CN1198318C - 低温下用顺序横向固化制造单晶或多晶硅薄膜的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜的方法和系统。该系统包括：受激准分子激光器(110)，产生具有预定流量的多个受激准分子激光脉冲(111)；能量密度调节器(120)，用于可控地调节该受激准分子激光脉冲的流量；光束均化器(144)，用于按预定平面均化已调节的激光脉冲；掩模(150)，用于遮蔽部分均化已调节的激光脉冲，使其成为定形细光束；样本平台(180)，用于接收定形细光束，以将平台上的非晶硅薄膜样本(170)，相应于该细光束的一部分熔化；平移装置，用于可控地调节样本平台相对于掩模位置的相对位置；和计算机(100)，用于控制受激准分子激光脉冲的可控流量调节及样本平台和掩模的可控相对位置，并且用于协调受激准分子激光脉冲的产生和流量调节与样本平台和掩模的相对位置，由此，通过相对于掩模顺序平移样本平台，以及在其上相应的顺序位置处由变化流量的定形细光束照射样本，将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜。

Description

低温下用顺序横向固化制造单晶或多晶硅薄膜的系统和方法

技术领域

本发明涉及半导体加工技术，尤其涉及低温下进行的半导体加工。

背景技术

在半导体加工领域，已经有几种用激光将薄非晶硅膜转变成多晶硅膜的试验。例如，在James Im等人的“用于集成动态点阵液晶显示器的结晶硅膜”一文中，11MSR Bullitin 39(1996年)，概述了传统受激准分子激光退火技术。在这样的系统中，受激准分子激光束整形为长形光束，通常长为30厘米，宽为500微米或更宽。该整形的光束在非晶体硅样本上进行扫描，使非晶硅熔化，在样本再固化时形成多晶硅。

因为几种原因，用传统受激准分子激光退火技术生产多晶硅，存有问题。首先，在处理过程中产生的多晶硅，其颗粒通常较小，具有随机的微观结构，而且颗粒的大小不均匀。因此，导致低质量的和不均匀的器件，并因此造成产品的成品率低。其次，为了达到合格的性能标准，只能保持较低的多晶硅生产能力。并且，处理过程通常要求控制气温和非晶硅样本的预热，这也将使生产能力降低。因此，在该领域中，需要能以较高的生产能力制造高质量的多晶硅。

发明概述

本发明的一个目的是，提供利用能量可控的激光脉冲生产大颗粒多晶硅的或单晶硅结构的技术。

本发明的另一个目的是，利用硅样本的小量平移，在该样本上制造大颗粒多晶硅或单晶硅结构。

本发明的第三个目的是，提供用于生产位置可控的大颗粒多晶硅或单晶硅结构的技术。该结构为平面形的薄硅膜。

本发明的第四个目的是，提供用于在低温下生长大颗粒多晶硅或单晶硅结构的技术，例如在室温下，而不需要预热。

本发明的第五个目的是，提供调节激光流量衰减的技术。

为了达到这些目的和其他目的，参考下列描述，就可理解本发明提供：受激准分子激光器，产生有预定流量的多个受激准分子激光脉冲；能量密度调节器，用于可控地调节受激准分子激光脉冲的流量；光束均化器，按预定平面均化已调节的激光脉冲；掩模，用于遮蔽部分均化的已调节的激光脉冲，使其成为定形细光束(beamlet)；样本平台，用于接收定形细光束，将平台上的任何非晶硅薄膜样本的，相应于该细光束的部分熔化；平移装置，用于可控地移动样本平台与掩模位置的相对位置；和计算机，用于控制受激准分子激光脉冲的可控流量调节和该样本平台和掩模的可控相对位置，以及协调受激准分子激光脉冲的产生和流量调节与样本平台和掩模的相对位置，由此，通过样本平台相对于掩模的顺序平移，并通过在其相应的顺序位置处由流量变化的定形细光束照射样本，将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜。

在一较佳装置中，该受激准分子激光器是一种紫外线受激准分子激光器，而该能量密度调节器包括：旋转轮；两个或多个光束衰减器，圆周地(circumferentially)安装在旋转轮上；以及电动机，用于可控地带动转轮。这样，由激光器发射的连续脉冲通过两个或多个衰减器的一个。有利地是，光束衰器至少能产生两种不同的流量衰减。

在一替代装置中，能量密度调节器包括：多层电介质(dialectic)板，该多层电介质板可绕轴旋转，该轴与由受激准分子脉冲形成的路径垂直。以便根据准分子脉冲路径和旋转轴之间形成的角度对受激准分子脉冲进行可变流量调节。有利地，提供补偿板，用于补偿在光束路径上由电介质引起的偏移。

在另一替代装置中，能量密度调节器包括：一个或多个光束衰减器，和平移台，用于可控地移动单个或多个光束衰减器。这样，由激光器发射的连续脉冲通过单个或多个光束衰减器中的一个，或通过能量密度调节器而不需要通过单个或多个光束衰减器中的任意一个。该平移台既可按平行于由受激准分子脉冲形成的路径的方向移动，又可按垂直于该路径的方向移动，且该光束衰减器是可定位的，以使受激准分子脉冲能通过单个或多个光束衰减器中的一个，或不通过该单个或多个光束衰减器的任何一个。

还在另一替代装置中，能量密度调节器包括单个或多个可移动的光束衰减器。该衰减器能可控地移动，使得由激光器发射的每个连续脉冲通过该单个或多个光束衰减器中的一个或多个，或通过能量密度调节器，而不通过单个或多个光束衰减器中的任何一个。

在一较佳装置中，平移装置包括：掩模平移台，该平移台可按与由均化光束形成的路径均垂直的两个互相垂直的方向移动；平移台电动机，用于在计算机的控制下，按两个可移动方向，可控地移动掩模平移台。在一替代装置中，该平移装置包括样本平移台，并含有X方向移动部分和Y方向移动部分，允许按两个互相垂直的方向移动，这两个方向均垂直于由定形细光束形成的路径，并在计算机的控制之下，用于按可移动的两个方向，可控地移动该样本。另外，该样本平移台可以包括Z方向的移动部分，允许该样本按平行于由定形细光束形成的路径的方向移动。最佳地是，整个系统安装在花岗石块上，以稳定样本，防止周围环境的振动。

本发明还提供将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜的方法。在一种较佳技术中，访方法包括下列步骤：产生具有一预定流量的多个受激准分子激光脉冲；可控地调节受激准分子激光脉冲的流量；按一预定平面均化已调节的激光脉冲；遮蔽部分均化的已调节的激光脉冲，使其成为定形细光束；用定形细光束照射非晶硅薄膜样本，使相应于细光束的部分样本熔化；相对于定形细光束并相对于控制调节可控地移动样本，由此，通过样本相对于定形细光束的顺序平移，以及在相应的顺序位置上，由流量变化的定形细光束照射该样本，将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜。

并入和组成该公布文件一部分的附图，将描述本发明的几个较佳实施例，并用于说明本发明的原理。

附图简述

图1是按照本发明的一个较佳实施例的系统功能框图；

图2a是能量密度调节器的原理图，该调节器适用于图1的系统；

图2b是取自图2a的A-A’截面的原理图；

图3是曲线图，示出由图2中的能量密度调节器整形的激光束脉冲的示意性的流量曲线；

图4-6是适用于图1系统的替代的能量密度调节器的原理图；

图7是适用于图1系统的遮蔽系统的原理图；

图8是适用于图1系统的样本平移台的原理图；

图9是原理图，示出在两个晶体相接触的地方形成和防止尖峰；

图10是流程框图，描述图1系统中执行的基本步骤；以及

图11是流程框图，描述图1中，在具有能量密度调节器的系统中执行的步骤。

较佳实施例描述

将参考图1，描述本发明的一种较佳实施例。受激准分子激光器110，可以是Lambda Physik Model LPX315i，产生激光束110，该激光束通过能量密度调节器120，将在后面作专门详细介绍。虽然Lambda Physik受激准分子激光器能产生波长为308纳米的紫外线光束，可以利用功率更大的受激准分子激光器或能产生其他波长光束的受激准分子激光器。按照本发明，调节器120的作用是快速地改变激光束110的能量密度。受激准分子激光器110和能量密度调节器120通过标准接口连接器101分别与计算机100相连，以便依照激光器110产生的激光脉冲的定时，控制能量密度调节器120。调节的激光束121直接引到光束衰减器和快门130，允许对已调节的激光束流量进行微调控制。

流量控制的激光束130直射到反射面140，并经过伸缩式透镜141和142，以变成入射到反射面143，在这儿，光束直接通过光束均化器144。伸缩式(telescoping)透镜可以是两块平凸透镜或其他众所周知的透镜装置，其作用是将激光束整形，以匹配于光束均化器144。光束均化器，可以是一种Microlas的光束均化器144，使激光束在均化平面获得几乎均匀的流量。均化光束146通过聚光镜145，由反射面147反射，并通过场镜148，该镜对该光束进行平行校正。

平行校正光束149通过遮蔽系统150。将在下面详细介绍该遮蔽系统。从遮蔽系统150输出151，经反射面160反射，通过目镜161，经反射面162反射并通过物镜163。作为选择，细光束可以直接通过目镜163，而无中间反射。该目镜163的作用是使定形光束151缩小并聚焦。

聚焦的定形光束164入射到在基底上的薄硅膜样本170上，例如非晶体的或随机颗粒的多晶硅膜，其厚度范围从100埃到大于5000埃。按照本发明，该样本170适宜在室温下保存，并不需要预热。如下面进一步描述的，聚焦的定形光束164用于将薄硅膜样本170横向固化成单晶或均匀颗粒的多晶硅膜。

硅膜样本170放置在样本平移台180的上面，该平台依次放置在花岗石块190上，下面将详细介绍。花岗石块由支撑系统191，192，193，194，195，196支撑。有效地控制该支撑系统，使花岗石块190的振动减少到最小。该振动可能是由地板的振动引起。必须精细地加工花岗石块，以获得一个平坦的表面，并最好具有高等级的平坦度，例如按美国联邦标准GGG-463c的实验等级AA。支撑系统可以是来自技术制造公司(Technical Manufacturing Corporation)的适合的商用系统。该系统必须是气动控制的，以禁止将振动传递给花岗石块190。在支柱191，192，193，194，195，195间的交叉支撑可进一步增加稳定性。

参考图2a和2b，详细地描述能量密度调节器120。图2a示出能量光束调节器120的侧视图。该调节器包括金属轮210；电动机220；和多个光束衰减器230。电动机是标准的步进电动机，并带有编码器。所以电动机220能给计算机100提供有关转轮210的角度位置的反馈信息，并从而，提供每个光束衰减器230的位置信息。把每个光束衰减器230安装在转轮210上，以允许衰减器旋转。由有电介质涂层的二氧化硅或氟化镁制成的商用光束衰减器也适合用作光束衰减器230。

对于由Lambda Physik Model LPX315i产生的激光束，该激光束约为1.5×3厘米，一个合适转轮的直径约为10-20厘米，并至少包括绕着转轮210的10个光束衰退减器230，每个衰减器至少大于1.5×3厘米。图2b是取自图2a的沿横截面A-A’的截面图，示出10个光束衰减器230。光束衰减器个数的选择将取决于所希望颗粒的大小。颗粒越长，需要产生的受激准分子激光脉冲数越多，并因此，光束衰减器也越多。

在工作中，能量密度调节器120和受激准分子激光器110在计算机100的控制下以同步方式工作，以达到受激准分子激光器110发射的每个激光脉冲的所希望的衰减。例如，如果要求10个受激准分子激光脉冲适当地照射硅样本170上的一小块区域，受激准分子激光器以100Hz的速率发射激光脉冲，转轮210应当以每秒10转/秒或600转/分的转速旋转，与激光脉冲的发射同步。在该例子中，当每个衰减器基本上位于与光束路径相应的位置时，每个激光脉冲应入射到一个不同的光束衰减器230上。按照本发明，为了使被照射的薄硅膜平面化，要衰减脉冲装置的最后的激光脉冲。因此，在前述例子中，最前的7个光束衰减器230将不产生衰减或衰减很少，而第8，9和10个光束衰减器将逐渐增加入射光束脉冲111的流量衰减。

这样，如图3所示，能量密度调节器120改变了由受激准分子激光器110发射的激光束脉冲的流量曲线。如果受激准分子激光器发射具有300mJ/cm²流量的激光束脉冲，设置能量密度调节器120，使前7个脉冲能自由地通过，将第8个脉冲衰减至250mJ/cm²，将第9个脉冲衰减至200mJ/cm²，而将第10个脉冲完全阻挡住。当然，前述的仅是一个例子，而技术熟练的人员会明白，通过改变转轮210上衰减器的个数和每个衰减器上的电介质涂层，可轻易地实现别的流量模型。

在参考图4所示的能量密度调节器120的一种替代实施例中，可达到更灵活地配置衰减曲线，这里，衰减器用多层电介质覆盖，适合于其可变透射率取决于入射光束脉冲的入射角度的情况。这样，适当放置一个由步进电动机411控制的可变光束衰减器410，以接收入射光束脉冲111，并依照入射角度θ衰减该光束。衰减的光束121通过补偿板420恢复到原光轴，该补偿板由电动机412带动，因此，光束衰减器410和补偿板420位于与光束轴成相反角度的位置上。如同图2所示的实施例，光束衰减器在计算机100的控制下旋转，以便同步于激光器110发射的激光束脉冲的定时时序和由能量密度调节器120产生的衰减。

参考随后的图5a和5b，将描述适用于图1系统的平移式能量密度调节器。如图5a所示，该实施例包括平移台510，在该平台上安装有几个可变衰减的光束衰减器520，530，540。在工作时，该平移台可通过计算机100定位，这样，在最初的受激准分子脉冲期，激光束111不通过任何衰减器。到脉冲周期的末尾，移动平移台，因此光束111通过衰减器520，530，540，以变成逐渐增加衰减的光束121。计算机同步平移台510的移动，这样，每个顺序的受激准分子脉冲通过各自衰减器的中央。该实施例的一个缺点是该平台将定位在对紧接随后的脉冲周期的第一个脉冲衰减最大的位置上。然而，如果衰减平台包括两个自由度的正交角度，就能克服该缺点，如图5b所示。当希望对脉冲周期的末尾衰减时，将光束平移器550定位成与光束路径交叉，在随后周期的初始期之前，将光束平移器移离光束路径560的通路，如Y方向所指。而当不希望衰减时，按X方向移到原始位置。

参考随后的图6，将描述适用于图1系统中的可动多板能量密度调节器。该实施例包括几个光束衰减器，每个衰减器可移动定位到入射光束111路径上的610，620，630位置，或定位到光束路径外的611，621，631位置。该衰减器可按与光束路径垂直的方向移动，或者可以转动或旋转，使该衰减器移进或移出该光束路径。在工作时，计算机100定位每个衰减器，这样，在初始的受激准分子激光脉冲期间，激光束111不经过任何衰减器。到脉冲周期的末尾，该计算机使衰减器移动，因此，光束111通过一个或多个衰减器。依照所希望的调节模型，该光束111变成逐渐增加衰减的光束121。计算机同步衰减器的移动，这样，每个顺序受激准分子激光脉冲通过位于光束路径的所有衰减器的中央。应当明白，在工作时，或许希望使几个受激准分子激光脉冲通过相同的衰减，或按任何其他方式改变衰减方案，以达到所希望的衰减曲线。

参考随后的图7，详细地描述遮蔽系统150。均化的和聚焦的光束149通过掩模710，该掩模上含有图案。掩模710可以是铬合金或涂有熔化二氧化硅片的电介质，并应当包含一种从涂层上蚀刻的图案，例如一排狭缝或人字形缝。掩模710放置在开放结构的XY平移台720上。在计算机100的指令下，该平移台710由X和Y轴的电动机730控制。XY平移台720的移动允许在硅样本170中的晶体生长，如下面将描述的。作为选择，该掩模可放置于固定的开放结构平台上，通过样本平移器180使光束平移。如同在共同转让的伴同待批(co-pending)的专利申请中详细描述的，狭缝阵列的掩模能生产具有基本均匀的颗粒结构的大颗粒多晶硅，而人字形阵列图案掩模能生产位置可控的大颗粒单晶硅区域。该专利申请号为09/200533，申请日期为1996年11月27日，在这儿一起并入作参考。

参考随后的图8，将详细描述样本平移台180。该平移台可以包括线性电动机/空气轴承平移台，例如Aerotech ATS8000型平台。这样，Aerotech平台包括X和Y方向平移器810，820，并由计算机100控制。最好包括一个单独的Z方向平移器830，也由计算机100控制。硅样本170放置在遮蔽的光束164路径上的Z方向平移器830上。

在工作中，计算机100依照由受激准分子激光器100产生的脉冲定时控制样本平移台180或掩模平移台720的移动，以影响硅样本170上所希望的晶化。样本170相对于入射脉冲164的移动，或者是通过掩模平移台移动相对于样本170上移动脉冲164的位置。

为了生长成大颗粒硅结构，在脉冲装置的最后一个脉冲被样本170吸收之前，在脉冲装置的每个受激准分子激光脉冲之间产生小量平移。当样本吸收每个脉冲时，使样本的一小块区域熔化，并固化成小晶体区，该小晶体区由脉冲装置的初始脉冲初始化。当然，在脉冲组中的脉冲个数将确定所产生晶体颗粒的大小，脉冲数越多，产生的晶体越大。这样，因为由单个脉冲产生晶体结构的长度变化范围约从0.5微米到2微米，应当明白由一组合适的脉冲能产生数十微米长的晶体结构。

为了避免在晶体固化的最后地方附近的表面凸出，衰减脉冲装置的最后一个脉冲。参考图9a-9c，当用一个具有足够能量能完全熔穿薄膜900的受激准分子激光脉冲照射硅薄膜900时，在两块固体区911，912间形成液体区912，形成两个结晶前沿921，922，并生长进窄的液体区922，直到所有的液态硅都结晶成晶体930，931的一部分为止。因为液态硅比固态硅更稠密，当硅固化时，硅薄膜的体积变大，因此在两颗结晶硅930，931相遇处932会形成尖峰933。

按照本发明，在形成长的多晶硅或单晶硅结构后，或在形成这种结构的末尾，对该薄膜上施加一个或多个衰减的脉冲。参考图9d-9f，当一个衰减脉冲施加到尖峰941区域的硅膜940时，该薄膜的上表面还为液态区952，其余邻近的晶体950，951在该薄膜的下表面毗连。因不可能存在晶体950，951的横向晶体生长，晶体960，961朝上生长形成晶体边界，该边界上没有尖峰，或有远不及尖峰941明显的尖峰962。

参考随后的图10和11，将按照本发明，描述由计算机100控制晶化过程的步骤。图10是流程框图，描述图1系统执行的基本步骤。步骤1000，由计算机的初始化过程初始化图1所示系统的各种电子设备。然后在步骤1005，将薄硅膜样本装入到样本平移台。应当注意，该装入既可以人工进行，也可能在计算机100控制下自动执行。下一步1015，将样本平移台移到初始位置，该步骤可能包括样本上的有关基准功能部件的校准。如需要，在步骤1020，对系统中各种光学元件的进行聚焦。然后在步骤1025，激光器稳定至所需的能级和重复频率，以满足依照要执行的特殊处理，完全熔化硅样本需要。如果需要，在步骤1030，微调激光脉冲的衰减。

下一步1035，按照所希望的样本的微结构，开始按预定的速度和预定的方向移动样本。步骤1040，打开快门使样本受照射，并因此开始顺序横向固化处理。

在步骤1050，1051，继续进行样本的移动和照射，一直到生长成所希望的结晶为止。此时，在步骤1055，1060，计算机关闭快门并中止样本移动。如果已设计在样本上的其他区域进行结晶处理，在步骤1065和1066，重新定位样本，在新的区域重复结晶处理。如不需要在其他区域进行结晶处理，在步骤1070关掉激光器，在步骤1075关闭硬件，并在步骤1080处理过程结束。当然，如希望处理其他样本，或者如果本发明用于批处理，对每块样本重复步骤1005，1010，和1035-1065。

图11是流程框图，描述在图1系统中，能量密度调节器执行的步骤。步骤1100-1140，和1150-1180相同于上面参考图10描述的步骤1000-1040，和1050-1080。为了执行能量密度调节，在步骤1145，按预定方式调节受激准分子激光脉冲的衰减量，以致同步于由激光器发射的激光脉冲定时时序和受照射的硅样本的瞬时位置。与上述有关，希望速率变化具有更高灵活性的能力，光束衰减器按该速率移动，以便在整个衰减调节周期能影响能量密度的调节。

在上面仅仅描述了本发明的原理。对熟悉这儿涉及的技术的人员来说，会明白对所述实施例的各种修改和替换。例如，虽然上面描述了放置在平移台上的样本，或许更有利地，将样本放置在真空箱内或大气可控的箱内，例如一个惰性气体的外罩，与该箱一起放在平移台上。可以使用其他类型的均化器，例如蝇眼均化器。可以使用具有额外自由度的高精密平移器来代替层叠式XY平移器。另外，为了保证使受激准分子脉冲严格地聚焦在样本上，可以使用动态聚焦系统。这样，将认识到，虽然这儿没有明白地示出或描述，那些技术熟练人员能够设计包含有本发明原理的许多系统和方法，并因此属于本发明的精神的范畴内。

Claims (27)

1.一种将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜的系统，其特征在于，该系统包括：

(a)受激准分子激光器，产生多个具有预定流量的受激准分子激光脉冲；

(b)能量密度调节器，光耦合到所述受激准分子激光器，用于可控地调节由所述受激准分子激光器发射的所述受激准分子激光脉冲的所述流量；

(c)光束均化器，光耦合到所述能量密度调节器，按预定平面均化所述已调节的激光脉冲；

(d)掩模，光耦合到所述光束均化器，用于遮蔽部分所述均化的已调节的激光脉冲，以形成定形细光束；

(e)样本平台，光耦合到所述掩模，用于接收所述定形细光束，以将放置于该平台上的任何非晶硅薄膜样本中相应于所述细光束的部分熔化；

(f)平移装置，光耦合到一组或多组所述样本平台和所述掩模，用于相对于所述掩模的位置可控地移动所述样本平台的相对位置；以及

(g)计算机，光耦合到所述受激准分子激光器、所述能量密度调节器和所述平移装置，用于控制所述受激准分子激光脉冲的所述可控流量调节，以及用于控制所述样本平台和所述掩模的可控相对位置，并用于协调所述受激准分子脉冲的产生和所述流量调节与所述样本平台和所述掩模的所述相对位置，从而通过所述样本平台相对于所述掩模的顺序平移，以及通过在其上的相应顺序位置处由可变流量的定形细光束的照射，将所述非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜。

2.权利要求1的系统，其特征在于，所述受激准分子激光器是一种紫外线受激准分子激光器，用于产生紫外线受激准分子激光脉冲。

3.权利要求1的系统，其特征在于，所述能量密度调节器包括：

(a)旋转轮；

(b)两个或多个光束衰减器，圆周地安装在所述转轮上；以及

(c)电动机，机械耦合到所述转轮，并耦合到所述计算机，用于可控地旋转所述转轮，这样由所述激光器发射的每个顺序脉冲可通过所述两个或多个光束衰减器中的一个。

4.权利要求3的系统，其特征在于，所述两个或多个光束衰减器能产生至少两种不同程度的流量衰减。

5.权利要求3的系统，其特征在于，所述两个或多个光束衰减器中的至少一个衰减器不衰减光束流量，并且至少一个不同的衰减器引起流量衰减。

6.权利要求1的系统，其特征在于，所述能量密度调节器包括多层电介质板，光耦合到所述受激准分子激光器，并能绕垂直于所述受激准分子激光脉冲形成的路径的轴旋转，依照在所述受激准分子激光脉冲和所述旋转轴间形成的角度，对所述受激准分子脉冲进行可变流量调节。

7.权利要求6的系统，其特征在于，进一步包括补偿板，光耦合到所述多层电介质板，用于补偿由所述多层电介质板引起的所述受激准分子脉冲路径的平移。

8.权利要求1的系统，其特征在于，所述能量密度调节器包括：

(a)一个或多个光束衰减器；以及

(b)平移台，机械耦合到所述两个或多个光束移动器中的每一个，并且连接到所述计算机，用于可控地移动所述一个或多个光束衰减器，这样，由所述激光器发射的每个顺序脉冲通过所述一个或多个光束衰减中的一个，或通过所述能量密度调节器，而不必通过所述一个或多个光束衰减器中的任一个。

9.权利要求8的系统，其特征在于，所述平移台可按平行于由所述受激准分子脉冲形成的路径的方向以及按垂直于所述路径的方向移动，并且，其中所述一个或多个光束衰减器是可定位的，这样，所述受激准分子脉冲可通过所述一个或多个光束衰减器中的一个，或不通过所述一个或多个衰减器中的任一个。

10.权利要求1的系统，其特征在于，所述能量密度调节器包括一个或多个可移动的光束衰减器，耦合到计算机，并能可控地移动，这样，由所述激光器发射的每个顺序脉冲可通过所述一个或多个光束衰减器中的一个或多个，或通过所述能量密度调节器，而不必通过所述一个或多个光束衰减器中的任一个。

11.权利要求1的系统，其特征在于，进一步包括快门，将所述光束衰减器光耦合到所述光束均化器，并且当该快门处于打开位置时，允许所述衰减的光束通过，当它处于关闭位置时，挡住所述衰减的光束。

12.权利要求1的系统，其特征在于，进一步包括伸缩式透镜光学器件，将所述光束衰减器光耦合到所述光束均化器，并整形所述衰减的光束以匹配于所述光束均化器。

13.权利要求1的系统，其特征在于，所述平移装置包括：

(a)掩模平移台，机械耦合到所述掩模，并可按两个互相垂直的方向移动，该两个方向均垂直于由所述均化光束形成的路径；以及

(b)平移台电动机，机械耦合到所述掩模平移台，并耦合到所述计算机，用于在所述计算机的控制下，按所述两个移动方向，可控地移动所述掩模平移台。

14.权利要求1的系统，其特征在于，所述平移装置包括所述样本移动平台，而其中，所述样本平移台包括X方向的移动部分和Y方向的移动部分，每部分耦合到所述计算机且互相耦合；所述X和Y方向移动部分允许按两个互相垂直的方向移动，这两个方向均垂直于由所述定形细光束形成的路径；所述X和Y方向移动部分由所述计算机控制，用于在所述计算机的控制下，按两个所述可移动方向可控地移动所述样本。

15.权利要求14的系统，其特征在于，所述样本移动平台进一步包括Z方向的移动部分，耦合到所述计算机，并耦合到所述X和Y方向移动部分中的至少一个，用于允许所述样本按平行于由所述定形细光束形成的所述路径的方向移动。

16.权利要求14的系统，其特征在于，进一步包括花岗石块，机械耦合到所述平移装置的一个侧面，所述侧面与放置所述样本的另一侧面相对，所述花岗石块用于稳固所述样本免受环境振动。

17.一种将非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜的方法，其特征在于，该方法包括步骤：

(a)产生受激准分子激光脉冲序列；

(b)将所述序列中的每个受激准分子激光脉冲可控地调节到一预定流量；

(c)按一预定平面均化所述序列中每个调节的光束脉冲；

(d)遮蔽所述序列中每个流量均化的受控激光脉冲的一部分，以产生流量受控的定形细光束脉冲序列；

(e)用所述流量受控的定形细光束序列照射非晶硅薄膜样本，以实现样本上相应于所述定形细光束脉冲序列中每个流量受控的定形细光束脉冲的部分的熔化；以及

(f)相对于每个所述流量受控的定形细光束脉冲可控地顺序移动所述样本，由此，将所述非晶硅薄膜样本加工成单晶或多晶硅薄膜。

18.权利要求17的方法，其特征在于，所述产生受激准分子激光脉冲序列的步骤包括产生紫外线受激准分子激光脉冲序列。

19.权利要求17的方法，其特征在于，所述调节步骤包括可控地旋转圆周地安装于旋转轮上的两个或多个光束衰减器，这样，每个所述顺序脉冲通过所述两个或多个光束衰减器的一个。

20.权利要求19的方法，其特征在于，所述调节步骤进一步包括使所述顺序激光脉冲通过具有至少两种不同程度的流量衰减的两个或多个光束衰减器。

21.权利要求17和方法，其特征在于，所述调节步骤包括使每个所述顺序激光脉冲通过可旋转的多层电介质板，并依照由所述激光脉冲序列形成的路径与所述电介质板之间形成的角度，对每个所述顺序激光脉冲进行可变流量调节。

22.权利要求21的方法，其特征在于，所述调节步骤进一步包括对由所述多层电介质板引起的所述脉冲路径的平移进行补偿。

23.权利要求17的方法，其特征在于，所述调节步骤包括可控地移动一个或多个光束衰减器，这样，每个顺序脉冲不通过所述光束衰减器，或通过所述一个或多个光束衰减中的一个。

24.权利要求17的方法，其特征在于，所述调节步骤包括使所述激光脉冲通过一个或多个可控移动的光束衰减器，这样，每个顺序脉冲不通过所述光束衰减器，或通过所述一个或多个光束衰减中的一个或多个。

25.权利要求17的方法，其特征在于，所述移动步骤包括按两个互相垂直的方向可控地移动所述定形细光束的位置，该两个方向均垂直于由所述定形细光束形成的路径。

26.权利要求17的方法，其特征在于，所述移动步骤包括按互相垂直的两个方向可控地移动所述样本的位置，该两个方向均垂直于由所述定形细光束形成的路径。

27.权利要求17的方法，其特征在于，所述移动步骤包括按两个互相垂直的方向以及按平行于由所述定形细光束形成的路径的方向移动所述样本的位置，该两个互相垂直的方向均垂直于由所述定形细光束形成的所述路径。

Images