CN1612287A - 激光辐射装置、激光辐射方法及制造半导体器件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种激光辐射装置、一种激光辐射方法和用能抑制激光束的能量分布的激光辐射方法制造半导体器件的方法。本发明提供包含振荡激光束的激光振荡器的激光辐射装置、具有多个光学系统的透镜组、用于控制透镜组的位置，以便于从与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的多个光学系统中选择至少两个光学系统的位置控制装置，其中所选择的多个光学系统形成了具有相互倒置或旋转的空间能量分布的多个脉冲。

Description

激光辐射装置、激光辐射方法及制造半导体器件的方法

(1)技术领域

本发明涉及一种可用于使半导体薄膜结晶的激光辐射装置。另外，本发明还涉及一种激光辐射方法和采用激光辐射装置制造半导体器件的方法。

(2)背景技术

用多晶半导体薄膜形成的薄膜晶体管(多晶硅TFT)的迁移率比用非晶半导体薄膜形成的TFT高两倍或更多倍。因此，多晶硅TFT具有可在同一基片上集成形成半导体显示器件的象素部分和外围驱动电路的优点。

可通过使用激光热处理方法在便宜的玻璃基片上形成多晶半导体薄膜。根据振荡方法可以将激光大致地分成脉冲激光和连续波激光两类。由受激准分子激光分类的脉冲激光的每单位时间的输出功率大约是连续波激光的3-6倍。因此，可通过光学系统将脉冲激光束的射束点成形椭圆形、单边有几厘米长的长方形、或100nm长或更长的线对半导体薄膜有效地进行激光辐射。也就是说，脉冲激光具有大批量生产的优点。

特别是，虽然脉冲激光束的脉冲之间激光束的功率有百分之几的起伏，但有可能通过使用成形正方形的射束点覆盖半导体显示器件的整个象素部分来防止半导体薄膜的结晶度由于功率的起伏而发生变化。另外，采用这样成形的束斑，可防止在象素部分中形成由束斑的边缘部分形成的具有较低结晶度的部分半导体薄膜。因此，可以通过使用足以覆盖整个象素部分大小的束斑进行均匀结晶。当将采用均匀结晶所取得的多晶半导体薄膜用作TFT的有源层时，可以抑制诸如导通电流、迁移率之类的TFT属性的变化。

然而，在激光束的能量分布均匀的时候，可以考虑通过使用这种正方形射束点覆盖相对较广的范围来进行结晶。例如：在受激准分子激光的情况下，可以认为由激光振荡引起的激光束的实际能量分布约在峰值到谷值的1％-5％的范围内。激光束的能量分布会引起半导体薄膜结晶度的变化。另外，在脉冲激光束的脉冲之间的能量分布几乎是恒定的。因此，当为了进一步提高结晶度通过将脉冲激光束的多个脉冲辐射至同一区域来进行结晶时，由激光束的能量分布引起的结晶度的变化被放大了，从而干扰了结晶度的均匀性。值得注意的是，这里使用的“能量分布”指在受辐射表面上形成的束斑中的能量分布。

值得注意的是，当在激光束的光路中提供了包含配有多个透镜的透镜阵列等等的光束均化器时，可以在某种程度上使激光束的能量分布均匀化。然而，光束均化器在均匀化能量方面有局限性，它很难使能量分布完全均匀。从几何光学的角度来看，在每单位面积的透镜阵列中的透镜增加得越多，激光束的能量分布越均匀。在此情况中，当每单位面积的透镜数量增加时，由透镜之间的干扰引起的激光束的能量密度的变化也被放大了，而且这样会引起周期性的干扰条。另外，透镜的小型化，需要更高的精确度。因为高精确度的透镜非常昂贵，所以在光学系统中采用这种透镜并不是最佳的。

(3)发明内容

考虑到以上问题，本发明的目的是提供一种激光辐射装置、一种激光辐射方法及一种用能抑制激光的能量分布的激光辐射方法制造半导体器件的方法。

本发明考虑到尽管在脉冲激光束的一个脉冲中存在能量分布，可通过改变在要辐射至同一区域的脉冲激光束的多个脉冲之间的能量分布来抑制结晶度的变化。为了改变能量分布，本发明使用以下两种方法中的一种：(A)将光学系统用于改变要辐射至同一区域的脉冲激光束的多个脉冲中的至少一个脉冲的空间能量分布，或(B)改变要辐射至同一区域的脉冲激光束的多个脉冲中的至少一个脉冲入射至光束均化器的位置。

具体来说，根据激光辐射方法(A)使用光学系统将要辐射至同一区域的脉冲激光束的所有个脉冲中的至少一个脉冲的空间能量分布倒置或旋转。另外，可以将具有倒置的空间能量分布的脉冲和具有旋转的空间能量分布的脉冲结合。

另外，使用激光辐射方法(A)的激光辐射装置包括振荡脉冲激光束的激光振荡器、具有多个光学系统的透镜组和用于控制透镜组位置的位置控制装置，它可从与脉冲激光束的多个脉冲振荡相同步的多个光学系统中选择至少两个加以控制。所选择的多个光学系统可形成具有从上述多个脉冲相互倒置或旋转的空间能量分布的多个脉冲。另外，激光辐射装置可具有用于使相互倒置或旋转的多个脉冲的空间能量分布均匀化和用于将它们辐射至同一区域的光束均化器。

具体来说，根据激光辐射方法(B)，当存在能量分布时，可通过改变透镜阵列中的激光束的入射位置来改变入射至透镜阵列的每个透镜中的激光束的能量分布。因此，在透镜阵列中的入射位置改变之前和之后的激光束的能量分布是不同的。

另外，使用激光辐射方法(B)的激光辐射装置包括振荡脉冲激光束的激光振荡器、具有一透镜阵列的光束均化器、和用于通过控制与脉冲激光束的多个脉冲的振荡相同步的透镜阵列的位置来控制激光束在透镜阵列中的入射位置的位置控制装置。另外，激光辐射装置可具有诸如聚光透镜之类用于将从透镜阵列发出的激光束辐射至同一区域的光学系统。

在本发明中，通过运用方法(A)或(B)将要辐射至同一区域的激光束的总能量分布均匀化。另外，可通过结合方法(A)和(B)将总能量分布进一步均匀化。

为了使总能量分布均匀化，最有效的是改变每个脉冲的能量分布。然而，本发明不限于此结构，且可改变要辐射到同一区域的脉冲激光束的多个脉冲中至少一个脉冲的空间能量分布。

可将本发明用于制造半导体器件的方法用于制造集成电路和半导体显示器件。特别是，可将本发明用于诸如：液晶显示器件之类的半导体显示器件象素部分中所设置的晶体管的半导体元件、具有配置在每个象素中的发光元件特别是有机发光元件的发光器件、DMD(数字微镜器件)、PDP(等离子体显示面板)、FED(场致发射显示器)。在此情况中，有可能抑制由辐射至象素部分的激光束的能量干扰引起的可见亮度变化。特别是在TFT的情况中，可抑制诸如导通电流和迁移率之类的TFT的属性的变化。

本发明不仅可以应用于受激准分子光器，还可以应用于另一种脉冲激光器，例如：玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器或GdVO₄激光器。另外，本发明不仅可应用于脉冲激光器，还可应用于连续波激光器。

本发明的有益效果

根据本发明的上述结构，虽然在脉冲激光束的一个脉冲中存在着能量分布，使得要辐射到同一区域的激光束的总能量分布均匀化，从而可执行均匀的热处理。当将上述方法用于使半导体薄膜结晶时，可均匀半导体薄膜的结晶度。

另外，可通过改变激光束在透镜阵列中的入射位置来改变入射至透镜阵列的每个透镜中的激光束的能量分布。因此，可以改变在受辐射表面上的能量分布。

(4)附图说明

以下参照附图解释本发明的实施方式和实施例。然而，因为本发明能以许多不同的方式体现，本领域的技术人员很容易理解可以用各种方式改变和修改本发明的方式和细节，除非该改变和修改偏离了本发明以下定义的范围和内容。因此，本发明不局限于实施方式的说明。

在附图中：

图1A和1B为示出本发明的激光辐射装置的一种结构的附图；

图2A-2C是示出在透镜组中使用的光学系统的附图；

图3A和3B是示出在焦点数和图象倒置之间关系的附图；

图4A-4D是用图表示出从透镜组发出的激光束的能量分布的附图；

图5为示出本发明的激光辐射装置的一种结构的附图；

图6A和6B为示出透镜阵列位置和在透镜阵列中的激光束的入射位置之间的关系和示出与入射位置有关的能量分布的附图；

图7A和7B为示出从激光入射处的方向观察到的透镜阵列位置和透镜阵列中的激光束的入射位置之间的关系的附图；

图8A-8D为示出本发明的半导体器件的制造方法的附图；

图9A-9D为示出在处理对象的过程中脉冲激光束辐射到每个区域的辐射次序的附图；

图10A-10D为示出在处理对象的过程中脉冲激光束对每个区域的辐射次序的附图；和

图11为示出本发明的激光辐射装置的一种结构的附图。

(5)具体实施方式

实施方式1

参照图1A和1B解释本发明的激光辐射装置的一种结构。如图1A所示的激光辐射装置包括振荡脉冲激光束的激光振荡器101、包含了用于将从激光振荡器101发出的脉冲激光束的脉冲中选择的脉冲的能量分布倒置或旋转的光学系统的透镜组102、用于改变从透镜组102发出的激光束的光路的方向的光学系统103、用于安装处理对象的平台104(以下指其上形成有半导体薄膜的基片)。

值得注意的是，虽然图1A示出作为用于改变激光束的光路方向的光学系统103的镜，但也可用另一个光学系统代替该镜。

另外，虽然图1A中未示出，本发明的激光辐射装置具有控制平台104的位置的部件。值得注意的是，图1A所示的激光装置使用处理对象移动的方法，其中基片105移动时激光束的辐射位置是固定的。然而，本发明不限于此方法。可以运用激光束的辐射位置移动时基片105(处理对象)是固定的辐射系统移动方法。另外，还可以将这两种方法结合。

透镜组102包括多个用于倒置或旋转激光束的能量分布的光学系统。图1B是透镜组102的放大视图。透镜组102中的多个光学系统查改变脉冲激光束的脉冲之间的空间能量分布。具体来说，图1B中提供了4个光学系统110-113。

光学系统110发射激光束而不改变入射激光束的能量分布。光学系统111在将激光束的能量分布沿虚线121倒置之后再发射激光束。象光学系统111一样，光学系统112在将放射激光束的能量分布沿虚线122倒置之后再发射激光束。值得注意的是，在光学系统111和112中的这些虚线(倒置轴)相互交叉。光学系统113在将入射激光束的能量分布旋转180°之后再发射激光束。

在图1A和1B中，透镜组102中的激光束的入射位置是通过旋转透镜组102来控制的，并选择光学系统110-113中的任何一个。虽然图1A中未示出，本发明的激光辐射装置具有控制透镜组102中的激光束入射位置的位置控制装置。由透镜组102中所选择的光学系统来控制在受辐射表面上的激光束的能量分布。

虽然在图1A示出的结构中，透镜组102中的激光束的入射位置是通过旋转透镜102来控制的，但是在所选择的光学系统110-113与脉冲激光束的频率同步时，本发明不限于此结构。

另外，虽然图1B中使用了4个光学系统110-113，但是控制能量分布的光学系统的数量不限于4。可使用至少两个能相互不同的相应能量分布的光学系统。当然，也可以使用3个或5个或更多的光学系统。

下面将详细解释能倒置或旋转能量分布的3个光学系统111-113。图2A示出光学系统111的一个例子。如图2A所示的光学系统111具有两个柱面透镜201和202。柱面透镜201的母线的方向与由实线箭头所指的柱面透镜202的方向相同。将柱面透镜201和202排列成使得由虚线画出的入射激光束聚焦在两个柱面透镜之间。采用以上结构，激光所发出的激光束的能量分布沿母线倒置。此说明书中描述的母线指位于离圆柱的平面部分最远的柱面透镜的弯曲部分的母线。

图2B示出光学系统112的例子。象图2A一样，如图2B所示的光学系统112具有两个柱面透镜203和204。柱面透镜203的母线的方向与由实线箭头所指的柱面透镜204的方向相同。柱面透镜203和204排列成使得由虚线画出的入射激光束聚焦在两个柱面透镜之间。采用以上结构，所发出的激光束的能量分布沿母线倒置。值得注意的是，如图2B所示的光学系统112的母线的方向与图2A所示的光学系统111的不同。具体来说，为了大辐度地改变能量分布，最好是这两个方向成90°角。

图2C示出光学系统113的例子。图2C示出的光学系统112具有两个平凸球面透镜205和206。平凸球面透镜205和206排列成使得由虚线表示的入射激光束聚焦在两个平凸球面透镜205和206之间。采用以上结构，所发出的激光束的能量分布绕焦点旋转180°。

图4A-4D图示出在使用图1B所示的透镜组时从各个光学系统110-113中发出的激光束的能量分布。假设由光学系统110发出的激光束具有图4A所示的能量分布。在这种情况下，由光学系统111发出的激光束的能量分布可沿图4B所示的虚线倒置，以使其与如图4A所示的能量分布相对虚线对称。另外，由光学系统112发出的激光束的能量分布沿图4C所示的虚线倒置，以使其与如图4A所示的能量分布相对虚线对称。值得注意的是，图4B和4C中的这两条虚线相互交叉。另外，如图4D所示由光学系统113发出的激光束的能量分布旋转180°。

均匀的热处理可以通过将图4A-4D中示出的具有空间能量分布的脉冲激光束的4个脉冲辐射至同一区域使空间能量分布均匀化的方式完成。值得注意的是，所有具有分别通过透镜组取得的不同空间能量分布的脉冲并不总是辐射到同一区域。例如：图4A-4C中示出的4个脉冲中的3个可能辐射到某一区域，而图4B-4D中示出的4个脉冲中的3个可能辐射到另一区域。

值得注意的是，图2A-2C所示的光学系统仅仅是用于倒置或旋转能量分布的光学系统的范例。本发明不局限于图A-2C所示的这些范例。

另外，虽然图2A-2C所示的光学系统分别使用两个透镜，透镜数并不限于此。可以通过形成奇数个焦点确定透镜数，以使得能量分布倒置。图3A为两个凸透镜301和302的剖面视图并示出由凸透镜301和302所形成的图象。当如图3A所示，在凸透镜301和302之间形成焦点时，形成一个倒置的图象。

图3B为六个凸透镜303-308的剖视图并示出由凸透镜303-308形成的图象。当如图3B所示，分别在凸透镜303和304之间，凸透镜305和306之间，凸透镜307和308之间形成焦点时，因为焦点数为奇数3，所以形成一个倒置的图象。

值得注意的是，用于倒置或旋转能量分布的光学系统并不限于只使用了由柱面透镜或平凸型透镜分类的凸透镜的所示范例。另外，也可结合使用棱镜或菲涅耳透镜。

接着参照图5对不同于图1A所示的本发明的激光辐射装置进行解释。图5所示的激光辐射装置具有振荡脉冲激光束的激光振荡器401、光束均化器(从激光振荡器401振荡的脉冲激光束被入射至该光束均化器中)、用于改变从光束均化器发出的激光束光路的方向的光学系统403、及用于安装处理对象405的平台404(这里指在其上形成有半导体薄膜的基片)。

值得注意的是，虽然镜被用作改变图5中的激光束的光路的方向的光学系统403，还可以使用另一光学系统来代替该镜。

另外，虽然没有在图5中示出，但本发明的激光辐射装置具有控制平台404的位置的装置。值得注意的是，图5中所示的激光辐射装置使用一种处理对象移动方法，即，在基片405移动时，激光束的辐射位置是固定的。然而，本发明并不局限于此方法。还可以使用一种辐射系统移动方法，即当激光束的辐射位置移动时，基片405(处理对象)是固定的。另外，可以将这两种方法结合起来。

光束均化器402具有用于使从透镜阵列406的各凸透镜射出的激光束成形的多个凸透镜和聚光透镜407。值得注意的是，在图5中聚光透镜407的数量是一个，但它可以不止一个。并且，虽然图5中未示出，本发明的激光辐射装置具有用于控制透镜阵列406位置的位置控制装置。可以通过控制透镜阵列406的位置来控制透镜阵列406中的激光束的入射位置。

值得注意的是，在图5示出的结构中，透镜阵列406的激光束的入射位置是通过将透镜阵列406在平行于激光束入射的方向相垂直的平面的方向上左右上下移动，来控制透镜阵列406中的激光束的入射位置。然而，本发明并不限于该结构。例如：透镜阵列406可以在平行于激光束入射方向的方向上前后移动。

图6A和6B示出透镜阵列406的位置和透镜阵列406中激光束的入射位置之间的关系。图6A和6B还示出在与各自的入射位置相对应区域410上的激光束的能量分布。

如图6A和6B所示，在透镜阵列406的多个透镜将入射到透镜阵列406中的激光束分开之后，激光束在区域410被聚光透镜407聚光。当将注意放在透镜阵列406的任一透镜408时，可以发现通过将透镜阵列406从图6A所示的位置移动图6B所示的位置，入射至透镜408中的激光束改变了。因此，当入射至透镜阵列406的激光束中能量分布时，通过将透镜阵列406从图6A所示的位置移动图6B所示的位置，在区域410聚光的激光束的能量分布改变了。

为了更易于理解入射至透镜408的激光束的变化，图7A和7B示出了在激光束入射的方向上观察到的透镜阵列406的位置和透镜阵列406中的激光束的入射位置409之间的关系。图7A和7B中的透镜阵列406中的激光束的入射位置409是不同的。假设如图7A和7B所示在透镜阵列406中的激光束的入射位置409上的激光束中存在能量分布。当将注意放在透镜408时，会理解在图7A和7B中入射至透镜408的激光束的能量分布是不同的。因此，在图7A和7B中，从光束均化器发出的激光束的能量分布是不同的。

因此，可以用分别辐射具有不同空间能量分布的脉冲以覆盖同一区域来使能量分布均匀化的方式进行均匀的激光退火。

除了图1A中所示的结构之外，本发明的激光辐射装置还可具有光束均化器。且该光束还可具有图5所示的结构。图11示出本发明的激光辐射装置的结构，其中结合了图1A所示的结构和图5所示的结构。

图11所示的激光辐射装置包括：振荡脉冲激光束的激光振荡器601、包括用于倒置或旋转来自激光振荡器601的振荡的脉冲激光束的脉冲中选择的空间能量分布的光学系统的透镜组602、光束均化器(从透镜组602发出的激光束入射至其中)、用于改变从光束均化器603(在此实施方式中用作光学系统604的镜)发出的激光束光路的方向的光学系统604、用于安装处理对象606的平台605(这里指其上形成有半导体薄膜的基片)。

另外，虽然图11中未示出，本发明的激光辐射装置具有用于控制平台605的位置的装置。值得注意的是，图11中所示的激光装置使用一种处理对象移动方法，其中在基片606移动时，激光束的辐射位置是固定的。然而，本发明并不局限于此方法。还可以使用一种辐射系统移动方法，其中当激光束的辐射位置移动时，基片606(处理对象)是固定的。另外，可以将这两种方法结合起来。

同图1A中一样，透镜组602具有多个用于倒置或旋转激光束的能量分布的光学系统。可旋转透镜组602以控制激光束的入射位置，所以光学系统中的任何一个都是从透镜组602中的多个光学系统中选择的。虽然图11中未示出，本发明的激光辐射装置具有用于控制透镜组602中的激光束的入射位置的位置控制装置。从透镜组602中选择的光学系统可控制在受辐射表面上的激光束的能量分布。

值得注意的是，在图11中虽然透镜组602中的激光束的入射位置是通过旋转透镜组602控制的，但本发明并不限于此结构。当选择多个光学系统与脉冲激光束的频率同步时，本发明可具有任何结构。

光束均化器603具有用于将从透镜阵列607的各凸透镜发出的激光辐射至同一区域的多个凸透镜和聚光透镜608的透镜阵列607，虽然图11中的聚光透镜608的个数为1，但也可以不止一个。虽然图11中未示出，本发明的激光辐射装置具有用于控制透镜阵列607的位置控制装置。可通过透镜阵列607的位置来控制透镜阵列607中的激光束的入射位置。

在图11中，透镜阵列607中的激光束的入射位置可在与平行于激光入射方向相垂直的平面的方向上左右上下移动透镜阵列607来控制的。然而，本发明不限于此结构。例如：可以在平行于激光入射的方向上前后移动透镜阵列607。

如图11所示，可以通过进一步结合图1A和5所示的结构，使辐射到同一区域的激光束的总能量分布均匀化。

实施例1

本实施例对使用本发明的激光辐射装置制造半导体薄膜的方法进行详细的解释。

首先，基础薄膜501是在图8A所示的基片500上形成的。例如，可将由硼硅酸钡玻璃或硼硅酸铝玻璃制成的玻璃基片、石英基片、SUS基片等等用作基片500。另外，虽然由诸如塑料之类的柔性合成树脂制成的基片在耐热性方面通常比以上基片差，但当它能耐受制造过程中的温度时，也可使用该基片。

提供基础薄膜501是为了防止在基片500中所包括的钠之类的碱土金属和碱金属扩散至半导体薄膜中而对半导体元件的特性上产生负面影响。因此，基础薄膜501是由诸如氧化硅薄膜、氮化硅或氮氧化硅之类能抑制碱土金属和碱金属扩散至半导体薄膜中去的绝缘薄膜形成的。在此实施例中，可采用等离子体CVD方法形成10nm-400nm(最好是50nm-300nm)厚度的氮氧化硅薄膜。

另外，基础薄膜501可采用单层结构或层迭了多层绝缘薄膜的多层结构来形成。另外，在使用含有碱土金属和碱金属的基片(例如：玻璃基片、SUS基片或塑料基片之类)的情况下，为防止杂质扩散，提供基础薄膜是有效的。当杂质扩散不引起严重问题时，例如当使用石英基片时，并不总需要提供基础薄膜。

接着，在基础薄膜501上形成厚度为25nm-100nm(最好是30nm-60nm)的半导体薄膜502。该半导体薄膜502可以是非晶半导体或多晶半导体。另外，不仅硅可用作半导体，而且锗化硅也可用作半导体。当使用锗化硅时，锗的浓度最好是在约0.01原子％-4.5原子％的范围内。

接着，使用如图8B所示的本发明的激光辐射装置使半导体薄膜502结晶。在本发明中，可使用众所周知的脉冲气体激光器或固态激光器。例如：有YAG激光器、YVO₄激光器、YLF激光器、YAlO₃激光器、GdVO₄激光器、玻璃激光器、红宝石激光器、绿宝石激光器、Ti蓝宝石激光器等等，其中每一个都掺入了Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti、或Tm。这些激光器的基波取决于掺入的材料，且获得具有约1μm基波的激光束。可通过使用非线性光学元件来获得与该基波相应的二次谐波、三次谐波和四次谐波。

在本实施例中，可使用受激准分子激光器(由Sopra公司制造)，它可采用具有308nm波长的脉冲激光束的一个脉冲来辐射几至几十cm²(在此实施例中为3×5cm²)大小的区域。在将射束点的能量密度设置在400mJ/cm²-900mJ/cm²(在此实施例中为600mJ/cm²)的范围内，将脉冲宽度设置成170ns，和将脉冲重复率设置在1Hz-30Hz(在此实施例中为20Hz)的范围内的情况下，每几次照射(在此实施例中为4次)将激光束辐射至任意区域。

另外，在本发明中，使在多个辐射至任意区域的脉冲激光束的脉冲中至少一个脉冲的能量分布不同于其它脉冲。采用上述结构，可使总的能量分布均匀化，藉此使半导体薄膜的结晶度进一步均匀化。

因此，对半导体薄膜502的激光辐射形成了结晶度进一步提高的半导体薄膜503。

然后，半导体薄膜503被图形化并形成如图8C所示的岛形半导体薄膜504-506。当使用如图8D所示的岛形半导体薄膜504-506来形成TFT 507-509时，可以抑制诸如导通电流和迁移率之类的TFT特性的变化。

另外，当射束点的尺寸扩大至可覆盖半导体显示器件的整个象素部分时，可以抑制由在脉冲激光束的脉冲之间百分之几的功率波动引起的亮度的可见变化。

实施例2

本发明对分别具有不同能量分布的脉冲激光束的多个脉冲辐射处理对象的次序进行解释。

在本实施例中，假设脉冲激光束的第一脉冲依次辐射至图9A的箭头所指的处理对象中的各区域。接着，脉冲激光束的第二脉冲依次辐射至图9B的箭头所指的处理对象中的各区域。而脉冲激光束的第三脉冲依次辐射至图9C的箭头所指的处理对象中的各区域。最后，脉冲激光束的第四脉冲依次辐射至图9D的箭头所指的处理对象中的各区域。

且，同脉冲激光束的第一脉冲一样，辐射脉冲激光束的第二至第四脉冲，使之在相邻区域分别具有不同的能量分布。

在本发明示出例子中，脉冲激光束的四个脉冲辐射到各区域。然而，辐射至同一区域的脉冲数不限于四个，其数量可以是可超过一个。

实施例3

本实施例对分别具有不同能量分布的脉冲激光束的多个脉冲辐射处理对象的次序进行解释。

在本实施例中，假设脉冲激光束的第一脉冲依次辐射至图10A的箭头所指的处理对象中的各区域。值得注意的是，在图10A相邻区域中，脉冲激光束可具有相同的能量分布。

接着，脉冲激光束的第二脉冲依次辐射至图10B的箭头所指的处理对象中的各区域。而脉冲激光束的第三脉冲依次辐射至图10C的箭头所指的处理对象中的名区域。最后，脉冲激光束的第四脉冲依次辐射至图10D的箭头所指的处理对象中的各区域。

虽然，本发明示出例子中，脉冲激光束的四个脉冲被辐射到各区域。然而，辐射至同一区域的脉冲数不限于此，它可以是超过一个。

在本实施例中，如图10A-10D所示，辐射到各区域的脉冲激光束分别具有不同的能量分布。在本实施例中，脉冲激光束的所有脉冲不是连续地辐射到同一区域的。在将脉冲激光束的一个脉冲辐射到一区域之后，该脉冲激光束的脉冲辐射到另一区域，而脉冲激光束的下一个脉冲可再次辐射到先前的区域。当根据本实施例所示的次序进行激光辐射时，与实施例2相比，具有可能抑制透镜组的位置控制装置的操作频率和抑制透镜阵列的位置控制装置的操作频率的优点。

Claims (19)

1.一种激光辐射装置，其特征在于，包括：

振荡脉冲激光束的激光振荡器；

具有多个光学系统的透镜组；和

用于控制透镜组的位置，以便于从与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡同步的多个光学系统中选择至少两个光学系统的位置控制部件，

其中所述选择的多个光学系统用从多个第一脉冲相互倒置或旋转而成的空间能量分布形成多个第二脉冲。

2.一种激光辐射装置，其特征在于，包括：

振荡脉冲激光束的激光振荡器；

具有多个光学系统的透镜组；

用于控制透镜组的位置，以便于从与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡同步的多个光学系统中选择至少两光学系统的位置控制部件个；和

光束均化器，

其中，所述选择的多个光学系统用由多个第一脉冲相互倒置或旋转而成的空间能量分布形成多个第二脉冲；和

其中，所述具有相互倒置或旋转的空间能量分布的第二脉冲，在空间能量分布被光束均化器均匀化之后，辐射至同一区域。

3.一种激光辐射装置，其特征在于，包括：

振荡脉冲激光束的激光振荡器；

具有多个光学系统的透镜组；和

用于控制透镜组的位置，以便于从与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡同步的多个光学系统中选择至少两个光学系统的位置控制部件，

其中，所述选择的多个光学系统形成多个包括具有从多个第一脉冲，沿第一直线倒置的空间能量分布的脉冲和沿第二直线倒置的空间能量分布的脉冲的第二脉冲；和

其中，所述第一直线和第二直线相互交叉。

4.一种激光辐射装置，其特征在于，包括：

振荡脉冲激光束的激光振荡器；

具有多个光学系统的透镜组；和

用于控制透镜组的位置，以便于从与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡同步的多个光学系统中选择至少两个光学系统的位置控制部件，

光束均化器，

其中，所述选择的多个光学系统形成多个包括具有从多个第一脉冲，沿第一直线倒置的空间能量分布的脉冲和沿第二直线倒置的空间能量分布的脉冲的第二脉冲；

其中，所述具有相互倒置或旋转的空间能量分布的第二脉冲，在空间能量分布被光束均化器均匀化之后，辐射至同一区域；和

其中，所述第一直线和第二直线相互交叉。

5.一种激光辐射装置，其特征在于，包括：

振荡脉冲激光束的激光振荡器；

具有多个光学系统的透镜组；和

位置控制装置，用于通过控制透镜阵列的位置与脉冲激光束的多个脉冲的振荡同步来控制透镜阵列中脉冲激光束的入射位置，

其中，所述从透镜阵列发出的激光束可通过光学系统辐射至同一区域。

6.如权利要求1所述的激光辐射装置，其特征在于，

所述激光振荡器使用从由受激准分子激光器、玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器、及GdVO₄激光器组成的组中选择的一种激光器。

7.一种激光辐射方法，其特征在于，包括：

将具有不同空间能量分布的多个脉冲的脉冲激光束辐射到同一区域。

8.一种激光辐射方法，其特征在于，包括以下步骤：

从在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡同步的透镜组中的多个光学系统中选择至少两个；并

通过选择的多个光学系统，用从多个第一脉冲相互倒置或旋转而成的空间能量分布形成多个第二脉冲。

9.一种激光辐射方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的透镜组中的多个光学系统；

通过选择的多个光学系统，从多个第一脉冲形成多个空间能量分布相互倒置或旋转的第二脉冲；和

将多个具有相互倒置或旋转的空间能量分布的第二脉冲辐射至同一区域。

10.一种激光辐射方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的透镜组中选择多个光学系统；和

通过选择的多个光学系统，形成多个包括具有从多个第一脉冲，沿第一直线倒置的空间能量分布的脉冲和沿第二直线倒置的空间能量分布的脉冲的第二脉冲，

其中，所述第一直线和第二直线相互交叉。

11.一种激光辐射方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的透镜组中选择多个光学系统；和

通过所选择的多个光学系统，形成多个包括具有从多个第一脉冲，沿第一直线倒置的空间能量分布的脉冲和沿第二直线倒置的空间能量分布的脉冲的第二脉冲；和

将由所选择的多个光学系统形成的多个第二脉冲辐射到同一区域，

其中，所述第一直线和第二直线相互交叉。

12.一种激光辐射方法，其特征在于，包括：

通过控制与脉冲激光束的多个脉冲的振荡相同步的透镜阵列的位置来控制透镜阵列中脉冲激光束的入射位置；和

通过光学系统，将从透镜阵列发出的激光束辐射到同一区域。

13.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的透镜组中选择多个光学系统；

形成多个具有通过所选择的多个光学系统从多个第一脉冲倒置或旋转的空间能量分布的多个第二脉冲；和

将具有相互倒置或旋转的能量分布的多个第二脉冲辐射到半导体薄膜的同一区域。

14.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在一个与脉冲激光束的多个第一脉冲的振荡相同步的透镜组中选择多个光学系统；

通过所选择的多个光学系统，形成多个包括具有从多个第一脉冲，沿第一直线倒置的空间能量分布的脉冲和沿第二直线倒置的空间能量分布的脉冲的第二脉冲；和

将由所选择的多个光学系统形成的多个第二脉冲辐射到半导体薄膜的同一区域，

其中，所述第一直线和第二直线相互交叉。

15.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过控制与脉冲激光束的多个脉冲的振荡同步的透镜阵列位置来控制透镜阵列中脉冲激光束的入射位置；和

将从透镜阵列发出的脉冲激光束辐射到半导体薄膜的同一区域。

16.如权利要求2所述的激光辐射装置，其特征在于，

所述激光振荡器使用从由受激准分子激光器、玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器、及GdVO₄激光器组成的组中选择的一个激光器。

17.如权利要求3所述的激光辐射装置，其特征在于，

所述激光振荡器使用从由受激准分子激光器、玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器、及GdVO₄激光器组成的组中选择的一种激光器。

18.如权利要求4所述的激光辐射装置，其特征在于，

所述激光振荡器使用从由受激准分子激光器、玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器、及GdVO₄激光器组成的组中选择的一种激光器。

19.如权利要求5所述的激光辐射装置，其特征在于，

所述激光振荡器使用从由受激准分子激光器、玻璃激光器、YAG激光器、YVO₄激光器、及GdVO₄激光器组成的组中选择的一种激光器。

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