[发明专利]结晶化监视方法、激光退火装置、及激光退火方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

发明概要

发明要解决的课题

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。

本发明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