TWI363374B

TWI363374B - Single scan irradiation for crystallization of thin films

Info

Publication number: TWI363374B
Application number: TW093128437A
Authority: TW
Inventors: James S Im; Der Wilt Paul Christian Van
Original assignee: Univ Columbia
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2012-05-01
Also published as: US7964480B2; TW200524006A; WO2005034193A3; US20110248278A1; US7311778B2; US8445365B2; US20080035863A1; WO2005034193A2; US20050235903A1

Description

1363374 玖、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明關於用以處理薄膜材料之方法及系統，且尤其是更關於使用雷射輻射自非晶系或多晶系薄膜形成大晶粒、粒界位置控制之薄膜。本發明尤其是關於用於積體化薄膜電晶體之產生的方法及系統。【先前技術】近年來，已研究用於一非晶系或多晶系半導體膜之結晶或改進結晶性的各種技藝。此科技係用於各種裝置之製造，諸如影像感應器及主動矩陣液晶顯示器（AMLCD)裝置。在後者中，一薄膜電晶體（TFT)之普通陣列係製造於一適當透明基材上，且各電晶體之作用為一像素控制器。使用準分子雷射之連續橫向固化（SLS)係一用以製造具有大及晶粒一致之南品質多晶糸膜的方法。大晶粒多晶系膜因為在電子流方向中的粒界數目減少，而呈現增強之切換特徵。SLS處理控制粒界之位置。James Im博士之美國專利第 6,322,625、6,368,945、6,555,449 及 6,573,531 號（其等全部揭露書以引用方式併八本文，且係讓渡予本申請案之共同受讓人）中，描述此SLS系統及製程。在 SLS製程中，一初始非晶系或多晶系膜（例如，一經連續波（CW)處理之矽膜、一剛沉積膜或固相結晶膜）係由一窄雷射子束所輻射。該子束係藉由將一雷射束通過一圖案化遮罩而形成，其係投射至該膜之表面上。該子束熔 3 1363374

化該前軀體膜，且已熔化之膜接著再結晶以形成一或多數晶體。該等晶體主要是從受輻射範圍之邊緣向内朝中心成長。在一初始之子束使該膜的一部份結晶後，一第二子束在一少於來自先前子束之橫向成長長度的位置輻射該膜。在最近輻射之膜位置中，晶粒從先前步驟中形成之多晶系材料的晶種橫向地成長。由於此橫向成長之結果，晶體在沿著前進子束之方向獲得高品質。該細結晶粒大體上係垂直於該窄光束之長度，且係被大約平行該結晶粒軸之粒界分隔。雖然產生之多晶系膜具有增強遷移率之細結晶粒，該輻射及轉移的許多重覆步驟導致低產率。因此需求增加在處理半導體材料中之產率而不犧牲已處理材料之品質。【發明内容】

在一態樣中，本發明提供一用於薄膜結晶之單一掃描輻射技藝。在其他態樣中，本發明提供用於處理非晶系或多晶系前軀體膜，以產生較高結晶性之膜的方法及系統。本發明也提供各種程度之結晶性及晶粒方向的多晶系膜。在本發明之一態樣中，係提供在一單一雷射掃描過一選定膜區域中，用於處理該選定區域的方法。該方法包括在一第一方向（如y方向）轉移一膜，而同時在一第二方向 (如X方向及/或y方向）轉移一遮罩。該遮罩投射一圖案化雷射束或一組圖案化雷射束（以下稱為「一圖案化雷射束」）至該膜表面上。用於該膜與遮罩之遮罩圖案及轉移路線及

A 1363374 速度係經選定，使得選定之膜區域係藉由該雷射在該膜區域的一單一掃描中實質上完全結晶》

「完全結晶」意指該膜之選定區域擁有所欲之微結構及結晶方向，使得無須進一步雷射掃描該區域。在一些實例中，該選定區域之整個表面範圍已結晶。在其他實例中，該選定區域之帶或島狀件已結晶。如果在一膜之選定區域中已達到所欲程度之結晶，該膜區域可視為「完全結晶」。

依據本發明的一態樣，使一膜結晶之方法包括產生複數之雷射束脈衝，導引該等複數之雷射束脈衝通過一遮罩，以產生複數之圖案化雷射束，且以具有之強度足以熔化一膜之受輻射部份的複數個圖案化光束中之一，輻射該膜的一選定區域之部份，其中該膜之受輻射部份在冷卻時結晶。該膜沿一第一轉移路線移動，而該遮罩沿一第二轉移路線移動，同時該選定區域之後續部份係受圖案化光束輻射，使得該膜之選定區域係實質上在圖案化光束橫越該膜之選定區域的一單一行程中完全結晶。

在本發明一或多數具體實施例中，該製程提供該遮罩在一方向（如沿X軸）之固定或振盪動作，而該膜係持續地在另一方向（如沿y軸）前_進。產生之多晶系膜擁有細長晶粒之行，該細結晶粒具有長粒界，其位置係受該膜之空間限制熔化及結晶所控制。在本發明另一態樣中，用於處理一膜之方法包括產生複數之雷射束脈衝，導引該等複數之雷射束脈衝通過一具有一遮罩圖案之遮罩，該遮罩圖案具有一長度/、一寬度w

A 1363374

及一介於相鄰圖案間之間距β，以產生複數之圖案化雷射束，其中各圖案化光束具有一長度厂、一寬度W’及一介於相鄰圖案化光束間之間距ί/’，且以該等複數之圖案化光束中之一，輻射該膜的一區域之部份。該遮罩及圖案化光束之比例（如w與w ’、/與/ ’及與ίΓ)係藉由投射光學系統之縮小比倍數而關連。該圖案化光束具有足以熔化一受輻射部份之強度，且該受輻射部份在冷卻時結晶。該膜係在一 y方向以固定速度移動，而該遮罩係在X方向移動，同時該膜係以該圖案化光束輻射。該圖案化光束從一輻射脈衝至下一輻射脈衝間係在y方向前進一約〖7»之距離，其中5係一經選定以在相鄰受照部份中形成一重疊之值，及在選定《次輻射脈衝後於X方向的一約λ’之距離（其中 >1，= w，）。

在本發明一或多數具.體實施例中，《係在2至約2 5之範圍中。在本發明一或多數具體實施例中，《係2，該圖案化光束之y轉移距離係約/ V2，且該圖案化光束之X轉移距離係約2 ’ /2。. 在本發明一或多數具體實施例中，該製程提供該圖案化光束在一方向（如沿X軸）之固定或振盪動作，而該圖案化光束也持續地在另一方向（如沿y軸）前進。所產生之多晶系膜擁有具長粒界的細結晶粒之行*該粒界實質上對準該行之長度，該細結晶粒之位置係受該膜之空間限制熔化及結晶所控制。依據本發明的一具體貫施例中’該圖案化光束之X及

A 6 1363374 y轉移係經選擇，以提供位於與該轉移軸成一角度的細長多晶系材料之行。在本發明另一態樣中，一裝置包括一多晶系薄膜，其具有由位置控制粒界分隔之細結晶粒的柱，該位置控制粒界係相對於該薄膜基材之邊緣傾斜一角度Θ，其中Θ係大於0度且範圍可達45度。Θ係稱為該已結晶材料之行的「傾斜角」。在本發明另一態樣中，一裝置含有一多晶系薄膜電晶體（TFT)，其包括一由X及y軸界定之多晶系薄膜。一薄膜電晶體裝置係位於該薄膜中，且係實質上對準該薄膜之X 及y軸。該多晶系薄膜具有一包括細結晶粒之行的週期性多晶系結構。一行係實質上對準該膜之X及y軸；然而，在該行中之細結晶體含有位置控制粒界，其方位係在一相對該膜之X及y軸的角度處。該薄膜電晶體裝置係位於相對該細結晶體之粒界的一角度處。在一或多數具體實施例中，在各薄膜電晶體裝置中之長粒界的數目保持實質上一致。在一態樣中，該方法避免多次掃描該基材之相同範圍以使該膜完全結晶之需要。其也提供於雷射輻射中在X及 y方向中轉移該系統之更簡單及節省時間的一製程。再者*其提供仲長超過其等之特徵橫向成長長度的晶粒’因而進一步改進該多晶系膜化之結晶特性。【實施方式】 7 連續橫向固化位

係$ + 係一特別有用之橫向結晶技蓺，因A 係能夠在控制粒界议A因為其 —A 置下結晶，且可提供特別大+ ^。連續橫向固化缔ώ兮，另】大尺寸之晶脈衝間之小規模轉移“ 衡雷射放射之連續〇ή 得移’產生大晶粒之結構。电兮时而脈衝之能量，該膜的,田該膜吸吹各橫向地再結晶以彤ώ 目凝固/熔化介面向曰m 4 —結晶性區域。如在此使用之名詞「體成長…橫向結晶」意指一成長技藝，其中？的一區域係熔化成膜/ ' 犋圾瞑/表面介面，且其中再結晶發向移動橫越基；M·*品* 赞生在〜擠之結晶前端。在本文中使用之名詞「一 M 度」意扣在已設定輻射條件及樣本组態下一早一輻射步驟中，一晶粒未受阻地橫向成長的長度。；該薄膜可為一金屬或半導體膜。範例性金屬包括鉋、鋼、鎳、鈦、金及鉬。範例性半導體膜包括習知半導體料，諸如矽、鍺及鍺化矽。可預期有其他層位於該金屬a 半導體膜下或上方。其他層可由矽氧化物、矽氮化物及或氧化物、氮化物或其他材料之混合物製成，其等係適於/ (例如）用作一熱絕緣體，以保護該基材防止過熱，或成為一擴散阻障，以防止雜質從基材擴散至該膜β 請參考第1圖，顯示一可用於連續橫向固化之設備 100。設備100具有一雷射源12〇。雷射源120可包括一連同光學系統之雷射（未顯7F)’光學系統包括鏡面及透鏡，其使一雷射束脈衝140(如點線所示）成型且將其導向一由一平台170支撐之基材160。雷射束140通過一由—遮罩支撐件190支撐之遮罩180。該遮罩支撐件係能在至少— 8

方向轉移。由光束源120產生之範例性雷射束脈衝140可提供的光束，其強度在10毫焦耳/平方公分至1焦耳/平方公分之範圍中，脈衝持續時間在1 0至3 0 0奈秒之範圍中，且脈衝重覆速率在10赫至300赫之範圍間。目前市售可用之雷射諸如美國佛羅里達州羅德岱（Lauderdale)堡之 Lambda Physik公司出售的Lambda Steel 1 000可達到此輸出。增加雷射功率可有較高雷射能及較大遮罩尺寸。在通過遮罩1 80後，雷射束脈衝1 40通過投射光學系統1 95 (簡要地顯示）。投射光學系統1 95減少雷射束之大小，且同時增加光能撞擊在一所.欲位置165之基材160的強度。在各方向之縮小比通常係在縮小3倍至7倍間之等級，例如縮小影像大小的5倍。對於一 5倍縮小而言，撞擊位置16 5 處表面的遮罩180之影像具有小於遮罩25倍的全部面積，相對地使在位置1 6 5處之雷射束脈衝1 4 0的能量強度增加 2 5倍。由於雷射光學系統之縮小比效果，遮罩轉移距離係大於照射在基材上之光束的轉移距離。遮罩及在基材表面上之光束的轉移距離之差別約為該投射光學系統之縮小比倍數。平台170係一可準確地定位在光束140下之基材160 的精確x-y平台。平台170也可沿z軸動作，使得其能夠上下移動，以協助由雷射束140在位置165產生之遮罩180 影像的聚焦或離焦。在本發明之方法的另一具體實施例中，平台170也可能會旋轉。將一薄膜處理成一多晶系薄膜可藉由產生·-預定注量 9 1363374 之複數個脈衝之注一致化雷薄膜以有本及遮罩衝頻率及一次輻射疊，以提與遮罩位動連續損 6,368,945 第2 缝220具輻射雷射遮罩尺寸倍數而聯或多數具之裝置的指，且可中，長度 W係選擇夠大以使實施例中由一石英準分子雷射脈衝，可控制地調變該等準分 W射量’使該雷射脈衝面之強度輪扉一致，逆羞々 &半谷個射脈衝以定義圖案化雷射束，以該雷射束麵射該效熔化其一部份，及可控制地及連續地轉移該樣，以移動該圖案化光束橫越基材表面。該雷射脈樣本之移動（速度及方向）被調整’使得該樣本的 /結晶循環中之循序輻射的面積會與下—次重供引起大晶粒之橫向晶體成長。脈衝頻率及平么置可由一電腦加以協調及控制。用於提供連續運 t向固化之系統及方法係揭示於美國專利第號令，其係以引用方式全數併入本文。圖顯示一具有複數細缝220之遮罩200，該等細有間距d 240。第2圖另示範—由該遮罩界定之束脈衝在一基材表面產生之強度圖案。如上述，及強度圖案係藉由一為縮小比之函數的比例縮放結。遮罩特徵之長度ί係由箭頭250所指。在一體實施例中，其經選擇以與將製造在基材表面上尺寸相稱。遮罩特徵之寬度冰係由箭頭26〇所邊化。尺寸/及w係未依比例顯示；在許多例子係明顯大於寬度。在範例性具體實施.例中，寬度為足夠小，以防止小晶粒在熔化區中凝核，但足各準分子脈衝之橫向結晶最大。在一或多數具體，細縫間距c?240係小於細縫寬度26〇。該遮罩可基材製造，且包括藉由習知技藝蝕刻之金屬或介 10 1363374 電質塗層，以形成具有任何形狀或尺寸之遮罩。

遮罩特徵之尺寸可取決於許多因素，諸如入射雷射脈衝之能量密度、入射雷射束脈衝之持續時間、半導體薄膜之厚度、基材之溫度及熱導率。從處理效率之觀點而言，細縫狀遮罩特徵之寬度係儘可能地大，以使表面覆蓋率最大。然而，寬度也須視完全熔化該薄膜整個厚度，且避免在結晶時於熔化部份内凝核之需求而定，藉由實例說明之，遮罩特徵之尺寸係足以產生範圍在約0.5至1毫米長、約2至5微米（μπι)寬的光束尺寸及約1至3微米（μιη)之細缝間距》實際遮罩尺寸係縮小比倍數（說明於上）的函數。

第3圖顯示當依據本發明一或多.數具體實掩例處理時，撞擊在薄膜3 0 0上之光束脈衝的一範例性輻射路徑 310。軸射路徑310指出該雷射束脈衝的路徑，係當該基材及遮罩柙對於一固定雷射束在X及y方向轉移時（雖然在一或多數具體實施例中’可預期該雷射係能夠移動以提供一些或所有所欲之轉移）。箭頭指出轉移之方向（及順序）。該轉移係藉由協調承載膜之基材（在一可移動平台）及該遮罩 .之移動而達成。虛線390、390a等界定在基材表面上之虛擬行395、395a等’其等各在該雷射橫越該基材表面（或該基材表面的一選定區域）的一單一行程中受輻射及結晶。該 X及y轉移之大小未按比例顯示；且x轉移通常係遠小於y 轉移。在本發明一或多數具體實施例中，樣本連續地在— 直線方向移動（如在正y方向或負y方向），且遮罩係在橫向（如，±χ方向）轉移。該遮罩可在X方向來回振盈（如，士 11 1363374 方向），或其可在一直線路徑（如在正X方在本發明一或多數具體實施例中，該遮罩轉移。依據本發明之一或多數具體實施例處 3圖描述。遮罩及樣本所在之平台被定位始位置3 1 5 (由第3圖中之虛線所示）的照過遮罩之脈衝式雷射束在該膜上產生一第以下討論中將瞭解之原因，只有該遮罩的-係用於該第一輻射步驟。即，樣本係位於該如）該遮罩200之細縫長度25〇的1/h係面上。該樣本以一經計算在再次雷射脈衝遮罩之正確位置的速度，在y方向連續地樣本在正y方向移動一距離320，造成該位。該距離係該遮罩尺寸及雷射縮小比之係小於投射照明圖案長度（即遮罩細縫之半，即厂/2-5，其中/’係遮罩細缝之投射確保使在該膜之受輻射部份中的第一輻射置重疊的小值。在一範例性具體實施例中，之約1至10 %。在此時，該遮罩也在正X i/Μ之距離325，其中A係自第一遮罩細鄰細縫前緣的距離，如第2圖中箭頭270/ 然而，請注意由於雷射束之縮小比，該光 i/2A’距離，X及y轉移係經設計，使得該次一雷射脈衝之位置。應瞭解雖然該遮罩向）中連續移動。兼在X及y方向理將參考第2及，以提供在一初明圖案，其中通一強度圖案。為 "部份（如，一半）遮罩下，使得（例曝露至該基材表時能位於相對該移動。因此，該照明圖案再次定倒數的函數，且「投射長度」）之長度，而5係一位置能與下一位 β係投射長度/ ’ 方向微轉移一約縫前緣至次一相听指，即X=w+d° 束尺寸只移動一樣本及遮罩係在及基材二者之轉 12 1363374 移距離係該遮罩尺寸的函數，其等通常是位於雷射縮小比處理的二相反側，且實際轉移距離也據以調整。在首次轉移後，照明圖案係在位置3 1 5 a處（在第3圖以小虛線表示）。在本發明一或多數具體實施例中，在位置 315a之受輻射圖案與相鄰行395a稍微重疊，其確保全樣本表面係受輻射。該重疊係經選擇以達到膜覆蓋率之最大程度，同時確保該膜表面係完全受輻射。該重疊之寬度較小，且可為（例如）0.5微米、1微米、1 .5微米或更大。一第二雷射束脈衝在該膜上產生一第二強度圖案。其次，該樣本係進一步在正X方向沿路徑320a轉移，且該遮罩係在負X方向沿路徑3 2 5 a轉移，以達到位置3 1 5 b (如第3圖中大虛線所示）。樣本依此方式沿路徑3 2 Ob、3 2 5b等持續轉移，直到樣本達到一預定端點。在到達預定端點後，該樣本區域之單一掃描或轉移完成，且該樣本係沿箭頭3 8 0移至在該膜上一新行3 9 5 a之新開始位置，且實行在相反方向（如沿輻射路徑340、345等）之輻射及轉移。應瞭解該樣本現係連續地在負 y方向轉移。依此方式，該薄膜整個表面均受輻射而不中斷脈衝式雷射。雖然第3圖顯示一從基材的一邊緣行至該基材其他邊緣之輻射路徑，但界定只行經一基材之部份的一輻射路徑也在本發明之範疇中。該端點可在樣本邊緣，或其可為該膜中的一預定位置，例如當其需求只有該膜表面的一部份依據本文所述製程結晶時。第4A至4F圖顯示依據第3圖中所示之雷射束輻射路 13 1363374

徑以循序性輻射成長之結晶前端的圖式。該y及χ軸方向如圖示。第4A圖顯示當照明圖案係在一第一初始位置3 1 5 時，薄膜400之範圍410的輻射及完全熔化。在本發明一或多數具體實施例中，視需要在該第一雷射束脈衝中，只有該遮罩的一半係曝露至該膜表面上（即位置 3 1 5 )，以避免在該膜邊緣之未輻射區域。該膜的區域435對應於該遮罩之光束阻隔細縫間距2 4 0且因此保持固態。在一範例性具體實施例中，區域410具有約3微米之寬度，而細缝間距約1 .5微米。在該輻射雷射脈衝後，第一區域41 0快速地冷卻及結晶。結晶係在區域之固態邊界41 8開始，且向内前進至區域410之中心。如第 4B圖中所示，區域410 結晶以形成自鄰接未溶化區4 3 5橫向彼此相向成長之細結晶粒的二結晶前端420、425。該特徵橫向成長長度係膜厚度、基材溫度、脈衝持續時間、缓衝層、遮罩尺寸等之函數。二結晶前端420、425在晶粒已橫向成長成目前實例中之約1 . 5微米後，會沿一對接邊界4 3 0彼此對接。

該基材係在正y方向前進一距離，而’該遮罩係分別沿輻射路徑3 2 0及3 2 5在正χ方向轉移一距離，以到達相對於該固定雷射束之第二位置 315a。雷射脈衝之時序受控制，使得遮罩及基材之轉移會在次一雷射束脈衝時完成。第 4 C圖所示，一第二輻射雷射束脈衝照射且完全熔化在一第二區域450中之基材。第二區域450通常是在χ 方向偏離第一區域410(第4C圖中虛線所示）一段距離，使得該等新近熔化區域450在其等間套疊，且與第一區域410 14 1363374 稍微重疊。第二區域450也在y方向偏離第一區域410，使得該等新近熔化區域450在y方向延伸超過區域410的一額外距離。該脈衝頻率及（遮罩及樣本之）轉移速度（例如）受電腦控制，以提供所欲位置且與後續輻射重疊。如第4C 圖中所示，已結晶區域41 0可作為用於熔化區域4 5 0結晶之種晶。該重疊之寬度較小，且可為（例如）0.5微米、1微米、1.5微米或更多。重疊係足以避免在半導體膜上之未受輻射範圍，且提供用於後續結晶之種晶。第4D圖顯示在第4C圖中所示之完全熔化區域450的冷卻、再凝固及晶體成長後產生之微結構。該已熔化區域 4 5 0結晶以形成二結晶成長前端4 6 5、4 6 8，其自鄰接未熔化區4 6 0及已結晶區域4 1 0處彼此相向前進。在該等晶粒已橫向成長後，二結晶前端會沿一粒界469彼此對接。再者，自接觸多晶系區域4 1 0之熔化區域成長的該等晶粒會形成細結晶粒（該細結晶粒係形成於區域 4 1 0中之晶粒的接續），造成已結晶區域4 7 0具有明顯增加之晶粒長度，如大於該特徵橫向成長長度。在區域4 5 0結晶中及後（凝固之時間規模係約1至1 0 微秒，而介於二雷射脈衝間之間隔係數毫秒），基材在 y 方向前進一距離，而該遮罩係分別沿輻射路徑3 2 0 a及3 2 5 a 在負x方向轉移一距離，以到達相對於該固定雷射束之第三位置315b，如第4E圖所示。因為超過前二次轉移之y 軸轉移距離係小於厂（該遮罩細縫之投射長度），第三輻射位置315b會與先前已結晶區域410重疊。第三雷射束脈衝 15 1363374 之時序受類似控制先前第一及第二雷射束脈衝之方式控制，以致吻合在脈衝時間中樣本及遮罩在位置315b之正確定位。第三雷射束脈衝會產生以輻射該樣本基材，以便形成完全熔化區域 480。如先前所述，轉移提供重疊範圍以避免未受輻射區域，且提供用於結晶之晶粒作為種晶。該已熔化區域480如上述再凝固且結晶。該基材持續沿第3圖所示之輻射路徑前進，且輻射、熔化與結晶之過程沿行3 9 5進展。第4F圖顯示再凝固區域485，其形成含有相鄰平行細結晶粒之已處理膜的行 3 9 5，該等相鄰平行細結晶粒具有大體上在X方向排列之粒界。行395係由y轉移之距離及該遮罩的總寬度約略界定。請注意此區域已在一單次通過該基材表面中完全結晶。當行3 9 5完全結晶後，樣本係沿路徑3 8 0轉移至對應於樣本之行395a的一新位置。請參見第3圖。如上述之製程可重覆用於395a(如第3圖中所示），除了該樣本現於反方向（如在y方向）沿輻射路徑3 4 0、3 4 5連續地橫越將結晶之膜區域。第5圖示範在用於行395a之循序性輻射製程中的第一步驟。該遮罩及基材已就輻射位置且熔化該膜之一部份 4 1 0 ’，而部份4 3 5 ’未受輻射且維持固態。如以上討論，細結晶粒（未顯示）自鄰接未熔化區4 3 5 ’彼此相内地成長。該基材及遮罩也如上述在脈衝式雷射輻射該膜期間沿一特定路線轉移，以致在一單次掃描橫越該膜表面中使該膜的一行結晶。該轉移路徑與先前已結晶之行3 9 5稍微重疊。介 16 1363374 於第一及第二行之相鄰輻射區域間的重疊區域510從先前橫向成結晶體處延伸晶體之成長。依此方式，該半導體膜之整個表面會被處理，以提供一具有高度細結晶粒之多晶系膜，該細結晶粒停止於一實質上對準y軸之粒界中。在一或多數具體實施例中，上述製程之特徵在於藉由在二X轴位置（如+X及-X)間之遮罩振盈，而樣本係在相同方向沿y軸（如+ y)連續地前進。實際的轉移模式對本發明並不頂重要·，只要在X及y方向之距離係S己合雷射脈衝頻率而實行。61 0、6 1 5分別示範在階梯（第6 A圖）或連續（第 6B圖）式轉移期間，遮罩之X位置隨時間之曲線。因此，舉例說明，X轉移可為一如第6 A圖中所示之階梯函數，或其可（例如）為一如第6B圖中所示之正弦函數。其他轉移之模式係在本發明之範疇中。在X轉移曲線上之記號6 2 0指出在雷射輻射時之遮罩位置，即該遮罩在雷射輻射時係實質上完全轉移且就位。在本發明一或多數具體實施例中，該遮罩係在一固定 X方向階梯式或連續地轉移，而樣本係在y方向連續地移動。曲線6 3 0、6 3 5分別顯示在階梯（第6 C圖）或連續（第 6D圖）式製程中遮罩之X位置。記號640指出在輻射時遮罩之X位置。雖然X軸振盪導致一額外的製程控制步驟，其避免多次掃描該基材之相同範圍以使該半導體膜完全結晶之需要。再者，其提供之晶粒係比其等的特徵橫向成長長度要細長，因而進一步增進該多晶系膜之結晶特性。 17 1363374 前述實例描述一輻射循環，其由二雷射脈衝及二x、y 轉移組成，即一由η脈衝及η次X、y轉移組成之循環，其中《= 2。使用任何數量之樣本及遮罩轉移順序，以行經約 λ之X距離及約厂的y距離而處理一薄膜係在本發明之範疇中（請記得係藉由雷射光學系統之縮小比倍數而與遮罩特徵長度/關連）。值η可變化相當大，且範圍可（例如）從2至1 0 0。為不受任何模式或操作結果所限制，較高之《值傾向於提供較高結晶性、較結晶粒且較少粒界之膜。在一或多數具體實施例中，會提供一製程以完全輻射由一尺寸為及/之遮罩特徵所界定的子區域，且使用「《」次雷射輕射脈衝及「《」組X、y轉移（如以下稱為一「《輻射循環」）。依據一範例性具體實施例中，樣本在雷射脈衝間於y方向移動一約/ V?? - <5距離。遮罩在雷射脈衝間於X方向之轉移距離經選擇，使得會在總數「《」次循環中行經一 λ之總距離。各X轉移可為相同或不同、階梯或連續式。·在一或多數具體實施例中，各次X轉移係實質上相同且可為 A/η。遮罩特徵之長度及寬度的選擇標準，係類似以上用於第4Α至4F圖之二循環輻射製程中所述。然而，相鄰遮罩分佈間之細縫間距可改變。在一或多數具體實施例中，該細縫間距係大於細縫寬度w。在一或多數具體實施例中，該細缝間距及X轉移距離係經選擇以確保在循序性輻射圖案中之X方向重疊。此製程係概要顯示於第7圖中用於《 = 4之案例。第7 圖例示受一輻射圖案照射之膜7 〇〇的一放大部份，該輻射 18 1363374 圖案 701，所示生四約λ 示於部份離，位置輻射經由第7 晶之之粒長度 λ距會重 X方以將該處及約士應 .式移包括由一範例性間距740彼此分隔之至少二投射圖案 701 a »間距740未依比例顯示；該間距可大於或小於。該樣本係使用一轉移順序處理，該順序係在雷射產次脈衝之時間中移動該樣本一 / 之距離且移動遮罩距離。舉例言之，第一輻射圖案係在位置7〇lv7〇la(顯第7圖中之實線）’而遮罩係偏離以只曝露該樣本的— 。該樣本於y方向（由箭頭712所指）移動約距而遮罩在X方向（由箭頭71〇所指）轉移約义“距離至 7〇Π(如帛7圖以虛線所示），在該處樣本再次受且再結I X、y轉移㈢、/，〜）、㈣及結晶持續位置703、703 a(由第7圖虛闻、, 線所指）及704、704a(由圖t點/虛線所指）。各輻射及紐a 曰私从* # l 、。明藉由使用先前已結日日粒作為檢向晶粒成長之種晶，、 E , „ 以增加該多晶系晶粒長。如果X轉移被選擇為少於 ,a,, „ 牛導體晶粒之橫向成長則可獲得極長之晶粒。一且離而婵士+ + %罩已在X方向轉移約離而樣本在y方向移動約一厂 ^ d矩離，該樣本及遮罩新疋位以照射該樣本之次一區早 h软如& %。例如，該遮罩係在向移動約距離；而樣本媒士 $ — 向移動約厂“距離，樣本再疋位於位置72〇「右笛7 杜a制 7圖中由粗線所示），在結晶製程會重覆。在 ^ ^ , ^ J性具體實施例中，約/1 距離係在n = 4輻射循環中 ΪΓ ^ Ρ〇 «Λ 仃鉍。熟習此項技術人立即瞭解可利用任何值且 _ 4Jr a 轉移距離係據以調整。 m日曰之行也可使用遮罩在— ^ -r, ^ ^ a U^X方向階梯或連續動而產生。舉例言之，第8 ' 圖不範一可使用該遮罩之 19 1363374 固定X方向轉移而獲得的輻射i徑805。各組x、y轉移在由線825、825a、825b等所指之方向偏移該輻射路徑，使得所產生結晶區域在一橫越一膜表面800之固定x(及y) 方向前進。與一振盪遮罩轉移相反，其提供沿（平行）基材較長尺寸（y軸）排列之細結晶體的行，一固定X方向轉移導致以一角度「跨越」基材表面的傾斜或對角狀行 895、

895a(.由虛擬線890、890a所界定）。結晶依類似第4A至 4F圖用於振盪遮罩轉移製程之方式進行，除了該輻射係逐漸地偏離一固定X方向。

在一範例性製程中，該樣本及遮罩係經定位以在初始位置8 1 5 (由第8圖中之點線表示）提供一照明圖案，其中通過一遮罩之脈衝式雷射束在該膜上產生一第一強度圖案。如以上用於振盪遮罩轉移之討論，只有該遮罩的一部份係用於該第一輻射步驟。該樣本接著在正y方向移動一距離820(如/ V2-<5)，其中Γ係遮罩特徵之長度及該光學系統之縮小比倍數的函數，而<5係確保使該強度圖案從一輻射位置至下一位置間能重疊的一小值；且該遮罩在正X方向轉移一例如約7/2A之距離，其中A = w + <i。在一振藍遮罩轉移之案例中，X及y轉移可循序性、以任何順序或同時地發生。 · . 該遮罩及樣本在第二次雷射束脈衝時移動至位置 815a處（在第8圖以小虛線表示），其在該膜上產生一第二強度圖案。該基材持續在正y方向沿路徑8 2 0 a移動，且該遮罩係在正X方向沿路徑8 2 5 a轉移，以達到位置8 1 5 b (如 20 1363374 第8圖中大虛線所示），X、y轉移依此方式沿路徑82 〇b、 825b及820c、82 5C等持續，直到該基材達到預定端點。。因此’用於行.8 95之輻射路徑的特徵在於基材在正y方向之連續動作’及遮罩在正\方向之連續移動。當第一行之掃描完成時’該基材之再定位係藉由沿箭頭88〇所界定之路徑移動該基材及/或遮罩。以返回方向（如沿輻射方向 840、845等）轉移基材及遮罩且同時輻射該膜使行895a結晶。因為產生之結晶行不平行於樣本邊緣，一左下方區域 8 7 0 (及一對應之右上方區域）係未在該製程中結晶。如果需求使區域870結晶，該區域係在一使用類似已描述之輻射路線的分開輻射步驟中結晶。在其他範例性具體實施例中，.該轉射/結晶順序係實行「《」次循環，如以上用於振盪遮罩製程所描述^n」之範圍可在例如從2至1 〇〇或更多。請參考第9圖，其顯示使用遮罩在固定χ方向轉移之膜900的結晶。雷射束經由一具有五（5)細縫之遮罩的輻射，產生一輻射圖案910(在第9圖中以粗線指出），請注意χ及y方向未依比例繪製，且該長度可大於實際顯示。再者，細縫通常可比顯示寬。該輻射圖_案步進地橫越該樣本以形成-結晶行920、920a等，其延伸該受輕射區段(如受限於所示虛擬邊界925、925&等）之長度。行92〇的一玫大部份係顯示於插K 925中，其作用在於示範晶粒成長及方位。行920含有受長位置控制粒界95〇限制之鄰接細社晶粒940’其係大體上平行轉移《y方向。個別之細結： 21 1363374 粒94 0也具有大體上位在x方向之實質平个於在X方向之固定步距，行9 2 0係以一相對 (及y轉移軸）之斜角Θ965傾斜。0之大小係 X、y轉移的函數。當基材之邊緣對準X及y轉移轴時，1 圖中所示之結晶圖案。另一選擇是，基材可動台，使得其係在相對X及y轉移軸的一角之邊緣（或在一圓形或不.規則形狀基材或該例子中之虛擬邊緣）係以相對X及y轉移軸斜。介於X及y轉移轴與基材間之方位差（如提供在依據本發明一或多數具體實施例之結晶系成長位置及方位上的額外程度之控制。第1 0及11圖顯示使用一單一掃描輻射軸之基材上獲得的各種方法及結晶圖案。第10圖係一使用一振盪轉移製程（即， X方向振盪）處理的一已結晶膜1 000之概要 (具有膜）係置於沿X ’及y ’軸之平台1 〇 1 〇上係在相對X及y轉移軸的一角度ψ處（由箭在此使用之x-y不對準係一在X及y轉移軸邊緣之實際（或虛擬）x’-y’軸間之差的計量。如上述（參見如第3至5圖）之振盪遮罩轉移產i 一含有平行於轉移之y軸的行1020之行1020以一相當於角度φ之角度（X ' y-不離該膜之基材y’軸。詳圖1040更詳細示範 }粒界960。由於該樣本邊緣 .基材及遮罩之 Γ產生諸如第9 定位於該可移度處》即基材膜之子區域的的一 ψ角度傾該未對準角度）晶製程中的多在未對準轉移遮罩在正及負示範。該基材，該X ’及y ’軸頃1 023所指）。與界定該基材該膜係在一諸製程中處理，已結晶膜，但該對準之角度）偏該膜之結晶粒 22 1363374 結構。雖然行 1 Ο 2 0係對角線橫跨基材形成，但細結晶粒 1030之位置控制粒界1055平行y轉移軸形成。當遮罩係在一固定X方向轉移時，會獲得一替代性結晶粒結構。第1 1圖係一使用遮罩在一基材上之固定X轉移處理的結晶膜1 1 00之概要示範，其係’對準軸X ’及y且以一角度Φ偏離X及y轉移軸。該基材（具有膜）係置於沿X ’ 及_y’軸之平台1110上，該X’及y’軸係在相對X及y轉移軸的一角度0處。在一或多數具體實施例中，x-y不對準之角度0(由箭頭1125所指）係與傾斜角^參見第9圖及上述相關說明）相同大小，所產生行11 2 0係平行基材之X ’及 y ’轴。因此（只作為舉例說明），如果行傾斜角Θ係1 0度，且基材係以一 1 0度之不對準角度0旋轉，則所產生多晶系行1120係實質上平行y’軸。雖然行1120沿基材y’軸平行延伸，包含在該等行中之細結晶粒仍然保持相對X、y轉移軸之方位。因此，細結晶粒1 1 3 0 (顯示於詳圖1 1 4 0)含有實質上平行y轉移軸之位置控制粒界1 1 5 5。雖然行11 2 0係實質上平行基材邊緣，其内含之晶粒係稱為「傾斜」，因為該長位置控制粒界11 5 5係不平行於基材邊缘。傾斜之晶粒在微電子裝置的製造中可找到許多用途， (例如）在具有一致效能的主動通道區之薄膜電晶體（TFT) 的組成中。薄膜電晶體之效能（部份）取決於半導體多晶系層之電子遷移率，而其（部份）取決於在薄膜電晶體主動通道中粒界之數目。此等將部份是裝置導向，其係所欲裝置一致性之最佳化（而非裝置效能）。在一傾斜設計裝置中， 23 1363374

各薄膜電晶體係傾斜（相對於基材邊緣），因此可在該主動通道區内找到相同數量之垂直粒界；各.裝置因此具有較佳之遷移率及效能。例如，在2002年8月27曰申請之共同審理中國際專利申請案序號 PCT/US02/27246，且標題為「藉由刻意使微結構不對準通道區域以增加用於多晶系薄膜電晶體之裝置對裝置一致性的方法（Method to Increase Device-To-Device Unifomity for Polycrystalline Thin-Fi lm Transistors by Deliberately Misaligning the Microstructure Releative to the Channel Region.)」中，其建議薄膜電晶體主動通道係置於相對半導體膜之長位置控制粒界的一角度處。然而，在此不規則角度處形成薄膜電晶體主動通道（其通常有關諸如圖案化及離子植入之習知半導體製造步驟）係不適合以且不易於整合至標準製程中。

依據本發明之範例性具體實施例，一薄膜電晶體裝置含有以有規則及順序的間隔配置之主動通道，同時維持一位.置控制粒界之所欲傾斜角度。第1 2圖示範一微電子裝置. 1200’其包括一些形成在—多晶矽膜i215上之薄膜電晶體裝置1 2 1 0。各薄膜電晶體裝置含有一像素控制範圍丨2 2 〇、一列積體化區域1230及一行.積體化區域ι24〇。該薄膜電晶體裝置通常係使用一系列已知、習知離子植入及圈案化方法形成在半導體膜上。針狀線表示在相鄰多晶系行 1 235間之虛擬邊界’其中各行係藉由圖案化雷射束之連續掃指在該樣本中形成。請注意薄膜電晶體裝置之邊緣丨224 係對準膜邊緣1 223及針狀線1 225，但該邊緣1224係相對 24 1363374 於位置控制粒界1248而傾斜。如在詳圖1232中更詳細顯示，含有多晶系晶粒1245之行1 23 5具有一相對於薄膜電晶體裝置之邊緣 1224 呈一傾斜角 0之位置控制粒界 1 248。'參見第1 1圖及其上述說明。因此，複數之薄膜電晶體裝置1 2 1 0係以有規則及順序之間隔形成於該膜基材上。薄膜電晶體裝置係實質上對準多晶系膜之膜邊緣1 2 2 3 及/或針狀線1 2 2 5 ;然而，該等薄膜.電晶體裝置1.2 1 0(且尤其是積體化區域1 23 0及1 24 0)係相對於於該多晶矽之長位置控制粒界1 2 4 8傾斜一角度。此在不增加製造費用下呈現裝置一致性的明顯改進。第13A圖示範用於本發明一或多數具體實施例之另一範例性遮罩。遮罩1 3 0 0係一反遮罩，其中區域或「點」1 3 2 0 對應於雷射不透明、遮罩區域，而遮罩之其餘部份 1321 係雷射可穿透。在輻射時，除由1320遮罩外之所有區域會熔化，且該固態島狀件作用為用於橫向結晶之晶種位置。點1 3 2 0之尺寸及位置係經選擇，使得橫向成長區域在連續輕射間重豐。在本發明一或多數具體實施例中，一膜係使用一諸如第13A圖中所示之反遮罩1300結晶，其中不透明區域1320 對應於已遮罩區域，而遮罩之其餘部份1310係可穿透。遮罩1 3 0 0係在繞第1 3 B圖中所示樣本上之虛擬中心點旋轉的X及y方向循序性轉移。該遮罩順序係描述為不透明區域1 3 2 0 ’的一系列動作，然而應瞭解整個遮罩（其可含有複數個不透明區域）係依已描述之順序移動。 25 1363374 請參考第1 3 B圖，該膜係以一第一雷射脈衝照射，而遮罩係在位置A。區域1320’接著自其原始位置A在X、y 方向轉移一短距離1330至一新位置B。在位置B的一第二雷射脈衝後，遮罩在X、y方向轉移一第二距離1335以達到位置C處。在位置C的一第三雷射脈衝後，遮罩接著轉移一第三距離1340以達到位置D處。一最後之x、y轉移 1345使遮罩區域1320’返回其原始位置A。在各位置之不透明區域1320’之X及y座標分別顯示於第13C及13D圖中。在遮罩之循序性移動中，基材在固定y方向移動。第1 4圖示範使用依據本發明一或多數具體實施例之遮罩1300之輻射順序。該遮罩及樣本所在之平台會轉移以提供一照明圖案1400。該輻射路徑1 400指出當基材及遮罩係相對於一固定雷射束在X及y方向轉移時，該雷射束脈衝之路徑。箭頭指出轉移之方向（順序）》該等轉移係藉由膜承載基材（在一可移動平台）及遮罩之座標移動而達成。虛線1495、1495a等在基材表面上界定出虛擬柱1490、 1 49 0a，其各在雷射橫越基材表面（或該基材表面的一選定區域）的單一行程中受輻射及結晶。第1 5圖示範在第1 4圖所示之該系列輻射/轉移步驟後，在該膜樣本上的不透明區域之·位置。為此f例之目的，本方法係參考具有一 1x12陣列之不透明區域的一遮罩加以說明，然而應瞭解該遮罩可包括任何數目及配置之不透明區域。為求第1 5圖明顯，在各次輻射/轉移循環後，不透明區域之歹彳的位置係由數字表示，如在第一輻射中之不 26 1363374 透明區域的位置係由數字「1」指出，在第二輻射中之不透明區'域的位置係由數字「2」指出等等。也應瞭解的是，遮罩及基材二者之轉移距離係該遮罩尺寸及雷射缩小比之函數。遮罩及樣本係就位用於一初始輻射。該樣本係在y方向連續移動一距離1410，而遮罩也在x、y方向微轉移一距離1415。該樣本及遮罩係以一經計算在雷射脈衝時能將該樣本定位在相對該遮罩之正確位置的速度移動。該照明圖案係在第1.5圖中由行1 49 5中之第1列指出。在輻射時，除了在該膜之不透明區域下外的整個樣本均被熔化。在後續之冷卻中，晶粒自該不透明區域之固態前端橫向地成· 長。在輻射於初始位置之遮罩後，該樣本以一經計算在再次雷射脈衝時能位於相對該遮罩之正確位置的速度，在 y 方向連續地移動β在此時，該遮罩也在X及y方向微轉移一距離1 4 2 5，使得該遮罩係在用於次一雷射脈衝之位置。第二輻射係在第1 5圖中由第2列指出。在目前之具體實施例中（舉例說明），介於雷射脈衝間之時間允許該樣本移動三個不透明區域之距離（由第1 5圖中之箭頭1 5 1 0所指），因此第二輻射圖案係偏離三個不透明區域。該樣本當然可以任何所欲速率移動，且該輻射圖案可具有任何所欲偏離。該樣本沿路線1 4 3 0之持續轉移及遮罩在X與y方向沿路線 1 4 3 5之微移動，使該樣本定位用於第三輻射，如第 1 5圖中由第3列所示。請注意另一（第二）組的三個不透明區域（由箭頭1 5 2 0所指）現正在該第三雷射脈衝之輻射範 27 1363374 圍上。該樣本沿路線1 4 4 0之持續轉移及遮罩在χ與y方向沿路線.1 44 5之微移動，將該樣本定位用於第四輻射，如第 1 5圖中由第4列所示。請注意另一（第三）組三個不透明區域（由箭頭 1530所指）現正在該第四雷射脈衝之輻射範圍上，但一組三個不透明區域係由所有四次雷射脈衝所輻射。如果需求使該膜表 '面完全結晶，遮罩可如上述用於第 3至5圖中之遮罩圖案加以偏離。在本發明一或多數具體實施例中，在稍微重疊相鄰行 1 495a之位置的^輻射圖案，其確保全部樣本表面均受輻射。該重疊係經選擇以使膜覆蓋率之程度最.大，又確保該膜表面係完全受輻射。該重疊之寬度較小，且可（例如）為 0.5微米、1微米、1 . 5微米或更多。在四次雷射脈衝後，該膜由圓圈1 5 6 0顯示的一區域係完全受輻射。為「1」所示之不透明區域指出遮罩已回到其原始位置 A之第五雷射輻射。樣本‘依此方式沿路徑 1420’ 、1 425’ 、1 4 30’、1 43 5’ 、1440’ 、1 445’等持續轉移，直到樣本達到一預定端點。總言之，樣本在y方向以固定速度移動，而遮罩在X及y二方向以適當之微轉移移動，以獲得所欲之結晶性膜。如果介於遮罩1300上之相鄰不透明區域1320間之距離係大於該膜之特徵橫向成長長度的2倍，則一由小晶粒多晶系前軀體膜圍繞之結晶化結構會形成。請注意在某些情況下，「完全輻射」可導致一些具有小多晶系晶粒之區域。如以上所指，完全結晶並不要求整個膜具有大晶粒。 28 1363374 其僅要求該區域結晶至該製程需求之程度，使得該製程無須使雷射再次行經該膜之相同子區域。如果分隔距離係小於或等於該特徵橫向成長長度，則相鄰結晶化結構會、形成對接晶粒，且整個受輻射膜會形成相鄰大晶粒。此結構係示範於第16圖。雖然本文已顯示且詳細說明了併入本發明之教示的各種具體實施例，熟習此項技術人士可易於想出併入此等教示之許多其他具體實施例。藉由僅供說明之實例，界定只行經基材一部份的輻射係在本發明之範疇中。也請瞭解選擇（X、y)座標係隨機性；該製程也可使用另一組座標實施。該樣本在輻射時也可於負y方向及正X方向轉移，或該雷射源可在操作時移動，以達成一或多數之方向性轉移。【圖式簡單說明】當配合以下圖式考慮時，本發明之各種特徵可參考以上本發明之詳細說明更完整地瞭解，其中相似之參考件號視為相似元件。以下圖式係只供示範目的，且非意於限制本發明，其範疇係在以下申請專利範圍中提出。第1圖係依據本發明一或多數具體實施例用於施行一連續橫向固化製程的一範例性系統之概要示範。第2圖係依據本發明一或多數具體實施例使用在一，連續橫向固化製程的一遮罩之概要示範。第3圖係當使用第1圖之系統處理該樣本時，在一樣本表 29 1363374 面上之雷射束脈衝的範例性輻射路徑。第4A至4F圖顯示在具有一膜於其上之樣本的範行連續雷射束處理時，獲得之雷射束輻射生晶粒結構的部份。，第5圖顯示在具有一膜於其上之樣本的範例性第續橫向固化中的第一步驟。第6A圖示範在固定之y方向及振盛之X方向轉罩位置為一線性階梯函數，第6 B圖顯示方向轉移時，遮罩位置為一正弦函數，第示在固定X及y方向轉移時，遮罩位置為梯函數；及第6D圖顯示在固定之X及y 時，遮罩位置為一線性連續函數。第7圖示範在依據本發明一或多數具體實施例 (« = 4)連續橫向固化製程中的一系列雷射置。第8圖顯示當樣本係使用第1圖之系統處理時，表面上之雷射束脈衝的另一範例性輻射路第9圖係在具有一膜於其上之樣本的範例性第一連續雷射束處理時，依據本發明一或多數例之輕射圖案及所產生多晶糸晶粒組成的示範。第1 0圖係依據本發明一或多數具體實施例處理要性示範，其中該基材之位置在連續雷射間係沿X ’及y ’軸且偏離轉移之X及.y軸。例性第一圖案及產二行之連移時，遮在X及y 6C圖顯一線性階方向轉移之四循環束輻射位在一樣本徑。行上進行具體實施一概要性之膜的概束輻射期該輻射順 30 1363374 序包括遮罩在±χ方向中之振盪。第11圖係依據本發明一或多數具體實施例處理之膜的概要性示範，其中該基材之位置在連續雷射束輻射期間係沿X ’及y ’軸且偏離轉移之X及y軸。該輻射順序包括遮罩在一固定X方向中之轉移。第1 2圖係一薄膜電晶體裝置之概要性示範，其具有位置相對於該多晶系膜之長位置控制粒界成一角度的積體化區域及像素區域。

第1 3 A圖係將依據本發明一或多數具體實施例使用之遮罩的概要性示範，第1 3 B圖係.一示範用於第1 3 A圖之遮罩的遮罩轉移圖案之圖式，且第13C及13D圖分別示範該遮罩在第13B圖之轉移圖案中的X位置及 y位置。

第14圖係使用第13A圖中所示之遮罩圖案及第13B圖中所示之遮罩轉移圖案進行連續雷射束處理時，依據本發明一或多數具體實施例之輻射圖案的一概要性示範。第15圖係使用第13A圖中所示之遮罩圖案及第13B圖中所示之遮罩轉移圖案，依據本發明一或多數具體實施例連續輻射一膜之概要性示範。

第16圖係一使用第14及15圖之遮罩轉移依據本發明一或多數具體實施例處理之已結晶膜的示範。【主要元件符號說明】 31 1363374 100 設備 120 雷射源 140 雷射束脈衝 160 基材 165 所欲位置 170 平台 180 遮罩 190 遮罩支撐件 195 投射光學系統 200 遮罩 220 細縫 240 間距 250 長度 260 寬度 270 距離 300 薄膜 3 10 輻射路徑 315 位置 315a 位置 3 15b 位置 320 距離 320a 路徑 320b 路徑 325 路徑 325a 路徑 325b 路徑 340 輻射路徑 345 輻射路徑 380 箭頭/路徑 3 80a 箭頭/路徑 390 虛線 3 90a 虚線 395 虛擬4亍 395a 虛擬行 400 薄膜 4 10 範圍/區域 410* 部份 418 邊界 420 前端 425 前端 430 對接邊界 435 區域 435 ’ 部份 450 第二區域 460 未熔化區域 465 區域 468 區域 469 邊界· 32 1363374 470 結晶區域 480 再凝 5 10 重疊區域 610 曲線 615 曲線 620 記號 630 曲線 635 曲線 640 記號 700 薄膜 701 投射圖案 701 a 投射 702 位置 702a 位置 703 位置 7 03a 位置 704 位置 7 04 a 位置 710 箭頭 7 12 箭頭 720 位置 740 間距 800 薄膜 805 路徑 815 位置 8 15a 位置 820 距離 820a 路徑 820b 路徑 820c 路徑 825 路徑 825a 路徑 825b 路徑 825c 路徑 840 路徑 845 位置 880 箭頭 900 薄膜 910 輻射圖案 920 行 925 虛擬邊界 925a 虛擬 940 晶粒 950 邊界 960 邊界 965 斜角 1000 薄膜 1010 平台固區域距離圖案邊界 33 1363374 1020 行 1023 箭頭 1030 細結晶粒 1040 詳圖 1055 粒界 1100 薄膜 1110 平台 1120 行 1125 箭頭 1130 細結晶粒 1140 詳圖 1155 粒界 1200 微電子裝置 1210 薄膜電晶體 1215 多晶系膜 1220 像素控制範圍 1223 膜邊緣 1224 邊緣 1225 針狀線 1230 列積體化區域 1240 行積體化區域 1232 詳圖 1235 行 1245 多晶糸晶粒 1248 位置控制粒界 1300 薄膜 1320 區域點 1 3205 透明區域 1330 距離 1335 第二距離 1345 xy轉移 1400 照明圖案 1410 距離 1415 距離 1420 距離 14205 路徑 1425 距離 1425’ 路徑 1430 路線 1 430’ 路徑 1435 路線 143 5 ' 路徑 1440 路線 1440' 路徑 1445 路線 1 445 5 路徑 1490 虛擬4亍 1490’ 虛擬4亍 34 1363374 1495虛擬行 1495’ 1 5 1 0 區域 1520 1 530區域虛擬行區域 35

Claims

•.变二V:

第扣號專利案㈣年月修正拾、申請專利範圍： 1. 一種在·—單一掃描中處理在一基材上一膜的一域的方法，其至少包含下列步驟：產生複數之雷射束脈衝；導引該等複數之雷射束脈衝通過一遮罩，以數之圖案化雷射束；以該等複數之圖案化光束輻射一膜的一選定一部份，該光束具有之強度足以熔化該膜之受輻射其中該膜之受輻射部份在冷卻時會結晶，沿一第一轉移路線移動該膜，並沿一第二轉移動該遮罩，同時該選定區域之接續部份係受圖案輻射，使得在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選期間，該膜之選定區域係實質上完全結晶；其中在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選期間，該膜係以一固定方向沿該第一轉移路線移動 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該膜及係在正交方向移動。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該膜以速度沿該第一轉移路線移動。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該圖束的一單一橫越該膜之選定區域期間，該遮罩係選定區產生複區域之部份，

移路線化光束定區域定區域〇該遮罩

一固定案化光沿該第 36 1-363374 二轉移路線在正及負方向振盪。 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間，該遮罩係沿該第二轉移路線在一固定方向移動。

6.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間，該遮罩係以一固定速度沿該第二轉移路線移動。 7.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間，該遮罩係沿該第二轉移路線在超過一種方向中移動。

8.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材係由X 及y軸界定，且該膜在y方向移動，而該遮罩在X方向移動。 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基材係由X 及y軸界定，且該膜在y方向移動，而該遮罩在X及y 方向移動。 10.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中雷射脈衝頻率 37 Γ363374 及第一與第二轉移路線及速度係經選擇，使得輻射出現在該膜上之所欲位置。 11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其令該基材係由X’ 及y’軸界定，且該基材之該等X’及y’轴係自該膜及遮罩之轉移方向偏離一角度Θ，其中Θ係大於0度且範圍達到約4 5度。

12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其令該遮罩至少包含在一雷射不透明背景中之複數個細長雷射可穿透區域。 13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該細長區域至少包含矩形區域。 14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該遮罩至少包含在一雷射可穿透背景中之複數個雷射不透明特徵。

15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該遮罩之移動可界定一繞一中心位置之路線。一種處理在一基材上的一膜之方法，其至少包含：產生複數之雷射束脈衝； 38 16. 1-363374 導引該等複數之雷射束脈衝通過一遮罩，以產生複數之圖案化雷射束；各該等圖案化光束具有一長度/’、一寬度冰’及一介於相鄰圖案化光束間之間距心；以該等複數之圖案化光束中之一者輻射一區域的一部份，該光束具有之強度足以熔化該膜之受輻射部份，其中該膜之受輻射部份在冷卻時會結晶；及將該圖案化光束再定位於y方向中的一距離，該距離係在自一輻射脈衝到次一輻射脈衝間約厂/«-(5的範圍中，其中5係一經選定以形成重疊圖案化光束的值；及在一選定次數（《)的輻射脈衝後，將該圖案化光束再定位於X方向中約λ’的一距離，其中λ’= wU，。 17.如申請專利範圍第16項所述之方法，其中前移該圖案化光束之步驟至少包含在一固定y方向中移動該膜，且在一 X方向中移動該遮罩。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中π係在2至約2 5之範圍中。 1 9 _如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中η係2，該y 轉移距離係約/ 72-5，且該X轉移距離係約λ’/2。 2 0.如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中《5係在1的約1-10%之範圍中 1363374 21.如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該遮罩在χ 方向之移動係在一正X方向及一負X方向間振盈。 22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該遮罩自一初始χ位置在該正χ方向移動η次，接著在負χ方向移動至該初始χ位置。

23. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該遮罩之移動係在一固定χ方向。 24.如申請專利範圍第23項所述之方法，其中該膜區域之輕射形成一相對於轉移之χ軸傾斜一角度Θ之行。

2 5.如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該基材係由 χ’及y’軸界定，且該基材之χ’及y’軸係自轉移軸之χ、 y轴偏離一角度0，其中0係大於0度且範圍幾至約45 度。 26. 如申請專利範圍第25項所述之方法，其中該傾斜角Θ 及該偏離角4係實質上相同。 27. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該遮罩在χ 40 1363374 方向移動A/«之距離用於各輻射脈衝。 28.如申請專利範圍第16項所述之方法，其中產生複數之雷射束脈衝至少包含：產生一預定注量之複數個準分子雷射脈衝；可控制地調變該等準分子雷射脈衝之注量；及使該雷射脈衝之強度輪靡一致。

29.如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該基材係由 X’及y’轴界定，且該基材之X’、y’軸係自轉移軸之X、 y軸偏離一角度0，其中0係大於0度且範圍幾至約45 度。 30.如申請專利範圍第29項所述之方法，其中該膜區域之輻射形成一相對於轉移之X軸傾斜一 0角度的行，且實質上對準該基材之X’及y’軸。

3 1 · —種至少包含一多晶系薄膜電晶體之裝置，其至少包含：一多晶系薄膜，其具有一在至少一方向係週期性之晶粒結構；及一薄膜電晶體部份，係位於該膜上且相對於該薄膜之週期性結構傾斜，使得在任何該部份中之長粒界的數目維 41 1363374 持實質上一致，且使得該薄膜電晶體部份係對準該薄膜基材之X、y轴。 32.如申請專利範圍第31項所述之裝置，其中該薄膜電晶體部份相對於該薄膜之週期性結構傾斜大於〇度且幾至約45度的角度。

3 3.如申請專利範圍第3 1項所述之裝置，其中該薄膜電晶體部份包含一像素控制範圍、一列積體化區域及一行積體化區域。 3 4. —種至少包含一多晶系薄膜之裝置，其至少包含：一多晶系薄膜，其具有由位置控制 (location-controlled)粒界分隔之細長結晶粒，該細長控制粒界相對於該薄膜基材的一軸傾斜一角度Θ，其中Θ係大於〇度且範圍幾至約45度。

3 5.如申請專利範圍第3 4項所述之裝置，其中Θ係約1 0 度。 36. —種用以處理在一基材上的一膜之系統，其至少包含：一雷射，其用於產生複數之具有重覆頻率的雷射束脈衝； 42 1363374 一用於定位一膜之膜支撐件，其能夠在至少一方向移動；一用於定位一遮罩之遮罩支撐件，其能夠在至少一方向中移動；光學系統，其用於導引該等複數之雷射束脈衝通過一遮罩，以產生圖案化雷射束；光學系統，其用於導引該等圖案化光束至該膜的一區域上；及

一控制器，其配合該等雷射束脈衝之頻率用於控制該膜支撐件及該遮罩支撐件之移動，其中該控制器至少包含用於執行下列步驟的電腦實施指令定位該膜與該遮罩，使得能以該複數之圖案化雷射束的一者輻射一膜之選定區域的一部份；及沿一第一轉移路線移動該膜，並沿一第二轉移路線移動該遮罩，使得該選定區域之接續部份係受圖案化光束輻射，且使得在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間，該膜之選定區域係實質上完全結晶。

3 7.如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控制器至少包含用於在正交方向移動該膜與該遮罩之電腦實施指令。 3 8.如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控制器至少包含用於以一固定速度沿該第一轉移路線移動該膜 43 1363374 與該遮罩之電腦實施指令。 3 9.如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控制器至少包含用於在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間以一固定方向沿該第一轉移路線移動該膜之電腦實施指令。 40.如申請專利範圍第3 9項所述之系統，其中該控制器至

少包含用於在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間沿該第二轉移路線在正及負方向振盪該遮罩之電腦實施指令。 4 1.如申請專利範圍第3 9項所述之系統，其中該控制器至少包含用於在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間以一固定速度沿該第二轉移路線移動該遮罩之電腦實施指令。

42.如申請專利範圍第4 1項所述之系統，其中該控制器至少包含用於在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間以一固定速度沿該第二轉移路線移動該遮罩之電腦實施指令。 4 3 .如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控制器至 44 1363374 少包含用於在該圖案化光束的一單一橫越該膜之選定區域期間沿該第二轉移路線在超過一種方向中移動該遮罩之電腦實施指令。 44. 45. 如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該基材係由 X及y軸界定，及該控制器至少包含用於在y方向移動該膜且在X方向移動該遮罩之電腦實施指令。如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該基材係由 X及y軸界定，及該控制器至少包含用於在y方向移動該膜且在X及y方向移動該遮罩之電腦實施指令。

46. 47. 如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該雷射產生選擇頻率的雷射脈衝，及該控制器至少包含用於選擇第一與第二轉移路線及速度而使得輻射出現在該膜上之所欲位置之電腦實施指令。如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該基材係由 X’及y’軸界定，及其中該控制器至少包含用於將該基材之該等X’及y’軸自該膜及遮罩之轉移方向偏離一角度 Θ之電腦實施指令，其中Θ係大於0度且範圍達到約4 5 度。

45 1363374 48.如申請專利範圍第36項所述之系統，其中該遮罩至少包含在一雷射不透明背景中之複數個細長雷射可穿透區域。 4 9.如申請專利範圍第4 8項所述之系統，其中該細長區域至少包含矩形區域。 5 0.如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該遮罩至少

包含在一雷射可穿透背景中之複數個雷射不透明特徵。 5 1 .如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控制器至少包含用於沿一繞一中心位置之路線移動該遮罩之電腦實施指令。

5 2.如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該遮罩係經選擇，以產生圖案化雷射束，各該等圖案化雷射束具有一長度/’、一寬度νμ’及一介於相鄰圖案化光束間之間距ίΓ。 5 3 .如申請專利範圍第5 2項所述之系統，其中該控制器至少包含用於執行下列步驟之電腦實施指令：將該膜再定位於y方向中的一距離，該距離係在自一輻射脈衝到次一輻射脈衝間約/ ’/卜3的範圍中，其中<5係 46 1363374 一經選定以形成重疊圖案化光束的值；及在一次數（《)的輻射脈衝後，將該遮罩再定位於中約λ’的一距離，其中l = + 5 4.如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中《係約2 5之範圍中。 5 5.如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中η係轉移距離係約厂/2-(5，且該X轉移距離係約λ’/2 5 6.如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該。 57.如申請專利範圍第56項所述之系統，其中該控少包含用於將該遮罩自一初始X位置在該正X方 η次並接著在負X方向移動至該初始X位置之電指令。 5 8.如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該控少包含用於將該遮罩在X方向移動2/η之距離用射脈衝之電腦實施指令。 5 9 ·如申請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該控少包含用於在一固定 X方向移動該遮罩之電腦 X方向在2至 2，該y 制器至向移動腦實施制器至於各輻制器至貫施指

47 1.363374 令 6 Ο.如 6 1 ·如調 6 2 ·如射請專利範圍第3 6項所述之系統，其中該雷射產生定注量之複數個準分子雷射脈衝。請專利範圍第6 0項所述之系統，更包含可控制地該等準分子雷射脈衝之注量的至少一光學構件。請專利範圍第3 6項所述之系統，更包含使該等雷脈衝之強度輪廓一致的至少一光學構件。

48