TWI435388B - 薄膜之線性掃描連續橫向固化 - Google Patents

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Description

薄膜之線性掃描連續橫向固化
本發明係有關於薄膜材料之處理，且更特別地係有關於利用線性束雷射輻射從非晶形或多結晶薄膜來形成結晶薄膜。尤其，本發明係有關於用以處理薄膜以獲得其內薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)之實質上效能一致性之系統與方法。
近幾年，已經研究各種用以結晶化或改善非晶形或多結晶半導體膜之結晶性的技術。此技術用來製造各式各樣的元件，例如圖像感測器與主動式矩陣液晶顯示器(active－matrix liquid crystal display,AM－LCD)元件。一般的薄膜電晶體陣列是被製造在適當的基材上，且每一電晶體用做為一畫素控制器。
結晶半導體膜，例如矽膜，係提供液晶顯示器之畫素。這樣的膜已經藉由被準分子雷射(excimer laser)所輻射，且之後在準分子雷射退火(excimer laser annealing,ELA)製程中結晶化來處理。其他更多用以處理用在液晶顯示器與有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)中之半導體薄膜的有益方法與系統，例如連續橫向固化(sequential lateral solidification,SLS)技術，已經被描述。SLS為一種可以在基材(包括無法耐熱之基材，例如玻璃與塑膠)上製造結晶膜之脈衝雷射結晶化製程。
SLS使用經控制的雷射脈衝來熔化基材上非晶形或結晶薄膜之一區域。接著，膜之熔化區域橫向地結晶成為一方向性固化的橫向柱體微結構或一位置控制的大單結晶區域。大體上，熔化/結晶化製程係以許多雷射脈衝而被連續地重複於一大薄膜之表面上。然後，基材上經處理的膜用來製造一顯示器，或甚至被分割以製造多個顯示器。
然而，傳統的ELA與SLS技術受限於雷射脈衝從一擊至下一擊的差異。每一用來熔化膜之區域的雷射脈衝典型地具有不同於其他雷射脈衝的能通量(energy fluence)，其中該些其他雷射脈衝係用來熔化膜之其他區域。這會在顯示區塊上再結晶膜之區域中造成稍微不同的效能。例如，在薄膜之鄰近區域之連續輻射期間，第一區域是被一具有第一能通量之第一雷射脈衝所輻射；第二區域是被一具有第二能通量之第二雷射脈衝所輻射，其中第二能通量至少稍微不同於第一能通量；且第三區域是被一具有第三能通量之第三雷射脈衝所輻射，其中第三能通量至少稍微不同於第一能通量與第二能通量。由於連續束脈衝在輻射鄰近區域時不同的能通量，經輻射與結晶之半導體膜之第一、第二與第三區域的最終能量密度皆彼此不相同(至少到某程度)。
雷射脈衝之能通量與/或能量密度的差異，其係熔化膜之區域，會造成結晶化區域之品質與效能的差異。當薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)元件依序地製造於已經被不同能通量與/或能量密度之雷射束脈衝所輻射且結晶化的這樣區塊中時，可以偵測出效能差別。這會表露無遺，因為相同的顏色被提供於鄰近的顯示畫素會顯得彼此不同。另一個薄膜相鄰區域之非均勻輻射的結果即是，這些區域之一者中之畫素與下一連續區域中之畫素之間的轉移在從這樣膜製造的顯示器中係可見的。這是因為能量密度在兩相鄰區域中彼此不同，因此位在區域之間之邊界的轉移具有彼此彼此相對之對比。
半導體膜基材係在一製程中被結晶化，其中該製程可以減少連續的束脈衝在半導體膜之相鄰區域上不同的能通量與能量密度的效應。所減少的效應係提供了可以被用在LCD與OLED顯示器之膜，該些顯示器在相鄰的結晶化區域之過渡區中具有更佳的均勻性與減少的尖銳性(sharpness)。
在一態樣中，一種製備一多結晶膜之方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化；(b)產生一連串雷射脈衝，該些脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量，每一脈衝形成一具有長度與寬度之線束，該寬度實質上足以避免在一部分被雷射脈衝所輻射之薄膜中的固體成核；(c)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，該第一熔化區沿著其長度顯示出寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wm a x )與一最小寬度(Wm i n )，其中Wm a x 小於約2×Wm i n ，且其中該第一熔化區冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(d)在橫向成長方向上橫向移動該膜一距離，其中該距離大於約一半的Wm a x 且小於Wm i n ；以及(e)以一第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區中橫向成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分。在一或多個實施例中，「實質上足以避免成核」之寬度係小於或等於輻射條件下約兩倍的膜之特徵性橫向成長長度。
在一或多個實施例中，Wm a x 小於約7 μm或小於約10 μm。熔化區寬度沿著其長度改變大於10%，或沿著其長度改變高達50%。熔化區之長度位在約10 mm至約1000 mm之範圍中。
在一或多個實施例中，熔化區具有約等於基材之寬度或長度之長度。在一或多個實施例中，熔化區具有至少一半基材寬度或基材長度之長度。
在一或多個實施例中，步驟(d)與(e)係重複足夠次數，以在單一掃瞄中將膜結晶化而橫越基材之寬度或長度。
在另一態樣中，一種製備一多結晶膜之方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化；(b)產生一連串雷射脈衝，該些脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量，每一脈衝形成一具有預定長度與寬度之線束；(c)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，其中該第一熔化區相對於基材之邊緣呈一角度，且其中該膜之第一熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(d)在實質上平行於該基材邊緣之方向上橫向移動該膜一距離，其中該距離係被選擇以提供介於該第一雷射脈衝與一第二雷射脈衝之間的重疊；以及(e)以第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區重疊於該第一熔化區之一部分的橫向成長結晶，且其中該膜之第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區中橫向成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分。
在一或多個實施例中，該角度位在約1－5度或約1－20度之範圍內。
在一或多個實施例中，熔化區相對於一位置呈一角度，該位置係用於一主動式矩陣顯示器中畫素之行。
在一或多個實施例中，橫向成長結晶係定向於相對於基材邊緣之一角度。
在一或多個實施例中，雷射脈衝寬度係被選擇以避免一部分被雷射脈衝所輻射之薄膜中的固體成核。
在一或多個實施例中，該方法更包含更包含週期性地中斷橫向成長結晶之橫向成長與開始成長一組新的橫向成長結晶。結晶之橫向成長在約每10與200次雷射脈衝之間或約每20與400 μm之膜之橫向再定位之間被中斷。
在另一態樣中，一種製備一多結晶膜之方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化；(b)產生一連串雷射脈衝，每一脈衝形成一具有預定長度與寬度之線束，且每一脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量；(c)以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第一部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第一距離以形成一第一結晶化區域；以及(d)在不中斷膜在橫向結晶成長方向之移動’以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第二部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第二距離以形成一第二結晶化區域，其中該第一距離不等於該第二距離。
在一或多個實施例中，膜交替於在基材之區域上移動一第一轉移距離與一第二移動轉移距離之間。雷射重複率或樣品轉移速度可以被改變，已達到第一與第二轉移距離。
在一或多個實施例中，第一距離係被選擇以提供橫向成長結晶之行，其具有位置控制之紋理邊界，其中該些邊界係中斷橫向結晶成長且實質上垂直於橫向成長方向。每一雷射脈衝形成一熔化區，且該第一距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度。
在一或多個實施例中，熔化區沿著其長度顯示一寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wm a x )與一最小寬度(Wm i n )，且該第一距離大於約一半的Wm a x 且小於Wm i n 。
在一或多個實施例中，第二距離係被選擇以提供橫向成長結晶，該些橫向成長結晶係實質上延伸於膜移動方向。每一脈衝形成一熔化區，且該第二距離小於一半的熔化區寬度。
在一或多個實施例中，每一雷射脈衝形成一熔化區，且該第一距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度，且該第二距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度。
在一或多個實施例中，該第一距離係被選擇以提供一第一組預定的結晶性質，其係適用於一畫素TFT之通道區域；且/或該第二距離係被選擇以提供一第二組預定的結晶性質，其係適用於一積集TFT之通道區域，且/或該第二部分係足夠寬以容納一對用於兩相鄰顯示器之積集區域。
在一或多個實施例中，線束係藉由將該些雷射脈衝聚焦成為一或多個所希望尺寸之形狀來形成；且/或雷射脈衝係利用圓柱狀光學鏡片被聚焦成一線束；且/或線束更使用一塑形部件來成形，其中該塑形部件係選自包含罩幕、狹縫或直邊緣所構成之群組。
在一或多個實施例中，線束係使用一塑形部件來成形，其中該塑形部件係選自包含罩幕、狹縫或直邊緣所構成之群組，且罩幕界定線束之寬度與長度，或狹縫界定線束之寬度，且線束之長度係被至少一光學構件所界定，或直邊緣係界定所塑形之線束的寬度。塑形部件之長度具有非線性特徵，且/或該些非線性特徵為鋸齒。
在一或多個實施例中，線束具有大於50或高達2×105 之長度對寬度之長寬比。
在一或多個實施例中，熔化區之寬度小於約5 μm或小於約10 μm，且/或熔化區之長度位在約10 mm至約1000 mm之範圍中。
在另一態樣中，一種用以製備用於一主動式矩陣顯示器之一半導體膜的系統包含：一雷射來源，其提供多個雷射脈衝，該些雷射脈衝之脈衝頻率大於約4 kHz且平均功率大於300 W；雷射光學鏡片，其將雷射束塑形為一線束，該塑形的雷射束沿著線束長度具有一實質上均勻的通量；一平臺，其用以支撐一樣品，該樣品可以轉移於至少一方向；以及記憶體，其用以儲存一組指令，該些指令包含：(a)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，該第一熔化區沿著其長度顯示出寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wm a x )與一最小寬度(Wm i n )，其中該第一熔化區冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(b)在橫向成長方向上橫向移動該膜一距離，其中該距離大於約一半的Wm a x 且小於Wm i n ；以及(c)以一第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區中橫向成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分，其中該光學鏡片係使得Wm a x 小於2×Wm i n 。
在一或多個實施例中，線束相對於一位置呈一角度，該位置係用於TFT之行；或線束相對於基材之邊緣呈一角度。
在另一態樣中，一種用以製備用於一主動式矩陣顯示器之一半導體膜的系統包含：一雷射來源，其提供多個雷射脈衝，該些雷射脈衝之脈衝頻率大於約4 kHz且平均功率大於300 W；雷射光學鏡片，其將雷射束塑形為一線束，該塑形的雷射束沿著線束長度具有一實質上均勻的通量；一平臺，其用以支撐一樣品，該樣品可以轉移於至少一方向；以及記憶體，其用以儲存一組指令，該些指令包含：(a)以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第一部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第一距離以形成一第一結晶化區域，該第一結晶化區域具有一第一組預定的結晶性質；以及(b)在不中斷膜在橫向結晶成長方向之移動，以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第二部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第二距離以形成一第二結晶化區域，該第二結晶化區域具有一第二組預定的結晶性質，其中該第一距離不等於該第二距離。
本發明係描述使用一脈衝式狹窄瘦長的雷射束之薄膜結晶化。雷射所引發之熔化之後的膜區域結晶化係與雷射脈衝之特徵有關。尤其，一結晶化區域中結晶紋理(grain)之品質、大小與形狀是由用來熔化區域之雷射脈衝的能量、空間輪廓、與/或暫存輪廓所決定。本文描述了各種輻射方案，以用於顯示元件之多結晶基材。
用以製造結晶半導體膜之SLS系統中的脈衝非均勻性係導因於一給定的雷射脈衝內之非均勻性，以及連續的脈衝之間的差異。例如，在一給定的雷射脈衝內，空間能量密度輪廓(例如輻射均勻性)、暫存強度輪廓(例如脈衝持續時間與/或暫存輪廓)、與/或顯像(例如場彎曲性與扭曲性)會改變。此外，雷射能通量中具有脈衝至脈衝的變動，造成連續的雷射脈衝的能量密度差異。漸進地改變脈衝之內或之間的這些值會導致薄膜之結晶化區域的一或多個性質(例如結晶化半導體薄膜之微結構)的漸進改變。這樣會漸漸地改變製造在結晶化膜上之TFT元件之特徵，且因而漸漸地改變相鄰畫素之間的亮度。再者，當一組畫素以一具有不同於其他組之輻射特徵之雷射脈衝來處理時(其中該不同是導因於雷射束能量之脈衝至脈衝變動)，可以觀察到畫素亮度之突然改變。
使用瘦長狹窄束之半導體薄膜結晶化的一脈衝式雷射系統與製程可以控制至少一些雷射脈衝與顯像中之非均勻性來源，因此在製造於結晶化薄膜上之TFT元件中不會觀察到伴隨的非均勻性。半導體膜之品質中的缺陷或差異會影響TFT元件品質，且控制這些膜缺陷之本質與位置或差異可以減少其對最終TFT元件之衝擊。
傳統的SLS系統(例如由日本JSW所獲得者)係使用二維(2－D)投射系統以產生矩形雷射脈衝，其中該矩形雷射脈衝具有典型的~0.5－2.0 mm的短軸尺寸與典型的15－30 mm的長軸尺寸。因為這些尺寸不甚適用於SLS，其需要至少一維是橫向紋理成長之級數(例如約2－5 μm)，雷射束係被罩幕以提供複數個較小尺寸之束。短軸之強度的絕對改變係比沿著長軸來得少。此外，在短軸方向中具有顯著的重疊(例如~50%重疊)，其有助於將該些非均勻性予以平均化。因此，短維上之非均勻性不會大大地造成畫素亮度之差異。然而，長維上之非均勻性是較明顯的，且更有害的。長軸可以小於顯示器之尺寸，因此一掃瞄至另一掃瞄畫素亮度的突然改變是不可避免的。再者，沿著長軸之非均勻性可以是對於人體肉眼是非常清楚可見的規模(例如一公分有10%亮度偏移)。雖然肉眼對於隨機的畫素至畫素差異與非常大規模(數十公分)及漸進的畫素至畫素差異是相當能容忍的，對於顯示器區域之間之突然改變或小規模(毫米至公分)漸進變動是難以容忍的。
線束SLS製程係使用一維(1D)投射系統以產生長的高方位的雷射束，典型地長度為1－100 cm等級，例如「線束」。長對寬之長寬比(aspect ratio)係大於50或更大，例如高達100、或500、或1000、或2000、或10000、或高達2×105 ，或更大。在一或多個實施例中，寬度為Wm i n 與Wm a x 之平均寬度。在一些線束SLS之實施例中，束之長度在其拖曳邊緣沒有被良好界定。例如，能量會波動，且在長度之遠端會緩慢地下降。在此所謂的線束長度係指具有實質上均勻能量密度(例如平均能量密度或沿著束長度之能通量的5%內)之線束之長度。或者，此長度為具有足夠能量密度以執行熔化與固化步驟之線束之長度。
被高方位(長的)的輻射圖案所輻射之薄膜可以被製造於TFT內，其提供均勻的畫素至畫素亮度，這是因為單一掃瞄將會結晶化對於整個顯示器是足夠大的一區塊。束長度較佳地為至少約單一顯示器(例如液晶或OLED顯示器)之尺寸，或較佳地為約可以製造多個顯示器之基材之尺寸。這是有用的，因為其會減少或消除任何被輻射之膜區域之間的邊界。當橫越膜之多個掃瞄需要時所產生的任何縫製手工品(stitching artifact)將在一給定的液晶或LCD顯示器中為大致上不可見。束長度適用於製備手機顯示器(例如~2英吋對角線之手機，且高達10－16英吋對角線之膝上型顯示器，其具有2：3、3：4或其他通用比例之長寬比)用之基材。
當處理擁有固有之束非均勻性之束時，具有瘦長與狹窄之束的結晶化係提供了優點。例如，任何沿著一給定的雷射脈衝內長軸之非均勻性將會固有地漸進，且將在一距離後會模糊到超過肉眼所能偵測。藉由使長軸長度實質上大於畫素尺寸，或甚至大於所製造之液晶或OLED顯示器之尺寸，在一製造的顯示器中於雷射之邊緣的突然改變不是明顯的。
具有瘦長與狹窄之束的結晶化將會額外地減少任何在短軸中非均勻性之效應，這是因為顯示器中每一個別的TFT元件落在一以至少一些脈衝來結晶化之區塊內。換句話說，沿著短軸之非均勻性的規模係小於單一TFT元件之規模，且因此將不會造成畫素亮度之差異。此外，脈衝至脈衝之變動將如同在傳統的2D SLS系統中一樣變得較無關。
參閱第1－3圖，係描述一種使用線束以SLS處理薄膜之示範性方法。第1圖顯示一半導體膜(「方向性」結晶化之前的非晶形矽膜)之區域140，以及一矩形區域160中之輻射雷射脈衝。雷射脈衝係熔化區域160中之膜。被熔化的區域的寬度稱為熔化區寬度(molten zone width,MZW)。應當注意的是，第1圖中雷射輻射區域160沒有按照比例尺繪製，且此區域之長度遠大於寬度，如線145、145’所指出者。這允許了膜之一非常長的區域被輻射，例如其係與由此膜所製造之顯示器的長度一樣長，或更長。在一些實施例中，雷射輻射區域之長度實質上橫跨一些元件，或甚至基材之寬度或長度。使用適當的雷射來源與光學鏡片，產生1000 mm長度(例如第五代基材之尺寸)或更長之雷射束是可能的。相對地，在早期SLS技術中所輻射之膜的區域係為顯示器之個別TFT元件的尺寸的級數，或更小。大體上，束之寬度足夠窄，而使得雷射輻射之通量足夠高以完全地熔化被輻射的區域。在一些實施例中，束之寬度足夠窄，以避免結晶中成核，其係接續地在熔化區域中成長。雷射輻射圖案(例如雷射脈衝所界定之圖像)係使用本文描述的技術而被空間地塑形。例如，脈衝可以藉由一罩幕或一狹縫來塑形。或者，脈衝可以使用聚焦鏡片來塑形。
在雷射輻射之後，被熔化的膜在區域160之固體邊界處開始結晶，且持續向內朝著中心線180結晶，形成了像是示範性結晶181之結晶。結晶成長之距離，其也被稱為特徵性橫向成長長度(characteristic lateral growth length,LGL)，為膜組成、膜厚度、基材溫度、雷射脈衝特徵、緩衝層材料(若有的話)與罩幕組態等等之函數，且可以被定義成發生在成長僅被過冷液體中發生固體成核所限制時之LGL。例如，典型的50 nm厚度矽膜的特徵性橫向成長長度為約1－5 μm或約2.5 μm。當成長被其他橫向成長前部所限制時，如同在此兩前部趨近中心線180之例子，LGL小於特徵性LGL。在此情況，LGL典型地為約熔化區之寬度的一半。
橫向結晶化造成紋理邊界之「位置受控的成長」，與所希望的結晶學定向的狹長結晶。在此所謂之「位置受控的成長」係被定義為使用特定束輻射步驟時紋理之受控位置與紋理邊界。
在區域160被輻射且接續地被橫向結晶化之後，矽膜可以朝著結晶成長方向前進一距離，其中該距離小於橫向結晶成長長度，例如不超過橫向結晶成長長度之90%。之後，接續的雷射脈衝導向至矽膜之新區塊。對於製造「方向性」結晶，例如具有沿著特定軸顯著地延伸之結晶，接續的脈衝較佳地係與一已經被結晶化之區塊實質上重疊。藉由將膜前進一小距離，被先前雷射脈衝所產生之結晶係做為接續的鄰近材料結晶化的晶種。藉由重複將膜前進小步距之製程，以及在每一步距以一雷射脈衝來輻射膜，結晶可以在膜相對於雷射脈衝之移動方向而橫向地越過膜來成長。
第2圖顯示在重複了多次之膜移動與以雷射脈衝來輻射之後的膜區域140。如同所示，已經被一些脈衝所輻射之區塊120形成了狹長的結晶，該些結晶係成長於實質上垂直於輻射圖案長度之方向。實質上垂直係意謂大部分由結晶邊界130形成之線會延伸而相交於虛中心線180。
第3圖顯示在結晶幾乎完成之後的膜區域140。結晶持續地成長於膜相對於輻射區域移動之方向，藉此形成一多結晶區域。膜較佳地持續相對於被輻射的區域(例如區域160)前進實質上等距離。膜移動與輻射之重複係持續而直到被輻射的區塊到達膜之多結晶區域的邊緣。
藉由使用許多雷射脈衝以輻射一區域(即雷射脈衝之間小的膜轉移距離)，可以產生一具有極狹長、低缺陷密度之紋理。這樣的紋理結構係為「方向性的」，這是因為紋理被定向於一清楚可辯析的方向。欲瞭解更多細節，請參閱美國專利US6,322,625，其內容在此被併入本文以做為參考。
根據前述之使用高長寬比(aspect ration)脈衝之連續橫向固化方法，在基材上單一橫向掃瞄中使用多個脈衝可以使整個樣品區塊被結晶。然而，持續的結晶紋理延伸會經由結晶紋理之加寬而造成區域性質理(texture)的發展。由於特定結晶定向之間競爭性的橫向成長，會發生結晶紋理之加寬。加寬的紋理本身開始發展出許多缺陷，並且此種型式(例如低角度紋理邊界、雙邊界、或隨機高角度紋理邊界)與密度係依據成長方向中結晶定向而定。每一紋理因而碎裂成一「族(family)」具有相當性質之紋理。這些紋理族可以變成非常寬，例如比10 μm更寬，或甚至比50 μm更寬，依據樣品組態與結晶條件而定。TFT效能係依據紋理之結晶定向(例如經由界面缺陷密度之差異做為表面定向之函數)與紋理之缺陷密度兩者而定，此區域性質理會致使大的TFT效能差異。因此，所希望的是能夠隨時或在區域至區域時中斷紋理成長，以避免形成局部性質理與相關之缺陷密度的區域性差異。
在一或多個實施例中，結晶結構可以進一步地藉由中斷一連串脈衝以停止掃瞄方向之橫向成長來控制。是以，根據一或多個實施例，投射在基材表面上之雷射輻射係被阻擋，且不會發生熔化與後續的結晶。這造成了膜中間歇性的垂直紋理邊界，使得一組新的晶種被建立，且一組「新鮮(fresh)」的紋理開始成長。中斷紋理成長可以避免過度的紋理族之加寬，或甚至區域性的質理，其是不被樂見的，這是因為質理在TFT效能與因而畫素亮度上會有不同的效果。在一或多個實施例中，橫向結晶成長在約每10－200或10－100次脈衝或在約20－400或20－200 μm之重複距離被中斷。橫向結晶成長可以藉由週期性地再導引雷射束離開基材表面，或在雷射路徑中設置一束阻塊而持續一或一些脈衝時間來中斷。這些垂直的紋理邊界的位置係所熟知，且藉由製程來小心地控制。畫素與顯示器處理可以被設計，以避免這些區域。
一替代性的輻射協定，在此稱為「均勻紋理連續橫向固化」或「均勻SLS」，係用以製備一均勻的結晶膜，其特徵在於重複的橫向狹長結晶行。此結晶化協定包括有將膜前進大於橫向成長長度之距離(例如δ>LGL，其中δ為脈衝之間的轉移距離)，且小於兩倍的橫向成長長度之距離(例如δ<2LGL)。參閱第4A－4C圖，係描述均勻的結晶成長。
參閱第4A圖，一第一輻射係以具有狹窄(例如小於兩倍的橫向成長長度)且瘦長(例如大於10 mm，且高達或大於1000 nm)之雷射束脈衝來實施於一膜上，其中該雷射束脈衝具有足以完全地熔化膜之能量密度。因此，暴露於雷射束之膜(第4A圖之區域400)會完全地被融化，且接著被結晶。在此情況下，紋理係從未經輻射區域與熔化區域之間的界面420橫向地成長。藉由選擇雷射脈衝寬度而使得熔化區寬度小於兩倍的特徵性LGL，從固態/熔化界面兩成長之紋理係約在熔化區域之中心(例如在中心線405)彼此碰撞，且橫向成長會停止。此兩熔化的前部在熔塊溫度變成足夠低以引發成核之前約在中心線405碰撞。
參閱第4B圖，在移動一預定距離δ之後(其中δ係至少大於約LGL，且至多小於兩倍LGL)，基材400’之一第二區域以一第二雷射束脈衝來輻射。基材之移動δ係與所希望的雷射束脈衝重疊程度有關。當基材之移動變得更長時，重疊程度變得更少。雷射束之重疊程度低於約LGL之90%且高於約LGL之10%是有利的且較佳的。重疊區域由括弧430與虛線435來表示。暴露於第二雷射束輻射之膜區域400’係完全地熔化與結晶。在此情況下，第一輻射脈衝造成的紋理成長係做為從第二輻射脈衝造成的紋理橫向成長的晶種。第4C圖係繪示一區域440，其具有橫向延伸超過橫向成長長度之結晶。是以，一狹長的結晶行是平均地由兩雷射束輻射所形成。因為兩輻射脈衝全部是需要以形成橫向延伸的結晶行，此製程也稱為「兩擊(two shot)」製程。輻射持續橫越基材，以建立多個橫向延伸的結晶行。第4D圖係繪示在多次輻射之後的基材微結構，且繪製一些橫向延伸的結晶行440。
是以，在均勻SLS中，膜係以少數的脈衝(例如兩個)被輻射且被熔化，該些脈衝係重疊至比「方向性」膜更受限的程度。熔化區域內形成之結晶係較佳地橫向成長且具有類似的定向，且彼此交會於膜之特定經輻射區域內的邊界。輻射圖案之寬度係較佳地被選擇，而使得結晶成長而不會成核。在這樣的情況中，紋理不會顯著地狹長；然而，其具有均勻的尺寸與定向。為了瞭解更多細節，請參閱美國專利US6,573,351，其在此被併入本文以做為參考。
大體上，膜在結晶化期間本身不需要移動；雷射束或一界定雷射束形狀之罩幕可以橫越該膜掃瞄，而不需要提供經輻射區域與該膜之間的相對運動。然而，將膜相對於雷射束移動可以在每一個後續輻射事件期間提供改善的雷射束均勻性。
不同於傳統的2D投射SLS(其中熔化區之寬度沿著其長度係相對不變)，在1D經投射的線束雷射脈衝中具有額外之束扭曲的非臨界來源。一線掃瞄SLS製程中熔化區寬度可以沿著經輻射區域之長度而改變很大程度。熔化區寬度之差異係導因自許多因素，例如聚焦深度限制、雷射束輪廓之邊緣模糊化、脈衝至脈衝能量密度差異、樣品厚度差異、基材厚度差異、平臺非平坦性、光學構件中之折射非均勻性、反射光學鏡片中的缺陷、理想高斯(Gaussian)短軸與頂帽(Top－Hap)長軸原生束輪廓等等。這些效應沿著經輻射的區域變得更明顯，這是導因自束在長度方向的高長寬比。甚至在當罩幕被用以助於將束塑形且提供尖的能量密度輪廓時之情況中，可以觀察到偏離開一目標寬度之偏移。寬度之偏移可以是非常明顯；沿著長度之＋/－10%的差異是普遍的，且已經報導有高達＋/－50%的差異。
這繪示在第5圖中，其係繪製在以一線束雷射脈衝來輻射之後膜熔化區域500的平面/俯視圖。沿著長度之寬度差異係被誇張化，以為了說明目的。熔化區域包括長邊緣510與510’，其顯示出束脈衝寬度之變化。在其最寬點，熔化區域具有寬度Wm a x 。在其最窄點，熔化區域具有寬度Wm i n 。在結晶化期間，結晶從長邊緣510、510’朝向一想像的中心線520橫向地成長。此中心線被用做為一測量點，這是因為從熔化區域之相對側而橫向成長的結晶大致上會在約中心線處相會。最終的橫向成長的結晶具有顯著不同的長度，且將具有LGLm a x (其對應於Wm a x 之一半)至LGLm i n (其對應於Wm i n 之一半)之間的長度。
在這樣的束扭曲條件下，傳統的步距距離，即大於平均橫向成長長度(“LGLa v g ”)且小於兩倍的平均橫向成長長度(“2LGLa v g ”)，無法提供均勻的紋理結構。這繪示在第6A與6B圖中。在第6A圖中，係顯示出一橫向結晶的區域600，其顯示沿著長度之熔化區中的扭曲。紋理橫向地成長而直到他們交會於中心線610為止，建立了不同紋理長度之橫向成長結晶。一結晶620具有最大的紋理長度LGLm a x ，如第6A圖所示。一結晶630具有最小的的紋理長度LGLm i n ，也如第6A圖所示。若樣品移動一距離，例如超過LGLa v g 且小於兩倍的LGLa v g ，第二層脈衝不會完全地重疊於區域600之橫向成長結晶。膜之區域沒有被輻射，造成了非晶形之島670，或低品質結晶材料。
第6B圖顯示第二輻射區域600’，其係隔開第一區域超過LGLa v g 且小於兩倍的LGLa v g 的距離。此兩被輻射的區域之間的重疊係由括弧650與虛線640所指出。區域670沒有被第一或第二輻射脈衝所輻射。一旦橫向固化之後，如第6C圖所示，可以形成具有橫向延伸超過橫向成長長度之結晶的區域660，然而一非晶形或多結晶島670係殘存在區域660內。若TFT元件位於一部分之包括非晶形區域670之區域660上方，該TFT元件之效能會被不利地影響。是以，束寬度之扭曲應該對決定兩擊製程之步距距離予以負責。除了單一熔化區域之寬度的差異以外，脈衝至脈衝差異(例如焦距或能量密度)會造成熔化區域之間寬度的不同。是以，LGLm i n 與LGLm a x 可能導因自脈衝至脈衝差異而實際上甚至更小或更大，且此增加的範圍也要予以負責。
前述實例係描述了第二雷射脈衝「過擊(overshoot)」結晶化區域600之情況，造成了未被輻射的區域670。另一實例之當步距距離太小且第二脈衝「少擊(undershoot)」結晶化區域700而沒有在一些位置完成兩擊製程時，第二雷射脈衝的失齊(misalignment)發生。如第7A圖所示，雷射脈衝700，沒有沿著區域700整個長度越過中心線710。重疊區域係由括弧705與虛線710所指出。在第二雷射脈衝700’沒有越過中心線710之部分中，係造成方向性結晶化(且非均勻結晶化)。在第二雷射脈衝600’越過中心線710之部分中，如同兩步驟製程所希望者，係造成均勻結晶化。第7B圖係繪示最終的結晶化紋理結構。
為了在雷射輻射製程中避免這樣的缺陷且根據本發明之一或多個實施例，樣品係被移動大於約一半的Wm a x 且小於約Wm i n 之距離δ，即Wm a x <δ<2Wm i n 。如前所述，最終的橫向成長結晶將會改變。LGLm a x 為一區域中在輻射與橫向結晶化之後最長的橫向紋理長度，且對應於一半的Wm a x 。類似地，LGLm i n 為一區域中在輻射與橫向結晶化之後最短的橫向紋理長度，且對應於Wm i n 。藉由依此方式界定步距距離，從一輻射行動至下一輻射行動具有完整的重疊，且可以避免未被輻射基材的島。藉由使δ大於一半的Wm a x ，第二雷射脈衝確實可以越過橫向結晶區域之中心線(且避免前述關於第7A－B圖之問題)，且藉此確保僅發生均勻的紋理成長。藉由使δ小於Wm i n ，可以避免導致非晶形材料之島的輻射的過步距(overstepping)與間隙(gap)(如前述關於第6A－C圖所描述者)。
這繪示在第8A與8B圖中，其中轉移距離δ係被選擇以在第一與第二雷射輻射脈衝之間提供最佳的重疊。在第8A圖中，結晶815與818從一熔化區域800橫向地成長，其中該熔化區域800沿著其長度具有寬度之差異且導致不同長度之結晶。一結晶820具有最大的紋理長度LGLm a x ，如第8A圖所示。一結晶830具有最小的紋理長度LGLm i n ，也如第8A圖所示。樣品係被移動一距離，該距離大於LGLm a x 且小於兩倍的LGLm i n (並且也大於一半的Wm a x 且小於Wm i n )。第一位置與第二位置之間的重疊係由括弧840與虛線850所指出。暴露於第二雷射束輻射之膜區域860被熔化且被結晶化。在此情況下，藉由第一輻射脈衝所成長之紋理係做為沿著雷射脈衝整個長度之橫向成長之晶種。第8B圖係繪示一區域870，該區域870具有橫向延伸超過橫向成長長度(且皆實質上類似的長度)之結晶。是以，均勻LGL之狹長結晶行平均地藉由兩雷射束輻射來形成，且可以避免過擊與少擊或步距距離。
LGLm a x 與LGLm i n 為對於特定雷射條件與基材性質組之特定結晶化條件之函數。LGLm a x 與LGLm i n 之特定值可以經驗上藉由進行樣品之受控輻射與測量差異橫向成長長度來決定，例如藉由以高倍數來檢測最終的結晶。或者，束寬度之差異(以及對應的橫向成長長度之差異)可以使用製程模擬(process model)而被合理地估計，其中該製程模擬係界定處理變數對於結晶化之效應。處理變數(例如膜厚度、膜厚度差異性、聚焦深度限制、脈衝至脈衝能量密度差異等等)可以被輸入一模擬，其中該模擬係瞭解或界定個別與/或集合的因素如操作以影響結晶化製程。適用於此目的之模擬已經被描述。請參閱西元2001年哥倫比亞大學Robert S.Sposili博士論文第8章“Mathematical Model of the SLS process”。
雖然束寬度之差異對於均勻紋理成長具有尤其明顯的效應，用於方向性線束SLS之SLS製程也可以考量此差異而被設計。是以，在一方向性SLS製程中之步距距離應該小於LGLm i n 。因為方向性紋理成長中之步距距離係典型小的，大部分處理協定可以滿足此需求。
在本發明之另一態樣中，當雷射掃瞄橫越基材時，從脈衝至脈衝之轉移距離係被改變，以在膜之不同區域中獲得選擇的結晶化特徵。在一或多個實施例中，膜進行線束SLS結晶化，其中至少膜之兩個區域被轉移於不同的脈衝至脈衝轉移距離。
例如，膜之一第一區域係進行線束SLS結晶化’而膜同時移動於一速度以提供足以產生均勻結晶紋理結構之一脈衝至脈衝轉移距離，例如LGLm a x <δ<2LGLm i n ；並且膜之一第二區域係進行線束SLS結晶化，而膜同時移動於一速度以提供足以產生方向性結晶紋理結構之一脈衝至脈衝轉移距離，例如δ<LGLm i n 。脈衝至脈衝轉移距離的改變發生於橫越正被結晶化之基材或部分基材之單一掃瞄中。
透過進一步的實例，膜之一第一區域係進行線束SLS結晶化，而膜同時移動於一速度以提供足以產生方向性結晶紋理結構之第一脈衝至脈衝轉移距離；並且膜之一第二區域係進行線束SLS結晶化，而膜同時移動於一速度以提供足以產生方向性結晶紋理結構之第二脈衝至脈衝轉移距離，其中第一與第二脈衝至脈衝轉移距離係不同。雷射重複率典型地為恆定。或者，基材速度為恆定，且雷射重複率會改變以變更在膜之兩區域中脈衝至脈衝轉移距離。
此製程係繪示於第9圖中。當膜在線束雷射脈衝下方朝著箭頭920所指的方向移動時，膜樣品900被線束雷射脈衝910照射。樣品可以移動於不同速度，使得能夠改變脈衝至脈衝轉移距離。在其他實施例中，脈衝至脈衝轉移距離係藉由改變雷射脈衝頻率來改變。當膜樣品900之區塊930在雷射束下方移動時，膜移動於第一速度以例如提供適用以獲得均勻結晶成長之脈衝至脈衝轉移距離。當膜樣品900之區塊940在雷射束下方移動時，膜移動於第二速度以例如提供適用以獲得方向性結晶成長之脈衝至脈衝轉移距離。以此方式，在一脈衝式雷射線束之單一掃瞄而橫越膜區塊中，可以形成具有不同結晶結構之區域。區塊可以為膜樣品之整個長度(L)，或一部分長度(例如L/2、L/4)。
已經觀察到的是，膜性質(例如矽膜中之電子遷移率)會隨著增加方向性SLS系統中之轉移距離δ而劣化，其中該方向性SLS系統中轉移距離係小於橫向成長長度。類似地，膜性質在方向性成長且均勻成長的結晶之間係不同。方向性成長結晶典型地會展現優良的膜性質，然而，這會犧牲成為減少的材料產能。當雷射掃瞄越過基材之所選區域時，藉由改變膜之脈衝至脈衝轉移距離，將資源(例如雷射能量)最大化且藉由使用最大轉移距離來輻射每一區域以增加產能是可能的，其中該最大轉移距離可以提供所希望的膜性質。這些不同的結晶區域之位置係所熟知，且被製程小心地控制。畫素與顯示處理可以被設計以將這些元件置放在適當的結晶區域中。
在另一態樣中，具有不同膜性質之膜區域係藉由選擇性地預處理膜區域以授予所希望的膜性質來獲得。膜之品質係藉由使用一質理誘發與紋理放大製程(texture inducing and grain－size enlarging process)而預結晶化基材之區域來控制。之後，預結晶化的基材被SLS(例如均勻SLS)所處理，以獲得不同的結晶性質之區域。
一質理化膜係包含大部分在單一方向具有相同結晶定向之紋理；然而，其係隨機地位在表面上，且沒有特定尺寸(微結構)。更詳細地說，若薄多結晶膜中大部分結晶之一結晶軸優先地指向一給定的方向，則質理為單軸質理。對於在此所描述之實施例，單軸質理之優先的方向為一正交於結晶表面之方向。是以，「質理」係指在此所使用的紋理之單軸表面質理。質理程度根據特定應用而改變。結晶定向為<111>定向，或在另一實施例中為<100>定向，或在另一實施例中結晶定向包括<110>定向。在另一實施例中，膜之不同區域包括不同的結晶定向。
然而，結晶定向之差異會導致元件行為之差異。均勻性可以藉由控制SLS製程中所成長之紋理定向來改善。因為所有的紋理在被處理區域內具有相同的結晶定向，可以改善在此區域內之元件的TFT均勻性。元件可以選擇性地位在所選擇定向之區域中。例如，對於相對用在開關電路(switch circuit)之薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)的用於驅動電路之薄膜電晶體，更高程度之質理是較佳的。
為了提供具有不同結晶形態與不同膜性質之區域，被選擇之膜區域可以被處理以導入所選擇的質理與大紋理尺寸至膜區域內。取多質理誘發的方法造成大紋理尺寸。具有特定定向之紋理係犧牲其他方面來成長，藉此減少紋理數目與增加其平均尺寸。獲得一前驅物質理化膜之傳統方法係包括有區熔化再結晶化(zone melt recrystallization,ZMR)、固態階段再結晶、直接沉積技術(化學氣相沉積、濺鍍、蒸鍍)、表面能量驅動次要紋理成長(surface－energy－driven secondary grain growth,SEDSGG)、與脈衝式雷射結晶化(SLS、多脈衝ELA)方法。可以想像的是，其他質理誘發方法也可以利用類似方式來產生質理化前驅物。
如同在懸而未決、共同擁有之美國專利申請案號10/994205而標題為“Systems And Methods For Creating Crystallographic－Orientation Controlled Poly－Silicon Films”中所討論者，其在此被併入本文以做為參考，結晶化膜之定向可以藉由先使用已建立的質理化技術在膜中產生所希望的質理，且接著使用所選擇的SLS結晶化製程來建立希望的結晶微結構。
一顯示器是由一格(或矩陣)之圖面構件(「畫素」)所組成。數千或數百萬之該些畫素在顯示器上建立一圖像。薄膜電晶體係做為開關，以個別地旋轉每一畫素為「開啟」(明)或「關閉」(暗)。TFT為顯示器上之主動構件，其被配置在一矩陣中。目前，這樣的主動矩陣需要連接至外部驅動電路。目前的發展努力係著重在將TFT之驅動電路積集在相同的半導體膜上。驅動電路典型地比畫素TFT具有更嚴格的效能要求，例如更高電子遷移率、低漏電流、與臨界電壓。藉由改變線束SLS製程中轉移距離以變更矽之結晶紋理結構的能力係允許發展者對於特定積集與顯示應用可以量身訂做一多結晶矽膜。
在另一態樣中，結晶化之角度係稍微偏移開基材邊緣(例如顯示器面板)。當線掃瞄雷射脈衝對齊於顯示器面板之邊緣時，有機會造成類似亮度畫素的行，儘管其係來自於脈衝至脈衝波動之平均。在這樣的情況中，所希望的是，稍微偏移掃瞄方向，以建立傾斜的微結構。傾斜係被選擇而使得使用相同串雷射脈衝而被結晶化的TFT區域能隔開。在一或多個實施例中，係使用小的傾斜角度，例如1－5°或約1－20°。
第10A圖為用以在一角度實施表面結晶化之雷射與樣品配置之示意圖。在一或多個實施例中，一脈衝式雷射線束1000係被塑形成相對於基材1010呈一角度θ。線束長度L1 b 係被選擇以覆蓋膜樣品之整個選擇區塊x。線束長度與膜樣品區塊之間的關係為L1 b cosθ＝x。樣品移動於箭頭1020所指的方向。第10B圖顯示一示範性的結晶紋理結構。
使用傾斜的紋理邊界在均勻紋理結構是有利的。雖然均勻結晶化提供了紋理邊界與週期性均勻紋理結構之位置控制，週期性僅被控制在紋理之長維。然而，短紋理邊界之間的間隔無法被控制。所希望的是，以一傾斜角度(其係相對於均勻結晶化膜之長維紋理邊界)來設置TFT在矽基材上。請參閱美國案US2005/0034653而標題為“Polycrystalline TFT Uniformity Through Microstructure Misalignment”，其在此被併入本文以做為參考。雖然這可以藉由傾斜TFT來達到，TFT製造協定使其為困難的。根據一或多個實施例，係提供具有相對於基材邊緣之角度的週期性均勻紋理結構。TFT可以接著被傳統方法製造。
方向性定向結晶也可以受益自結晶定向中之故意傾斜。雖然方向性定向多結晶膜不具有重複的垂直於紋理成長方向的長紋理邊界，如同均勻多結晶材料所觀察到的，膜在膜性質係展現週期性變化，最顯著的為膜厚度。SLS結晶化造成膜厚度之波動或週期性變化，且導致膜區塊上高與低的區域。元件性質為膜厚度、表面形態之函數，例如透過閘極介電質上(且因而半導體膜內)之電場變化，這是因為其係外凸或內凹地彎曲，以及由表面形態造成之閘極介電質之厚度變化(例如閘極介電質膜沉積期間，在平坦區域會比傾斜區域達到更佳的覆蓋性)。將方向性紋理定向於一相對於基材邊緣與任何在此膜中製造的TFT元件之傾斜角度，係橋接區域上高與低厚度兩者之每一TFT元件，且藉此平均任何效能差異。方向性SLS中之傾斜工程也是一種用以避免使多個相鄰畫素TFT落入相同「紋理族」之方式。當紋理相對於畫素TFT陣列對角線地成長時，可以想像的是，僅在一些TFT之一者，一紋理族係相交於一TFT通道。
第11圖係顯示使用高長寬比脈衝之一線束結晶化系統200。此系統包括一雷射脈衝來源202，其係例如操作在308 nm(XeCl)或248 nm或351nm。一連串的鏡子206、208、210係導引雷射束至一樣品平臺212，其在x與z(且選擇性地y)方向具有次微米精確度。此系統也包括狹縫220用以控制雷射束之空間輪廓，以及能量密度計216以讀取狹縫220之反射性。當沒有樣品存在或不希望輻射時，活動遮版228用以阻擋束。樣品230可以放置在平臺212上，以進行處理。
雷射誘發的結晶化典型地藉由使用能夠至少部分地被膜所吸收之能量波長的雷射輻射來完成，其中該能量具有一足夠高以熔化膜之能量密度或通量。雖然膜可以由任何能夠熔化與再結晶之材料所製成，矽對於顯示應用為較佳的材料。在一實施例中，來源202產生之雷射脈衝具有50－200毫焦耳/脈衝之範圍內之能量，以及約4000 Hz或更高之脈衝重複率。目前由美國加州聖地牙哥市之Cymer,Inc.公司獲得之準分子雷射可以達到此輸出。雖然已經描述了一準分子雷射系統，應當瞭解的是，可以使用其他提供至少部分地被所希望膜所吸收之雷射脈衝的來源。例如，雷射來源可以是任何傳統的雷射來源，包括但不限制於準分子雷射、持續波雷射、與固態雷射。輻射束脈衝可以藉由另一已知的來源來產生，或使用適用以熔化半導體之短能量脈衝。這樣的已知來源可以是一脈衝式固態雷射、一猛擊持續波雷射、一脈衝式電子束、與一脈衝式離子束等等。
此系統選擇性地包括一脈衝持續時間延長器214，其用以控制雷射脈衝之暫時輪廓。選擇性的鏡子204用以導引雷射束至延長器214，在此情況下要移除鏡子206。因為結晶成長為用以輻射膜之雷射脈衝之持續時間的函數，脈衝持續時間延長器214用以延長每一雷射脈衝之持續時間，以達到所希望的持續時間。延長脈衝持續時間之方法係為熟知。
狹縫220用以控制雷射束之空間輪廓。更詳細地說，狹縫220給予束一高長寬比輪廓。來自來源202之雷射束可以具有例如一高斯輪廓。狹縫220顯著地將束之一空間尺寸變窄。例如，在狹縫220之前，束可以介於10與15 mm寬，且10至30 mm長。狹縫可以實質上比寬度(例如約300微米寬度)更薄，其造成了一具有約300微米之短軸與未被狹縫修正之長軸的雷射脈衝。狹縫220為從一相當寬束產生一狹窄束之一種方法，並且也具有提供「頂帽(top hat)」空間輪廓之優點，其中該頂帽空間輪廓在短軸上具有相當均勻的能量密度。在另一實施例中，不使用狹縫220，一非常短的聚焦長度透鏡能夠被用以將雷射束之一尺寸緊密地聚焦至矽膜上。將束聚焦至狹縫上也是可能的；或，更普遍地，使用光學構件(例如簡單的圓柱狀透鏡)以將來自來源202之束的短軸變窄，而使得在穿透狹縫220時損失更少能量，又能達到尖銳化。
藉由使用兩個熔接氧化矽之圓柱狀透鏡220、222，雷射束接著被修正。第一透鏡220(其為一負聚焦長度透鏡)係擴張束長軸之尺寸，其輪廓可能為相當均勻的，或沿著長軸長度具有不明顯的漸進變化。第二透鏡222為一正聚焦長度透鏡，其係減縮短軸之尺寸。投射光學鏡片係減縮了雷射束之尺寸，至少短維，其增加了當雷射脈衝輻射膜時雷射脈衝之通量。投射光學鏡片可以為一多光學系統，其減縮雷射束之尺寸，至少減縮短維例如10－30倍。投射光學鏡片也可以用來校正雷射脈衝之空間變形，例如球狀變形。大體上，狹縫220、透鏡220、222與投射鏡片之組合係用以確保每一雷射脈衝以一能量密度來輻射膜，其中該能量密度係足夠高到能熔化膜，且沿著長軸具有均質性(homogeneity)與足夠長之長度以最小化或減少膜結晶化之差異。是以，例如，300微米寬度之束被減縮至例如10微米寬度。更窄的寬度也被考量。均質化器(homogenizer)也可以被用在短軸上。
在一些實施例中，線掃瞄結晶化系統200包括一可變的衰減器與/或一均質化器，其用以改善沿著雷射束長軸之空間均質性。可變的衰減器具有能夠調整所產生雷射束脈衝之能量密度的動力範圍。均質化器包含一或兩對透鏡鎮列(每一束軸具有兩透鏡陣列)，其能夠產生具有均勻能量密度輪廓之雷射束脈衝。
線掃瞄結晶化系統係被建構以建立瘦長與狹窄的雷射束，其例如在短軸上約4－15 μm，且在一些實施例中在長軸上為50－100 μm，且在其他實施例中在長軸上為數十公分或高達超過一米。大體上，束之長寬比係足夠高而使得被輻射的區域能被視為一「線」。長度對寬度之長寬比可以位在例如約50至高達1×105 的範圍中。在一或多個實施例中，短軸之寬度沒有超過橫向固化結晶之特徵性成長長度的兩倍寬，因此在兩橫向成長區塊之間沒有形成成核的多晶矽。這對於「均勻」之結晶成長且也對於結晶品質之大體上改善是有用的。所希望之雷射束長軸長度可以受制於基材尺寸，且長軸可以沿著基材整個長度實質上延伸，或所製造之顯示器(或許多顯示器)，或顯示清單一TFT元件，或顯示器周圍上之TFT電路(例如包含驅動器)或換言之為積集區塊。束長度也可以實際上受制於兩相鄰結合顯示器之積集區塊之尺寸。依此方式，整個薄膜(或驅動器電路)可以較佳地在線束一次通過中被結晶化。沿著束長度之能量密度或通量、均勻性較佳地為均勻，且沿著其整個長度改變不超過例如5%。在其他實施例中，沿著覆蓋住感興趣長度之束之長度的能量密度係足夠低，而沒有在一連串重疊的脈衝之任一者中發生結塊，或沒有因為一連串重疊的脈衝而發生結塊。結塊為區域性高能量密度之結果，該區域性高能量密度會導致膜破裂。
在一些實施例中，製程利用一高頻率、高功率脈衝式雷射來源。高功率雷射係提供足夠的每一脈衝能量，以在被輻射區域之長度上提供適當的能量密度，其中脈衝在此區域內可以熔化膜。更高的頻率允許了膜以商業上實際應用之速率被掃瞄，或相對於被輻射區域而轉移。在一或多個實施例中，雷射來源具有大於約1 kHz或高達約9 kHz之脈衝頻率。在其他實施例中，雷射來源具有高達100 kHz或更高之脈衝頻率，其為脈衝式固態雷射所能產生之範圍。
所描述的系統能夠用以產生例如「方向性」與/或「均勻」的結晶膜。利用高重複性雷射可以獲得高產能，例如系統中之一4 kHz 600 W雷射，其係產生1 μm×6 μm尺寸雷射線束而具有30%最佳效率而導致750 mJ/cm2 能量密度。最終的線束可以當移動1－2 μm以建立一「方向性」結晶矽膜時將一膜結晶化於40－80 cm2 /s速率，且當移動4－5 μm以建立一「均勻」結晶矽膜時將一膜結晶化於160－200 cm2 /s速率。
雷射來源具有低分散性(divergence)，其意謂著雷射來源容易地聚焦在一小點。例如，雷射來源可以聚焦成~100 μm，或甚至向下成~10 μm。更小的聚焦尺寸會髒家系統效率，這是因為橫向成長長度(非束寬度)指定了移動尺寸。因為1 μm轉移步距被使用在一些應用中，更精細的聚焦是明顯有利的。一寬的束會增加每單位面積之脈衝，與因而材料之相稱劣化，例如透過增加的表面粗糙性、或從周圍環境或可能地從緩衝材料之雜質導入。
系統可以包括光學鏡片以提供緊密的聚焦束，而減縮束短軸之尺寸。大體上，將束以一狹縫來罩幕，或不需要罩幕以獲得長軸輻射圖案，其中該長軸輻射圖案係適用在本發明之一或多個實施例中。然而，罩幕或狹縫能夠被用以獲得所希望輪廓之束圖案。尤其，罩幕或狹縫有助於建立一頂帽空間輪廓，而非高斯輪廓，因此束上能量密度是更均勻的。「頂帽」輪廓對於橫向成長是較佳的，因為「更尖銳」的圖像會導致更佳被界定的熔化池而具有更驟然邊緣，且橫向成長可以立即地進行。藉由高斯輪廓，熔化區域可以以相當寬，且顯在地僅部分地熔化一部分之經輻射區域，其可以減緩結晶之橫向成長。此外，當使用高斯輪廓時，脈衝至脈衝能量密度波動係導致熔化區域之寬度的變化，其可以導致脈衝至脈衝重疊之變化，而造成橫向成長結晶中之非均勻性。並且，藉由頂帽輪廓，熱被均勻地分佈在熔化區域中，且因此可以被最大化，以延遲冷卻製程且藉此增加橫向成長。藉由高斯束，在輻射區塊之中心可以達到最大的加熱，且因此整體上有較少的熱被沉積。
示範性的罩幕係包括一具有適當狹縫間隔(例如寬度與長度)之狹縫。罩幕可以由石英基材來製造，且包括一金屬或介電質塗覆物，該塗覆物藉由傳統技術被蝕刻以形成具有任何形狀或尺寸之特徵的罩幕。罩幕特徵之長度係被選擇以相稱於欲被製造於基材表面上之元件的尺寸。罩幕之寬度也可以根據被輻射膜之所希望特徵而改變。在一些實施例中，罩幕寬度係被選擇成足夠小以避免熔化區內小的紋理成核，但是被選擇成足夠大以對於每一雷射脈衝將橫向結晶成長最大化。罩幕特徵之所希望尺寸也根據系統中其他光學鏡片之特徵而定。僅經由實例，罩幕特徵可以在樣品產生束圖像，其具有約10至100 cm之長軸與約2－10微米或4－6微米之短軸。
一接近式罩幕(例如一直的不透光邊緣)能夠被用以改善束輪廓。直邊緣減少了束寬度且將束輪廓變得陡峭，此兩者用已改善結晶紋理之熔化與橫向成長。罩幕或狹縫特徵之邊緣可以是粗糙的，即不平滑。罩幕或接近式罩幕之邊緣沒有相當直。邊緣粗糙度可以為例如一鋸子齒部或鋸齒狀圖案，其具有約3 μm至50 μm或更高之圖案頻率。邊緣粗糙度之效應為輻射圖案形成一波動的非平坦熔化界面。當前部不平坦時，靠近負彎曲性區域之紋理傾向於成長得更寬，這是因為紋理界面係分歧。相反地，位在正彎曲性區域上之紋理將會合，且被消耗。這樣彎曲性之效應係在於在橫向成長方向上形成更多平行的紋理。平行紋理之寬度可以由邊緣粗糙度之週期性來界定。
已經發展出使用有機發光構件之顯示器元件，其被製造在本文描述之結晶膜上。本文描述之方法可以提供結晶膜，其沿著顯示器元件之長度具有改變不超過約5%的半導體紋理結構。在一典型的主動式矩陣有機發光二極體(active matrix organic light emitting diode,AM－OLED)顯示器中，有機發光層係夾設在兩電極之間，且電能經由有機分子之激化而被轉換成光。畫素由有機發光構件所組成之顯示器元件係自我照明的，且不像液晶顯示器，不需要獨立的光源做為背光。發光元件具有大的放射區塊，以及高的亮度位準。因此，AM－OLED顯示器係提供了具有減少重量與厚度之顯示器元件。
第12圖為傳統主動式矩陣顯示器之截面圖，該傳統主動式矩陣顯示器係使用一有機發光構件。基材300可以穿透光。有機發光構件313包括一畫素電極303、一有機化合物層304、與一相對電極305。有機發光構件之畫素電極係接觸於一介層絕緣膜302之頂面，一接觸孔之內壁穿透介層絕緣膜而抵達控制電路301。畫素電極也接觸於控制電路之頂部。控制電路301由至少多個TFT所組成，且可以由一開關TFT與一電流控制TFT所組成。此兩TFT組態是最簡單的，但是可以使用更複雜的電路。開關TFT係根據驅動電路之輸出在導電與非導電之間切換。電流控制TFT係根據一驅動電路至畫素電極303之輸出而被施加電壓，使得電流流動於相對電極與畫素電極之間。從有機化合物層304所放射之光的強度係依據畫素電極與相對電極之間所流動的電流量而定。
AM－OLED中畫素控制電路係操作在不同於AM－LCD中畫素控制電路之模式。在AM－LCD畫素控制電路中，TFT係操作成簡單的開關元件，其係開啟或關閉畫素以獲取資料，且因而僅需要均勻的臨界電壓以進行可靠操作。相對地，AM－OLED中畫素TFT係實際上提供用於發光之電流。因此，實際上，AM－OLED係比AM－LCD中畫素亮度對於TFT中半導體結晶微結構更敏感。較佳地，~4%紋理尺寸均勻性被用在OLED應用中，而~10%紋理尺寸均勻性被用在LCD應用中。
雖然已經顯示且描述出本發明之實例，熟習該技藝之人士可以在不脫離隨附申請專利範圍所界定的本發明範圍下進行各種變化與變更。是以，本發明僅受以下申請專利範圍與其均等物所限制。
120．．．區塊
130．．．結晶邊界
140．．．區域
145．．．線
145’．．．線
160．．．區域
180．．．中心線
181．．．結晶
200．．．線束結晶化系統
202．．．雷射脈衝來源
206．．．鏡子
208．．．鏡子
210．．．鏡子
212．．．平臺
214．．．脈衝持續時間延長器
216．．．能量密度計
220．．．狹縫
228．．．活動遮版
230．．．樣品
400．．．區域
400’．．．基材
405．．．中心線
420．．．界面
430．．．括弧
435．．．虛線
440．．．區域
500．．．膜熔化區域
510．．．長邊緣
510’．．．長邊緣
520．．．中心線
600．．．區域
600’．．．第二雷射脈衝
610．．．中心線
620．．．結晶
630．．．結晶
640．．．虛線
650．．．括弧
660．．．區域
670．．．區域
700．．．區域
700’．．．雷射脈衝
705．．．括弧
710．．．虛線
800．．．區域
810．．．中心線
815．．．結晶
818．．．結晶
820．．．結晶
830．．．結晶
840．．．括弧
850．．．虛線
860．．．區域
870．．．區域
900．．．膜樣品
910．．．線束雷射脈衝
920．．．箭頭
930．．．區塊
940．．．區塊
1000．．．脈衝式雷射線束
1010．．．基材
1020．．．箭頭
本發明係以參閱下述圖式而被描述，該些圖式僅用以解釋且不會限制本發明。
第1圖繪示根據本發明之一或多個實施例之線束連續橫向固化以產生方向性結晶中之一步驟。
第2圖繪示根據本發明之一或多個實施例之線束連續橫向固化以產生方向性結晶中之一步驟。
第3圖繪示根據本發明之一或多個實施例之線束連續橫向固化以產生方向性結晶中之一步驟。
第4A－4D圖繪示根據本發明之一或多個實施例之線束連續橫向固化製程以均勻結晶中之一步驟。
第5圖為一線束脈衝之示意圖，該線束脈衝沿著其長度而改變寬度。
第6A－6C圖繪示根據傳統連續橫向固化製程之連續橫向固化，其過擊(overshoot)所希望的步距距離。
第7A與7B圖繪示根據傳統連續橫向固化製程之連續橫向固化，其少擊(undershoot)所希望的步距距離。
第8A與8B圖繪示根據本發明之一或多個實施例之線束連續橫向固化，其係實施所希望的步距距離。
第9圖為根據本發明之一或多個實施例之脈衝式線束雷射結晶化製程之示意圖，其實施兩個或更多個脈衝至脈衝轉移距離。
第10A與10B圖為根據本發明之一或多個實施例之脈衝式線束雷射結晶化製程之示意圖，其執行於相對於基材呈一角度。
第11圖為用於本發明之一或多個實施例之一雷射系統的示意圖。
第12圖為一傳統AM－OLED之截面圖。
202．．．雷射脈衝來源
206．．．鏡子
208．．．鏡子
210．．．鏡子
212．．．平臺
214．．．脈衝持續時間延長器
216．．．能量密度計
220．．．狹縫
228．．．活動遮版
230．．．樣品

Claims (75)

  1. 一種製備一多結晶膜之方法，該方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化；(b)產生一連串雷射脈衝，該些脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量，每一脈衝形成一具有長度與寬度之線束，該寬度實質上足以避免在一部分被雷射脈衝所輻射之薄膜中的固體成核；(c)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，該第一熔化區沿著其長度顯示出寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wmax )與一最小寬度(Wmin )，其中Wmax 小於約2×Wmin ，且其中該第一熔化區冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(d)在橫向成長方向上橫向移動該膜一距離，其中該距離大於約一半的Wmax 且小於Wmin ；以及(e)以一第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區中橫向成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線束具有至少50之長度對寬度之長寬比，其中該寬度為Wmax 與Wmin 之平均值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該具有高達2×105 之長度對寬度之長寬比。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中Wmax 小於約7μm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區之寬度在Wmin 與Wmax 之間改變大於10%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區之寬度在Wmin 與Wmax 之間改變高達50%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中步驟(d)與(e)係重複足夠次數，以在單一掃瞄中將膜結晶化而橫越基材寬度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區具有約等於基材寬度之長度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區具有約等於基材長度之長度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區具有至少一半基材寬度之長度。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區具有至少一半基材長度之長度。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中步驟(d)與(e)係重複足夠次數，以在單一掃瞄中將膜沿著基材長度與寬度結晶化。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中步驟(d)與(e)係重複足夠次數，以在單一掃瞄中將膜沿著基材長度與寬度結晶化。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區之長度約為基材邊緣或其部分之尺寸，例如基材尺寸的一半或三分之一。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熔化區之長度約為一或多個元件之尺寸，例如顯示器，或其一部份，譬如顯示器之積集區塊。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線束係藉由將該些雷射脈衝聚焦成為所希望尺寸之形狀來形成。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該雷射脈衝係利用圓柱狀光學鏡片被聚焦成一線束。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該線束更使用一塑形部件來塑形，其中該塑形部件係選自包含罩幕、狹縫或直邊緣所構成之群組。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線束更使用一塑形部件來形成，其中該塑形部件係選自包含罩幕、狹縫或直邊緣所構成之群組。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中一罩幕界定該線束之寬度與長度。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中一狹縫界定該線束之寬度，且該線束之長度藉由至少一光學構件來界定。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該塑形部件之長度具有非線性特徵。
  23. 如申請專利範圍第23項所述之方法，其中該些非線性特徵為鋸齒。
  24. 一種製備一多結晶膜之方法，該方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化；(b)產生一連串雷射脈衝，該些脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量，每一脈衝形成一具有預定長度與寬度之線束；(c)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，其中該第一熔化區相對於基材之邊緣呈一角度，該角度在約1-20度之範圍內，且其中該膜之第一熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(d)在實質上平行於該基材邊緣之方向上橫向移動該膜一距離，其中該距離係被選擇以提供介於該第一雷射脈衝與一第二雷射脈衝之間的重疊；以及(e)以第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區重疊於該第一熔化區之一部分的橫向成長結晶，且其中該膜之第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區 中橫向成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該熔化區相對於一位置呈一角度，該位置係用於一主動式矩陣顯示器中畫素之行。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該些橫向成長結晶係定向於相對於基材邊緣之一角度。
  27. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該角度在約1-5度之範圍內。
  28. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中雷射脈衝寬度係被選擇以避免一部分被雷射脈衝所輻射之薄膜中的固體成核。
  29. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該膜被移動一距離，該距離係大於一半熔化區寬度除以束長度與基材邊緣之間角度餘弦之值。
  30. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該膜被移動一距離，該距離係小於一半熔化區寬度除以束長度與基材 邊緣之間角度餘弦之值。
  31. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該線束具有大於50之長度對寬度之長寬比。
  32. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該線束具有高達2×105 之長度對寬度之長寬比。
  33. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中轉移距離小於一半熔化區寬度以實施狹長平行紋理之成長，且更包含週期性地中斷橫向成長結晶之橫向成長與開始成長一組新的橫向成長結晶。
  34. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該些結晶之橫向成長在約每10與200次雷射脈衝之間被中斷。
  35. 如申請專利範圍第32項所述之方法，其中該些結晶之橫向成長在約每20與400μm之膜之橫向再定位之間被中斷。
  36. 一種製備一多結晶膜之方法，該方法包含：(a)提供一基材，該基材具有一設置於其上之薄膜，該膜可以進行雷射誘發熔化； (b)產生一連串雷射脈衝，每一脈衝形成一具有預定長度與寬度之線束，且每一脈衝具有足以在一被輻射區域中穿透膜厚度而熔化該膜之通量；(c)以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第一部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第一距離以形成一第一結晶化區域；以及(d)在不中斷膜在橫向結晶成長方向之移動，以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第二部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第二距離以形成一第二結晶化區域，其中該第一距離不等於該第二距離。
  37. 如申請專利範圍第36項所述之方法，更包含重複步驟(c)與(d)一或多次。
  38. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該第一與第二距離係藉由以恆定的雷射脈衝率來改變膜速度而達到。
  39. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該線束之預 定寬度係被選擇以避免被輻射圖案所輻射之一膜區域中成核。
  40. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該第一距離係被選擇以提供橫向成長結晶之行，其具有位置控制之紋理邊界，其中該些邊界係中斷橫向結晶成長且實質上垂直於橫向成長方向。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之方法，其中每一雷射脈衝形成一熔化區，且該第一距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之方法，其中該熔化區沿著其長度顯示一寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wmax )與一最小寬度(Wmin )，且該第一距離大於約一半的Wmax 且小於Wmin 。
  43. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該第二距離係被選擇以提供橫向成長結晶，該些橫向成長結晶係實質上延伸於膜移動方向。
  44. 如申請專利範圍第43項所述之方法，其中每一脈衝形成一熔化區，且該第二距離小於一半的熔化區寬度。
  45. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中每一雷射脈衝形成一熔化區，且該第一距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度，且該第二距離大於一半的熔化區寬度且小於熔化區寬度。
  46. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該第一距離係被選擇以提供一第一組預定的結晶性質，其係適用於一畫素TFT之通道區域。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之方法，其中該第二距離係被選擇以提供一第二組預定的結晶性質，其係適用於一積集TFT之通道區域。
  48. 如申請專利範圍第47項所述之方法，其中該第二部分係足夠寬以容納一對用於兩相鄰顯示器之積集區域。
  49. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該熔化區之寬度小於約7μm。
  50. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該熔化區之寬度小於約10μm。
  51. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該熔化區之長度位在約10mm至約1000mm之範圍中。
  52. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該線束具有至少105 之長度對寬度之長寬比。
  53. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該線束係藉由將該些雷射脈衝聚焦成為一或多個所希望尺寸之形狀來形成。
  54. 如申請專利範圍第53項所述之方法，其中該雷射脈衝係利用圓柱狀光學鏡片被聚焦成一線束。
  55. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中該線束係使用一塑形部件來形成，其中該塑形部件係選自包含罩幕、狹縫或直邊緣所構成之群組。
  56. 如申請專利範圍第55項所述之方法，其中一罩幕界定輻射圖案之寬度與長度。
  57. 如申請專利範圍第55項所述之方法，其中一狹縫界定輻射圖案之寬度，且該輻射圖案之長度係被至少一光學構件所界定。
  58. 如申請專利範圍第53項所述之方法，其中一直邊緣係界定所塑形之線束的寬度。
  59. 如申請專利範圍第53項所述之方法，其中該塑形部件之長度具有非線性特徵。
  60. 如申請專利範圍第56項所述之方法，其中該些非線性特徵為鋸齒。
  61. 如申請專利範圍第57項所述之方法，其中該些結晶之橫向成長在約每10與200次雷射脈衝之間被中斷。
  62. 如申請專利範圍第61項所述之方法，其中該些結晶之橫向成長在約每20與400μm之膜之橫向再定位之間被中斷。
  63. 如申請專利範圍第61項所述之方法，其中週期性地中斷橫向成長係藉由阻擋該雷射束之一或多個脈衝來完成。
  64. 如申請專利範圍第61項所述之方法，其中週期性地中斷橫向成長係藉由關閉雷射來完成。
  65. 如申請專利範圍第61項所述之方法，其中週期性地中斷橫向成長係藉由再導引來完成。
  66. 一種用以製備用於一主動式矩陣顯示器之一半導體膜的系統，該系統包含：一雷射來源，其提供多個雷射脈衝，該些雷射脈衝之脈衝頻率大於約4kHz且平均功率大於100W；雷射光學鏡片，其將雷射束塑形為一線束，該塑形的雷射束沿著線束長度具有一實質上均勻的通量；一平臺，其用以支撐一樣品，該樣品可以轉移於至少一方向；記憶體，其用以儲存一組指令，該些指令包含：(a)以一第一雷射脈衝來輻射該膜之一第一區域，以形成一第一熔化區，該第一熔化區沿著其長度顯示出寬度變化，藉此界定一最大寬度(Wmax )與一最小寬度(Wmin )，其中該第一熔化區冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶；(b)在橫向成長方向上橫向移動該膜一距離，該距離大於約一半的Wmax 且小於Wmin ；以及(c)以一第二雷射脈衝來輻射該膜之一第二區域，以形成一第二熔化區，該第二熔化區具有實質上相同於該第一熔化區之形狀，其中該第二熔化區在冷卻時係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，該第二熔化區中橫向 成長結晶係為該第一熔化區中橫向成長結晶之延長部分，其中該光學鏡片係被選擇以提供小於2×Wmin 的Wmax 。
  67. 如申請專利範圍第66項所述之系統，其中該線束相對於一位置呈一角度，該位置係用於TFT之行。
  68. 如申請專利範圍第66項所述之系統，其中該線束相對於基材之邊緣呈一角度。
  69. 如申請專利範圍第66項所述之系統，其中該雷射為一固態雷射。
  70. 如申請專利範圍第66項所述之系統，其中該雷射為一準分子雷射。
  71. 一種用以處理基材上一膜之方法，該方法包含：提供一質理化膜，其包含多個結晶紋理，該些結晶紋理係大部分地結晶定向於一方向，質理位在該膜之所選擇區域中；以及使用連續橫向固化結晶化來產生一微結構，以提供定向在該結晶定向中該些結晶紋理之一位置控制成長，其中係獲得了具有位置控制結晶結構與位置控制質理定向之 膜。
  72. 如申請專利範圍第71項所述之方法，其中兩或更多個不同的質理被提供在該膜之兩或更多個區域中。
  73. 如申請專利範圍第71項所述之方法，其中表面質理包含(111)定向。
  74. 如申請專利範圍第71項所述之方法，其中表面質理包含(100)定向。
  75. 一種用以製備用於一主動式矩陣顯示器之一半導體膜的系統，該系統包含：一雷射來源，其提供多個雷射脈衝，該些雷射脈衝之脈衝頻率大於約4kHz且平均功率大於100W；雷射光學鏡片，其將雷射束塑形為一線束，該塑形的雷射束沿著線束長度具有一實質上均勻的通量；一平臺，其用以支撐一樣品，該樣品可以轉移於至少一方向；記憶體，其用以儲存一組指令，該些指令包含：(a)以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第一部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後 該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第一距離以形成一第一結晶化區域；以及(b)不中斷膜在橫向結晶成長方向之移動，以複數個雷射脈衝來輻射該膜之一第二部分，其中在每一次雷射脈衝之後被輻射的膜係結晶化以形成一或多個橫向成長結晶，且其中在每一次雷射脈衝之後該膜係在橫向結晶成長方向上被橫向地移動一第二距離以形成一第二結晶化區域，其中該第一距離不等於該第二距離。
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