(57)【要約】【課題】  レンズやレンズ群を光軸方向に動かすことなく光学的距離を短時間且つ容易に微調整することが可能な光学素子及びピント調節機構を提供する。【解決手段】  中心軸を挟んで左右対称に傾斜する一対の傾斜面２ａ，２ｂを有する第１の光学部材２と、第１の光学部材に対して中心軸を挟んで左右対称に配置される第２の光学部材３及び第３の光学部材４とを備える。第２及び第３の光学部材３，４は、それぞれ光軸と略直交する垂直面３ａ，４ａと、第１の光学部材２の傾斜面２ａ，２ｂと略平行な傾斜面３ｂ，４ｂとを有し、第１の光学部材２の傾斜面２ａ，２ｂとこれら傾斜面３ｂ，４ｂが略平行に対向するように配置される。第１の光学部材２は中心軸方向に可動とされており、第１の光学部材２を中心軸方向に移動させることにより、光軸方向の光路長を変化させることなく光学的距離が調整される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と屈折率差を有する光学材料により形成され、光軸に対して直交する中心軸を有するとともに、当該中心軸を挟んで左右対称に傾斜する一対の傾斜面を有する第１の光学部材と、
前記第１の光学部材と同様の光学材料により形成され、前記第１の光学部材に対して前記中心軸を挟んで左右対称に配置される第２及び第３の光学部材とを備え、
前記第２及び第３の光学部材は、それぞれ光軸と略直交する垂直面と、前記第１の光学部材の傾斜面と略平行な傾斜面とを有し、前記第１の光学部材に対してこれら傾斜面が第１の光学部材の傾斜面と略平行に対向するように配置されており、
前記第１の光学部材が前記中心軸方向に可動とされていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１の光学部材の各傾斜面の傾斜角度は、前記中心軸に対して０．５°〜２．５°であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
請求項１または２記載の光学素子を備え、前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させることにより、光軸方向の光路長を変化させることなく光学的距離が調整されることを特徴とするピント調節装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の光学素子を用い、前記第２の光学部材の垂直面から光を入射するとともに、前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させ、光軸方向の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離を調節することを特徴とするピント調節方法。
【請求項５】
非晶質シリコン半導体膜を堆積した基板を移動させながらパルスレーザビームを照射することによって前記非晶質シリコン半導体膜を多結晶シリコン半導体膜とするレーザアニール装置であって、
請求項１または２記載の光学素子が前記パルスレーザビームの光路中に挿入されていることを特徴とするレーザアニール装置。
【請求項６】
前記光学素子の各光学部材の寸法は、前記中心軸方向及び光軸方向と直交する方向において、前記パルスレーザビームの幅よりも大であることを特徴とする請求項５記載のレーザアニール装置。
【請求項７】
非晶質シリコン半導体膜を堆積した基板を移動させながらパルスレーザビームを照射することによって前記非晶質シリコン半導体膜を多結晶シリコン半導体膜とするレーザアニール方法であって、
請求項１または２記載の光学素子を前記パルスレーザビームの光路中に挿入し、
前記第２の光学部材の垂直面から前記パルスレーザビームを入射するとともに、前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させ、光軸方向の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離を調節し、前記パルスレーザビームの焦点位置を前記非晶質シリコン半導体膜の表面に略一致させることを特徴とするレーザアニール方法。
【請求項８】
前記パルスレーザビームに先行して前記基板の高さを測定し、測定結果に基づいて前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させることを特徴とする請求項７記載のレーザアニール方法。
【請求項９】
予め前記基板全体の高さ分布を測定しておき、蓄積される前記測定結果に基づいて前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させることを特徴とする請求項７記載のレーザアニール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理距離を一定にしたまま光学距離を変化させることが可能な新規な光学素子に関するものであり、さらにはこれを応用したピント調節装置、ピント調節方法、レーザアニール装置、レーザアニール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子においては、各画素の液晶を駆動するための薄膜トランジスタの他、周辺駆動回路用の薄膜トランジスタ等をパネル基板上に形成することが行われており、これに対応して、多結晶シリコン（ポリシリコン）半導体膜をチャンネル層に使用した多結晶薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する技術が開発されている。近年では、プロセス技術の進歩により、低いプロセス温度でガラス基板上に高性能な多結晶薄膜トランジスタを形成することが可能になっている。
【０００３】
例えば、エキシマレーザを用いたレーザアニール法は、ガラス基板上の非晶質シリコン半導体膜にエキシマレーザを照射して多結晶シリコン半導体膜とする方法であり、多結晶シリコン半導体膜を低いプロセス温度で形成する低温プロセスの代表例である。
【０００４】
ところで、多結晶シリコン半導体膜を用いた薄膜トランジスタにおいては、多結晶シリコン半導体膜を構成する多結晶シリコンの粒径が特性に大きく影響を与える。そして、多結晶シリコンの粒径は、前述のエキシマレーザを用いたレーザアニール法では、照射されるエキシマレーザの単位面積当たりのエネルギーに大きく依存する。したがって、安定な品質の多結晶薄膜トランジスタを量産するためには、前記エキシマレーザの単位面積当たりのエネルギーを一定に制御することが重要になる。
【０００５】
このような観点から、レーザビームが照射される非晶質シリコン半導体膜と等価なプロファイルの得られる位置に、ビームプロファイラを設置し、プロファイラにより得たビームプロファイルの短軸プロファイルの平均高さまたは最大高さが常に一定になるように、アッテネータの透過率を制御することで、常に一定の大きさの粒径を持つ多結晶シリコン半導体膜が得られるようにすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００６】
特許文献１記載の発明は、液晶ディスプレイの画素スイッチや駆動回路に用いられる多結晶シリコン薄膜トランジスタ装置を歩留まりよく量産する装置及び製造方法を提供するものであり、非晶質シリコン半導体薄膜を堆積したガラス基板を移動しながらパルスレーザビームを照射することによって、多結晶シリコン半導体を生成するレーザアニール装置において、ガラス基板上のレーザビームと等価な位置に置かれたビームプロファイラにおける短軸プロファイル高さからフルエンスを読み取り、その高さが一定になるようにバリアブルアッテネータを調整することにより、常に均一な多結晶シリコンを製造可能とするものである。
【特許文献１】特開２００１−３３８８９３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、前記特許文献１記載の発明では、ガラス基板の高さの変動を考慮しておらず、この点において多結晶シリコン半導体膜の粒径を一定に保つことは難しい。
【０００８】
結晶化に用いるレーザアニール装置では、レーザ本体から放射された所定の波長のレーザ光は、ほぼ中心が強く周辺が弱い光強度分布を有している。前述の通り、ほぼ等しい強度の光が非晶質シリコン半導体膜に照射されると、粒径がほぼ揃った多結晶シリコン半導体膜ができるため、非晶質シリコン半導体膜に照射されるエキシマレーザは照射面内で光り強度分布がほぼ一定である必要がある。そのため、前記レーザアニール装置では、ホモジナイザを用いることにより照射面内の光強度がほぼ一定になるように調整されている。また、量産を考慮すると、基板を一方向に動かし、照射位置を少しずつずらしながらレーザ照射を行うことが一般的であり、基板上（非晶質シリコン半導体膜上）でのレーザ光のサイズは、例えば３０ｃｍ×０．５ｍｍというように、細長い形状となる。
【０００９】
ここで、光強度が一定となるための基板に垂直方向のマージンはあまり大きくなく、通常の光学系における像面に相当するものが存在し、その付近でのみ均一化される。一方、ディスプレイ用基板として用いているガラス基板は、表面に凹凸が存在する。したがって、このようなガラス基板に対して光強度がホモジナイズ（均一化）されたレーザ光を照射するためには、レーザ光のスキャン中に前記ガラス基板の表面凹凸に応じて像面位置を変更する必要がある。
【００１０】
この場合、本来であれば光学系を調整することにより焦点位置を基板表面（非晶質シリコン半導体膜表面）に調整することが望ましい。焦点位置を調整することのみを考えるのであれば、光路中にあるレンズあるいはレンズ群を光軸方向に前後させてやることで、十分に対応可能である。しかしながら、前記の通りレーザ光のサイズが非常に大きいため、前記焦点位置を調整するためのレンズあるいはレンズ群も大型化しており、前記のように前後に（通常は上下に）動かすことは至難の業である。また、前記ガラス基板の凹凸は数μｍ程度であるため、光軸方向に動かす距離もほぼこれに対応したものとなり、その制御も難しい。
【００１１】
このような状況から、通常のレーザアニール装置においては、基板の高さを細かく変更することができる機構を設けてある場合が多い。しかしながら、ディスプレイのサイズの大型化に伴い、前記基板の高さを変更することが困難になってきている。例えば、基板サイズが１ｍ級にもなってくると、前記基板の高さを変更するための機構も大がかりなものとする必要が生じ、また基板の高さを細かく調整することはスループットを低下させることにもなり、望ましいものではない。
【００１２】
前述のように、レーザ等の光を光学的手段により集光させて基板に照射するためには、基板表面に所望の像の像面を作ることが必要である。したがって、表面に凹凸を有する液晶ディスプレイ用基板等においては、焦点位置に基板を保持するために基板の高さを調節していたが、基板サイズの増大とともに、この作業がスループットを落とす大きな原因となり、また装置が大がかりなものとなって設備装置を増大する要因にもなっている。本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、レンズやレンズ群を光軸方向に動かすことなく光学的距離を短時間且つ容易に微調整することが可能な新規な光学素子を提供することを目的とし、これにより例えばレーザ光の像面位置を微調整することが可能なピント調節装置及びピント調節方法を提供することを目的とする。また、本発明は、基板の高さ調整を行うことなく基板表面に所望の像面を形成することができ、均一な多結晶シリコン半導体膜を量産することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述の目的を達成するために、本発明に係る光学素子は、空気と屈折率差を有する光学材料により形成され、光軸に対して直交する中心軸を有するとともに、当該中心軸を挟んで左右対称に傾斜する一対の傾斜面を有する第１の光学部材と、前記第１の光学部材と同様の光学材料により形成され、前記第１の光学部材に対して前記中心軸を挟んで左右対称に配置される第２及び第３の光学部材とを備え、前記第２及び第３の光学部材は、それぞれ光軸と略直交する垂直面と、前記第１の光学部材の傾斜面と略平行な傾斜面とを有し、前記第１の光学部材に対してこれら傾斜面が第１の光学部材の傾斜面と略平行に対向するように配置されており、前記第１の光学部材が前記中心軸方向に可動とされていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光学素子は、空気よりも屈折率が大きな材質を光路中に挿入することにより光学的距離を変化させることを基本原理とするものである。本発明の光学素子においては、第１の光学部材をその中心軸方向に移動させることとで、実質的な光路長が変化する。例えば、第１の光学部材の各傾斜面が第２及び第３の光学部材の傾斜面と接近する方向に移動させると、第１の光学部材を透過する距離が大きくなる。逆に、第１の光学部材の各傾斜面が第２及び第３の光学部材の傾斜面と離れる方向に移動させると、第１の光学部材を透過する距離が小さくなる。第１の光学部材は、空気よりも屈折率が大きく、したがって、前記第１の光学部材を等価する距離の変更は、光路長全体の光学的距離を変化させる結果となり、例えばピント調節機構として機能する。また、このとき光軸方向の実空間上の光路長を変化させることもない。
【００１５】
本発明のピント調節装置やピント調節方法、さらにはレーザアニール装置やレーザアニール方法は、前記光学素子のピント調節機構を利用したものである。すなわち、本発明のピント調節装置は、前記光学素子を備え、第１の光学部材を中心軸方向に相対移動させることにより、光軸方向の光路長を変化させることなく光学的距離が調整されることを特徴とする。本発明のピント調節方法は、前記光学素子を用い、第２の光学部材の垂直面から光を入射するとともに、第１の光学部材を中心軸方向に相対移動させ、光軸方向の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離を調節することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のレーザアニール装置は、非晶質シリコン半導体膜を堆積した基板を移動させながらパルスレーザビームを照射することによって前記非晶質シリコン半導体膜を多結晶シリコン半導体膜とするレーザアニール装置であって、前記光学素子が前記パルスレーザビームの光路中に挿入されていることを特徴とする。本発明のレーザアニール方法は、非晶質シリコン半導体膜を堆積した基板を移動させながらパルスレーザビームを照射することによって前記非晶質シリコン半導体膜を多結晶シリコン半導体膜とするレーザアニール方法であって、前記光学素子を前記パルスレーザビームの光路中に挿入し、前記第２の光学部材の垂直面から前記パルスレーザビームを入射するとともに、前記第１の光学部材を前記中心軸方向に移動させ、光軸方向の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離を調節し、前記パルスレーザビームの焦点位置を前記非晶質シリコン半導体膜の表面に略一致させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レンズやレンズ群を光軸方向に動かすことなく光学的距離を短時間且つ容易に微調整することが可能であり、これにより、例えばレーザ光の像面位置を微調整するピント調節が可能である。また、このとき、光軸方向における実空間上の光路長を変化させる必要もない。さらに、レーザアニールに応用することで、基板の高さ調整を行うことなく基板表面に所望の像面を形成することができ、均一な多結晶シリコン半導体膜を量産することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した光学素子及びこれを用いたピント調節装置、ピント調節方法、さらにはレーザアニール装置、レーザアニール方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（光学素子の構成及びピント調節機構）
本実施形態の光学素子は、図１に示すように、第１の光学部材１の両側に第２の光学部材２及び第３の光学部材３を配置することにより構成されるものである。各光学部材１〜３は、いずれも光透過性に優れ空気との屈折率差を有する光学材料により形成される必要があり、例えば石英やガラス等により形成されている。また、各光学部材１〜３は、全て同一の光学材料により形成されている。
【００２０】
第１の光学部材１は、中心軸Ｃを中心に左右対称の形状を有し、中心軸Ｃに対する傾斜角度θが同じで互いに反対方向に傾斜する２つの傾斜面１ａ，１ｂを有する。したがって、第１の光学部材１の断面形状は台形形状である。この第１の光学部材１は、前記中心軸Ｃが入射光の光軸方向と略直交するように配置される。
【００２１】
第２の光学部材２は、前記第１の光学部材１の光入射側に配置され、入射光の光軸と略直交する光入射面２ａと、前記第１の光学部材１の傾斜面１ａと略平行に対向する傾斜面２ｂを有する。同様に、第３の光学部材２は、前記第１の光学部材１の光出射側に配置され、入射光の光軸と略直交する光出射面３ａと、前記第１の光学部材１の傾斜面１ｂと略平行に対向する傾斜面３ｂを有する。
【００２２】
前記光学素子１は、図２に示すように、入射光のサイズに応じて大きさが設計されており、例えば第２の光学部材３の光入射面３ａ内に入射光スポットＳＰが収まる大きさとされている。具体的には、前記入射光スポットＳＰのサイズがＤ１×Ｄ２である場合には、光学素子１の各サイズＷ１，Ｗ２は、Ｗ１＞Ｄ１、Ｗ２＞Ｄ２とされ、例えば入射光スポットＳＰが細長い形状である場合には、前記光学素子１も前記入射光スポットＳＰに合わせて細長い形状とされる。
【００２３】
前述の構成の光学素子１においては、第２の光学部材３の光入射面２ａから光が入射し、第２の光学部材３と第１の光学部材２の間の空間、第１の光学部材２、第１の光学部材２と第３の光学部材４の間の空間、さらには第３の光学部材４を透過し、第３の光学部材４の光出射面３ａから出射する。ここで、第２の光学部材３を透過した光が、第２の光学部材３と第１の光学部材２の間の空間を通過した後、第１の光学部材２へと入射すると、空気と各光学部材１〜３との屈折率差によって光軸がずれるが、第１の光学部材２と第３の光学部材４の間の空間を通過し、第３の光学部材４に入射することで、前記光軸のずれが相殺（キャンセル）される。したがって、第２の光学部材３へ入射する光の光軸と、第３の光学部材４から出射する光の光軸とは一致した状態が維持される。
【００２４】
前記光学素子１においては、前記第１の光学部材２がその中心軸Ｃの方向に移動し、光学的距離を変化させることが可能である。そして、この光学的距離の変化によってピント調節が可能である。以下、前記光学素子１を用いたピント調節について説明する。
【００２５】
前述のように、光学素子１においては、第１の光学部材２を中心軸Ｃ方向（図１の矢印方向）に移動することが可能である。前記第１の光学部材２を移動する機構としては、例えば圧電素子による駆動機構等を採用することができる。
【００２６】
ここで、図３（ａ）に示す中央の状態を基準として、前記光学的距離の変化を説明する。この基準状態における第１の光学素子２の光透過距離（光が透過する距離）をＬ１とする。例えば、この基準状態から第１の光学素子２を矢印Ａ方向（図中左方向）に移動すると、図３（ｂ）に示すように、第１の光学素子２の光透過距離Ｌ２は、前記基準状態での光透過距離Ｌ１よりも大きくなる（Ｌ２＞Ｌ１）。これとは逆に、第１の光学素子２を矢印Ｂ方向（図中右方向）に移動すると、図３（ｃ）に示すように、第１の光学素子２の光透過距離Ｌ３は、前記基準状態での光透過距離Ｌ１よりも小さくなる（Ｌ３＜Ｌ１）。
【００２７】
このとき、第１の光学部材２と第２，第３の光学部材３，４との間の距離（空間の長さ）も若干変わるが、前記第１の光学部材１の屈折率が空気の屈折率よりも大きいことから、光学素子１全体の実効的な光路長においては、第１の光学部材２における光透過距離が支配的となる。すなわち、第１の光学部材２を矢印Ａ方向に移動すれば、光学素子１全体における光学的距離が大きくなり、第１の光学部材２を矢印Ｂ方向に移動すれば、光学素子１全体における光学的距離が小さくなる。
【００２８】
本発明の光学素子１の基本原理は、前記の通り、石英等、空気と屈折率差の大きな材質（第１の光学部材２）を光路中に挿入することにより光学的距離を変化させるというものである。その際、空気と屈折率差の大きな材質の厚さを連続的に変化させ、その変化する方向を挿入方向とすることにより、挿入量に応じて空気と異なる光学的距離を光線が進行する。そのため、全体の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離のみを変化させることが可能となる。本発明の光学素子１を用いれば、前述のような第１の光学部材２の移動に伴う光学的距離の変化を利用して、入射光の像面のピント調節を行うことが可能である。
【００２９】
前記ピント調節においては、例えば第１の光学部材２の各傾斜面２ａ，２ｂの傾斜角度θ、及びこれに対応して第２の光学部材３の傾斜面３ｂの傾斜角度、第３の光学部材４の傾斜面４ｂの傾斜角度を変更することで、ピント調節における調節範囲や調節精度を変更することが可能である。例えば、前記各傾斜面２ａ，２ｂの傾斜角度θを大きくすれば、僅かな起動距離で光学的距離を大きく変えることが可能である。これはピント調節において調節可能な範囲を広げる上で有効である。逆に、前記各傾斜面２ａ，２ｂの傾斜角度θを小さくすれば、第１の光学部材２の移動距離に比して光学的距離の変化を小さくすることができる。これはピント調節において光学的距離を微細に制御する上で有効である。
【００３０】
図４は、第１の光学部材２の移動距離と光学素子１の光学的距離の変化の関係を示すものである。図４には、前記各傾斜面２ａ，２ｂの傾斜角度θを０．５°〜２．５°に変えた場合について、それぞれ第１の光学部材２の移動距離と光学素子１の光学的距離の変化の関係を示してある。図４から、前記傾斜角度θが０．５°〜２．５°の範囲で調節することにより、必要に応じて任意の焦点位置制御（ピント調節）を行うことが可能であることがわかる。
【００３１】
（レーザアニールへの応用）
次に、前述の構成を有する光学素子１のレーザアニール装置、レーザアニール方法への応用について説明する。
【００３２】
レーザアニール装置は、図５に示すように、エキシマレーザ等のパルスレーザ光を用いてガラス基板１１上の非晶質シリコン半導体膜１２を多結晶シリコン半導体膜とするものである。非晶質シリコン半導体膜１２が形成されたガラス基板１１は搬送テーブル１３上に載置され、これを一方向に動かしながら前記パルスレーザ光を照射することで、非晶質シリコン半導体膜１２全体が多結晶化される。
【００３３】
レーザアニール装置は、所定の波長及び強度のパルスレーザビームを出力するレーザ発振器２１を備え、このレーザ発振器２１から出力されるパルスレーザビームが、当該パルスレーザビームを整形し均一化するための光学系を介して前記ガラス基板１１上の非晶質シリコン半導体膜１２に照射されてレーザアニールが行われる。
【００３４】
パルスレーザビームを整形し均一化するための光学系は、パルスレーザビームの長軸方向の強度分布を均一化するための第１のホモジナイザ２２、パルスレーザビームの短軸方向の強度分布を均一化するための第２のホモジナイザ２３、フィールドレンズ２４，スリット２５、パルスレーザビームをほぼ直角に反射する全反射ミラー２６、投影レンズ２７とから構成されており、レーザ発振器２１から出力されたパルスレーザビームは、これら光学系により整形、均一化されてガラス基板１１上の非晶質シリコン半導体膜１２に照射される。
【００３５】
レーザ発振器２１から出力されるパルスレーザビームは、ほぼ中心が強く周辺が弱くなるような光強度分布を持っている。ほぼ等しい強度の光が非晶質シリコン半導体膜１２に照射されることでほぼ揃った結晶が形成されるため、非晶質シリコン半導体膜１２に照射されるパルスレーザビームは照射面内で光強度分布がほぼ一定である必要がある。前記第１のホモジナイザ２２及び第２のホモジナイザ２３を設置することで、照射面内の光強度がほぼ一定になるように調整される。
【００３６】
また、前記フィールドレンズ２４やスリット２５、投影レンズ２７によってパルスレーザビームのビームスポット形状が整形される。ここで、レーザアニール装置における量産性を考慮すると、ガラス基板１１を搬送テーブル１３によって一方向に動かし、少しずつずらしながらレーザ照射を行うことが好ましい。そこで、前記光学系によってパルスレーザビームを長細い形状に成形する。ガラス基板１１上（非晶質シリコン半導体膜１２上）でのパルスレーザビームのサイズは、例えば３０ｃｍ×０．５ｍｍである。
【００３７】
前記光学系において、光強度が一定となるためのガラス基板１１の垂直方向のマージンはあまり大きくない。前記光学系では、像面に相当するものが存在し、その付近でのみ光強度が均一化される。したがって、ガラス基板１１の表面と前記像面とを一致させるために、例えば搬送テーブル１３を上下させガラス基板１１の高さを変更可能とすることも考えられるが、ガラス基板１１の大型化や重量増に伴い、ガラス基板１１の高さを細かく調整することはスループットを低下させることになり、量産性の観点からは望ましいものではない。
【００３８】
そこで、本実施形態のレーザアニール装置では、前記ガラス基板１１の高さを調整する代わりに、前記光学系の光路中に先の光学素子１を用いたピント調節機構２８を挿入してピント調節（像面位置の調節）を行う。すなわち、パルスレーザビームの光路中に光学素子１を挿入し、第２の光学部材３の垂直面３ａから前記パルスレーザビームを入射するとともに、第１の光学部材２を中心軸方向（図中矢印方向）に移動させ、光軸方向の実空間上の光路長を変化させることなく光学的距離を調節し、前記パルスレーザビームの焦点位置を前記非晶質シリコン半導体膜１２の表面に略一致させる。
【００３９】
なお、前記ピント調節に際しては、照射エリアのガラス基板１１の高さを測定し、測定結果をフィードバックしながらピント調節（光学的距離の変化）を行うことも可能である。この場合、パルスレーザビームに先行して前記ガラス基板１１の高さを測定し、測定結果に基づいて前記第１の光学部材２を前記中心軸方向に移動させるようにしてもよいし、予め前記ガラス基板１１全体の高さ分布を測定しておき、蓄積された測定データに基づいて前記第１の光学部材２を前記中心軸方向に移動させるようにしてもよい。
【００４０】
例えば文献「ＩＤＷ‘０３  ｐ４１５−４１８」等にも記載されるように、一般に、ガラス基板の表面には一方向に凹凸を有することが知られている。そこで、前記凹凸の山や谷の方向と細長いパルスレーザビームの幅方向とを一致させ、前記光学素子１によるピント調節を行えば、非晶質シリコン半導体膜１２全体に対して均一な結晶化を実現することが可能である。また、前記ピント調節はガラス基板１１の高さ制御と比較して遙かに制御性が良いという利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を適用した光学素子の一構成例を示す図である。
【図２】図１に示す光学素子の概略斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は第１の光学部材の移動による光学的距離の変化の様子を示す図である。
【図４】傾斜角度θ＝０．５°〜２．５°において可動部（第１の光学部材）の移動距離と光学的距離の変化の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の光学素子を用いたレーザアニール装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  光学素子、２  第１の光学部材、２ａ，２ｂ  傾斜面、３  第２の光学部材、３ａ  光入射面、３ｂ  傾斜面、４  第３の光学部材、４ａ  光出射面、４ｂ  傾斜面、１１  ガラス基板、１２  非晶質シリコン半導体膜、１３  搬送テーブル、２１  レーザ発振器、２２  第１のホモジナイザ、２３  第２のホモジナイザ、２４  フィールドレンズ、２５  スリット、２６  全反射ミラー、２７  投影レンズ、２８  ピント調節機構
【図１】
2007304196.tif 000003
【図２】
2007304196.tif 000004
【図３】
2007304196.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007304196.tif 000007