(57)【要約】【課題】  結晶粒の大きさを均一にすることができず、パネル全体のＴＦＴ特性のばらつきを小さくできない。【解決手段】  薄膜状のシリコン製の材料１２，１１２に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料１２，１１２に照射する薄膜材料の結晶化方法において、複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形２が、最大の強度I の極大ピーク２３と、Ｉ／２を超える強度の少なくとも１つの極大ピーク２２と、少なくとも１つの隣接する極大ピーク２２，２３の間に位置し、Ｉ／２以下に強度が低下する極小点２１とを有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、最大の強度I の極大ピーク（２３）と、Ｉ／２を超える強度の少なくとも１つの極大ピーク（２２）と、少なくとも１つの隣接する極大ピーク（２２，２３）の間に位置し、Ｉ／２以下に強度が低下する極小点（２１）とを有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項２】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度（I Ａ）以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項３】
極小点（２１）の強度が、I ／１０以上であることを特徴とする請求項１の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項４】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、
最大の強度I の極大ピーク（２３）を有すると共に、I ／１０以上でＩ／２以下の強度である極小点（２１）が１つ以上あり、かつ、極小点（２１）の前後に、Ｉ／２を超える強度Ｉ，ＩＡの極大ピーク（２２，２３）が１つずつ存在することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項５】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（３）が、照射の開始点（３０）と第1 極小点（３１）間の第１極大ピーク（４１）と、第１極小点（３１）と第２極小点（３２）間の第２極大ピーク（４２）と、第（Ｎ−１）極小点（３７）と第Ｎ極小点（３８）間の第Ｎ極大ピーク（４８）と、第Ｎ極小点と照射の終了点（５０）間の第（Ｎ＋１）極大ピーク（４９）とからなる材料（１２，１１２）に結晶化を生ずる合計Ｎ個の極小点と材料（１２，１１２）に溶融を生ずる（Ｎ＋１）個の極大ピークとを有し、
Ｎが３以上の整数であり、
第ｎ極小点の強度が、直前の第ｎ極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であり、ｎが１〜Ｎの範囲の整数であることを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項６】
第ｎ極小点の強度が、直後の第ｎ＋１極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であることを特徴とする請求項５の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項７】
前記材料（１２，１１２）の１箇所当たりのパルス状レーザの照射回数が１０回以下であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項８】
前記パルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、材料（１２，１１２）の法線に対する入射光線の入射角が１°以上であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項９】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、レーザ発振器（１，１０１）からのパルス状レーザ（２０，１０２）を複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化装置において、
パルス状レーザを複数の分割レーザに遅延させて分割する分割手段と、
複数の分割レーザの強度分布を整形して材料（１２，１１２）に重畳させて照射する整形手段（１１０，１１１）とを有し、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、最大の強度I の極大ピーク（２３）を有すると共に、I ／１０以上でＩ／２以下の強度である極小点（２１）が１つ以上あり、かつ、極小点（２１）の前後に、Ｉ／２を超える強度Ｉ，ＩＡの極大ピーク（２２，２３）が１つずつ存在することを特徴とする薄膜材料の結晶化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜材料の結晶化方法及びその装置に関し、特に、薄膜状のシリコン製の材料にパルス状レーザを照射し、材料を結晶化することにより、主にフラットパネルに使われる薄膜トランジスターとするための結晶化シリコンの製造に利用される薄膜材料の結晶化方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜状のシリコン製の材料に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、１つのパルス状レーザを複数に分割、遅延させた分割レーザとなし、これらの分割レーザを重畳したレーザとして照射する方法又は装置が、特許文献１，２に記載されている。このパルス状レーザは、複数の分割レーザを重ね合わせることによつてパルスの時間幅を広くしている。これにより、１つのパルス状レーザの照射による材料の溶融後、結晶化が進む時間を長くすることになり、結晶の大きさを大きくすることができるとしている。結晶粒を大きくすることで薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）のソース・ドレイン間の粒界数を少なくすることができるため、ＴＦＴの動作速度を速くすることができる。
【特許文献１】特開平８−１４８４２３号公報
【特許文献２】特開平６−５５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
レーザ照射により結晶化した薄膜状のシリコン製の材料でフラットパネルを作製する場合、ＴＦＴの動作速度が速いことは重要であるが、さらに重要な特性として、パネル全体のＴＦＴ特性のばらつきが小さいことが要求されている。そのためには、結晶粒の大きさが均一である必要がある。
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２にあつては、この点の配慮に欠けている。勿論、フラットパネルを作製する場合、スループットに優れることも望まれる。
【０００５】
結晶粒の大きさを均一にするためには、パルス（時間）状レーザよりなる方形（空間）のラインビームを、最適照射エネルギー密度で、１箇所あたり複数回、特に１０〜２０回照射して作製する必要がある。このとき、レーザの繰返し周波数は数百Ｈｚであるためパルス状レーザは数ｍｓ間隔で照射される。従つて、１パルスの照射により、シリコンは溶融、結晶化後、照射前の温度まで冷却され、２パルス以降のパルス状レーザが次々と照射される。
【０００６】
すなわち、パルス（時間）状のエキシマ・レーザを、ホモジナイザーにより方形（空間）のラインビームに整形し、５〜１０％の送りピッチで薄膜のａ−Ｓｉに最適なエネルギー密度でもつて、一箇所あたり１０〜２０回照射して、レーザの波長の大きさにほぼ等しい粒径が均一な結晶が形成される。
【０００７】
レーザ光の波長の大きさに等しい結晶粒が得られる原因は、特開平１０−２５６１５２に記載されているように、レーザ光の照射で半導体膜が融解・再結晶化した後に形成される表面荒れが、光散乱（光分割）の起点となるためと考えられている。この表面荒れは、基本的には固液状態での密度変化に起因するもので、固化が横方向に進み結晶粒が成長したときの固化の終点（粒界部）に凹凸が形成される現象として定性的に理解される。そして、この半導体膜の荒れた表面にレーザ光を再び照射すると、この凹凸部で散乱された散乱光同士が干渉し、膜表面に定在波を形成するのである。従つて、多重回照射では、この過程を繰り返す中で最終的に特定の周期の凹凸パターンが半導体膜の表面に形成される（J.  Sipe,J.F.Young,  J.S.Perston,  and H.M.van Driel,  Phys.Rev.B27,  1141, 1155,2001(1983))。
【０００８】
そして、パルス状レーザを材料に照射するとき、レーザの材料への入射角を垂直線（法線）から１°以上とすることで、結晶粒の大きさを大きくすることができる（例えば特許公開２００４−１７２４２４）。このようにして作製した結晶粒は、照射するレーザの波長とほぼ同じ大きさで均一にできるという特徴がある。
【０００９】
しかして、これらの方法は、照射回数を１０〜２０回とするために、ラインビームの送り速度（送り速度＝ラインビーム幅／照射回数×レーザの繰返し周波数）を遅くする必要があり、そのために生産効率が低下するという技術的課題があつた。
【００１０】
これは、従来技術にあつては、材料に照射する１つのパルス状レーザのパルス波形が、材料の溶融・固化に対して単一のパルスレーザとしてのみ機能するため、照射回数の減少効果を奏し得ないことに起因する。
【００１１】
また、エキシマレーザの発振器を長時間運転すると、パルスエネルギーの平均値が数％以上変化することがある。この変化に起因して、最適エネルギー値の幅が狭いときには照射するエネルギー密度が最適値から外れることがあるため、レーザを頻繁に計測・調整をする必要が生じ、そのために生産を停止し、生産性が低下するという課題もあつた。
【００１２】
すなわち、材料（ｐ−Ｓｉ膜）の結晶性は、レーザ光のエネルギー密度に大きく依存し、エネルギー密度が低すぎても、高すぎても良好に得られない。そして、最適なエネルギー密度で製造すると、おおよそレーザ光２の波長（λ＝３０８ｎｍ）に等しい大きさの結晶粒が得られる。
【００１３】
尚、上述したレーザの波長にほぼ等しい大きさの結晶粒径が得られる最適照射エネルギー密度の幅を、以下「プロセスマージン」という。ちなみに、分割レーザとしない一般的な従来法では、照射回数２０回でプロセスマージンは２０ｍＪ／ｃｍ２が一般的な値で、照射回数１０回以下ではプロセスマージンがゼロであつた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、最大の強度I の極大ピーク（２３）と、Ｉ／２を超える強度の少なくとも１つの極大ピーク（２２）と、少なくとも１つの隣接する極大ピーク（２２，２３）の間に位置し、Ｉ／２以下に強度が低下する極小点（２１）とを有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項２の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度I Ａ以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項３の発明は、極小点（２１）の強度が、I ／１０以上であることを特徴とする請求項１の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項４の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、
最大の強度I の極大ピーク（２３）を有すると共に、I ／１０以上でＩ／２以下の強度である極小点（２１）が１つ以上あり、かつ、極小点（２１）の前後に、Ｉ／２を超える強度Ｉ，ＩＡの極大ピーク（２２，２３）が１つずつ存在することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項５の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（３）が、照射の開始点（３０）と第1 極小点（３１）間の第１極大ピーク（４１）と、第１極小点（３１）と第２極小点（３２）間の第２極大ピーク（４２）と、第（Ｎ−１）極小点（３７）と第Ｎ極小点（３８）間の第Ｎ極大ピーク（４８）と、第Ｎ極小点と照射の終了点（５０）間の第（Ｎ＋１）極大ピーク（４９）とからなる材料（１２，１１２）に結晶化を生ずる合計Ｎ個の極小点と材料（１２，１１２）に溶融を生ずる（Ｎ＋１）個の極大ピークとを有し、
Ｎが３以上の整数であり、
第ｎ極小点の強度が、直前の第ｎ極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であり、ｎが１〜Ｎの範囲の整数であることを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項６の発明は、第ｎ極小点の強度が、直後の第ｎ＋１極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であることを特徴とする請求項５の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項７の発明は、前記材料（１２，１１２）の１箇所当たりのパルス状レーザの照射回数が１０回以下であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項８の発明は、前記パルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、材料（１２，１１２）の法線に対する入射光線の入射角が１°以上であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項９の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、レーザ発振器（１，１０１）からのパルス状レーザ（２０，１０２）を複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化装置において、
パルス状レーザを複数の分割レーザに遅延させて分割する分割手段と、
複数の分割レーザの強度分布を整形して材料（１２，１１２）に重畳させて照射する整形手段（１１０，１１１）とを有し、
複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、最大の強度I の極大ピーク（２３）を有すると共に、I ／１０以上でＩ／２以下の強度である極小点（２１）が１つ以上あり、かつ、極小点（２１）の前後に、Ｉ／２を超える強度Ｉ，ＩＡの極大ピーク（２２，２３）が１つずつ存在することを特徴とする薄膜材料の結晶化装置である。
【発明の効果】
【００１５】
独立請求項１，４，５及び９によれば、薄膜状のシリコン製の材料に、パルス状レーザを複数回（複数パルス）照射して結晶粒を形成する際、材料に照射する分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形が、極大ピークを少なくとも２つ有し、最大の強度Ｉの極大ピークからＩ／２以下に強度が低下する極小点を少なくとも２つの極大ピークの間に有する。これにより、最大の強度Ｉの極大ピーク又は他の極大ピークにおいて材料に溶融を生じさせ、２つの極大ピークの間の極小点において材料に結晶化を与えることができる。
【００１６】
このような１つのパルス状レーザの分割レーザの照射により、材料の溶融、結晶化後、照射前の温度にまで冷却されることなく、結晶化後に直ぐに再度の溶融が行われるため、パルス状レーザの照射回数を低減させて、速やかに均一な大きさの結晶粒による結晶化を行うことができる。その結果、パネル全体のＴＦＴ特性のばらつきが小さくなる。
【００１７】
そして、分割レーザの遅延時間を適正にとつて極小点の強度をＩ／２以下とすれば、適当なプロセスマージンを与えるプロセス条件が得られ、材料を良好に結晶化させることが可能になる。
【００１８】
また、請求項３，４，５，６及び９のように極小点の強度をＩ／１０以上とすれば、パルス状レーザの最適結晶化エネルギーの高騰を避けることができる。
【００１９】
独立請求項２によれば、薄膜状のシリコン製の材料に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、材料に照射する分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形が、所定の強度I Ａ以上の極大ピークを少なくとも２つ有し、材料に溶融を生ずる極大ピークから極小点にまで強度が低下して材料に結晶化を生じた後、材料に溶融を生ずる極大ピークを有する。
【００２０】
これにより、１つのパルス状レーザの分割レーザの照射により、材料の溶融、結晶化後、照射前の温度にまで冷却されることなく、結晶化後に直ぐに再度の溶融が行われる。その結果、パルス状レーザの照射回数を低減させて、速やかに均一な大きさの結晶粒による結晶化を行うことができる。
【００２１】
パルス状レーザの照射回数は、請求項７のように材料の１箇所当たり、１０回以下とすることが可能である。
【００２２】
請求項８によれば、材料に照射するパルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、入射光線の材料の法線に対する入射角が１°以上であるため、偏光板を使用して出力を低下させることなく、結晶粒の大きさを大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１〜図７は、本発明に係る薄膜材料の結晶化装置の１実施の形態を示す。図１中において符号１はレーザ発振器を示し、具体的には直線偏光でない紫外域レーザであるエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を射出する。レーザ発振器１から射出されるパルス状レーザ２０は、透過率５０％の半透過ミラー２２１によつて２つに分割し、半透過ミラー２２１で反射した第１の分割レーザ２０ａはホモジナイザー２２４に入射させ、また、半透過ミラー２２１を透過した第２の分割レーザ２０ｂは遅延回路２２３を透過後に全反射ミラー２２２でホモジナイザー２２４に入射させる。この半透過ミラー２２１、全反射ミラー２２２及び遅延回路２２３により、１つのパルス状レーザを複数の分割レーザに相互に遅延させて分割する分割手段を構成している。
【００２４】
ホモジナイザー２２４以降は一般的な従来法と同様であり、第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂをラインビームに成形して、薄膜状のシリコン製の材料１２に遅延時間：Ｔを０ｎｓを越え１００ｎｓ以下の複数のパルスとなる第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂを重畳させて照射して結晶化する。
【００２５】
図２（ａ）に示す２つのパルスとして機能する第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂを適正な遅延時間Ｔで重畳させて照射するとき、第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂを重畳させたパルス波形２は、図２（ｂ）に示すように最大ピーク２３の強度がI のとき、最大ピーク２３からI ／１０以上でＩ／２以下に強度が低下した極小点２１を有し、Ｉ／２を超える強度I Ａの極大ピーク２２が１つ形成される。この最大ピーク２３は、第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂの重畳により、材料１２を溶融させ得るものとして、極小点２１よりも後に生ずる。また、このパルス波形２は、最大ピーク２３の強度がI のとき、材料１２を結晶化させ得るものとして、I ／１０以上でＩ／２以下の強度である極小点２１を１つ形成し、極小点２１の前後に、材料１２を溶融させ得るＩ／２を超える強度の極大点２２，２３を１つずつ形成しているともいえる。極大点２２，２３及び極小点２１の数は、分割レーザ２０ａ，２０ｂの分割数によつて変化する。極大点２２，２３及び極小点２１を複数有し、I ／１０以上でＩ／２以下の強度で結晶化させ得る少なくとも１つの極小点２１の前後に、Ｉ／２を超える強度で材料１２を溶融させ得る極大点２２，２３を１つずつ形成していればよい。
【００２６】
このレーザ発振器１から射出される１つのパルス状レーザ２０を第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂのように複数に分割・遅延（遅延時間：Ｔ＝０〜１００ｎｓ）させた後に重畳させたパルス波形２のレーザを材料１２に照射する方法により、パルス状レーザ２０の照射回数を少なくして結晶粒の大きさを均一にすることを試みたところ、パルスの時間的な幅を広げただけでは照射回数の減少に効果がなく、図２（ａ）に示す分割レーザ２０ａ，２０ｂに特定の条件を与える場合にのみ、照射回数を少なくしても均一かつ大きな結晶が得られることが判つた。
【００２７】
すなわち、照射回数を少なくして結晶粒の大きさを均一にするためには、１つのパルス状レーザ２０を複数に分割・遅延させた後に重畳させてレーザを材料１２に照射するとき、レーザのパルス波形２が、材料１２を溶融させ得る強度I の最大ピーク２３と、材料１２を結晶化させ得るＩ／２以下に強度が低下する少なくとも１つの極小点２１と、材料１２を溶融させ得るＩ／２を超える強度の少なくとも１つの極大ピーク２２とが必要である。つまり、パルス波形２が、極小点２１が少なくとも１つの隣接する極大ピーク２２，２３の間に位置するものとして１つ以上あり、極小点２１の前後に、材料１２に溶融を生ずる極大ピーク２２，２３が１つずつ存在すればよい。但し、最大ピーク２３は、極大ピークの一種で、最大の強度I の極大ピークであるから、材料１２に照射する１つのパルス状レーザのパルス波形２が、材料１２を溶融させ得る強度I Ａ以上の極大ピーク２２，２３を少なくとも２つ有し、隣接する２つの極大ピーク２２，２３の間に極小点２１が位置し、材料１２に溶融を生ずる極大ピーク２２から材料１２を結晶化させ得る極小点２１にまで強度が低下して材料１２に結晶化を生じた後、材料１２に再度溶融を生ずる極大ピーク２３が存在していればよい。
【００２８】
つまり、１つのパルス状レーザ２０を複数に分割・遅延させた後に重畳させたレーザを材料１２に照射するとき、レーザのパルス波形２が、最大ピーク２３の強度がI のとき、Ｉ／２を超える強度の極大ピーク２２が得られた後、Ｉ／２以下に強度が低下する極小点２１が生じ、その後、最大ピーク２３（極大ピーク２３）が生じればよい。このＩ／２を超える強度の極大ピーク２２と、Ｉ／２以下に強度が低下する極小点２１と、最大ピーク２３（Ｉ／２を超える強度の極大ピーク２３）とを順次に有するレーザのパルス波形２を、第１のパルス波形とする。
【００２９】
しかして、薄膜状のシリコン材料１２に、パルス状レーザ２０を複数回照射（複数パルス照射）して結晶粒を形成する方法において、第１のパルス波形を有するレーザを材料１２に照射して薄膜の材料１２を結晶化させれば、レーザ発振器１から射出させて照射するパルス状レーザ２０の数を少なくしても大きく均一な結晶を得ることが可能である。その結果、結晶粒の大きさのばらつきが小さくなり、パネル全体のＴＦＴ特性のばらつきが小さくなる。
【００３０】
結晶の成長過程について説明する。結晶の成長は、１回目の照射で生じた結晶粒が、２回目以降の照射により結合して大きくなるものと考えられている。この結晶の成長のためには、材料１２が冷却された固化つまり結晶化の状態から溶融温度近傍まで上昇するようにレーザの照射を再度実施し、溶融・再結晶化を与える必要がある。レーザのエネルギー密度が最適であると、結晶粒が成長し、ほぼレーザの波長に等しい大きさの結晶粒を得ることが可能である。
【００３１】
この材料１２に溶融・再結晶化を与える最適のエネルギー密度は、単独のパルス状レーザ２０が有している場合の他、パルス波形２が第１のパルス波形を有する場合にも得られる。
【００３２】
パルス波形２が第１のパルス波形を有する場合には、第１のピーク２２付近でシリコン製の材料１２が溶融し、強度がＩ／２以下に低下する極小点２１付近で材料１２が結晶化を開始し、その後、第２のピーク２３が入射することによつて材料１２が再び溶融、結晶化する。このように、材料１２の結晶化開始後に分割レーザによつて入熱することで、分割レーザとしない従来の１つのピークだけで構成されるパルス波形をもつパルス状レーザを十分な時間を置いて２回照射した場合と同じ効果が得られるものと考えられる。
【００３３】
この効果を確かめるために、半値幅Ｗ＝２５ｎｓからなる１つのパルス状レーザ２０を、図２（ａ）に示すように２つに分割して第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂを得、これをラインビームに成形して、薄膜状のシリコン製の材料１２に遅延時間：Ｔ＝０〜１００ｎｓの２つのパルスとなる第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂとして重畳させて照射して結晶化した。図２（ａ）に示すように、遅延時間Ｔの第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂの各半値幅はＷである。
【００３４】
第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂを重畳させたパルス波形２は、図２（ｂ）に示すように最大ピーク２３の強度がI のとき、最大ピーク２３からI ／１０以上でＩ／２以下に強度が低下した極小点２１を有し、Ｉ／２を超える強度ＩＡの極大ピーク２２が１つある。この最大ピーク２３は、第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂの重畳により、極小点２１よりも後に生ずる。
【００３５】
そして、第１，第２の分割レーザ２０ａ，２０ｂ（パルス波形２）からなるパルス状レーザ２０の材料１２への照射回数１０，２０回におけるプロセスマージンと２つの分割レーザ２０ａ，２０ｂを合算したときの最適結晶化エネルギー密度を計測し、図４、図５の結果を得た。極小点２１は、遅延時間Ｔを長くすると小さくなり、Ｔ＝３０ｎｓのとき、Ｉ／２、Ｔ＝５０ｎｓでＩ／１０であつた。従つて、後述するように半値幅Ｗ＝２５ｎｓ＜遅延時間Ｔに設定し、また、遅延時間Ｔ＝３０〜５０ｎｓに設定することが望ましい。なお、パルス状レーザ２０のパルスエネルギー：６７０ｍＪ，繰返し周波数：３００Ｈｚであり、図４の照射回数（１０回数，２０回数）は、パルス状レーザ２０の照射回数である。
【００３６】
図４、図５より一般的な従来法（遅延時間Ｔ＝０ｎｓ）では照射回数１０回でプロセス条件がなかつた（プロセスマージンがゼロであつた）。分割レーザ２０ａ，２０ｂの遅延時間Ｔを長くして行くと、遅延時間Ｔ＝２０ｎｓ以上から正のプロセスマージンが生じ始め、遅延時間Ｔ＝３０ｎｓ以上（極小点の強度Ｉ／２以下）とすることで適当なプロセス条件（適当なプロセスマージン）が得られた。従つて、極小点２１の強度つまり極小値をＩ／２以下とする。しかし、図５から分かるように、遅延時間Ｔ＝５０ｎｓ以上（極小点の強度Ｉ／１０以下）で、最適結晶化エネルギーが急激に上昇を開始したため、極小点２１の強度Ｉ／１０以上とする。
【００３７】
図４に示される極小値Ｉ／２以下でのプロセスマージン（照射回数１０回で約２０ｍＪ／ｃｍ２、照射回数２０回で約４０ｍＪ／ｃｍ２）は、上述した分割レーザとしない一般的な従来法でのプロセスマージン（照射回数１０回で零、照射回数２０回で約２０ｍＪ／ｃｍ２）と比較して向上している。
【００３８】
図４に示す照射回数１０回で結晶化したシリコン薄膜製の材料１２は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察し、１視野内の結晶粒の大きさを計測して、結晶粒の９０％以上が、レーザ波長の大きさ３０８ｎｍ±３０ｎｍであるときをプロセス条件として、プロセス条件が得られる照射エネルギー密度の許容幅（プロセスマージン）を観察した。その結果、照射回数：１０回のときのプロセスマージン（約２０ｍＪ／ｃｍ２）は、分割レーザとしない一般的な従来法での照射回数２０回で結晶化した材料とほぼ同様であり、ほぼ同様の大きさの結晶粒が良好に得られていた。
【００３９】
このように、極小点の強度値をＩ／２以下とすることで照射回数を低減できる効果があることが分かつたので、次に整数Ｎ≧３として、極大ピークをＮ＋１個、Ｉ／２〜Ｉ／１０を満足する極小点をＮ個つくりその効果を試験により確認した。
【００４０】
このＮ＋１個の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形３は、図３に示すように、照射の開始点３０と第1 極小点３１間の第１極大ピーク４１、第１極小点３１と第２極小点３２間の第２極大ピーク４２、第（Ｎ−１）極小点３７と第Ｎ極小点３８間の第Ｎ極大ピーク４８、第Ｎ極小点と照射の終了点５０間の第（Ｎ＋１）極大ピーク４９、というように、材料１１２に結晶化を生ずる合計Ｎ個の極小点と材料１１２に溶融を生ずる（Ｎ＋１）個の極大ピークとを有する。そして、第ｎ極小点の強度が、直前の第ｎ極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度である結晶化方法、又は、第ｎ極小点の強度が、直後の第ｎ＋１極大ピークの強度Ｉｎ＋１に対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の範囲の強度である結晶化方法とし、材料１１２に対して１つのパルス状レーザによつて少なくとも溶融・結晶化・溶融・結晶化を順次に与えれば、照射回数を減少させることが可能である。但し、ｎは、１〜Ｎの範囲の整数である。
【００４１】
このための試験装置として、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような複数（図上で３個）の半透過ミラー１０３，１０４，１０５及び１個の全反射ミラー１０６を使い、発振器１０１から射出される１つのパルス状レーザ１０２を分割し、時間が近接する複数（図上では４個）の隣接する分割レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを遅延時間Ｔ＝３０ｎｓ（極小点の強度値Ｉ／２）として形成し、全ての分割レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを共通のホモジナイザー１１０に入射させた。このため、遅延回路１０７，１０８，１０９を各半透過ミラー１０３〜１０５及び全反射ミラー１０６の間に配置した。これにより、図３に示す極大ピークがＮ＋１個、極小点がＮ個のパルス波形を作つた。この半透過ミラー１０３〜１０５、全反射ミラー１０６及び遅延回路１０７〜１０９により、パルス状レーザ１０２を複数の分割レーザ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに相互に遅延させて分割する分割手段を構成している。図３に示すパルス波形３の隣接する２つの極大ピークの強度I ｎ，I ｎ＋１は、その間の極小点の強度I ｎ／２の強度を超えれて材料１１２を溶融させればよく、複数の強度I ｎの極大ピークの中に最大の強度の極大ピークが存在している。
【００４２】
実際に、半透過ミラー１０３〜１０５及び遅延回路１０７〜１０９の個数を変えて、極大ピークの数が１〜７のパルス波形を薄膜状のシリコン製の材料１２に照射して、パルス状レーザの照射回数５，１０，１５，２０回における、極大ピーク数とプロセスマージンとの関係を計測した。その結果を図６に示す。図６より極大ピーク数（及び極小点数）が多くなるとプロセスマージンが拡大し、照射回数５回であつても、極大ピーク数が３以上となる分割レーザとすれば良好なプロセス条件が得られることが判つた。この照射回数は、パルス状レーザ１０２の数である。材料１２の１箇所当たりのパルス状レーザの照射回数は、１０回以下で十分である。
【実施例】
【００４３】
１実施例について図７を参照して具体的に説明する。
ＸｅＣｌエキシマレーザ発振器１０１よりパルスエネルギー：６７０ｍＪ，繰返し周波数：３００Ｈｚで出射したパルス波形のパルス状レーザ１０２を、反射率がＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の４つのミラー１０３，１０４，１０５，１０６によつて分割・方向転換し、前記ミラー１０３，１０４，１０５，１０６間に設けた遅延回路１０７，１０８，１０９により隣接する分割レーザ１２０ａ〜１２０ｄ同士を時間遅延させ、長軸ホモジナイザー１１０に次々に入射して、長軸：２００ｍｍ長さの矩形波の空間強度分布に公知手段で整形し、材料１２であるガラス上の膜厚５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜１１２へ照射した。ミラー１０３の反射率はＲ１、ミラー１０４の反射率はＲ２、ミラー１０５の反射率はＲ３、全反射ミラー１０６の反射率はＲ４＝１００％である。
【００４４】
このとき、パルス波形は極大ピーク強度が周期３０ｎｓで４つ生ずる図３の波形３が得られるように、前記反射率をＲ１＝２５％，Ｒ２＝３３．３％，Ｒ３＝５０％，Ｒ４＝１００％とした。
【００４５】
エキシマレーザは、ａ−Ｓｉ膜１１２への吸収力が高い紫外域の直線偏光でない光を発し、高出力のパルス光（波長３０８ｎｍ）が得られる。
【００４６】
尚、各遅延回路１０７，１０８，１０９は、光路差を生じさせるための複数の全反射ミラーを備え、これらの全反射ミラーにより分割レーザ１２０ａ〜１２０ｄに時間差を設けるもので、それぞれ遅延時間：３０ｎｓの遅延をするために９ｍの光路を設けた。
【００４７】
パルス状レーザ１０２の長軸と直交する方向には図７（Ｃ）に示す短軸ホモジナイザー１１１を設け、短軸幅を０．  ４ｍｍの矩形波の空間強度分布に整形し、材料１１２に、材料１１２の法線に対する入射光線の入射角α＝５°でもつて照射した。また、ガラス上ａ−Ｓｉ膜１１２は図示しないステージに載せ、速度：Ｖ（ｍｍ／ｓ）で短軸方向にスキャンした。そして、ａ−Ｓｉ膜１１２の１箇所の照射回数：Ｚ＝５，１０，１５，２０回となるように、Ｖ＝０．４・３００／Z により、Ｖ＝２４，１２，８，６ｍｍ／ｓとした。ホモジナイザー１１０，１１１は、複数の分割レーザの強度分布を整形して材料１１２に重畳させて照射するための整形手段を構成している。
【００４８】
パルス状レーザ１０２の照射後の結晶化したシリコン薄膜製の材料１１２は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察し、１視野内の結晶粒の大きさを計測して、結晶粒の９０％以上が、レーザ波長の大きさ３０８ｎｍ±３０ｎｍであるときをプロセス条件として、プロセス条件が得られる照射エネルギー密度の許容幅（プロセスマージン）を計測した。その結果、照射回数：５，１０，１５，２０回のときのプロセスマージンは、図６に極大ピーク数４として示されるように約２０，４０，６０，１００ｍＪ／ｃｍ２で、従来プロセス不可であつた照射回数：５回以下でもプロセス可能な条件が得られた。
【００４９】
材料１１２へのパルス状レーザ１０２（分割レーザ１２０ａ〜１２０ｄ）の入射角αを垂直線（法線）に対して１°以上とすることで、結晶粒をレーザ１０２の波長より大きくできることが知られている。そこで、材料１１２の法線に対する入射光線の入射角は１°以上とする。また、レーザの繰返し周波数は数百Ｈｚであるためパルス状レーザ１０２は数ｍｓ間隔で照射される。従つて、複数パルスのパルス状レーザの照射によりシリコン（材料１１２）は溶融、冷却結晶化を繰返し、照射するレーザの波長とほぼ同じ又はそれ以上の大きさで均一になるから、結晶粒の大きさのばらつきを小さくすることができる。１つのパルス状レーザ１０２を複数の分割レーザ１２０ａ〜１２０ｄとして照射すれば、１つのパルス状レーザ１０２によつて分割数に応じた複数パルスのパルス状レーザを照射することと同等の効果が得られると考えられる。
【００５０】
また、特開２００４−１７２４２４に記載するように、材料１１２に照射するパルス状レーザ１０２が直線偏光でないレーザであれば、偏光板を用いて出力を低下させることなく結晶粒を成長させることができ、また、入射光線の材料の法線に対する入射角が１°以上であれば、パルス状レーザ１０２の繰返し照射により、結晶粒はレーザ１０２の波長と同等あるいはレーザの波長より大きくできる。エキシマレーザは、特定の偏光をもたないランダム偏光である。入射光線の材料の法線に対する入射角を１°以上として、大きな結晶粒が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の１実施の形態に係る薄膜材料の結晶化装置を示す概略図。
【図２】同じく横軸に時間をとり縦軸に強度をとつた分割レーザを示し、図２（ａ）は分割レーザを個別に示す線図、図２（ｂ）は分割レーザの重畳状態を示す線図。
【図３】同じく横軸に時間をとり縦軸に強度をとつた分割レーザの重畳状態を示す線図。
【図４】同じく遅延時間−プロセスマージン特性を示す線図。
【図５】同じく遅延時間−最適結晶化エネルギー特性を示す線図。
【図６】同じく極大ピーク数−プロセスマージン特性を示す線図。
【図７】同じく１実施例に用いた薄膜材料の結晶化装置を示し、図７（Ａ）はレーザ発振器及び分割手段を示す概略図、図７（Ｂ）は短軸ホモジナイザーを省略し、長軸ホモジナイザーから材料までを示す概略図、図７（Ｃ）は短軸ホモジナイザーから材料までを示す概略図。
【符号の説明】
【００５２】
１，１０１：レーザ発振器
２，３：パルス波形
１２，１１２：薄膜状のシリコン製の材料
２０，１０２：パルス状レーザ
２０ａ，２０ｂ，１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ：分割レーザ
２１，３１，３２，３７，３８：極小点
２２，２３，４１，４２，４８，４９：極大ピーク
３０：開始点
５０：終了点
１０３，１０４，１０５：半透過ミラー（分割手段）
１０６：全反射ミラー（分割手段）
１０７，１０８，１０９：遅延回路（分割手段）
１１０，１１１：ホモジナイザー（整形手段）
２２１：半透過ミラー（分割手段）
２２２：全反射ミラー（分割手段）
２２３：遅延回路（分割手段）
【図１】
2006278746.tif 000003
【図２】
2006278746.tif 000004
【図３】
2006278746.tif 000005
【図４】
2006278746.tif 000006
【図５】
2006278746.tif 000007
【図６】
2006278746.tif 000008
【図７】
2006278746.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月14日(2006.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度（I Ａ）以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項２】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（３）が、照射の開始点（３０）と第1 極小点（３１）間の第１極大ピーク（４１）と、第１極小点（３１）と第２極小点（３２）間の第２極大ピーク（４２）と、第（Ｎ−１）極小点（３７）と第Ｎ極小点（３８）間の第Ｎ極大ピーク（４８）と、第Ｎ極小点と照射の終了点（５０）間の第（Ｎ＋１）極大ピーク（４９）とからなる材料（１２，１１２）に結晶化を生ずる合計Ｎ個の極小点と材料（１２，１１２）に溶融を生ずる（Ｎ＋１）個の極大ピークとを有し、
Ｎが３以上の整数であり、
第ｎ極小点の強度が、直前の第ｎ極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であり、ｎが１〜Ｎの範囲の整数であることを特徴とする薄膜材料の結晶化方法。
【請求項３】
第ｎ極小点の強度が、直後の第ｎ＋１極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であることを特徴とする請求項２の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項４】
前記材料（１２，１１２）の１箇所当たりのパルス状レーザの照射回数が１０回以下であることを特徴とする請求項１，２又は３の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項５】
前記パルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、材料（１２，１１２）の法線に対する入射光線の入射角が１°以上であることを特徴とする請求項１，２，３又は４の薄膜材料の結晶化方法。
【請求項６】
薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、レーザ発振器（１，１０１）からのパルス状レーザ（２０，１０２）を複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化装置において、
パルス状レーザを複数の分割レーザに遅延させて分割する分割手段と、
複数の分割レーザの強度分布を整形して材料（１２，１１２）に重畳させて照射する整形手段（１１０，１１１）とを有し、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度（I Ａ）以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項１の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度I Ａ以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項２の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化方法において、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（３）が、照射の開始点（３０）と第1 極小点（３１）間の第１極大ピーク（４１）と、第１極小点（３１）と第２極小点（３２）間の第２極大ピーク（４２）と、第（Ｎ−１）極小点（３７）と第Ｎ極小点（３８）間の第Ｎ極大ピーク（４８）と、第Ｎ極小点と照射の終了点（５０）間の第（Ｎ＋１）極大ピーク（４９）とからなる材料（１２，１１２）に結晶化を生ずる合計Ｎ個の極小点と材料（１２，１１２）に溶融を生ずる（Ｎ＋１）個の極大ピークとを有し、
Ｎが３以上の整数であり、
第ｎ極小点の強度が、直前の第ｎ極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であり、ｎが１〜Ｎの範囲の整数であることを特徴とする薄膜材料の結晶化方法である。
請求項３の発明は、第ｎ極小点の強度が、直後の第ｎ＋１極大ピークの強度Ｉｎに対して、I ｎ／１０以上でI ｎ／２以下の強度であることを特徴とする請求項２の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項４の発明は、前記材料（１２，１１２）の１箇所当たりのパルス状レーザの照射回数が１０回以下であることを特徴とする請求項１，２又は３の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項５の発明は、前記パルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、材料（１２，１１２）の法線に対する入射光線の入射角が１°以上であることを特徴とする請求項１，２，３又は４の薄膜材料の結晶化方法である。
請求項６の発明は、薄膜状のシリコン製の材料（１２，１１２）に、レーザ発振器（１，１０１）からのパルス状レーザ（２０，１０２）を複数回照射して結晶粒を形成する際、パルス状レーザを複数の分割レーザに分割・遅延させて材料（１２，１１２）に照射する薄膜材料の結晶化装置において、
パルス状レーザを複数の分割レーザに遅延させて分割する分割手段と、
複数の分割レーザの強度分布を整形して材料（１２，１１２）に重畳させて照射する整形手段（１１０，１１１）とを有し、
エキシマレーザからなる複数の分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形（２）が、所定の強度（I Ａ）以上の極大ピーク（２２，２３）を少なくとも２つ有し、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２２）から極小点（２１）にまで強度が低下して材料（１２，１１２）に結晶化を生じた後、材料（１２，１１２）に溶融を生ずる極大ピーク（２３）を有することを特徴とする薄膜材料の結晶化装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
独立請求項２によれば、薄膜状のシリコン製の材料に、パルス状レーザを複数回（複数パルス）照射して結晶粒を形成する際、材料に照射する分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形が、極大ピークを少なくとも２つ有し、最大の強度Ｉの極大ピークからＩ／２以下に強度が低下する極小点を少なくとも２つの極大ピークの間に有する。これにより、最大の強度Ｉの極大ピーク又は他の極大ピークにおいて材料に溶融を生じさせ、２つの極大ピークの間の極小点において材料に結晶化を与えることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、請求項２及び３のように極小点の強度をＩ／１０以上とすれば、パルス状レーザの最適結晶化エネルギーの高騰を避けることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
独立請求項１，６によれば、薄膜状のシリコン製の材料に、パルス状レーザを複数回照射して結晶粒を形成する際、材料に照射する分割レーザの重畳によつて形成される１つのパルス状レーザのパルス波形が、所定の強度I Ａ以上の極大ピークを少なくとも２つ有し、材料に溶融を生ずる極大ピークから極小点にまで強度が低下して材料に結晶化を生じた後、材料に溶融を生ずる極大ピークを有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
パルス状レーザの照射回数は、請求項４のように材料の１箇所当たり、１０回以下とすることが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項５によれば、材料に照射するパルス状レーザが直線偏光でないレーザであつて、入射光線の材料の法線に対する入射角が１°以上であるため、偏光板を使用して出力を低下させることなく、結晶粒の大きさを大きくすることができる。