(57)【要約】【課題】被照射物におけるステージとの接触面で、光ビームが反射することを防ぐ。【解決手段】可動ステージ３を、アニール対象物２の下層２ａを形成する材料と同じ材料で形成する。また、可動ステージ３の形状を、底面３ｂが載置面３ａに対してαの角度をなす形状とする。さらに、載置面３ａと底面３ｂとの距離ｄを、以下に示す式１を満たす距離とする。ｄ＋ｔ＞ｒ｛１／ｔａｎ２α（１＋１／ｃｏｓ２α）−ｔａｎα｝・・式１但し、ｒは、アニール対象物２上に生じるスポットの、底面３ｂの傾斜方向に沿ったスポット径の半分であり、ｔは下層２ａの厚さである。また、ｄを規定しないときには、アニール対象物２に照射する光ビームをｐ偏光とするとともに、αをブリュースター角とする。【選択図】  図１
2004165195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出するレーザ光源と、
被照射物を支持するステージと、
上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、被照射物に垂直に照射する照射手段とを備え、
上記ステージは、上記被照射物における当該ステージと接触する層を形成する材料と屈折率が同一である材料によって形成されるとともに、上記被照射物を載置する面に相対する面が、上記被照射物を載置する面に対してα（但し、０°＜α＜９０°）の角度をなしており、上記被照射物を載置する面と上記被照射物を載置する面に相対する面との距離ｄが、以下の式１に示す条件を満たすこと
を特徴とする照射装置。
ｄ＋ｔ＞ｒ｛１／ｔａｎ２α（１＋１／ｃｏｓ２α）−ｔａｎα｝・・式１
（但し、ｒは、被照射物上に生じるスポットの、被照射物を載置する面に相対する面の傾斜方向に沿ったスポット径の半分であり、ｔは、被照射物におけるステージと接触する層の厚さである。）
【請求項２】
上記αはブリュースター角とされていること
を特徴とする請求項１記載の照射装置。
【請求項３】
上記ステージにおける上記被照射物を載置する面に相対する面から射出する光ビームを吸収する光ビーム吸収手段を備えること
を特徴とする請求項２記載の照射装置。
【請求項４】
光ビームを射出するレーザ光源と、
被照射物を支持するステージと、
上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、被照射物に垂直に照射する照射手段とを備え、
上記ステージは、上記被照射物における上記ステージと接触する面を構成する材料と屈折率が同一である材料によって構成されるとともに、上記被照射物を載置する面に相対する面が、上記被照射物を載置する面に対してブリュースター角をなしていること
を特徴とする照射装置。
【請求項５】
上記被照射物に照射される光ビームはｐ偏光とされていること
を特徴とする請求項４記載の照射装置。
【請求項６】
上記ステージにおける上記被照射物を載置する面に相対する面から射出する光ビームを吸収する光ビーム吸収手段を備えること
を特徴とする請求項４記載の照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アモルファスシリコンをアニールしてポリシリコンとするために使用するレーザアニール装置や、二酸化ケイ素などの表面形状を測定するために使用する干渉計などに適用して好適な照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという。）をアニールしてポリシリコン（以下、ｐ−Ｓｉという）を作製するレーザアニール装置、半導体の微細加工を行うステッパ、光学素子やＳｉＯ２によって形成された基板などの平面度や曲率といった表面形状を測定するフィゾー干渉計などでは、光ビームの照射が行われている。
【０００３】
例えば、図６に示すように、レーザアニール装置１００は、ステージ１０１上に載置されたアニール対象物１０２に対して、レーザ光源１０３から射出された光ビームを照射することにより、アニールを施す。
【０００４】
また、図７に示すように、フィゾー干渉計１２０は、レーザ光源１２１から射出された光ビームを、基準板１２２に対して照射する。基準板１２２に照射された光ビームは、一部が基準面１２２ａで反射し、一部が基準面１２２ａを透過してステージ１２３上に載置された被検査物１２４に対して照射される。被検査物１２４に対して照射された光ビームは、被検査物１２４における光ビームが照射される主面（以下、照射面という。）１２４ａで反射する。被検査物１２４の照射面１２４ａで反射された光ビームと基準面１２２ａで反射された光ビームとは干渉し、集光レンズ１２５へ導光され、集光レンズ１２５により結像される。そして、撮像素子１２６が、集光レンズ１２５によって結像された像を撮像する。
【０００５】
フィゾー干渉計１２０では、照射面１２４ａが基準面１２２ａに対して完全に平行ではなく僅かな角度をもつように、被検査物１２４がステージ１２３上に載置される。したがって、照射面１２４ａと基準面１２２ａが完全に一致している場合には、撮像素子１２６によって撮像される像に、直線で等間隔の干渉縞が生じる。一方、照射面１２４ａが基準面１２２ａと異なる場合には、相対的な形状の違いが干渉縞の歪みや間隔のずれとなって現れ、干渉縞一本分の歪みやずれが光源の半波長分に相当する。したがって、フィゾー干渉計１２０では、撮像素子１２６が撮像した像から、被検査物１２４の表面形状を測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上説明したレーザアニール装置１００、フィゾー干渉計１２０などでは、図８に示すように被照射物１３０に対して同一光源から射出された光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３が照射されたときに、光ビームの一部は、光ビームＬ２，Ｌ３に示すように、被照射物１３０において光ビームが照射される面（以下、照射面という。）１３０ａを透過する。そして、被照射物１３０の照射面１３０ａを透過した光ビームの一部は、被照射物１３０とステージ１３１とは屈折率が異なるために、光ビームＬ２に示すように、被照射物１３０におけるステージ１３１との接触面（以下、底面という。）１３０ｂで反射する。
【０００７】
なお、ステージ１３１はレーザアニール装置１００のステージ１０１及びフィゾー干渉計１２０のステージ１２３に相当し、被照射物１３０はアニール対象物１０２及び被検査物１２４に相当する。
【０００８】
被照射物１３０の底面１３０ｂで反射した光ビームＬ２は、被照射物１３０内を再度通過し、一部が被照射物１３０の照射面１３０ａを透過する。被照射物１３０の底面１３０ｂで反射した後に被照射物１３０内を再度通過した光ビームＬ２は、例えば被照射物１３０に対して与えられるエネルギーに影響したり、また、被照射物１３０の照射面１３０ａで反射する光ビームＬ１と干渉することにより光ビームＬ１の振幅などに影響したりする。
【０００９】
例えば、図６に示すレーザアニール装置１００では、アニール対象物１０２の底面１０２ｂで反射された光ビームがアニール対象物１０２の内部でアニール対象物１０２に対して照射された光ビームと干渉すると、アニール対象物１０２内部のエネルギーが照射面１０２ａからの深さによって異なる。すなわち、アニール対象物１０２に対して与えられるエネルギーが、一定ではなくなる。
【００１０】
また、レーザアニール装置１００では、アニール対象物１０２の底面１０２ｂで反射した光ビームがアニール対象物１０２内を再度通過することにより、アニール対象物１０２が重複照射される。すなわち、アニール対象物１０２に対して、照射された光ビームのエネルギーを超えるエネルギーが与えられることとなる。したがって、レーザアニール装置１００では、アニール対象物１０２に対して照射する光ビームのエネルギーを調節することによって、アニール対象物１０２に与えるエネルギーを制御することが困難となる。
【００１１】
したがって、レーザアニール装置１００では、アニール対象物１０２の底面１０２ｂで光ビームが反射することにより、アニール対象物１０２に対して均一なエネルギーを与え、均一なアニールを施すことが困難となる。
【００１２】
例えば、アニール対象物１０２がａ−Ｓｉであるときには、ａ−Ｓｉが均一にアニールされないと、作製されたｐ−Ｓｉは結晶粒径がばらついてしまう。結晶粒径がばらついているｐ−Ｓｉを使用して薄膜トランジスタを作製すると、位置によって特性が異なる。位置によって特性が異なる薄膜トランジスタを使用して例えば表示装置を作製すると、当該表示装置には画像上に筋や輝点などが現れるという問題が生じてしまう。
【００１３】
以上説明した問題を解決する方法として、中空の枠型のステージによって被照射物を支持するとともに、被照射物のたわみを避けるために被照射物の載置面が垂直な方向となるようにステージが設けられた照射装置が開示されている（特許文献１参照。）。
【００１４】
しかしながら、当該照射装置では被照射物の底面が空気と接しており、被照射物と空気とは屈折率が異なるために、被照射物に対して照射された光ビームが被照射物の底面で反射することを完全に防ぐことはできない。また、主面が垂直となるように載置されている被照射物は、振動の影響を受け易くなる。被照射物が振動の影響を受け易くなると、被照射物に対する光ビームの照射位置が所望の位置からずれ易くなるなどの不都合が生じる。主面が垂直となるように載置された被照射物に対する振動の影響を低減させるためには特別な機構が必要となるが、照射装置に特別な機構を備えると、照射装置の設計が複雑になるなどの問題点が生じる。
【００１５】
また、例えばフィゾー干渉計１２０では、被検査物１２４の底面１２４ｂで反射された後に照射面１２４ａを透過した光ビームが、被検査物１２４の照射面１２４ａで反射された光ビーム及び基準面１２２ａで反射された光ビームと干渉してしまう。したがって、撮像素子１２６によって撮像された画像は、被検査物１２４の底面１２４ｂの形状が反映されたものとなる。すなわち、フィゾー干渉計１２０によって、被検査物１２４の照射面１２４ａの形状を正確に測定することは困難となる。
【００１６】
以上説明した問題を解決する方法としては、被検査物１２４の底面１２４ｂにワセリンを塗布する方法が挙げられる。被検査物１２４の底面１２４ｂにワセリンを塗布することにより、底面１２４ｂに入射する光ビームを散乱させることが可能となるため、底面１２４ｂによる光ビームの反射を低減することが可能となる。
【００１７】
しかしながら、被検査物１２４の底面１２４ｂにワセリンを塗布したときにも、底面１２４ｂによる光ビームの反射を低減させることはできるものの、完全に防ぐことは不可能となる。
【００１８】
本発明は、以上説明した問題点を鑑みて提案されたものであり、被照射物に対して照射された光ビームが被照射物におけるステージとの接触面で反射することを防ぐことが可能である照射装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【特許文献１】
特開平９−７９６８号公報
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ね、隣接する２つの層が同じ屈折率の物質によって形成されている場合には、２つの層の境界に入射した光ビームの全てが２つの層の境界を透過することに着目した。
【００２１】
すなわち、本発明に係る照射装置は、光ビームを射出するレーザ光源と、被照射物を支持するステージと、上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、被照射物に垂直に照射する照射手段とを備え、上記ステージは、上記被照射物における上記ステージと接触する層を形成する材料と屈折率が同一である材料によって形成されるとともに、上記被照射物を載置する面に相対する面が、上記被照射物を載置する面に対してα（但し、０°＜α＜９０°）の角度をなしており、上記被照射物を載置する面と上記被照射物を載置する面に相対する面との距離ｄが、以下の式１に示す条件を満たすことを特徴とする照射装置。
【００２２】
ｄ＋ｔ＞ｒ｛１／ｔａｎ２α（１＋１／ｃｏｓ２α）−ｔａｎα｝・・式１
但し、ｒは、被照射物上に生じるスポットの、被照射物を載置する面に相対する面の傾斜方向に沿ったスポット径の半分であり、ｔは、被照射物におけるステージと接触する層の厚さである。
【００２３】
また、本発明に係る照射装置は、光ビームを射出するレーザ光源と、被照射物を支持するステージと、上記レーザ光源から射出された光ビームを導光し、被照射物に垂直に照射する照射手段とを備え、上記ステージは、上記被照射物における上記ステージと接触する面を構成する材料と屈折率が同一である材料によって構成されるとともに、上記被照射物を載置する面に相対する面が、上記被照射物を載置する面に対してブリュースター角をなしていることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
第１の実施の形態
まず、本発明の第１の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、本発明を、ＳｉＯ２基板上に形成されたアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉという。）薄膜をアニール対象物とするレーザアニール装置に適用した例について説明する。
【００２６】
図１に示すように、本発明を適用したレーザアニール装置１は、アニール対象物２を載置するとともにアニール対象物２の主面に平行な方向に移動可能とされている可動ステージ３と、光ビームを射出するレーザ光源４と、レーザ光源４から射出された光ビームを成形する光成形光学部５と、光成形光学部５から射出された光ビームを反射してアニール対象物２に対して入射させる反射鏡６とを備える。
【００２７】
可動ステージ３は、アニール対象物２を支持する。また、可動ステージ３は、図中矢印Ｘ及び矢印Ｙで示すような、互いに直交し且つアニール対象物２の主面に平行な二方向に移動する。
【００２８】
レーザ光源４は、光ビームを射出する。レーザ光源４としては、例えば、エキシマレーザ、固体レーザ、半導体レーザなどが使用される。
【００２９】
光成形光学部５は、ホモジナイザなどを備えており、レーザ光源４から射出された光ビームのエネルギー密度を平均化するとともに、光ビームの光軸に垂直な断面を成形する。本実施の形態では、光成形光学部５は、レーザ光源４から射出された光ビームを、光軸に垂直な断面がライン状となるように成形する。
【００３０】
反射鏡６は、光成形光学部５から射出された光ビームを反射することにより、光ビームの進行方向を変化させる。反射された光ビームは、アニール対象物２の主面に入射させられる。
【００３１】
レーザアニール装置１では、可動ステージ３が矢印Ｘ方向と矢印Ｙ方向とに移動することで、光ビームを全面に照射させることが可能となる。
【００３２】
以下では、可動ステージ３について詳細に説明する。
【００３３】
なお、以下では、図２に示すように、可動ステージ３においてアニール対象物２が載置される面を載置面３ａと称し、載置面３ａと相対する面を底面３ｂと称する。
【００３４】
可動ステージ３は、アニール対象物２における可動ステージ３と接触する層（以下、下層という。）２ａを形成する材料と同じ材料によって形成されている。本実施の形態では、アニール対象物２がＳｉＯ２基板上に形成されたａ−Ｓｉ薄膜であるため、下層２ａはＳｉＯ２によって形成されている。したがって、可動ステージ３はＳｉＯ２によって形成される。なお、以下では、アニール対象物２における下層２ａ以外を上層２ｂという。本実施の形態では、上層２ｂはａ−Ｓｉ薄膜である。
【００３５】
可動ステージ３は、図２（Ａ）に示すように、６つの四角形の面によって構成された六面体であり、載置面３ａにアニール対象物２が載置される。可動ステージ３は、図２（Ｂ）に示すように、載置面３ａに対する底面３ｂの角度がα（但し、０°＜α＜９０°）とされ、且つ最も近接している載置面３ａと底面３ｂとの距離ｄが、以下の式１を満たすように形成される。
【００３６】
ｄ＋ｔ＞ｒ｛１／ｔａｎ２α（１＋１／ｃｏｓ２α）−ｔａｎα｝・・式１
但し、ｒはアニール対象物２上に入射される光ビームの光軸に垂直な断面における底面３ｂの傾斜方向の径の半分の長さである。すなわち、ｒは、光ビームがアニール対象物２に対して照射されたときにアニール対象物２上に生じるスポットの、図中矢印Ｌで示す底面３ｂの傾斜方向に沿ったスポット径の半分である。
また、ｔは被照射物における下層２ａの厚さである。
【００３７】
可動ステージ３をアニール対象物２の下層２ａを形成する材料と同じ材料で形成することにより、アニール対象物２の下層２ａの屈折率と可動ステージ３の屈折率とが同じとなるため、アニール対象物２に入射した光ビームは、アニール対象物２における可動ステージ３との接触面（以下、底面という。）２ｃで反射せずに、アニール対象物２の底面２ｃを透過する。
【００３８】
また、可動ステージ３を、載置面３ａに対する底面３ｂの角度がαとなるように形成するとともに、式１を満たすように形成することによって、図２（Ｂ）に示すように、可動ステージ３の底面３ｂで反射された光ビームが上層２ｂ内を再度通過するときの光路Ａ１と、アニール対象物２に照射される光ビームが上層２ｂ内を通過するときの光路Ａ２とが重ならなくなる。
【００３９】
本実施の形態では、ｒ＝１０ｍｍとされ且つα＝２０°とされる。したがって、ｄ＋ｔ＞２３．８３６ｍｍとされる。
【００４０】
なお、アニール対象物２は、底面２ｃにマッチングオイルを塗布することなどによって、可動ステージ３に対して密着させることが好ましい。アニール対象物２と可動ステージ３とを密着させないと、アニール対象物２と可動ステージ３との間に空気が入り混む可能性がある。空気の屈折率は、アニール対象物２の下層２ａを形成する材料の屈折率と異なるために、アニール対象物２と可動ステージ３との間に空気が入り混むと、アニール対象物２に対して照射された光ビームは、アニール対象物２の底面２ｃで反射されてしまう。マッチングオイルとしては、例えば、ワイヤードジャパン株式会社製のベストマッチジェルＢＭＧ０４が使用される。
【００４１】
可動ステージ３を以上説明したように形成することにより、アニール対象物２を重複照射することを回避することができる。また、反射鏡６によって反射されてアニール対象物２に対して照射された光ビームが、アニール対象物２の底面２ｃで反射された光ビームや可動ステージ３の底面３ｂで反射された光ビームと、アニール対象物２の内部で干渉することが回避される。
【００４２】
アニール対象物２の底面２ｃで反射された光ビーム（図示せず）や可動ステージ３の底面３ｂで反射された光ビーム（Ａ２）が、アニール対象物２に照射された光ビーム（Ａ１）とアニール対象物２の内部で干渉すると、アニール対象物２に与えられるエネルギーは、アニール対象物２における光ビームが照射される面（以下、照射面という。）２ｄからの深さによって異なり、一定ではなくなる。
【００４３】
したがって、アニール対象物２に対して照射された光ビームが、アニール対象物２の底面２ｃで反射された光ビームや可動ステージ３の底面３ｂで反射された光ビームと、アニール対象物２の内部で干渉することが回避されることにより、レーザアニール装置１は、アニール対象物２に対して均一なエネルギーを与え、均一なアニールを施すことが可能となる。
【００４４】
以上説明したレーザアニール装置１の動作は、以下に説明する通りとなる。
【００４５】
レーザアニール装置１は、アニール対象物２が可動ステージ３に載置されると、レーザ光源４から光ビームを射出させるとともに、可動ステージ３を動作させ、アニール対象物２のアニールを開始する。
【００４６】
レーザ光源４から射出された光ビームは、光成形光学部５によって成形された後に、アニール対象物２に照射される。
【００４７】
以上説明したように、本発明を適用したレーザアニール装置１は、可動ステージ３が、アニール対象物２の下層２ａを形成する材料と同じ材料で形成されているために、アニール対象物２に入射した光ビームは、アニール対象物２の底面２ｃで反射せずにアニール対象物２の底面２ｃを透過する。アニール対象物２の底面２ｃを透過した光ビームは、可動ステージ３の底面３ｂに入射する。
【００４８】
また、本発明を適用したレーザアニール装置１では、可動ステージ３が、載置面３ａに対する底面３ｂの角度がαとなるように形成されるとともに、式１を満たすように形成されることによって、底面３ｂで反射された光ビームがアニール対象物２における上層２ｂ内を通過するときの光路Ａ１と、アニール対象物２に照射された光ビームがアニール対象物２の上層２ｂ内を通過するときの光路Ａ２とが重ならなくなる。
【００４９】
すなわち、本発明を適用したレーザアニール装置１は、アニール対象物２に対して照射される光ビームが、アニール対象物２の底面２ｃで反射された光ビームや、可動ステージ３の底面３ｂで反射された光ビームと干渉することが回避されるため、アニール対象物２における光ビームの照射面２ｄからの深さによってアニール対象物２に与えられるエネルギーが異なることがなくなる。
【００５０】
したがって、本発明を適用したレーザアニール装置１は、アニール対象物２に対して均一なエネルギーを与え、アニール対象物２を均一にアニールすることが可能となる。
【００５１】
また、本発明を適用したレーザアニール装置１では、可動ステージの底面３ｂで反射した光ビームのエネルギーをアニール対象物２のアニールに寄与しないエネルギーとすることで、アニール対象物２に対して照射する光ビームのエネルギー調整することによって、アニール対象物２に与えるエネルギーを制御することが可能となる。
【００５２】
したがって、本発明を適用したレーザアニール装置１は、アニール対象物２に対して所望のエネルギーを与えて均一にアニールを施すことが可能となる。
【００５３】
また、本発明を適用したレーザアニール装置１によってａ−Ｓｉをアニールしたときには、粒径が均一であるｐ−Ｓｉを作製することが可能となる。また、当該ｐ−Ｓｉを使用して生成した薄膜トランジスタは、特性が安定したものとなる。
【００５４】
なお、可動ステージ３は、αをブリュースター角としても良い。αをブリュースター角とすることにより、底面３ｂに入射した光ビームのうちｐ偏光が全て底面３ｂを透過する。
【００５５】
また、αをブリュースター角とし、且つアニール対象物２に対して照射される光ビームを全てｐ偏光とすると、アニール対象物２に対して照射された後に、底面３ｂで反射した光ビームのエネルギーをほとんど０にさせることが可能となるため、アニール対象物２を透過した光ビームがアニール対象物２へ再度入射して、例えばアニール対象物２が不可逆の科学反応を起こして変質するなどの問題を回避することが可能となる。アニール対象物２に対して照射される光ビームを全てｐ偏光とする方法としては、例えば、レーザ光源４と光成形光学部５との間にｐ偏光のみを透過する偏光ビームスプリッタを設ける方法が挙げられる。
【００５６】
また、可動ステージ３の形状は６つの四角形の面をもった六面体に限定されない。例えば、図３（Ａ）に示すように、可動ステージ２５を、載置面２５ａと相対する面が２つある形状としても良い。載置面２５ａと相対する面（以下相対面という。）が２つあるときには、２つの相対面２５ｂ，２５ｃは、共に載置面２５ａに対してαの角度をなすように形成される。また、載置面２５ａと相対面２５ｂ及び２５ｃとの距離ｄが、式１を満たす距離とされる。
【００５７】
さらに、図３（Ｂ）に示すように、可動ステージ３０は、載置面３０ａと相対する面を複数有する形状としても良い。載置面３０ａとの相対面が複数あるときには、全ての相対面３０ｂ，３０ｃ・・・が載置面３０ａに対してαの角度をなすように形成される。また、載置面３０ａと各相対面３０ｂ，３０ｃ・・・との距離ｄが、式１を満たす距離とされる。
【００５８】
また、本実施の形態では、光成形光学部５は、レーザ光源４から射出された光ビームを、光軸に垂直な断面がライン状となるように成形しているが、光軸に垂直な断面がスポット状となるように成形しても良い。
【００５９】
第２の実施の形態
つぎに、本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、本発明を、被検査物がＳｉＯ２基板であるフィゾー干渉計に適用した例について説明する。
【００６０】
図４に示すように、フィゾー干渉計４０は、被検査物４１を載置するステージ４２と、被検査物４１に対向して配置された基準板４３と、光ビームを射出するレーザ光源４４と、レーザ光源４４から射出された光ビームのうちｐ偏光を透過してｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ４５と、偏光ビームスプリッタ４５が反射したｓ偏光を吸収する第１のビームディフューザ４６と、偏光ビームスプリッタ４５が透過したｐ偏光の光ビームを発散させる発散レンズ４７と、発散レンズ４７から射出された光ビームを透過するとともに被検査物４１で反射された光ビームと基準板４３で反射された光ビームとが干渉した光ビームを反射するハーフミラー４８と、ハーフミラー４８を透過した光ビームを平行光とするコリメータレンズ４９と、ハーフミラー４８によって反射された光ビームを集光して結像する第１の集光レンズ５０と、第１の集光レンズ５０によって結像された像を撮像する撮像素子５１と、ステージ４２を透過した光ビームを集光する第２の集光レンズ５２と、第２の集光レンズ５２によって集光された光ビームを吸収する第２のビームディフューザ５３とを備える。
【００６１】
ステージ４２は、被検査物４１が載置される。被検査物４１は、検査面が基準板４３と対向するようにステージ４２上に載置される。なお、ステージ４２については詳細を後述する。
【００６２】
基準板４３は、一方の主面が高精度に研磨されており、他方の主面には反射防止処理がなされている。高精度に研磨された主面は基準面４３ａという。基準板４３は、基準面４３ａがステージ４２と対向するように配置される。基準面４３ａに入射した光ビームのうち一部は反射し、一部は透過する。基準面４３ａを透過した光ビームは、被検査物４１に照射される。基準板４３は、例えばコーニング７７４０パイレックス（登録商標）によって形成される。
【００６３】
レーザ光源４４は、光ビームを射出する。本実施の形態では、レーザ光源４４として、波長６３３ｎｍのヘリウムネオンレーザが使用される。
【００６４】
偏光ビームスプリッタ４５は、レーザ光源４４が射出した光ビームのうちｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する。偏光ビームスプリッタ４５が透過したｐ偏光は発散レンズ４７に入射し、偏光ビームスプリッタ４５が反射したｓ偏光は第１のビームディフューザ４６へ入射する。偏光ビームスプリッタ４５がｐ偏光のみを透過することにより、被検査物４１に対してｐ偏光のみが照射される。
【００６５】
第１のビームディフューザ４６は、偏光ビームスプリッタ４５によって反射されたｓ偏光を吸収する。第１のビームディフューザ４６が偏光ビームスプリッタ４５によって反射されたｓ偏光を吸収することにより、偏光ビームスプリッタ４５によって反射されたｓ偏光がフィゾー干渉計４０の外部で反射して被検査物４１へ入射することを防ぐことができる。
【００６６】
発散レンズ４７は、偏光ビームスプリッタ４５から射出された光ビームを発散させながらハーフミラー４８へ導光する。
【００６７】
ハーフミラー４８は、被検査物４１において光ビームが照射される面（以下、照射面という。）４１ａで反射された光ビームと、基準板４３の基準面４３ａで反射された光ビームとが干渉した光ビームを反射して、第１の集光レンズ５０へ導光する。
【００６８】
コリメータレンズ４９は、発散レンズ４７から射出した後にハーフミラー４８によって透過された光ビームを平行光として基準板４３へ導光する。また、コリメータレンズ４９は、被検査物４１の照射面４１ａで反射された光ビームと基準面４３ａで反射された光ビームとが干渉した光ビームを集光して、ハーフミラー４８へ導光する。
【００６９】
第１の集光レンズ５０は、ハーフミラー４８によって反射された光ビームを集光して結像する。すなわち、第１の集光レンズ５０は、被検査物４１の照射面４１ａで反射された光ビームと基準面４３ａで反射された光ビームとが干渉した光ビームを集光して結像する。
【００７０】
撮像素子５１は、第１の集光レンズ５０が結像した像を撮像する。撮像素子５１としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどが使用される。
【００７１】
第２の集光レンズ５２は、ステージ４２において被検査物４１を載置する主面（以下、載置面という。）４２ａ、及び載置面４２ａに対して相対する面（以下、底面という。）４２ｂを透過した光ビームを集光し、第２のビームディフューザ５３に導光する。
【００７２】
第２のビームディフューザ５３は、第２の集光レンズ５２によって集光された光ビームを吸収する。すなわち、第２のビームディフューザ５３は、ステージ４２の底面４２ｂを透過した光ビームを吸収する。
【００７３】
第２のビームディフューザ５３は、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、筒型で、頂点が筒の内側となるような円錐形の底面５３ａが備えられた形状とされており、内壁と底面の全面に亘って微小な溝が複数形成された構造とされている。また、第２のビームディフューザ５３の色は黒色とされている。第２のビームディフューザ５３に入射した光ビームは、乱反射して熱に変換されて吸収される。第２のビームディフューザ５３が備えられることにより、ステージ４２を透過した光ビームは全て吸収されることとなる。すなわち、フィゾー干渉計４０では、第２のビームディフューザ５３を備えるために、ステージ４２を透過した光ビームがステージ４２の外部で反射して、再度被検査物４１に入射することが回避される。なお、第２のビームディフューザ５３は、第２の集光レンズ５２によって集光された光ビームの焦点位置からずれた位置に配置されることが好ましい。
【００７４】
以下では、ステージ４２について詳細に説明する。
【００７５】
ステージ４２は、被検査物４１と接触する層（以下、下層という）を形成する材料と同じ材料で形成されている。本実施の形態では、被検査物４１がＳｉＯ２であり、単層構造であるため、ステージ４２は、ＳｉＯ２によって形成される。
【００７６】
また、ステージ４２は、可動ステージ３と同様に、６つの四角形の面によって構成された六面体であり、底面４２ｂが、載置面４２ａに対してブリュースター角βをなすように形成される。なお、ブリュースター角βは、以下の式２で示される。
【００７７】
β＝ａｒｃｔａｎ（ｎ２／ｎ１）・・・式２
但し、ｎ１はステージ４２を形成する材料の屈折率を示し、ｎ２は空気の屈折率を示す。
【００７８】
ステージ４２を、被検査物４１の下層を形成する材料と同じ材料によって形成することで、被検査物４１の下層の屈折率とステージ４２との屈折率とが同じとなるため、被検査物４１に入射した光ビームは、被検査物４１におけるステージ４２との接触面（以下、底面という。）４１ｂで反射せずに、被検査物４１の底面４１ｂを透過する。
【００７９】
載置面４２ａに対して底面４２ｂがブリュースター角とされているときには、被検査物４１の底面４１ｂを透過した後にステージ４２に入射した光ビームは、全てステージ４２の底面４２ｂで反射することはなく、ステージ４２の底面４２ｂを透過する。なお、ステージ４２の底面４２ｂに入射する光ビームは、レーザ光源４４から射出した後に偏光ビームスプリッタ４５を透過した光であるため、ｐ偏光である。
【００８０】
本実施の形態では、レーザ光源４４から射出されるレーザ光の波長が６３３ｎｍであり、波長６３３ｎｍの光ビームに対するＳｉＯ２の屈折率は１．４５７である。したがって、ｎ１＝１．４５７、ｎ２＝１であるため、β＝３４．４６°となる。すなわち、ステージ４２は、底面４２ｂが載置面４２ａに対して３４．４６°となるように形成されている。
【００８１】
なお、被検査物４１は、底面４１ｂにマッチングオイルを塗布することなどによって、ステージ４２に対して密着させることが好ましい。被検査物４１とステージ４２とを密着させないときには、被検査物４１とステージ４２との間に空気が入り混む可能性が生じる。空気の屈折率は被検査物４１を形成する材料の屈折率と異なるために、被検査物４１とステージ４２の間に空気が入り混むと、被検査物４１に対して照射された光ビームは、被検査物４１の底面４１ｂで反射してしまう。マッチングオイルとしては、例えば、ワイヤードジャパン株式会社製のベストマッチジェルＢＭＧ０４が使用される。
【００８２】
ステージ４２を以上説明したように形成することにより、被検査物４１の底面４１ｂで光ビームが反射することを防ぐとともに、ステージ４２の底面４２ｂで光ビームが反射することを防ぐことが可能となる。
【００８３】
また、第２のビームディフューザ５３は、ステージ４２の底面４２ｂを透過した光ビームを吸収する。したがって、フィゾー干渉計４０では、ステージ４２の底面４２ｂを透過した光ビームが再度被検査物４１に入射することがなくなる。
【００８４】
すなわち、フィゾー干渉計４０は、被検査物４１に対して光ビームを均一に照射することが可能となる。また、被検査物４１の底面４１ｂで反射した光ビームや、ステージ４２の底面４２ｂで反射した光ビームが、基準面４３ａで反射した光ビーム及び被検査物４１の照射面４１ａで反射した光ビームなどと干渉することを回避することが可能となる。
【００８５】
以上説明したフィゾー干渉計４０の動作は、以下に説明する通りとなる。
【００８６】
先ず、レーザ光源４４が光ビームを射出する。射出された光ビームは、偏光ビームスプリッタ４５によりｐ偏光が透過され、ｓ偏光が反射される。偏光ビームスプリッタ４５によって透過されたｐ偏光は発散レンズ４７へ入射し、発散レンズ４７によって発散され、ハーフミラー４８へ導光される。また、偏光ビームスプリッタ４５によって反射されたｓ偏光は、第１のビームディフューザ４６によって吸収される。
【００８７】
次に、ハーフミラー４８は、入射されたｐ偏光の光ビームを透過して、コリメータレンズ４９へ供給する。コリメータレンズ４９は、ハーフミラー４８が射出した光ビームを平行光として、基準板４３へ導光する。
【００８８】
次に、基準板４３では、基準面４３ａに入射された光ビームの一部が反射し、一部が透過する。基準面４３ａを透過した光ビームは、被検査物４１に照射される。
【００８９】
そして、被検査物４１は、照射された光ビームのうち一部を照射面４１ａで反射し、一部を透過する。照射面４１ａを透過した光ビームは、被検査物４１の底面４１ｂ及びステージ４２の底面４２ｂを透過した後に、第２の集光レンズ５２によって集光され、第２のビームディフューザ５３によって吸収される。
【００９０】
一方、被検査物４１の照射面４１ａで反射した光ビームは、基準面４３ａで反射した光ビームと干渉して、ハーフミラー４８へ入射する。
【００９１】
ハーフミラー４８は、被検査物４１の照射面４１ａで反射した光ビームと基準面４３ａで反射した光ビームとが干渉した光ビームを、第１の集光レンズ５０へ導光する。
【００９２】
次に、第１の集光レンズ５０は、被検査物４１の照射面４１ａで反射した光ビームと基準面４３ａで反射した光ビームとが干渉した光ビームを集光して結像する。
【００９３】
そして、撮像素子５１が、第１の集光レンズ５０によって結像された像を撮像する。フィゾー干渉計４０では、撮像素子５１が撮像した像の干渉縞の広がりや形状より、被検査物４１の照射面４１ａの形状を測定することができる。
【００９４】
以上説明したように、本発明を適用したフィゾー干渉計４０では、ステージ４２が被検査物４１を形成する材料と同じ材料で形成されているために、被検査物４１の照射面４１ａを透過した光ビームは、全て被検査物４１の底面４１ｂを透過してステージ４２へ入射する。
【００９５】
また、本発明を適用したフィゾー干渉計４０では、ステージ４２が、載置面４２ａに対する底面４２ｂの角度がブリュースター角をなすように形成されており、且つステージ４２に入射する光ビームはｐ偏光とされている。すなわち、被検査物４１の底面４１ｂを透過した光ビームは、全てステージ４２の底面４２ｂを透過する。
【００９６】
さらに、本発明を適用したフィゾー干渉計４０は、ステージ４２の底面４２ｂを透過した光ビームを吸収する第２のビームディフューザ５３を備える。すなわち、被検査物４１の照射面４１ａを透過した光ビームは、全て第２のビームディフューザ５３に吸収されることとなる。
【００９７】
したがって、本発明を適用したフィゾー干渉計４０では、被検査物４１の照射面４１ａを透過した光ビームが、被検査物４１の照射面４１ａで反射した光ビームや、基準面４３ａで反射した光ビームなどと干渉することが回避される。すなわち、フィゾー干渉計４０によれば、被検査物４１の照射面４１ａの形状を正確に測定できる。
【００９８】
また、本発明を適用したフィゾー干渉計４０では、被検査物４１の照射面４１ａを透過した光ビームが被検査物４１の底面４１ｂに到達した後に、再度被検査物４１内を通過することがなくなる。
【００９９】
したがって、本発明を適用したフィゾー干渉計４０は、被検査物の表面形状を、裏面形状などに影響されることなく正確に測定することが可能となる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明に係る照射装置は、照射手段が被照射物に対して照射した光ビームが、被照射物におけるステージとの接触面で反射することを防ぐことができる。また、被照射物におけるステージとの接触面を透過した光ビームが、ステージにおける被照射物を載置する面と相対する面で反射して再度被照射物に入射したときに、照射手段によって被照射物に対して照射される光ビームと干渉することを防ぐことができる。
【０１０１】
すなわち、本発明に係る照射装置では、被照射物に対して与えられるエネルギーが、被照射物における光ビームが照射される面からの深さによって変化することを防ぐことが可能となる。
【０１０２】
したがって、本発明に係る照射装置によれば、被照射物に対して均一な照射を施し、均一なエネルギーを与えることが可能となる。
【０１０３】
また、本発明に係る照射装置は、照射手段が被照射物に対して照射した光ビームが、被照射物におけるステージとの接触面やステージにおける被照射物が載置される面と相対する面で反射することを防ぐことができる。また、本発明に係る照射装置は、被照射物を透過した光ビームが、被照射物や当該照射装置の光路へ入射することを防ぐことができる。
【０１０４】
すなわち、本発明に係る照射装置は、被照射物に対して与えられるエネルギーが、被照射物における光ビームが照射される面からの深さによって変化することを防ぐことが可能となる。また、被照射物におけるステージとの接触面を透過した光ビームが、被照射物における光ビームが照射される面で反射した光ビームなどと干渉することを防ぐことができる。
【０１０５】
したがって、本発明に係る照射装置によれば、被照射物における光ビームの照射面を、正確に測定することが可能となる。また、本発明に係る照射装置によれば、被照射物に対して均一な照射を施し、均一なエネルギーを与えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したレーザアニール装置を示す模式図である。
【図２】同レーザアニール装置に備えられる可動ステージを示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側面図である。
【図３】同レーザアニール装置に備えられる可動ステージの他の形状を示す側面図である。
【図４】本発明を適用したフィゾー干渉計を示す模式図である。
【図５】同フィゾー干渉計に備えられるビームディフューザの一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は一部切り欠き斜視図である。
【図６】従来のレーザアニール装置を示す模式図である。
【図７】従来のフィゾー干渉計を示す模式図である。
【図８】被照射物に対して光ビームを照射したときに、照射された光ビームが被照射物の底面で反射する状態を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザアニール装置、２  アニール対象物、３，２５，３０  可動ステージ、４  レーザ光源、５  光成形光学部、６  反射鏡
【図１】
2004165195.tif 000003
【図２】
2004165195.tif 000004
【図３】
2004165195.tif 000005
【図４】
2004165195.tif 000006
【図５】
2004165195.tif 000007
【図６】
2004165195.tif 000008
【図７】
2004165195.tif 000009
【図８】
2004165195.tif 000010