CN104299926A - 结晶化的硅的检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于低温多晶硅工序的激光结晶化的硅的检测方法。本发明公开通过准分子激光退火技术，考虑由设在绝缘基板上的结晶化的硅的表面的突起的形状及大小引起的米氏散射或瑞利散射现象的特性来检测结晶化的硅的表面的结晶质量的结晶化的硅的检测方法及装置。本发明的结晶化的硅的检测装置，通过低温多晶硅工序检测由非晶硅转换而成的结晶化的硅，其特征在于，包括：工作台，用于放置结晶化的硅；光源，向结晶化的上述硅的表面照射入射光；照相机，捕捉在上述入射光所照射的结晶化的硅的表面因突起的形状而反射出的散射光的颜色及亮度变化；以及判别部，通过分析由上述照相机捕捉到的图像，来判别是否不合格。

Description

结晶化的硅的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及硅的检测方法及装置，更详细地，涉及在利用激光的硅的低温结晶化工序中所形成的结晶化的硅的检测方法及装置。
背景技术
通常，随着用于制备薄膜晶体管的技术的进步，由于更小更轻，耗电低，且不产生电磁波的液晶显示器(LCD)及有机发光二极管(OLED)的优点，液晶显示器及有机发光二极管广泛适用于智能手机、平板电脑及数码相机等各种电子产品。并且，在中国、日本、韩国等各国最近正在进行对研究及开发的投资，且由于使用大规模制造设备，降低制备费用，因此急剧增加显示装置的大众化。
低温多晶硅(LTPS，low-tmeperature poly Si)薄膜晶体管因元件的快速移动性而适用多种形态的显示装置，且显示装置制造厂渐渐需要这种技术领域。考虑批量生产的需要条件及膜的质量，由于使用玻璃材质的基板，因此，以往的热处理方法因基板的变形而存在不能提高到大约400℃以上的温度的限制，因此，准分子激光退火(ELA，excimer laser annealing)工序使用于低温多晶硅工序。准分子激光退火工序使用准分子激光作为热源，通过投影系统产生向非晶硅(a-Si，amorphous silicon)投射的具有均匀的能量分布的激光束。基板的非晶硅结构以吸收准分子激光的能量的方式转换为多晶硅(poly-Si)结构，而这由于不会向基板带来热损伤，因此，与以往的热处理方式相比，具有优秀的优点。
适用如上所述的低温多晶硅时所形成的多晶硅的结晶化质量直接影响在之后工序中形成的各种元件的特性，并大大影响整个显示装置元件的特性。然而，用于检测基板上的结晶化的硅质量的装置目前受到许多制约。其中，虽然能够通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)检测颗粒(Grain)的大小、形状及分布，但为了分析样品，需要切断基板，并对样品表面进行处理，因此，该方法无法直接使用于生产线上，并且由于基板及薄膜会受到破坏，因此，该方法只能使用于采样检测。虽然也研制了用其他方法检测结晶化的硅的质量的装置，但由于并没有呈现满足检测时间或结果等要求的结果，因此，当务之急是改善对低温多晶硅工序中结晶化的硅的目前的检测方法。
与本发明相关的现有文献具有韩国登录特许公报第10-0786873号(2007年12月11日登录)，上述文献公开了多结晶硅基板的结晶化度的测定方法、利用该方法的有机发光显示装置的制备方法及有机发光显示装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供适用于低温多晶硅工序的激光结晶化的硅的检测方法。本发明的另一目的在于，提供通过准分子激光退火技术，考虑由设在绝缘基板上的结晶化的硅表面的突起的形状及大小引起的米氏散射或瑞利散射现象的特性来检测结晶化的硅的表面的结晶质量的方法。
用于实现上述目的的本发明实施例的结晶化的硅的检测方法，通过低温多晶硅工序检测由非晶硅转换而成的结晶化的硅，其特征在于，包括：步骤(a)，在工作台上放置结晶化的硅；步骤(b)，通过光源向结晶化的硅的表面照射光；以及步骤(c)，通过照相机捕捉在结晶化的上述硅的表面由突起的形状引起的散射光的颜色及亮度变化，进而对结晶化的硅的结晶质量进行检测。
用于实现上述另一目的本发明实施例的结晶化的硅的检测装置，通过低温多晶硅工序检测由非晶硅转换而成的结晶化的硅，其特征在于，包括：工作台，用于放置结晶化的硅；光源，向结晶化的上述硅的表面照射入射光；照相机，捕捉在照射上述入射光所照射的结晶化的硅的表面因突起的形状而反射出的散射光的颜色及亮度变化，上述照相机设在上述散射光和结晶化的硅的表面呈10～30°的位置；以及判别部，通过分析由上述照相机捕捉到的图像，来判别是否不合格。
本发明的结晶化的硅的检测方法及装置通过检测在结晶化的硅的表面因突起的形状而散射的光的颜色及亮度变化，能够通过用于捕捉照射硅的表面的光源及在样品表面因突起而产生的光的照相机以实时及非破坏性的方式实施对结晶化的硅的质量检测。
附图说明
图1为简要表示本发明实施例的硅检测装置的剖视图。
图2为表示本发明实施例的硅检测方法的流程图。
图3为利用CIE 1976 Lab 色坐标系对所散射的光的强度及颜色进行数值化的图。
图4为由照相机捕捉到的散射光的图像。
图5表示通过在图4的图像画线，并选择位于线上的像素，由此能够抽取像素信息。
图6为针对位于图5的线上的像素，抽取红绿蓝(RGB)颜色的亮度，利用计算机软件进行标准化的图。
附图标记的说明
1 ：结晶化的硅               10 ：工作台
20 ：入射光                  30 ：散射光
100 ：结晶化的硅的检测装置
110 ：光源                   120 ：照相机
130 ：判别部
S110 ：在工作台上放置硅的步骤
S120 ：向硅的表面照射光的步骤
S130 ：检测硅的结晶质量的步骤
S140 ：判别硅是否不合格的步骤
具体实施方式
以下，参照附图对本发明实施例的结晶化的硅的检测装置及利用该装置的检测方法进行说明。
图1为简要表示本发明实施例的硅检测装置的剖视图。
参照图1，所示的本发明实施例的硅检测装置100包括：工作台10，用于放置结晶化的硅；光源110，向结晶化的硅1照射光；照相机120，捕捉散射光的颜色及亮度变化；以及判别部130，用于判别不合格。
结晶化的硅1通过如下工序形成，即，通过准分子激光退火技术，利用激光束向玻璃基板之类的绝缘基板上的非晶硅照射并实现结晶化。
结晶化的硅1结晶质量通过在表面因突起的形状而散射的光变化来检测。例如，当所散射的光的强度及颜色显示于色坐标系，且所显示的位置位于规定区域以上时，表示结晶质量优秀。
因此，证明了当激光能量与结晶条件最佳时，设在结晶化的硅1的表面的突起形成均匀且规则的形状，而形状的方向与激光的扫描方向相垂直，突起的两个线之间的空间为约但是，因所照射的激光能量的不均匀程度或不恒定的扫描速度等，并不能在所有位置呈现规则的形状，根据条件，存在产生不规则的形状的情况。
根据设在结晶化的硅1的表面的突起的规则、不规则程度，呈现出与借助米氏散射或瑞利散射来呈现的颜色类似的颜色。并且，在扫描速度不恒定的情况下，会产生未能结晶化的部分，而在这种情况下，在该位置所生成的面板被处理成不合格。
光源110向放置于工作台1上的结晶化的硅1照射白色光。此时，优选地，光源110设在从光源110照射的入射光20和后述的散射光30之间呈10～30°的位置。
在光源110设在入射光20和散射光30之间的角度小于10°的位置的情况下，由于照相机120和光源110之间的间隔太近，因此，照相机120很难顺利捕捉散射光30。相反，在光源110设在入射光20和散射光30之间的角度大于30°的位置的情况下，发生散射光30无法向照相机120方向散射的问题。
照相机120捕捉从光源110照射的白色光在结晶化的硅1的表面因突起的形状而散射出的散射光30的颜色及亮度变化。此时，优选地，照相机120设在结晶化的硅1的表面和散射光30之间呈10～30°的位置。
照相机120设在结晶化的硅1的表面和散射光30之间的角度小于10°的位置或设在结晶化的硅1的表面和散射光30之间的角度大于30°的位置的情况下，由于散射光30的颜色不鲜明，因此很难准确判断不合格。
判别部130可向计算机传输通过照相机120捕捉到的图像，并捕捉所散射的光的颜色及亮度之后，实施图像的色坐标转换及分析，由此判别结晶化的硅1是否不合格。因此，在工序线内以实时及非破坏性地实现对结晶化的硅1的质量检测，从而能够实施最优化工序。
通过判别部130实施的对硅1的不合格与否判断可通过光的颜色及亮度进行判别。硅1的表面的不规则突起越多，散射的光的颜色越接近绿色且亮度减小。相反，硅1的表面的规则性突起越多，散射的光越呈现蓝色且亮度增加。并且，能够利用CIE1976Lab色坐标系对所捕捉到的图像进行结晶化的硅1的质量判断。
图2表示本发明实施例的硅检测方法的流程图。
参照图2，本发明实施例的硅检测方法包括：在工作台上放置硅的步骤S110；借助可视光源向结晶化的硅的表面照射光的步骤S120；以及通过照相机捕捉在结晶化的硅的表面由突起的形状引起的散射光的颜色及亮度变化，由此对结晶化的硅的结晶质量进行检测的步骤S130。
当激光能够增加时，设在结晶化的硅的表面的突起可形成均匀且规则性形状的结晶，以便与非晶硅膜的厚度、设在膜的表面的硅氧化物的厚度及激光结晶的气氛之类的非晶硅的结晶条件以最佳方式相关。
因此，通过在工作台上放置结晶化的硅的步骤S110，来放置结晶化的硅。此时，优选地，以使光源和照相机也能设在适当的位置的方式进行调节。之后，通过向结晶化的硅的表面照射光的步骤S120，向结晶化的硅照射来自光源的白色光之后，通过照相机捕捉在结晶化的硅的表面由突起的形状引起的散射光的颜色及亮度变化。通过利用照相机捕捉到的图像来实施对结晶化的硅的结晶质量进行检测的步骤S130。
规则性突起生成的越多，照相机所捕捉到的散射的光的颜色就越蓝且越亮，不规则突起生成的越多，照相机所捕捉到的散射的光的颜色越接近绿色且越暗。由此，能够实施结晶化的硅的检测。
并且，还可包括判别结晶化的硅是否不合格的步骤S140。优选地，能够通过上述的步骤S110～步骤S130实施对结晶化的硅的检测，且根据其结果来判别结晶化的硅是否不合格。
图3为利用CIE1976Lab色坐标系对所散射的光的强度及颜色进行数值化的图。
参照图3，若向结晶化的硅(图1的1)的表面照射白色光，则会因设在结晶化的硅的表面的突起的形状而使散射光的颜色及亮度以不同的方式呈现。
更详细地，所散射的光的颜色及强度越向-b*移动，且L*越接近100，所散射的光呈现的更蓝更亮。在结晶化的硅的突起的排列中，规则的区域越多，散射光的波长越呈现蓝色且亮度变亮，而突起的排列不规则的区域越多，颜色向绿色移动且亮度也减少。
即，由于突起的排列规则的区域越多，结晶化的硅的质量越优秀，而不规则的区域越多，结晶化的硅的质量越低下，因此，可利用CIE1976Lab色坐标系，以L*和b*来显示所散射的光的强度及颜色，由此判断结晶化的硅的质量。
图4为由照相机捕捉到的散射光的图像，图5表示通过在图4的图像画线，并选择位于线上的像素，由此能够抽取像素信息，图6为针对位于图5的线上的像素，抽取红绿蓝颜色的亮度，利用计算机软件进行标准化的图。
参照图4至图6，照相机(图1的120)所捕捉到的散射光的图像为了色坐标的转换及分析而向计算机输入。在向电脑输入的图像中画线，并选择位于线上的像素来抽取像素信息。针对选择的像素，抽取红绿蓝颜色的亮度，利用计算机软件实现标准化之后，判断实现标准化的像素的亮度信息，并在上述亮度信息具有规定以下的值的情况下，判断为未形成结晶化或质量非常低下的部分，从而决定为不合格区域。
利用此方法，所决定的不合格区域可判断为适用准分子激光退火技术时，由激光的扫描速度和激光脉冲之间的不一致所导致的区域，这可以判断准分子激光装置是否发生异常。因此，能够通过利用本发明结晶化的硅的检测装置的检测方法，对结晶化的硅的质量进行实时的监控，且能够判断激光工序上是否存在缺陷。
以上，以本发明的实施例为中心进行了说明，但本发明所属技术领域的普通技术人员能够进行各种变更或变形。这种变更和变形只要不脱离本发明所提供的技术思想的范围，均可视为属于本发明。因此，本发明的保护范围应根据以下所记载的发明要求保护范围来判断。

Claims (9)

1.一种结晶化的硅的检测装置，通过低温多晶硅工序检测由非晶硅转换而成的结晶化的硅，其特征在于，包括：
工作台，用于放置结晶化的硅；
光源，向结晶化的上述硅的表面照射入射光；
照相机，捕捉在上述入射光所照射的结晶化的硅的表面因突起的形状而反射出的散射光的颜色及亮度变化，上述照相机设在上述散射光和结晶化的硅的表面呈10～30°的位置；以及
判别部，通过分析由上述照相机捕捉到的图像，来判别是否不合格。
2.根据权利要求1所述的结晶化的硅的检测装置，其特征在于，上述检测装置能够对结晶化的硅的质量进行实时的监控。
3.根据权利要求1所述的结晶化的硅的检测装置，其特征在于，上述检测装置能够以非破坏性的方式对结晶化的硅的质量进行监控。
4.根据权利要求1所述的结晶化的硅的检测装置，其特征在于，上述光源设在上述入射光和散射光呈10～30°的位置。
5.根据权利要求1所述的结晶化的硅的检测装置，其特征在于，上述判别部通过将由上述照相机捕捉的散射光转换为色坐标，来进行数值化。
6.根据权利要求1所述的结晶化的硅的检测装置，其特征在于，上述判别部在抽取由上述照相机捕捉的图像的像素信息并进行标准化之后，决定部分结晶化质量。
7.一种结晶化的硅的检测方法，通过低温多晶硅工序检测由非晶硅转换而成的结晶化的硅，其特征在于，包括：
步骤(a)，在工作台上放置结晶化的硅；
步骤(b)，通过光源向结晶化的硅的表面照射光；以及
步骤(c)，通过照相机捕捉在结晶化的上述硅的表面由突起的形状引起的散射光的颜色及亮度变化，进而对结晶化的硅的结晶质量进行检测。
8.根据权利要求7所述的结晶化的硅的检测方法，其特征在于，在上述步骤(c)中，在结晶化的上述硅的表面上，规则性突起越多，上述照相机捕捉的散射光就越蓝且越亮；在结晶化的上述硅的表面上，不规则突起越多，上述照相机捕捉的散射光就越绿且越暗。
9.根据权利要求7所述的结晶化的硅的检测方法，其特征在于，在上述步骤(c)之后，还包括步骤(d)，判别结晶化的上述硅是否不合格。
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