非单晶薄膜、带非单晶薄膜的衬底、其制造方法及其制造装置、以及其检查方法及其检查装制造方法及图纸

提供一种在减少晶粒的粒径分散的同时改进粒径的周期性的非单晶薄膜的制造方法。为此，本发明专利技术的非单晶薄膜的制造方法包括：在非单晶薄膜形成之后，以衍射光监测使激光照射最优化的工序；和在冷却衬底的状态下，进行激光照射的工序。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非单晶薄膜、带非单晶薄膜的衬底、其制造方法及其制造装置、以及其检查方法及其检查装置、以及利用该非单晶薄膜的薄膜晶体管、薄膜晶体管阵列及图像显示装置。
技术介绍
最近，采用薄膜晶体管(TFT)作为图像开关元件的液晶显示装置、有机EL显示装置等的图像显示装置的研究开发蓬勃开展。其中，在沟道区采用多晶硅的TFT与采用非晶硅的TFT相比，载流子迁移率相当高引人注目，提出了多晶硅TFT和驱动电路形成于同一衬底上的显示装置(驱动电路内置型显示装置)并正在进行研究开发。TFT是具有在石英衬底及玻璃衬底等的衬底上划分为沟道区、漏区和源区等的半导体薄膜，与此半导体薄膜绝缘的栅极，与上述漏区或源区电连接的漏极及源极的器件。TFT的半导体薄膜的制造方法，常用的有以激光照射非晶硅薄膜等非晶薄膜使其熔融结晶化而成为单晶硅薄膜等的非单晶薄膜的激光退火法。激光退火法的激光器一般使用氩激光器，KrF、XeCl等气体准分子激光器，例如，在使用准分子激光器的场合，从光源发射的几厘米见方的光束通过称为均化器的光学系统整形成为具有矩形或线状的均匀光强的光束之后，照射到非晶薄膜上而形成晶体。特别是，因为在图像显示装置中，由于重视画面内的均匀性，适于采用使用比较大的光束对大面积进行均匀结晶化的方法，一般采用线状光束进行扫描照射的方法。并且，在这种激光退火法结晶化中，提高结晶化的均匀性是最大的课题。如结晶化出现分散，如果是像素区域，则显示画面出现斑点，如果是驱动电路区域，则电路特性会出现不均匀性，根据情况也可能造成电路无法驱动的情况。这种由分散引起的不良现象，在制造过程结束之后才能判明，所以其损失极大。解决上述课题的方法，提出的有①通过使照射面的一部分以反射膜或吸收膜覆盖并控制薄膜面的吸光性构建强度分布，诱导结晶生长方向的方法，②在衬底加热(400℃)的状态下，通过激光照射，使结晶化平滑进行的方法(Extended Abstracts of the 1991 InternationalConference on Solid State Devices and Materials，Yokohama，1991，p.p.623-625等)，③如附图说明图17所示，以检查光302照射经过准分子激光器激光300处理的非单晶薄膜301，其透射光303和反射光304分别由透射光检出器305和反射光检出器306检出，可检知结晶化进行程度的方法(日本公开专利特开平10-144621号公报)，④利用喇曼光谱法，原子间力显微镜观察法，断面SEM观察法，X线衍射法等方法。但是，在上述方法中存在以下的问题，不能说可以充分满足力图做到多维集成和进一步降低成本的技术动向。在上述方法①中，因为施加反射膜等工序是单独需要的，其制造工序繁杂，导致成本上升。上述方法②，也同样因为需要加热工序，导致生产率下降。并且，存在原材料利用率低的问题。在方法③中，可以检出从a-Si到p-Si的大变化，但在一旦结晶化之后的p-Si的状态的微妙变化过程中，由于上述反射光及透射光的变化小，检出灵敏度不够。上述方法④中的任何一种都很难应用于结晶化过程进行中。而且，因为任何一种都只是对极其有限的局部测定点进行评估，是以很难在短时间内把握整个衬底的结晶化情况。专利技术概述本专利技术正是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种在对照射区域的结晶化情况进行实时高灵敏度监测的同时，使激光照射条件最优化的非单晶薄膜的制造方法、其制造装置及由此而得到的非单晶薄膜。另外，其目的在于提供高灵敏度的非单晶薄膜的检查方法及其检查装置。此外，本专利技术的目的在于提供一种即使不将激光控制于狭窄的照射能量区域中，通过对衬底进行冷却也可以很容易地制造没有迁移率和Vt特性等特性偏离的非单晶薄膜的制造方法，其制造装置及由此而得到的非单晶薄膜，带非单晶薄膜的衬底。此外，本专利技术的目的在于提供一种利用上述非单晶薄膜作为半导体薄膜的薄膜晶体管，该薄膜晶体管在衬底上形成的薄膜晶体管阵列以及利用其构成的图像显示装置。在本专利技术第1方面中记载的非单晶薄膜的制造方法的特征在于，以激光束照射非晶薄膜或微晶薄膜制造非单晶薄膜，利用检查光照射上述激光束的照射区域，使上述激光束的照射条件最优化而使从上述非单晶薄膜产生的衍射光的测定值变为规定值进行结晶化或再结晶化。在本专利技术第2方面中记载的非单晶薄膜的制造方法的特征在于，在本专利技术第1方面中记载的非单晶薄膜的制造方法中，上述衍射光测定值是衍射光的光强。在本专利技术第3方面中记载的非单晶薄膜的制造方法的特征在于，在本专利技术第1方面中记载的非单晶薄膜的制造方法中，上述激光束的照射条件是从能量，照射次数，频率，照射间隔，扫描速度及光束强度分布中选择的至少一个条件。在本专利技术第4方面中记载的非单晶薄膜的制造方法的特征在于，以激光束扫描的同时进行照射非晶薄膜或微晶薄膜制造非单晶薄膜，对上述激光束的照射区域以检查光进行照射，记录从上述非单晶薄膜发生的衍射光的测定值，对该值在规定值以外的区域再一次以激光束照射以进行结晶化或再结晶化。在本专利技术第5方面中记载的非单晶薄膜的制造装置的特征在于包括激光器、将激光束整形成为规定形状的光学系统、检查光光源和衍射光检出器，其中从上述光源发出的检查光照射利用经上述光学系统整形的激光束制造的非单晶薄膜，由上述衍射光检出器检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光，使上述激光束的照射条件最优化而使从上述非单晶薄膜产生的衍射光的测定值变为规定值进行结晶化或再结晶化。在本专利技术第6方面中记载的非单晶薄膜的制造装置的特征在于，在本专利技术第5方面中记载的非单晶薄膜的制造装置中，上述衍射光的测定值是衍射光的光强。在本专利技术第7方面中记载的非单晶薄膜的制造装置的特征在于，在本专利技术第5方面中记载的非单晶薄膜的制造装置中，上述激光束的照射条件是从能量，照射次数，频率，照射间隔，扫描速度及光束强度分布中选择的至少一个条件。在本专利技术第8方面中记载的非单晶薄膜的检查方法的特征在于，以检查光照射非单晶薄膜，检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光。在本专利技术第9方面中记载的非单晶薄膜的检查方法的特征在于，在本专利技术第8方面中记载的非单晶薄膜的检查方法中，将上述衍射光进行波长分光。在本专利技术第10方面中记载的非单晶薄膜的检查方法的特征在于，在本专利技术第8方面中记载的非单晶薄膜的检查方法中，测定上述衍射光的角度分布或位置分布。在本专利技术第11方面中记载的非单晶薄膜的检查装置的特征在于包括检查光光源和衍射光检出器，以上述光源发出的检查光照射非单晶薄膜，检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光的强度。在本专利技术第12方面中记载的非单晶薄膜的检查装置的特征在于在本专利技术第11方面中记载的非单晶薄膜的检查装置中，包括对上述衍射光进行波长分光的装置。在本专利技术第13方面中记载的非单晶薄膜的检查装置的特征在于，在本专利技术第11方面中记载的非单晶薄膜的检查装置中，上述衍射光检出器是测定衍射光的角度分布或位置分布的装置。在本专利技术第14方面中记载的非单晶薄膜的制造方法的特征在于，至少包括在衬底上形成非晶薄膜或微晶薄膜的成膜工序、以及对上述非晶薄膜或微晶薄膜进行激光照射使非晶薄膜或微晶薄膜熔融结晶化而形成非单晶薄膜的结晶化工序，上述结晶化工序在冷却衬底的状态下进行。在本专利技术第15方面中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非单晶薄膜的制造方法，以激光束照射非晶薄膜或微晶薄膜制造非单晶薄膜，其特征在于，利用检查光照射上述激光束的照射区域，使上述激光束的照射条件最优化而使从上述非单晶薄膜产生的衍射光的测定值变为规定值进行结晶化或再结晶化。

【技术特征摘要】
JP 2000-2-15 36123/00;JP 2000-2-15 36128/001.一种非单晶薄膜的制造方法，以激光束照射非晶薄膜或微晶薄膜制造非单晶薄膜，其特征在于，利用检查光照射上述激光束的照射区域，使上述激光束的照射条件最优化而使从上述非单晶薄膜产生的衍射光的测定值变为规定值进行结晶化或再结晶化。2.如权利要求1所记载的非单晶薄膜的制造方法，其特征在于上述衍射光的测定值是衍射光的光强。3.如权利要求1所记载的非单晶薄膜的制造方法，其特征在于上述激光束的照射条件是从能量，照射次数，频率，照射间隔，扫描速度及光束强度分布中选择的至少一个条件。4.一种非单晶薄膜的制造方法，以激光束扫描的同时进行照射非晶薄膜或微晶薄膜制造非单晶薄膜，其特征在于，对上述激光束的照射区域以检查光进行照射，记录从上述非单晶薄膜发生的衍射光的测定值，对该值在规定值以外的区域再一次以激光束照射以进行结晶化或再结晶化。5.一种非单晶薄膜的制造装置，其特征在于包括激光器、将激光束整形成为规定形状的光学系统、检查光光源和衍射光检出器，其中从上述光源发出的检查光照射在利用经上述光学系统整形的激光束制造的非单晶薄膜上，由上述衍射光检出器检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光，使上述激光束的照射条件最优化，使从上述非单晶薄膜产生的衍射光的测定值变为规定值进行结晶化或再结晶化。6.如权利要求5所记载的非单晶薄膜的制造装置，其特征在于上述衍射光的测定值是衍射光的光强。7.如权利要求5所记载的非单晶薄膜的制造装置，其特征在于上述激光束的照射条件是从能量，照射次数，频率，照射间隔，扫描速度及光束强度分布中选择的至少一个条件。8.一种非单晶薄膜的检查方法，其特征在于，以检查光照射非单晶薄膜，检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光。9.如权利要求8所记载的非单晶薄膜的检查方法，其特征在于将上述衍射光进行波长分光。10.如权利要求8所记载的非单晶薄膜的检查方法，其特征在于测定上述衍射光的角度分布或位置分布。11.一种非单晶薄膜的检查装置，其特征在于包括检查光光源和衍射光检出器，以上述光源发出的检查光照射非单晶薄膜，检出从上述非单晶薄膜产生的衍射光的强度。12.如权利要求11所记载的非单晶薄膜的检查装置，其特征在于包括对上述衍射光进行波长分光的装置。13.如权利要求11所记载的非单晶薄膜的检查装置，其特征在于上述衍射光检出器是测定衍射光的角度分布或位置分布的装置。14.一种非单晶薄膜的制造方法，其特征在于至少包括在衬底上形成非晶薄膜或微晶薄膜的成膜工序、以及对上述非晶薄膜或微晶薄膜进行激光照射，使非晶薄膜或微晶薄膜熔融结晶化而形成非单晶薄膜的结晶化工序，上述结晶化工序在冷却衬底的状态下进行。15.如权利要求14所记载的非单晶薄膜的制造方法，其特征在于，在上述结晶化工序中，上述衬底的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：西谷辉，山本睦，武富义尚，山本伸一，三浦正范，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]