CN107924827B - 用于非晶硅衬底的均匀结晶的基于光纤激光器的系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于通过部分熔融激光退火(LA)或连续横向固化(SLS)退火工艺来使非晶硅(a‑Si)面板结晶的系统。所述系统包括至少一个单横模(SM)准连续波(QCW)光纤激光源，其发射脉冲谐波光束；光束调节组件，其位于所述光纤激光源下游并被配置为变换谐波光束，使得所述谐波光束具有期望的发散和空间分布特性；光束速度和分布组件，其能够操作用于在物平面中以期望的扫描速度提供具有期望的强度分布的调节后的谐波光束；光束成像组件，用于以期望的缩小方式将物平面中的调节后的谐波光束沿至少一个光轴成像在像平面上，使得调节后的谐波光束的宽度减小到窄线宽；以及面板处理组件，其能够操作用于提供成像后的窄线宽光束与面板之间的相对位置和速度，以便在曝光时间内至少两次照射所述a‑Si面板的每个位置。

Description

用于非晶硅衬底的均匀结晶的基于光纤激光器的系统
技术领域
本公开涉及用于制造平板显示器的基于光纤激光器的方法和系统。具体地，本公开涉及一种用于用谐波激光束对非晶硅面板进行退火以制造基本均匀的多晶硅显示器的光纤激光系统和一种操作本发明系统的方法。
背景技术
平板显示器(FPD)制造环境是世界上最具竞争且技术最复杂的。通常，这种技术对于配备有FPD且以高分辨率、明亮的大显示器、低功耗和快速视频能力当然还有低成本为特征的紧凑型产品而言总是需要的。
薄膜晶体管(TFT)技术是FPD制造的基础，FPD制造可以是高分辨率、高性能液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)。在TFT 技术开始时，显示电路制作于薄的半透明非晶硅(“a-硅或a-Si”)层上，并且布置在跨过该层的背板中以对应于各个像素。每个像素包括大量的晶粒，每个晶粒都形成有特定的晶粒面积和取向。
后来，a-Si至少部分地被多晶硅(p-Si)取代，p-Si的载流子迁移率大约比a-Si高两个数量级，实质上改善了孔径比、像素分辨率并减小了像素尺寸。作为多晶硅的这些性质的结果，便携/移动电子设备现在以高分辨率平板小型显示器为特征。
存在两种根本不同的用于通过结晶(退火)将a-Si转化为多晶硅的方法。一种是热退火(TA)方法，另一种是低温多晶硅退火(LTPS) 方法，后者在这里是尤为感兴趣的。在后者中，a-Si首先被热处理以转变成液态非晶硅，然后将其保持在熔融状态一段时间。选择足以保持熔融状态的温度范围以允许最初形成的多晶体生长和结晶。结晶步骤完成之后，对表面进行冷却以诱导已处理材料的固化阶段。LTPS方法基于两种通用方法-准分子激光退火(ELA)或部分熔融LA和顺序横向固化(SLS)，其中后者是这里所感兴趣的，并且也是美国专利申请 14/790，170(US’790)的主题，其中该申请与本申请共同拥有并完全并入本文作为参考。
与传统的ELA相反，SLS方法包括用来自在3xx nm波长操作的准分子激光器的光束熔化a-Si膜的整个厚度。结果，结晶前沿从熔融膜的相对侧生长。换句话说，增长是横向的。横向展开的晶粒可以被拉长到较大的水平尺寸。后者是有利的，因为随着晶粒生长更大，电子迁移率增加。尽管每种方法相对于其他方法存在优点和缺点，然而SLA 和部分退火(EL)方法都是可行的选择。
历史上，在LA和SLS处理中使用的准分子激光器支配对TFT平板显示器的退火。准分子激光器提供大范围的加工功率，加工功率的平均范围高达300W和更高，能量高于1J且脉冲宽度在10到250ns之间。此外，准分子激光器输送波长3xx nm的UV光，其直接在a-Si中被吸收而不进行额外的频率转换。
准分子激光器的脉冲频率相对较低。据申请人所知，在SLS工艺中脉冲频率不超过6kHz，并且在标准ELA中低得多。因为后续脉冲之间的持续时间大于(过程的)时间常数，其中超过所述时间常数则激发的原子失去其移动性，标准ELA中的这种相对较低的频率可以解释每个位置的多次照射的必要性。对于SLS，KHz频率导致高能量，准分子要求在一整天的操作时间内进行多次气体变化，这使得它不适于大规模生产。准分子激光器的上述公开缺点和其他缺点中的大部分并不是光纤激光器的特征。
因此，需要使用基于光纤激光器的退火系统，其通过使用具有窄宽度激光束的SLS和部分退火(LA)方法来提供基本均匀的p晶体结构 (p-Si)。
发明内容
SLS处理要求线束在目标上，其中长轴比短轴大几个数量级(例如，2mm长/5μm短(400：1))。通常沿短轴方向进行主扫描，但不排除长轴扫描。
线束的尺寸由3个参数有效驱动：短轴的期望宽度(期望的多晶硅晶粒尺寸和短轴强度分布的函数)、目标上的期望能量密度(J/cm2) 以及到达目标的脉冲能量。例如，具有100μJ脉冲能量且期望能量密度为1J/cm2的5μm宽线将允许长度为mm级的线束。具体关系取决于短轴的强度分布。例如，在所有其他参数相同的情况下，顶帽短轴分布相较于高斯短轴分布将允许更长的线束。尽管如此，上述值表明了所考虑的各种参数之间的相对关系。
要用所述线束进行退火的面板比用单个突发模式光纤激光器在S LS中实现的线束的长度进行退火的面板大几个数量级。必要的是将来自单个或多个激光器的光束拼接在一起，以实现有效连续的多晶硅晶粒结构。
部分LA过程需要相当强的能量密度要求和更高的平均功率。然而，部分地由于光束宽度在5微米以上，其大于SLS中的1到2微米线宽，所以拼接问题不存在。
解决对于SLS和LA处理二者而言均是特征性的所有上述和其他问题的创造性系统允许实现用于对大面板进行退火的所选方法。所公开的系统的各方面包括在每个轴上进行扫描/步进、多个激光器兼容性、所需的速度和精度、自动聚焦兼容性、热管理、主动对准和热管理，下文中将对其进行概述。
根据本公开的一个方面，所公开的用于通过部分熔融激光退火(L A)或连续横向固化(SLS)退火工艺来使非晶Si(a-Si)面板结晶的系统包括：至少一个单横模(SM)准连续波(QCW)光纤激光源，沿着路径发射脉冲重复率至少为80MHz的脉冲谐波光束。所述系统还具有包括光束调节组件的传输系统，所述光束调节组件位于光纤激光源下游并被配置为变换谐波光束使得谐波光束具有期望的发散和空间分布特性。所述传输系统还具有光束速度和分布组件，其能够操作用于在物平面中以期望的扫描速度提供具有期望的强度分布的调节后的谐波光束。此外，传输系统还包括光束成像组件，用于以期望的缩小方式将物平面中的调节后的谐波光束沿至少一个光轴成像在像平面上，使得调节后的谐波光束的宽度在像平面上减小到至少1μm的窄线宽。所述系统设置有面板处理组件，其能够操作用于提供成像后的窄线宽光束与面板之间的相对位置和速度，以便以每次至少100ns的时间的曝光时间至少两次照射a-Si面板的每个位置，以便提供a-Si到具有最多为1 μm的均匀晶粒尺寸的多晶硅(p-Si)结构的变换。
根据另一方面，在第1方面中描述的系统还具有多个SM QCW光纤激光源，其发射可组合在一起的对应光束。
在另一方面，根据上述方面的任一方面的系统设置有光束速度和分布系统，其被配置为将高比率高斯谐波光束转换为平顶谐波并且是从光束分割和重组系统、光束再变迹系统、合束系统和光束裁剪系统中选择的。
根据上述方面的任一方面的本发明系统的另一方面涉及光束分割和重组系统，其选自蝇眼或双棱镜光学装置。
在上述方面的任一方面中公开的本发明系统的另一方面中，蝇眼是成像或非成像均化器。
根据上述方面的任一方面的本发明系统的另一方面涉及合束系统，其被配置为交叠并散置多个谐波光束，以在物平面处生成中心均匀的中心顶部部分的强度分布，其中对所述强度分布进行裁剪。
在根据上述方面的任一方面的本发明系统的再一方面中，合束系统能够操作用于将多个谐波光束相交叠。对交叠光束之一进行翻转，使得所得到的谐波光束沿长轴方向是均匀的。
根据另一方面的上述方面中的任一方面所述的系统，其中所述合束系统配置有偏振光束合束器或场透镜合束器或衍射光束合束器或蝇眼。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统，其中所述光束再变迹系统配置有至少一个或多个非柱面光学元件，其将高比例高斯谐波光束转换为沿至少一个光轴的平顶强度分布。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统，其中光束速度和分布系统配置有扫描器，其能够操作用于提供具有期望速度的调节后的谐波光束，使得成像后的窄线宽光束无拼接地均匀且连续地产生结晶线。
根据上述方面和以下方面的每一个的系统，其中扫描器选自旋转镜或声光偏转器或电流计。
在上述方面和以下方面中的任一方面所公开的系统的另一方面中，光束成像组件配置有聚焦透镜，其将具有期望的强度分布的调节后的谐波光束以期望的扫描速度沿短光轴方向聚焦到第一掩模。后者限定了物平面并具有用于在长轴方向上锐化光束的边缘的切割刀(cu tting knives)，物镜位于第一掩模下游并与面板相邻。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统，光束成像组件还包括第二掩模，位于第一掩模和物镜之间并被配置为使结晶线的残余不均匀性变暗(vignette)。
根据上述方面和以下方面中的任一方面描述的系统的另一方面，光束成像组件配置有变形透镜布置，其沿着具有期望强度分布的调节后的谐波光束的正交光轴提供不同的期望缩小。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统的当前方面涉及光束成像组件，所述光束成像组件是变形的并且包括两个间隔开的掩模，所述两个间隔开的掩模沿相应的正交光轴提供不同的缩小并具有不同的物平面。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的本发明的再一方面涉及光束成像组件，其具有配置为在面板上限定光束线的期望长度的接近掩模，所述接近掩模与所述面板间隔限制边缘衍射的距离。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统还包括具有支撑件的面板处理组件，所述支撑件支撑待退火的面板使得该面板能够相对于固定的光束成像组件在正交XY平面中移位。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的本发明系统的另一方面涉及包括支撑件的面板处理组件，所述支撑件支撑待退火的面板并被配置为使得面板相对于在正交XY平面中能够移位的光束成像组件是静止的。
在上述方面和以下方面中的任一方面中公开的本发明系统的另一方面，所述面板处理组件配置有支撑件，该支撑件支撑待退火的面板使得该面板能够在XY平面之一上移位并且光束成像系统能够在另一 XY平面上移位。
上述方面和以下方面中的任一方面相关的该方面的系统配置有S M QCW光纤激光源，该SM QCW光纤激光源相对于能够移位的光束图像系统安装在固定位置或能够与其一起移位。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统还包括自动聚焦系统、光束分析仪和云纹(MURA)测量系统。
因此，根据上述方面和以下方面中的任一方面的系统配置有蝇眼均化器，其具有延迟步阶玻璃元件以消除相干效应。
根据上述方面和以下方面中的任一方面的本发明系统的又一方面包括抖动系统，该抖动系统能够操作用于使窄线宽光束在面板上抖动，使得p-Si结构的残余不均匀区域在连续线的不同位置处，从而有效地平滑残余不均匀性并将云纹降低到预定的参考范围。
在上述方面或以下方面中的任一方面中限定的公开系统的又一方面24涉及抖动系统，该抖动系统能够操作用于使面板或物平面下游的任何适合组件、或光束传输系统的光学部件(诸如，透镜或反射镜)、或在SLS退火工艺期间沿着调节后的谐波窄线宽光束的方向上的光束路径的光学组件、或限定物平面的掩模振荡。
根据在上述方面中的任一方面公开的本发明的另一方面，所述系统被配置为在具有一次或多次通过的SLS和AL工艺中生成连续线。
另外，在如上述方面中的任一方面所讨论的本公开的另一方面中，本发明系统能够操作用于在两次或多次通过之后提供多个光束的交错。
在另一方面中，上述方面和以下方面中的任一方面的本发明系统被配置为利用机械扫描、声光方法或电光方法来提供脉冲拾取。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述，将更清楚所公开系统的上述和其他方面，附图中：
图1是本发明系统的概括示意图；
图2A是图1的本发明系统的一种改进；
图2B是图1的本发明系统的另一实施例；
图3是图2A和图2B的本发明系统的光束调节/均匀化和光束分布子组件的视图；
图4是图2A和图2B的光束成像子组件的视图；
图5是图1的面板处理子组件的视图；
图6是具有光束偏振合束器的光束均匀化子组件的光学示意图；
图7是图6的均匀化子组件的原理的图形表示；
图8A至9B是图6的均匀化子组件的操作的原理的相应其他图形表示；
图10A-图10C是操作用于组合多个光束的相应布置；
图11A-图11C是光束均匀化子组件的另一配置的相应正交视图、侧视图和俯视图；
图12A-图12C示出了要由激光束结晶的单线的热变换；
图13A示出了扫描子组件的操作的一般原理；
图13B-13D示出了具有对应不同强度分布的谐波激光束。
图14A-14C是利用多边形的多边形扫描器和系统的对应视图。
图15A-15B示出了消除紧密封装问题的相应配置；
图16A-16B示出了连续线束示例；
图17A-17B示出了将单独的线束在面板上均匀间隔开；
图18A-18B示出了如何通过利用单次通过放置每一个偏移来实现交错结合；
图19A-19B示出了3束交错结合；
图20A-20D示出了如何同时放置多个束；
图21A-21C示出了如何同时放置多个束；
图22示出了脉冲拾取方法；
图23示出了结合旋转扫描器包括长轴扫描在内的脉冲拾取的另一种方法；
图24示出了操作用户对面板进行振荡的抖动系统120或者掩模之后的任意合适部件；
图25示出了使光学传送系统的光学组件振荡的抖动系统120的另一配置；
图26示出了使掩模振荡的抖动系统120的另一配置；以及
图27示出了周期性或随机振荡。
具体实施方式
现在详细参考本发明的实施例。在有可能的情况下，附图和说明书中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的部件或步骤。一部分附图为简化形式，且不是按精确比例绘制的。除非明确说明，否则对于二极管激光器和光纤激光器领域的技术人员而言，说明书和权利要求中的词语和短语具有普遍和惯用的含义。词语“耦合”和类似术语并非必须表示直接的、紧邻的连接，还可以包括经由自由空间或中间元件进行的机械和光学的连接。
本发明基于光纤激光器的系统被配置为提高包括标准ELA和SLS 的硅退火工艺的生产率，并大大降低当前可用的退火系统的制造和操作成本。在SLS背景下，本发明系统被配置为在3xx和5xx nm脉冲光束下输出至少1μm宽的谐波脉冲光束，其入射到所有已知世代Si板的a- Si面板上。因此，产生了在要处理的面板的整个区域上具有均匀亚微米晶粒的p-Si晶体结构。
图1示出了本发明模块化系统10的总体布局，其可以在SLS和LA工艺二者中用于对小型和大型a-Si面板进行退火。不考虑具体的退火方法，本发明系统10基于光纤激光源12，其通过包括若干依次定位的子组件的光束传输系统的光学示意图生成沿着光束路径传播的基本上衍射受限的激光脉冲光束。上游子组件14被配置为针对其他均匀化和扫描子组件16控制发散和光束尺寸。均匀化和扫描子组件16被配置为控制在掩模平面处的调节后的光束的强度和速度。下面的子组件18能够操作用于经由面板处理子组件20以期望的缩小对a-Si表面上的调节后的光束进行成像，其中所述面板处理子组件20操作用于在待退火的面板与光束传输系统之间提供不同移位模式。本发明的模块化系统10的特征在于如以下详细公开的每个上述子组件的几种配置。
图2A示出了安装在可移动控制台22上的模块化系统10，该可移动控制台22包围IR泵浦激光器、冷却系统、控制电路和其他外围组件，从而允许光纤激光源12的操作。系统10被配置为具有倒U形支架24和安装在控制台22上的基座26的龙门机(Gantry machine)。在所示配置中，支撑待激光处理的面板的台20在X-Y平面中引导面板，同时光束成像子组件18保持静止，使得根据下面讨论的各种拓扑图案对工件的表面进行激光处理。备选地，如图2B所示，面板和光束成像子组件18均能够在相应的平面中移动。对于第6代至第8代面板特别有利的另一种配置允许面板保持静止，而光束成像子组件在X-Y平面中移动。本发明的系统具有光学示意图，该示意图可以具有在面板和光束传送子组件之间的移位的所有可能修改的情况下进行操作的多种配置，实际上没有任何结构改变。
光纤激光源12已在共同未决且共同拥有的US’790申请中公开。简言之，除了可以位于控制台22中的激光泵之外，还配置激光源12。光纤激光泵工作在准连续制式(QCW)下，输出重复率为kHz-MHz范围的基本波长为1μm且基本衍射极限的泵浦光束。泵浦光束被耦合到配置有光束引导光学器件和谐波发生器的激光头28中。取决于频率/波长转换级的数量，输出约532nm波长或约355nm波长的谐波光束以沿着通过系统10的子组件的光束路径传播。单模式或低模(SM)泵浦源12 能够操作用于输出包重复率(PaRR)高达2MHz且包持续时间在50和50 0ns之间的脉冲包。每个串内的脉冲以从约80MHz到高达200MHz的范围内变化的频率输出。源12被配置为以脉冲串或连续脉冲光束输出具有基本高斯强度分布的脉冲光束。后者结合至少1微米宽的目标线束、可控通量、增量阶段速度以及其它光束和系统参数产生具有均匀晶粒长度的p-Si结构，其中所述均匀晶粒长度最多等于但优选小于1微米，且在约20-30ps的低相干时间下小至2微米。
结合图2参考图3，M2等于1或接近于1的输出谐波光束还传播通过光束调节子组件14。后者的配置特别适合位于子组件14下游的均匀化子组件和/或扫描子组件的需要。
由于图2-图5所示的系统10包括均匀化子组件，其能够操作以将高斯强度分布转换成平顶或顶帽分布，所以光束调节子组件14配置有上游和下游准直器。以上公开的波长下的谐波光纤激光束通常是椭圆形的，其具有较高的纵横比且其长轴和短轴各自具有高斯强度分布。因此，上游准直器组件包括圆柱形透镜，其被构造成沿短轴提供具有期望尺寸的谐波光束。它名义上被构造为带正负柱面透镜30的伽利略望远镜。类似地，包括正负柱面透镜32的下游准直器沿长轴方向提供具有期望尺寸的谐波光束。这样，将准直后的谐波光束调节用于进一步的均匀化。
具有高斯强度分布的椭圆形(但不排除圆形光束)谐波光束易于在交叠时发生干涉。由于散斑相关现象，相干特性也消除了衍射均匀化解(diffractive homogenizationsolutions)。因此，应该以某种方式减轻相干性。
SLS和LA两种工艺都需要沿线长度具有足够均匀性的线束。尽管 SLS工艺比ELA退火工艺对均匀性的敏感性要低一个数量级，但仍然必须有足够的均匀性。强度分布越均匀，所打开的用于脉冲-脉冲能量变化和聚焦深度的过程窗口越多。
均匀化子组件16解决了相干问题，并沿着光束线的长度在目标上提供具有基本均匀的强度分布的线束。由于衍射分辨率(点扩散函数) 的限制，短轴可能在尺寸上小于5个波长，且对于物理上合理的光学元件可以使该轴均匀化的程度是有限制的。除了非常大的光束宽度(例如，10μm或更大)之外，从均匀化线宽度获得的好处不大。
概念上，均匀化是基于结合两种标准技术使用的光束分割和重组技术的：如图2-5的系统10中所使用的蝇眼均化器以及双棱镜。分割和重组技术的原理对于本领域技术人员是公知的。如果类似于本发明系统中产生的高斯状激光束被划分成多个光束，然后在修改划分后的光束中的一个或多个的分布之后将其重新组合，则有可能沿至少一个光轴生成均匀的光束。蝇眼均化器与光束的多个片段交叠，并需要具有非常低的空间相干性的光束。否则，他们会遭受严重的散斑和其他干涉相关现象。
因为光纤激光器通常具有很高的相干性，光纤激光器通常不被认为是用于蝇眼均匀化的候选者。然而，实验已经表明，本文和US’790 中公开的激光源具有足够短的相干时间，使得可以将延迟玻璃的部分添加到单独的片段，以确保在交叠位置处超过相干时间。蝇眼均化器是这些激光器的一种选择。因此，所公开的蝇眼和双棱镜均化器成功地利用所公开的QCW激光器。
图2-图5的均匀化子组件16在掩模54的平面处提供均匀化的线束 (图4)。它包括将入射的高斯光束分成相应小束的第一柱面小透镜阵列34。小束然后撞击相应的延迟镜片36、38、42，延迟镜片36、38、 42作为一个单元在这些小束之间提供光学延迟，以便使干涉最小化并因此减轻引起形成平顶强度分布的激光束相干性的影响。平顶光束可能不具有理想均匀的强度。因此可选地，子组件16还可以具有一维掩模40，所述一维掩模设置有使得仅期望的最均匀部分的均匀化光束沿着所述路径进一步传播的光圈。然后，均匀化的光束入射在聚光透镜 48上。
存在两种主要类型的蝇眼均化器：成像和非成像的蝇眼均化器，这二者都并入本发明的系统中。因为基本原理是将第一小透镜阵列34 成像到掩模平面或物平面，所以术语“成像”具有很大意义。结构上，成像均化器还包括图3中的第二小透镜阵列44，其位于移相器36、38 和聚光透镜48之间。第二阵列44的透镜和聚光透镜48将各个场光阑成像到掩模平面/物平面。这种类型的均化器需要对两个透镜阵列、聚光透镜和入射光束的光轴的精确对准。
不太复杂版本的光学积分器被称为非成像均化器。非成像均化器包括一个第一透镜阵列34、随后是延迟镜片36、38和42以及聚光透镜 48。与成像均化器相似，透镜阵列34将谐波入射相干光束划分成传播通过移相器的小束，然后它们通过聚光透镜48并在位于聚光透镜的后焦平面中的均匀化平面处交叠。均匀化平面中的强度模式与透镜阵列产生的空间频谱有关。为了使用非成像均化器获得良好的平顶均匀性，透镜阵列应在期望的角度光谱图像中以相同强度分布光线。
参考图4，经聚光的均匀光束穿过光束成像子组件18，该光束成像子组件18被配置成以期望的缩小因子将均匀化的光束传送到面板表面上的图像平面。均匀化的光束首先被沿着光束的短轴方向进行投影并经由聚焦透镜50聚焦到掩模54上。掩模54配置有刀片，其沿长轴方向对投影的均匀化光束的边缘进行裁剪。然后将该掩模平面以某种优化的缩小方式重新成像到物镜60上，其边缘分辨率受成像系统的数值孔径的限制。所述缩小(例如，10x或30x)降低了对指向稳定性的敏感度。然而，如果成像系统失焦，由于掩模尖锐边缘的衍射，将会在线束的末端看到衍射图案。与任何成像系统一样，只要成像具有衍射极限分辨率，焦点深度和分辨率就会彼此成反比。接收线束的可选掩模56可以被看作是去除先前锐化边缘的残余不均匀性的渐晕光圈。
参考图5，具有期望程度的均匀强度和宽度的经缩小的线束在耦合到物镜60并照亮位于台62上的a-Si玻璃面板之前还撞击转向镜58。面板(特别是大面板)几乎不是理想平坦的。自动聚焦组件64的使用允许维持球形或变形物镜60之间的期望焦距并且因此控制目标上的线束的光束强度的期望均匀性范围。取决于系统实施方式和面板厚度的均匀性，可能需要实现动态自动聚焦，其中各光束的焦平面被连续调节以在整个面板区域上保持均匀的多晶硅晶粒结构。是否需要自动聚焦以及所需的精确度将取决于线束光学传送系统的焦点深度。
有时，通过观察退火的面板，可以注意到由在结晶工艺期间产生的周期性微结构引起的晕色(iridescence)。微结构的不均匀性有可能引起称为“云纹(mura)”的强度变化，据信“云纹”是由于当两个退火面板区域沿光束长轴方向拼接在一起时产生的。测量退火面板的形态特征的子组件68已在美国临时专利申请62334881中公开，该专利申请通过引用全部合并于此。云纹的存在可能需要系统10的自动重新调节。更具体地，独立云纹测量系统68能够操作用于测量由独立激光源产生的并且从面板实时衍射的光的性质。这些性质可以包括衍射光的衍射效率、衍射角和偏振态的不均匀性。如果所测量的参数或云纹的参数超过预定范围，则提供一个或多个反馈控制回路允许实时地重新调节上述公开的子组件中的任何组件。
另一测量子组件被配置为光束分布仪70，其位于均匀化子组件下游的光束路径的任何位置。光束分布仪70可以是配置有相机和分析软件的基于相机的光束分布分析系统。通常，取决于要执行的任务，该系统需要与光束衰减配件或光束尺寸调节配件一起使用。基于相机的光束分布分析的优势是能够用高精度测量实时查看和测量激光器结构。如果测量的光束分布参数超出预定范围，则退火工艺终止并开始对所识别的故障子组件进行故障排除。
参考图6和图7，基于分割和重组技术的系统10的均匀化子组件16 包括双棱镜。本发明的基于双棱镜的子组件16被配置为赋予两个小束之间的光程差。光程差应该使延迟比相干长度/时间更长。
具体地，预调节的谐波圆形或椭圆高斯光束80传播通过被配置成控制划分能量的λ/2波片82，并且在上游偏振分束器72中被进一步分割，从而沿着对应的短路径和长路径引导两个正交偏振的小束84和86。沿子组件16的较长延迟路径引导小束86，子组件16包括多个转向镜88 和偏振光束合束器74。另一小束84传播通过单轴翻转棱镜(eversion p rism)76，其中所述小束84在翻转棱镜76处进行翻转并进一步被耦合到偏振光束合束器74。
例如，如果路径86比路径84长1m，则两条路径之间将存在3ns 的时间差。对于150MHz重复率下的1.5ns脉冲，此延迟足以确保两个路径的脉冲串内的脉冲将在不同的时间到达，并且不会产生干涉。如图7 所示，蓝色小束86和红色84小束通过具有3.3ns延迟的相应长路径和短路径，而在时间上彼此没有交叠且避免干涉。相同极化的小束以与6. 7ns重复率相对应的150MHz彼此相随。因此，在≈303ns脉冲串中以3 00MHz有效重复率输出交错的小束。应该考虑的是如果两条路径之间的时间延迟短于脉冲持续时间但长于激光相干时间，则也不会产生干涉。
虽然双棱镜方法比蝇眼简单，但是由于相较于双棱镜方法中的两个射线蝇眼方法存在多个小透镜和多个小束，因此可以用蝇眼方法获得更好的光束均匀性。
图8A-8B以及9A-9B示出了均匀化子组件16的另一修改。这种类型的均化器涉及图6的双棱镜分割和重组且通常可以被称为波束组合。具体而言，只要脉冲串中没有两个脉冲在时间交叠的情况下到达特定位置，时间片双棱镜均化器可以扩展到经由多个光束和/或光束段的几何交叠的合束均匀化技术。
图8A和8B分别示出了四个(4)光束88、90、92和94，它们交叠并在时间上散置以生成中心均匀部分96。图8B示出了4光束交叠，其中光束88和94是同时的，而光束90和92是散置的。可以看出，这些光束在时间上或空间上不交叠。在系统10的背景下，该均匀部分被掩模裁剪，然后成像到面板表面上。
图9A和9B示出了具有翻转的3光束交叠。本文中，外部光束被翻转，使得大部分的线束在长轴上是均匀的。这种方法允许延长线束的长度，并且减少用于使大面板退火的光纤激光束所需的线拼接的量，这将在下面解释。虽然这种技术相较于图8A-8B的裁剪技术更具有效率，然而这种技术以牺牲在均匀化的线束的末端的激光功率为代价。
允许将高斯光束分布转换为高顶光束分布的最简单的方法是裁剪处于均匀性要求内的光束的中心部分。裁剪必须在图4的掩模(物体) 平面54处完成，然后通过图5的物镜60将其成像到组合的物平面/工艺 (图像)平面。该方法中的物镜60可以使用在每个轴上具有不同缩小的变形柱面元件或提供恒定缩小的球对称元件。这种方法牺牲了大部分光束能量。因此，合束方法比简单的裁剪单个光束的中心均匀部分更有效，但仍存在相同的问题。
图10A-10C示出了相应的合束配置。图10A示出了包括接收两个线性p偏振和s偏振的输入激光束的偏振光束合束器的系统。输入光束沿着所示系统的相应支路传播，每个支路可以设置有1/2波片。图10B示出了能够角度上组合穿过场透镜的多个光束的合束结构，其中所述场透镜能够将这些光束聚焦成单个束腰。图10C示出了合束装置，其中不同级数的多个会聚光束撞击被配置成将通过合束成单个输出光束的衍射光束合束器。
参考图11A-11C，光束均匀化子组件16被配置为利用非球面光学元件将高斯光束的变迹重新映射到顶帽变迹。这种类型的最著名示例是piShaper。后者是一种望远镜，其中以可控方式变换强度分布，基本原理之一是整个系统的零波像差，该原理区分这种类型的均化器与例如基于分割和重组的均化器。
如上所述，SLS过程只需要在长轴上进行均匀化。因此，最佳的顶帽重新变迹将仅在单个轴上，或变形的。在任何情况下都需要柱面透镜。所示系统包括例如变形交叉非柱面镜片(anamorphic crossed a cylinder lens)98，其被设计成将圆形光束变换成1mm长的线束，其在每个轴上均匀化成衍射极限点扩展。该透镜直接在焦点处转换光束强度分布。该方法可以用于照亮掩模平面，然后通过变形或球对称物镜将其成像到工艺平面上。在本发明的实际应用中，需要使用在长轴上转换光束分布的单个变形透镜。该方法对输入光束分布和发散以及中心和入射角度对齐敏感。使用这种方法的任何光束传输必须能够确保 10微米量级的光束中心和10微弧度的正交性。
现转向分布和扫描子组件16的扫描系统，如果沿着期望的结晶线的全部长度以一定速度扫描具有特定长度和强度的线束，则有可能用期望的曝光时间和通量来均匀地照射全部线。该方法允许沿长轴方向拖动较短的光束以产生任意长度的连续长线，从而不需要线拼接。光束沿短轴的分布不太重要，但它必须沿着光束的长度保持不变。顶帽或甚至超高斯短轴分布将允许更多地使用激光功率，但其对于该工艺而言是否有效的并不重要。如下所述，通过图16A-16B 的旋转镜或声光偏转器(AOD)来实现扫描技术。
图12A-12B示出了实现扫描技术的通用操作原理配置。图11A是沿箭头A的方向照射长线的恒定脉冲束。沿线的每个位置都暴露于例如相同的顶部平坦光束(图11C)，使得在某个时间点，初始部分101完全结晶。最近照射的线拉伸103仍处于结晶工艺中，并且随着面板沿着箭头 A进一步移动将完全结晶，其中当前正照射线拉伸105且拉伸107尚未被照射。图11B所示的待结晶的线的热分布图形上示出了上述线拉伸101 -107的状态。
对于给定的激光功率和线束宽度，可以如下所示地确定实现期望的通量和曝光时间需要的线束长度和扫描速度：假设图11C的顶帽线束的线束长度为Lb且行进速度为v。在这个速度下，曝光时间
T＝Lb/v。
因此，对于曝光时间T，且线束长度Lb，所需速度：
v＝Lb/T
对于目标上的激光功率P和线束宽度Wb，强度为：
I＝P/LbWb
在任何点的扫描通量是：
H＝I T＝P T/LbWb
从上可以方便地看出，在激光功率为P且线束宽度为Wb的情况下，所需的线长度和扫描速度是：
Lb＝P T/H Wb
v＝P/H Wb
示例：
激光功率＝150W
线束宽度＝5μm
所需的曝光时间＝300ns
所需的通量＝0.7J/cm2(7，000J/m2)
基于上述内容，线束长度Lb＝1.3mm
扫描速度＝4300m/s。
图13A-13D概念性地示出了扫描配置。激光源输出通过光束调节子组件的谐波光束，其在掩模平面中产生期望的光束分布，或在扫描组件之后直接在像平面处产生期望的光束分布。暂时转到图13B-13D，期望的分布在两个轴线104中可以是高斯的，在一个轴线方向上是高斯 /准高斯且在另一轴线106的方向上是顶帽型，以及在两个轴线方向上是顶帽分布，如108所示。如果顶帽分布是期望的，则需要均匀化子组件，且其配置取决于激光束特性和期望的分布。光束在穿过掩模平面之前入射到扫描器和扫描光学元件上，或直接入射在图像平面面板上，从而获得期望的光束分布。
图14A-14C 示出了设置有旋转镜的光束传送和扫描子组件18的可能构造之一，诸如，单齿或多面多边形(monogon or a multifacete d polygon)100。暂时回到图2，扫描器100可以安装在龙门机上而不是转向镜46上，并且可以结合或不结合均化器使用以照亮掩模。刻面可以被定向为任何角度，例如45°或90°，并且沿着光路将谐波光束偏转向远心柱面伽利略扩束器，如图14B-14C 所示。然后经扩束的光束在被耦合到物镜60之前穿过短轴场透镜50、掩模54和转向镜58。
另一种基于扫描的光束传送系统包括使用依赖声光效应并还被称为AOD的光学固态偏转器。未示出但本领域技术人员公知的AOD不包含活动部件，因此相较于机械扫描器显示出较高的偏转速度和更高的可靠性。AOD是基于光学透明材料中的周期性变化的折射率的，其中通过在材料中传播声波而引起所述周期性变化的折射率。变化的折射率是材料的折射和压缩的结果，其引起材料密度的变化。这种周期性变化的折射率如同光栅一样起作用，在将对在材料中行进的激光束进行衍射的晶体中以声速移动。
在SLS的背景下，要用线束进行退火的面板比用单个突发模式光纤激光器实现的线束的长度进行退火的面板大几个数量级。因此，有必要将来自单个或多个激光器的光束拼接在一起，以实现有效连续的多晶硅晶粒结构，其晶粒尺寸小于1微米且小至0.2微米。
用于ELA工艺的准分子激光器每脉冲能量高且重复率低。这使得它们适用于大面板的单线退火，其中所述线束包围整个面板宽度。
然而，具有相等总功率输出的突发模式光纤激光器具有较低数量级的脉冲能量，且需要较高数量级的重复率。脉冲能量太低以至于不允许来自单个激光器的线束包围整个面板宽度。
出于这个原因，需要将各个线束拼接在一起或对其进行扫描，使得所得的多晶硅晶粒结构在感兴趣的区域上是连续的。感兴趣的区域可以是整个面板区域或其部分。
此外，在非常高的重复率下，单个脉冲串之间可能没有足够的时间来允许针对发生的SLS结晶的足够冷却。在这种情况下，可能需要将每第二线束放置在第一路径中，然后将介入的线束放置在第二路径中，使得在每个光束位置处针对发生的结晶存在足够的冷却。备选地，可以实现脉冲拾取方法或用于在长轴方向上同时扫描的方法。脉冲拾取可以用来代替每次通过放置每第二线或与之结合使用。将长轴上的2 条相邻线拼接在一起提供了重大的挑战。理想地，每个线束将具有完美锐利的边缘，且相邻光束的边缘将精确邻接。
另一可能性在于裁剪光束的端部的强度分布，使得当相邻光束交叠时有效强度保持均匀。即使交叠相干光束存在相干性/散斑问题，仍有可能散置相邻光束，使得在每个脉冲串中的单个脉冲不同时到达。
以下公开覆盖将光束线拼接在一起以用于连续多晶硅覆盖的各种方法。控制光束传送和面板处理子组件有可能提供多种线图案和能够将各个线束拼接在一起以包围感兴趣区域的方式。
参考图15A-15B，具有1-D扫描的连续线是概念上最简单的用于将各个光束对准使得它们构成有效连续线的方法，其在一定程度上与LA 连续线相似。然后，将沿着整个面板一(1)维地扫描这种有效线束，如图16A所示。取决于各个线束的尺寸，这样可以导致物镜/投影透镜和其他光学元件非常紧密的包装，使得安装和对准固定将极具挑战性。
图15A和图15B示出了消除紧密封装问题的相应配置。通过将折叠镜(foldmirrors)110移到各个光束的束腰附近，即靠近像平面，其中在光束之间存在足够的自由空间。在多个激光光束的情况下，各个物镜/投影镜60(图5)可以依次被置于不同方位，以便释放用于固定这些透镜的空间。图15A和15B上对应的两个所示布置示出了备选方向折叠以及三个方向折叠堆的各个线束。这种基础构思可以扩展到其他配置以实现相同目标。产生连续线的挑战主要与对准、相干干涉、自动聚焦和机械/热稳定性有关。
单个线束必须在位置和角度二者上仔细对准，使得所得到的连续线束在强度和分布二者上是充分均匀的，以支持退火工艺。对于SLS 工艺，单个光束必须沿着完全连续结晶线长度相对彼此对准，容限为0.1μm。
在单个线束相交的情况下，需要一部分交叠。交叠程度将取决于特定的光束分布。用于SLS工艺的光纤激光器具有较高的空间和温度相关性，且在相交叠的情况下易于受到干涉影响。相邻的单个光束必须相对于彼此具有随机相位，或脉冲串必须是定时的使得每个串内的单个脉冲对于相邻的线束在不同时间到达，如以上参考t分布和速度子组件所述。
即使单个线束可以被配置为传送所需的连续线束参数，但是它们必须在连续加工大面积面板的同时保持对准。假设第8代面板的大尺寸，由于差分热扩散，即使1℃的较小温差能够引起面板尺寸10μm或更大的偏差。
此外，如果单次通过的串重复率对于要发生的结晶而言过高，则可能需要在第一次通过时放置每第二串并在第二次通过时填充剩余串。
最后，激光工艺的焦点深度将受到限制，并且面板可能不具有足够的平坦度以满足所需的焦点深度。在这种情况下，有必要为每个单独的线束执行动态自动聚焦。
连续线的其他修改包括如图16B所示的多次通过。如果连续线的长度被限制为面板宽度的一部分，则整个面板可以使用多次通过来覆盖，其中多次通过之间存在线束偏移。如果该线为面板宽度的1/2，则需要2次通过。面板宽度的1/3将需要3次通过等。虽然这种方法减轻了与完整面板线束相关的一些挑战，但在多次通过之间保持多晶硅晶粒结构的连续性方面存在挑战。连续通过的串必须在两个轴上对齐，达到0.1μm精度。此外，如果重复率太高，则需要连续串的物理分离。
参考图17A和17B，不是试图根据多个较短的线束产生连续的线束，而是有可能在面板上均匀地分布各个线束，使得可以在一个方向上扫描光束并且将其在另一个方向上步进以提供连续的多晶硅晶粒结构。为了简单化，在步骤之后在相同方向上对其进行扫描。备选地，有可能在针对每次通过的步进之后以交替方向进行扫描。取决于激光器的数量、激光的具体特性、各个线束维度和如何生存各个线束，光束的实际数量可以从几个到几十之间变化。此外，串重复率可能需要连续串的物理分离。图16B和17A-B所示的实施例可以进行组合，使得图17 的单独的线束均包括图16的多个连续拼接的单独线束。
由于重复率和/或交错限制，可能会出现物理上分离顺序串的要求。有两种基本方法来物理分离顺序串。
一种技术包括增加扫描速度的多次通过。本文中，在短轴方向上以足够的速度相对于面板扫描单个线束，使得各个脉冲被物理分离以产生每第二线束。在短轴方向上偏移随后的通过，使得放置缺失的交替线束。
相较于需要线束间隔的其他技术，上述技术是构思上最简单的，但是它相较于在单次通过中连续放置线束，它还需要使扫描速度双倍。例如，如果激光器工作在1MHz，并且线束必须每2μm间隔一次，则单次通过将需要2m/s的扫描速度，而双次通过将需要4m/s的扫描速度。这些速度非常高，可以以0.1μm级精度在大面板上扫描光束。
如果实现了多次通过交错，其中交指比大于2，则扫描速度问题与交指比线性地复合。
如果脉冲串被顺序地分成不同的光束线，则通过以固定的模值进行重复，使得单个光束线的有效重复率减小模量。例如，如果模数为4，则需要2m/s的单个光束线的前一示例将被修改为500mm/s的4个光束线。
如果使用多次扫描，则在各个通过质检的接缝处总是存在挑战，而不管多次通过连续线束、分离的线束位置或其组合。在接缝处保持多晶硅晶粒结构的连续性将是一个挑战。由SLS退火面板制造的最终设备的具体要求将限定可允许的接缝不连续性。
如果该要求太严格而不能用连续接缝来实现，则有可能执行光束交错方案，其中各个光束之间的边界在面板上交错排列，如图18、19、 20和21所示。根据交错的程度，可以保证的是没有器件晶体管将具有超过特定部分面积的光束拼接边界。
交错还具有将面板上物理相邻的光束在时间上分开的附加优点，并且由此减少或消除了由于高重复率导致脉冲之间的结晶时间不足的影响。
参考图18A-图18C，可以通过在各次通过中放置每个偏移量来实现交错。例如，如果如图19B所示需要双光束交错，则扫描速度将使得脉冲间隔正好是2个线宽。然后，光束相对于面板步进光束长度的一半。第二次通过将在第一次通过的脉冲之间准确地放置脉冲。然后光束将再次步进光束长度的一半，并且第三次通过将光束与第一次通过的光束精确对准，如图18所示。
如果如图19A-19B 所示需要3光束交错，则除了脉冲将间隔三个线宽且步长将是多次通过之间的光束长度的三分之一以外，将遵循相同的过程。可以将交错光束的数量选择为任意大。这种方法将受到最大可实现系统扫描速度的限制。对于给定的脉冲重复率和线宽，所需的扫描速度将随着交错光束的数量线性增加。交错自动消除了与重复率和结晶时间有关的任何问题。
参考图20A-20D和21A-21C，代替单独地放置所有脉冲，每次通过一次，有可能同时放置多个光束，使得所有需要的交错发生在单次通过中。该图示出了单次通过2光束和3光束交错。这些光束相对于彼此放置成使得在单次扫描期间多个光束是交错的。与各个脉冲布置的模式一样，交错光束的数量仅受到实施方式的实用性的限制。
通过在扫描方向上分离各个光束，该方法随着交错脉冲的数量就结晶时间而言线性地减小有效重复率。该方法不仅减少了填充交错图案所需的通过次数，而且在与图22的脉冲拾取方法相结合的情况下也很好地工作。
可以结合实施光束拼接方法以在激光器和系统规格的限制内实现所需的p-Si晶粒特性。此外，所公开的技术中的每一个及其组合可以用多个协调的激光源来实现，并且还可以结合稍后描述的脉冲拾取方法来实现。
如前所述，高激光重复率可能导致在SLS内的脉冲之间的结晶时间不足。代替使用多次通过来用物理上分离的脉冲填充每个扫描线，有可能将脉冲拾取到具有固定模数的不同光束线中。使用机械(扫描多边形、电流计等)方法、如上所述的声光方法或本领域技术人员已知的电光方法，将脉冲拾取与扫描子组件100相关联。
可以用不同方式实现脉冲拾取技术。一种方法包括将脉冲拾取的光束引导到各个光束线中，然后类似于单线地对其进行扫描。这可以通过使用两种方法来实现-连续线和交错线束-并且具有减小各个光束线的有效重复率的优点，但是需要每个激光器进行多次光束传输。
第一种方法允许脉冲拾取光束相对于彼此延迟并组合，以形成单个较长的均匀连续线，其中所述单个较长的均匀连续线可以穿过单个光束传输。这导致线束类似于可以用较低重复率、较高脉冲能量激光器实现的线束。如上所述，该备选方法涉及交错并且包括使用脉冲拾取光束来产生多次通过交错形或被布置成产生单次通过交错图案。
脉冲拾取的另一种方式包括结合旋转扫描器(例如，图23所示的多边形100或AOD))的长轴扫描。重定向光束入射到接近掩模上，其中刀刃限定照射表面的光束的长度。使用上述公开的短轴掩模形成光束的线宽，其中缩小的程度与接近掩模的缩小程度不同。因此，连续的脉冲串产生沿着长轴分开的相邻且紧密布置的线，并相对于短轴以有效减小的串重复率拼接层连续的较长线。这与拖线技术不同，这是因为拖线技术的特点是连续性的且显然不需要拼接。沿着光束的长轴进行扫描，例如，连续串在面板上被沿线连续拼接。
尽管上面公开了所有的构造和技术，但是线束中的局部的、持续的不均匀区域可能导致在多晶晶粒结构中的图案化。这些图案可能在完成的显示器中引起可见的云纹，特别是对于其中图案将是周期性的拼接线而言。一种缓解技术在于使线束在面板上抖动，使得不均匀区域(包括拼接)在连续线中的不同位置处，以有效地消除不均匀性并将所得到的云纹降低到可接受的水平。
结构上，抖动系统可以包括放置在光束路径中的旋转楔或漫射元件。这可以非常有效地去除相干光束中的散斑，但是可能难以用于SL S退火工艺，这是因为旋转元件在二维上使光束曳尾，并且SLS退火需要非常窄的线束。任何抖动/曳尾必须仅在线束的长轴方向上。
抖动本质上可以是周期性的或随机的。周期性抖动将遵循周期性分布，如锯齿或正弦曲线。随机抖动将导致不均匀性的随机分布(或伪随机分布)。抖动的优选类型取决于抖动方法和云纹的可接受水平。预期随机抖动在云纹减少方面更为有效，而周期性抖动可能实现起来较不复杂/昂贵同时实现可接受的云纹。
抖动的幅度和周期(如果不是随机的话)将取决于不均匀性的类型、是否存在拼接以及可接受的云纹的水平。幅度和周期可以从十微米的量级到可能大于一毫米的量级。可以通过图24-图27所示的若干备选子组件来实现一维抖动。
图24示出了抖动系统120，该抖动系统120能够操作用于使在掩模之后的面板或任何合适组件振荡。在SLS退火工艺期间，面板在线束的方向上振荡/振动。对于器件长度线，这可以是周期性的或随机振荡的，如图27所示。对于拼接线，可能需要使用周期性振荡，其中连续的通过遵循相同的周期路径。这将确保拼接线的不断交叠，并沿看扫描路径平滑交叠区域。如果随机抖动与拼接线一起使用，则连续扫描之间的交叠将变化很大。这对于许多类型的器件(特别是OLED器件)来说可能是不可接受的。
图25示出了抖动系统120的另一配置，该抖动系统使光学传送系统的光学组件(诸如，透镜或镜片)振荡，以产生所需的非均匀平滑同时保持线束的锐利清晰度，其中所述光束传送系统的光学组件在SL S退火工艺期间沿线束的方向振荡/振动。如果将抖动引入掩模平面之前的光束中，则掩模可以用于在面板上保持线束边缘的直线路径。在这种情况下，周期性抖动或随机抖动将同样适用。如果抖动是在掩模之后引入的，则所得到的线分布将相当于使面板振荡，且针对周期性抖动与随机抖动的相同讨论如图27所示。
图26示出了使掩模振荡的抖动系统120的另一配置。在SLS退火工艺期间，掩模在线束的方向上振荡/振动。这将消除连续通过之间的拼接区域，但不会消除线束内的不均匀性。此外，对于面板振荡，周期性抖动和随机抖动的观点也是一样的。
尽管在此示出并描述了体现本发明的某些具体结构，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是可以在不脱离本发明的基本思想的精神和范围的情况下对部件进行各种修改和重新布置，且除非由所附权利要求书的范围指出，否则本发明不限于在此示出和描述的特定形式。

Claims (24)

1.一种用于通过部分熔融激光退火或连续横向固化退火工艺来使非晶硅的面板结晶的系统，包括：
至少一个单横模准连续波光纤激光源，沿着路径发射脉冲重复率至少为80MHz的脉冲谐波光束；
光束调节组件，其位于所述单横模准连续波光纤激光源下游并被配置为将谐波光束变换为具有期望的发散和空间分布特性；
光束速度和分布组件，能够操作用于在物平面中以期望的扫描速度提供具有期望的强度分布的调节后的谐波光束，其中所述光束速度和分布组件包括均匀化子组件和扫描子组件，所述均匀化子组件被配置为将高比率高斯谐波光束转换为平顶谐波，且所述扫描子组件能够操作用于提供具有期望速度的调节后的谐波光束；
光束成像组件，用于以期望的缩小方式将物平面中的调节后的谐波光束沿至少一个光轴成像像平面上，使得调节后的谐波光束的宽度在像平面上减小到至少1μm的窄线宽；以及
面板处理组件，能够操作用于提供成像后的窄线宽光束与所述面板之间的相对位置和速度，以便以每次至少100ns的曝光时间至少两次照射所述面板的每个位置，以便提供非晶硅到具有最多为1μm的均匀晶粒尺寸的多晶硅结构的变换。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括多个单横模准连续波光纤激光源。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述光束速度和分布组件是从光束分割和重组系统、光束再变迹系统、合束系统和光束裁剪系统中选择的。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述光束分割和重组系统选自蝇眼或双棱镜光学装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述蝇眼是成像或非成像的均化器。
6.根据权利要求3所述的系统，其中所述合束系统被配置为交叠并散置多个谐波光束，以生成在物平面处裁剪强度分布的中心均匀的中心顶部部分。
7.根据权利要求3所述的系统，其中所述合束系统能够操作用于使多个谐波光束交叠，其中对交叠光束之一进行翻转，使得所得的谐波光束沿长轴方向是均匀的。
8.根据权利要求3所述的系统，其中所述合束系统配置有偏振光束合束器或场透镜合束器或衍射光束合束器或蝇眼。
9.根据权利要求3所述的系统，其中所述光束再变迹系统配置有至少一个或多个非柱面光学元件，将高比例高斯谐波光束转换为沿至少一个光轴的平顶型强度分布。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束速度和分布组件配置有扫描器，使得成像后的窄线宽光束无拼接地均匀且连续地产生结晶线。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述扫描器选自旋转镜或声光偏转器或电流计。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束成像组件配置有聚焦透镜，将具有期望的强度分布的调节后的谐波光束以期望的扫描速度沿短光轴方向聚焦到第一掩模，所述第一掩模限定了物平面并具有用于沿长轴方向锐化光束的边缘的切割刀，物镜位于所述第一掩模下游并与所述面板相邻。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述光束成像组件还包括第二掩模，位于所述第一掩模和物镜之间并被配置为使结晶线的残余不均匀性变暗。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束成像组件配置有变形透镜结构，其沿着具有期望强度分布的调节后的谐波光束的正交光轴提供不同的期望缩小。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束成像组件是变形的并且包括两个间隔开的掩模，所述两个间隔开的掩模沿相应的正交光轴提供不同的缩小并具有不同的物平面。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述光束成像组件具有配置为在所述面板上限定束线的期望长度的接近掩模，所述接近掩模与所述面板间隔开限制边缘衍射的距离。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述面板处理组件包括支撑件，所述支撑件支撑待退火的面板使得所述面板能够相对于固定的光束成像组件在正交XY平面中移位。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述面板处理组件包括支撑件，所述支撑件支撑待退火的面板并被配置为使得面板相对于在正交XY平面中能够移位的光束成像组件是静止的。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述面板处理组件配置有支撑件，所述支撑件支撑待退火的面板使得所述面板能够在XY平面之一上移位并且所述光束成像组件能够在另一XY平面上移位。
20.根据权利要求18或19所述的系统，其中所述单横模准连续波光纤激光源相对于能够移位的光束成像组件安装在固定位置或能够与所述光束成像组件一起移位。
21.根据权利要求1所述的系统，还包括自动聚焦系统、光束分析仪和云纹MURA测量系统。
22.根据权利要求4所述的系统，其中所述蝇眼配置有延迟步进玻璃元件以消除相干效应。
23.根据权利要求1所述的系统，还包括抖动系统，能够操作用于使窄线宽光束在面板上抖动，使得多晶硅结构的残余不均匀区域在连续线的不同位置处，从而有效地平滑残余不均匀性并将云纹MURA 降低到预定的参考范围。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述抖动系统能够操作用于使以下元件振荡：
面板或物平面下游的任何适合组件；或
光束传送系统的光学部件，所述光学部件为透镜或反射镜；或
在固化退火工艺期间沿调节后的谐波窄线宽线束的方向的光束路径的光学组件；或
限定物平面的掩模。
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