(57)【要約】【課題】  線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度で構成を複雑化することなく、照射むらを防止することが可能な照射装置を提供する。【解決手段】  レーザ光源１１のブロードバンドエリア方向（ｘ軸方向）を長軸方向とすると共に、この長軸方向ついてのみ均一化された線状ビームを生成する。また、この均一化された線状ビームを縮小投影してから、照射対象物３に対して照射する。線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度により、照射むらを防止することができる。また、２次光源を構成するシリンドリカルレンズアレイ１３Ｂよりも照射側の光学系であるコンデンサレンズ１４および投影光学系１６（レンズ系１６１Ａ，１６１Ｂ）を、球面光学系により構成する。光学設計の自由度が向上し、製造が容易となる。よって、装置全体の構成が簡素化し、構成を複雑化することなく、照射装置を構成することができる。【選択図】  図２
2006295068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向を長手方向とするブロードエリア型の半導体レーザにより構成され、レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源から射出された射出レーザ光における前記第１の方向と直交する第２の方向の成分を平行光束とするコリメータ光学系と、
前記射出レーザ光における前記第１の方向の成分を複数の光束に分割して２次光源を生成する第１の均一化光学系と、
球面光学系により構成され、前記第１の均一化光学系により生成された２次光源からの複数の光束における前記第２の方向の成分をそれぞれ集光すると共に前記２次光源からの複数の光束における前記第１の方向の成分をそれぞれ重ね合わせて像を生成する第１のコンデンサ光学系と、
球面光学系により構成され、前記第１のコンデンサ光学系により生成された２次光源からの複数の光束による像を縮小投影して照射対象物へ照射する投影光学系と
を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項２】
前記第１の均一化光学系は、前記第１の方向に沿ってそれぞれアレイ状に配列された第１のシリンドリカルレンズアレイ対を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記投影光学系は、
両側テレセントリック光学系を構成する第１および第２のレンズ系と、
前記第１および第２のレンズ系の間に配置された偏光ビームスプリッタおよび１／４λ板とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項４】
前記コリメータ光学系と前記第１の均一化光学系との間に、
前記射出レーザ光における前記第１の方向の成分を複数の光束に分割する第２の均一化光学系と、
前記第２の均一化光学系からの複数の光束における前記第１の方向の成分をそれぞれ重ね合わせて前記第１の均一化光学系へ照射する第２のコンデンサ光学系とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項５】
前記第２の均一化光学系は、前記第１の方向に沿ってそれぞれアレイ状に配列された第２のシリンドリカルレンズアレイ対を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の照射装置。
【請求項６】
前記第２のコンデンサ光学系は、シリンドリカルレンズにより構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の照射装置。
【請求項７】
第１の方向を長手方向とするブロードエリア型の半導体レーザにより構成され、レーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源から射出された射出レーザ光における前記第１の方向と直交する第２の方向の成分を平行光束とするコリメータ光学系と、前記射出レーザ光における前記第１の方向の成分を複数の光束に分割して２次光源を生成する第１の均一化光学系と、球面光学系により構成され、前記第１の均一化光学系により生成された２次光源からの複数の光束における前記第２の方向の成分をそれぞれ集光すると共に前記２次光源からの複数の光束における前記第１の方向の成分をそれぞれ重ね合わせて像を生成する第１のコンデンサ光学系と、球面光学系により構成され、前記第１のコンデンサ光学系により生成された２次光源からの複数の光束による像を縮小投影して照射対象物へ照射する投影光学系とをそれぞれ有する複数の照射手段と、
前記照射対象物を搭載するステージと、
前記ステージに搭載されている照射対象物を搭載面内で走査することにより、前記複数の照射手段からそれぞれ照射される複数の２次光源からの光束の照射位置をそれぞれ相対移動させる照射位置制御手段と
を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項８】
前記照射対象物に対して前記複数の２次光源からの光束をそれぞれ照射することにより前記照射対象物のアニール処理を行うレーザアニール装置として構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロードバンドエリア型の半導体レーザを光源として照射対象物に対して光照射を行う照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ（ElectroLuminescence）表示装置の製造工程において、回路素子などを多結晶シリコンにより形成するため、連続発振するレーザを用いてシリコン薄膜をアニールする方法が知られている。このようにレーザ光によりアニールする方法は、シリコン薄膜を部分的に照射するため、基板全体が高温となってしまうのを回避することができ、基板としてガラス基板を用いることができるという利点がある。
【０００３】
また、このようなレーザアニール方法において、アニール処理の高スループット化を実現するためには、アニール装置の照射光学系からの出力レーザ光が線状ビームであるのが望ましいということが知られている。そしてさらに、このようなレーザアニール処理によって均一な多結晶シリコンを生成するためには、線状ビームの長軸方向をいわゆる均一化光学系により構成し、シリコン薄膜に対する長軸方向の照射むらを抑制するのが望ましいということが知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、このような均一化光学系を用いることにより、長軸方向を均一化した線状ビームを生成するようにした照射光学系が開示されている。具体的には、例えば図７および図８に、端面図および図７におけるＣ−Ｃ部分の矢視断面図でそれぞれ示したように、光源１０１から射出された光束は、強度分布成形手段であるシリンドリカルレンズアレイ１０３Ａによってそのｘ軸方向成分が分割され、ビーム成形手段の一部であるシリンドリカルレンズ１０３Ｂによって、ステージ２０１上に搭載された照射対象物３０１の照射対象面で重ね合わされ、均一化される。また、そのｙ軸方向成分は、ビーム成形手段の一部であるシリンドリカルレンズ１０４によって、光源１０１の回折限界まで集光される。このようにして、照射対象物３０１に対して、ｘ軸方向を長軸とし、ｙ軸方向を短軸とする線状ビームが照射されるようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、上記強度分布成形手段としてシリンドリカルレンズアレイの代わりに、線状ビームの長軸方向に沿って１次元に配列されたフライアイレンズを用いるようにした照射光学系が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７０４５号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている照射光学系は、上記のようにシリンドリカルレンズを多用した構成であることから、シリンドリカルレンズの製造自由度の低さに起因して、光学設計が困難になってしまうという問題がある。したがって、装置構成が複雑化し、光学調整が困難になってしまっていた。
【０００８】
一方、特許文献２に開示されている照射光学系では、上記のように、強度分布成形手段としてシリンドリカルレンズアレイの代わりにフライアイレンズを用いていることから、光学系全体に占めるシリンドリカルレンズの構成比率は、特許文献１と比べて減少していることになる。
【０００９】
ところが、このような線状ビームを用いてアニール処理を行う場合、その線状ビームの単位面積当たりのエネルギー密度を高くする必要があることが知られている。線状ビームのエネルギー密度が低くなると、シリコン薄膜をアニール処理に必要な温度まで加熱するのが困難となるか、もしくは長時間の加熱が必要となってしまい、基板への熱ダメージや処理速度の低下が生じてしまうからである。ここで、このように線状ビームのエネルギー密度（照射強度密度）を高めるには、像側の開口率（ＮＡ）を高くする必要が生じる。したがって、特許文献２では、上記ビーム成形手段としては依然としてシリンドリカルレンズを用いざるをえず、上記した光学設計の困難性などの問題点を完全には解決しきれていなかった。
【００１０】
また、特許文献２に開示されている照射光学系は、いわゆるＭ２値が１に近い光源、すなわち点光源に近い光源との相性が悪いものであった。具体的には、この照射光学系では、線状ビームの長軸方向に対して均一化を行っていることから、この長軸方向に沿って高いコントラストの干渉縞が発生してしまうという問題があった。したがってこの照射光学系では、実際には線状ビームを均一化するのは困難であり、照射むらを防止するのも困難であった。
【００１１】
このように、従来の技術では、線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度で構成を複雑化することなく、照射むらを防止するのが困難であった。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度で構成を複雑化することなく、照射むらを防止することが可能な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】
本発明の第１の照射装置は、第１の方向を長手方向とするブロードエリア型の半導体レーザにより構成され、レーザ光を射出するレーザ光源と、このレーザ光源から射出された射出レーザ光における第１の方向と直交する第２の方向の成分を平行光束とするコリメータ光学系と、上記射出レーザ光における第１の方向の成分を複数の光束に分割して２次光源を生成する第１の均一化光学系と、球面光学系により構成され、第１の均一化光学系により生成された２次光源からの複数の光束における第２の方向の成分をそれぞれ集光すると共にこの２次光源からの複数の光束における第１の方向の成分をそれぞれ重ね合わせて像を生成する第１のコンデンサ光学系と、球面光学系により構成され、第１のコンデンサ光学系により生成された２次光源からの複数の光束による像を縮小投影して照射対象物へ照射する投影光学系とを備えたものである。
【００１４】
本発明の第２の照射装置は、第１の方向を長手方向とするブロードエリア型の半導体レーザにより構成され、レーザ光を射出するレーザ光源と、このレーザ光源から射出された射出レーザ光における第１の方向と直交する第２の方向の成分を平行光束とするコリメータ光学系と、上記射出レーザ光における第１の方向の成分を複数の光束に分割して２次光源を生成する第１の均一化光学系と、球面光学系により構成され、第１の均一化光学系により生成された２次光源からの複数の光束における第２の方向の成分をそれぞれ集光すると共にこの２次光源からの複数の光束における第１の方向の成分をそれぞれ重ね合わせて像を生成する第１のコンデンサ光学系と、球面光学系により構成され、第１のコンデンサ光学系により生成された２次光源からの複数の光束による像を縮小投影して照射対象物へ照射する投影光学系とをそれぞれ有する複数の照射手段と、照射対象物を搭載するステージと、このステージに搭載されている照射対象物を搭載面内で走査することにより、複数の照射手段からそれぞれ照射される複数の２次光源からの光束の照射位置をそれぞれ相対移動させる照射位置制御手段とを備えたものである。
【００１５】
本発明の照射装置では、第１の方向を長手方向（長軸方向）とするブロードバンドエリア型のレーザ光源からレーザ光が射出され、コリメータ光学系によって、その第２の方向（短軸方向）の成分が平行光束となる。一方、射出レーザ光の第１の方向（長軸方向）の成分は、第１の均一化光学系によって複数の光束に分割され、２次光源が生成される。また、この２次光源からの複数の光束は、第１のコンデンサ光学系によって、第２の方向の成分についてはそれぞれ集光される一方、第１の方向についてはそれぞれ重ね合わされる。このようにして、レーザ光源のブロードバンドエリア方向を長軸方向とし、この長軸方向についてのみ均一化された線状ビームが生成される。そしてこの均一化された線状ビームの光束が、投影光学系によって縮小投影され、高い照射強度密度のもとで、照射対象物に対して照射される。さらに、第１のコンデンサ光学系および投影光学系が、非球面光学系であるシリンドリカルレンズなどではなく、いずれも球面光学系により構成されていることから、装置全体の構成が簡素化する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の照射装置によれば、レーザ光源のブロードバンドエリア方向を長軸方向とすると共にこの長軸方向ついてのみ均一化された線状ビームを生成し、この均一化された線状ビームを縮小投影してから照射対象物に対して照射するようにしたので、線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度により、照射むらを防止することが可能となる。また、第１のコンデンサ光学系および投影光学系を球面光学系により構成するようにしたので、装置全体の構成が簡素化し、構成を複雑化することなく、照射装置を構成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表すものである。この照射装置は、ステージ２上に搭載された照射対象物３に対して、複数の照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃからそれぞれ射出されたレーザ光（矢印Ｘで示したように、ｘ軸方向を長軸方向とする線状ビーム）を照射するものであり、これら複数の照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃと、ステージ２と、照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃの動作制御およびステージ２のＹ方向への走査制御を行う制御部４とを備えている。ここで、この照射装置が本発明における「第２の照射装置」の一具体例に対応し、照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃがそれぞれ、本発明における「第１の照射装置」および「照射手段」の一具体例に対応する。
【００１９】
照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃはそれぞれ、上記のように制御部４からの制御に応じて、ｘ軸方向を長軸方向とする線状ビームを照射対象物３に対してそれぞれ照射することにより、図１に示したような複数の加工３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）をそれぞれ形成するものである。
【００２０】
図２および図３は、照射光学系１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）の構成を表すものであり、図２はｙ軸方向からの端面図を、図３は図２におけるＡ−Ａ部分の矢視断面図を、それぞれ表している。この照射光学系１は、半導体レーザ１１と、コリメータレンズ１２と、シリンドリカルレンズアレイ対１３と、コンデンサレンズ１４と、絞り１５と、投影光学系１６とを有している。
【００２１】
半導体レーザ１１は、ｘ軸方向を長手方向とするブロードバンド型の半導体レーザにより構成されている。この半導体レーザ１１としては、射出されるレーザ光の波長が７００〜１０００ｎｍのものを用いることが可能であるが、例えば、高出力の半導体レーザである波長が８００ｎｍ近傍のもの、または波長が９４０ｎｍ近傍のものを用いることが好ましい。このようにして照射装置の光源を構成したことで、光源が小型化すると共に、後述するように射出されるレーザ光を線状ビームに形成しやすくなるようになっている。なお、この半導体レーザ１１は、本発明における「レーザ光源」の一具体例に対応する。
【００２２】
コリメータレンズ１２は、正のパワーを有するレンズであり、光束のｙ軸方向成分を平行光束とする（図３参照）ものである。なお、このコリメータレンズ１２は、本発明における「コリメータ光学系」の一具体例に対応する。
【００２３】
シリンドリカルレンズアレイ対１３は、一対のシリンドリカルレンズアレイ１３Ａ，１３Ｂにより構成され、これらシリンドリカルレンズアレイ１３Ａ，１３Ｂは、それぞれｘ軸方向に沿ってアレイ状に配列されている（図２参照）。また、シリンドリカルレンズアレイ１３Ａは、コリメータレンズ１２の後ろ側焦点位置に配置されている。このような構成によりシリンドリカルレンズアレイ対１３では、シリンドリカルレンズアレイ１３Ａによって光束のｘ軸方向成分が複数の光束に分割され、シリンドリカルレンズアレイ１３Ｂ上に２次光源が形成される（図２参照）ようになっている。なお、このシリンドリカルレンズアレイ対１３は、本発明における「第１の均一化光学系」および「第１のシリンドリカルレンズアレイ対」の一具体例に対応する。
【００２４】
コンデンサレンズ１４は、球面光学系のレンズであり、２次光源からの複数の光束のｙ軸方向成分をそれぞれ集光する（図３参照）と共にｘ軸方向成分をそれぞれ重ね合わせ、絞り１５の位置に均一照射する（図２参照）ものである。このようにして、後述するように絞り１５の位置に、ｘ軸方向を長軸方向とすると共にこのｘ軸方向に均一化された線状ビームの像が形成されるようになっている。なお、このコンデンサレンズ１４は、本発明における「第１のコンデンサ光学系」の一具体例に対応する。
【００２５】
絞り１５は、その開口を制御することにより、照射対象物３に対して照射する２次光源からの光束のｘ軸方向における照射領域を調整する（図２参照）と共に、後述する線状ビームの長軸方向の領域成形を行う（図４参照）ものである。
【００２６】
投影光学系１６は、絞り１５の位置に形成された線状ビームの像を縮小投影して照射対象物３に対して照射するものであり、一対のレンズ系１６１Ａ，１６１Ｂと、これらレンズ系１６１Ａ，１６１Ｂの間に配置された偏光ビームスプリッタ１６２および１／４λ板（１／４波長板）１６３とを有する。
【００２７】
レンズ系１６１Ａ，１６１Ｂは、上記したような縮小投影を行うものであり、この投影光学系１６の中心的役割を果たすものである。また、これらレンズ系１６１Ａ，１６１Ｂは、両側テレセントリック光学系を構成するように配置されている。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１６２は、レンズ系１６１Ａまたは１／４λ板１６３からの入射光のうちの特定の偏光成分のみを選択的に透過するものである。具体的には、入射光のうち、ｘ軸方向と垂直をなすＰ偏光成分を透過すると共にｙ軸方向と垂直をなすＳ偏光成分を反射することで、入射光をＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分離するものである。また、１／４λ板１６３は、偏光ビームスプリッタ１６２またはレンズ系１６１Ｂからの入射光の位相を９０度変化させるものである。このような構成により偏光ビームスプリッタ１６２および１／４λ板１６３は、いわゆるアイソレータとして機能し、照射対象面３１での反射光が半導体レーザ１１へ戻るのを防ぎ、半導体レーザ１１の破壊を防止するようになっている。具体的には、偏光ビームスプリッタ１６２を選択透過したＰ偏光成分は、１／４λ板１６３を透過することで上記のようにその位相が９０度変化し、さらに照射対象面３１で反射され、１／４λ板１６３を透過することで再びその位相が９０度変化するとＳ偏光成分となることから、偏光ビームスプリッタ１６２において反射され、半導体レーザ１１までは戻ることができないようになっている。
【００２９】
図１の説明に戻り、照射対象物３は、照射対象面３１に照射光（上記したように、ｘ軸方向を長軸方向とする線状ビーム）が照射されるものであり、具体的には例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置におけるＴＦＴ（Thin Film Transistor）パネルなどが挙げられる。また、ステージ２は、前述のように照射対象物３を搭載するものである。また、制御部４は、前述のように照射光学系１の動作制御およびステージ２のＹ方向への走査制御を行うものである。このようにして制御部４は、ステージ２のＹ方向への走査制御を行い、照射対象物３を搭載面で走査することにより、照射光の照射位置をｙ軸方向に相対移動させるようになっている。なお、このようにステージ２はＹ方向に走査することから、図１に示したように、加工３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃはいずれも、ｙ軸方向に沿って形成されるようになっている。また、この制御部４は、本発明における「照射位置制御手段」の一具体例に対応する。
【００３０】
次に、このような構成からなる照射装置の作用を、ｘ軸方向（図２）とｙ軸方向（図３）とに分けて説明する。
【００３１】
まず、ｘ軸方向については、照射光学系１において、ブロードバンドエリア方向をｘ軸方向とする半導体レーザ１１から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ１２およびシリンドリカルレンズアレイ１３Ａによって複数の光束に分割される。ここで、前述のように、このようにして分割された複数の光束は、それぞれシリンドリカルレンズアレイ１３Ｂを照射するようになっていることから、このシリンドリカルレンズアレイ１３Ｂ上に２次光源が形成される。そしてこの２次光源からの複数の光束は、コンデンサレンズ１４によって絞り１５の位置に重ね合わされ、そのｘ軸方向の輝度が均一化された状態で照射される。
【００３２】
一方、ｙ軸方向については、照射光学系１において、半導体レーザ１１から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ１２によって平行光束となり、シリンドリカルレンズアレイ対１３を透過した後、コンデンサレンズ１４によって、絞り１５の位置に集光された状態で照射される。
【００３３】
このようにして、例えば図４（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示したように、絞り１５の位置には、ブロードバンドエリア方向に対応してｘ軸方向を長軸方向とすると共にｙ軸方向を短軸方向とし、長軸方向のｘ軸方向にのみ均一化（ｙ軸方向はガウシアン形状）された線状ビームの像Ｇ１，Ｇ２が形成される。
【００３４】
そしてこの均一化された線状ビームの光束が投影光学系１６のレンズ系１６１Ａ，１６１Ｂによって縮小投影されることで、２次光源からの光束が高い照射強度密度のもとで、照射対象物３に対して照射される。このようにして、各照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃから照射対象物３に対してそれぞれ光照射がなされ、このような状態のもと、照射対象物３を搭載したステージ２が、制御部４によってＹ方向に走査することにより、照射対象物３が、その搭載面内で２次元的に照射される。なお、このとき前述のように、絞り１５によって２次光源からの光束のｘ軸方向における照射領域が調整されると共に、線状ビームのｘ軸方向の領域成形がなされる。また、偏光ビームスプリッタ１６２および１／４λ板１６３では、照射対象面３１からの戻り光が半導体レーザ１１へ到達するのが、防止される。
【００３５】
ここで、図２および図３の矢印Ｌ１で示したように、２次光源を構成するシリンドリカルレンズアレイ１３Ｂよりも照射側の光学系であるコンデンサレンズ１４、および投影光学系１６（レンズ系１６１Ａ，１６１Ｂ）は、非球面光学系であるシリンドリカルレンズなどではなく、いずれも球面光学系により構成されている。したがって、照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃおよび照射装置全体の構成が簡素化する。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、レーザ光源１１のブロードバンドエリア方向（ｘ軸方向）を長軸方向とすると共にこの長軸方向ついてのみ均一化された線状ビームを生成し、この均一化された線状ビームを縮小投影してから照射対象物３に対して照射するようにしたので、長軸方向への干渉縞の発生を抑制し、線状ビームによる光照射を行う際に、高い照射強度密度により、照射むらを防止することが可能となる。
【００３７】
また、２次光源を構成するシリンドリカルレンズアレイ１３Ｂよりも照射側の光学系であるコンデンサレンズ１４および投影光学系１６（レンズ系１６１Ａ，１６１Ｂ）を球面光学系により構成するようにしたので、光学設計の自由度が向上し、製造が容易となることから、装置全体の構成が簡素化し、構成を複雑化することなく、照射光学系および照射装置を構成することが可能となる。その結果、各照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃにおいて複雑な光学調整は不要であり、量産する際のばらつきによる個体性能差が小さくなることから、例えば図１のように複数の照射光学系１Ａ，１Ｂ，１Ｃを用いて照射装置を構成したとしても、照射むらを防止することができ、複数の照射光学系を用いて照射装置を構成することが可能となる。よって、複数の照射光学系を用いてアニール処理のスループットを向上させ、効率よくアニール処理を行うことが可能となることから、レーザアニールに適した照射装置を構成することが可能となる。
【００３８】
さらに、ブロードバンドエリア型の半導体レーザ１１を光源とするように構成したので、光源が安定化し、安定したアニール処理を行うことが可能となる。よって、レーザアニールに適した照射装置を構成することが可能となる。
【００３９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の照射装置の構成は基本的に第１の実施の形態と同様であるので、照射装置の全体構成（第１の実施の形態における図１に対応する）についての説明は省略する。本実施の形態において第１の実施の形態と異なるのは、照射光学系の構成である。
【００４０】
図５および図６は、本実施の形態に係る照射光学系５の構成を表すものであり、図５はｙ軸方向からの端面図を、図６は図５におけるＢ−Ｂ部分の矢視断面図を、それぞれ表している。すなわち、図５，図６はそれぞれ、第１の実施の形態における図２，図３に対応するものである。なお、これらの図において、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態の照射光学系５は、第１の実施の形態における照射光学系１において、コリメータレンズ１２とシリンドリカルレンズアレイ対１３との間に、さらにシリンドリカルレンズアレイ対５３およびコンデンサレンズ５４を設けたものである。ここで、シリンドリカルレンズアレイ対５３は本発明における「第２の均一化光学系」および「第２のシリンドリカルレンズアレイ対」の一具体例に対応し、コンデンサレンズ５４は本発明における「第２のコンデンサ光学系」の一具体例に対応する。
【００４２】
シリンドリカルレンズアレイ対５３は、一対のシリンドリカルレンズアレイ５３Ａ，５３Ｂにより構成され、これらシリンドリカルレンズアレイ５３Ａ，５３Ｂは、それぞれｘ軸方向に沿ってアレイ状に配列されている（図５参照）。また、シリンドリカルレンズアレイ５３Ａは、コリメータレンズ１２の後ろ側焦点位置に配置されている。このような構成によりシリンドリカルレンズアレイ対５３では、シリンドリカルレンズアレイ５３Ａによって光束のｘ軸方向成分が複数の光束に分割される（図５参照）ようになっている。
【００４３】
コンデンサレンズ５４は、正のパワーを有するレンズであり、シリンドリカルレンズアレイ対５３からの複数の光束のｘ軸方向成分をそれぞれ重ね合わせ（図５参照）、シリンドリカルレンズアレイ１３Ａへ照射するものである。なお、図５および図６に示した例では、このコンデンサレンズ５４は、シリンドリカルレンズにより構成されている。
【００４４】
このような構成により本実施の形態の照射装置では、半導体レーザ１１から射出されたレーザ光は、シリンドリカルレンズアレイ対５３によって複数の光束に分割され、コンデンサレンズ５４によってそれぞれが重ね合わされた後、シリンドリカルレンズアレイ対１３によってさらに複数の光束に分割される。そして、シリンドリカルレンズアレイ１３Ｂ上に２次光源が形成されることで、２次光源からの光束が、第１の実施の形態の場合と比べてｘ軸方向により均一化される。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、コリメータレンズ１２とシリンドリカルレンズアレイ対１３との間に、さらにシリンドリカルレンズアレイ対５３およびコンデンサレンズ５４を設けるようにしたので、第１の実施の形態における効果に加え、２次光源からの光束をｘ軸方向（長軸方向）により均一化することができ、照射むらをより防止することが可能となる。
【００４６】
以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００４７】
例えば、上記実施の形態では、投影光学系１６をレンズ系１６１Ａ，１６１Ｂ、偏光ビームスプリッタ１６２および１／４λ板１６３により構成した場合の例について説明してきたが、照射対象面３１からの戻り光が半導体レーザ１１へ到達するのを防止する必要がない場合などには、投影光学系を、レンズ系１６１Ａ，１６１Ｂのみにより構成するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、照射装置および照射光学系の構成を具体的に挙げて説明したが、照射装置および照射光学系の構成はこれらの場合には限定されず、例えば、照射光学系を構成する各レンズに加えて（あるいは各レンズに代えて）、他のレンズ等を配置するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した照射光学系の構成を表す端面図である。
【図３】図１に示した照射光学系の構成を表す断面図である。
【図４】線状ビームの形状を説明するための特性図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る照射光学系の構成を表す端面図である。
【図６】図５に示した照射光学系の構成を表す断面図である。
【図７】従来の照射光学系の構成の一例を表す端面図である。
【図８】従来の照射光学系の構成の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，５…照射光学系、１１…半導体レーザ、１２…コリメータレンズ、１３…シリンドリカルレンズアレイ対、１４…コンデンサレンズ、１５…絞り、１６…投影光学系、１６１Ａ，１６１Ｂ…レンズ系、１６２…偏光ビームスプリッタ、１６３…１／４λ板、５３…シリンドリカルレンズアレイ対、５４…コンデンサレンズ、２…ステージ、３…照射対象物、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…加工、３１…照射対象面、４…制御部、ｘ…ｘ軸、ｙ…ｙ軸、Ｘ…線状ビームの長軸方向、Ｙ…ステージの走査方向。
【図１】
2006295068.tif 000003
【図２】
2006295068.tif 000004
【図３】
2006295068.tif 000005
【図４】
2006295068.tif 000006
【図５】
2006295068.tif 000007
【図６】
2006295068.tif 000008
【図７】
2006295068.tif 000009
【図８】
2006295068.tif 000010