[发明专利]多晶硅薄膜检查方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及对通过激光退火使基板上形成的非晶硅多晶化后的多晶硅薄膜的结晶状态进行检查的方法及其装置。

背景技术

为了确保高速的动作，通过准分子激光对在基板上形成的非晶硅的一部分进行低温退火，由此在多晶化的区域中形成在液晶显示元件或有机EL元件等中使用的薄膜晶体管（TFT）。

这样，在通过准分子激光对非晶硅的一部分进行低温退火，使其多晶化的情况下，要求均一地多晶化，但实际上，有时由于激光光源的变动的影响在结晶中产生波动。

因此，作为监视该硅结晶的波动的产生状态的方法，在专利文献1中记载了如下方法：对半导体膜照射脉冲激光，进行激光退火，并且对激光照射区域照射检查光，通过照射的检查光来检测来自基板的反射光，根据该放射光的强度变化来确认半导体膜的结晶的状态。

此外，在专利文献2中记载了如下技术：对照射激光前的非晶硅照射检查光，检测其反射光或透过光，在对非晶硅照射激光的过程中照射检查光，检测其反射光或透过光，检测从照射激光前和照射激光过程中的反射光或透过光的强度的差为最大时直到返回到照射激光前的反射光或透过光的强度的经过时间，来监视激光退火的状态。

并且，在专利文献3中记载了如下技术：在通过准分子激光退火使在基板上形成的非晶硅变化为多晶硅的区域中对于基板表面从10~85度的方向照射可视光，在与照射相同的角度的范围内通过接地的照相机检测反射光，根据该反射光的变化检查结晶表面的突起的配置的状态。

并且，在专利文献4中记载了如下技术：对于通过对非晶硅膜照射准分子激光而形成的多晶硅薄膜照射检查光，通过衍射光检测器监视来自多晶硅薄膜的衍射光，利用从多晶硅薄膜的结晶度高的规则的细微凸凹构造的区域产生的衍射光的强度比来自结晶度低的区域的衍射/散射光的强度高的现象，来检查多晶硅薄膜的状态。

公知在对非晶硅的薄膜照射准分子激光进行退火，由此形成的多晶硅薄膜（多晶硅膜）的表面上，周期地产生细微的凸凹。并且，公知该细微的突起反映了多晶硅薄膜的结晶的程度，结晶状态均一的（多晶粒直径整齐）多晶硅薄膜的表面上规则地周期地形成细微的凸凹，在结晶状态均一性低的（多晶粒直径参差不齐）多晶硅薄膜的表面上不规则地形成细微的凹凸。

这样，作为检查在反射光中反映了结晶状态的多晶硅薄膜的表面状态的方法，在专利文献1中仅记载了根据照射到进行了激光退火的区域的光的反射光的强度变化来确认半导体膜的结晶的状态，没有记载检测反映结晶状态的衍射光。

此外，在专利文献2中记载了把来自激光退火中的激光照射区域的反射光与退火前的反射光进行比较，监视退火的进行状态的技术，但是与专利文献1一样没有记载检测反映了结晶状态的衍射光的技术。

另一方面，在专利文献3中记载了根据通过激光退火而形成的多晶硅薄膜表面的突起的配置而反射的光的变化，来检查多晶硅的结晶的质量的技术，但是，没有记载检测由于多晶硅薄膜表面的突起而产生的衍射光的技术。

并且，在专利文献4中记载了检测由于激光退火而形成的多晶硅薄膜表面的突起引起的衍射光的技术，但是为监视通过衍射光检测器检测出的衍射光的强度水平来检查多晶硅薄膜的状态，没有记载检测多晶硅薄膜的表面的图像，来观察多晶硅薄膜的表面的某个区域的突起的状态的技术。

【专利文献1】日本特开2002-305146号公报

【专利文献2】日本特开平10-144621号公报

【专利文献3】日本特开2006-19408号公报

【专利文献4】日本特开2001-308009号公报

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的课题，提供能够检测多晶硅薄膜表面的图像来观察多晶硅薄膜表面的状态，检查多晶硅薄膜的结晶状态的多晶硅薄膜的检查方法及其装置。