TWI579901B - 用於低溫多晶矽結晶的短脈衝光纖雷射 - Google Patents
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Description
本申請主張於2012年12月31日所提交之美國臨時申請案第61/747,805號的優先權，在此通過引用將其整體併入本文。
本發明關於形成用於薄膜電晶體之矽層的方法和設備。
各種不同形式的矽基板被用於各種應用中，其包含太陽能電池和顯示裝置。所謂的非晶矽(a-Si)係被用於高解析度的液晶顯示器，以提供一主動層，薄膜電晶體可被定義在其中。非晶矽可使用PECVD而被沉積在薄膜中。低溫多晶矽(LTPS)可被形成，其係藉由曝光一非晶矽層於高強度的紫外線雷射脈衝，其急速地熔化該經沉積的非晶矽層而沒有加熱該底層基板。該非晶矽層接著結晶化為顆粒，其具有之尺寸大小係根據加工過程中的溫度梯度。一LTPS層的一般遷移率為大約50-150cm2/V-sec的程度，其優於a-Si相關的遷移率0.5cm2/V-sec。
習知的LTPS處理係基於以準分子雷射或是所謂的準分子退火(ELA)的表面處理。在ELA中，一線形、大致均勻的雷射射數(通常在308nm)被導引作為一連串的持續時間為大約25ns的脈衝到一非晶矽層，其係被加熱且熔化。該經熔化的層接著再結晶以形成多晶矽層(p-Si)。雷射脈衝能量和射束均勻性必須被精確地控制。該目標物非晶矽層的每個面積係被曝光於數個準分子雷射脈衝，並且加熱、熔化以及再結晶處理亦重複。所產生的LTPS層呈現矩形陣列的結晶區域，如圖1A-1B所示。處理通常目的為產生具有尺寸為大約300nm以用於大部分薄膜電晶體(TFT)背板的結晶區域或“顆粒”。
要保持準分子雷射作為生產設備係複雜且昂貴的。即使最好的準分子雷射往往具有有限的服務生命週期，並且準分子雷射空穴和相關光學構件的更換其可為破壞性並且昂貴的。雖然可以獲得滿意的結果，然而ELA全部的處理成本還是高的。
在可見光波長的短光學脈衝可被用以產生用於主動矩陣顯示器之高遷移率的p-Si TFT背板。發射於532nm的脈衝光纖雷射可被用於產生具有超過100cm2/V-s的電子遷移率的任意方向的矽結晶顆粒。
處理基板典型的方法包含產生一光學線射束，其係基
於來自一光纖雷射的重複性雷射脈衝在大約1kHz和1MHz之間的重複頻率並且具有脈衝持續期間小於約25ns。該基板之至少一者包含一矽層和該光學線射束的該基板中之至少一者係被掃瞄，如此以在該矽層中產生矽結晶顆粒，使得該經處理的矽層具有至少約5cm2/V-sec的遷移率。在典型的範例中，該雷射脈衝具有之波長大約為532nm以及該重複頻率係在大約100kHz到200kHz之間。通常該雷射脈衝持續期間係小於大約10ns或1.5ns。在某些範例中，該經處理的矽層具有至少大約50cm2/V-s或至少大約100cm2/V-s之遷移率。在某些實施例中，該經處理的矽層具有矽結晶顆粒，而該些結晶顆粒具有之平均顆粒尺寸在大約200nm到500nm之間，並且該些矽結晶顆粒為任意地指向。在某些範例中，該有效通量係在大約20mJ/cm2到200mJ/cm2之間。在其他實施例中，該雷射脈衝係經處理以產生頻譜增強脈衝，其中至少大約10%的該脈衝能量係頻率偏移，並且該頻譜增強脈衝被導引到該基板。在某些實施例中，該頻譜增強脈衝係由在多模光纖中之拉曼散射所產生，並且至少大約25%的該脈衝能量係頻率偏移。根據其他範例，複數個相位延遲係被施加至該重複性雷射脈衝的不同部分，並且該線射束係被形成而具有相位延遲的和頻譜增強的光學脈衝。
雷射退火系統包含一經脈衝化的雷射，其經建構以提
供雷射脈衝之脈衝持續期間小於10ns而重複率在10kHz和1MHz之間的雷射脈衝。一光學系統係經建構以接收該雷射脈衝並且產生一線射束。一掃描組件係經建構使該線射束和一基板相對於彼此而移動，使得該線射束被掃描橫跨一基板表面，其中一線射束區被選擇以使得該重複性雷射脈衝產生重複熔化在該基板表面上的非晶矽層。在典型的範例中，該雷射脈衝具有大約0.5和2ns之間的持續時間、該脈衝重複率在70和120kHz之間、一脈衝波長為532nm以及該脈衝能量在大約10和100μJ之間。在某些範例中，一雷射脈衝光譜增強器係經建構以接收該雷射脈衝並且基於具有多模光纖的拉曼散射而產生頻譜增寬的脈衝。在其他的範例中，一步階面鏡組件包含至少兩個反射表面，其經建構以提供在不同的雷射脈衝部分之間的一相位延遲，其中該相位延遲係基於一反射表面間隔。在典型的實施例中，該相位延遲對應於至少10mm、25mm、40mm或50mm的反射表面間隔。
處理一矽層的方法包含曝光該矽層於複數個雷射脈衝在大約532nm的波長之下以形成實質上任意指向的結晶矽顆粒，其具有大約200nm到400nm之間的尺寸並且在該矽層中之遷移率至少為50cm2/V-s。該經曝光的矽層矽被處理以界定薄膜電晶體。在某些範例中，該雷射脈衝被產生具有一脈衝光纖雷射，其產生具有持續期間在大約0.5ns到2ns之間的雷射脈衝，並且該雷射脈衝在曝光該
矽層之前經歷拉曼散射以產生頻譜增強脈衝。採用液晶(LCD)或有機發光二極體(OLED)的主動矩陣顯示器包含一矽層，該矽層如上文中所述而被處理。
從下面的詳細描述中，參照附圖進行，上文所述的該技術的其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯。
200‧‧‧脈衝光纖雷射材料處理系統
202‧‧‧脈衝光纖雷射
204‧‧‧線性射束形成光學系統
206‧‧‧目標物
208‧‧‧移動平台
500‧‧‧拉曼增強雷射系統
501‧‧‧種子雷射源
502‧‧‧脈衝光纖雷射
504‧‧‧射束形成光學系統
506‧‧‧多模光纖(MMF)
508‧‧‧射束光學元件
510‧‧‧壓電轉換器
900‧‧‧堆疊
901-908‧‧‧偏移反射器
910‧‧‧輸入雷射射束
921‧‧‧反射表面
922‧‧‧輸入射束軸
930‧‧‧經反射的光束
1002‧‧‧反射器對
1004‧‧‧軸
1006‧‧‧第一面鏡
1007‧‧‧反射表面
1008‧‧‧第二面鏡
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1021-1024‧‧‧軸
1200‧‧‧光學系統
1201-1206‧‧‧射束
1210‧‧‧交錯器
1212-1216‧‧‧反射帶
1218‧‧‧軸
1220‧‧‧光學系統
1222‧‧‧射束聚焦線
1223‧‧‧方向
1224‧‧‧可旋轉擴散器
1226‧‧‧射束聚焦線
1230‧‧‧光學系統
1240‧‧‧xyz座標系統
1301‧‧‧軸
1302‧‧‧複眼透鏡
1304‧‧‧透鏡
1308‧‧‧射束部分
1310‧‧‧射束部分
1312‧‧‧線型透鏡
1400‧‧‧代表性的處理方法
1402-1414‧‧‧步驟
圖1A-1B說明代表性的傳統準分子雷射退火(ELA)LTPS基板。
圖2為包含一脈衝光纖雷射之代表性處理系統的方塊圖。
圖3-4說明代表性的a-Si基板，其經由如圖2中所示的設備來處理。
圖5唯一雷射系統的方塊圖，該雷射系統包含一多模光纖，其經建構以基於拉曼散射來增寬雷射脈衝頻譜。
圖6A-6B說明增加的光學射束均勻性，其係基於拉曼散射在10m長的多模光纖且具有50μm的核心直徑。圖6A說明關於種子雷射的輸出強度分布，而圖6B說明一經脈衝化的雷射射束之輸出強度分布，該經脈衝化的雷射射束耦合至偏離核心中心的該多模光纖並且在雷射功率約5.9W下顯示藉由拉曼散射改善強度均勻性。
圖7A為拉曼轉換效率對應於輸入平均功率的函數圖表，其使用5m和10m長且核心為50μm的光纖。
圖7B為拉曼轉換效率對應於輸入尖峰功率的函數圖表，其使用5m和10m長且核心為50μm的光纖。
圖8A-8B說明增加的光學射束均勻性，其係基於拉曼散射在10m長的多模光纖且具有25μm的核心直徑以及250μm的包層直徑。圖8A說明關於種子雷射的輸出強度分布，而圖8B說明一經脈衝化的雷射射束之輸出強度分布，該經脈衝化的雷射射束耦合該多模光纖並且在平均功率約5.5W下，其顯示藉由拉曼散射改善強度均勻性。
圖9說明步階反射器之配置以用於減少射束之空間的同調性。
圖10說明兩個反射器的配置用以減少射束之空間的同調性。
圖11A-11B說明干涉效應之減少係使用步階反射器氣，其具有分別為15mm和50mm的間隔。
圖12說明一系統，其用於減少射束的同調性，係基於設置以結合多射束的一交錯器和設置在一射束焦點的一擴散器。
圖13為一光學系統，其用於減少射束的干涉效應，
其包含一複眼透鏡。
圖14為使用脈衝光纖雷射來處理矽層的代表性方法的方塊圖。
下面的揭露內容呈現在代表性的實施例的上下文中，其不被解釋為以任何方式限制。本揭露針對各種索揭漏之實施例之所有新穎的和非顯而易見的特徵和態樣，單獨或各種組合和彼此的子組合。所揭露的方法、裝置和系統並不限於任何特定態樣或特徵或其組合，也不限制該所述的實施例需要任何一個或多個特定的優點存在或問題可被解決。
雖然所揭露的方法之操作係以一個特定的、連續的順序為方便介紹而描述，但應當理解的是，此描述的方法包括操作的重排，除非有需要特定順序係由特定的語言闡述於下文中。例如，所述的操作順序可以在某些情況下被重新排列或同時執行。此外，為簡單起見，附圖可能沒有示出所揭露的系統、方法和裝置能夠在與其他事物和方法一起使用的各種方式。
本揭露有時使用術語像是「產生(produce或generate)」、「選擇(select)」、「接收(receive)」、「呈現(exhibit)」和「提供(provide)」以描述所述之方法。這些術語為被執行之實際操作的高程
度抽象。該實際操作對應於這些術語可隨著具體實現而被改變並且被所述技術領域中具有通常知識者容易地辨識。
單數形式的「一(a或an)」以及「該(the)」包含複數形式，除非上下文中清楚地指出其他的情況。該術語「包含(includes)」意味「含有(comprises)」。除非上下文指出還有其他情況，該術語“耦合(coupled)”意味機械性地、電性地或是電磁性地連接或是連結並且包含直接連接或是直接連結以及經由一個或多個中間元件的間接連接或是間接連結，該中間元件並不會影響所述系統的預期操作。
某些術語可能使用例如「上(up)」、「下(down)」、「上(upper)」、「下(lower)」和其相似物。當處理相對關係時，在適用情況下使用這些術語來提供比較清楚的描述。但是，這些術語並不暗示絕對的關係、位置和/或方向。
除非上下文另有明確說明，則該術語「或(or)」指所述替代性要素的單個元素或兩種或多種元素的組合。
除非另有說明，本文使用的所有技術和科學術語具有相同的含義通常理解為實施本揭露內容所屬領域的通常技術之一。雖然類似或等同於本文描述的方法和材料可以用於本揭露的實踐或測試中使用，然而合適的方法和材料如下文所述。該些材料、方法和範例僅是說明性的，並不旨在進行限制。根據下面的詳細說明和該些申
請專利範圍，本發明的其它特徵將變得明顯。
除非另有說明，在說明書或申請專利範圍中使用的成分、百分比、溫度、時間等的量的所有數值應理解為藉由術語「約」或「大約」而被修改。因此，除非另有說明，隱式或顯式地闡述的數值參數是近似值，其可取決於所尋求的期望性質和/或根據標準測試條件/方法的檢測限制。當直接地和明確地區別實施例和所討論的先前技術時，本實施例中的數字並非接近，除非使用詞語「約」。
參照圖2，脈衝光纖雷射材料處理系統200包含產生一經脈衝的光學輸出之脈衝光纖雷射202，其耦合至線性射束形成光學系統204。目標物206係設置以接收該線射束並且可被固定至移動平台208，如此則該線射束可被階梯化或掃描橫跨該目標物206之一表面。或者是，該脈衝光纖雷射和該射束形成光學系統204可相對於該目標物206而被階梯化或掃描。在某些範例中，該目標物206為在一基板上之矽層(例如a-Si)，該基板對於該線射束為透明的。
該脈衝光纖雷射202經建構以產生可沿著該所掃描的線射束產生區域表面熔化並且再結晶之功率級別、重複率和波長之下的光學脈衝。在範例中，該脈衝光纖雷射202為由nLIGHT有限公司所生產的PFL 250 GREEN光纖雷射。脈衝持續期間之範圍從大約0.7ns至大約1.5ns在脈衝重複率為80-120kHz具有脈衝能量高達大約60
μJ在波長約532nm處。相較於ELA，532nm輻射之吸收深度係較深於較短波長之準分子輻射(大約308nm)的吸收深度並且該脈衝持續期間係大大地縮短(大約1ns相對於大約25-60ns)。
該線射束被建構以用於所選定目標物區域之曝光，基於基板尺寸、脈衝能量和較佳的射束重疊。掃描速度經選擇以產生一所希的目標通量。通常，有效通量範圍從大約10mJ/cm2至大約1000mJ/cm2、大約20mJ/cm2至大約500mJ/cm2或者大約50mJ/cm2至大約125mJ/cm2。
曝光參數中，例如掃描速度、線射束尺寸和脈衝能量可被設立以產生選擇的曝光通量和線射束重疊。增加在一單一區域中之熔化和再結晶的量相關聯於傾向產生較大顆粒尺寸的較高通量，並且可據此選擇曝光。
圖2之光纖雷射系統202產生在532nm之光學脈衝，於其，矽相較於在308nm(在2x105/cm之數量級)而具有一較小的吸收係數(在2x104/cm之數量級)。其他不同於532nm之波長可被選擇，並且曝光參數可基於不同的吸收係數而被調整。曝光在400nm到1μm之間或500nm到1μm之間的波長及/或該些之波長組合為合宜的。
圖3-4說明a-Si基板以例如圖2之設備而被處理。再結晶Si顆粒係明顯並表現出尺寸變化，其係相關於在該線射束中之
干涉效應。線射束和掃描方向係經表示。當Si顆粒被形成係使用具有如所示之脈衝光纖雷射的綠雷射退火(GLA)時，該些Si顆粒不會被排置在一矩形陣列中。ELA LTPS的電特性係根據相對於Si顆粒之矩形陣列的指向。反之，藉由GLA所獲得之隨意或是半隨意排置的Si顆粒可呈現出在電特性與Si層指向方向的函數關係中沒有或是很少變化。具有此層，則在大部分的製造製程中，多晶矽層對齊於該TFT陣列可被省略而簡化製造程序。如圖3-4中所示，均勻的顆粒尺寸可以要求均勻曝光，並且在某些情況中，射束均勻性係被進一步如下文中所討論的被增強以改善顆粒尺寸一致性。
線射束可呈現干涉效應，例如由於同調性之衍射(diffraction)或光斑(speckle)。射束的同調性可以數種如下文所述之方式而被減少，並且一個或多個這些方式可被用於改善線射束均勻性並且減少由於干涉效應所造成之射束強度變化。參照圖5，拉曼增強雷射系統500包含脈衝光纖雷射502，其係設置以導引一連串的雷射脈衝至射束形成光學系統504。種子雷射源501係耦合至該脈衝光纖雷射502，如此以開始雷射脈衝形成。該射束形成光學系統504聚焦該雷射脈衝於多模光纖(MMF)506中，並且射束光學元件508接收來自MMF 506的輸出脈衝，並且可經建構以形成一線射束或其他射束形狀以用於材料的處理。球形和圓柱形光學元件的組合都可以使用。該
MMF 506通常為經盤繞的，以便增加激發的光纖模式的數量。
該MMF 506經選擇以增寬基於拉曼散射之雷射脈衝光譜。雷射功率和MMF長度為方便的參數。對於在532nm之雷射脈衝，所產生的輸出脈衝係藉由拉曼散射而被頻譜增強。由於拉曼散射為非線性(強度相關)效應，雷射功率係經選擇以達成適當的拉曼轉換。此外，MMF長度可被選擇以提供適當的交互作用長度，如此以增強拉曼散射。藉由激發多個不同史托克(Stokes)波長，在該MMF 506中之多個不相干的模式係被激發。在某些範例中，壓電轉換器510係經設置以變化耦合至該MMF 504之雷射脈衝。振動頻率在雷射脈衝重複率的數量級上係較佳的。
圖6A說明在MMF 506之輸出的強度分佈僅對應於種子雷射功率。強度變化是顯著的。圖6B說明在雷射輸出功率為5.9W之強度分佈，足以產生拉曼散射。在均勻性的改善係明顯的。圖7A-7B說明對於5m和10m長度之50μm核心直徑的MMF於532nm處之經脈衝化的雷射以及脈衝長度大約1ns。合適的平均及/或尖峰功率可被選擇以獲得一較佳的轉換效率，如此以提供一少相干的輸出射束以用於具有較少同調性效應的聚焦。
在其他的範例中，不同核心直徑的光纖可被用於增加尖峰強度並且增強拉曼轉換效率。圖8A說明種子光的強度分佈輸出
在25μm核心/250μm包層直徑光纖具有5m的長度。圖8B說明拉曼偏移光(有532nm部分被光纖移除)的強度分佈僅在雷射輸出功率為5.5W，足以產生拉曼散射。根據前一範例，均勻性的改善係明顯的。
在上述的方法中，射束的同調性被減少係藉由使用非線性處理(拉曼散射)以延展該脈衝頻譜帶寬。在其他的範例中，經改善的線射束均勻性可藉由引入相位延遲於該射束的某些部份中而獲得。參照圖9，輸入雷射射束910係被導引至偏移反射器901-908的堆疊900，該些偏移反射器經建構以產生經反射的光束930。該些經堆疊的反射器901-908的每一者包含個別的反射表面。舉例而言，該反射器901包含反射表面921。沿著輸入射束軸922而分離的一反射表面係相關於經步階的相位差異被施加至個別的射束部分。表面間距d可被選擇以減少射束的同調性，即用以減少射束的同調性長度。在一範例中，該表面間隔d係經選擇為至少大約0.1、0.2、0.5、1或2倍於射束的同調性長度。反射器的數量可被改變，並且反射器可被分隔開，並且不被堆疊在一起如圖9所示。間距不需要均勻，並且反射表面可被任意的分隔或是具有增加的或減少的間距。
參照圖10，反射器對1002經建構以減少沿著軸1004之雷射射束輸入的空間的同調性。第一面鏡1006和第二面鏡1008係
經分離一距離d並且具有個別的反射表面1007、1009。該反射表面1007可經建構以達到100%的反射，並且該反射表面1009經建構以為部分的反射，如此則一連串的經反射的光束部分可被導引沿著軸1021-1024。該反射表面可具有一變化的反射率，對於射束部分反射率係較低於或較高的，該些射束部分經歷更多的反射。相關於軸1021-1024之射束部分的振幅可藉由供給一適當變化的反射率而被選擇。在其他範例中，反射表面1109的反射率可為波長相關於位置的函數，則該些軸1021-1028之每一者係相關於不同的波長範圍。反射表面間距係典型的基於同調性長度來選擇。
圖11A-11B為線射束的橫切面圖，其分別相關於15mm和50mm之經步階的面鏡延遲。干涉效應係經減少，藉由50mm之經步階的面鏡延遲具有較大的減少。
圖12說明一光學系統1200，其經建構以結合射束1201-1206，該些射束被導引至具有反射帶1212、1214、1216之一交錯器1201。一經結合的射束被導引沿著軸1218至一光學系統1220，其包含一個或多個球狀和圓柱狀光學元件並且產生分別延伸沿著xyz座標系統1240之x-軸和y-軸的射束聚焦線1222、1226。可旋轉擴散器1224被設置在或是接近焦點1222、1236中之一者，並且被耦合至馬達或其他裝置，如此以旋轉於一方向1223上。光學系統1230被設
置以接收該經擴散的光學射束並且導引該光學射束至一目標物或至其他射束塑型光學元件。在典型的範例中，該可旋轉擴散器1224被設置在或是接近一射束焦點，在此處，一射束之更均勻的橫切面為窄的。該可旋轉擴散器1224可從一邊緣或是繞中心軸被旋轉，並且驅動被放置的機構以阻擋光學射束。
圖13說明一光學系統1300，其包含複眼透鏡1302或擴散器經設置以接收沿著軸1301傳播的一經脈衝化的雷射射束。透鏡1304接收由該複眼透鏡1302所產生之射束部分並且導引該射束部分至一線型透鏡1312。舉例而言，複眼透鏡元件1304產生射束部分1308，其係藉由透鏡1304而被延伸至射束部分1310。該線型(圓柱狀)透鏡1312接收該些射束部分並且基於藉由複眼透鏡1302所形成之重疊的射束部分來形成一線影像1312。該些透鏡1304、1312可為單一元件或是多元件透鏡，並且反射、折射、全像或是其他光學元件或該些之組成物可被用於射束塑型。
參照圖14，代表性的處理方法1400包含於1402之選擇光纖雷射脈衝持續期間、脈衝能量以及重複率。線射束形狀係在1404被選擇，係基於脈衝能量和預期基板的尺寸。在1406處，掃描速度被選擇係基於在雷射脈衝之間所期望的重疊區。射束波紋被減少於1408，其係藉由拉曼散射或引進相位延遲到不同的射束部分或是使
用擴散器或複眼透鏡。在1410處，基板被曝光係當該射束相對於該基板而被掃描時、該基板相對於該射束而被掃瞄時或者是其之結合。在1412處，該基板被評估。舉例來說，對於非晶矽層，該層可基於結晶顆粒尺寸或遷移率而被評估。如果不滿意該曝光層，則曝光可藉由回到1402而被重新組態。否則，處理將繼續於1414。
根據可施加所揭露的技術的原理的許多可能的實施例，應了解的是，所示實施例僅是較佳的實施例而不應被視為限制本發明的範疇。我們主張所附申請專利範圍之內的所有範圍和精神。
1200‧‧‧光學系統
1201-1206‧‧‧射束
1210‧‧‧交錯器
1212-1216‧‧‧反射帶
1218‧‧‧軸
1220‧‧‧光學系統
1222‧‧‧射束聚焦線
1223‧‧‧方向
1224‧‧‧可旋轉擴散器
1226‧‧‧射束聚焦線
1230‧‧‧光學系統
1240‧‧‧xyz座標系統
Claims (26)
- 一種處理基板的方法，其包含：產生一光學線射束，其係基於來自一光纖雷射的重複性雷射脈衝在大約1kHz和10MHz之間的重複頻率並且具有脈衝持續期間小於約25ns；以及掃描至少一個基板，該基板包含一矽層和該光學線射束，以使該矽層中該光學線射束的吸收在該矽層中產生矽結晶顆粒，使得該經處理的矽層具有至少約5cm2/V-sec的遷移率。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該雷射脈衝具有大約500nm和1000nm之間的頻譜內容。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該重複頻率在大約10kHz和10MHz之間。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該重複頻率在大約70kHz和130kHz之間。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該脈衝持續期間小於大約10ns。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該脈衝持續期間小於大約1.5ns。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該經處理的矽層具有至 少大約50cm2/V-sec的遷移率。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該經處理的矽層具有至少大約100cm2/V-sec的遷移率。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該經處理的矽層具有矽結晶顆粒，該矽結晶顆粒具有大約200nm和500nm之間的平均顆粒尺寸。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該經處理的矽層包含未取向的矽結晶顆粒，該未取向的矽結晶顆粒具有大約200nm和500nm之間的顆粒尺寸。
- 根據申請專利範圍第10項之方法，其中該基板包含一透明支撐物，該透明支撐物具有一非晶矽層於至少一表面上。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該有效通量係在大約20mJ/cm2和200mJ/cm2之間。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含處理該雷射脈衝以產生頻譜增強的脈衝，其中至少大約10%的脈衝能量為頻率偏移的，並且導引該頻譜增強的脈衝到該基板。
- 根據申請專利範圍第13項之方法，其中該頻譜增強脈衝係由拉曼散射該雷射脈衝所產生，並且至少大約25%的該脈衝能量係頻率偏移。
- 根據申請專利範圍第14項之方法，其中該拉曼散射係藉由導引該雷射脈衝經過一多模光纖而產生。
- 根據申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含施加複數個相位延遲到該重複性雷射脈衝的個別部分，並且形成具有該相位延遲的光學脈衝之線射束。
- 一種雷射退火系統，其包含：一經脈衝化的雷射，其經建構以提供脈衝持續期間小於10ns而重複率在10kHz和10MHz之間的雷射脈衝；一光學系統，其經建構以接收該雷射脈衝並且產生一線射束；以及一掃描組件，其經建構以使得該線射束以及一基板相對於彼此而移動，則該線射束被掃描橫跨一基板表面，其中一線射束區係經選擇，使得該重複性雷射脈衝藉由在一非晶矽層中該線射束的吸收產生重複地融化在該基板表面上的該非晶矽層。
- 根據申請專利範圍第17項之雷射退火系統，其中該雷射脈衝具有大約0.5和2ns之間的持續時間、該脈衝重複率在70和120kHz之間、一脈衝波長光譜在大約500nm和1000nm之間以及該脈衝能量在大約10和100μJ之間。
- 根據申請專利範圍第18項之雷射退火系統，其進一步包含一 雷射脈衝光譜增強器，其經建構以接收該雷射脈衝並且基於拉曼散射而產生頻譜增寬的脈衝。
- 根據申請專利範圍第18項之雷射退火系統，其中該雷射光譜增強器包含一多模光纖，其經建構以提供拉曼散射。
- 根據申請專利範圍第17項之雷射退火系統，其進一步包含一步階面鏡組件，該步階面鏡組件包含至少兩個反射表面，其經建構以在不同的雷射脈衝部分之間提供一相位延遲，其中該相位延遲係基於一反射表面間隔。
- 根據申請專利範圍第21項之雷射退火系統，其中該相位延遲對應於至少10mm的一反射表面間隔。
- 根據申請專利範圍第19項之雷射退火系統，其中該相位延遲對應於至少40mm的一反射表面間隔。
- 一種處理一矽層之方法，其包含：曝光該矽層於複數個雷射脈衝，其具有一波長光譜在大約500nm和1000nm之間，使得該矽層吸收該複數個脈衝以形成實質上隨機指向的結晶矽顆粒，這些顆粒具有在大約200nm和500nm之間的尺寸以及具有至少50cm2/V-s的遷移率；處理該經曝光的矽層以定義薄膜電晶體。
- 根據申請專利範圍第24項之方法，其中該雷射脈衝係以一脈 衝光纖雷射所產生，該脈衝光纖雷射產生具有在大約0.5ns到5ns之間的一持續期間的雷射脈衝，並且該雷射脈衝在曝光該矽層之前經歷拉曼散射以產生頻譜增強脈衝。
- 一種主動矩陣顯示器，其包含一主動矩陣，該主動矩陣含有一矽層，其如申請專利範圍第24項中所述的被處理。
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