(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜フィルムを有するフィルム試料の少なくとも一区画を処理する方法であって、この方法が、
(a) 照射ビーム発生器を制御して、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出するステップと；
(b) 各々の前記照射ビームを、マスクを用いてマスクして複数の小ビームを規定するステップであって、前記マスクが、少なくとも、スリットの第１パターンを有する第１部分、及び前記スリットの第１パターンとは異なるスリットの第２パターンを有する第２部分を有し、各々の前記照射ビームパルスの前記複数の小ビームは、前記フィルム試料に当たるように供給し、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の照射部分を少なくとも部分的に融解させるのに十分な強度を有するステップと；
(c) 前記フィルム試料の前記照射ビームパルスに対する第１位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第１領域を、前記マスクの前記第１部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第１パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第１部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記第１領域の少なくとも１つの第１端部上において、それぞれの隣接する前記第１部分どうしの間に第１未照射部分が残り、前記第１部分が自ずと再凝固して結晶化するステップと；
(d) ステップ(c)の後に、前記フィルム試料を、前記照射ビームパルスに対する第１位置から第２位置に平行移動するステップと；
(e) ステップ(d)の後に、前記第２位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第２領域を、前記マスクの前記第２部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第２パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第２部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記第２領域の少なくとも第１端部上及び第２端部上において、それぞれの隣接する前記第２部分どうしの間に第２未照射部分が残り、前記第２部分が自ずと再凝固して結晶化し、前記第２部分が前記第１部分の間に入るステップとを具えて、
前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第２領域の前記少なくとも１つの第２端部が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域の前記少なくとも１つの第１端部にオーバラップして、再凝固した前記第１部分と再凝固した前記第２部分とが、前記少なくとも１つの第１端部及び前記少なくとも１つの第２端部内で互いに間に入り合うことを特徴とする薄膜フィルム試料の処理方法。
【請求項２】
再凝固した前記第１部分と前記第２部分とが互いに間に入り合うことによって、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域と前記第２領域との境界におけるこれらの部分の空間的な分布が平滑化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１部分と前記第２部分との境界が平滑化されたことによって、前記フィルム試料の前記一区画内の前記第１領域と前記第２領域との間の可視のコントラストが低減されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第１端部と前記少なくとも１つの第２端部とを組み合わせた密度が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域と前記第２領域との境界における適切な画素密度を提供することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ステップ(e)において、前記第２部分が自ずと再凝固して結晶化して、前記第２領域の少なくとも１つの他の端部上において、それぞれの隣接する前記第２部分どうしの間に更なる未照射部分が残り、
前記少なくとも１つの他の端部が、前記少なくとも１つの第２端部に隣接していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一区画が前記フィルム試料の第１行であり、前記フィルム試料を前記第１パルス及び前記第２パルスに対して第１方向に平行移動する際に、前記第１行を前記第１パルス及び前記第２パルスの前記小ビームによって照射して、
更に、
(f) 前記フィルム試料の更なる区画を照射すべく、前記フィルム試料を位置決めするステップであって、前記更なる区画が前記フィルム試料の第２行であるステップと；
(g) 前記フィルム試料の前記照射ビームパルスに対する第３位置において、前記フィルム試料の前記更なる区画内の第１領域を前記照射ビームパルスの第３パルスの前記小ビームで照射して、前記更なる区画内の第３部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記更なる区画内の前記第３部分が自ずと再凝固し結晶化して、前記第１領域の少なくとも１つの第３端部上において、それぞれの隣接する前記第３部分どうしの間に第３未照射部分が残るステップとを具えて、
前記フィルム試料の前記更なる区画内の前記第２領域の少なくとも１つの第３端部が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第２領域の前記少なくとも１つの他の端部にオーバラップして、
再凝固した更なる部分と再凝固した前記第３部分とが、前記少なくとも１つの他の端部及び前記少なくとも１つの第３端部において互いに間に入り合う
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステップ(c)において、それぞれの隣接する前記第１部分どうしの間に追加的な未照射部分が存在し、前記追加的な未照射領域が前記少なくとも１つの端部から離れて、
更に、
(h) ステップ(c)の後でステップ(d)の前に、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画の前記第１領域を、前記第１領域の更なる部分を融解させるべく前記照射ビームパルスの前記第１パルスの更なる小ビームで照射するステップであって、前記更なる部分が少なくとも部分的に融解して自ずと再凝固して結晶化して、それぞれの隣接する前記更なる部分どうしの間に更なる未照射部分が残るステップを具えて、
再凝固した前記第１部分と再凝固した前記更なる部分とが、前記フィルム試料の前記第１領域内で互いに間に入り合うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記更なる部分の少なくとも１つの位置が、前記追加的な未照射部分の少なくとも１つの位置と同じであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記追加的な未照射部分が、前記更なる部分と同じ位置を有し、前記更なる未照射部分が前記第１部分と同じ位置を有することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
再凝固した前記第１部分及び前記更なる部分が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画の前記第１領域の横断面全体を形成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第１端部と前記少なくとも１つの第２端部とがオーバラップして、オーバラップした表面全体が、結晶化した端部領域を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
基板上に薄膜フィルムを有するフィルム試料の少なくとも一区画を処理するシステムであって、このシステムが処理装置を具えて、該処理装置がコンピュータプログラムを実行する際に、
(a) 照射ビーム発生器を制御して、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出するステップと；
(b) 各々の前記照射ビームを、マスクを用いてマスクして、複数の小ビームを規定するステップであって、前記マスクが、少なくとも、スリットの第１パターンを有する第１部分、及び前記スリットの第１パターンとは異なるスリットの第２パターンを有する第２部分を有し、各々の前記照射ビームパルスの前記複数の小ビームは、前記フィルム試料に当たるように供給し、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の照射部分を少なくとも部分的に融解させるのに十分な強度を有するステップと；
(c) 前記フィルム試料の前記照射ビームパルスに対する第１位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第１領域を、前記マスクの前記第１部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第１パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第１部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記第１領域の少なくとも１つの第１端部上において、それぞれの隣接する前記第１部分どうしの間に第１未照射部分が残り、前記第１部分が自ずと再凝固して結晶化するステップと；
(d) ステップ(c)の後に、前記フィルム試料を、前記照射ビームパルスに対する第１位置から第２位置に平行移動するステップと；
(e) ステップ(d)の後に、前記第２位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第２領域を、前記マスクの前記第２部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第２パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第２部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記第２領域の少なくとも第１端部上及び第２端部上において、それぞれの隣接する前記第２部分どうしの間に第２未照射部分が残り、前記第２部分が自ずと再凝固して結晶化し、前記第２部分が前記第１部分の間に入るステップとを実行すべく構成され、
前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第２領域の前記少なくとも１つの第２端部が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域の前記少なくとも１つの第１端部にオーバラップして、再凝固した前記第１部分と再凝固した前記第２部分とが、前記少なくとも１つの第１端部及び前記少なくとも１つの第２端部内で互いに間に入り合うことを特徴とする薄膜フィルム試料の処理システム。
【請求項１３】
再凝固した前記第１部分と前記第２部分とが互いに間に入り合うことによって、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域と前記第２領域との境界におけるこれらの部分の空間的な分布が平滑化されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１部分と前記第２部分との境界が平滑化されたことによって、前記フィルム試料の前記一区画内の前記第１領域と前記第２領域との間の可視のコントラストが低減されることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの第１端部と前記少なくとも１つの第２端部とを組み合わせた密度が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域と前記第２領域との境界における適切な画素密度を提供することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ステップ(e)において、前記第２部分が自ずと再凝固し結晶化して、前記第２領域の少なくとも１つの他の端部上において、それぞれの隣接する前記第２部分どうしの間に更なる未照射部分が残り、
前記少なくとも１つの他の端部が、前記少なくとも１つの第２端部に隣接していることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも一区画が前記フィルム試料の第１行であり、前記フィルム試料を前記第１パルス及び前記第２パルスに対して第１方向に平行移動する際に、前記第１行を前記第１パルス及び前記第２パルスの前記小ビームによって照射して、
前記処理装置がコンピュータプログラムを実行する際に、更に、
(f) 前記フィルム試料の更なる区画を照射すべく、前記フィルム試料を位置決めするステップであって、前記更なる区画が前記フィルム試料の第２行であるステップと；
(g) 前記フィルム試料の前記照射ビームパルスに対する第３位置において、前記フィルム試料の前記更なる区画内の第１領域を前記照射ビームパルスの第３パルスの前記小ビームで照射して、前記更なる区画内の第３部分を少なくとも部分的に融解させるステップであって、前記更なる区画内の前記第３部分が自ずと再凝固し結晶化して、前記第１領域の少なくとも１つの第３端部上において、それぞれの隣接する前記第３部分どうしの間に第３未照射部分が残るステップとを実行すべく構成され、
前記フィルム試料の前記更なる区画内の前記第２領域の少なくとも１つの第３端部が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第２領域の前記少なくとも１つの他の端部にオーバラップして、
再凝固した更なる部分と再凝固した前記第３部分とが、前記少なくとも１つの他の端部及び前記少なくとも１つの第３端部において互いに間に入り合う
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
ステップ(c)において、それぞれの隣接する前記第１部分どうしの間に追加的な未照射部分が存在し、前記追加的な未照射領域が前記少なくとも１つの端部から離れて、
前記処理装置がコンピュータプログラムを実行する際に、更に、
(h) ステップ(c)の後でステップ(d)の前に、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画の前記第１領域を、前記第１領域の更なる部分を融解させるべく前記照射ビームパルスの前記第１パルスの更なる小ビームで照射するステップであって、前記更なる部分が少なくとも部分的に融解して自ずと再凝固し結晶化して、それぞれの隣接する前記更なる部分どうしの間に更なる未照射部分が残るステップを実行すべく構成され、
再凝固した前記第１部分と再凝固した前記更なる部分とが、前記フィルム試料の前記第１領域内で互いに間に入り合うことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記更なる部分の少なくとも１つの位置が、前記追加的な未照射部分の少なくとも１つの位置と同じであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記追加的な未照射部分が前記更なる部分と同じ位置を有し、前記更なる未照射部分が前記第１部分と同じ位置を有することを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
再凝固した前記第１部分及び前記更なる部分が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画の前記第１領域の横断面全体を形成することを特徴とする請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの第１端部と前記少なくとも１つの第２端部とがオーバラップして、オーバラップした表面全体が、結晶化した端部領域を形成することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２３】
基板上に薄膜フィルムを有するフィルム試料の少なくとも一区画を処理する方法であって、この方法が、
(a) 照射ビーム発生器を制御して、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出するステップと；
(b) 各々の前記照射ビームを、マスクを用いてマスクして、複数の小ビームを規定するステップであって、前記マスクが、少なくとも、スリットの第１パターンを有する第１部分、及び前記スリットの第１パターンとは異なるスリットの第２パターンを有する第２部分を有し、各々の前記照射ビームパルスの前記複数の小ビームは、前記フィルム試料に当たるように供給し、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の照射部分を少なくとも部分的に融解させるのに十分な強度を有するステップと；
(c) 前記フィルム試料の前記照射ビームパルスに対する第１位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第１領域を、前記マスクの前記第１部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第１パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第１部分を少なくとも部分的に融解させて結晶化させるステップと；
(d) ステップ(c)の後に、前記フィルム試料を、前記照射ビームパルスに対する第１位置から第２位置に平行移動するステップと；
(e) ステップ(d)の後に、前記第２位置において、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の第２領域を、前記マスクの前記第２部分によってパターン化された前記照射ビームパルスの第２パルスの前記小ビームで照射して、前記少なくとも一区画内の第２部分を少なくとも部分的に融解させて結晶化させ、前記第２部分が前記第１部分の間に入るステップとを具えて、
前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第２領域の少なくとも１つの第２端部が、前記フィルム試料の前記少なくとも一区画内の前記第１領域の少なくとも１つの第１端部にオーバラップして、
前記第１部分のパルス照射履歴が、前記第２部分のパルス照射履歴と異なり、
照射された前記第１部分と照射された前記第２部分とが、前記少なくとも１つの第１端部及び前記少なくとも１つの第２端部内で互いに間に入り合う
ことを特徴とする薄膜フィルム試料の処理方法。
【請求項２４】
前記スリットの第１パターンに含まれる１つのスリットが第１面積を有し、前記スリットの第２パターンに含まれる１つのスリットが、前記第１面積と異なる第２面積を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記照射ビームパルスの前記第１パルスが第１エネルギー密度を有し、前記照射ビームの前記第２パルスが、前記第１エネルギー密度と異なる第２エネルギー密度を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、2002年8月19日出願の米国特許仮出願第６０／４０５０８３号に基づいて優先権を主張し、この特許出願は本明細書に含める。
【０００２】
（政府権利の告示）
米国政府は、米国防衛省高等研究計画局の裁定番号N660001-98-1-8913の項目に従って、本発明における特定の権利を有する。
【０００３】
本発明は、フィルムを処理する技術に関するものであり、特に、半導体フィルムを処理して、こうした薄膜フィルムの多数の照射領域を空間的に互いに間に入り合わせて、これにより、薄膜フィルム内に存在する薄膜フィルムトランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）デバイスのような電子デバイスのほぼ均一な性能を獲得することに関するものである。
【背景技術】
【０００４】
シリコンフィルムあるいは半導体フィルムのようなフィルムは、液晶表示デバイスに画素を設けるために用いるものとして知られている。こうしたフィルムは以前には、エキシマレーザ・アニール（ＥＬＡ：Excimer Laser Annealing）法によって処理されていた（即ち、エキシマレーザによって照射し、そして結晶化させていた）。逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ：Sequential Lateral Solidification）技術を用いて、液晶ディスプレイ及び有機発光ダイオードに使用する半導体薄膜フィルムを処理して、大粒子の単結晶または多結晶のシリコン薄膜フィルムを製造する、他のより進んだ方法が、文献に記載されている。例えば、Imに特許付与された米国特許第６３２２６２５号明細書（特許文献１）、及び米国特許出願第０９／３９０５３７号明細書（特許文献２）には、こうしたＳＬＳシステム及びプロセスが記載され、これらの特許出願は本願の共同出願人に特許付与され、その全文を参考文献として本明細書に含める。これらの特許文献は、半導体薄膜フィルムの多数の領域を例えば逐次的に照射する。
【０００５】
従来のシステム及びプロセスを用いて処理した半導体フィルムは、こうした薄膜フィルムの１つの照射領域から次の照射領域にかけて、エネルギー密度が変化するという問題がしばしば存在する。このことは主に、レーザビームのフリューエンス（流束量）が、１回の発射（ショット）から次の発射にかけて少なくとも微妙に変化する、ということによる。例えば、薄膜フィルムの隣接領域の逐次的な照射中には、第１領域を第１エネルギー・フリューエンスを有する第１ビームパルス（パルス組）によって照射して、第２領域を、第１ビームパルスのフリューエンスと少なくとも微妙に異なる第２フリューエンスを有する第２ビームパルス（パルス組）によって照射して、第３領域を、第２ビームパルスのフリューエンスと少なくとも微妙に異なる第３フリューエンスを有する第３ビームパルス（パルス組）によって照射する、等である。これらの領域を照射すると、これらの領域は（例えば少なくとも部分的な融解によって）結晶化することができる。照射されて結晶化した半導体薄膜フィルムの第１、第２、及び第３領域の結果的なエネルギー密度はすべて、隣接領域を照射する逐次的なビームパルスのフリューエンスの変化によって、少なくともある程度互いに異なる。
【０００６】
半導体薄膜フィルムのこうした製造後に、即ち、照射されて結晶化して異なるエネルギー密度を有するこうした領域内に薄膜フィルムトランジスタ（”ＴＦＴ”）デバイスを配置する際に、問題が生じ得る。特に、フィルムの結晶化領域内に存在するこうしたＴＦＴデバイスの性能は、領域のエネルギー密度の相違によって、１つのデバイスと他のデバイスとで変動し得る。例えば、各結晶化領域（その内部では均一であり得る）内に配置されたＴＦＴデバイスは一般に、均一な特性を有し、そしてこうした領域内ではほぼ同様に動作するが、これらのＴＦＴデバイスは、１つの結晶化領域内と他の結晶化領域内とでは均一に動作しない。このことは、ディスプレイの隣接画素上に設けた同一色が互いに異なって見える、ということとして現われる。
【０００７】
半導体薄膜フィルムの隣接領域を、各々が微妙に異なるフリューエンスを有するパルスで照射することの意図しない結果による他の問題は、これらの領域の一方から次に連続する領域への遷移が目につくことがある、ということである。このことは、隣接する２つの領域におけるエネルギー密度が互いに異なるためであり、そしてこれらの領域の境界において、領域間の遷移が、こうしたエネルギー密度の相違による一方から他方へのコントラストを有するからである。このため、最初の領域と次の領域との間の遷移は、意図したよりも急峻になり得る。
【０００８】
従って、後に結晶化する半導体薄膜フィルムの隣接領域を照射する連続的なビームパルスのフリューエンスが異なることの影響を低減する半導体フィルムを具えた基板を作製することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６３２２６２５号明細書
【特許文献２】米国特許出願第０９／３９０５３７号明細書
【特許文献３】米国特許出願第０９／５２６５８５号明細書
【特許文献４】国際公開第２００２／０８６９５４号パンフレット
【特許文献５】米国特許出願第０９／３９０５３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１つの目的は、連続する２つのパルス（あるいはパルス組）による結晶化領域を基板フィルム上に配置して、こうした結晶化領域内にＴＦＴデバイスを設けることができ、これにより、薄膜フィルム試料の隣接領域が、これらの部分内に設けたＴＦＴデバイスにほぼ同一の性能を持たせることができる、改善されたプロセス及びシステムを提供することにある。本発明の他の目的は、連続する２つのビームパルス（あるいはパルス組）によって結晶化した領域を、試料の隣接領域間の境界領域部分内に入れて、これにより、これらの隣接領域間の境界が目に見える知覚度を低減して、隣接する２つの領域間のコントラストを低減することにある。
【００１１】
これらの目的の少なくとも一部、並びに以下の記載を参照して明らかになる他の目的によれば、（各々が異なるフリューエンスを有する）２つ以上の異なるパルスの複数部分による半導体薄膜フィルム内の１つ以上の領域の照射を、空間的に分散させることによることが定まる。半導体薄膜フィルムの隣接する２つの領域間の境界領域部分内に、連続する２つのビームパルスの複数部分を分散させることが、画素間の境界の知覚度を低減することも確かめられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの好適例では、半導体薄膜フィルムを処理するプロセス及びシステムが提供される。特に、ビーム発生器を制御して、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出する。各照射ビームパルスをマスクして、複数の第１小ビーム及び複数の第２小ビームを規定することができる。各照射パルスの第１及び第２小ビームは、フィルム試料に当てるべく供給し、そして、フィルム試料の一区画の照射部分を少なくとも部分的に融解させるのに十分な強度を有する。フィルム試料の一区画の特定領域を、この特定領域内の複数の第１部分を融解させるべく照射ビームパルスの第１パルスの第１小ビームで照射して、これらの第１部分は少なくとも部分的に融解して、それぞれの隣接する第１部分どうしの間に複数の第１未照射部分が残り、そしてこれらの第１部分は自ずと再凝固して結晶化する。前記特定領域を第１小ビームで照射した後に、この特定領域を、この特定領域内の複数の第２部分を融解させるべく照射ビームパルスの第２パルスの第２小ビームで再び照射して、これらの第２部分は少なくとも部分的に融解して、それぞれの隣接する各第２部分どうしの間に複数の第２未照射部分が残り、そしてこれらの第２部分は自ずと再凝固して結晶化する。照射されて再凝固した第１部分及び照射されて再凝固した第２部分は、フィルム試料の区画内で互いに間に入り合う。これに加えて、前記第１部分は第１画素に対応し、前記第２部分は第２画素に対応する。
【００１３】
本発明の他の好適例では、それぞれの前記第１画素の位置が、それぞれの前記第２画素の位置と異なる。また、照射された前記第２部分の少なくとも１つの位置は前記第１未照射部分の少なくとも１つの位置と同じである。前記第１未照射部分は前記第２部分とほぼ同じ位置にあり、前記第２未照射部分が前記第１部分とほぼ同じ位置にある。照射された前記第１及び第２部分、及び前記第１及び第２未照射部分が、フィルム試料の一区画の横断面全体を形成する。前記第１及び第２部分の位置は不均一にすることができ、そして照射されて再凝固した前記第２部分の端は、照射されて再凝固した前記第１部分から少し離して設ける。
【００１４】
本発明の更に他の好適例では、前記第１小ビームが第１エネルギー密度を有し、前記第２小ビームが第２エネルギー密度を有し、前記第１エネルギー密度は前記第２エネルギー密度と異なる。マスクされた照射ビームパルスは更に、複数の第３小ビームを含むことができ、これらの小ビームはフィルム試料に当てるべく供給する。これに加えて、前記特定領域を前記第２小ビームで照射した後に、この特定領域を第３小ビームで照射して、この特定領域内の複数の第３部分を融解させる。これらの第３部分は厚さ全体にわたって融解して、隣接する各第３部分どうしの間に複数の第３未照射部分が残り、そして前記第３部分は自ずと再凝固して結晶化する。前記第３部分は第３画素に対応させることができ、それぞれの第１及び第２画素の位置は、それぞれの第３画素の位置と異なる。前記第１及び第２部分の少なくとも１つの位置は、前記第３未照射部分の少なくとも１つの位置とほぼ同じである（あるいは異なる）。また、前記第１及び第２未照射部分の少なくとも１つは前記第３部分とほぼ同じ位置にあり、前記第３未照射部分は前記第１及び第２部分の少なくとも１つとほぼ同じ位置にある。再凝固した前記第１、第２、及び第３部分が、フィルム試料の一区画の横断面全体を形成することができる。
【００１５】
本発明の更に他の好適例では、再凝固した前記第１及び第２部分を、再凝固した前記第３部分から少し離して設ける。これに加えて、前記第１小ビームが第１エネルギー密度を有し、前記第２小ビームが第２エネルギー密度を有し、前記第３小ビームが第３エネルギー密度を有し、前記第３エネルギー密度が、前記第１エネルギー密度及び前記第２エネルギー密度の少なくとも一方と異なることができる。前記第２ビームパルスは前記第１ビームパルスの直後に後続させることができ、フィルム試料を照射ビームパルスに対する第１位置に設けた際に、前記第１部分を前記第１小ビームで照射することができる。フィルム試料を照射ビームパルスに対する第２位置に設けた際に、前記第２部分を前記第２小ビームで照射することができ、前記第２位置は前記第１位置よりも、フィルム試料の区画の中心により近い。更に、フィルム試料を照射ビームパルスに対して平行移動して、これにより、前記第１小ビームがフィルム試料に当たる位置を、前記第１位置から前記第２位置に移動させることができる。
【００１６】
本発明の更に他の好適例では、前記第１部分を厚さ全体にわたって完全に融解させて、前記第２部分を厚さ全体にわたって完全に融解させる。また、フィルム試料の更なる部分が前記第１及び第２小ビームによる照射を受けるように、フィルム試料を平行移動して、この更なる部分は、フィルム試料の前記特定領域にほぼ隣接する。前記第１及び第２部分の照射を反復して、半導体薄膜フィルム試料の全体を処理する。フィルム試料の前記更なる部分の第１端部を、フィルム試料の前記特定領域の第２端部にオーバラップ（重複）させて、前記更なる部分の前記第１端部内の照射されて再凝固した複数部分は、前記特定領域内の再凝固した複数部分と互いに間に入り合って、これらの部分どうしはオーバラップさせない。
【００１７】
添付した図面は、本発明の好適な実施例を示し、本発明の原理を説明する役割をする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明による照射システムの好適な実施例のブロック図であり、（異なるフリューエンスを有する）逐次的なビームパルスの複数部分が、試料上に設けた半導体薄膜フィルムの複数領域を照射して、これらの部分がこれらの領域と互いに間に入ることを可能にする。
【図１Ｂ】半導体薄膜フィルムを含む試料の拡大した側断面図である。
【図２】概念的に分割され、上面に半導体薄膜フィルムを有する試料の好適な具体例の開放上面分解図であり、この半導体薄膜フィルムの表面領域全体に対して、図１Ａの好適なシステムを用いて本発明によるプロセスを実行する。
【図３】本発明によるマスクの第１の好適な実施例の上面図であり、このマスクは２つの部分に分割され、第１部分及び第２部分によってパターン化されたそれぞれの小ビーム組が、薄膜フィルムの同一領域を照射することができ、各小ビーム組によって照射される前記領域内の部分は、当該領域全体にわたって分散している。
【図４Ａ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｅ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｆ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｇ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図４Ｈ】本発明の好適な実施例による、図３のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図５Ａ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｂ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｃ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｄ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｅ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｆ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｇ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図５Ｈ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図４Ａ〜４Ｈに示す試料の移動に対応し、）図３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図６】Ａ及びＢは、図５Ｇ及び図５Ｈの結晶化した部分に対応する、照射され、再凝固して結晶化した２つの特定部分を示す図であり、ＴＦＴデバイス全体が結晶化部分内に位置する。図５Ｇ及び図５Ｈの結晶化した部分に対応する、照射され、再凝固して結晶化した２つの特定部分を示す図であり、ＴＦＴデバイスの活性領域が結晶化部分内に位置し、ＴＦＴデバイスの他の領域は結晶化部分間の境界領域部分上に設けられる。
【図７】本発明によるマスクの第２の好適な実施例の上面図であり、このマスクは３つの部分に分割され、第１、第２、及び第３部分によってパターン化されたそれぞれの小ビーム組が薄膜フィルムの同一領域を照射可能であり、各小ビーム組によって照射された領域内の部分は、当該領域全体にわたって分散している。
【図８Ａ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｃ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｄ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｅ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｆ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｇ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図８Ｈ】本発明の好適な実施例による、図７のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図である。
【図９Ａ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｂ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｃ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｄ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｅ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｆ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｇ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図９Ｈ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図８Ａ〜８Ｈに示す試料の移動に対応し、）図７のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１０】本発明によるマスクの第３の好適な実施例の上面図であり、このマスクは４つの部分に分割され、第１及び第２部分によってパターン化したそれぞれの小ビーム組を用いて、照射領域内の第１部分中で粒子を横方向に成長させて、第３及び第４部分によってパターン化したそれぞれの小ビーム組を用いて、照射領域の第２部分中で粒子を横方向に成長させて、薄膜フィルムの同一領域を照射可能であり、小ビームによって照射された領域の前記第１及び第２部分は、当該領域全体にわたって分散している。
【図１１Ａ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｂ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｃ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｄ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｅ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｆ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｇ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１１Ｈ】本発明の好適な実施例による、図１０のマスクによるビームパルスのパターン化に伴う、試料の半導体薄膜フィルムのビームパルスに対する逐次的な移動を示す図であり、これにより、半導体薄膜フィルムの同一領域内の複数特定領域内の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）を促進する。
【図１２Ａ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１２Ｂ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１２Ｃ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１２Ｄ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１２Ｅ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１２Ｆ】ＳＬＳの原理にもとづく本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、（図１１Ａ〜１１Ｈに示す試料の移動に対応し、）図１０のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１３】本発明によるマスクの第４の好適な実施例の上面図であり、このマスクは中心領域部分と境界領域部分とに分割され、境界領域部分によってパターン化されたそれぞれの小ビーム組が領域内の部分を照射して、これらの部分が、隣接領域を照射する次の逐次的なビームパルスによってパターン化された小ビームによって照射される領域内の部分間に入って、隣接する領域どうしの境界領域内の、後のビームパルスの小ビームによって照射される部分は、この境界領域部分全体にわたって分散する。
【図１４Ａ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、図１３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１４Ｂ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、図１３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１４Ｃ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、図１３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１４Ｄ】本発明のプロセスによる処理の逐次的な段階の代表的なものを示す図であり、図１３のマスクによってマスクされた照射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの再凝固及び結晶化を示す。
【図１５】図１３のマスクによってパターン化したビームパルスによって照射される領域が受ける照射の回数を示す図である。
【図１６】本発明の第１の好適な処理手順を表わすフロー図であり、少なくとも部分的に図１Ａの演算装置の制御下で、図４Ａ〜４Ｈ、図５Ａ〜５Ｈ、図８Ａ〜８Ｈ、図９Ａ〜９Ｈ、図１１Ａ〜１１Ｈ、及び図１２Ａ〜１２Ｆに示す本発明の好適な技法を用いて実行する。
【図１７】本発明の第２の好適な処理手順を表わすフロー図であり、少なくとも部分的に図１Ａの演算装置の制御下で、図１４Ａ〜１４Ｄに示す本発明の好適な技法を用いて実行する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施例の詳細な説明）
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
なお、本発明による種々のシステムは、半導体（例えばシリコン）薄膜フィルム上の以前に結晶化した領域間に入れることが可能な１つ以上の領域を、この半導体薄膜フィルム上に生成し、凝固させ結晶化させるために利用することができる。こうした領域を達成するためのシステム及びプロセス、並びに結果的な結晶化した半導体薄膜フィルムの好適な実施例について、以下に更に詳細に説明する。しかし、本発明は、本明細書に記載したシステム、プロセス、及び半導体薄膜フィルムの好適な実施例に何ら限定されるものではない。
【００２０】
連続動作のＳＬＳを提供する特定のシステムは、米国特許出願第０９／５２６５８５号明細書（特許文献３、以下’585出願と称する）に記載され、その全文を参考文献として本明細書に含める。本発明の好適な実施例によるほぼ同様のシステムは、上述した半導体フィルムの照射され、凝固して結晶化した部分を作製するために採用することができ、このシステムを用いて、新たな照射され、凝固して結晶化した領域を以前に結晶化した部分と共に分散させることができる。特に、本発明によるシステムは、照射ビームパルスによって照射されるアモルファス・シリコン薄膜フィルムを有する試料１７０に対して用いられ、この半導体薄膜フィルムの特定領域の照射、その後の凝固及び結晶化を促進する。この好適なシステムは、照射ビーム（例えばレーザビーム）を放出するビーム源１１０（例えばLambda Physik（登録商標）社の型式LPX-315IのＸeＣlパルス・エキシマレーザ）、前記レーザビームのエネルギー密度を修正するための可制御のビーム・エネルギー密度変調器１２０、MicroLas（登録商標）社の二枚板可変アッテネータ（減衰器）１３０、ビーム・ステアリング（操舵）鏡１４０、１４３、１４７、１６０及び１６２、ビーム拡大（エキスパンダー）及びコリメート（視準）レンズ１４１及び１４２、ビーム・ホモジナイザ（均質化器）１４４、コンデンサー（集光）レンズ１４５、フィールド（視野）レンズ１４８、平行移動ステージ（図示せず）に搭載可能な投射マスク１５０、４×−６×（４倍〜６倍）のアイピース（接眼レンズ）１６１、可制御のシャッタ１５２、処理すべき半導体薄膜フィルムを有して試料平行移動ステージ１８０上に搭載された試料１７０上に照射ビームパルス１６４を焦点合わせするための多素子の対物レンズ１６３、振動絶縁兼自己水準器システム１９１、１９２、１９３及び１９４上に支持されたグラナイト・ブロック光学ベンチ１９０、及びビーム源１１０、ビーム・エネルギー密度変調器１２０、可変アッテネータ１３０、シャッタ１５２、及び試料平行移動ステージ１８０に結合されてこれらを制御する演算装置１００（例えば、本発明によるプログラムを実行する汎用コンピュータ、あるいは特定目的のコンピュータ）を具えている。
【００２１】
試料平行移動ステージ１８０を演算装置１００によって制御して、試料１７０の平面内のＸ−Ｙ方向の平行移動、並びにＺ方向の平行移動を行うことが好ましい。このようにして、演算装置１００は、試料４０の照射ビーム１６４に対する相対位置を制御する。照射ビーム１６４の反復度及びエネルギー密度もコンピュータ１００によって制御する。なお、ビーム源１１０（例えばパルス・エキシマレーザ）の代わりに、試料１７０の半導体（例えばシリコン）薄膜フィルムの選択領域を本明細書に記載の方法で少なくとも部分的に（できれば厚さ全体を通して）融解させるのに適した他の既知のショット・エネルギーパルス源によって、照射ビームパルスを発生することができることは当業者にとって明らかである。こうした既知のパルス源は、パルス固体レーザ、チョップ連続波レーザ、パルス電子ビーム、及びパルス・イオンビームレーザ、等とすることができる。一般に、ビーム源１１０によって発生した照射ビームパルスは、10mJ/cm2〜1J/cm2の範囲のビーム強度、10〜103nsの範囲のパルス持続時間（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum（半値全幅））、及び10Hz〜104Hzの範囲のパルス反復度を提供する。
【００２２】
図１Ａに示すシステムの好適な実施例では、演算装置１００が試料平行移動ステージ１８０によって試料１７０の平行移動を制御して、本発明による試料１７０の半導体薄膜フィルムの処理を行っているが、適切なマスク／レーザビーム平行移動ステージ（簡単のため図示せず）に搭載したマスク１５０及び／またはレーザビーム源１１０を制御して、照射ビームパルス１６４の強度パターンを、試料１７０の半導体薄膜フィルムに対して、制御されるビーム径路に沿って移動（シフト）させるべく、演算装置１００を適応させることもできる。照射ビームパルス１６４の強度パターンを移動させる他の可能な方法は、コンピュータ１００にビーム・ステアリング鏡を制御させることである。図１Ａの好適なシステムは、試料１７０のシリコン薄膜フィルムを、以下に詳細に説明する方法で処理するために使用することができる。本発明の好適なシステムは、マスク１５０を使用して、結果的なマスクされたビームパルス１６４のプロファイル（外形、形状）を良好に規定し、そして半導体薄膜フィルムの複数部分がこうしたマスクされたビームパルス１６４によって照射されて結晶化する際に、これらの部分の互いに隣接する領域及び端部（エッジ）領域の不均一性を低減すべきである。
【００２３】
図１Ｂに示すように、試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５は、例えばガラス基板１７２上に直接配置することができ、そして、１つ以上の中間層１７７を間に入れた上に設けることもできる。半導体薄膜フィルム１７５は、少なくともその必要な特定領域が厚さ全体にわたって完全に融解可能である限りは、100Å〜10,000Å（1μm）の厚さを有することができる。本発明の好適な実施例によれば、半導体薄膜フィルム１７５は、シリコン、ゲルマニウム、ゲルマニウム化シリコン（ＳiＧe）で組成することができ、これらのすべてが低レベルの不純物を有することが好ましい。半導体薄膜フィルム１７５用に、他の元素または半導体材料を利用することもできる。半導体薄膜フィルム１７５の直下に位置する中間層１７７は、酸化シリコン（ＳiＯ2）、窒化シリコン（Ｓi3Ｎ4）、及び／または酸化物、窒化物、あるいは試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５の指定領域内の粒子成長を促進するのに適した他の材料で組成することができる。ガラス基板１７２の温度は、室温〜800℃にすることができる。ガラス基板１７２のより高い温度は、基板１７２を予熱することによって達成することができ、この予熱は、ガラス基板が半導体薄膜フィルム１７５に近接していることにより、試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５の照射されて再凝固して結晶化した領域内に大きな粒子が効果的に成長することを可能にする。
【００２４】
図２に、試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５（例えばアモルファス・シリコン薄膜フィルム）の好適な実施例の拡大図、及び試料１７０の位置に対するビームパルス１６４の相対的な平行移動径路を示す。好適な試料１７０は、Ｙ方向40cm×Ｘ方向30cmの好適な寸法を有する。試料１７０は、概念的に多数の列（例えば、１番目の概念的な列２０５、２番目の概念的な列２０６、３番目の概念的な列２０７、等）に分割することができる。概念的な各列の位置／大きさを演算装置１００の記憶装置に記憶して、演算装置１００が後にこれらの位置／大きさを利用して、試料１７０の平行移動を制御し、かつ／あるいはビーム源１１０によって、半導体薄膜フィルム１７５のこれらの位置上、あるいは記憶している位置にもとづく他の位置上にビームを発射することができる。列２０５、２０６、２０７等の各々は、例えばＹ方向1/2cm×Ｘ方向30cmの寸法にすることができる。従って、試料１７０をＹ方向40cmにすれば、試料１７０は概念的に80列に分割することができる。試料１７０は、他の寸法（例えば1cm×30cmの列、2cm×30cmの列、3cm×30cmの列、等）を有する列に分割することもできる。実際に、ビームパルス１６４がこうした列内の半導体薄膜フィルム１７５の特定領域を照射して完全に融解させて、これにより、こうした領域内の小粒子の成長を促進して、フィルム試料１７５上に均一な領域を形成して、一般に互いに異なるフリューエンスを有する２つの異なる（例えば逐次的な）ビームパルスによって照射した領域を、半導体薄膜フィルムの同一領域内で互いに間に入れることが可能な限りは、試料１７０の概念的な列の寸法に対する制約は全くない。各列の位置／寸法は、演算装置１００の記憶装置に記憶されて、こうした演算装置１００によって、平行移動ステージ１８０のビームパルス１６４に対する平行移動を制御するため、及び／またはビーム源１１０によってビーム１１１を発射するために利用される。
【００２５】
半導体薄膜フィルム１７５はビームパルス１６４によって照射することができ、ビームパルス１６４は、図３に示す本発明の第１の好適な実施例によるマスク１５０を用いてパターン化される。第１の好適なマスク１５０は、その断面積がビームパルス１６４の断面積よりも大きくなるような大きさにする。このようにして、マスク１５０がビームパルスを、マスク１５０の開口あるいは透明領域によって指向された形状及びプロファイルを有するようにパターン化することができる。マスク１５０は、第１部分Ａ３００及び第２部分Ｂ３５０に分割される。第１部分Ａ３００は、多数の開口または透明領域３１０を有し、これらの領域はビーム・ブロック（阻止）領域３２０によって互いに分離されている。第２部分Ｂ３５０は、多数の開口または透明領域３６０を有し、これらの領域はビーム・ブロック領域３７０によって互いに分離されている。マスク１５０の第１及び第２部分３００、３５０のそれぞれの開口または透明領域３１０、３６０は、「スリット」と称することができる。これらのスリットは、小さいビームパルス（または小ビーム）がこれらのスリットを通過して、半導体薄膜フィルム１７５のこれらの小ビームが当たった領域を照射して完全に融解させることを可能にする。スリット３１０、３６０の寸法は、0.1μm×0.5μm、0.5μm×0.5μm、等とすることができる。これらのスリットの他の寸法も可能であり、本発明の範囲内であることは明白である。これらのスリットは例えば、矩形、円形、三角形、Ｖ字形、ダイヤモンド形、等にすることができる。このようにして、マスク１５０はビームパルス１６４を、試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５の所定部分に当たるようにパターン化することができ、これについては以下で更に説明する。
【００２６】
以下、本発明によるプロセスの第１の好適な実施例について、図４Ａ〜４Ｈ及び５Ａ〜５Ｈに示して、図３のマスク１５０によってパターン化されたビームパルス１６４が半導体薄膜フィルム１７５に当たる部分に対する試料１７０の相対移動を参照して説明する。以下では、試料１７０の好適な平行移動を、マスクされたビームパルス１６４の方向に関係して、図２も参照して説明する。マスク１５０を移動するか、あるいは試料平行移動ステージ１８０を移動するかのいずれかによって、試料１７０を相対移動して、試料１７０の半導体薄膜フィルム１７５の選択領域を照射することができる。以上の目的のために、マスクされたビームパルスの長さ及び幅は0.1cm×0.5cmにすることができる。しかし、マスクされたビームパルス１６４はこうした形状及び大きさに限定されないことは明らかである。実際に、マスク１５０によってパターン化して寸法決めされる、ビームパルス１６４の他の形状及び／または大きさも可能である。
【００２７】
試料１７０を概念的に列２０５、２０６、２０７、等に分割した後に、（演算装置１００を用いてビーム源１１０を作動させることによって、あるいはシャッタ１３０を開放することによって、）レーザビームパルス１１１を活性化して、レーザビームパルス１６４を発生して、レーザビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５から離れた第１位置２２０に当たる。そして、演算装置１００の制御下で、試料１７０をＸ方向に向けて加速して平行移動して、第１ビーム径路２２５の固定位置の小ビームに対して所定速度に到達させる。
【００２８】
本発明のプロセスの１つの好適な変形例では、好適には試料１７０のレーザビームパルス１４９に対する移動速度が所定速度に達した際に、小ビームパルス１６４が試料１７０の第１端２１０’に達することができる。そして、試料１７０を連続的に（例えば停止させずに）所定速度でＸ方向に平行移動して、これにより、第２ビーム径路２３０の全長にわたって、小ビームパルス１６４が試料１７０の連続的な部分を照射し続けるようにする。
【００２９】
ビームパルス１６４が第１端２１０’を通過すると、ビームパルス１４９はマスク１５０の第１部分Ａ３００及び第２部分Ｂ３５０を通過して、マスク１５０はビームパルス１４９をパターン化して、マスクされたビームパルス１６４にする。図５Ａに示すように、マスク１５０の第１部分Ａ３００によってパターン化されたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第１領域４１０に当たり、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０によってパターン化されたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５の端２１０’から離れた領域を照射する。従って、図４Ａ及び図５Ａに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域は、マスク１５０の第１部分Ａ３００によってマスクされたビームパルス１６４のみによって照射される。図５Ａに示すように、照射される第１領域４１０どうしは互いに少し離して設けた複数の照射された第１部分４１５を具え、これらの第１部分４１５は、マスク１５０の第１部分Ａ３００のスリット３１０の位置及び向きにほぼ一致する。特に、照射された第１部分４１５どうしの間にある部分が他のビームパルス（例えば後続のマスクされたビームパルス）で照射可能なように、第１部分４１５を設ける。本発明の好適な実施例では、照射された第１部分４１５どうしの間の部分が十分大きく、その中にある、第１部分４１５とおよそ同じ大きさの新たな部分全体を、（例えば、いずれの第１部分４１５ともオーバラップすることなしに）他のビームパルスによって照射することができる。マスクされたビームパルス１６４が、照射中の第１部分４１５を厚さ全体にわたって完全に融解させるのに十分なフリューエンスまたは強度を有することが可能である。これに加えて、これらの部分４１５は、マスクされたビームパルス１６４によって部分的に融解させることができる。
【００３０】
その後に、図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、ビームパルスをマスク１５０の第１部分Ａ３００及び第２部分Ｂ３５０によってマスクして、第１部分Ａ３００によってパターン化された最初の半分のビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第２領域を照射して、第２部分Ｂ３５０によってパターン化された残りの半分のビームパルス１６４が第１領域４１０を照射するようにする。従って、第２領域４２０内の第１照射領域４２５は、第１領域４１０内の第１部分４１５とほぼ同様の位置にあり、ほぼ同様に照射される。なお、第２部分Ｂ３５０によってパターン化された残りの半分のビームパルス１６４が第１照射領域４１０を照射するより先に、前のビームパルスによって照射された第１部分４１５（図５Ａ参照）は自ずと凝固して結晶化している。これに加えて、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０によってマスクされた残りの半分のビームパルス１６４によって照射された第１領域４１０の第２部分４１８は、結晶化した第１部分４１５の間に入る。なお、前記最初の半分のビームパルス１６４が第１部分４１５を照射するために用いるフリューエンスは、前記残りの半分のビームパルス１６４が第２部分４１８を照射するために用いるフリューエンスと異なる。第１部分４１５と第２部分４１８とが互いに間に入っているということにより、こうした結晶化領域４１５、４１８上に配置したＴＦＴデバイスの性能は好適なことに、第１領域４１０全体を通して均一である。
【００３１】
次に、図４Ｃ及び図５Ｃに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、ビームパルス１４９をマスク１５０の第１部分Ａ３００及び第２部分Ｂ３５０によって再びマスクして、第１部分Ａ３００によってパターン化された最初の半分のビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第３領域４３０を照射して、第２部分Ｂ３５０によってパターン化された残りの半分のビームパルス１６４が、（前に部分的に照射された）第２領域４２０を照射する。第３領域４３０の第１部分４３５は、第１領域４１０内の第１部分４１５及び第２領域４２０内の第１部分４２５とほぼ同様の位置にあり、ほぼ同様に照射される。第１領域４１０の照射された第１部分４１５の結晶化に関する以上の説明と同様に、（図５Ｂに示すように）前のビームパルスによって照射された第１部分４２５は、自ずと凝固して結晶化している。更に、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０によってマスクされた残りの半分のビームパルス１６４によって照射された第２部分４２８は、結晶化した第１部分４２５の間に入る。これに加えて、第１領域４１０の第１部分４１５及び第２部分４２８（特に全領域）が結晶化している。
【００３２】
図４Ｄ及び５Ｄに、マスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動中の試料１７０を示し、ビームパルス１４９はマスク１５０の第１部分Ａ３００及び第２部分Ｂ３５０によって再びマスクされて、第１部分Ａ３００によってパターン化された最初の半分のビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の更なる領域４３０を照射して、第２部分Ｂ３５０によってパターン化された残りの半分のビームパルス１６４が、（前に部分的に照射された）第３領域４３０を照射する。従って、前記最初の半分のマスクされたビームパルス１６４によって照射された第３領域４３０の第２照射部分４３８は、結晶化した第１照射部分４３５の間に入る。
【００３３】
前記平行移動は、すべての領域４１０、４２０、４３０、...、４９０が完成して、概念的な第１列２０５内の各領域内のすべての前記第１部分及び前記第２部分が結晶化するまで、即ち、図４Ｅ及び５Ｅに示すように、小ビームパルス１６４が試料１７０の第２端２１０”に到達するまで継続する。ビームパルス１６４が第２端２１０”を通過すると、（第３ビーム径路２３５中の）試料１７０のビームパルス１６４に対する平行移動を減速して、第２位置２４０に到達させる（図２参照）。なお、ビームパルス１６４が試料１７０の第２端２１０”を横断した後にビームパルス１１１の発生を停止する必要はない、というのは、ビームパルス１６４はもはや試料１７０を照射していないからである。
【００３４】
ビームパルス１６４が試料１７０の第２端２１０”から離れている間には、試料１７０を第４ビーム径路２４５経由で第３位置２４７まで−Ｙ方向に平行移動し続けて、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６に沿った各部分を照射できるようにする。そして、試料１７０を位置２４７に静止させて、試料１７０を第３位置２４７まで平行移動し続けた際に生じたすべての振動は自ずと止まる。実際には、試料１７０が概念的な第２列２０６に到達するために、試料１７０を、（−Ｙ方向の）幅1/2cmを有する列の分だけ、約1/2cm平行移動し続ける。そして、試料１７０を第４ビーム径路経由で−Ｘ方向に所定速度まで加速して、これによりビーム１６４の照射が半導体薄膜フィルム１７５に到達し、そして第２端２１０”を通過する。
【００３５】
その後に、試料１７０を第５ビーム径路２５５に沿って平行移動し続け、そして、第１列２０５の照射に関して上述した好適なプロセスを概念的な第２列に対して繰り返して、試料１７０を＋Ｘ方向に平行移動しながら、更なる領域５１０、５２０、及びそれぞれの領域内の小粒子領域（第１部分）５１５、５２５、及び横方向成長領域（第２部分）５１８、５２８を照射する。しかし、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６の第１領域５１０をまず照射するために、第１部分Ａ３００を用いて前記最初の半分のビームパルス１６４を供給する代わりに、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０を用いてビームパルスをパターン化して、概念的な第２列２０６の第１領域５１０を照射する。
【００３６】
特に、図４Ｆ及び５Ｆに示すように、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０によってパターン化されたビームパルスが、試料１７０の概念的な第２列２０６上の第１領域５１０に当たる間に、マスク１５０の第１部分Ａ３００によってパターン化されたビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５から離れた領域を照射する。従って、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域５１０は、マスク１５０の第２部分Ｂ３５０によってマスクされたビームパルス１６４のみによって照射される。図５Ｆに示すように、概念的な第２列２０６の照射される第１領域５１０は複数の照射された第１部分５１５を具え、これらの部分５１５どうしは互いに少し離して設けられ、そしてマスク１５０の第２部分Ｂ３５０のスリット３６０の位置及び向きにほぼ一致する。図４Ｇ、４Ｈ、５Ｇ、５Ｈに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６の複数領域が、マスク１５０によってパターン化されたビームパルス１６４によって照射されて、この照射は、第２部分Ｂ３５０によってマスクされた前記残りの半分のビームパルス１６４が、第１部分Ａ３００によってマスクされた前記最初の半分のビームパルス１６４より先に、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６のすべての領域を照射する。
【００３７】
このようにして、試料１７０のすべての概念的な列を適切に照射することができる。特に、ビームパルス１６４が第１端２１０’に達すると、試料１７０の平行移動を第６ビーム径路２６０に沿って減速して、第４位置２６５に到達させる。この時点では、試料１７０を第７ビーム径路２７０に沿って−Ｙ方向に平行移動し続けて、ビームパルス１６４を試料１７０付近より外に出して、第５位置２７２に到達させて、試料１７０の平行移動を停止して、試料１７０のあらゆる振動を自然に除去する。その後に、試料１７０を第８径路２７５に沿って−Ｘ方向に加速して、これによりビームパルス１６４が試料１７０の第１端２０１’に到達してこの端を通過してビームパルス１６４が、概念的な第３列２０７の特定領域を照射して少なくとも部分的に融解させて、これらの領域は、概念的な第１列２０５の領域４１０、４２０、４３０、...、４９０について上述し、そして図５Ａ〜５Ｅに示すのとほぼ同様に結晶化する。
【００３８】
この手順は、半導体薄膜フィルムのすべての概念的な列に対して、あるいは、必ずしも概念的に列に分割されていない薄膜フィルム１７５の特定区画の選択した列に対して反復することができる。本発明によるこの好適な手順によって、半導体薄膜フィルム１７５のすべての領域の結晶化した前記第１部分と前記第２部分とが互いに間に入っているので、こうした結晶化領域上に配置したＴＦＴデバイスの性能は、こうした結晶化領域上に配置したＴＦＴデバイス全体を通してほぼ均一になる。
【００３９】
これに加えて、演算装置１００が、（所定パルス持続時間を設定することによって照射する代わりに、）演算装置１００の記憶装置に記憶している所定位置にもとづいて、ビーム源１１０によるビーム１１１の発射を制御することができる。例えば、演算装置１００がビーム源１１０を制御してビーム１１１を発生して、対応するビームパルス１６４によって薄膜フィルム１７５の特定領域内の所定位置のみを照射して、演算装置１００がこれらの位置を記憶し利用して、ビーム１１１の発射を開始して、これにより、試料１７０を平行移動し続ける際のみにビームパルス１６４を照射して、これらの領域をビームパルス１６４の径路内に直接もっていくことができる。ビーム源１１０は、演算装置１００によって、Ｘ方向の位置の座標にもとづいて発射することができる。
【００４０】
これに加えて、ビームパルス１６４の照射の径路が、半導体フィルム１７５上の融解して結晶化すべき領域に当たる際には、試料１７０を必ずしも連続的でない方法で平行移動することができる。従って、試料１７０の中間で試料１７０の平行移動を停止して、この中間の領域を照射して、少なくとも部分的に融解させ、そして再凝固させて結晶化することができる。その後に、試料１７０を移動して、半導体薄膜フィルム１７５の他の部分をビームパルス１６４の径路内におき、そして試料１７０の平行移動を再び停止して、以上で詳細に説明したプロセスの好適な実施例、並びに以下に説明するプロセスの実施例によって、前記特定区画を照射して、少なくとも部分的に融解させる。
【００４１】
図５Ｃ〜５Ｈに示す第１領域４１０の、照射されて再凝固して結晶化した第１部分４１５及び第２部分４１８を、図６Ａに示す。特に図６Ａに示すように、ＴＦＴデバイス６１０及び６２０は、第１領域４１０のそれぞれ第１部分４１５及び第２部分４１８内に配置することができる。第１領域４１０の第１部分４１５内に配置された第１ＴＦＴデバイス６１０は、ゲート６１２、ドレイン６１４、ソース６１６、及び活性領域６１８を具え、これらのすべてが第１部分４１５の境界領域部分から離して設けられる。同様に、第２ＴＦＴデバイス６２０、そのゲート６２２、ドレイン６２４、ソース６２６、及び特に活性領域６２８も、第１領域４１０の第２部分４１８の境界領域部分にオーバラップしないように配置される。
【００４２】
図５Ｃ〜５Ｈに示す第１領域４１０の、照射されて再凝固して結晶化した第１部分４１５及び第２部分４１８を、図６Ｂに示し、これらの部分上にそれぞれＴＦＴデバイス６１０’、６２０’が設けられている。この好適な実施例では、ＴＦＴデバイス６１０’、６２０’のそれぞれの活性領域６１８’、６２８’のみが、それぞれ結晶化した第１部分４１５及び第２部分４１８内に設けられＴＦＴデバイス６１０’及び６２０’の他の部分は、これらの部分４１５及び４１８の境界上に位置する。特に、第１ＴＦＴデバイス６１０’は、第１領域４１０の第１部分４１５内に全体が配置された活性領域６１８’を具え、ＴＦＴデバイス６１０’のゲート６１２’、ドレイン６１４’、及びソース６１６’は第１部分４１５の境界にオーバラップする。また、第２ＴＦＴデバイス６２０’については、その活性領域６２８’の全体が第１領域４１０の第２部分４１８内に配置され、第２ＴＦＴデバイス６２０’のゲート６２２’、ドレイン６２４’、及びソース６２６’は、こうした第２部分４１８の境界上に直接設けられる。なお、ゲート６１２、６１２’、６２２、６２２’、ドレイン６１４、６１４’、６２４、６２４’、及びソース６１６、６１６’、６２６、６２６’のいずれも、第１及び第２部分４１５及び４１８上、及びその境界領域部分上に設けることができる。これに加えて、本発明の更に他の実施例では、ＴＦＴデバイス６１０’、６２０’のそれぞれの活性領域６１８’、６２８’の小部分を、第１部分４１５及び／または第２部分４１８の境界領域部分上に配置して、これらの活性領域６１８’、６２８’の残りの大部分を、こうした第１及び第２部分４１５、４１８内に配置することができる。
【００４３】
図７は、本発明によるマスク１５０’の第２の好適な実施例の上面図であり、このマスク１５０’は第１部分Ａ’７１０、第２部分Ｂ’７２０、及び第３部分Ｃ’７３０に分割され、第１、第２、及び第３部分７１０、７２０、７３０によってパターン化されたそれぞれの小ビーム組が、薄膜フィルム１７５の同一領域を照射することができ、そして各小ビーム組によって照射された領域内の複数部分は、領域全体にわたって分散する。図３に示す第１の好適なマスク１５０と同様に、第１、第２、及び第３部分７１０、７２０、７３０はそれぞれ、多数の開口または透明領域７１５、７２５、７３５を有し、これらの領域はビーム・ブロック領域によって互いに分離され、これらの領域はスリットと称することができる。これらのスリットは、これらのスリットを通して小さいビームパルス（または小ビーム）を照射して、半導体薄膜フィルム１７５のこれらの小ビームが当たった領域を少なくとも部分的に融解させることを可能にする。
【００４４】
以下、本発明によるプロセスの第２の好適な実施例について、図８Ａ〜８Ｈ、及び図９Ａ〜９Ｈを参照しながら説明する。プロセスの第１実施例については、試料１７０の相対的な平行移動を、ビームパルス１６４が第１端２１０’に達するまで加速する。第１端２１０’の通過時には、ビームパルス１４９がマスク１５０’の第１部分Ａ’７１０、第２部分Ｂ’７２０、及び第３部分Ｃ’７３０を通過して、これらの部分がビームパルス１４９を、マスク１５０’のパターンとほぼ同じパターンにパターン化して、マスクされたビームパルス１６４にする。図８Ａ及び図９Ａに示すように、マスク１５０’の第１部分Ａ’７１０によってパターン化されたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルムの試料１７０の概念的な第１列２０５上の第１領域８１０に当たってこの領域を照射して、この間にマスク１５０’の第２部分Ｂ’７２０及び第３部分Ｃ’７３０によってパターン化されたビームパルス１６４は半導体薄膜フィルム１７５の端２１０’から離れた所を照射する。従って、図８Ａ及び図９Ａに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域８１０は、マスク１５０’の第１部分Ａ’７１０によってマスクされたビームパルス１６４のみによって照射される。図９Ａに示すように、照射された第１領域８１０は最初は、照射された複数の第１部分８１５を具え、第１部分８１５どうしは互いに少し離して設けられ、マスク１５０’の第１部分Ａ’７１０のスリット７１５の位置及び向きにほぼ一致する。図４Ａ〜４Ｈ及び図５Ａ〜５Ｈに示す第１実施例のように、第１領域８１０の照射された第１部分８１５は、これらの第１部分８１５の間にある部分が他のビームパルス（例えば後続するビームパルス）によって照射可能なように設ける。
【００４５】
その後に、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、試料１７０をビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、ビームパルス１４９がマスク１５０’の第１部分Ａ’７１０及び第２部分Ｂ’７２０によってマスクされて、１つ目の1/3の（即ち、第１部分Ａ’７１０によってパターン化された）ビーム１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第２領域８２０を照射して、２つ目の1/3の（即ち、第２部分Ｂ’７２０によってパターン化された）ビーム１６４が第１領域８１０を照射する。マスク１５０’の第３部分Ｃ’７３０によってパターン化された３つ目の1/3のビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５から離れた所（即ち、端２１０’の外側）を照射する。従って、第２領域８２０の第１部分８２５は、第１領域８１０の第１部分８１５とほぼ同様に照射されて配置される。なお、第２部分Ｂ’７２０によってパターン化された２つ目の1/3のビームパルス１６４が第１領域８１０を照射するより先に、前のビームパルス１６４によって照射された第１部分８１５（図９Ａ参照）は自ずと凝固して結晶化している。これに加えて、マスク１５０’の第２部分Ｂ’７２０によってマスクされた２つ目の1/3のビームパルス１６４によって照射された第１領域８１０の第２部分８１７は、結晶化した第１部分８１５の間に入る。マスク１５０’の第１、第２、及び第３部分７１０、７２０、７３０の構成にもとづけば、第１及び第２部分８１５、８１７が、１つ目の1/3のビームパルス１６４によってまず照射され、これに続いて２つ目の1/3のビームパルス１６４によって照射されていても、この時点では第１領域８１０内に未照射領域が存在する。
【００４６】
次に、図８Ｃ及び図９Ｃに示すように、試料１７０を再び、マスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、マスク１５０’の第１、第２、及び第３部分７１０、７２０、７３０によってビームパルス１４９をマスクして、１つ目の1/3の（即ち、第１部分Ａ’７１０によってパターン化された）ビームパルス１６４は半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第３領域８３０を照射して、２つ目の1/3の（即ち、第２部分Ｂ’７２０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第２領域８２０を照射して、３つ目の1/3の（即ち、第３部分Ｃ’７３０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第１領域８１０を照射する。従って、第３領域８３０の第１部分８３５は、第１及び第２領域８１０、８２０のそれぞれの第１部分８１５、８２５とほぼ同様に照射されて配置される。また、第２領域８２０の第２部分８２７は、第１領域８１０の第２部分８１７とほぼ同様に照射されて配置される。第３部分Ｃ’７３０によってパターン化された３つ目の1/3のビームパルス１６４が第１領域８１０を照射するより先に、（図９Ａ及び図９Ｂに示すように）前の２回のビームパルス１６４によって照射された第１及び第２部分８１５、８１７は自ずと凝固して結晶化している。また、第２部分Ｂ’７２０によってパターン化した２つ目の1/3のビームパルス１６４が第２領域８２０を照射するより先に、前のビームパルスによって最初に照射された第１部分８２５（図９Ａ参照）も自ずと凝固して結晶化している。
【００４７】
更に、マスク１５０’の第３部分Ｃ’７３０によってマスクされた３つ目の1/3のビームパルス１６４によって照射された第１領域８１０の第３部分８１８は、結晶化した第１部分８１５と第２部分８１７の間に入る。また、マスク１５０’の第２部分Ｂ’７２０によってマスクされた２つ目の1/3のビームパルス１６４によって照射された第２領域８２０の第２部分８２７は、結晶化した第１部分８２５の間に入る。マスク１５０’の第１、第２、及び第３部分７１０、７２０、７３０の構成にもとづけば、３つ目の1/3のビームパルス１６４による照射後には、第１領域８１０内にはもはや未照射部分が存在しない。図８Ｄ及び図９Ｄに示すように、試料１７０を−Ｘ方向に平行移動して、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５を逐次的な４番目のビームパルス１６４によって照射する際には、第１領域８１０のすべての部分８１５、８１７、８１８は照射されて結晶化している。
【００４８】
図４Ａ〜４Ｈ及び図５Ａ〜５Ｈに示す本発明の実施例についての以上の説明と同様に、１つ目の1/3のビームパルス１６４が第１部分８１５を照射するために用いるフリューエンスは、２つ目及び３つ目の1/3のビームパルス１６４の各々がそれぞれ第２及び第３部分８１７、８１８を照射するために用いるフリューエンスとは異なる。第１、第２、及び第３部分８１５、８１７、８１８が互いに間に入っているということにより、こうした結晶化領域８１５、８１７、８１８上に配置されたＴＦＴデバイスの性能は、第１領域８１０の全体を通して均一である。半導体薄膜フィルム１７５の第１領域８１０を参照して上述したように、そして図８Ｄ、８Ｅ、９Ｄ、９Ｅに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５のすべての領域が照射されて結晶化するまで、列２０５の全体に対して、こうした手順を同様に繰り返す。
【００４９】
次に、概念的な第２列２０６の処理を開始すると、マスク１５０’の第３部分Ｃ’７３０によってマスクされた３つ目の1/3のビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列の第１領域９１０の第１部分９１５に当たってこの部分を照射する（図８Ｆ及び９Ｆ参照）。従って、本発明の第２実施例によれば、図８Ｇ、８Ｈ、９Ｇ、９Ｈに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６の各領域が、マスク１５０’によってパターン化されたビームパルス１６４によって照射されて、３つ目の1/3のビームパルス１６４が２つ目の1/3のビームパルス１６４より先に、従って１つ目の1/3のビームパルス１６４より先に、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第２列２０６のすべての領域を照射する。
【００５０】
このようにして、試料１７０のすべての概念的な列を、マスク１５０’によってパターン化したビームパルス１６４によって適切に照射することができる。概念的な第３列２０７の平行移動及び照射は、概念的な第１列２０５の平行移動及び照射とほぼ同様であり、以下では詳細に説明しない。
【００５１】
図１０に、本発明によるマスク１５０”の第３の好適な実施例の上面図を示し、マスク１５０”は４つの部分（即ち、第１上部１０００、第１下部１０２０、第２上部１０５０、第２下部１０７０）に分割される。特に、第１上部１０００のスリット１０１０及び第１下部１０２０のスリット１０３０によってパターン化されるそれぞれの小ビーム組は、照射領域の照射された第１部分中に粒子を横方向に成長させるために用いる。第１下部１０２０のスリット１０３０は、第１上部１０００のスリット１０１０から垂直方向のオフセット１０４０をおいて設ける。これに加えて、第２上部１０５０のスリット１０６０及び第２下部１０７０のスリット１０８０は、同じ照射領域の照射された第２部分中に粒子を横方向に成長させるために用いる。第２下部１０７０のスリット１０８０は、第２上部１０５０のスリット１０６０から垂直方向のオフセット１０９０をおいて設ける。このように小ビームによって照射されて横方向に成長したこの領域の第１及び第２部分は、領域全体にわたって互いに離れて分散している。なお、この第３の好適なマスク１５０”を用いた、半導体薄膜フィルム１７５の結果的な結晶化部分のレイアウト（配置）は、図３に示すマスク１５０の第１の好適な実施例とほぼ同様である。しかし、図５Ａ〜５Ｈの半導体薄膜フィルム１７５内の領域４１０、４２０、等の第１部分４１５、４２５、等、及び第２部分４１８、４２８、等は、以下に図１１Ａ〜１１Ｈ及び図１２Ａ〜１２Ｆを参照して説明する、本発明の第３の好適な実施例による半導体薄膜フィルム１７５の領域内の第１及び第２部分よりも幾分小さい。このことは、本発明によるプロセスの第３の好適な実施例を用いて結晶化した半導体薄膜フィルム１７５の第１及び第２部分において、以下に更に詳細に説明する横方向の粒子成長が行われるからである。
【００５２】
図１１Ａ及び１２Ａに示すように、マスク１５０”の第１上部Ｘ１０００によってパターン化されたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム試料１７０の概念的な第１列２０５の第１領域１１１０に当たってこの領域を照射して、この間にマスク１５０”の第１下部Ｘ’１０３０、第２上部Ｙ１０５０、及び第２下部Ｙ’１０７０は、半導体薄膜フィルム１７５の第１端２１０’から離れた領域を照射する。従って、図１１Ａ及び１２Ａに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域１１１０は、マスク１５０”の第１上部Ｘ１０００によってマスクされたビームパルス１６４のみによって照射される。図１２Ａに示すように、照射される第１領域１１１０は最初は、複数の照射された第１部分１１１２を具え、第１部分１１１２どうしは互いに少し離して設けられ、マスク１５０”の第１上部Ｘ１０００のスリット１０１０の位置及び向きにほぼ一致する。図４Ａ〜４Ｈ及び図５Ａ〜５Ｈに示す第１実施例のように、第１領域１１１０の第１部分１１１２は、これらの第１部分１１１２の間にある部分を他のビームパルス１６４（例えば後に当てるマスクされたビームパルス１６４）によって照射可能なように設ける。
【００５３】
その後に、図１１Ｂ及び１２Ｂに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、マスク１５０”の第１上部Ｘ１０００及び第１下部Ｘ’１０２０によってビームパルス１４９をマスクして、１つ目の1/4の（即ち、第１上部Ｘ１０００によってパターン化された）ビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第２領域１１２０を照射して、２つ目の1/4の（即ち、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された）ビームパルス１６４が第１領域１１１０を照射する。マスク１５０”の第２上部Ｙ１０５０及び第２下部Ｙ’１０７０によってパターン化された、それぞれ３つ目の1/4及び４つ目の1/4のマスクされたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５から離れた所（即ち、端２１０’の外側）を照射する。第２領域１１２０の第１部分１１２２は、第１領域１１１０の第１部分１１１２とほぼ同様の方法で照射されて配置される。
【００５４】
なお、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された２つ目の1/4のビームパルス１６４が第１領域１１１０を照射するより先に、前のビームパルス１６４によって照射された第１部分１１１２（図１２Ａ参照）は自ずと凝固して結晶化している。２つ目の1/4の（即ち、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された）ビームパルス１６４による第１領域１１１０の照射に関しては、この２つ目の1/4のビームパルス１６４が第１領域１１１０内の第２部分１１１４を照射して、第２部分１１１４は、領域１１１０内の結晶化した第１部分１１１２のある領域にオーバラップする。第２部分１１１４は、第１領域１１１０の結晶化した第１部分１１１２から垂直方向のオフセットをおいて設けることが好ましく、このオフセットは、第１上部Ｘ１０００のスリット１０１０と第１下部Ｘ’１０２０のスリット１０３０との間のオフセット１０４０にほぼ相当する。このようにして、結晶化した第１部分１１１２中に設けられる粒子が第２部分１１１４中に成長しやすくなり、第２部分１１１４が冷却して結晶化する際に、第２部分１１１４が第１部分１１１２にオーバラップする。このようにして、第１部分１１１２中の粒子の粒径を増加させて、これにより第１部分１１１２中の粒子が、結晶化した第２部分１１１４中に成長する。こうした処理は、逐次的横方向結晶化（”ＳＬＳ”：Sequential Lateral Solidification）技術の原理を利用し、これについては’585特許出願に更に詳細に記載されている。本発明の好適な実施例では、第１領域１１１０の第１及び第２部分１１１２、１１１４を少なくとも部分的に、厚さ全体にわたって融解させるべく、マスクされたビームパルス１６４の強度を十分高くして、この成長を更に促進する。
【００５５】
その後に、図１１Ｃ及び１２Ｃに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、マスク１５０”の第１上部及び下部１０００、１０２０、及び第２上部及び下部１０５０、１０７０によってビームパルス１４９をマスクして、１つ目の1/4の（即ち、第１上部Ｘ１０００によってパターン化された）ビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第３領域１１３０を照射して、２つ目の1/4の（即ち、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第２領域１１２０を照射して、３つ目の1/4の（即ち、第２上部Ｙ１０５０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第１領域１１１０を「照射する。マスク１５０”の第２下部Ｙ’１０７０によってパターン化された４つ目の1/4のビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５から離れた所（即ち、端２１０’の外側）を照射する。従って、領域１１３０の第１部分１１３２は、第２領域１１２０の第１部分１１２２とほぼ同様の方法で照射されて配置される。なお、ここでも、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された２つ目の1/4のビームパルス１６４が第２領域１１２０を照射するより先に、前のビームパルス１６４によって照射された第１部分１１２２（図１２Ｂ参照）は、自ずと凝固して結晶化しており、そして第２部分１１２４は第２領域１１２０の結晶化した第１部分１１２２にオーバラップして、第１部分１１２２から、照射されて結晶化しつつある第２部分１１２４中への粒子の横方向の成長は、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域１１１０の第１及び第２部分１１１２、１１１４を参照して上述したのとほぼ同様に行われる。
【００５６】
これに加えて、マスク１５０”の第２上部Ｙ１０５０によってマスクされた３つ目の1/4の照射ビームパルス１６４によって照射された第１領域１１１０の第３部分１１１６は、結晶化して横方向に成長した（第１部分１１１２から、第１部分１１１２にオーバラップする第２部分１１１４中への横方向の成長によって生成された）第１部分１１１２’の間に入る。第３部分１１１６は、第１領域１１１０の横方向に成長した第１部分１１１２’の間に入る。
【００５７】
更に、図１１Ｄ及び１２Ｄに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、ビームパルス１４９はマスク１５０”のすべての部分１０００、１０２０、１０５０、１０７０によってパターン化されて、１つ目の1/4の（即ち、第１上部Ｘ１０００によってパターン化された）ビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第４領域１１４０を照射して、２つ目の1/4の（即ち、第１下部Ｘ’１０２０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第３領域１１３０を照射して、３つ目の1/4の（即ち、第２上部Ｙ１０５０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第２領域１１２０を照射して、４つ目の1/4の（即ち、第２下部Ｙ’１０７０によってパターン化された）ビームパルス１６４は第１領域１１１０を照射する。第４領域１１４０の第１部分１１４２は、第３領域１１３０の第１部分１１３２とほぼ同様の方法で照射されて配置され、第２領域１１２０の第３部分１１２６は第１領域１１１０の第３部分１１１６とほぼ同様の方法で照射されて配置される。第１領域１１１０の結晶化した第１部分１１１２上への第２部分１１１４のオーバラップによって促進される横方向の成長の説明と同様に、マスク１５０”の第２下部Ｙ’１０７０によってマスクされた４つ目の1/4のビームパルス１６４は第１領域１１１０内の第４部分１１１８を照射して、第４部分１１１８は第１領域１１１０の結晶化した第３部分１１１６のある領域にオーバラップする。第４部分１１１８は、第１領域１１１０の結晶化した第３部分１１１６から垂直方向のオフセットをおいて設けることが好ましく、このオフセットは、第２上部Ｙ１０５０のスリット１０６０と第２下部Ｙ’１０７０のスリット１０８０との間のオフセット１０９０にほぼ相当する。このようにして、結晶化した第３部分１１１６中に配置された粒子が第４部分１１１８中に成長しやすくなり、第４部分１１１８は、冷却して結晶化する際に第３部分１１１６にオーバラップして、横方向に成長した第３部分１１１６’が形成される。図１１Ｅ及び１２Ｅに示すように、試料１７０を−Ｘ方向に平行移動して、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５を４つ目の逐次的なビームパルス１６４によって照射すると、第１領域１１１０のすべての部分が照射され、横方向に成長して結晶化する。
【００５８】
半導体薄膜フィルム１７５の第１領域８１０を参照して上述したのと同様に、そして図１１Ｆ及び１２Ｆに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５のすべての領域が照射されて結晶化するまで、列２０５全体に対して、この手順を繰り返す。概念的な列２０６、２０７、...は同じ方法で照射して横方向に成長させて結晶化することができ、但し、試料１７０を＋Ｘ方向に平行移動際を除き、この際には、１つ目の1/4のビームパルス１６４がマスク１５０”の第２下部Ｙ’１０７０によってマスクされ、これに続いて２つ目の1/4のビームパルス１６４がマスク１５０”の第２上部Ｙ１０５０によってマスクされ、これに続いて３つ目の1/4のビームパルス１６４がマスク１５０”の第１下部Ｘ’１０２０によってマスクされ、最後に４つ目の1/4のビームパルス１６４がマスク１５０”の第１上部Ｘ１０００によってマスクされる。
【００５９】
なお、本発明によるプロセスの好適な実施例のすべてについて、半導体薄膜フィルム１７５の同じ領域に対する上述した照射において、照射するパルス数、及び以前に結晶化した領域間に新たに照射した領域を入れる数は５以上とすることができる。これに加えて、横方向の成長は、領域内の以前に結晶化した部分からオフセットした部分、及び結晶化した部分にオーバラップしている部分から成る２つ以上の部分によって促進することができ、これにより、より長い粒子成長を促進することができる。更に、既に結晶化した領域を後のビームパルスの対応する部分で照射することによって、以前に照射した部分を再照射することができる。実際に、本発明によるプロセスは、半導体薄膜フィルム１７５の領域内の以前に結晶化した部分を再照射して再結晶化することを可能にする。
【００６０】
図１３は、本発明によるマスク１５０*の第４の好適な実施例の上面図であり、マスク１５０*は中心領域部分ＣＲ、東端部分Ｅ、南端部分Ｓ、西端部分Ｗ、及び北端部分Ｎに分割される。これに加えて、マスク１５０*はそのコーナー（隅）部分に、南東端部分ＳＥ、南西端部分ＳＷ、北西端部分ＮＷ、及び北東端部分ＮＥを具えている。中心領域部分ＣＲはスリット組１２１０を含み、これらのスリット組は互いに近接させて設けることができる。マスク１５０*の端部分の各々が、それぞれのスリットを有する。なお、図１３に示すマスク１５０*の端部分は、その内部にスリットを１つしか（あるいは全く）示していないものもあるが、これらの端部分は図１３に示すより多数の、あるいは少数のスリットを有し得ることは明らかである。特に、東端部分Ｅは複数のスリット１２５０、南東端部分ＳＥは少なくとも１つのスリット１２４５、南端部分Ｄは複数のスリット１２４０、南西端部分ＳＷにはスリットが無いかあるいは少なくとも１つのスリット１２３５、西端部分Ｗは複数のスリット１２３０、北西端部分ＮＷは少なくとも１つのスリット１２２５、北端部分Ｎは複数のスリット１２２０、及び北東端部分ＮＥにはスリットが無いかあるいは少なくとも１つのスリット１２２５を有する。マスク１５０*の各端部分は約1mmの幅を有することができ、そして中心領域部分ＣＲの幅及び長さは1cm×1cmにすることができる。従って、東端、南端、西端及び北端の各部分は1cm×1mmの大きさにすることができ、コーナーの端部分は1mm×1mmの大きさにすることができる。
【００６１】
マスク１５０*の境界領域部分は、この部分によってパターン化されるそれぞれの小ビーム組が半導体薄膜フィルム１７５のある領域の端部を照射するように設け、これらの端部は、同じマスク１５０*によってマスクされた他の（例えば後続する）ビームパルスの小ビーム組によって照射された端部間に入る。このように以前に照射されて現在結晶化している部分の隣接部分も同様である。このようにして、後のビームパルスの小ビーム組によって照射される隣接領域の境界領域部分が、半導体薄膜フィルム１７５の隣接領域間にある複数の境界領域部分全体にわたって分散する。こうした位置決め及び照射の詳細は以下に説明する。
【００６２】
図１４Ａ〜１４Ｄに、本発明のプロセスによる処理の好適な逐次的段階における、図１３のマスク１５０*によってマスクされた放射ビームパルスによる照射、そして試料上に設けた半導体フィルムの特定区画の再凝固及び結晶化を示す。図１４に示すように、マスク１５０*の中心領域部分ＣＲによって、並びに北端及び東端部分Ｎ、Ｅ（及びその間のコーナーの北東端部分ＮＥ）によってパターン化されたビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム試料１７０の概念的な第１列２０５上の第１領域１３１０に当たって、この領域を照射する。従って、図１４Ａに示すように、半導体薄膜フィルム１７５の第１領域１３１０は、マスク１５０*の中心領域部分ＣＲ及び上記端部分のスリット１２１０、１２２０、１２５０、１２５５に対応するビームパルス１６４の小ビームのみによって照射される。マスク１５０*の南端部分Ｓ、西端部分Ｗ、南東端部分ＳＥ、北西端部分ＮＷ、及び南西端部分ＳＷによってパターン化されたビームパルス１６４は、半導体薄膜フィルム１７５の端から離れた領域を照射する。図１４Ａに示すように、照射される半導体薄膜フィルム１７５の第１領域１３１０は最初は、照射される第１領域１３１０’、１３２０’、１３５０’、１３５５’を具え、これらの部分は、マスク１５０*のスリット１２１０、１２２０、１２５０、１２５５によって生成される小ビームによって照射されて、好適には完全に（少なくとも部分的に）融解されている。第１領域１３１０の端部領域１３２０’、１３５５’、及び１３５０’には、照射された部分どうしが互いに少し離して設けられ、これらの部分は、マスク１５０*のスリット１２２０、１２５５及び１２５０のそれぞれの位置及び向きにほぼ一致する。第１領域１３１０の端部領域１３２０’、１３５５’、１３５０’内の照射された第１部分は、これらの部分の間にある未照射部分が、他のビームパルス（例えば後に当てられるマスクされたビームパルス）１６４によって照射可能なように設け、これらの境界領域部分内の、２つの別個のビームパルスによって照射された部分が、こうした境界領域部分全体にわたって分散できるようにする。
【００６３】
その後に、図１４Ｂに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、ビームパルス１４９は再びマスク１５０*によってマスクされる。その間に、第１領域１３１０内の照射された部分は凝固して結晶化する。マスクされたビームパルス１６４の照射方向に対する試料１７０のこの相対位置では、マスクされたビームパルス１６４がフィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第２領域１３２０を照射する。第２領域１３２０の西側境界領域部分は、端部領域部分１３５０’及び１３５５’から成る第１領域１３１０の東側境界領域部分ＶＢ1にオーバラップする。特に、ビームパルス１６４は、マスク１５０*の西端部分Ｗ及び北西端部分ＮＷによってマスクされて、マスク１５０*のこうした端部分によって生成されるマスクされたビームパルス１６４の小ビームは、境界領域部分ＶＢ1上の未照射部分を照射して、これらの部分は、端部領域１３５０’、１３５５’内の、第１領域１３１０を照射して結晶化するためのマスクされたビームパルス１６４によって前に照射されて結晶化した部分の間に分散する。第１領域１３１０の照射と同様に、マスク１５０*の南端部分Ｓ、南西端部分ＳＷ、及び南東端部分ＳＥによってパターン化されたビームパルス１６４の第２領域１３２０を意図した部分は、半導体薄膜フィルム１７５の端から離れた領域を照射して、第２領域１３２０のどの部分も照射しない。
【００６４】
その後に、図１４Ｃに示すように、試料１７０をマスクされたビームパルス１６４に対して−Ｘ方向に平行移動し続けて、半導体薄膜フィルム１７５の（第２領域１３２０に隣接した）第３領域１３３０を照射して、ビームパルス１４９はマスク１５０*によってマスクされて、第２領域１３２０の照射中に生成される小ビームパターンとほぼ同様の小ビームパターンが生成される。第３領域１３３０を照射する前に、第２領域１３２０の照射された部分は凝固して結晶化している。その後に、マスクされたビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５上の第３領域１３３０を照射する。第１領域１３１０の境界領域部分ＶＢ1の照射を参照して上述したのと同様に、第３領域１３３０の西側境界領域部分は、第２領域１３２０の東側境界領域部分ＶＢ2にオーバラップする。ここでも、ビームパルス１６４は、マスク１５０*の西端部分Ｗ及び北西端部分ＮＷによってマスクされて、マスク１５０*のこうした端部分によって生成されるマスクされたビームパルス１６４の小ビームが、境界領域部分ＶＢ2上の未照射部分を照射して、これらの未照射部分は、境界領域部分ＶＢ2内の、第２領域１３２０を照射して結晶化するためのマスクされたビームパルス１６４によって前に照射されて結晶化した部分の間に分散している。また、マスク１５０*の南端部分Ｓ、南西端部分ＳＷ、及び南東端部分ＳＥによってパターン化されたビームパルス１６４の第３領域の照射を意図した部分は、半導体薄膜フィルム１７５の端から離れた領域を照射して、第３領域１３３０のどの部分も照射しない。
【００６５】
概念的な第１列２０５のすべての領域１３１０、１３２０、１３３０、...、１３９０が、上述したのとほぼ同様の方法で照射されて結晶化するまで処理を継続し、こうした第１、第２、第３、等の領域１３１０、１３２０、１３３０、...、１３９０（別個にマスクされたビームパルス１６４によって照射した結晶化部分を有する）間の境界領域部分は、互いの間に分散する。概念的な列２０６、２０７、...は、同様の方法で照射して横方向に成長させて結晶化することができるが、但し例外として、試料を＋Ｘ方向に平行移動する際には、マスク１５０*の西端部分Ｗによって生成された小ビームが、マスク１５０*の他の部分によってパターン化されたすべての小ビームによる照射より前に、概念的な第２列２０６の各領域の照射を行う。
【００６６】
特に、図１４Ｄに示すように、概念的な第２列の第１領域１４１０を照射して、これらの照射部分は、概念的な第１列２０５の最終領域１３９０の照射部分とほぼ一致するが、こうした最終領域１３９０からオフセットをおいて設けられ、このオフセットは、概念的な第１列２０５と概念的な第２列２０６との間の距離に等しいか、少し小さい。これに加えて、マスク１５０*の南端部分Ｓ及び南西端部分ＳＷによってパターン化されたビームパルス１６４の小ビームが、概念的な第１列２０５の最終領域１３９０と概念的な第２列２０６の第１領域１４１０とが共有する北側水平境界領域部分ＨＢ1上の未照射部分を照射する。この境界領域部分内の、マスク１５０*の南端部分Ｓ及び南西端部分ＳＷによって生成された小ビームによって照射される部分は、水平境界領域部分内の、マスク１５０*の北端部分Ｎ及び北西端部分ＮＷによって生成された小ビームによって前に照射された結晶化部分の間に分散する。概念的な第２列２０６内の領域の処理は、この列２０６内のすべての部分が照射されて結晶化するまで継続する。概念的な第３列２０７及び他の概念的な列の処理は、半導体薄膜フィルム１７５全体（あるいはその選択部分）の処理が完了するまで継続する。
【００６７】
図１４Ａ〜１４Ｄに示すように、照射された領域間の境界領域部分は、その内部に、異なるフリューエンスを有することが多い別個のビームパルスによって照射された複数の結晶化部分を含む。これらの照射されて結晶化した部分は端部領域全体にわたって分散し、従って、１つのビームパルスによって照射された部分は、他のビームパルスによって照射された部分の間に入る。また、図１４Ｄに戻って説明すれば、概念的な第１列２０５の最終領域１３９０の北西側コーナーは４回照射される。その理由は、半導体薄膜フィルム１７５の概念的な第１列２０５の最終領域及びその隣接領域１３９０、１３８０の各々の照射においてこのコーナーが照射され、そして概念的な第２列２０６の第１及び第２領域１４１０、１４２０の照射においてもこのコーナーが照射されるからである。このことは、この北西コーナー部分が、垂直境界領域部分ＶＢ8上かつ水平境界領域部分ＨＢ1上に設けられていることによる。
【００６８】
このことは図１５より明らかであり、図１５は、照射領域のほぼすべてのコーナー部分（即ち、マスク１５０*のそれぞれのコーナー部分によって照射された部分）に、半導体薄膜フィルム１７５の処理中に少なくとも４回、それぞれの小ビームが当たることを示す。マスク１５０*の北端、東端、西端、及び南端部分Ｎ、Ｅ、Ｗ、Ｓによってパターン化された小ビームによって照射される端部領域は２回処理される、というのは、こうした端部領域は、隣接領域間の水平端部領域上または垂直端部領域上のいずれかにあることによる。各領域内の、マスク１５０*の中心領域部分によって照射される部分は１回照射される、というのは、中心領域の照射及び結晶化は、隣接領域の照射及び結晶化と互いに間に入り合わせる必要がないからである。このことは、本発明の好適な実施例によって達成されることは、境界領域部分において異なるフリューエンスレベルを有する別個のビームパルスによって照射される部分をインターリーブすることによって、これらの境界領域部分間（中心領域部分間ではなく）のコントラストが低減される、ということである。このことは、境界領域部分内（並びに各領域の中心領域部分内）の、このように特別な配置にしてインターリーブした部分内にＴＦＴデバイスを配置して、こうしたＴＦＴデバイスによって生成され得る尖鋭なコントラストを低減することによってなされる。特に、前記境界領域部分上の強度分布が滑らかで連続的に変化して、隣接領域間に急激な変化が存在しないことが好ましい。なお、マスク１５０*の中心領域部分ＣＲによってマスクされたビームパルス１６４によって照射される領域内の部分を減らすかなくすかして、これにより、境界領域部分間にあるこうした中心領域部分を考慮に入れることなしに、境界領域部分間の遷移を平滑化することができる。例えば、こうした中心領域部分をなくすと、マスク１５０*の対応する部分によってパターン化されたビームパルス１６４によって照射される領域は次のようになる：
【００６９】
【表１】
0005580851.tif 000002
【００７０】
図１６に、本発明の第１の好適な処理手順を表わすフロー図を示し、この処理手順は、少なくとも部分的に図１Ａの演算装置１００の制御下で実行し、そして本発明の図４Ａ〜４Ｈ、５Ａ〜５Ｈ、８Ａ〜８Ｈ、１１Ａ〜１１Ｈ、及び１２Ａ〜１２Ｆの技法を用いる。ステップ２０００では、図１Ａのシステムのハードウエア構成要素、例えばビーム源１１０、エネルギー密度変調器１２０、及びビーム・アッテネータ兼シャッタ１３０を、少なくとも部分的に演算装置１００によって初期化する。ステップ２００５では、試料１７０を試料平行移動ステージ１８０上に装荷（搭載）する。なお、こうした装荷は、手動でも、あるいは演算装置１００の制御下で既知の試料装荷装置を用いて自動的に行うこともできる。次にステップ２０１０では、試料平行移動ステージ１８０を、好適には演算装置１００の制御下で、初期位置に移動する。必要ならば、ステップ２０１５では、システムの他の種々の構成要素を、手動あるいは演算装置１００の制御下のいずれかで調整及び／または位置合わせ（アライン）して、適正な焦点及びアライメントにする。ステップ２０２０では、照射／レーザビーム１１１を所定のパルス・エネルギーレベル、パルス持続時間、及び反復度に安定化させる。ステップ２０２４では、各ビームパルス１６４が、半導体薄膜フィルム１７５の照射部分を、過剰融解させることなしに完全に融解させるのに十分なエネルギーを有するか否かを好適に判定する。ステップ２０２５において、十分なエネルギーでなければ、ビーム１１１の減衰（アッテネーション）を演算装置１００の制御下でビーム源１１０によって調整して、ステップ２０２４を実行して、半導体薄膜フィルム１７５の照射部分を融解させるのに十分なエネルギーが存在するか否かを判定する。
【００７１】
ステップ２０２７では、試料１７０を、ビームパルス１６４が半導体薄膜フィルム１７５の第１列に当たるような地点に位置決めする。そしてステップ２０３０では、半導体薄膜フィルム１７５の複数部分を、（例えばマスク１５０、１５０’、１５０”を用いて）マスクした強度パターンを用いて照射して、少なくとも部分的に融解させる。その後に、半導体薄膜フィルム１７５の照射部分は自ずと凝固して結晶化する。ステップ２０３５では、現在の概念的な列の、パルスビーム１６４による照射が完了したか否かを判定する。完了していなければ、ステップ２０４０において、試料１７０の同じ列内の次の領域を、前の領域を照射するのに用いたビームパターンにほぼ相当する小ビームパターンで照射する。これに加えて、半導体薄膜フィルム１７５の前に照射されて結晶化した領域を、現在のビームパルス１６４を用いて照射し、この現在のマスクされたビームパルス１６４は、前に処理した領域（隣接していてもしていなくてもよい）の未照射部分を照射するようなパターンを有する。前に照射した領域内の新たに照射する部分は、結晶化領域の間に入る。
【００７２】
しかし、ステップ２０３５において、現在の概念的な列の照射及び結晶化が完了していれば、ステップ２０４５において、更に処理すべき試料１７０の概念的な列が存在するか否かを判定する。更に処理すべき列が存在すれば、処理はステップ２０５０に進んで、ここでは、ビームパルス１６４が本発明により処理すべき次の概念的な列に向かうように、試料１７０を平行移動する。更に処理すべき列が存在しなければ、ステップ２０５５において、試料１７０の好適な処理を完了して、図１Ａに示すシステムのハードウエア構成要素及びビーム１１１を電源遮断して、プロセスを終了することができる。
【００７３】
図１７に、本発明の第２の好適な処理手順を表わすフロー図を示し、この処理手順は、少なくとも部分的に図１Ａの演算装置１００の制御下で、本発明の図１４Ａ〜１４Ｄの技法を用いて実行し、ここでは隣接する照射領域の境界領域部分内の照射部分が、こうした境界領域部分全体にわたって分散する。この好適な手順のステップ２１００〜２１３５は、図１６の手順のステップ２０００〜２０３５とほぼ同様であり、従ってここでは詳細に説明しない。ステップ２１４０では、試料１７０の同じ列の次の領域を、前の領域を照射するのに用いたビームパターンにほぼ相当するビームパターンで照射する。これに加えて、前に照射した領域の境界領域部分に、後続するビームパルス１６４の次の小ビームパターンによる照射をオーバラップさせる。このパターンは、現在のマスクされたビームパルスの小ビームパターンが、前に処理した隣接領域の境界領域部分内の未照射部分を照射するように構成する。前に処理した領域内の新たに照射する部分は、前に処理した領域とその隣接領域との境界領域部分内で、前に照射されて結晶化した部分の間に入る。本発明の好適な実施例によれば、すべての隣接領域の境界に、マスクされたビームパルス１６４の後続する照射あるいは他の照射がオーバラップする。この第２の好適な実施例のステップ２１４５〜２１５５における処理は、図１６を参照して上述したステップ２０４５〜２０５５の処理とほぼ同様に継続する。
【００７４】
更に、半導体薄膜フィルム１７５の各領域の照射（例えば、プロセッサによって開始する）は、ビームパルス１６４が試料１７０上の特定位置に達した際に実行することができる。これらの位置は、演算装置１００によって事前に割り当てて、演算装置１００の記憶装置に記憶しておくことができる。従って、試料１７０がビームパルス１６４に対するこれらの（相対）位置に達した際に、ビーム源１１０を起動することができる。
【００７５】
以上の説明は、単に本発明の原理を例示したものである。上述した実施例に対する種々の変更及び代替は、本明細書の教示に鑑みて、当業者にとって明らかである。例えば、上述した実施例は、半導体薄膜フィルムの少なくとも部分的な横方向の凝固及び結晶化に関して説明しているが、これらの実施例は他の材料処理技術、例えばマイクロマシニング、フォトアブレーション（光学的な瞬間的除去）及びマイクロパターニング（パターン化）技術に適用することができ、これらの技術は、国際公開第２００２／０８６９５４号パンフレット（PCT/US01/12799、特許文献４）、及び米国特許出願第０９／３９０５３５号明細書（特許文献５）、特許文献２、及び特許文献３に記載のものを含み、これらの特許出願は参考文献として本明細書に含める。以上で参照した特許出願に記載の種々のマスクパターン及びビーム強度パターンも、本発明のプロセス及びシステムで利用することができる。従って、当業者が、本明細書に明示的に図示または記載されていないが本発明の原理を具体化し、従って本発明の範囲内である種々のシステム及び方法を考案することができることは明らかである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１１Ｈ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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