(57)【要約】【課題】  安価な構成で照射むらを防止しつつ、照射処理の高効率化を実現することが可能な照射装置を提供する。【解決手段】  ２つの半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂが、互いに異なる波長からなる射出レーザ光を射出する。ダイクロイックプリズム３１が、これらの射出レーザ光を、同軸上（Ｚ軸上）で結合する。シリンドリカルレンズアレイ対４１が、この結合された射出レーザ光に基づいてシリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に、２次光源を生成する。発散角調整レンズ２２Ｂが、この２次光源からの光束において、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光に基づく光束間に色収差が生じないように補正を行う。そしてこの補正された２次光源からの光束を被照射物６に対して照射する。【選択図】  図１
2007027612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザ光源と、
前記複数の半導体レーザ光源からそれぞれ射出される射出レーザ光を同軸上で結合する結合光学系と、
前記結合光学系により結合された射出レーザ光に基づいて２次光源を生成する均一化光学系と、
前記２次光源からの光束において、前記射出レーザ光に基づく各光束間に色収差が生じないようにこれらの色収差を補正する色収差補正手段と、
前記色収差補正手段により補正された２次光源からの光束を被照射物に対して照射する照射光学系と
を備えたことを特徴とする照射装置。
【請求項２】
前記色収差補正手段は、前記射出レーザ光の発散角を調整することにより、色収差を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
前記均一化光学系は、１または２以上のシリンドリカルレンズアレイを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項４】
前記均一化光学系および前記色収差補正光学系が、１または２以上のロッドインテグレータにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項５】
前記複数の半導体レーザ光源はそれぞれ、ブロードエリア型の半導体レーザにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項６】
前記複数の半導体レーザ光源はそれぞれ、複数の半導体レーザ素子が１次元方向にアレイ化されたマルチエミッタ型の半導体レーザにより構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項７】
前記被照射物で反射された光束が前記複数の半導体レーザ光源まで戻るのを防ぐアイソレータを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項８】
前記被照射物に対して前記補正された２次光源からの光束をそれぞれ照射することによりこの被照射物のアニール処理を行うレーザアニール装置として構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照射装置。
【請求項９】
複数の半導体レーザ光源から射出される互いに異なる波長からなる複数の射出レーザ光をそれぞれ同軸上で結合し、
結合された射出レーザ光に基づいて２次光源を生成し、
前記２次光源からの光束において、前記複数の射出レーザ光に基づく各光束間に色収差が生じないようにこれらの色収差を補正し、
補正された２次光源からの光束を、被照射物に対して照射する
ことを特徴とする照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザを光源として被照射物に対して光照射を行う照射装置および照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば液晶表示装置や有機ＥＬ（ElectroLuminescence）表示装置の製造工程において、回路素子などをｐ−Ｓｉ（多結晶シリコン）により形成するため、連続発振するレーザを用いてシリコン薄膜をアニールする方法が知られている。具体的には、例えばａ−Ｓｉ（アモルファス−シリコン）層上に加熱層を設けてレーザ光を吸収させ、その際に発生する熱によって、このａ−Ｓｉ層をアニールするというものである。このようにレーザ光によってアニールする方法は、シリコン薄膜を部分的に照射するため、基板全体が高温となってしまうのを回避することができ、基板としてガラス基板を用いることができるという利点がある。
【０００３】
ここで、このようなアニール処理のスループットを向上させるためなどの目的で、複数のレーザ光を結合させてアニールしようという試みが、いくつかなされている。このような試みとしては、まず、レーザ光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを同軸上で結合させる方法が考えられる。しかしながら、この場合にはＳ偏光成分とＰ偏光成分とを利用して、２つのレーザ光の結合しか実現できない。よって、スループットを充分に向上させることはできず、また、汎用性にも乏しい。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１には、波長の異なるレーザ光を射出する２つのレーザ光源を用いて、それぞれから射出されるレーザ光をダイクロイックミラーで同軸上に結合するというアニール方法が開示されている。具体的には図７に示したように、レーザ光源１０１から射出された光束は、これと異なる波長を有する、レーザ光源１０２から射出された光束と、ダイクロイックミラー１０３により結合され、被照射物１０４へ入射するようになっている。
【０００５】
また、特許文献２には、複数のレーザ光源をコンデンサレンズで結合すると共に、強度分布形成手段によって均一照射を行うようにしたアニール方法が開示されている。具体的には図８に示したように、複数のレーザ光源２０１〜２０３からそれぞれ射出された光束は、ミラー２０４Ａ〜２０４Ｄを介してコンデンサレンズ２０５によって結合され、さらに強度分布成形手段２０６によって強度が均一化されると共にビーム形状成形手段２０７によって線状ビームに成形され、被照射物２０８へ入射するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５５−１４８４３１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１に開示されているアニール方法では、波長の異なるレーザ光を用いることから、３以上のレーザ光を結合することも可能である。ところが、例えば上述のようにａ−Ｓｉ層のみをアニールする場合には、ａ−Ｓｉおよびｐ−Ｓｉにおいて、効率の高い吸収波長域は４００ｎｍよりも短波長領域であり、適用可能なレーザ光源の種類は限られている。具体的には、例えばＹＡＧの３倍高調波や４倍高調波を出力するレーザなどが挙げられるが、これらの出力は約１０Ｗ程度と低出力であるため、一般的なレーザアニール装置に用いられているエキシマレーザの出力（約３００Ｗ程度）と比べると、スループットを充分に向上させることはできない。また、特許文献１には、均一照射するための手段については言及されていないことから、均一照射をすることはできず、照射むらが生じてしまうこととなる。
【０００８】
一方、特許文献２に開示されているアニール方法では、上述のように均一照射するための手段として、強度分布形成手段が設けられている。また、複数のレーザ光源を用いるので、スループットを充分に向上させることも可能である。しかしながら、レーザ光源として可干渉性の高いパルス固体レーザを用いているので、強度分布形成手段による光束の波面の分割および結合によって、照射光に干渉縞が発生してしまう。よって、実際には均一照射を行うのが困難であり、やはり照射むらが生じてしまうこととなる。また、パルス固体レーザは高価であることから、部品コストが上昇してしまうことにもなる。
【０００９】
このように、従来の技術では、安価な構成で照射むらを防止しつつ、照射処理の高効率化を実現するのが困難であった。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、安価な構成で照射むらを防止しつつ、照射処理の高効率化を実現することが可能な照射装置および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】
【００１１】
本発明の照射装置は、互いに異なる波長のレーザ光を射出する複数の半導体レーザ光源と、これら複数の半導体レーザ光源からそれぞれ射出される射出レーザ光を同軸上で結合する結合光学系と、この結合光学系により結合された射出レーザ光に基づいて２次光源を生成する均一化光学系と、この２次光源からの光束において、上記射出レーザ光に基づく各光束間に光色収差が生じないようにこれらの色収差を補正する色収差補正手段と、この色収差補正手段により補正された２次光源からの光束を被照射物に対して照射する照射光学系とを備えたものである。
【００１２】
本発明の照射方法は、複数の半導体レーザ光源から射出される互いに異なる波長からなる複数の射出レーザ光をそれぞれ同軸上で結合し、この結合された射出レーザ光に基づいて２次光源を生成し、この２次光源からの光束において、上記複数の射出レーザ光に基づく各光束間に光色収差が生じないようにこれらの色収差を補正し、この補正された２次光源からの光束を、被照射物に対して照射するようにしたものである。
【００１３】
本発明の照射装置および照射方法では、複数の半導体レーザ光源から互いに異なる波長からなる複数の射出レーザ光が射出され、同軸上で結合される。また、この結合された射出レーザ光に基づいて、２次光源が生成される。そしてこの２次光源からの光束において色収差が生じないように補正がなされ、補正された２次光源からの光束が、被照射物に対して照射される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の照射装置または照射方法によれば、複数の半導体レーザ光源から射出される互いに異なる波長からなる複数の射出レーザ光をそれぞれ同軸上で結合すると共に、この結合された射出レーザ光に基づいて生成される２次光源からの光束において色収差が生じないように補正を行い、この補正された２次光源からの光束を被照射物に対して照射するようにしたので、半導体レーザという安価で高安定な光源を用い、安価な構成で照射むらを防止しつつ、照射処理の高効率化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表すものであり、図１（Ａ）はＸ軸方向からみた側面図を、図１（Ｂ）はＹ軸方向からみた上面図を、図１（Ｃ）は照射装置の一部をＺ軸方向からみた側面図を、それぞれ表している。
【００１７】
この照射装置は、２つの半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂと、これら半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ対応する２つのコリメータレンズ２１Ａ，２１Ｂと、半導体レーザ１１Ｂにのみ対応する発散角調整レンズ２２Ｂと、ダイクロイックプリズム３１と、シリンドリカルレンズアレイ対４１と、コンデンサレンズ５１と、集光レンズ５２とから構成され、ステージ７上に搭載された被照射物６に対して、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからそれぞれ射出されたレーザ光を結合して照射するものである。
【００１８】
半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂは、それぞれＺ軸方向またはＸ軸方向に互いに異なる波長のレーザ光を射出するものであり、それぞれＸ軸方向またはＺ軸方向を長手方向とするブロードエリア型の半導体レーザから構成されている。これら半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂとしては、射出されるレーザ光の波長が７９０〜９８０ｎｍ程度のものを用いることが好ましい。また、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光間の波長差は、約３０〜４０ｎｍ程度であることが好ましい。波長差が大きすぎると、ダイクロイックプリズム３１における射出レーザ光の結合が困難となるからである。
【００１９】
コリメータレンズ２１Ａは、正のパワーを有するレンズであり、半導体レーザ１１Ａからの射出レーザ光のＹ軸方向成分を平行光束とする（図１（Ａ））ものである。また、コリメータレンズ２１Ｂも正のパワーを有するレンズであり、半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光のＹ軸方向成分を平行光束とする（図１（Ｃ））ものである。これらコリメータレンズ２１Ａ，２１Ｂの配置は、それぞれ半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂの配置との間で片側テレセントリック系を構成するようになっている。
【００２０】
ダイクロイックプリズム３１は、特定の波長領域の光のみを透過させる接合面３１Ａを有しており、半導体レーザ１１Ａからの射出レーザ光を透過する一方、半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光を反射するものである。このような構成によりダイクロイックプリズム３１では、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光が同軸上（この場合、Ｚ軸上）で結合されるようになっている（図１（Ｂ））。なお、このダイクロイックプリズム３１は、本発明における「結合光学系」の一具体例に対応する。
【００２１】
シリンドリカルレンズアレイ対４１は、一対のシリンドリカルレンズアレイ４１Ａ，４１Ｂから構成され、これらシリンドリカルレンズアレイ４１Ａ，４１Ｂはそれぞれ、Ｘ軸方向に沿ってアレイ状に配列されている（図１（Ｂ））。また、これらシリンドリカルレンズアレイ４１Ａ，４１Ｂは互いに同じ焦点距離を有しており、この焦点距離と同等の間隔で互いに対向配置されている。このような構成によりシリンドリカルレンズアレイ対４１では、ダイクロイックプリズム３１によって結合された射出レーザ光のＸ軸方向成分がシリンドリカルレンズアレイ４１Ａによって複数の光束に分割され、シリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に２次光源が生成されるようになっている（図１（Ｂ））。なお、このシリンドリカルレンズアレイ対４１は、本発明における「均一化光学系」の一具体例に対応する。
【００２２】
発散角調整レンズ２２Ｂは、上述したようにシリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に生成される２次光源からの光束において、半導体レーザ光１１Ａからの射出レーザ光に基づく光束と半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光に基づく光束との間に色収差が生じないように、これらの色収差を補正するものである。具体的には、半導体レーザ光１１Ｂからの射出レーザ光におけるＺ軸方向の発散角を調整することにより、２次光源からの光束において色収差が発生しないように補正している。より具体的には、例えば半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光のほうが半導体レーザ光１１Ａからの射出レーザ光よりも波長が大きい場合には、半導体レーザ光１１Ｂからの射出レーザ光の発散角が大きくなるように（発散ぎみになるように）調整する一方、逆に半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光のほうが半導体レーザ光１１Ａからの射出レーザ光よりも波長が小さい場合には、半導体レーザ光１１Ｂからの射出レーザ光の発散角が小さくなるように（集光ぎみになるように）調整している。このような構成により、２次光源において２つの半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからそれぞれ射出される射出レーザ光間の色収差がなくなり、２次光源での焦点が一致するようになっている。なお、この発散角調整レンズ２２Ｂの配置は、半導体レーザ１１Ｂとの間で、片側テレセントリック系とはずれた配置となるように構成されている。また、この発散角調整レンズ２２Ｂは、本発明における「色収差補正手段」の一具体例に対応する。
【００２３】
コンデンサレンズ５１は、シリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に生成される２次光源からの光束のＸ軸方向成分を重ね合わせ、被照射物６の被照射面に均一照射する（図１（Ｂ））ものである。また、集光レンズ５２は、２次光源からの光束のＹ軸方向成分を集光して被照射物６の被照射面に照射する（図１（Ａ））ものである。このようにして、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にこのＸ軸方向に均一化された線状ビームが、被照射物６に照射されるようになっている。ここで、コンデンサレンズ５１および集光レンズ５２では、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂにおける色収差が補正されている。なお、これらコンデンサレンズ５１および集光レンズ５２は、本発明における「照射光学系」の一具体例に対応する。
【００２４】
被照射物６は、その被照射面に照射光（上記したように、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にこのＸ軸方向に均一化された線状ビーム）が照射されるものであり、具体的には例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置におけるＴＦＴ（Thin Film Transistor）パネルなどが挙げられる。以下、本実施の形態の被照射物６は、その一例として、基板６１上にａ−Ｓｉ層６２および加熱層６３が積層されたものとして説明する。
【００２５】
基板６１は、例えばガラス基板などから構成される。また、ａ−Ｓｉ層６２は、実際にアニール処理の対象となる層である。このａ−Ｓｉ層は、アニール処理がなされることでｐ−Ｓｉ化され、ＴＦＴなどの回路素子の一部をなすようになっている。また、加熱層６３は、例えばモリブデン（Ｍｏ）などから構成され、照射される線状ビームを吸収することで、発生する熱をａ−Ｓｉ層６２へ伝導させるための層である。このようにして、被照射物６のａ−Ｓｉ層６２において、照射光を用いたアニール処理が行われるようになっている。
【００２６】
ステージ７は、この被照射物６を搭載するものであり、図示しない走査制御部による制御に応じて被照射物６を搭載面でＹ軸方向に走査することにより、照射光の照射位置を相対移動させ、被照射物６の被照射面全体を照射することができるようになっている。
【００２７】
次に、図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、このような構成の照射装置の作用について説明する。
【００２８】
まず、ブロードエリア方向をＸ軸方向とする半導体レーザ１１Ａから射出されたレーザ光は、コリメータレンズ２１ＡによってＹ軸方向成分が平行光束となり、ダイクロイックプリズム３１へ入射すると共にその接合面３１Ａを透過する（図１（Ａ），（Ｂ））。一方、ブロードエリア方向をＺ軸方向とする半導体レーザ１１Ｂから射出されたレーザ光は、コリメータレンズ２１ＢによってＹ軸方向成分が平行光束となり、さらに発散角調整レンズ２２ＢによってＺ軸方向の発散角が調整され、ダイクロイックプリズム３１へ入射すると共にその接合面３１Ａで反射される（図１（Ｂ），（Ｃ））。そしてこれら半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光はダイクロイックプリズム３１において結合され、同軸上（Ｚ軸方向）での結合光束となる（図１（Ｂ））。
【００２９】
次いで、このようにしてダイクロイックプリズム３１から射出される結合光束は、シリンドリカルレンズアレイ４１Ａによって複数の光束に分割される（図１（Ｂ））。そして分割された複数の光束から、シリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に２次光源が生成される（図１（Ｂ））。
【００３０】
ここで、前述のように発散角調整レンズ２２Ｂによって、半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光におけるＺ軸方向の発散角が調整されているので（図１（Ｂ））、このシリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に生成される２次光源からの光束において、半導体レーザ１１Ａからの射出レーザ光に基づく光束と半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光に基づく光束との間では色収差が生じず、互いに２次光源位置が一致する（図１（Ｂ））。よって、半導体レーザ１１Ａからの射出レーザ光のみならず、半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光も被照射物６への照射に適用できるようになり、被照射物６への照射光の照射強度が向上する。
【００３１】
次いで、このようにして互いに位置が一致するようにしてＺ軸上に結合された２次光源からの光束は、コンデンサレンズ５１により被照射物６の被照射面の位置に重ね合わされ、そのＸ軸方向の輝度が均一化される（図１（Ｂ））。一方、そのＹ軸方向成分は、集光レンズ５２によって集光される（図１（Ａ））。このようにして、Ｘ軸方向を長軸方向とすると共にこのＸ軸方向に均一化された線状ビームが被照射物６の加熱層６３へ照射され（図１（Ａ），（Ｂ））、加熱層６３で発生した熱がａ−Ｓｉ層６２へ伝導することで、ａ−Ｓｉ層６２に対するアニール処理がなされる。そしてこのような状態のもと、被照射物６を搭載したステージ７が図示しない走査制御部の制御よってＹ軸方向に走査することにより、被照射物６の被照射面全体が照射される。
【００３２】
ここで、図２は、加熱層６３がＭｏから構成された場合における、射出レーザ光の波長λと加熱層における光吸収率との関係を表したものである。この図の符号Ｐ１，Ｐ２で示したように、例えば半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光の波長をそれぞれ、λ＝７９０ｎｍ，８３０ｎｍとした場合には、加熱層６３での光吸収率が約５５％で同様の値となり、ａ−Ｓｉ層６２へ伝導する熱量も同等の値となる。つまり、本実施の形態では、上述のように半導体レーザ１１Ａからの射出レーザ光および半導体レーザ１１Ｂからの射出レーザ光の両者を被照射物６への照射に適用できることから、それぞれの射出レーザ光の波長λをこのように設定した場合には、従来と比べて被照射物６への照射強度が約２倍となり、アニール処理の効率（スループット）も約２倍に向上する。
【００３３】
また、図３は、射出レーザ光の波長がλ＝８００ｎｍである場合における、加熱層６３の膜厚と光透過率との関係を表したものである。この図の符号Ｐ３で示したように、例えば加熱層６３の膜厚が１００ｎｍ以上であれば、光透過率はほぼ０％となり、射出レーザ光がすべて加熱層６３で吸収される。よって、照射レーザ光が加熱層６３の下層へは到達しないので、例えばこの下層が多層膜の場合であっても、個々の被照射物間における膜厚誤差に起因したアニール処理のばらつきが防止され、最終的に形成される回路素子の動作ばらつきも抑えられる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態では、２つの半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂから射出される互いに異なる波長からなる射出レーザ光をダイクロイックプリズム３１によって同軸上（Ｚ軸上）で結合すると共に、この結合された射出レーザ光に基づいてシリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に生成される２次光源からの光束において、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光に基づく光束間に色収差が生じないように発散角調整レンズ２２Ｂが補正を行い、この補正された２次光源からの光束を被照射物６に対して照射するようにしたので、照射むらを防止しつつ照射処理の高効率化を実現することが可能となる。
【００３５】
また、レーザ光源を、従来の固体パルスレーザと比べて安価な半導体レーザから構成したので、従来よりも安価な構成で、照射装置を構成することが可能となる。
【００３６】
さらに、この半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂを、ブロードエリア型の半導体レーザから構成したので、高出力の半導体レーザを光源として用いることが可能となり、結果的により高速でアニール処理を行うことが可能となる。よって、レーザアニールに適した照射装置を構成することが可能となる。
【００３７】
以下、本発明の他の実施の形態に係る照射装置について説明する。なお、第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表すものであり、Ｙ軸方向からみた上面図で表している。
【００３９】
本実施の形態の照射装置は、４つの半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄから射出される互いに異なる波長の射出レーザ光を、３つのダイクロイックプリズム３１〜３３によって同軸上（Ｚ軸上）で結合するようにしたものである。具体的には、第１の実施の形態の照射装置において、２つの半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄと、これら半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄにそれぞれ対応して配置されたコリメータレンズ２１Ｃ，２１Ｄおよび発散角調整レンズ２２Ｃ，２２Ｄと、半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄからの射出レーザ光をＸ軸上で結合するダイクロイックプリズム３２と、これら半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄからの射出レーザ光の結合光束とダイクロイックプリズム３１による半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光の結合光束とを同軸上（Ｚ軸上）で結合するダイクロイックプリズム３３とをさらに設けるようにしたものである。
【００４０】
ここで、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光の波長は、前述のようにそれぞれ、例えばλ＝７９０ｎｍ，８３０ｎｍである一方、半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄからの射出レーザ光の波長はそれぞれ、例えばλ＝９４０ｎｍ，９８０ｎｍとなっている。つまり、最初に波長の大きさがより近い射出レーザ光同士を結合させるようになっている。このように構成したほうが、ダイクロイックプリズム３３の作製が容易になるからである。
【００４１】
このような構成により、半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂから射出されたレーザ光は、それぞれ第１の実施の形態と同様に、コリメータレンズ２１Ａ，２１ＢによってＹ軸方向の平行光束となり、ダイクロイックプリズム３１によって、同軸上（Ｚ軸上）で結合される。一方、ブロードエリア方向をそれぞれＸ軸方向，Ｚ軸方向とする半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄから射出されたレーザ光も、それぞれコリメータレンズ２１Ｃ，２１ＤによってＹ軸方向の平行光束となり、ダイクロイックプリズム３１の接合面３２Ｄでの反射または透過によって、同軸上（Ｘ軸上）で結合される。そして、これら半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂからの射出レーザ光の結合光束と、半導体レーザ１１Ｃ，１１Ｄからの射出レーザ光の結合光束とが、ダイクロイックプリズム３３での透過または反射によって、同軸上（Ｚ軸上）で結合する。
【００４２】
ここで、このようにしてダイクロイックプリズム３３から射出される結合光束に基づいて、第１の実施の形態と同様にシリンドリカルレンズアレイ４１Ｂ上に２次光源が生成されるが、発散角調整レンズ２２Ｂ〜２２Ｄによって、半導体レーザ１１Ｂ〜１１Ｄからの射出レーザ光におけるＺ軸方向またはＸ軸方向の発散角が調整されているので、２次光源の位置において、半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄからの射出レーザ光間では色収差が生じず、互いに２次光源位置が一致する。よって、半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄからの射出レーザ光すべてが、被照射物６への照射に適用できるようになる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、４つの半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄから射出される互いに異なる波長の射出レーザ光を３つのダイクロイックプリズム３１〜３３によって同軸上（Ｚ軸上）で結合するようにしたので、第１の実施の形態と比べて被照射物６への照射強度をより大きくし、アニール処理の効率（スループット）もより向上させることができる。つまり、例えば半導体レーザ１１Ａ〜１１Ｄからの射出レーザ光の加熱層６３での光吸収率がいずれも同等の値であれば、被照射物６への照射強度が第１の実施の形態と比べてさらに約２倍となり、アニール処理の効率（スループット）もさらに約２倍に向上する。
【００４４】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表すものであり、図５（Ａ）はＸ軸方向からみた側面図を、図５（Ｂ）はＹ軸方向からみた上面図を、それぞれ表している。
【００４５】
本実施の形態の照射装置は、シリンドリカルレンズアレイ対４１の代わりにロッドインテグレータ４２を、コリメータレンズ２１Ｂおよび発散角調整レンズ２２Ｂの代わりにコリメータレンズ２３Ｂを、コンデンサレンズ５１の代わりに一対のレンズ５３，５４を、それぞれ設けたものである。
【００４６】
ロッドインテグレータ４２は、ダイクロイックプリズム３１からの結合光束のＸ軸方向成分のみをその内壁面で繰り返し反射させることにより、射出面４２Ａに、Ｘ軸方向に均一化された領域を生成するものである（図５（Ｂ））。すなわち、このロッドインテグレータ４２は、本発明における「均一化光学系」の一具体例に対応するものである。また、このロッドインテグレータ４２では、第１の実施の形態におけるシリンドリカルレンズアレイ対４１の場合とは異なり、発散角調整レンズ２２Ｂによる補正を行わずとも、射出される光束に色収差を生じさせないようになっている。すなわち、このロッドインテグレータ４２は、本発明における「色収差補正手段」の一具体例にも対応する。
【００４７】
コリメータレンズ２３Ｂは、射出レーザ１１Ｂからの射出レーザ光のＹ軸方向成分を平行光束とするものであり、第１の実施の形態におけるコリメータレンズ２１Ｂに対応するものである。つまり、上記のようにロッドインテグレータ４２からの射出光束には色収差が生じないことから、発散角調整レンズ２２Ｂが不要となっている。
【００４８】
レンズ５３，５４は、ロッドインテグレータ４２の射出面４２Ａの均一化領域を投影することにより、集光レンズ５２と共に、被照射物６の加熱層６３上にＸ軸方向を長軸方向とすると共にこのＸ軸方向に均一化された線状ビームを照射するものである。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、均一化光学系であるロッドインテグレータ４２が、色収差補正手段としても機能するようにしたので、発散角調整レンズ２２Ｂが不要となり、第１の実施の形態における効果に加え、照射装置全体の構成をより簡素化することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態の場合と同様に、４つの半導体レーザを用いて照射装置を構成するようにしてもよい。
【００５１】
［第４の実施の形態］
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表すものであり、Ｙ軸方向からみた上面図で表している。
【００５２】
本実施の形態の照射装置は、ブロードエリア型の半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂの代わりに、それぞれ複数の半導体レーザ素子がＸ軸方向またはＺ軸方向にアレイ化されたマルチエミッタ型の半導体レーザ１２Ａ，１２Ｂを設けたものである。このマルチエミッタ型の半導体レーザは、ブロードエリア型の半導体レーザよりも高出力（一般的には、一桁以上の高出力）であることから、このように構成したことにより、第１の実施の形態と比べて被照射物６への照射強度がより大きくなり、アニール処理の効率（スループット）もより向上する。
【００５３】
以上のように、本実施の形態では、２つのレーザ光源をそれぞれ、ブロードエリア型の半導体レーザ１１Ａ，１１Ｂよりも高出力のマルチエミッタ型の半導体レーザ１２Ａ，１２Ｂから構成したので、第１の実施の形態と比べて被照射物６への照射強度をより大きくし、アニール処理の効率（スループット）をより向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施の形態においても、第２の実施の形態の場合と同様に、４つの半導体レーザを用いて照射装置を構成するようにしてもよい。また、第３の実施の形態の場合と同様に、均一化光学系および色収差補正手段を、シリンドリカルレンズアレイ対４１および発散角調整レンズ２２Ｂの代わりに、ロッドインテグレータ４２から構成するようにしてもよい。
【００５５】
以上、第１〜第４の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５６】
例えば、上記実施の形態では、レーザ光源として、２つまたは４つの半導体レーザを用いた場合について説明したが、半導体レーザの数はこれには限られず、２以上の任意の数で構成することが可能である。半導体レーザの数が増えれば、それに応じて被照射物６への照射強度をより大きくし、アニール処理の効率（スループット）をより向上させることができる。
【００５７】
また、上記実施の形態では、照射装置の構成を具体的に挙げて説明したが、照射装置の構成はこれらの場合には限定されず、例えば各レンズ等に加えて、他のレンズ等を配置するようにしてもよい。具体的には、例えば半導体レーザと被照射物６との間の光路中に、被照射物６の被照射面での反射光が半導体レーザまで戻るのを防ぐアイソレータをさらに設けるようにしてもよい。このアイソレータとしては、例えば偏光ビームスプリッタと１／４λ板とから構成することが可能である。このように構成した場合、上記実施の形態における効果に加え、半導体レーザが被照射物からの反射光によって破壊されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表す図である。
【図２】射出レーザ光の波長と被照射物の加熱層における吸収率との関係を表す特性図である。
【図３】被照射物の加熱層における膜厚と透過率との関係を表す特性図である。
【図４】第２の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表す図である。
【図５】第３の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表す図である。
【図６】第４の実施の形態に係る照射装置の全体構成を表す図である。
【図７】従来の照射装置の構成の一例を表す図である。
【図８】従来の照射装置の構成の他の例を表す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１Ａ〜１１Ｄ，１２Ａ，１２Ｂ…半導体レーザ、２１Ａ〜２１Ｄ…コリメータレンズ、２２Ｂ〜２２Ｄ…発散角調整レンズ、２３Ｂ…コリメータレンズ、３１〜３３…ダイクロイックプリズム、３１Ａ，３２Ｄ，３３Ａ…接合面、４１…シリンドリカルレンズアレイ対、４１Ａ，４１Ｂ…シリンドリカルレンズアレイ、４２…ロッドインテグレータ、４２Ａ…射出面、５１…コンデンサレンズ、５２…集光レンズ、６１…基板、６２…ａ−Ｓｉ層、６３…加熱層、６…被照射物、７…ステージ。
【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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【図７】
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【図８】
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