(57)【要約】【課題】  光線束を被照射面に対して垂直に近づけることができるビームホモジナイザを提供する。【解決手段】  ビームホモジナイザ２は、光源１から出射されたレーザビームＬ１を、被照射面３上において一方向に長い直線状の長尺領域Ｒに入射させる。ビームホモジナイザ２は、レーザビームＬ１を、長尺領域Ｒの長尺方向に対応する方向に関して複数の分割ビームに分割するレンズアレイと、レンズアレイで分割されて得られた複数の分割ビームのビーム断面が、被照射面３上において長尺方向に配列し、長尺方向に関して相互に隣り合うビーム断面同士が部分的にのみ重なり合うように、分割ビームを被照射面３まで導き、分割ビームの各々の、被照射面３への最大入射角度が５°以下である重ね合わせ光学系とを有する。【選択図】  図１
2006349785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを、被照射面上において一方向に長い直線状の長尺領域に入射させるビームホモジナイザであって、
自己に入射するレーザビームを、前記長尺領域の長尺方向に対応する方向に関して複数のビームに分割する分割光学素子と、
前記分割光学素子で分割されて得られた複数の分割ビームのビーム断面が、前記被照射面上において前記長尺方向に配列し、該長尺方向に関して相互に隣り合うビーム断面同士が部分的にのみ重なり合うように、前記分割ビームを前記被照射面まで導き、該分割ビームの各々の、前記被照射面への最大入射角が５°以下である重ね合わせ光学系と
を備えたビームホモジナイザ。
【請求項２】
さらに、前記長尺方向に関して減衰量が変化したグラデーションフィルタを備えた請求項１に記載のビームホモジナイザ。
【請求項３】
前記重ね合わせ光学系が、前記長尺領域の短尺方向に対応する方向に関して、入射するレーザビームのビーム幅を拡げた後、前記被照射面上に収束させる請求項１又は２に記載のビームホモジナイザ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のビームホモジナイザと、
前記ビームホモジナイザにレーザビームを入射させる光源と、
前記ビームホモジナイザから出射されるレーザビームが入射する位置に、（ｉ）前記被照射面と平行に配置される平板状部と、（ｉｉ）前記平板状部の表面に形成されたレンズアレイ部であって、各々柱面の母線を前記長尺領域の長尺方向と交差する第１の方向と平行にした複数の凸シリンドリカルレンズが、該第１の方向と直交する第２の方向に配列されて構成されたレンズアレイ部と、（ｉｉｉ）前記平板状部の裏面に形成された被加工膜とを有する加工対象物を保持する保持台と、
前記保持台を前記第１の方向に移動させる移動機構と
を備えたレーザ加工装置。
【請求項５】
前記光源が近赤外域の波長をもつレーザビームを出射し、前記平板状部及びレンズアレイ部が近赤外域の波長をもつレーザビームを透過させる材料からなり、前記被加工膜が近赤外域の波長をもつレーザビームを吸収する材料からなる請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
（ａ）第１の仮想平面上において第１の方向に長いビーム断面を有するレーザビームを、該第１の仮想平面に沿い、かつ柱面の母線が該第１の方向と交差するように配列した複数の凸シリンドリカルレンズで構成されたレンズアレイを通して被加工面に入射させる工程と、
（ｂ）前記レーザビームの入射位置が、前記第１の方向と交差する第２の方向に移動するように、前記被加工面及び前記レーザビームの少なくとも一方を移動させる工程と
を含むレーザ加工方法。
【請求項７】
前記工程（ａ）が、
１本のレーザビームを、そのビーム断面内の位置に関して複数の分割ビームに分割する工程と、
前記分割ビームの各々のビーム断面が前記第１の方向に長い形状になり、前記レンズアレイに入射する位置において、前記複数の分割ビームのビーム断面が前記第１の方向に配列し、かつ相互に隣り合うビーム断面同士が部分的にのみ重なり合うように、前記分割ビームを前記レンズアレイまで導く工程と
を含む請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）では、前記第１の仮想平面に対する最大入射角が５°以下となる条件で、前記レーザビームを前記被加工面に入射させる請求項６又は７に記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）で前記被加工面に入射させるレーザビームのビーム断面の長さが１２００ｍｍ以上である請求項６〜８のいずれかに記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームのビーム断面内における強度分布を均一化するビームホモジナイザ及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に、特許文献１に開示されたビームホモジナイザ９０の断面図を示す。ビームホモジナイザ９０に入射するレーザビームＬの光軸に平行な方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を考える。図９は、ＸＺ平面に平行な断面図である。ビームホモジナイザ９０は、一対のレンズアレイ９１及び９２、並びに収束レンズ９３を有する。
【０００３】
レンズアレイ９１及び９２の各々は、レンズ光軸をＺ軸と平行にし、円柱面の母線をＹ軸と平行にした７本のシリンドリカルレンズを、Ｘ方向に配列して構成したものである。前段のレンズアレイ９１を構成する各シリンドリカルレンズのレンズ光軸が、後段のレンズアレイ９２を構成する対応するシリンドリカルレンズのレンズ光軸と一致する。
【０００４】
レーザビームＬが、前段のレンズアレイ９１により各シリンドリカルレンズに対応した７本の光線束に分割される。図９には、中央と両端の光線束のみを代表して示す。前段のレンズアレイ９１によって集束された光線束が、後段のレンズアレイ９２によってさらに集束される。後段のレンズアレイ９２から出射した各光線束は、収束レンズ９３の前方で一旦集光した後、発散光線束となって収束レンズ９３に入射する。
【０００５】
収束レンズ９３が、自己に入射した７本の発散光線束の全てをホモジナイズ面９４内の共通の領域に重ね合わせる。これにより、各発散光線束の断面内強度分布（以下、プロファイルという。）が、ホモジナイズ面９４内の共通の領域で足し合わされる。この結果、Ｘ方向に関するプロファイルの均一化が図られる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のビームホモジナイザ９０では、収束レンズ９３から出射した各発散光線束の、ホモジナイズ面（被照射面）９４に対する最大入射角は、例えば１８°程度になる。ここで、被照射面に対する光線束の最大入射角とは、その光線束を構成する光線のうち被照射面への入射角が最も大きい光線の入射角のことをいう。加工品質の向上等の観点から、光線束を被照射面に対して略垂直に入射させたい場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、被照射面に入射させる光線束を被照射面に対して垂直に近づけることができるビームホモジナイザを提供することにある。また、本発明の目的は、レーザ加工の加工品質を高めることが可能な技術を提供することにある。また、本発明の目的は、レーザ加工の加工効率を高めることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、レーザビームを、被照射面上において一方向に長い直線状の長尺領域に入射させるビームホモジナイザであって、入射するレーザビームを、前記長尺領域の長尺方向に対応する方向に関して複数のビームに分割する分割光学素子と、前記分割光学素子で分割されて得られた複数の分割ビームのビーム断面が、前記被照射面上において前記長尺方向に配列し、該長尺方向に関して相互に隣り合うビーム断面同士が部分的にのみ重なり合うように、前記分割ビームを前記被照射面まで導き、該分割ビームの各々の、前記被照射面への最大入射角が５°以下である重ね合わせ光学系とを備えたビームホモジナイザが提供される。
【００１０】
ここで、分割ビームの最大入射角とは、複数の分割ビームを構成するすべての光線のうち被照射面への入射角が最も大きい光線の入射角のことをいう。
本発明の他の観点によれば、（ａ）第１の仮想平面上において第１の方向に長いビーム断面を有するレーザビームを、該第１の仮想平面に沿い、かつ柱面の母線が該第１の方向と交差するように配列した複数の凸シリンドリカルレンズで構成されたレンズアレイを通して被加工面に入射させる工程と、（ｂ）前記レーザビームの入射位置が、前記第１の方向と交差する第２の方向に移動するように、前記被加工面及び前記レーザビームの少なくとも一方を移動させる工程とを含むレーザ加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
ビームホモジナイザにおいては、すべての分割ビームのビーム断面同士が同一領域上で重なり合うのではなく、長尺方向に関して隣り合う分割ビームのビーム断面同士が部分的にのみ重なり合うような構成とすることにより、各分割ビームの被照射面への最大入射角を５°以下とすることができる。これにより、レーザ加工の加工品質を高めることが可能となる。
【００１２】
レーザ加工方法においては、被加工面及びレーザビームの少なくとも一方を第２の方向へ移動させることにより、各々凸シリンドリカルレンズの母線に平行な方向に延在する複数の領域を一括して加工することができる。このため、レーザ加工の加工効率を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図８(ａ)に、レーザ加工の対象となる加工対象物８０の断面図を示す。加工対象物８０は、平板状部８１と、平板状部８１の表面に形成されたレンズアレイ部８２と、平板状部８１の裏面に形成された被加工膜８３とを有する。平板状部８１の厚さ方向をＳ方向とするＳＴＵ直交座標系を考える。レンズアレイ部８２は、各々円柱面の母線をＵ方向と平行にし、レンズ光軸をＳ方向と平行にした複数の等価な凸シリンドリカルレンズがＴ方向に配列されて構成されている。平板状部８１及びレンズアレイ部８２は、近赤外線を透過させる材料、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる。被加工膜８３は、近赤外線を吸収する材料、具体的にはカーボンを含む材料からなる。
【００１４】
この加工対象物８０に対し、近赤外域の波長をもち、Ｔ方向に長尺化された線状ビームＬを、レンズアレイ部８２側から入射させる。レンズアレイ部８２を構成する各シリンドリカルレンズのＴ方向の長さは、線状ビームＬの長尺方向（Ｔ方向）の長さよりも短い。線状ビームＬを加工対象物８０に入射させると、レンズアレイ部８２が線状ビームＬをＴ方向に複数に分割するとともに、分割した各々の光線束をＳＴ面内で被加工膜８３の表面（被加工面）に集光させる。これにより、レンズアレイ部８２によって分割されて得られた収束光線束が入射した位置の被加工膜８３が除去される。このようにして被加工膜８３の一部を除去しつつ、加工対象物８０をＵ方向に移動させることにより、被加工膜８３に各々Ｕ方向に延在する複数本の除去部分を形成することができる。
【００１５】
図８(ｂ)に、被加工膜８３に複数の除去部分８４が形成された加工対象物８０を示す。このように複数の除去部分８４が形成されたものは、プロジェクション型テレビションの映像投影用スクリーンとして用いられる。
【００１６】
ここで、加工対象物８０を加工するための上記線状ビームＬを形成するものとして図９に示した従来のホモジナイザ９０を用いることを考える。図９のＸ、Ｙ、Ｚ方向がそれぞれ図８(ａ)及び(ｂ)のＴ、Ｕ、Ｓ方向と対応する。この場合、以下の課題が生じる。即ち、図９のホモジナイザ９０から出射する光線束の各々は発散しているため、それらの発散光線束群を線状ビームＬとして用いる場合、線状ビームＬを構成する光線が、図８のＴＵ平面に対して垂直とならない。このため、レンズアレイ部８２によって分割された収束光線束の集光位置を被加工膜８３の表面（被加工面）に揃えること、及び隣り合う集光位置のＴ方向の間隔を均等にすることに関して改善の余地がある。
【００１７】
一方、線状ビームＬを構成する光線を被加工面に対して垂直に近づける場合、線状ビームＬの長尺方向（Ｔ方向）の長さが、ホジナイザを構成するレンズのうち、長尺方向に関するビームの集束又は発散に影響を与えるレンズであって、最も被加工面側に配置されているレンズの直径と略同じになる。現状では直径８００ｍｍ以上のガラス製レンズを精度よく製造することが困難である。このため、線状ビームＬを構成する光線を被加工面に垂直に近づける場合は、線状ビームＬのＴ方向の長さを８００ｍｍ以上に長尺化することが困難となる。従って、線状ビームＬのＴ方向の長さをできるだけ長尺化し、加工対象物８０の加工効率を向上させることに関して課題が生じる。そこで、以上説明した課題を解決すべく発明者によって案出されたレーザ照射装置について以下に説明する。
【００１８】
図１に、実施例によるレーザ照射装置の概略図を示す。光源１が、レーザビームＬ１を出射する。光源１は、ＹＡＧレーザ発振器からなり、レーザビームＬ１は近赤外域の波長をもつ。なお、光源１として、他の固体レーザ又は半導体レーザ等を用いてもよい。ビームホモジナイザ２が、光源１から出射されたレーザビームＬ１を線状ビームＬ２に変換する。線状ビームＬ２が被照射面３に入射する。
【００１９】
図２は、被照射面３上における線状ビームＬ２の照射領域Ｒを示す線図である。照射領域Ｒは、一方向に長い直線状をなしている。ここで、図１の被照射面３に平行な面内に、この照射領域（以下、長尺領域という。）Ｒの長尺方向をＸ１方向とし、短尺方向をＹ１方向とするＸ１Ｙ１直交座標系を定義する。
【００２０】
以下、図３及び図４を参照して、ビームホモジナイザ２の、長尺領域Ｒの長尺方向（Ｘ１方向）に対応する方向に平行な断面内における光線束の伝播の様子を説明する。
図３は、ビームホモジナイザ２を構成する光学系の一部の断面図である。レーザビームＬ１の光軸と平行な方向をＺ２方向とするＸ２Ｙ２Ｚ２直交座標系を考える。図３は、Ｘ２Ｚ２面に平行な断面図である。Ｘ２方向が、図２の長尺領域Ｒの長尺方向（Ｘ１方向）と対応する。Ｚ２方向に、第１〜第６のシリンドリカルレンズＣＬ１〜ＣＬ６、レンズアレイＬＡ、及び第７〜第１０のシリンドリカルレンズＣＬ７〜ＣＬ１０、及び凸面鏡Ｍ１がこの順に配置されている。
【００２１】
レーザビームＬ１が、第１〜第３のシリンドリカルレンズＣＬ１〜ＣＬ３を通過して、第４のシリンドリカルレンズＣＬ４に入射する。第１〜第３のシリンドリカルレンズＣＬ１〜ＣＬ３は、Ｘ２Ｚ２面内ではレンズ作用をもたない。第４のシリンドリカルレンズＣＬ４はレーザビームを発散させる。第４のシリンドリカルレンズＣＬ４から出射したレーザビームは、第５のシリンドリカルレンズＣＬ５を通過して第６のシリンドリカルレンズＣＬ６に入射する。第５のシリンドリカルレンズＣＬ５は、Ｘ２Ｚ２面内ではレンズ作用をもたない。第６のシリンドリカルレンズＣＬ６は、自己に入射したレーザビームを平行光線束に近づける。第４及び第６のシリンドリカルレンズＣＬ４及びＣＬ６が、レーザビームのビーム径をＸ２方向に拡大するエキスパンダとしての機能を果たす。第６のシリンドリカルレンズＣＬ６から出射したレーザビームは、レンズアレイＬＡに入射する。
【００２２】
レンズアレイＬＡは、各々レンズ光軸をＺ２軸と平行にし、円柱面の母線をＹ２軸と平行にした等価な９個の凸シリンドリカルレンズが、Ｘ２方向に配列されて構成されている。レンズアレイＬＡは、自己に入射したレーザビームをＸ２方向の位置に関して９分割し、９本の分割ビームを形成する。図３には、便宜上、そのうちの３本の分割ビームＬａ、Ｌｂ、及びＬｃの各々について、中心光線と両端の光線とを代表して示す。レンズアレイＬＡから出射した各分割ビームは、第７〜第１０のシリンドリカルレンズＣＬ７〜ＣＬ１０を通して凸面鏡Ｍ１に入射する。
【００２３】
第７及び第８のシリンドリカルレンズＣＬ７及びＣＬ８は凸シリンドリカルレンズであり、第９及び第１０のシリンドリカルレンズＣＬ９及びＣＬ１０は、Ｘ２Ｚ２面内ではレンズ作用をもたない。凸面鏡Ｍ１の凸面は球面である。なお、凸面鏡Ｍ１の凸面は放物面であってもよい。レンズアレイＬＡから出射した各分割ビームは、第７及び第８のシリンドリカルレンズＣＬ７及びＣＬ８で収束され、凸面鏡Ｍ１の前方で一旦焦点を結ぶ。その後、発散光線束となって凸面鏡Ｍ１に入射する。
【００２４】
図４は、図１のビームホモジナイザ２を構成する光学系の残部の断面図である。図３にも示した凸面鏡Ｍ１及び被照射面３の双方と対面する位置に、凹面鏡Ｍ２が配置されている。凹面鏡Ｍ２の凹面は球面である。なお、凹面鏡Ｍ２の凹面は放物面であってもよい。
【００２５】
図４(ａ)に示すように、凸面鏡Ｍ１で反射した各分割ビームが凹面鏡Ｍ２に入射する。なお、図４(ａ)には、図３にも示した分割ビームＬａ、Ｌｂ、及びＬｃのみを代表して示す。凸面鏡Ｍ１で反射した各分割ビームは発散光線束であるとともに、それら発散光線束の中心光軸の間隔は、凸面鏡Ｍ１から遠ざかるに従って広がる。
【００２６】
図４(ｂ)に示すように、凹面鏡Ｍ２で反射した各分割ビームは、グラデーションフィルタＦを通して被照射面３に入射する。なお、図４(ｂ)にも分割ビームＬａ、Ｌｂ、及びＬｃのみを代表して示す。凹面鏡Ｍ２は、凸面鏡Ｍ１で反射した各分割ビームを平行光線束に近づけ、かつそれら平行光線束に近づけられた複数の分割ビームの光軸同士も平行に近づける。凹面鏡Ｍ２で反射した９本の分割ビームが、図１にも示した線状ビームＬ２を構成する。
【００２７】
凹面鏡Ｍ２で反射した分割ビームのビーム断面は、被照射面３上においてＸ１方向（図２の長尺領域Ｒの長尺方向）に配列する。Ｘ１方向に関して相互に隣り合うビーム断面同士は部分的にのみ重なり合う。このような構成とすることにより、各分割ビームの被照射面３への最大入射角を５°以下とすることが可能となる。ここで、分割ビームの最大入射角とは、その分割ビームの各々を構成するすべての光線のうち被照射面３への入射角が最も大きい光線の入射角のことをいう。
【００２８】
なお、原理的には凹面鏡Ｍ２に代えて等価な凸レンズを用いることもできる。但し、現状では直径が８００ｍｍ以上のレンズの製作が困難である。この点、本実施例では、凸レンズではなく凹面鏡Ｍ２を用いたことにより、線状ビームＬ２のＸ１方向に関するビーム幅を８００ｍｍ以上とすることが可能になる。
【００２９】
凹面鏡Ｍ２によって反射された分割ビームの、Ｘ１方向に隣り合うビーム断面同士は部分的には重なり合うため、被照射面３の表面におけるＸ１方向の光強度分布は、図１の光源１から出射されるレーザビームＬのＸ１方向に対応する方向の光強度分布よりも均一に近づく。また、グラデーションフィルタＦを配置したことにより、これを配置しない場合に比べるとＸ１方向に関する光強度分布の均一性をさらに高めることができる。即ち、グラデーションフィルタＦは、それを配置することによりＸ１方向に関する光強度分布の均一性が増進されるような、Ｘ１方向に変化した光減衰率の分布を有する。
【００３０】
図５に、被照射面３におけるＸ１方向の光強度分布を示す。横軸はＸ１方向の位置を示し、縦軸は光強度を示す。図５は、図１の光源１から出射されるレーザビームＬ１がガウス分布状のプロファイルを有し、かつ図４(ｂ)のグラデーションフィルタＦを省略した場合に得られる光強度分布である。Ｘ１方向両端部分を除いて、光強度分布が略平坦となっている。具体的には、Ｘ１方向に関する光強度分布のトップフラット率を、０．８５３とすることができた。ここで、トップフラット率Ｒとは、光強度分布の最高値の９０％以上の強度を有する部分の幅をＷ１、最高値の５０％以上の強度を有する部分の幅をＷ２としたとき、Ｒ＝Ｗ１／Ｗ２で定義される値のことである。なお、本実施例においてＷ１の値は１４９７ｍｍであり、Ｗ２の値は１７５５ｍｍである。
【００３１】
次に、図６及び図７を参照して、ビームホモジナイザ２の、図２の長尺領域Ｒの短尺方向（Ｙ１方向）に対応する方向に平行な断面内における光線束の伝播の様子を説明する。
図６は、図３にも示した光学系のＹ２Ｚ２面に平行な断面図である。Ｙ２方向が、図２の長尺領域Ｒの短尺方向（Ｙ１方向）と対応する。レーザビームＬ１は、第１のシリンドリカルレンズＣＬ１によって発散された後、第２のシリンドリカルレンズＣＬ２によってさらに発散される。第２のシリンドリカルレンズＣＬ２によって発散されたレーザビームは、第３のシリンドリカルレンズＣＬ３によって平行光線束に近づけられ、第４のシリンドリカルレンズＣＬ４を通過して第５のシリンドリカルレンズＣＬ５に入射する。第４のシリンドリカルレンズＣＬ４は、Ｙ２Ｚ２面内ではレンズ作用をもたない。第５のシリンドリカルレンズＣＬ５は、第３のシリンドリカルレンズＣＬ３から出射した光線束をさらに平行光線束に近づける。第１及び第２のシリンドリカルレンズＣＬ１及びＣＬ２と、第３及び第５のシリンドリカルレンズＣＬ３及びＣＬ５とが、レーザビームのビーム径をＹ２方向に関して拡大するエキスパンダとしての機能を果たす。
【００３２】
第５のシリンドリカルレンズＣＬ５から出射したビームは、第６のシリンドリカルレンズＣＬ６、レンズアレイＬＡ、並びに第７及び第８のシリンドリカルレンズＣＬ７及びＣＬ８を通過して、第９及び第１０のシリンドリカルレンズＣＬ９及びＣＬ１０に入射する。第６のシリンドリカルレンズＣＬ６、レンズアレイＬＡ、並びに第７及び第８のシリンドリカルレンズＣＬ７及びＣＬ８は、Ｙ２Ｚ２面内ではレンズ作用をもたない。第９及び１０のシリンドリカルレンズＣＬ９及びＣＬ１０からなる合成レンズは、自己に入射したビームを収束させる。第９及び１０のシリンドリカルレンズＣＬ９及びＣＬ１０よって収束されたビームは、凸面鏡Ｍ１に入射する。
【００３３】
図７は、ビームホモジナイザ２を構成する光学系の残部の概略図である。凸面鏡Ｍ１で反射されたビームが、凹面鏡Ｍ２で反射され、被照射面３に入射する。凹面鏡Ｍ２で反射されたビームの光軸が被照射面３に対して垂直となるように光学系が調整されている。凹面鏡Ｍ２が、被照射面３にビームを収束させるため、図２の長尺領域ＲのＹ１方向に関する短尺化が図られる。なお、図７では、便宜的に図４(ｂ)のグラデーションフィルタＦの図示を省略した。
【００３４】
表１に、第１〜第１０のシリンドリカルレンズＣＬ１〜ＣＬ１０、及びレンズアレイＬＡの曲率半径を掲げる。表１中の数値の単位はｍｍである。表１中、「入射表面」とは、レンズの光が入射する側の面のことであり、「出射表面」とは、レンズの光が出射する側の面のことである。曲率半径が正の値であることは、その面が凸面であることを示し、曲率半径が負の値であることは、その面が凹面であることを示す。また、曲率半径が∞であることは、その面が平面であることを示す。また、レンズアレイＬＡの入射表面の曲率半径は、レンズアレイＬＡを構成する各シリンドリカルレンズの入射表面の曲率半径を示す。
【００３５】
【表１】
2006349785.tif 000003
表２に、凸面鏡Ｍ１の凸面及び凹面鏡Ｍ２の凹面の曲率半径を掲げる。表２中の数値の単位はｍｍである。
【００３６】
【表２】
2006349785.tif 000004
表３に、ホモジナイザ２を構成する各シリンドリカルレンズの厚さ及び隣り合う光学素子間の距離を掲げる。表３中の数値の単位はｍｍである。ｉを自然数としたとき、ＣＬｉ〜ＣＬｉ＋１間の距離とは、第ｉのシリンドリカルレンズＣＬｉの出射表面から、第ｉ＋１のシリンドリカルレンズＣＬｉ＋１の出射表面までの距離のことである。
【００３７】
【表３】
2006349785.tif 000005
また、第１〜第１０のシリンドリカルレンズＣＬ１〜ＣＬ１０及びレンズアレイＬＡは、合成石英（ＳｉＯ２）からなり、その屈折率は約１．４６である。以上説明した条件でビームホモジナイザ２を構成した場合、図１の光源１から出射されるレーザビームＬ１のビーム断面の半径が約２．５ｍｍのとき、図２の長尺領域Ｒの長尺方向（Ｘ１方向）の長さを１２００ｍｍ以上とすることができた。また、線状ビームＬ２を構成する分割ビームの最大入射角を約３°とすることができた。
【００３８】
次に、図１のレーザ照射装置を用いたレーザ加工方法について説明する。図１のビームホモジナイザ２から出射する線状ビームＬ２を、図８(ａ)の線状ビームＬとして用いる。即ち、図２のＸ１、Ｙ１方向がそれぞれ図８のＴ、Ｕ方向と対応する。被加工膜８３の平板状部８１の裏面と接する面（被加工面）を、図１の被照射面３の位置に配置する。図１の線状ビームＬ２である線状ビームＬを、レンズアレイ部８２側から入射させると、レンズアレイ部８２が線状ビームＬをＴ方向（Ｘ１方向）に複数に分割し、分割した各々の光線束をＳＴ面内で被加工膜８３の表面（被加工面）に集光させる。これにより、レンズアレイ部８２によって分割されて得られた収束光線束が入射した位置の被加工膜８３が除去される。このようにして被加工膜８３の一部を除去しつつ、加工対象物８０をＵ方向（Ｙ１方向）に移動させることにより、被加工膜８３に各々Ｕ方向に延在する複数本の除去部分を形成することができる。
【００３９】
本レーザ加工方法によれば、線状ビームＬ２のＴ方向（Ｘ１方向）に関する光強度分布が均一化されているため、レンズアレイ部８２によって分割されて得られた収束光線束の被加工膜８３の表面における強度を、収束光線束間で均等にすることができる。このため、除去部分８４の幅の均等化が図られる。即ち、レーザ加工の加工品質を高めることができる。
【００４０】
また、平板状部８１に平行な仮想平面を考えたとき、その仮想平面に対する入射角が５°以下となる条件で線状ビームＬ２を加工対象物８０に入射させることができるため、レンズアレイ部８２によって分割されて得られた収束光線束の集光位置を被加工膜８３の表面（被加工面）に揃えることができ、かつ隣り合う集光位置のＴ方向（Ｘ１方向）の間隔を均等にすることができる。このため、隣り合う除去部分８４同士のＴ方向（Ｘ１方向）の間隔を均等にすることができる。即ち、レーザ加工の加工品質を高めることができる。
【００４１】
また、線状ビームＬ２のＴ方向（Ｘ１方向）のビーム幅を１２００ｍｍ以上に長尺化することができるため、移動機構による加工対象物８０のＵ方向（Ｙ１方向）への一回の並進移動で形成することができる除去部分８４の本数を増やすことができる。即ち、レーザ加工の加工効率を高めることができる。
【００４２】
なお、本実施例では、レンズアレイ部８２を構成するシリンドリカルレンズの円柱面の母線の方向と線状ビームＬ２の長尺方向（Ｔ方向）とが直交する構成としたが、これらの方向は交差していればよい。また、加工対象物８０を移動させることとしたが、加工対象物８０及び線状ビームＬ２の少なくとも一方を移動させればよい。加工対象物８０又は線状ビームＬ２の移動の方向は、必ずしもＴ方向と直交するＵ方向でなくてもよく、Ｔ方向と交差する方向であればよい。
【００４３】
以上、実施例について説明したが、本発明はこれに限られない。実施例では、被加工膜の除去加工を例示したが、本発明のビームホモジナイザは、被照射面の改質、例えばアモルファスシリコン膜の結晶化アニール等にも応用することができる。この他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例によるレーザ照射装置の概略図である。
【図２】被照射面上における線状ビームの入射領域を示す線図である。
【図３】ビームホモジナイザを構成する光学系の一部の断面図である。
【図４】ビームホモジナイザを構成する光学系の残部の断面図である。
【図５】線状ビームの長尺方向に関する光強度分布を示すグラフである。
【図６】ビームホモジナイザを構成する光学系の一部の他の断面図である。
【図７】ビームホモジナイザを構成する光学系の残部の概略図である。
【図８】加工対象物の断面図である。
【図９】従来のビームホジナイザの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…光源、２…ビームホモジナイザ、３…被照射面（被加工面）、Ｌ１…レーザビーム、Ｌ２…線状ビーム、Ｒ…被照射領域（長尺領域）、ＣＬ１〜ＣＬ１０…シリンドリカルレンズ、ＬＡ…レンズアレイ（分割光学素子）、Ｍ１…凸面鏡、Ｍ２…凹面鏡、Ｆ…グラデーションフィルタ、８０…加工対象物、８１…平板状部、８２…レンズアレイ部、８３…被加工膜、８４…除去部分、９１…前段のレンズアレイ、９２…後段のレンズアレイ、９３…収束レンズ、９４…ホモジナイズ面。
【図１】
2006349785.tif 000006
【図２】
2006349785.tif 000007
【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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