TW202022363A - 雷射晶化裝置的監控系統 - Google Patents

雷射晶化裝置的監控系統 Download PDF

Info

Publication number
TW202022363A
TW202022363A TW108144828A TW108144828A TW202022363A TW 202022363 A TW202022363 A TW 202022363A TW 108144828 A TW108144828 A TW 108144828A TW 108144828 A TW108144828 A TW 108144828A TW 202022363 A TW202022363 A TW 202022363A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
laser
scattered light
substrate
light beam
intensity
Prior art date
Application number
TW108144828A
Other languages
English (en)
Inventor
崔京植
金志桓
朴京鎬
孫明石
申東勳
劉光炫
李洪魯
Original Assignee
南韓商三星顯示器有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商三星顯示器有限公司 filed Critical 南韓商三星顯示器有限公司
Publication of TW202022363A publication Critical patent/TW202022363A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
    • H01L21/02356—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment to change the morphology of the insulating layer, e.g. transformation of an amorphous layer into a crystalline layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/0014—Monitoring arrangements not otherwise provided for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

根據本發明一實施例的一種雷射晶化裝置的監控系統包含：工作臺，用於支撐基板；雷射產生部，向基板提供雷射束；散射光束檢測部，檢測出在基板上被散射的雷射束的散射光束；及控制部，接收並儲存被檢測出的散射光束的强度相關的資料，基於此來修正雷射產生部的雷射束的强度。

Description

雷射晶化裝置的監控系統
本發明涉及一種雷射晶化裝置的監控系統，尤其是涉及一種用於製造提升品質的多晶矽薄膜的雷射晶化裝置的監控系統。
近來，借助於技術的發展，出現了小型、輕量且性能更加優越的顯示器産品。到目前為止的顯示裝置中，現有的陰極射線管電視（CRT；cathode ray tube）在性能或價格方面具有較多的優點並被廣泛使用，但在小型化或便攜性方面克服了CRT的缺點，具有小型化、輕量化及低電耗等優點的顯示裝置，例如等離子顯示裝置、液晶顯示裝置及有機發光顯示裝置等備受關注。
顯示裝置包含薄膜電晶體，薄膜電晶體（thin film transistor）是在絕緣性支撐基板上利用半導體薄膜製作的特殊種類的電場效應電晶體（field effect transistor）。薄膜電晶體是與電場效應電晶體相同地具備閘極、汲極、源極三個端子的元件，最主要的功能是開關動作。薄膜電晶體也可以用於感測器、儲存元件、光元件等，但主要作為顯示裝置的像素開關元件或驅動元件使用。
由於顯示裝置的大型化及清晰化趨勢，隨之對元件也要求高性能，因此，需要開發出相比於電子遷移率為0.5～1cm2 /Vs水準的非晶矽薄膜電晶體，具有更高的遷移率的高性能薄膜電晶體的製造技術。多晶矽薄膜電晶體（poly-Si TFT）相比於現有的非晶矽薄膜電晶體具有顯著優越的性能。多晶矽薄膜電晶體具有數十cm2 /Vs至數百cm2 /Vs的遷移率。因此，可以將要求較高遷移率的資料驅動電路或周邊電路等內設於基板內，可以較小地製作電晶體的通道而增大畫面的開口率。並且，由於內設驅動電路，因此不存在隨著像素的增加而受到用於連接驅動電路的布線間距（Wiring pitch）的局限，從而具有可以實現高解析度、可降低驅動電壓及耗電量、元件特性劣化的問題較少的優點。
為了製作多晶矽薄膜電晶體，正研究著將非結晶的矽進行結晶而製作多晶矽的準分子雷射（ELC）晶化技術等。但是，這種多晶矽的結晶度很難用肉眼觀察到，其許可誤差範圍受限制，因此，需要用於均勻地維持多晶矽的結晶度的各種方法及裝置。
技術問題
本發明目的在於提供一種用於形成品質提升的多晶矽薄膜的雷射晶化裝置的監控系統。
本發明的另一目的在於提供一種利用雷射晶化裝置的監控系統的雷射晶化方法。
技術解決方案
用於達到上述本發明的目的的一實施例的雷射晶化裝置的監控系統包含：工作臺，用於支撐基板；雷射產生部，向基板提供雷射束；散射光束檢測部，檢測在基板上被散射的雷射束的散射光束；及控制部，接收並儲存被檢測的散射光束的强度相關的資料，基於資料來修正雷射產生部提供的雷射束的强度。
在本發明一實施例中，基板上形成有非晶矽薄膜，非晶矽薄膜被雷射束晶化而形成多晶矽薄膜。
在本發明一實施例中，控制部基於被儲存的資料來修正作為雷射束的强度的雷射能量，或產生調整用於形成雷射束的光學系統的回饋資訊，並提供給雷射產生部或光學系統。
在本發明一實施例中，控制部基於被儲存的資料，來判斷對作業中的基板的晶化程度是否合適，基於此向工作臺提供基板的重工（rework）與否相關的重工資訊。
在本發明一實施例中，雷射束以具有入射角（a1）的形式入射至基板上，並射出具有反射角（a2）的反射光束及具有散射角（a3）的散射光束。散射光束的散射角可以大於反射角。
在本發明一實施例中，基板設置於由第一方向及垂直於第一方向的第二方向構成的平面上，工作臺使基板向第一方向移動，
雷射束為向第二方向的長四角形形狀的直線束（line beam）。
在本發明一實施例中，複數個散射光束檢測部沿著第二方向設置，以沿著第二方向檢測出在複數個位置的散射光束，控制部儲存沿著第二方向的複數個位置的散射光束的强度相關的資料。
在本發明一實施例中，雷射晶化裝置的監控系統進一步包含：腔室，腔室在雷射束透過的位置形成有退火窗，腔室是密封的盒狀；光束切割裝置，設置於腔室內，切斷雷射束的末端；及束流收集器，設置於腔室內，吸收並耗散在基板上被反射的雷射束；鏡子，設置於腔室內，反射在基板上散射的散射光束；及透鏡，從鏡子反射的散射光束透過透鏡，將散射光束引導至散射光束檢測部。
在本發明一實施例中，雷射晶化裝置的監控系統進一步包含：對齊雷射產生部，設置於腔室內，產生對齊雷射；對齊透鏡，對齊雷射產生部產生的對齊雷射透過對齊透鏡；及對齊鏡子，反射透過對齊透鏡的對齊雷射，從對齊鏡子反射的對齊雷射從基板及鏡子依序被反射，透過透鏡而入射至散射光束檢測部。
在本發明一實施例中，雷射晶化裝置的監控系統進一步包含變換部，變換部對被散射光束檢測部檢測出的散射光束的强度進行類比化或數位化，控制部從變換部接收被類比化或被數位化的散射光束的强度相關的資料。
用於實現上述的本發明目的的一實施例的雷射晶化方法包含：OPED設定及雷射對齊步驟，設定雷射發生器的雷射强度，對齊照射至基板上的雷射束的位置；晶化步驟，向形成有非晶矽薄膜的基板上照射雷射束來晶化非晶矽薄膜，形成多晶矽薄膜；晶化監控步驟，檢測並監控在晶化步驟中的雷射束在基板上被散射的散射光束的强度；及即時回饋步驟，基於從晶化監控步驟中檢測的散射光束的强度來修正雷射晶化條件。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含晶化正常判斷步驟，判斷在晶化步驟中被晶化的多晶矽薄膜的結晶度是否屬適當範圍。判斷可以基於在晶化監控步驟中檢測的散射光束的强度執行。
在本發明一實施例中，晶化正常判斷步驟在散射光束的强度接近峰值的情況下，則可以判斷為正常，如果散射光束的强度相對於峰值超出預設範圍的情況下，則可以判斷為不良。峰值可以是根據雷射束的强度的散射光束的强度曲線圖的峰值。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含雷射能量變更步驟，雷射能量變更步驟在晶化正常判斷步驟中被判斷為不良的情況下，基於散射光束的强度將雷射束的强度變更為適當水準。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含光學系統變更步驟，光學系統變更步驟在晶化正常判斷步驟中判斷為不良的情況下，調節產生雷射束的光學系統。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含重工步驟，重工步驟在晶化正常判斷步驟中判斷為不良的情況下，對已進行晶化的基板重新進行晶化步驟。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含即時資料儲存步驟，即時資料儲存步驟即時儲存被檢測的散射光束的强度及被修正的雷射晶化條件而進行資料庫化。
在本發明一實施例中，雷射晶化方法還可以包含測試基板製作步驟，測試基板製作步驟用於算出雷射束的OPED（Optimized Energy Density）值。
在本發明一實施例中，測試基板製作步驟還可以包含：雷射能量初始值設定步驟，將雷射束的强度設定為初始值，對齊雷射束的位置；測試基板晶化步驟，向形成有非晶矽薄膜的測試基板的第一區域照射雷射束；雷射能量變更步驟，將雷射束的强度設定為與初始值不同的值，向與第一區域不同的第二區域照射雷射束而晶化第二區域的非晶矽薄膜；晶化監控步驟，一邊改變著雷射束的强度一邊對相互不同的區域進行晶化，並測量各個情況下的散射光束的强度；及OPED算出步驟，利用被監控的資料算出OPED。
用於實現上述的本發明目的的一實施例的雷射晶化方法包含：雷射照射步驟，向基板照射雷射束；散射光束檢測步驟，檢測在雷射照射步驟中的雷射束在基板上被散射的散射光束的强度；及雷射能量修正步驟，基於被檢測的散射光束的强度，來修正雷射束的强度。
有益效果
根據本發明實施例，雷射晶化裝置的監控系統即時監控利用散射光束檢測部而被檢測出的散射光束的强度資料，因此不存在因使用者導致的檢測誤差，控制部利用合適的回饋資訊來進行控制以達到最佳結晶度，從而可以進行根據晶化能量變換的結晶度的即時測量及可以利用此來決定最佳能量，不但可以預先檢測出晶化的不良，還可以自動控制對重工與否的決定。並且，利用對齊雷射可以進行預先對齊，使得散射光束檢測部能夠準確檢測出散射光束。
即，雷射晶化裝置的監控系統根據雷射產生部的雷射能量等條件即時監控雷射束的散射光束的强度，可以找出散射光束的强度的峰值而決定為OPED。從而可以決定最佳雷射强度，對此進行即時監控並回饋，從而可以根據針對複數個基板的複數個製程條件來保持最佳結晶度。
但是，本發明的效果並不限於上述效果，在不脫離本發明的思想及範疇內可以進行各種延伸。
以下，將參照附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明。
第1圖為概略地示出本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統的示意圖。第2圖為概略地示出第1圖中雷射晶化裝置的監控系統的對齊部的結構的示意圖。
參照第1圖，雷射晶化裝置的監控系統包含：雷射產生部100、腔室200、退火窗210（Annealing window）、光束切割裝置（beam cutter）220、束流收集器230、鏡子MR、透鏡LN、散射光束檢測部250、工作臺300、變換部400及控制部500。
上述工作臺300可以支撐被照射雷射束L的基板10。工作臺300向第一方向D1移動配置於由第一方向D1及與第一方向D1垂直的第二方向D2所構成的平面上的基板10，從而可使得雷射束對基板10整體進行掃描（scan）。
上述基板10上可以形成有非晶（amorphous）矽薄膜（未圖示）。非晶矽薄膜可以透過如濺射（sputtering）法、減壓CVD或等離子CVD法等現有方法使用矽或矽基材（例如，SixGe1-x）來形成。隨著雷射束照射至非晶矽薄膜而非晶矽薄膜被晶化，可以形成多晶矽（聚晶矽：polysilicon）薄膜。非晶矽薄膜的晶化原理是透過雷射束照射數奈秒（nano second）而急速上升非晶矽的溫度後進行冷卻，從而使非晶矽熔融及再結晶。晶化的多晶矽薄膜的電場效應遷移率（μFE）相比於非晶矽高出數百倍，在高頻率中的高訊號處理能力也優秀，因此可以使用於如有機發光顯示裝置那樣的顯示裝置中。
上述雷射產生部100產生雷射束，可以將雷射束照射至基板10上。雷射束可以利用透過雷射振蕩器（laser oscillator）產生的雷射來形成，雷射可以使用氣體雷射或固體雷射。作為氣體雷射有氬（Ar）雷射、氪（Kr）雷射等；作為固體雷射有YAG雷射（釔鋁石榴石：Yttrium Aluminum Garnet）、YVO4 雷射（釩酸釔：Yttrium Orthovanadate）、YLF雷射（氟化釔鋰：Yttrium lithium fluoride）、YAlO3 雷射（鋁酸釔）、Y2 O3 雷射（氧化釔）、玻璃雷射、紅寶石雷射（ruby laser）、亞歷山大雷射（alexandrite laser）、鈦藍寶石雷射（Ti- sapphire laser）等。
從上述雷射振蕩器射出的雷射可以具有高斯分布的能量密度，經過包含複數個鏡子及/或透鏡的光學系統（optics，未圖示）以直線束形態提供至基板10（參照第8圖的LB）。
為了獲得所需大小的雷射束，光學系統可以包含複數個透鏡及反射部件等。並且，光學系統可以引導從雷射振蕩器產生的雷射照射至所需的位置。透過光學系統，雷射在由第一方向D1及第二方向D2所構成的平面上，向第二方向D2形成長四角形形態的直線束，直線束可以照射於基板10，以相對於垂直於第一方向D1及第二方向D2的第三方向D3具有入射角a1。
上述腔室200可以是密封的盒狀，在雷射束透過的位置上可以設置有退火窗210。為了防止在腔室200內雷射束受污染、並維持穩定，腔室200內填充有非活性氣體，例如氮氣（N2 ）。
上述光束切割裝置220可以設置在腔室200內。光束切割裝置220切斷雷射束的末端來阻斷在雷射束的末端的外圍散射光束，從而可以使對基板10的雷射束的照射領域清楚。
上述束流收集器（beam dump）230可以設置於腔室200內。束流收集器230將基板10上反射的雷射束吸收並耗散。以入射角a1入射至基板10的雷射束在基板10的表面被反射，具有反射角a2的被反射的雷射束可以入射至束流收集器230而被耗散。反射角a2可以與入射角a1相同。
以上述入射角a1入射至基板10的雷射束在基板10的表面散射而形成散射光束，隨著基板10上的非晶矽薄膜被晶化，在多晶矽層上形成複數個突起。由於上述突起，雷射束被散射而可以具有與反射角a2不同角度的散射角a3以從基板10上射出。
再者，上述散射光束的散射角a3可以透過以下公式計算。 d*（sin（a3）-sin（a1））=mλ； 在這裡，d為突起與突起之間的距離，λ為入射光束的波長，a1為入射角，a3為散射角
在上述多晶矽薄膜上形成有具有適當尺寸及整齊性（整齊度）的突起時，散射光束的散射角a3可以大於入射角a1。
上述鏡子MR及透鏡LN可以設置於腔室200內。散射光束被鏡子MR反射，透過透鏡LN，入射至散射光束檢測部250，從而散射光束檢測部250可以檢測出散射光束的强度。散射光束檢測部250可以是光檢測器（photodetector）等受光元件。
由上述散射光束檢測部250所檢測出的散射光束的强度輸入至變換部400，被類比化而變換為模擬值或被數位化而變換為數字值。
上述被類比化或數位化的散射光束的强度被提供至控制部500，控制部500即時儲存針對各個條件下的散射光束的强度，基於此來修正作為雷射束的强度的雷射能量，或者將調整光學系統的回饋資訊FB提供至雷射產生部100及光學系統。即，根據雷射晶化裝置的監控系統，可以即時監控雷射條件及結晶度並予以回饋，由此可以提高晶化品質。
另外，基於上述儲存的資料，可以判斷對運行中的基板10的晶化程度是否合適，控制部500可以基於此來向工作臺300提供對於重工與否的重工資訊（RW）。如果對基板10上的多晶矽薄膜的結晶度不合適，則對多晶矽薄膜再次進行雷射照射作業（重工），以適當彌補結晶度。
並且，上述各個元件之間的資料傳送可以以有線或無線連接。例如，變換部400與控制部500能夠相互以無線資料傳送。
參照第2圖，為了上述散射光束檢測部250的對齊，雷射晶化裝置的監控系統還可以包含對齊雷射產生部260、對齊透鏡LNa及對齊鏡子MRa。在對齊雷射產生部260所產生的對齊雷射可以透過對齊透鏡LNa，被對齊鏡子MRa反射。之後，對齊雷射從基板10上反射，經過鏡子MR及透鏡LN可以入射至散射光束檢測部250。利用對齊雷射，雷射束的散射光束進入至散射光束檢測部250，從而對散射光束檢測部250進行預先對齊，使得散射光束檢測部250能夠準確地檢測出散射光束。
通常，對多晶矽薄膜的結晶度的檢測利用檢測者直接用肉眼檢測的目視檢測（人工檢測：Manual Macro）或自動檢測裝置（Auto-Macro）。但是，目視檢測時根據檢測者的誤差較大，在利用自動檢測裝置的情況下，雖然也可以檢測出斑紋不良問題，但却無法獲得用於最佳結晶度所需的雷射能量、光學系統調節資訊。
在本實施例中，上述雷射晶化裝置的監控系統利用散射光束檢測部和變換部即時監控類比化的資料或數位化的資料。因此，不會存在由於使用者的檢測誤差，並且由於控制部利用合適的回饋資訊來進行控制而達到最佳結晶度，從而可以即時測量根據晶化能量變化的結晶度，並且可以利用此來決定最佳能量，不但可以預先檢測出晶化不良，還可以自動控制對重工與否的決定。並且，利用對齊雷射可以對散射光束檢測部進行預先對齊，使得散射光束檢測部準確地檢測出散射光束。
第3圖為利用根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而對晶化的多晶矽薄膜表面的掃描電子顯微鏡照片。
參照第3圖，可以觀察到隨著雷射晶化而被晶化的多晶矽薄膜上的突起們以預定間隔排列而形成的模樣。
第4圖為根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而示出針對被數位化的散射光束强度的曲線圖。
參照第4圖，透過雷射晶化裝置的監控系統，可以監控散射光束的强度，可以透過將雷射產生部的雷射能量（雷射强度）設置為不同來監控散射光束的强度變化。
在曲線圖中，x軸表示雷射束强度，即雷射强度（單位：mJ/cm2 ），y軸表示在散射光束檢測部檢測出的散射光束的强度（單位：mJ/cm2 ）。在這裡，PEAK（峰值）為被檢測出的散射光束的强度的最大值，RMS為均方根（root mean square）值。
在曲線圖中，將對應於檢測出散射光束的最大值的部分（點線橢圓部分）的雷射强度決定為OPED（優化能量密度：Optimized Energy Density；mJ/cm2 ）。
即，雷射晶化裝置的監控系統可以根據雷射產生部的雷射能量等條件來即時監控雷射束的散射光束的强度，找出散射光束的强度的峰值來決定為OPED。由此，可以決定最佳雷射强度，由於對此進行即時監控並予以回饋，從而可以根據對複數個基板的複數個製程條件來保持最佳結晶度。
第5A圖為根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而示出針對被數位化的散射光束强度的曲線圖的一例。第5B圖為在第5A圖的曲線圖中針對各個雷射能量級的多晶矽薄膜的表面的原子力顯微鏡（AFM；Atomic Force Microscope）照片。
參照第5A圖，OPED值可以決定為被檢測出的散射光束的强度的峰值426mJ/cm2 ，參照針對各個雷射能量級的多晶矽薄膜表面的原子力顯微鏡照片（第5B圖），則可以確認OPED值為421mJ/cm2 至432mJ/cm2 ，可以確認426mJ/cm2 是合適的值。
第6圖為示出監控根據本發明一實施例的雷射晶化方法的測試基板製作步驟的流程圖。第7圖為示出監控根據本發明一實施例的雷射晶化方法的流程圖。
參照第1圖及第6圖，可以利用第1圖所示的雷射晶化裝置的監控系統來執行雷射晶化方法的測試基板製作步驟。
上述測試基板製作步驟包含：雷射能量設定及雷射對齊步驟S110；測試基板晶化步驟S120；雷射能量變更步驟S130；晶化監控步驟S140；OPED算出步驟S150；依位置分布正常判斷步驟S160；光學系統變更步驟S170；及測試結束步驟S180。
上述測試基板製作步驟是用於根據各種級別的雷射能量來測試結晶度的區別，在基板上形成非晶矽薄膜，對複數個區域照射用各種級別的雷射能量設定的雷射束，從而可以比較各個區域的結晶度。透過這種方法，可以監控根據雷射能量强度、散射光束强度、光學系統的設定程度的結晶度，算出最佳OPED。
在上述雷射能量設定及雷射對齊步驟S110中，可以將雷射束的强度設定為初始值，對齊雷射束的位置。
在上述測試基板晶化步驟S120中，將雷射束照射至形成有非晶矽薄膜的測試基板的第一區域，從而對第一區域的非晶矽薄膜進行晶化。
在上述雷射能量變更步驟S130中，將雷射束的强度設定為與初始值不同的值，將雷射束照射至與第一區域不同的第二區域，從而對第二區域的非晶矽薄膜進行晶化。
在上述晶化監控步驟S140中，變換著雷射束的强度對互相不同的區域進行晶化，並測量每個情況下的散射光束的强度並對此進行監控。
在上述OPED算出步驟S150中，利用監控到的資料算出OPED。例如，資料如同第4圖所示的曲線圖，可以選擇曲線圖的峰值來算出OPED值。
在上述依位置分布正常判斷步驟S160中，利用OPED值對下一區域進行晶化，檢測出對複數個位置的散射光束而計算依位置的分布。如果分布包含在預設的範圍內，則可以判斷為正常，如果超出預設的範圍，則可以判斷為不良。
如果在上述依位置分布正常判斷步驟S160中判斷為不良的情況下，則進行光學系統變更步驟S170來修正雷射束的對齊。透過反覆此過程，可以決定最佳雷射照射條件。
如果在上述依位置分布正常判斷步驟S160中判斷為正常的情況下，則進行測試結束步驟S180，測試基板的製作完畢，可以進行對被處理基板的雷射晶化製程。
參照第1圖及第7圖，雷射晶化方法包含：OPED設定及雷射對齊步驟S210；晶化步驟S220；晶化監控步驟S230；晶化正常判斷步驟S240；雷射能量變更步驟S250；光學系統變更步驟S260；重工步驟S270；及製程結束步驟S290。
在上述OPED設定及雷射對齊步驟S210中，可以利用透過測試基板製作步驟算出的OPED值來設定雷射產生部100的雷射能量。並且，可以對齊雷射產生部100及光學系統來對齊基板10上的雷射束的位置。
在上述晶化步驟S220中，照射雷射束而晶化基板10上的非晶矽薄膜，從而形成多晶矽薄膜。
在上述晶化監控步驟S230中，檢測晶化步驟S220中的雷射束從基板10上散射的散射光束的强度，即時儲存並監控散射光束的强度、雷射能量、光學系統的設定資訊等。
在上述晶化正常判斷步驟S240中，可以判斷在晶化步驟S220中被晶化的多晶矽薄膜的結晶度是否在適當範圍內。上述判斷可以基於從晶化監控步驟S230檢測出的散射光束的强度來執行。例如，如果根據雷射能量的散射光束的强度接近峰值，則可以判斷為正常，如果散射光束的强度超出峰值的預設的範圍，則可以判斷為不良。
如果在上述晶化正常判斷步驟S240中判斷為不良的情況下，則基於在晶化監控步驟S230中檢測出的散射光束的强度，可以構成修正雷射晶化條件的即時回饋。即時回饋可以是雷射能量的變更（參照S250）、光學系統的變更（參照S260）及/或重工（參照S270）等。
在上述雷射能量變更步驟S250中，基於散射光束的强度可以將雷射產生部100的雷射能量變更為適當水準。例如，如果散射光束的强度從曲線圖（參照第4圖）的峰值向右移動的情況下，則將雷射能量減少相當於根據曲線圖計算出的量，以調整散射光束的强度重新具備峰值。
在上述光學系統變更步驟S260中，為了調節雷射束可以調節光學系統。雷射束的照射條件不僅與作為雷射束的强度的雷射能量有關，與光學系統的對齊、設置也有關，如果僅調節雷射能量而無法檢測出所需的散射光束强度的情況下，則需要調節光學系統。
在上述重工步驟S270中，判斷是否重新執行對基板的晶化作業（重工），從而可以進行重工。在結晶度無法滿足適當水準的情況下，被晶化的多晶矽薄膜的結晶度，即形成的突起的整齊性（整齊度）、結晶大小等無法滿足適當水準，則無法獲得所需的多晶矽特性。由此，重新將雷射束照射至被晶化的多晶矽薄膜，以進行熔融及再結晶作業。
另外，通常利用雷射能量變更步驟S250來改善結晶度，如果透過雷射能量變更步驟S250也未能改善結晶度，則可以利用光學系統變更步驟S260來改善結晶度。並且，經過光學系統變更步驟S260之後也仍未能改善結晶度，則可以進行重工步驟S270。但是，並不限於順序，控制部500可以利用累積的資料直接執行合適的步驟。
在即時資料儲存步驟S280中，即時儲存在晶化監控步驟S230、晶化正常判斷步驟S240、雷射能量變更步驟S250、光學系統變更步驟S260、重工步驟S270等中檢測出的散射光束的强度及經調整的雷射晶化條件等內容並進行資料庫化。利用資料庫，控制部500可以產生所需的回饋訊號FB或重工訊號RW。
在上述晶化正常判斷步驟S240中判斷為正常的情況下，可以進行後續製程或進行結束製程的製程結束步驟S290。
第8圖為示出利用根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統來照射雷射的基板的俯視圖。
參照第1圖及第8圖，為了沿著第二方向D2在複數個位置TA1、TA2、TA3檢測出散射光束，複數個散射光束檢測部250可以沿著第二方向D2設置。由此，控制部500可以儲存沿著第二方向D2在複數個位置上的針對散射光束的强度的資料，透過此，如果雷射束為直線束形態的情況下，則可以控制沿著直線束的長度方向的散射光束的分布，由此，可以控制沿著第二方向D2的結晶度的分布。
根據本發明的實施例，雷射晶化裝置的監控系統利用散射光束檢測部及變換部即時監控被類比化的資料或被數位化的資料，因此不存在由於使用者的檢測誤差，控制部利用合適的回饋資訊來控制而達到最佳結晶度，從而可以實現根據晶化能量變換的結晶度的即時測量及利用其的最佳能量的決定，不但可以預先檢測出晶化的不良，還可以自動控制對重工與否的決定。並且，利用對齊雷射可以進行預先對齊，使得散射光束檢測部能夠準確檢測出散射光束。
即，上述雷射晶化裝置的監控系統根據雷射產生部的雷射能量等條件即時監控雷射束的散射光束的强度，找出散射光束的强度的峰值而決定為OPED。從而可以決定最佳雷射强度，對此進行即時監控並回饋，從而可以根據複數個製程條件來保持對複數個基板的最佳結晶度。
工業可利用性
本發明可以適用於有機發光顯示裝置及包含有機發光顯示裝置的各種電子設備。例如，本發明可以適用於手機、智慧型手機、影片手機、智慧型平板、智慧型手錶、平板電腦、車用導航裝置、電視、電腦顯示器、筆記型電腦、頭戴式顯示器等。
以上，參照本發明的例示性實施例進行了說明，但該領域具有通常知識者應該能理解，可以在不超出本發明的申請專利範圍所記載的本發明思想及範疇內可以對本發明進行各種修改及變更。
10:基板 100:雷射產生部 200:腔室 210:退火窗 220:光束切割裝置 230:束流收集器 250:散射光束檢測部 260:對齊雷射產生部 300:工作臺 400:變換部 500:控制部 L:雷射束 MR:鏡子 LN:透鏡 MRa:對齊鏡子 LNa:對齊透鏡 RW:重工資訊 FB:回饋資訊 a1:入射角 a2:反射角 a3:散射角 D1、D2、D3:方向
第1圖為概略地示出根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統的示意圖。 第2圖為概略地示出第1圖中雷射晶化裝置的監控系統的對齊（alignment）部的結構的示意圖。 第3圖為利用根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而對晶化的多晶矽薄膜表面的掃描電子顯微鏡（SEM；Scanning Electron Microscope）照片。 第4圖為根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而示出針對被數位化（digitized）的散射光束强度的曲線圖。 第5A圖為根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統而示出針對被數位化的散射光束强度的曲線圖的一例。 第5B圖為在第5A圖的曲線圖中針對各個雷射能量級的多晶矽薄膜的表面的原子力顯微鏡（AFM；Atomic Force Microscope）照片。 第6圖為示出監控根據本發明一實施例的雷射晶化方法的測試基板製作步驟的流程圖。 第7圖為示出監控根據本發明一實施例的雷射晶化方法的流程圖。 第8圖為利用根據本發明一實施例的雷射晶化裝置的監控系統來照射雷射的基板的俯視圖。
10:基板
100:雷射產生部
200:腔室
210:退火窗
220:光束切割裝置
230:束流收集器
250:散射光束檢測部
260:對齊雷射產生部
300:工作臺
400:變換部
500:控制部
L:雷射束
MR:鏡子
LN:透鏡
MRa:對齊鏡子
LNa:對齊透鏡
RW:重工資訊
FB:回饋資訊
a1:入射角
a2:反射角
a3:散射角
D1、D2、D3:方向

Claims (10)

  1. 一種雷射晶化裝置的監控系統，其包含： 一工作臺，用於支撐一基板； 一雷射產生部，向該基板提供一雷射束； 一散射光束檢測部，檢測在該基板上被散射的該雷射束的一散射光束；及 一控制部，接收並儲存被檢測的該散射光束的强度相關的一資料，基於該資料來修正該雷射產生部提供的該雷射束的强度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該基板上形成有一非晶矽薄膜， 該非晶矽薄膜被該雷射束晶化而形成一多晶矽薄膜。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該控制部基於被儲存的該資料來修正作為該雷射束的强度的雷射能量，或產生調整用於形成該雷射束的一光學系統的一回饋訊號，並提供給該雷射產生部或該光學系統。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該控制部基於被儲存的該資料，來判斷對作業中的該基板的晶化程度是否合適，基於此向該工作臺提供該基板的重工與否相關的重工資訊。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該雷射束以具有入射角的形式入射至該基板上，並射出為具有一反射角的一反射光束及具有一散射角的一散射光束， 該散射光束的該散射角大於該反射角。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該基板設置於由一第一方向及垂直於該第一方向的一第二方向構成的平面上，該工作臺使該基板向該第一方向移動，該雷射束為向該第二方向的長四角形形態的直線束。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其中， 該複數個散射光束檢測部沿著該第二方向設置，以沿著該第二方向檢測出在複數個位置的該散射光束， 該控制部儲存沿著該第二方向的複數個位置的該散射光束的强度相關的資料。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其進一步包含： 一腔室，該腔室在該雷射束通過的位置形成有一退火窗，該腔室是密封的盒狀； 一光束切割裝置，設置於該腔室內，切斷該雷射束的末端；及 一束流收集器，設置於該腔室內，吸收並耗散在該基板上被反射的該雷射束； 一鏡子，設置於該腔室內，反射在該基板上散射的該散射光束；及 一透鏡，從該鏡子反射的該散射光束透過該透鏡，將該散射光束引導至該散射光束檢測部。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其進一步包含： 一對齊雷射產生部，設置於該腔室內，產生一對齊雷射； 一對齊透鏡，該對齊雷射產生部產生的該對齊雷射透過該對齊透鏡；及 一對齊鏡子，反射透過該對齊透鏡的該對齊雷射， 從該對齊鏡子反射的該對齊雷射從該基板及該鏡子依序被反射，透過該透鏡而入射至該散射光束檢測部。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的雷射晶化裝置的監控系統，其進一步包含： 一變換部，該變換部對被該散射光束檢測部檢測出的該散射光束的强度進行類比化或數位化，該控制部從該變換部接收被類比化或被數位化的該散射光束的强度相關的資料。
TW108144828A 2018-12-07 2019-12-06 雷射晶化裝置的監控系統 TW202022363A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0157401 2018-12-07
KR1020180157401A KR102648920B1 (ko) 2018-12-07 2018-12-07 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202022363A true TW202022363A (zh) 2020-06-16

Family

ID=71088211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108144828A TW202022363A (zh) 2018-12-07 2019-12-06 雷射晶化裝置的監控系統

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102648920B1 (zh)
CN (1) CN111293053A (zh)
TW (1) TW202022363A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023075349A1 (ko) * 2021-10-29 2023-05-04 한양대학교 산학협력단 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4135347B2 (ja) * 2001-10-02 2008-08-20 株式会社日立製作所 ポリシリコン膜生成方法
JP4279498B2 (ja) * 2002-02-28 2009-06-17 株式会社 液晶先端技術開発センター 半導体薄膜の形成方法、半導体薄膜の形成装置および結晶化方法
JP4391082B2 (ja) * 2002-12-20 2009-12-24 株式会社トプコン 表面検査方法及びその装置
JP5127111B2 (ja) * 2004-04-05 2013-01-23 シャープ株式会社 半導体基板の製造方法
CN101672801B (zh) * 2009-09-23 2011-04-06 中国科学院上海光学精密机械研究所 具有缺陷分类能力的硅片表面缺陷检测仪及缺陷分类方法
CN106153580A (zh) * 2015-03-20 2016-11-23 杭州中自华内光电科技有限公司 一种光伏板清洁度的检测方法及装置
CN105021627B (zh) * 2015-07-20 2017-07-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 光学薄膜及元件表面激光损伤的高灵敏快速在线探测方法
CN105699358B (zh) * 2016-04-29 2018-08-31 重庆大学 基于石墨烯与纳米金复合的表面拉曼及红外光谱双增强探测方法
CN108444949A (zh) * 2018-05-18 2018-08-24 杭州智谷精工有限公司 基于激光漫散射的表面缺陷检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200070509A (ko) 2020-06-18
CN111293053A (zh) 2020-06-16
KR102648920B1 (ko) 2024-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8446924B2 (en) Laser annealing method and apparatus
US7247813B2 (en) Crystallization apparatus using pulsed laser beam
KR100833761B1 (ko) 다결정 실리콘 막 생산 공정
US8193008B2 (en) Method of forming semiconductor thin film and semiconductor thin film inspection apparatus
US20030017658A1 (en) Non-single crystal film, substrate with non-single crystal film, method and apparatus for producing the same, method and apparatus for inspecting the same, thin film trasistor, thin film transistor array and image display using it
US7232716B2 (en) Display device and method for manufacturing the same
JP2009010196A (ja) レーザー結晶化方法及び結晶化装置
US7981701B2 (en) Semiconductor thin film manufacturing method
US20090038536A1 (en) Crystallization apparatus, crystallization method, device, optical modulation element, and display apparatus
JP2007214388A (ja) 結晶化装置、および位置決めステージ
TW202022363A (zh) 雷射晶化裝置的監控系統
JPH06252048A (ja) 多結晶半導体薄膜の製造方法
JP2008028303A (ja) 平面表示装置の製造方法
JP2009182147A (ja) 半導体膜の製造方法および光アニール装置
KR100958639B1 (ko) 레이저 조사 장치 및 레이저 조사 방법
CN114374138A (zh) 激光照射设备、激光照射方法和用于制造半导体装置的方法
JP5236929B2 (ja) レーザアニール方法
WO2019150549A1 (ja) レーザ処理装置、レーザ処理方法及び半導体装置の製造方法
KR102589001B1 (ko) 레이저 결정화 시스템 및 레이저 결정화 방법
US20240118221A1 (en) Laser crystallization monitoring device and method of laser crystallization monitoring using the same
JP5127111B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JP5034123B2 (ja) 表示装置及びその製造方法
JP2010027933A (ja) 結像レンズ熱膨張補正方法、結像レンズ熱膨張補正装置、および結晶化装置
JP2010056433A (ja) 平面表示装置の製造方法
JP2009065101A (ja) 平面表示装置の製造方法