(57)【要約】      （修正有）【課題】一度に大きな面積を所望の温度分布に加熱することができるレーザ加熱装置を提供する。【解決手段】レーザ光源と、このレーザ光源から放射されるレーザ光を導く光導波部材２とからなり、上記光導波部材２が上記レーザ光を入射せしめる一端面９と、上記レーザ光を放射せしめる、上記一端面９より広い面積を有する他端面１０とを有する構造にし、さらに他端面１０を管状面にすることで被加熱物を広範囲に加熱することができる。【選択図】図１
2006055885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源と、このレーザ光源から放射されるレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記レーザ光を入射せしめる一端面と、上記レーザ光を放射せしめる、上記一端面より広い面積を有する他端面とを有することを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項２】
上記光導波部材の他端面が管状面であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加熱装置。
【請求項３】
互いに離間した複数のレーザ光源と、この複数のレーザ光源から放射される複数のレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記複数のレーザ光源からの上記複数のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、レーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する一平面を形成する一つの他端面を有することを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項４】
互いに離間した複数のレーザ光源と、この複数のレーザ光源から放射される複数のレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記複数のレーザ光源からの上記複数のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、レーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とよりなり、上記複数の他端面が合体して管状面を形成することを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項５】
中心位置の第１のレーザ光源と、この第１のレーザ光源から放射される第１のレーザ光を導く第１の光導波部材と、周方向に互いに離間した複数の第２のレーザ光源と、この複数の第２のレーザ光源から放射される複数の第２のレーザ光を導く第２の光導波部材とよりなり、上記第１の光導波部材が上記第１のレーザ光を入射せしめる一端面と、上記第１のレーザ光を放射せしめる、上記一端面より広い面積を有する他端面とを有し、上記第２の光導波部材が上記複数の第２のレーザ光源からの上記複数の第２のレーザ光を夫々入射せしめる周方向に互いに離間した複数の一端面と、上記第２のレーザ光を放射せしめる、上記第２の光導波部材の上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とより成り、上記第２の光導波部材の上記複数の他端面が合体して上記第１の光導波部材の上記他端面の外周に同心状に配置される管状面を形成することを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項６】
互いに離間した複数の第１のレーザ光源と、この複数の第１のレーザ光源から放射される複数の第１のレーザ光を導く第１の光導波部材と、周方向に互いに離間した複数の第２のレーザ光源と、この複数の第２のレーザ光源から放射される複数の第２のレーザ光を導く第２の光導波部材とよりなり、上記第１の光導波部材が上記複数の第１の上記レーザ光源からの上記複数の第１のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、上記第１のレーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する他端面とを有し、上記第２の光導波部材が上記複数の第２のレーザ光源からの上記複数の第２のレーザ光を夫々入射せしめる周方向に互いに離間した複数の一端面と、上記第２のレーザ光を放射せしめる、上記第２の光導波部材の上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とより成り、上記第２の光導波部材の上記複数の他端面が合体して上記第１の光導波部材の上記他端面の外周に同心状に配置される管状面を形成することを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項７】
上記第１の光導波部材の上記他端面が管状面であることを特徴とする請求項５または６記載のレーザ加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ加熱装置、特に一度に大きな面積を所望の温度分布に加熱することができるレーザ加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板等を加熱するためにＹＡＧレーザや炭酸ガスレーザ加熱装置を用いてスポット移動方式、線状ビーム照射方式、スキャニング方式で加熱したり、ストライプ幅の広い高出力半導体レーザ加熱装置を用いて加熱していた（特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−９４８９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
然しながら、上記スポット移動方式及びスキャニング方式はいずれも加熱すべき位置をレーザ光で走査する方式であるから加熱すべき部分の全体にレーザ光を一度に照射することができず、処理効率が落ちる。また、線状ビーム照射方式やストライプ幅の広い高出力半導体レーザ加熱装置においては、線状でしか加熱することができず一度に大きな面積を所望の温度分布で加熱することができないという欠点があった。
【０００４】
本発明は上記の欠点を除くようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のレーザ加熱装置は、レーザ光源と、このレーザ光源から放射されるレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記レーザ光を入射せしめる一端面と、上記レーザ光を放射せしめる、上記一端面より広い面積を有する他端面とを有することを特徴とする。
【０００６】
上記光導波部材の他端面は管状面である。
【０００７】
また、本発明のレーザ加熱装置は、互いに離間した複数のレーザ光源と、この複数のレーザ光源から放射される複数のレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記複数のレーザ光源からの上記複数のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、レーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する一平面を形成する一つの他端面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のレーザ加熱装置は、互いに離間した複数のレーザ光源と、この複数のレーザ光源から放射される複数のレーザ光を導く光導波部材とよりなり、上記光導波部材が上記複数のレーザ光源からの上記複数のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、レーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とよりなり、上記複数の他端面が合体して管状面を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のレーザ加熱装置は、中心位置の第１のレーザ光源と、この第１のレーザ光源から放射される第１のレーザ光を導く第１の光導波部材と、周方向に互いに離間した複数の第２のレーザ光源と、この複数の第２のレーザ光源から放射される複数の第２のレーザ光を導く第２の光導波部材とよりなり、上記第１の光導波部材が上記第１のレーザ光を入射せしめる一端面と、上記第１のレーザ光を放射せしめる、上記一端面より広い面積を有する他端面とを有し、上記第２の光導波部材が上記複数の第２のレーザ光源からの上記複数の第２のレーザ光を夫々入射せしめる周方向に互いに離間した複数の一端面と、上記第２のレーザ光を放射せしめる、上記第２の光導波部材の上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とより成り、上記第２の光導波部材の上記複数の他端面が合体して上記第１の光導波部材の上記他端面の外周に同心状に配置される管状面を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のレーザ加熱装置は、互いに離間した複数の第１のレーザ光源と、この複数の第１のレーザ光源から放射される複数の第１のレーザ光を導く第１の光導波部材と、周方向に互いに離間した複数の第２のレーザ光源と、この複数の第２のレーザ光源から放射される複数の第２のレーザ光を導く第２の光導波部材とよりなり、上記第１の光導波部材が上記複数の第１の上記レーザ光源からの上記複数の第１のレーザ光を夫々入射せしめる互いに離間した複数の一端面と、上記第１のレーザ光を放射せしめる、上記複数の一端面より広い面積を有する他端面とを有し、上記第２の光導波部材が上記複数の第２のレーザ光源からの上記複数の第２のレーザ光を夫々入射せしめる周方向に互いに離間した複数の一端面と、上記第２のレーザ光を放射せしめる、上記第２の光導波部材の上記複数の一端面より広い面積を有する複数の他端面とより成り、上記第２の光導波部材の上記複数の他端面が合体して上記第１の光導波部材の上記他端面の外周に同心状に配置される管状面を形成することを特徴とする。
【００１１】
上記第１の光導波部材の上記他端面は管状面である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、基板等の被加熱物を広範囲に加熱せしめることができるという大きな利益がある。
【００１３】
また、レーザ光源の数を増やすことにより、被加熱物を広範囲に加熱せしめることができ、また、各レーザ光源の出力を異ならしめることにより、被加熱面を所望の温度分布で加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明のレーザ加熱装置の第１の実施例は図１〜図３に示すように、高出力半導体レーザ１と、この高出力半導体レーザ１より放射されるレーザ光を導く石英ロッド等からなる光導波部材２とよりなり、上記光導波部材２は、その一端面に上記高出力半導体レーザ１からのレーザ光が入射される棒状部３と、この棒状部３の他端にその一端が接続された、その外径が他端側に向うに従って上記棒状部３の他端外径と同じ外径から徐々にラッパ状に拡大した後一定となる一定の厚さの円管状部４とよりなる。
【００１６】
本発明のレーザ加熱装置は上記のような構成であるから、上記高出力半導体レーザ１から上記棒状部３の一端面に入射されたレーザ光は、上記光導波部材２によって拡がり、基板等の被加熱物（図示せず）を広範囲に加熱するようになる。
【００１７】
なお、レーザ光の透過を良くするために、レーザ光が入射される上記棒状部３の一端面を平面研磨し、反射防止膜を設けるのが好ましい。
【００１８】
また、上記円管状部４の他端面に、コリメートレンズやシリンドリカルレンズなどの各種レンズ（図示せず）を設け、放射光を平行光にして基板等の被加熱物に照射せしめてもよい。
【００１９】
また、光導波部材２はレーザ光の反射や透過ロスが少なく、耐熱性がよい石英製のものが好ましい。
【００２０】
また、石英ロッドにグレーディングを設け石英からの光のロスを防止することが望ましい。
【００２１】
また、本発明の光導波部材２の円管状部４は、３角管状、４角管状等の多角管状としてもよい。
【００２２】
なお、上記光導波部材の円管状部４の代わりに上記棒状部３の他端外径と同じ外径から徐々にラッパ状に拡大した後一定となる棒状部（図示せず）を用いてもよい。
【実施例２】
【００２３】
本発明のレーザ加熱装置の第２の実施例は図４〜図７に示すように、互いに離間した３個の高出力半導体レーザ１と、これらの高出力半導体レーザ１より放射されるレーザ光を導く石英ロッド等からなる光導波部材５とよりなり、上記光導波部材５は、その一端面に上記高出力半導体レーザ１からのレーザ光が入射され、その外径が他端側に向うに従って徐々に拡大するその他端において一列に連結する３個の棒状部６と、上記３個の棒状部６の他端にその一端が接続された、その断面形状が他端側に向うに従って上記３個の棒状部６の他端形状と同じ一列に連結した３個の円形から徐々に拡大し一平面を形成する一つの円形となる棒状部７とよりなる。
【００２４】
本発明のレーザ加熱装置の第２の実施例は上記のような構成であるから、上記各高出力半導体レーザ１から上記各棒状部６の一端面に入射されたレーザ光は、上記光導波部材５によって拡がり、基板等の被加熱物（図示せず）を広範囲に加熱するようになる。
【実施例３】
【００２５】
本発明の第３の実施例においてはレーザ加熱装置を図８〜図１０に示すように、円周方向に互いに離間した２個の高出力半導体レーザ１と、石英等からなる一定の厚さの円管状の光導波部材８とにより構成する。上記光導波部材８は上記高出力半導体レーザ１から放射されるレーザ光が入射される一端面９から他端面１０に向って形成した傾斜した切り欠き１１により円周方向に上記一端面より広い面積の他端面となる半円管状部１２，１２に２分割せしめ、上記２分割された他端面が合体して管状面を形成せしめる。
【００２６】
本発明の第３の実施例のレーザ加熱装置は上記のような構成であるから、上記各高出力半導体レーザ１から上記各半円管状部１２の一端面９に入射されたレーザ光は、上記各半円管状部１２内で拡がり、上記各半円管状部１２の他端面１０から円管状に放射され、基板等の被加熱物（図示せず）を広範囲に加熱するようになる。
【００２７】
本発明の第３の実施例においては、光導波部材を円周方向に分割してレーザ光源の数を増やし、各レーザ光源の出力を夫々制御することにより、被加熱面を所望の温度分布で加熱することができるようになる大きな利益がある。
【００２８】
なお、本発明においては円管状の光導波部材８を切り欠き１１により円周方向に２分割したが、３分割以上に分割してレーザ光源を増やしてもよい。
【００２９】
また、本発明においては円管状の光導波部材８を用いる代わりに、３角管状、４角管状等の多角管状の光導波部材を用いてもよい。
【実施例４】
【００３０】
本発明の第４の実施例のレーザ加熱装置において、図１１〜図１３に示すように、上記第３実施例のレーザ加熱装置の中心部に上記第１実施例のレーザ加熱装置を組み込むようにする。この実施例では光導波部材は、上記第１の実施例における光導波部材２と、この光導波部材２の外周に同心円状に配置せしめた、上記光導波部材２の外径よりその内径が大きい上記第３の実施例の光導波部材８とよりなる。
【００３１】
本発明の第４の実施例のレーザ加熱装置は上記のような構成であるから、上記棒状部３と一端面９に上記各高出力半導体レーザ１から入射されたレーザ光は、上記光導波部材２，８内で拡がり、上記各管状部４，１２の他端面から夫々放射され、基板等の被加熱物（図示せず）を広範囲に加熱するようになる。
【００３２】
本発明の第４の実施例においては、更にレーザ光源を増やすことができるので、被加熱物を広範囲に加熱でき、また、各高出力半導体レーザの出力を異ならしめることにより、被加熱面を所望の温度分布に加熱することができるという大きな利益がある。
【００３３】
なお、上記第３の実施例のレーザ加熱装置の中心部に上記第１の実施例のレーザ加熱装置を組み込む代わりに、第２の実施例又は第３の実施例のレーザ加熱装置を組み込んでもよい。
【００３４】
また、直径の異なる複数の光導波部材を同心円状に配置せしめ、更にレーザ光源の数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のレーザ加熱装置の第１の実施例の正面図である。
【図２】図１に示すレーザ加熱装置の右側面図である。
【図３】図１に示すレーザ加熱装置の左側面図である。
【図４】本発明のレーザ加熱装置の第２の実施例の正面図である。
【図５】図４に示すレーザ加熱装置の平面図である。
【図６】図４に示すレーザ加熱装置の右側面図である。
【図７】図５に示すレーザ加熱装置の右側面図である。
【図８】本発明のレーザ加熱装置の第３の実施例の正面図である。
【図９】図８に示すレーザ加熱装置の右側面図である。
【図１０】図８に示すレーザ加熱装置の左側面図である。
【図１１】本発明のレーザ加熱装置の第４の実施例の正面図である。
【図１２】図１１に示すレーザ加熱装置の右側面図である。
【図１３】図１１に示すレーザ加熱装置の左側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  高出力半導体レーザ
２  光導波部材
３  棒状部
４  円管状部
５  光導波部材
６  棒状部
７  棒状部
８  光導波部材
９  一端面
１０  他端面
１１  切り欠き
１２  半円管状部
【図１】
2006055885.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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