TW499717B - Surface planarization of thin silicon films during and after processing by the sequential lateral solidification method - Google Patents

Surface planarization of thin silicon films during and after processing by the sequential lateral solidification method Download PDF

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James S Im
Robert S Sposili
Mark A Crowder
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Trustees Of Columbia Unicersit
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Description

499717 A7 B7 五、發明說明（） 發明領域： 本發明係關於半導體製程之技術，特別是關於可在低 溫下執行之半導體製程。 發明赀景： 在半導體製程之領域中，已經嘗試過數種使用雷射以 將薄的非晶矽層轉變成多晶系層。一習用準分子雷射退火 技術之概述係由James Im等人提出於"Crystalline Si Films for Integrated Active-Matrix Liquid-Crystal Displays" 11 MRS Bulletin 3 9(19 96)。在實行準分子雷射退火所使用之 系統中，一準分子雷射光束係被塑形成一長形光束，其典 型地具有最高為3 0公分的長度以及5 0微米或更大的寬 度。該塑形之光束係掃描越過一非晶矽的樣本以促進其中 熔化而且當該樣本再固化時可促進多晶矽的形成。 使用習用準分子雷射退火技術來產生多晶1或單晶 矽對許多因素而言係有問題的。首先，在該製程中所產生 的矽典型地為具有不規則細微構造之小晶粒，及/或具有不 一致的尺寸，其等係造成粗劣及不一致的裝置而導致低製 造良率。第二，獲得可接受性能等級所需的製程技術必需 將該用於生產多晶矽之製造生產量保持很低。同樣地，該 等製程一般需要有一控制的氣壓以及使該非晶矽樣本預 熱，其等係導致進一步地降低生產率。最後，該等製造出 的薄膜大致展現令人無法接受程度的表面粗糙度，其係可 能對微電子裝置的效能產生問題。 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -iD . .線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499717
AT ..................... ................................... - - 五、發明說明（） 在此領域中伟在A + "存在有在較大生產率下生產較高品質 之多晶梦及早晶硬的愛Φ、 n ]昀木。同樣地，對製造技術而言亦存 在有使此種欲用於製造較高品質裝置例如平面顯示器之 多晶系及單晶發薄膜的表面粗链度降低之需求。 發明目的輿概沭： 本發明之一目的县 ]疋要ί疋供使多晶系及單晶薄膜半導 體之表面平面化的技術。 本發月之另目的是要提供表面平面化技術，其係可 在-連續橫向固化處理期間所生產的多晶系及單晶薄膜 應用為一後製程步驟。 本發月之又一目的是要提供表面平面化技術，其係可 在-連續橫向固化處理之多晶系及單晶薄膜半導體的生 產期間應用為一製程步驟。 本發明《再一目的是要提供有助於製造顯示器或其 它產品之高品質半導體裝置的製造技術。 為了達到該等目的以及其它參考以下說明書將可明 白之其它目的，本發明係提供用於降低一多晶系或單晶薄 膜之表面粗糙度的系統及方法，其中該多晶系或單晶薄膜 已經事先地由該連續橫向固化處理所生產。在一安排中， 孩系統包含有一準分子雷射以用於產生複數個具有一預 定4量的準分子雷射脈衝、一能量密度調整器以用於可控 制地調整該等準分子雷射脈衝的流量而使得該流量低於 該薄膜完全熔化所需之流量、一光束均質器以用於在一預 ----------------------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6頁
499717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Δ7 B7 五、發明說明（） 定平面中使調整過的雷射脈衝均質化、—4笨士、τ, % 一樣尽平台以用於 接收均質化的雷射脈衝以相應於該等眷私祕紙 射脈衝而使部分 的多晶系或單晶薄膜局部熔化、平移機播0 #上 7嗎構以用於相對於該 等雷射脈衝而可控制地平移該樣本平台乏一相對位置 乂 及一電腦以用於協調該準分子雷射產生及流量調整與= 樣本平台的相對位置從而藉由該樣本平台相對於該等雷 射脈衝的連續平移而處理該多晶系或單晶薄膜。較佳地田 該準分子雷射係為一種紫外線準分子雷射以用於產生紫 外線準分子雷射脈衝。 在一安排中，孩光束均質器係可操作以將雷射脈衝在 X及y方向塑形成具有一頂帽（tophat)剖面。該能量密度調 整器係可操作以將該等準分子雷射脈衝的流量衰減至約 為該多晶系或單晶薄膜之完全熔化臨界值的25%至75 0/0。 該平移平台係有利地包含有一 X方向的平移部分以 及一 Y方向的平移部分，該平移部分每一者係連結至該電 腦及彼此並且容許在與該等雷射脈衝所形成之一路徑垂 直的二正交方向移動，並且可由該雷腦控制以在該電腦的 控制下可控制地在該二平移方向平移該樣本。同樣的，該 光束均質器係可操作以將該等雷射脈衝在X及y方向塑形 成具有一頂帽剖面，以及該平移機構係可操作以使該多晶 系或單晶薄膜在二方向平移，其中該二方向係與該等雷射 脈衝之一方向正交，以使得連績均質化的雷射脈衝在該二 方向入射至該多晶系或單晶薄膜之稍微重疊的區域上。 在一替代的安排中，本發明係提供用於將一非晶矽薄 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) ------I--------------訂----I I---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 A7 B7 五、發明說明（） 膜樣本處理成一具有減少表面粗糙度之單或多晶碎薄膜 的系統及方法。在一安排中，該方法包含有在一非晶碎薄 膜樣本上形成一堅硬覆蓋層，該非晶矽薄膜樣本具有足夠 的厚度以抵擋該連續橫向固化處理期間該石夕薄膜在溶化 及再固化期間的收縮與膨脹。該方法亦包含有產生連續的 準分子雷射脈衝；可控制地將該連續之每一準分予雷射脈 衝調整至一預定流量；將該連續之每一調整過的雷射脈衝 在一預定平面中均質化；遮蔽部分之該連續每一均質化流 量控制雷射脈衝以產生連績具圖案小光束的流量控制脈 衝；使該連續的流量控軚圖案小光束照射該非晶矽薄膜樣 本以對其中之部分進行熔化；可控制地將該樣本相對於該 具圖案小光束之流量控制脈衝每一者連績地平移從而將 該非晶矽薄膜處理成一具有減少表面粗糙度的單或多晶 矽薄膜；以及將該覆蓋層從該處理過的單或多晶矽薄膜中 移除。 該等伴隨圖式係說明本發明之一較佳實施例及用於 解釋本發明之原理，其中該等圖式係合併及構成此揭示之 一部分。 圖式簡簟說明： 第1圖為一用於執行該連續橫向固化處理之系統的方塊 圖，該連續橫向固化處理為較佳於實施本發明之一 較佳製程； 第2圖為顯示一已藉由第1圖之連續橫向固化系統處理過 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · .線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499717 A7 _B7_ 五、發明說明（） 的典型薄膜之表面剖面的圖表； 第3圖為使一根據本發明之一連續橫向固化處理期間所產 生的一多晶系或單晶薄膜半導體表面平面化之較 佳系統的方塊圖； 第4a及4b圖為欲藉由第3圖之系統使用狹窄光束處理之 結晶矽薄膜的說明圖； 第5圖為欲藉由第3圖之系統使用寬光束處理之結晶碎薄 膜的說明圖； 第6-7圖為顯示在藉由第3圖的系統處理前後之一典型薄 膜的表面剖面之圖表； 第8圖為一根據本發明之第二實施例藉由第1圖之系統處 理的結晶矽薄膜之橫剖面的說明圖； 第9圖為一已根據本發明之第二實施例處理過的典型薄膜 之表面剖面的圖表； 第10圖為一說明該等根據本發明之第一實施例在第3圖 之系統所實行之步驟的流程圖；以及 第1 1圖為一該明該等根據本發明之第二實施例在第1圖 之系統所實行步驟的流程圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· ，線 經濟部智慧时產局員工消費合作社印制衣 圖號對照說明： 100 電腦 110 準分子雷射 111 雷射光束 120 能量密度調整器 130 光束衰減器及擋板 140〜 143 光學儀器 144 光束均質器 145、 146、148 透鏡系統 第9頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) 499717 A7 B7 五、發明說明（ 150 罩幕系統 164 入射雷射脈衝 180 樣本平移平台 191〜 196 支承系統 300 電腦 320 光束衰減器及擋板 33卜 332 縮疊式透鏡 340 光束均質器 346 均質化的光束 350 場透鏡 361 樣本之一部分 3 70 樣本平移平台 400 氧化矽基底層 420 深度 450 由左至右 470 在反方向平移 710 罩幕 820 氧化梦基底層 161〜163 透鏡系統 170 薄矽膜樣本 190 晶粒塊 210 凸塊 3 10 雷射 3 3 0 反射板 3 3 3 反射板 345 聚光透鏡 347 反射板 360 樣本 3 6 5 鋸齒形狀之晶體 3 80 光學桌 410 矽層 4 3 0 表面 460 對準一新位置 5〇〇 均質化的光束 8 1 0 非晶梦層 830 覆蓋層 in m n I ϋ I I n n ϋ n n I · I i n n n n It 一°JI n m ϋ n n IK n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細說明： 本發明係提供用於使多晶系及單晶薄膜半導體之表 面平面化的技術。在較佳的實施例中，該等表 久两十面化技 術係如一後製程步驟應用於一連續橫向固化 . ~理期間戶斤 產生足多晶系及單晶薄膜半導體，或是在一連 1拎向固化 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公f ) 499717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 處理之多晶系及卓晶薄膜半導體的生產期間應用為—製 程步驟。因此，為了充分地理解該等技術，首先必需瞭解 該連續橫向固化處理。 遠連續橫向固化處理係為一種用於在由準分子雷射 所發射的連續脈衝之間經由一矽樣本之小尺寸單向平移 而生產大型結晶矽結構的技術。當每一脈衝皆被該樣本吸 收時，該樣本之一小區域係被完全熔化並且再次橫向地凝 固成一個由一脈衝組之先前脈衝所產生的晶體區。 一種特別有利的連續橫向固化處理以及一種用於完 成該處理之裝置係揭示在吾人共同申請中的美國專利申 請案序號09/3 90,537,其係在1999年9月3日提出申請， 名稱為”使用連續橫向固化以在低溫下生產單或多晶矽薄 膜之系統及方法"，該揭示係合併於本文中以作為參考之 用。儘管前述揭示係參考吾人共同申請中之美國專利申請 案所述的特別技術，應可理解的是其它的連續橫向固化技 術係可容易地適用於本發明。 參考第1圖’吾人共同申請中的美國專利申請案係以 一較佳貫施例之方式描述一系統，該系統包含有一準分子 雷射11 〇、能量密度調整器1 2 0以快速地改變雷射光束1 π 的能量密度、光束衰減器及擋板130、光學儀器14〇、141、 142及143、光束均質器144、透鏡系統145、146、148、 罩幕系統1 5 0、透鏡系統1 6 1、1 6 2、1 6 3、入射雷射脈衝 164、薄矽膜樣本170、樣本平移平台18〇、花崗岩塊ι9〇、 支承系統191、192、193、194、195、196以及管理電腦 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） 100。該矽樣本17〇之X與γ方向平移係可藉由移動罩幕 系統1 50内部之一罩幕7 1 〇或是在該電腦1 〇〇的指示下移 動該樣本平移平台180而達成者。 如在吾人共同申請中的申請案進一步之詳細描述，一 非晶矽薄膜樣本係被處理成單或多晶矽薄膜，其處理方式 為藉由生產複數個具一預定流量的準分子雷射脈衝、可控 制地調整該等準分子雷射脈衝的流量、使該等調整過的雷 射脈衝在一預定平面均質化、將該均質化的調整雷射脈衝 之一部分遮蔽成具圖案的小光束、將該等具圖案的小光束 射一非晶梦薄膜樣本以對應該等小光束而使其中之部 分溶化，以及使該樣本對於該等具圖案小光束以及對於該 控制的調整以可控制之方式平移從而藉由該樣本相對於 該等具圖案小光束的連續平移與藉由在該樣本上相應於 連續位置處之不同流量的具圖案小光束之樣本的照射而 將該非晶矽薄膜樣本處理成一單或多晶矽薄膜。 雖然該連續橫向固化處理係高度地有利於生產單晶 或大晶粒多晶矽薄膜，該等生產的晶體時常展現出表面粗 糙度，這是由於該長晶過程中本身存在的熔化及再固化之 不合理性質所致。因此，如第2圖所示，一 200nm厚的晶 體將展示該晶體長度各處的高度變化◎在第2圖中，高度 0係指示在200nm厚之晶體的最佳高度，以及在該晶體之 長度各處從1 7 5至225nm的高度變化係顯示為共同的。請 注意該大凸部2 1 0係靠近該晶體邊界’該處晶體厚度係為 350nm而超過最佳的200nm厚度。 第12頁 本紙張又度適用中國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公t ) ----II--II------I---I ^ . I I--I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 參考第3及4圖，現在將描述本發明之第一實施例。 第3圖係說明一個後製程系統實施例以用於使該連續橫向 固化處理所產生的多晶系及單晶薄膜半導體平面化。該系 統包含有一準分子雷射310、光束衰減器及擋板32〇、反 射板330、縮疊式透鏡；33丨、332、反射板333、光束均質 器340、聚光透鏡345、反射板347、場透鏡35〇、樣本36〇、 樣本平移平台j70、光學桌380以及管理電腦3〇〇。一較 佳的雷射370、衰減器320、縮疊式透鏡33丨、332、均質 器340以及可在二正交方向移動之樣本平移平台37〇每一 者皆描述於吾人共同申請中之美國專利申請案序號 09/390,537。該光學桌3 80係可如該專利文件所描述者或 者可為平常的桌子。較佳的該均質化的光束346係被塑形 成在X及y方向皆具有一頂帽剖面，以及基本的該光束能 量密度係低於該樣本3 6 0完全溶化所需之能量密度。 參考第4a及4b圖，其中係更加詳細地顯示該樣本 360。由於此實施例之樣本已經被處理過，故其已包含有 大量的單晶區域，如鋸齒形狀晶體365所舉例地顯示。該 均質化的光束346係顯示射入樣本360之一部分361以導 致其中局部熔化。 對一 200nm厚之矽薄膜而言，完全熔化臨界值大約為 600mJ/cm2。因此，為了使該部分361充分局部的熔化， 應該要使用一種具有大約為該完全熔化臨界值25%至75% 能量的光束346。假如該光束能量較高時，準分子雷射本 身的能量變動係產生導致該樣本區3 6 1完全熔化的可能 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公f ) -------------I----------------* ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 性。假如該光束能量較低時，該樣本區3 6 1將沒有充分熔 化以令人滿意地平面化。 如第4b圖所示，該樣本360包含有一氧化梦基底層 400以及一矽層410。根據本發明，該矽層410的外表面 係被熔化至一深度420。當再固化時，該粗糙表面430係 以一更平面化的方式重新形成。 當一具有大約為完全熔化臨界值25 %至75 %之能量的 單一均質化光束脈衝足以導致該區域3 6 1局部熔化時，使 多光束脈衝照射每一個此種區域係為較佳的。每一連續的 光束脈衝將導致該區域361局部熔化，當重新形成時其將 展現出一更加平面化的表面❶因此，在每一區域361使用 十光束脈衝將會比使用單一脈衝產生更平滑的表面43〇。 再回到第4a圖，該樣本平台37〇係在電腦3〇〇的控 制下從右侧平移至左側以使得該均質化的光束346在該樣 本360的上方從左至右450掃描該樣本36〇。該樣本平台 370接著係在一正交方向移動n v 。矽動（如Y万向所不）以將該樣本 重新對準一新位置460，並 龙且開始在相反万向平移470 0 重複此等步驟直到該樣本36〇的整 J正個表面皆已被該均質化 的光束346掃描為止。 當該樣本平台在Y方向平蔣每 十私時，將藏均質化的光束稍 微重疊對準該樣本360之一畜t^ 事則知描過的區域係可能為有 利的。因此，假如該區域361 你為1.2X 1.2Cm，可利用A Y方向平移Ucm以避免由 】用在 貝化尤束之不規則性祕 產生的邊緣效應。同樣地，在會〜 兕生所 T仃X方向的平移中造成— 第14| 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210^1^^ --------I I I I I * * I---I I I 4^1-----I I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 A7 B7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 稍微重疊係為有利的。 雖然上述已經描述關於一頂帽剖面方形均質化光 束，但仍可使用其它形狀之光束。因此，如第5圖所示， 可使用一寬的足以消除X方向平移之需求的寬均質化光 束5 0 0 ’其優點為該平私平台3 6 0之運動的需求較少，以 及極大地增加產能。同樣地’假如在X平移之間實行較大 的重疊時，便可使用一種被塑形成在X方向具有高斯剖面 的光束。 如第6〜7圖所示，其係說明該參考第3〜4a圖所述 的製程結果’第6 a圖係顯示一根據該連續橫向固化處理 所製造之樣本360的剖面。該樣本係從最佳的2〇〇nm高度 展示+/-2 5nm的表面不規則性。如第6b圖所示，在根據本 發明以一單雷射脈衝進行後製程之後，該等表面不規則性 係明顯地降低。此等結果係替代性地說明在第7圖中，其 中係顯示比本文中根據本發明之後製程所產生的表面粗 糙度減少100%以上。 接著參考第8圖，現在將描述本發明的第二實施例。 在此實施例中’該矽薄膜的表面係在連續橫向固化處理期 間經由使用一堅硬覆蓋層而保持平面化。因此，第8圖係 顯示一薄矽樣本，其係由在一氧化矽基底層82()上沉積一 大約50-20Onm厚的非晶矽層81〇所形成者。該樣本係覆 蓋有一實免堅硬之大約為2微米厚度的厚第二氧化矽層 8 20。該覆蓋層必需足夠地厚到可抵擋在連續橫向固化處 理期間該碎層在熔化及再固化期間的收縮及膨脹。 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499717 A： ________B7___ 五、發明說明（） 該樣本及覆蓋層8 3 0隨後係被使用以在該橫向固化處 理中取代樣本1 70，一完整的說明係包含有在以上所提之 美國專利申請案序號09/390,537號中。在這樣的製程之 後，該覆蓋層830係藉由傳統濕式或乾式蝕刻技術從該樣 本中移除。如第9圖所示，其係說明該參考第8圖所述之 製程的結果。 參考第10圖，其將描述該等藉由電腦300所執行之 步驟以控制第1圖的連續橫向固化處理以及有關第3圖所 實行之表面平面化製程。該系統之各種電子設備係由電腦 3 0 0啟始1 0 0 0以開始該製程。接著將一樣本裝載到該樣本 平移平台上1 00 5。請注意此種裝載係可為手動或是在電腦 3 00的控制下自動地完成。接著，該樣本係根據該連續橫 向固化處理使用第1圖之裝置而處理1〇10。該處理過的樣 本係被定位以用於平面化1 〇 15。如果需要的話，可將該樣 本之各種光學部件聚焦1 020。隨後將該雷射穩定1 025至 一令人滿意的能階以及聲譽良妤之速率，如根據本發明之 教示局部熔化該樣本之需求。如果需要的話，該等雷射脈 衝的衰減係被細微地調整1 〇3 〇。 接著’根據該樣本先前被連續橫向固化處理的區域， 以一預定速度及一預定方向開始進行該樣本的平移 1 03 5。開啟該擋板1〇4〇以將該樣板暴露於光線下，於是 開始進行平面化處理。 持續地進行樣本平移及照射，直到完成平面化為止 1045、1050 ’此時該電腦係將擋板關閉並且停止平移 第16頁 本紙張尺度適用中國國豕標$ (CNS)A4規格χ 997公餐) ..........................___................................... ** -------------裝---------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717
AT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 10乃、1060。假如該樣本上其它區域已被指定要平面化 時’該樣本係被重新定位1〇65、1〇66而且在該新的區域 上重複該製程。假如沒有另外的區域被指定要平面化時， 薇雷射係被關掉1070，該硬體係被關掉1 075，以及該製 程係被結束1 〇 8 〇。 接著參考第11圖，其將描述該等由電腦1〇〇執行之 步驟以控制長晶過程與實行有關第1圖之表面平面化步 驟。第10圖係為一說明第1圖使用如第8圖所示之覆蓋 樣本的系統所實行之基本步驟的流程圖。一氧化層係沉積 在一基底上1 1 〇〇。一矽層隨後係沉積在該氧化緩衝層上 111 〇 ’以及一覆蓋氧化層係沉積在該樣本的最上層π2〇。 接著’孩樣本係根據該連續橫向固化處理使用第1圖 4裝置而處理1 030。在處理之後，該覆蓋氧化層係被移 除，例如藉由稀釋的氫氟酸溶液。 前述僅說明本發明之原理。有鑑於本文之教示，熟悉 此項技術者將明白各種對於所述之實施例的修改及變 更。例如，雖然覆蓋層的移除已被揭示有關使用一種稀釋 的氫氟酸溶液，但該覆蓋層係可藉由任何f知技㈣如乾 式蝕刻而移除。因此可理解的是雖然在本文中並沒有明‘ 地顯示及描述，但熟悉此項技術者將能夠設計出許多系统 及方法，實施本發明之原理並且從而落在本發明之精神及 範圍中。 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格·（210 X 297公雙 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝·-- 訂-------！線| —

Claims (1)

  1. 499717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申清專利範圍 1·一種用於降低由連續橫向固化處理所產生之多晶系或單 卵薄膜的表面粗糙度之系統，該系統至少包含有： (a) —準分子雷射，以用於產生複數個具有/預定流 量的準分子雷射脈衝； (b) —能量密度調整器，其係以光學方式連結至該準 刀發雷射，以用於可控制地調整該準分子雷射所射發出 <準分子雷射脈衝的流量，以使得該流量低於該多晶系 或單晶薄膜完全熔化所需之流量； (c) 光束均質器，其係以光學方式連結至該能量密 度調整器，以用於在一預定平面中使該等調整過的雷射 脈衝均質化； (d) —樣本平台，其係以光學方式連結至該罩幕，以 用於接收該均質化的雷射脈衝以對應該等雷射脈衝而 貫行局部熔化該多晶系或單晶薄膜之一部分； (0平移機構’其係連結至該樣本平台，以用於相關 於眾等雷射脈衝而可控制地平移該樣本平台之一相對 位置；以及 (g) —電腦，其係連結至該準分子雷射、該能量密度 碉整器以及該平移機構，以用於控制該等準分子雷射脈 衝之可控制的流量調整以及該樣本平台與該等雷射脈 衝之可控制的相對位置，以及用於協調該準分子雷射產 生及該流量調整與該樣本平台及該等雷射脈衝之相對 位置，從而在其上對應的連續位置處藉由該樣本平台相 對於該等雷射脈衝之連續平移而處理該多晶系或單玲 第18頁 本紙張尺ί適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ---------------------訂·-------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499717 AS B8 C8 D8 々、申請專利範圍 薄膜。 2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該準分子雷射 係為一紫外線準分子雷射以用於產生紫外線準分子雷 射脈衝。 3. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該光束均質器 係可操作以使該等雷射脈衝在X及y方向塑形成具有一 頂帽剖面。 4. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該能量密度調 整器係可操作以將該等準分子雷射脈衝的流量衰減至 大約為該多晶系或單晶薄膜之完全熔化臨界值的 25% 至 75%。 5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該平移機構至 少包含有該樣本平台，以及其中該樣本平台包含有一 Y 方向平移部分，其係連結至該電腦並且容許在一與該等 雷射脈衝之一方向正交的方向移動以及可藉由該電腦 所控制，以在該電腦的控制下可控制地在該平移方向平 移該多晶系或單晶薄膜。 6. 如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該光束均質器 係可操作以使該等雷射脈衝至少在與該等雷射脈衝之 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϋ ϋ ϋ J n —i -........... .111d in n I · ϋ n. 11 n In n )0!* t (t d i n I— I n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ABCD 六、申請專利範圍 一方向正交的方向塑形成具有一頂帽剖面，以及复中該 平移機構係可操作以使該多晶系或單晶薄膜在與該等 雷射脈衝之一方向正交的方向平移，以使得連續均質化 的田射脈衝入射至m多晶系或單晶薄膜之稍微重疊的 區域。 立 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 7·如申請專利範圍帛！項所述之系統，其中該平移機構至 少包含有該樣本平台，以及其中該樣本平台包含有一 X 方向平移部分及-Y方向平移部分，每一者皆連結至該 电鈿及彼此，該X及γ方向平移部分係容許在與該等 雷㈣衝所形成之-路徑垂直的二正交方向移動以及 可藉由該電腦所控制以用於在該電腦的控制下可控制 地使該樣本在該二可平移方向平移。 8.如申請專利範圍帛7項所述之系統，其中該光束均質器 係可操作以使該等雷射脈衝在x&y方向塑形成具有一 頂惰剖面’以及其中該平移機構係可操作以使該多晶系 或單晶薄膜在與該等雷射脈衝之一方向正交的二方向 平移，以使得連續均質化的雷射脈衝在該二方向入射至 該多晶系或單晶薄膜之稍微重疊的區域上。 9· 一種用於降低由連續橫向固化處理所產生之多晶系或單 晶薄膜 < 表面粗糙度的方法，該方法至少包含下列步 驟： 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛〉 --- C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · .線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499717 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 U)產生複數個具有一預定流量之準分子雷射脈衝； (b) 可控制地調整該準分子雷射所射發出之準分子雷 射脈衝的流量，以使得該流量低於該多晶系或單晶薄膜 芫全熔化所需之流量； (c) 使該調整過的雷射脈衝在一預定平面中均質化； (d) 使部分的該多晶系或單晶薄膜對應於該等雷射脈 衝產生局部溶化；以及 (f)可控制地使該樣本平台之一相對位置相對於該等 雷射脈衝平移以在其上相對應的連續位置處藉由，樣 本平台相對於該等雷射脈衝之連續平移而處理該多晶 系或單晶薄膜。 I 0.如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該等準分子雷 射脈衝至少包含有紫外線準分子雷射脈衝。 II ·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該均質化步驟 至少包含有使該等在X及y方向皆具有一頂帽剖面之雷 射脈衝均質化。 12·如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該調整步驟至 少包含有使該等準分子雷射脈衝的流量衰減至大约為 該多晶系或單晶薄膜之完全熔化臨界值的25%至75〇/。。 1 3 .如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該平移步驟至 第21頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 -------------裝--------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
    、申靖專利範 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^包含有在-與該等雷射脈衝之_方向正交的方 多孩多晶系或單晶薄膜。 14:中請專利範圍第13項所述之方法，其中該均 至少包含有使該等具有一頂帽剖面之雷射脈衝在至 =與該等雷射脈衝之-方向正交的方向均質化，以及A 中：平移步驟至少包含有在與該等雷射脈衝之一方向 ，交的該方向平移該多晶系或單晶薄膜，以使得連續均 f化的雷射脈衝入射到該多晶系或單晶薄膜之稍 愛的區域。 15.如申請專利範圍第9項所述之方法’其中該平移步驟至 少包含有可控制地在二正交方向平移該多晶系或單曰 薄膜’其中該二正交方向係與該等雷射脈衝所形成之一 路徑垂直。 1 6·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中該均質化步 驟至少包含有使該等在與該等雷射脈衝之一方向正六 的該一方向具有一頂帽剑面之雷射脈衝均質化，以 其* 中該平移步驟至少包含有在該二方向平移該多晶系戈 單晶薄膜以使得連續均質化的雷射脈衝入射至讀 夕晶 系或單晶薄膜之稍微重疊的區域。 1 7.如申請.專利範圍第9項所述之方法，其中該平移步赞 第22貫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ----------------------訂·-------* f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 499717 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 少包含有在至少二個該等光束脈衝照射部分的該多晶 系或單晶薄膜之後使該多晶系或單晶薄膜平移。 .¾等 18·—種用於將一非晶矽薄膜樣本處理成一具減少表面粗 糙度之單或多晶矽薄膜的方法，該方法至少包含下列步 驟： (a) 在該非晶矽薄膜樣本上形成一堅硬覆蓋層，該非 曰θ碎薄膜樣本係具有足夠的厚度以抵擋該矽薄膜在熔 化及再固化期間之收縮與膨脹； (b) 產生連續的準分子雷射酿衝； (c) 可控制地將該連續之每一準分子雷射脈衝調整至 一預定流量； (d) 將琢連續之每一調整過的雷射脈衝在一預定平面 均質化； (e) 將該連續之每一均質化的流量控制雷射脈衝部分 遮蔽以產生連續的具圖案小光束之流量控制脈衝； (f) 以該連續流量控制之具圖案小光束照射該非晶矽 薄膜樣本以相應於該具圖案小光束之連續脈衝中的每 一流量控制具圖案小光束脈衝來實行局部熔化； (g) 可控制地相對於該具圖案小光束之每一 ^ Ϊ控制 脈衝連續地平移該樣本’從而將該非晶矽薄膜處理成 單或多晶矽薄膜；以及 (h) 將該覆蓋層從該單或多晶碎薄膜移除。 第23頁 -------------^---------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499717 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 19.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該等準分子 雷射脈衝至少包含有紫外線準分子雷射脈衝。 20·如申請專利範圍第18項所述之方法，其中在該非晶硬 薄膜樣本上形成一堅硬覆蓋層之步驟係至少包含有在 該非晶梦薄膜樣本上形成一氧化硬層。 2!.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中在該非晶梦 薄膜樣本上形成一堅硬覆蓋層之步驟係至少包含有在 該非晶梦薄膜樣本上形成一大約2微米厚的氧化硬層。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 第24肓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛）
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