专利名称：激光退火装置和激光薄膜形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光退火装置以及激光薄膜形成装置，特别是涉及使用GaN(氮化镓)系半导体激光器为光源的激光退火装置和用激光束照射在密闭空间内的原料气体或固体材料而把其分解、合成反应而生成的物质沉积在纳入于密闭空间内的基板上形成薄膜的激光薄膜形成装置。
背景技术：
近年来，从液晶显示器(LCD)、有机电致发光(EL)显示器等柔性面板显示器的小型轻量化、低成本观点出发，不仅关注象素显示栅极用的薄膜晶体管(TFT)，而且也已经关注直接在LCD的玻璃基板上形成驱动电路、图象处理电路等的系统在玻璃上的SOG(system on glass)-TFT。
过去，在象素显示门用TFT中，使用的是无定形硅，不过，在SOG-TFT中，必须使用载流子迁移率大的多晶硅。然而，玻璃的形变温度为600℃，比较低，不能使用利用在600℃以上的高温来形成多晶硅膜的结晶生长技术。为此，在多晶硅膜的形成中，一般采用的是准分子激光器退火(ELA)，即在低温(100～300℃)下形成无定形硅膜之后，用波长308nm的XeCl准分子激光脉冲照射，把无定形硅膜热熔融，在其冷却过程中结晶。由于使用此ELA，可以在玻璃基板上形成没有产生热损伤的多晶硅膜。
不过，XeCl准分子激光器的光输出不稳定，其输出强度在±10％范围内变动。为此，在ELA中存在有随多晶硅膜中的结晶粒径尺寸起伏而重复性差的问题。还有，由于XeCl准分子激光器的脉冲驱动重复频率为300Hz，很低，用ELA难以形成连续的晶粒间界，存在有所谓的得不到高迁移率的问题和不能大面积高速退火的问题。更存在有所说的激光管和激光器的气体寿命短(仅发射1×107左右)、维护成本高、装置大、能效很低只有3％这样一些激光所固有的问题。
再是，为了用ELA得到均匀结晶特性的多晶硅膜，准分子激光器所发出的激光束要用均化器光学系统把其整形为项部平坦的线状光束。不过，由于XeCl准分子激光器的光输出不稳定，其输出强度在±10％范围内变动，因此存在有整形为线状的光束的剖面不均匀的问题。还有，由于使用308纳米波长和紫外线区域的XeCl准分子激光器，要得到线状光束就有必要用特殊材料的光学系统。
还有，在电子信息通信学会信学技报ED2001-10 p21-p27(2001)中，已经记述了用高输出的固体激光器来代替准分子激光器的例子，但是，在低输出的起振波长532nm处，无定形硅不能充分吸收光，存在有发热效率差的问题。
在这种种问题中，对于批量生产大型基板来说，退火速度问题已经成为重要的问题。
还有，用激光成膜的方法中，有利用激光使原料气体或固体材料分解、反应而沉积在基板上形成薄膜的方法。
用化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)来形成薄膜的方法是，把激光束入射到闭合的腔内，光能把供给给腔内的原料气分解，沉积在基板上形成薄膜。还有，激光溅射薄膜形成法是，把激光束入射到闭合的腔内，照射腔内的固体材料使固体材料汽化后沉积在基板上形成薄膜。
由此，使用激光作为激发能量，与其它的PVD(蒸发溅射等)、CVD(热、等离子等)相比，作为成膜对象的基板的温度没有上升，可以形成内应力小的薄膜，特别是在大尺寸基板的场合可以使弯曲变小。
然而，如图45所示，在过去的薄膜形成方法中，使用的是波长约193nm的ArF准分子激光器140。
此ArF准分子激光器140的脉冲宽度是一定的，存在有得不到具有所期望物性的粒径的问题。还有，ArF准分子激光器140的脉冲驱动的循环频率为2kHz，很慢，能量积蓄所需时间长，成膜速度慢，生产效率低。
进一步说，ArF准分子激光器140价格昂贵，其寿命为发射约5×107，很短，运行成本高。
再是，过去的激光溅射薄膜形成装置是把由单一的ArF准分子激光器140发出的激光束用光学扫描系统142在偏向的基板94的幅度方向(A方向)上形成薄膜，而长度方向(B方向)由载置基板94的平台144的移动而成膜。
为此，不能应用于在如液晶用Si-TFT、太阳能电池等成膜面积大的制品的薄膜形成中。
发明内容
本发明是为解决上述问题而形成的。本发明的第1个目的是提供使用可以连续驱动、输出稳定性优异的半导体激光器来以优良重复性且高速形成具有良好结晶特性、载流子迁移率高的多晶硅薄膜的激光退火装置。
本发明的第2个目的在于提供小型、高可靠性、容易维护的激光退火装置。
本发明的第3个目的在于提供没有必要使用特殊材料的光学系统的低成本激光退火装置。
本发明的第4个目的在于提供没有必要使用特殊材料、可以以均匀强度的激光照射并进行退火的激光退火装置。
本发明的第5个目的在于提供可以高速且高精细进行退火的激光退火装置。
本发明的第6个目的在于提供可以大面积均匀成膜且成本低、寿命长的激光薄膜形成装置。
为了达到上述第1～第3个目的，本发明的第1种激光退火装置的特征在于它备有由至少一个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源和用由该激光光源发出的激光束在退火面上扫描的扫描器。
在本发明的第1种激光退火装置中，由激光光源发出激光束，用此发出的激光束通过扫描器在退火面上扫描。激光光源是由使用至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的，把从多个发光点发出的输出合起来就可以得到退火所必须的光输出。
还有，由于使用了可以连续驱动且输出稳定性优异的GaN系半导体激光作为光源，可以以优良重复性且高速形成具备良好结晶特性的高载流子迁移率的多晶硅膜，同时，与使用准分子激光器的激光退火装置相比，它是小型化的，可靠性高，容易维护，能量效率也高。更有，由于使用了波长350～450nm的激光束，就没有必要使用特殊材料的光学系统，降低了成本。
再是，本发明的激光退火装置中还可备有空间光调制元件。例如，可以构成备有由至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源、在基板上二维配置的随各自的控制信号改变其光调制状态的多个象素来部分调制由上述激光光源所发出的激光束的空间光调制元件以及用在各象素部分调制了的激光束在退火面上扫描的扫描器的激光退火装置。
空间光调制元件可以使用由在基板(例如，硅基板)上二维配置的可以随各自的控制信号而变更反射面的角度的多个显微反射镜所构成的显微反射镜器件(DMD；数字显微反射镜器件)。还有，也可用由多个具有带状反射面且根据控制信号可以移动的可移动栅极和具有带状反射面的固定栅极交替平行配置所构成的光栅光阀(GLV)构成的空间光调制元件。
为了达到上述第4个目的，本发明的第2种激光退火装置的特征在于，它备有由至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源、在基板上二维配置的随各自的控制信号改变其光调制状态的多个象素来部分调制由上述激光光源所发出的激光束的空间光调制元件以及用在各象素部分调制了的激光束在退火面上扫描的扫描器，而且还在上述激光光源与上述空间光调制元件之间配置了把从上述激光光源出来的光束变成平行光束的准直仪透镜和改变各输出位置的光束幅度以使得输出一侧的光轴附近中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比要比入射一侧小的、由上述准直仪透镜使光束平行化了的激光光量分布校正变成在上述空间光调制元件的受照面上大体均匀分布的光量分布校正光学系统。
本发明的第2种激光退火装置在发出波长350～450nm的激光束的激光光源与空间光调制元件之间已经配置了准直仪透镜和光量分布校正系统。由于使用了这样的波长350～450nm的激光，就没有必要使用如ELA装置那样的对应于紫外线的特殊材料的光学系统。还有，与可见区的激光曝光装置一样，有可能用DMD、GLV等空间光调制元件进行任意图案高精细的退火。
还有，用准直仪透镜进行了平行光束化的激光由光量分布校正光学系统使得输出一侧靠近光軸的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比变为比入射一侧小，改变了各输出位置的光束幅度，使空间调制元件的受照面上的激光光量分布大体均匀。由此，就可以用均匀强度的激光来进行均匀的激光退火。
再是，本发明的第2种激光退火装置是从激光光源发出激光束，用扫描器把输出的激光束在退火面上扫描。激光光源用的是由至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的，把从多个发光点的输出结合起来就可以得到退火所必须的光输出。
还有，由于使用了可以连续驱动、输出稳定性优异的GaN系半导体激光器作为激光光源，可以以良好的重复性且高速来形成具备良好结晶特性的高载流子迁移率的多晶硅膜，同时，与使用准分子激光的激光退火装置相比，它是小型化的，可靠性高，容易维护，能量效率也高。
为了达到上述第5个目的，本发明的第3种激光退火装置的特征在于，它备有由至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源、在基板上配置的随各自的控制信号改变其光调制状态的多个象素来部分调制由上述激光光源所发出的激光束的空间光调制元件、根据退火信息所相应生成的控制信号控制配置在上述基板上的、少于上述基板上所配置的象素部分总数的多个象素的控制器以及用在各象素部分调制了的激光束在退火面上扫描的扫描器。
本发明的第3种激光退火装置中，从激光光源发出的波长350～450nm的激光束为空间光调制元件的各象素部分所调制。而且，由扫描器用调制的激光束在退火面上扫描。在本发明的第3种激光退火装置中，对于空间光调制元件，由根据退火信息所相应生成的控制信号来控制配置在基板上的、少于基板上所配置的象素总数的多个象素部分。即，并不是控制配置在基板上的全部象素部分，而是控制一部分象素。为此，所控制的象素部分数变少，控制信号的输送速度要比输送整个象素部分的控制信号的场合小。由此，可以加快激光的调制速度，使得高速退火成为可能。
还有，激光光源用的是由至少1个GaN系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的，把从多个发光点的输出结合起来就可以得到退火所必须的光输出。再是，由于使用了可以连续驱动、输出稳定性优异的GaN系半导体激光器作为激光光源，可以以良好的重复性且高速来形成具备良好结晶特性的高载流子迁移率的多晶硅膜，同时，与使用准分子激光的激光退火装置相比，它是小型化的，可靠性高，容易维护，能量效率也高。更有，由于使用了波长350～450nm的激光束，就没有必要使用特殊材料的光学系统，降低了成本。
为了达到上述第6个目的，本发明的第1种激光薄膜形成装置的特征在于，它备有由至少一个激光器所产生的多个发光点所构成的激光光源并备有把上述激光光源发出的激光束以线状集束于所述基板的幅度方向的光学系统，在把激光束入射到反应容器内后把提供给反应容器内的原料气体光解而沉积在基板上形成薄膜。
在本发明的第1种激光薄膜形成装置中，激光束入射到反应容器内，把提供给反应容器内的原料气体发生光解，在基板上沉积成薄膜。
这里，激光光源是由产生多个发光点那样构成的，发光点已经沿着基板的幅度方向线状配置。通过光学系统把此激光束在基板的幅度方向上集束成线状，在基板的幅度方向上总是由线状光束照射。
为此，不需要如与过去的单一光源的激光束那样把基板在基板的幅度方向上移动或扫描激光束，为了全面成膜，仅把基板沿一个方向移动或扫描线状光束就可以，装置的构成不再复杂。还有，由于一次成膜的范围大，适合于成膜面积大的制品的薄膜形成。
本发明的第2种激光薄膜形成装置的特征在于，它备有发出激光的激光输出部分沿着固体材料的幅度方向线状配置的激光光源、把从上述激光光源发出的激光束沿着上述固体材料的幅度方向成线状集束的光学系统，把上述激光束入射到反应容器内照射收集在反应容器内的上述固体材料，使得此固体材料汽化而沉积在基板上形成薄膜。
本发明的第2种激光薄膜形成装置把激光束入射到反应容器内，照射到收集于反应容器中的固体材料上，使得固体材料汽化而沉积在基板上形成薄膜。
这里，激光光源的激光输出部分已经沿固体材料的幅度方向成线状配置。此激光束通过光学系统沿着固体材料的幅度方向成线状集束，在固体材料的幅度方向进行线状光束所照射。
为此，过去那样的沿着固体材料的幅度方向扫描固体材料或以激光束照射在整个固体材料上就变得不必要了。
图1表示实施例1的激光退火装置的外观立体图。
图2表示实施例1的激光退火装置的扫描器件的构成的外观立体图。
图3A表示在感光材料上形成的已照射区域的俯视图；图3B表示由各照射头照射的区域的配置图。
图4表示实施例1的激光退火装置的照射头的大体构成的立体图。
图5A是图4中示出的沿着表示照射头构成的光軸的副扫描方向的截面图；图5B是图5A所示的照射头的侧视图。
图6是表示数字显微反射镜器件(DMD)的构成的部分放大图。
图7A和图7B是说明DMD动作的说明图。
图8A和图8B是表示在DMD不倾斜配置时与倾斜配置时扫描光束的配置以及扫描线的比较的俯视图。
图9A是表示光纤阵列光源的构成的立体图；图9B是图9A的光纤阵列光源的部分放大图。
图10是表示多模光纤的构成图。
图11是表示合波激光光源的构成的俯视图。
图12是表示激光腔的构成的俯视图。
图13是表示图12所表示的激光腔的构成的侧视图。
图14是表示图12所表示的激光腔的构成的部分侧视图。
图15A和图15B是沿着表示低辉度照射头中焦点深度与高辉度照射头中焦点深度不同的光軸的截面图。
图16A和图16B是表示DMD的使用区域的例子的图。
图17A是合适的DMD的使用区域的场合之侧视图，图17B是沿着图17A的光軸的副扫描方向的截面图。
图18是说明扫描器件1次扫描使透明基板退火的退火方式的俯视图。
图19A和图19B是说明扫描器多次扫描使透明基板退火的退火方式的俯视图。
图20是表示激光阵列构成的立体图。
图21A是表示多腔激光器构成的立体图，图21B是图21A所表示的多腔激光器以阵列状配置的多腔激光器阵列的立体图。
图22是表示合波激光光源的其它构成的俯视图。
图23是表示合波激光光源的其它构成的俯视图。
图24A是表示合波激光光源的其它构成的俯视图；图24B是沿着图24A的光軸的截面图。
图25A和图25B是说明低温多晶硅TFT形成过程图。
图26是无定形硅的吸收特性图。
图27是有关用光量分布校正光学系统的校正概念的说明图。
图28是表示光源高斯分布且没有进行光量分布校正时的光量分布图。
图29是表示用光量分布校正光学系统校正后的光量分布图。
图30A是沿着表示结合光学系统的不同的其它照射头的构成的光軸的截面图；图30B是表示在没有使用显微透镜阵列等场合的投影于扫描面的光像俯视图；图30C是表示使用了显微透镜阵列等的场合的投影于扫描面的光像俯视图。
图31是表示实施例2的激光退火装置的照射头的大体构成的立体图。
图32A是图31中示出的沿着表示照射头构成的光軸的截面图；图32B表示图32A的侧视图。
图33是表示光栅光阀(GLV)的构成的部分放大图。
图34A和图34B是说明GLV的动作的说明图。
图35是表示实施例3的激光退火装置的扫描器构成的立体图。
图36A是沿着表示实施例3的激光退火装置的照射头构成的光軸的光纤配置方向截面图；图36B是副扫描方向的截面图。
图37是表示实施例3的激光退火装置的光纤阵列光源的构成立体图。
图38A是沿着表示实施例4的激光退火装置的照射头构成的光軸的光纤配置方向截面图；图36B是副扫描方向的截面图。
图39是实施例5的激光薄膜形成装置的总图。
图40是表示实施例5的激光薄膜形成装置的线光束与基板的位置关系立体图。
图41是表示实施例5的激光薄膜形成装置的线光束与基板的位置关系俯视图。
图42是表示实施例5的激光薄膜形成装置的线光束与基板的位置关系侧视图。
图43是实施例6的激光薄膜形成装置的总图。
图44是表示线光束与靶之间的位置关系的立体图。
图45是已有的激光薄膜形成装置的说明图。
具体实施例方式
下面，参照附图来详细说明把本发明的激光退火装置适用于低温多晶硅TFT形成的实施例。
首先来简单说明低温多晶硅TFT形成过程。如图25A所示，在玻璃或塑料透明基板150上，沉积氧化硅(SiOx)绝缘膜190，在SiOx绝缘膜190上沉积无定形硅膜192。由激光退火把此无定形硅膜192多晶化而形成多晶硅膜。其后，用光刻技术，例如图25B所示，在透明基板150上，通过SiOx绝缘膜190，形成备有多晶硅栅194、多晶硅源极/多晶硅漏极196、栅电极198、源/漏电极200以及层间绝缘膜202的多晶硅TFT。(实施例1)[激光退火装置的构成]如图1所示，本发明实施例的激光退火装置备有把沉积无定形硅膜的透明基板150吸附在表面并保持为平板状的平台152。在用4个脚154支撑的厚板状设置台156上，已经设置了沿着平台移动方向延伸的2个导轨158。平台152的长度方向配置成平台移动方向，同时，由导轨158支持了可能的往返移动。再是，在此激光退火装置中，设置了未图示的为驱动平台152沿着导轨158移动的驱动装置。
在设置台156的中央，设置了跨越平台152的移动路径的コ字形栅160。コ字形栅160的各个端部已经固定在设置台156的两个侧面。在把此栅160夹起来的一侧设置了扫描器162，另一侧设置了探测透明基板的前端与后端的多个(例如2个)探测传感器164。扫描器162以及探测传感器164分别装在栅160上，固定配置在平台152的移动路径的上方。再是，扫描器162以及探测传感器164已经与图中没有示出的控制它们的控制器相连接。
如图2和图3B所示，扫描器162备有m行n列(例如3行5列)的大体以矩阵状配置的多个(例如14个)退火用激光照射头166。在此例中，因透明基板150的宽度关系，在第3行配置了4个照射头166。再是，用照射头166mn来表示配置在m行n列的各个照射头。
照射头166的照射区域168是以副扫描方向为短边的矩形。因此，随着平台152的移动，每个照射头在透明基板150上形成带状已照射区域170。再是，用照射区域168mn来表示配置在m行n列的各个照射头的照射区域。
还有，如图3A和B所示，带状已照射区域170在与副扫描方向正交的方向之间以没有间隙那样并排，线状配置的各行的各个照射头沿着配置方向按预定间隔(照射区域的长边的自然数倍，本实施例中为2倍)错开配置。为此，第1行的照射区域16811与照射区域16812之间的激光不能照射的部分可以由第2行的照射区域16821与第3行的照射区域16831来照射激光。
如图4、图5A和B所示，各个照射头16611～166mn备有根据图像数据把每个象素上的入射光束调制的空间光调制元件数字显微反射镜器件(DMD)50。此DMD50已经与在图中没有示出的备有数据处理部分与反射镜驱动控制部分的控制器相连接。在此控制器的数据处理部分，根据输入的图像数据在各个照射头166中生成驱动控制DMD50所控制领域内的各个显微反射镜的控制信号。其中的有关所控制区域在后面再讲。还有，在反射镜驱动控制部分，根据在图像数据处理部分所生成的控制信号，控制了各个照射头166中的DMD50的各个显微反射镜的反射面的角度，其中对反射面角度的控制在后面再讲。
在DMD50的光入射一侧，依次配置了备有光纤输出端(发光点)沿着与照射区域168的长度方向对应的方向成一列配置的激光输出部分的光纤阵列光源66、校正从光纤阵列光源66发出的激光而于DMD上集束的透镜系统67、使透过透镜系统67的激光向着DMD50反射的反射镜69。
透镜系统67由把从光纤阵列光源66发出的激光平行光化的1对组合透镜71、把已平行光化的激光光量分布校正变成均匀的1对组合透镜73以及把光量分布校正了的激光在DMD上集束的集束透镜75所构成。组合透镜73起到了校正光量分布的光学系统的功能，对于激光输出端的配置方向，它具有把透镜的光軸附近部分的光束拓宽且离开光軸的部分光束缩小而且在与此配置方向正交的方向上光依原样通过的功能，把激光的光量分布校正成均匀。
还有，在DMD50的光反射一侧配置有，使由DMD50反射的激光在透明基板150的扫描面(退火面)56上成像的透镜系统54、58。透镜系统54和58已经被配置成使得DMD50与扫描面56成为共轭的关系。
如图6所述，DMD50是在SRAM池(存储池)60上配置了由支柱支撑的显微反射镜62的器件，它是由构成象素的多个(例如600个×800个)显微反射镜按光栅状配置所构成的反射镜器件。在各个象素中，于最上部分设置了支柱支撑的显微反射镜62，在显微反射镜62的表面上蒸镀了铝等高反射率材料。其中，显微反射镜62的反射率在90％以上。还有，在显微反射镜62的正下方，通过含有铰链和轭的支柱配置了用通常的半导体存储器的制造流水线所制造的硅栅极的CMOS的SRAM池60，整体构成为单片(一体型)。
在DMD50的SRAM池60中写入数字信号，支柱支撑的显微反射镜62对以对角线为中心配置了DMD50的基板一侧倾斜±α度(例如±10度)。图7A示出处于on态的显微反射镜62倾斜+α度的状态，图7B示出处于off态的显微反射镜62倾斜-α度的状态。因此，根据图像信号，由如图6所示那样，把DMD50的各个象素中的显微反射镜62控制成倾斜，入射到DMD50中的光向各自向显微反射镜62的倾斜方向反射。
再是，图6示出把DMD50部分放大、其显微反射镜62被控制成+α度或-α度的状态的一例。各个显微反射镜62的on-off控制是由图中没有示出的连接于DMD50的控制器来进行的。再是，在光束由off态显微反射镜62反射的方向上配置了图中没有示出的光吸收体。
还有，DMD50以配置成其短边与副扫描方向仅有预定角度θ(例如1°～5°)的倾斜为优选。图8A表示在DMD50没有倾斜的场合下由各个显微反射镜反射光像(照射光束)53的扫描轨迹，图8B表示在DMD50倾斜的场合下的照射光束53的扫描轨迹。
在DMD50中，长边方向上配置了多个(例如800个)显微反射镜的显微反射镜列，而短边方向配置了多组(例如600组)，如图8B所示，由把DMD50倾斜，使得用各个显微反射镜使照射光束53的扫描轨迹(扫描线)的倾角P2变为比DMD50没有倾斜时的扫描线的倾角P1窄，因此可以大幅度提高分辨率。另一方面，由于DMD50的倾斜角很小，DMD50倾斜时的扫描宽度W2与DMD50没有倾斜的场合的扫描宽度W1大体是相同的。
还有，不同的显微反射镜列使同一扫描线受到激光重复照射(多重曝光)。由此，多重曝光使得可以对激光照射位置进行微量控制，可以实现高精细退火。还有，由激光照射位置的微量控制，使得在主扫描方向上配置的多个照射头之间的波节可以差别不大。
再是，替代DMD50的倾斜，把各个显微反射镜列在与副扫描方向正交的方向上按预定间隔错开的羽状配置也可以得到同样的效果。
如图9A所示，光纤阵列光源66备有多个激光腔64，在各个激光腔64中，多模光纤30的一端已经结合。多模光纤30的另一端构成与芯径跟多模光纤30相同且包覆层径比多模光纤30小的光纤31相结合、光纤31的输出端(发光点)沿着与副扫描方向正交的主扫描方向成1列配置的激光输出部分68，其中，也可以将发光点沿着主扫描方向多列配置。
如图9B所示，光纤31的输出端部分已经被固定夹在表面平坦的2个支撑板65之间。还有，在光纤31的光输出侧，为了保护光纤31的端面，配置了玻璃等透明的保护板63。保护板63配置成与光纤31的端面紧密附着也行，配置成把光纤31的端面密封起来也行。光纤31的输出端部分容易集聚光密度高的灰尘，也容易老化，但配置了保护板63，就可以防止灰尘在端面上的附着，同时也可以推迟老化。
在这个例子中，为了使包覆层径小的光纤31的输出端以没有间隙的1列配置，在包覆层径大的部分相邻的两个多模光纤30之间重叠上多模光纤30，把结合于重叠的多模光纤30上的光纤31的输出端配置成夹在于包覆层径大的部分相邻的两个多模光纤30之间结合的光纤31的2个输出端之间。
在使用输出端包覆层径大的光纤的纤维光源中，成束时发光点的直径变大，结果是，于进行高分辨率退火的场合得不到充分的焦点深度。由此，使用芯径均匀、输出端的包覆层径比入射端的包覆层径小的光纤就可以实现光源的高辉度化。由此，可以实现有更深焦点深度的激光退火装置。例如，即使在束径1μm以下、分辨率0.1μm以下的超高分辨率退火场合下，也可以得到深的焦点深度，使得高速且高精细退火成为可能。还有，可以改善多晶硅膜的结晶特性使其阻抗更低、载流子迁移率更高。
这样的芯径均匀、输出端包覆层径比入射端包覆层径小的光纤，例如，可以用多个芯径相同而包覆层径不同的光纤结合来构成。例如，如图10所示，可以由在芯径大的多模光纤30的激光输出一侧的前端与长度1～30cm的包覆层径小的光纤31同軸结合来得到。2根光纤其光纤31的入射端面在多模光纤30的输出端面上以两光纤的中心轴一致而熔融结合。按上述做了之后，光纤31的芯31a与多模光纤30的芯30a的芯径为同样大小。
还有，也可以把在长度短、包覆层径大的光纤上熔融结合了包覆层径小的光纤之短尺寸光纤通过箍或光连接器结合在多模光纤30的输出端上。用连接器等把多个光纤连接成可以连接和脱开，在包覆层径小的光纤破损的场合等、光源组件部分破损的场合下，替换变得容易，可以降低照射头的维护所需要的成本。再是，以下有把光纤31称之为多模光纤30的输出端的情况。
多模光纤30和光纤31为突变指数型光纤、缓变指数型光纤以及复合型光纤的任何一种都行。例如，可以用三菱电线工业株式会社制造的突变指数型光纤。在本实施例中，多模光纤30和光纤31是突变指数型光纤，多模光纤30的包覆层径＝125μm、芯径＝25μm、NA＝0.2、入射端面涂层的透过率＝99.5％以上，光纤31的包覆层径＝60μm、芯径＝25μm、NA＝0.2。
一般，红外区的激光，随着光纤的包覆层径变小，其传输损耗增加。为此，确定了与激光波长区域相应的合适包覆层径。不过，波长越短，传输损耗越少，从GaN系半导体激光器发出的波长405nm的激光，包覆厚度{(包覆层径-芯径)/2}在传输800nm波长区域的红外光时为1/2左右，而传输通信用1.5μm波长区域的红外光时为约1/4，其传输损耗几乎没有增加。因此，包覆层径可以小至60μm。
但是，对光纤3 1的包覆层径并不限于60μm。尽管在过去的纤维光源中使用的光纤的包覆层径是125μm，但是由于包覆层径越小，其焦点深度变得越深，因此以多模光纤的包覆层径小于125μm优选，在80μm以下更优选，60μm以下进一步优选，40μm以下最优选。另一方面，由于芯径至少要3～4μm，因此光纤31的包覆层径以在10μm以上为优选。
激光腔64由如图11所述的合波激光光源(纤维光源)所构成。此合波激光光源是由多个(例如7个)配置固定在热处理部件10上的片状横多模或单模GaN系半导体激光器LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6和LD7；与各个GaN系半导体激光器LD1～LD7相对应设置的准直仪透镜11、12、13、14、15、16和17；1个集束透镜20；1根多模光纤30所构成。其中，半导体激光器的个数并不限于7个，例如，在包覆层径＝60μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的多模光纤中，入射20个半导体激光器的光是可能的，可以实现照射头所必须的光量且减少光纤的根数。
GaN系半导体激光器LD1～LD7的振荡波长都是一样的(例如，405nm)，其最大输出功率也都是一样的(例如，多模激光器为100mW，单模激光器为30mW)。再是，GaN系半导体激光器LD1～LD7的波长范围为350nm～450nm，不过用有上述405nm以外的振荡波长的激光器也行。其中，合适的波长范围将在后面再讲。
如图12和13所示，上述合波激光光源与其它的光学要素一起被收容在上方开口的箱状外壳40内。外壳40备有把其开口闭合的外壳盖41，在脱气处理后导入包封气体，在用外壳盖41把外壳40的开口闭合后，上述合波激光光源就被密封在外壳40与外壳盖41形成的闭合空间内。
底板42固定在外壳40的底面上，此底板42的上面装有上述热处理部件10、保持集束透镜20的集束透镜架45和保持多模光纤30的入射端的光纤架46。从在外壳40的壁上形成的开口把多模光纤30的输出端引出到外壳之外。
还有，热处理部件10的侧面装有准直仪透镜架44，以保持准直仪透镜11～17。外壳40的横壁面上形成开口，通过此开口把提供GaN系半导体激光器LD1～LD7的驱动电流的配线47引出到外壳之外。
为了避免图的繁杂，在图13中，多个GaN系半导体激光器中只给出了其中的LD7的符号，多个准直仪透镜也只给出其中准直仪透镜17的符号。
图14示出了上述准直仪透镜11～17的组装部分的正面形状。各个准直仪透镜11～17以把包含具有非球面的圆形透镜的光轴的区域切成细长平行平面的形状而形成。此细长形状的准直仪透镜可以由，例如，树脂或光学玻璃用模具成型来形成。准直仪透镜11～17是按长度方向与GaN系半导体激光器LD1～LD7的发光点的配置方向(图14的左右方向)正交而密接配置在上述发光点的配置方向上。
另一方面，GaN系半导体激光器LD1～LD7用的是具有发光宽度2μm的活性层而发出与活性层的平行方向、直角方向的扩角各自为例如10°、30°状态的各个激光束B1～B7的激光器。这些GaN系半导体激光器LD1～LD7在与其活性层平行的方向上配置了1列并排的发光点。
因此，从发光点发出的激光束B1～B7，相对于上述各个细长形状的准直仪透镜11～17以发散角大的方向与长度方向相一致而发散角小的方向与幅度方向(与长度方向正交的方向)相一致的状态入射。也就是说，各个准直仪透镜11～17的幅度为1.1mm、长度为4.6mm，入射到它们的激光束B1～B7的水平方向、垂直方向的束径分别为0.9mm、2.6mm。还有，各个准直仪透镜11～17的焦距f1＝3mm、NA＝0.6、透镜配置间隔＝1.25mm。
集束透镜20是把包含有非球面的圆形透镜的光轴的区域切成细长平行平面的形状而准直仪透镜11～17的配置方向，即以水平方向为长、与其正交方向为短的形状所形成。此集束透镜20的焦距f2＝23mm、NA＝0.2。此集束透镜20也由例如树脂和光学玻璃用模具成型来形成。[激光退火装置的动作]下面说明上述激光退火装置的动作。
在扫描器162的各个照射头166中，从各个构成光纤阵列光源66的合波激光光源的GaN系半导体激光器LD1～LD7发出的发散状态的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7由各自对应的准直仪透镜11～17变成平行光。变成了平行光的激光束B1～B7由集束透镜20所集束，收束于多模光纤30的芯30a的入射端面上。
本例中，准直仪透镜11～17和集束透镜20构成了集束光学系统，此集束光学系统与多模光纤30一起构成了合波光学系统。即，由集束透镜20如上述那样集束的激光束B1～B7入射到此多模光纤30的芯30a中而在光纤内传输，合波的1个激光束B从与多模光纤30的输出端结合的光纤31输出。
在各个激光腔内的激光束B1～B7与多模光纤30的结合效率为0.85、各个GaN系半导体激光器LD1～LD7的输出功率为30mW时(使用单模激光器的场合)，各个阵列状配置的光纤31，可以得到输出功率180mW(＝30mW×0.85×7)的合波激光束B。因此，在由100根光纤31以阵列状配置的激光输出部68的输出功率为约18W(＝180mW×100)。
在光纤阵列光源66的激光输出部68中，其高辉度发光点沿着主扫描方向一列配置。由从单一的半导体激光器发出的激光在1根光纤中结合的过去的纤维光源是低输出功率的，如果不多列配置的话，就不能得到所期望的输出功率。不过，在本实施例中使用的合波激光光源是高输出功率的，用很少数目的列，例如即使1列，就可以得到所期望的输出功率。
例如，在半导体激光器与光纤1对1结合的过去的纤维光源中，通常，使用输出功率为30mW左右的半导体激光器，光纤使用的是芯径50μm、包覆层径125μm、NA(开口数)0.2的多模光纤，如果得到约18W输出功率的话，就必须把864根(8×108)多模光纤集束，发光区域的面积为13.5mm2(1mm×13.5mm)，因此在激光输出部68的辉度是1.3MW/m2，相当于每根光纤的辉度是8MW/m2。
与此相反，在本实施例中，根据上面所述，100根多模光纤可以得到约18W的输出功率，由于激光输出部68的发光区域的面积为0.3125mm2(0.025mm×12.5mm)，在激光输出部68的辉度变成57.6MW/m2，与过去相比，可以实现约44倍的高辉度。还有，相当于每根光纤的辉度为288MW/m2，与过去比，可以实现约36倍的高辉度化。
这里，参照图15A和B，来说明低辉度照射头与本实施例的高辉度照射头的焦点深度的不同。低辉度照射头的束状纤维光源发光区域的副扫描方向的直径是1.0mm，本实施例的高辉度照射头的光纤阵列光源发光区域的副扫描方向的直径为0.025mm。如图15A所示，低辉度照射头中，由于光源(束状纤维光源)1的发光区域大，使得入射到DMD3的光束的角度变大，结果使入射扫描面5的光束的角度变大。为此，集束方向(偏离焦点方向)的束径容易变粗。
另一方面，如图15B所示，本实施例的高辉度照射头中，由于光纤阵列光源66的发光区域的副扫描方向的直径小，通过透镜系统67入射到DMD50的光束的角度变小，结果是，入射到扫描面56的光束的角度变小。即，焦点深度变深。在此例中，发光区域的副扫描方向的直径为过去的约30倍，可以得到大体相当于衍射极限的焦点深度。因此，适合于微小光点的激光退火。这个对焦点深度的效果，在照射头的必须光量越大时越为显著，越为有效。在这个例子中，投影在退火面上的1个象素尺寸为10μm×10μm。再是，DMD是反射型空间光调制元件，图15A和B是用来说明光学关系的展开图。
把与退火图案相应的图像数据输入到与DMD50连接而图中没有示出的控制器中，存储在控制器的帧信号存储器中。此图像数据是用二进制(点记录的有与无)表示构成图像的各象素的浓度的数据。
表面吸附了透明基板150的平台152，通过图中没有示出的驱动装置，沿着导轨158从栅160的上流一侧以一定的速度向下流一侧移动。在平台152通过栅160的下面时，由装在栅160上的探测传感器164检测出透明基板150的前端，存储在帧信号存储器中的图像数据分成多行依次读出，数据处理部分根据所读出的图像数据在各个照射头166中生成各自的控制信号。接着，由反射镜驱动控制部分根据所生成的控制信号来控制各个照射头166中的DMD50的各个显微反射镜的开与关(on-off)。
从光纤阵列光源66发出的激光由组合透镜71变成平行光，由组合透镜73的校正把DMD50的受照面上的光量分布变成大体均匀，由集束透镜75集束在DMD50上。激光照射在DMD50上，DMD50的显微反射镜处于on态时，反射的激光由透镜系统54、58在透明基板150的退火面上成像。这样，从光纤阵列光源66发出的激光在每个象素上开与关，激光照射在透明基板150上的与DMD50所使用的象素数大体相同数目的象素单位(照射区域168)而进行退火。还有，由于透明基板150是与平台152一起以一定速度移动的，透明基板150由扫描器162沿着与平台移动方向反向的方向进行副扫描，在各个照射头166中形成带状已照射区域170。
如“无定形半导体基础”(森垣和夫著、欧姆社1992年出版，第90页)中所述那样，无定形硅等具有图26所示的吸收特性。如由图26可知的那样，无定形硅等的光吸收系数随照射光的波长而变化。本实施例中，使用的是波长405nm的GaN系半导体激光，如图26所示，即使对于波长400nm波段的激光，氢化无定形硅(a-SiH0.16)具有105cm-1以上的充分吸收特性，可以推论，在无定形硅(a-Si)中也有105cm-1以上的吸收特性。因此，由350nm～450nm波段的激光就可以以良好的效率实施退火。不过，从吸收效率的观点考虑，370nm～410nm波段的激光更优选，比GaN系半导体激光器的输出功率大且无定形硅的吸收大的370nm～375nm波段的激光器为特别优选。再是，光子能量与波长的关系是1eV＝8.0655×103cm-1，波长532nm相当于2.3eV，波长400nm相当于3.1eV。
还有，如图16A和B所示，尽管在DMD50中，主扫描方向上配置了显微反射镜800个的显微反射镜列，在副扫描方向上配置了600组，不过，在本实施例中，可以由控制器控制来仅驱动部分显微反射镜列(例如800个×10列)。
使用如图16A所示的在DMD50的中央配置的显微反射镜列也行，而使用如图16B所示的在DMD50的端部配置的显微反射镜列也行。还有，在部分显微反射镜中发生了缺陷的场合，使用没有发生缺陷的显微反射镜列等、根据状况来适当变更所使用的显微反射镜列也行。
对DMD50的数据处理速度没有限制，按使用象素个数的比例决定每1行的调制速度，因此，仅使用部分显微反射镜列就使得每1行的调制速度变快了。另一方面，在把照射头连续对退火面作相对移动的扫描方式的场合，没有必要全部使用副扫描方向的象素。
例如，在600组显微反射镜列内仅使用300组的场合，与使用全部600组的场合相比较，使得可以相当于每1行以2倍速度调制。还有，在600组显微反射镜列内仅使用200组的场合，与使用全部600组的场合相比较，使得可以相当于每1行以3倍速度调制。即，用17秒就可以使激光照射副扫描方向上500mm的区域。更有，在仅使用100组的场合，可以以相当于每1行以6倍速度调制。即，用9秒就可以使激光照射副扫描方向上500mm的区域。
使用显微反射镜列的数目，即在副扫描方向上配置的显微反射镜的数目，以10以上且200以下为优选，10以上且100以下为更优选。由于在1个象素中相当于1个显微反射镜的面积是15μm×15μm，换算成在DMD50的使用领域，以在12mm×150μm以上且12mm×3mm以下区域为优选，12mm×150μm以上且12mm×1.5mm以下区域为更优选。
如果所使用的显微反射镜列的数目在上述范围内的话，可以如图17A和B所示，从光纤阵列光源66发出的激光经过透镜系统67变成大体平行光，照射到DMD50上。激光照射到DMD50上的照射区域与DMD50的使用区域一致为优选，照射区域比使用区域更宽时降低了激光的利用效率。
另一方面，有必要使得集束于DMD50上的光束的副扫描方向的直径比相应由透镜系统67而在副扫描方向上配置的显微反射镜的个数小，不过，使用的显微反射镜列数不足10时，入射到DMD上的光束的角度变大，在扫描面56上的光束的焦点深度变浅，因此不为选用。还有，从调制速度的观点考虑，使用的显微反射镜列数在200以下为优选。再是，DMD是反射型空间光调制元件，图17A和B是用于说明光学关系的展开图。
这里来算出曝光面上的光密度。根据上面所述，各个照射头166的输出功率为约18W。还有，由于仅使用DMD50的一部分显微反射镜列(例如800×10列)，由各个照射头166的照射区域168的面积(曝光面上的光束尺寸)变成150μm×12mm。在用1msec曝光150μm区域时，曝光面上的光密度是1000mJ/cm2。进而，估计了光学系统损失后为约50％，曝光面上的光密度为500mJ/cm2。在具有14个照射头166的整个扫描器162中，阵列化光纤31的根数变为1400根，总输出功率变为252W。还有，照射区域168的面积合计为150μm×168mm，曝光面上的光密度是500mJ/cm2。
再是，在照射头的合波激光光源中使用输出功率100mW的多模激光器的场合，由7个LD可以得到输出功率600mW的合波激光束B。因此，用30根光纤31可以得到约18W的输出功率。在具有14个照射头166的整个扫描器162中，阵列化光纤31的根数变为420根，总输出功率变为252W。还有，照射区域168的面积合计为150μm×168mm，曝光面上的光密度是500mJ/cm2。
用扫描器162对透明基板150进行副扫描完了之后，用探测传感器164探测透明基板150的后端，由图中没有示出的驱动装置使平台152沿着导轨158返回到栅160的最上流一侧的原点，再次沿着导轨158从栅160的上流一侧以一定速度向下流一侧移动。
通过以上说明，由于本实施例的激光退火装置是用高品质的GaN系半导体激光器代替气体激光器准分子激光器，因此具有以下1)～6)的优点。
1)可以以良好的重复性制作光输出功率稳定、晶粒尺寸整齐的多晶硅膜。
2)由于GaN系半导体激光器是全固体半导体激光器，具有可以驱动数万小时的高可靠性。还有，由于GaN系半导体激光器是共价键性的，难以发生称之为COD(致命光损伤)的光输出端面的破损，可靠性高，可以实现高峰值功率。
3)与使用气体激光器准分子激光器相比，可以小型化，维护起来非常简便。还有，能量效率也高出10％～20％。
4)由于GaN系半导体激光器基本上是可以CW(连续)驱动的激光器，即使在脉冲驱动的场合，也可以自由设定无定形硅的吸收量、与发热量相应的重复频率、脉冲宽度。例如，可以实现从数Hz直至数MHz的任意重复动作、数psec至数百msec的任意脉冲宽度。特别是，重复频率可以直至数10MHz的程度，与CW驱动场合一样，可以形成连续的晶粒间界。还有，由于可以使重复频率大，高速退火成为可能。
5)由于用CW驱动的GaN系半导体激光器的连续激光在退火面上按预定方向扫描，可以控制结晶生长的方向，形成连续的晶粒间界，使得形成高载流子迁移率的多晶硅膜成为可能。
6)可以得到波长350～450nm的激光。特别是，在无定形硅的光吸收率高、波长370～410nm范围(特别在405nm)可以得到高输出功率，可以以良好的效率使无定形硅结晶。再是，可以期待，GaN系半导体激光器未来将有更高的输出功率。
还有，本实施例的激光退火装置的激光光源用的是把合波激光光源的光纤输出端部以阵列状配置的光纤阵列光源，因此有下述1)～3)的优点。
1)一般，激光退火装置中，退火面(曝光面)要有400mJ/cm2～700mJ/cm2范围的高光密度，不过，本实施例中，增加了阵列化光纤数、合波激光束数，可以容易实现多光束高输出功率、高光密度。例如，1根合波激光光源的光纤输出功率为180mW，若把556根成束就可以稳定得到100W的高输出功率。另外，光束品质稳定，功率密度高。由此，也可以与未来的低温多晶硅的成膜面积大面积化和高生产能力相适应。
2)光纤的输出端可以用连接器等来替换，使得维护变得容易。
3)由于是把小型半导体激光器合波的小型合波腔，光源部可以明显比准分子激光器来得小型化。
还有，由于本实施例的激光退火装置用的是波长350～450nm波段的GaN系半导体激光器，没有必要使用如ELA装置那样的与紫外线相应的特殊材料光学系统来生成线光束，可以与可见区激光曝光装置一样，用DMD等空间光调制元件以任意图案来高精细退火。
特别是，本实施例中，由于光纤的输出端的包覆层径比入射端的包覆层径小，发光部分直径变得更小，实现了光纤阵列光源的高辉度化。由此，可以实现具有更深的焦点深度的激光退火装置。例如，即使在以束径1μm以下、分辨率0.1μm以下的超高分辨率来退火的场合，可以得到深的焦点深度，高速且高精细退火成为可能。
还有，本实施例的激光退火装置备有在主扫描方向上配置了800个显微反射镜的显微反射镜列、在副扫描方向上配置了600组的DMD，由于控制器是按仅驱动一部分显微反射镜列来控制的，与驱动全部显微反射镜列场合相比，相当于每1行的调制速度变快了。由此，更高速度的激光退火成为可能。
还有，在本实施例的激光退火装置中，由于使用光量分布校正光学系统，可以以光量分布大体均匀的光来照亮空间光调制元件，就可以进行在被曝光面均匀的激光退火。(实施例2)与实施例2的激光退火装置是采用光栅光阀(GLV)来作为各个照射头16611～166mn中使用的空间光调制元件的装置。如已经在美国专利5,311,360号中公开的那样，GLV是MEMS(微电子机械系统)型空间光调制器(SLM)的一种，是反射衍射光栅型空间光调制器。由于其它点是参照图1～图14说明的实施例1的激光退火装置为大体同样的构成，相同部分的说明就略去了。
如图31、32A和B所示，在本实施例中，各个如图2所示的照射头16611～166mn备有预定方向上为长形(线状)的、根据图像数据在每个象素上调制入射光束的空间光调制元件GLV300。所以，与实施例1同样，在GLV300的光入射一侧，依次配置了光纤阵列光源66、透镜系统67、反射镜69，在GLV300的光输出一侧配置了透镜系统54和透镜系统58。
线状GLV300是其长度方向与光纤阵列光源66的光纤配置方向平行且GLV300的带状微电桥的反射面与反射镜69的反射面大体平行而配置的。还有，GLV300与图中没有示出的控制它的控制器相连接。
如图33所示，此GLV300在由硅等构成的长尺状基板203上平行配置了多个(例如6480个)具有带状反射面的微电桥209，在相邻的微电桥209之间已经形成多条缝隙211。通常，1个象素是由多个(例如6个)微电桥209构成、假定用6个微电桥列构成1个象素，用6480个微电桥就可以使1080个象素曝光。
如图34A和B所示，各个微电桥209是由在氮化硅(SiNx)等构成的可挠曲性樑209a的表面上形成由铝(或金、银、铜等)的单层金属膜构成的反射电极膜209b所形成的。各个反射电极膜209b由图中没有示出的布线通过图中没有示出的开关而与电源相连接。
这里来简单说明GLV300的动作原理。在没有加电压的状态下，微电桥209离开基板203有预定的间隔，不过，在微电桥209与基板203之间加上电压后，由于静电诱导的电荷而在微电桥209与基板203之间发生静电吸引力，微电桥209向基板203一侧挠曲。停止加电压，挠曲消失，微电桥209由弹性恢复而从基板203脱离。因此，加电压的微电桥与没有加电压的微电桥彼此交替配置，就可以由加电压来形成衍射光栅。
图34A示出在象素单元的微电桥列上没有加电压而处在off态的情况。在off态，微电桥209的反射面高度总是整齐的，反射光中不产生光程差而被正反射。即，只得到0次衍射光。另一方面，图34B示出了在象素单元的微电桥列上加电压而处在on态的情况。再是，电压是每隔一个微电桥209而加的。在on态，由上述原理使得微电桥209的中央部分挠曲，形成了有交替台阶的反射面。即，形成了衍射光栅。用激光照射此反射面，在挠曲的微电桥209上反射的光与在没有挠曲的微电桥209上反射的光之间产生光程差，在预定方向上输出±1次衍射光。
因此，由图中没有示出的控制器，根据控制信号，由外加电压的on/off驱动控制GLV300的各个象素中的微电桥列，入射到GLV300的激光在每个象素上被调制而按预定方向衍射。
还有，GLV300的反射一侧，即，衍射光(0次衍射光和±1次衍射光)输出的一侧，使衍射光在扫描面(被曝光面)56上成像的透镜系统54、58配置成使GLV300与被曝光面56成为共轭关系。还有，如衍射光被入射到透镜系统54中那样，GLV300是按其带状反射面预先与透镜系统54的光軸倾斜预定角度(例如45°)来配置的。
图32A和B中，用虚线表示0次衍射光，实线表示±1次衍射光。透镜系统54把入射的衍射光集束于GLV300的长度方向上且在副扫描方向上平行光化。在透镜系统54与透镜系统58之间的0次衍射光的焦点位置上，配置了把0次衍射光从向扫描面56的光路中除去的长尺状档板55，并使其长度方向与GLV的长度方向正交。由此，仅选择性地排除了0次衍射光。
在此激光退火装置中，把与退火图案相对应的图像数据输入到与GLV300连接而图中没有示出的控制器中，根据此图像数据生成了控制信号，根据所生成的控制信号由各个照射头中的GLV300的各个微电桥的on-off来控制象素单元。从光纤阵列光源66发出向GLV300上照射光时，GLV300的微电桥在on态时反射的激光通过透镜系统54、58在透明基板150的退火面上成像。
由这样的光纤阵列光源66发出的激光使每个象素on-off，沉积了无定形硅膜的透明基板150的与GLV300的象素数目大体相同的象素单元被激光照射而退火。还有，透明基板150是与平台152一起以一定速度移动的，由扫描器162对透明基板150作与平台移动方向相反方向的副扫描，每个照射头形成了带状已照射区域170。
这里来算出曝光面上的光密度。与实施例1一样，各个照射头的合波激光光源中使用输出功率30mW的单模激光器的场合，可以由7个LD导到输出功率180mW的合波激光束B。因此，在50根光纤31以一维阵列状配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约9W。
还有，在使用GLV300的所有象素(例如1000个×1列)的场合，由各个照射头166照射区域168的面积变成25μm×25mm。在用1msec曝光25μm区域时，曝光面上的光密度是1440mJ/cm2。进而，估计了光学系统损失后为约50％，曝光面上的光密度为约720mJ/cm2。在备有14个照射头166的整个扫描器162中，阵列化光纤31的根数变为700根，总输出功率变为126W。还有，照射区域168的面积合计为25μm×350mm，曝光面上的光密度是720mJ/cm2。
再是，在使用照射头合波激光光源的输出功率100mW的多模激光器的场合，由7个LD可以得到输出功率600mW的合波激光束B。因此，用15根光纤31可以得到约9W的输出功率。在备有14个照射头166的整个扫描器162中，阵列化光纤31的根数变为210根，总输出功率变为126W。还有，照射区域168的面积合计为25μm×350mm，曝光面上的光密度是720mJ/cm2。
通过上面的说明，本实施例的激光退火装置，由于其GLV300是短边方向的幅度窄的长尺状空间光调制元件，难以以良好效率来照明，根据实施例1中的说明，在照明GLV的光源中，用的是合波激光光源的光纤输出端以阵列状配置的高辉度光纤阵列光源，同时，光纤输出端的包覆层径比入射端的包覆层径小，从激光输出部68发出的光束的副扫描方向的直径变小，通过透镜系统67等而入射到GLV300的光束的角度变小。由此，在可以以良好效率照明GLV的同时，可以得到深的焦点深度。还有，由于使用合波激光光源，高输出功率的退火成为可能，实现了激光退火装置的低成本。
还有，在本实施例的激光退火装置中，由于使用了光量分布校正光学系统，可以用光量分布大体均匀的光来照明空间光调制元件，可以进行在被曝光面上均匀的激光退火。
还有，本实施例的激光退火装置中，由于使用了波长350～450nm波段的GaN系半导体激光器，没有必要使用如ELA装置那样的与紫外线相应的特殊材料光学系统来生成线光束，可以与可见区激光曝光装置一样，用GLV的on-off控制来进行任意图案的高精细退火。
此外，本实施例的激光退火装置具有实施例1的激光退火装置一样的使用GaN系半导体器的优点和使用把合波激光光源的光纤的输出端配置成阵列状的光纤阵列光源的优点。(实施例3)如图35、图36A和B所示，实施例3的激光退火装置的扫描器162是由单一照射头500所构成，此照射头500除了没有备有空间光调制元件来构成之外，与图1所示的实施例1的激光退火装置的构成大体一样，相同部分的说明就略去了。
本实施例中，如图35所示，扫描器162备有单一的退火用激光照射头500。照射头500的照射区域502是沿着与副扫描方向正交的方向延长的线状区域。
如图36A和B所示，照射头500由多个(例如1200个)备有光纤30的输出端(发光点)沿着与副扫描方向正交的方向1列配置的激光输出部的光纤阵列光源506、从光纤阵列光源506发出的激光仅在沿着与光纤30的输出端的配置方向正交的方向上集束而在透明基板150的扫描面(退火面)56上成像的圆柱形透镜510所构成。
圆柱形透镜510以在预定方向有曲率且在与预定方向正交的方向上为长形、长度方向(与预定方向正交的方向)与光纤30的输出端的配置方向相平行来配置。再是，这里为了使说明简化，略去了光束均匀化照明光学系统，不过，用飞行目镜系统的均匀化照明光学系统或在本申请案中那样的光量分布校正光学系统均行。
在此激光退火装置中，圆柱形透镜510仅把从光纤阵列光源506发出的激光在与光纤30的输出端的配置方向正交的方向上配置，在退火面56上以线状成像。此圆柱形透镜510起到了，例如，把束径在短軸方向放大3倍、长軸方向放大1倍的放大光学系统的功能。还有，透明基板150是与平台152一起以一定速度移动的，由从扫描器162的照射头500发出的线状光束沿着与平台移动方向相反的方向副扫描透明基板150，形成已照射区域504。
如图37所示，光纤阵列光源506备有多个激光腔64，各个激光腔64中，多模光纤30的一端已经被结合。多模光纤30的另一端被引出到外壳40的外部，构成了多模光纤30的输出端(发光点)沿着与副扫描方向正交的主扫描方向配置的激光输出部68。即，除了在输出端没有与包覆层径小的光纤结合之外，与图9所示的光纤阵列光源为同样构成。再是，有关同样部分的同样符号的说明就略去了。
这里，来算出曝光面上的光密度。与实施例1一样，在各个照射头的合波激光光源中使用输出功率30mW的单模激光的场合，由7个LD可以得到输出功率180mW的合波激光束B。因此，在1200根多模光纤30一列配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约216W。
还有，在用包覆层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的突变指数型光纤作为多模光纤30的场合，激光输出部68的束径为50μm×150mm。在短軸方向放大3倍、长軸方向放大1倍的束径放大之后，照射区域506的面积变成150μm×150mm。因此，在1msec曝光时，曝光面上的光密度是960mJ/cm2。进而，估计了光学系统损失后为约75％，曝光面上的光密度为720mJ/cm2。由此，可以以150mm/s退火150mm的幅度，在1sec内可以退火150mm×150mm。
根据以上说明，本实施例的激光退火装置，尽管没有使用空间光调制元件，可以很容易的通过光纤阵列光源的光纤阵列配置来得到线状光束。
一般，在激光退火装置中，于短軸方向上绞合并在与它正交的长軸方向上展宽是必要的。通常，线状光束的长度为长軸125mm～300mm，短軸150μm～700μm，如果长軸方向的长度越长，就可以大面积同时退火。
本实施例的激光退火装置中，由增加阵列化光纤的根数就可以在维持能量强度及其均匀性的状态下延长线状光束的长度。因此，适合于作为今后的大型TFT-LCD面板的制造用激光退火装置。
还有，本实施例的激光退火装置与实施例1所涉及的激光退火装置同样，具有使用GaN系半导体激光器所具有的优点和使用把合波激光光源的光纤的输出端以阵列状配置的光纤阵列光源所具有的优点。
再是，在上述实施例中，尽管是以使用备有单一照射头的扫描器为例的，在线状光束长軸方向的长度不够的场合，使用在长軸方向配置多个照射头也行。(实施例4)实施例4的激光退火装置除了照射头的放大光学系统的构成不同之外，与图35所示的实施例3的激光退火装置大体相同，同样部分的说明略去了。
如图38A和B所示，照射头500由多个(例如500个)备有光纤30的输出端(发光点)沿着与副扫描方向正交的方向1列配置的激光输出部的光纤阵列光源506、使从光纤阵列光源506发出的激光仅在沿着与光纤30的输出端的配置方向正交的方向上集束的第1圆柱形透镜512和使仅在沿着与光纤30的输出端的配置方向正交的方向上集束而在透明基板的扫描面(退火面)56上成像的第2圆柱形透镜514所构成。
第1圆柱形透镜512以在预定方向有曲率且在与预定方向正交的方向上为长形、长度方向(与预定方向正交的方向)与光纤30的输出端的配置方向平行来配置。还有，第2圆柱形透镜514以在预定方向有曲率且在该预定方向上为长形、曲率方向(预定方向)与光纤30的输出端的配置方向平行来配置。
在此激光退火装置中，由第1圆柱形透镜512把从光纤阵列光源506发出的激光在与光纤30的输出端的配置方向正交的方向上集束，由第2圆柱形透镜514把光在光纤30的输出端的配置方向上集束，在退火面56上线状成像。这些圆柱形透镜512、514起到了，例如，把束径在短軸方向放大6倍、长軸方向放大2倍的放大光学系统的功能。还有，图35中的透明基板150是与平台152一起以一定速度移动的，由从扫描器162的照射头500发出的线状光束沿着与平台移动方向相反的方向副扫描透明基板150，形成已照射区域504。
这里，来算出曝光面上的光密度。各个照射头的合波激光光源中使用输出功率100mW的多模激光器的场合，由7个LD可以得到输出功率600mW的合波激光束B。因此，在500根多模光纤30一列配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约300W。
还有，在用包覆层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的突变指数型光纤作为多模光纤30的场合，激光输出部68的束径为50μm×62.5mm。在短軸方向放大6倍、长軸方向放大2倍的束径放大之后，照射区域506的面积变成300μm×125mm。因此，在1msec曝光时，曝光面上的光密度是800mJ/cm2。进而，估计了光学系统损失后为约75％，曝光面上的光密度为600mJ/cm2。由此，可以以3000mm/s退火125mm幅度，在1sec内可以退火300mm×125mm。
根据以上说明，本实施例的激光退火装置，尽管没有使用空间光调制元件，可以很容易的通过光纤阵列光源的光纤阵列配置来得到线状光束。还有，由增加阵列化的光纤的根数就可以在维持能量强度及其均匀性的状态下延长线状光束的长度。因此，适合于作为今后的大型TFT-LCD面板的制造用激光退火装置。
还有，本实施例的激光退火装置与实施例1的激光退火装置同样，具有使用GaN系半导体激光器所具有的优点和使用把合波激光光源的光纤的输出端部以阵列状配置的光纤阵列光源所具有的优点。再是，也可以在长軸方向上配置多个照射头这点上，与实施例3是同样的。
下面来说明上面所说明的激光退火装置的变形例等。[用反射镜代替空间光调制元件的例子]在实施例1、2中，说明了用根据退火图案经空间光调制元件调制的激光照射而实施激光退火的例子，不过，如在全面退火场合那样的退火图案很单纯的情况下，也可以用反射镜来代替空间光调制元件。[激光退火装置的其它用途]在上述实施例中，说明了用本发明的激光退火装置来形成低温多晶硅TFT的例子，不过，本发明的激光退火装置也可以在以ITO(铟锡氧化物)、SnO2等构成的透明电极的退火等其它材料的退火中使用。[其它的空间调制元件]在实施例1、2中，说明了使用DMD和GLV作为空间光调制元件的例子，不过，使用MEMS(微电子机械系统)型空间调制元件(SLM)或由电光效应来调制透过光的光学元件(PLZT元件)或液晶光闸(FLC)等MEMS型以外的空间调制元件也行。其中，所谓MEMS是指，用作为集成电路(IC)制造过程的基石的微机械加工技术，来把微尺寸的传感器、传动机构以及控制电路集成化了的微系统的总称，所谓MEMS型空间调制元件是指由利用静电力驱动电器机械动作的空间调制元件。
还有，在实施例1中，说明了驱动DMD的部分显微反射镜的例子，不过，对于在与预定方向相对应的方向的长度比与所述预定方向交叉的方向的长度长的基板上，即使采用根据各自的控制信号可能使反射面的角度变更的多个显微反射镜按二维配置的细长DMD，由于控制反射面的角度的显微反射镜的个数变少了，同样可以使得调制速度加快。还有，即使在使用MEMS型空间调制元件或MEMS型以外的空间调制元件的场合，使用了相对于配置在基板上的全部象素的部分象素，就相当于加快了每个象素、每主扫描行的调制速度，可以得到同样的效果。[其它曝光方式]如图18所示，与上述的实施例一样，由扫描器162沿X方向扫描1次来使整个透明基板150退火也行；如图19A和B所示，用扫描器162在X方向使扫描透明基板150之后，把扫描器162在Y方向上移动1步，再度沿X方向进行扫描，反复进行扫描与移动，用多次扫描来把整个透明基板150退火也行。再是，在此例子中，扫描器162备有18个照射头166。[其它的激光装置(光源)]在上述实施例中，说明了使用有多个合波激光光源的光纤阵列光源的例子，不过，激光光源并不仅限于把合波激光光源阵列化的光纤阵列光源。例如，可以使用有1根把从有1个发光点的单一半导体激光器发出的激光输出的光纤的纤维光源阵列化的光纤阵列光源。
作为产生多个发光点所构成的激光光源，优选使用以下的(1)～(7)的光源。其中，以容易高输出功率、高辉度的合波激光光源以及用多个合波激光光源的光纤阵列光源和光纤束光源为特别优选。即，合波激光光源随合波激光束数的增加可以达到高辉度化。由此，可以改善多晶硅膜多结晶特性，使其阻抗低，载流子迁移率更高。还有，在光纤阵列光源和光纤束光源中，由于是由多根光纤成束构成的光源，使可以同时激光照射的面积变大，因而可以大面积高速退火。即，更容易高速化。
(1)多个GaN系半导体激光器阵列状配置的激光阵列。
(2)在1个芯片上备有多个发光点的GaN系多腔激光器。
(3)具有多个GaN系半导体激光器、1根光纤、把上述多个GaN系半导体激光器各自发出的激光束集束而把集束了的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统之合波激光光源。
(4)具有多个GaN系多腔激光器、1根光纤、把上述多个GaN系多腔激光器各自发出的激光束集束而把集束的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统之合波激光光源。
(5)具有有多个发光点的GaN系多腔激光器、1根光纤、把上述多个发光点各自发出的激光束集束而把集束的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统之合波激光光源。
(6)备有多个上述合波激光光源、此多个合波激光光源的光纤的输出端的各个发光点按阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
(7)由多个备有单一的GaN系半导体激光器、1根光纤、把上述单一GaN系半导体激光器发出的激光束集束而把集束的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统的纤维光源、此多个纤维光源的光纤输出端的各个发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
下面来详细说明各激光光源的构成。(激光阵列)还有，作为备有多个发光点的光源，可以使用，例如，如图20所示的在热处理部件100上配置多个(例如7个)片状半导体激光器LD1～LD7的激光阵列。(多腔激光器及其阵列)还有，如图21A所示，多个(例如5个)发光点110a在预定方向上配置的片状多腔激光器110是已知的。与配置片状半导体激光器相比，由于多腔激光器110的发光点的位置可以以很好的精度来配置，从各发光点发出的激光束容易合波。但是，发光点变多，在激光器制造时容易在多腔激光器110中发生挠曲，因此发光点110a的个数优选在5个以下。在本发明的照射头中，可以把此多腔激光器110或在如图21B所示的热处理部件100上的多个多腔激光器110按与各个片的发光点110a的配置方向同样方向配置的多腔激光器阵列来作为激光光源使用。(利用多腔激光器的合波激光光源)还有，合波激光光源并不限于把从多个片状半导体激光器发出的激光合波的光源。例如，如图22所示，可以使用具有有多个(例如3个)发光点110a的片状多腔激光器110的合波激光光源。此合波激光光源由多腔激光器110、1根多模光纤130、集束透镜120所构成。多腔激光器110可以由，例如，振荡波长405nm的GaN系激光二极管来构成。
在上述构成中，从多腔激光器110的多个发光点各自发出的各个激光束B由集束透镜120集束而入射到多模光纤130的芯130a中。入射到芯130a的激光在光纤内传输、合波成1束而输出。
把多腔激光器110的多个发光点110a并排设定成与上述多模光纤130的芯径大体相等的幅度内，同时，作为集束透镜120，由用与多模光纤130的芯径大体相等的焦距的凸透镜、用于使从多腔激光器110发出的光束仅准直在活性层中的垂直面的棒状透镜，可以提高激光束B与多模光纤130的结合效率。
还有，如图23所示，也可以使用具有有多个(例如3个)发光点的多腔激光器110、在热处理部件111上多个(例如9个)多腔激光器110互相以等间隔配置的激光阵列140的合波激光光源。多个多腔激光器110配置在与各个片多发光点110a的配置方向同样的方向上而固定。
此合波激光光源由透镜阵列140、与各个多腔激光器110对应配置的多个透镜阵列114、配置在透镜阵列140与多个透镜阵列114之间的1个棒状透镜113、1根多模光纤130和集束透镜120所构成。透镜阵列114具有与多腔激光器110的发光点对应的多个显微透镜。
在上述构成中，从多个多腔激光器110的多个发光点110a各自发出的各个激光束B由棒状透镜113在预定方向上集束之后，由透镜阵列114的各个显微透镜变成平行光。变成了平行光的激光束L由集束透镜120所集束，入射到多模光纤130的芯130a中。入射到芯130a中的激光在光纤内传输、合波成1束输出。(利用多段结构激光阵列的合波激光光源)
进一步示出其它的合波激光光源的例子。如图24A和B所示，此合波激光光源在大体为矩形的热处理部件180上搭载光軸方向的截面呈L字状的热处理部件182而在2个热处理部件之间形成收容空间。在L字状的热处理部件182的上面，在与各个片的发光点110a的配置方向相同的方向上以等间隔配置了多个(例如5个)发光点以阵列状配置的多个(例如2个)多腔激光器110而固定。
在大体呈矩形的热处理部件180中形成凹部，在热处理部件180的空间一侧的上面，按照其发光点与配置在热处理部件182的上面的激光片的发光点同在铅垂面上的位置，配置了多个(例如5个)发光点以阵列状配置的多个(例如2个)多腔激光器110。
在多腔激光器110的激光输出一侧，配置了配置有与各个片的发光点110a对应的准直仪透镜的准直仪透镜阵列184。准直仪透镜阵列184是按照其各个准直仪透镜的长度方向与激光束的扩展角大的方向(快軸方向)相一致、各个准直仪透镜的幅度方向与扩展角小的方向(慢軸方向)相一致来配置的。这样，把准直仪透镜阵列化而成一体，在得到激光的空间利用效率提高了的合波激光光源的高输出功率的同时，可以减少部件数而降低成本。
还有，在准直仪透镜阵列184的激光输出一侧，配置了1根多模光纤130和把激光束集束在此多模光纤130的入射端而组合的集束透镜120。
在上述构成中，从配置在激光部件180、182上的多个多腔激光器110的多个发光点110a各自发出的各个激光束经准直仪透镜阵列184而变成平行光，由集束透镜120集束，入射到多模光纤130的芯130a中。入射到芯130a的激光在光纤内传输、合波成1束输出。
按照上述所做，此合波激光光源由多腔激光器的多段配置和准直仪透镜阵列化，可以达到特别高的输出功率。由使用此合波激光光源，由于构成了更高辉度的光纤阵列光源或光纤束光源，作为构成本实施例的照射头的激光光源的纤维光源特别合适。
再是，把上述各个合波激光光源装在外壳内并从此外壳引出多模光纤130的输出端，就可以构成激光腔。
还有，在上述实施例中，举例说明了于合波激光光源的多模光纤的输出端和芯径与多模光纤相同且包覆层径比多模光纤小的其它光纤结合来得到高辉度的光纤阵列光源，但是，例如也可以使用包覆层径125μm、80μm、60μm等多模光纤而在输出端并不与其它光纤结合。
再是，可以用利用了上述的多段结构激光阵列的合波激光来构成实施例1～4的激光退火装置的光纤阵列光源。例如，在如图38所示的实施例4中，用上述合波激光来构成光纤阵列光源的场合，就可以按照下面所述来计算曝光面上的光密度。
(1)在使用照射头的合波激光光源中的各发光点的输出功率为30mW的多腔激光器的场合，由20个发光点可以得到500mW的合波激光束B。因此，在以600根多模光纤30为1列配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约300W。在使用包覆层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的突变指数型光纤作为多模光纤30的场合，激光输出部68的束径为50μm×75mm。通过放大光学系统以短軸方向6倍、长軸方向1.66倍的倍率把束径放大，照射区域506的面积变为300μm×125mm。因此，在1msec曝光时，曝光面上的光密度为800mJ/cm2。进而，估计由光学系统的损失之后为约75％，曝光面上的光密度为600mJ/cm2。
(2)在使用照射头的合波激光光源中的各发光点的输出功率为100mW的多腔激光器的场合，由20个发光点可以得到1600mW的合波激光束B。因此，在以625根多模光纤30为1列配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约1kW。在使用包覆层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的突变指数型光纤作为多模光纤30的场合，激光输出部68的束径为50μm×78mm。通过放大光学系统以短軸方向6倍、长軸方向5.3倍的倍率把束径放大，照射区域506的面积变为300μm×413mm。因此，在1msec曝光时，曝光面上的光密度为800mJ/cm2。进而，估计由光学系统的损失之后为约75％，曝光面上的光密度为600mJ/cm2。
(3)在使用照射头的合波激光光源中的各发光点的输出功率为100mW的多腔激光器的场合，由20个发光点可以得到1600mW的合波激光束B。因此，在以1250(625根×2)根多模光纤30为2列配置的光纤阵列光源的场合，激光输出部68的输出功率为约2kW。在多模光纤30的输出端与包覆层径＝60μm、芯径＝50μm的光纤结合，激光输出部68的束径变为110μm×37.5mm。通过放大光学系统以短軸方向6倍、长軸方向10倍的倍率把束径放大，照射区域506的面积变为660μm×375mm。因此，在1msec曝光时，曝光面上的光密度为800mJ/cm2。进而，估计由光学系统的损失之后为约75％，曝光面上的光密度为600mJ/cm2。再是，长軸方向的放大倍率变大，可以得到更深的焦点深度。[光量分布校正光学系统]在实施例1、2中，照射头中使用了由1对组合透镜构成的光量分布校正光学系统。此光量分布校正光学系统改变了各个输出位置的光束幅度以使出射一侧的靠近光軸中心部的光束幅度与周边部分的光束幅度之比变为比入射一侧小，当从光源出来的平行光束照射到DMD上时，把DMD的受照面上的光量分布校正为大体均匀。下面来说明此光量分布校正光学系统。
首先，如图27A所示，说明入射光束与输出光束其整体光束幅度(全光束幅度)H0、H1相同的场合的情况。再是，在图27A中，符号51、52表示的部分是假想的光量分布校正光学系统中的入射面和输出面。
在光量分布校正光学系统中，把靠近光軸Z1的中心部分的入射光束与周边部分的入射光束各自的光束幅度h0、h1取为相同(h0＝h1)。光量分布校正光学系统，对于在入射一侧相同光束幅度h0、h1的光，起到了把在中心部分的入射光束的光束幅度h0放大，反之，其周边部分的入射光束的光束幅度h1缩小的作用。也就是说，对于中心部分的输出光束的幅度h10相对于周边部分的输出光束的幅度h11为h11＜h10。用光束幅度的比率来表示，输出侧的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比h11/h10[(h11/h10)＜1]变成比入射一侧的比值(h1/h0＝1)小。
由这样的光束幅度的变化，可以使通常光量分布大的中央部分的光束在光量不足的周边部分得到，作为整体光的利用效率并没有下降，使得DMD的受照面上的光量分布大体均匀化。均匀化的程度，例如，有效领域内光量起伏在30％以内，优选在20％以内。
这样的光量分布校正光学系统在入射一侧和输出一侧的作用、效果即使在整体光束幅度变化的场合(图27B、C)也是同样的。
图27B表示把入射一侧的整体光束幅度H0“缩小”为H2(H0＞H2)而输出的情况。即使在这样的场合，光量分布校正光学系统的作用在于，把入射侧的光束幅度h0、h1同一的光变成在输出一侧的中央部分的光束幅度h10比周边部分大，反之，周边部分的光束幅度h11变成比中心部分小。考虑光束的缩小率，起到了相对于中心部分的入射光束的缩小率比周边部分小而对于周边部分的入射光束的缩小率比中心部分大的作用。即使在此场合，中心部分的光束幅度对周边部分的光束幅度之比(H11/H10)要比入射一侧之比(h1/ho＝1)小[(h11/h10)＜1]。
图27C示出了把入射一侧整体光束幅度H0放大为幅度H3(H0＜H3)而输出的情况。即使在这样的场合，光量分布校正光学系统的作用在于，把入射侧的光束幅度h0、h1同一的光变成在输出一侧的中央部分的光束幅度h10比周边部分大，反之，周边部分的光束幅度h11变成比中心部分小。考虑光束的放大率，起到了相对于中心部分的入射光束的放大率比周边部分大而对于周边部分的入射光束的放大率比中心部分小的作用。即使在此场合，中心部分的光束幅度对周边部分的光束幅度之比(H11/H10)要比入射一侧之比(h1/ho＝1)小[(h11/h10)＜1]。
这样，由于光量分布校正光学系统改变了各输出位置的光束幅度，使得在入射一侧的靠近光軸Z1的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比要比输出一侧小，因此尽管激光在入射一侧是同一光束幅度的光，但是，输出一侧其中央部分的光束幅度变得比周边部分大，而周边部分的光束幅度变得比中心部分小。由此，可以在周边部分利用中央部分的光束，作为整个光学系统其光的有效利用率没有下降，可以形成光量分布大体均匀的光束截面。
其次，示出作为光量分布校正光学系统使用的1对组合透镜的具体透镜数据之一例。在此例子中表示的是，如光源为激光阵列光源时，输出光束的截面的光量分布是高斯分布时的透镜数据。再是，在单模光纤的入射端连接了1个半导体激光器的场合，从光纤发出的输出光束的光量分布变成高斯分布。本实施例在这样的场合也可以适用。还有，在多模光纤的芯径小靠近单模光纤的构成等中，光軸附近中心部分的光量比周边部分的光量大的场合，也可以适用。下面的表1示出了基本透镜数据。
表1
由表1可知，1对组合透镜是由2个旋转对称对非球面透镜所构成。把配置在光入射一侧的第1透镜的光入射侧取为第1面，输出光一侧的面为第2面，第1面是非球面形。还有，把配置在光输出一侧的第2透镜的光入射侧取为第3面，输出光一侧的面为第4面，第4面为非球面形。
在表1中，面编号Si表示第i(i＝1～4)面的编号，曲率半径ri表示第i面的曲率半径，面间隔di表示第i面与第i+1面在光軸上的面间隔，面间隔di值的单位是mm。折射率Ni表示有第i面的光学元件在波长405nm的折射率值。
下面表2示出了第1面和第4面的非球面数据。
表2
上述非球面数据是表示用表示非球面形的下述式(A)中的系数。〔数1〕Z=C·ρ21+1-K·(C·ρ)2+Σi=310ai·ρi······(A)]]>在上述式(A)中的各个系数的定义如下Z从比光軸高出ρ的位置的非球面上的点到与非球面的顶点的切平面(与光軸垂直的平面)下悬的垂线的长度(mm)；ρ离开光軸的距离(mm)；K圆锥系数C近軸曲率(1/r，r近軸曲率半径)ai第i次(i＝3～10)非球面系数在表2所示的数值中，符号“E”表示以其后面的数值为以10为底的“幂指数”，以10为底的幂指数的系数表示为“E”前乘得的数值，例如“1.0E-02”表示“1.0×10-2”。
图29表示了由上述表1和表2所表示的1对组合透镜所得到的照明光的光量分布。横軸表示离开光軸的坐标，纵軸表示光量比(％)。再是，为了比较，图28中示出了在没有进行校正的场合的照明光的光量分布(高斯分布)。由图28和图29可知，用光量分布校正光学系统进行校正，与没有进行校正的场合相比，得到了大体均匀的光量分布。由此，照射头中的光的利用效率没有下降，可以用均匀的激光进行均匀的激光退火。[其它成像光学系统]在实施例1中，照射头中使用的DMD的光反射一侧配置了作为成像光学系统的2组透镜系统，配置把激光放大而成像的成像光学系统也行。放大由DMD反射的光束线的截面积，可以把受照面上的照射区域面积放大到所期望的大小。
例如，如图30A所示，照射头可以由DMD50、用激光照射DMD50的照明装置144、把用DMD50反射的激光放大而成像的透镜系统454、458、配置了与DMD50的各个象素对应的多个显微透镜474的显微透镜阵列472、设置了与显微透镜阵列472的各个显微透镜对应的多个小孔478的小孔阵列476、通过小孔的激光在被曝光面56上成像的透镜系统480、482所构成。
在此照射头中，由从照明装置144发出的激光所照射，由DMD50在on方向上所反射的光束线的截面积为透镜系统454、458放大数倍(例如2倍)。放大了的激光由显微透镜阵列472的各个显微透镜集束于DMD50的各个相应的象素上，通过小孔阵列476的对应小孔。通过了小孔的激光由透镜系统480、482在被曝光面56上成像。
此成像光学系统中，由于由DMD50所反射的光由放大透镜454、458放大数倍而投影到扫描面56上，使得整个图像区域变宽广了。此时，如果没有配置显微透镜阵列472和小孔阵列476的话，如图30B所示，投影在扫描面56上的各射束光点BS的1个象素尺寸(光点尺寸)变得比相应的照射区域468的尺寸大，表示照射区域468的(扫描)细度的MTF(调制传递函数)特性下降。
另一方面，在配置了显微透镜阵列472和小孔阵列476的场合，DMD50反射的激光由显微透镜阵列472的各个显微透镜集束于DMD50的各个相应象素上，由此，如图30C所示，即使在照射区域被放大的场合，可以把各射束光点BS的光点尺寸缩小到所期望的大小(例如，10μm×10μm)，防止了MTF特性的下降，可以进行高精细的曝光。再是，照射区域468的倾斜，是由于为了使在象素之间没有间隙而把DMD50倾斜配置。
还有，即使由于显微透镜的像差使光束粗，由小孔可以把在扫描面56上的光点尺寸整形成一定的大小，同时，由通过与各个象素对应设置的小孔，可以防止相邻的象素之间的交调失真。
进而，在照明装置144中使用了与上述实施例同样的高辉度光源，使得从透镜458出来的入射到显微透镜阵列472的各个显微透镜上的光束的角度变小，就可以防止相邻象素的光束的一部分的入射。即，可以实现高消光比。
通过以上说明，本发明的第1种激光退火装置起到了所述的效果，即使用可以连续驱动的、输出稳定性优异的半导体激光器、可以以优良的重复性且高速地形成具有良好结晶特性的高载流子迁移率的多晶硅膜，的效果。还有，本发明的第1激光退火装置起到了所述的小型化、高可靠性、容易维护的效果。更有，本发明的第1种激光退火装置起到了所述的没有必要使用特殊材料的光学系统而成本低的效果。
还有，本发明的第2种激光退火装置起到了，没有使用特殊材料的光学系统、可以进行以均匀强度的激光照射的退火效果。
还有，本发明的第3种激光退火装置具有空间光调制元件，起到了此空间光调制元件的调制速度快，并可以高速且高精细进行退火的效果。(实施例5)下面参照附图来说明本发明的实施例5所涉及的激光薄膜形成装置。[激光薄膜形成装置]如图39所示，激光薄膜形成装置70备有闭合空间的箱状腔72。在腔72的侧壁上，设置有后面讲到的、使从光纤阵列光源66发出的线状光束入射的入射窗74和线状光束输出的出口窗76。再是，入射窗74用透过率高的合成石英玻璃78所密闭。
腔72设置有提供原料气体甲硅烷气体的供给管路80，通过质量流控制器84与原料气罐82相连接。还有，在腔72的底壁，配置有排出排除气体的排气通道86，于用真空泵88把腔72内的气体排气的同时调整腔72的内压。
再是，在腔72的底壁上，连接有把腔72内的气体导入四极滤质器90的导入管92，用四极滤质器90可监控腔72内的反应生成物。
另一方面，在腔72的中央部分，配置有载置作为成膜对象的玻璃制基板94的移动平台96。在此移动平台96中内置有加热器100，把基板94的温度保持在约250℃的温度范围。
还有，移动平台96配置在由线状光束可以激发原料气体进行薄膜S沉积的位置上。即，配置在线状光束的照射区域内的位置上。
还有，移动平台96的下面形成了与导轨的轨道98接合的凹部102，沿着导轨的轨道98，移动平台96以预定速度向箭头所示方向A移动。此移动方向(箭头A方向)是与线状光束的束腰W(光分解反应区域参照图42)成正交的方向。
再有，如图9A所示，光纤阵列光源66有多个激光腔64，各个激光腔64中，多模光纤30的一端相结合。在多模光纤30的另一端，与芯径和多模光纤30相同而包覆层径比多模光纤30小的光纤31相结合。
在光纤31的输出端(发光点)以1列线状配置了激光输出部分68。此发光点的配置方向是与腔72内设置的移动平台96的移动方向(箭头A的方向)正交的方向、线状光束以预定的幅度横切载置在移动平台96上的基板94的幅度方向而构成的。
如图9B所示，光纤31的输出端部已经被夹在2片表面平坦的支撑板65之间而固定。还有，光纤31的输出端部用玻璃等透明保护板63所保护。保护板63好可配置成与光纤31的端面紧密粘合，把光纤31的端面密封那样来配置也行。光纤31的输出端的光密度高，容易吸尘，容易老化，通过配置保护板63在可以防止端面的尘埃附着的同时，可以推迟其老化。
还有，在激光输出部分68的前面，设置有准直仪透镜128，把从激光输出部分68发出的激光束变成平行光。变成了平行光的激光束通过圆柱形透镜104使得仅在与光纤31的配置方向正交的方向上集束。
圆柱形透镜104的形状是，在预定方向上有曲率且与预定方向正交的方向上为长形的，以使其长度方向(与预定方向正交的方向)变成与光纤30的输出端的配置方向平行来配置。由此，在基板94的上方变成以线状成像的线状光束。
还有，在本实施例中，为了使包覆层径小的光纤31的输出端以没有间隙而1列配置，在包覆层径大的部分相邻的2根多模光纤30之间使多模光纤30重叠，在重叠的多模光纤30中结合的光纤31的输出端配置成夹在其包覆层径大的部分相邻的2根多模光纤30结合的光纤31的2个输出端之间。
这样的光纤与实施例1同样，例如如图10所示，可以由在包覆层径大的多模光纤30的激光束输出一侧的前端同軸结合长度1～30cm的包覆层径小的光纤31来得到。
激光腔64，与的1实施例同样，是由图11～图14所示的合波激光光源(纤维光源)来构成。[激光薄膜形成装置的作用]
现在来说明激光薄膜形成装置的作用。
从各个构成光纤阵列光源66的合波激光光源的GaN系半导体激光器LD1～LD7以发散光状态发出的激光束B1、B2、B3、B4、B5、B6和B7各自由对应的准直仪透镜11～17变成平行光。变成了平行光的激光束B1～B7由集束透镜20集束，在多模光纤30的芯30a的入射端面收束。
在本例中，由准直仪透镜11～17和集束透镜20构成集束光学系统，由此集束光学系统与多模光纤30构成合波光学系统。即，由集束透镜20按上述那样集束的激光束B1～B7在入射到此多模光纤30的芯30a中，在光纤内传输，从与合波为1激光束B的多模光纤30的输出端部结合的光纤31输出。
当各个激光腔内激光束B1～B7与多模光纤30的结合效率为0.85、GaN系半导体激光器LD1～LD7的各自输出功率为30mW(使用单模激光器场合)时，对于各个阵列状配置的光纤31，可以得到输出功率180mW(＝30mW×0.85×7)的合波激光束B。因此，在1200根光纤31阵列状配置的激光输出部分68的输出功率为约216W(＝180mW×1200)。
再有，尽管在本实施例中光纤31的根数为1200根，不过，光纤31的根数可以由使得线状光束的长度变成比沉积薄膜S的基板94的幅度尺寸大那样来决定。
也就是说，通过增加阵列化光纤的根数就可以在维持能量强度和其均匀性的状态下延长线状光束的长度。因此可以利用来作为大型TFT-LCD面板的薄膜形成装置。
在光纤阵列光源66的激光输出部分68中，高辉度的发光点沿着主扫描方向1列配置。由于从单一半导体激光器发出的激光束结合在1根光纤中的过去的纤维光源，其输出功率低，不得不多列配置来得到所期望的输出功率，但是，本实施例中所使用的合波激光光源是高输出功率的，很少数目的列，例如即使1列，就可以得到期望的输出功率。
还有，在用包覆层径＝125μm、芯径＝50μm、NA＝0.2的突变指数型光纤为多模光纤30的场合，激光输出部68的束径为50μm×150mm。在基板94的上方的照射区域变成50μm×150mm。因此，在1msec照射时，基板94上的光密度是960mJ/cm2。估计由光学系统的损失后为约75％，照射面上的光密度为720mJ/cm2。由此，可以在1sec内照射150mm的线长。
由这样的构成，变成线状输出的激光束由准直仪透镜128变成平行光，由圆柱形透镜104把其变成仅集束在与光纤31的配置方向正交的方向上的线状光束。如图40～图42所示，线状光束从腔72的入射窗74入射，取以束腰(50μm)为中心的50μm～60μm(束腰×1.2)范围作为反应区域，总是在基板94的幅度方向上给予光能。还有，由于焦点深度大，反应区域的幅度也变大了。
另一方面，用加热器100把基板94保持在约300℃左右的温度。还有，从供给管路80提供10％He稀释的甲硅烷气(SiH4)来作为原料气体。甲硅烷气在基板94的上方扩散，被激光束的光能所分解，在反应区域的幅度方向上于玻璃制基板94上沉积SiO2绝缘膜S。
这里，由于线状激光束照射的区域总是基板的幅度方向，如过去的单一光源的激光束那样(参照图45)，没有必要用激光束进行偏向扫描。
还有，为了在基板94的整个面上成膜，把移动平台96沿着箭头方向A以一定速度移动，由基板94的端部开始，在大范围内依次形成了SiO2绝缘膜。
如此，由于载置基板的移动平台是沿着与基板幅度方向正交的方向移动的，没有必要设置扫描线状光束的扫描光学系统，装置构成变得简单。
再有，在本实施例中，尽管是把基板94移动而在整个面上成膜，但是线状光束仅偏向A方向，也就可以像是整个面用线状光束照射那样了。
还有，向腔72提供的原料气体，当然可以随作为目的的膜的种类不同而变化。在形成金属膜的场合，以金属羰基化合物Cr(CO)6、Mo(CO)6、W(CO)6等为原料气，分别形成了Cr、Mo、W的金属膜。还有，用Al(CH3)3为原料气体形成了Al线，可以在各种有效利用低温、低损伤的各种成膜中得到应用。
进一步说，对激光束进行光量控制，就可以调整膜的厚度，而且，也可以用扫描激光束来控制光能的空间分布。(实施例6)下面说明实施例6的激光·溅射薄膜形成装置。
如图43所示，在真空槽106的底部，设置有承载硅靶108的靶支撑台110。还有，在真空槽106的项部下垂有支撑基板94的架子112，用红外灯114把基板94的温度保温为250℃。
在真空槽106的右壁上，设置有导入氩等惰性气体的导入管116。在导入管116的下方设置了使真空槽106内排气的排气管118。还有，在真空槽106的左壁上设置有入射窗120，以使线状光束入射到真空槽106之内。
还有，线状光束为反射镜130所折返，由透镜132集束而通过入射窗120，照射硅靶108，产生溅射粒子P，在基板94的表面上高速形成质量良好的硅膜。
这里，如图44所示，在硅靶108上，由于整个幅度上都为线状光束所照射，靶支撑台110沿着箭头方向作平行移动，矩形硅靶108的整个面上毫无遗漏的被线状光束所照射。为此，可以有效产生溅射粒子。
如以上那样，本发明由用均匀的线状光束照射矩形靶，使得由可能在其对面的矩形基板上形成均匀的薄膜。然而，由于不需要光偏振，使光学系统简便，可以便宜地实现薄膜形成装置。
再是，在实施例5、6中，尽管以采用GaN系半导体激光器来作为半导体激光器的例子来说明的，不过，可以使用含Al、Ga、In中的至少1种的发光层的III族氮系半导体激光器。
可以使用含Al、Ga、In中的至少1种的发光层的III族氮系半导体激光器来作为激光光源，与ArF准分子激光器相比较，可以构成低成本、长寿命光源。
例如，在激光光源中使用可以连续驱动、输出功率稳定性优异的GaN系半导体激光器，就可以使得脉冲宽度、重复频率变成可变，薄膜的粒径控制成为可能。
还有，与使用ArF准分子激光器的薄膜形成装置相比，小型化、高可靠性、维护容易，能量效率高。更有，由于使用了波长200～450nm的激光束，没有必要使用特殊材料的光学系统，成本变低。还有，由于重复频率高，为10MHz～1GHz，蓄积能量的时间短，成膜速度变快。
再是，作为备有多个激光输出部分的激光光源，优选采用以下光源。其中，以容易高输出功率和高辉度的合波激光光源和用多个合波激光光源的光纤阵列光源或光纤束光源为特别优选。即，合波激光光源随其合波的激光束的个数的增加，可以实现高辉度化，提高了成膜速度。
还有，在把光纤的输出端作为激光输出部分来使用的场合，作为光纤优选使用其芯径均匀、输出端的包覆层径比入射端的包覆层径小的光纤。
在用输出端的包覆层径大的光纤为显微光源时，于其成束时，激光输出部分的发光点的直径变大，得不到充足的焦点深度。然而，在输出端的包覆层径小时，由于与芯接近，可以实现光源的高辉度。由此，焦点深度变深，一次照射可以成膜的面积变大。
还有，如AlxGayInz那样，XYZ的混合比可以任意变化，就可以改变发光层的光学能隙。
例如，以GaN的光学能隙3.2～3.5eV为基准，向其中加入Al，可以变大到6.5eV的程度，即使在紫外区域也对应。还有，向其中加入In，可以变到直至1.9eV的程度，可以与可见区域相对应。再是，激光的波长在氮化铝系的场合，约为200nm，而在氮化镓系时约为350nm。
尽管实施例5、6是用备有多个合波激光光源的光纤阵列光源为例来说明的，不过激光光源并不限制于阵列化合波激光光源的光纤阵列光源。作为激光光源，优选使用以下的(1)～(5)的光源。
(1)具有多个半导体激光器、1根光纤、把上述多个半导体激光器各自发出的激光束集束而把集束了的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统之合波激光光源。
(2)在(1)的合波激光光源中的上述半导体激光器是由具有多个发光点的多腔激光器构成的合波激光光源。
(3)具有多个发光点的多腔激光器、1根光纤、把从上述多个发光点各自发出的激光束集束而把集束了的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统之合波激光光源。
(4)备有多个上述合波激光光源、此多个合波激光光源的光纤的输出端的各个发光点按阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
(5)由多个备有单一半导体激光器、1根光纤、把上述单一半导体激光器发出的激光束集束而把集束了的光束与上述光纤的入射端结合的集成光学系统的纤维光源、此多个纤维光源的光纤输出端的各个发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
在上述光源中，特别优选的是容易高输出功率、高辉度的合波激光光源和用多个合波激光光源的光纤阵列光源和光纤束光源。即，合波激光光源随其合波的激光束的个数的增加，可以实现高辉度化。由此，可以改善多晶硅膜结晶特性，阻抗低，载流子迁移率更提高。还有，在光纤阵列光源或光纤束光源中，由于是多根光纤成束来构成光源，因此激光可以同时照射的面积变大，可以高速地形成大面积薄膜。即，更容易高速化。
通过以上说明，由本发明的激光薄膜形成装置可以均匀地大面积成膜，而且可以以低的成本来制长寿命的激光光源。
权利要求
1.一种激光退火装置，其特征在于，备有由至少一个氮化镓(GaN)系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源和用由该激光光源发出的激光束在退火面上扫描的扫描器。
2.如权利要求1所述的激光退火装置，其特征在于，所述激光光源是由下述(1)～(5)中的任何一种光源所构成(1)备有多个GaN系半导体激光器、1根光纤以及把从上述多个GaN系半导体激光器各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(2)用有多个发光点的GaN系多腔激光器构成(1)的合波激光光源中的所述GaN系半导体激光器的合波激光光源；(3)备有多个发光点的GaN系多腔激光器、1根光纤以及把从上述多个发光点各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(4)备有多个所述合波激光光源、各个发光点在多个合波激光光源的光纤输出端以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源；(5)具有多个备有单个GaN系半导体激光器、1根光纤、把上述单个GaN系半导体激光器发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的纤维光源、在此多个纤维光源的光纤输出端处各个发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
3.如权利要求2所述的激光退火装置，其特征在于，所述光纤使用的是芯径均匀且输出端的包覆层径比入射端的包覆层径小的光纤。
4.一种激光退火装置，其特征在于，它备有由至少一个氮化镓(GaN)系半导体激光器所产生的多个发出波长350～450nm的激光束的发光点所构成的激光光源、根据各自的控制信号而改变配置在基板上的多数象素部分的光调制状态、调制从所述激光光源发出的激光束之空间光调制元件以及用在各象素部分调制了的激光束在退火面上扫描的扫描器。
5.如权利要求4所述的激光退火装置，其特征在于，所述激光光源是由下述(1)～(5)中的任何一种光源所构成(1)备有多个GaN系半导体激光器、1根光纤以及把从上述多个GaN系半导体激光器各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(2)用有多个发光点的GaN系多腔激光器构成(1)的合波激光光源中的上述GaN系半导体激光器的合波激光光源；(3)备有多个发光点的GaN系多腔激光器、1根光纤以及把从上述多个发光点各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(4)备有多个上述合波激光光源、此多个合波激光光源的光纤输出端中各个发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源；(5)具有多个备有单个GaN系半导体激光器、1根光纤、把上述单个GaN系半导体激光器发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的纤维光源、此多个纤维光源的光纤输出端中各个发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
6.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，所述光纤使用的是芯径均匀且输出端的包层径比入射端的包层径小的光纤。
7.如权利要求4所述的激光退火装置，其特征在于，在所述激光光源与所述空间光调制元件之间配置有准直仪透镜和光量分布校正光学系统，其中所述准直仪透镜把从所述激光光源出来的光束变成平行光束，而光量分布校正光学系统把各输出位置的光束幅度改变成输出一侧的光軸附近的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比值比入射一侧的小而把由上述准直仪透镜平行光束化了的激光的光量分布校正为在上述空间调制元件的受照面上大体均匀。
8.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，在所述激光光源与所述空间光调制元件之间配置有准直仪透镜和光量分布校正光学系统，其中所述准直仪透镜把从所述激光光源出来的光束变成平行光束，而光量分布校正光学系统把各输出位置的光束幅度改变成输出一侧的光軸附近的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比值比入射一侧的小而把由上述准直仪透镜平行光束化了的激光的光量分布校正为在上述空间调制元件的受照面上大体均匀。
9.如权利要求4所述的激光退火装置，其特征在于，所述空间调制元件是由显微反射镜器件所构成的，其所述的显微反射镜器件是由可以变更与各个控制信号相应的反射面的角度的多个显微反射镜在基板上二维配置而构成的。
10.如权利要求4所述的激光退火装置，其特征在于，在所述基板上配置的象素部分中的比总数少的多个象素部分各自更备有由随相应的退火信息所生成的控制信号来控制的控制器。
11.如权利要求5所述的激光退火装置，其特征在于，在所述基板上配置的象素部分中的比总数少的多个象素部分各自更备有由随相应的退火信息所生成的控制信号来控制的控制器。
12.如权利要求6所述的激光退火装置，其特征在于，在所述基板上配置的象素部分中的比总数少的多个象素部分各自更备有由随相应的退火信息所生成的控制信号来控制的控制器。
13.如权利要求10所述的激光退火装置，其特征在于，它的所述空间调制元件是由显微反射镜器件所构成的，其所述的显微反射镜器件是由可以变更与各个控制信号相应的反射面的角度的多个显微反射镜在基板上二维配置而构成的。
14.如权利要求10所述的激光退火装置，其特征在于，在所述激光光源与所述空间光调制元件之间配置有准直仪透镜和光量分布校正光学系统，其中所述准直仪透镜把从所述激光光源出来的光束变成平行光束，而光量分布校正光学系统把各输出位置的光束幅度改变成输出一侧的光軸附近的中心部分的光束幅度与周边部分的光束幅度之比值比入射一侧的小而把由上述准直仪透镜平行光束化了的激光的光量分布校正为在上述空间调制元件的受照面上大体均匀。
15.一种激光薄膜形成装置，其特征在于，备有由至少一个激光器产生的多个发光点所构成的激光光源并备有把上述激光光源发出的激光束以线状在所述基板的幅度方向上集束的光学系统，在把激光束入射到反应容器内后把提供给反应容器内的原料气体光解而把薄膜沉积在基板上。
16.如权利要求15所述的激光薄膜形成装置，其特征在于，具有载置了所述基板的、可以在与此基板的幅度方向正交的方向上移动的移动平台。
17.如权利要求15所述的激光薄膜形成装置，其特征在于，所述激光光源是由下述(1)～(5)中的任何一种光源所构成(1)备有多个半导体激光器、1根光纤以及把从上述多个半导体激光器各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(2)用有多个发光点的多腔激光器构成上述(1)的合波激光光源中的半导体激光器的合波激光光源；(3)备有多个发光点的多腔激光器、1根光纤以及把从上述多个发光点各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(4)备有多个上述合波激光光源、此多个合波激光光源的光纤输出端中各发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源；(5)具有多个备有单一半导体激光器、1根光纤、把上述单一GaN系半导体激光器发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的纤维光源、此多个纤维光源的光纤输出端中各发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
18.一种激光薄膜形成装置，其特征在于，备有输出激光束的激光输出部分沿着所述固体材料的幅度方向成线状配置的激光光源并备有把上述激光光源发出的激光束以线状沿所述固体材料的幅度方向集束的光学系统，在把激光束入射到反应容器内后把提供给反应容器内的原料气体光解而把薄膜沉积在基板上。
19.如权利要求17所述的激光薄膜形成装置，其特征在于，所述激光光源是由下述(1)～(5)中的任何一种光源所构成(1)备有多个半导体激光器、1根光纤以及把从上述多个半导体激光器各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(2)用有多个发光点的多腔激光器构成(1)的合波激光光源中的上述半导体激光器的合波激光光源；(3)备有多个发光点的多腔激光器、1根光纤以及把从上述多个发光点各自发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的合波激光光源；(4)备有多个上述合波激光光源、此多个合波激光光源的光纤输出端中各发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源；(5)具有多个备有单一半导体激光器、1根光纤、把上述单一GaN系半导体激光器发出的激光束集束并把集束了的光束在上述光纤的入射端结合的集束光学系统的纤维光源、此多个纤维光源的光纤输出端中各发光点以阵列状配置的光纤阵列光源或束状配置的光纤束光源。
20.如权利要求17所述的激光薄膜形成装置，其特征在于，所述的激光光源由含有Al、Ga、In中的至少1种发光层的III族氮系半导体激光器所构成。
全文摘要
一种激光退火装置，备有由至少一个氮化镓(GaN)系半导体激光器产生的多个波长350～450nm的激光束的发光点构成的激光光源和由该光源发出的激光束在退火面上扫描的扫描器，从而可采用可连续驱动、输出稳定性优异的半导体激光，以良好重复性且高速地形成具有良好结晶特性的高迁移率的多晶硅膜。而激光退火装置还可备有根据各控制信号而改变配置在基板上的多数象素部分的光调制状态、调制发自激光光源的激光束之空间光调制元件。还有，作为应用例可举激光薄膜形成装置，其备有用至少一种半导体激光器产生的多个发光点构成的激光光源、把该光源发出的激光束以线状集束于上述基板的幅度方向的光学系统，从而把激光束入射到反应容器内并把其中的原料气体光解而沉积在基板上形成薄膜。
文档编号C23C16/48GK1467802SQ0314111
公开日2004年1月14日 申请日期2003年6月9日 优先权日2002年6月7日
发明者石川弘美, 原田明宪, 藤井武, 冈崎洋二, 永野和彦, 山川博充, 山中英生, 二, 充, 宪, 彦, 生 申请人:富士胶片株式会社