[发明专利]用于点波束结晶的方法和系统

说明书

用于使薄膜结晶的方法和系统提供了激光波束点，使其在薄膜上连续地前进以创建持续的完全或部分熔融区域，其在该薄膜上平移并且结晶以形成均匀的、小粒状的晶体结构或晶粒。

相关申请的交叉引用

此申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年3月9日提交的题为“HIGHTHROUGHPUT，CONTIUOUS MELT SEQUENTIAL LATERAL SOLIDIFICATION”的美国临时专利申请号62/305,818、于2016年1月11日提交的题为“HIGH THROUGHPUT，CONTIUOUS MELTSEQUENTIAL LATERAL SOLIDIFICATION”的美国临时专利申请号67/277,355以及于2016年1月8日提交的题为“HIGH THROUGHPUT，CONTIUOUS MELT SEQUENTIAL LATERALSOLIDIFICATION”的美国临时专利申请号62/276,571的优先权，所有申请的内容通过整体引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于使用点波束结晶技术来处理硅膜的方法和系统。

背景技术

可以使用膜的激光控制的照射和熔化来处理膜(例如，硅膜)。激光控制的熔化可以在膜中创建所选择的晶体结构。激光结晶的现有方法包括连续横向固化(“SLS”)和准分子激光退火(“ELA”)。两种方法都依赖于在继续膜的处理之前(例如，在下一脉冲或系列脉冲照射膜之前)熔化-和-固化的一个完整循环，膜的先前照射过的区域经历整个熔化和固化循环并且变得完全固化。此外，这些方法可以产生具有约0.3至3.0微米的相对均匀的晶粒大小的膜，这对于今天的显示器和移动器件(每英寸约300至500个像素)来说是足够的。

下一代器件(包括用于虚拟现实观看的器件)需要每英寸高得多的像素(例如，每英寸约数千个像素)以产生高质量图像。这需要比使用现有ELA和SLS方法中利用的长线波束可以实现的结晶膜具有更好的均匀性的结晶膜。此外，现有的过程涉及具有高激光维护和操作成本的昂贵的仪器并且不是高效的。

发明内容

本公开涉及用于新的点波束结晶技术的方法和系统，其中使小的激光波束点在膜上连续地前进以创建持续的熔融区域，使该熔融区域在膜上平移并结晶以形成均匀的多晶结构或晶粒。因为这些晶粒的大小可以是1微米或小于0.3微米，并且是高度规律的，所以可以从这些膜创建具有每英寸3,000至5,000个像素的显示器。此外，所公开的方法和系统可以以高产量和高效率产生这些小的、均匀的粒状膜。一般而言，所公开的技术使具有低操作成本的新一类高效且廉价的激光器能够以更高的产量和更低的成本来创建相同或更好的材料。这些激光器可以具有非常高的频率和非常低的脉冲能量。例如，单模准连续波(QCW)光纤或固态激光器。

根据本公开的方面，一种用于使薄膜结晶的方法可以包括以下步骤：提供薄膜；提供在薄膜上产生点的激光波束；以及在第一方向连续地平移激光波束，同时通过在每个区域中施加激光脉冲而照射薄膜的重叠区域以生成熔融区域，每个激光脉冲在相对于前一激光脉冲发生整个熔化和固化循环之前被施加。该方法还可以包括以下步骤：沿第一方向传播熔融区域以创建由固体区域环绕的熔融区域后边缘，并且允许该熔融区域冷却并固化并且创建结晶区域。

根据本公开的方面，一种用于对薄膜进行处理的方法可以包括以下步骤：提供薄膜；提供在薄膜上产生点的激光波束；以及在第一方向连续地平移激光波束，同时通过在每个区域中施加激光脉冲而照射薄膜的重叠区域以生成熔融区域，每个激光脉冲在相对于前一激光脉冲发生整个熔化和固化循环之前被施加。该方法还可以包括以下步骤：沿第一方向传播部分熔融区域，以创建由固体区域环绕的熔融区域后边缘，并且允许熔融区域冷却并固化，并且在结晶区域中形成具有第一周期性的第一晶粒的周期性区域，接着形成第二晶粒的周期性区域，其中，第一晶粒大于第二晶粒。