[发明专利]形成半导体薄膜的方法及半导体薄膜检查装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请包含2008年5月23日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2008-135806号以及2009年1月30日向日本专利局提交的2009-020686号日本优先权专利申请JP2009-020686号中公开的相关主题，在此通过引用将其全部内容并入此处。

技术领域

本发明涉及一种形成适合于制造例如液晶显示器或有机EL(电致发光)显示器中所用的TFT(薄膜晶体管)基板的半导体薄膜的方法及该半导体薄膜的检查装置。

背景技术

在有源矩阵液晶显示器或使用有机EL器件的有机EL显示器中，会用到TFT基板。通过在基板上形成非晶半导体薄膜或具有比较小的粒径的多晶半导体薄膜，并以激光束照射使非晶半导体薄膜或多晶半导体薄膜退火而生长出半导体薄膜晶体，通过使用所述半导体薄膜晶体形成作为驱动元件的TFT，从而形成TFT基板。

作为使用激光束的退火装置的光源，迄今使用的是对半导体薄膜具有高吸收率并能得到大的脉冲光输出的准分子(excimer)激光器。然而，由于准分子激光器是气体激光器，所以脉冲的输出强度不稳定。因此，使用准分子激光器形成的TFT的特性不稳定，从而容易引起使用该TFT的显示器显示不均。

因此，为避免由于气体激光器中的脉冲强度的变化引起的图像质量的下降，有人提出了例如日本专利申请公开公报2003-332235号中所述的使用具有高的输出稳定性的激光二极管作为光源的退火装置。然而，和从准分子激光器等得到的光输出相比，从激光二极管得到的光输出非常小，从而在退火处理中光束的大小也很小。因此，TFT基板的每单位面积的退火处理时间增加了，从而引起生产率的下降或制造成本的上升。

于是，为了在退火处理中达到更高的生产量，有人提出了例如日本专利申请公开公报2004-153150号中所述的退火方法，其中多个激光源彼此相邻排列，且来自多个激光源的多个激光束同时照射于非晶半导体薄膜上的多个区域，从而减少了扫描时间并提高了生产率。

另一方面，使用所述激光二极管控制半导体薄膜的结晶的方法已由退火装置中所包括的激光束强度监测装置实现。例如，如日本专利申请公开公报2005-101202号中所述的监测激光束强度的方法中，单个强度测量部被用于多个激光光学系统的光学路径，因此一个强度测量部在激光光学系统的光学路径上方移动以便感测每个光学路径上的光，从而多个激光光学系统的每一个的照射能量由一个强度测量部测量。

而且，例如，日本专利申请公开公报2002-319606号公开了基于退火区域的照射光通过确定亮度的高值和低值来评价退火区域(结晶区域)中的结晶度的方法。更具体地说，根据结晶区域中的高结晶度和低结晶度的状态来评价结晶度。

然而，在如日本专利申请公开公报2004-153150号中所述的通过使用多个激光束进行退火处理的情况中，激光源发出的光的发散角之间存在个体差异。而且，即使在布置了均匀照射光学系统以矫正所述个体差异的情况中，仍会发生调整误差等。因此，在使用多个激光束进行退火处理的情况中，照射于待照射对象上的激光的大小或强度不可避免地出现差异。

而且，在日本专利申请公开公报2005-101202号的情况中，仅监测了每个激光源的激光束的强度(功率)，因此难以监测由于聚焦位置、光学系统的像差等造成的待照射对象的表面上的功率密度的细微差异。从而，该功率密度的差异引起待照射对象(半导体薄膜)上的退火效果的差异以及由在半导体薄膜上的位置不同引起的结晶度的差异，因此，根据激光束不同，所形成的TFT的特性有所不同。所述TFT之间的特性不同可导致显示器的显示不均。不仅在上述的使用多个激光源进行退火处理的情况中，而且在使用单个激光源进行退火处理的情况中，都可能出现所述半导体薄膜上的激光退火效果的差异(由薄膜上的位置不同造成的效果的差异)。

而且，在日本专利申请公开公报2002-319606号中，在一些情况(例如在微晶体的粒径为几十nm以下的情况)下，在结晶区域观察不到上述特性状态。因此，在这种情况下，难以评价结晶度，因此需要一种高精度的评价方法。

发明内容

鉴于上述背景技术的问题，需要提供一种半导体薄膜的形成方法，其中，当形成半导体薄膜时，能够以高精度评价通过使用由激光退火造成的结晶形成的半导体薄膜的结晶度，还需要提供一种相应的半导体薄膜检查装置。