(57)【要約】【課題】複数の２次光源から出射される複数の光ビームによる均一強度でのビーム照射をリアルタイムで管理する。【解決手段】２次光源生成部４，５によって生成される複数の２次光源から出射される光ビームを所定の光路に導光し、所定の照射領域に照射する照射部６，７，８と、所定の光路に介挿され、複数の２次光源から出射される光ビームを分離し導光する分離部材１１を有し、分離され導光された複数の２次光源から出射される光ビームを集光することにより２次光源の像を結像する結像部１２と、結像された複数の２次光源の像を撮像する撮像部１３と、撮像された複数の２次光源の像の位置に基づいて、２次光源生成部４，５に入射する複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算する演算部１６とを備えることで実現する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源から出射される複数の光ビームを入射して複数の２次光源を生成する２次光源生成手段と、
上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、所定の照射領域に照射する照射手段と、
上記所定の光路に介挿され、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離し導光する分離部材を有し、上記分離部材によって分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像する結像手段と、
上記結像手段によって結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像する撮像手段と、
上記撮像手段によって撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算する演算手段とを備えること
を特徴とする照射装置。
【請求項２】
上記照射手段は、上記複数の２次光源からそれぞれ出射された光ビームを上記所定の光路に導光し、所定の間隔だけずらして上記所定の照射領域に重ね合わせて照射すること
を特徴とする請求項１記載の照射装置。
【請求項３】
上記演算手段は、上記撮像手段によって上記複数の２次光源の像を撮像することで得られる光量分布に基づいて、上記複数の２次光源の像の位置をそれぞれ演算すること
を特徴とする請求項１記載の照射装置。
【請求項４】
上記結像手段は、両側テレセントリック光学系を形成し、
上記演算手段は、上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量であるチルト量と、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射位置の光軸に対するずれ量であるシフト量とを、
当該演算手段で演算した上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、それぞれ独立に演算すること
を特徴とする請求項３記載の照射装置。
【請求項５】
上記撮像手段を、上記結像手段の光軸方向に所定の量だけ移動させる移動手段を備え、
上記撮像手段は、上記移動手段によって所定の量だけ移動させられる前後における上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記演算手段は、上記撮像手段によって撮像された、上記複数の２次光源の像から、上記移動手段による移動の前後における上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
さらに、上記移動手段よる移動の前後における上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記チルト量及び／又はシフト量を演算すること
を特徴とする請求項４記載の照射装置。
【請求項６】
上記複数の光源から出射され上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの光路を調節する光路調節手段を備え、
上記演算手段によって演算された上記シフト量及び／又は上記チルト量に基づいて、上記光路調節手段をサーボ制御するサーボ制御手段を備えること
を特徴とする請求項４記載の照射装置。
【請求項７】
上記複数の光源はレーザ光源であること
を特徴とする請求項１記載の照射装置。
【請求項８】
上記レーザ光源は、固体レーザであること
を特徴とする請求項７記載の照射装置。
【請求項９】
上記レーザ光源は、半導体レーザであること
を特徴とする請求項７記載の照射装置
【請求項１０】
上記レーザ光源は、パルス発振すること
を特徴とする請求項７記載の照射装置。
【請求項１１】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射されたレーザビームをｎ（ｎは２以上の自然数）本の光ビームに分割するとともに、上記各光ビームにそれぞれ可干渉距離以上の光路長差をつける光分割手段とを備え、
上記２次光源生成手段は、上記光分割手段によって分割されたｎ本の光ビームを入射して上記複数の２次光源を生成すること
を特徴とする請求項１記載の照射装置。
【請求項１２】
上記光分割手段は、
入射された光ビームを透過及び反射して透過光及び反射光の２つの光ビームに分離する光分離面を有し、当該光分離面が平行に並べられた１番目からｊ（但し、ｎ＝２ｊであり、ｊは１以上の自然数）番目までのｊ個のビームスプリッタと、
入射された光ビームを反射する光反射面を有し、当該光反射面が各ビームスプリッタの光分離面と平行とされ、全てのビームスプリッタからの反射光が当該光反射面に入射される位置に配置された反射鏡とを備え、
１番目のビームスプリッタは、１本の光ビームが入射され、１本の透過光及び１本の反射光を出射し、
ｋ＋１（但し、ｋは、１以上（ｊ−１）以下の整数）番目のビームスプリッタは、ｋ番目のビームスプリッタの２（ｋ−１）本の透過光が入射されるとともにｋ番目のビームスプリッタの２（ｋ−１）本の反射光が上記反射鏡によって反射された後に入射され、２ｋ本の透過光及び２ｋ本の反射光を出射し、
ｊ番目のビームスプリッタは、２（ｊ−１）本の透過光を外部に出射し、２（ｊ−１）本の反射光を上記反射鏡に出射し、
上記反射鏡は、ｊ番目のビームスプリッタの２（ｊ−１）本の反射光を反射して外部に出射し、
上記ｋ番目のビームスプリッタの光分離面と（ｋ＋１）番目のビームスプリッタの光分離面の間の距離、並びに、各ビームスプリッタの光分離面と反射鏡の光反射面との間の距離は、光源から出射される光ビームのそれぞれの光路の光路長の差が可干渉距離より大きくなるように調整されていること
を特徴とする請求項１１記載の照射装置。
【請求項１３】
１個目のビームスプリッタの光分離面と、（ｋ＋１）個目のビームスプリッタの光分離面との間の距離ｔｋは、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、（２（ｊ−１）−１）×Ｌ／（２ｃｏｓθ）以上とされ、
１個目のビームスプリッタの光分離面と上記反射鏡の光反射面の間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、Ｌ／（２ｃｏｓθ）以上とされていること
を特徴とする請求項１２記載の照射装置。
【請求項１４】
上記レーザ光源は、固体レーザであること
を特徴とする請求項１２記載の照射装置。
【請求項１５】
上記レーザ光源は、半導体レーザであること
を特徴とする請求項１２記載の照射装置
【請求項１６】
上記レーザ光源は、パルス発振すること
を特徴とする請求項１２記載の照射装置。
【請求項１７】
複数の光源から出射される複数の光ビームを２次光源生成手段に入射して複数の２次光源を生成し、
上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、所定の照射領域に照射し、
上記所定の光路に介挿される分離部材によって、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離して導光し、
上記分離部材によって、分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像し、
結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像し、
撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算すること
を特徴とする照射方法。
【請求項１８】
上記複数の２次光源からそれぞれ出射された光ビームを上記所定の光路に導光し、
所定の間隔だけずらして上記所定の照射領域に重ね合わせて照射すること
を特徴とする請求項１７記載の照射方法。
【請求項１９】
上記複数の２次光源の像を撮像することで得られる光量分布に基づいて、上記複数の２次光源の像の位置をそれぞれ演算すること
を特徴とする請求項１７記載の照射方法。
【請求項２０】
第１の位置で結像される上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記第１の位置で撮像された上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
上記第１の位置とは異なる第２の位置で結像される上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記第２の位置で撮像された上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
上記第１の位置での上記複数の２次光源の像の位置と、上記第２の位置での上記複数の２次光源の像の位置とに基づいて、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量であるチルト量と、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射位置の光軸に対するずれ量であるシフト量とを、
それぞれ独立に演算すること
を特徴とする請求項１９記載の照射方法。
【請求項２１】
演算された上記シフト量及び／又は上記チルト量に基づいて、上記複数の光源から出射され、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの光路を調節する光路調節手段をサーボ制御すること
を特徴とする請求項２０記載の照射方法。
【請求項２２】
レーザ光源から出射されたレーザビームを、それぞれ可干渉距離以上の光路長差をつけて複数の光ビームに分割し、
上記分割された複数の光ビームから上記複数の２次光源を生成すること
を特徴とする請求項１７記載の照射方法。
【請求項２３】
複数の光源から出射される複数の光ビームを入射して複数の２次光源を生成する２次光源生成手段と、
上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、ステージに載置された被照射物上の所定の照射領域に照射する照射手段と、
上記所定の光路に介挿され、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離し導光する分離部材を有し、上記分離部材によって分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像する結像手段と、
上記結像手段によって結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像する撮像手段と、
上記撮像手段によって撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算する演算手段とを備えること
を特徴とするアニール装置。
【請求項２４】
上記照射手段は、上記複数の２次光源からそれぞれ出射された光ビームを上記所定の光路に導光し、所定の間隔だけずらして上記ステージに載置された上記被照射物上の上記所定の照射領域に重ね合わせて照射すること
を特徴とする請求項２３記載のアニール装置。
【請求項２５】
上記演算手段は、上記撮像手段によって上記複数の２次光源の像を撮像することで得られる光量分布に基づいて、上記複数の２次光源の像の位置をそれぞれ演算すること
を特徴とする請求項２３記載のアニール装置。
【請求項２６】
上記結像手段は、両側テレセントリック光学系を形成し、
上記演算手段は、上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量であるチルト量と、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射位置の光軸に対するずれ量であるシフト量とを、
当該演算手段で演算した上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、それぞれ独立に演算すること
を特徴とする請求項２５記載のアニール装置。
【請求項２７】
上記撮像手段を、上記結像手段の光軸方向に所定の量だけ移動させる移動手段を備え、
上記撮像手段は、上記移動手段によって所定の量だけ移動させられる前後における上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記演算手段は、上記撮像手段によって撮像された、上記複数の２次光源の像から、上記移動手段による移動の前後における上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
さらに、上記移動手段よる移動の前後における上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記チルト量及び／又はシフト量を演算すること
を特徴とする請求項２６記載のアニール装置。
【請求項２８】
上記複数の光源から出射され、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの光路を調節する光路調節手段を備え、
上記演算手段によって演算された上記シフト量及び／又は上記チルト量に基づいて、上記光路調節手段を自動的に制御する制御手段を備えること
を特徴とする請求項２６記載のアニール装置。
【請求項２９】
上記複数の光源はレーザ光源であること
を特徴とする請求項２３記載のアニール装置。
【請求項３０】
上記レーザ光源は、固体レーザであること
を特徴とする請求項２９記載のアニール装置。
【請求項３１】
上記レーザ光源は、半導体レーザであること
を特徴とする請求項２９記載のアニール装置
【請求項３２】
上記レーザ光源は、パルス発振すること
を特徴とする請求項２９記載のアニール装置。
【請求項３３】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
上記レーザ光源から出射されたレーザビームをｎ（ｎは２以上の自然数）本の光ビームに分割するとともに、上記各光ビームにそれぞれ可干渉距離以上の光路長差をつける光分割手段と備え、
上記２次光源生成手段は、上記光分割手段によって分割されたｎ本の光ビームを入射して上記複数の２次光源を生成すること
を特徴とする請求項２３記載のアニール装置。
【請求項３４】
上記光分割手段は、
入射された光ビームを透過及び反射して透過光及び反射光の２つの光ビームに分離する光分離面を有し、当該光分離面が平行に並べられた１番目からｊ（但し、ｎ＝２ｊであり、ｊは１以上の自然数）番目までのｊ個のビームスプリッタと、
入射された光ビームを反射する光反射面を有し、当該光反射面が各ビームスプリッタの光分離面と平行とされ、全てのビームスプリッタからの反射光が当該光反射面に入射される位置に配置された反射鏡とを備え、
１番目のビームスプリッタは、１本の光ビームが入射され、１本の透過光及び１本の反射光を出射し、
ｋ＋１（但し、ｋは、１以上（ｊ−１）以下の整数）番目のビームスプリッタは、ｋ番目のビームスプリッタの２（ｋ−１）本の透過光が入射されるとともにｋ番目のビームスプリッタの２（ｋ−１）本の反射光が上記反射鏡によって反射された後に入射され、２ｋ本の透過光及び２ｋ本の反射光を出射し、
ｊ番目のビームスプリッタは、２（ｊ−１）本の透過光を外部に出射し、２（ｊ−１）本の反射光を上記反射鏡に出射し、
上記反射鏡は、ｊ番目のビームスプリッタの２（ｊ−１）本の反射光を反射して外部に出射し、
上記ｋ番目のビームスプリッタの光分離面と（ｋ＋１）番目のビームスプリッタの光分離面の間の距離、並びに、各ビームスプリッタの光分離面と反射鏡の光反射面との間の距離は、光源から出射される光ビームのそれぞれの光路の光路長の差が可干渉距離より大きくなるように調整されていること
を特徴とする請求項３３記載のアニール装置。
【請求項３５】
１個目のビームスプリッタの光分離面と（ｋ＋１）個目のビームスプリッタの光分離面との間の距離ｔｋは、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をとしたとき、（２（ｊ−１）−１）×Ｌ／（２ｃｏｓθ）以上とされ、
１個目のビームスプリッタの光分離面と上記反射鏡の光反射面の間の距離は、各ビームスプリッタに入射されるレーザビームの入射角をθ、上記レーザ光源から出射されるレーザビームの可干渉距離をＬとしたとき、Ｌ／（２ｃｏｓθ）以上とされていること
を特徴とする請求項３４記載のアニール装置。
【請求項３６】
上記レーザ光源は、固体レーザであること
を特徴とする請求項３４記載のアニール装置。
【請求項３７】
上記レーザ光源は、半導体レーザであること
を特徴とする請求項３４記載のアニール装置
【請求項３８】
上記レーザ光源は、パルス発振すること
を特徴とする請求項３４記載のアニール装置。
【請求項３９】
複数の光源から出射される複数の光ビームを２次光源生成手段に入射して複数の２次光源を生成し、
上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、ステージに載置された被照射物上の所定の照射領域に照射し、
上記所定の光路に介挿される分離部材によって、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離して導光し、
上記分離部材によって、分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像し、
結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像し、
撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算すること
を特徴とするアニール方法。
【請求項４０】
上記複数の２次光源からそれぞれ出射された光ビームを上記所定の光路に導光し、
所定の間隔だけずらして上記ステージに載置された上記被照射物上の上記所定の照射領域に重ね合わせて照射すること
を特徴とする請求項３９記載のアニール方法。
【請求項４１】
上記複数の２次光源の像を撮像することで得られる光量分布に基づいて、上記複数の２次光源の像の位置をそれぞれ演算すること
を特徴とする請求項３９記載のアニール方法。
【請求項４２】
第１の位置で結像される上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記第１の位置で撮像された上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
上記第１の位置とは異なる第２の位置で結像される上記複数の２次光源の像を撮像し、
上記第２の位置で撮像された上記複数の２次光源の像の位置を演算し、
上記第１の位置での上記複数の２次光源の像の位置と、上記第２の位置での上記複数の２次光源の像の位置とに基づいて、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量であるチルト量と、
上記複数の光源から上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射位置の光軸に対するずれ量であるシフト量とを、
それぞれ独立に演算すること
を特徴とする請求項４１記載のアニール方法。
【請求項４３】
演算された上記シフト量及び／又は上記チルト量に基づいて、上記複数の光源から出射し、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの光路を調節する光路調節手段をサーボ制御すること
を特徴とする請求項４２記載のアニール方法。
【請求項４４】
レーザ光源から出射されたレーザビームを、それぞれ可干渉距離以上の光路長差をつけて複数の光ビームに分割し、
上記分割された複数の光ビームから上記複数の２次光源を生成すること
を特徴とする請求項３９記載のアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照射物に対して、光ビームを照射する照射装置に関し、詳しくは、上記被照射物に照射する光ビームを均一な強度で照射するよう管理及び制御する機能を備えた照射装置及び照射方法、並びに、アニール装置及びアニール方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低温で大面積に形成可能である多結晶シリコン薄膜は、移動度の高さや、良好な光吸収特性によって、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、薄膜太陽電池などへの応用が考案されている。
【０００３】
多結晶シリコン薄膜は、基板上に形成した非晶質シリコン薄膜を、紫外線波長域のパルスレーザを照射するレーザアニール処理し、局所的、且つ、瞬間的な昇温によって、上記非晶質シリコン薄膜を溶融・再結晶化させることで形成することができる。
【０００４】
ところで、非晶質シリコン薄膜をアニール処理することで形成される多結晶シリコン薄膜の結晶粒径は、薄膜全体に亘って一様な粒径であることが要求される。結晶粒径にばらつきがあると、薄膜全体の特性、例えば、移動度などが局所的に高くなったり、低くなったりすることで信頼性のない部材となってしまうことになる。
【０００５】
結晶粒径にばらつきのない多結晶シリコン薄膜を作製するには、アニール処理において、エネルギーが均一なレーザビームを非晶質シリコン薄膜に照射する必要がある。
【０００６】
一般に、レーザ発振器から出力されるレーザビームは、中央の光強度が一番強く、半径方向にゆるやかに強度が小さくなるようなガウシアン分布に従った強度分布となっているため、被照射物に対して不均一に照射されてしまう。
【０００７】
したがって、レーザアニール装置では、均一な照射強度の光ビームを被照射物、例えば、非晶質シリコン薄膜に照射するために、図８に示すような構成となっている。
【０００８】
図８に示すレーザアニール装置２００は、レーザビームを出射するレーザ光源２０１と、レーザ光源２０１から出射されたレーザビームを所定の径の平行光束とするテレスコープ２０２と、テレスコープ２０２を通過した光ビームを複数に分割した後にそれぞれ集光して点光源群とするフライアイレンズ２０３と、フライアイレンズ２０４と、フライアイレンズ２０４を通過した各光ビームを基板２０５上の同一の照射領域に合成して照射するコンデンサレンズ２０６とを備える。
【０００９】
このようなレーザアニール装置２００は、レーザ光源２０１から出射されるレーザビームをフライアイレンズ２０３で一度分割し、コンデンサレンズ２０６で再合成することで照射強度の不均一性をキャンセルしている。
【００１０】
フライレンズ２０３の焦点に形成される点光源群は、２次光源であり、複数の２次光源から出射された光ビームがコンデンサレンズ２０６で合成されて基板２０５に照射されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
レーザアニール装置２００は、上述したような構成とすることで、均一な照射強度を得ることができるが、突発的なトラブルや、経時変化などにより当該レーザアニール装置２００の光学系のアライメントがずれてしまった場合、照射強度の均一性が崩れてしまう可能性がある。
【００１２】
しかも、このようなレーザアニール装置２００による照射プロセスにおいて、均一な強度で照射が行われているかどうかといったことが管理されていなかったため、最悪の場合、不均一な強度でアニール処理されていることを検知できず、大量に不良部材が作製されてしまうといった問題がある。
【００１３】
さらに、このように複数の２次光源を備えるレーザアニール装置の管理機構は、光ビームの光源が複数存在することから、個々の光源について必要となるため、
単一ビームを照射する照射装置の照射強度管理機構を流用することができず、非常に煩雑な装置構成となってしまうといった問題がある。
【００１４】
また、上記照射強度を管理するために必要となる照射強度の測定系などをアニール装置の適切な箇所に設置しないと、測定のたびにアニール処理の中断が要求され、製造プロセスに支障をきたす装置構成となってしまうといった問題もある。
【００１５】
そこで、本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであり、製造プロセスを阻害することなく、被照射物に対して光ビームが均一な強度で照射されるための管理機構を備えた照射装置及び照射方法、並びにレーザアニール装置及びレーザアニール方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る照射装置は、複数の光源から出射される複数の光ビームを入射して複数の２次光源を生成する２次光源生成手段と、上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、所定の照射領域に照射する照射手段と、上記所定の光路に介挿され、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離し導光する分離部材を有し、上記分離部材によって分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像する結像手段と、上記結像手段によって結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上述の目的を達成するために、本発明に係る照射方法は、複数の光源から出射される複数の光ビームを２次光源生成手段に入射して複数の２次光源を生成し、上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、所定の照射領域に照射し、上記所定の光路に介挿される分離部材によって、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離して導光し、上記分離部材によって、分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像し、結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像し、撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算することを特徴とする。
【００１８】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアニール装置は、複数の光源から出射される複数の光ビームを入射して複数の２次光源を生成する２次光源生成手段と、上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、ステージに載置された被照射物上の所定の照射領域に照射する照射手段と、上記所定の光路に介挿され、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離し導光する分離部材を有し、上記分離部材によって分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像する結像手段と、上記結像手段によって結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像する撮像手段と、上記撮像手段によって撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアニール方法は、複数の光源から出射される複数の光ビームを２次光源生成手段に入射して複数の２次光源を生成し、上記２次光源生成手段によって生成される上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを所定の光路に導光し、ステージに載置された被照射物上の所定の照射領域に照射し、上記所定の光路に介挿される分離部材によって、上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを分離して導光し、上記分離部材によって、分離され導光された上記複数の２次光源からそれぞれ出射される光ビームを、それぞれ集光することにより２次光源の像を結像し、結像された上記複数の２次光源の像をそれぞれ撮像し、撮像された上記複数の２次光源の像の位置に基づいて、上記２次光源生成手段に入射する上記複数の光ビームの入射方向の光軸に対するずれ量と、入射位置の光軸に対するずれ量とを演算することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る照射装置及び照射方法、並びにアニール装置及びアニール方法の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【００２１】
図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示すレーザアニール装置２０について説明をする。
【００２２】
レーザアニール装置２０は、１つのレーザ光源から、複数の光学部品を用いて２次光源を生成し、生成された２次光源から出射される複数の光ビームを合成して２軸ステージ９上に設置された被照射物１０を照射する光ビーム照射系と、当該レーザアニール装置２０で生成される上記２次光源の像を撮像し、撮像された像に基づいて、当該レーザアニール装置２０の上記光学部品のアライメントのずれをシフト量、チルト量として演算する撮像演算管理系と、撮像演算管理系によって演算されたシフト量、チルト量に基づいて、上記光ビーム照射系が備える光学部品のアライメントを自動的に調節するサーボ制御系とからなる。
【００２３】
まず、レーザアニール装置２０の光ビーム照射系について説明をする。レーザアニール装置２０の光ビーム照射系は、レーザ光源１と、コリメータ２と、光分割部３と、凸レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備えるレンズアレイ４と、凸レンズ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備えるレンズアレイ５と、コンデンサレンズ６と、リレーレンズ７，８とを備えている。
【００２４】
なお、コンデンサレンズ６と、リレーレンズ７との間には、コンデンサレンズ６から出射された光ビームを透過及び反射して、２つの光ビームに分離するビームスプリッタ１１が備えられており、光ビーム照射系では、ビームスプリッタ１１で透過された光ビームを使用する。
【００２５】
レーザ光源１は、レーザビームをパルス発振し、後段のコリメータ２に出射する。
【００２６】
本実施の形態ではレーザ光源１として固体レーザを採用している。固体レーザは、半導体を除く結晶や、ガラスなどの透明物質を母体材料とし、上記母体材料中に希土類イオンや、遷移金属イオンなどをドープした固体レーザ材料を、光励起によってレーザ発振し、レーザビームを出射する。
【００２７】
固体レーザは、例えば、母体材料にガラスを用いてＮｄ３＋をドープしたガラスレーザ、母体材料にルビーを用いてＣｒ３＋をドープしたルビーレーザ、母体材料にイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）を用いてＮｄ３＋をドープしたＹＡＧレーザ、上記ガラスレーザ、ルビーレーザ、又は、ＹＡＧレーザから出射されるレーザ光の波長を非線形光学結晶を用いて波長変換したレーザなどがある。
【００２８】
コリメータ２は、レーザ光源１の後段に配置され、レーザ光源１から出射されたレーザビームを所定のビーム径の平行光束（以下、光ビームＬ０とも呼ぶ）にして光分割部３に出射する。
【００２９】
光分割部３は、コリメータ２の後段に配置され、コリメータ２から出射された光ビームＬ０を、等しい強度の４本の平行光束に分割して出射する。コリメータ２から出射された光ビームＬ０は、光分割部３によって、互いに等間隔で平行、且つ、一列に並ぶように分割される。
【００３０】
光分割部３は、分離面に入射される光ビームを透過及び反射して、等しい強度の２つの光ビームに分離するビームスプリッタ３１，３２と、反射面に入射した光ビームを反射する反射鏡３３と備えている。
【００３１】
ビームスプリッタ３１，３２、反射鏡３３は、コリメータ２側からレンズアレイ４の方向へ、反射鏡３３、ビームスプリッタ３１、ビームスプリッタ３２の順で、反射鏡３３の光反射面と、ビームスプリッタ３１の光分離面と、ビームスプリッタ３２の光分離面とが互いに平行、且つ、コリメータ２から出射される光ビームＬ０の光路に対して、９０−θ（０＜θ＜９０）度の角度をなして配置される。ここで、θは、コリメータ２から出射され、ビームスプリッタ３１に入射する光ビームＬ０の入射角である。
【００３２】
ビームスプリッタ３１は、コリメータ２から出射される光ビームＬ０の光路上に、上記光ビームＬ０のみが入射される位置に配置されている。ビームスプリッタ３１は、コリメータ２から出射された光ビームＬ０を透過及び反射して等しい強度の２つの光ビームに分離し、それぞれ、ビームスプリッタ３２及び反射鏡３３に出射する。
【００３３】
ビームスプリッタ３２は、ビームスプリッタ３１で透過された光ビームを透過及び反射して、等しい強度の２つの光ビームに分離し、それぞれレンズアレイ４の凸レンズ４ａ及び反射鏡３３に出射する。なお、以下の説明において、レンズアレイ４の凸レンズ４ａに出射される上記光ビームを光ビームＬ１と呼ぶ。
【００３４】
さらに、ビームスプリッタ３２は、コリメータ２から出射され、ビームスプリッタ３１で反射され、さらに反射鏡３３で反射された光ビームを透過及び反射して、等しい強度の２つのレーザビームに分離し、それぞれ、レンズアレイ４の凸レンズ４ｂ及び反射鏡３３に出射する。なお、以下の説明において、レンズアレイ４の凸レンズ４ｂに出射される上記光ビームを光ビームＬ２と呼ぶ。
【００３５】
このように、ビームスプリッタ３２は、ビームスプリッタ３１で透過された光ビームの光路上、及び、ビームスプリッタ３１で反射され、さらに、反射鏡３３で反射された光ビームの光路上に配置される。
【００３６】
反射鏡３３は、ビームスプリッタ３１で透過され、ビームスプリッタ３２で反射された光ビームを反射してレンズアレイ４の凸レンズ４ｃに出射する。なお、以下の説明において、レンズアレイ４の凸レンズ４ｃに出射される上記光ビームを光ビームＬ３と呼ぶ。
【００３７】
また、反射鏡３３は、ビームスプリッタ３１で反射された光ビームを、反射してビームスプリッタ３２に出射する。さらに、反射鏡３３は、ビームスプリッタ３２に出射して反射された光ビームを反射してレンズアレイ４の凸レンズ４ｄに出射する。なお、以下の説明において、レンズアレイ４の凸レンズ４ｄに出射される上記光ビームを光ビームＬ４と呼ぶ。
【００３８】
このように、反射鏡３３は、コリメータ２から出射される光ビームＬ０の光路外、且つ、ビームスプリッタ３１で反射された光ビームを反射してビームスプリッタ３２に出射する位置に配置される。
【００３９】
また、ビームスプリッタ３１と、反射鏡３３、及びビームスプリッタ３１と、ビームスプリッタ３２は、光分割部３から出射される光ビームＬ１〜Ｌ４が各々レーザ光源１から出射されるレーザビームの可干渉距離以上の光路長差が設けられるような距離を保って配置される。
【００４０】
これにより、４本の光ビームを合成した際、合成によって生ずる干渉の影響を均一照射に影響がないレベルに抑えることができる。
【００４１】
なお、光分割部３の具体例として、当該光分割部３で分割して出射させる平行光束の数ｎをｎ＝４とした場合の構成例を示したが、ビームスプリッタの数を増加させることにより、ｎ＝４以外も同様の構成で実現できる。すなわち、ビームスプリッタの数をｊ個（ｊは自然数）とした場合、ｎ＝２ｊ本のレーザ光を出射することができる。
【００４２】
光分割部３によって分割されるレーザビームの数をｎとし、ｉ番目に配置されるビームスプリッタをＢＳｉとし、ｉの最大値、すなわち、光分割部に備えられるＢＳの数をｋとすると、ｎとｋとの関係は、以下の（１）式に示す通りとなる。
【００４３】
ｎ＝２ｋ・・・（１）
また、第ｉ番目のＢＳｉにおいてレーザビームが透過及び反射する回数ｍとｉとの関係は、以下の（２）式に示す通りとなる。
【００４４】
ｍ＝２（ｉ−１）・・・（２）
また、ＢＳｉでの透過率Ｔは、以下の（３）式に示す通りとなる。
【００４５】
Ｔ＝０．５ｉ・・・（３）
さらにまた、ＢＳｉでの反射率Ｒは、以下の（４）式に示す通りとなる。
【００４６】
Ｒ＝０．５ｉ・・・（４）
また、出力されるｎ本レーザビームを互いに干渉をしないインコヒーレントな光とするためには、各ビームスプリッタ及び反射鏡を次のように配置をする必要がある。
【００４７】
ここで、各ビームスプリッタへのレーザビームの入射角をθとし、レーザビームの可干渉距離をＬとする。
【００４８】
１番目のビームスプリッタと、反射鏡との距離ｔ０は、次の（５）式に示すと通りに設定をする。
【００４９】
ｔ０≧Ｌ／（２ｃｏｓθ）  ・・・（５）
また、第１番目に配置されるビームスプリッタＢＳ１と、第ｊ番目に配置されるビームスプリッタＢＳ（ｊ）との間の距離ｔ（ｊ−１）を、次の（６）式に示す通りに設定をする。なお、ｊは、２からｋまでの整数である。
【００５０】
ｔｊ≧（（２（ｊ−１）−１）Ｌ／（２ｃｏｓθ）  ・・・（６）
レンズアレイ４，５は、光分割部３で分割された４本の光ビーム、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ集光して４つの２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄを生成する。２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射される光ビームは、コンデンサレンズ６に入射される。
【００５１】
レンズアレイ４は、凸レンズ４ａ、凸レンズ４ｂ、凸レンズ４ｃ、凸レンズ４ｄが、一列に並んで構成されており、レンズアレイ５も同様に、凸レンズ５ａ、凸レンズ５ｂ、凸レンズ５ｃ、凸レンズ５ｄが、一列に並んで構成されている。
【００５２】
レンズアレイ４は、凸レンズ４ａが、コリメータ２を通過する光ビームＬ１の光軸上となるように光分割部３の後段に配置される。レンズアレイ５は、凸レンズ５ａが、レンズアレイ４の凸レンズ４ａを通過する光ビームＬ１の光軸上となるようにレンズアレイ４の後段に配置される。レンズアレイ５は、レンズアレイ４への入射光束である、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対する傾きの影響を極力小さくするために配置されている。
【００５３】
また、ここでは簡単なために、レンズアレイ４が備える各凸レンズの焦点距離（以下、レンズアレイ４の焦点距離とも呼ぶ）と、レンズアレイ５が備える各凸レンズの焦点距離（以下、レンズアレイ５の焦点距離とも呼ぶ）は、同一距離であり、さらに、レンズアレイ４と、レンズアレイ５とは、互いの焦点位置に配置されている。
【００５４】
そのため、レンズアレイ４が備える凸レンズの光軸に対して所定の角度で入射された光ビームは、レンズアレイ５が備える凸レンズの光軸と平行となって、レンズアレイ５から出射される。つまり、光ビームが、所定の角度でレンズアレイ４が備える凸レンズに入射されたとしても、レンズアレイ５が備える凸レンズの焦点であるレンズアレイ４が備える凸レンズの中心を通っているため、光ビームはレンズアレイ５の凸レンズから光軸に平行となって出射される。
【００５５】
なお、レンズアレイ４の焦点距離をｆ４、レンズアレイ５の焦点距離をｆ５とするが、以下の説明においては、レンズアレイ４と、レンズアレイ５との配置間隔にはｆ４を用いる。
【００５６】
実際には、レンズアレイ５の耐久性に伴い、レンズアレイ５上から２次光源を外すために、レンズアレイ４と、レンズアレイ５の焦点距離や、間隔を調節する。
【００５７】
コンデンサレンズ６は、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射された４本の光ビームを４つの平行光束とし、コンデンサレンズ６の焦点位置に配置されたビームスプリッタ１１に出射する。ビームスプリッタ１１を透過した光ビームは、リレーレンズ７に出射される。なお、ビームスプリッタ１１で反射された光ビームは、後述する撮像演算管理系の結像レンズ１２に出射される。
【００５８】
リレーレンズ７，８は、ビームスプリッタ１１を透過して入射された光ビームをリレーして、２軸ステージ９に載せられた被照射物１０に対し、図１中に示したｘ軸方向のみを照射する。また、リレーレンズ７，８は、４つのガウシアン分布を有する平行光束を所定の間隔だけずらして重ね合わさることで被照射物１０を均一照射する。
【００５９】
２軸ステージ９は、被照射物１０を載せる載物台であり、図１に示したｘ軸方向、ｙ軸方向に所定の量だけ自由に移動させることができる。２軸ステージ９を、所望の量だけｘ軸方向、ｙ軸方向に移動させることで、当該２軸ステージ９に載せた被照射物１０に対する時間的照射領域を拡大することができる。
【００６０】
２軸ステージ９上に載せられる被照射物１０は、例えば、非晶質シリコン薄膜などであり、非晶質シリコン薄膜をリレーレンズ７，８を介して光ビームを照射してアニールすることで多結晶シリコン薄膜が得られる。
【００６１】
続いて、レーザアニール装置２０の撮像演算管理系について説明をする。レーザアニール装置２０の撮像演算管理系は、結像レンズ１２と、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子１４を有するＣＣＤカメラ１３と、ＣＣＤカメラ搭載ステージ１５と、演算機１６とを備えている。
【００６２】
撮像演算管理系では、レンズアレイ４，５によって生成された２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射される光ビームを受光することで、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの像を撮像し、撮像された像と、光ビーム照射系の光学部品が理想的にアライメントされた場合に得られる２次光源の像とを比較して、２次光源像のずれ量を演算する。例えば、各２次光源から出射される光ビームの像にずれが生じていると、被照射物１０に対して均一な強度で光ビームが照射されていないことになり、被照射物１０が非晶質シリコン薄膜であった場合、特性の悪い多結晶シリコン薄膜が生成されることになってしまう。
【００６３】
さらに、撮像演算管理系では、演算された２次光源像のずれ量から上記ずれ量を生じさせる要因である、上記２次光源を生成するレンズアレイ４，５に入射する光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のシフト量、チルト量を演算する。
【００６４】
結像レンズ１２は、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射された光ビームをＣＣＤカメラ１３が備えるＣＣＤ撮像素子１４に受光させ、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの像を結像するレンズである。
【００６５】
結像レンズ１２は、コンデンサレンズ６と、両側テレセントリック光学系を形成している。
【００６６】
これにより、コンデンサレンズ６に入射される光ビームのうち、コンデンサレンズ６の焦点、又は、結像レンズ１２の焦点を通過する光ビーム、つまり、コンデンサレンズ６に当該コンデンサレンズ６の光軸と平行に入射された光ビームは、結像レンズ１２の光軸に平行な光ビームとして結像レンズ１２から出射することになる。
【００６７】
したがって、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射される光ビームの主光線がコンデンサレンズ６の光軸に平行な場合、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像の位置は、例えば、ＣＣＤ撮像素子１４がコンデンサレンズ６の光軸に沿って移動したとしても変化することがない。つまり、２次光源から出射する光ビームによってＣＣＤ撮像素子１４に結像される像から、２次光源が形成される位置、つまり、２次光源によって光ビームが出射される出射位置も特定されることになる。
【００６８】
また、ＣＣＤ撮像素子１４を、結像レンズ１２の光軸に沿って移動させた場合に、当該ＣＣＤ撮像素子１４上に結像された像の位置が変化したならば、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射された光ビームの主光線は、コンデンサレンズ６の焦点（結像レンズ１２の焦点）を通過しない両側テレセントリック光学系に従わない光ビームである。つまり、２次光源から出射される光ビームは、コンデンサレンズ６の光軸に平行に出射されずに、所定の角度を有して出射されていることになる。
【００６９】
ＣＣＤカメラ１３は、２次元状に配置されたフォトダイオードからなる画素配列と、画素で光発生した信号電荷を読み出すＣＣＤレジスタからなるＣＣＤ撮像素子１４を備えたカメラである。
【００７０】
ＣＣＤカメラ１３は、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像レンズ１２によって結像された２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄの像を、ＣＣＤ撮像素子１４によって２次元画像の信号電荷として読み出すことで撮像する。信号電荷は、ＣＣＤカメラ１３から、演算器１６に伝送される。
【００７１】
ＣＣＤカメラ搭載ステージ１５は、ＣＣＤカメラ１３が搭載されており、図１中に示すΔＺ方向に、上記ＣＣＤカメラ１３を移動させることができる。これは、上述したように、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ、１０１ｄから出射される光ビームが、コンデンサレンズ６の光軸に対して所定の角度で出射されたかどうかを検出するための機構である。
【００７２】
例えば、ＣＣＤ撮像素子１４の位置を結像レンズ１２の光軸にそって変化させ、結像された像の位置にずれが生じた場合、位置ずれを生じた光ビームを出射した２次光源は、コンデンサレンズ６の光軸に対して所定の角度で光ビームを出射したことになる。
【００７３】
演算機１６は、画像信号を出力表示するモニタ１６ａを備えており、ＣＤカメラ１３から伝送される信号電荷に基づいて、ＣＣＤ撮像素子１４に結像された２次光源から出射された光ビームの位置を演算し、上記モニタ１６ａから画像信号として出力表示する。
【００７４】
演算機１６は、まず、ＣＣＤカメラ１３から伝送された信号電荷を光量に換算して光量分布を求める。求めた光量分布から、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄで出射された光ビームの重心位置を演算し、演算した重心位置を上記光ビームの位置としてモニタ１６ａに出力表示する。
【００７５】
また、演算機１６は、当該レーザアニール装置２０の光分割部３が理想的にアライメントされている場合に、ＣＣＤ撮像素子１４に結像レンズ１２によって結像されるであろう２次光源の像の位置を示すデータを図示しないメモリに保持しており、実際にＣＣＤカメラ１３で撮像された２次光源による像の位置データとを比較することで、２次光源像の位置ずれ量を演算する。
【００７６】
さらに、演算機１６は、上記像の位置ずれ量から、レンズアレイ４に入射する光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のシフト量及びチルト量を近軸計算により近似して、それぞれ演算する。
【００７７】
光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のシフト量及びチルト量は、上述した２次光源の出射位置、２次光源の光ビームの出射方向をそれぞれ決定するパラメータである。
【００７８】
チルト量は、凸レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの光軸に対して、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向にどれだけの角度だけ傾いて入射されているかを示す量である。
【００７９】
また、シフト量は、凸レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの光軸に対して、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がそれぞれｘ軸方向、ｙ軸方向にどれだけの距離だけ離れて入射されているかを示す量である。
【００８０】
例えば、所定のシフト量及びチルト量を有する光ビームＬ１が凸レンズ４ａに入射されたとすると、レンズアレイ５の凸レンズ５ａに形成される２次光源は、レンズアレイ５の中心以外を出射位置とし、コンデンサレンズ６の光軸に対して所定の角度を有する光ビームを出射することになる。このような、２次光源が１つでも生成されると、被照射物１０に対して均一な強度で光ビームを照射することを妨げることになる。
【００８１】
なお、シフト量、チルト量の具体的な演算については後で詳細に説明をする。
【００８２】
演算機１６で、演算されたシフト量、チルト量は、レーザアニール装置２０のサーボ制御系に供給される。
【００８３】
レーザアニール装置２０のサーボ制御系は、サーボ制御部１７と、自動チルト及びシフトステージ１８とを備えており、撮像演算管理系によって演算されたシフト量、チルト量に基づいて、光学系のアライメントをサーボ制御して自動調節する。
【００８４】
サーボ制御部１７は、演算機１６で演算されたシフト量、チルト量によってフィードバックをかけ、自動チルト及びシフトステージ１８が備える各種モータを駆動させる制御信号を生成し、自動チルト及びシフトステージ１８に搭載されている光分割部３全体のｘ軸方向、ｙ軸方向の位置、及び／又は、光分割部３を構成するビームスプリッタ３１，３２、反射鏡３３の光軸に対する角度を調節する。
【００８５】
自動チルト及びシフトステージ１８は、光分割部３を搭載しており、サーボ制御部１７で生成された制御信号に基づいて、図１に示すｘ軸方向、ｙ軸方向に沿って光分割部３全体のレーザアニール装置２０内での位置を図示しないモータによって移動させる。
【００８６】
この自動チルト及びシフトステージ１８のｘ軸方向、ｙ軸方向への移動は、上述したシフト量に対応した動作である。
【００８７】
また、自動チルト及びシフトステージ１８は、光分割部３を構成するビームスプリッタ３１，３２、反射鏡３３をそれぞれ独立に調節するための図示しないモータを備えており、サーボ制御部１７で生成された制御信号に基づいて、アライメントを調節する。
【００８８】
例えば、図２に示すビームスプリッタ３１の斜視図を用いて説明すると、ビームスプリッタ３１は、サーボ制御部１７で生成された制御信号に基づいて、Ｐ軸、Ｑ軸を中心に回転することで光軸に対する反射面（透過面）を任意の方向に調節可能となっている。ビームスプリッタ３２の反射面（透過面）、反射鏡３３の反射面も、サーボ制御部１７で生成された制御信号に基づいて、それぞれ同様に調節することが可能である。
【００８９】
この、光分割部３を構成するビームスプリッタ３１，３２、反射鏡３３の個別の調節は、上述したチルト量に対応した動作である。
【００９０】
続いて、図３を用いて、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射される光ビームによってＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像の位置から、レンズアレイ４を構成する凸レンズ４ａ，４ｂ，４ｄ，４ｃに入射される光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のシフト量、チルト量を演算する演算方法について説明をする。
【００９１】
なお、説明のため、図３においては、ビームスプリッタ１１の記載を省略し、光分割部３から出射されレンズアレイ４に入射される光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４も主光線のみを示す。また、シフト量、チルト量の演算方法は、ｘ軸方向、ｙ軸方向ともに同一であるため、代表してｘ軸方向のシフト量、チルト量の演算方法について説明をする。
【００９２】
また、図３において、レーザアニール装置２０が理想的にアライメントされている場合、２次光源１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄから出射される光ビームによって位置ＡでのＣＣＤ撮像素子１４上に形成される像の位置を、”○”で示した結像位置１４Ａ１，１４Ａ２，１４Ａ３，１４Ａ４とする。
【００９３】
また、ＣＣＤ撮像素子１４を位置ＡからΔＺだけ後方に移動させた位置Ｂとした場合に、当該ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像の位置を、同じく”○”で示した１４Ｂ１，１４Ｂ２，１４Ｂ３，１４Ｂ４とする。
【００９４】
実際は、２次光源から出射された光ビームの結像位置は、演算機１６によって演算されることでモニタ１６ａに出力表示され、ユーザはモニタ１６ａを参照することで結像位置のずれを把握し、光学系アライメントの異常を知ることができるようになっているが、ここでは、ｙ軸方向におけるチルト量、シフト量による影響を排除するために、図３に示すＣＣＤ撮像素子１４上において結像位置の説明を行う。
【００９５】
まず、レンズアレイ４の凸レンズ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに入射する光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４について説明をする。
【００９６】
光ビームＬ１は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に完全にアライメントされた光ビームである。光ビームＬ２は、凸レンズ４ｂの光軸に対してｘ軸方向にΔＳｘの距離だけ離れた位置から上記光軸に対して平行に入射される光ビームである。光ビームＬ３は、ｘ軸方向にのみだけ完全にアライメントされた光ビームである。光ビームＬ４は、凸レンズ４ｄの光軸に対してｘ軸方向にΔθｘの角度で入射される光ビームである。
【００９７】
なお、説明のため、ここでは、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が個別に異なるチルト量、シフト量で入射しているとしているが、実際は、光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、互いにほぼ共通する量のシフト量、チルト量でレンズアレイ４の各凸レンズに入射していることが多い。
【００９８】
凸レンズ４ａに入射した光ビームＬ１は、シフト量、チルト量がともに０であるため、凸レンズ４ａの光軸にそって入射し、凸レンズ５ａの中心に２次光源１０１ａを生成する。
【００９９】
上述したように、レンズアレイ４は、レンズアレイ５の焦点位置に配置されているので、光ビームＬ１は、凸レンズ５ａの焦点を通過している。したがって、２次光源１０１ａは、コンデンサレンズ６の光軸と平行な光ビームをコンデンサレンズ６に出射する。
【０１００】
２次光源１０１ａから出射され、コンデンサレンズ６に入射された光ビームは、コンデンサレンズ６の焦点を通過し、コンデンサレンズ６の焦点と結像レンズ１２の焦点とが同一であることから結像レンズ１２より当該結像レンズ１２の光軸に平行に出射され、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される。
【０１０１】
光ビームＬ１は、シフト量、チルト量ともに０の光ビームであるため、ＣＣＤ撮像素子１４に結像される像は、理想的にアライメントされた際の結像位置１４Ａ１に一致することになる。また、ＣＣＤカメラ搭載ステージ１５をΔＺだけ後方に変位させて、ＣＣＤカメラ１３のＣＣＤ撮像素子１４の位置を位置Ａから位置Ｂとした場合でも、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像の位置は、理想的な結像位置である結像位置１４Ｂ１に一致している。
【０１０２】
凸レンズ４ｃに入射した光ビームＬ３も、凸レンズ４ａに入射した光ビームＬ１と同様にｘ軸方向において、シフト量、チルト量が、ともに０であるため、凸レンズ５ｃに生成される２次光源１０１ｃから出射される光ビームは、理想的な結像位置である結像位置１４Ａ３、１４Ｂ３に一致する。
【０１０３】
凸レンズ４ｂに入射した光ビームＬ２は、チルト量０であるが、シフト量がΔＳｘであるため、凸レンズ４ｂの光軸に平行で距離ΔＳｘだけ離れた光路で入射し、凸レンズ４ｂの光軸に対してαの角度で凸レンズ４ｂの焦点に出射される。
【０１０４】
上述したように、レンズアレイ５は、レンズアレイ４の焦点位置に配置されているので、光ビームＬ２は、凸レンズ４ｂの焦点である凸レンズ５ｂの中心を通過することになる。したがって、２次光源１０１ｂは、凸レンズ５ｂの中心に生成される。
【０１０５】
また、光ビームＬ２は、凸レンズ５ｂの焦点は通過していないが、凸レンズ５ｂの中心に入射されるので、２次光源１０１ｂから、光ビームが上記αの角度でコンデンサレンズ６に出射される。
【０１０６】
２次光源１０１ｂから出射され、コンデンサレンズ６にαの角度で入射された光ビームは、コンデンサレンズ６の焦点を通過せず結像レンズ１２より所定の角度をもって出射され、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される。
【０１０７】
ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像は、例えば、位置Ａにおいて、理想的な結像位置である１４Ａ２に結像されたとしても、ＣＣＤ撮像素子１４の位置をＡから位置Ｂにした場合には、位置Ｂにおける理想的な結像位置１４Ｂ２に結像しない像である。
【０１０８】
これは、２次光源１０１ｂから出射された光ビームがコンデンサレンズ６に所定の角度αで入射されたため、コンデンサレンズ６、結像レンズ１２によって形成されている両側テレセントリック光学系にあてはまらないことによるものである。
【０１０９】
ここで、例えば、２次光源１０１ｂから出射された光ビームが、上述したように位置Ａにおいて、理想的な結像位置１４Ａ２と一致し、位置Ｂにおいて理想的な結像位置１４Ｂ２と一致しなかったとする。さらに、位置Ｂにおいて実際に結像した位置と、理想的な結像位置１４Ｂ２とのずれをΔＳｘ’とし、ＣＣＤ撮像素子１４の位置Ａ及び位置Ｂの変位量をΔＺとし、結像レンズ１２の焦点距離をｆ１２、レンズアレイ４，５の配置距離をｆ４とすると、光ビームＬ２のシフト量ΔＳｘは、近軸計算として近似して、（７）式から求めることができる。
【０１１０】
【数１】
2004158569.tif 000003
【０１１１】
続いて、凸レンズ４ｄに入射した光ビームＬ４は、シフト量０であるが、チルト量がΔθｘであるため、凸レンズ４ｄの光軸とΔθｘの角度を有し、凸レンズ５ｄの焦点でもある凸レンズ４ｄの中心を通過する光路で入射する。
【０１１２】
凸レンズ４ｄの中心を通過した光ビームＬ４は、凸レンズ５ｄに対してもΔθｘの角度で入射するため、２次光源１０１ｄは、Δθｘと、レンズアレイ４と、レンズアレイ５とが配置されている間隔であるｆ４とで決まる位置に形成される。例えば、凸レンズ５ｄの中心位置から、２次光源１０１ｄが形成される位置との距離をｄｘとするとｄｘ＝ｆ４・ｔａｎ（Δθｘ）と示すことができる。
【０１１３】
２次光源１０１ｄから出射される光ビームは、凸レンズ５ｄの焦点を通過しているので凸レンズ５ｄの光軸に対して平行な光ビームとしてコンデンサレンズ６に出射される。
【０１１４】
コンデンサレンズ６から出射された光ビームは、コンデンサレンズ６の光軸に対して平行に入射されていることからコンデンサレンズ６の焦点を通過して、コンデンサレンズ６と両側テレセントリック光学系を形成している結像レンズ１２に出射され、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される。
【０１１５】
ＣＣＤ撮像素子１４に結像される像は、ＣＣＤ撮像素子１４が位置Ａから位置Ｂに変位しても、コンデンサレンズ６と、結像レンズ１２とが形成する両側テレセントリック光学系にしたがい結像位置が同一な像となるが、位置Ａにおいても、位置Ｂにおいても、それぞれの理想的な結像位置である１４Ａ４，１４Ｂ４に結像しない。
【０１１６】
ここで、例えば、２次光源１０１ｄから出射されＣＣＤ撮像素子１４上に結像された光ビームが、上述したように位置Ａにおいても、位置Ｂにおいても理想的な結像位置１４Ａ４、１４Ｂ４からΔθｘ’だけの距離の位置に結像されたとし、結像レンズ１２の焦点距離をｆ１２、レンズアレイ４，５の配置距離をｆ４とすると、光ビームＬ４のシフト量Δθｘは、近軸計算として近似して、（８）式から求めることができる。
【０１１７】
【数２】
2004158569.tif 000004
【０１１８】
このようにして、２次光源が結像レンズ１２によってＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像を演算することによって、２次光源を生成するレンズアレイ４，５のレンズアレイ４に入射される光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のシフト量、チルト量をそれぞれ独立に演算することができる。
【０１１９】
上記レンズアレイ４に入射される光ビームは、例えば、ΔＳｘだけシフト量を有する光ビームＬ２や、Δθｘだけチルト量を有する光ビームＬ４のようにそれぞれ個別にシフト量や、チルト量を有するだけではなく、１つの光ビーム中にシフト量と、チルト量とを有している場合もあるが、上述した演算をそれぞれ独立に実行することでシフト量、チルト量を求めることができる。
【０１２０】
上述の説明では、ｘ軸方向のみについて説明をしたが、ｙ軸方向についても全く同様に考えることができる。例えば、図４に示すＣＣＤ撮像素子１４が位置Ａにある場合のモニタ１６ａの画像と、図５に示すＣＣＤ撮像素子１４が位置Ｂにある場合のモニタ１６ａの画像とを用いて説明をする。
【０１２１】
図４、図５に示すモニタ１６ａに表示される像を形成する光ビームは、図３においてレンズアレイ４に入射された光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と同一のもとする。したがって、光ビームＬ３がｙ軸方向にアライメントされていない光ビームであるので、光ビームＬ３によって形成される２次光源１０１ｃの像について説明をする。
【０１２２】
図４において、２次光源１０１ｃから出射され、位置ＡにあるＣＣＤ撮像素子１４上に結像された光ビームＬ３の位置を示す結像位置１４Ａ３’は、理想的な結像位置である１４Ａ３から、モニタ１６ａの画面上のｙ軸方向にΔθｙ’だけずれている。
【０１２３】
したがって、ｘ軸方向の場合と同様に考えてＣＣＤ撮像素子１４が位置Ａにある場合のずれは、レンズアレイ４に入射する光ビームＬ３がｙ軸方向にチルト量を有していることを示している。
【０１２４】
また、演算機１６は、ｙ軸方向のチルト量Δθｙを、ｘ軸方向でのチルト量と同様に、近軸計算として近似して、（９）に示す式から求めることができる。
【０１２５】
【数３】
2004158569.tif 000005
【０１２６】
図５において、２次光源１０１ｃから出射され、位置ＢにあるＣＣＤ撮像素子１４上に結像された光ビームＬ３の位置を示す結像位置１４Ｂ３’は、理想的な結像位置である１４Ｂ３から、モニタ１６ａ画面上のｙ軸方向にΔＳｙ’ずれている。
【０１２７】
したがって、ｘ軸方向の場合と同様に考えて、ＣＣＤ撮像素子１４が位置Ｂにある場合のずれは、レンズアレイ４に入射する光ビームＬ３がｙ軸方向にシフト量を有していることを示している。
【０１２８】
また、演算機１６は、ｙ軸方向のシフト量ΔＳｙを、ｘ軸方向のシフト量と同様に、近軸計算として近似して、（１０）に示す式から求めることができる。
【０１２９】
【数４】
2004158569.tif 000006
【０１３０】
このように、レンズアレイ４の凸レンズ４ｃに入射された光ビームＬ３は、ｙ軸方向にチルト量と、シフト量との両方を有する光ビームであることが分かる。
【０１３１】
以上のように、２次光源からコンデンサレンズ６を介して出射される光ビームを、コンデンサレンズ６と、結像レンズ１２とが両側テレセントリック光学系を形成するように、ビームスプリッタ１１で分離させて撮像演算管理系の結像レンズ１２に入射させ、さらに、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像される像の位置を演算することで、レーザアニール装置２０が被照射物１０に対して均一強度で光ビームを照射しているかどうかをリアルタイムで管理することができる。
【０１３２】
さらに、演算機１６によって、（７）式でｘ軸方向のシフト量、（８）式で演ｘ軸方向のチルト量、（９）式でｙ軸方向のシフト量、（１０）式でｙ軸方向のチルト量を演算してサーボ制御部１７に出力し、演算されるチルト量、シフト量に基づいたサーボ制御部１７による制御によって自動チルト及びシフトステージ１８に装着された光分割部３の光学アライメントを自動的に調節することで、レーザアニール装置２０の均一強度での光ビームの照射を統括的に管理及び制御することが可能となる。
【０１３３】
続いて、図６を用いて、本発明の第２の実施の形態として示すレーザアニール装置６０について説明をする。
【０１３４】
レーザアニール装置６０は、図１に示したレーザアニール装置２０では１つだったレーザ光源１に換えて、複数のレーザ光源４０，４４，４８，５２を備えた構成である。レーザアニール装置６０が備える上記レーザ光源４０，４４，４８，５２は、例えば、同一波長を発振する固体レーザである。
【０１３５】
レーザ光源４０，４４，４８，５２の後段のそれぞれには、レーザビームを所定のビーム径の平行光束にして出射するコリメータ４１，４５，４９，５３が備えられている。
【０１３６】
コリメータ４１，４５，４９，５３から出射した光ビームは、それぞれ反射鏡４２，４３、反射鏡４６，４７、反射鏡５０，５１、反射鏡５４，５５を介してレンズアレイ４に導かれる。なお、反射鏡４２，４３，４６，４７，５０，５１，５４，５５は、サーボ制御系による制御によって、光軸に対するｘ軸、ｙ軸方向の角度、及び、ｘ軸、ｙ軸方向の位置を調節可能な図示しない自動チルト２軸ホルダに搭載されている。
【０１３７】
レーザ光源４０から出射されたレーザビームは、コリメータ４１を介して平行光束となり、反射鏡４２，４３で反射されて光ビームＬ１１となり、レンズアレイ４の凸レンズ４ａに入射する。
【０１３８】
レーザ光源４４から出射されたレーザビームは、コリメータ４５を介して平行光束となり、反射鏡４６，４７で反射されて光ビームＬ１２となり、レンズアレイ４の凸レンズ４ｂに入射する。
【０１３９】
レーザ光源４８から出射されたレーザビームは、コリメータ４９を介して平行光束となり、反射鏡５０，５１で反射されて光ビームＬ１３となり、レンズアレイ４の凸レンズ４ｃに入射する。
【０１４０】
レーザ光源５２から出射されたレーザビームは、コリメータ５３を介して平行光束となり、反射鏡５４，５５で反射されて光ビームＬ１４となり、レンズアレイ４の凸レンズ４ｄに入射する。
【０１４１】
光ビームＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４は、図１，図２を用いて説明したレーザアニール装置２０における光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に対応しており、レンズアレイ４，５によって、それぞれの光ビームから２次光源を生成する。
【０１４２】
なお、レンズアレイ４より後段のレーザアニール装置６０の光ビーム照射系は、レーザアニール装置２０の光ビーム照射系と全く同様の構成であるため、それぞれの部材には同一符号を付し説明を省略する。
【０１４３】
また、レーザアニール装置６０の撮像演算管理系も、レーザアニール装置２０が備える撮像演算管理系と全く同様であるため、光ビーム照射系とともに同一符号を付して説明を省略する。
【０１４４】
さらにまた、レーザアニール装置６０の演算機１６においても、ＣＣＤ撮像素子１４上に結像された像と、理想的に結像された場合の像とのずれから、レンズアレイ４に入射される光ビームＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４のチルト量、シフト量を上述した式（７），（８），（９），（１０）を用いて演算することができる。
【０１４５】
このように、複数のレーザ光源４０，４４，４８，５２を備える構成のレーザアニール装置６０でも、レーザアニール装置２０と同様に、レンズアレイ４，５によって２次光源を生成し、生成した２次光源からコンデンサレンズ６を介して出射される光ビームを、コンデンサレンズ６と、結像レンズ１２とが両側テレセントリック光学系を形成するように、ビームスプリッタ１１で分離させて撮像演算管理系の結像レンズ１２に入射させ、さらに、ＣＣＤ撮像素子１４上に集光させて２次光源の像の位置を演算することで、レーザアニール装置６０が被照射物１０に対して均一強度で光ビームを照射しているかどうかをリアルタイムで管理することができる。
【０１４６】
また、レーザアニール装置６０のサーボ制御系は、レーザアニール装置２０のサーボ制御部１７に換えて、上記反射鏡４２，４３，４６，４７，５０，５１，５４，５５をそれぞれ搭載する図示しない自動チルト２軸ホルダを制御するサーボ制御部１７’を備えている。
【０１４７】
サーボ制御部１７’は、演算機１６によって演算されたチルト量、シフト量に基づいて、フィードバックをかけ、反射鏡４２，４３，反射鏡４６，４７、反射鏡５０，５１、反射鏡５４，５５の光軸に対するｘ軸、ｙ軸方向の角度、ｘ軸、ｙ軸方向の位置を図示しない自動チルト２軸ホルダを介して制御する。
【０１４８】
これにより、レーザアニール装置６０は、レーザアニール装置２０と同様に、演算機１６によって、（７）式でｘ軸方向のシフト量、（８）式で演ｘ軸方向のチルト量、（９）式でｙ軸方向のシフト量、（１０）式でｙ軸方向のチルト量を演算してサーボ制御部１７’に出力し、生成されるチルト量、シフト量に基づいたサーボ制御部１７’による制御によって図示しない自動チルト２軸ホルダに装着された反射鏡４２，４３，反射鏡４６，４７、反射鏡５０，５１、反射鏡５４，５５の光学アライメントを自動的に調節することで、均一強度での光ビームの照射を統括的に管理及び制御することが可能となる。
【０１４９】
続いて、図７を用いて、本発明の第３の実施の形態として示すレーザアニール装置２０’について説明をする。レーザアニール装置２０’は、図１を用いて説明した本発明の第１の実施の形態として示すレーザアニール装置２０の撮像演算管理系の位置を変更させた構成である。
【０１５０】
レーザアニール装置２０’は、レーザアニール装置２０の光ビーム照射系のうち、コンデンサレンズ６をコンデンサレンズ７１に換え、リレーレンズ７，８を取り外し、２次光源１０１ａ〜１０１ｄから出射される光ビームを透過成分と反射成分に分離するビームスプリッタ７５をレンズアレイ５と、コンデンサレンズ７１の間の光路に配置する。２次光源の像をＣＣＤ撮像素子１４に結像させるために、ビームスプリッタ７５とＣＣＤ撮像素子１４の間の光路に光学系７３と７４で形成された投影レンズ７２を配置する構成となっている。
【０１５１】
レーザアニール装置２０’の上記以外の構成については、図１を用いて説明をしたレーザアニール装置２０と全く同様であるため、図７中で同符号を付し説明を省略する。
【０１５２】
レーザアニール装置２０’では、レーザ光源１から出射されたレーザビームが、コリメータ２を介して平行な光ビームＬ０となり、光分割部３で光ビームＬ１〜Ｌ４に分割される。光分割部３で分割された光ビームＬ１〜Ｌ４は、それぞれレンズアレイ４ａ〜４及びレンズアレイ５ａ〜５ｄを介して、２次光源１０１ａ〜１０１ｄを生成する。２次光源１０１ａ〜１０１ｄから出射された光ビームは、ビームスプリッタ７５によって透過成分と、反射成分とに分離される。
【０１５３】
２次光源１０１ａ〜１０１ｄから出射され、ビームスプリッタ７５を透過した光ビームは、コンデンサレンズ７１によって２軸ステージ９に搭載された被照射物１０を均一に照射する。
【０１５４】
一方、２次光源１０１ａ〜１０１ｄから出射され、ビームスプリッタ７５を反射した光ビームは、投影レンズ７２よってＣＣＤ撮像素子１４に集光される。ＣＣＤ撮像素子１４上では、２次光源１０１ａ〜１０１ｄと共役な像が形成される。投影レンズ７２を形成する光学系７３及び７４は、投影レンズ７２が両側テレセントリック光学系となるように設計されている。
【０１５５】
したがって、レーザアニール装置２０’の撮像演算管理系による光ビーム照射系が備える光学部品のアライメントのずれであるシフト量、チルト量の演算、サーボ制御系による上記シフト量、チルト量に基づいた上記光学部品のアライメント自動調整制御動作についてもレーザアニール装置２０と全く同じ手法が適用できる。
【０１５６】
このように、第３の実施の形態として図７に示すレーザアニール装置２０’は、第１の実施の形態として図１に示すレーザアニール装置２０からリレーレンズ７，８を取り除いた構成となり、光ビーム照射系の部品点数を削減しながら、レーザアニール装置２０と全く同様の効果を得ることができる。
【０１５７】
なお、本発明の第１、第２及び第３の実施の形態として示したレーザアニール装置２０，６０，２０’では、レンズアレイ４，５の凸レンズが列状の１次元となっているため、生成される２次光源も１次元となっていたが、レンズアレイ４，５を凸レンズが２次元配列されたものに換えることで、２次光源を２次元分布とするようにしてもよい。このように、２次光源を２次元分布とする場合も、同様の手法でチルト量、シフト量を演算することで、レーザアニール装置２０，６０，２０’の均一強度での光ビームの照射を管理及び制御することができる。
【０１５８】
さらに、また、本発明の第１の実施の形態として示したレーザアニール装置２０及び第３の実施の形態として示したレーザアニール装置２０’のレーザ光源１、第２の実施の形態として示したレーザアニール装置６０のレーザ光源４０，４４，４８，５２は、それぞれ固体レーザとしているが、固体レーザに換えて半導体レーザを使用するようにしてもよい。
【０１５９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の照射装置及び照射方法は、生成された複数の２次光源から、それぞれ出射される光ビームを分離し、分離した一方の複数の２次光源から出射される光ビームを用いて所定の照射領域を照射する照射系と、分離した他方の複数の２次光源から出射される光ビームを集光させることにより２次光源の像を撮像し、撮像した２次光源の像の位置から２次光源生成手段に入射する光ビームの入射方向、入射位置の光軸に対するずれ量を演算することによって、均一強度での照射の管理を行う管理系とを獲得することができる。したがって、上記所定の照射領域が均一な強度で照射されているかどうかをリアルタイムで管理することが可能となる。
【０１６０】
また、本発明の照射装置及び照射方法では、複数の２次光源の像を両側テレセントリック光学系を介して結像し、結像された像の位置から、複数の光源から２次光源生成手段に入射される複数の光ビームのチルト量と、シフト量とをそれぞれ独立に演算することができる。したがって、チルト量と、シフト量とに基づいて、２次光源生成手段に入射する複数の光ビームの光学系をサーボ制御してアライメントすることで、均一な強度の光ビームの照射を安定して提供することができる。
【０１６１】
以上の説明からも明らかなように、本発明のアニール装置及びアニール方法は、生成された複数の２次光源から、それぞれ出射される光ビームを分離し、分離した一方の複数の２次光源から出射される光ビームを用いて所定の照射領域を照射する照射系と、分離した他方の複数の２次光源から出射される光ビームを集光させることにより２次光源の像を撮像し、撮像した２次光源の像の位置から２次光源生成手段に入射する光ビームの入射方向、入射位置の光軸に対するずれ量を演算することによって、均一強度での照射の管理を行う管理系とを獲得することができる。したがって、上記所定の照射領域が均一な強度で照射されているかどうかをリアルタイムで管理することが可能となる。
【０１６２】
また、本発明のアニール装置及びアニール方法では、複数の２次光源の像を両側テレセントリック光学系を介して結像し、結像された像の位置から、複数の光源から２次光源生成手段に入射される複数の光ビームのチルト量と、シフト量とをそれぞれ独立に演算することができる。したがって、チルト量と、シフト量とに基づいて、２次光源生成手段に入射する複数の光ビームの光学系をサーボ制御してアライメントすることで、均一な強度の光ビームの照射を安定して提供することができるため、被照射物のプロセス不良を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すレーザアニール装置の構成を説明するための図である。
【図２】同レーザアニール装置の光分割部が備えるビームスプリッタの動作について説明するための斜視図である。
【図３】同レーザアニール装置におけるシフト量、チルト量の演算方法について説明するための図である。
【図４】同レーザアニール装置において、ｙ軸方向のシフト量、チルト量について説明するための第１図である。
【図５】同レーザアニール装置において、ｙ軸方向のシフト量、チルト量について説明するための第２図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態として示すレーザアニール装置の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態として示すレーザアニール装置の構成を説明するための図である。
【図８】従来技術として示すレーザアニール装置の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源、２  コリメータ、３  光分割部、４，５  レンズアレイ、６コンデンサレンズ、７，８  リレーレンズ、９  ２軸ステージ、１０  被照射物、１１  ビームスプリッタ、１２  結像レンズ、１３  ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、１４  ＣＣＤ撮像素子、１５  ＣＣＤカメラ搭載ステージ、１６  演算機、１６ａ  モニタ、１７  サーボ制御部、１８  自動チルト及びシフトステージ、２０，６０，２０’  レーザアニール装置
【図１】
2004158569.tif 000007
【図２】
2004158569.tif 000008
【図３】
2004158569.tif 000009
【図４】
2004158569.tif 000010
【図５】
2004158569.tif 000011
【図６】
2004158569.tif 000012
【図７】
2004158569.tif 000013
【図８】
2004158569.tif 000014