[发明专利]用于评估多晶硅薄膜的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于评估在退火非晶硅时形成的多晶硅薄膜状态的装置。

背景技术

最近，采用多晶硅薄膜作为其沟道层的薄膜晶体管被投入使用。这种采用多晶硅薄膜的薄膜晶体管大大改进电场的迁移率，使得例如液晶显示设备这样采用薄膜晶体管作为驱动电路设备的电子设备可以大大改进分辨率、工作速度和小型化。

另一方面，所谓低温多晶化工艺的不断发展，其中利用受激准分子激光退火设备对非晶硅进行热处理以形成多晶硅薄膜。通过采用这种低温多晶化工艺作为薄膜晶体管的制造工艺，可以降低对玻璃基片的热损坏，以允许使用廉价的大面积阻热(heat-resistant)玻璃基片。

但是，用于低温多晶化工艺中的受激准分子激光退火设备的激光输出功率不稳定，导致所形成的多晶硅薄膜的粒度明显不均匀。这导致使用受激准分子激光退火设备制备的多晶硅薄膜不一定具有最佳的粒度，从而有时被抛弃。

从而，在利用这种受激准分子激光退火设备来执行退火的传统实践是在多晶硅的多晶化完成阶段执行100％的检查或抽样检查，并且检查形成在该多晶硅薄膜的最上表面上的多晶硅薄膜的晶体状态，从而确定在该阶段是否可接受该产品。另外，关于从受激准分子激光退火设备提供到多晶硅薄膜的能量的信息被反馈到该受激准分子激光退火设备以设置最佳的激光功率。

但是，现在没有能够客观地用无接触方式评估多晶硅薄膜的方法，而存在有一种主观的方法，例如感官方法，其用可见光的显微镜或者扫描电子显微镜来对表面图像拍照，以由操作员通过视觉查看该表面图像，来检查该晶体状态。另外，这种已知的方法具有其它问题，也就是说它不能够用作为一种生产使用的方法，因为它成本较高并且费时。在其它已知的方法中，通过椭圆规(ellipsography)进行的光谱评估方法在定量特性上不令人满意。

发明内容

考虑到本领域的上述状态，本发明的一个目的是提供一种多晶硅薄膜评估装置，从而可以用非接触方式以高精度客观自动地评估所形成的多晶硅薄膜的状态。

本发明提供一种用于评估在不定形硅薄膜退火过程中形成的多晶硅薄膜的装置，其中包括：用于放置基片的工作台，该基片承载形成于其上的多晶硅薄膜；用可见光观察的光学系统，该用可见光观察的光学系统把可见光照射在工作台的基片上，用于对基片上的多晶硅薄膜的表面图像进行拍照以实现自动聚焦；用紫外光观察的光学系统，其把紫外光照射在该工作台上的基片上，用于获取在该基片上的多晶硅薄膜的表面图像，利用用可见光观察的光学系统自动聚焦；以及评估装置，用于从由用紫外光观察的光学系统获取的多晶硅薄膜的表面图像而评估该多晶硅薄膜的薄膜表面的空间结构的线性和周期性，以根据该线性和周期性的评估结果评估该多晶硅薄膜的状态。

通过利用根据本发明的用于评估多晶硅薄膜的装置，可以用非接触方式以高精度客观自动地评估所形成的多晶硅薄膜的状态。

附图说明

图1A示出在多晶硅薄膜的粒度与通过受激准分子激光退火提供的能量之间的关系。

图1B示出相对于提供给功率源薄膜(power source film)的能量的自相关值(AC值)的特性曲线。

图1C示出相对于提供给功率源薄膜的能量的自相关值(AC值)和粒度的特性曲线。

图2A示出利用最佳数值的激光功率在准分子激光退火中获得的多晶硅薄膜的薄膜表面图像。

图2B示出利用低于最佳数值的激光功率在受激准分子激光退火中获得的多晶硅薄膜的薄膜表面图像。

图2C示出利用大于最佳数值的激光功率在受激准分子激光退火中获得的多晶硅薄膜的薄膜表面图像。

图3简要示出在图4中所示的多晶硅薄膜评估装置的主要部分。

图4简要示出根据本发明一个实施例用于评估多晶硅薄膜的装置的主要部分。

图5为在图4中所示的多晶硅薄膜评估装置的光学设置的具体结构的方框图。

图6简要示出图4中所示的整个多晶硅薄膜评估装置。

图7为示出图4中所示的多晶硅薄膜评估装置的操纵杆的设计的放大透视图。

图8为示出常规操纵杆或典型设计的放大透视图。

图9为示出对应于图10的常规形式的示意图。

图10简要示出用于通过把用于紫外光的物镜的WD特意设置为较大数值而防止物镜和基片之间相互影响的装置。

图11为示出用于防止装载在工作台上的基片与工作台发生碰撞的碰撞防止装置的示意图。

图12为示出对应于图11的常规形式的示意图。

图13简要示出图4中所示的多晶硅薄膜评估装置的光学设备。