(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体フィルム試料の各々を処理するプロセスにおいて、
(a) 照射ビーム源を制御して、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) 前記複数の半導体フィルム試料のうち第１試料を、第１チャンバの第１ステージ上に装填し、放出される前記ビームパルスを用いて、前記第１試料の全体を、前記第１ステージ上で、第１の技術を用いて照射して、前記第１試料の全体を処理するステップであって、前記第１の技術は、少なくとも、第１の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）技術及び第１の均一小粒子材料（ＵＧＳ）技術の一方であるステップと；
(c) ステップ(b)の完了時に、前記ビームパルスを再指向させて、前記半導体フィルム試料の第２試料に当てるステップであって、前記第２試料が未処理の試料であるステップと；
(d) 前記第２試料を第２チャンバの第２ステージ上に設け、前記再指向させたビームパルスを用いて、前記第２試料の全体を、前記第２ステージ上で、前記第１の技術とは異なる第２の技術を用いて照射して、前記第２試料の全体を処理するステップであって、前記第２の技術は、少なくとも、第２のＳＬＳ技術及び第２のＵＧＳ技術の一方であるステップと
を具えていることを特徴とする半導体フィルム試料の処理プロセス。
【請求項２】
さらに、
(e) ステップ(b)中に、前記第２の技術を用いて事前に照射して処理した前記半導体フィルム試料の第３試料を、前記第２チャンバから除去するステップと；
(f) ステップ(b)中におけるステップ(e)の後に、かつステップ(d)の前に、前記第２試料を前記第２チャンバの前記第２ステージ上に装填するステップと
を具えていることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
さらに、
(g) ステップ(d)中に、前記第１試料を前記第１チャンバの前記第１ステージから除去するステップと；
(h) ステップ(d)中におけるステップ(g)の後に、前記半導体フィルム試料の未処理の第４試料を前記第１チャンバの前記第１ステージ上に装填するステップと
を具えていることを特徴とする請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
さらに、
(i) ステップ(h)の完了時に、前記ビームパルスを再指向させて前記第４試料に当てるステップと；
(j) ステップ(i)の後に、前記再指向させたビームパルスを用いて、前記第４試料を前記第１の技術を用いて照射して、前記第４試料を処理するステップと
を具えていることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
ステップ(c)において、前記ビームパルスを、ビーム反射デバイスを具えたビーム再指向装置を用いて再指向させることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
さらに、
(k) 前記第２試料が前記第２チャンバの前記第２ステージ上に良好に装填されているか否かを判定するステップと；
(l) ステップ(k)における判定の結果が良好でない場合に、ステップ(k)における判定の結果が良好になるまで、ステップ(d)における前記第２試料の照射を防止するステップと
を具えていることを特徴とする請求項２に記載のプロセス。
【請求項７】
さらに、
(m) ステップ(b)において、前記第１試料が良好に処理されているか否かを判定するステップと；
(n) ステップ(m)における判定の結果が良好でない場合に、ステップ(m)における判定の結果が良好になるまで、ステップ(d)における前記第２試料の照射を防止するステップと
を具えていることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
複数の半導体フィルム試料を処理するシステムにおいて、
このシステムが処理装置を具えて、該処理装置が、一組の命令を実行する際に、
(a) 照射ビーム源を制御して、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出して；
(b) 前記複数の半導体フィルム試料のうち第１試料を、第１チャンバの第１ステージ上に装填し、放出される前記ビームパルスを用いて、前記第１試料の全体を、前記第１ステージ上で、第１の技術を用いて照射して、前記第１試料の全体を処理し、前記第１の技術は、少なくとも、第１の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）技術及び第１の均一小粒子材料（ＵＧＳ）技術の一方であり；
(c) 前記第１試料の全体の処理の完了時に、前記ビームパルスを再指向させて、前記半導体フィルム試料の第２試料に当て、前記第２試料が未処理の試料であり；
(d) 前記第２試料を第２チャンバの第２ステージ上に装填し、前記再指向させたビームパルスによって、前記第２試料の全体を、前記第２ステージ上で、前記第１の技術とは異なる第２の技術を用いて照射して、前記第２試料の全体を処理すべく動作し、前記第２の技術は、少なくとも、第２のＳＬＳ技術及び第２のＵＧＳ技術の一方である
ことを特徴とする半導体フィルム試料の処理システム。
【請求項９】
前記処理装置がさらに、
(e) 前記第１試料の照射中に、前記第２の技術を用いて事前に照射して処理した前記半導体フィルム試料の第３試料を、前記第２チャンバの前記第２ステージから除去して；
(f) 前記第１試料の照射中における前記第３試料の除去後に、前記第２試料を前記第２チャンバの前記第２ステージ上に装填すべく動作する
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記処理装置がさらに、
(g) 前記第２試料の照射中に、前記第１試料を前記第１チャンバの前記第１ステージから除去して；
(h) 前記第２試料の照射中における前記第１試料の除去後に、前記半導体フィルム試料の未処理の第４試料を前記第１チャンバの前記第１ステージ上に装填すべく動作する
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記処理装置がさらに、
(i) 前記第４試料の装填の完了時に、前記ビームパルスを再指向させて前記第４試料に当てて；
(j) 前記ビームパルスを再指向させて前記第４試料に当てた後に、前記再指向させたビームパルスによって、前記第４試料を前記第１の技術を用いて照射して、前記第４試料を処理すべく動作する
ことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記処理装置が、前記ビームパルスを、ビーム反射デバイスを具えたビーム再指向装置を用いて再指向させるべく動作することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記処理装置がさらに、
(k) 前記第２試料が前記第２チャンバの前記第２ステージ上に良好に装填されているか否かを判定して；
(l) 前記(k)における判定の結果が良好でない場合に、前記第２試料が前記第２チャンバの前記第２ステージ上に良好に搭載されるまで、前記第２試料の照射を防止すべく動作する
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記処理装置がさらに、
(m) 前記第１試料の全体が良好に処理されているか否かを判定して；
(n) 前記(m)における判定の結果が良好でない場合に、前記第１試料の全体が良好に処理されるまで、前記第２試料の照射を防止すべく動作する
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、複数の半導体薄膜フィルム（例えばシリコン薄膜フィルム）をパルス・エネルギービームを用いて処理するシステム及びプロセス（処理過程）に関するものである。特に、システム及びプロセスの１つの好適例は、パルスビームを逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ：Sequential Lateral Solidification）技術と共に用いて、このパルスビームのエネルギーの放出を停止させることなしに少なくとも２枚の半導体薄膜フィルムを照射する。システム及びプロセスの他の好適例も、照射され再凝固した内部に小粒子を有する領域が互いにオーバラップ（重複）しないように、パルスビームを用いてフィルムのいくつかの部分を照射して、これらの領域はその内部に薄膜フィルムトランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）デバイスを配置するために用いることができる。
【０００２】
（発明の背景）
シリコンフィルムのような半導体フィルムは、液晶表示デバイス用の画素を提供するために用いられることが知られている。こうしたフィルムは、エキシマレーザ・アニール（ＥＬＡ：Excimer Laser Annealing）技術によって事前に処理されている（即ち、エキシマレーザによって照射され、そして結晶化している）。しかし、こうした既知のＥＬＡ法を用いて処理された半導体フィルムは、エッジ効果のような微小構造的な不均一性の問題がしばしばあり、このことは、こうしたフィルム上に製造した薄膜フィルムトランジスタ（ＴＦＴ）デバイスの不均一な性能として現われる。これに加えて、試料を装填及び除去するために要する時間を考慮に入れなくても、ＥＬＡ技術を用いて半導体フィルム試料を完全に処理するためには約200秒〜600秒を要し得る。
【０００３】
【特許文献１】米国特許 6,322,625
【特許文献２】米国特許 6,368,945
【特許文献３】米国特許出願番号 09/390,535
【特許文献４】米国特許出願番号 09/390,537
【０００４】
液晶ディスプレイ及び有機発光ダイオード・ディスプレイに用いる半導体薄膜フィルムを処理する他のより有利なプロセス及びシステム、及び逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）技術を用い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有利なプロセス及びシステムが記述されている。例えば、Dr. James Imに権利付与されている米国特許 6,322,625、6,368,945、及び米国特許出願番号 09/390,535、09/390,537には、こうしたＳＬＳシステム及びプロセスが記載され、これらの特許及び特許出願は本願と共通の譲受人に譲渡され、その開示全体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上の１つ以上の領域を例えば逐次的に照射する特定の技術を記載している。これらのＳＬＳ技術の利点の１つは、半導体フィルム試料及び／またはそのいくつかの部分を、従来のＥＬＡ技術によって半導体フィルムを処理するのに要する時間よりもずっと速く処理（例えば結晶化）することができる、ということである。一般に、半導体フィルム試料の処理／結晶化時間は、基板の種類、並びに他の要素に依存する。例えば、半導体フィルムの試料を装填及び除去する時間を考えに入れなければ、ＳＬＳ技術を用いて半導体フィルムを約50〜100秒で完全に処理／結晶化することができる。
【０００５】
半導体フィルムを均一に処理するためには、ビームパルスが安定であることが重要である。従って、最適な安定性を達成するためには、ビームを絶えずパルス発生または発射する、即ち、ビームのパルス発生を停止させないことが好ましい。こうした安定性は、パルスビームがオフ状態に、あるいは停止され、そして再起動された際に低下または低落し得る。しかし、半導体試料をステージ上に装填及び／またはステージ上から除去する際にはパルスビームがオフ状態にされ、そして処理すべき半導体試料をステージ上の指定位置に配置する際にはパルスビームがオン状態に戻される。この装填及び除去のための時間は一般に「転移時間」と称される。処理した試料をステージから除去し、そして他の処理すべき試料をステージ上に装填するための転移時間は、ＥＬＡ技術とＳＬＳ技術とではおよそ同じである。こうした転移時間は50〜100秒となり得る。
【０００６】
これに加えて、半導体試料を処理することに関連するコストは一般に、ビーム源によって放出されるパルス数と関係がある。このようにして、「ショット（発射）／パルス当たりの価格」が確立される。次の半導体試料をステージ上に装填するかあるいはステージから除去する際にビーム源が停止されていない場合には（即ち、まだビームパルスを放出している場合には）、試料がビームパルスによって照射されていない際のビーム源によるこうした照射の数、及びこれに要する時間も、ショット当たりの価格を定めるために考慮に入れることになる。例えば、ＳＬＳ技術を利用する際には、半導体試料の照射、凝固、及び結晶化の時間は、ＥＬＡ技術を用いた試料処理時間に比べて相対的に短い。こうした場合には、ビームパルスのおよそ半分は試料に指向されない、というのは、こうした試料をステージ上に装填中であるか、あるいはステージから除去中であるかのいずれかであるからである。従って、試料に当たっていないビームパルスは無駄になる。
【０００７】
【特許文献５】米国特許出願番号 60/405,084
【特許文献６】米国特許出願番号 60/405,083
【特許文献７】米国特許出願番号 60/405,085
【特許文献８】国際特許出願 PCT/US03/25946
【特許文献９】国際特許出願 PCT/US03/25972
【特許文献１０】国際特許出願 PCT/US03/25954
【０００８】
半導体薄膜フィルムを処理するための他の好適な技術が開発されている。特に、こうしたシステム及びプロセスは、基板フィルム上に概ね均一な領域を生成することができ、そしてこうした領域内にＴＦＴデバイスを配置することができる。例えば、照射されるフィルムのいくつかの部分が照射され、（ビームパルスのしきい値挙動にもとづいて）核化し凝固して、再凝固時に、核化した領域が均一な小粒子材料を有する領域になる（本明細書では以下「ＵＧＳ技術」と称する）。従って、こうしたＵＧＳ技術は、ＳＬＳ技術では核化領域を避けるのに対し、ＵＧＳ技術では核化領域を利用してその内部にＴＦＴデバイスを配置するという点でＳＬＳ技術と異なる。実際に、ＵＧＳ技術を用いて時間を大幅に節約することができる、というのは、半導体薄膜フィルムの各照射領域は１回照射されており、そのほとんどの部分は再照射する必要なしに、既に内部に良好な均一の材料が生成されているからである。これらのＵＧＳ技術の多くは、米国特許出願 60/405,084、60/405,083、60/405,085、及び国際特許出願 PCT/US03/25946、PCT/US03/25972、PCT/US03/25954に記載され、これらの開示全体を参考文献として本明細書に含める。
【０００９】
従って、ビームパルスの放出を停止することなしにショット当たりの価格を低減することが好ましい。また、試料をそれぞれのステージ上に装填するまでビーム源によるパルスビームの放出を停止あるいは遅延させる必要なしに、２つ以上の半導体試料を処理することができることも好ましい。
【００１０】
（発明の概要）
これらの目的の少なくとも一部を達成するために、本発明による種々のシステム及びプロセスを以下に説明し、これらのシステム及びプロセスを利用して、パルスビームを停止する必要なしに、例えば、１つのステージ上の半導体（例えばシリコン）薄膜フィルム試料を（例えば試料の薄膜フィルムを照射して融解させ、融解した部分が自ずと凝固して結晶化することによって）処理しつつ、前に処理した試料を他のステージから除去し、そして未処理の試料をこのステージ上に装填することができる。この方法で試料を処理するためのシステム及びプロセスの好適例について以下にさらに詳細に説明する。しかし本発明は、本明細書で説明するシステム及びプロセスの好適例に何ら限定されるものではない。
【００１１】
本発明によるプロセス及びシステムのこうした好適例の１つは、複数の半導体フィルム試料の各々の少なくとも１つの部分を処理するものである。これらのプロセス及びシステムでは、逐次的な照射ビームパルスを所定の反復度で放出すべく照射ビーム源を制御することができる。このように放出されるビームパルスを用いて、半導体フィルム試料のうちの１つの少なくとも１つの部分を、第１の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）技術及び／または第１の均一小粒子材料（ＵＧＳ）技術の少なくとも一方を用いて照射して、第１試料のこうした部分を処理することができる。第１試料の（いくつかの）部分の処理を完了すると、ビームパルスを、半導体フィルム試料の第２試料の少なくとも１つの部分に当てるべく再指向させることができる。そして、この再指向されたビームパルスを用いて、第２試料のこうした（いくつかの）部分を、第２のＳＬＳ技術及び／または第２のＵＧＳ技術の少なくとも一方を用いて照射して、第２試料の（いくつかの）部分を処理する。第１及び第２のＳＬＳ及び／またはＵＧＳ技術は互いに異ならせることも、ほぼ同じにすることもできる。
【００１２】
本発明の他の好適例によれば、前記第２試料を未処理の試料とすることができる。前記第１試料を第１チャンバのステージ上に装填して、前記第２試料を第２チャンバのステージ上に装填することができる。これに加えて、前記第１試料を照射する間に、フィルム試料の、前記第１ＳＬＳ／ＵＧＳ技術及び／または前記第２ＳＬＳ／ＵＧＳ技術を用いて前に照射して処理した第３試料を、前記第２チャンバのステージから除去することができる。そして、前記第２試料を前記第２チャンバのステージ上に装填することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の好適例では、前記第２試料の照射中に、前記第１試料を前記第１チャンバのステージから除去することができる。その後の前記第２試料の照射中に、フィルム試料の未処理の第４試料を前記第１チャンバのステージ上に装填することができる。この第４試料の装填を完了すると、ビームパルスを再び、この第４試料の（いくつかの）部分に当たるように再指向させることができる。こうした再指向の後に、前記第４試料のこうした（いくつかの）部分を、前記第１のＳＬＳ／ＵＧＳ技術及び／または前記第２のＳＬＳ／ＵＧＳ技術を用いて照射して、前記第４試料のこれらの部分を処理することができる。
【００１４】
本発明のさらに他の好適例によれば、ビーム再指向装置を用いてビームパルスを再指向させることができ、このビーム再指向装置はビーム反射デバイスを具えることができる。さらに、前記第２試料が前記第２チャンバのステージ上に良好に装填されていないものと判定された場合には、前記第２試料が前記第２チャンバのステージ上に良好に装填されるまで、前記第２試料の照射を防止するか、あるいは遅延させることができる。前記第１試料の前記（いくつかの）部分全体が良好に処理されていないものと判定された場合には、前記第１試料のすべての前記（いくつかの）部分が良好に処理されるまで、前記第２試料の照射を防止するか、あるいは遅延させることができる。
【００１５】
本発明及びその利点をより完全に理解するために、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。
【００１６】
（実施例の説明）
連続動作のＳＬＳを提供する特定のシステム及びプロセスは、米国特許6,322,625、6,368,945、及び米国特許出願番号09/390,535、09/390,537に記載されている。これに加えて、均一総粒子材料（ＵＧＳ）技術を提供するシステム及び方法は、米国特許出願番号60/405,084、60/405,083、60/405,085、及び国際特許出願PCT/US03/25946、PCT/US03/25972、PCT/US03/25954に記載されている。本発明による好適なシステム及びプロセスは、本発明の原理及び構成要素を用いて、２つ以上の半導体試料の各々の薄膜フィルムを逐次的に処理することができる。特に、本発明によるシステム及びプロセスは、（別個のステージ上に設けられた）２つ以上の試料を処理するために用いることができる。各試料は、この試料上に設けられたアモルファス・シリコン薄膜フィルムを有する。
【００１７】
特に、図１に示すように、本発明によるシステムの好適例は、パルス照射ビーム（例えばレーザビーム）を放出するビーム源１１０（例えばLambda Physik社の型番LPX-315IのXeClパルス・エキシマレーザ）、この照射ビームのエネルギー密度を変化させる可制御のビーム・エネルギー密度変調器１２０、及びMicroLas２枚板可変減衰器（アテネータ）１３０（例えばMicroLas社製）を具えることができる。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、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、等を用いることができることは当業者にとって明らかである。一般に、ビーム源１１０が発生する放射ビームパルス１１１は、10mJ/cm2〜1J/cm2の範囲のビーム密度、10〜300nsecの範囲のパルス持続時間（ＦＷＨＭ：Full Width at Half Maximum：半値全幅）、及び10Hz〜300Hzの範囲のパルス反復度を提供する。ビーム減衰器兼シャッタ１３０から出る変調されたビームパルス１３５はビーム指向装置２００に指向させることができ、さらにビーム指向装置２００は、このパルスビームを、第１チャンバ２１０または第２チャンバ２２０のいずれかに指向させることができる。こうしたチャンバ２１０、２２０の好適な詳細例は、以下に、図２を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００１８】
第１及び第２チャンバ２１０、２２０の各々は、チャンバの内部に半導体試料を装填できるように構成され、こうした試料の薄膜フィルム（あるいはそのいくつかの部分）はその後に、パルスビームによって照射されて融解し、凝固し、そして１つ以上の逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）技術及び／または均一小粒子材料（ＵＧＳ）技術を用いて結晶化される。これに加えて、チャンバ２１０、２２０の各々は、こうした半導体試料の処理の完了時に、ＳＬＳ／ＵＧＳ処理された試料をチャンバから除去して、前にＳＬＳ処理した試料を除去した後に他の未処理の試料を装填するように構成することができる。
【００１９】
図１に示すシステムの好適な実施例は、処理装置１００（例えば、コンピュータの記憶装置に記憶されたソフトウェアによって実現される命令、あるいは遠隔（リモート）的に提供される命令を実行するマイクロプロセッサを含むコンピュータ）も具えている。このようにして、処理装置１００は、ビーム源１１０によって放出されるビームのパルスの反復度（レート）を制御することができる。処理装置１００は、パルスビームの反復、並びに変調及び減衰も（例えば装置１２０、１３０を用いて）制御することができる。
【００２０】
処理装置１００はさらに、ビーム指向装置２００、第１チャンバ２１０、及び第２チャンバ２２０に通信可能なように結合されている。処理装置１００によるこうした第１チャンバ２１０及び第２チャンバ２２０への結合は、それぞれのチャンバ内の試料全体が特定のＳＬＳ及び／またはＵＧＳ技術を用いて完全に結晶化されたか否か、前に処理した試料がチャンバから除去されているか否か、及び未処理の試料がこうしたチャンバ内に装填されているか否かに関する情報を処理装置１００に提供する。これに加えて、処理装置１００は試料のチャンバ２１０、２２０内への装填及びこれらのチャンバからの除去を制御することができる。
【００２１】
こうした情報により、処理装置１００はビーム指向装置２００を制御して、処理装置１００がこれらのチャンバ２１０、２２０から得た情報に応じて、パルスビーム１３５を選択的に第１チャンバ２１０または第２チャンバ２２０に向けて指向させることができる。こうした情報にもとづく処理装置１００によるビーム指向装置２００の制御の詳細は、以下にさらに詳細に説明する。
【００２２】
本発明によるシステム及びプロセスの好適な動作では、第１チャンバ２１０内での試料のＳＬＳ及び／またはＵＧＳ処理を処理装置１００の制御下で実行して、パルスビーム１３５をビーム指向装置２００によって第１チャンバ２１０に供給して、その内部の半導体試料を照射して結晶化させる。第１チャンバ２１０内でのこうした試料のＳＬＳ処理中に、第２チャンバ２２０内に位置して前にＳＬＳ処理した試料を、これも処理装置１００の制御及び命令の下で除去して、未処理の異なる試料をこの第２チャンバ２２０内に装填する。
【００２３】
第１チャンバ２１０内の試料のＳＬＳ及び／またはＵＧＳ処理の完了時に、処理装置１００は、新たな未処理の試料が第２チャンバ２００内に適正に装填されているか（例えばそのステージ上に装填されているか）否かを判定する。適正に装填されている場合には、処理装置１００はビーム指向装置２００を制御して、パルスビーム１３５を第２チャンバ２２０に向けて指向させて、第２チャンバ２２０内に装填された新たな試料をＳＬＳ処理及び／またはＵＧＳ処理する。この試料の第２チャンバ２２０内でのＳＬＳ処理が開始されると、処理装置１００は第１チャンバ２１０（例えばそのステージ）を制御して、ＳＬＳ／ＵＧＳ処理された試料をチャンバ２１０から除去し、そしてさらに他の未処理の半導体試料を第１チャンバ２１０内に装填する。このようにして、１つの試料を１つのチャンバで処理している間に、他の未処理の試料を別なチャンバに装填して、即座に、あるいは少し後にＳＬＳ／ＵＧＳ処理する。
【００２４】
上述したように、この好適な手順は、前に照射したチャンバから内部に未処理の試料を装填した他のチャンバにビームを再指向させて、その後にこうした試料をＳＬＳ／ＵＧＳ処理することによって、ビーム源１１０を停止することなしに実行することができる。この好適な手順は、意図した試料がＳＬＳ／ＵＧＳ処理されたことが（処理装置１００及び／またはシステムのオペレータ（操作員）のいずれかによって）判定されるまで継続する。この時点でビーム源１１０が停止され、第１及び第２チャンバ２１０、２２０内の試料の装填／除去を停止することができる。
【００２５】
このようにして、パルスビーム１３５は、すべての意図された試料がＳＬＳ処理されるまで、次の試料を処理するまでの間に停止されることなしに作用する。従って、パルスビームがビーム源１１０によって停止されないということにより、こうしたビームを絶えずパルス発生または発射（ショット）することができ、その安定性は落ちない。これに加えて、１つのチャンバ内での装填及び除去の時間を用いて他のチャンバ内の別な半導体試料を処理して、これらのチャンバ内の試料を連続的に処理することができ、従って、本発明のこれらのシステム及びプロセスによって達成されるショット（発射）当たりの価格は、従来のシステムによって達成されるショット当たりの価格よりずっと小さい。
【００２６】
図２に、図１に示すチャンバ２１０、２２０の少なくとも一方の好適な具体例の詳細図を示す。特に、図２の好適なチャンバは、ビームステアリング（操舵）鏡１４０、１４３、１４７、１６０、及び１６２、ビーム拡大（エキスパンド）兼視準（コリメート）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（集光）レンズ１４５、視野（フィールド）レンズ１４８、平行移動ステージ（図示せず）上に搭載可能な投射マスク１５０、４×−６×の接眼レンズ（アイピース）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試料平行移動ステージ１８０上に搭載された試料１７０上に放射ビームパルス１６４を集束させるための多素子の４×−６×の対物レンズ、及び振動絶縁（除振）兼自己水準（セルフ・レベリング）系１９１、１９２、１９３及び１９４上に支持された花崗岩（グラナイト）ブロックの光学ベンチ１９０を具えている。パルスビーム１３５は、ビーム指向装置２００によってチャンバ２１０、２２０及びビームステアリング鏡１４０に向けて指向される。
【００２７】
演算装置１００は、試料平行移動ステージ１８０に通信可能なように結合されている。米国特許6,322,625及び6,368,945に記載されているように、試料平行移動ステージ１８０を処理装置１００によって制御して、試料１７０の平面的なＸ−Ｙ方向、並びにＺ方向の平行移動を達成することが好ましい。このようにして、処理装置１００は、それぞれの試料１７０に指向された照射ビーム１６４に対する試料１７０の相対位置を制御することができる。これに加えて、処理装置１００は、上述した方法による試料１７０の平行移動ステージ１８０上への装填、及び試料１７０の平行移動ステージ１８０からの除去を制御することができ、これについては以下にさらに説明する。
【００２８】
図３に、図１のビーム指向装置２００の好適な具体例の詳細図を示す。特に、ビーム指向装置２００は、例えば処理装置１００の命令に従い、パルスビーム１３５を特定のチャンバに向けて選択的に指向させるように設計されている。上述したように、第１チャンバ２１０内の試料１７０のＳＬＳ処理を完了すると、処理装置１００はビーム指向装置２００を、パルスビームを第２チャンバ２２０に指向させるべく構成して、前に照射され新たに装填されて第２チャンバ２２０の平行移動ステージ上に設けられた試料１７０をＳＬＳ処理することができる。
【００２９】
このことは、ビーム反射部材２５０（例えば鏡）をビーム指向装置２００内に設けて、（処理装置１００の命令にもとづいて）パルスビーム１３５の経路を選択的に制御して第１チャンバ２１０または第２チャンバ２２０に向けることを可能にすることによって達成することができる。なお、ビーム反射部材２５０に加えるにせよビーム反射部材２５０の代わりにせよ、パルスビームを上述した方法で選択的に指向させる他の機械的構成要素をビーム指向装置２００内に用いることもできることは当業者にとって明らかである。
【００３０】
図４に、本発明による、２つ以上の試料を逐次的にＳＬＳ処理またはＵＧＳ処理する好適な実施例の上位レベルの流れ図を示し、各試料はそれぞれのチャンバ内に設けられている。ステップ１０００では、まず、図１のシステムのハードウェア構成要素、例えばビーム源１１０、エネルギー密度変調器１２０、及びビーム減衰器兼シャッタ１３０を、少なくとも部分的に処理装置１００によって初期化する。ステップ１００５では、試料１７０を第１チャンバ２１０の試料平行移動ステージ１８０上に装填する。なお、こうした装填は、手動で行うことも、処理装置１００の制御下で既知の試料装填装置を用いて自動的に行うこともできる。次にステップ１０１０では、第１チャンバ２１０の試料平行移動ステージ１８０を、好適には処理装置１００の制御下で初期位置に移動させることができる。ステップ１０１５では、必要に応じて、チャンバ２１０、２２０のうちの１つ以上の他の種々の光学的構成要素を調整及び／またはアライン（位置合わせ）して、適正な焦点及びアライメントにすることができる。ステップ１０２０では、照射ビーム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。
【００３１】
次にステップ１０２７では、第１チャンバ２１０のステージ１８０上に設けた試料全体を、上記に挙げた文献に記載されたＳＬＳ技術及び／またはＵＧＳ技術の１つ以上により、こうした試料が完全に処理されるまで照射する。次に、ステップ１０３０では、処理装置１００が、次の未処理の試料が第２チャンバ２２０内に得られているか否かを判定する。特に、次の未処理の試料１７０がチャンバ２２０の平行移動ステージ１８０に装填されているか否かを判定する。装填されていない場合には、本発明による好適なプロセスは、試料１７０が第２チャンバ２２０のステージ１８０上に装填されるまで待機する。装填されていれば、ステップ１０３５では、第２チャンバ２２０の平行移動ステージ１８０上に配置された未処理の試料１７０を、ＳＬＳ／ＵＧＳ技術の１つ以上によって完全に処理されるまで照射する。
【００３２】
次に、ステップ１０４０では、ＳＬＳ処理及び／またはＵＧＳ処理すべき試料がさらに存在するか否かを判定する。さらに存在する場合には、ステップ１０４５では、第１チャンバ２１０の平行移動ステージ１８０上に装填された（前にＳＬＳ処理／ＵＧＳ処理した試料は平行移動ステージ１８０から除去されている）他の未処理の試料を処理すべくパルスビームを指向させて、本発明によるプロセスはステップ１０３０に戻って、上述したように、第１チャンバ２１０に設けられたこうした未処理の試料１７０を処理する。ステップ１０４０において、処理すべき試料がもはや存在しないものと判定された場合には、ステップ１０５０では、図１に示すシステムのハードウェア構成要素及びビーム１１１を停止させて、このプロセスを終了させることができる。
【００３３】
図５に、本発明によるプロセスのステップ１０３５の好適な具体例の詳細な流れ図を示し、ここでは、特定のチャンバ（例えば第２チャンバ２２０）の１つの平行移動ステージ１８０上に設けた試料１７０をＳＬＳ／ＵＧＳ技術処理しつつ、前にＳＬＳ処理した試料１７０を他のチャンバ（例えば第１チャンバ２１０）の平行移動ステージ１８０から除去して、未処理の試料をこのステージ上に装填する。特に、ステップ２０１０において（第２チャンバ２２０内に設けた）試料１７０を照射して完全にＳＬＳ／ＵＧＳ処理する間に、前にＳＬＳ処理／ＵＧＳ処理した第１チャンバ２１０の試料１７０をこのチャンバから除去し（ステップ２０２０）、そして他の未処理の試料１７０を第１チャンバ２１０の平行移動ステージ１８０上に装填する（ステップ２０３０）。ステップ２０１０は、ステップ２０２０及び２０３０と同時に（少なくとも同じ期間内に）実行することが好ましい。
【００３４】
その後に、ステップ２０４０では、第２チャンバ２２０内に設けられステップ２０１０において照射された試料１７０のＳＬＳ／ＵＧＳ処理が完了しているか否かを判定する。完了していない場合には、本発明によるプロセスは、（好適には処理装置１００の制御下で）、第２チャンバ２０内でのこうした試料１７０の処理が完了するまで待機する。さもなければ、ステップ２０５０では、新たな未処理の試料１７０が第１チャンバ２１０の平行移動ステージ１８０上に装填されているか否かを判定する。こうした未処理の試料１７０がまだ装填されていない場合には、処理装置１００の制御下でビーム指向装置２００を用いて、パルスビームを、第２チャンバ２２０内に配置され完全にＳＬＳ／ＵＧＳ処理された試料１７０から離れた所に供給する。このことはビーム源１１０を停止させる必要なしに実行され、従ってパルスビーム１３５、１６４の安定性を落とすことがない。未処理の試料１７０が第１チャンバ２１０の平行移動ステージ１８０上に装填されているものと判定された場合には、本発明によるプロセスはステップ１０４０に進み、（処理装置１００の制御下でビーム指向装置２００を用いて）パルスビームを指向させて、第１チャンバ２１０のステージ１８０上に装填された未処理の試料１７０を照射して完全にＳＬＳ処理する。
【００３５】
なお、本発明は、本明細書の詳細な記載により説明してきたが、以上の記載は本発明を限定するのではなく例示することを意図したものである。他の態様、利点、及び変形も本発明の範囲内である。特に、本発明によるシステム及びプロセスの他の好適な実施例は、３つ以上のチャンバ内に設けられた試料を処理することができる。こうした実施例については、新たな未処理の試料がこれらの各チャンバ内に装填された際に、処理装置１００はビーム指向装置２００を制御して、パルスビーム１３５を選択的に各チャンバに指向させることができる。
【００３６】
【特許文献１１】国際特許出願 PCT/US01/12799
【特許文献１２】米国特許出願 09/526,585
【００３７】
以上のことは本発明の原理を単に例示したものである。記載した実施例に対する種々の変形及び代案は、本明細書の教示を参照すれば当業者にとって明らかである。例えば、以上の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ついて説明してきたが、これは、マイクロマシニング、光アブレーション、及び微小パターン化（マイクロパターニング）技術のような他の材料処理技術にも適用することができ、国際特許出願 PCT/US01/12799、及び米国特許出願09/390,535、09/390,537、及び09/526,585に記載のものを含み、これらの特許文献の全体を参考文献として本明細書に含める。上記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可能である。本明細書には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に入る多くのシステム及び方法を当業者が考案できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による逐次的横方向結晶化（ＳＬＳ）及び／または均一小粒子材料（ＵＧＳ）処理システムの好適な実施例のブロック図であり、これらのプロセスは、半導体試料を、２つ以上のチャンバ内でビーム指向装置を用いて逐次的に処理する。
【図２】図１に示す１つ以上のチャンバの好適例を詳細に示す図である。
【図３】図１のビーム指向装置の好適例を詳細に示す図である。
【図４】本発明によるプロセスの好適な実施例の上位レベルの流れ図であり、各々がそれぞれのチャンバ内に設けられた２つ以上の試料を逐次的にＳＬＳ処理またはＵＧＳ処理する。
【図５】本発明によるプロセスの好適な実施例の詳細な流れ図であり、１つのステージ上で１つの試料を処理しつつ、前にＳＬＳ処理またはＵＧＳ処理した試料を他のステージから除去して、未処理の試料をこのステージ上に装填する。
【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５】
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