CN104704610B - 结晶质半导体的制造方法和结晶质半导体的制造装置 - Google Patents
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Abstract
为了提供能够更为均匀地对非晶质半导体进行结晶化的结晶质半导体的制造方法及结晶质半导体的制造装置，本发明包括：多个脉冲激光光源(2、3)、以及将多个脉冲激光引导至非晶质半导体的光学系统(12)，各脉冲激光在随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中，至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，且所述第1个波峰组中的最大波峰强度成为所述1个脉冲中的最大高度，将所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，多个所述脉冲激光的所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差设为4％以下。
Description
技术领域
本发明涉及通过对非晶质半导体照射脉冲激光进行结晶化来得到结晶质半导体的结晶质半导体的制造方法和结晶质半导体的制造装置。
背景技术
在用于液晶显示器、有机EL(Electro-Luminescence：电致发光)显示器的像素切换、驱动电路的薄膜晶体管中，作为低温工艺制造方法中的一环，包含有使用激光来得到结晶质半导体的工序。该工序中，对在基板上成膜得到的非单晶半导体膜照射激光，进行局部加热，然后在其冷却过程中使半导体薄膜结晶化成多晶或单晶。结晶化后的半导体薄膜中，载流子的移动度变高，因此，能够使薄膜晶体管具有高性能。
在上述激光的照射中，需要在半导体薄膜中进行均匀的处理，通常，要将照射至非晶质膜的脉冲激光的能量密度控制为固定。
例如，在专利文献1中，提出了以下激光照射装置，该激光照射装置通过将脉冲激光的最大波峰高度维持为固定，从而能够进行优质的结晶化。
在专利文献2中，提出了以下激光照射装置，该激光照射装置中，利用使从激光光源输出的多个激光射束聚合并收束的方法，通过控制多个激光射束的动作时刻来制作脉冲波形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3293136号公报
专利文献2：日本专利特开2002－176006号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在利用准分子气体等气体作为上述脉冲激光光源的情况下，通过放电方式来使激光起振。此时，在一次高电压放电后，会因残留电压而发生多个放电，其结果是产生具有多个波峰组的激光。在使用从这种脉冲激光光源输出的多个脉冲激光的情况下，由于波峰形状的差异，即使以相同的能量密度对被照射物照射脉冲激光，激光照射所得到的结果也会不同。
并且，现有的激光照射装置通常构成为利用能量监视器来控制激光的输出，从而能够在使激光的能量密度维持相同的情况下进行动作。然而，在脉冲激光光源中，即使将能量密度维持为固定，波峰形状也会因气体混合比的变化等而随着时间的流逝发生变化。由此，在利用激光的照射来对非晶质半导体进行结晶化的情况下，存在结晶化作用发生变化，从而难以获得优质且同等的结晶的问题。
本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提供一种能够更均匀地对非晶质半导体进行结晶化的结晶质半导体的制造方法和结晶质半导体的制造装置。
解决技术问题所采用的技术方案
即，本发明的结晶质半导体的制造方法中，第1本发明是结晶质半导体的制造方法，通过对非晶质半导体照射以不同的路径导波得到的多个脉冲激光来对所述非晶质半导体进行结晶化，该结晶质半导体的制造方法的特征在于，
对于多个所述脉冲激光，在随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中，至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，且所述第1个波峰组的最大波峰强度成为所述1个脉冲中的最大高度，
将所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，多个所述脉冲激光的所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差在4％以下。
第2本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1本发明中，多个所述脉冲激光在互不相同的脉冲发生时刻照射到所述非晶质半导体上。
第3本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1或第2本发明中，多个所述脉冲激光是从多个激光光源输出而得到的。
第4本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1至第3本发明的任一发明中，多个所述脉冲激光以相同的能量密度照射到所述非晶质半导体上。
第5本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1至第4本发明的任一发明中，多个所述脉冲激光中的所述最大波峰强度比在预先设定的规定范围内。
第6本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1至第5本发明的任一发明中，所述基准最大波峰强度比是多个所述脉冲激光中的一个脉冲激光的最大波峰强度比。
第7本发明的结晶质半导体的制造方法的特征在于，在所述第1至第6本发明的任一发明中，多个所述脉冲激光中，在各脉冲激光的任两者之间，将一个所述脉冲激光的最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，另一个所述脉冲激光的最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差均在4％以下。
第8本发明的结晶半导体的制造方法的特征在于，在所述第1～第7本发明的任一发明中，所述非晶质半导体是形成在基板上的非晶硅薄膜。
第9本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，包括：一个或两个以上的激光光源；以及
光学系统，该光学系统将多个脉冲激光引导至非晶质半导体，多个所述脉冲激光在从所述激光光源输出的、随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，所述第1个波峰组中的最大波峰强度是所述1个脉冲中的最大高度，且以不同的路径对多个所述脉冲激光进行导波，
对于多个所述脉冲激光，将各个脉冲激光中的所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，设定为所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差在4％以下。
第10本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，在所述第9本发明中，多个所述脉冲激光具有不同的脉冲发生时刻，并被照射至所述非晶质半导体。
第11本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，在所述第9或第10本发明中，所述不同的脉冲发生时刻由所述激光光源或/和所述光学系统来提供。
第11本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，在所述第9至第11本发明的任一发明中，包括波峰强度比调整部，该波峰强度比调整部对从所述激光光源输出的所述最大波峰强度比进行调整。
第13本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，在所述第9至第12本发明的任一发明中，包括能量密度设定部，该能量密度设定部对所述能量密度进行设定，为了以相同的能量密度对所述非晶质半导体照射多个所述脉冲激光。
第14本发明的结晶质半导体的制造装置的特征在于，在所述第9至第13本发明的任一发明中，具有扫描装置，该扫描装置对所述非晶质半导体相对地扫描并照射多个所述脉冲激光。
本发明中，在通过对非晶质半导体照射以不同的路径导波得到的多个脉冲激光来对所述非晶质半导体进行结晶化时，各脉冲激光在随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中，具有包含第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组的多个波峰组，且第1个波峰组的最大波峰强度成为1个脉冲中的最大高度。作为本发明，在1个脉冲中也可以出现三个以上的波峰组。
脉冲激光中的波峰组是指将1个脉冲中出现时间相接近的一个或多个波峰汇总而得到的，1个脉冲中至少出现两个波峰组。波峰组之间存在能量强度的最小值。
多个脉冲激光可以从多个激光光源输出而得到，也可以从一个激光光源输出并通过分波而得到，并且，也可以通过两者的组合而得到。对多个脉冲激光进行导波的路径只要包含光源、光学系统在内的至少一部分不同即可，具有共通路径的情况并不除外。
本申请发明人通过研究得到，若第2/第1最大波峰强度比不同，则最适于非晶质半导体的结晶化的照射能量密度不同。
图6～图8示出，对于第2/第1最大波峰强度比为18.2％、23.0％以及26.2％的各情况，通过不同的能量密度的脉冲激光的照射来使非晶硅薄膜结晶化而得到的多晶硅薄膜的不均监视器的照片(对比度加强处理)。由此可确认最优的能量密度存在偏差。
如图6所示，可知在第2/第1最大波峰强度比为18.2％的情况下，照射能量密度430mJ/cm2、440mJ/cm2、以及450mJ/cm2中，在440mJ/cm2下得到不均最少的多晶硅薄膜表面，440mJ/cm2是最优的照射能量密度。
如图7所示，可知在第2/第1最大波峰强度比为23.0％的情况下，照射能量密度440mJ/cm2、450mJ/cm2、以及460mJ/cm2中，在450mJ/cm2下得到不均最少的多晶硅薄膜表面，450mJ/cm2是最优的照射能量密度。
如图8所示，可知在第2/第1最大波峰强度比为26.2％的情况下，照射能量密度450mJ/cm2、460mJ/cm2、以及470mJ/cm2中，在460mJ/cm2下得到不均最少的多晶硅薄膜表面，460mJ/cm2是最优的照射能量密度。
另外，结晶硅膜的照射不均评价通过以下方法来进行。
各示例中，在5个地点对结晶硅膜照射检查光，分别接收反射光从而获取彩色图像，检测出彩色图像的色彩分量，并基于检测得到的色彩分量来使色彩图像单色化。接着，对单色化后得到的图像数据进行卷积，获取加强了图像深浅的图像数据，对表面不均进行评价。
单色化可通过使用所检测到的色彩分量中的主要色彩分量来进行，主要的色彩分量是光分布中与其他的色彩分量相比相对较大的色彩分量。
单色化后的图像数据利用以激光的射束方向作为行、以激光的扫描方向作为列的矩阵数据来表示，在卷积处理中，通过将规定系数的矩阵与单色化得到的图像的数据矩阵相乘来进行。
对于规定系数的矩阵，分别使用强调射束方向的矩阵、以及强调扫描方向的矩阵，来分别获得强调射束方向的图像深浅的图像数据、以及强调扫描方向的图像深浅的图像数据，来作为不均监视器。
具体而言，进行以下卷积处理。另外，规定系数的矩阵并不限于下述内容。
【数学式1】
图9示出的图表表示由上述方式得到的最优能量密度与第2/第1最大波峰强度比之间的关联。另外，图表中对上述所说明的测定结果以外的情况也进行了图示。由图9所示的图表可知，随着第2/第1最大波峰强度比的增加，最适于结晶化的照射能量密度也增加。
如上所述，若第2/第1最大波峰强度比不同，则最适于非晶质半导体的结晶化的照射能量密度也不同。
因此，在本发明中，将所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，多个所述脉冲激光的所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差设为4％以下。
所述最大波峰强度比难以在从激光光源输出后进行调整，因此，通常在激光光源输出时进行设定。最大波峰强度比的设定可通过激光光源的输出调整、输出电路的设定、作为介质的气体的混合比的调整等来进行。
并且，基准最大波峰强度比可使用多个脉冲激光中任一脉冲激光的初始最大波峰强度比，或者通过实验预先确定。也可以将直接照射的脉冲激光的最大波峰强度比设定为基准最大波峰强度比。并且，也可以在多个任意的脉冲激光之间，将一个脉冲激光的最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，将另一个脉冲激光的最大波峰强度比与该基准最大波峰强度比的差设为4％以下。
如上所述，将最大波峰强度比与基准最大波峰强度比的差设为4％以下的理由如下。
如图10所示，能量密度能由一个脉冲中，第1波峰组的能量强度的时间积分与第2波峰组的能量强度的时间积分的和来表示。在同一基板上，最适于非晶质半导体的结晶化的能量密度是固定的。该最优能量密度受到激光脉冲波形的影响，具体而言，受到最大波峰强度比的影响。脉冲波形的面积意味着能量密度。最优能量密度在通常的非晶硅薄膜中，具有10mJ/cm2左右的允许幅度(OED范围：最优能量密度范围)。只要在该允许幅度内，就能同等地进行基于激光处理的结晶化。为了满足该允许幅度，需要将最大波峰强度比的差设为4％以内。因此，将上述差设为4％以下。
例如，在将波峰强度的单位设为任意单位，第2/第1最大波峰强度比为18.2％的情况下，若第1个波峰组的最大波峰强度的相对数值为100，第2个波峰组的最大波峰强度的相对数值为18.2，则最优能量密度为439.5mJ/cm2。在第2/第1最大波峰强度比为23.1％的情况下，若第1个波峰组的最大波峰强度的相对数值为93，第2个波峰组的最大波峰强度为21.5，则最优能量密度为451.3mJ/cm2。在第2/第1最大波峰强度比为26.2％的情况下，若第1个波峰组的最大波峰强度的相对数值为89，第2个波峰组的最大波峰强度为23.5，则最优能量密度为459.2mJ/cm2。
根据上述关系进行基于最小二乘法的一次回归，得到图9所示的线形A。基于该线形A，若对例如第2/第1最大波峰强度比为22.4％的情况进行观察，则最优能量密度的幅度(10mJ/cm2)在455mJ/cm2～445mJ/cm2的范围内。对应于最优能量密度445mJ/cm2的第2/第1最大波峰强度比为20.44％，对应于最优能量密度455mJ/cm2的第2/第1最大波峰强度比为24.49％。若用最大波峰强度比的差来表示该幅度，则为24.49％－20.44％＝4.05％。因此，只要最大波峰强度比的差在4％以下，则能够收敛在最优能量密度的允许范围内。
多个脉冲激光在互不相同的脉冲发生时刻照射到非晶质半导体，由此能够增加每单位时间照射到非晶质半导体的脉冲数量，并且能够增大近似的脉冲宽度。
互不相同的脉冲发生时刻可以在激光光源输出时得到，也可以在路径途中通过提供相位差来得到。能够通过分波来提供相位差，但对于脉冲激光的分波的方法也并没有特别的限定，可适当地使用分光镜等。
当在不同的脉冲发生时刻对非晶质半导体照射脉冲激光时，可以设为脉冲互不重叠，或者设为脉冲的一部分相重叠。
在脉冲激光的路径中可以设置可对脉冲激光的透过率进行调整的可变衰减器。利用可变衰减器，能够以所期望的能量密度对非晶质半导体照射脉冲激光，并且能够以共同的能量密度对非晶质半导体照射多个脉冲激光。
另外，脉冲激光的能量密度可通过脉冲激光光源的输出控制、以及上述可变衰减器中的一方或双方来进行。
发明效果
如上所述，根据本发明，提供一种通过对非晶质半导体照射以不同的路径导波得到的多个脉冲激光来对所述非晶质半导体进行结晶化的结晶质半导体的制造方法，
对于多个所述脉冲激光，在随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中，至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，且所述第1个波峰组的最大波峰强度成为所述1个脉冲中的最大高度，
将所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，多个所述脉冲激光的所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差在4％以下，由此能够更为均匀地对非晶质半导体进行结晶化。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的激光退火装置的简要图。
图2是表示脉冲激光的测量结构的简要图。
图3是表示脉冲激光中的脉冲波形的示例的图。
图4是说明从两台脉冲激光光源输出的脉冲激光的最大波峰强度比的图。
图5是说明从两台脉冲激光光源输出的脉冲激光叠加的图。
图6是利用以最大波峰强度比18.2％来改变了能量密度的脉冲激光的照射对非晶硅薄膜进行结晶化从而得到的多晶硅薄膜的由不均监视器得到的附图替代用照片。
图7是利用以最大波峰强度比23.0％来改变了能量密度的脉冲激光的照射对非晶硅薄膜进行结晶化从而得到的多晶硅薄膜的由不均监视器得到的附图替代用照片。
图8是利用以最大波峰强度比26.2％来改变了能量密度的脉冲激光的照射对非晶硅薄膜进行结晶化从而得到的多晶硅薄膜的由不均监视器得到的附图替代用照片。
图9是表示脉冲激光中第2个波峰组中最大波峰强度相对于第1个波峰组中的最大波峰强度的比、与最适于进行结晶化的照射能量密度之间关系的图。
图10是说明将基准脉冲激光以外的其他脉冲激光的最大波峰强度比设定为与基准最大波峰强度比的差在4％以下的理由的图。
具体实施方式
基于附图对本发明的一实施方式进行说明。
首先，利用图1和图2来说明本实施方式的结晶质半导体的制造装置。
如图1所示，相当于结晶质半导体的制造装置的激光退火装置1包括输出脉冲激光的两台脉冲激光光源2、3。
脉冲激光光源2、3分别是例如准分子激光起振光源，输出波长为308nm、脉冲频率1～600Hz的脉冲激光。
脉冲激光光源2的输出侧配置有可对从脉冲激光光源2输出的脉冲激光的衰减率进行调整的可变衰减器4。脉冲激光光源3的输出侧配置有可对从脉冲激光光源3输出的脉冲激光的衰减率进行调整的可变衰减器5。
可变衰减器4的输出侧配置有半反射镜6，该半反射镜6使从可变衰减器4输出的脉冲激光的一部分透过以用于测量，反射剩余部分以用于处理。
半反射镜6的透过侧如图2所示，可配置对脉冲激光的波形进行测量的测量器7的光接收部7a。测量器7与控制部8电连接，测量器7的测量结果被输出至控制部8。
可变衰减器5的输出侧配置有反射镜9，在该反射镜9的一面侧将由半反射镜6反射来的脉冲激光反射至光学系统12侧，在该反射镜9的另一面侧对从可变衰减器5输出的脉冲激光进行反射。
反射镜9的所述另一面反射侧配置有半反射镜10，该半反射镜10使由反射镜9反射来的脉冲激光的一部分透过以用于测量，将剩余部分反射至光学系统12侧以用于处理。
半反射镜10的透过侧如图2所示，可配置对脉冲激光的波形进行测量的测量器11的光接收部11a。测量器11与控制部8电连接，测量器11的测量结果被输出至控制部8。
光学系统12具有下述结构，即：对由反射镜9的一个反射面反射来的脉冲激光、以及由半反射镜10反射来的脉冲激光这两个脉冲激光进行导波，并进行射束形状的整形等，然后使其沿同一路径射出。光学系统12例如由反射镜、透镜、均质器等构成。
光学系统的结构作为本发明来说并没有特别的限定，也可以根据脉冲激光的个数而设置多个光学系统。
控制部8以可对脉冲激光光源2、3、以及可变衰减器4、5进行控制的方式与脉冲激光光源2、3、以及可变衰减器4、5相连接，控制部8对整个激光退火装置1进行控制，例如脉冲激光光源2、3的输出调整、脉冲开始时刻的设定、可变衰减器4、5中的衰减率的控制等。
控制部8可包括CPU和使该CPU动作的程序、存储该程序等的ROM、作为操作区域的RAM、非易失性地保持数据的闪存等。
控制部8能够通过脉冲激光光源2、3的输出调整，来对脉冲激光中的最大波峰强度比进行调整。并且，也可通过控制部8的控制，来调整脉冲激光光源2、3的气体混合比，从而对脉冲激光中的最大波峰强度比进行调整。在这些控制中，控制部8相当于波峰强度比调整部。
非晶质半导体上的脉冲激光的能量密度可通过控制部8所进行的脉冲激光光源2、3中的输出调整、可变衰减器4、5中的衰减率调整来进行设定。即，控制部8和可变衰减器4、5相当于能量密度设定部。
光学系统12的输出侧配置有半反射镜13，该半反射镜13使由多个脉冲激光形成的脉冲激光的一部分透过以用于测量，反射剩余部分以用于处理。
半反射镜13的透过侧配置有对各脉冲激光的能量密度进行测定的测量器14的光接收部14a。测量器14与控制部8电连接，测量器14的测量结果被输出至控制部8。
半反射镜13的反射侧配置有对形成有非晶质半导体膜15a的基板15进行保持的平台16。基板15例如是玻璃基板，非晶质半导体膜15a例如是非晶硅薄膜。
平台16形成为可沿平台16的面方向(XY方向)移动。平台16上具备有使平台16沿所述面方向高速移动的移动装置17。
接着，对使用激光退火装置1，以非晶质半导体膜15a作为原材料的半导体制造方法进行说明。
平台16上放置并保持有基板15，该基板15的上层形成有应进行结晶化的非结晶质半导体15a。
本发明中，优选使用形成在基板上的非晶硅薄膜来作为非晶质半导体。通过对非晶硅薄膜进行结晶化，能够得到多晶硅薄膜。非晶硅薄膜通常形成为45～55nm的厚度，但作为本发明，该厚度并没有特别的限定。
另外，基板通常使用玻璃基板，但作为本发明，对于基板材质并没有特别的限定，也可以是其他的材质。
接着，利用控制部8分别对脉冲激光光源2、3进行控制，从脉冲激光光源2、3分别输出脉冲激光。各脉冲激光设为具有相同的波长、相同的重复频率，因脉冲开始时刻的不同而在非晶质半导体膜上具有相位差。通过设定各脉冲激光的脉冲开始时刻，以在不同的脉冲激光之间具有相对于重复频率的相位差的方式，在互不相同的脉冲发生时刻分别输出脉冲激光，并对非晶质半导体膜15a进行照射。
从准分子激光起振器等脉冲激光光源2、3输出的脉冲激光如图3所示，在时间变化的过程中，每1个脉冲具有第1个波峰组P1、以及在其之后出现的第2个波峰组P2。并且，第1个波峰组P1的最大波峰强度a大于第2个波峰组P2的最大波峰强度b，最大波峰强度a成为1个脉冲中的最大高度。
图3示出使用相同的准分子激光起振器，将其输出能量分别设定为850mJ、950mJ、以及1050mJ的情况下的脉冲波形。输出能量越高，最大波峰强度比b/a(以后，适当地将其称为“第2/第1最大波峰强度比”)越大，输出能量越小，最大波峰强度比b/a越小。
从脉冲激光光源2、3输出的脉冲激光分别抵达可变衰减器4、5，通过该可变衰减器4、5，从而以规定的衰减率被衰减。衰减率由控制部8进行控制，被调整为使得在非晶质半导体膜15a上，从脉冲激光光源2、3输出的脉冲激光分别具有相同的能量密度。
经过可变衰减器4衰减后输出的脉冲激光的一部分透过半反射镜6，剩余部分被半反射镜6反射。透过半反射镜6的脉冲激光被光接收部7a接收，利用测量器7对其脉冲波形进行测量。测量器7所得到的脉冲波形的测量结果被发送至控制部8。
被半反射镜6反射的脉冲激光的剩余部分由全反射的反射镜9的一个反射面反射，从而被导入光学系统12。
经过可变衰减器5衰减后输出的脉冲激光由反射镜9的另一个反射面反射，并入射至半反射镜10。入射到半反射镜10的脉冲激光的一部分透过半反射镜10而被光接收部11a接收，剩余部分由半反射镜10反射而入射至光学系统12。利用测量器11对由光接收部11a所接收到的脉冲激光的脉冲波形进行测量。测量器11所得到的脉冲波形的测量结果被发送至控制部8。
控制部8中，基于测量器7、11得到的脉冲波形的测量结果，计算第1个波峰组的所述最大波峰强度与所述第2个波峰组的最大波峰强度的比，并将其作为最大波峰强度比。
具体而言，如图4所示，对于从脉冲激光光源2输出的脉冲激光，第2/第1最大波峰强度比R1由第2个波峰组的最大波峰强度b1相对于第1个波峰组的最大波峰强度a1的比b1/a1来表示。从另一个脉冲激光光源3输出的脉冲激光的第2/第1最大波峰强度比R2由第2个波峰组的最大波峰强度b2相对于第1个波峰组的最大波峰强度a2的比b2/a2来表示。
在本实施方式中，将最大波峰强度比R1的初始值作为基准最大波峰强度比R0，将其后的最大波峰强度比R1和最大波峰强度比R2控制为与基准最大波峰强度比R0的差在4％以下。
作为控制方法，通过调整脉冲激光光源2、3的输出，可将最大波峰强度比的变动调整至4％以下。由图3所示的可知，脉冲激光的输出变化以最大波峰强度比的方式来体现。
因脉冲激光光源2、3的输出调整而产生的能量密度的变动可通过调整可变衰减器4、5的衰减率来抵消。可变衰减率4、5中的衰减率的调整几乎不会对最大波峰强度比产生影响，因此，能仅以调整能量密度为目的来调整衰减率。
最大波峰强度比与基准最大波峰强度比的差被收敛为4％以下的各脉冲激光由光学系统12来进行所期望的整形并进行导波，从而在同一光路上射出。从光学系统12射出的多个脉冲激光的一部分透过半反射镜13而被光接收部14a接收，剩余部分被半反射镜13反射而照射至非晶质半导体膜15a。通过使非晶质半导体膜15a与利用移动装置17进行移动的平台16一起进行移动，从而使得脉冲激光相对地对该非晶质半导体膜15a进行扫描和照射。
对于由光接收部14a接收到各脉冲激光，设定可变衰减器4、5的衰减率，以使得在测量器14的测量结果中，各脉冲激光具有相同的能量密度。光接收部14a的光接收位置设定在假设向非晶质半导体膜15a进行照射的照射面的位置。
在非晶质半导体膜15a上，能量密度被设定为相同，且最大波峰强度比与基准最大波峰强度比的差维持在4％以下，因此可对非晶质膜进行均匀且良好的结晶化。通过调整上述最大波峰强度比，能够减小从不同脉冲激光光源2、3输出的脉冲激光的最大波峰强度比的差，并且还能够减小随时间流逝而发生的变化。
脉冲激光光源2、3优选为在互不相同的脉冲发生时刻分别输出脉冲激光，以使得脉冲激光中脉冲互不重叠，且相对于重复频率具有规定的相位差。
具体而言，例如，如图5所示，在脉冲激光光源2、3均以600Hz的脉冲频率输出脉冲激光的情况下，相对于脉冲激光光源2，脉冲激光光源3在延迟半个周期的脉冲发生时刻输出脉冲激光。由此，实质上对非晶质半导体膜15a照射了脉冲激光光源2、3的两倍脉冲频率即1200Hz的脉冲激光。
通过在互不相同的脉冲发生时刻分别对非晶质半导体照射脉冲激光，能够实质上增加脉冲频率，从而能够以较高的生产性来进行脉冲激光的照射。
另外，在上述实施方式中，对使用两台脉冲激光光源2、3的情况进行说明，但也可以使用超过两台的多台脉冲激光光源。
在上述实施方式中，通过移动平台16来相对地扫描脉冲激光，但也可以通过使对脉冲激光进行导光的光学系统高速动作来相对地扫描脉冲激光。
在上述实施方式中，对利用多个脉冲激光以相同的能量密度来照射非晶质半导体膜的情况进行了说明，但也可以设定为多个脉冲激光以不同的能量密度来照射非晶质半导体。
至此，基于上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式的内容，只要不脱离本发明的范围，就可以做出适当的变更。
标号说明
1 激光退火装置
2 脉冲激光光源
3 脉冲激光光源
4 可变衰减器
5 可变衰减器
6 半反射镜
7 测量器
7a 光接收部
8 控制部
9 全反射的反射镜
10 半反射镜
11 测量器
11a 光接收部
12 光学系统
13 半反射镜
14 测量器
14a 光接收部
15 基板
15a 非晶质半导体膜
16 平台
17 移动装置
Claims (12)
1.一种结晶质半导体的制造方法，通过对非晶质半导体照射以不同的路径导波得到的多个脉冲激光来对所述非晶质半导体进行结晶化，所述结晶质半导体的制造方法的特征在于，
多个所述脉冲激光以相同的能量密度照射到所述非晶质半导体上，在随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中，至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，且所述第1个波峰组的最大波峰强度成为所述1个脉冲中的最大高度，
将所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，多个所述脉冲激光的所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差在4％以下，
并且，多个所述脉冲激光中，在各脉冲激光的任两者之间，将一个所述脉冲激光的最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，另一个所述脉冲激光的最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差均在4％以下。
2.如权利要求1所述的结晶质半导体的制造方法，其特征在于，
多个所述脉冲激光在互不相同的脉冲发生时刻照射到所述非晶质半导体上。
3.如权利要求1或2所述的结晶质半导体的制造方法，其特征在于，
多个所述脉冲激光是从多个激光光源输出而得到的。
4.如权利要求1或2所述的结晶质半导体的制造方法，其特征在于，
多个所述脉冲激光中的所述最大波峰强度比在预先设定的规定范围内。
5.如权利要求1或2所述的结晶质半导体的制造方法，其特征在于，
所述基准最大波峰强度比是多个所述脉冲激光中的一个脉冲激光的最大波峰强度比。
6.如权利要求1或2所述的结晶质半导体的制造方法，其特征在于，
所述非晶质半导体是形成在基板上的非晶硅薄膜。
7.一种结晶质半导体的制造装置，其特征在于，包括：
一个或两个以上的激光光源；以及
光学系统，该光学系统将多个脉冲激光引导至非晶质半导体，多个所述脉冲激光在从所述激光光源输出的、随时间流逝而发生强度变化的1个脉冲中至少具有第1个波峰组、以及在其后出现的第2个波峰组，所述第1个波峰组中的最大波峰强度是所述1个脉冲中的最大高度，且多个所述脉冲激光以不同的路径进行导波，
多个所述脉冲激光以相同的能量密度照射到所述非晶质半导体上，将各个脉冲激光中的所述第1个波峰组的所述最大波峰强度a与所述第2个波峰组的最大波峰强度b的比b/a设为最大波峰强度比，将作为基准的所述最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，所述最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差设为4％以下，
并且，多个所述脉冲激光中，在各脉冲激光的任两者之间，将一个所述脉冲激光的最大波峰强度比设为基准最大波峰强度比，另一个所述脉冲激光的最大波峰强度比与所述基准最大波峰强度比的差均在4％以下。
8.如权利要求7所述的结晶质半导体的制造装置，其特征在于，
多个所述脉冲激光具有不同的脉冲发生时刻，并被照射至所述非晶质半导体。
9.如权利要求7或8所述的结晶质半导体的制造装置，其特征在于，
所述不同的脉冲发生时刻由所述激光光源或/和所述光学系统来提供。
10.如权利要求7或8所述的结晶质半导体的制造装置，其特征在于，
包括波峰强度比调整部，该波峰强度比调整部对从所述激光光源输出的所述最大波峰强度比进行调整。
11.如权利要求7或8所述的结晶质半导体的制造装置，其特征在于，
包括能量密度设定部，该能量密度设定部对所述能量密度进行设定，为了以相同的能量密度对所述非晶质半导体照射多个所述脉冲激光。
12.如权利要求7或8所述的激光退火装置，其特征在于，
具有扫描装置，该扫描装置对所述非晶质半导体相对地扫描并照射多个所述脉冲激光。
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