(57)【要約】【課題】被照射領域内の強度分布を所望の分布に容易に近づけることが可能な均一照射装置を提供する。【解決手段】コンデンサレンズが、第１の経路を経由した光線束と、第２の経路を経由した光線束とを、ホモジナイズ面上に重ね合わせる。第１の符号のディストーションを有する第１の光学系が、第１の経路内に配置され、第１の符号とは反対の第２の符号のディストーションを有する第２の光学系が、第２の経路内に配置されている。入射光学系が、第１の経路と第２の経路とに光線束を入射させる。入射光学系は、第１の経路に入射する光線束と第２の経路に入射する光線束との強度比を変化させることができる。【選択図】  図２
2004361481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の仮想平面に沿って複数のレンズが配置された前段レンズアレイと、
第２の仮想平面に沿って配置され、前記前段レンズアレイのレンズの各々に対応するレンズを含む第１の後段レンズアレイであって、前記前段レンズアレイのレンズを通過した光線束が、該第１の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置されている第１の後段レンズアレイと、
第３の仮想平面に沿って配置され、前記第１の後段レンズアレイのレンズの各々に対応するレンズを含む第２の後段レンズアレイであって、前記第１の後段レンズアレイのレンズを通過した光線束が、該第２の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置されている第２の後段レンズアレイと、
前記第２の後段レンズアレイのレンズの各々を通過した光線束を、ホモジナイズ面上に重ねるコンデンサレンズと、
前記第１の後段レンズアレイと第２の後段レンズアレイとの間隔を変えることができる間隔調整機構と
を有し、前記前段レンズアレイのレンズ、前記第１の後段レンズアレイのレンズ、及び前記第２の後段レンズアレイのレンズを合成したレンズ系のディストーションが、前記第１の後段レンズアレイと第２の後段レンズアレイとの間隔を変えることによって変化するように光学設計されている均一照射装置。
【請求項２】
第１の経路を経由した光線束と、第２の経路を経由した光線束とを、ホモジナイズ面上に重ね合わせるコンデンサレンズと、
前記第１の経路内に配置され、第１の符号のディストーションを有する第１の光学系と、
前記第２の経路内に配置され、前記第１の符号とは反対の第２の符号のディストーションを有する第２の光学系と、
前記第１の経路と第２の経路とに光線束を入射させるとともに、該第１の経路に入射する光線束と第２の経路に入射する光線束との強度比を変化させることができる入射光学系と
を有する均一照射装置。
【請求項３】
前記第１の経路と第２の経路とが、相互に接する２本の経路であり、
前記第１の光学系及び第２の光学系の各々は、
第１の仮想平面に沿って複数のレンズが配置された前段レンズアレイと、
第２の仮想平面に沿って配置され、前記前段レンズアレイのレンズの各々に対応するレンズを含む後段レンズアレイであって、前記前段レンズアレイのレンズを通過した光線束が、該後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置されている後段レンズアレイと
を含み、
前記入射光学系は、前記第１の光学系の前段レンズアレイに入射する光線束の断面積と、前記第２の光学系の前段レンズアレイに入射する光線束の断面積との比を変化させる請求項２に記載の均一照射装置。
【請求項４】
前記第１の光学系の前記前段レンズアレイと、前記第２の光学系の前記前段レンズアレイとが、同一仮想平面に沿って配置され、前記第１の光学系の前記後段レンズアレイと、前記第２の光学系の前記後段レンズアレイとが、同一仮想平面に沿って配置されている請求項３に記載の均一照射装置。
【請求項５】
前記第１の光学系は、
第１の仮想平面に沿って複数のレンズが配置された第１の前段レンズアレイと、
第２の仮想平面に沿って配置され、前記第１の前段レンズアレイの各々に対応するレンズを含み、前記第１の前段レンズアレイのレンズの各々を通過した光線束が、該第１の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように、かつ複数のレンズが相互に間隔を隔てて配置された第１の後段レンズアレイと
を有し、
前記第２の光学系は、
前記第１の仮想平面と平行でない第３の仮想平面に沿って複数のレンズが配置された第２の前段レンズアレイと、
前記第２の仮想平面に沿って、前記第１の後段レンズアレイの相互に隣り合うレンズの間に配置された複数のレンズを含む第２の後段レンズアレイであって、該第２の後段レンズアレイのレンズの各々は、前記第２の前段レンズアレイの１枚のレンズに対応する第２の後段レンズアレイと、
前記第１の前段レンズアレイと前記第１の後段レンズアレイとの間の光線束の経路と、前記第２の前段レンズアレイを通過した光線束の経路との双方に交差する位置に配置され、前記第１の前段レンズアレイを通過した光線束の経路と交差する領域は、光線束を透過させる領域とされ、前記第２の前段レンズアレイを通過した光線束の経路と交差する領域は、光線束を反射する領域とされ、前記第２の前段レンズアレイのレンズを通過した光線束が反射されて、前記第２の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置された選択反射鏡と
を含む請求項２に記載の均一照射装置。
【請求項６】
さらに、レーザビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザビームを、前記第１の前段レンズアレイに入射する第１のビームと、前記第２の前段レンズアレイに入射する第２のビームとに分岐させ、該第１のビームと第２のビームとへの分岐比を変えることができる分岐光学系と
を含む請求項５に記載の均一照射装置。
【請求項７】
被照射面上において凸状の強度分布を有する第１の光線束と、凹状の強度分布を有する第２の光線束とを、該被照射面の同一の被照射領域に入射させる工程と、
前記被照射領域内の強度分布が、所定の強度分布に近づくように、前記第１の光線束と第２の光線束との強度比を変化させる工程と
を有する照射方法。
【請求項８】
前記所定の強度分布が、強度が一定の均一な分布である請求項７に記載の照射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均一照射装置及び照射方法に関し、特にレーザアニール装置やステッパへの適用に適した均一照射装置及び照射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレンズアレイを組み合わせたホモジナイザを用いて、レーザビームの照射領域の強度分布を均一化する技術が知られている。近年、ビーム断面内の強度分布を均一化したレーザビームを用いてアニールを行う技術が注目されている。このレーザアニール技術においては、高い加工品質を実現するために、より高い均一化が求められる。
【０００３】
ところが、従来のホモジナイザにおいては、光学部品の加工精度や組み立て精度、及びレーザ光源の個体差により、強度分布が均一な分布からずれてしまう。この場合、生産現場では、作業者の経験と勘に頼り、光学部品のミスアライメントの調整等が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１６８５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のホモジナイザでは、強度分布の所望の均一性が得られない場合、作業者の経験と勘に頼って装置の調整が行われるため、調整作業に時間を要する。また、一定の品質を常時確保することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、被照射領域内の強度分布を所望の分布に容易に近づけることが可能な均一照射装置及び照射方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、第１の仮想平面に沿って複数のレンズが配置された前段レンズアレイと、第２の仮想平面に沿って配置され、前記前段レンズアレイのレンズの各々に対応するレンズを含む第１の後段レンズアレイであって、前記前段レンズアレイのレンズを通過した光線束が、該第１の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置されている第１の後段レンズアレイと、第３の仮想平面に沿って配置され、前記第１の後段レンズアレイのレンズの各々に対応するレンズを含む第２の後段レンズアレイであって、前記第１の後段レンズアレイのレンズを通過した光線束が、該第２の後段レンズアレイの対応するレンズに入射するように配置されている第２の後段レンズアレイと、前記第２の後段レンズアレイのレンズの各々を通過した光線束を、ホモジナイズ面上に重ねるコンデンサレンズと、前記第１の後段レンズアレイと第２の後段レンズアレイとの間隔を変えることができる間隔調整機構とを有し、前記前段レンズアレイのレンズ、前記第１の後段レンズアレイのレンズ、及び前記第２の後段レンズアレイのレンズを合成したレンズ系のディストーションが、前記第１の後段レンズアレイと第２の後段レンズアレイとの間隔を変えることによって変化するように光学設計されている均一照射装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、第１の経路を経由した光線束と、第２の経路を経由した光線束とを、ホモジナイズ面上に重ね合わせるコンデンサレンズと、前記第１の経路内に配置され、第１の符号のディストーションを有する第１の光学系と、前記第２の経路内に配置され、前記第１の符号とは反対の第２の符号のディストーションを有する第２の光学系と、前記第１の経路と第２の経路とに光線束を入射させるとともに、該第１の経路に入射する光線束と第２の経路に入射する光線束との強度比を変化させることができる入射光学系とを有する均一照射装置が提供される。
【０００９】
ディストーションの符号及び大きさを調整することにより、ホモジナイズ面上における光強度分布を変えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の第１の実施例による均一照射装置の概略図を示す。仮想平面１１に沿って複数の凸シリンドリカルレンズが配置されて前段レンズアレイ２が構成されている。レーザ光源１から出射したレーザビームが、前段レンズアレイ２に入射する。レーザ光源１として、例えば、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＬＦ等の固体レーザ、または固体レーザと波長変換素子とを組み合わせた高調波を発生するレーザ光源を用いることができる。
【００１１】
レーザビームの進行方向に平行な方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を導入する。仮想平面１１はＸＹ平面に平行である。前段レンズアレイ２の各シリンドリカルレンズの柱面の母線に平行な方向をＹ軸とする。
【００１２】
前段レンズアレイ２の後方に、ＸＹ面に平行な仮想平面１２に沿って配置された複数の凸シリンドリカルレンズからなる第１の後段レンズアレイ３が配置されている。第１の後段レンズアレイ３のシリンドリカルレンズは、前段レンズアレイ２のシリンドリカルレンズと１対１に対応する。前段レンズアレイ２の各シリンドリカルレンズを通過した光線束は、レンズの柱面に垂直な面内（ＸＺ面内）に関して収束され、第１の後段レンズアレイ３の対応するシリンドリカルレンズに入射する。第１の後段レンズアレイ３のシリンドリカルレンズは、前段レンズアレイ２の対応するシリンドリカルレンズの焦点近傍に配置されている。このため、前段レンズアレイ２のシリンドリカルレンズで収束された光線束は、ケラレを生じることなく第１の後段レンズアレイ３の対応するシリンドリカルレンズに入射する。
【００１３】
第１の後段レンズアレイ３のやや後方に、ＸＹ面に平行な仮想平面１３に沿って配置された複数の凸シリンドリカルレンズからなる第２の後段レンズアレイ４が配置されている。第２の後段レンズアレイ４のシリンドリカルレンズは、第１の後段レンズアレイ３のシリンドリカルレンズと１対１に対応する。第１の後段レンズアレイ３のシリンドリカルレンズを通過した光線束が、第２の後段レンズアレイ４の対応するシリンドリカルレンズに入射する。
【００１４】
第１の後段レンズアレイ３と第２の後段レンズアレイ４とは、間隔調整機構５により支持されている。間隔調整機構５は、第１の後段レンズアレイ３と第２の後段レンズアレイ４との間隔を調整することができる。なお、両者の間隔は、レンズアレイを構成するシリンドリカルレンズの焦点距離に比べて十分短く、第１の後段レンズアレイ３の各シリンドリカルレンズを通過して発散するレーザビームが、第２の後段レンズアレイ４の対応するシリンドリカルレンズにケラレを生じることなく入射する。
【００１５】
第２の後段レンズアレイ４の後方に、コンデンサレンズ６が配置されている。コンデンサレンズ６は、第２の後段レンズアレイ４のシリンドリカルレンズを通過した光線束を、ＸＹステージ７に保持された被照射基板１０の表面上（ホモジナイズ面上）で重ね合わせる（ホモジナイズさせる）。
【００１６】
被照射基板１０の表面上で複数の光線束が重ね合わせることにより、Ｘ軸方向に関する光強度分布を均一な分布に近づけることができる。
【００１７】
図１（Ｂ）〜（Ｄ）に、被照射基板１０の表面上におけるＸ軸方向の光強度分布の例を示す。図１（Ｂ）は、中央が周辺部よりも盛り上がった凸状の分布の例を示し、図１（Ｃ）は、その逆に、中央が窪んだ凹状の分布の例を示し、図１（Ｄ）はほぼ平坦な分布の例を示す。レーザアニール等を行う場合には、図１（Ｄ）に示すように、ほぼ平坦な分布にすることが好ましい。
【００１８】
前段レンズアレイ２、第１の後段レンズアレイ３、及び第２の後段レンズアレイ４で構成される光学系が正のディストーションを有する場合、光強度分布は図１（Ｂ）に示すように凸状になりやすい。ここで、正のディストーションとは、Ｘ軸方向に関する倍率が像の中心から遠ざかるに従って徐々に大きくなるような収差を意味する。逆に、Ｘ軸方向に関する倍率が像の中心から遠ざかるに従って徐々に小さくなるような収差を負のディストーションと呼ぶ。このレンズ系が負のディストーションを有する場合には、光強度分布は、図１（Ｃ）に示したように凹状になりやすい。
【００１９】
第１の後段レンズアレイ３と第２の後段レンズアレイ４との間隔を変化させることにより、ディストーションの符号及び大きさを変えることができる。例えば、光強度分布が図１（Ｂ）に示すように凸状である場合には、ディストーションを負の方向に変化させることにより、光強度分布を均一に近づけることができる。逆に、光強度分布が図１（Ｃ）に示すように凹状である場合には、ディストーションを正の方向に変化させることにより、光強度分布を均一に近づけることができる。
【００２０】
このように、第１の後段レンズアレイ３と第２の後段レンズアレイ４との間隔を調整することにより、光強度分布を図１（Ｄ）に示した均一な分布に近づけることができる。
【００２１】
図２に、第２の実施例による均一照射装置の概略図を示す。ＸＹ面に平行な仮想平面３１に沿って複数の凸シリンドリカルレンズが配置されて前段レンズアレイ２２が構成されている。各シリンドリカルレンズの柱面の母線はＹ軸に平行である。
【００２２】
レーザ光源２１がレーザビームを出射する。Ｘ軸に平行な方向に伝搬するレーザビームが、可動反射鏡３５で反射してＺ軸に平行な方向に伝搬するレーザビームとされ、前段レンズアレイ２２に入射する。
【００２３】
前段レンズアレイ２２の後方に、第１の後段レンズアレイ２３、第２の後段レンズアレイ２４、コンデンサレンズ２６、及びＸＹステージ２７が配置されている。これらの基本構成は、図１に示した第１の実施例の第１の後段レンズアレイ３、第２の後段レンズアレイ４、コンデンサレンズ６、及びＸＹステージ７の構成とほぼ同様である。以下、第１の実施例の構成と異なる点について説明する。
【００２４】
前段レンズアレイ２２からＸＹステージ２７までのレーザビームの経路が、ＹＺ面に平行な中心面４０により第１の経路４１と第２の経路４２とに区分される。中心面４０は、前段レンズアレイ２２、第１の後段レンズアレイ２３、第２の後段レンズアレイ２４、及びコンデンサレンズ２６の中心を通過する。
【００２５】
前段レンズアレイ２２、第１の後段レンズアレイ２３、及び第２の後段レンズアレイ２４のうち第１の経路４１内に配置されたレンズ系は、正のディストーションを有し、第２の経路４２内に配置されたレンズ系は、負のディストーションを有する。コンデンサレンズ２６は、第１の経路４１を経由したレーザビームと第２の経路を経由したレーザビームとを、被照射基板１０の表面上に重ね合わせる。
【００２６】
移動機構３６が、反射鏡３５をＸ軸方向に並進移動させる。反射鏡３５がＸ軸方向に並進移動すると、第１の経路４１内の前段レンズアレイ２２に入射するレーザビームの断面積と、第２の経路４２内の前段レンズアレイ２２に入射するレーザビームの断面積との比が変化する。すなわち、両者の強度比が変化する。
【００２７】
被照射基板１０の表面における光強度分布が、図１（Ｂ）に示した凸状である場合、正のディストーションを有する第１の経路４１に入射するレーザビームの強度に対する、負のディストーションを有する第２の経路４２に入射するレーザビームの強度の比を大きくすることにより、光強度分布を、図１（Ｄ）に示した平坦な分布に近づけることができる。逆に、被照射基板１０の表面における光強度分布が、図１（Ｃ）に示した凹状である場合、正のディストーションを有する第１の経路４１内に入射するレーザビームの強度比を大きくすることにより、光強度分布を、図１（Ｄ）に示した平坦な分布に近づけることができる。
【００２８】
図３に、第３の実施例による均一照射装置の概略図を示す。レーザ光源５１がレーザビームを出射する。出射されたレーザビームは、分岐比可変ビームスプリッタ５２により、２本のレーザビームに分岐される。分岐されたレーザビームのうち一方のビームは、反射鏡５３で反射して均一化光学装置５５の第１のポート５５Ａに入射し、他方のビームは、反射鏡５４で反射して均一化光学装置５５の第２のポート５５Ｂに入射する。
【００２９】
分岐比可変ビームスプリッタ５２は、レーザビームの入射位置が一方の第１の端から他方の第２の端に向かって移動するに従って、反射率が連続的に、かつ単調に変化する部分反射鏡で構成される。移動機構５８が分岐比可変ビームスプリッタ５２を、第１の端と第２の端とを結ぶ面内方向に移動させる。
【００３０】
分岐比可変ビームスプリッタ５２を移動させることにより、レーザ光源５１から出射されたレーザビームの入射位置が移動し、反射するレーザビームの強度と、透過するレーザビームの強度との比を変化させることができる。
【００３１】
図４に、均一化光学装置５５の概略断面図を示す。この均一化光学装置は、第１の前段レンズアレイ６１、第２の前段レンズアレイ６２、後段レンズアレイ６３、コンデンサレンズ６４、及び選択反射鏡６５を含んで構成される。第１の前段レンズアレイ６１が第１のポート５５Ａに相当し、第２の前段レンズアレイ６２が第２のポート５５Ｂに相当する。
【００３２】
第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２は、ある仮想平面に沿って配置された複数のレンズにより構成される。これらレンズアレイは、凸シリンドリカルレンズを１次元方向に配列させて構成される。第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２を構成する各レンズは、相互に同一の光学特性を有する等価なレンズである。図４では、第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２が、４本の凸シリンドリカルレンズで構成されている場合を示している。
【００３３】
後段レンズアレイ６３は、ある仮想平面に沿って配置された複数のレンズで構成され、第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２の各レンズが、後段レンズアレイ６３の１つのレンズに対応する。図４では、後段レンズアレイ６３が８本の凸シリンドリカルレンズで構成されている場合を示している。
【００３４】
図３に示した反射鏡５３で反射したレーザビーム７０が、第１の前段レンズアレイ６１に入射し、反射鏡５４で反射したレーザビーム８０が、第２の前段レンズアレイ６２に入射する。第１の前段レンズアレイ６１に入射したレーザビーム７０は、４本の収束レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄに分割される。第２の前段レンズアレイ６２に入射したレーザビーム８０は、４本の収束レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄに分割される。
【００３５】
第１の前段レンズアレイ６１で分割されたレーザビーム７１Ａ〜７１Ｄを含むビーム群と、第２の前段レンズアレイ６２で分割されたレーザビーム８１Ａ〜８１Ｄを含むビーム群とが、相互に９０°で交差する。２つのビーム群の交差する領域に選択反射鏡６５が配置されている。選択反射鏡６５は、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの経路及びレーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの経路の双方と交差する。選択反射鏡６５のうちレーザビーム７１Ａ〜７１Ｄと交差する部分と、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄと交差する部分とは、空間的に相互に分離され、交互に配列している。
【００３６】
選択反射鏡６５のうち、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの入射する領域は透過領域とされ、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの入射する領域は反射領域とされている。レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄは、選択反射鏡６５の透過領域を透過してそのまま直進し、後段レンズアレイ６３の対応するレンズに入射する。レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄは、選択反射鏡６５で反射され、後段レンズアレイ６３の対応するレンズに入射する。選択反射鏡６５で反射されたレーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの進行方向は、選択反射鏡６５を透過したレーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの進行方向と平行である。後段レンズアレイ６３の各レンズは、第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２の対応するレンズの焦点位置に配置されている。
【００３７】
レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄ及びレーザビーム８１Ａ〜８１Ｄは、それぞれ第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２を通過して収束されている。このため、選択反射鏡６５の配置されている領域におけるビーム断面サイズは、第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２を通過した直後のビーム断面サイズよりも小さくなっている。これにより、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの経路の間に間隙が形成される。同様に、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの経路の間にも間隙が形成される。
【００３８】
レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの経路と選択反射鏡６５との交差箇所が、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの経路の間に間隙内に配置されるような構成とすることにより、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄの経路と、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄの経路とを、選択反射鏡６５の配置されている位置において空間的に重なることなく分離することができる。２つのレーザビーム群が、選択反射鏡６５の配置された面上で空間的に重ならないため、ケラレを生じさせること無く、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄを透過させ、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄを反射させることができる。
【００３９】
選択反射鏡６５の配置された位置における各レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄ、及び８１Ａ〜８１Ｄの断面の面積が、第１の前段レンズアレイ６１の各レンズを通過した直後のレーザビームの断面の面積及び第２の前段レンズアレイ６２の各レンズを通過した直後のレーザビームの断面の面積の半分以下である場合に、ケラレを生じさせること無く、レーザビーム７１Ａ〜７１Ｄを透過させ、レーザビーム８１Ａ〜８１Ｄを反射させることができる。
【００４０】
第１の前段レンズアレイ６１で分割されたレーザビーム７１Ａ〜７１Ｄが選択反射鏡６５に入射する位置と、第２の前段レンズアレイ６２で分割されたレーザビーム８１Ａ〜８１Ｄが選択反射鏡６５に入射する位置とは、交互に配列される。このため、後段レンズアレイ６３において、第１の前段レンズアレイ６１のレンズに対応するレンズと、第２の前段レンズアレイ６２のレンズに対応するレンズとは、交互に配列される。
【００４１】
後段レンズアレイ６３の各レンズを、第１の前段レンズアレイ６１及び第２の前段レンズアレイ６２の対応するレンズの焦点位置に配置することにより、後段レンズアレイ６３の各レンズを小さくすることができる。後段レンズアレイ６３の各レンズを小さくすると、第１の前段レンズアレイ６１の各レンズに対応するレンズを、後段レンズアレイ６３の位置に並べた時、レンズ間に間隙が形成される。この間隙部に、第２の前段レンズアレイ６２の各レンズに対応するレンズを配置することができる。
【００４２】
コンデンサレンズ６４は、１つの凸シリンドリカルレンズで構成され、後段レンズアレイ６３の各レンズを通過したレーザビームを、ホモジナイズ面６６上にホモジナイズさせる。
【００４３】
第１の前段レンズアレイ６１のレンズと、後段レンズアレイ６３の対応するレンズとを合成したレンズ系は、正のディストーションを有し、第２の前段レンズアレイ６２のレンズと、後段レンズアレイ６３の対応するレンズとを合成したレンズ系は、負のディストーションを有する。正のディストーションを有するレンズ系を通過したレーザビームと、負のディストーションを有するレンズ系を通過したレーザビームとがホモジナイズ面６６上で重ね合わされる。このため、ホモジナイズ面６６における光強度分布を均一に近づけることができる。
【００４４】
また、光強度分布が図１（Ｂ）に示した凸状の場合、第１のレンズアレイ６１に入射するレーザビーム７０に対する第２のレンズアレイ６２に入射するレーザビーム８０の強度の比を大きくすることにより、光強度分布を均一な分布に近づけることができる。逆に、光強度分布が図１（Ｃ）に示した凹状の場合、第１のレンズアレイ６１に入射するレーザビーム７０に対する第２のレンズアレイ６２に入射するレーザビーム８０の強度の比を小さくすることにより、光強度分布を均一な分布に近づけることができる。レーザビーム７０と８０との強度の比は、図３に示した分岐比可変ビームスプリッタ５２を移動させることにより任意に調整することが可能である。
【００４５】
なお、第１のレンズアレイ６１のレンズと後段レンズアレイ６３の対応するレンズとを合成したレンズ系のディストーションを負にし、第２のレンズアレイ６２のレンズと後段レンズアレイ６３の対応するレンズとを合成したレンズ系のディストーションを正にしてもよい。また、所望のディストーションに容易に設定するために、図２に示したように後段レンズアレイを２枚のレンズアレイで構成してもよい。
【００４６】
上記実施例では、レンズアレイをシリンドリカルレンズで構成した場合を示したが、レンズアレイを、球面レンズを２次元面内に配置したフライアイレンズにしてもよい。フライアイレンズを採用すると、ホモジナイズ面上のＸ軸方向及びＹ軸方向に関する光強度分布を均一な分布に近づけることができる。この均一照射装置は、例えば半導体素子製造用のステッパの光源として用いることができる。
【００４７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、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。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被照射領域内の光強度分布が凸状または凹状のとき、容易に均一な分布に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例による均一照射装置の概略図である。
【図２】第２の実施例による均一照射装置の概略図である。
【図３】第３の実施例による均一照射装置の概略図である。
【図４】第３の実施例による均一照射装置に用いられる均一化光学装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１、２１、５１  レーザ光源
２、２２、６１、６２  前段レンズアレイ
３、４、２３、２４、６３  後段レンズアレイ
５  移動機構
６、２６、６４  コンデンサレンズ
７、２７、５６  ＸＹステージ
１０  被照射基板
１１、１２、１３  仮想平面
３５  可動反射鏡
３６、５８  移動機構
４０  中心面
４１  第１の経路
４２  第２の経路
５２  分岐比可変ビームスプリッタ
５３、５４  反射鏡
５５  均一化光学装置
６５  選択反射鏡
６６  ホモジナイズ面
７０、７１Ａ〜７１Ｄ、８０、８１Ａ〜８１Ｄ  レーザビーム
【図１】
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【図２】
2004361481.tif 000004
【図３】
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【図４】
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