发明名称 用于基材上薄膜区域的雷射结晶化处理以提供该等区域中之地区内与其边缘地区的实质均一性之方法与系统及此种薄膜区域之结构
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.06.21
申请号 TW092122789 申请日期 2003.08.19
申请人 纽约市哥伦比亚大学理事会 发明人 詹姆士S 埃恩
分类号 G02F1/133;H01L21/324 主分类号 G02F1/133
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路148号11楼;李世章 台北市中山区松江路148号11楼
主权项 一种处理一基材上薄膜样本之至少一区段的方法,其至少包含以下步骤:(a)控制一光束产生器,用以发出在一预定重复率之连续辐照光束脉冲;(b)将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出一第一复数个细光束及一第二复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的第一及第二复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段中被辐照的部分;(c)用该辐照光束脉冲的一第一脉冲的第一细光束来辐照该薄膜样本之至少一区段的一特定部分,用以熔化该特定部分的第一地区,第一地区至少被部分地熔化,在第一地区各相邻地区之间留下第一未被辐照区域,且能够再固化及结晶化;及(d)在步骤(c)之后,用该辐照光束脉冲的一第二脉冲的第二细光束来辐照该特定部分用以熔化该特定部分的第二地区,该等第二地区至少被部分地熔化,在第二地区各相邻地区之间留下第二未被辐照区域,且能够再固化及结晶化,其中该第一被辐照且再固化地区与第二被辐照且再固化地区彼此相互混杂在该薄膜样本之至少一区段内,及其中第一地区对应于第一像素及第二地区对应于第二像素。如申请专利范围第1项所述之方法,其中第一像素的各部分不同于第二像素的各部分。如申请专利范围第1项所述之方法,其中第二地区的至少一者的位置与第一未辐照地区的至少一者的位置相同。如申请专利范围第3项所述之方法,其中第一未受辐照地区具有与第二地区相同的位置,及其中该第二未受辐照的地区具有与第一地区相同的位置。如申请专利范围第4项所述之方法,其中第一及第二再固化的地区形成该薄膜样本的至少一区段的一整个截面。如申请专利范围第3项所述之方法,其中第一及第二地区的位置是不一致的。如申请专利范围第1项所述之方法,其中第二被辐照的及再固化的地区的边缘被提供在离第一再固化地区一段距离处。如申请专利范围第1项所述之方法,其中第一细光束具有一第一能量密度,其中该第二细光束具有一第二能量密度,及其中该第一能量密度不同于该第二能量密度。如申请专利范围第1项所述之方法,其中经过遮罩的辐照光束脉冲更包括一第三复数个细光束,其被提供来照射该薄膜样本且具有一足以至少部分地熔化该薄膜样本的该至少一区段中被辐照部分的强度,且该方法更包含以下的步骤:(e)在步骤(d)之后,用第三细光束来辐照该特定的部分用以熔化该特定部分的第三地区,第三地区被至少地熔化用以留下第三未被辐照的区域介于第三地区的各相邻地区之间且能够再固化及结晶化。如申请专利范围第9项所述之方法,其中第三地区对应于第三像素,及其中第一及第二像素的各位置系不同于第三像素的各位置。如申请专利范围第9项所述之方法,其中第一及第二地区的至少一者的位置与第三未受辐照的地区中的至少一者的位置相同。如申请专利范围第11项所述之方法,其中第一及第二地区的位置不同于第三地区的位置。如申请专利范围第12项所述之方法,其中第一及第二未受辐照地区的至少一者具有与第三地区相同的位置,及其中第三未受辐照的地区具有与第一及第二地区的至少一者相同的位置。如申请专利范围第13项所述之方法,其中第一、第二及第三再固化的地区形成该薄膜样本的至少一区段的一整个截面。如申请专利范围第9项所述之方法,其中第一及第二再固化地区的边缘被提供在离第三再固化地区一段距离处。如申请专利范围第9项所述之方法,其中第一细光束具有一第一能量密度,其中第二细光束具有一第二能量密度,其中第三能量密度具有一第三能量密度,及其中该第三能量密度不同于第一能量密度与第二能量密度中的至少一者。如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第二光束脉冲紧接在第一光束脉冲之后,其中当该薄膜样本被提供在相对于辐照光束脉冲的一第一位置时,第一地区被第一细光束辐照,其中当该薄膜样本被提供在相对于辐照光束脉冲的一第二位置时,第二地区被第二细光束辐照,其中该第二位置比第二位置更靠近该薄膜样本的至少一区段的中心。如申请专利范围第17项所述之方法,其更包含以下的步骤:(f)在步骤(c)之后及在步骤(d)之前,将薄膜样本相对于辐照光束脉冲平移使得第一细光束对薄膜样本的照射从第一位置移到第二位置。如申请专利范围第1项所述之方法,其中在步骤(c)中,第一地区被完全熔化;且其中在步骤(d)中,第二地区的整个厚度都完全被熔化。如申请专利范围第1项所述之方法,其更包含以下的步骤:(g)平移该薄膜样本使得该薄膜的另一部分被第一及第二细光束所辐照,该另一部分与该薄膜样本的该特定部分相邻;及(h)对该薄膜样本的该另一部分重复步骤(c)及(d),其中该薄膜样本的该另一部分的第一边缘与该薄膜样本的特定部分的第二边缘重叠,且其中在该另一部分的第一边缘内的再固化地区与该特定部分的再固化地区相混杂在一起(intermingled)以防止它们之间有重叠。如申请专利范围第1项所述之方法,其中第一及第二地区中的至少之一者被建构成可以有至少一薄膜电晶体位被放置在其内。一种处理一基材上薄膜样本之至少一区段的方法,其至少包含以下的步骤:(a)控制一光束产生器,用以发出在一预定的重复率下的连续辐照光束脉冲;(b)将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段之被辐照的部分;(c)在该薄膜样本相对于辐照光束脉冲的一第一位置处,用辐照光束脉冲的第一脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的至少一区段的一第一部分用以至少部分地熔化该至少一区段的第一地区,该第一地区在第一地区的各相邻地区的至少一第一边缘之间留下第一未被辐照区域,且能够再固化及结晶化;及(d)在步骤(c)之后,将该薄膜样本相对于该辐照光束脉冲从第一位置平移至一第二位置;(e)在步骤(d)之后及在该第二位置上,用辐照光束脉冲的第二脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的一第二部分用以至少部分地熔化该至少一区段的第二地区,该第二地区在第二地区的各相邻地区的至少一第二边缘之间留下第二未被辐照区域,且能够再固化及结晶化,其中,该薄膜样本的该至少一区段的第一部分的至少一第一边缘与该薄膜样本的该至少一区段的第二部分的至少一第二边缘重叠,且其中第一再固化地区与第二再固化地区在该至少一第一边缘与该至少一第二边缘内是彼此混杂的(intermingled)。如申请专利范围第22项所述之方法,其中第一及第二再固化地区的重叠可将介于该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间的边界的空间分布平顺化。如申请专利范围第23项所述之方法,其中因为介于的第一部分与第二部分之间的边界被平顺化的关系,所以在该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间有可看得见的对比。如申请专利范围第24项所述之方法,其中该至少一第一边缘与该至少一第二边缘的总合密度可在介于该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间的边界处提供一适当的像素密度。如申请专利范围第22项所述之方法,其中在步骤(e)中,第二地区进一步留下其它未受辐照的区域在第二部分中,介于其至少一其它边缘上各相邻第二地区之间,且可被再固化及结晶化,且其中该至少一其它边缘与该至少一第二边缘相邻。如申请专利范围第26项所述之方法,其中该至少一区段为该薄膜样本的一第一横列,其中当该薄膜样本在相对于第一及第二光束脉冲的一第一方向上平移时,该第一横列被第一及第二光束脉冲的细光束所辐照,且更包含以下的步骤:(f)放置该薄膜样本用以辐照该薄膜样本的另一区段,该另一区段为该薄膜样本的一第二横列;及(g)在该薄膜样本相对于辐照光束的一第三位置处,用该辐照光束脉冲的一第三脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该另一区段的一第一部分,用以至少部分地熔化该另一区段的第三地区,该另一区段的第三地区留下第三未受辐照的区域于其至少一第三边缘上的各相邻的第三地区之间,且可被再固化及结晶化,其中该薄膜样本的该至少一区段的第二部分的该至少另一边缘与该薄膜样本的另一区段的第二部分的该至少一第三边缘重叠,及其中该等其它再固化地区与第三再固化地区彼此相混杂于该至少另一边缘与该至少一第三边缘内。如申请专利范围第22项所述之方法,其中在步骤(c)中,第一地区包括额外的未受辐照区域介于远离该至少一边缘的各相邻的第一地区之间,且更包含以下的步骤:(h)在步骤(c)之后且在步骤(d)之前,用该辐照光束脉冲的第一脉冲的其它细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的第一部分用以熔化该第一部分的其它地区,该等其它地区被至少部分地熔化,留下其它未受辐照的区域介于各相邻其它地区之间且可被再固化与结晶化,其中第一再固化地区与其它再固化地区系彼此相混杂在薄膜样本的第一部分内。如申请专利范围第28项所述之方法,其中至少一其它地区的一个位置与该等额外的未受辐照地区的至少一者的位置相同。如申请专利范围第29项所述之方法,其中该等额外的未受辐照地区具有该等其它地区相同的位置,及该等其它未受辐照的地区具有与第一地区相同的位置。如申请专利范围第30项所述之方法,其中第一及其它再固化地区形成该薄膜样本的该至少一区段的第一部分的整个截面。如申请专利范围第22项所述之方法,其中该至少一第一边缘与该至少一第二边缘重叠用以形成被结晶化的整个表面的一边缘区域。一种处理一基材上薄膜样本的至少一区段的系统,其至少包含:一光束产生器;一遮罩设备,光学耦接至该光束产生器;一样本台,用以接收该基材;及一处理设备,操作性耦接至该光束产生器与该样本台,当其执行一电脑程式时可实施以下的步骤:(a)控制该光束产生器,用以发出在一预定重复率之连续辐照光束脉冲;(b)利用该遮罩设备将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出一第一复数个细光束及一第二复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的第一及第二复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段之被辐照的部分;(c)用该辐照光束脉冲的一第一脉冲的第一细光束来辐照该薄膜样本之至少一区段的一特定部分,用以熔化该特定部分的第一地区,第一地区至少被部分地熔化,在第一地区的各相邻地区之间留下第一未被辐照区域,且能够再固化及结晶化;及(d)在步骤(c)之后,用该辐照光束脉冲的一第二脉冲的第二细光束来辐照该特定部分用以熔化该特定部分的第二地区,该等第二地区至少被部分地熔化,在第二地区的各相邻地区之间留下第二未被辐照区域,且能够再固化及结晶化,其中该第一被辐照且再固化地区与第二被辐照且再固化地区彼此相互混杂在该薄膜样本之至少一区段内,及其中第一地区对应于第一像素及第二地区对应于第二像素。如申请专利范围第33项所述之系统,其中第一像素的各位置不同于第二像素的各位置。如申请专利范围第33项所述之系统,其中第二地区的至少一者的位置与第一未辐照地区的至少一者的位置相同。如申请专利范围第35项所述之系统,其中第一未受辐照地区具有与第二地区相同的位置,及其中该第二未受辐照的地区具有与第一地区相同的位置。如申请专利范围第35项所述之系统,其中第一及第二再固化的地区形成该薄膜样本的至少一区段的一整个截面。如申请专利范围第35项所述之系统,其中第一及第二地区的位置是不一致的。如申请专利范围第33项所述之系统,其中第二再固化的地区的边缘被提供在离第一再固化地区一段距离处。如申请专利范围第33项所述之系统,其中第一细光束具有一第一能量密度,其中该第二细光束具有一第二能量密度,及其中该第一能量密度不同于该第二能量密度。如申请专利范围第33项所述之系统,其中经过遮罩的辐照光束脉冲更包括一第三复数个细光束,其被提供来照射该薄膜样本且具有一足以至少部分地熔化该薄膜样本的该至少一区段的被辐照部分的强度,且其中当该处理设备在执行该电脑程式时可进一步实施以下的步骤:(e)在步骤(d)之后,用第三细光束来辐照该特定的部分用以熔化该特定部分的第三地区,第三地区被至少地熔化用以留下第三未被辐照的区域介于第三地区的各相邻地区之间且能够再固化及结晶化。如申请专利范围第41项所述之系统,其中第三地区对应于第三像素,及其中第一及第二像素的各位置系不同于第三像素的各位置。如申请专利范围第41项所述之系统,其中第一及第二地区的至少一者的位置与第三未受辐照的地区中的至少一者的位置相同。如申请专利范围第43项所述之系统,其中第一及第二地区的位置不同于第三地区的位置。如申请专利范围第44项所述之系统,其中第一及第二未受辐照地区的至少一者具有与第三地区相同的位置,及其中第三未受辐照的地区具有与第一及第二地区的至少一者相同的位置。如申请专利范围第45项所述之系统,其中第一,第二及第三再固化的地区形成该薄膜样本的至少一区段的一整个截面。如申请专利范围第41项所述之系统,其中第一及第二再固化地区的边缘被提供在离第三再固化地区一距离处。如申请专利范围第41项所述之系统,其中第一细光束具有一第一能量密度,其中第二细光束具有一第二能量密度,其中第三能量密度具有一第三能量密度,及其中该第三能量密度不同于第一能量密度与第二能量密度中的至少一者。如申请专利范围第33项所述之系统,其中该第二光束脉冲紧接在第一光束脉冲之后,其中当该薄膜样本被提供在相对于辐照光束脉冲的一第一位置时,第一地区被第一细光束辐照,其中当该薄膜样本被提供在相对于辐照光束脉冲的一第二位置时,第二地区被第二细光束辐照,其中该第二位置比第二位置更靠近该薄膜样本的至少一区段的中心。如申请专利范围第49项所述之系统,当该处理设备在执行该电脑程式时可进一步实施以下的步骤:(f)在步骤(c)之后及在步骤(d)之前,将薄膜样本相对于辐照光束脉冲平移使得第一细光束对薄膜样本的照射从第一位置移到第二位置。如申请专利范围第33项所述之系统,其中在步骤(c)中,第一地区的整个厚度都完全被熔化;且其中在步骤(d)中,第二地区的整个厚度都完全被熔化。如申请专利范围第33项所述之系统,其中当该处理设备执行电脑程式时可进一步执行以下的步骤:(g)平移该薄膜样本使得该薄膜的另一部分被第一及第二细光束所辐照,该另一部分与该薄膜样本的该特定部分相邻;及(h)对该薄膜样本的该另一部分重复步骤(c)及(d),其中该薄膜样本的该另一部分的第一边缘与该薄膜样本的特定部分的第二边缘重叠,及其中在该另一部分的第一边缘内的再固化地区与该特定部分的再固化地区相混杂在一起(intermingled)以防止它们之间有重叠。一种处理一基材上薄膜样本的至少一区段的系统,其至少包含:一光束产生器;一遮罩设备,光学耦接至该光束产生器;一样本台,用以接收该基材;及一处理设备,操作性耦接至该光束产生器与该样本台,当其执行一电脑程式时可实施以下的步骤:(a)控制该光束产生器,用以发出在一预定重复率下之连续辐照光束脉冲;(b)利用该遮罩设备将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段之被辐照的部分;(c)在该薄膜样本相对于辐照光束脉冲的一第一位置处,用辐照光束脉冲的第一脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的至少一区段的一第一部分用以至少部分地熔化该至少一区段的第一地区,该第一地区在第一地区的各相邻地区的至少一第一边缘之间留下第一未被辐照区域,且能够再固化及结晶化;及(d)在步骤(c)之后,将该薄膜样本相对于该辐照光束脉冲从第一位置平移至一第二位置;(e)在步骤(d)之后及在该第二位置上,用辐照光束脉冲的第二脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的一第二部分用以至少部分地熔化该至少一区段的第二地区,该第二地区在第二地区的各相邻地区的至少一第二边缘之间留下第二未被辐照区域,且能够再固化及结晶化,其中,该薄膜样本的该至少一区段的第一部分的至少一第一边缘与该薄膜样本的该至少一区段的第二部分的至少一第二边缘重叠,及其中第一再固化地区与第二再固化地区在该至少一第一边缘与该至少一第二边缘内是彼此相混的(intermingled)。如申请专利范围第53项所述之系统,其中第一及第二再固化地区的重叠可将介于该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间的边界的空间分布平顺化。如申请专利范围第54项所述之系统,其中因为介于的第一部分与第二部分之间的边界被平顺化的关系,所以在该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间有可看得见的对比。如申请专利范围第55项所述之系统,其中该至少一第一边缘与该至少一第二边缘的总合密度可在介于该薄膜样本的该至少一区段的第一部分及第二部分之间的边见处提供一适当的像素密度。如申请专利范围第53项所述之系统,其中在步骤(e)中,第二地区进一步留下其它未受辐照的区域在第二部分中,介于其至少一其它边缘上各相邻第二地区之间,且可被再固化及结晶化,及其中该至少一其它边缘与该至少一第二边缘相邻。如申请专利范围第57项所述之系统,其中该至少一区段为该薄膜样本的一第一横列,其中当该薄膜样本在相对于第一及第二光束脉冲的一第一方向上平移时,该第一横列被第一及第二光束脉冲的细光束所辐照,且其中当该处理设备在执行电脑程式时,可进一步执行以下的步骤:(f)放置该薄膜样本用以辐照该薄膜样本的另一区段,该另一区段为该薄膜样本的一第二横列;及(g)在该薄膜样本相对于辐照光束的一第三位置处,用该辐照光束脉冲的一第三脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该另一区段的一第一部分,用以至少部分地熔化该另一区段的第三地区,该另一区段的第三地区留下第三未受辐照的区域于其至少一第三边缘上的各相邻的第三地区之间,且可被再固化及结晶化,其中该薄膜样本的该至少一区段的第二部分的该至少另一边缘与该薄膜样本的另一区段的第二部分的该至少一第三边缘重叠,及其中该等其它再固化地区与第三再固化地区彼此相混杂于该至少另一边缘与该至少一第三边缘内。如申请专利范围第53项所述之系统,其中在步骤(c)中,第一地区包括额外的未受辐照区域介于远离该至少一边缘的各相邻的第一地区之间,且当该处理设备在执行电脑程式时,可进一步执行以下步骤:(h)在步骤(c)之后且在步骤(d)之前,用该辐照光束脉冲的第一脉冲的其它细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的第一部分用以熔化该第一部分的其它地区,该等其它地区被至少部分地熔化,留下其它未受辐照的区域介于各相邻其它地区之间且可被再固化与结晶化,其中第一再固化地区与其它再固化地区系彼此相混杂在薄膜样本的第一部分内。如申请专利范围第59项所述之系统,其中至少一其它地区的一个位置与该等额外的未受辐照地区的至少一者的位置相同。如申请专利范围第60项所述之系统,其中该等额外的未受辐照地区具有该等其它地区相同的位置,及该等其它未受辐照的地区具有与第一地区相同的位置。如申请专利范围第61项所述之系统,其中第一及其它再固化地区形成该薄膜样本的该至少一区段的第一部分的整个截面。如申请专利范围第53项所述之系统,其中该至少一第一边缘与该至少一第二边缘重叠用以形成被结晶化的整个表面的一边缘区域。一种处理一基材上薄膜样本的至少一区段的方法,其至少包含以下的步骤:(a)控制一光束产生器,用以发出在一预定重复率下之连续辐照光束脉冲;(b)将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出一第一复数个细光束及一第二复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的第一及第二复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段之被辐照的部分;(c)用该辐照光束脉冲的一第一脉冲的第一细光束来辐照该薄膜样本之至少一区段的一特定部分,用以熔化及结晶化该特定部分的第一地区;(d)在步骤(c)之后,用该辐照光束脉冲的一第二脉冲的第二细光束来辐照该特定部分用以熔化及结晶化该特定部分的第二地区,其中第一被辐照地区及第二被辐照地区系彼此相混杂在该薄膜样本的该至少一区段内,其中第一被辐照地区的一脉冲辐照历史不同于第二被辐照地区的一脉冲辐照历史,及其中第一地区对应于第一像素,及第二地区对应于第二像素。一种处理一基材上薄膜样本的至少一区段的方法,其至少包含以下的步骤:(a)控制一光束产生器,用以发出在一预定的重复率下的连续辐照光束脉冲;(b)将每一辐照光束脉冲遮罩,用以界定出复数个细光束(beamlets),每一辐照光束脉冲的复数个细光束是用来照射(impinging)该薄膜样本且其强度足以至少部分地熔化该薄膜样本之至少一区段之被辐照的部分;(c)在该薄膜样本相对于辐照光束脉冲的一第一位置处,用辐照光束脉冲的第一脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的一第一部分用以至少部分地熔化及结晶化该至少一区段的第一地区;及(d)在步骤(c)之后,将该薄膜样本相对于该辐照光束脉冲从第一位置平移至一第二位置;(e)在步骤(d)之后及在该第二位置上,用辐照光束脉冲的第二脉冲的细光束来辐照该薄膜样本的该至少一区段的一第二部分用以至少部分地熔化及结晶化该至少一区段的第二地区,其中,该薄膜样本的该至少一区段的第一部分的至少一第一边缘与该薄膜样本的该至少一区段的第二部分的至少一第二边缘重叠,其中第一被辐照地区的一脉冲辐照历史不同于第二被辐照地区的一脉冲辐照历史,及其中第一被辐照地区及第二被辐照地区系彼此相混杂在该薄膜样本的该至少一第一边缘与该至少第二边缘内。
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