互相地互補資料的分別的關係者，則作爲特定波長的組合可使用任意組合的波長。例如將第一特定波長擴大爲4 8 0 nm至5 7 0 nm，而將第二特定波長擴大爲5 3 0 nm至5 7 0 nm也可以。又，在上述多晶性膜檢查裝置3 0中，檢測來自p - 5 i膜5 5的反射光的光強度，惟檢測來自各領域的反射率，並處理該資料也可以。又，檢查液晶顯示裝置的製造處理的多晶性膜檢查裝置3 0的p - S i膜5 5的粒徑狀態，是並不一定全數檢查，隨著生產狀況的良品率，在任意間隔進行抽樣檢查即可以。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 1249215 A7 ___B7 五、發明説明（2〇 ) 由此可得到穩定的雷射退火處理的結晶狀態，而可提局製造良品率。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，在第二實施形態，說明了僅使用兩種範圍的波長的膜質檢查方法，惟並不被限定於此，至少使用兩種範圍的波長者就可以。因此使用三種範圍的波長，或四種範圍的波長進行膜質檢查也可以。又，已知道依據矽膜的結晶狀態有不同的特定波長的反射率之故，因而照射單一波長的光，依據其反射光就可判別結晶狀態。例如在本發明的實施形態中，若照射綠色光時，則可區別粒徑0 · 3 // m以下的結晶狀態與粒徑〇· 3至1 /zm以內，故使用綠色光的單一波長就可進行該區別。明顯地在未達到粒徑1 // m (第7圖之③）的條件下照射雷射光時，僅使用單一波長來進行膜質檢查的方法也有用。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製又，一面照射第一特定波長一面移動基板5 1而對於全面基板5 1取得反射光強度的資料後，一面照射第二特定波長一面移動基板51而對於全面基板51取得反射光強度的資料，依據兩資料對於全面基板5 1進行膜質檢查的方式也可以。依照該方式，對於基板5 1上全面，首先掃描第一特定波長的雷射光，對於所定領域內的複數位置得到反射光強度的資料，而對於第二特定波長的雷射光同樣地對於所定領域域內的複數位置得到反射光強度的資料之後，成爲依據對應於同一位置所得到的各反射光強度資料來檢查該本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ：297公釐） -23- 1249215 五、發明説明（21 ) 位置的矽膜的膜質。因此可減低依波長選擇機構2 6 ’的切換次數等，成爲可縮短檢查時間。又，在該第二實施形態中，將使用波長選擇機構2 6 所照射的光分離成兩種類的波長域，惟也可以變形成選擇性地受光波長。例如在光感測器2 4的正前方配設波長選擇機構2 6也可以。又，使用分色棱鏡，將反射光空間地分離成綠色與藍色，而使用兩台光感測器分別進行攝影的方法也可以。該方法時，藉由一次照射就可同時地檢測兩種類的波長域之故，因而可縮短檢查時間。 (圖式之簡單說明）第1圖是表示以分光橢圓偏振光測定器觀測本發明的第一實施形態的P - S i膜的結晶狀態與反射率的關係的結果的圖表。第2圖是表示本發明的第一實施形態的雷射退火裝置多晶性膜檢查裝置的構成圖。第3圖是表示多晶性膜檢查裝置的模式構成圖。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第4圖是表示本發明的第二實施形態者，表示將a 一 S 1 fl莫形成在玻璃基板上的狀態的剖視圖。第5圖是表示在玻璃基板上的a - S i膜施行雷射退火處理的狀態的圖式。第6圖是表示p - S i膜形成在玻璃基板上全面的狀態的剖視圖。第7圖是表示反射光的分布資料的圖式。 Μ氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羞） -24- 1249215 A7 B7 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製五、發明説明（22) 第8圖是表示雷射退火裝置與多晶性膜檢查裝置的構成圖。第9圖是表示多晶性膜檢查裝置的立體圖。第1 0圖是表示來自P - S i膜的反射光的擴大晝面的圖式。 (記號之說明） 1:反應容器’ 2:被加工體， 3:XY掃描台， 4 ··主電腦’ 5 :系統控制系統， 6 ··工作台驅動系統， 7 :激元雷射入射用窗， 9 :激元雷射振盪器， 1〇:成像透鏡， 11a， lib， lie:反射鏡， 1 2 ·•電子束均化器， 1 3 :可變衰減器， 20 :雷射退火裝置’ 22 :擴大光學系統， 23: 半透明反射鏡， 2 4 :二維光感測器， 2 5 :畫像處理結晶性判定部， 2 6 :波長選擇機構， 2 7 :多色光源， 3 0 :多晶性膜檢查裝置， 3 1 ··載置台（X Y台）， 32:框體， 33:頂窗， 34:投光部， 3 5 ··光學濾波器， 3 6 :受光部， 3 7 :測角鏡， 4 0 :搬運機械手， 4 1 ··機臂， 5 1 :玻璃基板， 5 2 :底質保護膜， 5 3 : a — s i膜， 54:雷射光， 55:p — Si膜。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -25-

Claims

1249215 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 1 · 一種膜質檢查方法，其特徵爲具備： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成於基板上，且從對於經退火處理的矽膜傾斜的方法照射特定波長的測定光，藉由該照射，測定從矽膜反射的反射光的反射強度或反射率，依據藉該測定所測定的測定値來檢查上述矽膜的膜質上述測定光是在對於上述矽膜的垂線所形成的角度爲 1 5度以內的角度被照射。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的膜質檢查方法，其中，上述矽膜的膜質是將反射光的反射強度或反射率的測定結果與事先被儲存的資料相比較而被檢查。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的膜質檢查方法，其中，將上述測定光照射在上述矽膜的複數部位，受光來自上述矽膜所反射的複數部位的反射光，測定其強度或反射率並設定臨界値，依據該設定的臨界値來檢查上述各部位的矽膜的膜質。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ·如申請專利範圍第1項所述的膜質檢查方法，其中，上述特定波長是波長5 5 0至5 7 0 nm。 5 .如申請專利範圍第1項所述的膜質’檢查方法，其中，上述測定光是從投光部被照射，而從上述矽膜所反射的反射光是藉由受光部被受光。 6 ·如申請專利範圍第5項所述的膜質檢查方.法，其中，從上述投光部所照射的測定光，是藉光學濾波器僅取本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）—26 - ： A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1249215 六、申請專利範圍 2 出所定波長。 7 ·如申請專利範圍第5項所述的膜質檢查方法，其中，上述投光部及受光部是移動自如地配設，並將測定光對於上述垂線的入射角及反射角成爲可變。 8 ·如申請專利範圍第1項所述的膜質檢查方法，其中，上述基板上的矽膜是藉由從雷射振盪器所振盪的雷射光被照射，進行退火處理。 9 .如申請專利範圍第8項所述的膜質檢查方法，其中，依據上述膜質的檢查結果來控制上述雷射振盪器的輸，出。 1 0 · —種膜質檢查方法，其特徵爲具備：形成於基板上，且對於經退火處理的矽膜照射光，檢測依該照射而從上述矽膜所反射的第1範圍的波長的反射.光，得到第1檢測信號，檢測依上述照射而從上述矽膜所反射的第2範圍的波長的反射光，得到第2檢測信號，依據對應於上述矽膜的同一領域的上述第1及第2檢測信號，來檢查上述矽膜的膜質，上述第1檢測信號是藉檢測上述反射光中4 8 0 n m 至5 2 0 n m的範圍內的波長的反射光所得·到。上述第2檢測信號是藉檢測上述反射光中5 3 Ο n m 至5 7 Ο n m的範圍內的波長的反射光所得到。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述的膜質檢查方法，其中，本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-27 -

1249215 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製六、申請專利範圍 3 上述第1範圍的波長的光，是包括4 8 0 nm至 5 2 0 nm的至少一波.長的光；上述第2範圍的波長的光，是包括5 3 0 nm至 5 7 0 n m的至少一波長的光。 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項所述的膜質檢查方法，其中，上述第1及第2範圍的波長的光是被掃描而被照射在上述砂.膜的所定領域；上述第1及第2檢測信號是藉由受光從上述矽膜的所定領域所反射的反射光，對於上述所定領域內的複數位置檢測上述反射光所得到；上述膜質的檢查是依據上述複數位置中對應於相同位置所得到的第1及第2檢測信號進行檢查。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項所述的膜質檢查方法，其中，對於上述矽膜，第1及第2範圍的波長的光選擇性地照射。 1 4 .如申請專利範圍第1 0項所述的膜質檢查方法，其中，上述第1及第2檢測信號是從上述矽膜所反射的光中選擇性地檢測第1及第2範圍的波長的反射光所得到〇 15·—種膜質檢查裝置，其特徵爲具備：載置具有經退火處理的矽膜的基板的載置台，及射出用於照射在被載置於該載置台的基板的矽膜的測定光的光源，及本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-28 -

1249215 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 從該光源所射出的光中，將不同範圍的波長光選擇性地照射在上述矽膜的照.射元件，及依該照射元件被照射而受光從上述矽膜所反射的反射光之後變換成電信號的光感測器，及依據從該光感測器所輸出的電信號來檢查上述矽膜的膜質的膜質檢查元件。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述的膜質檢查裝置，其中，上述載置台是驅動控制地設在對於被照射在上述矽膜的測定光呈正交的方向。 1_ 7 ··如申請專利範圍第1 5項所述的膜質檢查裝置，其中，上述光源是多色光源。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項所述的膜質檢查裝置，其中，上述照射元件是具有：選擇不同範圍的波長的光的波長選擇機構，及將藉由該波長選擇機構所選擇的光引導至所定方向的反射鏡，及擴大藉由該反射鏡被引導的光而被照射在矽膜的擴大光學系統。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項所述的膜質檢查裝置器測感 AE 維二是器測感光述上中其本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）〜29 -