CN103038862B - 激光退火方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明提供一种激光退火方法及装置，该激光退火方法及装置能够对非晶硅膜进行激光退火，在形成低温多晶硅膜时，即使使用</b><b>YAG</b><b>激光器那样的低价的激光光源装置，也能够对非晶硅膜赋予充足的能量使其实现高效的相变。将来自</b><b>YAG</b><b>激光器光源（</b><b>11</b><b>）的基波用波长变换器（</b><b>12</b><b>、</b><b>13</b><b>）变换为</b><b>2</b><b>次谐波和</b><b>3</b><b>次谐波，对被照射体（</b><b>18</b><b>）照射</b><b>3</b><b>次谐波的激光，同时基波经由约</b><b>3m</b><b>的第</b><b>3</b><b>光学系统（</b><b>21</b><b>）及约</b><b>6m</b><b>的第</b><b>4</b><b>光学系统（</b><b>22</b><b>），延迟约</b><b>10ns</b><b>和约</b><b>20ns</b><b>后照射于被照射体（</b><b>18</b><b>）。借助于此，被</b><b>3</b><b>次谐波熔融的非晶硅膜的熔融部，被基波分割成的</b><b>P</b><b>波和</b><b>S</b><b>波照射，因此不被非晶硅膜吸收的</b><b>YAG</b><b>基波被熔融</b><b>Si</b><b>吸收，被有效地使用于其加热。</b>
Description
技术领域
本发明涉及在薄膜晶体管液晶面板等中利用脉冲激光的照射使非晶硅膜退火形成低温多晶硅膜的激光退火方法及其装置，特别是涉及使用微透镜阵列，能够只对应该形成薄膜晶体管的区域退火的激光退火方法及装置。
背景技术
在液晶面板中，在玻璃基板上形成非晶硅膜，对于该非晶硅膜，从基板的一端用具有线状光束形状的连续激光在上述光束的长度方向的垂直方向上进行扫描，借助于此，形成低温多晶硅膜。利用该线状激光的扫描，利用激光加热非晶硅膜，一旦非晶硅膜熔融，此后由于激光的通过，熔融的硅急速冷却、凝固，由此结晶化，形成低温多晶硅膜（专利文献1、2）。
但是，该低温多晶硅膜的形成装置中，非晶硅膜的全体受到激光照射成为高温，由于非晶硅膜的熔融凝固，全体变成低温多晶硅膜。因此，应该形成薄膜晶体管（以下记为TFT）的区域以外的区域也被退火，所以有处理效率差的问题。
因此，提出有使用微透镜阵列，利用各微透镜在非晶硅膜上使脉冲激光聚光到微小的多个区域，在对应于各晶体管的微小区域，同时个别地照射脉冲激光进行退火的方法（专利文献3）。该方法中由于只对多个TFT预定形成区域的非晶硅膜进行退火处理，具有激光利用效率高的优点。
但是，在这些已有的非晶硅膜的激光退火装置中，对非晶硅膜照射非晶硅膜吸收率高的XeCl气体的准分子激光。该准分子激光的基波长为308nm。或者使用YAG激光器，由于该YAG激光器的基波长为1064nm，因此使其形成为3次的谐波（波长355nm），在形成为对非晶硅膜的吸收特性良好的激光后，使用于激光退火。
因此，在使用准分子激光的情况下，由于该准分子激光器装置的装置成本高，而且使用XeCl气体的同时缩短了灯的寿命，因此也存在运行成本高的问题。
另一方面，YAG激光器其装置成本和运行成本低，但基波长为1064nm，这样的长波长激光由于不被非晶硅膜吸收，因此有必要使用波长355nm的3次谐波的激光。该3次谐波由于只能够利用基波输出的30％左右，因此具有无法得到充分的输出的难点。
另一方面，专利文献4公开了具备使波长长的第1激光光束比波长短的第2激光光束延迟后将其导向被加工物的光学系统的表面热处理装置。该装置使从YAG激光器输出的基波长的激光（波长1.06μm）的光路比2次谐波的激光（波长0.53μm）的光路长，照射输出功率低的第2激光光束后，具有时间差地照射输出功率高的第1激光光束，以对被加工物的表面进行极浅的、高效的热处理。
又，专利文献5中，公开了为了进行以下加工的超激光表面处理装置，即：利用第1光脉冲照射加工被加工物的表面的第1层，其后，进行延迟，利用与第1光脉冲波长不同的第2光脉冲进行照射，加工第1层更下层的第2层。
还有，在专利文献6中，公开了通过使冷却时的时间常数变长，使颗粒尺寸一致为目的，使相同波长的激光光束按功率密度的从高到低的顺序，隔开光束光点以上的距离实施连动地进行扫描并同时照射试样的激光加热方法。先照射的激光光束具有使多晶硅膜熔融的充分的能量密度，接着照射的激光光束虽然是波长相同的光束，但是具有能将多晶硅膜加热到不熔融的程度的足够的加热能力。
进一步而且专利文献7中公开了以下的激光退火装置，即：为了增大利用激光退火进行再结晶时的粒径，使用3个激光器装置，将相当于以往1个输出脉冲的能量分割为n＝3发的阶梯性输出不同的脉冲，通过将其连续照射于薄膜的表面，使得熔融并再结晶的时间变长，借助于此，能够得到最大2000?的粒径。
还有，专利文献8中公开了以使半导体材料均匀且良好地结晶化为目的，使波长不同的多种类光能的光同时或具有时间差地照射到材料上的光源装置。在这种情况下，首先，当照射能量小的光时，被照射的半导体层的全体熔融，其后，从最表面开始固化（结晶化）。而后，少许延迟后照射能量高的光时，半导体层开始固化的最表面再度熔融，最终半导体层的全体形成晶粒更均匀的结晶。
专利文献1：日本专利第3945805号公报
专利文献2：日本特开2004－282060号公报
专利文献3：日本特开2004－311906号公报
专利文献4：日本特公昭：64－1045号公报
专利文献5：日本特开昭：56－29323号公报
专利文献6：日本特公平4－20254号公报
专利文献7：日本特开平3－60015号公报
专利文献8：日本特开平6－163406号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，上述已有技术是以晶粒直径的均匀化、晶粒大直径化等为目的，使相同波长或多种波长的激光隔着时间差地照射被照射体，但使用YAG激光器那样的低价的激光光源装置，不能够有效使用从激光光源射出的激光的能量。
解决问题的手段
本发明是鉴于这样的存在问题而作出的，其目的在于，提供下述的激光退火方法和装置，即：对非晶硅膜进行激光退火，形成低温多晶硅膜时，即使使用YAG激光器那样的低价的激光光源装置，也能够对非晶硅膜提供充分的能量，使其高效率地实现相变。
本发明的激光退火方法具备：
具有输出第1脉冲激光和比上述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光的激光照射部，将上述第2脉冲激光照射于非晶硅膜，利用上述第2脉冲激光的照射熔融上述非晶硅膜的工序；
在该熔融部凝固前的时刻，使上述第1脉冲激光的一部分比上述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间后，照射于上述非晶硅膜的上述熔融部的工序；以及
在该熔融部凝固前的时刻，使上述第1脉冲激光的另一部分或余部比上述第1脉冲激光的上述一部分的照射仅延迟第2延迟时间后，照射于上述非晶硅膜的上述熔融部的工序，
对退火对象部依次赋予上述第2脉冲激光的能量以及上述第1脉冲激光的一分为2或一分为多份的能量。
该激光退火方法中，例如上述第2脉冲激光的波长为550nm以下，上述第1脉冲激光的波长超过550nm。
本发明的第1激光退火装置具有输出第1脉冲激光的第1振荡器、输出比上述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光的第2振荡器、将上述第1脉冲激光照射于非晶硅膜的第1光学系统、将上述第2脉冲激光照射于上述非晶硅膜形成熔融部的第2光学系统，
上述第1光学系统具有比由上述第2光学系统进行的上述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间地将上述第1脉冲激光的一部分照射于上述非晶硅膜的上述熔融部的第3光学系统、以及比由上述第3光学系统进行的上述第1脉冲激光的一部分的照射仅延迟第2延迟时间地将上述第1脉冲激光的另一部分或余部照射于上述非晶硅膜的上述熔融部的第4激光系统，
上述第1延迟时间是在上述第2脉冲激光的照射使上述非晶硅膜熔融后，在熔融部凝固前的时刻用上述第1脉冲激光的上述一部分进行照射的时间，
上述第2延迟时间是在利用上述第1脉冲激光的上述一部分的照射维持熔融的上述熔融部凝固前的时刻，用上述第1脉冲激光的上述另一部分或余部照射的时间。
该第1激光退火装置中，上述第2脉冲激光的波长为550nm以下，上述第1脉冲激光的波长超过550nm。
本发明的第2激光退火装置具有输出脉冲振荡的激光的基波的激光光源、将上述基波变换为1个或多个高次谐波的波长变换器、将上述基波或低次谐波的第1脉冲激光导光到上述非晶硅膜进行照射的第1光学系统、将比上述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光导光到非晶硅膜进行照射以形成熔融部的第2光学系统，
上述第1光学系统具有比由上述第2光学系统进行的上述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间地将上述第1脉冲激光的一部分照射于上述非晶硅膜的上述熔融部的第3光学系统、以及比由上述第3光学系统进行的上述第1脉冲激光的一部分的照射仅延迟第2延迟时间地将上述第1脉冲激光的另一部分或余部照射到上述非晶硅膜的上述熔融部的第4激光系统，
上述第1延迟时间是在利用由上述第2脉冲激光进行的照射上述非晶硅膜熔融后，在熔融部凝固前的时刻照射上述第1脉冲激光的上述一部分的时间，
上述第2延迟时间是在利用上述第1脉冲激光的上述一部分的照射维持熔融的上述熔融部凝固前的时刻，照射上述第1脉冲激光的上述另一部分或余部的时间。
该第2激光退火装置中，例如上述激光光源是基波的波长为1064nm的YAG激光器光源，上述第1脉冲激光是上述基波或波长为533nm的2次谐波，上述第2脉冲激光为波长355nm的3次谐波。
发明的效果
根据本发明，利用作为高次谐波（例如波长550nm以下）的第2脉冲激光进行照射非晶硅膜熔融之后，在熔融部凝固前，仅延迟第1延迟时间后，由波长例如超过550nm的第1脉冲激光的一部分进行照射。这样，由于在第2脉冲激光熔融的区域维持熔融状态的下受到第1脉冲激光的一部分的照射，因此即使是固体的非晶硅膜不吸收的第1脉冲激光，在熔融形成为金属硅的熔融部也被充分吸收，第1脉冲激光的能量被赋予熔融部。而且，此后第1脉冲激光的余部或其他部分仅延迟第2延迟时间地照射于维持熔融状态的熔融部。这样，即使使用YAG激光器那样的波长较长的激光光源，也能够使得非晶硅膜熔融，同时能够赋予足够大的能量。而且，在本发明中，作为能量高（光束强度高）的基波或低次谐波的第1脉冲激光分割为2部分或2部分以上，作为第1脉冲激光的一部分及第1脉冲激光的余部、或作为第1脉冲激光的一部分及第1脉冲激光的另一部分（以下称为第1脉冲激光的又一部分或余部），在分割后，相互间仅隔着第2延迟时间地照射于熔融部。因此，作为能量低（光束强度低）的谐波的第2脉冲激光、能量高但被分割的第1脉冲激光的一部分、以及同样的第1脉冲激光的另一部分，相互间隔着第1延迟时间及第2延迟时间地进行照射，因此与基波和高次谐波两个波的情况相比，以更长的时间、几乎恒定的强度进行激光照射，能够使非晶硅膜以更高的效率吸收激光能量。
又，本发明的第1激光退火装置中，从上述第2振荡器输出的第2脉冲激光不是基波长，使用2次或3次等的谐波即可，因此该第2激光退火装置也可以为低价的。
附图说明
图1是表示激光退火装置的图。
图2是表示本发明的实施方式的激光退火装置的光源部分的示意图。
图3是表示本实施方式的动作的激光照射时序的曲线图。
符号说明
1：激光光源
2：透镜组
3：掩模
4：透明基板
5：微透镜
6：被照射体
7：遮光板
11：YAG激光器光源
12：第1波长变换器
13：第2波长变换器
14、15、16、23、24、25：反射镜
17：透镜
18：被照射体
19：第1光学系统
20：第2光学系统
21：第3光学系统
22：第4光学系统。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式参照附图进行具体说明。图1是表示使用微透镜的激光退火装置的图。图1所示的激光退火装置是在反交错（stagger）结构的薄膜晶体管那样的半导体装置的制造工序中，例如只对其沟道区域预定形成区域照射激光进行退火，使该沟道区域预定形成区域多晶化，形成多晶硅膜用的装置。该使用微透镜的激光退火装置将从振荡器1射出的激光用透镜组2整形为平行光束，通过由多个微透镜5形成的微透镜阵列照射于被照射体6。激光振荡器1如图2后述的那样，是将例如YAG激光器作为光源的装置，是将波长355nm及1064nm的2种激光在两者间设置延迟时间地射出的装置。微透镜阵列是在透明基板4上配置多个微透镜5的构件，是将激光聚光到设定在作为被照射体6的薄膜晶体管基板上的薄膜晶体管预定形成区域的构件。透明基板4平行于被照射体6配置，微透镜5以晶体管预定形成区域的排列间距的例如2倍以上的整数倍（例如2）的间距进行配置。本实施方式的被照射体6是例如薄膜晶体管，其a－Si膜的沟道区域预定形成区域被照射激光，形成多晶硅沟道区域。在微透镜5的上方预先配置利用微透镜5将激光只照射于沟道预定形成区域用的掩模3，利用该掩模3在被照射体6中划定沟道区域。
本实施方式的激光振荡器1如图2所示，具有基波的波长为1064nm的YAG激光器光源11、将该基波变换为2次谐波的第1波长变换器12、以及变换为3次谐波的第2波长变换器13。第1波长变换器12将来自激光器光源11的基波变换为波长533nm的2次谐波（SHG），输出基波和2次谐波。第2波长变换器13将该2次谐波与基波合成，生成3次谐波（THG），输出波长355nm的3次谐波、2次谐波以及基波。又，图2中，反射镜24与反射镜25间的距离以及反射镜15与反射镜16间的距离，同反射镜23与反射镜24间的距离以及反射镜15与反射镜14间的距离相比是极大的距离，但是图示上为了容易理解，纵与横的纵横比与实际的物理尺寸相比，描画得显著变大。
由第2波长变换器13输出的3次谐波（波长：355nm）借助于含有透镜17的第2光学系统20照射于形成非晶硅膜的被照射体18。另一方面，从第2波长变换器13输出的基波（波长1064nm），其一部分经由包含反射镜14、反射镜15、反射镜16等的第3光学系统21，利用透镜17照射于被照射体18。又，基波的余部透过反射镜14，被反射镜23、反射镜24、反射镜25反射，透过反射镜16，借助于透镜17照射于被照射体18，反射镜23、24、25构成第4光学系统22。而且，利用该第3光学系统21及第4光学系统22，构成对基波进行导光的第1光学系统19。又，从第2波长变换器13输出的2次谐波（波长533nm），也可以使3次谐波（波长355nm）延迟或不使其延迟，就使用于对非晶硅膜的照射。
从第2波长变换器13输出的基波，其一部由反射镜14反射，余部透过反射镜14。其反射量和透射量为例如各50％。也可以将该反射镜14反射的基波称为P波，将透过反射镜14的基波称为S波。对该基波的P波进行导光的第3光学系统21的光路是从第2波长变换器13经反射镜14、15、16，从透镜17到被照射体18。该光路长度为例如3m。例如，如果使反射镜14、15与反射镜16间的物理距离为约1.5m，从第2波长变换器13输出的基波由反射镜14、15折返，所以可以确保3m的光路长度。从而，基波中的50％的P波由第3光学系统21导光，3次谐波经第2光学系统照射到被照射体18，因此两者光路长度有约3m的差距，由于该光路长度之差，基波的P波相对于3次谐波延迟约10ns地照射于非晶硅膜。
又，透过反射镜14由反射镜23、24、25反射的基波中的S波由第4光学系统22导光并照射到被照射体18。该第4光学系统22从第2波长变换器13经反射镜14、23、24、25、16，从透镜17到达被照射体18，其光路长度为例如6m。例如，如果使反射镜23、24与反射镜25间的物理距离为约3m，则从第2波长变换器13输出的基波由反射镜23、24折返，所以能够确保6m的光路长度。从而基波中的50％的S波由第4光学系统22导光，基波中50％的P波由第3光学系统21导光，因此两者的光路长度相差约3m，利用该光路长度之差，基波的S波相对基波的S波延迟约10ns地照射到非晶硅膜。因此，3次谐波、P波、S波它们之间隔着约10ns的延迟时间，照射于被照射体18的熔融部。又，在第3光学系统21的反射镜16与透镜17之间配置调整通过第3光学系统21和第4光学系统22导光的激光的强度的衰减器26。
下面对如上所述构成的本实施方式的激光退火装置的动作进行说明。在YAG激光器的基波的情况下，即使照射于非晶硅膜，该非晶硅膜也难以吸收，YAG激光器的基波不能使非晶硅膜熔融，同时会透过非晶硅膜到达其底层的玻璃基板，损伤玻璃基板。因此，以往在YAG激光器的情况下，使用3次谐波（波长355nm）进行激光退火。
但是，在本实施方式中，从YAG激光器光源11只脉冲输出一射（shot）的基波（波长1064nm）的激光。于是，该激光由第1波长变换器12变换为2次谐波（SHG），由输入2次谐波和基波的第2波长变换器13变换为3次谐波（THG）。然后，该3次谐波通过透镜17照射于被照射体18，使被照射体18局部熔融。另一方面，基波中的P波经由包含反射镜14、15、16的第3光学系统21并被延迟，例如相对于3次谐波延迟10ns地照射于被照射体18的熔融部。还有，基波中的S波经由包含反射镜23、24、25的第4光学系统22并被延迟，例如相对P波延迟10ns地照射于被照射体18的熔融部。
图3（a）表示在照射3次谐波后，基波的P波延迟例如10ns后照射，再将基波的S波延迟例如10ns后照射。而且，一旦照射了该3次谐波，则由于3次谐波的波长为355nm，因此非晶硅膜熔融。假如只进行该3次谐波的照射的情况下，非晶硅膜的凝固在约50ns后开始。因此，3次谐波照射后，延迟10ns后照射基波的P波的情况下，该基波的P波照射于熔融状态的金属Si，因此不同于照射在固体非晶硅膜的情况，即使是基波的波长也会被熔融部充分吸收，赋予该熔融部大量的热源。又，将基波的P波照射于熔融状态的金属Si后，延迟10ns后照射基波的S波的情况下，该基波的S波在熔融状态的金属Si上被充分吸收，赋予该熔融部大量的热源。而且，基波比谐波能量大，激光强度高，但是在本实施方式中，基波的能量被分割为各50％，强度约一半的P波及S波以约10ns的延迟时间延迟后照射于熔融部，因此能量及激光强度几乎一样的3束脉冲激光以相互间延迟约10ns的延迟时间的方式局部照射于非晶硅膜。借助于此，由3次谐波、基波的P波以及基波的S波全部三束波赋予热量，对非晶硅膜全体赋予如图3（b）所示的热量。
借助于此，对非晶硅膜赋予极大量的热量。YAG激光器的3次谐波的情况下，其热量只有基波情况下的30％左右。例如YAG激光器的情况下，以基波的1064nm波长的激光的能量为10时，2次谐波的533nm波长的激光的能量为5，3次谐波的355nm波长的激光的能量为3。因此，3次谐波单独照射的情况下，赋予非晶硅膜的热量少。因此，想要赋予非晶硅膜充分热量进行退火时，有必要极大地增大YAG激光器的输出，以往，该输出的损失是极大的。
而在本实施方式中，即使是利用3次谐波的照射赋予非晶硅膜的热量少，在熔融的硅凝固前，即3次谐波照射后50ns以内，由于将基波分两次依次照射，由该基波赋予熔融部大量热量。借助于此，从YAG激光器光源11发出的激光的能量没有被浪费，能够以高效率使用于非晶硅膜的加热。而且，该YAG激光器光源11具有装置成本低、运行成本也低的优点。基波由于能量高，因此只使用3次谐波和基波两种波的情况下，基波一度作为高能量密度的波照射。与此相对，在本实施方式的情况下，基波分割为与3次谐波能量密度相同程度的P波及S波2个波，仅延迟规定的延迟时间后，照射于非晶硅膜的熔融部。因此，本实施方式的情况下，与基波和3次谐波的2个波的情况相比，以更长时间、大致一定的强度照射激光，使得非晶硅膜能够以更高效率吸收激光的能量。
本发明不限于上述实施方式，可以有各种变形。激光光源不限于YAG激光器，也可以使用各种激光器。本发明的特征在于，非晶硅膜吸收短波长的激光，但是不吸收长波长的激光，因此，首先照射能量虽然小但是吸收效率良好的短波长激光，使非晶硅膜熔融后，在一定的延迟时间后，将长波长且能量大的激光分割地照射于金属状态的熔融硅。因此，如果能够进行这样的3个阶段的激光照射，可以使用各种激光光源。又，也可以光能的激光不是像上述实施方式那样分割为2个，而是分割为3个以上，分别延迟规定的延迟时间。再者，分割的程度不像上述实施方式那样限于50％，也可以改变分割比例，例如40％、60％那样的分割比例。
例如，在上述实施方式中，使用与YAG激光器的相同的光源，使用第1光学系统19，使基波比3次谐波延迟后进行2个阶段的激光照射，但不限于此，也可以使用别的激光光源，进行短波长的照射和接于其后的长波长的照射。在这种情况下，只要控制脉冲的时序，使第1振荡器输出长波长的第1脉冲激光的时序，比第2振荡器输出短波长的第2脉冲激光的时序，仅延迟规定的延迟时间即可。
在这种情况下，先照射的第2脉冲激光最好是波长为550nm以下的短波长激光。如果为该550nm以下，则第2脉冲激光由非晶硅膜吸收，能够充分加热非晶硅膜使其熔融。从而，能量大的后发的第1脉冲激光是波长超过550nm的激光。该波长超过550nm的长波长难以被非晶硅膜吸收，不能够致其熔融，但是能够对熔融金属Si赋予大的能量。
又，上述实施方式中，作为长波长的第1脉冲激光，使用基波长，但是也可以取代基波长而使用2次谐波的533nm的激光。该533nm的2次谐波与基波长相比能量较小，但是根据应该提供给非晶硅膜的全体的能量的大小，也可以使用2次谐波。
还有，例如也可以使用4次谐波及5次谐波等。又，作为2次、3次谐波发生元件，众所周知可以使用LBO结晶（LiB
3
O
5
）或KTP结晶（KTiOPO
4
）。又，作为4次谐波发生元件，众所周知可以使用BBO结晶（β－BaB
2
O
4
）。
而且也可以将3次谐波、2次谐波、基波长的激光依次一边延迟一边照射于非晶硅膜上。
工业应用性
根据本发明，则可以使用低成本的激光光源，对非晶硅膜进行激光退火，因此，对使用激光的退火技术是极为有用的。
Claims (6)
1.一种激光退火方法，其特征在于，具有：
具有输出第1脉冲激光和比所述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光的激光照射部，将所述第2脉冲激光照射于非晶硅膜的退火对象部，利用所述第2脉冲激光的照射熔融所述非晶硅膜的工序；
在该熔融部凝固前的时刻，将所述第1脉冲激光的一部分，比所述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间之后照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的工序；以及
在该熔融部凝固前的时刻，将所述第1脉冲激光的另一部分或余部，比所述第1脉冲激光的所述一部分的照射仅延迟第2延迟时间后照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的工序，
对所述退火对象部依次赋予所述第2脉冲激光的能量以及所述第1脉冲激光被分割为2部分或多部分的能量。
2.如权利要求1所述的激光退火方法，其特征在于，
所述第2脉冲激光的波长为550nm以下，所述第1脉冲激光的波长超过550nm。
3.一种激光退火装置，其特征在于，
具有输出第1脉冲激光的第1振荡器、输出比所述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光的第2振荡器、将所述第1脉冲激光照射于非晶硅膜的第1光学系统、以及将所述第2脉冲激光照射于所述非晶硅膜形成熔融部的第2光学系统，
所述第1光学系统具有比由所述第2光学系统进行的所述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间地将所述第1脉冲激光的一部分照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的第3光学系统、以及比由所述第3光学系统进行的所述第1脉冲激光的一部分的照射仅延迟第2延迟时间地将所述第1脉冲激光的另一部分或余部照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的第4光学系统，
所述第1延迟时间是在利用所述第2脉冲激光的照射熔融所述非晶硅膜之后，在熔融部凝固前的时刻用所述第1脉冲激光的所述一部分进行照射的时间，
所述第2延迟时间是利用所述第1脉冲激光的所述一部分的照射维持熔融的所述熔融部凝固前的时刻用所述第1脉冲激光的所述另一部分或余部进行照射的时间。
4.如权利要求3所述的激光退火装置，其特征在于，
所述第2脉冲激光的波长为550nm以下，所述第1脉冲激光的波长超过550nm。
5.一种激光退火装置，其特征在于，
具有输出脉冲振荡的激光的基波的激光光源、将所述基波变换为1个或多个高次谐波的1个或多个波长变换器、将所述基波或低次谐波的第1脉冲激光导光到非晶硅膜进行照射的第1光学系统、以及将比所述第1脉冲激光更高次的谐波的第2脉冲激光导光到所述非晶硅膜进行照射以形成熔融部的第2光学系统，
所述第1光学系统具有比由所述第2光学系统进行的所述第2脉冲激光的照射仅延迟第1延迟时间地将所述第1脉冲激光的一部分照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的第3光学系统、以及比由所述第3光学系统进行的所述第1脉冲激光的一部分的照射仅延迟第2延迟时间地将所述第1脉冲激光的另一部分或余部照射于所述非晶硅膜的所述熔融部的第4激光系统，
所述第1延迟时间是在利用所述第2脉冲激光进行的照射熔融所述非晶硅膜之后，在熔融部凝固前的时刻用所述第1脉冲激光的所述一部分进行照射的时间，
所述第2延迟时间是在利用所述第1脉冲激光的所述一部分的照射维持熔融的所述熔融部凝固前的时刻照射所述第1脉冲激光的所述另一部分或余部的时间。
6.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，
所述激光光源是基波的波长为1064nm的YAG激光器光源，所述第1脉冲激光是所述基波或波长为533nm的2次谐波，所述第2脉冲激光是波长为355nm的3次谐波。
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