(57)【要約】【課題】  レーザー光等の指向性光の光学特性の改善と、指向性光のプロファイルの不均一性の改善が図られた光学装置、光照射装置及び光照射方法を提供する。【解決手段】  光学装置１を、互いに略平行な第１主面５及び第２主面６を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材２と、この光学部材２に対する揺動手段３からなる支持部材４とを有し、支持部材４により揺動がなされる光学部材２の第１主面５及び第２主面６を、指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされた構成とする。【選択図】        図１
2006293092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性光源からの光の入射面及び出射面となる第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、
少なくとも、前記光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、
前記支持部材により揺動がなされる前記光学部材の、前記第１及び第２の主面を、前記指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされた
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の主面が、互いに略平行である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
少なくとも前記光学部材が、前記指向性光源からの光の光路の外に、移動可能とされる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の主面の、前記光路に対する傾斜角度が、可変とされた
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記指向性光源が、レーザー光源である
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記揺動手段の揺動軸が、前記光学部材の連続回転動作の中心軸であり、かつ、前記光路に対して略平行とされ、
前記揺動手段の回転動作によって、前記第１及び第２の主面の揺動がなされる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項７】
前記揺動手段の揺動軸が、前記光学部材の往復回転動作の中心軸であり、かつ、前記光路に対して略垂直とされ、
前記揺動手段の往復動作によって、前記第１及び第２の主面の揺動がなされる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項８】
少なくとも、指向性光源と、該指向性光源からの光の光路を規定する光学装置とを有し、
前記光学装置が、
指向性光源からの光の入射面及び出射面となる第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、
少なくとも、前記光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、
前記支持部材により揺動がなされる前記光学部材の、前記第１及び第２の主面を、前記指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされた
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の主面が、互いに略平行である
ことを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１０】
前記光学装置が、取り外し可能とされる
ことを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１１】
前記指向性光源からの光の、位置及び断面形状の少なくとも一方を規定する選定手段が設けられた
ことを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１２】
前記指向性光源からの光の照射に対する観察手段が設けられた
ことを特徴とする請求項８に記載の光照射装置。
【請求項１３】
第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材を、前記第１及び第２の主面を指向性光源からの光の光路に対して傾斜させて配置する光学部材配置工程と、
前記指向性光源からの光の光路を、前記光学部材の揺動によって規定することにより、所定の光照射を行う光照射工程とを有する
ことを特徴とする光照射方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の主面が、互いに略平行である
ことを特徴とする請求項１３に記載の光照射方法。
【請求項１５】
光照射後、少なくとも前記光学部材を、前記指向性光源からの光の光路外に移動させる
ことを特徴とする請求項１３に記載の光照射方法。
【請求項１６】
前記指向性光源が、レーザー光源であり、
前記光照射によって被照射体の加工を行う
ことを特徴とする請求項１３に記載の光照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性光源からの光の光路を規定する光学装置と、この光学装置を有する光照射装置及び光照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーやＬＥＤ（Light Emission Diode；発光ダイオード）などの指向性光源においては、その光源から出射された指向性の光のスポット形状、スポットサイズ、光量ならびにエネルギープロファイルなどを選定することによって、所望の光形成を図ることが求められる。
【０００３】
例えば、レーザー光は、半導体製造や、液晶又は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの製造に用いられるフォトマスクの欠陥修正、更にＴＦＴ基板の配線修正に用いるレーザーリペア、レーザアニール、レーザークリーニング、レーザーエッチング等、様々な加工で幅広く用いられているが、レーザーのビーム品質は、光源から出射された段階では必ずしも加工を行う上で望ましい状態にはなっていない。
例えば、ビーム内部での平面的な、すなわち光路に直交する面内におけるエネルギー強度のバラツキが大きいと、これが原因となって加工対象となるレーザー光の被照射体の加工面内での加工ムラ（加工レートのバラツキ）が生じる。
【０００４】
この問題に対し、従来は、レーザービームの平面的なエネルギー強度分布、すなわちエネルギープロファイルを測定した上で、ビーム断面のエネルギーバラツキの少ない部分のみをスリット等で通過させることや、レンズ等によりビーム幅を広げてバラツキを緩やかにすることなどによって、エネルギーのバラツキを低減したレーザ光を形成して照射し、上述した加工に用いている。
しかし、これらの方法では、スリットを用いて遮断したビーム部分のエネルギーがロスになるとか、ビーム幅を広げて照射に用いるレーザー光のエネルギー密度が下がるなど、エネルギー損失が大きくなってしまう。
【０００５】
これに対して、ホモジナイザーと呼ばれる光学素子を用い、例えばレーザ光を多数回反射させる間にビームプロファイルを平均化させるなどの手法によって、レーザービーム内のエネルギー分布のバラツキを緩和させる方法が提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開平８−３３８９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２４１９号公報
【特許文献３】特開２００１−３５０１１７号公報
【特許文献４】特開２００２−２２４８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし一般にホモジナイザーは、構造が複雑であることや、多くの部品から構成されることなどから、レーザー加工を行う光照射装置すなわち光学システムの構成にかかるコストの上昇の原因となる。
【０００７】
また、光照射装置においては、レーザー光発振源などの指向性光源から出射された指向性光の光路上に、被照射体の設置部となる加工部に光を誘導するためのミラーや、光スポットを絞るためのレンズなど、様々な光学素子が設けられるが、ホモジナイザーの構造が複雑であると、例えば何らかの装置トラブルによってビームの状況に変化が生じた場合（ビームプロファイル形状の変化・光軸ズレ等）に、その変化に厳密に対応して、光照射装置の光学系機構全体を再調整することが必要となり、トラブルシュートを短時間に完了できず、装置の復旧に長い時間を要することになる。
【０００８】
更に、ビーム状況の変化次第では、光学系の調整のみで対応することが困難な場合もあり、その場合にはホモジナイザー自体の仕様の変更や交換が必要となるが、ホモジナイザーの設計は、その光照射装置を構成する指向性光源や光照射装置全体の構成に合わせて、例えばレーザー光のプロファイルを測定することによって各レーザ個体ごとに行う必要があるため、ビーム状況の変化を想定して予め交換用ホモジナイザーを準備することも難しい。
したがって、特に生産現場で用いられる光照射装置の光学系は、可能な限りシンプルな構造にすることが望まれている。
【０００９】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、光学系構成の複雑化を回避しながらも、所望の指向性光の形成が可能とされる光照射装置と、これを構成する光学装置、ならびにこれらを用いた光照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光学装置は、指向性光源からの光の入射面及び出射面となる第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、少なくとも、前記光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、前記支持部材により揺動がなされる前記光学部材の、前記第１及び第２の主面を、前記指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明に係る光学装置は、従来技術の欠点を補うことが可能であり、例えばレーザー光による加工を行うにあたり、レーザー光の発振源から加工部に至るレーザービームの光路途中にガラス板などの光学部材を挿入し、光照射時には光軸に対する光学部材の角度を変えることによって、レーザー光の光軸を意図的にずらし、更に光学部材の角度を自動的に揺動させる機構によって、指向性光源の光軸を加工面に対して揺動させるものである。
【００１２】
本発明に係る光照射装置は、少なくとも、指向性光源と、該指向性光源からの光の光路を規定する光学装置とを有し、前記光学装置が、指向性光源からの光の入射面及び出射面となる第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、少なくとも、前記光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、前記支持部材により揺動がなされる前記光学部材の、前記第１及び第２の主面を、前記指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光照射方法は、第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材を、前記第１及び第２の主面を指向性光源からの光の光路に対して傾斜させて配置する光学部材配置工程と、前記指向性光源からの光の光路を、前記光学部材の揺動によって規定することにより、所定の光照射を行う光照射工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光学装置によれば、第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、この光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、支持部材により揺動がなされる光学部材の第１及び第２の主面を、指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされたことから、指向性光源例えばレーザーからの光の、光路の形状ないし方向、スポット形状、スポットサイズ、光量ならびにエネルギープロファイルなどのうち少なくともいずれかについて、光学特性の改善を図ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る光照射装置によれば、少なくとも、指向性光源と、この指向性光源からの光の光路を規定する光学装置とを有し、この光学装置が、第１及び第２の主面を有しかつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材と、この光学部材に対する揺動手段からなる支持部材とを有し、支持部材により揺動がなされる光学部材の第１及び第２の主面を、指向性光源からの光の光路に対して傾斜させることが可能とされたことから、例えばレーザー光などの指向性光のプロファイルの不均一性を原因とした加工面に対する照射エネルギーの不均一性を、エネルギーの均等化によって改善することが可能となり、レーザーを用いた加工において、加工精度と加工信頼性の向上が図られ、更に、装置の構成すなわち製作にかかるコストの低減も図られる。
【００１６】
更に、本発明に係る光照射方法によれば、第１及び第２の主面を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなる光学部材を、第１及び第２の主面を指向性光源からの光の光路に対して傾斜させて配置する光学部材配置工程と、指向性光源からの光の光路を光学部材の揺動によって規定することにより所定の光照射を行う光照射工程とを有することから、光軸のズレやプロファイルの変化が生じた場合にも、これらに対応して、ビームを均一化するための機構部分すなわち光学部材について、再調整を行なう必要がない。
従って、生産現場で発生する装置トラブルに対する対処すなわちトラブルシュートの時間短縮を図ることができ、量産においても生産性の向上が可能とされるなど、本発明によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
＜光学装置の実施の形態＞
まず、本発明に係る光学装置の実施の形態を説明する。
図１Ａに示すように、本実施形態に係る光学装置１は、例えばガラスよりなる光学部材２と、少なくともこの光学部材２に対する揺動手段３からなる支持部材４とを有する。
光学部材２は、後述するレーザーなどの指向性光源（図示せず）からの光の入射面及び出射面となる、本実施形態では互いに略平行な第１主面５及び第２主面６を有し、かつ屈折率が１より大きい材料からなり、更に、支持部材４によって、揺動手段３を介して、第１及び第２の主面５及び６を上述した指向性光源からの光の光軸に対して傾斜して支持される。
【００１９】
指向性光が光学部材２を屈折透過する前後においては、入射光Ｌ１の光軸と出射光Ｌ２の光軸との間に、図２に示すように、光学部材２の第１主面５に対する入射角及び第２主面６からの出射角αに対して生じる、光学部材２内における屈折角βに基づくズレ幅ｗが発生する。このズレ幅ｗは、例えば第１主面５と入射光Ｌ１の光軸に対する角度、光学部材２の厚さ、ならびに光学部材２を構成する材料等を選定することによって調整ならびに選定することが可能である。
【００２０】
すなわち、例えばガラスよりなる光学部材２の表面すなわち第１主面５に対して入射角αの角度を持って入射した光は、ガラスと空気の境界面にて屈折を起こし、その進行方向は屈折角βの方向を向く。一方、ガラス板裏面すなわち第２主面６においては、再び入射角αの方向に屈折して出射して行く。空気の屈折率をＡ、ガラスの屈折率をＢとした場合、上記角度αとβは［数１］によって規定することができる。
ここで、光学部材２の入射光Ｌ１に対する角度を、少なくとも光軸に直交する面を挟んで±に（例えば−４５°〜＋４５°程度に）揺動させることにより、出射光Ｌ２に相当する出射光の光軸を揺動させることが可能となる。出射光の光軸の振幅すなわちズレ幅は、光学部材２の厚み、材料、振れ角度等によって調整することができ、レーザーのプロファイルバラツキが細かく乱れている場合には、振れ角を小さくし、荒く乱れている場合には大きな振れ角とすれば良い。
【００２１】
【数１】
2006293092.tif 000003
【００２２】
この構成による光学装置１において、例えばモーター（図示せず）に連結された揺動手段３により、入射光Ｌ１及び出射光Ｌ２の光路に対して略平行とされた揺動軸を中心として光学部材２を連続的に回転させることにより、すなわちモーターの回転にともなってレーザー光軸に対する光学部材２の傾きを変化させることにより、光学部材２を屈折透過した後の光軸が、光軸に対して垂直に交わる平面に関して、固有の半径で円運動をすることになる。
【００２３】
この円運動により、第１主面５及び第２主面６の揺動がなされ、図１Ｂに示すように、入射光Ｌ１に基づく出射光Ｌ２のうち、互いに異なるプロファイルを有する部分が重複する重複領域ｃを得ることができる。
この重複領域ｃを、例えば光学装置１とは別に設けられる、出射光Ｌ２の位置及び断面形状の少なくとも一方を規定するスリットなどの選定手段（図示せず）によって選択的に取り出すことにより、光学特性の低下やエネルギーのロスを抑制しながらも、プロファイルの平均化が図られたレーザー光Ｌ３を得ることができる。すなわち、このレーザー光Ｌ３に対応する重複領域ｃとの兼ね合いによっても、上述の振れ角や、光学部材の角度、厚さ、材料等を選定することが可能となる。
【００２４】
このような揺動機構を光照射装置内の光路途中に挿入することにより、光軸の揺らぎを発生させることができる。この構成によれば、簡潔な構成によって、従来のホモジナイザーと同様の効果を得ることが可能となることに加え、光軸に対して揺らぎ発生機構の取り付け位置は、厳密な取り付け位置精度を必要としないことから、取り付け作業も簡単であり、予め調整されていた光軸にトラブルによってズレが生じた場合でも、この揺動機構の厳密な位置調整は不要であり、光軸に対する揺動軸の位置関係の確認程度に簡潔化することができる。更に、ビームのプロファイルに変化が生じた場合でも、ビームの揺らぎ振幅に余裕を持たせた構成及び設計とすることにより、調整自体を不要とすることもできる。
【００２５】
なお、第１主面５の入射光Ｌ１の光軸に対する角度、すなわち光学部材２の傾斜角度は、可変すなわち調節可能であり、目的とする光学特性、例えばスポット径や平均化したい領域ｃの大きさに応じて、光学部材２の厚さや光学部材２を構成する材料等との組み合わせと共に、適宜選定することができる。本実施形態においては、入射光Ｌ１と出射光Ｌ２のズレ幅を、重複領域ｃを確保できる程度に傾斜角度を選定することが望ましい。
また、例えば揺動手段３及び支持部材４のいずれかを、揺動すなわち回転とは別に屈曲させることも可能な構成としておくことにより、所望の指向性光例えばレーザー光Ｌ３を得た後には、光学部材２を入射光Ｌ１の光路の外に移動させることが可能とされ、本実施形態に係る光学装置１を介しない光照射、例えばレーザー光のプロファイルにおけるエネルギーのバラツキが問題とならない用途における光照射に適した構成とすることができる。
【００２６】
また、本実施形態では、光学装置１における揺動手段３の揺動軸が指向性光の光軸に対して略平行である場合について説明したが、本発明に係る光学装置はこれに限られず、光学特性の向上例えばプロファイルにおけるエネルギーの平均化など、光学特性の向上が図られる構成であれば、揺動の形式は種々の選択が可能である。すなわち例えば、光学部材２と光軸の成す角度を変化させることが可能な構成であれば、アクチュエータの種類、揺動機構は上述したものに限られない。
例えば、図３に示すように、入射光Ｌ１の光路に対して略垂直とされた揺動軸を中心として、光学部材２が、入射光Ｌ１の光軸から外れない程度の角度範囲内で往復回転動作する構成とすることによっても、第１主面５及び第２主面６の揺動がなされ、レーザー光の、互いに異なるプロファイルを有する部分が重複する重複領域を得ることができ、レーザー光のエネルギー分布のバラツキを、上述の揺動に伴う平均化で低減することができる。
【００２７】
＜光照射装置の実施の形態＞
次に、上述した光学装置１を有する、本発明に係る光照射装置の実施の形態を説明する。
図４に示すように、本実施形態に係る光照射装置１１は、少なくとも、上述した光学部材２（図示せず）を有する光学装置１と、この光学装置１の光学部材２を屈折透過する指向性光を発生させる指向性光源例えばレーザー光源１２とを有する。
【００２８】
本実施形態に係る光照射装置１１は、本発明に係る光照射装置の一例として、ステージ１８上の被照射体１９に照射してレーザー加工をすることが可能なレーザー加工装置を例示するものであり、光学装置１と指向性光源１２のほかに、光学装置１を屈折透過した出射光Ｌ２の位置及び断面形状の少なくとも一方を規定する選定手段例えば可変式スリット１３と、選定手段１３を通過した光を、ステージ１８上の被照射体１９の配置部すなわち加工部に導入するための光学素子例えばレンズ１４、ミラー１５及び対物レンズ１６と、スリット１３の視認性を向上させるための照明１７とを有する。
更に、本実施形態においては、被照射体１９に対するレーザー照射ならびに被照射体１９における照射状態を観察するための観察手段２０及び観察用照明２１が、ミラー２２とともに設けられる。
【００２９】
この構成において、上述した光学装置の実施形態におけるのと同様に、光学装置１を構成する光学部材２を、揺動手段３により、例えば入射光Ｌ１及び出射光Ｌ２の光路に対して略平行とされた揺動軸を中心として連続的に回転させることによって、本実施形態では互いに略平行な第１主面５及び第２主面６の揺動がなされると、入射光Ｌ１に基づいて、レーザー光の、互いに異なるプロファイルを有する部分が重複する重複領域を得ることができる。
【００３０】
更に、本実施形態においては、この重複領域を、例えば光学装置１とは別に設けられる、出射光Ｌ２の位置及び断面形状の少なくとも一方を規定する選定手段１３によって選択的に取り出して、指向性光Ｌ３を得ることにより、光学特性の低下やエネルギーのロスを抑制しながらも、プロファイルの平均化が図られたレーザー光を形成することができる。
すなわちこの場合、光源１２から指向性光が発せられて入射光Ｌ１として光学装置１に入射すると、光学装置１内を屈折透過してＬ２として出射し、更に選定手段１３を経ることにより、平均化によりエネルギー強度分布すなわちプロファイルのバラツキ抑制が図られたレーザー光Ｌ３となって、光学素子により被照射体１９に照射される。
【００３１】
なお、上述の光学装置におけるのと同様に、所望の指向性光例えばレーザー光Ｌ３を得て例えばレーザー加工を行わないときには、光学部材２（図示せず）を入射光Ｌ１の光路の外に移動させることが可能であるが、本実施形態においては、予め光学装置１自体が取り外し可能とされた構成によっても、取り外し後には、例えばレーザー光のプロファイルにおけるエネルギーのバラツキが問題とならない光照射及びレーザー加工に適した構成とすることができる。また、その場合には、光学装置１の配置部に、光学装置１にかえて他の光学素子を配置することが可能な構成とすることもできる。
【００３２】
また、図５Ａに示すように、選定手段１３を、被照射体１９により近い位置、例えば対物レンズ１６の直前に設置することによって、被照射体１９に照射される指向性光例えばレーザー光の輪郭をより明確にすることができ、光学特性例えばエネルギーの平均化によってプロファイルの改善が図られたレーザー光を、被照射体１９の所望の位置にのみ選択的に照射することが可能となる。
【００３３】
すなわち、この場合には、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、例えば光学部材２が、揺動すなわち連続回転中の特定の位置にある場合の第１の透過光Ｌ２に相当する光路ａと、それとは別の位置（例えば光路ａが形成される場合の位置から揺動軸に関して１８０°回転した位置）にある場合の第２の透過光Ｌ２に相当する光路ｂとについて、それぞれ鎖線ｄで示す選定手段１３の開口部に相当する成分のみが対物レンズ１６に到達することから、光学特性例えばエネルギーの平均化によってプロファイルの改善が図られたレーザー光を被照射体１９表面に導いて、被照射体１９の加工エリア外形を精度良く加工することができる。
【００３４】
＜光照射方法の実施の形態＞
次に、上述した実施の形態で説明した、図５に示す光照射装置１１を用いる場合を例として、本発明に係る光照射方法の実施の形態を説明する。
【００３５】
まず、光学部材２（図示せず）を有する光学装置１を、本実施形態では互いに略平行な第１主面５及び第２主面６（図示せず）を指向性光源からの光の光路Ｌ１に対して傾斜させて配置する光学部材配置工程を行う。
【００３６】
続いて、指向性光源１２からの光の光路Ｌ１を、上述した光学部材２を揺動させることによって所望の光路Ｌ２として規定し、更に必要に応じて、可変スリットなどの選定手段１３によって所望の位置形状のみを選択的にレンズ１４に導くことにより、ミラー１５、対物レンズ１６を経て、ステージ１８上の被照射体１９に対する所望の照射光を形成して、被照射体１９に対する光照射工程を行う。
この光照射方法によれば、光学部材２から出射したレーザー光Ｌ２を、Ｌ１と平行な光軸を保ったまま、揺らして形成することができ、加工面に対して単位時間内に与えるレーザーの照射エネルギーを、被照射体１９の加工面内で均一化させることが可能となる。
【００３７】
なお、この光照射工程に先立って、光学部材２の揺動、すなわち光路Ｌ１に対して略平行とされた揺動軸を中心とする連続回転動作か、或いは光路Ｌ１に対して略垂直とされた揺動軸を中心とする往復回転動作を開始して、光学部材２を構成する第１主面５及び第２主面６を揺動させて光軸に対する角度変化をなすことが望ましいが、光学部材２の回転状態の安定性を考慮することが特に必要でない場合などには、特に支障のない限り、光照射と同時またはそれより遅れて開始しても良い。
【００３８】
また、光学部材配置工程は、光学装置１が光照射装置１１から取り外し可能とされている場合や、光学装置１を構成する光学部材２が光路Ｌ１の外に移動可能とされている場合には、本実施形態で説明したように、光照射工程を行う直前に行う必要があるが、光学装置１と一体に設けられて取り外しが困難な構成とされた場合には、装置の製造時における光学部材の取り付けによって、光学部材配置工程を行うことができる。
【００３９】
＜実施例＞
本発明の実施例について説明する。
図６Ａに、上述の実施の形態で説明した、本発明に係る光学装置を用いた光照射方法によって、５００ｎｍ厚のアルミニウム薄膜に対して、波長３９０ｎｍ、パルス幅３ピコ秒、照射エネルギー０．１３ｍＪ／ｃｍ２でレーザー光照射を行って、開口を形成する加工を行った結果を示す。
この結果から、光学部材２の通過時のエネルギー損失を考慮すると、実際の照射エネルギーが０．１２ｍＪ／ｃｍ２程度になると考えられるにもかかわらず、膜残りなく目的の加工を施すことができ、また、加工に伴うダストの発生も殆どみられない。
【００４０】
これに対して、本発明に係る光学装置を介することなく従来の光照射方法を用いて、同じアルミニウム薄膜に対して、波長３９０ｎｍ、パルス幅３ピコ秒、照射エネルギー０．１３ｍＪ／ｃｍ２でレーザー光照射を行って開口形成加工を行った場合には、図６Ｂに示すように、一部に膜残りがみられる。
また、本発明に係る光学装置を介することなく従来の光照射方法を用いて、同じアルミニウム薄膜に対して、波長３９０ｎｍ、パルス幅３ピコ秒、照射エネルギー０．１５ｍＪ／ｃｍ２でレーザー光照射を行って開口形成加工を行った場合には、膜残りはみられないものの、加工によって形成した開口の周囲に多数のダストが付着していることが確認できる。
【００４１】
以上の結果より、本発明に係る光学装置を用いた光照射方法によれば、より少ない照射エネルギーでも、指向性光のプロファイルの改善すなわちエネルギーの均等化がなされたレーザー光を用いることにより、より高い精度と信頼性をもってレーザー光照射及びレーザー加工を行うことができることが確認できた。
【００４２】
以上の実施の形態で説明したように、本発明構成によれば、指向性光源例えばレーザーからの光の、スポット形状、スポットサイズ、光量ならびにエネルギープロファイルなどのうち少なくともいずれかについて、光学特性の改善を図ることができ、また、指向性光のプロファイルの不均一性を原因とした加工面に対する照射エネルギーの不均一性を、エネルギーの均等化によって改善することが可能となり、レーザーを用いた加工において、加工精度と加工信頼性の向上が図られ、更に、例えばホモジナイザーを用いる構成に比して、装置の構成すなわち製作にかかるコストの低減も図られるほか、光軸のズレやプロファイルの変化が生じた場合にも、例えばホモジナイザーを用いる場合に比してトラブルシュートの時間短縮を図ることができ、量産においても生産性の向上が可能とされる。
【００４３】
また、スリットを用いて遮断したビーム部分のエネルギーがロスになることや、ビーム幅を広げて照射に用いるレーザー光のエネルギー密度が下がることなどを回避して、より高いエネルギー利用効率を得ることができるほか、光学部材の揺動を利用して実効的なビームスポット径を広げてレーザー光のサイズを自由に変えることもでき、用途に応じてスリットを利用することなしにビーム径など所望の光学特性を得ることも可能となる。
【００４４】
なお、以上の実施の形態の説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００４５】
例えば、指向性光源はＬＥＤでも良いし、光照射の目的も加工でなくとも良く、例えば照明等に適用しても良く、その場合には所望の光路形成のために、必ずしも光学部材を構成する第１及び第２の主面が互いに略平行でなくとも良い。
また、例えば、光源自体が指向性のものでなくとも、光学部材に至る前に指向性を付与できれば良いし、上述した連続回転動作及び往復回転動作については、回転速度の増減も可能であり、静止した状態と組合せることも可能である。
【００４６】
また、入射光Ｌ１の波長やパルス幅についても制限は無いが、例えば上述のレーザ光による加工について、好適な波長範囲としては２６６ｎｍ〜１０６４ｎｍ程度、好適なパルス幅としてはフェムト秒オーダー〜ナノ秒オーダーを挙げることができる。なお、パルス幅が大きいとダストの発生や再付着が多くなる傾向があるものの、本発明に係る光照射方法による場合には、被照射体を構成する材料に応じて、フェムト秒オーダー〜ピコ秒オーダーのパルス幅を選定することも可能である。
【００４７】
また、被照射体の材料はアルミニウムに限られず、金属全般のほか、酸化シリコン、窒化シリコンなどによることもできるし、光学部材２の材料もガラスに限られず、目的とする波長の光に対する透過率及び屈折率などに基づいて、例えば屈折率については１．４〜２．２の範囲を中心として、適宜選定することができる。
また、上述した重複領域が必要でない場合には、例えば中央が空いたリング状に出射光の光路を形成して光照射を行うこともできる。
更に、光学部材２の形状も、揺動におけるバランスを考慮して円盤状を選定することのほか、上述した入射光の光路から外れない限り、例えば主面が正方形とされた板状を選定することもできるなど、本発明は、種々の変形及び変更をなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る光学装置の一例の構成を示す概略構成図と、本発明に係る光照射方法によって得られる指向性光の一例の説明に供する模式図である。
【図２】本発明に係る光学装置を構成する光学部材の説明に供する模式図である。
【図３】本発明に係る光学装置の他の例の説明に供する模式図である。
【図４】本発明に係る光照射装置の一例の構成を示す概略構成図である。
【図５】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る光照射装置の他の例を示す概略構成図と、この例における選定手段の説明に供する第１及び第２の模式図である。
【図６】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る光照射方法によって得られた被照射体の写真と、従来の方法によって得られた被照射体の第１及び第２の模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・光学装置、２・・・光学部材、３・・・揺動手段、４・・・支持部材、５・・・第１主面、６・・・第２主面、１１・・・光照射装置、１２・・・指向性光源、１３・・・選定手段、１４・・・レンズ、１５・・・ミラー、１６・・・対物レンズ、１７・・・照明、１８・・・ステージ１８・・・被照射体、２０・・・観察手段、２１・・・照明、２２・・・ミラー
【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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