结晶化监视方法、激光退火装置、及激光退火方法制造方法及图纸

算出与进行退火的处理区域接近的未被照射激光的非处理区域的层叠结构的各构成膜的膜厚计算值，通过处理区域的第二分光谱测量值与根据膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出处理区域的结晶化水平，调整对于下次进行激光退火处理的TFT基板照射的激光的激光能量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结晶化监视方法、激光退火装置、及激光退火方法
本专利技术涉及能够掌握实施了激光退火处理的半导体薄膜的电特性的结晶化监视方法、使用了该结晶化监视方法的激光退火装置以及激光退火方法。
技术介绍
近年来，在液晶显示器、有机EL显示器等显示装置中，基板的大型化不断进展，要求作为驱动元件的薄膜晶体管(以下，称为TFT)的高性能化。作为TFT的沟道层，使用电子迁徙率比非晶硅高的多晶硅。该多晶硅的制作使用激光退火法。该激光退火法是向非晶硅照射激光，将吸收激光而熔融的硅急速冷却进行再结晶化，由此使非晶硅变化成多晶硅的方法。通过该激光退火法制作的多晶硅的结晶化的程度受到照射的激光能量、非晶硅膜的膜厚等的较大影响。多晶硅根据结晶化的程度而电特性变化。因此，为了知晓成膜在基板上的非晶硅是否适当地再结晶化成多晶硅，需要观察多晶硅的结晶状态。而且，希望即使在基板面内的非晶硅膜存在膜厚分布，也能得到在基板面内具有均匀的电特性的多晶硅膜。目前，作为观察被激光退火处理而制作的多晶硅的状态的方法，存在以下的三个方法。首先第一方法是通过目视来观察实施了激光退火处理的膜表面整体的状态的称为所谓宏观观察的方法。第二方法是利用电子显微镜等分析装置进行观察的方法。第三方法是在TFT的制作完成的时刻，通过测量TFT的电特性来计测多晶硅的电子迁徙率的方法。在上述的第一方法中，无法得到定量性的观察结果，仅能掌握明显的结构缺陷的有无、膜表面的颜色的差异、色斑。第二方法中，作为被观察物的试料的制作等花费长时间。第三方法在激光退火处理之后构筑TFT之前需要实施较多的制造工序，因此从激光退火处理至测量为止花费较长的时间。这样，在第二方法及第三方法中，在激光退火处理时无法确认结晶的状态。因此，在显示装置的制造工序中，即使多晶硅的电子迁徙率存在不良情况，在确认到不良情况为止也需要长时间。因此，在得到测量结果之前的期间，电子迁徙率存在不良情况的制品(基板)会大量产生。近年来，提出了在得到测量结果之前不需要长时间地确认激光退火处理后的结晶状态的评价方法(参照专利文献1)。在该评价方法中，测量多晶硅膜的光的透过率而根据该透过率进行结晶化的薄膜的评价。作为另一方法，提出了通过来自实施激光退火处理后的区域的反射光的分光特性来确认是否适当地作出了激光退火处理的方法(参照专利文献2)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-214869号公报专利文献2：日本特开2016-46330号公报
技术实现思路
专利技术概要专利技术要解决的课题然而，通过观察透过了多晶硅膜的光的透过率、由多晶硅膜的表面反射的光的分光特性等，难以高精度地判定是否适当地进行了激光退火处理。例如，在液晶显示器的制造工序中，在玻璃基板上形成栅极线，在其上顺次层叠栅极绝缘膜、非晶硅膜。在实施激光退火处理时，在非晶硅膜的下方存在多个膜。因此，透过了多晶硅膜的光、来自多晶硅膜的反射光受到来自多晶硅膜正下方的多个膜或各自的界面的影响，因此难以高精度地判定是否适当地进行了激光退火处理。本专利技术鉴于上述的课题而作出，目的在于提供一种能够即时地算出刚进行激光退火处理之后的半导体薄膜的结晶化状态，能够掌握半导体薄膜的电特性，从而能够在短时间内消除激光退火处理的不良情况的结晶化监视方法、激光退火装置、及激光退火方法。用于解决课题的方案为了解决上述的课题，实现目的，本专利技术的方案涉及一种结晶化监视方法，在该方法中，伴随着将退火用能量束向形成在基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射而使该处理区域结晶化的退火处理，将观察用照明光向所述半导体薄膜照射而测量从该半导体薄膜发出的射出光，由此观察所述处理区域的结晶化水平，其特征在于，通过向与所述处理区域接近的未被照射退火用能量束的非处理区域照射观察用照明光并计测从该非处理区域发出的射出光而检测到的第一分光谱测量值、与根据所述层叠结构的膜结构数据而计算的第一分光谱计算值的拟合，算出所述层叠结构的各构成膜的膜厚计算值，通过向被照射了退火用能量束的所述处理区域照射观察用照明光并计测从该处理区域发出的射出光而检测的第二分光谱测量值、与根据所述膜结构数据及所述膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出所述处理区域的结晶化水平。作为上述方案，优选的是，所述膜结构数据是膜数、材料、设计膜厚、构成膜的折射率、及消光系数。作为上述方案，优选的是，向所述处理区域和所述非处理区域同时照射观察用照明光，将所述第一分光谱测量值及所述第二分光谱测量值以与测量了它们的所述非处理区域及所述处理区域的基板位置坐标对应的方式作为二维平面性的数据来进行检测。本专利技术的另一方案涉及一种激光退火装置，其特征在于，具备：激光退火处理部，其具备射出退火用的激光的激光源、以及将从所述激光源射出的激光向形成在基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射的照明光学系统；观察部，其将观察用照明光向所述半导体薄膜照射，测量从该半导体薄膜发出的射出光而作为分光谱数据进行检测；及控制部，其基于所述分光谱数据来控制所述激光退火处理部及所述观察部，所述控制部进行：通过向与所述处理区域接近的未被照射激光的非处理区域照射观察用照明光并测量从该非处理区域发出的射出光而检测到的第一分光谱测量值、与根据所述层叠结构的膜结构数据而计算的第一分光谱计算值的拟合，算出所述层叠结构的各构成膜的膜厚计算值；通过向被照射了激光的所述处理区域照射观察用照明光并测量从该处理区域发出的射出光而检测的第二分光谱测量值、与根据所述膜结构数据及所述膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出所述处理区域的结晶化水平；对所述激光退火处理部进行基于所述结晶化水平而调整从该激光退火处理部向下次进行激光退火处理的基板照射的激光的激光能量的控制。作为上述方案，优选的是，所述膜结构数据是膜数、材料、设计膜厚、构成膜的折射率、及消光系数。作为上述方案，优选的是，所述射出光是观察用照明光由所述半导体薄膜反射出的反射光。作为上述方案，优选的是，所述观察部向所述处理区域和所述非处理区域同时照射观察用照明光，将所述第一分光谱测量值及所述第二分光谱测量值以与测量了它们的所述非处理区域及所述处理区域的基板位置坐标对应的方式作为二维平面性的数据来进行检测，所述控制部对所述激光退火处理部进行根据所述结晶化水平与目标结晶化水平之差而调整从所述激光退火处理部向与所述处理区域的基板位置坐标对应的、下次进行激光退火处理的基板的处理区域射出的激光的激光能量的控制。本专利技术的另一方案涉及一种激光退火方法，其特征在于，包括：将从退火用的激光源射出的激光形成在向基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射而使所述处理区域结晶化的激光退火处理工序；检测将观察用照明光向所述处理区域和与所述处理区域接近的未被照射所述激光的非处理区域照射并测量从所述基板的表面发出的射出光而检测到的各个分光谱数据的工序；通过所述分光谱数据中的在所述非处理区域得到的第一分光谱测量值、与根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结晶化监视方法，在该方法中，伴随着将退火用能量束向形成在基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射而使该处理区域结晶化的退火处理，将观察用照明光向所述半导体薄膜照射而测量从该半导体薄膜发出的射出光，由此观察所述处理区域的结晶化水平，其中，/n通过向与所述处理区域接近的未被照射退火用能量束的非处理区域照射观察用照明光并计测从该非处理区域发出的射出光而检测到的第一分光谱测量值、与根据所述层叠结构的膜结构数据而计算的第一分光谱计算值的拟合，算出所述层叠结构的各构成膜的膜厚计算值，/n通过向被照射了退火用能量束的所述处理区域照射观察用照明光并计测从该处理区域发出的射出光而检测的第二分光谱测量值、与根据所述膜结构数据及所述膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出所述处理区域的结晶化水平。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170906 JP 2017-1711381.一种结晶化监视方法，在该方法中，伴随着将退火用能量束向形成在基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射而使该处理区域结晶化的退火处理，将观察用照明光向所述半导体薄膜照射而测量从该半导体薄膜发出的射出光，由此观察所述处理区域的结晶化水平，其中，
通过向与所述处理区域接近的未被照射退火用能量束的非处理区域照射观察用照明光并计测从该非处理区域发出的射出光而检测到的第一分光谱测量值、与根据所述层叠结构的膜结构数据而计算的第一分光谱计算值的拟合，算出所述层叠结构的各构成膜的膜厚计算值，
通过向被照射了退火用能量束的所述处理区域照射观察用照明光并计测从该处理区域发出的射出光而检测的第二分光谱测量值、与根据所述膜结构数据及所述膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出所述处理区域的结晶化水平。


2.根据权利要求1所述的结晶化监视方法，其中，
所述膜结构数据是膜数、材料、设计膜厚、构成膜的折射率、及消光系数。


3.根据权利要求1或2所述的结晶化监视方法，其中，
向所述处理区域和所述非处理区域同时照射观察用照明光，将所述第一分光谱测量值及所述第二分光谱测量值以与测量了它们的所述非处理区域及所述处理区域的基板位置坐标对应的方式作为二维平面性的数据来进行检测。


4.一种激光退火装置，其中，具备：
激光退火处理部，其具备射出退火用的激光的激光源、以及将从所述激光源射出的激光向形成在基板上的层叠结构的最上层所配置的半导体薄膜的处理区域照射的照明光学系统；
观察部，其将观察用照明光向所述半导体薄膜照射，测量从该半导体薄膜发出的射出光而作为分光谱数据进行检测；及
控制部，其基于所述分光谱数据来控制所述激光退火处理部及所述观察部，
所述控制部进行：
通过向与所述处理区域接近的、未被照射激光的非处理区域照射观察用照明光并测量从该非处理区域发出的射出光而检测到的第一分光谱测量值、与根据所述层叠结构的膜结构数据而计算的第一分光谱计算值的拟合，算出所述层叠结构的各构成膜的膜厚计算值；
通过向被照射了激光的所述处理区域照射观察用照明光并测量从该处理区域发出的射出光而检测的第二分光谱测量值、与根据所述膜结构数据及所述膜厚计算值而计算的第二分光谱计算值的拟合，算出所述处理区域的结晶化水平；
对所述激光退火处理部进行基于所述结晶化水平而调整从该激光退火处理部向下次进行激光退火处理的基板照射的激光的激光能量的控制。...

【专利技术属性】
技术研发人员：水村通伸，畑中诚，泷本政美，斋藤香织，
申请(专利权)人：株式会社V技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP