處理膜的系統和方法以及薄膜的製作方法

2023-08-09 11:13:06 2

專利名稱：處理膜的系統和方法以及薄膜的製作方法
技術領域：
提供了處理膜的系統和方法以及薄膜。
背景技術：
最近幾年中，已經研究了用於結晶化或者提高非晶或多晶半導體 膜的結晶度的各種技術。這樣的結晶化薄膜可以用來製造多種器件， 例如圖像傳感器和有源矩陣液晶顯示器("AMLCD")。在後者中， 在適當透明的基底上製造規則的薄膜電晶體(TFT)陣列，並且每個 電晶體作為一個像素控制器。
採用不同的雷射工藝包括準分子雷射退火(excimer laser annealing ("ELA"))和順序性橫向凝固(sequential lateral solidification ("SLS"))工藝對結晶半導體膜例如矽膜進行處理，以 提供用於液晶顯示器的像素。SLS更適於處理用於AMLCD以及有 機發光二極體("OLED")器件的薄膜。
在ELA中，通過準分子雷射照射膜的一個區域以部分熔化該 膜，該部分隨後會結晶化。該工藝典型地採用一個長而窄的光束形 狀，該光束形狀在整個基底表面上連續行進，以致於該光束可能穿過 表面以單次掃描照射整個半導體膜。該矽膜被照射多次以產生具有均勻晶粒尺寸的隨機多晶膜。ELA形成小顆粒的多晶膜；然而，該方 法經常受困於微結構的不均勻性，這是由脈衝到脈衝能量密度變化和 /或不均勻的光束強度分布導致的。圖6A示出可以採用ELA獲得的 隨機微結構，該附圖和後面的附圖都不是按照比例繪製的，實質上應 當是示例性的。
SLS是一種脈沖雷射結晶化工藝，其能在基底上形成具有大且均 勻晶粒的高質量的多晶膜，並且基底是不耐熱的基底，例如玻璃和塑 料。順序性橫向結晶(SLS)釆用控制雷射脈衝來完全熔化基底上的 非晶或多晶膜的一個區域。該被熔化的膜區域然後橫向結晶化為固化 的橫向列微結構或多個位置可控的大面積單晶區域。通常情況下，該 熔化/結晶化工藝通過大量的雷射脈衝在整個大薄膜的表面上被連續 重複。基底上加工的膜隨後用來生產一個大顯示器，或者甚至分割來 生產多個顯示器，每個顯示器用來在給定器件中提供視覺輸出。圖 6B-6D示出可以通過SLS得到的在具有不同微結構的膜內製造的 TFT的示意圖。下面對SLS工藝進行更詳細的描述。
SLS系統和方法在商業應用上的潛在成功與其生產量有關係，能 夠以該生產量生產期望的微結構和織構。生產具有該微結構的膜所花 費的能量和時間也與生產薄膜的成本有關；通常情況下，越快速、有 效地生產膜，那麼在給定的時間段內就可以生產越多的膜，從而能夠 得到更高的產量和由此更高的潛在效益。

發明內容
本申請描述處理薄膜的系統和方法以及薄膜。
在一些實施例中，提供了處理薄膜的一種方法，該方法包括在 膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位於基底^並能夠 通過雷射誘導熔化；產生具有一定通量(fluence)的雷射束，選擇 該通量以在膜中形成固體和液體的混合物，並且在被照射的區域中， 在整個膜厚度上，使該膜的一部分被熔化；相對於雷射束定位該膜，
以準備至少部分地預結晶化所述多個間隔開的區域中的第一區域；將該雷射束沿著雷射束光路引導到移動的至少部分反射的光學元件上， 該移動的光學元件使該光束改變方向，以便用該光束沿著第一方向以 第一速度掃描該第一區域中的第一部分，其中選擇該第一速度以便該 光束照射並在第一區域的第一部分形成固體和液體的混合物，其中所 述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方
向上具有佔主導地位的相同的結晶取向；以及採用雷射誘導熔化來結 晶化該第一區域的至少第一部分。
一些實施例包括下面特徵中的一個或多個。雷射束為連續波，進 一步包括相對於雷射束重新定位膜，以準備至少部分地預結晶化所 述多個間隔開的區域中的第二區域；並且移動該光學元件以便用該激 光束沿著第一方向以第一速度掃描該第二區域的第一部分，其中所述 第二區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個 方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。進一步選擇所述第一速度 以便由光束產生的熱量基本上不損壞基底。該移動的光學元件包括具 有多個小平面(facet)的旋轉盤，其中小平面反射所述雷射束到膜 上。第一速度為至少約0.5m/s。第一速度為至少約lm/s。
權利要求1的方法進一步包括在用移動的光學元件使雷射束改 變方向以便掃描該第一區域的第一部分後，相對於雷射束在第二方向 上平移該膜以便用該雷射束沿著第一方向以第一速度掃描該第一區域 的第二部分，其中所述第一區域的第二部分在冷卻時形成晶粒，該晶
粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。第 一區域的第二部分與第一區域的第一部分部分重疊。在第二方向上以 第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度，以在第一區域的第一部分 和第二部分之間提供預定的重疊量。在第二方向上以第二速度連續平
移該膜一段時間，選擇該時間段，以順序地照射該第一區域的多個部 分，其中所述多個部分中的每一個在冷卻時形成晶粒，該晶粒在所述 至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。在所述至少 單獨一個方向上的所述結晶取向基本上垂直於膜的表面。在所述至少 單獨一個方向上的所述結晶取向為取向。結晶化第一區域的至少第 一部分包括執行均勻的順序橫向結晶。均勻的順序橫向結晶包括 行掃描順序橫向結晶。結晶化第 一 區域的至少第 一部分包括執行點順
序橫向結晶(Dot sequential lateral crystallization),結晶化第一區域 的至少第 一部分包括執行受控的超級橫向生長結晶(controlled super-lateral growth crystallization )。結晶化第一區域的至少第一部分包括 形成具有預定的結晶取向，以適於形成驅動器TFT的溝道區域。進 一步包括在第一區域和第二區域中的至少一個中製造至少一個薄膜晶 體管。進一步包括在至少第一區域和第二區域中製造多個薄膜晶體 管。限定多個間隔開的區域包括為每個間隔開的區域限定寬度，該寬 度至少與預期隨後在該區域中製造的器件或電路一樣大。限定多個間 隔開的區域包括為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨 後在該區域中製造的薄膜電晶體的寬度一樣大。間隔開的區域由非晶 膜分隔開。膜包含導體和半導體中的至少一種。膜包含矽。基底包含 玻璃。使用聚焦光學器件整形所述雷射束。
一些實施例提供了一種處理膜的系統，該系統包括提供具有一 定通量的雷射束的雷射源，該通量被選擇以在膜中形成固體和液體的 混合物，並且在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使該膜的一部分 被熔化；在雷射束光路上的可移動的至少部分反射的光學元件，其能 夠可控地使該雷射束的光路改變方向；用於支持膜和能夠在至少第一 方向上平移的工作檯；以及用於存儲一組指令的存儲器，該指令包括 在膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位於基底上並能 夠通過雷射誘導熔化；相對於雷射束定位該膜，以準備至少部分地預 結晶化所述多個間隔開的區域中的第一區域；移動該可移動的光學元 件以致於可以用該光束沿著笫一方向以第一速度掃描該第一區域的第 一部分，其中選擇該第 一速度以便該光束在膜中形成固體和液體的混 合物，並且在第一區域的第一部分中，在整個膜厚度上，使該膜的一 部分被熔化，其中所述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶 粒在至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。
一些實施例包括下面特徵中的一個或多個，雷射束為連續波。相對於雷射束重新定位膜，以準備至少部分地再結晶所述多個間隔開的
區域中的第二區域；並且移動該可移動的光學元件以致於用該光束沿 著第一方向以第一速度掃描該第二區域的第一部分，其中所述第二區 域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向上具有 佔主導地位的相同的結晶取向。進一步選擇所述第一速度以便由該光 束產生的熱量基本上不損壞基底。該可移動的光學元件包括具有多個 小平面的盤，該小平面將所述雷射束至少部分反射到膜上。第一速度
為至少約0.5m/s。第一速度為至少約lm/s。存儲器進一步包括指 令，以在移動該可移動的光學元件以便掃描該第一區域的第一部分 後，相對於雷射束在第二方向上平移該膜以便用雷射束沿著第一方向 以第一速度掃描該第一區域的第二部分，其中所述第一區域的第二部 分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導 地位的相同的結晶取向。存儲器進一步包括指令，用來使第一區域的 第一部分和第二部分部分重疊。存儲器進一步包括指令，用來在第二 方向上以第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度來在第一區域的第 一部分和第二部分之間提供預定的重疊量。存儲器進一步包括指令， 用來在第二方向上以第二速度連續平移該膜一段時間，選擇該時間段 來順序照射和部分熔化該笫一區域的多個部分，其中所迷多個部分中 的每一個在冷卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有 佔主導地位的相同的結晶取向。存儲器進一步包括指令，用來在至少 第一區域執行均勻的順序橫向結晶。存儲器進一步包括指令，用來為 每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中製造 的器件或電路一樣大。存儲器進一步包括指令，用來為每個間隔開的 區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中製造的薄膜電晶體 的寬度一樣大。該膜包含導體和半導體中的至少一種。膜包含矽。基 底包含玻璃。進一步包括雷射光學器件來整形所述雷射束。
一些實施例提供一種膜，該膜包括預結晶化膜列，所述預結晶化 膜列被定位和定尺為使得隨後能在所述預結晶化膜列中製造薄膜晶體 管的行和列，所述預結晶化膜列包括在至少單獨 一 個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向的晶粒；以及在所述預結晶化膜列之間的未 處理的膜列。
一些實施例包括下面特徵中的一個或多個。在所迷至少單獨一個 方向上的所述結晶取向基本上垂直於膜表面。在所述至少單獨一個方 向上的所述結晶取向為取向。該未處理膜的列包括非晶膜。
一些實施例提供了一種處理膜的方法，該方法包括在膜中限定 至少一個區域，該膜位於基底上並且能夠通過雷射誘導熔化；產生具 有一定通量的雷射束，選擇該通量以在膜中形成固體和液體的混合 物，並且在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使該膜的一部分被熔 化；將該雷射束引導到移動的至少部分反射的光學元件上，所述移動 的光學元件引導該雷射束沿著第一方向以第一速度穿過第一區域的第 一部分；相對於雷射束在第二方向上以第二速度移動該膜，使得隨著 光學元件移動，在雷射照射第一部分期間，沿著第二方向平移該膜， 其中所述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨 一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向，其中選擇該第一速度 以便該光束照射並在膜的第一部分中形成固體和液體的混合物；並且 重複移動光學元件和移動膜的步驟至少一次來結晶化第一區域。
一些實施例包括下面特徵中的一個或多個，雷射束為連續波激 光。進一步包括相對於雷射束重新定位膜來準備至少部分地預結晶所
述多個間隔開的區域中的第二區域；並且移動該光學元件以致於用該 雷射束沿著第一方向以第一速度掃描該第二區域的第一部分，其中所 述第二區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方 向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。進一步選擇所述第一速度以 避免由光束產生的熱量損壞基底。引導該移動的光學元件包括旋轉具 有多個小平面的盤，該小平面反射所述雷射束到膜上。第一速度為至
少約0.5m/s。第一速度為至少約lm/s。移動光學元件和移動膜的步 驟使第一區域的第一部分和第二部分具有佔主導地位的相同的結晶取 向，並且使第一區域的第二部分部分重疊第一區域的第一部分。在第 二方向上以第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度，以在第一區域的第一部分和第二部分之間提供預定的重疊量。在第二方向上以第二 速度連續平移該膜一段時間，選擇該時間段，以順序照射和部分熔化 該第一區域的多個部分，其中所述多個部分中的每一個在冷卻時形成 晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結 晶取向。在所述至少單獨一個方向上的所述結晶取向基本上垂直於膜
表面。在所述至少單獨一個方向上的所述結晶取向為取向。進
一步包括使該膜經歷隨後的順序橫向結晶工藝，以產生位置可控的晶 粒，其中結晶第一區域的至少第一部分包括執行均勻順序橫向結晶。
均勻的順序橫向結晶包括行掃描(line-scan)順序橫向結晶。結晶化第 一區域的至少第一部分包括執行點順序橫向結晶。結晶化第一區域的
至少第一部分包括執行受控的超級橫向生長結晶。結晶化第一區域的 至少第一部分包括形成具有佔主導地位的結晶取向的晶體，該晶向適
於驅動器TFT的溝道區域。進一步包括在第一區域和第二區域中的 至少一個中製造至少一個薄膜電晶體。進一步包括在至少第一區域和
第二區域中製造多個薄膜電晶體。限定多個間隔開的區域包括為每個 間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中製造的器 件或電路一樣大。限定多個間隔開的區域包括為每個間隔開的區域限 定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中製造的薄膜電晶體的寬度 一樣大。間隔開的區域由非晶膜分隔開。膜包含導體和半導體中的至 少一種。膜包含矽。基底包含玻璃。使用聚焦光學器件整形所迷雷射 束。


在附圖中
圖1示出根據一些實施例的具有高產量預結晶化的預結晶化區域 的薄膜。
圖2為示意性地示出根據一些實施例的用於對膜進行高產量預結 晶化和可任選的後續TFT製造的方法。
圖3為根據一些實施例的用於對膜進行高產量預結晶化的裝置的圖4A-4B示出根據一些實施例的採用高產量預結晶化裝置對 TFT區域的預結晶。
圖5為根據一些實施例的用於對膜進行順序橫向結晶的裝置的示 意圖。
圖6A示出由準分子雷射退火形成的結晶微結構。 圖6B-6D示出由順序橫向結晶形成的結晶微結構。 圖7A-7D示意性地示出根據一些實施例的在順序橫向結晶中涉 及的工藝和由順序橫向結晶形成的微結構。
具體實施例方式
本文描述的系統和方法提供具有受控的結晶晶體織構的預結晶化 薄膜。帶織構的薄膜包含在至少單一結晶取向上具有佔主導地位的相 同的結晶取向的晶粒。如下面進行的更詳細的討論，該膜適於通過 SLS或其它橫向生長工藝進行進一步的處理。在SLS中，SLS期間 橫向生長的晶向依賴於照射區域的邊界處的材料的取向。通過在執行 SLS之前預結晶化膜，SLS期間橫向生長的晶體採用預結晶期間產生 的晶向，並且因而相對於未預結晶化而生長的晶粒沿著改善的晶向生 長。預結晶化和橫向結晶膜隨後能被加工形成TFT，並且最終用作 顯示器。
當多晶材料用於製造具有TFT的器件時，當載流子在給定電勢 的影響下行進時，在TFT溝道中的載流子傳輸的總電阻受到載流子 必須穿過的多個勢壘的組合的影響。在由SLS加工的材料中，如果 載流子平行於多晶材料的長晶粒軸方向移動，與其相比，如果載流子 垂直於該長晶粒軸方向移動，那麼載流子會通過更多的晶粒邊界，並 且因此經歷更高的電阻。因此，通常情況下，相對於膜的長晶粒軸， 在SLS加工的多晶膜上製造的TFT器件的性能依賴於溝道中膜的微 結構。然而，SLS不能完全限定那些晶粒的結晶晶體織構，因為它們 是由那些本身不必有明確的結晶晶體織構的已有的晶粒外延生長得到。
預結晶化膜能在順序橫向結晶工藝期間改善所獲得的晶體排列， 例如晶體織構，並且允許對膜的晶體織構和微結構分別控制和優化。 預結晶化膜產生帶織構的膜，其在至少一個方向上具有佔主導地位的 相同的結晶取向的晶粒。例如，如果在薄的多晶膜中大多數微晶的一 個晶軸優選指向一個預定的方向，那麼該膜被稱為具有單軸織構。對 本文描述的許多實施例，單軸織構的優選方向為垂直於微晶表面的方 向。因此，本文所採用的"織構"是指晶粒的單軸表面織構。在一些實
施例中，微晶具有(100)織構。織構的程度能夠根據具體應用而改 變。例如，高度織構能提高用於驅動電路的TFT的性能，但不會對 用於開關電路的電晶體帶來明顯的益處。
公知可以用於預結晶化膜的 一種方法是混合相區熔再結晶 (mixed-phase zone-melt recrystallization (ZMR))， 在一些實施例中， 該方法使用連續波(CW)雷射束來部分熔化矽膜並因此形成具有期 望的織構的膜，例如(100)織構。在ZMR方法中，照射導致膜的一些 部分完全熔化而其它部分並未熔化，這樣形成了一個"過渡區域"，其 存在的結果是在熔化(半導體金屬過渡)時顯著增加了 Si的反射 率。具有(100)織構的晶粒形成在該過渡區域中。對於進一步的細 節，請參見標題為"Systems and Methods for Creating Crystallographic國Orientation Controlled poly-Silicon Films，，的美國專 利公開No. 2006/0102901,其全部內容通過引用的方式結合到此處。 預結晶化膜的織構能通過多次掃描該膜來進一步改善，因為以犧牲非 優選晶向的晶粒為代價優選晶向的晶粒會增大。對於進一步的細節， 請參見美國臨時專利申請No. 60/707,587，其全部內容通過引用的方 式結合到此處。進一步
關於ZMR的大體細節可以參見M.W. Geis等人的文章，"Zone-Melting recrystallization of Si films with a movable-strip- heater oven"， J. Electro-Chem. Soe. 129， 2812 (1982)，其全部內容通過引用 的方式結合到此處。然而，預結晶化整個面板來得到(100)面的大晶粒材料會非常耗
時，因為典型的連續波(cw)雷射源功率有限。另外，用連續波(cw) 雷射預結晶化矽膜由於連續照射可以顯著加熱膜和下面的基底。對於 玻璃基底，能產生足夠的熱量來導致基底翹曲或實際上熔化並損壞基
底。通常情況下，為了避免損壞，至少約lm/s的掃描速度對玻璃基 底才是有益的。然而，隨著基底尺寸的增加，這一速度卻變得日益難 以實現；例如，在所謂的低溫多晶矽(LTPS)技術中通常用於手機 (小顯示器)的當前的面板尺寸，達到~ 720 mm x 930 mm (其能被 分離為4個或更多器件)或更大。當前可利用的工作檯技術典型地限 制了掃描速度為幾個cm/s或幾十cm/s，如普通的SLS工藝中採用 的。因此，使用連續波雷射的傳統預結晶化不易用於大基底。儘管能 夠採用熱阻基底，但是它們的成本高並且對大面積電子應用沒有吸引 力。
本文描述的預結晶化系統和方法允許以高的掃描速度掃描膜，這 幫助阻止對下面基底造成熱損害。該系統可以使用傳統的(例如相對 慢的)處理工作檯來移動大基底，並同時可以提供大約lm/s或甚至 更高的掃描速度。特別地，處理工作檯在一個方向上以典型的掃描速 度移動膜和基底，而在不同的方向(如垂直方向)上以更高的速度移 動光學器件掃描雷射束通過膜。工作檯和雷射束的運動是協調的以便 預結晶化已限定的膜區域，並且其它區域保持未處理狀態。這樣增加 了膜的有效掃描速度，其超出了損壞基底的閾值速度，並且大大地提 高了預結晶化膜的效率。
該系統和方法也能夠減少處理膜的全部時間。特別地，在膜的多 個區域中預結晶化膜，在多個區域位置製造的器件受益於可控的結晶 織構，例如，這些區域包括要求最苛刻的電路。在一些實施例中，這 些區域位於顯示器的周邊部分上，在這些區域中，製造集成TFT。 這種器件不處於其上或不需要可控結晶織構器件的膜區域並不被預結 晶化。在一些實施例中，面板被預結晶化的速度與SLS系統和方法 的整體速度近似匹配，預結晶化系統和方法以該速度#皮結合。圖1示出在限定的多個區域中矽膜300被預結晶化的實施例，並 且在其它區域保持未處理狀態。由於多種原因，選擇該限定的多個區 域，例如，為了最終製造在該位置的受益於改善晶體織構的器件。在 一些實施例中，該限定的多個區域對應於TFT的溝道。膜包括預結 晶化矽325的區域和未處理矽310的區域。定位並按大小排列這些區 域以便TFT的行和列隨後可任選地被製造在預結晶化矽325的區域 中，例如釆用SLS和其它工藝步驟。未處理區域310為可以未結晶 矽，例如非晶矽，或者可以為例如多晶矽。
儘管未處理的和預結晶化矽的區域被示出為具有近似相同的寬 度，但是區域寬度和相對間隔可以根據期望的顯示器的面積和集成區 域的寬度而改變。例如，集成區域可以只有顯示器的僅僅幾毫米寬， 該顯示器具有幾英寸的對角線。在這種情況下，預結晶化矽列325能 夠製造得比未處理區域310基本上更窄。這樣將會進一步提高處理膜 的效率，因為膜的大部分區域不需要預結晶化。通常情況下，預結晶 化區域的寬度只需要足夠長以覆蓋集成電路的區域。
圖2示意性示出了根據一些實施例的用於高產量預結晶化的方法 400和用於製造TFT的對半導體膜的可任選的後續處理。首先，限 定要被預結晶化的區域(410)。如上所述，該被限定區域可任選地 與製造TFT電路的面積相對應。按照採用該膜最終製造的器件的需 要來選擇該區域寬度和間隔。
然後，在已限定的區域預結晶化膜(420)。在一些實施例中， 如下面詳細描述的那樣，使用連續波(CW)雷射來完成。雷射器部 分熔化該膜，該膜結晶為期望的織構。帶織構的膜包括在至少單獨一 個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向的晶粒。然而，該晶粒隨 機地位於膜表面上，並且沒有特定的尺寸。
然後，可選地橫向結晶該膜(430 )。在許多實施例中，採用 SLS工藝來完成，例如下面詳細描述的那樣。有關進一步的細節和其 它SLS的工藝，可以參見美國專利Nos. 6,322,625、 6,368,945、 6,555,449和6,573,531 ，所有這些專利的內容全部結合到本文中。然後，在已限定區域中可任選地製造TFT (440)。這可以通過 矽島形成來完成，其中，除了要製造TFT的區域以外，膜被刻蝕以 去除多餘的矽。然後，使用本領域公知技術來處理保留的"島，，以形成 有源TFT,包括圖6A中示出的源和漏接觸區域。
請注意，在通常情況下，即使給定膜的已限定區域被預結晶化並 保留未處理的其餘區域，在預結晶化區域內，SLS工藝不必獨自進 行。例如，整個膜或者其部分能採用SLS橫向結晶。然後，可以在 膜的橫向結晶區域內的期望的位置處製造TFT，以便TFT中的一些 或所有的TFT被製造在原始被預結晶化的區域中。通過最終器件的 性能需求來決定在膜的給定區域上執行的步驟。
圖3示意性地示出可以用於預結晶化膜的一種系統的實施例。該 系統包括具有多個小平面的旋轉盤，其中每個小平面對雷射束波長 是至少部分反射的。該雷射束在旋轉盤上被引導，該旋轉盤這樣設置 以便該小平面使該雷射束改變方向以便其照射該膜。當盤旋轉時，使 得雷射束掃描膜表面，因此，可以預結晶化膜的連續部分。當盤繼續 旋轉時，有效地反射雷射束的每個新小平面在旋轉方向上重新定位在 雷射束相對於膜的位置上，並使雷射束在該方向上返回到其在膜上的 起始點。同時，膜在另一方向上平移，例如垂直於掃描方向，以便盤 在連續旋轉時，新的小平面反射雷射束到膜的連續部分，從而在第二 方向上相互發生位移。因此，薄膜的整個表面能夠被預結晶化。
在圖3中示出了可以用來在已限定的區域520中預結晶化薄膜 515的預結晶化系統500。雷射器(未示出)(例如通過得自 Coherent公司的18W, 2 的Nd:YV04 Verdi雷射器)產生連續波 雷射束540。 一個或更多光學元件(也未示出)整形雷射束540以便 其成為薄的線光束。在一些實施例中，雷射束具有大約l-15mm之間 的長度，大約5-50pm之間的寬度，和光束長度的大約10-150 W/mm 之間的通量。注意，無論如何，光束可以具有任何期望的長度，並且 在一些情況下可以為具有非常高長寬比(例如約50-105 )的"線光 束"，並且甚至可以延伸到被照射面板的整個長度。在這種情況下，膜不必在第二方向上被掃描，因為同時給定區域的整個長度被照射。 在一些實施例中，光束沿著長軸具有近似均勾的能量，儘管在其它實 施例中光束將具有其它的能量分布形狀如高斯形或正弦形。在一些實
施例中，光束沿著短軸具有"鍾軍式(tophat)"能量分布形狀，即， 沿著光束的短軸分布具有基本相等的能量，並且在其它實施例中，光 束沿著短軸具有緊密聚焦的高斯分布形狀。其它能量分布，和其它的 光束尺寸也是可能的並按照成品器件的性能要求來選擇。總光束功率 和光束尺寸被選擇來提供足夠的能量密度以部分熔化膜515以便其結 晶具有期望的織構量。本領域技術人員能夠容易選擇適當的雷射器和 光學器件以獲得期望的光束形狀、波長和能量。請注意，雷射束不必
是CW，但是也可以具有任何合適的瞬態形狀，例如足夠長的脈衝以 部分熔化被照射區域，或者具有相對高的重複率("quasi-CW (準連 續)，，)。
雷射束被引導朝向旋轉盤560,其具有多個至少部分反射的表面
或小平面580。盤560的反射小平面580相對於膜575被定位以便引
導雷射束540朝向膜表面。特別地，小平面580被這樣定位，以便使
雷射束540改變方向以致於其在已限定區域520內照射膜515。在激
光束照射區域520的地方，膜被部分熔化，其在冷卻時結晶，如美國
專利公開No. 2006/0102901中詳細描述的那樣。盤S60繞軸570旋
轉。此旋轉導致小平面580相對於雷射束540移動，以便對於雷射束
這些小平面就如移動的鏡面，並且沿基底以行的形式引導雷射束。小
平面580的移動使雷射束540相對於膜515在(-y )方向快速移動。
在(-y )方向上相對於膜515的光束的相對速度vsean由盤5⑨的旋轉
速度確定。由盤給予的雷射束的速度基本上高於用典型機械工作檯通
過移動基底而可能產生的速度。同時，工作檯518在(+x)方向以速度
V^ge移動膜515，該方向垂直於光束運動的方向。因此，相對於膜的
預定點的總光束速度完全高於單獨使用工作檯518正常獲得的速度。
而且膜表面的照射模式由工作檯掃描速度和方向、小平面尺寸、盤的 旋轉速率以及盤和膜之間的距離來確定。儘管圖3示出了具有八個小平面580的帶小平面的盤560，但該 數量的小平面僅僅是示例性的。通常情況下，為了提供高速掃描而偏 轉光束的其它方法也是可以考慮的，例如， 一種單獨可移動的反射
鏡。或者，例如，按照期望的處理速度和預結晶化區域520的尺寸， 可以採用其它數量的小平面。
圖4A示出相對於基底610的雷射束540的光路的明細圖。在盤 560旋轉時，第一小平面580反射光束540以便其首先在要被預結晶 化的已限定的膜區域620的第一邊緣621處照射基底610,開始該區 域的"第一掃描"。盤560連續旋轉該預定小平面580，以便光束在(-y) 方向以速度Vs，移動通過膜區域620。同時，工作檯518在(+x)方
向以速度Vstage移動基底，結果導致一種對角線結晶路徑。無論什麼
情況下光束540照射已限定膜區域620，該光束都會部分熔化該膜， 該膜在冷卻時按上面描述的織構再結晶。因此，正如在圖6A中看到 的，特定的被掃描區域的寬度wscan由該區域中的雷射束長度來限 定，並且被掃描區域的邊緣相對於基底沿一種對角線路徑，該對角線
由Vs訓和Vstage來限定，正如下面詳細描述的那樣。
在盤560連續旋轉時，第一小平面580最終旋轉足夠遠以使其不 再反射光束540。當這種情況發生時，光束會在第二邊緣622處停止 照射已限定的區域620,該第二邊緣與限定預先選定的區域620的其 它邊緣一致。隨著盤560的連續旋轉，雷射束540被引導到第二小平 面580上，第二小平面580使雷射束540改變方向以便其在已限定膜 區域620的第一邊緣621處照射基底610，開始該區域的"第二掃 描"。在第二掃描開始時，工作檯已經在(+x)方向將基底610相對於 第一掃描開始的位置移動了預定距離(基於工作檯速度)。這樣會在 第一掃描的邊緣和第二掃描的邊緣之間的(+x)方向產生偏移量，該偏 移量由工作檯速度V^ge確定。能夠選擇該偏移量來在第一和第二掃 描之間提供期望的重疊量。如上所述，多次預結晶化膜能夠增大取向 的方向晶粒的尺寸，因此可以期望使用相對小的偏移量來在第一和第 二掃描區域之間提供大的重疊量。在盤560連續旋轉時，第二小平面580在(-y)方向移動光束540 通過區域620，並且工作檯518在(+x)方向移動基底610。最終第二 小平面580移出光束540的路徑，並且第三小平面580反射光束540 來照射區域620，在(+x)方向在再次偏移由速度 ，確定的量。通過 這種方式，在盤560連續旋轉並且工作檯518移動基底610時，已限 定膜區域620基本上被預結晶化，而基底610的其它區域沒有被預結 晶化並保留其原來狀態，例如非晶矽。在完成區域620的預結晶化 後，工作檯在(-x)和(+y)或(-y)方向上移動基底610，以^使按照上面 所述的使新的區域可以被預結晶化。
儘管圖4A示出在已限定膜區域620的底部處的非預結晶化區 域，其由光束相對於基底的對角運動產生，該區域能夠由僅僅在基底 的邊緣下面開始第一掃描來被預結晶化。可供選擇地，基底底部可以 被修整，或者TFT完全不在該些特定區域上被製造。
如圖4B所示的，在(-y)方向的光束速度Vs咖和在(+x)方向的工作 臺速度vstage的結合產生了有效掃描速度vsean，eff。選擇該速度 vscan,eff，使得光束以足夠快的速度通過而不會損壞基底610,但同時 足夠慢來部分熔化已限定的膜區域620達到期望的程度。
假如光束540僅在一個方向(儘管其可以是雙向的)移動，並且
連續照射該膜，掃描頻率fsm由下式給出
/'— 、c訓 SC(3rt 一 ^
其中Vsean為上面所述的掃描速度，lsean為被掃描區域的長度，
即，預處理區域的y維度。例如，對於lm/s的掃描速度Vs園和4mm 的掃描長度l^n，掃描頻率將為250Hz。
對於每單位面積的一定掃描數n，光束寬度Ws削由下式給出
/ sc訓
其中vstage為工作檯速度。那麼，除了上述示例的數目以上，如
果希望每單位面積的掃描數n=10並且工作檯速度V"age為約
20cm/s，那麼光束寬度Wscan為約8mm。為了保留部分熔化狀態的邊緣，與下面的(例如)正弦軌跡相
反，掃描速度基本上保持恆定不變。在已描述的實施例中，盤560基 本上以恆定的速度旋轉，這會使光束540也基本上以恆定的速度移 動。工作檯的平移允許新的區域來被預結晶化。
在一些實施例中，半導體膜首先在已限定的區域中被預結晶化， 並且隨後全部被橫向結晶。該預結晶化區域與未預結晶區域相比將會 具有更高度規則排列的晶體，儘管該膜的所有區域將會被橫向結晶。 那些既被預結晶也被橫向結晶的區域可以用來製造對微結構特別敏感 的器件，如集成TFT;未結晶區域可以用來製造對微結構不敏感的 器件，但仍會受益於橫向結晶，如像素TFT。相對於預結晶化整個 半導體膜，只在需要改善晶體排列的區域中預結晶化膜可以節省時間 和能量。
在一些實施例中，在預結晶化後半導體膜被橫向結晶。 一個適當 的方案，此處稱之為"均勻晶粒順序橫向凝固，，或"均勻SLS，，可以用來 製備均勻的結晶膜，該方案是以重複橫向拉長的晶體的列為特徵。均 勻晶體生長可以參考圖7A-7D的描述。結晶方案包括以大於特徵橫 向生長長度(characteristic lateral growth length, LGL)(例如 5>LGL)且小於兩倍的特徵橫向生長長度(例如5〈2LGL)的量來移 動膜，其中在脈沖之間的平移距離。術語"特徵橫向生長長度是指冷 卻時晶體生長的特徵距離。LGL是膜組分、膜厚度、基底溫度、激 光脈沖特性、緩沖層材料、(若有的話)以及光學配置的函數。例 如，對於50nm厚的矽膜，LGL為約l-5pm或大約2.5nm。實際的 生長可能受到其它橫向生長面的限制，例如下面示出的兩個面相遇。
參考圖7A，釆用窄的(例如小於橫向生長長度的兩倍)和拉長 的(例如大於10mm並達到或大於1000mm)的雷射脈衝進行首次照 射，雷射脈衝的能量密度足夠完全熔化膜。結果，暴露在雷射束下的 膜(在圖7A中示出為區域400)被完全熔化並隨後結晶。在這種情 況下，晶粒從未照射區域和熔化區域之間的界面420橫向生長。如上 所述，晶粒從熔化區域的任一邊的固相線邊界外延生長。因此，橫向生長的晶粒採用按上面所述形成的被預結晶化膜的織構。通過選擇激
光脈衝寬度以便被熔化的區域寬度小於特徵LGL的大約兩倍，從固/ 熔界面生長的晶粒大約在熔化區域的中心(例如中心線405)處彼此 相遇，並且橫向生長停止。在熔化溫度降到足夠低來觸發成核之前， 這兩個熔化面大約在中心線405處相遇。
參考圖7B，以預定距離5移置基底後，其中S至少大於約LGL並 小於最多兩倍LGL，基底400，的第二區域被第二雷射脈衝照射。基 底的位移5與雷射束脈衝重疊的期望程度有關。當基底位移變大時， 重疊程度變小。有利的且優選的是，雷射束的重疊程度小於LGL的 約90%並大於LGL的約10%。重疊區域以括號430和虛線435表 示。暴露在第二雷射束照射下的膜區域400，完全熔化並且結晶。在 這種情況下，由首次照射脈衝生長的晶粒作為從第二照射脈衝生長的 晶粒的橫向生長晶種。圖7C示出具有橫向延伸超出橫向生長長度的 晶體的區域440。這樣，通過兩束雷射束平均照射形成拉長的晶體 列。因為兩次照射脈衝都需要形成橫向延伸的晶體列，該工藝也被稱 為"雙照射(two shot)，，工藝。照射連續通過基底以形成多列橫向延伸 晶體。圖7D示出在多次照射後基底的微結構並描繪了幾列橫向延伸 晶體440。
因此，在均勻的SLS中，膜被少量的(例如，兩個)脈衝照射 和熔化。在熔化區域中形成的晶體優選橫向生長並且具有相似的取 向，並且在膜的特定被照射區域中的邊界處彼此相遇。照射模式的寬 度被優先選擇為使得晶體不成核地生長。在這種情況下，晶粒不是明 顯拉長的，然而，它們具有均勻的尺寸和取向。有關均勻SLS工藝 變化的進一步細節，可以參見美國專利No. 6,573,531，其全文以引用 的方式結合到此處，並且參見標題為"Line Scan Sequential Lateral Solidification of Thin Films"的PCT公開WO 2006/107926，其內容 全部以引用的方式結合到此處。能提供相對短的晶粒延長的其它橫向 結晶方法也是適用的，例如，在美國專利公開No. 2006/0102901中描 述的所謂的"點順序橫向結晶(Dot-SLS)，，方法，以及在PCT公開No.WO US03/25947中所描述的受控超級橫向生長或"C-SLG，，方法，上 述專利文獻的所有內容以引用的方式結合到此處。
圖5示出根據一些實施例的SLS系統。光源，例如準分子雷射 器710產生雷射束，該雷射束隨後在通過光學元件如反射鏡730， 740, 760、望遠鏡735、均質器745、分束器755和透鏡765之前通過脈寬 擴展器(pulse duration extender)720和衰減板725。雷射樂K衝隨後通 過掩模770以及投影光學元件795,該掩模可以在移動工作檯(未示 出)上。掩模可以是狹縫，其將雷射束整形為"線光束"，雖然該系統 能夠產生更複雜的光束形狀，這取決於掩模的選擇。投影光學器件減 小雷射束的尺寸並同時增加在期望位置射到基底799上的光能量的強 度。基底799被置於精密x-y-z工作檯800上，該工作檯可以準確地 將基底799定位到光束下並輔助聚焦或散焦由雷射束在基底的期望位 置上產生的掩模770的像。如美國專利7>開]\0. 2006/0102901中所述 的，雷射器的發射能夠與x-y-z工作檯800的運動相協調以提供位置 可控的脈沖發射。
儘管上面討論涉及矽膜的處理，但許多其它類型的薄膜也是適用 的。薄膜可以是半導體或導體，如金屬。示例的金屬包括鋁、銅、 鎳、鈦、金和鉬。示例的半導體膜包括傳統的半導體材料，如矽、鍺 和矽-鍺。位於金屬或半導體膜的上面或下面的附加層也可以考慮， 例如，氧化矽、氮化矽和/或氧化物和氮化物的混和物，或者其它適 合例如用作進一步防止基底過熱的絕熱材料或用作防止從基底到膜的 擴散或雜質的擴散阻擋層的材料。例如，可以參見PCT公開No. WO 2003/084688，釆用了脈衝雷射誘導熔化和初始成核結晶提供了 具有可控晶向的鋁薄膜的方法和系統。
鑑於本發明的原理可以應用於各種廣泛的實施例，應該理解，所 示出的實施例只是示例性的，不應該作為對本發明的範圍的限制。
權利要求
1.一種處理膜的方法，該方法包括(a)在膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位於基底上並能夠通過雷射誘導熔化；(b)產生具有一定通量的雷射束，選擇該通量以在膜中形成固體和液體的混合物，並且，在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使該膜的一部分被熔化；(c)相對於雷射束定位該膜，以準備至少部分地預結晶化所述多個間隔開的區域中的第一區域；(d)將該雷射束沿著雷射束光路引導到移動的至少部分反射的光學元件上，該移動的光學元件使該光束改變方向，以便用該光束沿著第一方向以第一速度掃描該第一區域的第一部分，其中，選擇該第一速度，使得該光束照射並在該第一區域的第一部分中形成固體和液體的混合物，其中，所述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向；以及(e)採用雷射誘導熔化使該第一區域的至少第一部分結晶化。
2. 如權利要求1所述的方法，其中雷射束為連續波。
3. 如權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括相對於雷射 束重新定位該膜，以準備至少部分地預結晶化該多個間隔開的區域中 的第二區域；以及移動該光學元件以便用該雷射束沿著第一方向以第 一速度掃描該第二區域的第一部分，其中該第二區域的第一部分在冷 卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的 相同的結晶取向。
4. 如權利要求1所述的方法，其中進一步選擇所述第一速度，使 得由雷射束產生的熱量基本上不損壞基底。
5. 如權利要求1所述的方法，其中該移動的光學元件包括具有多 個小平面的旋轉盤，其中所述多個小平面將所述雷射束反射到該膜 上。
6. 如權利要求l所述的方法，其中第一速度為至少約0.5m/s。
7. 如權利要求1所述的方法，其中第一速度為至少約lm/s。
8. 如權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括在用移動的 光學元件使雷射束改變方向以便掃描該第一區域的第一部分後，相對 於雷射束在第二方向上平移該膜以便用該雷射束沿著第一方向以第一 速度掃描該第一區域的第二部分，其中該第一區域的第二部分在冷卻 時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相 同的結晶取向。
9. 如權利要求8所述的方法，其中所述第一區域的第二部分與所 述第一區域的第一部分部分重疊。
10. 如權利要求9所述的方法，所述方法包括在第二方向上以第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度，以在所述第一區域的第一部 分和第二部分之間提供預定的重疊量。
11. 如權利要求8所述的方法，所述方法包括在第二方向上以第 二速度連續平移該膜一段時間，選擇該時間段來順序照射該第 一 區域 的多個部分，其中所述多個部分中的每一個在冷卻時形成晶粒，該晶 粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。
12. 如權利要求1所述的方法，其中在所述在至少單獨一個方向 上的所述結晶取向基本上垂直於膜表面。
13. 如權利要求1所述的方法，其中在所述至少單獨一個方向上 的所述結晶取向為取向。
14. 如權利要求1所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少 第 一部分包括執行均勻的順序橫向結晶。
15. 如權利要求14所述的方法，其中所述均勻的順序橫向結晶包 括行掃描順序橫向結晶。
16. 如權利要求1所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少 第 一部分包括執行點順序橫向結晶。
17. 如權利要求1所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少 第一部分包括執行受控的超級橫向生長結晶。
18. 如權利要求1所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少 第一部分包括形成具有預定的結晶取向的晶體，該晶體適用於驅動器 TFT的溝道區域。
19. 如權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括在第一區域 和第二區域中的至少一個中製造至少一個薄膜電晶體。
20. 如權利要求1所述的方法，所述方法進一步包括在至少第一 區域和第二區域中製造多個薄膜電晶體。
21. 如權利要求1所述的方法，其中限定多個間隔開的區域包括 為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中制 造的器件或電路一樣大。
22. 如權利要求1所述的方法，其中限定多個間隔開的區域包括 為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中制 造的薄膜電晶體的寬度一樣大。
23. 如權利要求1所述的方法，其中間隔開的區域由非晶膜分隔開。
24. 如權利要求1所述的方法，其中膜包含導體和半導體中的至 少一種。
25. 如權利要求1所述的方法，其中膜包含矽。
26. 如權利要求1所述的方法，其中基底包含玻璃。
27. 如權利要求1所述的方法，所述方法包括使用聚焦光學器件 整形所述雷射束。
28. —種用於處理膜的系統，該系統包括提供具有一定通量的雷射束的光源，該同理被選擇以在膜中形成 固體和液體的混合物，並且在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使 該膜的一部分被熔化；在雷射束光路上的可移動的至少部分反射的光學元件，該光學元件能夠可控地使該雷射束的光路改變方向；用於支持膜和能夠在至少第一方向上平移的工作檯；以及用於存儲一組指令的存儲器，該指令包括(a) 在膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位於基 底上並能夠通過雷射誘導熔化；(b) 相對於雷射束定位該膜，以準備至少部分地預結晶化所迷多 個間隔開的區域中的第一區域；(c) 移動該可移動的光學元件以便用該光束沿著第一方向以第一 速度掃描該第一區域的第一部分，其中選擇該第一速度以便該光束在 膜中形成固體和液體的混合物，並且在第一區域的第一部分中，在整 個膜厚度上，使該膜的一部分被熔化，其中所述第一區域的第一部分 在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向上具有佔主導地位的 相同的結晶取向。
29. 如權利要求28所述的系統，其中雷射束為連續波。
30. 如權利要求28所述的系統，進一步包括相對於雷射束重新定 位膜，以準備至少部分地再結晶所述多個間隔開的區域中的第二區 域；並且移動可移動的光學元件以便用該雷射束沿著第一方向以第一 速度掃描該第二區域的第一部分，其中所述第二區域的第一部分在冷 卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的 相同的結晶取向。
31. 如權利要求28所述的系統，其中進一步選擇所述第一速度， 使得由光束產生的熱量基本上不損壞基底。
32. 如權利要求28所述的系統，其中可移動的光學元件包括具有 多個小平面的盤，該多個小平面將所述雷射束至少部分地反射到膜 上。
33. 如權利要求28所述的系統，其中第一速度為至少約0.5m/s。
34. 如權利要求28所述的系統，其中第一速度為至少約lm/s。
35. 如權利要求28所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來在移動該可移動的光學元件以便掃描該第一區域的第一部分後，相 對於雷射束在第二方向上平移該膜以便用雷射束沿著第一方向以第一 速度掃描該第一區域的第二部分，其中所述第一區域的第二部分在冷 卻時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向。
36，如權利要求35所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來使第一區域的第一部分和第二部分部分地重疊。
37. 如權利要求36所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來在第二方向上以第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度來在第一 區域的第一部分和第二部分之間提供預定的重疊量。
38. 如權利要求35所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來在第二方向上以第二速度連續平移該膜一段時間，選擇該時間段來順序照射和部分熔化該第一區域的多個部分，其中所述多個部分中的 每一個在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向上具有佔主導 地位的相同的結晶取向。
39. 如權利要求28所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來在至少第 一區域執行均勻的順序橫向結晶。
40. 如權利要求28所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中 製造的電路器件一樣大。
41. 如權利要求28所述的系統，其中存儲器進一步包括指令，用 來為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中 製造的薄膜電晶體的寬度一樣大。
42. 如權利要求28所述的系統，其中該膜包含導體和半導體中的 至少一種。
43. 如權利要求28所述的系統，其中膜包含矽。
44. 如權利要求28所迷的系統，其中基底包含玻璃。
45. 如權利要求28所述的系統，所述系統進一步包括雷射光學器 件，以整形所述雷射束。
46. —種膜，包括預結晶化膜列，其被定位和定尺為使得隨後可以在所迷預結晶化 膜列中製造薄膜電晶體的行和列，所述預結晶化膜列包括在至少單獨 一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向的晶粒；以及在所述預結晶化膜列之間具有未處理的膜列。
47. 如權利要求46所述的膜，其中在所述至少單獨一個方向上的 所述結晶取向基本上垂直於膜表面。
48. 如權利要求46所述的膜，其中在所述至少單獨一個方向上的 所述結晶取向為取向。
49. 如權利要求46所述的膜，其中未處理的膜列包括非晶膜。
50. —種處理膜的方法，該方法包括(a) 在膜中限定至少一個區域，該膜位於基底上並且能夠通過激 光誘導熔化；(b) 形成具有一定通量的雷射束，選擇該通量以在膜中形成固體 和液體的混合物，並且在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使該膜 的一部分被熔化；(c) 將該雷射束引導到移動的至少部分反射的光學元件上，所述 移動的光學元件引導該雷射束沿著第一方向以第一速度穿過第一區域 的第一部分；(d) 相對於雷射束在第二方向上以第二速度移動該膜，以在步驟(c) 中的雷射照射第一部分期間沿著第二方向使該膜發生位移，其中所述 第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向 上具有佔主導地位的相同的結晶取向，其中選擇該第 一速度以便該光束照射並在第一區域的第一部分中形成固體和液體的混合物；以及(e) 重複步驟(c)和(d)至少 一次使第 一 區域結晶化。
51. 如權利要求50所述的方法，其中雷射束為連續波。
52. 如權利要求50所述的方法，進一步包括相對於雷射束重新定 位膜以準備至少部分地再結晶所述多個間隔開的區域中的笫二區域； 並且移動該可移動的光學元件以便用該雷射束沿著第一方向以第一速 度掃描該第二區域的第一部分，其中所述第二區域的第一部分在冷卻 時形成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相 同的結晶取向。
53. 如權利要求50所述的方法，其中進一步選擇所述第一速度以避免由光束產生的熱量損壞基底。
54. 如權利要求50所迷的方法，其中引導該可移動的光學元件包 括旋轉具有多個小平面的盤，該多個小平面將所述雷射束反射到膜 上。
55. 如權利要求50所述的方法，其中第一速度為至少約0.5m/s。
56. 如權利要求50所述的方法，其中第一速度為至少約lm/s。
57. 如權利要求50所述的方法，其中步驟(c)和(d)使第一區域的 第 一部分和第二部分具有佔主導地位的相同的結晶取向，並且^f吏第一 區域的第二部分部分地重疊第一區域的第一部分。
58. 如權利要求57所述的方法，所述方法包括在第二方向上以第二速度連續平移該膜，選擇該第二速度，以在第一區域的第一部分和 第二部分之間提供預定的重疊量。
59. 如權利要求57所述的方法，所述方法包括在第二方向上以第 二速度連續平移該膜一段時間，選擇該時間段，以順序照射和部分熔 化該第一區域的多個部分，其中所述多個部分中的每一個在冷卻時形 成晶粒，該晶粒在所述至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的 結晶取向。
60. 如權利要求50所述的方法，其中在所述至少單獨一個方向上 的所述結晶取向基本上垂直於膜表面。
61. 如權利要求50所述的方法，其中在所述至少單獨一個方向上 的所述結晶取向為取向。
62. 如權利要求50所述的方法，所述方法進一步包括使該膜經歷 隨後的順序橫向結晶工藝，以產生位置可控的晶粒，其中結晶化第一 區域的至少第 一部分包括執行均勻的順序橫向結晶。
63. 如權利要求62所述的方法，其中所述均勻的順序橫向結晶包 括行掃描順序橫向結晶。
64. 如權利要求50所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少 第 一部分包括執行點順序橫向結晶。
65. 如權利要求50所述的方法，其中結晶化所述第一區域的至少第一部分包括執行受控的超級橫向生長結晶。
66. 如權利要求50所述的方法，其中結晶化所迷第一區域的至少 第一部分包括形成具有預定的結晶取向的晶體，該晶體適用於驅動器 TFT的溝道區域。
67. 如權利要求50所迷的方法，所述方法進一步包括在第一區域 和第二區域中的至少一個中製造至少一個薄膜電晶體。
68. 如權利要求50所迷的方法，所述方法進一步包括在至少第一 區域和第二區域中製造多個薄膜電晶體。
69. 如權利要求50所述的方法，其中限定多個間隔開的區域包括 為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中制 造的器件或電路一樣大。
70. 如權利要求50所述的方法，其中限定多個間隔開的區域包括 為每個間隔開的區域限定寬度，該寬度至少與預期隨後在該區域中制 造的薄膜電晶體的寬度一樣大。
71. 如權利要求50所述的方法，其中間隔開的區域由非晶膜分隔開。
72. 如權利要求50所述的方法，其中膜包含導體和半導體中的至 少一種。
73. 如權利要求50所述的方法，其中膜包含矽。
74. 如權利要求50所迷的方法，其中基底包含玻璃。
75. 如權利要求50所述的方法，所述方法包括使用聚焦光學器件 整形所述雷射束。
全文摘要
在一些實施例中，提供了處理膜的一種方法，該方法包括在膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位於基底上並能夠通過雷射誘導熔化；產生具有一定通量的雷射束，選擇該通量以在膜中形成固體和液體的混合物，並且在被照射的區域中，在整個膜厚度上，使該膜的一部分被熔化；相對於雷射束定位該膜，以準備至少部分地預結晶化所述多個間隔開的區域中的第一區域；將該雷射束沿著雷射束光路引導到移動的至少部分反射的光學元件上，該移動的光學元件使該光束改變方向，以便用該光束沿著第一方向以第一速度掃描該第一區域的第一部分，其中選擇該第一速度以便該光束照射並在第一區域的第一部分中形成固體和液體的混合物，其中所述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方向上具有佔主導地位的相同的結晶取向；以及採用雷射誘導熔化來結晶化該第一區域的至少第一部分。
文檔編號C30B13/00GK101617069SQ200680052322
公開日2009年12月30日 申請日期2006年12月5日 優先權日2005年12月5日
發明者J·S·艾姆 申請人:紐約市哥倫比亞大學理事會