(57)【要約】【課題】従来のレーザ加熱装置では、レーザ出射面積は、発振器を構成するスタック形状を投影した形状に近いものとなり、しかも、同一出力のレーザダイオードバーを積層していることから被加熱物の中央部分の温度が最も高く、周辺が低くなる傾向にあった。特に、半導体基板は円形基板が使用され、直径で３００ｍｍにも及ぶ大面積を照射することもあるから、基板全体温度を均一化させることが極めて重要となり、従来のように同一出力、同一サイズのレーザバーを縦横に積層しただけでは、均一温度を得ることは困難であった。【解決手段】本発明のレーザ加熱装置は、レーザダイオードバーが全体として、円形に近くなるように縦横に複数段積層配列し、その中心部に配置されるレーザバー出力を円周部より小さくする。【選択図】図１
2008053626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードバーを複数積層せしめ両端に電極を設けて形成したレーザ発振器からのレーザ光を光学レンズ系を介して被加熱物に照射し加熱するレーザ加熱装置において、レーザダイオードバーの積層高さが高いレーザ発振器の両側にレーザダイオードバーの積層高さが順次に低くなるレーザ発振器を順次隣接せしめてその外径が略円形となるようにしたことを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項２】
レーザダイオードバーを複数積層せしめ両端に電極を設けて形成したレーザ発振器からのレーザ光を光学レンズ系を介して被加熱物に照射し加熱するレーザ加熱装置において、レーザダイオードバーの積層形状が梯形状となるようした複数のレーザ発振器を円周方向に隣接してその外径が略円形となるようにしたことを特徴とするレーザ加熱装置。
【請求項３】
中心部にレーザダイオードが存在せず中心部のレーザ出力が円周部より小さいことを特徴とする請求項２記載のレーザ加熱装置。
【請求項４】
中心部にヒートシンクを設けたことを特徴とする請求項２または３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、特に大面積半導体基板等を高温で均一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号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、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部分をレーザ光で走査する方法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、処理能力が落ちる。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の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】
即ち、従来のレーザ加熱装置においては図５及び図６に示すように例えば、出力４０Ｗ〜１２０Ｗ、厚さ０．１ｍｍ〜３ｍｍ、幅６ｍｍ〜２５ｍｍのレーザダイオードバー１を、縦１列あるいは縦横に積層配列させ両端に電極２を設けて、所望のレーザ出力を得ていた。例えば、レーザダイオードバー出力８０Ｗを２０段積層させた場合には１６００Ｗの出力が得られる。このレーザ発振器を、光学レンズ系を介して、被加熱物に照射する場合、出射面積は、発振器を構成するスタック形状を投影した形状に近いものとなり、しかも、同一出力のレーザダイオードバーを積層していることから被加熱物の中央部分の温度が最も高く、周辺が低くなる傾向にあった。特に、半導体基板は円形基板が使用され、直径３００ｍｍにも及ぶ大面積を照射することもあるから、基板全体温度を均一化させることが極めて重要になり、従来のように同一出力、同一サイズのレーザバーを縦横に積層しただけでは、均一温度を得ることは困難であった。
【０００５】
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】
【０００６】
本発明のレーザ加熱装置は、レーザダイオードバーを複数積層せしめ両端に電極を設けて形成したレーザ発振器からのレーザ光を光学レンズ系を介して被加熱物に照射し加熱するレーザ加熱装置において、レーザダイオードバーの積層高さが高いレーザ発振器の両側にレーザダイオードバーの積層高さが順次に低くなるレーザ発振器を順次隣接せしめてその外径が略円形となるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のレーザ加熱装置は、レーザダイオードバーを複数積層せしめ両端に電極を設けて形成したレーザ発振器からのレーザ光を光学レンズ系を介して被加熱物に照射し加熱するレーザ加熱装置において、レーザダイオードバーの積層形状が梯形状となるようした複数のレーザ発振器を円周方向に隣接してその外径が略円形となるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記レーザ加熱装置は、中心部にレーザダイオードが存在せず中心部のレーザ出力が円周部より小さいことを特徴とする。
【０００９】
また、上記レーザ加熱装置は、中心部にヒートシンクを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
従来の半導体レーザでは、出射光は矩形となるため、円形基板を加熱する場合、四隅に余分なエネルギーが照射されてしまい、エネルギーのロスがあったが、本発明によれば、（１）発振器が円形に近い形状で配列されているため、光学系レンズを介して出射されるレーザ光が円形に近い形になり、半導体円形基板をエネルギーロスなく効率的に加熱できる。（２）発振器の中央部のレーザバー出力を周辺部の出力より小さくなるように配置することで、これまでのように基板中央部の温度が高くなることなく、均一な温度分布を得る事ができる。（３）レーザダイオードバーの配列、出力、スペースを適切に設定することで、所望の温度分布を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明においては、図１及び図２に示すように板状のレーザダイオードバー１を複数段積層せしめ、両端に電極２を設けて形成したレーザ発振器からのレーザ光を光学レンズ系を介して、被加熱物に照射し、加熱するレーザ加熱装置において、積層高さの最も高いレーザ発振器３aの両側にこれより積層高さの順次に低いレーザ発振器３b、３cを順次隣接せしめてレーザ加熱装置４を形成し、このレーザ加熱装置４の外径が多角形または略円形に近くなるようにする。
【実施例２】
【００１３】
本発明の第２の実施例においては図３及び図４に示すように、レーザダイオードバー１を梯形状となるよう複数段積層せしめ、両端に電極２を設けて形成したレーザ発振器５を円周方向に複数隣接せしめてその外形が多角形となり、中心部にレーザダイオードバー１が存在しない空間６が形成されたレーザ加熱装置７を形成せしめる。
【００１４】
なお、いずれの実施例においても、各レーザダイオードバーにはコリメートレンズを設け、速軸出射レーザ光をコリメートし、光学系レンズを通して、均一化、円形化し、被加熱物で結像するようにワーキングディスタンスを決め、照射、加熱する。
【００１５】
本発明のレーザ加熱装置の第１の実施例によれば光学系レンズを介して出射されるレーザ光が略円形となり、半導体円形基板をエネルギーロスなく効率的に加熱できる。
【００１６】
また、本発明の第２の実施例のレーザ加熱装置によれば発振器の中央部のレーザバー出力を周辺部の出力より小さくできるため均一な温度分布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレーザ加熱装置の正面図である。
【図２】図１に示すレーザ加熱装置の側面図である。
【図３】本発明のレーザ加熱装置の他の実施例を示す正面図である。
【図４】図３に示すレーザ加熱装置の側面図である。
【図５】従来のレーザ加熱装置の正面図である。
【図６】従来の他のレーザ加熱装置の正面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  レーザダイオードバー
２  電極
３a  レーザ発振器
３b  レーザ発振器
３c  レーザ発振器
４  レーザ加熱装置
５  レーザ発振器
６  空間
７  レーザ加熱装置
【図１】
2008053626.tif 000003
【図２】
2008053626.tif 000004
【図３】
2008053626.tif 000005
【図４】
2008053626.tif 000006
【図５】
2008053626.tif 000007
【図６】
2008053626.tif 000008