JP2003528461A - 連続運動順次横方向凝固を実現する方法およびシステム - Google Patents

連続運動順次横方向凝固を実現する方法およびシステム

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Abstract

(57)【要約】 アモルファスシリコン薄膜サンプルを処理して、粒子境界を制御されたシリコン薄膜を作製する方法およびシステム。膜サンプルは第１の縁部および第２の縁部を含む。特に、この方法およびシステムを使用し、エキサイマ・レーザを使用してパルス・レーザ光線が生成され、かつパルス・レーザ光線は、各ビームレットが膜サンプルを溶融させるのに十分な強度を有するパターン化されたビームレットを生成するようにマスクされる。膜サンプルは、パターン化されたビームレットにより、第１の縁部と第２の縁部との間の第１の経路に沿って第１の一定の所定の速度で連続的に走査される。また、膜サンプルは、パターン化されたビームレットにより、第１の縁部と第２の縁部との間の第２の経路に沿って第２の一定の所定の速度で連続的に走査される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜半導体材料を処理する方法およびシステムに関し、特に、レー
ザ照射と照射を受ける半導体膜を有する基板の連続運動とを使用して、基板上の
アモルファス薄膜または多結晶薄膜から、大きな粒子で構成され粒子境界位置を
制御された半導体薄膜を形成することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体処理分野では、レーザを使用してアモルファスシリコン薄膜を多結晶膜
に変換するいくつかの試みがなされている。たとえば、James Imら著「Crystall
ine Si Films for Integrated Active-Matrix Liquid-Crystal Displays」11 MR
S Bulletin 39（1996年）には、従来型のエキシマ・レーザ・アニーリング技法
の概要が記載されている。このような従来型のシステムでは、エキシマ・レーザ
光線が、通常は長さが最大で30cmであり幅が500μm以上である長いビームとして
形成される。このように形成されたビームは、アモルファスシリコンのサンプル
上で移動させられ、アモルファスシリコンの溶融と、サンプルが再凝固する際の
、粒子境界が制御された多結晶シリコンの形成が推進される。
【０００３】 従来型のエキシマ・レーザ・アニーリング技法を使用して多結晶シリコンを生
成することはいくつかの理由で問題がある。第１に、このプロセスで生成される
多結晶シリコンは通常、小さな粒子で構成され、ランダムな微細構造を有し（す
なわち、粒子境界が十分に制御されない）、かつ非一様な粒径を有し、その結果
、不十分で非一様な装置が得られ、したがって、収量が低くなる。第２に、許容
できる品質を有し粒子境界を制御された多結晶薄膜を得るには、このような薄膜
の生産量を低いレベルに維持しなければならない。また、このプロセスでは一般
に、制御された雰囲気が必要であり、かつアモルファスシリコン・サンプルを事
前に加熱しておく必要があり、生産量が低下する。したがって、この分野では、
より高い品質の多結晶シリコン薄膜をより高い生産量を維持しながら生成する必
要がある。同様に、液晶パネル・ディスプレイ用の薄膜トランジスタ・アレイな
ど、より高い品質の装置を製造する際に使用すべきより大きくかつより一様な微
細構造を有する多結晶シリコン薄膜を生成する製造技術も必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、順次横方向凝固プロセスを使用して、大きな粒子で構成され
粒子境界位置を制御された多結晶薄膜半導体を製造する技法を提供し、かつこの
ようなシリコン薄膜を高速に生成することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの目的のうち少なくともいくつかは、アモルファス薄膜サンプ
ルまたは多結晶薄膜サンプルを、粒子境界を制御された多結晶薄膜または単結晶
薄膜に変換する方法およびシステムを用いて実現される。膜サンプルは第１の縁
部および第２の縁部を含む。特に、この方法およびシステムを使用して、レーザ
光線発生装置がレーザ光線を放出するように制御され、かつこのレーザ光線の一
部が、各ビームレットが膜サンプルを溶融させるのに十分な強度を有するパター
ン化されたビームレットを生成するようにマスクされる。膜サンプルは、パター
ン化されたビームレットにより、第１の縁部と第２の縁部との間の第１の経路に
沿って第１の一定の所定の速度で連続的に走査される。また、膜サンプルは、パ
ターン化されたビームレットにより、第１の縁部と第２の縁部との間の第２の経
路に沿って第２の一定の所定の速度で連続的に走査される。
【０００６】 本発明の他の実施態様では、固定されたパターン化ビームレットが膜サンプル
の第１の連続する部分を第１の経路に沿って連続的に照射するように、膜サンプ
ルが第１の方向に連続的に並進させられる。第１の部分は、照射中に溶融する。
また、膜サンプルは、固定されたパターン化ビームレットが膜サンプルの第２の
連続する部分を第２の経路に沿って照射するように、膜サンプルが第２の方向に
連続的に並進させられる。第２の部分は、照射中に溶融する。さらに、膜サンプ
ルが第１の方向に並進させられ、膜サンプルの第１の経路の次の連続する部分が
照射された後、第１の部分が冷却され再凝固し、かつ膜サンプルが第２の方向に
並進させられ、膜サンプルの第２の経路の次の連続する部分が照射された後、第
２の部分が冷却され再凝固する。
【０００７】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、所定のビームレットが膜サンプル
に対してその境界の外側の第１の位置に入射するように位置決めされる。また、
膜サンプルは、第２の位置から第２の経路に沿って走査される前に、第１の位置
から第２の位置へ微並進させておくことができる。
【０００８】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、第２の経路に沿って走査された後
、微並進させられた膜サンプルの境界の外側にある第３の位置にビームレットが
照射するように並進させられる。その後、ビームレットの入射が第３の位置から
、膜サンプルの境界の外側にある第４の位置へ移動するように、膜サンプルを移
動させることができる。次いで、膜サンプルは、その移動が終了した後、振動を
終了するまで、パターン化されたビームレットが第４の位置に入射する状態で維
持される。
【０００９】 本発明の他の実施態様では、膜サンプルは、固定位置ビームレットが第１の経
路を走査するように第１の方向に連続的に走査され、次いで、固定位置ビームレ
ットが第２の経路を走査するように第２の方向に連続的に走査される。膜サンプ
ルは、第１の方向に並進させられた後、パターン化されたビームレットが膜サン
プルの第１の連続する部分を第２の経路に沿って照射するように、第１の方向と
は逆の第２の方向に第１の一定の所定の速度で連続的に並進させられる。次いで
、膜サンプルは、ビームレットの入射が第１の位置から、膜サンプルの境界の外
側にある第２の位置へ移動するように微並進させられる。その後、膜サンプルは
、パターン化されたビームレットが第２の位置に入射するまで、該ビームレット
が膜サンプルの第２の連続する部分を第２の経路に沿って照射するように、第２
の方向とは逆の第１の方向に第２の一定の所定の速度で連続的に並進させられる
。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、順次横方向凝固プロセスを使用して、一様な大きな粒子で構成され
粒子境界位置を制御された結晶薄膜半導体を製造する技法を提供する。この技法
を十分に理解するにはまず、順次横方向凝固プロセスを理解しなければならない
。
【００１１】 順次横方向凝固プロセスは、エキシマレーザから放出される順次パルス間に、
シリコン膜を有するサンプルを一方向に徐々に並進させることによって、大きな
粒子で構成されたシリコン構造を製造する技法である。シリコン膜によって各パ
ルスが吸収されるにつれて、膜の小さな領域が完全に溶融し、横方向に再凝固し
、パルスセットの前のパルスによって生成された結晶領域が得られる。
【００１２】 有利な順次横方向凝固プロセスと、このプロセスを実行する装置とは、1999年
９月３日に出願され、共通の譲渡人に譲渡され、開示全体が引用によって本明細
書に組み入れられた係属中の特許出願第09/390537号（第09/390537号出願）で開
示されている。この開示は、第09/390537号出願に記載された特定の技法を参照
して行われているが、他の順次横方向凝固技法を本発明で使用できるように容易
に構成できることを理解されたい。
【００１３】 図1aは、連続運動ＳＬＳプロセスを実施することのできる本発明によるシステ
ムを示している。第09/390537号にも記載されているように、このシステムは、
エキシマレーザ10と、レーザ光線111のエネルギー密度を急速に変化させるエネ
ルギー密度変調器120と、ビーム減衰器・シャッタ130（このシステムでは任意選
択である）と、光学機器140、141、142、および143と、ビーム・ホモジェナイザ
144と、レンズ・ビーム・ステアリング・システム145、148と、マスキング・シ
ステム150と、他のレンズ・ビーム・ステアリング・システム161、162、163と、
入射レーザ・パルス164と、基板上のシリコン薄膜サンプル170と、サンプル並進
ステージ180と、花崗岩ブロック190と、支持システム191、192、193、194、195
、196と、シリコン膜サンプルおよび基板170のＸ方向およびＹ方向の並進ならび
に微並進を管理するコンピュータ100とを含む。コンピュータ100は、マスキング
・システム150内のマスクの移動またはサンプル並進ステージ180の移動によって
このような並進および／または微並進を指示する。
【００１４】 第09/390537号出願に詳しく記載されているように、所定のフルエンスの複数
のエキシマ・レーザ・パルスを生成し、エキシマ・レーザ・パルスのフルエンス
を制御可能に変調し、変調されたレーザ・パルスを所定の平面内で均一化し、均
一化された変調レーザ・パルスの一部をマスクして、パターン化されたビームレ
ットを生成し、パターン化されたビームレットをアモルファスシリコン薄膜サン
プルに照射し、サンプルの、ビームレットによって照射された部分を溶融させ、
パターン化されたビームレットおよび制御された変調に対してサンプルを制御可
能に並進させ、それにより、パターン化されたビームレットに対するサンプルの
順次並進および対応する順次位置でのサンプルに対する可変フルエンスのパター
ン化されたビームレットの照射によって、アモルファスシリコン薄膜サンプルを
、単結晶シリコン薄膜または粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜に変換す
ることにより、アモルファスシリコン薄膜サンプルが単結晶薄膜または多結晶薄
膜に変換される。次に、本発明の以下の実施形態について前述の処理技法を参照
して説明する。
【００１５】 図1bは、上述のシステムによって使用できる連続運動ＳＬＳを実現する本発明
によるプロセスの実施形態を示している。具体的には、コンピュータ100は、サ
ンプル並進ステージ180の（平面X-Y方向への）運動および／またはマスキング・
システム150の移動を制御する。このように、コンピュータ100は、パルス・レー
ザ光線149光線および最終パルス・レーザ光線164に対するサンプル170の相対位
置を制御する。最終パルス・レーザ光線164の周波数およびエネルギー密度もコ
ンピュータ100コンピュータいよって制御される。
【００１６】 1999年９月３日に出願され、やはり共通の譲渡人に譲渡され、開示全体が引用
によって本明細書に組み入れられた係属中の特許出願第09/390535号（第09/3905
35号出願）に記載されているように、サンプル170において結晶領域を成長させ
るようにマスキング・システム150またはサンプル並進ステージ180を移動させる
ことによって、サンプル170をレーザ光線149に対して並進させることができる。
たとえば、前述の目的のために、レーザ光線149の長さおよび幅はＸ方向で2cm、
Ｙ方向で1/2cmでよい（たとえば、長方形）が、パルス・レーザ光線149はこのよ
うな形状およびサイズに限らない。実際には、もちろん、当業者に知られている
、レーザ光線149の他の形状および／またはサイズを実現することができる（た
とえば、正方形、三角形など）。
【００１７】 様々なマスクを使用して、送られたパルス・レーザ光線149から最終パルス・
レーザ光線およびビームレット164を生成することもできる。マスクのいくつか
の例が図2a、図3a、図4a、および図6aに示されているが、これらの詳細な説明は
第09/390535号出願ですでに行われている。たとえば、図2aは、スロット220の規
則的なパターンを組み込んだマスク210を示し、図3aは、山形320のパターンを組
み込んでおり、図6aは、斜線620のパターンを組み込んだマスク310を示している
。説明を簡単にするために、以下では、各スリットが、マスク410に入射する均
一化されたレーザ光線149によってマスク410を横切って延びることができ、サン
プル170の照射領域内で核生成が起こるのを防止するのに十分な狭い幅440を有す
るべきであるスリット420のパターンを組み込んだマスク410（図4aに示されてい
る）を使用する本発明によるプロセスについて説明する。第09/390535号出願で
論じられたように、幅440はいくつかの因子、たとえば、入射レーザ・パルスの
エネルギー密度、入射レーザ・パルスの持続時間、シリコン薄膜の厚さ、シリコ
ン基板の温度および熱伝導率などに依存する。
【００１８】 図1bに示す例示的な実施形態では、サンプル170はＹ方向のサイズが40cmであ
り、Ｘ方向のサイズが30cmである。サンプル170はいくつかの列（たとえば、第
１の列５、第２の列６など）として概念的に細区分され、各列の位置／寸法はコ
ンピュータ100の記憶装置に記憶され、コンピュータ100コンピュータいよって使
用される。各列は、たとえば、Ｘ方向の寸法が2cmであり、Ｙ方向の寸法が40cm
である。したがって、サンプル170は、たとえば15個の列として概念的に細区分
することができる。サンプル170を、異なる寸法（たとえば、3cm x 40cmなど）
を有するいくつかの列として細区分することを企図することもできる。サンプル
170をいくつかの列として概念的に細区分する際、このような列の全長にわたっ
て延びる１つの列の少なくとも小さな部分が近傍の列の一部と重なり合い、照射
されない領域が存在する可能性をなくすべきである。たとえば、重なり合う領域
の幅はたとえば1μmでよい。
【００１９】 サンプル170を概念的に細区分した後、パルス・レーザ光線111が（コンピュー
タ100を使用してエキサイマ・レーザを作動させるか、あるいはシャッタ130を開
放することによって）活動化され、（パルス・レーザ光線149から）第１の位置2
0に入射するパルス・レーザ・ビームレット164を生成する。次いで、サンプル17
0が、第１のビーム経路25内の固定位置ビームレットに対する所定の速度に達す
るように、コンピュータ100の制御の下で順Ｙ方向に並進させられ加速される。
【数１】 Vmax = Bw・f
【００２０】 （上式１で、Vmaxは、パルス・ビームレット164に対するサンプル170の最大移動
可能速度であり、Bwは、パルス・レーザ・ビームレット164のパターンの幅（ま
たはパルス・ビームレット164のエンベロープの幅）であり、ｆは、パルス・ビ
ームレット164の周波数である）を使用し、以下の数式２を使用して所定の速度V
predを決定することができる。
【数２】 Vpred = Vmax − K
【００２１】 上式２で、Ｋは、定数であり、互いに隣接する照射領域間に照射されない領域が
存在する可能性をなくすために使用される。サンプル170が連続的に並進するた
め、パルス・ビームレット164を遮る必要がなく、またオフにする必要もないの
で、ビーム減衰器・シャッタ130を使用せずに図1aに示す本発明によるシステム
を使用することも可能である。
【００２２】 パルス・ビームレット164は、パルス・レーザ光線149に対するサンプル170の
移動速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の上縁部10’に到達する
。サンプル170は、パルス・ビームレット164が第２のビーム経路30の全長にわた
ってサンプルの連続する部分を照射し続けるように、所定の速度Vpredで順Ｙ方
向に連続的に（すなわち、停止せずに）並進させられる。パルス・ビームレット
164がサンプル170の下縁部10”に到達すると、サンプル170の並進が、第2の位置
40に達するように（第３のビーム経路35内の）パルス・ビームレット164に対し
て減速される。パルス・ビームレット164がサンプル170の連続する部分を第２の
ビーム経路30に沿って連続的にかつ順次照射した後、サンプル170のこれらの連
続する部分は完全に溶融する。パルス・ビームレット164がサンプル170の下縁部
10”を通過した後、サンプル170の照射された第２のビーム経路30領域に、結晶
化されたシリコン薄膜領域540（たとえば、粒子境界を制御された多結晶シリコ
ン薄膜）が形成されることに留意されたい。結晶化シリコン薄膜領域540の一部
が図5bに示されている。この粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜領域540
は、第２の照射ビーム経路30の全長にわたって延びる。パルス・ビームレット16
4は、サンプル170の下縁部10”を横切った後、もはやサンプル170を照射しない
ので、パルス・レーザ光線149を遮断する必要がないことに留意されたい。
【００２３】 その後、溶融境界530に形成された多数の小さな初期結晶541をなくすために、
パルス・ビームレット164のＹ方向に沿った位置が固定されている間、サンプル1
70が、第３の位置に到達するように第４のビーム経路45に沿ってＸ方向に所定の
距離にわたって微並進させられ（たとえば、3マイクロメートル）、次いで、第
４のビーム経路50に沿ってパルス・ビームレット164に対する所定の並進速度に
達するように、コンピュータ100の制御の下で逆Ｙ方向に（サンプル170の上縁部
10’の方へ）加速される。パルス・ビームレット164は、それに対するサンプル1
70の速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の下縁部10”に到達する
。サンプル170は、パルス・ビームレット164が第５のビーム経路55の全長にわた
ってサンプル170を照射するように所定の速度Vpredで逆Ｙ方向に連続的に（すな
わち、停止せずに）並進させられる。サンプル170が、パルス・ビームレット164
がサンプル170の上縁部10’に到達するようにコンピュータ100の制御の下で並進
されると、サンプル170の並進が、第５の位置65に到達するように（第６のビー
ム経路60内の）パルス・ビームレット164に対して再び減速される。第５のビー
ム経路55がこのように照射されると、サンプル170の領域551、552、553（図5bに
示されている）によって、残りのアモルファスシリコン薄膜542および多結晶シ
リコン薄膜領域540の初期結晶化領域543が溶融し、それに対して、多結晶シリコ
ン薄膜の中央部分545は凝固したままになる。パルス・ビームレット164が第５の
ビーム経路55に沿ってサンプル170の連続する部分を連続的にかつ順次照射した
後、サンプル170のこれらの連続部分は完全に溶融する。したがって、レーザ光
線149が第５のビーム経路55の全長にわたって第５の列５を連続的に（すなわち
、停止せずに）照射したことにより、第２のビーム経路30に沿った連続的な照射
の結果として形成された薄膜の溶融領域542、542が凝固する際に、外側に中央部
分545を形成する結晶構造が成長する。したがって、方向を制御された長い粒子
で構成された多結晶シリコン薄膜が、サンプル170上に第５のビーム経路55の全
長に沿って形成される。このような結晶化構造の一部が図5cに示されている。し
たがって、上述の連続運動ＳＬＳ手順を使用すれば、サンプル170の列の全長に
沿って図の結晶化構造を連続的に形成することが可能である。
【００２４】 次いで、サンプル170は、第７のビーム経路70を介して第５の位置72に到達す
るように次の列６に移動させられ、第５の位置72に移動したときにサンプル170
の振動が発生した場合にはそれを停止できるようにこの位置に静止させることが
できる。実際、サンプル170が第６の列６に到達する場合、サンプル170は、（Ｘ
方向の）幅が2cmである列に対して約2cm移動させられる。次いで、第１の列５の
照射に関する上述の手順を第２の列６に対して繰り返すことができる。このよう
に、サンプル170を静止させる（したがって、サンプル170の振動が停止するのを
待つ）のに必要な最短静止時間のみによってサンプル170のすべての列を適切に
照射することができる。実際、サンプル170を静止させるのに必要な時間は、レ
ーザがサンプル170の列全体（たとえば、第５の列５）の照射を完了する時間と
、サンプル170が次の列（たとえば、第２の列６）に移動する時間だけである。
上述のサンプル170の例示的な寸法（30cm x 40cm）を使用した場合、各列の寸法
は2cm x 40cmであるので、この例示的なサンプル170に対して照射しなければな
らない列は15個に過ぎない。したがって、例示的なサンプル170に起こる可能性
のある「移動・静止」遅延の数は14または15である。
【００２５】 結晶化シリコン薄膜を製造する本発明による連続運動ＳＬＳ手順を使用した際
の時間の節約を示すには、サンプル170の様々な走行経路の全長にわたって（上
述のサンプル寸法、列寸法、およびレーザ光線寸法を有する）サンプル170を並
進させるのに必要な時間を以下のように見積もることが可能である。 第１のビーム経路25 0.1秒 第２のビーム経路30 0.5秒（サンプル170は、列の全長にわたって停止し静止
する必要がなく、連続的に並進するため） 第３のビーム経路35 0.1秒 第４のビーム経路45 0.1秒 第５のビーム経路50 0.1秒 第６のビーム経路55 0.6秒（この場合も、サンプル170が、列の全長にわたっ
て停止し静止する必要がなく、連続的に並進するため） 第７のビーム経路60 0.1秒 第８のビーム経路70 0.1秒 したがって、サンプル170の各列５、６を完全に照射するのにかかる全時間は1.6
秒である（あるいは最長で、たとえば２秒）。したがって、サンプル170の15個
の列の場合、（サンプル170全体について）粒子境界を制御された多結晶シリコ
ン薄膜を形成するのにかかる全時間は約40秒である。
【００２６】 上記で指摘したように、レーザ光線149の断面に関して様々な寸法および／ま
たは形状を使用することも可能である。たとえば、1cm x 1cm（すなわち、正方
形）の断面積を有するパルス・レーザ光線149を使用することが可能である。パ
ルス・ビームレット164の直径を各列の寸法パラメータの１つとして使用すると
有利であることを理解されたい。この例では、（1cmのパルス・ビームレット164
のパターンの直径の断面を仮定した場合）30cm x 40cmのサンプル170を、各列の
Ｘ方向の寸法が1cmでありＹ方向の寸法が40cmである30個の列に概念的に細区分
することができる。パルス・ビームレット164のこのようなパターンを使用した
場合、サンプル170の所定の並進速度Vpredを高くし、場合によっては、パルス・
レーザ光線149の全エネルギーを低減させることが可能である。このように、本
発明によるシステムおよび方法は、15個の列を介してサンプルを照射するのでは
なく、30個の列を介してサンプルを照射する。（上述の15列と比べて）30個の列
について列から列に移動し静止するのにかかる時間が長くなるにもかかわらず、
列の幅がより小さいため、レーザ・パルス・エネルギーをより小さなビームレッ
ト・パターンに集中させることによって、パルス・レーザ光線149の強度を高く
し、サンプル170を効果的に結晶化することができ、かつサンプル170の全照射完
了時間が15個の列を有するサンプルと比べてそれほど長くないので、サンプル並
進速度は高くなる。
【００２７】 本発明によれば、図1bに示す連続運動ＳＬＳ手順に、第09/390535号出願に記
載され示されたマスクを使用することができる。たとえば、マスク310をマスキ
ング・システム150で使用すると、処理されたサンプル（すなわち、結晶化領域3
60を有する、図3bに示す部分350）が作製される。各結晶領域360は、ダイヤモン
ド形単結晶領域370と、各山形の尾部にある、長い粒子で構成され方向を制御さ
れた２つの粒子境界多結晶シリコン領域380とから成る。斜めスリット620のパタ
ーンを組み込んだマスク610（図6aに示されている）を使用することもできる。
このマスク610の場合、サンプル170をＹ方向に連続的に並進させ、図1aのマスキ
ング・システム150でマスク610を使用すると、処理されたサンプル（結晶化領域
660を有する、図6bに示す部分650）が作製される。各結晶化領域660は、方向を
制御さえた粒子境界670を有する、長い粒子で構成された結晶領域から成る。
【００２８】 正方形サンプル170の縁部に平行でない各列に沿ってサンプル170を照射するこ
とも可能である。たとえば、各列は、サンプル170の縁部に対して約45度に延び
ることができる。コンピュータ100は、各列の始点および終点を記憶し、サンプ
ル170の縁部に対して、たとえば45度に傾斜された互いに平行な列に沿って、図1
bに示す手順を実行することができる。サンプル170の縁部に対して他の角度（た
とえば、60度、30度など）に傾斜された互いに平行な各列に沿ってサンプル170
に照射することもできる。
【００２９】 図７に示す本発明による方法の他の例示的な実施形態では、サンプル170はい
くつかの列として概念的に細区分される。サンプル170を細区分した後、（図1b
に示す実施形態と同様に）最初に第１の位置20に入射するパルス・ビームレット
164が生成されるように、（コンピュータ100を使用してエキサイマ・レーザを作
動させるか、あるいはシャッタ130を開放することによって）パルス・レーザ光
線140をオンにすることができる。次いで、サンプル170が、第１のビーム経路70
0内のパルス・ビームレット164に対する所定のサンプル並進速度Vpredに達する
ように、コンピュータ100の制御の下でＹ方向に並進させられ加速される。パル
ス・ビームレット164（およびビームレット）は、パルス・レーザ光線149に対す
るサンプル170の移動速度が所定の速度Vpredに達したときにサンプル170の上縁
部10’に到達する。次いで、サンプル170は、パルス・ビームレット164が第２の
ビーム経路705の全長にわたってサンプル170を照射するように、所定の速度Vpre
dでＹ方向に連続的に（すなわち、停止せずに）かつ順次並進させられる。パル
ス・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”に到達すると、サンプル170の
並進が、第2の位置715に達するように（第３のビーム経路710内の）パルス・ビ
ームレット164に対して減速される。パルス・ビームレット164がサンプル170の
下縁部10”を通過した後、第２のビーム経路705に沿ったサンプル170全体が完全
に溶融し、次に凝固する。
【００３０】 サンプル170は、Ｘ方向に微並進することなしに、逆Ｙ方向にサンプル170の上
縁部10’の方へ並進させられる。具体的には、サンプル170は、その下縁部10”
に到達する前に所定のサンプル並進速度Vpredに達するように、コンピュータ100
の制御の下で第４のビーム経路720に沿って負のＹ方向に加速される。次いで、
サンプル170は、パルス・ビームレット164が第５ビーム経路725の全長に沿って
（第２のビーム経路705の経路に沿って）サンプル170を連続的にかつ順次照射す
るように、所定の速度Vpredで負のＹ方向に連続的に（すなわち、停止せずに）
並進させられる。パルス・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”に到達す
ると、ビームレット164が第１の位置20に入射するまでサンプル170の並進が（第
６のビーム経路730内の）パルス・ビームレット164に対して減速される。パルス
・ビームレット164がサンプル170の下縁部10”を通過した後、第２のビーム経路
705に沿って照射されたサンプル170全体が完全に溶融し、次に凝固する。したが
って、このパスが完了すると、第５のビーム経路725に対応するサンプル170の表
面が部分的に溶融し再凝固する。このように、結果として得られる膜表面をさら
に平滑化することができる。また、この技法を使用すれば、パルス・レーザ光線
149および（パルス・ビームレット164）のエネルギー出力を低減させ膜の表面を
効果的に平滑化することができる。図1bの技法と同様に、サンプル170の照射さ
れた領域に、粒子境界を制御された多結晶シリコン薄膜領域540が形成される。
多結晶シリコン薄膜領域540の一部が図5bに示されている。粒子境界を制御され
たこの多結晶シリコン薄膜領域540は、第２および第５の照射ビーム経路702、70
5の全長にわたって延びる。この場合も、パルス・ビームレット164が、サンプル
170の下縁部10”を横切り、もはやサンプル170を照射しなくなった後、パルス・
レーザ光線149を遮断する必要がないことに留意されたい。
【００３１】 その後、サンプル170は、パルス・ビームレットが第３の位置740に入射するま
で第７のビーム経路735に沿ってＸ方向に所定の距離にわたって微並進させられ
（たとえば、3マイクロメートル）、次いで第８のビーム経路745に沿ってパルス
・ビームレット164に対する所定の並進速度に達するように、コンピュータ100の
制御の下で順Ｙ方向に（サンプル170の下縁部10”の方へ）加速される。パルス
・ビームレット164は、それに対するサンプル170の並進速度が所定の速度Vpred
に達したときにサンプル170の上縁部10’に到達する。次いで、サンプル170は、
パルス・ビームレット164が第９のビーム経路55の全長にわたってサンプル170を
連続的にかつ順次照射するように所定の速度Vpredで順Ｙ方向に連続的に（すな
わち、停止せずに）並進させられる。パルス・ビームレット164がサンプル170の
下縁部10”に到達すると、パルス・ビームレット164が第５の位置765に入射する
まで、サンプル170の並進が（第10のビーム経路760内の）パルス・ビームレット
164に対して減速される。パルス・ビームレット164が、サンプル170の下縁部10
”を横切った後、第９のビーム経路750に沿って照射されたサンプル170全体が完
全に溶融し、次に再凝固することに留意されたい。
【００３２】 その後、微並進なしで、サンプル170の並進方向が（ビーム経路770、775、780
を介して）再び反転され、サンプル170を所定の速度Vpredで（やはり第９のビー
ム経路750に沿って延びる）逆Ｙ方向に連続的に並進させることによって、サン
プル170のこれらの経路がそれぞれ、連続的にかつ順次照射される。したがって
、このパスが完了すると、ビーム経路775に対応するサンプル170の表面が部分的
に溶融し再凝固する。これらの経路745〜780の表面は、順Ｙ方向および逆Ｙ方向
の並進と、（微並進なしの）サンプル170の同じビーム経路に沿った照射によっ
て平滑化される。このような手順の最終生成物として、平坦な（あるいはより平
坦な）表面を有する、大きな粒子で構成され粒子境界を制御された結晶化構造が
、サンプル170の列全体に沿って生成される。
【００３３】 次いで、サンプル170は、ビームレットが他のビーム経路785を介して第５の位
置790に入射するまで次の列（すなわち、第２の６）に移動させられ、パルス・
ビームレット164が第５の位置790に入射する位置にサンプル170が移動させられ
たときにサンプル170およびステージ180の振動が発生した場合にはそれを減衰さ
せるように静止させることができる。この手順は、上記で説明し図1bに示した手
順と同様にサンプル170のすべての列について繰り返される。
【００３４】 次に、図８を参照し、図1bおよび／または図７に示す手順によって実施される
シリコン薄膜結晶化成長方法を制御するためにコンピュータ100コンピュータに
よって実行される各ステップについて以下に説明する。たとえば、図１に示すシ
ステムの様々な電子機器が、プロセスを開始するようにステップ1000でコンピュ
ータ100によって初期設定される。次いで、ステップ1005で、基板上の ア
モルファスシリコン薄膜サンプル170がサンプル並進ステージ180上に載せられる
。サンプルをステージ上にこのように載せることを手動で実施することも、ある
いはコンピュータ100の制御の下でロボットによって実施することもできること
に留意されたい。次に、ステップ1015で、サンプル並進ステージ180が初期位置
に移動させされる。ステップ1015には、サンプル170上の基準微細形状に対する
位置合わせを含めることができる。ステップ1020で、必要に応じてシステムの様
々な光学要素が調整され合焦される。次いで、ステップ1025で、実施すべき特定
の処理に従って、サンプルに入射する各パルス・ビームレットの断面積にわたっ
てアモルファスシリコン・サンプルを完全に溶融させる必要に応じて、レーザが
所望のエネルギー・レベルおよびパルス繰返し率で安定化される。ステップ1030
で、必要に応じてパルス・ビームレット164の減衰が調整される。
【００３５】 次に、ステップ1035で、シャッタを開放し（あるいはコンピュータが作動して
パルス・レーザ光線149をオンにし）、サンプル170にパルス・ビームレット164
を照射し、したがって、図1bおよび図７に示す連続運動順次横方向凝固を開始す
ることができる。サンプルがＹ方向に連続的に並進させられ、同時に、サンプル
（たとえば、第２のビーム経路30に沿ったサンプル）の第１のビーム経路が連続
的にかつ順次照射される（ステップ1040）。サンプル170が所定の速度VpredでＹ
方向に連続的に並進させられ、同時に、サンプル（たとえば、第６のビーム経路
55に沿ったサンプル）の第２のビーム経路が順次かつ連続的に照射される（ステ
ップ1045）。図1bに関しては、上記のことは、サンプル170を第２のビーム経路3
0に沿って連続的に並進させ、同時に、サンプル170を連続的にかつ順次照射し、
次いで第３のビーム経路35に沿って減速し、サンプル170を第４のビーム経路45
に沿ってＸ方向に沿って微並進させ、サンプル170が静止するのを待ち、第５の
ビーム経路50に沿って加速し、次いでサンプル170を第６のビーム経路55に沿っ
て連続的に並進させ、同時に、サンプル170を連続的にかつ順次照射することと
みなすことができる。このように、サンプル170の列全体が順次照射される。サ
ンプル170の現在の列のある部分が照射されない場合、コンピュータ100は、まだ
照射されていないサンプル170の現在の列の他の部分が照射されるように、サン
プル170を特定の方向に所定の速度Vpredで連続的に並進するように制御する（ス
テップ1055）。
【００３６】 次いで、サンプル170のある領域の結晶化が完了した場合、ステップ1065、106
6でサンプルがパルス・ビームレット164に対して再位置決めされ（すなわち、次
の列または行、すなわち第２の列６に移動させられ）、新しい経路上で結晶化プ
ロセスが繰り返される。結晶化が指定されている経路が他にない場合、ステップ
1070でレーザが遮断され、ステップ1075でハードウェアが停止され、ステップ10
80でプロセスが完了する。もちろん、追加のサンプルの処理が必要であるか、あ
るいは本発明をバッチ処理に使用する場合、各サンプルに対してステップ1005、
1010、および1035ないし1065を繰り返すことができる。当業者には、サンプルを
Ｘ方向に連続的に並進させ、Ｙ方向に微並進させることもできることが理解され
よう。実際には、パルス・ビームレット164の走行経路が互いに平行で連続的で
あり、サンプル170の１つの縁部からサンプル170の他の縁部へ延びるかぎり、サ
ンプル170を任意の方向に連続的に並進させることが可能である。
【００３７】 前述のことは、本発明の原則を示しているに過ぎない。当業者には、本明細書
の教示に鑑みて上述の実施形態に対する様々な修正形態および変更形態が明らか
になろう。たとえば、このアモルファスシリコン膜サンプルまたは多結晶シリコ
ン膜サンプル170を、このようなシリコン膜の所定のアイランドを有するサンプ
ルで置き換えることができる。また、上記の例示的な実施形態は、レーザ光線が
固定され、好ましくは走査できないレーザ・システムについて説明したが、本発
明による方法およびシステムが、固定サンプルの経路に沿って一定の速度で偏向
できるパルス・レーザ光線を使用できることを認識されたい。したがって、当業
者には、本発明で明示的に図示も説明もしていないにもかかわらず、本発明の原
則を実現し、したがって本発明の趣旨および範囲内である多数のシステムおよび
方法を構想できることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１ａは、本発明による連続運動凝固横方向凝固（「ＳＬＳ」）を行うシステ
ムの例示的な実施形態の図である。 図１ｂは、図１ａのシステムによって使用できる連続運動ＳＬＳを実現する本
発明による方法の実施形態を示す図である。
【図２】 図２ａは、点線パターンを有するマスクの図である。 図２ｂは、図１ａのシステムで図２ａに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
【図３】 図３ａは、山形パターンを有するマスクの図である。 図３ｂは、図１ａのシステムで図３ａに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
【図４】 図４ａは、線パターンを有するマスクの図である。 図４ｂは、図１ａのシステムで図４ａに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
【図５】 図５ａは、線パターンを有するマスクを使用したシリコン・サンプルの照射領
域の一部を示す例示的な図である。 図５ｂは、最初の照射およびサンプルの並進が行われ、図１ｂに示す方法にお
ける単一のレーザ・パルスが与えられた後の、線パターンを有するマスクを使用
したシリコン・サンプルの照射領域の一部の例示的な図である。 図５ｃは、図１ｂに示す方法を使用して生成された、第２の照射が行われた後
の結晶化シリコン膜の一部の例示的な図である。
【図６】 図６ａは、斜線パターンを有するマスクを示す図である。 図６ｂは、図１ａのシステムで図６ａに示すマスクを使用した結果として得ら
れた結晶化シリコン膜の一部の図である。
【図７】 図１ａのシステムによって使用できる連続運動ＳＬＳを実現する本発明による
方法の他の実施形態を示す図である。
【図８】 図１ａに示す方法によって実施される各ステップを示すフロー図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の縁部および第２の縁部を有するシリコン薄膜サンプル
    を処理して結晶シリコン薄膜を作製する方法であって、 （ａ）レーザ光線発生装置をレーザ光線を放出するように制御するステップと
    、 （ｂ）各ビームレットが、膜サンプルに入射し、かつ膜サンプルを溶融させる
    のに十分な強度を有する、パターン化されたビームレットを生成するようにレー
    ザ光線の一部をマスクするステップと、 （ｃ）パターン化されたビームレットの入射が、第１の縁部と第２の縁部との
    間の膜サンプル上の第１の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
    ムレットによって膜サンプルを第１の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
    ップと、 （ｄ）パターン化されたビームレットの入射が、第１の縁部と第２の縁部との
    間の膜サンプル上の第２の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
    ムレットによって膜サンプルを第２の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
    ップとを含む方法。
  2. 【請求項２】 ステップ（ｃ）が、パターン化されたビームレットが膜サン
    プルの第１の連続する部分を第１の経路に沿って順次照射するように、膜サンプ
    ルを連続的に並進させ、第１の部分が照射中に溶融することを含み、 ステップ（ｄ）が、パターン化されたビームレットが膜サンプルの第２の連続
    する部分を第２の経路に沿って順次照射するように、膜サンプルを連続的に並進
    させ、第２の部分が照射中に溶融することを含むことを特徴とする請求項１に記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 膜サンプルが第１の経路に沿って並進させられ、膜サンプル
    の次の第１の連続する部分が照射された後、すでに照射されている第１の部分が
    再凝固し、 膜サンプルが第２の経路に沿って並進させられ、膜サンプルの次の第２の連続
    する部分が照射された後、すでに照射されている第２の部分が再凝固することを
    特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 第１の経路が第２の経路に平行であり、 ステップ（ｃ）で、膜サンプルが第１の方向に連続的に走査され、 ステップ（ｄ）で、膜サンプルが第２の方向に連続的に走査され、第１の方向
    が第２の方向と逆であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 第１の縁部が、膜サンプルの、第２の縁部が位置する側の反
    対側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 （ｅ）ステップ（ｄ）の前に、パターン化されたビームレッ
    トが膜サンプルに対して膜サンプルの境界の外側にある第１の位置に入射するよ
    うに膜サンプルを位置決めするステップと、 （ｆ）ステップ（ｅ）が終了してからステップ（ｄ）が開始するまでに、パ
    ターン化されたビームレットの入射が第１の位置から第２の位置へ移動するよう
    に膜サンプルを微並進させるステップとをさらに含み、 ステップ（ｄ）が、パターン化されたビームレットが第２の位置に入射したと
    きに開始されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  7. 【請求項７】 （ｇ）ステップ（ｄ）の後で、パターン化されたビームレッ
    トが膜サンプルの境界の外側にある第３の位置に入射するように膜サンプルを位
    置決めするステップと、 （ｈ）ステップ（ｇ）の後で、パターン化されたビームレットの入射が第３の
    位置から、膜サンプルの境界の外側にある第４の位置へ移動するように膜サンプ
    ルを移動させるステップと、 （ｉ）ステップ（ｈ）の後で、膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン
    化されたビームレットが第４の位置に入射するように膜サンプルを維持するステ
    ップとをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 （ｊ）ステップ（ｉ）の後で、膜サンプル上のパターン化さ
    れたビームレットのそれぞれの第３および第４の経路についてステップ（ｃ）お
    よび（ｄ）を繰り返すステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 ステップ（ｃ）で、膜サンプルが第１の方向に連続的に走査
    され、 ステップ（ｄ）で、膜サンプルが第２の方向に連続的に走査され、 （ｋ）ステップ（ｃ）の後で、パターン化されたビームレットの入射が第１の
    位置に到達するように第１の経路に沿って移動するように、膜サンプルを第１の
    一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレットが、膜サ
    ンプルの第１の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第１の方向とは逆の方向
    に並進させられるステップと、 （ｌ）ステップ（ｋ）が終了してからステップ（ｄ）が開始するまでに、パタ
    ーン化されたビームレットの入射が第１の位置から、膜サンプルの境界の外側に
    ある第２の位置へ移動するように膜サンプルを微並進させるステップと、 （ｍ）ステップ（ｌ）および（ｄ）の後で、パターン化されたビームレットの
    入射が第２の位置に到達するように第１の経路に沿って移動するように、膜サン
    プルを第２の一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレ
    ットが、膜サンプルの第２の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第２の方向
    とは逆の方向に並進させられるステップとを含むことを特徴とする請求項２に記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 （ｎ）ステップ（ｍ）の後で、パターン化されたビームレ
    ットの入射が、膜サンプルの境界の外側から、第２の位置から第３の位置へ移動
    するように膜サンプルを移動させるステップと、 （ｏ）膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン化されたビームレットが
    第３の位置に入射するように膜サンプルを維持するステップとをさらに含むこと
    を特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 （ｐ）ステップ（ｐ）？の後で、パターン化されたビーム
    レットの入射が膜サンプルのそれぞれの第３および第４の経路に沿って移動する
    ようにステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｋ）、（ｌ）、および（ｍ）を繰り返すステ
    ップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 第１の縁部および第２の縁部を有する多結晶シリコン薄膜
    サンプルを結晶薄膜に変換するシステムであって、 コンピュータ・プログラムを記憶するメモリと、 （ａ）レーザ光線発生装置をレーザ光線を放出するように制御するステップ、 （ｂ）各ビームレットが、膜サンプルに入射し、かつ膜サンプルを溶融させる
    のに十分な強度を有する、パターン化されたビームレットを生成するようにレー
    ザ光線の一部をマスクするステップ、 （ｃ）パターン化されたビームレットの入射が、第１の縁部と第２の縁部との
    間の膜サンプル上の第１の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
    ムレットによって膜サンプルを第１の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
    ップ、および （ｄ）パターン化されたビームレットの入射が、第１の縁部と第２の縁部との
    間の膜サンプル上の第２の経路に沿って移動するように、パターン化されたビー
    ムレットによって膜サンプルを第２の一定の所定の速度で連続的に走査するステ
    ップを実行するようにコンピュータ・プログラムを実行する処理装置とを備える
    システム。
  13. 【請求項１３】 処理装置が、ステップ（ｃ）を実行する間に、パターン化
    されたビームレットの入射が第１の経路に沿って移動するように膜サンプルを連
    続的に並進させ、パターン化されたビームレットが膜サンプルの連続する第１の
    部分を照射し、第１の部分が照射中に溶融し、 処理装置が、ステップ（ｄ）を実行する間に、パターン化されたビームレット
    の入射が第２の経路に沿って移動するように膜サンプルを連続的に並進させ、パ
    ターン化されたビームレットが膜サンプルの連続する第２の部分を照射し、第２
    の部分が照射中に溶融することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 処理装置が、パターン化されたビームレットが膜サンプル
    の第１の経路に沿って次の第１の連続する部分を照射するように膜サンプルを並
    進させた後、第１の経路に沿ったすでに照射されている第１の部分が再凝固し、 処理装置が、パターン化されたビームレットが膜サンプルの第２の経路に沿っ
    て次の連続する第２の部分を照射するように膜サンプルを並進させた後、第２の
    経路に沿ったすでに照射されている第２の部分が再凝固することを特徴とする請
    求項１３に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 第１の経路が第２の経路に平行であり、 処理装置が、ステップ（ｃ）を実行する間に、膜サンプルを第１の方向に連続
    的に走査させ、 処理装置が、ステップ（ｄ）を実行する間に、膜サンプルを第２の方向に連続
    的に走査させ、第１の方向が第２の方向と逆である、請求項１２に記載のシステ
    ム。
  16. 【請求項１６】 第１の縁部が、膜サンプルの、第２の縁部が位置する側の
    反対側に位置していることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 処理装置が、 （ｅ）ステップ（ｄ）の前に、パターン化されたビームレットが膜サンプルに
    対して膜サンプルの境界の外側にある第１の位置に入射するように膜サンプルを
    位置決めするステップと、 （ｆ）ステップ（ｅ）が終了してからステップ（ｄ）が開始するまでに、パ
    ターン化されたビームレットの入射が第１の位置から第２の位置へ移動するよう
    に膜サンプルを微並進させるステップの各追加ステップを実行し、 処理装置が、パターン化されたビームレットが最初に第２の位置に入射するよ
    うにステップ（ｄ）を実行することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 処理装置が、 （ｇ）ステップ（ｄ）の後で、パターン化されたビームレットが膜サンプルの
    境界の外側にある第３の位置に入射するように膜サンプルを位置決めするステッ
    プと、 （ｈ）ステップ（ｇ）の後で、パターン化されたビームレットの入射が第３の
    位置から、膜サンプルの境界の外側にある第４の位置へ移動するように膜サンプ
    ルを移動させるステップと、 （ｉ）ステップ（ｈ）の後で、膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン
    化されたビームレットが第４の位置に入射するように膜サンプルを維持するステ
    ップの各追加ステップを実行することを特徴とする請求項１２に記載のシステム
    。
  19. 【請求項１９】 処理装置が、 （ｊ）ステップ（ｉ）の後で、膜サンプル上のそれぞれの第３および第４の経
    路に沿ったパターン化されたビームレットの入射に対してステップ（ｃ）および
    （ｄ）を繰り返す追加ステップを実行することを特徴とする請求項１８に記載の
    システム。
  20. 【請求項２０】 処理装置が、ステップ（ｃ）を実行する間に、膜サンプル
    を第１の方向に連続的に並進させ、 処理装置が、ステップ（ｄ）を実行する間に、膜サンプルを第２の方向に連続
    的に並進させ、 処理装置が、 （ｋ）ステップ（ｃ）の後で、パターン化されたビームレットの入射が第１の
    位置に到達するように第１の経路に沿って移動するように、膜サンプルを第１の
    一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレットが、膜サ
    ンプルの第１の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第１の方向とは逆の方向
    に並進させられるステップと、 （ｌ）ステップ（ｋ）が終了してからステップ（ｄ）が開始するまでに、パタ
    ーン化されたビームレットの入射が第１の位置から、膜サンプルの境界の外側に
    ある第２の位置へ移動するように膜サンプルを微並進させるステップと、 （ｍ）ステップ（ｌ）および（ｄ）の後で、パターン化されたビームレットの
    入射が第２の位置に到達するように第１の経路に沿って移動するように、膜サン
    プルを第２の一定の所定の速度で連続的に並進させ、パターン化されたビームレ
    ットが、膜サンプルの第２の連続する部分を照射し、膜サンプルが、第２の方向
    とは逆の方向に並進させられるステップの各追加ステップを実行することを特徴
    とする請求項１３に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 処理装置が、 （ｎ）ステップ（ｍ）の後で、パターン化されたビームレットの入射が、膜サ
    ンプルの境界の外側から、第２の位置から第３の位置へ移動するように膜サンプ
    ルを移動させるステップと、 （ｏ）膜サンプルの振動が減衰されるまで、パターン化されたビームレットが
    第３の位置に入射するように膜サンプルを維持するステップの各追加ステップを
    実行することを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 処理装置が、 （ｐ）ステップ（ｏ）の後で、パターン化されたビームレットの入射を膜サン
    プルのそれぞれの第３および第４の経路に沿って移動させるようにステップ（ｃ
    ）、（ｄ）、（ｋ）、（ｌ）、および（ｍ）を繰り返す追加ステップを実行する
    ことを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
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