JP2013510443A - The system and method of the partial dissolution membrane treatment with non-periodic pulse - Google Patents

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Abstract

一態様において、本開示は薄膜処理方法に関する。 In one aspect, the present disclosure relates to thin film processing method. 本方法は、第1の選択された方向に薄膜を進める間、第1レーザパルスと第2レーザパルスで薄膜の第1領域を照射し、各レーザパルスは成形ビームを供給し、薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、第1領域は再凝固および結晶化して第1の結晶化領域を形成する。 The method while advancing the film to the first selected direction, the first laser pulse and the second laser pulses irradiating a first region of the film, each laser pulse supplies a shaped beam, partly a thin film has sufficient fluence to dissolve, the first region forms a first crystallized region and then re-solidified and crystallized. 更に本方法は、第3レーザパルスと第4レーザパルスで薄膜の第2領域を照射し、各レーザパルスは形成ビームを供給し、薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、第2領域は再凝固および結晶化して第2の結晶化領域を形成する。 The method further includes a second region of the thin film in the third laser pulse and the fourth laser pulse irradiation, the laser pulse is supplied to form the beam has sufficient fluence to dissolve the thin film partially the 2 regions form a second crystallized region and re-solidification and crystallization. 第1レーザパルスと第2レーザパルス間の時間間隔は、第1レーザパルスと第3レーザパルス間の時間間隔の半分未満である。 The time interval between the first laser pulse and the second laser pulse is less than half of the first laser pulse and the time interval between the third laser pulse.
【選択図】図3A .FIELD 3A

Description

関連出願への相互参照 本出願は、米国特許第61/264082号「拡張型エキシマレーザアニーリングシステムおよび方法(Systems and Methods for Advanced Excimer Laser Annealing)」(2009年11月24日出願)、米国特許第61/286643号「拡張型エキシマレーザアニーリングシステムおよび方法(Systems and Methods for Advanced Excimer Laser Annealing)」(2009年12月15日出願)、米国特許第61/291488号「拡張型エキシマレーザアニーリングシステムおよび方法(Systems and Methods for Advanced Excimer Laser Annealing)」 CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application U.S. Pat. No. 61/264082 No. "extended excimer laser annealing system and method (Systems and Methods for Advanced Excimer Laser Annealing)" (Nov. 24, 2009 filed), U.S. Pat. No. No. 61/286643 "extended excimer laser annealing system and method (systems and methods for Advanced excimer laser annealing)" (December 15, 2009 application), US Patent No. 61/291488 "extended excimer laser annealing system and method (Systems and Methods for Advanced Excimer Laser Annealing) " (2009年12月31日出願)、米国特許第61/257657号「部分溶解結晶化を通して低粒子内欠陥密度膜を用いる均一なサイズの小粒子多結晶性シリコンを得る方法(Method For Obtaining Uniformly Sized Small Grain Polycrystalline Silicon With Low Intragrain Defect−Density Films Through Partial Melt Crystallization)」(2009年11月3日出願)、米国特許第61/257650号「部分溶解結晶化を通して低粒子内欠陥密度膜を用いる均一なサイズの小粒子多結晶性シリコンを得る方法(Method For Obtaining Uniformly Sized (December 31, 2009 filed), a method of obtaining small particles polycrystalline silicon of uniform size using a low particle defect density in the film through No. 61/257657 "partially dissolved crystallization (Method For Obtaining Uniformly Sized Small grain Polycrystalline Silicon with low intragrain defect-density films through partial Melt crystallization) "(November 3, 2009 filed), uniform use of low particle defect density in the film through No. 61/257650," partial dissolution crystallization method of obtaining small particles polycrystalline silicon size (method for obtaining Uniformly sized Small Grain Polycrystalline Silicon With Low Intragrain Defect−Density Films Through Partial Melt Crystallization)」(2009年11月3日出願)、米国特許第61/291,663号「拡張型単一走査SLS(Advanced Single−Scan SLS)」(2009年12月31日出願)、米国特許第61/294,288号「連続発射SLS(Sequential Firing SLS)」(2010年1月12日出願)、米国特許第12/776756号「非周期的なパルスの連続的な横方向凝固のためのシステムおよび方法(Systems and Methods for Non−Periodi Small Grain Polycrystalline Silicon With Low Intragrain Defect-Density Films Through Partial Melt Crystallization) "(November 3, 2009 filed), U.S. Pat. No. 61 / 291,663," expanding single scan SLS (Advanced Single-Scan SLS) "(December 31, 2009 application), US Pat. No. 61 / 294,288 No." continuous firing SLS (Sequential firing SLS) "(January 12, 2010 application), US Patent No. 12/776756," non-periodic systems and methods for pulse continuous lateral solidification (systems and methods for Non-Periodi Pulse Sequential Lateral Solidification)」(2010年5月10日出願)、国際特許出願PCT/US2010/033565号「非周期的なパルスの連続的な横方向凝固のためのシステムおよび方法(Systems and Methods for Non−Periodic Pulse Sequential Lateral Solidification)」(2010年5月4日出願)に対する優先権を主張し、それらすべての開示をここに出典明示して、本明細書に組み入れる。 Pulse Sequential Lateral Solidification) "(May 10, 2010 application), International Patent Application PCT / US2010 / 033565 No." non-periodic pulse continuous system and method for lateral solidification of (Systems and Methods for Non -Periodic Pulse Sequential Lateral Solidification) "(claims priority to May 4, 2010 application), disclosure of all of them herein by reference in its entirety, incorporated herein.

本明細書に記載するすべての特許、特許出願、特許公報、および公報は、それらすべてをここに出典明示して、本明細書に組み入れる。 All patents described herein, patent applications, patent publications, and publications, all of them herein by reference in its entirety, incorporated herein. 本出願の教示と組み入れた文書の技術間で矛盾がある場合には、本出願が優先する。 In case of conflict between the documents incorporated with the teachings of the present application technique, this application controls.

半導体加工の分野において、非晶質シリコン薄膜を多結晶膜に変換することについて、様々な技術が説明されている。 In the field of semiconductor processing, for converting the amorphous silicon film into a polycrystalline film, various techniques have been described. そのような技術の一つがエキシマレーザアニーリング(「ELA」)である。 One such technology is an excimer laser annealing ( "ELA"). ELAは、限定されないが発熱に対し不耐性である基板(例えば、ガラス、およびプラスチック)のような基板上に均一の結晶粒を持つ多結晶膜の生成を可能にするパルスレーザ結晶化プロセスである。 ELA, the substrate is not limited intolerant to heat generation (e.g., glass, and plastic) is a pulsed laser crystallization process that enables the production of a polycrystalline film with uniform crystal grains on a substrate, such as a . ELAシステムおよび処理の実施例は、本件出願人による米国特許第20090309104号「結晶方位制御されたポリシリコン生成システムおよび方法(Systems and Methods for Creating Crystallographic−Orientation Controlled Poly−Silicon Films)」(2009年8月20日出願)、米国特許第20100065853号「縁領域を最小にするための基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセス処理およびシステム、およびそのような膜領域の構造(Process and System for Laser Crystallization Processing of Film Regions on a Substrate to Minimi Example of ELA system and process, by the present applicant in US Patent No. 20090309104, "crystal orientation control polysilicon generation system and method (Systems and Methods for Creating Crystallographic-Orientation Controlled Poly-Silicon Films)" (2009 8 month 20 filed), U.S. Pat laser crystallization process process and system of membrane area on the substrate for No. 20100065853 for "edge regions to minimize and structure (process and system for laser crystallization processing of such film region of Film Regions on a Substrate to Minimi ze Edge Areas, and Structure of Such Film Regions)」(2009年9月9日出願)、および米国特許第20070010104号「ライン型ビームを使用する基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセス処理およびシステム、およびそのような膜領域の構造」(2006年3月9日出願)に記載される。 ze Edge Areas, and Structure of Such Film Regions) "(September 9, 2009 filed), and U.S. Pat laser crystallization process process and system of membrane area on the substrate using a No. 20070010104" line type beam, and It described the structure of such a film region "(March 9, 2006, pending).

従来のELAツールは、単一の走査において単位面積当たり多数のパルスを確立するために、パルス間に多くの重複(例えば、95パーセント)を含むサンプル表面上を低速度で連続的に走査する単一のラインビームを使用する。 Conventional ELA tools, in order to establish the number of pulses per unit area in a single scan, many overlap between pulses (e.g., 95 percent) continuously scans the sample surface on which includes a low-speed single to use one of the line beam. したがって、ELAにおいて、膜領域はエキシマレーザによって照射されることで膜は部分的に溶解し、その後、結晶化する。 Accordingly, the ELA, film region film by being irradiated by the excimer laser is partially dissolved, then crystallized. 膜の連続的で部分的な溶解は、細かい粒子から成る多結晶膜の形成をもたらすことができるが、この方法は、パルス間のエネルギー変動、および/または不均一なビーム強度プロファイルにより引き起こされ得る微細構造の不均一性がしばしば問題となる。 Continuous partial dissolution of the membrane, but can result in the formation of a polycrystalline film composed of fine particles, the method may be caused by the energy variation, and / or non-uniform beam intensity profile between pulses nonuniformity of microstructure is often a problem. 多数のパルスが均一な粒子サイズをもたらす累積効果を誘起するためだけでなく、短軸ビーム端の影響を軽減するためにも必要とされる。 Not only because a large number of pulses to induce cumulative effect resulting in a uniform particle size is required in order to mitigate the effects of minor beam end. ビームのビーム端部分において、エネルギーは次第にゼロへ減少する。 In the beam end portion of the beam, the energy is gradually decreased to zero. 膜における位置に応じて、初期パルスエネルギーシーケンスにおける位置依存の変化が生じ得る。 Depending on the position in the membrane, the change in position depending on the initial pulse energy sequence may occur. そのような変化を後のELA処理で除外することは容易ではなく、画素の明るさにアーチファクト(すなわち、ムラ)が生じる可能性がある。 It is not easy to exclude by ELA treatment after such changes, artifacts on the brightness of the pixel (i.e., unevenness) may occur. 図1Aは、ELAを用いて得られ得るランダム微細構造を例示する。 Figure 1A illustrates a random microstructure, which are accessible with ELA. Si膜は複数回照射され、均一な粒子サイズのランダムな多結晶膜を生成する。 Si film is irradiated a plurality of times to produce a uniform random polycrystalline film of grain size. 図1Bは、従来のELA単一走査を表し、ビーム101が膜104を走査する際の短軸におけるラインビーム101の断面図を示す。 Figure 1B represents a conventional ELA single scan shows a cross-sectional view of the line beam 101 in a minor axis when the beam 101 scans the film 104. ビーム101は矢印102の方向に進み、膜104の領域103は、ビーム101が膜104を横断する際に複数のレーザパルスで照射され得る。 Beam 101 advances in the direction of arrow 102, the region 103 of the film 104, the beam 101 can be irradiated with a plurality of laser pulses in across the membrane 104.

更に、非常に高い処理能力で均一な粒子構造(「UGS」)を得るために用いることができる結晶化方法およびツールが報告されている。 Further, crystallization methods and tools can be used to obtain a uniform grain structure with a very high throughput ( "UGS") have been reported. 例えば、そのようなシステムが米国特許20070010104号「ライン型ビームを用いる基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理およびシステム、およびそのような膜領域の構造(Processes and Systems for Laser 結晶化するation Processing of Film Regions on a Subst率 Utilizing a Line−Type Beam, and Structures of Such Film Regions)」に開示されている。 For example, processing and systems, and structures (Processes and Systems for Laser crystallization of such film region for laser crystallization process of membrane area on the substrate using such a system in US Patent No. 20070010104, "line type beam ation Processing of Film Regions on a Subst rate for Utilizing a Line-Type Beam, have been disclosed to and Structures of Such Film Regions) ". UGSは、結晶化されている膜の完全溶解結晶化(「CMC」)および/または部分溶解結晶化(「PMC」)を含み得る単一のパルス照射処理である。 UGS is a complete dissolution crystallization ( "CMC") and / or partially dissolved crystallization ( "PMC") may comprise a single pulse irradiation treatment film being crystallized. UGS処理の更なる特徴は、画素薄膜トランジスタ(「TFT」)の列/行が存在する領域内のみで部分または完全な溶解が起こるように、レーザパルスの位置が制御された発射である。 Further features of the UGS process, pixel thin film transistor as partial or complete dissolution only in the area where the column / row are present ( "TFT") occurs, a firing position of the laser pulse is controlled. パルス間のステッピング距離がラインビームの幅を超えるとき、膜の照射されない領域(例えば、非晶質の成膜直後Si)はそのような列間に残る。 When stepping distance between pulses exceeds the width of the line beam, a region not irradiated membranes (e.g., immediately after deposition of the amorphous Si) remains between such rows. この選択領域結晶化(「SAC」)処理は、したがって、単位面積当たりパルスの平均数が1未満となり得るので、非常に高い処理能力を持つことができる。 The selected area crystallization ( "SAC") process, therefore, the average number of pulses per unit area may be less than 1, it can have very high throughput.

しかしながら、以前のツールはどれも、例えば、画素が低密度なテレビで使われるような非常に大きな膜のELAにあまりよく最適化されていない。 However, none of the previous tool, for example, the pixel is not very well optimized ELA very large films such as those used in low-density television. 従来のELAは、画素位置間のSi基板を結晶化するために時間と資源が浪費される点において、そのような基板にとって非効率的な処理である。 Conventional ELA is in that time and resources in order to crystallize the Si substrate between the pixel position is wasted, is an inefficient process for such substrates. 、UGSツールはそれらの領域をとばすことを可能にするが、得られた材料は典型的なELA材料より大幅により多くの欠陥があり、典型的な放射条件が使われた場合、材料の均一度も十分ではないだろう。 , UGS tool is it possible to skip those regions, there are many defects by considerably more resulting material typical ELA materials, if typical radiation conditions are used, the uniformity of the material also it will not be enough.

レーザの位置制御された連続的な起動を用いる非周期的なパルス方法およびツールを記載する。 It describes a non-periodic pulse methods and tools used position controlled and continuous activation of the laser. システムは、結晶化プロセスにおいて別個の非周期的なレーザパルスを生成するために複数のレーザを使って実現され得る。 System may be implemented using a plurality of lasers to produce a separate non-periodic laser pulses in the crystallization process. すなわち、各レーザパルスは別々の部分的な溶解および凝固サイクルをもたらすという点で別個である。 That is, each laser pulse is a separate in terms of providing separate partial dissolution and solidification cycles. 複数のレーザが、単一の走査または複数の走査において膜の選択された領域に照射および結晶化するために、協働するようにされたパルスシーケンスにおいて用いられる。 A plurality of lasers, in order to irradiate and crystallize in a selected region of the film in a single scan or multiple scans, are used in the pulse sequence which is adapted to cooperate.

一態様において、本開示は、第1の選択された方向に薄膜を進める間、第1レーザパルスおよび第2レーザパルスを用いて薄膜の第1領域に照射し、各レーザパルスは成形ビームを供給して、更に薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つこと、第1領域が再凝固および結晶化して第1の結晶化された領域を形成すること、薄膜の第2領域に第3レーザパルスと第4レーザパルスを照射し、各パルスは成形ビームを供給して、更に薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つこと、および第2領域が再凝固および結晶化して第2の結晶化された領域を形成することを含み、第1レーザパルスと第2レーザパルス間の時間間隔は、第1レーザパルスと第3レーザパルス間の時間間隔の半分未満である、薄膜処理の方法に関す In one aspect, the present disclosure during advancing the film to the first selected direction, by using the first laser pulse and the second laser pulse is irradiated to the first region of the film, each laser pulse supplying shaped beam and, further having sufficient fluence to dissolve the thin film partially, to form a region where the first region is a first crystallization and re-solidification and crystallization, the second region of the thin film 3 is irradiated with a laser pulse and the fourth laser pulses, each pulse supplied the shaped beam, further having sufficient fluence to dissolve the thin film part, and the second region is resolidified and crystallization It comprises forming a second crystallized region, and the first laser pulse time interval between the second laser pulse is less than half of the first laser pulse and the time interval between the third laser pulse, thin related to the method of processing .

いくつかの実施形態において、第1レーザパルスと第2レーザパルス間の時間間隔は、薄膜の単一の溶解および凝固サイクル間の時間間隔より長い。 In some embodiments, the first laser pulse time interval between the second laser pulse, longer than the time interval between single dissolution and solidification cycle of the thin film. いくつかの実施形態において、第1レーザパルスと第2レーザパルスのそれぞれは同じエネルギー密度を持つ、第1レーザパルスと第2レーザパルスのそれぞれは、異なるエネルギー密度を持つ、第1レーザパルスと第2レーザパルスは同程度の薄膜の溶解を実現する、および/または第1レーザパルスと第2レーザパルスのそれぞれは異なる程度の薄膜の溶解を実現する。 In some embodiments, each of the first laser pulse and the second laser pulse having the same energy density, each of the first laser pulse and the second laser pulse, with different energy densities, a first laser pulse first 2 laser pulses to achieve the dissolution of the thin film of the same degree, and / or each of the first laser pulse and the second laser pulse to achieve a dissolution of a thin film of different degrees. いくつかの実施形態において、薄膜は既存の微結晶を欠いた非晶質シリコン膜にであり得る。 In some embodiments, the film may be in the amorphous silicon film lacking existing crystallites. いくつかの実施形態において、第1レーザパルスは非晶質シリコン膜を溶解し、欠陥コア領域を持つ結晶構造体を生成するのに十分なエネルギー密度を持つ。 In some embodiments, the first laser pulse by dissolving amorphous silicon film, with sufficient energy density to create a crystal structure with a defect core region. いくつかの実施形態において、第2レーザパルスは、欠陥コア領域を再溶解して均一な微細粒子結晶膜を生成するのに十分なエネルギー密度を持つ。 In some embodiments, the second laser pulse has sufficient energy density to produce a uniform fine particle crystal film was redissolved defect core region.

いくつかの実施形態において、薄膜は非晶質シリコン膜であり得る。 In some embodiments, the thin film may be amorphous silicon film. いくつかの実施形態において、薄膜は、低圧化学蒸着、プラズマ促進化学蒸着、スパッタリング、および電子ビーム蒸着の一つを使って蒸着される。 In some embodiments, the thin film, a low pressure chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, is deposited using one sputtering, and electron beam evaporation.

いくつかの実施形態において、薄膜は処理されたシリコン膜であり得る。 In some embodiments, the thin film may be a silicon film which has been treated. いくつかの実施形態において、処理されたシリコン膜は、第2の選択された方向に非晶質シリコン膜を進める間、非晶質シリコン膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ広範囲のレーザパルスで非晶質シリコン膜を照射することを含む方法によって後に処理された既存の微結晶を欠いた非晶質シリコン膜である。 In some embodiments, treated silicon film, while the second selected direction advances the amorphous silicon film, a wide range with sufficient fluence to partially dissolve the amorphous silicon film an amorphous silicon film lacking existing microcrystals processed after by a method comprising in the laser pulse irradiating the amorphous silicon film.

いくつかの実施形態において、広範囲のレーザパルスは、複数のレーザ源からのレーザパルスの連続的な重なりによって生成され、パルス間の遅延は単一の溶解および凝固サイクルを誘起するだけ十分短い。 In some embodiments, a wide range of laser pulses is generated by a laser pulse continuous overlap of a plurality of laser sources, the delay between pulses is shorter enough only to induce a single dissolution and solidification cycles. いくつかの実施形態において、非晶質シリコン膜はプラズマ促進化学蒸着を介して得られる。 In some embodiments, the amorphous silicon film is obtained through a plasma enhanced chemical vapor deposition. いくつかの実施形態において、広範囲のレーザパルスは、300ns全幅半値より大きいパルス長を持ち得る。 In some embodiments, a wide range of laser pulses can have a greater pulse length than 300ns full width half maximum.

いくつかの実施形態において、処理されたシリコン膜は、第2の選択された方向にシリコン膜を進める間、シリコン膜を完全に溶解するのに十分なフルエンスを持つレーザパルスでシリコン膜を照射することを含む方法によって処理されたシリコン膜である。 In some embodiments, treated silicon film is irradiated while the silicon film with a laser pulse having sufficient fluence to completely dissolve the silicon film to promote the silicon film to a second selected direction is a silicon film which has been treated by a method comprising a. いくつかの実施形態において、レーザパルスは複数のレーザ源からのレーザパルスの重なりによって生成される。 In some embodiments, the laser pulses are generated by the overlapping of laser pulses from the plurality of laser sources.

いくつかの実施形態において、本方法は、第2の選択された方向に薄膜を進める間、第5レーザパルスと第6レーザパルスで薄膜の第3領域を照射することを含み、各レーザパルスは形成ビームを生成し、薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、および第3領域は再凝固および結晶化して第3結晶化領域を形成し、第7レーザパルスと第8レーザパルスで薄膜の第4領域を照射し、各パルスは形成ビームを生成し、薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、第4領域は再凝固および結晶化して第4結晶化領域を形成し、第5レーザパルスと第6レーザパルス間の時間間隔は第5レーザパルスと第7レーザパルス間の時間間隔の半分未満である。 In some embodiments, the method, while advancing the film to a second selected direction, the method comprising irradiating a third region of the thin film in the fifth laser pulse and the 6 laser pulses, each laser pulse It generates a forming beam, thin film having a sufficient fluence to partially dissolve, and the third region forms a third crystallization region and re-solidified and crystallized, seventh laser pulse and the eighth laser pulses in irradiating the fourth region of the thin film, each pulse generates a forming beam, thin film having a sufficient fluence to partially dissolve, the fourth region is the fourth crystallization region and re-solidification and crystallization formed, and the fifth laser pulse the time interval between the sixth laser pulse is less than half the time interval between the fifth laser pulse and the seventh laser pulse. いくつかの実施形態において、第2の選択された方向は第1の選択された方向と反対であり、第3領域は第2領域と重なり、第4領域は第1領域と重なる。 In some embodiments, the second selected direction is opposite to the first selected direction, third region overlaps with the second region, the fourth region overlaps the first region.

いくつかの実施形態において、第2の選択された方向は第1の選択された方向と同じであり、第3領域は第1領域と重なり、第4領域は第2領域と重なる。 In some embodiments, the second selected direction is the same as the first selected direction, the third region overlaps the first region, the fourth region overlaps with the second region. いくつかの実施形態において、本方法は第2の選択された方向に薄膜を進める前に第1の選択された方向に垂直な方向に薄膜を移動することを含む。 In some embodiments, the method comprises moving the film in a direction perpendicular to the first selected direction before proceeding thin the second selected direction. いくつかの実施形態において、各レーザパルスは均一なエネルギー密度を持つ先頭部分を有するラインビームであり得る。 In some embodiments, each laser pulse may be a line beam having a top portion having a uniform energy density. いくつかの実施形態において、各レーザパルスはフラッド照射パルスであり得る。 In some embodiments, each laser pulse may be flood irradiated pulses.

本開示の他の態様は、上記方法によって処理された薄膜に関する。 Other aspects of the present disclosure relates to a thin film which has been treated by the above method. 本開示の他の形態は、上記方法によって処理された薄膜を持つ装置に関し、装置は薄膜の複数の結晶化領域内に配置された複数の電子回路を含む。 Another aspect of the present disclosure relates to a device having a thin film processed by the method, apparatus includes a plurality of electronic circuits disposed in a plurality of crystallization region of the thin film. いくつかの実施形態において、装置は表示装置であり得る。 In some embodiments, the device may be a display device.

一態様において、本開示はレーザパルスを生成する一次および二次レーザ源と、基板上に薄膜を固定する作業面と、ビームパルスに対し薄膜を動かし、それによって薄膜の表面上でレーザビームパルスの伝搬方向を生成する台と、一次源から第1レーザパルスによって照射される可動台に載せられる薄膜の第1領域、二次源から第2レーザパルスによって照射される薄膜の第2領域、および一次源から第3レーザパルスによって照射される薄膜の第3領域を提供するために発するレーザと同期した台に対する命令を処理するコンピュータとを含む非周期的なレーザパルスを使用する薄膜処理システムに関し、処理命令は、第1、第2、および第3領域を照射するためにビームパルスに対して伝搬方向に膜を動かすために提供され、第1領域の In one aspect, the present disclosure is a primary and secondary laser source for generating a laser pulse, a working surface for fixing a thin film on a substrate, moving the film relative to the beam pulses, whereby the laser beam pulse on the surface of the thin film a platform for generating a propagation direction, the first region of the thin film is placed on a movable table that is irradiated by the first laser pulse from the primary source, the second region of the thin film irradiated by the second laser pulse from a secondary source, and primary the thin-film processing system using a non-periodic laser pulses and a computer for processing instructions from a source to the laser synchronized with base emanating to provide a third region of a thin film to be irradiated by a third laser pulse, processing instruction, first, provided the second, and to move the film in the direction of propagation with respect to the beam pulses to illuminate a third region, the first region 央と第2領域の中央間の距離は第1領域の中央と第3領域の中央間の距離の半分未満であり、第1、第2、第3レーザパルスは薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ。 Central and the distance between the center of the second region is less than half the distance between the center of the central and third region of the first region, the first, second, the third laser pulse to partially dissolve the membrane to have sufficient fluence. いくつかの実施形態において、台は一定速度で動く。 In some embodiments, the platform moves at a constant speed.

本開示の他の態様は、既存の微結晶を欠いた非晶質シリコン膜を細かい粒子から成る膜に変換する方法に関し、本方法は、第1の選択された方向に非晶質シリコン膜を進める間、非晶質シリコン膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ広範囲のレーザパルスで非晶質シリコン膜を照射することを含み、細かい粒子から成る膜は、膜の厚さより短い平均横方向寸法を持つ粒子を持ち得る。 Other aspects of the present disclosure relates to a method of converting a film made of fine particles of an amorphous silicon film lacking existing crystallites, the method of the amorphous silicon film in a first selected direction during advancing, the method comprising irradiating the amorphous silicon film with a wide range of laser pulses having sufficient fluence to partially dissolve the amorphous silicon film, film made of fine particles is less than the thickness of the film It may have particles having an average transverse dimension. いくつかの実施形態において、広範囲のレーザパルスは、300ns全幅半値より大きいパルス長を持ち得、更に、フラッド照射パルスである。 In some embodiments, a wide range of laser pulses, obtained has a greater pulse length than 300ns full width half maximum, further a flood irradiation pulses. いくつかの実施形態において、広範囲のレーザパルスは多数のレーザ源からのレーザパルスの遅延した重なりによって生成され、パルス間の遅延は単一の溶解および凝固サイクルを誘起するだけ十分短い。 In some embodiments, a wide range of laser pulses are generated by overlapping the delayed laser pulses from multiple laser source, a delay between the pulses short enough only to induce a single dissolution and solidification cycles. いくつかの実施形態において、非晶質シリコン膜はプラズマ促進化学蒸着を介して得られる。 In some embodiments, the amorphous silicon film is obtained through a plasma enhanced chemical vapor deposition.

本開示の他の態様は、基板上に半導体薄膜を提供し、薄膜は基板に隣接する底面に位置する底界面と、底面と反対側の上面を持つことと、膜を完全に溶解する閾値の1.3倍大きいエネルギー密度を持つレーザビームで薄膜を照射し、エネルギー密度は膜を完全に溶解するよう選択されることとを含み、凝固の開始時、キャップ層が存在して半導体膜の上面で表面界面を形成し、照射と膜の完全な溶解の後、非均質核形成が上界面と底界面の両方で起こり、冷却時に非均質核形成により膜の底面で低欠陥シリコン粒子を形成する、薄膜処理方法に関する。 Another aspect of the disclosure provides a semiconductor thin film on a substrate, the thin film is a bottom surface positioned on the bottom surface adjacent to the substrate, and to have the upper surface of the bottom and opposite side of the threshold to completely dissolve the film thin film was irradiated with a laser beam having a 1.3 times greater energy density, energy density and a being selected to completely dissolve the film, at the start of solidification, the upper surface of the semiconductor film cap layer exists in forming a surface interface, after complete dissolution of irradiated and membranes, it occurs heterogeneous nucleation at both the upper surface and the bottom surface, forming a low-defect silicon particles at the bottom surface of the membrane by heterogeneous nucleation on cooling , it relates to a thin-film processing method. いくつかの実施形態において、レーザビームは80ns、200nsまたは400nsより長いパルス継続時間を持つ。 In some embodiments, the laser beam is 80 ns, having a longer pulse duration than 200ns or 400ns. いくつかの実施形態において、半導体薄膜は、厚さ約100nmから約300nmの間のシリコン膜を含む。 In some embodiments, the semiconductor thin film comprises a silicon film between a thickness of about 100nm to about 300 nm. いくつかの実施形態において、基板はガラスまたは石英であり得る。 In some embodiments, the substrate may be a glass or quartz. いくつかの実施形態において、粒子は小さな等軸晶であり得る。 In some embodiments, the particles can be small equiaxed crystals. いくつかの実施形態において、レーザビームのエネルギー密度は、局所的に完全に溶解する域値の1.4倍である。 In some embodiments, the energy density of the laser beam is 1.4 times the frequency values ​​to locally completely dissolved. いくつかの実施形態において、キャップ層は、照射前に薄膜上面に薄い層を蒸着することによって形成される。 In some embodiments, the cap layer is formed by depositing a thin layer on the thin upper surface before the irradiation. いくつかの実施形態において、キャップ層は50nm未満の厚さを持つ酸化物層であり得る。 In some embodiments, the cap layer may be an oxide layer having a thickness of less than 50nm. いくつかの実施形態において、キャップ層は、酸素化環境において薄膜に照射することによって形成される。 In some embodiments, the cap layer is formed by irradiating the thin film in an oxygen environment. いくつかの実施形態において、酸素化環境は空気であり得る。 In some embodiments, the oxygen environment may be air. いくつかの実施形態において、酸素化環境は酸素のみであり得る。 In some embodiments, the oxygen environment to obtain a limiting oxygen only. いくつかの実施形態において、基板は絶縁膜によって覆われたパターン化された金属膜であり得、エネルギー密度は薄膜の完全に溶解する閾値の1.3倍より大きい。 In some embodiments, the substrate may be a metal film that is patterned covered by the insulating film, the energy density is greater than 1.3 times the threshold for complete dissolution of the film. 一態様において、本開示は上記方法によって作られたボトムゲート型TFTに関し、パターン化された金属膜はボトムゲートであり得、絶縁膜はゲート誘電体であり得る。 In one aspect, the present disclosure relates to a bottom gate type TFT made by the above method, patterned metal film may be a bottom gate, the insulating film may be a gate dielectric.

この非周期的なシステムおよび方法は、高処理能力ELAおよび選択領域結晶化を可能にする。 The aperiodic systems and methods allow a high throughput ELA and selected regions crystallization. そのような処理は、アクティブマトリクス有機発光ダイオード(「AMOLED」)TVおよび超高画質液晶表示装置(「UD−LCD」)に対して要望される。 Such processing is desired for an active matrix organic light emitting diode ( "AMOLED") TV and extremely high quality liquid crystal display device ( "UD-LCD"). これらどちらの商品にとっても、非晶質シリコンは性能と安定性を欠き、一方、現在の低性能な低温ポリシリコン(「LTPS」)技術は要求されるパネルサイズ(例えば、Gen8、最大2.2*2.5m 2 )において費用競争力があるとは見なされない。 Also for these both products, the amorphous silicon lacks the performance and stability, whereas, the current low-performance low-temperature polysilicon ( "LTPS") technology required panel size (e.g., Gen8, maximum 2.2 * 2.5m 2) not considered to be cost competitive in.

以下の記述は以下の図面を参照するとより容易に理解される。 The following description will be more readily understood with reference to the following drawings.

ELAを用いて得られ得るランダム微細構造を例示する。 It illustrates a random microstructure, which are accessible with ELA. 従来のELA単一走査を表す。 It represents the conventional ELA single scan. 図2A−図2Cは本開示の一実施形態によるレーザパルスの例示的なエネルギープロファイルを表す。 Figure 2A- Figure 2C represents an exemplary energy profile of the laser pulse according to an exemplary embodiment of the present disclosure. ワンショット照射プラズマ促進化学蒸着(PECVD)非晶質シリコン膜を表す。 It represents a one-shot irradiation plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) amorphous silicon film. 本開示の一実施形態による、非周期的なパルスELAシステムを表す。 According to one embodiment of the present disclosure, it represents a non-periodic pulse ELA system. 本開示の一実施形態による、非周期的なパルスELAシステムで使われるサンプルを表す。 According to one embodiment of the present disclosure represents a sample used in a non-periodic pulse ELA system. 本開示の一実施形態による、ビームパルスの例示的なプロファイルを示す。 According to one embodiment of the present disclosure, illustrating an exemplary profile of the beam pulses. 本開示の一実施形態による、非周期的なパルスELA処理を表す。 According to one embodiment of the present disclosure, it represents a non-periodic pulse ELA process. 本開示の実施形態による図5Aにおける領域590の分解図である。 Is an exploded view of a region 590 in FIG. 5A according to an embodiment of the present disclosure. 本開示の一実施形態による、非周期的なパルスELA処理を表す。 According to one embodiment of the present disclosure, it represents a non-periodic pulse ELA process. 本開示の一実施形態による、図5Aに記載されたような第1の非周期的なパルス走査を表し、膜の逆方向での第2走査も含む。 According to one embodiment of the present disclosure represents the first non-periodic pulse scanning as described in Figure 5A, also includes a second scan in the backward direction of the film. 図8Aは本開示の一実施形態による、一照射後の膜の結晶構造を表す。 Figure 8A according to an embodiment of the present disclosure, represents the crystal structure of the film after the first irradiation. 図8Bは本開示の一実施形態による、図9Aにおける結晶構造体の図である。 Figure 8B according to an exemplary embodiment of the present disclosure, a diagram of the crystalline structure in Figure 9A. 図8Cは本開示の一実施形態による、より高いエネルギー密度での一照射後であるが、まだPMCレジーム内の膜表面の原子間力顕微鏡(「AFM」)走査を表す。 Figure 8C is according to one embodiment of the present disclosure, but after one irradiation at higher energy densities, yet atomic force microscope the film surface in the PMC regime ( "AFM") represents a scan. 図8Dは本開示の一実施形態による図8Cにおける結晶構造体の図である。 Figure 8D is a diagram of the crystal structure in FIG. 8C, according to one embodiment of the present disclosure. 図8Eは本開示の一実施形態による、未溶解種結晶から横方向結晶化に際して形成された円形領域を示す。 Figure 8E shows according to an embodiment of the present disclosure, a circular region formed during lateral crystallization from undissolved seed crystals. 本開示の一実施形態による、薄膜の界面応答関数を表す。 According to one embodiment of the present disclosure represents the interface response function of the thin film. 図10Aは本開示の一実施形態による、真空中における、300nm酸化物層を持つガラス基板上の150nm a−Siに対するFTRとBTRを表す。 Figure 10A according to one embodiment of the present disclosure, in a vacuum, representing the FTR and BTR for 150 nm a-Si on a glass substrate having a 300nm oxide layer. 図10Bは本開示の一実施形態に従い、図10Bは真空での結果を表していないこと以外は図10Aと同様である。 Figure 10B in accordance with an embodiment of the present disclosure, FIG. 10B, except that does not represent the result of a vacuum is the same as FIG. 10A. 図11Aは本開示の一実施形態による、1.32CMTの空気中および1.4CMTの真空中の300nm酸化面層を持つ200nm a−Si膜に対する、ナノ秒単位の時間(x軸)と正規化反射率値(y軸)のグラフを表す。 According to an embodiment of FIG. 11A is present disclosure, for 200 nm a-Si film with air of 1.32CMT and 1.4CMT 300 nm oxide surface layer in the vacuum, in nanoseconds time (x-axis) and normalized It represents a graph of the reflectance values ​​(y-axis). 図11Bは空気環境で得られる微粒組織の画像である。 Figure 11B is an image of a fine tissue obtained in air environment. 図11Cは真空環境で得られる微粒組織の画像である。 Figure 11C is an image of a fine tissue obtained in a vacuum environment.

本開示は、均一な多結晶膜を形成するために部分溶解結晶化および完全溶解結晶化を組合せた、非周期的なパルスレーザ技術を用いるシステムおよび方法に関する。 The present disclosure combines uniform polycrystalline film partially dissolved crystallized to form a and complete dissolution crystallization, to a system and method using a non-periodic pulse laser technology. いくつかの実施形態において、非周期的なパルスELAが既存の微結晶を欠いた非晶質成膜直後Si膜(例えば、低圧化学蒸着(LPCVD)、プラズマ促進化学蒸着(PECVD)、スパッタリング、または電子ビーム蒸着によって得られる膜)から微細粒子均質結晶膜を生成するために使われる。 In some embodiments, amorphous ShitsuNarumaku immediately Si film aperiodic pulse ELA is lacking existing crystallites (e.g., low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), sputtering, or, It is used to produce a fine particle homogeneous crystal film from be film) obtained by electron beam evaporation. いくつかの実施形態において、微細粒子均質結晶膜の生成または非周期的なパルス照射方法のための前駆体膜の生成のいずれにも、フラッド照射方法が使われ得る。 In some embodiments, in any of the production of the precursor film for the production or aperiodic pulse irradiation method of the fine particles homogeneous crystal film may flood irradiation method is used. フラッド照射方法は、いかなる既存の微結晶をも欠いた非晶質シリコン膜(例えば、PECVD膜)が膜厚を超えた平均横方向寸法の粒子(すなわち、小さな柱状粒子)を持つ微細粒子均質結晶膜に2ステップで変形される、ツーショット部分溶解処理であり得る。 Flood irradiation method, an amorphous silicon film lacking any existing crystallites (e.g., PECVD film) average lateral dimension of the particles exceeds the thickness (i.e., small columnar particles) fine particles homogeneous crystals with It is deformed in two steps the membrane may be a two-shot partial dissolution treatment. フラッド照射方法は、いかなる既存の微結晶をも欠いた非晶質シリコン膜(例えば、PECVD膜)が膜厚未満の平均横方向寸法の微細粒子均質結晶膜に変形される、延長継続時間ワンショット部分溶解処理でもあり得る。 Flood irradiation method, an amorphous silicon film lacking any existing crystallites (e.g., PECVD film) is deformed into fine particles homogeneous crystal film having an average lateral dimension of less than the thickness, the extension duration one-shot It may also be a partial dissolution treatment. フラッド照射方法は、膜の上と底の両方に酸化物界面を持つあらゆる種類の非晶質シリコン膜が低欠陥の小さな等軸晶Si膜に変形される、完全溶解処理でもあり得る。 Flood irradiation method, all types of the amorphous silicon film with oxide interface to both top and bottom of the film is deformed to a small equiaxed Si film of a low defect, it may also be a complete dissolution process.

レーザの位置制御された連続起動を用いる、非周期的なパルスELA方法およびツールが説明される。 Using the position-controlled continuous activation of the laser, a non-periodic pulse ELA methods and tools are described. システムは複数のレーザを使って結晶化プロセスにおける個別の非周期的なレーザパルスを生成するように実現され得、例えば、各レーザパルスは別々の部分的な溶解および凝固サイクルを生じる点で個別であり、パルス間の間隔が同じではない点で非周期的である。 The system obtained is implemented to generate individual aperiodic laser pulses in the crystallization process using a plurality of lasers, for example, each laser pulse individually in that produce different partial dissolution and solidification cycles There, the interval between pulses is aperiodic in that not the same. 複数のレーザが協働するパルスシーケンスで使われ、単一の走査または複数の走査において膜の選択された領域を照射および結晶化する。 A plurality of lasers are used in pulse sequence cooperating, irradiated and crystallized selected areas of the film in a single scan or multiple scans. 複数の走査が、例えば緊密粒子サイズ分布を持つより均一な多結晶膜にをもたらすELAにおいて観測される複数の照射の累積効果からの利益を得るために、関心領域において、より多数の溶解および凝固サイクルに達することが望ましいだろう。 A plurality of scanning, in order to benefit from the cumulative effect of a plurality of radiation observed at ELA bring the more uniform polycrystalline film having for example a tight particle size distribution, in the region of interest, a larger number of melting and solidification it would be desirable to reach the cycle.

非周期的パルス レーザパルスの例示的なシーケンスを図2Aから図2Cに表す。 An exemplary sequence of aperiodic pulsed laser pulses from Figure 2A represents Figure 2C. y軸はエネルギー密度を表し、x軸は時間を表す。 y-axis represents the energy density, x-axis represents time. 図2Aは、従来のELA処理において使われ得るレーザの周期的なパルス率を表す。 Figure 2A represents the periodic pulse of the laser that can be used in conventional ELA process. 周期的なレーザ反復率は、時間領域において均等に間隔を空けたレーザパルスパターンを結果としてもたらす。 Periodic laser repetition rate, results in a laser pulse pattern equally spaced in the time domain. 図2Bは、本明細書で開示される非周期的なパルス生成の例を示し、第2パルス105は第1パルス106と近接した時間関係で発生する。 Figure 2B shows an example of a non-periodic pulse generator disclosed herein, the second pulse 105 occurring at time relationship proximate the first pulse 106. その後、第3パルス107が、第1パルス106と第2パルス105間の間隔より異なる時間間隔で発生する。 Thereafter, the third pulse 107, generated by the first pulse 106 different time intervals than the interval between the second pulse 105. 図2Cは、レーザパルスのパルス率とレーザパワー(エネルギー密度)の両方が異なる場合の一実施形態を例示する。 Figure 2C illustrates an embodiment in which both the pulse rate and the laser power of the laser pulse (energy density) are different. このように、照射された膜は、非周期的なパルス率と可変的な照射エネルギーを経る。 Thus, the irradiated film, through the non-periodic pulse rate and variable illumination energy. 第1パルス106と第2パルス105間の時間が比較的短いため、第1パルス106と第2パルス105によって照射される領域は重なりが増加する。 Due to the relatively short and the first pulse 106 time between the second pulse 105, the region irradiated by the first pulse 106 and the second pulse 105 overlap increases.

第1パルス106と第2パルス105間の時間遅れは、第1パルス106と第3パルス107間の時間間隔の半分未満になり得る。 The first pulse 106 time delay between the second pulse 105 may be less than half of the first pulse 106 the time interval between the third pulse 107. いくつかの実施形態において、第1パルス106と第2パルス105間の時間間隔は、第1パルス106と第3パルス107間の時間間隔の10分の1未満、20分の1未満、または100分の1未満である。 In some embodiments, the first pulse 106 is the time interval between the second pulse 105, less than one tenth of the first pulse 106 the time interval between the third pulse 107, less than one-twentieth, or 100 minute of less than 1. 第1パルス106と第2パルス105間の時間遅れは、約3マイクロ秒から約1ミリ秒、約5マイクロ秒から約500マイクロ秒、および約10マイクロ秒から約100マイクロ秒であり得る。 The first pulse 106 time delay between the second pulse 105 may be about 3 to about 1 millisecond from microseconds, about 5 to about 500 microseconds microseconds and about 10 microseconds to about 100 microseconds.

このように、図2Bおよび図2Cは、2つの近接配置または2つのレーザパルスの「列」を用いた非周期的なパルスパターンを表すが、3から5以上のレーザまたはレーザ空胴に対応する、より多数の近接配置されたパルス(例えば、3から5以上)が用いられてもよい。 Thus, 2B and 2C represent a non-periodic pulse pattern with "columns" of the two closely disposed or two laser pulses, corresponding to the 5 or more lasers or a laser cavity from 3 , a greater number of closely spaced pulses (e.g., 5 or more from 3) may be used. そのような実施形態において、異なるレーザ(例えば、2つの異なるレーザエネルギー源または同じレーザエネルギー源の2つの異なるレーザキャリアからのレーザビーム)からのより多くの近接配置されたパルスが使われると、対象領域は対応するより多くの回数だけ照射される。 In such embodiments, different laser (e.g., a laser beam from two different two different lasers carriers laser energy source, or the same laser energy source) as more closely spaced pulses from is used, the subject region is irradiated as many times than the corresponding. 例えば、n個のレーザ源からのnパルスがレーザパルスの列を形成するために近接配置され得、単一の領域が単一の走査においてn回の照射を受ける。 For example, to obtain disposed close to n pulses of n laser sources to form a row of laser pulses, a single region is irradiated with n times in a single scan. ビームは従来のELA処理と同様の幅を持ってもよい。 Beam may have a width similar to the conventional ELA process.

パルス列中の2つの連続したパルスは同じエネルギー密度である必要はない。 Two consecutive pulses in the pulse train is not necessarily the same energy density. 例えば、膜が第1パルスによりまだ熱い場合、第2パルスは第1パルスよりも低いエネルギー密度であり得る。 For example, the film may still hot by the first pulse, the second pulse may be a lower energy density than the first pulse. 同様に、より高いエネルギー密度が第1パルスに際しての光学性質の変化に対する補正のために使われてもよい(非晶質シリコンは結晶シリコンよりもわずかに良好にUV光を吸収する)。 Similarly, a higher energy density which may be used to correct for the change in the optical properties of the time the first pulse (amorphous silicon absorbs slightly better UV light than crystalline silicon). 従って、第2パルスのエネルギー密度に対して適切な選択をすることは、膜が同程度の溶解をするように、両方の効果と、可能性として他の要因を考慮し得る。 Therefore, making the appropriate choice for the energy density of the second pulse, the membrane is such that the dissolution of the same degree, and both effects, may consider other factors possibly. ここで、溶解の度合いは溶解の詳細とは無関係で溶解を測定することで理解される。 Here, the degree of dissolution is understood by measuring the dissolution independent of the details dissolution. 溶解の詳細は、前駆体の相(非晶質または結晶)、不均質性(例えば、一様に欠陥を有するか、またはより大きくより良好な粒子によって囲まれた欠陥のあるコアを持っているか)、および表面形状(滑らかか荒いか、例えば、光の波長と同様な周期性を持っている)に関数として大幅に変化し得る。 Or more of dissolution, phase precursors (amorphous or crystalline), inhomogeneities (e.g., have a core with enclosed defects uniformly or with a defective, or the better particles larger than ), and the surface shape (or smooth or rough, for example, can vary greatly as a function are) have the same periodicity as the wavelength of light. 同程度の溶解は、したがって、第2パルス間の溶解の広がりが第1パルスのそれ(例えば、膜の約80パーセント)と同等である場合に達成される。 Dissolution of same level, therefore, the spread of dissolution between the second pulse is achieved when it is equal to that of the first pulse (e.g., about 80% of the film). より均一な多結晶膜をもたらす累積効果からの利益を目的とする複数の走査処理において、パルスのほとんどが、処理が最も効率的となるように、同程度の溶解をもたらすことが望まれる。 A plurality of scanning process for the purpose of benefit from the cumulative effect resulting in a more uniform polycrystalline film, most of the pulse, the processing such that the most efficient, may result in dissolution of the same degree is desired.

したがって、図2Cに示すように、第1レーザパルスと第2レーザパルスは異なるエネルギー密度を持ち得る。 Accordingly, as shown in Figure 2C, the first laser pulse and the second laser pulse may have different energy densities. 具体的には、図2Cは、第1レーザパルスが第2レーザパルスよりも小さいエネルギー密度を持つことを表す。 Specifically, FIG. 2C indicates that the first laser pulse has a smaller energy density than the second laser pulse. しかしながら、いくつかの実施形態において、第2レーザパルスが第1レーザパルスよりも小さいエネルギー密度を持つ。 However, in some embodiments, the second laser pulses have a small energy density than the first laser pulse. 更に、複数の走査処理において、第1パルスと第2パルスのエネルギー密度間のオフセットは異なる走査において異なる、または無くてもよい。 Further, a plurality of scanning process, the offset between the energy density of the first pulse and the second pulse is different in different scan, or may be omitted. 例えば、第1走査における第1および第2パルス間のエネルギー密度のオフセットは、光学特性の変化に対する補正のために選択され得、一方、第2走査においてオフセットは温度に対する補正のために選択され得る。 For example, the offset of the energy density between the first and second pulses in the first scan may be selected for correction for the change in optical properties, whereas the offset in the second scan may be selected for correction for temperature . いくつかの実施形態において、2つのパルスは異なるエネルギー密度を持ち得るにもかかわらず、第2のより低いエネルギーパルスが膜において、膜内の第1パルスからの残留熱によって、第1のより高いエネルギーパルスと同量の溶解をもたらし得る。 In some embodiments, the two pulses despite obtaining have different energy densities, the second lower energy pulses in the membrane, the residual heat from the first pulse in the membrane, the first higher It can lead to lysis of the energy pulses in the same amount.

一実施例において、本システムは、時間領域において近接配置された一連のパルスを生成するために、複数のレーザ源からの起動協調されたパルスを使うことで非周期的なレーザパルスを生成する(例えばチューブのような複数のレーザ空胴を持つ単一のレーザ源を使うことも可能である)。 In one embodiment, the system, in order to generate a series of pulses which are located close in the time domain, to produce a non-periodic laser pulses by using a starting coordinated pulses from a plurality of laser sources ( it is also possible to use a single laser source with a plurality of laser cavities, such as a tube). 複数のレーザ源は、単一のレーザシステムに組み入れられてもよい。 A plurality of laser sources may be incorporated into a single laser system. レーザシステムは、既定の方法で基板を照射する技術を制御するコンピュータを使うコンピュータ制御システムであり、例えば、コンピュータは、レーザの発射、台の移動、および1以上のレーザビームを生成するための1以上のレーザ空胴を制御する。 The laser system is a computer control system that uses a computer for controlling a technique of irradiating the substrate with a predetermined method, for example, the computer 1 for generating a firing of the laser, the platform moves, and one or more laser beams to control the laser cavity of the above. 各レーザビームは一つのレーザ源に対応する。 Each laser beam corresponding to one of the laser source. 各レーザビームは、単独のレーザまたは一つのレーザシステム内に格納された複数のレーザ空胴の一部であるレーザ空胴から生成され得る。 Each laser beam may be generated from the laser cavity is a part of a plurality of laser cavities stored single laser or a laser system.

複数のレーザ空胴を持つツール(例えば、チューブ)は、米国特許第7,364,952号「薄膜処理システムおよび方法(Systems and Methods for Processing Thin Films)」(2008年4月29日発行)に記載されたように、(1)複数のパルスを同時に起動し後で組み合わせることによってパルスエネルギーを増やすこと、(2)様々なチューブの起動を遅れさせ、後でそれらを組み合わせることによってパルス継続時間を増やすこと、が以前に開示されている。 Tools (for example, a tube) having a plurality of laser cavity is, in US Pat. No. 7,364,952 No. "thin film processing system and method (Systems and Methods for Processing Thin Films)" (issued Apr. 29, 2008) as described, (1) increasing the pulse energy by combining a plurality of pulses simultaneously after launch, the (2) allowed delay the activation of the various tubes, later pulse duration by combining them increasing it, but has been previously disclosed. すなわち、パルスは変更された単一の溶解および凝固サイクルを提供するために組み合わされる。 That is, pulses are combined to provide a single dissolution and solidification cycles that have changed. 非周期的なパルスELAは、別々の溶解/凝固サイクルにおいて様々なレーザのパルスを使う点で異なる。 Aperiodic pulse ELA differ in that use pulses of different lasers in a separate dissolving / coagulating cycle. しかしながら、パルスは、時間領域において十分近接しているので、台が高速度で移動している間、それらが大幅な重なりを示す。 However, pulses, so close enough in the time domain, while the platform is moving at high speed, they exhibit significant overlap.

更に、非周期的なパルスELA方法およびツールは、電子機器に形成される膜の領域のみを結晶化するために、膜の選択領域結晶化を行うためにも使われ得る。 Moreover, non-periodic pulse ELA methods and tools, in order to crystallize only the region of the film formed on the electronic device, may also be used to perform the selected area crystallization of film. 非周期的なパルスELA方法およびツールは選択領域結晶化を提供し、膜の第1領域での結晶成長をもたらし、それに続くレーザの反復率によって決まる途切れ、そしてその後、2以上のレーザの第2パルス内の大幅な重なりを提供して、膜の第2領域での結晶成長をもたらす。 The aperiodic pulses ELA methods and tools to provide selected regions crystallization leads to crystal growth in the first region of the film, interrupted determined by subsequent laser repetition rate of it, and then, two or more laser second It provides significant overlap in the pulse, resulting in crystal growth in the second region of the film. レーザパルス間のタイミングは、以下に詳細に記載するように、照射された領域における非周期的なレーザパルスシーケンスと大幅な重なりを起こす。 Timing between the laser pulse, as described in detail below, causes the non-periodic laser pulse sequences and significant overlap in the irradiated area. そのような方法およびシステムは、高処理能力のELA処理で使用できる。 Such methods and systems may be used in ELA process high throughput.

選択領域結晶化において、膜は、(本明細書では記載しないが、後の処理において)電子素子が作られる位置で結晶化する。 In selected regions crystallization, membrane, (although not described herein, the processing after) the electronic device is crystallized in a position to be made. しかしながら、すべての電子素子が等しく均一な、または一様に等しい導電材料を必要とする訳ではない。 However, not require all of the electronic elements are equally uniform, or uniformly equal conductive material. 例えば、小型TFTは、結晶均一度に関して、大型TFTや大型コンデンサより更により多くを要求し得る。 For example, small TFT with respect crystallinity uniformity may require further more than than large TFT and large capacitors. 更に、電流駆動で使われるTFTは、スイッチングで使われるTFTより良い均一度を必要とし得る。 Furthermore, TFT used in current drive may require a better uniformity than TFT used in switching. したがって、結晶化される特定の領域の全領域のうち、一部分のみが高い結晶均一度と導電率の領域を得るため多数のレーザパルスを用いて結晶化することが必要になり得、一方、残部はより少ないパルスまたは単一のパルスで処理され得る。 Therefore, among the entire area of ​​the specific region to be crystallized, can become necessary to crystallize with the number of laser pulses to obtain an area of ​​only high crystallinity uniformity and conductivity portion, whereas the remainder It can be treated with fewer pulses or a single pulse. 選択領域結晶化非周期的パルスELAは、膜の選択された領域を走査するための枠組みを提供し、それによって処理時間が減少する。 Selected region crystallization aperiodic pulse ELA provides a framework for scanning selected areas of the film, whereby the processing time is reduced.

非周期的パルスELA Non-periodic pulse ELA
非周期的なELAシステムは、以下の特徴の一以上を有する。 Aperiodic ELA system comprises one or more of the following features. つまり、複数のレーザまたはレーザチューブ、および短く連続するパルスを持つために後のパルスの起動を遅らせる手段のうち一以上を有する。 That is, having one or more of the means for delaying the pulse start of the post in order to have a plurality of lasers or laser tube, and a short successive pulses. システムは、レーザビームパルスが基板の特定の位置を照射するようにパルスの起動を位置制御することも有する。 System also has a laser beam pulse position control activation pulses to illuminate a specific position of the substrate. 時間的に近接配置された2つのパルスのタイミングは、膜の照射された部分がパルス間で凝固されるようにすることが望ましく、一方、位置制御は、例えば、画素TFTや回路の列を作るために、照射された領域が基板上に適切に位置することを確実にする。 The timing of the two pulses temporally close arrangement, it is desirable to make the irradiated part of the film is solidified between pulses, whereas, position control, for example, make a column of the pixel TFT and circuits for, irradiated areas to ensure that appropriately positioned on a substrate. レーザビームパルスは、パルスのシーケンスが選択された領域と重なるのに十分なビーム幅を持つトップハットビームプロファイルを持つことが更に望ましい。 Laser beam pulse, it is further desirable to have a top-hat beam profile with sufficient beam width to overlap with the sequence of pulses is selected region.

レーザ源の数は、処理能力、レーザのパワー、パネルのサイズ、画面のサイズ、システム設計、およびツールメンテナンスのような様々な要因に基づいて選ばれ得る。 The number of laser sources, processing power, laser power, panel size, the size of the screen, system design, and the tool may be chosen based on various factors such as maintenance. レーザ数を増やすと、一般的に、結晶化率を高める結果になるが、光学要素の数を増やす必要もあり、より複雑で費用のかかるシステム設計をもたらすだろう。 Increasing the number of lasers, in general, results in increasing the crystallization rate, must also increase the number of optical elements, will result in system design consuming more complex and expensive. また、レーザ数を増やすと、例えば、チューブ交換等の作業がより頻繁に必要になるため、ツールの動作不能時間を増やすことにもなり得る。 Also, increasing the number of lasers, for example, since the work of tube replacement is needed more often, it can be as increasing the down time of the tool. レーザの数に対する例示値は、30、40、50インチ以上の大きさの直径を持つ画面を作るために、2m 2およびできれば5から7.5m 2の大きさより大きくなり得るガラスパネルを処理するためにそれぞれが約600W以上の電力を持つ2から4以上のレーザであり得る。 Exemplary values for the number of lasers, in order to make a screen having a size diameter of more than 30, 40, 50 inches, for handling glass panels can be greater than the size of 7.5 m 2 from 2m 2 and hopefully 5 each may be two to four or more lasers with power of at least about 600W to.

非周期的なパルスELAツールは、従来のELAおよび/またはUGSツールを超える以下の利点を有し得る。 Aperiodic pulse ELA tool may have the following advantages over conventional ELA and / or UGS tool.
1. 1. 予め選択された領域への効率的な電力伝達:位置制御の効果により、画素TFT/回路間の領域が不必要に結晶化されることが無くなる。 Efficient power transfer to the pre-selected areas: the effect of the position control, it is no longer the region between the pixel TFT / circuits is crystallized unnecessarily. これはより高い有効結晶化率をもたらす。 This results in a higher effective crystallization rate.
2. 2. ビーム端に関連するアーチファクトの除去:ビーム端は画素TFT/回路領域に当たらないので、その中の結晶化領域がすべて全く同じパルスシーケンスを受ける。 Removal of artifacts associated with the beam end: the beam end does not hit the pixel TFT / circuit region, the crystallization region therein receive all exactly the same pulse sequence.
3. 3. パルスシーケンスの最適化:領域は、複数のレーザ源からのパルスシーケンスによって、および多数の走査の間照射され、そのことによりシーケンスが最適化され得る(例えば、パルスエネルギー、パルス継続時間、パルスの余熱)。 Optimization of the pulse sequence: region, by a pulse sequence from a plurality of laser sources, and is irradiated during multiple scans, the possible sequence can be optimized by (e.g., pulse energy, pulse duration, pulse remaining heat ).
4. 4. 走査間に垂直方向の変位を行うことによって、長軸上のビームの不均一性を軽減すること(短軸上のビームの不均一性も、走査内、または走査間に効果的な並行変位によって軽減され得る。すなわち、関心領域に対するビームの横位置を移すことによって)。 By performing the vertical displacement between the scanning, non-uniformity of the beam on it (the minor axis to reduce the non-uniformity of the beam on the long axis is also within the scan or by the effective parallel displacement between the scanning It may be reduced. that is, by transferring the lateral position of the beam relative to the region of interest).

複数の走査が、非周期的なパルスELAにおいて、満足な材料均一度を得るために通常は必要とされる。 A plurality of scanning, in a non-periodic pulse ELA, usually in order to obtain a satisfactory material uniformity is required. 非周期的なパルスのSAC操作は、従来のELAより高い処理能力率をもたらす。 SAC operations aperiodic pulse results in higher throughput rate than the conventional ELA. 更に、許容可能な均一の結晶構造体を得るために必要とされる非周期的なパルスELAでのパルス数は、従来のELAで要求される数よりも少なくなり得る。 Furthermore, the number of pulses in a non-periodic pulse ELA required to obtain a crystal structure of an acceptable uniform may be less than the number required by the conventional ELA. 従来のELAにおいて、ビーム端が関心領域と重なり、走査方向に沿って照射される領域の結晶構造における変動をもたらす。 In conventional ELA, the beam end overlaps the region of interest, resulting in variations in the crystal structure of the region to be irradiated in the scanning direction. 結晶構造の変動については、例えば、ImとKimによる「Phase transformation mechanisms involved in excimer laser crystallization of amorphous silicon films, Appl. Phys. Lett. 63, (14)」(1993年10月4日)で考察されており、粒子サイズの変動が部分的に溶解した低圧化学蒸着(「LPCVD」)膜におけるエネルギー密度の関数として考察された。 For a change of the crystal structure, for example, due to Im and Kim discussed in "Phase transformation mechanisms involved in excimer laser crystallization of amorphous silicon films, Appl. Phys. Lett. 63, (14)" (October 4, 1993) and it has been discussed as a function of the energy density in the low-pressure chemical vapor deposition ( "LPCVD") film grain size variation was partially dissolved. LPCVD非晶質Si膜は、エネルギー密度とともに増える粒子サイズを持つ膜にさせる結晶化を引き起こす小さな微結晶を含むと見られる、と説明されている。 LPCVD amorphous Si film is seen to include a small crystallites that causes crystallization to the membrane having a particle size increases with energy density, and have been described. プラズマ促進化学蒸着(「PECVD」)膜において、溶解および凝固処理は、更に、そのような微結晶の欠如によって複雑にされる。 In plasma enhanced chemical vapor deposition ( "PECVD") film, dissolution and coagulation process is further complicated by the lack of such crystallites. したがって、結晶化に先立って、核形成処理を通じて結晶の形成が先行する。 Therefore, prior to crystallization, crystal formation precedes through nucleation process. 核形成密度が低い場合、例えば、これは、図2Dに示すワンショット(すなわち、1つのレーザパルス)照射PECVD非晶質Si膜の縁で可視であるような円板状の結晶構造体をもたらすだろう。 If nucleation density is low, for example, this results in Figure 2D to show one-shot (i.e., single laser pulse) irradiation PECVD amorphous Si film disk-shaped crystal structure, such as is visible at the edges of the right. 図2Dは、ワンショットPECVD非晶質Si膜の縁領域120を示す。 2D shows an edge region 120 of the one-shot PECVD amorphous Si film. この縁領域120は、非晶質Si部分122と結晶Si部分124の両方を持つ。 The edge region 120 has both the amorphous Si portion 122 and crystalline Si portion 124. しかしながら、非晶質Siと結晶Si間の遷移領域126は鋭利な縁ではなく、結晶と非晶質材の混合物を含む不均質領域である。 However, the transition region 126 between the amorphous Si and crystalline Si is not a sharp edge, a heterogeneous region including a mixture of crystalline and amorphous materials. したがって、第1照射後の膜の不均一性は、粒子サイズの変動および/または円板状の結晶構造体があることによって影響される。 Therefore, non-uniformity of the film after the first irradiation is influenced by the presence of variations in particle size and / or disc-like crystal structure. そのような不均一性は、後の放射では容易に除外され得ない。 Such non-uniformity may not be readily excluded after the radiation. 従来のELAでは、10以上もの数のパルスの後でさえ、第1パルスビーム端のエネルギー密度勾配の効果は、まだ可視であり得る。 In the conventional ELA, even after also the number of pulses 10 or more, the effect of the energy density gradient of the first pulse beam end may yet visible. したがって、多数のパルスが、第1パルスビーム端の影響を消すために必要である。 Thus, multiple pulses are required to erase the effect of the first pulse beam end.

本明細書で開示されるように、非周期的なパルスELAを用いるSACでは、等しく均一な結晶化膜を得るためのパルス数はより少なくなり得る。 As disclosed herein, the SAC is used aperiodic pulse ELA, the number of pulses to obtain equally uniform crystallized film may become less. 以下に更に詳しく記述するように、ラインビームの短軸中のエネルギープロファイルは、エネルギー密度が次第に変化する前縁および後縁および比較的一定のエネルギーの中央の平らな領域を含む。 As further described in more detail below, the energy profile in the short axis of the line beam comprises a flat region of the central leading edge and a trailing edge and a relatively constant energy energy density changes gradually. 本明細書で使用される「ラインビーム」という語は、ビームの長さより大幅に短い幅を持つビームのことを言い、すなわち、ビームは大きなアスペクト比を持つ。 The term "line beam" used herein refers to a beam having a considerably shorter width than the length of the beam, i.e., the beam has a large aspect ratio. 従来のELAでは、ビーム端は、材料不均一度の重大な源である。 In the conventional ELA, the beam end is a significant source of material inhomogeneity. 非周期的なパルスELAでは、ビーム端は関心領域外に位置するため、関心領域が第1パルスのトップハット部分の部分で照射される。 In aperiodic pulse ELA, the beam end to a position outside the region of interest ROI is irradiated with part of the top hat portion of the first pulse. 更に、ビームのエネルギー密度は、材料均一度を所望のレベルに達するために必要なパルスの数を減らすように、累積処理に対して最も均一な出発物質を生成するよう最適化され得る。 Furthermore, the energy density of the beam, to reduce the number of necessary pulses to reach the material uniformity to the desired level can be optimized to produce the most uniform starting materials relative cumulative.

非周期的パルスELAを実行するシステム 図3Aは、非周期的なパルスELAシステムを表す。 System Figure 3A to perform aperiodic pulse ELA represents a non-periodic pulse ELA system. システムは、例えば、308nm(XeCl)、248nmまたは351nmで動作する複数のレーザパルス源110、110'を含む。 System include, for example, 308 nm (XeCl), a plurality of laser pulse source 110, 110 operating at 248nm or 351 nm '. 一連のミラー206、208、212は、y方向に走査可能であるサンプル台180にレーザビームを向ける。 Series of mirrors 206,208,212 directs the laser beam to the sample stage 180 can be scanned in the y direction. ビームは、例えば、約360mm、約470mm、約720mmまたは、1、2、またはそれ以上の走査におけるガラスパネルを処理するのに適切ないかなる長さを持つラインビームの形に形成される。 Beam, for example, about 360 mm, about 470 mm, about 720mm or are formed into a line beam having any suitable length to process a glass panel in two or more scanning. システムは、レーザビームの空間プロファイルを制御するために使われ得るスリット140およびスリット140の反射を読み取るためのエネルギー密度測定器216のを含んでいてもよい。 The system may include an energy density meter 216 to for reading the reflection of slit 140 and the slit 140 may be used to control the spatial profile of the laser beam. オプションのシャッター228は、サンプルが無い場合、または照射が必要でない場合に、ビームをブロックするために使われ得る。 Optional shutter 228, if the sample is not, or if the irradiation is not required, may be used to block the beam. サンプル170は、処理のために台180上に配置され得る。 Sample 170 may be disposed on the pedestal 180 for processing. 更に、ホモジェナイザーが、より均一なトップハットビームプロファイルを提供するために使われ得る。 Furthermore, homogenizers, may be used to provide a more uniform top-hat beam profile. 減衰器が使われ得る。 Attenuator can be used. ビームエネルギーは、レーザを直接制御することによって制御される。 Beam energy is controlled by controlling the laser directly. 台180は、線形移動台であり得、横方向に移動する機能を持ち得る。 Table 180 is a linear movement base obtained may have the ability to move laterally. 任意で、システムはパルスエクステンダー213およびミラー214を、延長継続時間パルスを生成するために含み得る。 Optionally, the system pulse extender 213 and a mirror 214, may be included in order to generate an extended duration pulses.

サンプル移動台180は、好ましくは、平面y方向に、ならびに任意でx方向およびz方向にサンプル170を移動させるコンピューティング構成によって制御される。 Samples moving base 180 is preferably controlled in the plane y-direction, and the computing arrangement for moving the sample 170 in the x and z directions optionally. このようにして、コンピューティング構成は、照射ビームパルスに対するサンプル170の相対的な位置を制御する。 In this way, the computing arrangement controls the relative position of the sample 170 with respect to the irradiation beam pulses. 照射ビームパルスの反復とエネルギー密度も、コンピューティング構成によって制御される。 Repetition and energy density of the irradiation beam pulse is also controlled by the computing arrangement. 当業者によって理解されるように、ビーム源110、110'(例えば、パルスエキシマレーザ)の代わりに、照射ビームパルスは、以下に記載される方法で、サンプル170の半導体(例えば、シリコン)薄膜の選択された領域を少なくとも部分的に溶解するのに(および、可能性としてそれらの全厚さを通して完全に溶解するのに)適切な短エネルギーパルスの他の既知な源によって生成され得る。 As it will be appreciated by those skilled in the art, beam source 110, 110 '(e.g., pulsed excimer laser) instead of the irradiation beam pulses, in the manner described below, the sample 170 semiconductor (e.g., silicon) thin film to at least partially dissolve selected areas (and, to completely dissolve through their entire thickness potentially) may be generated by a suitable other known sources of short energy pulses. そのような既知の源は、パルス個体状レーザ、断続連続波レーザ、パルス電子ビーム、およびパルスイオンビーム等であり得る。 Such known sources, pulsed solid-like laser, intermittent continuous wave laser may be a pulsed electron beam, and a pulsed ion beam or the like. 通常は、ビーム源110、110'によって生成される放射ビームパルスは、サンプルレベルにおいて400mJ/cm 2から1J/cm 2または1.5以上の範囲で、10から300n秒の範囲内のパルス継続時間(FWHM)、および10Hzから300Hzから600Hzまたは1.2kHz以上の範囲内のパルス反復率でビーム強度を提供する。 Typically, the radiation beam pulses generated by the beam source 110, 110 ', in the sample level in the range of 400 mJ / cm 2 of 1 J / cm 2 or 1.5 or more, a pulse duration in the range of 10 to 300n sec (FWHM), and provides a beam intensity at a pulse repetition rate in the range of 300Hz to 600Hz or more, or 1.2kHz from 10 Hz.

図3Aの例示的なシステムは、以下に更に詳細に記載される方法で、サンプル170の半導体薄膜を処理するために使われ得る。 The exemplary system of FIG. 3A, in the manner described in further detail below, may be used to process the semiconductor thin film of the sample 170. マスク/スリットが、結果として得られるマスクされたビームパルス分布を定義するため、および、半導体薄膜の部分の隣接する部分および縁領域そのようなマスクされたビームパルスによって照射され、その後、結晶化される際に、それらの部分の不均一度を減らすために、本開示の例示的なシステムによって使われ得る。 Mask / slits, in order to define the masked beam pulse distribution obtained as a result and is irradiated by the beam pulses adjacent portions and edge regions of such mask portions of the semiconductor thin film, then crystallized when that, in order to reduce the non-uniformity of the parts thereof, may be used by the exemplary system of the present disclosure.

例えば、非周期的なパルスELA処理のラインビームは、約100未満から300ミクロンから、約400から600ミクロン以上の幅を持ち得る。 For example, the line beam aperiodic pulse ELA process, from less than about 100 300 microns, may have a width of more than about 400 600 microns. ELAビームのフルエンスは、膜の完全な溶解を誘起しないよう選択される。 Fluence of ELA beam is selected so as not to induce complete dissolution of the film. 従って、ELAビームは、所定の膜における完全な溶解を誘起するフルエンス値より、約5パーセントから30パーセント以上だけ低いフルエンスを持つ必要がある。 Therefore, ELA beam, than the fluence values ​​to induce complete dissolution in a given film, it is necessary to have a low fluence only about 5 percent 30 percent or more. 完全な溶解を誘起するフルエンス値は、膜の厚さ、およびパルスの継続時間に左右される。 Fluence value that induces complete dissolution, the thickness of the film, and depends on the pulse duration. 更に、ELAビームは、約300Hzから約600Hzの比較的低い反復率を持ち得る。 Furthermore, ELA beam may have a relatively low repetition rate from about 300Hz to about 600 Hz. 開示されたハイパワーレーザは、パルスがその領域内で膜を溶解し得るように、パルス毎に、照射される領域の長さにわたって適切なエネルギー密度を提供するのに十分なエネルギーを提供する。 High power laser disclosed, as a pulse may dissolve the membrane within the region, for each pulse, provides sufficient energy to provide adequate energy density across the length of the region to be irradiated.

ELAラインビームは、JSW(株式会社日本製鋼所、日本、東京都品川区大崎一丁目11番1号 ゲートシティ大崎ウエストタワー)から入手可能なシステムで使われるような、比較的低い周波数レーザ源から生成され得る。 ELA line beam, JSW such as those used in the available system from (Co., Ltd. Japan Steel Works, Japan, Shinagawa-ku, Tokyo Osaki chome 11th No. 1 Gate City Osaki West Tower), from a relatively low-frequency laser source It can be generated. TCZから入手可能であるような高周波数レーザは、パルス反復率およびTFTや回路のピッチによって決定される、必要とされる走査速度が非常に高くなるので、非周期的なELA処理にあまり適さない。 High frequency laser, such as is available from TCZ a pulse repetition rate and is determined by the pitch of the TFT and the circuit, the scanning speed required is very high, not well suited to the non-periodic ELA process .

図3Bに例示されるように、サンプル170の半導体薄膜175は、例えばガラス基板172上に直接配置され得、それらの間の1以上の中間層177上に含み得る。 As illustrated in Figure 3B, the semiconductor thin film 175 of the sample 170 may, for example, be placed directly on the glass substrate 172 may include on one or more intermediate layers 177 therebetween. 半導体薄膜175は、その少なくともある必要な領域が、それらの厚さ全体を通して少なくとも部分的に、または完全に溶解され得る限り、100オングストロームから10,000オングストローム間の厚さを持ち得る。 The semiconductor thin film 175 is at least certain necessary areas thereof, at least partially throughout their thickness, or as long as it can be completely dissolved, may have a thickness between 10,000 Angstroms and 100 Angstroms.

本開示の例示的な実施形態において、半導体薄膜175は、シリコン(例えば、非晶質シリコン薄膜)、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム(SiGe)等で組成され得、それらすべては、低レベルの不純物を含むことが好ましい。 In an exemplary embodiment of the present disclosure, the semiconductor thin film 175 is a silicon obtained is a composition (for example, amorphous silicon thin film), germanium, silicon germanium (SiGe) or the like, all of which contain low levels of impurities It is preferred. 半導体薄膜175のために他の元素や半導体材料を使用することも可能である。 It is also possible to use other elements or semiconductor materials for the semiconductor thin film 175. 半導体薄膜175のすぐ下に配置される中間層177は、酸化シリコン(SiO 2 )、窒化シリコン(Si 34 )、および/または酸素、窒素、他の物質の混合物で組成され得る。 Intermediate layer 177 which is placed directly below the semiconductor thin film 175 is a silicon oxide (SiO 2), silicon nitride (Si 3 N 4), and / or oxygen, nitrogen, may be the composition of a mixture of other materials.

ビームパルス200の例示的なプロファイルを図4に示す。 Exemplary profiles of the beam pulse 200 shown in FIG. それは、図3Aに例示されたシステムの光学素子によっても形成され、および/またはマスクによっても生成され得る、この例示的な実施形態において、ビームパルス200のエネルギー密度は、完全に溶解する閾値、すなわち、膜が完全に溶解するビームパルスのエネルギー密度より低いエネルギー密度のプロファイル220を持つ。 It is also formed by the optical elements of the system illustrated in FIG. 3A, and / or may be generated by a mask, in this exemplary embodiment, the energy density of the beam pulse 200, the threshold for complete dissolution, i.e. , has a profile 220 of the lower energy density than the energy density of the beam pulse film is completely dissolved. 特に、このプロファイル220は、上部205、前縁部分210、および後縁部分215を含む。 In particular, the profile 220 includes an upper 205, front edge portion 210 and trailing portion 215,. この実施形態の上部205は、その中のエネルギー密度がほぼ一定である幅Cにわたって広がる。 The top 205 of this embodiment, the energy density therein spread across the width C is substantially constant. 幅Cは、100ミクロンから1ミリメートルの間になり得る。 Width C can be between 1 millimeter and 100 microns. 前縁部分210は、距離D1(例えば、50ミクロンから100ミクロン間)にわたって広がることができ、後縁部分215は、距離D2(50マイクロメートルから100マイクロメートル間)にわたって広がり得る。 Front edge portion 210, the distance D1 (e.g., from 50 microns between 100 microns) can be spread over the rear edge portion 215, the distance D2 can extend over (from 50 micrometers between 100 micrometers). 前縁部分210は、エネルギー密度がほぼ一定の場合の点から結晶化閾値のより低い点、すなわち、膜が結晶化するビームパルスのエネルギー密度まで広がるD1Pの長さを持つ部分を持つ。 Front edge portion 210, a point lower point of the crystallization threshold from where the energy density is substantially constant, i.e., with a portion having a length of D1P the film extends to the energy density of the beam pulse to crystallize. 同様に、後縁部分215は、結晶化閾値の点からエネルギー密度がほぼ一定の場合のより高い点まで広がるD2Pの長さを持つ部分を持つ。 Similarly, the trailing edge portion 215 has a portion having a length of D2P energy density in terms of the crystallization threshold extends to a higher point in the case substantially constant. 上部205は、一般的に、ビームの「トップハット」と称される。 The top 205 is generally referred to as a "top hat" of the beam.

システムは、薄膜の複数の部分の同時走査を可能にする複数の投影レンズも含み得る。 The system may also include a plurality of projection lenses that allow simultaneous scanning of a plurality of portions of the thin film. 薄膜の複数の部分の同時走査が可能なシステムは、米国特許第7,364,952号「薄膜処理システムおよび方法(System and Method for Processing Thin Films)」に開示されている。 A plurality of partial concurrent scan capable systems of the thin film is disclosed in U.S. Patent No. 7,364,952 "thin film processing system and method (System and Method for Processing Thin Films)". 上記方法およびシステムは二重のレーザ源を用いて記載されたが、追加のレーザも使われ得る。 The method and system has been described using a dual laser source may be used additional laser.

非周期的なレーザパルスパターンは、好ましくは、同じ反復率の複数のレーザのオフセット発射によって得られる。 Aperiodic laser pulse pattern is preferably obtained by the offset firing of a plurality of lasers of the same repetition rate. 上記のように、レーザは、コンピュータシステムによって制御され、図2Bから図2Cに表されたパルスエネルギープロファイルを生成し得る。 As described above, the laser is controlled by a computer system can generate a pulse energy profile represented in Figure 2C from Figure 2B. 上記のように、開示された実施形態において、2つのレーザチューブが描写されているが、3つ以上のレーザチューブを非周期的なパルスELAに用いることができる。 As described above, in the disclosed embodiment, two laser tube is depicted, it is possible to use three or more laser tubes aperiodic pulse ELA. 例えば、それぞれが別々のレーザパルスを発する3、4、5、それ以上のレーザチューブが、各走査の間、膜の各部分上に3、4、5、それ以上におよぶ照射を提供するために使われ得る。 For example, 3, 4, 5 each emitting a separate laser pulses, the more laser tubes, during each scan, on each portion of the membrane 3, 4, 5, to provide illumination ranging more It can be used.

膜170は、非晶質または多結晶性半導体膜、例えば、シリコン膜であり得る。 Layer 170, amorphous or polycrystalline semiconductor film, for example, be a silicon film. 膜は、連続被膜、または不連続膜であり得る。 Film may be a continuous film or a discontinuous film. 例えば、膜が不連続膜である場合、リソグラフィーでパターン化された膜、または選択的に蒸着された膜であり得る。 For example, if the film is a discontinuous film may be patterned film or selectively deposited films, by lithography. 膜が選択的に蒸着された膜であるなら、例えば、化学気相蒸着、スパッタリング、またはシリコンに基づくインクのインクジェットプリント等の溶液処理された薄膜を介してなされる。 If film is a film selectively deposited, for example, it is done via a chemical vapor deposition, which is a solution treatment inkjet printing of the ink based on sputtering or silicon, thin film.

非周期的パルスELA方法 図5Aは、非周期的なパルスELA処理を表す。 Aperiodic pulse ELA method Figure 5A represents a non-periodic pulse ELA process. 図5Aは、2つのレーザパルスの2組によって照射された膜の例示的な図を示す。 5A illustrates an exemplary diagram of the film which is illuminated by two sets of two laser pulses. 図において、第1の2つのレーザパルスはある時間的に共に近接して発生し、遅延(その間基板が矢印980によって示される−y方向に動き続ける)の後で、第2の2つのレーザパルスも時間的に共に近接して発生する。 In the figure, the first two laser pulses are generated by temporally close together, after a delay (during which the substrate continues to move in the -y direction indicated by arrow 980), the second of the two laser pulses also occur in close proximity in time together. 処理は少なくとも4つの照射ステップを含み、その照射ステップは、一次レーザからのパルスに対応する2つの照射ステップ(ステップ1と3)、および二次レーザからのパルスに対応する2つの照射ステップ(ステップ2と4)からなる。 Process includes at least four irradiation step, the irradiation step, two irradiation steps corresponding to the pulse from the primary laser (steps 1 and 3), and two irradiation steps (steps corresponding to the pulse from the secondary laser consisting of 2 and 4).

図5Aは、図3Aのシステムの光学素子によって形成された、および/またはマスクによってパターン化されたライン型ビーム164のパルスに対するサンプル170の薄膜175の連続的な移動を例示する。 Figure 5A illustrates formed by the optical elements of the system of Figure 3A, and / or a continuous movement of the film 175 of the sample 170 with respect to the pulse of the patterned line type beam 164 by the mask. 図5Bは、図5Aにおける領域590の分解図である。 Figure 5B is an exploded view of a region 590 in FIG. 5A. サンプル170上に提供される半導体薄膜175の照射のこの例示的な図において、サンプル170は、ライン型ビーム164の方向に対しマイナスy方向(矢印980)に移動する。 In this exemplary illustration of the irradiation of the semiconductor thin film 175 is provided on the sample 170, the sample 170, to the direction of the line-type beam 164 moves in the negative y-direction (arrow 980). サンプル170が、ライン型ビーム164によって薄膜175の第1行510に示されるような位置に、このような方法で移される場合、ビーム源110は、一次レーザ源110からの第1ライン型ビームパルス410によって、半導体薄膜175の第1行510で1以上の部分511から519を照射し、少なくとも部分的に溶解するために、コンピューティング構成によって発動される。 If the sample 170 is, for the line-type beam 164 in position as shown in the first row 510 of the thin film 175 is transferred in this manner, the beam source 110, a first line type beam pulses from the primary laser source 110 the 410, 519 is irradiated with the first row 510 in one or more portions 511 of the semiconductor thin film 175, in order to at least partially soluble, it is invoked by the computing arrangement. 図5に示す第1ライン型パルス410のプロファイルと長さは、図4に示すパルス200のプロファイルと長さに実質的に対応する。 Profile and the length of the first line type pulse 410 shown in FIG. 5 substantially corresponds to the profile and the length of the pulse 200 shown in FIG. 第1パルス410のトップハット部分205の幅Cが、領域910内の部分511から519の全断面を照射し、部分的に溶解するのに十分広いことが好ましい。 Width C of the top hat portion 205 of the first pulse 410 irradiates the entire cross-section of the portion 511 in the region 910 519, it is preferably sufficiently large to partially dissolve. これらの部分は、それらが画素を確定するために使われ得るようにするため、その中のある構造(例えば、TFT)に配置するよう指定され得る。 These parts, since they adapted to be used to determine the pixel, some arrangements therein (e.g., TFT) may be specified to place the. 部分的に溶解された再凝固部分は、小さな粒子領域を含む可能性が高いであろうが、その中は比較的均一な物質を含む。 Partially dissolved resolidified portion in the art will likely include small particles region, comprises a relatively homogeneous material therein. 溶解した部分511から519は、再凝固し、結晶化し、それらがその中で均一な結晶粒成長をする。 Part 511 519 was dissolved and resolidified, crystallized, they uniform grain growth therein.

次に、二次レーザ源110'からの第2ラインビームパルス410は、薄膜175に照射され、薄膜175の部分的な溶解を誘起する。 Next, the second line beam pulse 410 from the secondary laser source 110 'is irradiated on the thin film 175 to induce partial dissolution of the membrane 175. 第2ラインビームパルス410のトップハット部分は、薄膜175の第2領域920に照射され、部分511―519の全断面を部分的に溶解する。 Tophat portion of the second line beam pulse 410 is irradiated to the second region 920 of the thin film 175, partially dissolves the entire cross-section of a portion 511-519. 図5に示すように、領域910と領域920は、大幅な重なりを持ち、第1結晶化領域960を形成する。 As shown in FIG. 5, the region 910 and region 920 has a substantial overlap to form a first crystallized region 960. 開示した非周期的なパルスELA処理において、第1領域と第2領域間の重なりは、70パーセント、85パーセント、90パーセント、95パーセント、または99パーセントよりも大きくなり得る。 In a non-periodic pulse ELA process disclosed, overlap between the first region and the second region, 70%, 85%, 90%, may be greater than 95 percent or 99 percent.

上記のように第1行510がライン型パルス410と410'を使って照射され、部分的に溶解した後、サンプル170は、(コンピューティング構成の制御を介して)マイナスy方向に移され、ビーム164が、サンプル170上に提供される半導体薄膜175の第2行520に当たる。 The first row 510 is irradiated with the a line-type pulse 410 410 'as described above, after the partially dissolved, the sample 170 is transferred to (via control of the computing arrangement) minus y-direction, beam 164 impinges on the second row 520 of the semiconductor thin film 175 is provided on the sample 170. 第1行510に関し、第2行520への到達に際し、一次レーザ源110が、第1行510の照射に関し、上記と実質的に同じ方法で、第2行520の領域940内の1以上の部分521−529を照射、および少なくとも部分的に、または完全に溶解する一次レーザから第3ライン型パルス420を生成するためにコンピューティング構成によって発動される。 Respect to the first row 510, upon reaching the second row 520, the primary laser source 110 is directed to the irradiation of the first row 510, at the substantially the same manner, one or more in a region 940 of the second row 520 irradiating portions 521-529, and is triggered by the computing arrangement to produce at least partially or third line type pulse 420 from the primary laser complete dissolution. その後、二次レーザ源110'からの第4ラインビームパルス420が、薄膜175を照射し、部分521−529を含む薄膜175の部分的な溶解を誘起する。 Thereafter, the fourth line beam pulse 420 from the secondary laser source 110 ', a thin film 175 was irradiated to induce partial dissolution of the thin film 175 including portions 521-529. 第4ラインビームパルス420のトップハット部分は、薄膜175の第4領域950を照射する。 Tophat portion of the fourth line beam pulse 420 irradiates a fourth region 950 of the thin film 175. 図5に示すように、第3領域940および第4領域950は、大幅な重なりを持ち、第2結晶化領域970を形成する。 As shown in FIG. 5, the third region 940 and fourth region 950 has a substantial overlap to form a second crystallized region 970. 開示した非周期的なパルスELA処理において、第1領域と第2領域間の重なりは、70パーセント、85パーセント、90パーセント、95パーセント、または99パーセントよりも大きくなり得る。 In a non-periodic pulse ELA process disclosed, overlap between the first region and the second region, 70%, 85%, 90%, may be greater than 95 percent or 99 percent.

サンプル170のこの移動は、(ライン型ビーム164の照射を、半導体薄膜175の第1行510から第2行520へ動かすために)距離Dのにわたって行われる。 The movement of the sample 170 is done over a distance D (irradiation line type beam 164, from the first row 510 of the semiconductor thin film 175 to move to the second row 520). 距離Dを介したサンプル170の移動は、サンプル170の他の行の間で行われるので、距離Dは画素行周期、または画素ピッチと言うこともできる。 Movement of the sample 170 over the distance D, since the place between the other rows of the sample 170, the distance D can also be referred to as pixel row period or pixel pitch.

ビーム164によるその照射に関するサンプル170の移動は、連続的に(例えば、止まることなしに)行われ得る。 Movement of the sample 170 regarding the irradiation by the beam 164 may be continuously performed (e.g., without stopping). コンピューティング構成がレーザ110、110'は制御し、既定の周波数に基づいて対応するパルス410、410'、420、420'を生成する。 Computing arrangement the laser 110, 110 'controls the pulse 410, 410 corresponding based on the default frequency', to generate a 420, 420 '. このようにして、薄膜175の各行510、520がパルスによって正確に照射されるように、ライン型パルス410'、410、420'、420による半導体薄膜175の照射に関し、サンプル170の連続移動の速度を確定することが可能である。 The rate of this way, as each row 510 and 520 of the thin film 175 is accurately irradiated by a pulse, line type pulse 410 ', 410, 420', relates to the irradiation of the semiconductor thin film 175 by 420, the continuous movement of the sample 170 it is possible to determine the. 例えば、サンプル170の移動速度Vは、次の通りに定義することができる。 For example, the moving velocity V of the sample 170 can be defined as follows. V=D*f laser V = D * f laser. ここで、f laserは、各レーザの周波数である。 Here, f laser is the frequency of each laser. したがって、距離Dが200マイクロメートルでf laserが300Hzの場合、速度Vは約6cm/秒となり、一定速度となり得る。 Therefore, the distance D is f laser at 200 micrometers case of 300 Hz, the speed V becomes approximately 6 cm / sec, it can be a constant speed.

ビーム164によるその照射に関し、サンプル170が連続的に移動する必要はないが、一次レーザ源110および二次レーザ源110'の起動は、移動台180によって提供される位置決め信号に基づいて制御され得る。 Relates the irradiation by the beam 164, but sample 170 is not required to move continuously, start of the primary laser source 110 and the secondary laser source 110 'may be controlled on the basis of the positioning signals provided by the moving base 180 . この信号は、ライン型ビーム164によるその照射の位置に対するサンプル170の位置を指示し得る。 The signal may indicate the position of the sample 170 relative to the position of the irradiation by the line-type beam 164. そのような信号に関連づけられたデータに基づいて、コンピューティング構成は、レーザ源110、110'の起動、およびサンプル170への移動を指示し、半導体薄膜170の特定の部分(例えば、行)への効果的な照射を達成することができる。 Based on the data associated with such a signal, computing configuration, activation of the laser sources 110, 110 ', and directs the movement of the sample 170, certain portions of the semiconductor thin film 170 (e.g., row) to it is possible to achieve effective illumination of. したがって、半導体薄膜175の少なくとも一部への位置制御された照射は、ライン型ビーム164を使って達成され得る。 Thus, radiation is position control to at least a portion of the semiconductor thin film 175 may be accomplished using a line-type beam 164.

4つの照射はすべて、領域を部分的に溶解し、その後、溶解した領域は、すぐに凝固して結晶化領域を形成する。 All four irradiation dissolves the region partially, then dissolved area, immediately solidified to form a crystallization region. 第1領域910と第2領域920が重なる薄膜175の領域は、第1結晶化領域960を形成する。 Region of the thin film 175 and the first region 910 and the second region 920 overlap, to form a first crystallized region 960. 第3領域940と第4領域950が重なる薄膜175の領域は、第2結晶化領域970を形成する。 A third region 940 region of the fourth region 950 overlaps the thin film 175 forms a second crystallization region 970.

第1および第2レーザパルスの膜速度および反復率(周波数)により、膜上の後の結晶化領域の位置が決まる。 The film speed and the repetition rate of the first and second laser pulse (frequency), determines the position of the crystallization region after the film. 1以上の実施形態において、第1および第2結晶化領域960、970も重なり、その場合、膜がy方向に走査されると、膜表面全体が結晶化され得る。 In one or more embodiments, the first and second crystallization region 960, 970 may overlap, case, when the film is scanned in the y direction, the entire film surface can be crystallized.

図5Aに示すように、第1および第2結晶化領域960、970は重ならない。 As shown in FIG. 5A, the first and second crystallization region 960, 970 do not overlap. したがって、非周期的なパルスシーケンスを、ある関心領域(例えば、ディスプレイやセンサ配列のようなアクティブマトリクス装置内の画素TFTまたは回路511−519、およびRFRまたは回路521―529)のみを選択積に結晶化するために使うことができる。 Thus, crystalline non-periodic pulse sequences, there region of interest (e.g., the pixel TFT or circuits 511-519 in the active matrix device such as a display or sensor arrangement, and RFR or circuits 521-529) only the selected product it can be used to of. このSAC実施形態において、第1および第2結晶化領域960、970間に重なりはない。 In this SAC embodiment, there is no overlap between the first and second crystallization region 960, 970. 重なりがないので、サンプルが保持される台はより速い速度で動くことができ、マトリクス型電子装置の周期を合わせるために、第1および第2結晶化領域960、970間のスペースを増やす。 Since the overlap there is no table on which the sample is held can move at a faster rate, in order to match the period of the matrix electronic device, increasing the space between the first and second crystallization region 960, 970. 台速度のそのような増加により、全体的な処理能力が大きく増加し得る。 Such an increase in the base rate, overall throughput can be increased significantly. 例えば、ディスプレイの画素配列において、電子装置の密度はかなり低く、例えば、数百マイクロメートル以上か、例えば、1ミリより大きいかそれ以上の画素ピッチを持ち、処理能力の大きな増加は、それらの領域のみを結晶化することによって達成することができる。 For example, in the pixel arrangement of the display, the density of the electronic device is fairly low, e.g., hundreds of micrometers or more, for example, have a larger or more pixel pitch than 1 millimeter, the large increase in processing power, those areas only it can be achieved by crystallizing. したがって、台は、与えられたレーザパルス率に対しより速いスピードで動くことができ、膜上の選択された領域の完全な結晶化を達成する。 Thus, the platform can be moved at a faster speed relative to the laser pulse rate given to achieve complete crystallization of the selected areas on the membrane. SAC非周期的なパルスELA処理システムの処理能力に対する例示値は、本出願の実施例部分で参照される。 Exemplary values ​​for SAC aperiodic pulse ELA processing system throughput is referred to in the examples section of this application. したがって、非周期的なパルスSACの処理能力向上は、大型テレビの製造で必要となるような大きなパネル、例えば、Gen8パネル(約2.20*2.50m 2 )に対してより競争力のある処理能力を可能にする。 Accordingly, processing capacity improvement of aperiodic pulse SAC is large television large panels as required in the production of, for example, more competitive against Gen8 panel (approximately 2.20 * 2.50 m 2) to enable the processing capacity.

図6は、第1第3ラインビームパルス1000、1010が第2第4ラインビームパルス1020、1030よりも低いエネルギー密度を持つこと以外、図5Aに示す走査と同様の走査を表す。 6, first third line beam pulses 1000, 1010 other than to have a lower energy density than the second fourth line beam pulses 1020 and 1030, representing the same scanning and scan shown in Figure 5A. この図は、図7Cに表されたエネルギー密度に対応する。 This figure corresponds to the energy density represented in Figure 7C. エネルギー密度は、完全な溶解閾値の約20パーセントから約70パーセントの範囲になり得る。 Energy density may be in the range of from about 20% to about 70% of complete dissolution threshold. 一般的に、非周期的なパルスELAにおいて、第1の溶解および凝固サイクルは、低欠陥密度を持つ十分な均一度の材料となるELAでの累積処理の利益を得るように、最も均一な結晶構造体を提供するように最適化され得る。 Generally, in non-periodic pulses ELA, the first melting and solidification cycles, to benefit of the cumulative treatment with ELA as a sufficient homogeneity of the material having a low defect density, the most uniform crystal It may be optimized to provide the structure. 例えば、第1パルスは、完全な溶解閾値より高いエネルギー密度になり得る。 For example, the first pulse may become higher energy density than complete dissolution threshold. 例えば、そのようなより高いエネルギー密度は、単一の溶解および凝固サイクルのみをもたらすために、2つの第1パルスを同時に発射することによって容易に達成され得る。 For example, such higher energy density, such in order to provide only a single melting and solidification cycles, can easily be achieved by firing the two first pulses simultaneously. 同様に、2つの第1パルスは、特に、出発物質がPECVD蒸着a−Si膜である場合、さらに部分的に溶解した材料の均一度をもたらし得るより長いパルス継続時間を持つ組み合わせられたパルスを形成するように、小さな遅延を伴って引き起こされ得る。 Similarly, two of the first pulse, especially if the starting material is PECVD deposited a-Si film, the combined pulse further having a long pulse duration than can lead to uniformity of partially dissolved material so as to form, it can be caused with a small delay.

図7は、図5Aに記載したような第1非周期的なパルス走査を表し、膜1100の逆方向への第2走査も含む。 Figure 7 represents a first non-periodic pulse scanning as described in Figure 5A, also includes a second scan in the reverse direction of the membrane 1100. 図7の第1走査において、領域1110、1112、1114、1116、および1118が、第1方向1120に走査が続くと照射される。 In the first scan in FIG. 7, areas 1110,1112,1114,1116, and 1118 is irradiated with the scanning in the first direction 1120 is followed. 図5Aに関して説明したように、5つの領域1110、1112、1114、1116、および1118のそれぞれは、第1ラインビームパルス1122によって照射された領域、および第2ラインビームパルス1124によって照射された領域に対応する。 As described with respect to FIG. 5A, 5 one region 1110,1112,1114,1116, and each of the 1118, the region irradiated by the first line beam pulses 1122, and in the area illuminated by the second line beam pulses 1124 corresponding. 各照射は、照射された領域の部分的な溶解と、その後、結晶化をもたらす。 Each irradiation results in a partial dissolution of the irradiated areas, after which the crystallization. 第1ラインビームパルス1122によって照射された領域、および第2ラインビームパルス1124によって照射された領域によって形成された重なり領域は、第1領域1110に対応する。 Region irradiated by the first line beam pulses 1122, and the overlap region formed by the irradiated region by the second line beam pulses 1124 corresponds to the first region 1110. 膜の5つの領域すべてが第1走査で照射された後、膜はプラスx方向に移され、第2走査が第1走査と逆の方向、つまり矢印1130の方向に起こる。 After all five regions of the membrane is irradiated in the first scan, the membrane was transferred to the positive x-direction, the second scan is the first scan and the reverse direction, that occurs in the direction of arrow 1130. 複数の走査を行う従来のELA技術は、国際公開第2010/056990号「薄膜の結晶化システムおよび方法(Systems and Methods for Crystallization of Thin Films)」に開示されている。 Conventional ELA technique for multiple scanning are disclosed WO 2010/056990 in the "crystallization system and method of the thin film (Systems and Methods for Crystallization of Thin Films)". いくつかの実施形態において、膜は走査の前にx方向に移動しない、または、膜は第1および第2走査の間にマイナスx方向に移され得る。 In some embodiments, the film does not move in the x-direction before the scanning, or the membrane may be transferred to the negative x direction between the first and second scan. 図7に示すように、第2走査は、照射された領域1132、1134、および1136等をもたらす。 As shown in FIG. 7, the second scan, resulting in irradiated areas 1132, 1134, and 1136 and the like. この複数のパス走査により、より高い品質の結晶膜を提供できる。 The plurality of paths scanning can provide a higher quality crystal film. 膜は、1、2、3、4、5、またはそれ以上の回数、走査され得る。 Films, three, four, five or more times, can be scanned.

このように、非周期的なパルスELAシステムは、複数の走査を実行し、所望の回数のパルスに達することを可能にし、例えば、4つのレーザチューブシステムは、5つの走査処理で使われ、膜の単位面積当たり計20パルスに達することができる。 Thus, a non-periodic pulse ELA system performs a plurality of scans, and allows to reach the pulse of a desired number of times, for example, four laser tube system is used in five scanning process, film it can reach a total of 20 pulses per unit area of. 本技術により膜の各部分に対するパルスエネルギーシーケンスの正確な制御が可能となる。 This technology enables precise control of pulse energy sequence for each part of the film. 例えば、非周期的なパルスELAにおいて、第1走査間のパルスの各列における第1パルスは、後の走査より低いフルエンスであり得る。 For example, in a non-periodic pulse ELA, the first pulse in each train of pulses between the first scan may be a lower fluence than the scan after. いくつかの実施形態において、表面に当たる最後のパルスは、ELA処理された膜の表面粗さを減少するために、表面の溶解を誘起するように、より低いエネルギー密度である得る。 In some embodiments, the last pulse that strikes the surface, in order to reduce the surface roughness of the ELA-treated film, to induce dissolution of the surface may are lower energy density. さらに、画素TFTまたは回路やそれらのあらゆる部分の各部分は、ビーム端によるそれらの照射を完全に避けることができるので、全く同じパルスエネルギー密度シーケンスを持ち得る。 Furthermore, each portion of the pixel TFT or circuit or any part thereof, it is possible to completely avoid the irradiation thereof by the beam ends may have exactly the same pulse energy density sequence. 関心領域に当たるビーム端を避けることは、累積処理をより迅速に望ましい均一度を持つ材料に収束することができ、それにより、そのような材料に対する全パルス数は、従来のELA処理に比較して少なくすることができるということを意味する。 Avoiding beam end impinging on the region of interest, can be converged to a material having a faster desirable uniformity of cumulative, whereby the total number of pulses for such materials, as compared to the conventional ELA process It means that it is possible to reduce. このように、本方法の利点は2つあり、それはつまり、選択領域結晶化の結果としてパルスの平均数を減らすこと、およびビームの端による照射を避けることにより第1パルス後の材料の初めの不均一度が少なくなるため、関心領域内のパルス数を減らすことである。 Thus, the advantages of the method are two, it means that the selected region crystallization resulting reducing the average number of pulses, and by avoiding irradiation by the edge of the beam at the beginning of the material after the first pulse since the inhomogeneity decreases, it is to reduce the number of pulses in the region of interest.

以前に述べられたELA方法と比較して、非周期的なパルス選択領域結晶化ELAにおけるビーム幅は、しばしばより狭くすることができ、結晶化される領域の幅と同じ程度広いだけで十分である。 Compared to ELA method described previously, the beam width in the non-periodic pulse selection area crystallization ELA can often narrower than, just sufficient same degree wide as the width of the area to be crystallized is there. したがって、余剰エネルギーが、ビーム長を増やすために使うために利用可能である。 Thus, excess energy is available for use to increase the beam length. ビーム長をより長くすることは、より長い寸法の投影レンズ使うことで実現可能である。 To longer beam length may be realized by using a projection lens of a longer dimension. また、ビームパルスの走査間に膜内における複数の領域を同時に結晶化するように、ビームを別々の光パスに分けることができる。 Further, to simultaneously crystallize the plurality of regions in intramembranous between the scanning of the beam pulse, it is possible to divide the beam into separate optical paths. 走査に際して処理された領域の長さを増やすことで、膜を完全に結晶化するよう要求される走査の全数を減らすことができる。 Increasing the length of the treated area during scanning, it is possible to reduce the total number of scans required to completely crystallize the film.

更に、選択領域結晶化非周期的パルスELAは、関心領域がビームの後縁によって照射されないようにビームのトップハット部分を精密に整列するために使うことができる。 Further, the selection area crystallized aperiodic pulse ELA can be used to the region of interest is precisely align the top hat portion of the beam so as not to be irradiated by the trailing edge of the beam. 理想的には、関心領域の第1照射は、ビームのトップハット部分で行われるか、少なくとも、膜の結晶化閾値を超える同様の全エネルギー密度であるラインビームの一部で行われるべきである。 Ideally, the first irradiation region of interest is either done by the top-hat section of the beam, at least, it should be made part of the same line beam is the total energy density exceeding the crystallization threshold value of the membrane . このようにして、ビーム端が膜上の関心領域を照射しないように膜を選択的に照射することによって、膜内の要求された微粒組織および均一度を生成するために必要とされる走査の回数を減らすことができる。 In this manner, the beam end by selectively irradiating the film so as not to irradiate the region of interest on the film, scanning needed to produce the required fine tissue and uniformity of the film the number of times can be reduced.

いくつかの実施形態において、光学素子は、画素TFTまたは画素回路(または、少なくとも、後で画素TFTまたは回路が製造される位置)の別の列にそれぞれ向けられた2つ以上のラインビームにビームを分けるために使うことができる。 In some embodiments, the optical element includes a pixel TFT or the pixel circuit (or, at least, a position where a pixel TFT or circuit later is produced) beam into two or more lines beam directed each to a different column of it can be used to separate. このように行うことにより、単位面積当たりパルス数が2倍の2つのラインビームにビームを分けて使うことで、完全な結晶化に達するために必要な走査をより少なくすることを達成できる。 By performing this way, the number of pulses per unit area used by dividing the beam into two line beam twice, can be achieved that fewer scans required to reach a complete crystallization. 多数の並列ラインビームを、画素TFT/回路の隣接する列に当てるために使うことができ、または、隣接しない列に影響を及ぼすために使うことができる。 A number of parallel line beam, can be used to hit the adjacent rows of the pixel TFT / circuits, or can be used to influence the non-adjacent columns. 多数のラインビームは、ビームを分割する周知の方法を使って生成でき、別々の光経路にそれらを向けることができる。 Number of the line beam may be generated by using a known method of dividing the beam can be directed them into separate optical paths. 分割されたビームは、光パスの一部を通って、ともに進むために再結合することもでき、例えば、投影レンズを通る場合、または分割後すぐにでも再結合することができる。 Split beam through a portion of the optical path can also be recombined to both proceeds, for example, can be recombined, even if, or split immediately after passing through the projection lens. 分割されたビームは、互いに並列に、および/または、互いに対しわずかにオフセットした角度の下で、進むことができる。 Split beams are in parallel with each other, and / or under an angle that is slightly offset relative to one another, can proceed. ビーム長を維持しながらビームを分割することは、約m分の一の幅を持つビームをもたらす(mはラインビームの数である)。 Splitting the beam while maintaining the beam length results in a beam with an width of about m fraction (m is the number of the line beam).

非周期的なパルスELA方法の特定のパラメータは、ビーム幅に左右され、次いでビーム幅は結晶化される領域の幅に左右され得る。 Specific parameters of non-periodic pulse ELA method is dependent on the beam width, then the beam width will be dependent on the width of the area to be crystallized. 例えば、アクティブマトリクス装置のサイズは、ある画素寸法を示唆することができる。 For example, the size of the active matrix device may suggest a certain pixel size. その画素寸法により、非周期的なELA処理能力の利点を活かす新しい画素レイアウトをもたらすことができる。 By its pixel size, it is possible to bring new pixel layout to utilize the benefits of aperiodic ELA capacity. 例えば、660マイクロメートルの画素ピッチを持つ55インチディスプレイは、300マイクロメートル程の広さの結晶化領域を必要とし得る。 For example, 660 55 inches display with a pixel pitch of micrometers may require a wide crystallization region of about 300 micrometers. 非周期的なELA処理結晶化スキームを用いてより適切なレイアウトになるように画素寸法を更に縮め、設計を最適化することで、例えば、150マイクロメートル以下にこの領域の寸法を減らすことができる。 Further reduced the pixel size to be more appropriate layout using aperiodic ELA crystallization treatment scheme, to optimize the design, for example, it is possible to reduce the dimensions of this region to 150 micrometers . 更に、最適化することは、2つの隣接する列内の画素に対して異なるレイアウトを有することができ、単一の照射内でそれらが重なることができるように、隣接する列のTFT/回路は互いにより近接して配置され得、その後、次に照射される領域に進む距離は更に長くなり得る。 Furthermore, to optimize the two may have different layouts for the pixels in adjacent rows, so that they can overlap in a single irradiation, TFT / circuits of adjacent rows be placed closer together, then, the distance proceeding in a region to be irradiated may become longer.

画素TFT以外に、例えば行および列ドライバを作るために、TFTはディスプレイの周辺部にあるのも望ましいだろう。 Besides the pixel TFT, for example, to make a row and column drivers, TFT would also desirable in the periphery of the display. 行ドライバは、ビデオ信号を処理するためにより高い性能を持つ必要があるだろう。 Row driver would need to have high performance by for processing video signals. いくつかの実施形態において、SACは、ディスプレイの周辺部に所望のドライバを統合するために、結晶化された材料の十分な領域を提供する。 In some embodiments, SAC, in order to integrate the desired driver in the periphery of the display, providing enough space crystallized material. 別の実施形態において、非周期的なパルスELAの後、別の結晶化ステップが続き、ディスプレイの周辺部をより完全に結晶化することができる。 In another embodiment, after the non-periodic pulses ELA, another crystallization step is followed, it is possible to crystallize more completely the perimeter of the display. このことは、これらの領域において従来の走査によるELAを実行することによって、同じレーザおよび光パスを使って行うことができ得る。 This can be achieved by performing the ELA by conventional scanning in these regions may be able to perform with the same laser and an optical path. あるいは、このことは狭いラインビームの形状をした固体状レーザを使って、順次横方向結晶化(「SLS」)またはELAを実行することができ得る。 Alternatively, this may be able to perform a narrow line beam with a solid laser in the form of a sequential lateral solidification ( "SLS") or ELA. あるいは、2D投影放射ツールを使って、例えば、2ショットSLS(すなわち、米国特許出願第12/063,814号「高周波レーザを用いた薄膜の均一な連続的横方向結晶化のためのシステムおよび方法(Systems and Methods for Uniform Sequential Lateral Solidification of Thin Films Using High Frequency Lasers)」(2008年10月31日出願)に示される、単位面積当たり2つのレーザパルス)、またはドットSLS(すなわち、米国特許第7,645,337号「結晶方位制御されたポリシリコン膜の生成システムおよび方法(Systems and Methods for Creating Crystallog Alternatively, by using the 2D projection radiation tools, for example, 2 shots SLS (i.e., a system and method for a uniform continuous lateral solidification of thin films using "high-frequency laser U.S. Patent Application Serial No. 12 / 063,814 (Systems and Methods for Uniform Sequential Lateral Solidification of Thin Films Using High Frequency lasers) "(October 31, 2008 filed) shown in, two laser pulses per unit area), or dot SLS (i.e., U.S. Patent No. 7 , No. 645,337 "crystallographic orientation controlled generation system and method of the polysilicon film (systems and methods for Creating Crystallog raphic−Orientation Controlled Poly−Silicon Films)」(2010年1月12日発行)に示される、ドットパターンを持つマスクを用いるSLS)を実行することができる。 raphic-Orientation Controlled Poly-Silicon Films) "shown in (issued Jan. 12, 2010), it is possible to execute the SLS) using a mask with a dot pattern. それらは、精密ステージから利点を得るために同じツールに統合することができる。 They can be integrated into the same tool to benefit from precision stage. 本明細書で使われる、xショット処理は、膜の各対象領域をx回照査することを意味する。 As used herein, x shot process is meant to Shosa x times each target region of the membrane.

上記のように、選択領域結晶化は、例えば、行列型電子素子内等の関心領域のみを結晶化することを含む。 As described above, the selected region crystallization, for example, comprising crystallizing only the region of interest, such as a matrix type in the electronic device. したがって、結晶化領域の位置は、行列型電子素子または回路内のノードの位置に対して整列される必要がある。 Accordingly, the position of the crystallization region has to be aligned to the positions of the nodes of the matrix-type electronic elements or the circuit. したがって、SACを実現するために、サンプル整列が実施されるべきである。 Therefore, in order to achieve a SAC, we should sample alignment is performed. サンプル整列のステップは、様々な技術によって達成することができる。 Step sample alignment can be achieved by a variety of techniques. 一つの技術において、サンプル配列は、電子素子を作る別の処理ステップでサンプル位置を再現することができるような方法で、サンプルを配置する機能を更に持つ結晶化システムを使って確立することができる。 In one technique, the sample sequence in such a way that it is possible to reproduce the sample position in a separate process step of making an electronic device can be established using the further crystallization system having a function to place the sample . よく行われるの方法の一つは、結晶化前、および結晶化プロセスが整列される前に検出された基準、または配列の印をパネルが備えることである。 One method commonly performed, before crystallization, and that the detected reference or indicia of sequence panel comprises before crystallization process are aligned. 一般に、そのようなサンプル整列の方法は、一般に、薄膜トランジスタを作製するリソグラフィーの手順において用いられ、そこではそのような装置の様々な機能をオーバーレイするのはサブミクロン精度である。 In general, such methods of sample alignment is generally used in the procedure of lithography for manufacturing the thin film transistor, wherein the submicron precision to overlay the various functions of such devices. SACのサンプル整列は、リソグラフィーほどの正確さは必要としない。 SAC sample alignment of, accuracy of about lithography is not required. 例えば、結晶化領域は、どちら側でも数ミクロンまたは10ミクロン以上関心領域よりも大きくすることができる。 For example, the crystallization area can be larger than a few microns or 10 microns or more regions of interest on either side.

別の技術において、サンプル整列は、電子素子を作る前に結晶化領域の位置を検出することによって確立される。 In another technique, the sample alignment is established by detecting the position of the crystallization region before making an electronic device. その位置は、電子装置が配置される領域を検出することを通して得られる。 Its position is obtained through detecting the area where the electronic device is placed. その領域は、非晶質から結晶への変化が光学性質の変化に対する結果として微視的に見ることができるので、検出することが可能である。 That region, the change from the amorphous to the crystalline can be seen microscopically as a result for the change in optical properties can be detected.

サンプル配列のためのシステムは、基準を検出し、その基準に対して既知の位置にサンプルを整列する自動化システムを有することができる。 System for sample sequences, detects a reference, it is possible to have an automated system for aligning sample at a known position relative to the reference. 例えば、システムは、膜上の基準を検出可能な光検出器の移動を制御し、その光検出器に応答するためのコンピューティング構成を有することができる。 For example, the system controls the movement of the detectable light detector standards on the membrane can have a computing arrangement for responding to the light detector. この光検出器は、例えば、CCDカメラであり得る。 The optical detector may be, for example, a CCD camera.

PEC VP非晶質Si膜の均一な部分溶解結晶化 上記のように、部分溶解結晶化技術は、シリコン膜を結晶化するために1以上の照射を使うものであり、少なくとも最後のパルスが膜の完全な溶解を誘起しない。 As uniform partial dissolution crystallization above PEC VP amorphous Si film, partially dissolved crystallization technique is one that uses one or more radiation in order to crystallize the silicon film, at least the last pulse film do not induce complete dissolution of. いくつかの実施形態において、部分的な溶解フラッド照射方法を、微細粒子均質結晶膜を生成するため、あるいは非周期的なパルス照射方法のための、前駆体膜を生成するために用いることができる。 In some embodiments, the partial dissolution flood irradiation method, for generating a fine particle homogeneous crystal film, or for non-periodic pulse irradiation method, can be used to produce a precursor film . 部分的な溶解フラッド照射方法は、ツーショットの部分的溶解処理であり得、そこで、いかなる既存の微結晶をも欠いた非晶質シリコン膜(例えば、PECVD膜)は、2ステップで、膜厚を超える平均横方向寸法を持つ粒子を有する微細粒子均質結晶膜に変形される。 Partial dissolution flood irradiation method may be a partial dissolution treatment of the two-shot, where an amorphous silicon film lacking any existing crystallites (e.g., PECVD film) is in two steps, the thickness It is transformed into the fine particles homogeneous crystal film having particles with a mean transverse dimension of greater than. 部分的な溶解フラッド照射方法は、延長継続時間ワンショット部分的溶解処理でもあり得、ここでは、いかなる既存の微結晶をも欠いた非晶質シリコン膜(例えば、PECVD膜)は、膜厚より短い平均横方向寸法を持つ粒子を有する微細粒子均質結晶膜に変形される。 Partial dissolution flood irradiation method also has obtained an extension duration shot partial dissolution treatment, wherein the amorphous silicon film lacking any existing crystallites (e.g., PECVD film), from the film thickness It is transformed into the fine particles homogeneous crystal film having particles with short average transverse dimension.

James Im教授は研究で、超横方向成長(「SLG」)が、「ほぼ完全な溶解」が起こり、低粒内欠陥密度を持つ粒子の横方向成長が結果として生じる(Im他、APL63、p1993 1993年)方法による完全な溶解閾値に近いエネルギー密度でのワンショット照射処理において、発生し得ることを示した。 James Im Professor research, super lateral growth ( "SLG") is, occurs "almost complete dissolution" occurs as a lateral growth results in particles with a low particle defect density in (Im other, APL63, p1993 in the one-shot irradiation in nearby energy density for complete dissolution threshold by 1993) method showed that may occur. そのような材料は、100cm 2 /Vsを超える移動性を持つTFTを生成するために使われ得る。 Such materials can be used to produce a TFT having a mobility of greater than 100 cm 2 / Vs. しかしながら、本材料のTFT均一度は悪く、それは、粒子サイズが、(1)パルスエネルギー密度、(2)前駆体膜の不均一性、および(3)完全な非晶質膜が使われた場合の結晶核形成処理の確率論的な性質、に対し大きく依存するるためである。 However, TFT uniformity of the material is poor, it is when the particle size, (1) pulse energy density, (2) non-uniformity of the precursor film, and (3) a complete amorphous film was used crystal stochastic nature of nucleation process, because Ruru depend largely relative. しかしながら、このSLGレジームにおける複数の照射は、より均一なサイズの粒子をもたらすことができる。 However, a plurality of irradiation in the SLG regime can result in a more uniform sized particles. これは、照射する光の波長と整合する膜の周期的な表面粗さの形成によって可能になり、自己安定化処理をもたらす。 This enables the formation of a periodic surface roughness of the film that matches the wavelength of the irradiated light, resulting in a self-stabilizing treatment. この手法は、ELAとして商業化されており、最も一般的にはラインビームを用いる。 This approach has been commercialized as ELA, most commonly using a line beam. 上記のように、ELA処理は累積処理であり、ほぼ完全な溶解レジームにおける複数の放射に起因して、初めの不均一な多結晶膜をより均一な状態に収束する。 As described above, ELA process is cumulative, due to the plurality of radiation in nearly complete dissolution regime, converges the beginning of nonuniform polycrystalline film in a more uniform state. しかしながら、ELA処理は、初めの多結晶性状態が均一である場合、より効果的となり得る。 However, ELA process, when the beginning of the polycrystalline state is uniform, can be more effective.

上記のように、より均一な多結晶膜は、関心領域はビームの端で照射されないUGSシステム、または非周期的なパルスELAシステムを使うことで得ることができる。 As described above, a more uniform polycrystalline film, the region of interest can be obtained by using the UGS system or a non-periodic pulse ELA systems, not irradiated with the edge of the beam. しかしながら、ビームのトップハット部分で最初に照射される領域でさえ、前駆体膜の不均一性により不均一度の影響を受け、完全な非晶質膜の場合、結晶核形成処理の確率論的な性質の影響を受け得る。 However, even in a region which is first illuminated with top hat portion of the beam, the influence of inhomogeneity by non-uniformity of the precursor film, in the case of complete amorphous film, stochastic crystal nucleation process It may be affected by the nature. 本開示は、上記のELA処理(従来のもの、および非周期的なパルスの両方)の効率を増すために有益になり得る、均一な初期の結晶化された多結晶膜を生成するために部分溶解結晶化を行う方法およびシステムに関する。 Moiety to the present disclosure, the above ELA treatment (conventional, and the non both periodic pulse) can become beneficial to increase the efficiency of, generating a uniform initial crystallized polycrystalline film dissolving crystallized to a method and system for performing. 別の実施形態において、高められた均一度を有する得られたPMC材料は、更なるELA処理なしに薄膜電子素子を生成するために、それ自体を使うことができる。 In another embodiment, PMC material obtained has a uniformity elevated, in order to produce a thin film electronic device without further ELA process, it can be used itself. これは、より低い性能の薄膜装置(例えば、100cm 2 /Vs、または10cm 2 /Vs程低い)で十分だが、膜の均一度が依然として重要である状況において有益であり得る。 This is a thin film device of lower performance (e.g., 100 cm 2 / Vs, or 10 cm 2 / Vs low as) at but sufficiently, may be beneficial in situations uniformity of the film is still important.

部分溶解結晶化(すなわち、完全溶解に近い閾値未満のエネルギー密度での結晶化)は、ImとKimによる「非晶質シリコン膜のエキシマレーザ結晶化に関する相数変換機構(Phase transformation mechanisms involved in excimer laser crystallization of amorphous silicon films)」(Appl. Phys. Lett. 63 1993年10月4日)において、LPCVDを使って蒸着される非晶質Si膜について述べられている。 Partial dissolution crystallization (i.e., crystallization of the threshold below the energy density close to complete dissolution), the phase number conversion mechanism regarding excimer laser crystallization of "amorphous silicon film by Im and Kim (Phase transformation mechanisms involved in excimer in laser crystallization of amorphous silicon films) "(Appl. Phys. Lett. 63 10 04, 1993), have been described for the amorphous Si film is deposited using LPCVD. この研究は、LPCVD Si膜は完全な非晶質ではなく、結晶化の種結晶となる小さな微結晶が膜の中に存在することを示す。 This study, LPCVD Si film is not completely amorphous, indicating that small crystallites as a seed crystal crystallization is present in the film. 微結晶の高い密度のため、微結晶間の横方向の空間は極めて小さく、結晶成長は膜の平面に垂直な方向に主として発生する。 Because of the high density microcrystalline, lateral spaces between crystallites extremely small, crystal growth occurs primarily in the direction perpendicular to the plane of the film. 非常に小さな大きさの粒子は、均一なTFTを作るために、この材料を魅力あるものにする。 Particles of very small size, in order to make a uniform TFT, to the material that attractive. LPCVD膜のそのようなワンショット結晶化は、更にレーザパルスのステージに同期させた放射を可能にするフラッド照射ツールを用いて実施されるUGS方法と称されるものの一つである(二次源投影システムを使用する米国特許第2006−0030164 Al号「膜領域の縁領域および構造を最小化するための基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理および方法(Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and a structure of such film regions)」、および、ラインビームELAシステムを使用する米国特 Such one-shot crystallization of LPCVD film is one of what are termed UGS method implemented using flood illumination tool that enables the synchronized addition to the stage of the laser pulse radiation (secondary source processing and method for laser crystallization process of membrane area on the substrate in order to minimize the edge region and the structure of U.S. Pat. No. 2006-0030164 Al No. "membrane area using a projection system (process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and a structure of such film regions) ", and the United States especially to use the line-beam ELA system 第2007−0010104 Al号「膜領域のライン型ビームおよび構造を用いた基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理およびシステム(Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line−type beam, and structures of such film regions)」参照)。 The 2007-0010104 processing and systems for the laser crystallization process of membrane area on the substrate using a line-type beam and structure of Al No. "membrane area (Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line-type beam, and structures of such film regions) "reference). 可能性として、これは、非常に高い処理能力を持つLTPS装置を作る方法となり得る。 Possibly, this can be a method of making an LTPS devices with very high throughput. 現在、そのような装置は、非晶質シリコンが不十分な性能レベル(nチャンネルUGS TFTに対して30または更に50cm 2 /Vsまでに比べ、nチャンネルa−Si TFTに対して約1cm 2 /Vs)にあると判断されるUD−LCD TV商品(例えば、約2000*4000画素、480Hz、および80”)に対して考えられている。 Currently, such devices, further 30 or the amorphous silicon poor performance level (n-channel UGS TFT compared with up to 50 cm 2 / Vs, about 1cm for n-channel a-Si TFT 2 / UD-LCD TV product is determined to be in the Vs) (e.g., about 2000 * 4000 pixels, it is believed 480 Hz, and with respect to 80 ").

非常に小さな柱状粒子を持つPMC材料の微粒組織は、この部分的な溶解エネルギー密度レジームでは一般的に決して達成されるものではない。 Fine tissue of PMC materials with very small columnar particles are not in any way be achieved common in this partial dissolution energy density regime. 研究により、現在理解されているような部分溶解結晶化は、小粒子の均一なLTPS TFTの製造で再現的に使われ得ないことが示されている。 Studies partial dissolution crystallization as currently understood, it has been shown that not be reproducibly used in the manufacture of uniform LTPS TFT of small particles. Mariucci等(Thin Solid Films 427 (2003) 91-95)は、例えば、非常に不均質で部分的に非常に不完全な材料(横方向の成長を通してより大きくより良好な粒子によって囲まれた不完全なコア)が得られることを示した。 Mariucci etc. (Thin Solid Films 427 (2003) 91-95), for example, very incompletely surrounded by larger better particles through partially very imperfect material (lateral growth inhomogeneous a core) have shown that to obtain.

図8Aは、PMCレジームの低端における一照射後の膜表面のAFM走査を表す。 Figure 8A represents an AFM scan of the film surface after the first irradiation in the low end of the PMC regime. これは横方向の成長を示す大きな突起、および凝固に際してSiの膨張による対応する横方向のマスフローによって囲まれた円板状の構造を示す。 This indicates a large projection showing the lateral growth, and the disc-shaped structures surrounded by the corresponding transverse mass flow due to the expansion of Si during solidification. 図8Bは、図8Aにおける結晶構造体の図である。 8B is a diagram of the crystalline structure in Figure 8A. 8Bにおける結晶構造体は、不完全なコア800を持つ。 Crystal structure in 8B has an incomplete core 800. この構造は、横方向結晶化の種結晶を作り、円板状の構造によりもたらされる低密度の核形成現象の結果である。 This structure creates a seed crystal lateral crystallization is the result of low density nucleation phenomena caused by the structure of the disc-shaped. 最初の成長状態は、均衡状態からかけ離れている。 The first of the growth state is far from equilibrium state. したがって、結晶は非常に不完全である。 Therefore, the crystal is very incomplete. 成長前面が互いに進むにつれて、十分な熱が発せられ、膜にかなりの再加熱を引き起こす。 As growth front progresses from one another, sufficient heat is generated, causing considerable reheated film. この再加熱は、より低い欠陥密度の横方向成長をもたらし得る。 This re-heating can result in lateral growth of the lower defect density.

図8Cは、より高いエネルギー密度での一照射後だが、まだPMCレジーム内の膜表面のAFM走査を表す。 Figure 8C but after a irradiation at higher energy densities, but still represents an AFM scan of the film surface within the PMC regime. 図8Dは、図8Cの結晶体構造の図である。 Figure 8D is an illustration of the crystal structure of Figure 8C. ここで、より高いエネルギー密度放射から導入された更なる熱は、相転移の最初のステージにおいて形成された不完全なコア領域の再溶解をもたらす。 Here, a higher energy density additional heat introduced from the radiation results in redissolution of incomplete core regions formed in the first stage of the phase transition. 不完全なコア領域の溶解閾値は、低欠陥密度外環のものより低く、したがって、優先的に溶解する。 Dissolution threshold incomplete core region is lower than that of the low defect density outside ring, thus, preferentially dissolves. それらエネルギー密度の再成長は、外環から種結晶を入れられ、内側へ向かうだろう。 Re-growth of their energy density is placed from the outside ring seed crystal, it will go to the inside. この種結晶を入れることで、凝固に際してのSiの膨張により、中央に小さな突起ができる。 By placing the seed crystal, the expansion of Si during solidification, it is a small protrusion in the center. これら突起は、図8CのAFM走査において見ることができる。 These projections can be seen in AFM scan of FIG. 8C. 不完全なコア領域の再溶解は、より均一な膜をもたらし得る。 Redissolution of incomplete core region can result in a more uniform film. 図8Dは、膜のほぼ完全な溶解のために十分なエネルギー密度で得られる結晶体構造の図である。 Figure 8D is an illustration of the crystal structure obtained in sufficient energy density for the substantially complete dissolution of the film. 図8Eは、未溶解種結晶からの横方向結晶化に際して形成された円形領域を示す。 Figure 8E shows a circular region formed during lateral crystallization from undissolved seed crystals.

不完全なコア領域の二次溶解は、レーザパルスの時間的なプロファイルによって影響され得る。 Secondary dissolution of incomplete core region may be affected by the temporal profile of the laser pulse. 例えば、Coherent社(Santa Clara, CA)から入手可能なエキシマレーザは、強度のピークを示す時間的プロファイルを持つ傾向がある。 For example, an excimer laser available from Coherent Inc. (Santa Clara, CA) tend to have a temporal profile which indicates the peak intensity. 第1ピークは、膜の最初の爆発的な結晶化を引き起こし得、一方、第2ピークは、最初のステージの間に形成された不完全なコア領域の選択的な再溶解をもたらし得る。 The first peak, can cause the first explosive crystallization of film, while the second peak may result in selective redissolution of incomplete core region formed between the first stage. レーザの時間的プロファイルは、時間とともに可変であることで知られ、特に、レーザガスの老化に伴う。 Temporal profile of the laser is known to be variable with time, in particular, due to the aging of the laser gas. 最終的に、時間とともに、第3の強度ピークが発現し得る。 Finally, with time, the third intensity peak can be expressed. このように、コアの再溶解後の材料がより均一になり得る一方、レーザツールからの多くのパルスに関して容易に再生可能にはならない。 Thus, while the material after redissolution of the core can become more uniform, not readily reproducible for many pulses from the laser tool. 他のレーザは単一の強度ピークのみを持ち得、同じパルス内の再溶解の詳細は、おそらく異なるだろう。 Other lasers obtained have only a single intensity peak, the details of the re-dissolved in the same pulse will probably differ.

この微粒組織の再現性を向上するための方法の一つは、膜を2度照射することである。 One way to improve the reproducibility of the fine structure is to irradiate the film twice. 第1パルスは不完全なコア材料を得るために最適化され得、一方、第2パルスは再溶解のために最適化され得、このように、コア領域を良好にするする。 The resulting optimized for first pulse to obtain an incomplete core material, whereas, obtained second pulse is optimized for remelting, thus, to to improve the core region. これは、2回の走査、またはステージを次の位置に進める前に、2つのパルスが各位置に照射されるステップおよび照射手順を使って行われ得る。 This is before proceeding two scans, or a stage to the next position, the two pulses can be made using the steps and irradiation procedure is applied to the respective positions.

本開示は、より効率的な方法、つまり、単一の走査でのこのような2部分照射部分溶解結晶化プロセスを提供するシステムに関する。 The present disclosure is more efficient way, i.e., a system for providing such a two-part radiation partial dissolution crystallization process in a single scan. 非周期的なパルスELAシステムは、2部分処理の第1レーザパルスを生成するために使われ、大きな粒子を持つが、膜全体の均一度が低い中間の微粒組織を得ることができ、一方、第2パルスは、中間の微粒組織を良好するために使われ、最終的な均一な膜を生成する。 Aperiodic pulse ELA system is used to generate a first laser pulse of a two-part process, but with large particles, it is possible to uniformity of the entire film to obtain a low intermediate fine tissue, whereas, the second pulse is used to improve the intermediate fine tissue, to produce a final uniform film. このように、本方法は第2パルスを遅延起動すること(および、可能性として第1または第2パルスのフルエンス制御)で、再溶解したコア領域の最適化されたエネルギー密度窓を得ることを教示する。 Thus, the method delaying start second pulses (and, first or fluence control of the second pulse potentially) in, to obtain an optimized energy density window redissolved core region It teaches. 遅延された起動は以前にも提案されているが、ここでは、パルス継続時間延長を模倣し、ミラーによる光損失を無くす。 Although activated delayed have been proposed previously, here mimics the extended pulse duration, eliminate light loss due to the mirror. パルスを近接しており、重ねることができるので、これは、第2パルスの到達に際して、膜が完全には冷やされず、あるいは完全に凝固されることさえ無いことを意味し、エネルギー密度のより効率的な利用をもたらす。 It is possible to overlap and close the pulses, which, upon arrival of the second pulse, means film is not cooled in full, or no even be completely solidified, more efficient energy density bring utilization. 更に、第1および第2パルスのエネルギー密度は、同じであり得るか、または異なり得る。 Furthermore, the energy density of the first and second pulse can be the same or different. しかしながら、第2パルスの到達前に、膜は完全には冷やされ得ないので、膜は、第1パルスと比較して第2パルスからの異なる密度の溶解にみまわれ得る。 However, before arrival of the second pulse, the film can not completely cooled, the membrane may be hit by dissolution of different densities from the second pulse as compared to the first pulse.

通常は、初めの膜は、厚さ約40nmから100nm、または200nmまでのSiO 2被覆ガラス、石英、または酸化Siウェハ上のSi膜である。 Normally, the beginning of the film is 100 nm thick about 40nm or SiO 2 coated glass up to 200 nm,, a Si film on the quartz or oxide Si wafer. 一般的に、膜が薄くなるほど蒸着時間が少なくなり、所望のレベルの溶解に達するために必要なエネルギー密度が低くなるので好ましい。 In general, the film becomes higher deposition time decreases thin, the energy density decreases required to reach the dissolution of the desired level preferred. パルスは、約30ns FWHM以上、または例えば、300ns FWHM以上までのパルス継続時間を持つことができる。 Pulses, about 30 ns FWHM or more, or for example, can have a pulse duration of up to more than 300 ns FWHM. 一般的に、パルスがより短くなると、熱が少なくなるため下の基板への影響が少なくなり、より高い処理能力を確立できるため、Si膜の溶解はより効率的になる。 Generally, when the pulse is shorter, the influence of the underlying substrate for less heat is reduced, it is possible to establish a higher throughput, dissolution of the Si film is more efficient. 膜は、部分的な溶解エネルギー密度範囲全体にわたって照射され得る。 Film can be irradiated over the entire partial dissolution energy density range.

別の実施形態において、(PECVDを使って得られるような)微結晶欠陥膜を使用しながら、円板状の領域が完全に回避される。 In another embodiment, while using (as such obtained using PECVD) microcrystalline defect film, disc-shaped region is completely avoided. 円板状の領域は、核形成密度を増やすことによって避けることができる。 Disc-shaped region can be avoided by increasing the nucleation density. 核形成密度を高めることで、垂直の結晶化プロセスをもたらすことができ、横方向成長と横方向マスフローの減少が結果としてもたらされる。 By increasing the nucleation density, it is possible to bring the vertical of the crystallization process, reduction of lateral growth and lateral mass flow is brought about as a result. 核形成密度を高めることは、パルス継続時間を長くすることで、非晶質Si溶解はよりゆっくりと前に進むので、パルス継続時間をより長くするようシフトすることにより達成され得る。 Increasing the nucleation density, by increasing the pulse duration, the amorphous Si dissolved proceeds before more slowly, it may be accomplished by shifting to longer pulse duration. 図9に示す界面応答関数(「IRF」)で見られるように、(その温度に関し固体−液体界面の速度について述べている)このことは、それらの温度が結晶Si溶解温度T x mに関しより過冷却されることを意味する。 As seen in the interface response function ( "IRF") shown in FIG. 9, (solid respect to its temperature - describes the speed of the liquid interface) This means that their temperature is more related to the crystalline Si melt temperature T x m It means that subcooled. 図9のIRFは、x軸に温度を、y軸に結晶前線の速度を示す。 IRF in FIG. 9, the temperature on the x-axis shows the rate of crystallization front on the y-axis. 凝固領域はグラフのプラスy領域、溶解領域はグラフのマイナスy領域である。 Coagulated region plus y region, dissolution zone of the graph is negative y region of the graph. 点線は非晶質シリコンに対応し、実線は結晶シリコンに対応する。 The dotted line corresponds to the amorphous silicon, the solid line corresponds to the crystalline silicon.

このように、遅い溶解性質を持つロングパルス900に対し、核形成は迅速に始まり、非晶質Si IRFカーブ上のポイント905によって示されるような深過冷却状態で始まる。 Thus, with respect to long-pulse 900 having a slow dissolution properties, nucleation starts quickly, starting with deep supercooling state shown by a point 905 on the amorphous Si IRF curve. 古典的な核形成理論から、深過冷却がより高い核形成率をもたらすことが周知である。 From classical nucleation theory, it is well known to result in higher nucleation rates deep supercooling. このように、多数の核が短時間に形成され、それら核が成長を始めるにつれて融合熱が放出されることにより、膜が再熱を始める前に形成される(再熱現象と称される現象である)。 Thus, is formed in a short time a large number of nuclei, by fusing heat as they nucleus begins to grow is released, it referred to as (reheated phenomenon is formed before the film starts to reheat phenomenon in is). 核形成のこの高密度により、核形成成長は垂直方向に発生するので、領域内の横方向成長が実質的に除去される。 This dense nucleation, since the nucleation growth occurs in a vertical direction, lateral growth region is substantially eliminated. 大幅な横方向成長は、低均質構造、および平らでない膜表面を生成し得る。 Significant lateral growth may produce low homogeneous structure, and an uneven film surface. このように、膜上の単位時間当たりのエネルギーを低くする継続時間の長いパルスを使うことによって、膜は、(いくつかの)LPCVD膜を使って得られるものと同様に得られ、そこでは、高密度の微結晶が予め存在する。 Thus, by using a longer pulse duration to reduce the energy per unit time on the membrane, the membrane obtained similarly to those obtained using the (few) LPCVD film, where the high density of fine crystal is pre-existing.

ショートパルス910を使うと、溶解は迅速に前進し、過冷却は減らせる。 With short pulses 910, dissolution rapidly advancing, undercooling be reduced. この条件は、IRF上の915に模式的に対応する。 This condition is schematically correspond to 915 on the IRF. 過冷却は、ロングパルスで照査された膜を使うよりも低くなるが、より低い率にあるにもかかわらず、核形成には依然としてまだ十分である。 Supercooling is lower than using Shosa membrane with a long pulse, despite a lower rate, still is still sufficient for nucleation. したがって、かなりの再熱現状が発生し別の核形成が止まる温度まで膜の更なる発熱をもたらす前の短い時間間隔で、より少ない核が形成される。 Therefore, considerable reheat current at short time intervals before provides additional heating of the film to a temperature which is different nucleation stops occur, fewer nuclei are formed. 核形成密度がより低くなるので、これらの種類の膜は、より多くの横方向成長にみまわれ、不均一な結晶成長をもたらす。 Since nucleation density becomes lower, these types of films are suffered to more lateral growth, resulting in non-uniform crystal growth.

通常のなエキシマレーザパルスは、ショートパルスシナリオを可能にするために十分短くなり得るが、(約300ns FWHMパルスを生成するために)8xパルスエクステンダーを使うと、パルスは、ロングパルスシナリオに移るために十分長く生成することができる。 Excimer laser pulse typically of such include, but may be short enough to allow short pulse scenario, (about to produce a 300 ns FWHM pulses) using 8x pulse extender, a pulse, because the moves to the long pulse scenario it can be generated long enough. あるいは、長いパルスは、短いシーケンスでそれぞれが発射される複数のレーザチューブを使って生成され、単一の溶解および凝固サイクルを誘起することができる。 Alternatively, long pulses, each with a short sequence is generated using a plurality of laser tubes to be fired, it is possible to induce a single dissolution and solidification cycles.

したがって、均一の結晶膜は、遅い溶解性質を持つロングパルスを使うことによる単一パルス部分溶解処理を通じて得ることが可能である。 Thus, uniform crystal film can be obtained through a single pulse partial dissolution treatment by the use of long pulses with slow dissolution properties. この膜は、従来の、または非周期的なパルスELA処理に対する前駆体膜として使うことができる。 This film can be used as a precursor film for conventional, or non-periodic pulse ELA process.

完全溶解結晶化 別の形態において、完全な溶解レジームにおける照射は、微細粒子均質結晶膜を生成するために、または後の累積ELA処理を有利にする、最初に結晶化された多結晶膜を生成するために使われる。 In complete dissolution crystallization another form, the irradiation of the complete dissolution regime, to produce a fine particle homogeneous crystal film, or after favoring accumulation ELA process, produce a polycrystalline film that was first crystallized It is used to. 完全溶解結晶化(CMC)は、ワンショット照射がSi膜の完全な溶解に使われ、その後、その膜が核形成を通して結晶化する技術である(米国特許第10/525,288号「実質的な均一度を提供するための基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理およびシステム、およびそのような膜領域の構造(Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to provide substantial uniformity, and a structure of such film regions)」参照)。 Complete dissolution crystallization (CMC) is a one-shot irradiation is used to complete dissolution of the Si film, then, is a technique for the film is crystallized through nucleation (US Patent No. 10 / 525,288, "substantially a process and a system, and the structure of such a film region for uniformity laser crystallization process of membrane area on the substrate to provide a (process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to provide substantial uniformity, and a structure of such film regions) "reference). CMCは、レーザパルスのステージ同期放射を更に可能にするフラッド照射ツールを用いて実行されるUGS方法と称されるものの一つである(2D投影システムを使用する、米国特許第10/525,297号「縁領域を最小化するための基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理および方法、およびそのような膜領域の構造(Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and a structure of such film regions)」、およびラインビームELAシステムを使用する、米国特許第11/373,772号「ライン型ビー CMC is used is one of what are termed UGS method implemented using the flood illumination tool to further enable stage synchronous emission of laser pulses (2D projection system, U.S. Patent No. 10 / 525,297 No. "process and method, and the structure of such a film region (process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to for the laser crystallization process of membrane area on the substrate in order to minimize the edge region minimize edge areas, and a structure of such film regions) ", and using a line beam ELA system, U.S. Patent No. 11 / 373,772 No." line type Bee を用いる基板上の膜領域のレーザ結晶化プロセスのための処理およびシステム、およびそのような膜領域の構造(Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line −type beam, and structures of such film regions)」参照)。 Structure processing and systems, and such a membrane area for laser crystallization process of membrane area on the substrate using the (Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line -type beam, and structures of such film regions) "reference).

本開示されたCMC方法は、薄膜における非均質核形成が低欠陥小等軸晶Si膜の形成をもたらすことに焦点を当てる。 CMC method is the disclosure will focus on the heterogeneous nucleation in the thin film leads to formation of low defect small such axed crystal Si film. システムは、例えば、膜の完全な溶解閾値よりも1.3から1.4倍大きい高エネルギー密度パルスを使用する。 System, for example, the use of high energy density pulse 1.3 to 1.4 times greater than the complete dissolution threshold of the membrane. 本処理は、大気中、または酸素を含むいかなる大気中でも実行され得る。 This treatment can be performed in any atmosphere, including in the air, or oxygen. 本処理は、厚さ約50nm未満の酸化表面層またはギャップ層を持つ膜を使って実行することができる。 This processing can be performed using a film having an oxide surface layer or the gap layer of thickness less than about 50nm. システムは、SiO 2ガラス、石英ウェハ上の(100nsから300nsの範囲の)比較的薄いSi膜と合わせて、約80nsから約500ns(例えば、200nsまたは400ns)の比較的長いパルス継続時間を使用する。 System, SiO 2 glass, combined (from 100ns ranging 300 ns) on the quartz wafer with a relatively thin Si film, using from about 80ns to about 500 ns (e.g., 200 ns or 400ns) relatively long pulse duration . 先行技術で教示される均質の核形成シナリオの代わりに、ある所望の非均質核形成シナリオを誘起する処理のパラメータを選択することによって、核形成は、膜と酸化表面層間の界面および膜と基板間の界面で達成することができる。 Instead of homogeneous nucleation scenario taught in the prior art, certain desired by selecting the parameters of the process which induces heterogeneous nucleation scenario, nucleation interface layer and the oxidized surface layers and the film and the substrate it can be achieved at the interface between. 上記のパラメータにより、低欠陥密度結晶を形成することができる。 The above parameters, it is possible to form a low-defect density crystals.

本開示のCMC方法は、非常に高い処理能力を持つ低性能LTPS装置を作るために使うことができる。 CMC method of the present disclosure can be used to make a low-performance LTPS devices with very high throughput. 現在、そのような装置は、非晶質シリコンが不十分な性能レベル(nチャンネルUGS TFTに対して30または更に50cm 2 /Vsまでに比べ、nチャンネルa−Si TFTに対して約1cm 2 /Vs)にあると考えられるUD−LCD TV商品(例えば、約2000*4000画素、480Hz、80インチ)に対して考えられている。 Currently, such devices, further 30 or the amorphous silicon poor performance level (n-channel UGS TFT compared with up to 50 cm 2 / Vs, about 1cm for n-channel a-Si TFT 2 / UD-LCD TV products are considered to be Vs) (e.g., it is considered with respect to about 2000 * 4000 pixels, 480 Hz, 80 inches).

完全な溶解は、放射条件およびサンプル構成に応じて様々な核形成を誘起された微粒組織をもたらすことが知られており、処理の記述はS. Hazair等による「Nucleation-lnitiated Solidification of Thin Si Films」Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 979 (2007)」で見出すことができる。 Complete dissolution, the radiation conditions and according to the sample configuration is known to result in a fine tissue induced a variety of nucleation, the description of the process S. "Nucleation-lnitiated by such Hazair Solidification of Thin Si Films "Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 979 can be found in (2007)". これら微粒組織の多くは、大きな程度の不均一性(可変粒子サイズ、非常に不完全な領域)によって特徴づけられ、低い機器の均一度をもたらす。 Many of these fine tissue heterogeneity (varying particle sizes, very imperfect area) of greater extent characterized by, resulting in uniformity of low equipment. 例えば、Hazairの論文のテーマは、不完全なコア領域が低欠陥密度「花弁形状粒子」の輪によって囲まれる花状粒子(fig−Si)の形成である。 For example, thesis of Hazair is the formation of incomplete core region surrounded by a circle of low defect density "petal-shaped particles" flower-like particles (fig-Si).

しかしながら、特にある微粒組織はこれに対する例外と考えられ、それはSR Stiffler、MO Thompson、およびPS PeercyによりPhys. Rev. Lett. 60, 2519 (1988)に初めに記載された。 However, particularly fine tissue is considered an exception to this, which was originally described in Phys. Rev. Lett. 60, 2519 (1988) by SR Stiffler, MO Thompson, and PS Peercy. この微粒組織は、膜の厚さ全体に分散された均一な粒子から成り、非常に低い粒子内欠陥密度を持つ。 This fine structure is composed of uniform particles dispersed throughout the thickness of the film, with a very low particle defect density in. そのような微粒組織は、良い素子均一度をもたらすことが期待され、程良い装置性能レベルを可能にし得る。 Such is a fine tissue, it is expected to result in a good device uniformity may enable better device performance levels extent. これは、ボトムゲートTFTに対して更に真であり、なぜなら、小粒子Siを作る他の多くの方法(析出技術を含む)と違い、底にある/底の近くにある結晶は、低欠陥密度でサイズがより大きい。 This is further true for the bottom gate TFT, because the difference is crystal near the the bottom / bottoms many other ways of making small particles Si (including deposition techniques), low defect density in a larger size. しかしながら、この微粒組織の形成後のメカニズムについて、問題は残っているため、この再現性を得るための条件が必要とされる。 However, the mechanism after the formation of this fine tissue, the problem because the remaining, conditions for obtaining this reproducibility is required.

小さな等軸晶Si(seg−Si)は、Stifflerによって均質核形成、すなわち、界面のみではなく、液体の大部分全体における固体の核形成の結果として説明された。 Small equiaxed Si (seg-Si) is homogeneous nucleation by Stiffler, i.e., rather than surfactant alone, was described as a solid result of nucleation of the entire bulk of the liquid. Stifflerは、前面反射および膜のコンダクタンスにおける同時降下を示す過度反射(「TR」)データおよび過度コンダクタンス(「TC」)データの組合せに基づいて結論づけた。 Stiffler was concluded on the basis of the excessive reflection ( "TR") data and excessive conductance ( "TC") a combination of data indicating a simultaneous drop in conductance of the front reflector and film. これは、膜の大部分全体の核形成を示すものとして論じられた。 This was discussed as an indication of nucleation of the entire bulk of the film. 20年間、これは、膜の大部分内の(すなわち、表面、または底界面に面していない)粒子の存在を説明するために受け入れられたモデルであった。 20 years, which, in the majority of the film (i.e., not facing the surface or the bottom surface) were models accepted to explain the presence of particles. 最近では、TR研究に基づいて、Stifflerのモデルが不正確であることが発見された。 In recent years, based on the TR research, it has been discovered that the model of Stiffler is incorrect.

代わりに本TR研究は、seg−Siが、不完全なコア領域の容積測定の再熱現象、再溶解、再凝固が続く非均質核形成(すなわち、界面において)の結果であると仮定したモデルを提供する。 Model The TR study instead, the seg-Si is reheat phenomenon volumetric incomplete core region, redissolved, recast followed heterogeneous nucleation (i.e., at the interface) was assumed to be the result of I will provide a. したがって、このシナリオの最初のステージは、fig−Siに至るものと同等であり、その違いは、不完全なコア領域が、再溶解し、低欠陥密度粒子で再凝固しseg−Siを形成することである。 Thus, the first stage of this scenario is comparable to that leading to fig-Si, the difference is, incomplete core region, redissolved to form a recast seg-Si at a low defect density particles it is.

Stifflerのデータについて、微粒組織の特徴は、上面図平面SEM TEMおよびAFM画像に基づいている。 For data Stiffler, features of fine tissue is based on the top view plane SEM TEM and AFM images. しかしながら、これは、TRデータの全特徴を説明するには不十分であった。 However, this was insufficient to explain all features of a TR data. 特に、Stifflerのモデルは、真空雰囲気において行われレーザ照射前の自然表面SiO 2層の除去を伴う実験で観察され得る前側TR(「FTR」)における降下前の裏側TR(「BTR」)における降下を説明できなかった。 In particular, the model of Stiffler is drop in front can be observed in experiments involving removal of the native surface SiO 2 layer before conducted laser irradiation in a vacuum atmosphere TR ( "FTR") in drop before the back TR ( "BTR") It was not able to explain.

現在、断面図のTEM微粒組織特徴と共に底面図平面に基づき、そのようなTR降下は、上向きに成長するように見え、膜の上側でより大きくなる底領域近くのより小さな粒子を持つ微粒組織をもたらすことが結論づけられている。 Currently, based on the bottom view plane with TEM fine tissue characteristics of a cross-sectional view, such a TR drop, appeared to grow upward, the fine structure having a smaller particles near the bottom region larger in the upper layer it has been concluded that brings. 他方、BTRとFTR両方のほぼ同時の降下は、Stifflerによって最初に観測された(および、均一なTFTを作るために最も最適であると更に考えられた)ようなseg−Siの形成にとって必要(だが十分ではない)条件である。 On the other hand, almost simultaneous drop in both BTR and FTR are necessary for first observed was (and was considered more to be the most optimal for making a uniform TFT) formation of such seg-Si by Stiffler ( But is not) is a condition sufficient.

一般的に、非均質核形成は、膜の底界面でのみ生じると理解されている。 Generally, heterogeneous nucleation is understood to occur only at the bottom surface of the membrane. 前側TRにおける降下は、膜の上界面での(すなわち、表面での/表面近くでの)核形成の発現に対応する。 Drop in front TR is (i.e., the surface of the / surface near) at the interface on the film corresponding to the expression of nucleation. それから、(前後TR両側でのTR信号の同時降下によって立証されるように)膜の両側における核形成の同時発現は、膜に戻された潜熱のおよそ2倍の量をもたらすので、不完全なコア領域の更により効果的/広範な再溶解/再凝固をもたらす。 Then, co-expression of nucleation on both sides of the film (as evidenced by the simultaneous drop of TR signals before and after TR side), so results in an amount of about twice the latent heat is returned to the film, incomplete resulting in even more effective / broad dissolving / re-solidification of the core region. 表面における/表面近くでの核形成は、界面があることを必要とする。 Nucleation in the / surface near the surface requires that there is an interface. そのような界面は、例えば、(天然)酸化物を用いて成すことができる。 Such surface may, for example, can be made using the (natural) oxide. そのような酸化膜は、照射前に存在することができる、または、酸素が存在する場合に放射の間に形成することができる。 Such oxide film can be present prior to irradiation, or may be formed between the radiation when oxygen is present. 雰囲気に依存して、核形成のために適切な界面の形成を引き起こすことことができる他の表面反応が起こることが可能である。 Depending on the atmosphere, it is possible suitable surfactants other surface reactions that can cause the formation of can happen for nucleation. 更に、(例えば、天然酸化物の除去による)そのような最上層無しに、および(例えば、真空下での放射による)放射の間そのような最上層の形成能力無しには、実際に、表面核形成は起こらず、Stifflerによって観測された様なseg−Siも形成されなかった、ということが発見された。 Furthermore, (e.g., removal by natural oxide) to such top layer without, and (for example, irradiation by under vacuum) without formation ability of such top layer between the radiation, in fact, the surface nucleation does not occur, seg-Si, such as has been observed by Stiffler also has not been formed, that has been discovered. 最後に、比較的低いエネルギー密度において照射されたいくつかのサンプルにおいて、同時TR信号降下が観察されたが、Stifflerのseg−Siは観察されなかった。 Finally, in some samples irradiated at a relatively low energy density, but co-TR signal drop was observed, seg-Si of Stiffler was observed. これは、上界面での核形成を介して形成された固体の完全な再溶解の結果であり得ると、現在考えられている。 This obtains the result of the complete remelting of the solid which is formed through the nucleation on the interface is considered currently. 更に、100nmより薄い膜でも同時TR降下を見ることができるが、しかしながら、膜の容積における潜熱の量は、不完全なコア領域の効果的/広範な再溶解/再凝固をもたらすために不十分であることが明らかである。 Furthermore, it is possible to see the co-TR drops even with a thin film than 100 nm, however, the amount of latent heat in the volume of the membrane, sufficient to provide effective / broad dissolving / re-solidification of the incomplete core region it is clear that is.

図10Aおよび図10Bは、最近のTR研究の結果を表す。 10A and 10B, represents the results of recent TR studies. 図10Aは、真空における表面酸化物層のないガラス基板上の150nm a−Siに対するFTRおよびBTRを表す。 Figure 10A represents the FTR and BTR for 150 nm a-Si on a glass substrate having no surface oxide layer in a vacuum. グラフの最下ライン1400は膜が受けた照射である。 Bottom line of the graph 1400 is a radiation film has undergone. 上のラインは、CMTの様々な値に対する反射値である。 The line above is the reflectance values ​​for different values ​​of CMT. 図10Aのx軸は、ナノ秒単位の時間であり、y軸は、反射の正規化数である。 x-axis in FIG. 10A is a time in nanoseconds, y-axis is the normalized number of reflection. 図10Bは図10Aと同様だが、図10Bは空気内での結果を表す。 Figure 10B is a similar to Figure 10A, but FIG. 10B represents the results in the air. 図10Bは、BTR信号が、FTR信号がBTRと同時に降下を始めると思われる1.38CMTのエネルギー密度下でFTRにおける降下前に降下する(一連の信号はレーザ信号より上の、グラフ内の下側に配置した)ことを示す。 Figure 10B, BTR signal, FTR signal drops before drop in FTR under energy density of 1.38CMT you think that the start and BTR simultaneously drop (a series of signals above the laser signal, under the graph indicating that arranged on the side). このように、真空ではないシナリオにおいてでさえ、seg−Si微粒組織を得るために、より高いエネルギーが必要となる。 Thus, even in scenarios that are not vacuum, in order to obtain a seg-Si fine structure, it is required higher energy. 図10Aおよび図10Bに示すように、固体と液体間での反射の違いはとても大きいので、TRデータから、固体から液体への転移、およびその逆の開始を区別することができる。 As shown in FIGS. 10A and 10B, since the difference in reflection between the solid and the liquid is very large, it can be distinguished from the TR data, transition from a solid to a liquid, and the start of the reverse. 非均質核形成は、FTRとBTRデータの両方、および結果として生じる微粒組織(図11Bに示す)の考慮して推定し得る。 Heterogeneous nucleation may be estimated by considering both the FTR and BTR data, and the resulting fine structure (shown in FIG. 11B). 図11Aは、1.32CMT1500の空気内の200 nm a−Si膜、および1.4CMT1510の真空での200nm a−Si膜に対するナノ秒単位の時間(x軸)と正規化された反射値(y軸)のグラフを表す。 Figure 11A, 200 nm a-Si film in air 1.32CMT1500, and 200 nm a-Si time in nanoseconds relative to film in a vacuum of 1.4CMT1510 (x-axis) and normalized reflectance values ​​(y It depicts a graph of the shaft). 図11Bは、空気環境において得られた微粒組織の画像である。 Figure 11B is an image of a fine structure obtained in air environment. 図11Cは、真空環境において得られた微粒組織の画像である。 Figure 11C is an image of a fine tissue obtained in a vacuum environment. 2つの図から理解できるように、図11Bは、膜厚1520全体にわたるより大きな結晶を示す。 As can be understood from the two figures, FIG. 11B shows larger crystals throughout the thickness 1520. 図11Cは、膜の表面近くで、品質の良い結晶を示すが、基板1540との界面近くは質の低い小さな結晶を示している。 Figure 11C is near the surface of the film shows a good crystal quality, near the interface with the substrate 1540 shows a low-quality small crystals. このように、真の3D seg−Siは、表面での反応が表面ならびに底界面で非均質核形成に対する酸化物層を形成するように起こり得る空気内で得られ、非均質核形成が底界面でのみ起こり得る真空内では得られないことが理解され得る。 Thus, a true 3D seg-Si, reaction on the surface is obtained in the air that may occur to form the oxide layer to the non-homogeneous nucleation at the surface and the bottom surface, heterogeneous nucleation bottom surface can not be obtained in a vacuum can occur only in can be understood.

本方法は、ボトムゲートTFTの製造への特別な関心対象であり、というのも、小粒子Si製造の他の多くの方法(析出技術を含む)と違い、底での/底近くでの結晶は低欠陥密度およびより大きなサイズを持つからである。 This method is a special interest in the manufacture of a bottom gate TFT, because unlike many other ways of small particles Si production (including deposition technique), crystals in / near the bottom of the bottom This is because with a low defect density and larger size. このように、典型的なボトムゲートLTPS TFTは、低移動性の影響を受け、おそらく、高漏洩電流の影響も受ける。 Thus, a typical bottom gate LTPS TFT is influenced by low mobility, presumably also affected by high leakage current. ボトムゲートTFTの製造は、Si膜の下にあり、絶縁層(ゲート誘電体)によってそれから分けられたパターン化された金属膜(ゲート)の変形を必要とする。 Preparation of a bottom gate TFT is below the Si film, requires a deformation of the insulating layer a metal layer which is patterned separated therefrom by (gate dielectric) (gate). レーザ照射の間、そのような金属膜は、ヒートシンクとして動作し、局所的に完全な溶解閾値(CMT)エネルギー密度の変化をもたらす。 During the laser irradiation, such metal film acts as a heat sink, resulting in changes in the local complete dissolution threshold (CMT) energy density. seg−Si変形に達する条件は、CMTにおけるこの局所的な移動が考慮されるならば、同じままであることが分かる。 Conditions to reach seg-Si deformation, if the local movement in CMT is considered, it can be seen that remain the same. 例えば、100nm厚酸化膜によりシリコン膜から分離した100nm厚金属に対し、完全な溶解閾値内での変化は、通常は、15パーセントから20パーセント高くなるだろう。 For example, for 100nm thick metal that is separated from the silicon film by 100nm thick oxide film, a change in the in complete dissolution threshold, typically, will 20% higher from 15%. このように、seg−Si変形のための一つの条件は、局所的CMTの1.3から1.4倍のエネルギー密度で照射することである。 Thus, one of the conditions for seg-Si variant is to irradiate with an energy density 1.3 to 1.4 times the local CMT. エネルギー密度を凝集や剥離の間にヒートシンクを持たない周りの膜に損傷を負わせるほど高くしすぎないことに注意しなければならない。 The energy density between agglomeration and separation should be noted that not too high as to inflict damage to the film around without a heat sink. 例えば、100nm金属ゲートの上部の100nm厚酸化膜の上部にある100nm厚の膜に対し、膜は、膜の損傷閾値未満である局所的完全溶解閾値の1.4倍、または完全溶解閾値の約1.61から1.68倍の間で照射され得る。 For example, for 100nm thick film on the top of the upper portion of the 100nm thick oxide film of 100nm metal gate, film, 1.4 times of the film is less than the damage threshold locally completely dissolved threshold, or about the complete dissolution threshold 1.61 from may be irradiated between 1.68 times.

Stifflerが用いた実験条件は、本処理の条件とはいくらか明確に異なるものである。 Experimental conditions Stiffler is used, the conditions of the present process is different from the somewhat clear. Stifflerはより短いレーザパルス(本開示の約80nsに対して30ns)を使い、より熱伝導性のある基板(SOI(Si基板上の薄い250nm SiO 2上のSi膜)またはサファイア上のSi)も用いた。 Stiffler uses a shorter laser pulses (30 ns with respect to approximately 80ns of the present disclosure), also a substrate a more thermally conductive (Si on SOI (Si thin 250 nm SiO 2 on Si film on the substrate) or sapphire) Using. 一般的に、均質核形成は、非常に迅速な急冷が必要となる。 Generally, homogeneous nucleation, it is necessary to very rapid quenching. ガラス基板とより長いパルスを有する本開示処理の条件は、急冷はより遅くなるので、均質核形成の可能性を減らし、非均質核形成の可能性を増す。 Conditions of the present disclosure process with a longer pulse and the glass substrate, since quenching is slower, less chance of homogeneous nucleation, increase the likelihood of heterogeneous nucleation. Stifflerが用いた酸化膜の厚さは、急速冷却を避けるために十分ではない。 Stiffler thickness of the oxide film used is is not sufficient to avoid rapid cooling. したがって、ガラス基板は、Stifflerの構成よりかなり遅い冷却をもたらす。 Therefore, the glass substrate results in a significantly slower cooling from configuration of Stiffler. このように、本方法は、Stifflerの材料が、何が起こるかについての正しい理解によって得られた有用で実用的な条件を実現する。 Thus, the method, the material of Stiffler is, to realize the resulting useful and practical conditions the correct understanding of what happens.

本開示の実施形態に関して作成されたサンプルは、SiO 2被覆ガラス、石英(または、酸化されたSiウェハ)上の100から300nmSi膜を含んだ。 Samples that were created with respect to the embodiment of the present disclosure, SiO 2 coated glass, quartz (or, Si wafers are oxidized) containing 300nmSi film 100 on. エキシマレーザに基づくシステム(308nm)を、様々なパルス継続時間(30〜250ns FWHM)、およびエネルギー密度で照射するために用いた。 The system (308 nm) based on the excimer laser was used to irradiate at different pulse duration (30~250ns FWHM), and the energy density. その場で、前側と後側の過度反射測定を使って分析が行われた。 In situ analysis was performed using excessive reflection measurements of the front and rear. 照射される材料の特徴づけは、TEMを用いて行った。 Characterization of the material to be irradiated was carried out using a TEM. Yikangの「Vacuum Experiment Update: Microstructure analysis」(2009年9月2日)も参照すること。 Of Yikang "Vacuum Experiment Update: Microstructure analysis" (September 2, 2009) See also.

大型TVにとって、画素ピッチは660マイクロメートルになり得る。 Taking on large TV, the pixel pitch can be a 660 micrometers. 600Hzレーザを用いると、このように、走査速度は約40cm/sになり得る。 With 600Hz laser, thus, the scanning speed can be about 40 cm / s. そのような条件は、60パーセント光学効率と仮定する約640mJ/cm 2のパルスに対して100μm*75cmに形成された0.8Jパルスを用いて達成され得る。 Such conditions may be achieved using a 0.8J pulse formed in 100 [mu] m * 75 cm with respect to 60% optical efficiency assuming about 640 mJ / cm 2 pulse. そこで、4チューブレーザをもちいると、5つの重なった走査が、完全な結晶化を達成するために必要とされる。 Therefore, the use of 4 tube laser, five overlapping scans, is needed to achieve complete crystallization. 2.2*2.5m 2パネルに対して、結晶化時間は、(3つの並列走査)*(250cm/40cm/s)*(5つの重なった走査)=93.75秒である。 Against 2.2 * 2.5 m 2 panel, the crystallization time is (three parallel scanning) * (250cm / 40cm / s ) * (5 one overlapping scan) = 93.75 seconds. 5秒の加減速時間、並列走査間の10秒、および60秒の取付けおよび取出し時間をとる。 5 seconds deceleration time, taking 10 seconds, and 60 seconds attachment and removal time between parallel scan. そうすると、総処理時間は、約95+5*5+2*10+60=200秒である。 Then, the total processing time is about 95 + 5 * 5 + 2 * 10 + 60 = 200 seconds. より控えめとしても、5分の処理時間が仮定され得る。 Even more conservative, the processing time of 5 minutes can be assumed. すなわち、それは60/5*24*30=約8.5kパネル/月に等しい。 That is, it is 60/5 * 24 * 30 = equal to about 8.5k panel / month.

従来の20ショット、すなわち、膜の単位面積当たり20レーザパルスのELA処理は、400μm*75cmビームを得るために、4つのレーザチューブの同時起動が必要となろう。 Conventional 20 shots, i.e., ELA process per unit area 20 laser pulses of the membrane, in order to obtain a 400 [mu] m * 75 cm beam would require simultaneous activation of the four laser tube. そうすると、20ショットに対し、走査速度は、1.2cm/秒となり、結晶化時間は、3*(250/1.2)=625秒となろう。 Then, to 20 shots, scanning speed becomes a 1.2 cm / sec, the crystallization time is 3 * (250 / 1.2) = 625 seconds would be. 総処理時間は、加減速時間を無視すると、ここで、625+2*10+60=705秒となる。 The total processing time, and to ignore the acceleration and deceleration time, here, the 625 + 2 * 10 + 60 = 705 seconds. より控えめとしても、12.5分の処理時間が仮定され得、処理能力は、すなわち、約3.4kパネル/月である。 Even more conservative, resulting is assumed 12.5 minutes of treatment time, processing power, or about 3.4k panel / month.

本発明の実施例が示され、記載されたが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更及び修正を行えることは当業者にとって実に明らかであろう。 Examples of the present invention have been shown and described, without departing from the scope of the present invention allows various changes and modifications will be really apparent to those skilled in the art. 例として、選択した方向へ薄膜を進めることは、レーザビームの静止状態に維持し、膜をレーザ源に対して動かすことにより、ならびに膜が静止し、ビームが動く実施形態により実現され得ることが理解される。 As an example, it can advance the film to the selected direction, to maintain the stationary state of the laser beam, by moving the film relative to the laser source, and film is stationary and may be implemented by the embodiments beam moves It is understood.

Claims (49)

  1. 第1の選択された方向に薄膜を進める間、第1レーザパルスと第2レーザパルスを用いて前記薄膜の第1領域を照射し、各レーザパルスは成形ビームを供給し、前記薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、前記第1領域が再凝固および結晶化して第1結晶化領域を形成すること;及び 第3レーザパルスと第4レーザパルスを用いて前記薄膜の第2領域を照射し、各パルスは成形ビームを供給し、前記薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、前記第2領域が再凝固および結晶化して第2結晶化領域を形成することを含み、 While advancing the film to the first selected direction, and irradiating the first region of the thin film using the first laser pulse and the second laser pulse, the laser pulse is supplied a shaped beam, partially the thin film second the thin film using the and third laser pulse and fourth laser pulse; has sufficient fluence to dissolve in, the possible first region forms a first crystallized region and then re-solidified and crystallized irradiating the region, that each pulse supplies a shaped beam has a sufficient fluence to dissolve the film partially and forms a second crystallization zone wherein the second region is resolidified and crystallization It includes,
    前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルス間の時間間隔は、前記第1レーザパルスと前記第3レーザパルス間の時間間隔の半分未満である、 Wherein the first laser pulse time interval between the second laser pulse is less than half the time interval between the first laser pulse and the third laser pulse,
    薄膜処理方法。 Thin film processing method.
  2. 前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルス間の前記時間間隔は、前記薄膜の単一の溶解および凝固サイクル間の時間間隔より長い、請求項1に記載の方法。 Wherein the time interval between the first laser pulse and the second laser pulse is longer than the time interval between single dissolution and solidification cycle of the thin film, The method of claim 1.
  3. 前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルスのそれぞれは、同じエネルギー密度を持つ、請求項1に記載の方法。 Wherein each of the first laser pulse and the second laser pulse, with the same energy density, the method according to claim 1.
  4. 前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルスのそれぞれは、異なるエネルギー密度を持つ、請求項1に記載の方法。 Wherein each of the first laser pulse and the second laser pulse, with different energy densities, the method of claim 1.
  5. 前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルスのそれぞれは、前記薄膜の同程度の溶解を達成する、請求項1に記載の方法。 Wherein each of the first laser pulse and the second laser pulses to achieve the dissolution of the same degree of the thin film, The method of claim 1.
  6. 前記第1レーザパルスと前記第2レーザパルスのそれぞれは、前記薄膜の異なる程度の溶解を達成する、 Wherein each of the first laser pulse and the second laser pulses to achieve the dissolution of the different degrees of the thin film,
    請求項1に記載の方法。 The method of claim 1.
  7. 前記薄膜は、既存の微結晶を欠いた非晶質シリコン膜を含む、請求項6に記載の方法。 Wherein the thin film comprises an amorphous silicon film lacking existing crystallites, The method of claim 6.
  8. 前記第1レーザパルスは、前記非晶質シリコン膜を溶解し、不完全なコア領域を持つ結晶構造体を生成するのに十分なエネルギー密度を持つ、請求項7に記載の方法。 Wherein the first laser pulse, the dissolved amorphous silicon film, with sufficient energy density to create a crystal structure with an incomplete core region, The method of claim 7.
  9. 前記第2レーザパルスは、前記不完全なコア領域を再溶解し、均質微細粒子結晶膜を生成するのに十分なエネルギー密度を持つ、請求項8に記載の方法。 The second laser pulse, and re-dissolve the incomplete core region, having an energy density sufficient to produce a homogeneous fine grain crystal film, The method of claim 8.
  10. 前記薄膜は、非晶質シリコン膜を含む、請求項1に記載の方法。 Wherein the thin film comprises an amorphous silicon film, The method of claim 1.
  11. 前記薄膜は、低圧化学蒸着、プラズマ促進化学蒸着、スパッタリング、および電子ビーム蒸着の一つを使って蒸着される、請求項1に記載の方法。 Wherein the thin film is low pressure chemical vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, is deposited using one sputtering, and electron beam deposition method according to claim 1.
  12. 前記薄膜は、処理されたシリコン膜を含む、請求項1に記載の方法。 Wherein the thin film comprises a treated silicon film, The method of claim 1.
  13. 前記処理されたシリコン膜は、以下を含む方法により後で処理された既存の微結晶を欠いた非晶質シリコンである請求項12に記載の方法: The treated silicon film, The method of claim 12 which is amorphous silicon lacking existing microcrystals later processing by a process comprising:
    第2の選択された方向に前記非晶質シリコン膜を進める間、前記非晶質シリコン膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ広範囲のレーザパルスで前記非晶質シリコン膜を照射すること。 Irradiation while, the amorphous silicon film with a wide range of laser pulses having sufficient fluence to dissolve the amorphous silicon film partially to the second selected direction advances the amorphous silicon film to it.
  14. 前記広範囲のレーザパルスは、多数のレーザ源からのレーザパルスの連続的な重なりによって生成され、パルス間の遅延は、単一の溶解および凝固サイクルを誘起するほど十分短い、請求項13に記載の方法。 The wide range of laser pulses is generated by a laser pulse continuous overlap of from multiple laser source, the delay between pulses is sufficiently short enough to induce a single dissolution and solidification cycles, according to claim 13 Method.
  15. 前記非晶質シリコン膜は、プラズマ促進化学蒸着を介して得られる、 The amorphous silicon film is obtained through a plasma enhanced chemical vapor deposition,
    請求項13に記載の方法。 The method of claim 13.
  16. 前記広範囲のレーザパルスは、300ns全幅半値より大きいパルス長を含む、請求項13に記載の方法。 The wide range of laser pulses includes a greater pulse length than 300ns full width half maximum, The method of claim 13.
  17. 前記処理されたシリコン膜は、以下を含む方法により処理されたシリコン膜である請求項12に記載の方法: The treated silicon film, The method of claim 12 which is a silicon film which has been treated by a process comprising:
    第2の選択された方向に前記シリコン膜を進める間、前記シリコン膜を完全に溶解するのに十分なフルエンスを持つレーザパルスで前記シリコン膜を照射すること。 While advancing said silicon film in a second selected direction, irradiating the silicon film with a laser pulse having sufficient fluence to completely dissolve the silicon film.
  18. 前記レーザパルスは、複数のレーザ源からのレーザパルスの重なりによって生成される、 The laser pulses are generated by the overlapping of laser pulses from the plurality of laser sources,
    請求項17に記載の方法。 The method of claim 17.
  19. 第2の選択された方向に前記薄膜を進める間、第5レーザパルスと第6レーザパルスで前記薄膜の第3領域を照射し、各レーザパルスは、形成ビームを供給し、前記薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、、前記第3領域は再凝固および結晶化して第3の結晶化領域を形成すること、及び 第7レーザパルスと第8レーザパルスで前記薄膜の第4領域を照射し、各パルスは、形成ビームを供給し、前記薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持ち、前記第4領域は再凝固および結晶化して第4の結晶化領域を形成することを含み、 While the second selected direction advances the thin film is irradiated with the third region of the thin film in the fifth laser pulse and the 6 laser pulses, each laser pulse, and supplies the formed beam, partially the thin film has sufficient fluence to dissolve in ,, the third region to form a third crystallization region and re-solidified and crystallized, and seventh laser pulse and the fourth of the thin film in the eighth laser pulses irradiating the region, each pulse supplied to form the beam, the thin film has sufficient fluence to partially dissolve, forming the fourth region is the fourth crystallization region of resolidified and crystallization the method comprising,
    前記第5レーザパルスと前記第6レーザパルス間の時間間隔は、前記第5レーザパルスと前記第7レーザパルス間の時間間隔の半分未満である、 Time interval between said fifth laser pulse and the sixth laser pulse is less than half the time interval between the fifth laser pulse and the seventh laser pulse,
    請求項1に記載の方法。 The method of claim 1.
  20. 前記第2の選択された方向は前記第1の選択された方向と逆であり、前記第3の領域は前記第2の領域と重なり、前記第4の領域は前記第1の領域と重なる、請求項19に記載の方法。 Said second selected direction is said first selected direction opposite said third region overlaps with the second region, the fourth region is overlapped with the first region, the method of claim 19.
  21. 前記第2の選択された方向は、前記第1の選択された方向と同じであり、前記第3の領域は前記第1の領域と重なり、前記第4の領域は前記第2の領域と重なる、請求項19に記載の方法。 Said second selected direction is the same as the first selected direction, said third region overlaps with the first region, said fourth region overlaps with the second region the method of claim 19.
  22. 前記第2の選択された方向に前記薄膜を進める前に、前記第1の選択された方向と垂直な方向に前記薄膜を移動する、請求項19に記載の方法。 Wherein before proceeding the thin film to a second selected direction, to move the thin film to said first selected direction perpendicular to the direction A method according to claim 19.
  23. 各レーザパルスは、上部に均一なエネルギー密度を持つラインビームを含む、請求項1に記載の方法。 Each laser pulse includes a line beam having a uniform energy density in the upper portion, the method of claim 1.
  24. 各レーザパルスは、フラッド照射パルスを含む、請求項1に記載の方法。 Each laser pulse includes a flood radiation pulse The method of claim 1.
  25. 請求項1に記載の方法により処理された薄膜。 Film treated by the method of claim 1.
  26. 請求項1に記載の方法により処理された薄膜を含む装置であって、前記装置は、前記薄膜の複数の結晶化領域内に配置された複数の電子回路を含む装置。 A device comprising a thin film which has been treated by the method of claim 1, wherein the device is a device including a plurality of electronic circuits disposed in a plurality of crystallization region of the thin film.
  27. 前記装置は表示装置を含む、請求項26に記載の装置。 The apparatus includes a display device, according to claim 26.
  28. レーザパルスを生成するための一次および二次レーザ源と、 And primary and secondary laser source for generating laser pulses,
    基板上の薄膜を固定する作業台と、 A worktable for fixing the thin film on the substrate,
    前記ビームパルスに対し前記薄膜を動かし、それにより前記薄膜の表面上の前記レーザビームパルスの伝搬方向を生成するための台と、 Moving the film relative to the beam pulse, whereby a base for generating a propagation direction of the laser beam pulse on the surface of the thin film,
    前記一次源からの第1レーザパルスによって照射される前記可動台に載せられた薄膜の第1領域、前記二次源からの第2レーザパルスによって照射される前記薄膜の第2領域、および前記一次源からの第3レーザパルスによって照射される前記薄膜の第3領域を提供するために台に同期したレーザを発射するための処理命令を持つコンピュータを含み、 The first region of the film placed on the said carriage which is irradiated by the first laser pulse from the primary source, the second region of the thin film irradiated by the second laser pulse from the secondary source and the one, primary includes a computer having a third processing command for firing a laser that is synchronized with the base to provide a third region of the thin film irradiated by the laser pulse from the source,
    処理命令は、前記第1、第2、および第3領域を照射するために、前記ビームパルスに対し、伝搬方向で前記膜を動かすために含まれ、 Processing instructions to illuminate the first, second, and third regions, with respect to the beam pulses are included for moving the film in the direction of propagation,
    前記第1領域の中央と前記第2領域の中央間の距離は、前記第1領域の前記中央と前記第3の中央間の距離の半分未満であり、 The distance between the center of the center and the second region of the first region is less than half the distance between the center and the third center of the first region,
    前記第1、第2、および第3レーザパルスは、前記薄膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ、 It said first, second, and third laser pulse has sufficient fluence to dissolve the thin film part,
    非周期的なレーザパルスを使用する薄膜処理システム。 Thin film processing system using a non-periodic laser pulses.
  29. 前記台は一定速度で移動する、請求項28に記載のシステム。 It said platform moves at a constant speed, the system according to claim 28.
  30. 既存の微結晶を欠いた非晶質シリコン膜を細かい粒子から成る膜に変換する方法であり、前記方法は、 A method of converting a film made of an amorphous silicon film lacking existing crystallites from fine particles, the method comprising:
    前記非晶質シリコン膜を第1の選択された方向に進める間、前記非晶質シリコン膜を部分的に溶解するのに十分なフルエンスを持つ広範囲のレーザパルスで前記非晶質シリコン膜を照射し、 While advancing the amorphous silicon film in a first selected direction, irradiating the amorphous silicon film with a wide range of laser pulses having sufficient fluence to dissolve the amorphous silicon film partially and,
    前記細かい粒子から成る膜は前記膜の厚さより短い平均横方向寸法を持つ粒子を含む方法。 How film composed of the fine particles comprising particles having a shorter average transverse dimension than the thickness of the membrane.
  31. 前記広範囲のレーザパルスは、300ns全幅半値より大きいパルス長を含み、フラッド照射パルスである、請求項30に記載の方法。 The wide range of laser pulses includes a greater pulse length than 300ns full width half maximum, which is flood irradiated pulses The method according to claim 30.
  32. 前記広範囲のレーザパルスは複数のレーザ源からのレーザパルスの遅延した重なりによって生成され、パルス間の前記遅延は単一の溶解および凝固サイクルを誘起するほど十分短い、請求項30に記載の方法。 The wide range of laser pulses are generated by overlapping the delayed laser pulses from the plurality of laser sources, the delay between pulses is shorter enough to induce a single dissolution and solidification cycles, A method according to claim 30.
  33. 前記非晶質シリコン膜は、プラズマ促進化学蒸着を介して得られる、請求項30に記載の方法。 The amorphous silicon film is obtained through a plasma enhanced chemical vapor deposition method according to claim 30.
  34. 基板上の半導体薄膜であって、前記薄膜は前記基板に隣接する底面に位置する底界面と、前記底面の反対側の上面を持つ半導体薄膜を提供すること;及び 前記膜の完全な溶解閾値の1.3倍より大きいエネルギー密度を持つレーザビームで前記薄膜を照射することを含み、前記エネルギー密度は前記膜を完全に溶解するよう選択され、 A semiconductor thin film on a substrate, the thin film is a bottom surface positioned on the bottom surface adjacent to the substrate, to provide a semiconductor thin film having a top surface opposite the bottom surface; complete dissolution threshold and the membrane comprises irradiating the thin film with a laser beam having a greater energy density than 1.3 times, the energy density is selected to completely dissolve the film,
    凝固の開始において、キャップ層が前記半導体膜の前記上面で表面界面を形成するために存在し、 At the start of solidification, and present to the cap layer forms the surface interface with said top surface of said semiconductor film,
    前記膜の照射および完全な溶解の後で、非均質核形成が前記上界面と前記底界面の両方で発生し、 After irradiation and complete dissolution of the film, heterogeneous nucleation occurs on both the bottom surface and the upper surface,
    冷却に際して、前記非均質核形成は前記膜の前記底面で低欠陥シリコン粒子を形成する、 Upon cooling, the heterogeneous nucleation to form low defect silicon particles by the bottom surface of the membrane,
    薄膜処理方法。 Thin film processing method.
  35. 前記レーザビームは、80nsより大きいパルス継続時間を持つ、請求項34に記載の方法。 The laser beam has a 80ns larger pulse duration The method of claim 34.
  36. 前記レーザビームは、200nsより大きいパルス継続時間を持つ、請求項34に記載の方法。 The laser beam has a 200ns larger pulse duration The method of claim 34.
  37. 前記レーザビームは、400nsより大きいパルス継続時間を持つ、請求項34に記載の方法。 The laser beam has a 400ns larger pulse duration The method of claim 34.
  38. 前記半導体薄膜は、厚さ約100nmから約300nm間のシリコン膜を含む、請求項34に記載の方法。 The semiconductor thin film includes a silicon film between about 300nm thick about 100 nm, The method of claim 34.
  39. 前記基板はガラスを含む、請求項34に記載の方法。 Wherein the substrate comprises glass, the method of claim 34.
  40. 前記基板は石英を含む、請求項34に記載の方法。 Wherein the substrate comprises a quartz A method according to claim 34.
  41. 前記粒子は小さな等軸晶を含む、請求項34に記載の方法。 The particles comprise small equiaxed The method of claim 34.
  42. 前記レーザビームの前記エネルギー密度は、前記局所的に完全に溶解する閾値の1.4倍である、請求項34に記載の方法。 Wherein the energy density of the laser beam is 1.4 times the threshold for the locally completely dissolved method of claim 34.
  43. 前記キャップ層は、照射前に前記薄膜の前記上面に薄膜を蒸着することによって形成される、請求項34に記載の方法。 The cap layer is formed by depositing a thin film on the upper surface of the thin film before the irradiation method according to claim 34.
  44. 前記キャップ層は、50nmより薄い厚さの酸化物層を含む、請求項43に記載の方法。 It said cap layer comprises an oxide layer of less than 50nm thickness, method according to claim 43.
  45. 前記キャップ層は、酸素化環境において前記薄膜を照射することによって形成される、請求項34に記載の方法。 The cap layer is formed by irradiating the thin film in an oxygen environment, The method of claim 34.
  46. 前記酸素化環境は空気を含む、請求項45に記載の方法。 The oxygenated environment comprises air, The method of claim 45.
  47. 前記酸素化環境は酸素のみを含む、請求項45に記載の方法。 The oxygenated environment containing oxygen only, method of claim 45.
  48. 前記基板は絶縁膜によって覆われたパターン化された金属膜を含み、前記エネルギー密度は前記薄膜の前記完全な溶解閾値の1.3倍より大きい、請求項34に記載の方法。 The substrate comprises a patterned metal film covered with an insulating film, wherein the energy density is the 1.3 times greater than the complete dissolution threshold The method of claim 34 of the thin film.
  49. 前記パターン化された金属膜はボトムゲートを含み、前記絶縁膜はゲート誘電体を含む、請求項48の方法によって作られたボトムゲートTFT。 The patterned metal layer comprises a bottom gate, the insulating film comprises a gate dielectric, a bottom gate TFT made by the method of claim 48.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017533543A (en) * 2014-10-24 2017-11-09 エルジー・ケム・リミテッド Battery separation membrane cutting method and thereby the separation membrane for the manufactured battery

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI459444B (en) * 2009-11-30 2014-11-01 Applied Materials Inc Crystallization processing for semiconductor applications
KR20150013731A (en) * 2012-05-14 2015-02-05 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 Advanced excimer laser annealing for thin films
JP5788855B2 (en) * 2012-11-20 2015-10-07 株式会社日本製鋼所 Laser processing method and laser processing apparatus
KR101483759B1 (en) * 2013-07-19 2015-01-19 에이피시스템 주식회사 Apparatus for processing fragile substrate using multi lasers and method thereof
TWI577488B (en) * 2014-11-17 2017-04-11 Ind Tech Res Inst Surface processing method

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02181419A (en) * 1989-01-06 1990-07-16 Hitachi Ltd Laser anneal method
JPH04282869A (en) * 1991-03-11 1992-10-07 G T C:Kk Manufacturing method of thin film semiconductor device and device for executing this
JPH0714764A (en) * 1993-06-24 1995-01-17 Sanyo Electric Co Ltd Thin film polycrystalline silicon and formation thereof
JPH08148423A (en) * 1994-11-18 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp Laser annealing method
JPH10256178A (en) * 1997-03-07 1998-09-25 Toshiba Corp Method and device for laser heat treatment
JPH10284418A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Sharp Corp Thin-film semiconductor device and manufacture thereof
JP2000133613A (en) * 1999-11-15 2000-05-12 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor thin film
JP2003037063A (en) * 2001-05-15 2003-02-07 Sharp Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003051448A (en) * 2001-06-28 2003-02-21 Sharp Corp System and method for regulating lateral growth in laser-irradiated silicon film
JP2003068644A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method for crystallizing silicon and laser annealing system
JP2003109912A (en) * 2001-10-01 2003-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser annealer
JP2003133253A (en) * 2001-07-30 2003-05-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser processing device and manufacturing method of semiconductor device
JP2003347208A (en) * 2002-05-27 2003-12-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd Crystallizing method for amorphous material
JP2004152887A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method of manufacturing polycrystalline film using laser
JP2004221597A (en) * 2003-01-16 2004-08-05 Microlas Lasersyst Gmbh Apparatus and method for crystallizing amorphous semiconductor layer
JP2005333117A (en) * 2004-04-23 2005-12-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser irradiation device and method for manufacturing semiconductor device
JP2007005508A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Sony Corp Method for manufacturing thin film transistor and for display device
JP2009081433A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Sharp Corp Crystallization method and active semiconductor film structure
WO2009067687A1 (en) * 2007-11-21 2009-05-28 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparation of epitaxially textured thick films

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830993B1 (en) * 2000-03-21 2004-12-14 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Surface planarization of thin silicon films during and after processing by the sequential lateral solidification method
US7749818B2 (en) * 2002-01-28 2010-07-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US7364952B2 (en) * 2003-09-16 2008-04-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for processing thin films
US7318866B2 (en) * 2003-09-16 2008-01-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for inducing crystallization of thin films using multiple optical paths
TWI359441B (en) * 2003-09-16 2012-03-01 Univ Columbia Processes and systems for laser crystallization pr
JP3977379B2 (en) * 2005-03-29 2007-09-19 株式会社日本製鋼所 Crystallization method and apparatus of thin film material
KR101132404B1 (en) * 2005-08-19 2012-04-03 삼성전자주식회사 Method for fabricating thin film of poly crystalline silicon and method for fabricating thin film transistor having the same
JP2008041868A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Impurity activating method and laser irradiation apparatus
DE102007025942A1 (en) 2007-06-04 2008-12-11 Coherent Gmbh A method for selective thermal surface treatment of a substrate surface
US7800081B2 (en) 2007-11-08 2010-09-21 Applied Materials, Inc. Pulse train annealing method and apparatus
US8012861B2 (en) * 2007-11-21 2011-09-06 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
US8384077B2 (en) * 2007-12-13 2013-02-26 Idemitsu Kosan Co., Ltd Field effect transistor using oxide semicondutor and method for manufacturing the same

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02181419A (en) * 1989-01-06 1990-07-16 Hitachi Ltd Laser anneal method
JPH04282869A (en) * 1991-03-11 1992-10-07 G T C:Kk Manufacturing method of thin film semiconductor device and device for executing this
JPH0714764A (en) * 1993-06-24 1995-01-17 Sanyo Electric Co Ltd Thin film polycrystalline silicon and formation thereof
JPH08148423A (en) * 1994-11-18 1996-06-07 Mitsubishi Electric Corp Laser annealing method
JPH10256178A (en) * 1997-03-07 1998-09-25 Toshiba Corp Method and device for laser heat treatment
JPH10284418A (en) * 1997-04-02 1998-10-23 Sharp Corp Thin-film semiconductor device and manufacture thereof
JP2000133613A (en) * 1999-11-15 2000-05-12 Seiko Epson Corp Manufacture of semiconductor thin film
JP2003037063A (en) * 2001-05-15 2003-02-07 Sharp Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2003051448A (en) * 2001-06-28 2003-02-21 Sharp Corp System and method for regulating lateral growth in laser-irradiated silicon film
JP2003133253A (en) * 2001-07-30 2003-05-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser processing device and manufacturing method of semiconductor device
JP2003068644A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method for crystallizing silicon and laser annealing system
JP2003109912A (en) * 2001-10-01 2003-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser annealer
JP2003347208A (en) * 2002-05-27 2003-12-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd Crystallizing method for amorphous material
JP2004152887A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method of manufacturing polycrystalline film using laser
JP2004221597A (en) * 2003-01-16 2004-08-05 Microlas Lasersyst Gmbh Apparatus and method for crystallizing amorphous semiconductor layer
JP2005333117A (en) * 2004-04-23 2005-12-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Laser irradiation device and method for manufacturing semiconductor device
JP2007005508A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Sony Corp Method for manufacturing thin film transistor and for display device
JP2009081433A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Sharp Corp Crystallization method and active semiconductor film structure
WO2009067687A1 (en) * 2007-11-21 2009-05-28 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparation of epitaxially textured thick films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017533543A (en) * 2014-10-24 2017-11-09 エルジー・ケム・リミテッド Battery separation membrane cutting method and thereby the separation membrane for the manufactured battery

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