[发明专利]激光热处理用光学系统和激光热处理装置

权利要求书

1．一种激光热处理用光学系统，用于通过激光照射热处理基板上形成的膜材料，其特征是具备：

形成激光振荡器发射的激光束的剖面强度分布的强度分布成形装置，和在基板上的膜材料上形成长方形束形状的束形状成形装置，

强度分布成形装置，将同激光束的光轴垂直的剖面内的y方向的激光束的强度分布均匀，且在剖面内与该y方向正交的x方向的激光束的强度分布维持在激光振荡器发射的激光束的强度分布；

束形状成形装置，缩小或扩大由强度分布成形装置发射的激光束的x方向和/或y方向的束长度，将膜材料表面上的激光束作成x方向狭窄y方向伸长的长方形。

2．根据权利要求1所述的光学系统，其特征是强度分布成形装置由在y方向上面对且相互隔开配置的1对反射面构成，合成由反射面反射从激光振荡器发射的激光束的一部分而形成的反射光和该激光束的剩余部分通过反射面间隙而成的直射光，向束形状成形装置射入。

3．根据权利要求2所述的光学系统，其特征是上述1对反射面是在y方向面对、x方向平行的波导器件。

4．根据权利要求1所述的光学系统，其特征是强度分布成形装置包括在y方向被分割的、在x方向伸长的1对分割柱形透镜，合成从激光振荡器发射的激光束由分割柱形透镜产生折射光和通过上述激光束的柱形透镜间的间隙的直进光，向束形状成形装置射入。

5．根据权利要求1到4任一项所述的光学系统，其特征是束形状成形装置包括把在强度分布成形装置所得的y方向均匀分布复制到基板上的膜材料上的复制透镜，借助于复制透镜，在基板上的膜材料上形成长方形束形状的y方向。

6．根据权利要求1到4任一项所述的光学系统，其特征是束形状成形装置包括只对x方向的光强度分布进行聚光的聚光透镜，借助于聚光透镜，聚光于基板上的膜材料上。

7．根据权利要求6所述的激光热处理用光学系统，其特征是束形状成形装置是多个柱形透镜或球面透镜的组合。

8．根据权利要求1到4任一项所述的激光热处理用光学系统，其特征是所述光学系统包括用于遮断照射基板上膜材料的束的x方向成分的一部分，接近基板上膜材料配置的刀口。

9．根据权利要求1到4所述的光学系统，其特征是所述光学系统还包括把振荡器来的脉冲激光束分割成2个方向，给分割后的激光束提供光程差再进行合成的脉冲宽度伸长装置。

10．一种激光热处理装置，包括权利要求1～4所述的激光热处理用光学系统和装载基板可相对地扫描的载物台，由该光学系统照射的所述剖面长方形束，在x方向扫描基板上的膜材料表面，进行表面连续加热和冷却。

11．根据权利要求10所述的装置，其特征是激光振荡器具有330nm到800nm之间的振荡波长的脉冲激光振荡器。

12．根据权利要求10或11所述的装置，其特征是激光振荡器是发射固体激光谐波的振荡器。

13．一种半导体装置的制造方法，其特征是用根据权利要求1所述的激光热处理用光学系统照射基板上膜材料表面的剖面长方形状的激光束，在x方向扫描膜材料表面，进行表面的连续加热和冷却，制造长成粗大晶粒的半导体膜。

14．根据权利要求13所述的方法，其特征是激光热处理用光学系统的激光振荡器是具有330nm到800nm之间的振荡波长的脉冲激光振荡器。

15．根据权利要求13或14所述的方法，其特征是半导体膜材料是预先在基板上形成的非晶或多晶硅膜。