(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する装置であって：
周期的にレーザ光を生成するレーザ；
前記レーザに結合され、前記レーザから出射される前記レーザ光を短軸及び長軸を有する細長いビームに変換するビーム成形光学系；
前記基板を支持するステージ；並びに
前記ステージと結合しているトランスレータであって、該トランスレータは、前記レーザの周期的発射と関連してステップサイズを生成するように、前記基板を進める、トランスレータであり、前記トランスレータ及び前記レーザは、制御されたステップのオーバーシュートを更にもたらす、トランスレータ；
を有する装置であり、
前記短軸における前記ビームのプロファイルは、前記基板におけるシリコン膜の凸部に対応する前記ビームのエッジ近傍においてより大きいエネルギーを有する；
装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、第２の制御されたステップのオーバーシュートは、第１の制御されたステップのオーバーシュートから１０μｍ離れているようにもたらされる、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、第２の制御されたステップのオーバーシュートは、第１の制御されたステップのオーバーシュートから２０μｍ離れているようにもたらされる、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、第２の制御されたステップのオーバーシュートは、少なくとも１つの電子デバイスが該電子デバイスを用いて処理される基板において第１の制御されたステップのオーバーシュートと第２の制御されたステップのオーバーシュートとの間に形成されることが可能であるように、第１の制御されたステップのオーバーシュートの後にもたらされる、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記電子デバイスはトランジスタを有する、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、制御されたステップのオーバーシュートは所定の位置にもたらされる、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記所定の位置は所定のデザインに基づいて決定される、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、更に前記ステージを回転させるようになっている、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、前記ステージは９０°回転することが可能である、装置。
【請求項１０】
基板を処理する装置であって：
周期的にレーザ光を生成するレーザ；
前記レーザに結合され、前記レーザから出射される前記レーザ光を短軸及び長軸を有する細長いビームに変換するビーム成形光学系；
前記基板を支持するステージ；並びに
前記ステージと結合しているトランスレータであって、該トランスレータは、前記レーザの周期的発射と関連してステップサイズを生成するように、前記基板を進める、トランスレータであり、前記ステップサイズは、少なくとも２つの距離設定の間に変えられることが可能である、トランスレータ；
を有するであり、
前記短軸における前記ビームのプロファイルは、前記基板におけるシリコン膜の凸部に対応する前記ビームのエッジ近傍においてより大きいエネルギーを有する；
装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、少なくとも１つの距離設定は横方向成長距離より小さい、装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置であって、少なくとも１つの距離設定は横方向成長距離より大きい、装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置であって、少なくとも１つの距離設定は横方向成長距離の２倍より小さい、装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の装置であって、１つの距離設定は、所定領域を処理するように所定の複数の位置の集合において用いられる、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、前記所定領域は所定のデザインにより決定される、装置。
【請求項１６】
基板を処理する装置であって：
周期的にレーザ光を生成するレーザ；
前記レーザに結合され、前記レーザから出射される前記レーザ光を短軸及び長軸を有する細長いビームに変換するビーム成形光学系；
前記基板を支持するステージ；並びに
前記ステージと結合しているトランスレータであって、該トランスレータは、前記レーザの周期的発射と関連してステップサイズを生成するように、前記基板を進める、トランスレータであり、前記トランスレータ及び前記レーザは、制御された不均一なステップ距離を更にもたらす、トランスレータ；
を有する装置であり、
前記短軸における前記ビームのプロファイルは、前記基板におけるシリコン膜の凸部に対応する前記ビームのエッジ近傍においてより大きいエネルギーを有する；
装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、前記不均一なステップサイズは１μｍ乃至２μｍの範囲内で変えられる、装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置であって、前記不均一なステップサイズは１μｍと２μｍとの間で変えられる、装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の装置であって、更に前記ステップ距離が均一化されるモードで動作可能である、装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置であって、該装置は、表示領域を処理するときに前記ステップ距離が不均一化されるモードで動作するようになっている、装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の装置であって、該装置は、非表示領域を処理するときに前記ステップ距離が均一化されるモードで動作するようになっている、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関し、特に、ＬＣＤを製造するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリクスＬＣＤについての十分に確立されて且つ成長している市場が既に存在し、その市場において、能動薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がそのディスプレイの各々の画素を制御するために用いられている。例えば、アクティブマトリクスＬＣＤは、コンピュータスクリーンについての広く行き渡った技術である。従って、近年、アクティブマトリクスＬＣＤのソリューションは、テレビ、携帯電話、ＰＤＡ、ビデオレコーダ等の市場セグメントにおいて快進撃を続けている。
【０００３】
アクティブマトリクスＬＣＤは、次の５年に亘って平均３５％の年間成長率が予測されているディスプレイ産業における最も急速に成長するセグメントであると予測されている。それに対して、パッシブＬＣＤ及び従来の陰極線管（ＣＲＴ）においては成長がないか又は成長率がマイナスであることが予測されている。プラスの成長率を有すると予測される唯一の他のディスプレイ技術は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイであり、そのＯＬＥＤにおいては、特定のアプリケーションがまさに出現しつつあり、２００７年以降、毎年２倍以上の成長が見込まれている。
【０００４】
急速な全体的な成長に加えて、ＬＣＤ市場の性質は変化しつつあり、即ち、より新しいＬＣＤのアプリケーションは、より多様性に富み、より特殊な要求を有する。例えば、電話機は、全てのＬＣＤの約５０％を占めるが、全ＬＣＤ面積の２％のみである。それとは対照的に、モニタは、ＬＣＤの約２７％を占め、全ＬＣＤ面積の５０％である。テレビのアプリケーションの急速な成長及び大きいスクリーンサイズにより、テレビは、２００８年迄に、全ＬＣＤ面積の３０％以上になると予測されている。それらの大きいスクリーンのアプリケーションは、従来のＬＣＤのアプリケーションに比べて、多くの特殊な要求を有する。
【０００５】
予測される高成長率を支えて、新しい市場機会について成功裏に競争するように、ＬＣＤメーカーは、ＬＣＤの特性及び性能を改善する一方、同時に、製造コスト及びスループットを改善するためのディスプレイ製造技術を生み出せるように強化する必要がある。
【０００６】
ＬＣＤ産業が、急速な成長及び製品の多様化の次のフェーズに移行しているとき、成功するための因子には、ＴＦＴのサイズの一次関数であるより小さい画素サイズ、より高い密度、及びビデオの要求を満たすより高いＴＦＴ切り換え速度がある。低い製造コストは、より速い処理スループット、及びパネル当たりの良好なディスプレイのかなり高い歩留まりの両方からもたらされる。長い期間の成功のために、ＬＣＤメーカーが、ＯＬＥＤのような台頭しつつあるタイプの高成長スクリーンの効率的な製造についてのコストパフォーマンスにおいて適合することも可能である技術的ソリューションに投資することは重要なことである。
【０００７】
アクティブマトリクスＬＣＤのためのＴＦＴの製造を支える、ガラス基板における導電層を形成するために今日、用いられている２つの主要な処理方法は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）及び低温多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ又はＬＴＰＳ）である。ａ−Ｓｉ処理においては、トランジスタのゲートが、ＰＥＣＶＤ  Ｓｉ膜に直接、形成されている。ｐｏｌｙ−Ｓｉ又はＬＴＰＳ処理においては、ＰＥＣＶＤ  Ｓｉ膜は、高性能のＴＦＴを生成するようにゲート形成に先行して結晶化されている。それらの処理においては、温度は、ガラス基板を融解しないように低く維持される。
【０００８】
電子の移動は、アモルファスシリコントランジスタ内では本質的に遅いために、ａ−ＳｉベースＴＦＴは、ソースからドレインへの十分な電流を与えるように物理的に大きい必要がある。他方、多結晶シリコンにより得られるかなり高い電子移動度のために、ＬＴＰＳベースＴＦＴは、より小さい且つより高速であることが可能である。多結晶シリコントランジスタは、本質的に、より小さいために、各々の画素を透過する光はより多くなる。このことは、設計自由度において改善された開口率、より高い画素密度、又はそれらの両方が可能であるようにする。
【０００９】
ＴＦＴのサイズ及びＬＴＰＳの性能が有利であるにも拘わらず、殆どのＬＣＤパネルは、今日、アモルファスシリコン処理を用いて尚も、製造されている。このことは、より少ない処理ステップからもたらされる比較的低いコストであることと、成熟したＬＴＰＳ装置が少ないことに関連する潜在的に知られていないこととによるものである。大きいスクリーンのＬＣＤにおいて１つの欠陥があるだけでも、全体の装置が使い物にならないことを意味するため、ａ−Ｓｉはまた、コストパフォーマンスを最大化する“安全な”処理となっている。しかしながら、たとえａ−Ｓｉ処理がかなり良好に確立され、制御可能であるとしても、ａ−Ｓｉ技術は、より高い画素密度、より速い応答性及びより明るいディスプレイについての新たな要求に対応できることに関する限界に近づいていることは、今や、明らかになっている。
【００１０】
現在まで、多結晶シリコンベースＴＦＴの物理的サイズが小さくなればなる程、より高いスクリーン輝度、より高い画素密度及びより小さい消費電力が可能である。また、ＬＴＰＳトランジスタの本質的に速いスイッチングは、ビデオレコーダ、携帯電話及びＰＤＡのような映像アプリケーションの要求に対応することができる。
【００１１】
ディスプレイメーカーはまた、有機発光ダイオード技術の立ち上がりに先行して計画を立てる必要があり、その有機発光ダイオード技術は、２００７年の始まると予測された急速な成長によりディスプレイ市場の重要なセグメントになるであろう。一部の単純なＯＬＥＤ装置は、小さいスクリーン、自動車のインストルメントのための高輝度ディスプレイ及びディジタルカメラ等の具体的なアプリケーションのために既に備えられている。複数の企業が、ディスプレイの輝度及びカラーが重要な差別化因子であるアプリケーションについてかなりの市場シェアを得る、大型スクリーンのＯＬＥＤディスプレイを製造する意図を表明している。
【００１２】
ＯＬＥＤベースディスプレイにおいては、分子構造は、実際には、バックリット型光源についての光バルブとしての役割を果たすというより、発光し、それ故、かなり高輝度のスクリーンを可能にするのである。ＯＬＥＤの発光材料は、ＬＣＤにおけるような電圧駆動型ではなく、電流駆動型であるため、多結晶シリコンのより高い電子移動度及びより安定な電流容量は、ＯＬＥＤの実施について重要な成功要因である。ＯＬＥＤに本来備わっている高輝度はまた、同様の輝度を生成するためにより小さい画素を選ぶデザインを可能にし、それにより、高解像度を可能にする。ＯＬＥＤディスプレイを実施することは、それ故、多結晶シリコンにより達成可能である、より小さい形状とかなり適合する。
【００１３】
今日の多様性、即ち、将来に対する基礎、例えば、ＯＬＥＤ市場の立ち上がりをまた、もたらす、急速に成長するＬＣＤの要求に適合する多結晶シリコン製造についての高スループット、高歩留まり能力を提供することができるパネル製造技術を備える必要がある。ＬＣＤ又はＯＬＥＤ製造方法論は、次の３つ、即ち、高性能のＴＦＴを製造すること、パネル全体に亘る均一な材料及び装置を得ること、及び高スループット及び低動作コストの組み合わせによる製造効率を最適化すること、に焦点を当てることができる。
【００１４】
最も広く用いられているＬＴＰＳ製造技術は、かなり短い時間期間において液点まで加熱して、シリコン膜を融解するように用いる表面処理を有し、その表面処理の後、Ｓｉ膜は多結晶シリコンに再結晶化する。ＬＴＰＳ技術における主な課題は、高レベルの持続的な処理スループット及び低動作コストを提供しつつ、全パネルに亘って一様な結晶化を確実にする、処理の有効な制御を有する。
【００１５】
シリコンを融解するように用いられる最も一般的な処理は、エキシマレーザアニーリング（ＥＬＡ）として知られている。その処理の低生産性及び高動作費用は、ＥＬＡの普及を妨げている。１つのスポットを処理するためには５０乃至１００個程度のレーザパルスが必要であり、ＥＬＡのスループットは元々、低い。３００Ｗのレーザを用いて、電流生成ＥＬＡシステムに対するスループットは、第４世代のＬＣＤについては１０パネル／時間であり、第５世代のＬＣＤについては、５乃至６パネル／時間のみである。
【００１６】
性能及び歩留まりの見込みにより、ＥＬＡ処理は、他の重大な制限を有している。ＥＬＡ処理は、粒子の融解の原理に基づいていて、その原理において、層の最下部の方のシリコン材料の一部は固相のまま保たれ、結晶化が垂直方向に起こるようにする“種”としての役割を果たす。この処理は、粒子サイズにおける大きい変化をもたらすとして知られていて、小さいプロセスウィンドウを有する。更に、電子の移動度は、小さい粒子サイズのために、比較的低く、それ故、ＥＬＡ処理は、ＳＯＧ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）についての要求に適合することは困難である。
【００１７】
逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）として知られている他の新しい結晶化処理は、生産性、コスト及び歩留まりにおける改善をもたらす。ＳＬＳは横方向結晶成長に基づいていて、その結晶化は、結晶化が融解されたシリコンのエッジから横方向に進み、改善された電子移動度によってより大きい結晶粒子を生成する横方向結晶成長に基づいている。標準的なＳＬＳ技術においては、各々のレーザ“ショット”について、約１．２ｍｍｘ２５ｍｍの領域を照射するように、マスクが用いられ、ガラス全体に亘って小さい照射領域が順次に処理される。
【００１８】
３００Ｗのエキシマレーザを用いて、ＳＬＳシステムは、第４世代については１８パネル／時間、又は第５世代については１０パネル／時間程度、製造することができる。しかしながら、ＳＬＳマスクは、マルチパスでパネルをカバーするように徐々に“順次処理”され、レーザエネルギーにおけるショット毎の変動は、パネル全体を通して多結晶シリコンにおける変動に繋がる。順次処理はまた、表示において可視的である可能性がある、ステップ間での重なり合いのための継ぎ目が生成される。ＳＬＳアニーリングの後に現れる突起パターンは、均一なゲート誘電体層を堆積することを困難にし、パネルのＴＦＴ性能における不均一性をもたらす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
ガラス基板におけるシリコン層をアニールする、細いビームが方向付けられた結晶化システムは、一実施形態においては、１つのエッジに強度ピークを有する、特定の短軸レーザビームプロファイルを用いることが可能である。他の実施形態においては、横方向エピタキシャル成長が、処理の延長線上で、エピタキシャル成長が新しい種から再開されるような所定の位置において終了されることが可能である。従って、成長している粒子の結晶の配向はランダム化される可能性がある。横方向エピタキシャル成長は、例えば、多くても２０μｍ毎に終了又は開始するため、結晶化膜内にテクスチャが形成される可能性は低い。従って、その材料において形成されるトランジスタの均一性が改善されることが可能である。
【００２０】
他の実施形態においては、ステップサイズは意図的に変えられることが可能である。例えば、より高い移動度のｐｏｌｙ−Ｓｉについては、より小さいステップサイズが用いられることが可能である。代替として、より低い移動度のｐｏｌｙ−Ｓｉについては、より大きいステップサイズが用いられることが可能である。従って、トランジスタのアプリケーションが考慮されるとき、結果として得られる材料は、所望のトランジスタのアプリケーションに適合され、トランジスタのスループットは、より大きいステップサイズを用いることにより改善されることが可能である。
【００２１】
そのシステムは、横方向結晶成長をもたらすシリコン層の一部を融解させる。基板を、又はレーザを、特定のパスル当たりのステップサイズで進め、シリコン層をレーザによる連続的な“ショット”の影響下におくことにより、全体のシリコン層が、融解及び結晶成長の繰り返しにより結晶化される。各々のショットによりもたらされる横方向結晶成長は、融解領域の中央における突起をもたらす。この突起は、材料表面の平坦性を改善するように再融解される。従って、ステップサイズは、テクスチャの生成を低減する又は排除するように用いられる意図的な分裂の場合を除いて、連続するショット間で十分な重なり合いがある、即ち、その分裂が確実であるように、融解ゾーンが融解されるようなものである必要がある。このことは、何れかの単独のレーザパルスによる横方向成長の距離より小さいステップサイズを必要とする。横方向結晶成長距離に等しいステップサイズは、理論的に最大のステップサイズである。横方向結晶成長距離より小さいステップサイズは、スループットを低くし、コストパフォーマンスを低下させる。本明細書で説明しているシステム及び方法に従って用いられる特定の短軸レーザプロファイルは、ステップサイズを大きくすることが可能である一方、更に、突起が融解することを確実にし、それにより、スループットを高くし、コストパフォーマンスを向上させることができる。
【００２２】
本発明の上記の及び他の特徴、側面及び実施形態については、下の詳細説明において記載されている。
【００２３】
本発明の特徴、側面及び実施形態については、添付図と関連付けて説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】単独のパルス照射の後の膜表面の例示としての断面を示す図である。
【図２】単独のパルス照射の後の膜表面の他の例示としての断面を示す図である。
【図３】図１の膜表面の断面の第２照射中のビームの例示としての位置を示す図である。
【図４】図３に示す第２照射中の入射フォトンの例示としての散乱を示す図である。
【図５Ａ】例示としての短軸空間強度プロファイルを示す図である。
【図５Ｂ】例示としての短軸空間強度プロファイルを示す図である。
【図５Ｃ】例示としての短軸空間強度プロファイルを示す図である。
【図６】“ｎ” 個のパルスの後の例示としての膜の位置を示す図である。
【図７】“ｎ＋１”個のパルスの後のビームの空間強度及び例示としてのビームの位置を示す図である。
【図８】液晶ディスプレイを製造する例示としての装置を示す図である。
【図９Ａ】連続的な結晶粒拡大の制御された分裂を伴う、複数パルスの後の、例示としてのビームの位置を示す図である。
【図９Ｂ】連続的な結晶粒拡大の制御された分裂を伴う、複数パルスの後の、例示としてのビームの位置を示す図である。
【図９Ｃ】連続的な結晶粒拡大の制御された分裂を伴う、複数パルスの後の、例示としてのビームの位置を示す図である。
【図１０Ａ】全体の基板に沿った１つの制御された分裂を伴う、例示としてのＴＤＸスキャンを示す図である。
【図１０Ｂ】全体の基板に沿った１つ連続的なスキャンを伴う、例示としてのＴＤＸスキャンを示す図である。
【図１１】基板における制御されたステップサイズ変化を伴う例示としての基板を示す図である。
【図１２Ａ】制御された不均一なステップサイズによる、一例示としての基板を示す図である。
【図１２Ｂ】均一なステップサイズによる、一例示としての基板を示す図である。
【図１３】表示領域を囲む回路領域を有するディスプレイを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
細いビームが方向付けられた結晶化、又はＴＤＳ（Ｔｈｉｎ−ｂｅａｍ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ‘Ｘｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）製造システムは、多結晶シリコンの本来の有利点を効率的なボリューム重視の製造能力と結び付けることが可能である。最終的に、優れた電子移動度、平坦化表面技術、大きいプロセスウィンドウ及び高いスループットが得られる。異なる種類のレーザが、細いビームが方向付けられた結晶化において用いられ、例えば、一実施形態においては、固体レーザが用いられる。他の実施形態においては、高パワーのエキシマレーザが、ＴＤＸ処理において用いられる。マイクロリソグラフィ−アプリケーションの半導体について元々開発された主発振電力増幅器（ＭＯＰＡ）構成がまた、用いられることが可能である。そのレーザは３５１ｎｍで動作し、優れたパルス間安定性及び高信頼性を有する９００Ｗのパワーを与えることが可能である。他の波長、例えば、３０８ｎｍをまた、用いることが可能である。一般に、融解されるようになっている材料、例えば、シリコンにより強く吸収される何れかの波長を用いることが可能である。ＴＤＸシステムについては、２００４年２月１８日に出願された“Ｖｅｒｙ  Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ，  Ｈｉｇｈ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｇａｓ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された同時係属出願である米国特許出願公開第１０／７８１，２５１号明細書、２００４年７月１日に出願された“Ｌａｓｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願公開第１０／８８４，１０１号明細書、２００４年７月１日に出願された“Ｌａｓｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願公開第１０／８８４，５４７号明細書、及び２００５年８月１１日に出願された“Ｌａｓｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願公開第１１／２０１，８７７号明細書に記載されている。
【００２６】
本明細書で説明しているシステム及び方法と関連付けて用いられるＴＤＸ光学システムは、レーザ光をかなり細長い均一なビームに変換し、そのビームをシリコン膜に供給することが可能である。更に、そのＴＤＸ光学システムは、ビームエネルギー、密度及びポインティングを安定化させることが可能であり、それらの全ては、ＴＤＸ処理の整合性を改善することが可能である。一実施形態においては、各々のパルスは、約５μｍの幅及び７３０ｍｍの長さの領域を照射することが可能である。ビームのその長さは、ガラスが単独のパスにおいて処理されるように、基板の幅に対して適合されることが可能である。これは、高均一性及び高スループットを確実にする役割を果たすことが可能である。照射中、パネルは、一定速度でスキャンされることが可能であり、レーザは、例えば、２μｍのピッチ又はステップサイズで発射されるようにトリガされることが可能である。そのピッチは、融解領域が常に、先行パルスの高品質な結晶からの種が形成され、長く方向付けられた多結晶シリコン結晶を生成するように、選択されることが可能である。各々のパルスはまた、先行する融解領域の中央において大きい突起又は凸部を融解し、より平坦な表面をもたらす。
【００２７】
ＴＤＸ処理は、融解領域がエッジから中央への横方向に再固化する場合に、よく制御された横方向の成長の形態に基づいている。結晶成長がシリコン層内から縦方向に進むＥＬＡの場合とは対照的に、横方向成長は、高電子移動度と伴う方向付けされた多結晶の大きい粒子を生成する。ＴＤＸ処理は、シリコン膜の空間的に制御された完全な融解に基づき、エネルギー感応性の部分膜の融解を回避することができるために、ＥＬＡに比べて、かなり大きいプロセスウィンドウを有する。
【００２８】
ＳＯＧ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）デザイン方法を用いることは、多結晶シリコンのみにより可能になる他の進展領域である。本明細書において説明しているＴＤＸ処理により達成できる、より高い電子移動度及びより小さいサイズのトランジスタは、駆動エレクトロニクスが薄いＳｉコーティングで直接、製造されることを可能にする。このことは、パネルコストを下げる強力な方法を提供し、また、タブボンド接続の必要性を低減することによりパネルのロバストネスを改善することができる。多結晶シリコンのかなり高い電子移動度は、基板においてディジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を一体化し、例えば、より多いＴＦＴスイッチを制御するより高速のドライバを用いることにより、ドライバ数を減少させて、駆動エレクトロニクスの更なる集積化を可能にする。
【００２９】
ＳＯＧによる全体的なコストの節約は、特に、多くの小さいＬＣＤスクリーンを有する大きいパネルを処理することについて、かなり目覚ましいものがある。各々のスクリーンの別個のタブボンドされた駆動エレクトロニクスを伴う従来のａ―Ｓｉ方法を用いる場合、駆動チップは、スクリーン当たりのかなりの割合のコストを占め、高価な付加アセンブリステップを有する。それとは対照的に、多結晶シリコンを伴うＳＯＧにおいては、背面の製造処理中に駆動エレクトロニクスを効率的に製造することが可能である。
【００３０】
ここで、図１は、本明細書で説明しているシステム及び方法の一実施形態に従った細いビームの方向付けされた結晶化処理における１つのパルスの照射の後の膜表面１０２の例示としての断面を示している。膜表面１０２は、例えば、アモルファスシリコンであることが可能である。細いビームの照射は、レーザを用いて、表面１０２の一部を融解する。融解された部分は、一般に、側部から融解された領域の中央の方に凝固又は固化し、２つの横方向の固化領域１０４及び１０６を残す。これは、シリコン膜１０２の各々の融解していないエッジが、融解されたシリコンが成長することができる“種”としての役割を果たすためである。
【００３１】
凸部１０８は、照射された表面の中央における又はその中央の近傍における最後の凝結ポイントに存在する。凸部１０８は、それら２つのエッジが互いの方に成長するときにもたらされる。２つのエッジが互いに成長する中央において又はその近傍において、各々のエッジは、融解された領域の反対側から“種”が形成され、それらの側部は、ランダムに成長した異なる種に由来するものである。それら２つの成長領域が接触する場合、それらの結晶は、互いに対して押し込み、表面から押し出される。それらの凸部１０８の高さは、膜の厚さのオーダーであることが可能である。その膜の厚さは、一般に、約５０乃至１００ｎｍの範囲内にあるが、他の膜厚も可能である。
【００３２】
凸部１０８は、表面の均一化された結晶化構造を分裂させる。更に、上記のように、アニーリング後に現れる凸部１０８のパターンはまた、均一なゲートの誘電体層を堆積させることを困難にし、パネルにおけるＴＦＴ性能における不均一性に繋がる。凸部１０８を除去するように、そのパターンは、次のレーザショットで再融解されることが可能である。
【００３３】
例えば、膜表面１０２は、次のレーザのショットのために特定のステップサイズだけ移動されることが可能である。ステップサイズは、しかしながら、凸部１０８の融解を確実にするように、十分なレーザエネルギーが凸部１０８に取り込まれることを確実にするように、設定される必要がある。従って、各々の凸部１０８を再融解する必要性は、得られる最大ステップサイズを制限する。図１の実施例においては、横方向成長距離は、融解領域の幅の約半分に等しい。従って、用いることが可能であり、凸部１０８が融解されることを尚も、確実にする理論的な最大ステップサイズは、横方向成長距離から凸部１０８の幅を減じたものに略等しい。
【００３４】
しかしながら、一般に、例えば、レーザパルス幅が約５μｍである場合に、ステップサイズは、理論的な最大値よりかなり小さく、例えば、数百ｎｍだけ小さく維持される必要がある。凸部１０８が膜表面１０２の残りに比べて厚いことにより、より大きいエネルギーが凸部１０８を再融解するのに必要であるために、実際のステップサイズは、最大の理論ステップサイズより小さい。更に、凸部１０８はレーザ光を散乱する可能性がある。それ故、その凸部の厚さのために、凸部１０８を再融解するのにかなり大きいエネルギーを必要とするばかりでなく、凸部１０８により散乱されるレーザエネルギーを補うために更なるエネルギーが必要である。
【００３５】
図４は、照射中の入射フォトンの例示としての散乱について示している。入射ビーム４０８が表面１０２を照射するとき、それらのフォトン４０２の一部は凸部１０８により散乱される。従って、より大きいエネルギーが、凸部１０８を融解するために必要である。凸部１０８の散乱及び付加的な厚さは、達成可能なステップサイズを小さくし且つ処理時間を増加させ、又はＬＣＤ製造のスループットを低下させる。従って、凸部１０８の位置にいてより大きいエネルギーを方向付ける短軸空間強度プロファイルが、ステップサイズ３０４を最大化するように用いられることが可能である。
【００３６】
レーザビームの幅は、図２に示すように、核形成した粒子の形成を回避するように制御される必要があることにまた、留意する必要がある。核形成された粒子は、側部が一緒に成長する前に中央が冷却するときに生じる。側部が一緒に成長する前に中央が冷却するとき、その構造は、一般に、どちらかの側部において“種”がなくなってしまうために、どちらかの側部の結晶構造に適合しなくなる。むしろ、中央が、共に成長する側部に比べてよりはやく冷却する場合、内側から縦方向に種が生成する。このことは、融解された領域が広過ぎる場合に、即ち、レーザビームの幅が広過ぎる場合に、生じる。溶融領域が広過ぎるとき、中央が凝固する前に、側部は共には成長しない。
【００３７】
ビームが広過ぎる場合、横方向固化領域２０６及び２０８は中央の核形成領域２０４の方に成長し、２つの凸部２１０及び２１２が生じる。凸部２１０及び２１２は、エッジが核形成領域２０４の方に成長するときにもたらされる。各々の横方向固化領域２０６及び２０８の結晶化構造は、一般に、各々のエッジが溶融領域の対向する側部の方から種が形成されるために、核形成領域２０４に適合しない。適合していない構造が接触する場合、それらの結晶は、互いに対して押し込み、表面から押し出される。上記のように、一般に、膜表面２０２が固化するときに形成されたＬＣＤの結晶化構造は、一般に、均一である。凸部２１０及び２１２は、表面の均一な結晶化構造を分裂させる。従って、核形成領域２０４が存在しないようにビーム幅を制限することは有利である。例えば、一実施形態においては、ビーム幅は約５μｍであるが、ビーム幅は特定の実施形態に依存することが理解できるであろう。各々の側部が共に成長することができる限り、微細粒子の核形成領域２０４は存在しない。
【００３８】
上記のように、膜表面１０２は、凸部１０８を融解するようにビームの存在下で、移動又はステッピングされることが可能である。表面１０２は、例えば、パルス幅の半分より少し小さい幅だけ左側に移動されることが可能である。凸部１０８は、その場合、横方向固化領域１０４の小部分、横方向固化領域１０６、全て及び照射されていないアモルファスＳｉ１１４の一部に沿って、再溶融されることが可能である。横方向固化領域は左側から右側に成長するため、横方向固化領域から種が形成され、新しい凸部から中央において接触するまで、横方向固化領域１０４の結晶構造を進め続ける。このことは、図３を参照することにより理解することができる。
【００３９】
図３は、図１の膜表面の断面の第２照射の間の例示としてのビームの位置を示している。第１照射中のビームの位置は位置３０２に示されている。膜表面１０２は、その場合、表面１０２の次の部分を融解するように、ビームの存在下で移動される。膜表面１０２は、例えば、パルス幅の半分より小さいステップ距離３０４だけ左側に移動される。ビームは、その場合、第２ショット中、参照番号３０６に位置付けられ、その第２ショットは、入射フォトン３０８により表面１０２を照射する。フォトン３０８は、横方向固化領域１０４の小部分３１０、横方向固化領域の全て及び照射されていないアモルファスＳｉ１１４の一部３１２に沿って、凸部１０８を再融解することが可能である。新しい横方向固化領域が左側から右側に成長するにつれて、横方向固化領域から種が形成され、新しい凸部から新しい融解領域の中央において接触するまで、横方向固化領域１０４の結晶構造を進め続ける。この新しい凸部は、略位置３１４において形成される。
【００４０】
図６は、“ｎ個”のパルスの後のビームの例示としての位置６０２を示している。膜構造１０２は、一定速度で移動されることが可能である。各々のパルスは、膜表面１０２が１名目ステップサイズ６０４だけ移動するときに生じるようにタイミング付けされることが可能である。図６から理解できるように、連続的な横方向固化領域６０４、即ち、ビーム幅６０２の約半分の長さの各々は、レーザが表面１０２に沿って移動するときに生成される。上記のように、名目ステップサイズ６０４は、一般に、理論的な最大ステップサイズより小さい。しかし、下で説明しているように、実際のステップサイズは、凸部１０８に近接して強度ピークを有することにより、最大化されることが可能である。
【００４１】
図３を参照するに、ステップ距離３０４は、凸部１０８を再融解するために付加エネルギーを要し、光は凸部１０８により散乱されるために、理論的な最大値より小さいことが可能である。ステップが小さくなればなる程、処理時間を長くなり、先行して融解された領域を再融解する領域を再融解する時間を浪費する。横方向固化領域１０４の小領域３１０は、ビームからのフォトン３０８により再融解される。従って、理解できるであろうように、小領域３１０が大きくなる程、膜表面１０２を処理するために一般に要する時間は長くなる。それ故、小領域３１０が最小化される、即ち、より大きいステップサイズが得られる場合、このことは、一般に、製造処理を高速化し、より速い処理時間及びより大きい製造ボリュームに繋がる。
【００４２】
図５Ａ乃至５Ｃは、凸部１０８の位置においてより多くのエネルギーを方向付けるように用いられる、例示としての短軸空間強度プロファイルを示している。図５Ａは、トップハット形プロファイルを示している。一般に、急峻な側部を有するトップハット形プロファイルは、図５Ａに示しているように、表面１０２へのより均一なエネルギーの適用をもたらすために好適であるが、上記のように、ステップサイズを大きくするように、凸部１０８においてより大きいエネルギーを方向付けることは好適である。より大きいエネルギーが、図５Ａに示すようなトップハット形プロファイルを有するビームのエネルギー密度を増加させることにより、凸部１０８に方向付けられることが可能である。しかし、一般に、トップハット形空間プロファイルによりビームのエネルギー密度を単純に増加させることは、アモルファスＳｉ膜に入射するビームの側部において最終的に膜の損傷又は凝集に繋がるために、満足できるものではない。
【００４３】
必要な膜の融解温度に対してビームの強度プロファイルを粗く対応させるレーザビーム短軸プロファイルは好適である。そのプロファイルは、損傷閾値を上回ることなく、パルスステップ距離当たり最大であることを可能にするように調節されることが可能である。図５Ｂ及び５Ｃは、凸部１０８の位置と対応するビームのエッジにおいて生じる強度ピークを有する２つの短軸プロファイルを示している。例えば、２００４年７月１日に出願された、同時係属出願である“Ｌａｓｅｒ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願公開第１０／８８４，５４７号明細書の図８及び９に示されている、ビーム供給及びビーム処理システムの適切な制御は、短軸空間強度プロファイルを拡大するように用いられることが可能である。
【００４４】
図７は、図５Ｂに示されている短軸空間強度プロファイルと類似する短軸空間強度プロファイルを有するビーム７１２を用いることを示している。図７から理解できるように、その強度は凸部１０８近傍で最も大きい。このように、付加エネルギーが凸部１０８に適用される。より大きいエネルギーを短軸プロファイルの左側において有するため、ステップサイズ７０４は増加し、それ故、理論的最大に略等しくなるが、尚も凸部１０８の適切な融解を更に確実にすることができる。
【００４５】
換言すれば、図５Ｂ及び５Ｃに示すような短軸空間強度プロファイルを用いることにより、小領域３１０は低減され、ステップサイズは増加されることが可能である。ステップサイズの増加はその実施に依存するが、ステップサイズは、凸部１０８において増加したビーム強度のために、理論的最大に略等しくなる。ステップサイズは、例えば、５μｍのビーム幅について数百ｎｍまで増加する。
【００４６】
図８は、本明細書において説明しているシステム及び方法の一実施形態に従って液晶ディスプレイを製造する、例示としての表面処理システム８００を示している。上記の細いビームによる指向性結晶化は、多結晶シリコンの均一性を改善し、短軸空間強度プロファイルを調節する、より高いスループットと横方向結晶成長の優位性を組み合わせたものである。標準的なＥＬＡ処理とは対照的に、細いビームによる指向性結晶化処理は、スループットを高くする一方、より均一な材料を生成することができる。
【００４７】
空間的にデザインされたレーザ８０２及び特別に適合されたビーム成形光学系８０４を用いる場合、基板８０９は、細長いビーム８０８により照射されることが可能である。ビーム成形光学系８０４は、例えば、図５Ａ乃至５Ｃに関連して上で説明しているように、短軸空間レーザビームプロファイルを生成することが可能である。一実施形態においては、細長いビーム８０８を測ると、その幅は５μｍであり、その長さは７３０ｍｍである。このビーム構成は、単独のレーザパルスの間にガラス基板８０９の幅を完全にカバーすることが可能である。５μｍの幅の領域が完全に融解するため、シリコンは横方向成長結晶化により固化し、その結果、高移動度のｐｏｌｙ−Ｓｉが得られる。基板８０９全体を処理するように、ガラスは、結晶化が単独のパスにおいて生じるように、ビーム８０８を散乱する。ガラスは一定速度で移動することが可能であり、レーザは、約２μｍの平行移動の後、焼結するようにトリガされることが可能である。先行する“ストライプ”と各々の新しい“ストライプ”を重ね合わせることにより、新しいストライプは、先行するストライプの良好なｐｏｌｙ−Ｓｉから“種”を形成し、基板８０９全体に結晶粒子を均一化することが可能である。
【００４８】
上記の短軸空間強度プロファイルを有する細いビームによる指向性結晶化は、例えば、ＥＬＡで用いる２０乃至４０個のパルス以下の、各々の領域を照射するように用いられるかなり少ないパルスを用いて、ＥＬＡに比べてかなり高い効率であることが可能である。これは、かなり高いパネルのスループットを提供することが可能である。更に、プロセスウィンドウは、部分融解に依存しないため、ＥＬＡに比べてかなり大きいことが可能であり、そのことはまた、歩留まりを改善する役割を果たす。パネル全体が単独のパスで照射されるために、上記の短軸空間強度プロファイルプロセスによる細いビームによる指向性結晶化はまた、ＳＬＳ及びＥＬＡ等のマルチパス照射技術でみられる重なり合った領域によりもたらされる不均一性をまた、回避することができる。
【００４９】
細いビームによる指向性結晶化を実際に実現することは、例えば、システムにおける３つの主な構成要素、即ち、レーザ８０２と、ビーム整形光学系８０４と、ステージ８１０と、を有する。一実施形態においては、長いビーム及び高スキャン速度に対応するパワー、パルス周波数及びパルスエネルギーの注意深く選択された組み合わせによる特別にデザインされた高パワーレーザ８０２が用いられる。このレーザ８０２は、例えば、９００Ｗのパワーを供給することが可能であり、そのパワーは、最も高いスループットを確実にするように、従来のＥＬＡレーザパワーの殆ど３倍である。他の実施形態においては、厳しい半導体リソグラフィアプリケーションについて元々デザインされたレーザ８０２が、基板全体に亘るＴＦＴ性能及びｐｏｌｙ−Ｓｉの良好な均一性を確実にするように用いられることが可能である。
【００５０】
一実施形態においては、ステージ８１０は、細長いビーム８０８の下でステッパ又はトランスレータを用いて、移動されることが可能である。このように、ビーム８０８の下で、パネル８０９の一部は、パネル８０９の種々の部分が処理されることが可能であるように、制御されることが可能である。一実施形態においては、パネル８０９は、アモルファスシリコンがコーティングされたガラスパネルであることが可能である。それ故、ビーム８０８は、パネル８０９におけるシリコン膜表面を融解するように用いられることが可能である。
【００５１】
光学系は、最適なビーム形状を生成するように開発されたものである。一実施形態においては、最適なビーム形状は、結晶化処理を最適化するのに十分に狭く、基板の全体の幅をカバーするのに十分に長いことが可能である。熱的安定性及び高パワーロードの下での制御された焦点深度（ＤＯＦ）を確実にし、光学系の寿命を最長化するように、光学系に含まれる投影光学系のデザインについて特に注意を払うことが可能である。
【００５２】
一実施形態においては、スキャン方向における高速移動を確実にするように、レーザは、高繰り返し速度、例えば、６ｋＨｚで動作される必要があり、ステージ速度は、例えば、約２μｍのピッチについて１２ｍｍ／ｓｅｃである。基板は、第４世代の基板を照射するように約１５０ｍＪ／パルスを必要とする単独のパスで照射されることが可能である。一実施形態においては、６ｋＨｚ、９００Ｗのレーザを用いる細いビームによる結晶化システムは、第４世代のパネルを７５秒程度の短さで処理することが可能である。
【００５３】
本明細書で説明しているシステム及び方法に従って用いることが可能である表面処理システム８００の例示としての実施形態の詳細説明は、米国特許出願公開第１０／７８１，２５１号明細書、米国特許出願公開第１０／８８４，５４７号明細書及び米国特許出願公開第１１／２０１，８７７号明細書に記載されている。
【００５４】
例えば、シリコン膜のＴＤＸ処理における結晶成長の始まりにおいて、その膜の結晶学的配向は、アモルファス膜内の結晶の種のランダムな形成のために、一般にランダムである。その処理の各々のパルスにおいて、ビーム照射により形成される融解したシリコンの一方側は、先行する繰り返しにおいて成長した粒子により、横方向に且つエピタキシャル的に再固化する。ビーム及び／基板は互いに対して移動されるため、他方側は、ビームの下の膜の最初はアモルファスである部分から新たに生成された種から横方向に成長する。
【００５５】
例えば、ビームが、アモルファスシリコンがコーティングされたガラスパネルにおいてスキャンされるとき、ＴＤＸ処理は、膜に対して又は両方に対して垂直なスキャン方向にある結晶性テクスチャを有することが可能である。パネルがビームの下で移動される又はビームがパネルにおいて移動するので、ビーム照射により形成されるシリコンの融解したゾーンの一方側が先行する繰り返しにおいて成長した粒子から横方向に且つエピタキシャル的に再固化するために、結晶性テクスチャが形成される。従って、ビームが、アモルファスシリコンがコーティングされたガラスパネルにおいてスキャンされるとき、各々のショットによりシリコンの一部において、そのショットの前の部分から種が形成されるため、結晶性テクスチャが形成される。
【００５６】
図９Ａは、“ｎ”個のパルスの後のビームの例示としての位置９００を示している。ビームは膜表面９０２において移動するとき、膜表面９０２は名目ステップサイズだけ移動するように、各々のパルスはタイミング付けされることが可能である。上記のように、各々のパルスにおいて、ビーム照射により形成される融解シリコンの一方側９０４は、先行する繰り返しにおいて成長した粒子から横方向に且つエピタキシャル的に再固化する。対向する側９０６は、ビームの下で、膜の最初はアモルファスである部分により新たに形成された種から横方向に成長する。対応する側９０６は、最終的には、後続のパルスにより再融解されることが可能である。一方側９０４は、先行する繰り返しにおいて成長した粒子から横方向に且つエピタキシャル的に再固化するため、結晶性“テクスチャ”が固化領域９０８において形成されることが可能である。
【００５７】
換言すれば、上記の処理は、指向性固化材料、例えば、多結晶シリコンを生成するために、生成される材料は、テクスチャを含むことが可能であり、なぜなら、テクスチャはしばしば、指向性固化材料に進展するからである。そのようなテクスチャは、スキャン方向において、スキャン方向に対して垂直方向に、又はそれら両方に生じることが可能である。生成するテクスチャは、材料、膜厚、処理変数及び相変化に依存する可能性がある。例えば、ＴＤＸ処理において、テクスチャ生成は、ステップサイズ、入射エネルギー密度、レーザビーム強度プロファイルの形状、ユーザ波長及びレーザパルス持続時間により影響される可能性がある。
【００５８】
図１０Ａにおいて示されているように、例えば、シリコンフィルムのＴＤＸ処理における結晶成長の始めにおいては、結晶の種のランダムな生成のために、結晶性配向はランダムである。このようなランダムな生成は、膜の部分１０１６において広がる。しかしながら、その処理が続くにつれて、融解したゾーンの一方側９０４は先行する繰り返しにおいて成長した粒子から横方向に且つエピタキシャル的に再固化するにために、その結晶化は、部分１０１８において、より均一になる。
【００５９】
しかし、長い粒子が形成されるにつれて、テクスチャは部分１０１８において変化する。テクスチャにおけるこの変化は、処理されている膜１０００に関して形成されるトランジスタ１００８の性能における不均一性をもたらす可能性がある。換言すれば、テクスチャの変化は、トランジスタ１００８の性能に影響する移動度及び他のパラメータにおける変化をもたらす可能性がある。これは、トランジスタ１００８の性能の均一性を低下させ、そのことは、表示性能に負の影響を与える可能性がある。
【００６０】
特定の実施形態においては、結晶性テクスチャの生成は、所定の位置における横方向エピタキシャル成長を妨げることにより、停止されることが可能である。横方向エピタキシャル成長を妨げることにより、各々の新しい部分における後続の横方向エピタキシャル成長は新しい種から再開され、それにより、成長している粒子の結晶配向をランダム化する。
【００６１】
図９Ｂは、図９Ａ乃至９Ｃに関連付けて、膜９０２における横方向の成長を妨げるように制御されたオーバーシュートを用いる一実施形態に従って、膜９０２を処理する例示としての処理を示している。制御されたステップのオーバーシュート９１０を導入することにより、固化領域９０８の結晶性テクスチャは壊される。“ｎ番目”のパルスの後、ビームは、固体化領域９０８間のギャップをそのままにして、位置９１２に対して再位置付けされることが可能である。このギャップは、例えば、アモルファスシリコンがコーティングされたガラスパネルが、次の照射が生じる前に、更に先まで移動することが可能であるため、制御されたオーバーシュートと称される。一実施形態においては、アモルファスシリコンがコーティングされたガラスパネルは、一定速度で移動することが可能である一方、繰り返しのタイミングは、ギャップをそのままにするように制御されることが可能である。
【００６２】
図９Ｃに示されているように、ビームの後続のパルスは、横方向固化領域９１４を生成し、固化配向は再び、ランダム化され、テクスチャ化が新たに始まる。これについては、図１０Ｂに示されている様子を助けとして明らかである。図１０Ｂは、境界１００４及び１００６において導入された制御されたオーバーシュートによる膜１００２の結晶化を示している。図から理解できるように、各々のオーバーシュートの後、結晶化は再び、ランダム化になり、次いで、テクスチャリングが新たに開始する。
【００６３】
一実施形態においては、横方向エピタキシャル成長は停止され、約１０乃至２０μｍ毎に、又はトランジスタ１００８のレイアウトに適合したピッチで、再開されることが可能である。図９Ａ乃至９Ｃを参照するに、ピーク９１６が、オーバーシュートの結果として生成されることが可能である。しかしながら、トランジスタ１００８の活性領域は、ピーク９１６が存在する境界１００４及び１００６においては生成されないため、ピーク９１６の生成は性能に影響することはない。従って、結晶化した膜１００２内で生成されるテクスチャについての可能性は小さく、トランジスタ１００８の均一性は最大化されることが可能である。他の実施形態においては、制御されたオーバーシュートを、約１０μｍ毎に生じさせることが可能である。
【００６４】
図１０Ａの結晶化した膜１０００は、上記のＴＤＸ処理により生成された結晶構造の優れた品質のために、高移動度を示す。従って、結晶化した膜１０００は、回路領域におけるトランジスタの形成のために好適である。それとは対照的に、図１０Ｂの結晶化した膜１００２は、表示領域におけるＴＦＴの形成のために好適にすることが可能である、より高い均一性を示す。従って、表示パネルの形成において結晶化した膜１０００及び１００２を生成するように用いられる２つの処理を組み合わせることは好適である。換言すれば、表示領域自体についての膜１００２のようなより均一に結晶化した膜、及び表示回路領域についての膜１０００のような高品質の結晶化膜を生成することは好適である。
【００６５】
膜１００２において形成されたＴＦＴ１００８の性能は、１００２の品質がより低いために、膜１０００において形成されるトランジスタと同程度に良好でないが、表示領域についての均一性はかなり重要であることが示され、回路領域において形成されるトランジスタについての品質はかなり重要である。従って、両方の膜の種類を選択的に含むことにより、両方の領域の性能は更に最適化されることが可能である。
【００６６】
従って、パネルを処理しているときに、品質対均一性をトレードオフすることにより全体的な性能を最適化するように、異なる領域についての処理において変化を用いることが可能である。例えば、表示回路領域についての高品質の結晶化膜及び表示領域についてのかなり均一な結晶膜である。図１１は、一実施形態に従った変化処理を用いて処理されたパネルを示している。パネル１１００は、形成されたａ−Ｓｉ膜を有するガラスパネルである。図１１の実施例においては、複数の領域１１１４がパネル１１００から生成されている。各々の領域１１１４は、未処理のａ−Ｓｉ領域１１１２により分離されている。従って、各々の領域１１１４は、高移動度の、例えば、回路領域１１０８を形成するように用いられる高品質の領域１１０４と、低移動度であるが、表示領域１１１０を形成するように用いられるかなり均一な領域１１０６と、を有する。
【００６７】
パネル１１００は、例えば、最下部に示されている矢印の方向に、レーザビーム１１０２の下でパネル１１００を移動させることにより最上部から最下部まで処理されることが可能である。ビーム１１０２の各々のショットについてのステップサイズは、領域１１０４及び１１０６を生成するために必要であるように変えられることが可能である。これは、パネル１１００の平行移動速度を変えることにより行われる。他の実施形態においては、パネル１１００は一定速度で移動する一方、レーザ１１０２の発射速度は変えられ、即ち、領域１１０６において意図的にオーバーシュート９１０が行われる。
【００６８】
例えば、回路領域１１０８及び表示領域１１１０の配置は、パネル１１００の所定のレイアウト又はマッピングに基づくことが可能である。このレイアウト又はマッピングは、レーザパルス間のステップ距離がショット毎に変えられることが可能であるように、予めロードされる又は連続して入力されることが可能である。１つ又はそれ以上のパネル１１００は、その場合、どのプロセスがパネル１１００の領域１１０８及び１１１０において用いられるかを案内するように、パネル１１００の所定のレイアウトを用いて処理されることが可能である。
【００６９】
例えば、ＯＬＥＤディスプレイは、画素アドレスＴＦＴによる高い均一性を必要とする一方、一般に、高性能は必要ない。従って、一実施形態においては、横方向成長距離に比べて大きいステップサイズが、表示領域１１１０を処理するように用いられる。一般に、ステップサイズは、横方向成長距離に比べて大きい一方、また、横方向成長距離の２倍より小さいことが可能である。例えば、表示領域１１１０は、例えば、５μｍのビーム幅について約２．５乃至３．５μｍの範囲内にある均一性に最適化されたステップサイズを有することが可能である。逆に、ディジタル回路領域１１０８は、一般に、見えないようになり、それ故、視覚的アーティファクトは、一般に、重要でない。しかしながら、ディジタル回路領域１１０８における性能は、例えば、高性能であることは高速ディジタル回路に繋がるために、重要である。例えば、ディジタル回路領域１１０８は、１μｍより小さいステップサイズを用いることが可能である。結晶化は、単独のパスで尚も生じることが可能である。
【００７０】
一実施形態においては、パネル１１００がビームの下で移動し、例えば、レーザバルス１１０２のタイミング、並びに／若しくは、パネルがレーザに対して移動する及び／又はレーザがパネルに対して移動する速度を変えることにより、異なるステップサイズが得られるので、発射するレーザパルス１１０２のトリガが生じるために、スキャン中の再プログラミングは必要ない。更に、結晶材料を必要としない領域は、未照射のまま保たれることが可能である。
【００７１】
アモルファスシリコンガラスパネルを処理する、細いビームによる指向性結晶化処理を用いる実施例においては、ステップサイズが、結果的に得られる多結晶材料の均一性及び品質、即ち、粒子サイズ、結晶配向性等に影響する何れかの指向性結晶化処理は、本明細書で説明しているシステム及び方法から恩恵を受けることが理解できる。
【００７２】
他の実施形態においては、ステップサイズを制御する能力が、表示品質を改善するように用いられることが可能である。例えば、均一なステップサイズが用いられるとき、ビューアが表示領域において視認できる周期的な縞模様が生成されることが可能である。その縞模様は、レーザの重なり合った適用により生成される。図６を参照するに、領域６０３は連続的でないが、周期的な形状を有する。上記のように、この周期的形状は、図１２Ａに示すように、縞模様として認識されるものである。
【００７３】
図１２Ａは、一定のステップ距離１２０４を伴うＴＤＸスキャン１２０２を示し、図１２Ｂは、意図的に不均一なステップ距離を伴うＴＤＸスキャン１２０８を示している。各々のスキャン１２０２及び１２０８は、スキャン軸１２００に沿って行われる。スキャン１２０２は一定のステップ距離を有し、従って、各々の破線１２０６は、重なり合う領域のエッジによるショットマークを示している。ステップ距離１２０４に依存して、次のショットは、最後のショットと重なり合うことが可能である。
【００７４】
一定のステップサイズ１２０２を伴うＴＤＸスキャンは、一般に、繰り返し可能である。表示面が過度に繰り返される場合、人間の目はその面の小さい欠陥を捉える。更に、その面の欠陥は、スキャンの均一性のために、繰り返される可能性がある。表示面における何れかの欠陥を人間の目が捉えることをかなり困難にするように、意図的な不均一のステップ距離を伴うＴＤＸスキャンが用いられることが可能である。不均一なステップ距離は、一定であり、それ故、周期的に現れるステップ距離のために、例えば、ＬＣＤ又はＯＬＥＤディスプレイにおいて知覚することができる何れかの視覚的効果を乱す役割を果たすことが可能である。一実施形態においては、ステップサイズは、特定の範囲内で、例えば、１乃至２μｍの範囲内で変化されることが可能である。他の実施形態においては、ステップサイズは、特定の範囲だけ、例えば、１μｍから２μｍだけ変化することが可能である。
【００７５】
図１３は、表示領域１３０４を取り囲む回路領域１３０２を有するディスプレイ１３００を示している。上記のように、異なるスキャン速度又はスキャンパターンが性能を最適化するように、回路領域１３０２及び表示領域１３０４について用いられることが可能であるが、これは、一般に、２つのスキャン、即ち、１つのスキャンはｘ軸に沿っていて、１つのスキャンはｙ軸に沿っている。これは、一方向に、例えば、ｘ方向にスキャンし、パネルを移動させ、そのパネルを９０°回転させ、次いで、残りの回路領域を形成するように同じ方向に再スキャンする必要がある。しかしながら、パネルを９０°回転させることが可能であるステージを用いることにより、回路領域１３０２及び表示領域１３０４の形成が、高速に且つ効率的に行われる。
【００７６】
本発明の特定の実施形態については、上で詳述しているが、上記の実施形態は単なる例示としてのものであることが理解できるであろう。従って、本発明は、上記の実施形態に基づいて限定されるべきでない。そうではなく、本明細書で説明している本発明の範囲は、上記の詳細説明及び添付図と関連付けて理解できるとき、同時提出の特許請求の範囲のみに基づいて限定される必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ−９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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