(57)【要約】【課題】照射面に対し照度分布を均一化した複数のスポット光を同時に結像することのできるレンズユニットを提供すること。【解決手段】光源から入射された光束を、アレイ数に応じた複数の２次光源とする第１のレンズアレイ２５と、前記複数の２次光源からの光束をインテグレータレンズ２８に導く第２のレンズアレイ２７と、前記第２のレンズアレイが有する各レンズエレメント内の同一領域を通過した光束を照射面２９上の対応する同一領域に集める前記インテグレータレンズとを含み、前記第１のレンズアレイは、前記第２のレンズアレイが有するレンズエレメント単位で、アレイ数が更に分割されると共に、前記照射面と共役な面の位置よりも光軸方向に沿って光源側に配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側から照射面側に向かって、第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、インテグレータレンズとが光軸に沿って順に配置されたレンズユニットにおいて、
光源から入射された光束を、アレイ数に応じた複数の２次光源とする前記第１のレンズアレイと、前記複数の２次光源からの光束を前記インテグレータレンズに導く前記第２のレンズアレイと、前記第２のレンズアレイが有する各レンズエレメント内の同一領域を通過した光束を前記照射面上の対応する同一領域に集める前記インテグレータレンズとを含み、
前記第１のレンズアレイは、前記第２のレンズアレイが有するレンズエレメント単位で、アレイ数が更に分割されると共に、前記照射面と共役な面の位置よりも光軸方向に沿って光源側に配置されていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記照射面に結像されるスポット光の数は、
前記第１のレンズアレイが有するレンズエレメントの数を前記第２のレンズアレイが有するレンズエレメントが有するレンズエレメントの数で割ったものであることを特徴とする請求項１に記載されたレンズユニット。
【請求項３】
前記第１のレンズアレイを光軸方向に沿って移動させるレンズアレイ移動手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたレンズユニット。
【請求項４】
前記インテグレータレンズは、前記照射面に結像される像の横比を変化させる第１のシリンドリカルレンズと、縦比を変化させる第２のシリンドリカルレンズとにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたレンズユニット
【請求項５】
前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のレンズユニットを備えることを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニット及びこのレンズユニットを備える光照射装置に関し、特に照射面に対し照度分布を均一化した複数のスポット光を同時に結像するレンズユニット及びこのレンズユニットを備える光照射装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板にレーザ光を照射するレーザアニール装置が開示されている。このレーザアニール装置は、ピクセルを形成するデータ線とゲート線の交差部におけるアモルファスシリコンの薄膜をアニールしてポリシリコン化するものである。
【０００３】
前記ＴＦＴ基板にレーザ光を照射する場合、図９に示すようなフォトマスク６０（平面図）を用いて、所定方向に搬送されるＴＦＴ基板上（図示せず）の複数位置にレーザ光が選択的に照射される。このフォトマスク６０は、表面に複数のパターン６１が一定の配列ピッチでマトリクス状に設けられたものである（図示する例では２列に形成される）。
レーザ光を照射する際には、フォトマスク６０に形成された複数のパターン６１の全体をカバーする広い領域Ａｒ（破線で囲む領域）に対し照射される。
【０００４】
ところで、前記レーザアニール装置に限らず、光の照射により材料の改質を行う光照射装置（例えば露光装置など）にあっては、フォトマスクへの照射領域全体の照度分布を均一化することが求められている。
そのため従来から例えば図１０に示すような照射光学ユニットが用いられている。
【０００５】
図１０に示す照射光学ユニットについて説明すると、このユニットは、入口側（光源側）から照射面５４側に向けて、第１のレンズアレイ（フライアイ）５１と、第２のレンズアレイ（フライアイ）５２と、インテグレータレンズ５３とが光軸に沿って順に配置される。第１のレンズアレイ５１と第２のレンズアレイ５２のアレイ数（レンズエレメント数）は同じである。
【０００６】
この構成において、第１のレンズアレイ５１に光源から入射された光束はアレイ数に応じた２次光源となされ、該２次光源は第２のレンズアレイ５２に入射される。第２のレンズアレイ５２は、第１のレンズアレイ５１から入射された複数の２次光源の光束をインテグレータレンズ５３に導く。
【０００７】
ここで第２のレンズアレイ５２の各レンズエレメントから出射された光は、インテグレータレンズ５３によって照射面５４の１点に集められ結像される（第１のレンズアレイ５１の位置と照射面５４とが共役の関係となる）。
照射面５４に結像された光は、第１のレンズアレイ５１に形成された複数のレンズエレメントの通過光を１箇所に重ねたものであるため、照度ムラが打ち消され照度分布が均一化されたものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−３０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、光照射装置においては、照射光の照度分布を均一とすることが求められ、照度分布が均一化された照射光は、例えば図９に示したように、フォトマスクに形成された複数のパターンの全体をカバーする広い領域Ａｒに対し照射される。
しかしながら、フォトマスクのパターン開口部を通過する光は僅かであり、フォトマスクで遮蔽された光（照射光の大部分）は無駄になるため、光のエネルギー効率が悪いという課題があった。
【００１０】
また、光のエネルギー効率を高くするためにマスクの開口部ごとに光を照射すると、光源側または照射対象側の位置をその都度変える必要があるため、全体の処理に時間を要するという課題があった。
【００１１】
このような事情のもと、本願発明者は、フォトマスクの複数の開口部に対し同時にスポット光を照射し、それらの照度分布が均一となる光照射装置を実現するため、鋭意研究を重ね、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の目的は、照射面に対し照度分布を均一化した複数のスポット光を同時に結像することのできるレンズユニット及びこのレンズユニットを備える光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るレンズユニットは、光源側から照射面側に向かって、第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、インテグレータレンズとが光軸に沿って順に配置されたレンズユニットにおいて、光源から入射された光束を、アレイ数に応じた複数の２次光源とする前記第１のレンズアレイと、前記複数の２次光源からの光束を前記インテグレータレンズに導く前記第２のレンズアレイと、前記第２のレンズアレイが有する各レンズエレメント内の同一領域を通過した光束を前記照射面上の対応する同一領域に集める前記インテグレータレンズとを含み、前記第１のレンズアレイは、前記第２のレンズアレイが有するレンズエレメント単位で、アレイ数が更に分割されると共に、前記照射面と共役な面の位置よりも光軸方向に沿って光源側に配置されていることに特徴を有する。
【００１４】
尚、前記照射面に結像されるスポット光の数は、前記第１のレンズアレイが有するレンズエレメントの数を前記第２のレンズアレイが有するレンズエレメントが有するレンズエレメントの数で割ったものであることが望ましい。
また、前記第１のレンズアレイを光軸方向に沿って移動させるレンズアレイ移動手段を備えることが望ましい。
また、前記インテグレータレンズは、前記照射面に結像される像の横比を変化させる第１のシリンドリカルレンズと、縦比を変化させる第２のシリンドリカルレンズとにより構成されてもよい。
【００１５】
このように本発明の構成によれば、照射面と共役な面の位置から第１のレンズアレイの位置を光軸方向に沿って光源側にずらすと共に、第２のレンズアレイのレンズエレメント単位で、前記第１のレンズアレイのアレイ数を更に分割する。それにより、照射面に分割された複数のスポット光を結像し、各スポット光間、及び各スポット光内における照度分布を均一化することができる。
また、この構成により例えばフォトマスクの複数の開口に対応するスポット光を容易に形成して、前記複数の開口に対してスポット光を同時に照射することができ、光のエネルギー効率及び作業効率を向上することができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る光照射装置は、前記レンズユニットを備えることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、照射面に対し照度分布を均一化した複数のスポット光を同時に結像することのできるレンズユニット及びこのレンズユニットを備える光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明のレンズユニットが適用されたレーザアニール装置（光照射装置）の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１のレーザアニール装置で処理するＴＦＴ基板の一部を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、図１のレーザアニール装置が備えるフォトマスクの平面図であり、図３（ｂ）は、フォトマスクの断面図である。
【図４】図４は、図１のレーザアニール装置が備えるレンズユニットの構成を示す側面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のレンズユニットが備える第１のレンズアレイの正面図であり、図５（ｂ）は、図４のレンズユニットが備える第２のレンズアレイの正面図であり、図５（ｃ）は、図４のレンズユニットにより照射面に結像される像の正面図である。
【図６】図６は、図３のフォトマスクとＴＦＴ基板との位置合わせを説明するための平面図である。
【図７】図７は、図３のフォトマスクのパターン毎に照射されるスポット光を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明のレンズユニットの変形例を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来のレーザアニール装置におけるフォトマスクへの光照射領域を示す平面図である。
【図１０】図１０は、従来の照射光学ユニットの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るレンズユニット及び光照射装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明のレンズユニットが適用されたレーザアニール装置（光照射装置）の一例を模式的に示す断面図である。図２は、図１のレーザアニール装置で処理するＴＦＴ基板の一部を示す平面図である。
【００２０】
図１に示すレーザアニール装置１は、表面に複数のピクセル（画素）がマトリクス状に設けられたＴＦＴ基板１０に対し、選択的にレーザ光を照射し、基板に形成されたアモルファスシリコンの薄膜をアニールしてポリシリコン化するための装置である。
【００２１】
ここで使用するＴＦＴ基板１０は、図２に示すように複数のピクセル３０を有し、該複数のピクセル３０は、矢印Ａで示す基板搬送方向に配列ピッチＰ１で配置し、基板搬送方向と直交方向に配列ピッチＰ２で配置したものである。
また、図示するように基板面には、各ピクセル３０の縁部に沿って基板搬送方向に平行な方向に複数のデータ線３１が形成され、基板搬送方向の直交方向に複数のゲート線３２が形成されている。
また、基板搬送方向先頭側の表示領域外には、十字状の引き込みマーク３３が形成されている。
【００２２】
レーザアニール装置１の構成について説明すると、前記ＴＦＴ基板１０に対応配置されるフォトマスク２と、前記フォトマスク２を保持するマスクステージ３と、前記ＴＦＴ基板１０を載置して矢印Ａ方向に一定速度で搬送する搬送手段４とを備える。
【００２３】
前記マスクステージ３は、その中央部に開口部３ａを有し、フォトマスク２の周縁部を把持するものである。そして、モータ等の駆動手段１４によって、図示する矢印Ｂ，Ｃ方向に移動可能となされている。
【００２４】
前記搬送手段４は、上面に気体を噴出する多数の噴出孔と気体を吸引する多数の吸引孔とを有したエアステージ５を備えている。そして、気体の噴出と吸引とのバランスによりＴＦＴ基板１０をエアステージ５上に一定量だけ浮かせた状態で、図示しない搬送ローラによりＴＦＴ基板１０の両端縁部を把持して搬送するようになっている。また、図示しない位置センサや速度センサにより基板位置を検出する構成となっている。
【００２５】
また、レーザアニール装置１は、前記フォトマスク２の上方に配置されるレンズユニット６と、前記レンズユニット６の上方に配置され、前記レンズユニット６にレーザ光を放射するレーザ光源７とを有する。このレーザ光源７は、例えば波長が３０８ｎｍ又は３５３ｎｍのレーザ光９を例えば５０Ｈｚの繰り返し周期で放射するエキシマレーザである。
【００２６】
前記レンズユニット６は、前記レーザ光源７から放射されるレーザ光９の光路上に配置されている。このレンズユニット６は、レーザ光源７より入射されたレーザ光９を所定の複数のスポット光に分割するとともに、分割した複数のスポット光のそれぞれにおいて照度分布を均一化するために設けられている。また、このレンズユニット６は本発明の特徴となる構成を含むものであり、詳細に後述する。
【００２７】
前記フォトマスク２は、ＴＦＴ基板１０上に予め設定された複数位置（光照射目標位置）に光を選択的に照射させるためのものである。
図３（ａ）に示すように、このフォトマスク２には、ＴＦＴ基板１０に形成された複数のピクセル３０の配列ピッチＰ１、Ｐ２に等しい配列ピッチでマトリクス状に形成された複数の開口、即ちマスクパターン２０が形成されている。尚、図示する例では基板搬送方向Ａに直交した２列のマスクパターン２０Ａ、２０Ｂを示している。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、前記マスクパターン２０は、透明基板１１の表面に設けられた遮光膜１２に形成された光を通過させる一定形状の開口である。
また、前記透明基板１１の裏面（ＴＦＴ基板１０側）には、複数のマイクロレンズ１７が設けられている。この複数のマイクロレンズ１７は、ＴＦＴ基板１０上に光を集光させるための凸レンズであり、各マスクパターン２０の中心に光軸を合致させて配置されている。
【００２９】
また、図３（ａ）に示すように前記フォトマスク２には、基板搬送方向Ａの直交方向に長尺な第１〜第３の覗き窓１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが形成されている
この覗き窓１２Ａ〜１２Ｃの中には、複数のマスクパターン２１とＴＦＴ基板１０上の光照射目標位置との位置合わせを行うための第１〜第３のアライメントマーク２１Ａ〜２１Ｃが設けられている。
【００３０】
また、レーザアニール装置１は、前記マスクステージ３を図３のＥ，Ｆ方向に沿って移動可能なアライメント手段１９を備えている。このアライメント手段１９は、ＴＦＴ基板１０とフォトマスク２との位置合わせをするためのものであり、例えばリニアモータ、電磁アクチュエータ、又はレール及びモータ等により構成されている。
【００３１】
また、レーザアニール装置１は、ＴＦＴ基板１０の下方において、前記覗き窓１２Ａ〜１２Ｃのうちの１つの覗き窓に対向させて配置されるラインカメラ１５を備えている。
このラインカメラ１５は、ＴＦＴ基板１０を下から透かしてその表面及びフォトマスク２のアライメントマーク２１を撮像し、それらの一次元画像を後述の制御手段１８に出力する。
また、ラインカメラ１５に対向してマスクステージ３の上方には、照明用光源１６が設けられ、ラインカメラ１５の撮像位置を照明するようになっている。
【００３２】
更に、レーザアニール装置１は、装置内の駆動制御を行うためのコンピュータ装置からなる制御手段１８を備えている。
【００３３】
ここで、図４を用いてレンズユニット６の構成について説明する。図４に示すようにレンズユニット６は、入口側（レーザ光源側）から照射面２９に向けて光軸に沿って順に配置された、第１のレンズアレイ（フライアイ）２５と、第２のレンズアレイ（フライアイ）２７と、インテグレータレンズ２８とを備える。また、図示するように第２のレンズアレイ２７よりも光源側に、前記照射面２９と共役な面（共役面と称する）２６が存在する。
尚、本実施の形態において、前記照射面２９は、フォトマスク２面（裏面）に設定されている。
【００３４】
前記第１のレンズアレイ２５は、レーザ光源７より入射された光束からアレイ数に応じた複数の２次光源を生成するものである。この２次光源は、図示するように第１のレンズアレイ２５の焦点に生成される。
また、第２のレンズアレイ２７の各レンズエレメントは、複数の２次光源からの光束をインテグレータレンズ２８に導くために設けられている。
また、インテグレータレンズ２８は、第２のレンズアレイ２７の各レンズエレメント内の同一領域を通過した光束を、照射面２９上の対応する同一領域に集めるために設けられている。
【００３５】
本実施の形態では、第１のレンズアレイ２５の位置は、共役面２６よりもレーザ光源７側に配置されるため、第１のレンズアレイ２５を通過し、レンズエレメントごとに径が絞られた共役面２６での像が、照射面２９上に結像される。
【００３６】
また、前記第１のレンズアレイ２５は、第２のレンズアレイ２７のアレイ数をさらに分割したアレイ数を有する。即ち、第１のレンズアレイ２５のアレイ数（レンズエレメント数）は、第２のレンズアレイ２７のアレイ数（レンズエレメント数）よりも多く形成されている。
【００３７】
そのため、照射面２９に結像されるのは、第２のレンズアレイ２７の各レンズエレメントに対応する、第１のレンズアレイ２５の複数のレンズユニットによる像、即ち、複数のスポット光となる（照射面２９で結像されるスポット光の数は、第１のレンズアレイ２５が有するレンズエレメント数を第２のレンズアレイ２７が有するレンズエレメント数で割った数となる）。
【００３８】
具体的に説明すると、図５（ａ）に第１のレンズアレイ２５の模式的な正面図を示し、図５（ｂ）に第２のレンズアレイ２７の模式的な正面図を示す。また、図５（ｃ）に照射面２９に結像されたスポット光Ｓを示す。
尚、図５に示す例は、説明を容易にするためにアレイ数を簡素化しているが、照射面２９に最終的に結像される複数のスポット光Ｓは、本実施形態では図３（ａ）に示したマスクパターン２０の数、配列に対応したものとなる。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、第２のレンズアレイ２７は、Ｍｘ×Ｍｙ個のアレイ数に分割され、分割された各要素にレンズエレメントを有する。この例ではＭｘ＝４、Ｍｙ＝４であるため、４×４個のレンズエレメントを有する。
【００４０】
また、図５（ａ）に示すように、第１のレンズアレイ２５は、第２のレンズアレイ２７におけるＭｘ×Ｍｙ（４×４）個の各レンズエレメント内の領域が更にＮｘ×Ｎｙ（２×３）個のアレイ数に分割され、分割された各要素にそれぞれレンズエレメントを有する。
即ち第１のレンズアレイ２５の全体では（Ｎｘ×Ｍｘ）×（Ｎｙ×Ｍｙ）個のレンズエレメントを有する。この例ではＮｘ＝２、Ｎｙ＝３であるため、（２×４）×（３×４）個、即ち８×１２個のレンズエレメントを有することになる。
【００４１】
この場合、第１のレンズアレイ２５が有する複数（８×１２個）のレンズエレメントの光軸は、それぞれ共役面２６において径が絞られ、第２のレンズアレイ２７によって、Ｍｘ×Ｍｙ（４×４）個のレンズエレメント毎にインテグレータレンズ２８に導かれる。
【００４２】
そして、第２のレンズアレイ２７が有するＭｘ×Ｍｙ（４×４）個のレンズエレメント毎にインテグレータレンズ２８に入射された複数の光は照射面２９に集められ結像される。このとき、第２のレンズアレイ２７が有する各レンズエレメント内の同一領域を通過した光束は、照射面２９上の対応する同一領域に集められる。
【００４３】
より具体的に説明すると、例えば、図５（ａ）に示すように第１のレンズアレイ２５には、Ｎｘ×Ｎｙ（２×３）個のレンズエレメントが、更に４×４＝１６セット含まれる。各セットにおけるＮｘ×Ｎｙ（２×３）個のレンズエレメントにおいて、例えば図面視左上位置のレンズエレメントを通過する光をそれぞれａ１１、ａ１２、ａ１３、・・・ａ４２、ａ４３、ａ４４（全部で１６）とする。
【００４４】
第１のレンズアレイ２５において、１６個のレンズエレメントを通過した光ａ１１〜ａ４４は、図５（ｂ）に示すように、それぞれ第２のレンズアレイ２７が有する１６個のレンズエレメントの図面視左上の領域に入射される。
第２のレンズアレイ２７の各レンズエレメントにおいて、図面視左上の同一領域を通過した光ａ１１〜ａ４４は、インテグレータレンズ２８により照射面２５上の対応する同一領域にスポット光Ｓａとして重ねられ、結像される（Ｓａ＝ａ１１＋ａ１２＋・・・＋ａ４３＋ａ４４）。
【００４５】
図５の例では、このようにして照射面２９に結像されるのは、図５（ｃ）に示すようにＮｘ×Ｎｙ（２×３）個のスポット光となる（図３のフォトマスク２に対する照射の場合には、図３（ａ）のマスクパターン２０に対応して２×２２個のスポット光となる）。ここで、各スポットの光は、Ｍｘ×Ｍｙ（４×４）個のレンズエレメントを通過した光が重複したものであるため照度ムラが打ち消され照度が均一化されたものとなる。
【００４６】
また、図４に示すようにレンズユニット６は、第１のレンズアレイ２５の光軸に沿った位置を移動させ、調整するためのレンズアレイ移動手段３４を備えてもよい。
例えば、図４において前記第１のレンズアレイ２５の位置を、共役面２６と一致させた場合、Ｎｘ×Ｎｙ（２×３）個に分割された各スポット光Ｓの径は絞られないため、スポット光Ｓ間の境目が無くなる（境目が見えなくなる）。
【００４７】
これをレンズアレイ移動手段３４によって第１のレンズアレイ２５を図示するように共役面２６よりレーザ光源７側に移動させることで、各レンズエレメントからの光軸の径が絞られ、その結果、（光源側に移動させるほど）図５（ｃ）に示すようにスポット光Ｓ間に枠線Ｌが太く現れる。
【００４８】
また、このように第１のレンズアレイ２５の位置を変えることで、スポット光Ｓの大きさを変えることができるため、複数のスポット光Ｓの照射面積を容易に調整することができる（即ち、フォトマスク２に形成されたマスクパターン２０の開口形状に合わせて照射面積を調整することができる）。
【００４９】
続いて、このように構成されたレーザアニール装置１による一連の動作について説明する。
まず、制御手段１８のメモリに必要な情報が記憶されて初期設定がなされる。また、マスクステージ３の駆動手段１４が制御手段１８の指示に基づき駆動され、マスクステージ３が矢印Ｂ方向に所定距離だけ移動される。
これにより、例えば第１の覗き窓１２Ａがラインカメラ１５の上方に位置づけされて第１のアライメントマーク２１Ａが選択され、ラインカメラ１５と第１のアライメントマーク２１Ａとの位置合わせがされる。
【００５０】
次に搬送手段４は、ＴＦＴ基板１０をエアステージ５の上面に載置させた状態で矢印Ａ方向に一定速度で搬送を開始する。
ＴＦＴ基板１０が搬送されて、該基板に記された引き込みマーク３３がフォトマスク２に形成された第１の覗き窓１２Ａの下側に達するとラインカメラ１５による撮像が開始され、一定の時間間隔で撮像画像が制御手段１８に出力される。
【００５１】
制御手段１８では、前記引き込みマーク３３とアライメントマーク２１Ａとの位置関係に基づいて、アライメント手段１９を駆動する。そしてアライメント手段１９は、マスクステージ３を図６に矢印で示すＥ、Ｆ方向に移動し、基板搬送方向Ａと直交方向においてＴＦＴ基板１０とフォトマスク２との位置合わせを行う。
【００５２】
そして、制御手段１８は、演算により求めたＴＦＴ基板１０の搬送方向の移動距離が目標値に達し、図６に示すように複数のデータ線３１と複数のゲート線３２との交差部が、フォトマスク２の複数のマスクパターン２０の中心と合致すると、レーザ光源７の点灯司令を出力する。これによりレーザ光源７から発射されたレーザ光が所定時間の間レンズユニット６を介してフォトマスク２に照射される。
【００５３】
ここで、前記レンズユニット６から出射される光は、その照射面２９がフォトマスク２面（裏面）となり、前述したように複数のスポット光Ｓに分割され、該スポット光Ｓの照度分布が均一化されたものである。この複数のスポット光Ｓは、図７に示すようにフォトマスク２に形成された複数のマスクパターン２０の位置に対応するとともに、各スポット光Ｓの照射面積は、対応するマスクパターン２０の開口大きさをカバーする程度の大きさに調整されている。そのため、フォトマスク２で遮蔽される光は僅かとなり、光のエネルギー効率を高くすることができる。
【００５４】
このようにしてフォトマスク２の裏面に照度が均一なレーザ光が複数のスポット光Ｓに分かれて照射され、フォトマスク２のマイクロレンズ１７によりレーザ光がＴＦＴ基板１０のデータ線３１とゲート線３２との交差部に集光される。そして、該集光部のアモルファスシリコン膜がアニール処理されて、ポリシリコン化される。
【００５５】
以後、本実施の形態では、ＴＦＴ基板１０が２Ｐ１だけ移動する毎に、レーザ光源よりレーザ光を一定期間点灯させる制御を行うことにより、ＴＦＴ基板１０全体のアニール目標位置のアモルファスシリコン膜をアニール処理してポリシリコン化することができる。
【００５６】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、照射光を形成するレンズユニット６において、照射面２９との共役面２６の位置から第１のレンズアレイ２５の位置を光軸方向に沿って光源側にずらすと共に、第２のレンズアレイ２７のレンズエレメント単位で、前記第１のレンズアレイ２５のアレイ数を更に分割する。
それにより、照射面２９に複数のスポット光Ｓを結像し、各スポット光Ｓ間、及び各スポット光Ｓ内における照度分布を均一化することができる。
また、この構成によりフォトマスク２の複数の開口（マスクパターン２０）に対応するスポット光Ｓを容易に形成して、前記複数の開口に対してスポット光Ｓを同時に照射することができ、光のエネルギー効率及び作業効率を向上することができる。
【００５７】
尚、前記実施の形態においては、第１のレンズアレイ２５が有する各レンズエレメントの形状に応じた形状のスポット光Ｓを照射面２９に結像させるインテグレータレンズ２８を用いた構成としたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。
例えば、図８に斜視図で示すようにインテグレータレンズ２８に代えて、シリンドリカルレンズユニット４０をインテグレータレンズとして配置した構成としてもよい。
【００５８】
図８に示す例では、シリンドリカルレンズユニット４０は、光軸のｘ方向の径（横比）を変えるための一対のシリンドリカルレンズ４１ａ、４１ｂ（第１のシリンドリカルレンズ）と、それらの間に配置され、光軸のｙ方向の径（縦比）を変えるためのシリンドリカルレンズ４２（第２のシリンドリカルレンズ）とからなる。
このような構成とすることにより照射面２９に結像させるスポット光の形状のｘ方向とｙ方向のアスペクト比（縦横比）を変えることができる。
尚、図８に示したシリンドリカルレンズユニット４０の例では、光軸のｘ方向の径（横比）を変える第１のシリンドリカルレンズを２枚で構成し、光軸のｙ方向の径（縦比）を変えるための第２のシリンドリカルレンズを１枚で構成したが、その構成に限定されるものではない。
即ち、図８に示す例では光軸のｘ方向とｙ方向とで倍率が異なるためにｘ方向とｙ方向とでレンズ構成が異なっており、ｘ、ｙの各方向においてシリンドリカルレンズの枚数やレンズ形状（凸レンズ、凹レンズ）の組み合わせが限定されるものではない。
【００５９】
また、前記実施の形態においては、本発明に係るレンズユニットを、レーザアニール装置に適用した例を示したが、それに限らず本発明は、光の照射により材料の改質を行うものであれば、如何なる装置にも適用することができる。
例えば、図１に示す装置において、レーザ光源７に代えて紫外線を放射するキセノンランプ、超高圧水銀ランプ、又は紫外線放射のレーザ光源からなる露光用光源とすれば、基板上に塗布された感光材を露光する露光装置にも適用することができる。その場合、フォトマスク２の透明基板１１の下面に形成されたマイクロレンズ１７は設けず、近接露光の装置構成としてもよい。
【００６０】
或いは、フォトマスクと露光対象（基板）との間に、投影レンズを設け、前記フォトマスクに対し本発明のレンズユニットによりスポット光を照射し、前記投影レンズを介して露光する投影露光の装置構成にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１      レーザアニール装置（光照射装置）
２      フォトマスク
３      マスクステージ
４      移動手段
７      レーザ光源
１０    ＴＦＴ基板
１１    光源
１５    ラインカメラ
１８    制御手段
２０    マスクパターン
２５    第１のレンズアレイ
２６    共役面
２７    第２のレンズアレイ
２８    インテグレータレンズ
２９    照射面
３４    レンズアレイ移動手段
４１ａ  シリンドリカルレンズ（第１のシリンドリカルレンズ）
４１ｂ  シリンドリカルレンズ（第１のシリンドリカルレンズ）
４２    シリンドリカルレンズ（第２のシリンドリカルレンズ）
【図１】
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【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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