CN101356624A - 激光退火方法以及激光退火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光退火方法以及激光退火装置。在本发明中，使照射到非晶半导体膜(非晶硅等)上的矩形光束短轴方向的能量分布均匀。利用柱面透镜阵列(26)或波导(36)以及聚光光学系统(28，44)、或者利用包含衍射光学元件的光学系统，能够使矩形光束短轴方向的能量分布均匀。根据本发明，被照射到非晶半导体薄膜上的有效能量范围变宽，并且能够加速基板(3)的搬送速度，从而提高激光退火处理能力。

Description

激光退火方法以及激光退火装置
技术领域
本发明涉及对非晶半导体膜的表面照射来自固体激光器光源的激光而使非晶半导体膜多晶化的激光退火方法以及激光退火装置。
背景技术
在半导体、液晶领域中，在薄膜晶体管(TFT)的制造工序中，为了提高载流子的迁移率，进行如下的激光退火：对形成在基板上的非晶硅膜(下面称为a-Si膜)照射激光束，使其熔融、固化，并使其再结晶化，从而形成多晶硅。
该激光退火中，采用光学系统将从激光器光源射出的脉冲激光加工成截面细长的矩形光束，一边使该矩形光束在基板上的a-Si膜上在光束的短轴方向相对于被照射面进行相对移动一边进行照射。
作为这样的激光退火的激光器光源，过去主要采用受激准分子激光器，但是，近些年来，将YAG、YLF、YVO4等固体激光器的基波波长变换到可见区域加以利用的激光退火装置受到瞩目(例如，参照下述专利文献1～3)。这是因为，采用固体激光器在成本方面、维护方面比受激准分子激光器有利。
此外，还受到瞩目的是，在多晶硅或结晶硅的器件中，还能够在杂质的活性化等工艺中利用固体激光器的波长变换光。
专利文献1：特开2004-342954号公报
专利文献2：特开2004-63924号公报
专利文献3：特开2003-347237号公报
在采用了固体激光器的可见光的激光退火装置中，在矩形光束的长轴方向对能量分布进行均匀化，但是，在矩形光束的短轴方向未进行加工地利用原来光束所具有的高斯形状的能量分布，使半导体膜的结晶在膜的面方向生长(称其为一个方向生长)，从而得到大粒径的晶粒。
但是，由于一个方向生长而在晶粒中产生各向异性，此外，激光脉冲每一次发射的能量的偏差对生长距离有影响，所以难以制作各向同性的均匀的晶粒。因此，存在晶体管特性变得不均匀这样的问题。
此外，由于硅膜对于可见区域光的吸收系数低，所以在采用了固体激光器的可见区域光的激光退火中，存在入射激光能量的利用效率低、结晶化时需要大量能量、处理能力低这样的问题。
此外，以低能量密度照射激光，使高斯形状的能量分布的梯度变缓和，从而抑制一个方向生长距离，就可以采用固体激光器得到各向同性的均匀的晶粒。但是，这样进行低能量密度的照射时，存在处理能力越发降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况完成的，目的是提供一种能够采用在成本方面以及维护方面有利的固体激光器得到各向同性的均匀的晶粒、并且能够提高处理能力的激光退火方法以及激光退火装置。
为了解决上述问题，第1发明是一种激光退火方法，将从固体激光器光源射出的激光在非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化，其特征在于，对所述非晶半导体膜照射将所述矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化后的激光。
此外，第2发明是一种激光退火装置，将从固体激光器光源射出的激光在非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化，其特征在于，在所述激光的光路上具有对所述矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化的短轴方向均匀化单元。
此外，上述“矩形光束”是视觉上直线状的光束，但是，作为细长的矩形光束，也包含在其中。
关于采用了固体激光器的可见光的结晶化机制，通过热凝固分析进行研究的结果是，可知为了制作各向同性并且均匀的晶粒，需要照射某固定值以上的能量(称其为“有效能量”)。并且，可知结晶粒径由有效能量的入射次数决定，有效能量以下的能量无助于晶粒的增大。过去，因为照射到非晶半导体膜上的矩形光束的短轴方向的能量分布成高斯形状，所以有效能量的范围是高斯形状的中心部附近的极其有限的范围，因此，如果不减慢基板的搬送速度就不能得到需要的照射次数。
与此相对，在上述第1及第2发明中，将矩形光束的短轴方向的能量分布均匀化，由此，将该能量分布从高斯形状变形为平顶形状。通过这样对能量分布进行变形，即使采用与过去相同的投入功率，也能够使有效能量区域增大，因此被照射到非晶半导体膜上的有效能量范围也变宽，并且能够加速基板的搬送速度。因此激光退火处理能力提高。
此外，由于矩形光束的短轴方向的能量分布被均匀化，所以，不会引起结晶的一个方向生长，从而能够制作各向同性的均匀的晶粒。
这样，根据上述第1及第2发明，采用在成本方面以及维护方面有利的固体激光器，能够得到各向同性的均匀的晶粒，并且能够提高处理能力。
此外，第3发明是上述第2发明的优选实施方式，其特征在于，所述短轴方向均匀化单元具有在与所述矩形光束的短轴方向相对应的方向上将所述激光分割为多个的柱面透镜阵列或波导、以及在所述非晶半导体膜的表面将来自该柱面透镜阵列或波导的射出光聚光到矩形光束的短轴方向上的聚光光学系统。
此外，第4发明是上述第2发明的优选实施方式，其特征在于，所述短轴方向均匀化单元是包含衍射光学元件的光学系统。
根据上述第3以及第4发明，利用短轴方向均匀化单元，在与所述矩形光束的短轴方向相对应的方向上分割激光，在非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，因此能够对矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化。
此外，第5发明是上述第2发明的优选实施方式，其特征在于，所述非晶半导体膜是非晶硅膜。
根据上述第5发明，通过对非晶硅膜进行退火，从而能够得到具有各向同性并且均匀的晶粒的多晶硅膜，因此能够制作载流子的迁移率较高的高品质薄膜晶体管(TFT)。
此外，第6发明是上述第2发明的优选实施方式，其特征在于，在本发明的激光退火装置中，所述固体激光器光源是Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:YVO4激光器、Nd:玻璃激光器、Yb:YAG激光器、Yb:YLF激光器、Yb:YVO4激光器、Yb:玻璃激光器中的任何一种。
根据上述第6发明，使用可靠性较高的固体激光器，从而能够以较高的效率实现稳定的激光能量的利用。
附图说明
图1是现有技术和本发明的有效能量的图像图。
图2是表示在照射具有图1中示出的高斯形状的矩形光束的情况下的平均结晶粒径与有效能量的入射次数依赖性的图。
图3是表示在照射具有图1中示出的高斯形状的矩形光束的情况下的有效能量的入射次数的基板搬送速度依赖性的图。
图4是表示本发明第1实施方式的激光退火装置的概要结构的图，是X方向(矩形光束的长轴方向)的结构图。
图5是表示本发明第1实施方式的激光退火装置的概要结构的图，是Y方向(矩形光束的短轴方向)的结构图。
图6是表示本发明第2实施方式的激光退火装置的概要结构的图，是X方向(矩形光束的长轴方向)的结构图。
图7是表示本发明第2实施方式的激光退火装置的概要结构的图，是Y方向(矩形光束的短轴方向)的结构图。
图8是表示根据图5中示出的短轴方向均匀化单元25将矩形光束的短轴方向的能量分布加工成平顶形状时的短轴能量分布形状的图。
图9是表示照射了将短轴能量分布加工成平顶形状的激光的样品的SEM像的图。
图10是表示从图9的SEM像算出的平均粒径与O.L.率的关系的图。
图11是表示喇曼半值宽度与O.L.率的关系的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。此外，各图中共同的部分赋予相同标记，省略重复的说明。
如上所述，在激光退火中，采用光学系统，将从激光器光源射出的脉冲激光在形成于基板上的非晶半导体膜(例如a-Si膜)的表面聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射。
图1表示上述矩形光束的被照射面的短轴方向的能量分布形状(峰值能量450mJ/cm2、半值宽度50μm的情况)，左侧是现有技术的能量分布形状，右侧是本发明的能量分布形状。这样，在现有技术中，矩形光束的短轴方向的能量分布是高斯形状。
本发明者发现，通过热凝固分析对采用了固体激光器的可见光的结晶化机制进行研究的结果是，发现为了制作各向同性并且均匀的晶粒，需要照射具有某固定值以上的能量(将其定义为“有效能量”。)的激光。在对a-Si进行多晶化的情况下，有效能量为430mJ/cm2以上。此外，可知结晶粒径由有效能量的入射次数决定，有效能量以下的能量对晶粒的增大没有贡献。
在图1的现有技术的高斯形状的能量分布中，在峰值能量450mJ/cm2、半值宽度50μm的情况下，短轴方向的有效能量区域的宽度为8μm。
图2示出照射具有图1所示的高斯形状的矩形光束的情况下的、平均结晶粒径的有效能量的入射次数依赖性。如图2所示，结晶粒径由有效能量的入射次数决定，但是，如图1的左侧所示，有效能量以下的能量对晶粒的增大没有贡献。
图3示出照射具有图1所示的高斯形状的矩形光束的情况下的、有效能量的入射次数的基板搬送速度依赖性。在现有技术中，由于矩形光束的短轴方向的能量分布是高斯形状，所以，有效能量的范围是高斯形状的中心部附近很小的范围(在图1的例子中是8μm)，因此，如果不减慢基板的搬送速度就不能得到需要的照射次数。
与此相对，在本发明的激光退火方法中，对矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化并照射到非晶半导体膜上。
利用本发明的激光退火方法照射的矩形光束的短轴方向的能量分布形状如图1的右侧所示。因为这样将矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化，所以，其能量分布从现有技术的高斯形状变形为平顶形状。
并且，如图1所示，在加工前的形状是峰值能量450mJ/cm2、半值宽度50μm的高斯形状的情况下，将该矩形光束的能量分布加工成平顶形状时，即使是相同的投入功率也能够使有效能量区域增大到50μm。
因此，根据本发明的激光退火方法，被照射到非晶半导体膜上的有效能量范围也变宽，并且能够加快基板的搬送速度。在上述的例子中，是单纯计算，但是，为了得到相同直径的晶粒，能够使搬送速度为6.25倍。因此，激光退火的处理能力飞跃性地提高。
此外，由于矩形光束的短轴方向的能量分布被均匀化，所以不会引起结晶的一个方向生长，从而能够制作各向同性并且均匀的晶粒。
因此，根据本发明，采用在成本方面以及维护方面有利的固体激光器，能够得到各向同性的均匀的晶粒，并且能够提高处理能力。
接下来，对用来实施上述激光退火方法的激光退火装置例示的几个实施方式。但是，本发明的范围不限定于下面的实施方式的结构。
第1实施方式
图4、图5是表示本发明第1实施方式的激光退火装置10的概要结构的图，图4是与固体激光器光源12的光轴相垂直的一个方向(将其作为X方向)上的结构图，图5是与固体激光器的光轴以及上述X方向相垂直的方向(将其作为Y方向)上的结构图。此外，为了容易理解，在图4中用虚线表示仅在Y方向上有影响的光学元件，在图5中用虚线表示仅在X方向上有影响的光学元件。
该激光退火装置10是如下装置：将从固体激光器光源12射出的激光1在形成在基板3上的非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化。例如，使载置有基板3的基板载物台5在矩形光束的短轴方向(在图4中与纸面垂直的方向)移动，从而进行上述相对移动。
在本实施方式中，基板3是玻璃基板，通过等离子体CVD法、溅射法等成膜法，在上述玻璃基板3上形成例如200nm的SiO2膜，在其上形成例如50nm的a-Si膜。
在本实施方式中，激光退火装置10包括：射出激光1的固体激光器光源12；在X方向和Y方向上将来自激光器光源12的激光1放大的光束扩展器14；降低激光1的X方向的干涉作用的X方向干涉降低光学系统18；将激光1在X方向上分割为多个的X方向柱面透镜阵列20；将在X方向上被分割为多个后的激光1在被照射面上聚光的X方向聚光透镜22；降低激光1的Y方向的干涉作用的Y方向干涉降低光学系统24；将激光1在Y方向上分割为多个的Y方向柱面透镜阵列26；将在Y方向上被分割为多个后的激光1在被照射面上聚光的Y方向聚光透镜28。
固体激光器光源12例如以2～4kHz的脉冲频率输出脉冲激光1。该固体激光器光源12的种类没有特别的限定，可以采用Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:YVO4激光器、Nd:玻璃激光器、Yb:YAG激光器、Yb:YLF激光器、Yb:YVO4激光器、Yb:玻璃激光器中的任何一种。这些固体激光器的可靠性高，能够高效率地实现稳定的激光能量的利用。
此外，对于硅膜，吸收系数在330nm～800nm的可见光区域较高，所以，作为固体激光器光源12，优选是上述的YAG激光器、YLF激光器、YVO4激光器、玻璃激光器的射出二次谐波或三次谐波的脉冲激光1的激光器。
光束扩展器14由凹球面透镜15和凸球面透镜16构成，以凹球面透镜15对从固体激光器光源12射出的激光1进行扩径，以凸球面16成为平行光。
下面，分X方向和Y方向进行说明。首先，参照图4，说明激光1的X方向加工。
X方向干涉降低光学系统18由多个透明玻璃板18a构成。各透明玻璃板的宽度(X方向尺寸)与X方向柱面透镜阵列20的各个透镜宽度(X方向尺寸)相同，在X方向上配置光轴方向的长度相差比激光1的相干长度长的预定长度的各透明玻璃板18a。利用该X方向干涉降低光学系统18，通过各透明玻璃板18a的激光1的光路变得长玻璃的长度部分，所以，各个激光1产生比相干长度长的距离的光路差，相干性的影响消失，相互不产生干涉。
由光束扩展器14放大并通过X方向干涉降低光学系统18的激光1被X方向柱面透镜阵列20在X方向上分割为多个。通过X方向柱面透镜阵列20并被分割后的激光1分别聚集在焦点上一次，然后再进行放大，利用由柱面透镜构成的X方向聚光透镜22，在基板3上的被照射面上，在X方向上成像为细长的矩形光束。这时的矩形光束长轴方向的长度例如可以为数10mm。
该矩形光束通过上述X方向柱面透镜阵列20和X方向聚光透镜22，从而长轴方向的能量分布被平均化。
接下来，参照图5，说明激光1在Y方向上的加工。Y方向干涉降低光学系统24由多个透明玻璃板24a构成。各透明玻璃板24a的宽度(Y方向尺寸)与Y方向柱面透镜阵列26的各个透镜宽度(Y方向尺寸)相同，在Y方向上配置光轴方向的长度相差比激光1的相干长度长的预定长度的各透明玻璃板24a。利用该Y方向干涉降低光学系统24，通过各透明玻璃板24a的激光1的光路变得长玻璃的长度部分，所以各个激光1产生比相干长度长的距离的光路差，相干性的影响消失，相互不产生干涉。
由光束扩展器14放大并通过Y方向干涉降低光学系统24的激光1被Y方向柱面透镜阵列26在Y方向上分割为多个。通过Y方向柱面透镜阵列26并被分割后的激光1分别聚集在焦点上一次，然后再进行放大，利用由两个柱面透镜29、30构成的Y方向聚光透镜28，在基板3上的被照射面上，在Y方向上聚光为窄宽度的矩形光束。即，上述Y方向聚光透镜28相当于技术方案中所谓的“聚光光学系统”。
这样聚光后的矩形光束通过上述Y方向柱面透镜阵列26和Y方向聚光透镜28，从而短轴方向的能量分布被均匀化。即，在本实施方式中，Y方向柱面透镜阵列26和Y方向聚光透镜28构成使矩形光束短轴方向的能量分布均匀化的短轴方向均匀化单元25。这时的矩形光束短轴方向的长度例如可以为数10μm，为了进行多晶化，需要以具有有效能量以上的能量密度的方式设定。
如上所述，将从固体激光器光源12射出的激光1在形成在基板3上的a-Si膜的表面上聚光为矩形光束，以各激光脉冲发射的照射的范围重复的速度，一边利用基板载物台5在矩形光束的短轴方向上搬送基板3一边照射激光1，使a-Si膜多晶化。设定此时的基板3的搬送速度，使得激光脉冲发射的重复照射次数成为为了得到希望的结晶粒径(例如250～350nm)所需的有效的能量的入射次数。
这样，根据第1实施方式的激光退火装置10，使矩形光束的短轴方向的能量分布均匀化，由此，如在图1中说明的，能够使矩形光束的短轴方向的能量分布变成平顶形状，所以，使照射到a-Si膜上的有效能量范围也变宽，并且能够加速基板3的搬送速度，提高激光退火的处理能力。
此外，在上述第1实施方式中，X方向柱面透镜阵列20和Y方向柱面透镜阵列26是单独的结构，但是也可以是兼具它们二者功能的一体的透镜阵列。
此外，尽管X方向干涉降低光学系统18和Y方向干涉降低光学系统24不是实施本发明时必须的结构，但是，采用这样的干涉降低光学系统，由此，在采用相干性较高的固体激光1的情况下，也能够降低干涉作用并均匀地照射。此外，X方向干涉降低光学系统18和Y方向干涉降低光学系统24也可以采用其它公知的结构，例如，也可以采用特开2002-321081号公报中记载的结构、或特开2004-341299号公报的图4中记载的结构。
第2实施方式
图6、图7是表示本发明的第2实施方式的激光退火装置10的概要结构的图，图6是X方向的结构图，图7是Y方向的结构图。
此外，为了容易理解，在图6中用虚线表示仅在Y方向上有影响的光学元件，在图7中用虚线表示仅在X方向上有影响的光学元件。此外，图6、图7中X方向和Y方向的意义以及与图4、图5相同标记的部分表示与这些图相同的结构，适当省略其说明。
该激光退火装置10是如下装置：将从固体激光器光源12射出的激光1在形成在基板3上的非晶半导体膜(在本实施方式中是a-Si膜)的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化。
在本实施方式中，激光退火装置10包括：射出激光1的固体激光器光源12；在X方向和Y方向上将来自激光器光源12的激光1放大的光束扩展器14；将激光1导入到波导36中的入射透镜34；将入射的激光1在X方向和Y方向上分割为多个的波导36；将在X方向上被分割的激光1在X方向上聚光并在被照射面上重合且进行成像的X方向端面转印光学系统38；降低激光1的X方向干涉作用的X方向干涉降低光学系统42；将在Y方向上被分割后的激光1在Y方向上聚光并在被照射面上重合且进行成像的Y方向端面转印光学系统44；以及降低激光1的Y方向干涉作用的Y方向干涉降低光学系统48。
波导36由实心平行六面体的透明体形成，是具有沿光轴在X方向上间隔距离且相互面对的X方向反射面36a、36b、沿光轴在Y方向上间隔距离且相互面对的Y方向反射面36c、36d的光学元件，例如，由BK7、光折射玻璃等构成。X方向和Y方向上的激光1的分割数可以根据X方向反射面36a、36b间的距离、Y方向反射面36c、36d间的距离、波导36的光轴方向长度来设定。
下面，分X方向和Y方向进行说明。首先，参照图6说明激光1的X方向的加工。
由光束扩展器14进行放大后的激光1利用入射透镜34导入到波导36中，在X方向上被分割为多个。通过波导36并被分割后的激光1利用由两个柱面透镜39、40构成的X方向端面转印光学系统38，被转印到X方向上，在基板3的被照射面上，在X方向上成像为细长的矩形光束。这时的矩形光束长轴方向的长度例如可以为数10mm。此外，X方向端面转印光学系统38的两个柱面透镜阵列39、40之间配置X方向干涉降低光学系统42，对被分割为多个后的激光1赋予光路差来降低干涉作用。
该矩形光束通过上述波导36和X方向端面转印光学系统38，从而长轴方向的能量分布被平均化。
接下来，参照图7说明激光1的Y方向的加工。
由光束扩展器14进行放大后的激光1利用入射透镜34导入到波导36中，在Y方向上被分割为多个。通过波导36并被分割的激光1利用由两个柱面透镜45、46构成的Y方向端面转印光学系统44，被转印到Y方向上，在基板3上的被照射面上，在Y方向上成像为窄宽度的矩形光束。此外，在Y方向端面转印光学系统44的两个柱面透镜45、46之间配置Y方向干涉降低光学系统48，对被分割为多个的激光1赋予光路差，降低干涉作用。上述Y方向端面转印光学系统44相当于技术方案中所谓的“聚光光学系统”。
这样聚光后的矩形光束通过上述波导36和Y方向端面转印光学系统44，从而短轴方向的能量分布被均匀化。即，在本实施方式中，利用波导36和Y方向端面转印光学系统44构成将矩形光束的短轴方向的能量分布均匀化的短轴方向均匀化单元25。这时的矩形光束短轴方向的长度例如可以为数10μm，为了进行多晶化，需要以具有有效能量以上的能量密度的方式设定。
如上所述，将从固体激光器光源12射出的激光1在形成在基板3上的a-Si膜的表面上聚光为矩形光束，以各激光脉冲发射的照射范围重复的速度，一边利用基板载物台5在矩形光束的短轴方向上搬送基板3一边照射激光1，使a-Si膜多晶化。设定此时的基板3的搬送速度，使得激光脉冲发射的重复照射次数成为为了得到所希望的结晶粒径(例如250～350nm)所需要的有效能量的入射次数。
这样，使矩形光束的短轴方向的能量分布均匀化，由此，如在图1中说明的，能够使矩形光束的短轴方向的能量分布变成平顶形状，所以，照射到a-Si膜上的有效能量范围也变宽，并且能够加速基板3的搬送速度，提高激光退火的处理能力。
此外，在上述第2实施方式中，由同一波导36在X方向和Y方向上分割激光1，但是，也可以分别设置X方向分割用和Y方向分割用的波导。
此外，短轴方向均匀化单元不限于上述的第1实施方式和第2实施方式中说明的，也可以采用其它周知的光学系统，使矩形光束的短轴方向的能量分布均匀化。例如，短轴方向均匀化单元也可以是包含衍射光学元件的光学系统。省略关于衍射光学元件的详细说明，例如，在特开2005-217209号公报等中公开了。对于衍射光学元件来说，以如下方式制作：在石英等基板上，通过光刻工序等形成细小的台阶差，使透过各台阶差部分的激光所形成的衍射图形在成像面(基板表面)上得到希望的能量分布。
实施例
下面说明本发明的实施例。
图8是表示通过图5中示出的短轴方向均匀化单元25，将矩形光束的短轴方向的能量分布加工成平顶形状时的短轴能量分布形状的图。由图8可知，由于最优化不充分，所以，两端部下垂，但是确保了75μm的平坦区域。
图9是表示照射将短轴能量分布加工成平顶形状的激光后的a-Si膜的SEM(扫描电子显微镜)的像。图10是表示对于平顶形状和高斯形状两种形状，根据图9的SEM像算出的平均粒径与O.L.(overlap)率的关系的图。所谓O.L.率表示每次照射激光发射时基板所移动的距离的、相对于平坦区域(在高斯形状的情况下是半值宽度)的比例。
由图10可知，高斯形状在O.L.率为97～98％时得到300～400nm的平均粒径，在平顶形状中，即使O.L.率降低到91％，也能得到400nm以上的平均粒径。此外，换算为搬送速度时，可知最大快4.4倍。
图11是表示喇曼半值宽度的O.L.率依赖性的图。喇曼半值宽度是表示结晶性的指标，越接近结晶硅的半值宽度(4cm-1)，是性能越好的结晶状态。如根据该结果可知的那样，平顶形状的样品可以得到比高斯形状的样品良好的结晶状态。
如从上面的说明中可知的那样，根据本发明，采用在成本方面和维护方面有利的固体激光器，能够得到各向同性的均匀晶粒、并且能够提高处理能力这样的优异的效果。
此外，在上述内容中说明了本发明的实施方式，但是上述内容中公开的本发明的实施方式仅仅是例示，本发明的范围不限于这些本发明的实施方式。例如，在上述实施方式中，作为非晶半导体膜，以a-Si膜作为对象，但是也可以以其它非晶半导体膜(例如，非晶硅锗膜等具有非晶结构的化合物半导体膜)作为对象。
本发明的范围由技术方案的记载来表示，并且包含与技术方案的记载均等的意义以及范围内的全部变更。

Claims (6)

1.一种激光退火方法，将从固体激光器光源射出的激光在非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化，其特征在于，
对所述非晶半导体膜照射将所述矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化后的激光。
2.一种激光退火装置，将从固体激光器光源射出的激光在非晶半导体膜的表面上聚光为矩形光束，一边使该矩形光束在其短轴方向相对于非晶半导体膜进行相对移动一边进行照射，使该非晶半导体膜多晶化，其特征在于，
在所述激光的光路上具有对所述矩形光束的短轴方向的能量分布进行均匀化的短轴方向均匀化单元。
3.如权利要求2的激光退火装置，其特征在于，
所述短轴方向均匀化单元具有在与所述矩形光束的短轴方向相对应的方向上将所述激光分割为多个的柱面透镜阵列或波导、以及在所述非晶半导体膜的表面将来自该柱面透镜阵列或波导的射出光聚光到矩形光束的短轴方向上的聚光光学系统。
4.如权利要求2的激光退火装置，其特征在于，
所述短轴方向均匀化单元是包含衍射光学元件的光学系统。
5.如权利要求2的激光退火装置，其特征在于，
所述非晶半导体膜是非晶硅膜。
6.如权利要求2的激光退火装置，其特征在于，
所述固体激光器光源是Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:YVO4激光器、Nd:玻璃激光器、Yb:YAG激光器、Yb:YLF激光器、Yb:YVO4激光器、Yb:玻璃激光器中的任何一种。
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