JP2003279884A - Optical device provided with multi cylindrical lens - Google Patents

Optical device provided with multi cylindrical lens

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JP2003279884A
JP2003279884A JP2003005354A JP2003005354A JP2003279884A JP 2003279884 A JP2003279884 A JP 2003279884A JP 2003005354 A JP2003005354 A JP 2003005354A JP 2003005354 A JP2003005354 A JP 2003005354A JP 2003279884 A JP2003279884 A JP 2003279884A
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cylindrical lens
lens
cylindrical
convex
concave
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JP2003005354A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Tanaka
幸一郎 田中
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure for reducing the loss of light in an optical device uniformizing the intensity distribution of a laser beam. <P>SOLUTION: The optical device is provided with a multi cylindrical lens on which a pulse laser or a continuous laser is made incident, the multi cylindrical lens is composed by alternately arranging convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses and the boundary of the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens is smoothly continued. Thus the scattering of light generated conventionally at a boundary part between the cylindrical lenses is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
例えば、レーザー光の照射によるアニール処理を行う装
置(レーザーアニール装置)等のレーザーを用いた光学
装置に関する。特に、大面積ビームを照射するレーザー
アニール装置等において、均一な照射効果が得られるよ
うな装置に関する。このようなレーザーアニール装置
は、半導体製造工程等に使用される。
TECHNICAL FIELD The invention disclosed in this specification includes:
For example, the present invention relates to an optical device using a laser such as a device (laser annealing device) for performing an annealing process by irradiation with laser light. In particular, the present invention relates to an apparatus such as a laser annealing apparatus for irradiating a large area beam, which can obtain a uniform irradiation effect. Such a laser annealing apparatus is used in a semiconductor manufacturing process or the like.

【0002】また、大面積レーザービームは半導体回路
等の微細な回路パターンを形成するための露光装置等に
も使用される。特に、サブミクロンのデザインルールの
回路を形成するには、紫外線レーザー光が用いられる。
A large-area laser beam is also used in an exposure device for forming a fine circuit pattern such as a semiconductor circuit. In particular, ultraviolet laser light is used to form a circuit having a submicron design rule.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来より、非晶質珪素膜に対するレーザ
ー光の照射による結晶化の技術が知られている。また、
不純物イオンの注入によって損傷した珪素膜の結晶性の
回復や注入された不純物イオンの活性化のためにレーザ
ー光を照射する技術が知られている。これらはレーザー
アニール技術と称される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique of crystallization by irradiating an amorphous silicon film with laser light has been known. Also,
There is known a technique of irradiating a laser beam for recovering the crystallinity of a silicon film damaged by the implantation of impurity ions and activating the implanted impurity ions. These are called laser annealing techniques.

【0004】後者の技術の代表的な例として、薄膜トラ
ンジスタのソース及びドレイン領域に対するアニールの
例を挙げることができる。これは、当該領域に対するリ
ンやボロンで代表される不純物イオンの注入の後に、当
該領域のアニールをレーザー光の照射で行うものであ
る。
A typical example of the latter technique is an example of annealing the source and drain regions of a thin film transistor. In this method, after the impurity ions typified by phosphorus and boron are implanted into the region, the region is annealed by laser light irradiation.

【0005】このようなレーザー光の照射によるプロセ
スは、基板に対する熱ダメージがほとんど無いという特
徴を有している。基板に対する熱ダメージの問題がない
という特徴は、処理すべき材料の制約を低減し、例え
ば、ガラス等の耐熱性の低い基板上に半導体素子を形成
する際に有利である。特に、近年その利用範囲が拡大し
ているアクティブマトリスク型の液晶表示装置を作製す
る場合に重要となる。
The process of irradiating laser light as described above is characterized in that there is almost no thermal damage to the substrate. The feature that there is no problem of heat damage to the substrate is advantageous in reducing restrictions on the material to be processed and forming a semiconductor element on a substrate having low heat resistance such as glass. In particular, it becomes important in the case of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device whose use range is expanding in recent years.

【0006】アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
おいては、コストの問題及び大面積化の要求から基板と
してガラス基板を利用することが望まれている。ガラス
基板は600℃以上、あるいは700℃以上というよう
な高温度での加熱処理には耐えることができない。この
問題を回避する技術としては、上述の珪素膜の結晶化や
不純物イオンの後のアニールをレーザー光の照射で行う
技術が有効である。
In the active matrix type liquid crystal display device, it is desired to use a glass substrate as a substrate in view of cost and a demand for large area. A glass substrate cannot withstand heat treatment at a high temperature of 600 ° C. or higher, or 700 ° C. or higher. As a technique for avoiding this problem, a technique in which the above-described crystallization of the silicon film and annealing after the impurity ions are performed by irradiating a laser beam is effective.

【0007】レーザー光の照射による方法においては、
基板としてガラス基板を用いた場合でも、ガラス基板へ
の熱ダメージはほとんどない。従って、ガラス基板を用
いても結晶性珪素膜を用いた薄膜トランジスタを作製す
ることができる。また、レーザー光がコヒーレント光で
あることを利用して、微細な回路パターンを形成するた
めの光源として用いることも提案されている。特に紫外
線レーザーを用いることにより、サブミクロン以下の微
細なパターンが得られる。
In the method using laser light irradiation,
Even when a glass substrate is used as the substrate, there is almost no heat damage to the glass substrate. Therefore, a thin film transistor using a crystalline silicon film can be manufactured using a glass substrate. It has also been proposed to use the laser light as coherent light as a light source for forming a fine circuit pattern. Particularly, by using an ultraviolet laser, a fine pattern of submicron or less can be obtained.

【0008】しかしながら、一般に、レーザー光はレー
ザー装置から発生した状態(以下、原ビーム、と言う)
では、ビーム面積が小さいため、大面積に対してはレー
ザー光を走査することにより処理する方法が一般的であ
るが、この場合、処理効果の面内均一性が低い、処理に
時間がかかる、等の問題を有する。特に、一般的な原ビ
ームは、光強度分布が一様でないので、そのまま用いる
と、処理効果の均一性の点で著しく問題がある。
However, in general, laser light is generated from a laser device (hereinafter referred to as original beam).
Then, since the beam area is small, a method of processing a large area by scanning a laser beam is common, but in this case, the in-plane uniformity of the processing effect is low, and the processing takes time. Have problems such as. Especially, since a general original beam has a non-uniform light intensity distribution, if it is used as it is, there is a significant problem in terms of uniformity of processing effect.

【0009】そこで、原ビームを加工して、可能な限り
均一なビームとし、さらには、処理面積の形状等にあわ
せてビームの大きさも変更する技術が提唱されている。
ビームの形状としては、方形状や線状が一般的である。
かくすることにより、大面積にわたり均一なレーザーア
ニールを施すことができる。
Therefore, a technique has been proposed in which the original beam is processed into a beam as uniform as possible, and the size of the beam is changed according to the shape of the processing area.
The shape of the beam is generally rectangular or linear.
By doing so, it is possible to perform uniform laser annealing over a large area.

【0010】原ビームの加工をおこなうレーザー照射装
置の一例を図1(A)に示す。レーザー発振器は、例え
ば、エキシマレーザー等が用いられる。これは、所定の
ガスを高周波放電によって分解し、エキシマ状態と呼ば
れる励起状態を作りだすことにより、レーザー光を発振
させる。
An example of a laser irradiation device for processing an original beam is shown in FIG. As the laser oscillator, for example, an excimer laser or the like is used. In this method, a predetermined gas is decomposed by high-frequency discharge, and an excited state called an excimer state is created to oscillate laser light.

【0011】例えばKrFエキシマレーザーは、Krと
Fを原料ガスとして、高圧放電により、KrF* という
励起状態を得る。この励起状態は、寿命が数nsec〜
数μsecというように安定なものではないが、これに
対する基底状態、KrFは、さらに不安定な状態であ
り、励起状態の密度の方が基底状態の密度よりも高いと
いう逆転分布が生じる。この結果、誘導放射が発生し、
比較的高効率のレーザー光を得ることができる。
For example, a KrF excimer laser obtains an excited state of KrF * by high pressure discharge using Kr and F as source gases. This excited state has a lifetime of several nanoseconds
Although it is not stable such as several μsec, the ground state, KrF, which is not stable, is an unstable state, and an inverted distribution occurs in which the excited state density is higher than the ground state density. This results in stimulated emission,
It is possible to obtain laser light with relatively high efficiency.

【0012】もちろん、レーザー発振器は、エキシマレ
ーザーに限らず、その他のパルスレーザー、連続レーザ
ーでもよい。一般に高エネルギー密度を得るという目的
ではパルスレーザーが適している。図1(A)に示され
るようにレーザー発振器から放射された原ビームは、凹
レーズや凸レンズによって構成されたビームエキスパン
ダーにより、適当な大きさに加工される。
Of course, the laser oscillator is not limited to the excimer laser, but may be other pulse laser or continuous laser. Generally, a pulse laser is suitable for the purpose of obtaining a high energy density. As shown in FIG. 1A, the original beam emitted from the laser oscillator is processed into an appropriate size by a beam expander composed of a concave lens and a convex lens.

【0013】次に、ビームは、ホモジナイザーと称され
る光学装置に入る。これは、多数のシリンドリカルレン
ズ(一般に放物面形状を有している)を有する少なくと
も1枚のレンズ装置(マルチシリンドリカルレンズ)を
有する。従来のマルチシリンドリカルレンズは、図1
(B)に示すように、複数のシリンドリカルレンズ1〜
5(いずれも凸レンズ)を1枚のガラス上に形成したも
のである。
The beam then enters an optical device called a homogenizer. It has at least one lens device (multi-cylindrical lens) with a large number of cylindrical lenses (generally having a paraboloidal shape). The conventional multi-cylindrical lens is shown in Fig. 1.
As shown in (B), a plurality of cylindrical lenses 1 to
5 (both are convex lenses) are formed on one piece of glass.

【0014】一般には、マルチシリンドリカルレンズを
2枚使用し、互いに直交するように配置される。もちろ
ん、マルチシリンドリカルレンズは、1つでも、3つ以
上でもよい。マルチシリンドリカルレンズが1つの場合
は、原ビームの1つの方向の不均一性が分散される。ま
た、マルチシリンドリカルレンズを同じ向きに2枚以上
形成すると、シリンドリカルレンズの数を増加させたの
と同じ効果を得ることもできる。
Generally, two multi-cylindrical lenses are used and are arranged so as to be orthogonal to each other. Of course, the number of multi-cylindrical lenses may be one or three or more. With one multi-cylindrical lens, the non-uniformity of the original beam in one direction is dispersed. Further, if two or more multi-cylindrical lenses are formed in the same direction, the same effect as increasing the number of cylindrical lenses can be obtained.

【0015】マルチシリンドリカルレンズを通過するこ
とにより、ビームはエネルギー密度の分散した均一性の
高いビームを得ることができる。この原理は後述する。
その後、ビームは、収束レンズにより目的とする形状に
加工され、あるいは、必要によってミラーによって方向
が変えられ、試料に照射される。(図1(A))
By passing through the multi-cylindrical lens, it is possible to obtain a highly uniform beam with dispersed energy density. This principle will be described later.
After that, the beam is processed into a desired shape by a converging lens, or if necessary, the direction is changed by a mirror, and the sample is irradiated with the beam. (Fig. 1 (A))

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】次に、従来のホモジナ
イザー(マルチシリンドリカルレンズ)の原理と、問題
点について述べる。この問題点こそ、本発明の解決すべ
き課題である。以下では、煩雑さを避けるため、1つの
面における光学的な考察をおこなう。マルチシリンドリ
カルレンズを透過したレーザー光は、図2(A)のよう
になる。
Next, the principle and problems of the conventional homogenizer (multi-cylindrical lens) will be described. This problem is the problem to be solved by the present invention. In the following, in order to avoid complexity, an optical consideration will be made on one surface. The laser light transmitted through the multi-cylindrical lens is as shown in FIG.

【0017】ここでは、マルチシリンドリカルレンズL
は5つの凸シリンドリカルレンズlを有し、それぞれの
シリンドリカルレンズに入射した光は、各シリンドリカ
ルレンズで屈折する。焦点で収束した後、ビームは拡散
する。その際、各シリンドリカルレンズを透過した光
が、全て混合する部分(混合領域)が得られる。
Here, the multi-cylindrical lens L
Has five convex cylindrical lenses l, and the light incident on each cylindrical lens is refracted by each cylindrical lens. After converging at the focus, the beam diverges. At that time, a portion (mixing area) in which all the lights that have passed through the respective cylindrical lenses are mixed is obtained.

【0018】ところで、ビームに光強度の分布に偏りが
あり、各シリンドリカルレンズに入射する光の強度がそ
れぞれ異なっていたとする。しかし、混合領域では、各
シリンドリカルレンズを透過した光が混合されるので、
その偏りは分散してしまう。すなわち、光強度の均一化
が図られる。このようにして光強度の分布の少ないビー
ムを得ることができる。(図2(A))
By the way, it is assumed that the light intensity distribution of the beams is biased and the intensity of the light incident on each cylindrical lens is different. However, in the mixing area, the light that has passed through each cylindrical lens is mixed,
The bias is dispersed. That is, the light intensity is made uniform. In this way, a beam with a small light intensity distribution can be obtained. (Fig. 2 (A))

【0019】ところで、マルチシリンドリカルレンズを
透過した光路に着目すると、これは、等間隔(距離a)
に配列した点光源F(すなわち、焦点)から放射される
光である。(図2(B))
By the way, focusing on the optical path that has passed through the multi-cylindrical lens, this is at equal intervals (distance a).
The light is emitted from the point light sources F (that is, the focus) arranged in the. (Fig. 2 (B))

【0020】同様な効果は、ガラス基板の両面に間隔a
だけ離して、一方の面に凸シリンドリカルレンズl1
他方の面に凸シリンドリカルレンズl2 を配置した場合
にも得られる。図3(A)では、シリンドリカルレンズ
1 を通過した光路を実線で、シリンドリカルレンズl
2 を通過した光路を破線で示す。この場合も、図2の場
合と同様に、混合領域が得られる。(図3(A))
A similar effect is obtained by providing a space a on both sides of the glass substrate.
Apart from each other, and a convex cylindrical lens l 1 on one surface,
It can be obtained also when the convex cylindrical lens 12 is arranged on the other surface. In FIG. 3A, the optical path passing through the cylindrical lens l 1 is indicated by a solid line, and the cylindrical lens l 1
The optical path passing through 2 is indicated by a broken line. Also in this case, the mixed region is obtained as in the case of FIG. (Fig. 3 (A))

【0021】さらに、マルチシリンドリカルレンズを透
過した光路に着目すると、図3(B)に示すように、2
種類の点光源F1 、F2 (すなわち、焦点)から放射さ
れる光である。(図3(B))
Further, focusing on the optical path that has passed through the multi-cylindrical lens, as shown in FIG.
It is the light emitted from the point light sources F 1 and F 2 (that is, the focus) of the kind. (Fig. 3 (B))

【0022】上記に示した従来のマルチシリンドリカル
レンズにおいては、各シリンドリカルレンズの端部(他
のシリンドリカルレンズとの境界)が屈折しているの
で、該部分において、光が散乱し、光の損失が発生し
た。このことは、レーザー光を有効に利用できないこと
を意味し、ビーム強度の低下を招く。
In the conventional multi-cylindrical lens shown above, since the end portion of each cylindrical lens (boundary with another cylindrical lens) is refracted, light is scattered at that portion and light loss occurs. Occurred. This means that the laser light cannot be effectively used, which causes a decrease in beam intensity.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点に
鑑みてなされたものである。本発明においては、マルチ
シリンドリカルレンズにおいて、凸シリンドリカルレン
ズだけでなく、凹シリンドリカルレンズをも使用し、凸
シリンドリカルレンズと凹シリンドリカルレンズとを交
互に配置し、かつ、各シリンドリカルレンズ間を滑らか
に連続せしめることを特徴とする。
The present invention has been made in view of the above problems. In the present invention, in the multi-cylindrical lens, not only the convex cylindrical lens, but also the concave cylindrical lens is used, the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens are alternately arranged, and each cylindrical lens can be smoothly continuous. It is characterized by

【0024】本発明の第1は、線状もしくは方形状のビ
ーム形状を有するレーザー光を形成する装置において、
レーザー発振装置と被照射物の間に挿入して用いられる
ホモジナイザーにおいて、上記の構成のマルチシリンド
リカルレンズを用いるものである。
A first aspect of the present invention is an apparatus for forming a laser beam having a linear or rectangular beam shape,
In the homogenizer inserted between the laser oscillator and the object to be irradiated, the multi-cylindrical lens having the above-mentioned configuration is used.

【0025】また、本発明の第2は、レーザー発振装置
と、レーザー発振装置より発せられたレーザー光が入力
されるホモジナイザーとを有するレーザー光学装置にお
いて、ホモジナイザーにおいて用いられるマルチシリン
ドリカルレンズを上記の構成のものとするものである。
A second aspect of the present invention is a laser optical device having a laser oscillator and a homogenizer to which the laser light emitted from the laser oscillator is input, wherein the multi-cylindrical lens used in the homogenizer has the above-mentioned configuration. It is something to be done.

【0026】上記のマルチシリンドリカルレンズにおい
ては、凸シリンドリカルレンズの曲面状態と凹シリンド
リカルレンズの曲面状態とが同じとしてもよい。また、
ホモジナイザーにおいてマルチシリンドリカルレンズは
少なくとも2つ配置し、前記2つのマルチシリンドリカ
ルレンズの方向を直交して配置してもよい。
In the above multi-cylindrical lens, the curved surface state of the convex cylindrical lens and the curved surface state of the concave cylindrical lens may be the same. Also,
In the homogenizer, at least two multi-cylindrical lenses may be arranged, and the directions of the two multi-cylindrical lenses may be arranged orthogonally.

【0027】本発明のマルチシリンドリカルレンズの形
態は、図1(C)に示されるようになる。これは、従来
のマルチシリンドリカルレンズが、いずれも凸シリンド
リカルレンズ1〜5から構成されていた(図1(B))
のに対し、凸シリンドリカルレンズ1と3、3と5の間
に凹シリンドリカルレンズ2と4を有することであり、
かつ、これらのシリンドリカルレンズの境界が滑らかに
連続していることである。(図1(C))
The form of the multi-cylindrical lens of the present invention is as shown in FIG. This is because all the conventional multi-cylindrical lenses are composed of convex cylindrical lenses 1 to 5 (FIG. 1 (B)).
On the other hand, it has concave cylindrical lenses 2 and 4 between convex cylindrical lenses 1 and 3, 3 and 5.
In addition, the boundaries of these cylindrical lenses are smoothly continuous. (Fig. 1 (C))

【0028】各シリンドリカルレンズを相互に滑らかに
接続させるには、隣接する凹シリンドリカルレンズの曲
率と凸シリンドリカルレンズの曲率(曲面形状)を同じ
とすればよい。シリンドリカルレンズが放物面レンズの
場合には、向きの異なる放物面を組み合わせた構造とな
る。このようなマルチシリンドリカルレンズにおけるレ
ーザー光の光路を、図2および図3に示したのと同様に
示すと、図4のようになる。
In order to smoothly connect the cylindrical lenses to each other, the concave cylindrical lens and the convex cylindrical lens adjacent to each other may have the same curvature (curved surface shape). When the cylindrical lens is a parabolic lens, it has a structure in which parabolic surfaces with different directions are combined. The optical path of the laser light in such a multi-cylindrical lens is shown in FIG. 4 as shown in FIGS. 2 and 3.

【0029】ここでは、マルチシリンドリカルレンズL
は、図1(C)に示されるように、3つの凸シリンドリ
カルレンズl1 と2つの凹シリンドリカルレンズl2
有する。凸シリンドリカルレンズに入射した光は、焦点
で収束した後、拡散する。一方、凹シリンドリカルレン
ズに入射した光は、ある点から拡散するように、一方的
に拡散する。この結果、各シリンドリカルレンズを透過
した光が、全て混合する部分(混合領域)が得られる。
Here, the multi-cylindrical lens L
Has three convex cylindrical lenses l 1 and two concave cylindrical lenses l 2 as shown in FIG. 1 (C). The light incident on the convex cylindrical lens is converged at the focal point and then diffused. On the other hand, the light incident on the concave cylindrical lens is unilaterally diffused as if it is diffused from a certain point. As a result, a portion (mixing area) in which all the light transmitted through each cylindrical lens is mixed is obtained.

【0030】上記の効果は、凸シリンドリカルレンズと
凹シリンドリカルレンズの曲率(焦点距離を決定する要
素、またはレンズの曲面形状)が異なる場合でも同様に
得られる。しかも、このような構成のマルチシリンドリ
カルレンズにおいては、光が散乱するような構造(突起
等の滑らかでない部分)がないので、光の損失は低減で
きる。(図4(A))
The above effects can be obtained similarly even when the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens have different curvatures (elements that determine the focal length or the curved surface shape of the lens). Moreover, in the multi-cylindrical lens having such a structure, since there is no structure for scattering light (non-smooth portions such as protrusions), light loss can be reduced. (Fig. 4 (A))

【0031】マルチシリンドリカルレンズを透過した光
路に着目すると、これは図3(B)に示されたものと同
様に、2種類の点光源F1 、F2 (すなわち、焦点)か
ら放射される光と見なせる。(図4(B))
Focusing on the optical path that has passed through the multi-cylindrical lens, this is the light emitted from the two types of point light sources F 1 and F 2 (that is, the focus), as in the case shown in FIG. 3B. Can be considered. (Fig. 4 (B))

【0032】ところで、凸シリンドリカルレンズと凹シ
リンドリカルレンズの曲率が同じ場合には、凹シリンド
リカルレンズを透過する光の光路の境界は、隣接する凸
シンドリカルレンズの焦点F1 を透過する。以下、その
ことを説明する。凸シリンドリカルレンズと凹シリンド
リカルレンズの曲率が同じということは、平行光線が入
射した場合の、前者における収束角度(焦点通過後の拡
がり角度)と後者における拡がり角度が同じということ
である。
When the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens have the same curvature, the boundary of the optical path of the light passing through the concave cylindrical lens passes through the focal point F 1 of the adjacent convex cylindrical lens. This will be described below. The fact that the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens have the same curvature means that the convergence angle in the former case (the divergence angle after passing the focus) and the divergence angle in the latter case are the same when parallel rays are incident.

【0033】すなわち、図5(A)に示すように、凸シ
リンドリカルレンズl1 の焦点距離をxとすると、凹シ
リンドリカルレンズl2 と透過する平行光線は、図5
(B)に示すように、入射側に距離xだけ離れた点F2
から放射された光と見なせる。ここで、凸シリンドリカ
ルレンズl1 の下端を通過する光の光路F1 Aと、凹シ
リンドリカルレンズl2 の上端を通過する光の光路F2
Aとに着目すると、両レンズを透過する光の拡がり角度
・収束角度は同じであるので、直線F2 Aは直線F1
と重なる。すなわち、凹シリンドリカルレンズを透過す
る光の光路の境界は、隣接する凸シンドリカルレンズの
焦点F1 を透過する。(図5)
That is, as shown in FIG. 5A, assuming that the focal length of the convex cylindrical lens l 1 is x, the parallel rays transmitted through the concave cylindrical lens l 2 are shown in FIG.
As shown in (B), a point F 2 separated from the incident side by a distance x
It can be regarded as the light emitted from. Here, the convex cylindrical lens and the optical path F 1 A of the light passing through the lower end of l 1, concave cylindrical lens optical path F 2 of light passing through the upper end of the l 2
Focusing on A and A, since the divergence angle and the convergence angle of the light passing through both lenses are the same, the straight line F 2 A is the straight line F 1 A
Overlap with. That is, the boundary of the optical path of the light passing through the concave cylindrical lens passes through the focal point F 1 of the adjacent convex cylindrical lens. (Fig. 5)

【0034】[0034]

【実施例】本実施例の光学系について説明する。本実施
例のレーザー照射装置の基本構成は図1(A)と同様で
ある。ホモジナイザー入射前のレーザー光の形状は、6
cm×5cmである。本実施例では、ホモジナイザーに
は、1枚のマルチシリンドリカルレンズを用いた。以下
では、マルチシリンドリカルレンズについてのみ説明す
る。
EXAMPLE An optical system of this example will be described. The basic structure of the laser irradiation apparatus of this embodiment is similar to that shown in FIG. The shape of the laser beam before entering the homogenizer is 6
It is cm × 5 cm. In this example, the homogenizer used one multi-cylindrical lens. Only the multi-cylindrical lens will be described below.

【0035】本実施例に示す構成においては、マルチシ
リンドリカルレンズは6個の凹シリンドリカルレンズ
(幅5mm)と、5個の凸シリンドリカルレンズ(幅5
mm)を交互に配置して構成し、入射するレーザー光を
およそ10分割するものとしている。シリンドリカルレ
ンズの長尺方向の長さは7cmとした。マルチシリンド
リカルレンズは石英製である。
In the structure shown in this embodiment, the multi-cylindrical lens is composed of 6 concave cylindrical lenses (width 5 mm) and 5 convex cylindrical lenses (width 5 mm).
mm) are alternately arranged, and the incident laser light is divided into about 10 parts. The length of the cylindrical lens in the longitudinal direction was 7 cm. The multi-cylindrical lens is made of quartz.

【0036】本実施例においては、最終的に照射される
線状のレーザー光の長尺方向の長さは12cm、幅0.
5mmである。このため、ホモジナイザーを通過した後
に、レーザー光を長尺方向に2倍拡大し、それに垂直な
方向に1/100に縮小した。凸シリンドリカルレンズ
と凹シリンドリカルレンズは、いずれも球面レンズと
し、その曲率は同じとした。そして、凸シリンドリカル
レンズの焦点距離は5cmとした。(図1(A)参照)
In the present embodiment, the length of the linear laser beam to be finally irradiated is 12 cm in the longitudinal direction and the width is 0.
It is 5 mm. For this reason, after passing through the homogenizer, the laser light was enlarged twice in the longitudinal direction and reduced to 1/100 in the direction perpendicular to it. Both the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens were spherical lenses, and their curvatures were the same. The focal length of the convex cylindrical lens was 5 cm. (See Figure 1 (A))

【0037】[0037]

【発明の効果】本明細書で開示する発明を利用すること
により、半導体装置の作製等に利用されるレーザープロ
セスにおいて必要な、大面積・均一レーザー光を得るこ
とができる。
By utilizing the invention disclosed in this specification, it is possible to obtain a large-area and uniform laser beam required in a laser process used for manufacturing a semiconductor device or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 レーザー照射装置の光学系の概略および従来
および本発明のマルチシリンドリカルレンズの概要を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an optical system of a laser irradiation device and an outline of a conventional and inventive multi-cylindrical lens.

【図2】 従来のマルチシリンドリカルレンズの光路を
示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical path of a conventional multi-cylindrical lens.

【図3】 従来のマルチシリンドリカルレンズの光路を
示す概略図。
FIG. 3 is a schematic view showing an optical path of a conventional multi-cylindrical lens.

【図4】 本発明のマルチシリンドリカルレンズの光路
を示す概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical path of a multi-cylindrical lens of the present invention.

【図5】 凸レンズの光路と凹レンズの光路を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an optical path of a convex lens and an optical path of a concave lens.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 3/101 G02B 27/00 E Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01S 3/101 G02B 27/00 E

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パルスレーザーが入射されるマルチシリン
ドリカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
1. A multi-cylindrical lens on which a pulse laser is incident, wherein the multi-cylindrical lens is configured by alternately arranging a convex cylindrical lens and a concave cylindrical lens, wherein the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens are An optical device characterized in that the boundaries are smoothly continuous.
【請求項2】連続レーザーが入射されるマルチシリンド
リカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
2. A multi-cylindrical lens into which a continuous laser is incident, wherein the multi-cylindrical lens comprises convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses arranged alternately, and the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens are An optical device characterized in that the boundaries are smoothly continuous.
【請求項3】パルスレーザーが入射される石英製のマル
チシリンドリカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
3. A quartz multi-cylindrical lens into which a pulsed laser is incident, wherein the multi-cylindrical lens comprises convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses arranged alternately, and the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens. An optical device characterized in that the boundary with the lens is smoothly continuous.
【請求項4】連続レーザーが入射される石英製のマルチ
シリンドリカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
4. A quartz multi-cylindrical lens into which a continuous laser is incident, the multi-cylindrical lens comprising convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses arranged alternately, wherein the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens are arranged. An optical device characterized in that the boundary with the lens is smoothly continuous.
【請求項5】パルスレーザーが入射されるマルチシリン
ドリカルレンズを少なくとも2つ有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
5. At least two multi-cylindrical lenses on which a pulse laser is incident are provided, wherein the multi-cylindrical lenses have convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses arranged alternately, and the convex cylindrical lenses and the concave cylindrical lenses are arranged. An optical device characterized in that the boundary with the lens is smoothly continuous.
【請求項6】連続レーザーが入射されるマルチシリンド
リカルレンズを少なくとも2つ有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは凸シリンドリカルレ
ンズと凹シリンドリカルレンズとが交互に配置されてな
り、 前記凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリカルレ
ンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴とする
光学装置。
6. A multi-cylindrical lens having at least two continuous lasers incident thereon, wherein the multi-cylindrical lens comprises convex cylindrical lenses and concave cylindrical lenses arranged alternately, and the convex cylindrical lens and the concave cylindrical lens. An optical device characterized in that the boundary with the lens is smoothly continuous.
【請求項7】パルスレーザーが入射されるマルチシリン
ドリカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは2つの凸シリンドリ
カルレンズと該2つの凸シリンドリカルレンズの間に配
置された凹シリンドリカルレンズとを有するものであ
り、 前記2つの凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリ
カルレンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴
とする光学装置。
7. A multi-cylindrical lens on which a pulse laser is incident, wherein the multi-cylindrical lens has two convex cylindrical lenses and a concave cylindrical lens arranged between the two convex cylindrical lenses. An optical device, wherein a boundary between the two convex cylindrical lenses and the concave cylindrical lens is smoothly continuous.
【請求項8】連続レーザーが入射されるマルチシリンド
リカルレンズを有し、 前記マルチシリンドリカルレンズは2つの凸シリンドリ
カルレンズと該2つの凸シリンドリカルレンズの間に配
置された凹シリンドリカルレンズとを有するものであ
り、 前記2つの凸シリンドリカルレンズと前記凹シリンドリ
カルレンズとの境界は滑らかに連続していることを特徴
とする光学装置。
8. A multi-cylindrical lens into which a continuous laser is incident, wherein the multi-cylindrical lens has two convex cylindrical lenses and a concave cylindrical lens arranged between the two convex cylindrical lenses. An optical device, wherein a boundary between the two convex cylindrical lenses and the concave cylindrical lens is smoothly continuous.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006106049A (en) * 2004-09-30 2006-04-20 Sony Corp Light transmissive sheet
JP2019049659A (en) * 2017-09-11 2019-03-28 キヤノン株式会社 Illumination optical system, exposure equipment and manufacturing method of article

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