JP2004341299A - Device and method to reduce strength of laser beam interference pattern - Google Patents

Device and method to reduce strength of laser beam interference pattern Download PDF

Info

Publication number
JP2004341299A
JP2004341299A JP2003138672A JP2003138672A JP2004341299A JP 2004341299 A JP2004341299 A JP 2004341299A JP 2003138672 A JP2003138672 A JP 2003138672A JP 2003138672 A JP2003138672 A JP 2003138672A JP 2004341299 A JP2004341299 A JP 2004341299A
Authority
JP
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
laser beam
interference
laser
reduction device
front
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003138672A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4413528B2 (en )
Inventor
Mikito Ishii
Atsushi Izawa
Norihito Kawaguchi
Miyuki Masaki
Kenichiro Nishida
Atsushi Yoshinouchi
淳 伊澤
みゆき 正木
紀仁 河口
幹人 石井
淳 芳之内
健一郎 西田
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd
石川島播磨重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method in which generation of laser beam interference fringes is effectively reduced by employing a constitution, that is compact in size and easily adjusted, even though a laser light source that is highly coherent is used.
SOLUTION: Laser beams 1 are converged on a focusing surface 2. The converged laser beams 1 are made incident on a front surface 14a of an interference reducing element 14, which is made of a laser transmissible material, from the focusing surface 2. Then, spacial phase differences are generated to the laser beams by conducting multiplex reflection of the laser beams using mutually parallel total reflection surfaces 14c and 14d in accordance with incident angles and the beams are emitted from a back surface 14b of the element 14.
COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、コヒーレント光であるレーザビームの干渉パターン強度を低減する干渉パターン強度低減装置及び方法に関する。 The present invention relates to an interference pattern intensity reduction apparatus and method for reducing interference pattern intensity of the laser beam is coherent light.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
図5は、レーザ照射装置の模式図である。 Figure 5 is a schematic diagram of a laser irradiation apparatus. この図において、レーザコントローラー51により制御されたレーザ光源52により、レーザビーム1を発生・放射する。 In this figure, a laser light source 52 which is controlled by the laser controller 51, generates, emits a laser beam 1. このレーザビーム1は、光学系54とホモジナイザ55を通り、ミラー56で下向きに反射され、反応容器57に設けられた開口(図示せず)を通して、基板58の上面に照射される。 The laser beam 1 passes through the optical system 54 and the homogenizer 55, is reflected downward by the mirror 56, through an opening provided in the reaction vessel 57 (not shown), is applied to the upper surface of the substrate 58.
【0003】 [0003]
レーザビーム1は、例えばミラー56の揺動又は光学系54の移動により基板上を走査する。 The laser beam 1 is scanned over the substrate by the movement of the swing or the optical system 54, for example, a mirror 56. また、ステージコントローラー59により、基板58を二次元的に移動できるようになっている。 Further, the stage controller 59, so that the substrate 58 can be moved two-dimensionally. 更に、反応容器57(チャンバー)内はポンプ系60及びガス導入部61により所定のガス雰囲気にコントロールされる。 Further, the reaction vessel 57 (chamber) is controlled to a predetermined gas atmosphere by the pump system 60 and the gas inlet 61.
【0004】 [0004]
図6は図5の光学系54とホモジナイザ55の平面図である。 6 is a plan view of the optical system 54 and the homogenizer 55 in FIG.
【0005】 [0005]
この例において、光学系54は、レーザビーム1の幅(図で上下方向)を広げるエキスパンダ54a(シリンドリカル凹レンズ)とレーザビームを平行光に戻すシリンドリカル凸レンズ54bからなる。 In this example, the optical system 54 is composed of a laser beam 1 in the width expander 54a to extend the (vertical direction in the figure) (cylindrical concave lens) and the laser beam cylindrical convex lens 54b back into parallel light. また、ホモジナイザ55は、複数のシリンドリカルレンズからなるシリンドリカルレンズアレイ55aとフォーカシングレンズ55bからなる。 Further, homogenizer 55 includes a plurality of consisting cylindrical lenses of the cylindrical lens array 55a and the focusing lens 55b. 焦点面Sは図5の例では基板58の上面であり、ミラー56は焦点面Sとフォーカシングレンズ55bの間に位置する。 The focal plane S is the upper surface of the substrate 58 in the example of FIG. 5, the mirror 56 is located between the focal plane S and the focusing lens 55b.
【0006】 [0006]
図6の構成により、レーザ光源52から出射した円形断面のレーザビーム1aは、エキスパンダ54aとシリンドリカル凸レンズ54bにより細長いレーザビーム1bとなってシリンドリカルレンズアレイ55aに入射する。 The configuration of FIG. 6, the laser beam 1a having a circular cross section emitted from the laser light source 52 is incident on the cylindrical lens array 55a becomes elongated laser beam 1b by expander 54a and cylindrical convex lens 54b. レンズアレイ55aに入射したコリーメート光(レーザビーム1b)は、矩形レンズ群により矩形のビームプロファイルを持つビーム群1cに分割され、各ビーム群はレンズアレイ55aにより集光され、焦点面を越えたあと広がる。 After lens Korimeto light incident on the array 55a (laser beam 1b) is by rectangular lens group is divided into beams 1c having a rectangular beam profile, the beam group is focused by the lens array 55a, beyond the focal plane spread. フォーカシングレンズ55b(凸レンズ)は各ビーム群1cを屈折させ焦点面S上に集光する。 Focusing lens 55b (convex) is converged on the focal plane S refracts the beams 1c.
【0007】 [0007]
従って、焦点面Sでは、すべてのビーム群53cが重なり合って強度分布の均質化が生じ、平準化された強度分布を得ることができる。 Therefore, the focal plane S, homogenization occurs in the intensity distribution overlap all beams 53c, it is possible to obtain a leveled intensity distribution. なお、シリンドリカル凸レンズ54bの代わりにシリンドリカル凹レンズを用いることもできる。 It is also possible to use a cylindrical concave lens instead of cylindrical convex lens 54b.
【0008】 [0008]
なお、関連する技術として「スペックルパターン分散装置及びレーザ光照射システム」(特許文献1)、「レーザ照射装置並びに半導体装置の作製方法」(特許文献2)等が開示されている。 Incidentally, the relevant "speckle pattern balancer and the laser beam irradiation system" (Patent Document 1) as a technology, "a method for manufacturing a laser irradiation apparatus and a semiconductor device" (Patent Document 2) have been disclosed.
【0009】 [0009]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特開平11−337888号公報【特許文献2】 JP 11-337888 [Patent Document 2]
特開2001−244213号公報【0010】 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-244213 Publication [0010]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述した従来のレーザ照射装置において、レーザ光源にYAGレーザ等のコヒーレント性の高い光源を用いると、レーザビームがホモジナイザを透過した後で干渉作用が生じて照射対象物を均一に照射できないという問題点があった。 In conventional laser irradiation apparatus described above, the use of coherent highly light source of a YAG laser or the like to the laser light source, a problem that interference effects after the laser beam has passed through the homogenizer can not be uniformly irradiated with the irradiation object generated was there.
【0011】 [0011]
すなわち、レーザビームを分割して重ね合わせる光学系(例えばレンズアレイを用いたホモナイザ)ではコヒーレント性に起因した干渉が発生し、照射面にスペックルパターンを生じる。 That is, the interference due to the coherence (Homonaiza using, for example, lens arrays) optical system for superposing split the laser beam occurs, resulting in speckle pattern on the irradiated surface. 1次元方向のみにパワーを持つシリンドリカルレンズを用いた光学系では1次元のみに干渉が発生し、干渉縞が形成される。 In an optical system using a cylindrical lens having power only in a one-dimensional direction only interference in one dimension occur, the interference fringes are formed. そのため、照射面への均一照射をするためには照射面の干渉を抑え、ビームプロファイルを均一化させることが必要となる。 Therefore, suppressing the interference of the irradiated surface in order to uniform irradiation to the irradiated surface, it is necessary to homogenize the beam profile.
【0012】 [0012]
干渉を低減させる方法として分割したビームにコヒーレンス長以上光路長をつける方法がある。 The divided beams as a way to reduce interference is a method to put the coherence length or more optical path length. 例えば、図4に例示するように、従来はミラー62とプリズム63を用いて分割ビームの一方の光路長を変化させ、光路長差をつける手段が用いられている。 For example, as illustrated in FIG. 4, a conventional changes the one of the optical path length of the split beam using a mirror 62 and a prism 63, means for attaching the optical path length difference is used. この構成により、光路長差をコヒーレンス長以上長くすれば、ビーム同士の干渉性がなくなり、ビームを重ね合わせても干渉しなくなる。 With this configuration, if longer than the coherence length of the optical path length difference, there is no interference of the beam each other do not interfere even if superimposed beam.
【0013】 [0013]
しかし、図4のように、ミラー62とプリズム63により光路長差をつける手段は、光源ビームを分割する手段と、ミラーにより光路長を変化させる手段と、ビームを元の光路に戻す手段が必要になり、装置構成が大掛かりになり、かつ光軸調整が煩雑となる等の欠点があった。 However, as shown in FIG. 4, the means for attaching the optical path length difference by a mirror 62 and a prism 63, a means for dividing the light beam, and means for varying the optical path length, a means for returning the beam to the original optical path required by the mirror to become the apparatus configuration becomes large-scaled, and has a drawback such as an optical axis adjustment becomes complicated.
【0014】 [0014]
また、ビームの分割数を2以上のn分割に増やすと、n分割したビームすべてにコヒーレンス長以上の光路長差をつけなければならなくなり、最も長いものでコヒーレンス長のn−1倍の光路長差をつけなければならなくなる。 Also, increasing the number of divided beams into two or more n division, all beam n divided into no longer must wear an optical path length difference more than the coherence length, the optical path length difference between the n-1 times the coherence length in the longest It will have to be put. そのため、分割数が増えるほど多大なスペースが必要となり、実現が困難となる。 Therefore, considerable space as the number of divisions increases is required, implementation becomes difficult.
【0015】 [0015]
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。 The present invention has been developed to solve the problems described above. すなわち、本発明の目的は、コヒーレント性の高いレーザ光源を用いても、コンパクトかつ調整が容易な構成で、干渉縞のような干渉パターンの発生を効果的に低減することができるレーザビームの干渉パターン強度低減装置及び方法を提供することにある。 An object of the present invention may be used with high laser light source of coherent, compact and adjustment is easy configuration, interference of the laser beams generated can be effectively reduced interference pattern, such as interference fringes and to provide a pattern strength reduction apparatus and method.
【0016】 [0016]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明によれば、レーザビームを焦点面に集光させる前部集光レンズと、該焦点面に集光したレーザビームを前面から入射し後面から出射する干渉低減素子と、該後面から出射するレーザビームを集光する後部集光レンズとを備え、 According to the present invention, the front condenser lens for condensing the laser beam on the focal plane, the interference reduction device emitting from the rear of entering from the front of the laser beam condensed into a focal point plane, exiting the rear face and a rear condenser lens for condensing the laser beam,
前記干渉低減素子は、互いに平行な全反射面を有し、該全反射面でレーザビームを入射角に応じて内部で多重反射させる、ことを特徴とするレーザビームの干渉パターン強度低減装置が提供される。 The interference reduction element has a parallel total reflection surface to each other, to multiple reflection inside in accordance with the incident angle of the laser beam with total reflection surface, the laser beam of the interference pattern intensity reducing device is provided, characterized in that It is.
【0017】 [0017]
また本発明によれば、レーザビームを焦点面に集光させ、該焦点面からレーザ透過材料からなる干渉低減素子の前面にレーザビームを入射し、互いに平行な全反射面で入射角に応じて多重反射させてレーザビームに空間的な位相差を生じさせ、干渉低減素子の後面から空間的に位相の異なるビームが重なり合いながら出射する、ことを特徴とするレーザビームの干渉パターン強度低減方法が提供される。 According to the present invention, by focusing the laser beam on the focal plane, the laser beam incident on the front of the interference reduction device comprising a laser transmissive material from said focus plane, depending on the angle of incidence at the total reflection surface parallel to each other cause spatial phase difference to the laser beam by multiple reflections, spatially emitted while different beams overlap phases from the rear surface of the interference reduction device, the interference pattern intensity reduction method of the laser beam is provided, characterized in that It is.
【0018】 [0018]
上記本発明の装置及び方法によれば、前部集光レンズで焦点面に集光したレーザビームが干渉低減素子の前面から入射し、その内部で互いに平行な全反射面で入射角に応じて多重反射するので、入射角により異なる位相が混じり合うことにより、照射面では干渉パターンが微小にずれて重なり、干渉パターンを打ち消し合い、レーザビームの干渉パターン強度を低減することができる。 According to the apparatus and method of the present invention, a laser beam focused on a focal plane at the front condenser lens is incident from the front of the interference reduction device, depending on the angle of incidence at the total reflection surface parallel to each other therein since multiple reflection, by the different phase by the incident angle is commingled, the interference pattern is irradiated surface is overlapped displaced minutely, cancel the interference pattern, it is possible to reduce the interference pattern intensity of the laser beam.
【0019】 [0019]
本発明の好ましい一実施形態によれば、前記前部集光レンズは、レーザビームを焦点面に線状に集光させるシリンドリカルレンズであり、前記後部集光レンズは、後面から出射する線状のレーザビームを集光するシリンドリカルレンズである。 According to one preferred embodiment of the present invention, the front condenser lens is a cylindrical lens for condensing the laser beam into a linear shape in the focal plane, said rear converging lens is linear emitted from the rear a cylindrical lens for converging the laser beam.
【0020】 [0020]
この構成により、1軸方向のみにパワーを持つシリンドリカルレンズを用いることにより、レーザビームを干渉低減素子の1軸方向のみに多重反射させることができ、もう一方の軸方向のビーム形状を保存することができる。 With this configuration, it by using a cylindrical lens having power only in one axial direction, it is possible to multiple reflection of the laser beam only in one axial direction of the interference reduction elements, stores the other axial direction of the beam shape can.
【0021】 [0021]
また本発明の好ましい別の実施形態によれば、前記干渉低減素子は、互いに間隔を隔てて直列に配置された複数の素子セグメントと、隣接する素子セグメントの間にそれぞれ位置する複数の中間集光レンズとからなり、該中間集光レンズは、前側の素子セグメントから出射するレーザビームを後側の素子セグメントの前面に集光させる。 According to another preferred embodiment of the present invention, the interference reducing element includes a plurality of elements segments arranged in series spaced apart from each other, a plurality of intermediate condensing respectively located between adjacent elements segments consists of a lens, intermediate focusing lens condenses on the front of the device segments the rear laser beam emitted from the front side of the device segment.
【0022】 [0022]
この構成により、単一の長い干渉低減素子に代えて複数の製作容易な短い素子セグメントを用い、多重反射を繰返すことにより、干渉パターン強度の低減効果を容易に高めることができる。 This configuration using a plurality easy to manufacture short element segments instead of a single long interference reduction elements, by repeating the multiple reflections, it is possible to easily enhance the effect of reducing the interference pattern intensity.
【0023】 [0023]
前記焦点面の位置は、干渉低減素子の前面に入射するレーザビームが干渉低減素子の全反射面においてその臨界角を超えないように設定されている。 The position of the focal plane, the laser beam incident on the front surface of the interference reduction elements is set so as not to exceed the critical angle in total reflection surface of the interference reduction device.
この構成により、多重反射によるレーザビームの損失を低減することができる。 With this configuration, it is possible to reduce the loss of laser beam due to multiple reflections.
【0024】 [0024]
前記干渉低減素子の全反射面に、反射率の高い反射膜がコーティングされている、ことが好ましい。 The total reflection surface of the interference reduction device, high reflectance reflective film is coated, it is preferable.
この構成により、臨界角を超える場合でも、多重反射によるレーザビームの損失を低減することができる。 With this configuration, even if it exceeds the critical angle, it is possible to reduce the loss of laser beam due to multiple reflections.
【0025】 [0025]
前記干渉低減素子は、レーザビームの透過率の高いレーザ透過材料からなるのがよい。 The interference reduction element may consist of high laser transmissive material transmittance of the laser beam.
この構成により、レーザビームの吸収による損失を最小限に抑えることができる。 This configuration can minimize the loss due to absorption of the laser beam.
【0026】 [0026]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter will be described the preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings. なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Incidentally, the same parts in the respective drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
【0027】 [0027]
図1は、本発明による干渉パターン強度低減装置の第1実施形態を示す光学系概略図である。 Figure 1 is an optical system diagram schematically showing a first embodiment of the interference pattern intensity reduction apparatus according to the present invention. この図において、(A)は全体構成図、(B)はB部拡大図、(C)はC部拡大図である。 In this figure, (A) is an overall configuration diagram, (B) is B-part enlarged view, (C) is a C part enlarged view.
【0028】 [0028]
図1(A)において、本発明の干渉パターン強度低減装置10は、前部集光レンズ12、干渉低減素子14、及び後部集光レンズ16を備える。 In FIG. 1 (A), the interference pattern intensity reducer 10 of the present invention comprises the front condenser lens 12, the interference reducing element 14, and the rear condenser lens 16.
前部集光レンズ12は、レーザビーム1を焦点面2に集光させる単一レンズ又は複合レンズである。 Front condenser lens 12 is a single lens or a compound lens focuses the laser beam 1 in the focal plane 2.
【0029】 [0029]
レーザビーム1は、例えば干渉パターン強度の高いYAGレーザ光であるが、本発明はこれに限定されず、コヒーレンス性を有し干渉パターン強度のあるレーザ光、すなわちコヒーレント光であればよい。 The laser beam 1 is a high YAG laser beam having for example the interference pattern intensity, the present invention is not limited thereto, the laser beam with the interference pattern intensity has coherence, i.e. may be a coherent light.
【0030】 [0030]
焦点面2は、仮想的な焦点面であり、この位置に焦点板を設ける必要はないが、必要に応じて設けてもよい。 Focal plane 2 is a virtual focal plane, there is no need to provide a focusing screen in this position may be provided if necessary. 焦点面に集光されたレーザビームの形状は、後述するように線状であるのが好ましいが、これに限定されず、点、円、矩形、その他の形状であってもよい。 Shape of the laser beam focused on the focal plane is preferably a linear as described below, not limited to this, point, circle, rectangle, it may be other shapes.
【0031】 [0031]
干渉低減素子14は、レーザビームの透過率の高い(透過率92%以上)のレーザ透過材料(例えばBK7、高屈折ガラス、等)からなる。 Interference reduction element 14 is made of a laser transmissive material having a high transmittance of laser beams (92% or more transmittance) (e.g. BK7, high refractive glass, etc.).
また、干渉低減素子14は、好ましくは平板状の直方体であり、この図において、前面14a、後面14b、右側面14c、左側面14d、上面と下面(図示せず)の6つの外面を有する。 Further, interference reduction device 14 is preferably a flat rectangular parallelepiped, in this figure, a front surface 14a, rear surface 14b, right surface 14c, a left side 14d, the six outer surfaces of the upper and lower surfaces (not shown).
【0032】 [0032]
干渉低減素子14の前面14aは、焦点面2より後方に位置し、図1(B)に示すように、干渉低減素子14の前面14aに入射するレーザビーム1が干渉低減素子14の全反射面(右側面14cと左側面14d)においてその臨界角φを超えないように設定されている。 The front surface 14a of the interference reduction device 14 is positioned behind the focal plane 2, as shown in FIG. 1 (B), the total reflection plane of the laser beam 1 is interference reduction device 14 that is incident on the front surface 14a of the interference reduction device 14 is set so as not to exceed the critical angle φ in (a right side surface 14c left side 14d).
【0033】 [0033]
右側面14cと左側面14dは全反射面であり、互いに平行に位置し、この全反射面14c,14dで前面から入射したレーザビーム1をその入射角に応じて内部で多重反射し、後面から出射するようになっている。 Right side 14c and the left surface 14d is the total reflection surface, located parallel to one another, and multiple reflection inside depending the total reflection surface 14c, the laser beam 1 incident from the front side 14d in the incident angle, from the rear It is to be emitted. 内部で互いに平行な全反射面14c,14dで入射角に応じて多重反射するので、入射角により異なる位相が混じり合い、レーザビーム1の干渉パターン強度が低減される。 The total reflection surface 14c are parallel to each other internally, so that multiple reflection depending on the angle of incidence at 14d, each other mixed different phases by an incident angle, an interference pattern intensity of the laser beam 1 is reduced.
なお全反射面14c,14dに、反射率の高い(反射率99.5%以上)の反射膜(例えば銀)をコーティングするのがよい。 Note the total reflection surface 14c, 14d, it is preferable to coat the reflective film (e.g., silver) having a high reflectivity (99.5% reflectance). また図示しない上面と下面は、右側面14c及び左側面14dと同様の全反射面にしてもよく、或いは必要に応じて非反射処理をしてもよい。 The upper and lower surfaces, not shown, may be a total reflection plane similar to the right side surface 14c and the left side surface 14d, or may be a non-reflection treatment as required.
【0034】 [0034]
後部集光レンズ16は、干渉低減素子14の後面14bから出射するレーザビーム1を集光する単一レンズ又は複合レンズである。 Rear condenser lens 16 is a single lens or a compound lens for focusing the laser beam 1 emitted from the rear surface 14b of the interference reduction device 14. この後部集光レンズ16は、後面14bからランダムに出射するレーザビーム1を平行光に戻し、或いは図示しない焦点面に集光させる機能を有する。 The rear condenser lens 16, the laser beam 1 emitted randomly from the rear surface 14b back to parallel light, or a function to converge to a focal plane (not shown).
【0035】 [0035]
図2は、本発明の第2実施形態を示す光学系概略図である。 Figure 2 is an optical system diagram schematically showing a second embodiment of the present invention. この図において、(A)は平面図、(B)は側面図である。 In this figure, (A) is a plan view, (B) is a side view. この例では、前部集光レンズ12は、レーザビーム1を焦点面に線状に集光させるシリンドリカルレンズである。 In this example, the front condenser lens 12 is a cylindrical lens for linearly focused laser beam 1 to the focal plane. また、後部集光レンズ16は、後面14bから出射する線状のレーザビーム1を集光するシリンドリカルレンズである。 Further, the rear condenser lens 16, a linear laser beam 1 emitted from the rear surface 14b is a cylindrical lens for focusing.
【0036】 [0036]
図2の例を532nmの2倍波YAGレーザの場合を例として説明する。 The example of FIG. 2 will be described as an example the case of a second harmonic YAG laser 532 nm. レーザビーム1はレーザ透過材料への透過率の高い(透過率92%以上)レーザであればよい。 The laser beam 1 having a high transmittance to the laser transmissive material (transmittance of 92% or more) may be a laser. この例では直径20mmのビームをf=15mmのシリンドリカルレンズ12を用いて絞る。 In this example narrow beam of 20mm diameter with a cylindrical lens 12 of f = 15 mm.
シリンドリカルレンズ12により線状に集光されたビームを幅1〜5mm、高さ30mm、長さ150mmの干渉低減素子14に入射させる。 The cylindrical lens 12 width is linearly focused beam by 1 to 5 mm, height 30 mm, to enter the interference reduction device 14 of length 150 mm. 線状に集光したビームは広がりながら干渉低減素子14に入射し、干渉低減素子14の両側面14c,14dで反射される。 Enters the interference reduction device 14 with beams spread linearly condensed, both sides 14c of the interference reduction device 14, is reflected by 14d. 干渉低減素子14の形状は幅を狭く、長さを長くするほど反射回数が増加し、光路長差がつきやすい。 Interference shape of reduction element 14 is narrower, increasing the number of reflections the longer the length, the optical path length difference is easily attached. 高さは入射ビーム径より大きければよい。 The height may be greater than the incident beam diameter. 干渉低減素子14は、レーザ透過材料(例えばBK7、高屈折ガラス)である。 Interference reduction device 14 is a laser transmitting material (e.g. BK7, high refractive glass). レーザ透過材料がBK7(n=1.519)の場合、臨界反射角は41.28°なので入射NAを0.96未満に設定し、レーザ透過材料の壁面から外部への損失を防止する。 When the laser transmissive material is BK7 (n = 1.519), the critical reflection angle Set 41.28 ° Since the incident NA is less than 0.96, to prevent loss to the outside from the wall surface of the laser transmitting material.
干渉低減素子14で多重反射されたレーザビームは広がりをもってレーザ透過材料の後面14bから出射する。 Laser beam multiple reflection interference reduction element 14 emits with a spread from the rear surface 14b of the laser transmitting material. 後部集光レンズ16(像転写レンズ)を用いて出射ビームの結像面を照射面に像転写すれば、図2(A)に示すように、照射面に均一なビームプロファイルが形成される。 If the image transferred to the irradiated surface an image plane of the output beam with a rear condenser lens 16 (image transfer lens), as shown in FIG. 2 (A), uniform beam profile is formed on the irradiation surface.
【0037】 [0037]
図3は、本発明の第3実施形態を示す光学系概略図である。 Figure 3 is an optical system schematic diagram showing a third embodiment of the present invention. この例において、干渉低減素子14は、互いに間隔を隔てて直列に配置された複数の素子セグメント15aと、隣接する素子セグメントの間にそれぞれ位置する複数の中間集光レンズ15bとからなる。 In this example, interference reduction device 14 is composed of a plurality of elements segments 15a arranged in series to be spaced apart from one another, a plurality of intermediate condensing lens 15b respectively located between adjacent elements segment. 中間集光レンズ15は、前側の素子セグメント15aから出射するレーザビームを後側の素子セグメント15aの前面に集光させるようになっている。 Intermediate condenser lens 15 is adapted to focus the laser beam emitted from the front side of the element segments 15a on the front of the rear element segment 15a.
【0038】 [0038]
干渉低減素子14を構成するガラス板の製作できる長さには限界があるので、コヒーレント性の良いレーザは1つのガラス板ではインコヒーレントなビームにすることができない場合がある。 Since the manufacture can length of the glass plate constituting the interference reduction device 14 is limited, good lasers coherence may not be able to incoherent beam in one glass plate. その場合は素子セグメント14a(ガラス板)を複数用意し、1つの素子セグメント14aを通ったビームを中間集光レンズ15(像転写レンズ)で転送し、次の素子セグメント14aに入射させればよい。 Its case element segments 14a (a glass plate) preparing a plurality transfers the beam passing through the one element segments 14a in the intermediate condenser lens 15 (image transfer lens), it is sufficient to enter the next element segments 14a . すなわち、原理的にはインコヒーレントなビームになるまで素子セグメント14aに繰返し入射させれば必ずインコヒーレントなビームになる。 That always become incoherent beam if caused to repeatedly enter the element segment 14a until the incoherent beam in principle.
【0039】 [0039]
上述した光学系は図2のように、シリンドリカルレンズを用いた1次元のみにパワーを持つものでなくても適用できる。 Above optical system as in FIG. 2, it can be applied without those having power in only one dimension using a cylindrical lens. 例えば、シリンドリカルレンズを球面レンズにし、干渉低減素子14を幅1〜5mm、高さ1〜5mm、長さ150mmのもの、若しくは直径1〜5mmの円筒形状のものを用いることで、1次元に限定されない光学系を構成することもできる。 For example, the cylindrical lens spherical lens, interference reduction device 14 width 1 to 5 mm, height 1 to 5 mm, a length of 150 mm, or by using one of a cylindrical shape with a diameter of 1 to 5 mm, limited to one-dimensional it is also possible to configure an optical system which is not.
【0040】 [0040]
上述した装置を用い、本発明のレーザビームの干渉パターン強度低減方法では、レーザビーム1を焦点面に集光させ、この焦点面からレーザ透過材料からなる干渉低減素子14の前面にレーザビーム1を入射し、互いに平行な全反射面14c,14dで入射角に応じて多重反射させてレーザビームの干渉パターン強度を低減し、干渉低減素子14の後面14bから出射する。 Using the above-described device, the laser beam interference pattern intensity reduction method of the present invention, the laser beam 1 is focused on the focal plane, the laser beam 1 on the front of the interference reduction device 14 comprising a laser transmissive material from the focal plane incident, by multiple reflection reducing interference pattern intensity of the laser beam, emitted from the rear surface 14b of the interference reduction device 14 according to the incident angle parallel total reflection surface 14c, 14d with each other.
【0041】 [0041]
本発明は、レーザビームの集光角度によってレーザ透過材料の壁面での反射回数が変化することを利用して分布的に光路長差を発生させ、干渉性を低減させるものである。 The present invention utilizes distributed manner to generate optical path length difference that the number of reflections on the wall surface of the laser transmitting material by collection angle of the laser beam changes, reduce interference.
出射側では干渉パターン強度が低減された発散ビームが出射されるので、結像面を照射面に転写させる。 Since diverging beam interference pattern intensity is reduced at the exit side is emitted, transferring the image plane to the irradiation surface. 干渉性のないビームは照射面で干渉せず、均一な照射が可能となる。 Interfering with no beam does not interfere with the irradiation surface, uniform illumination is possible.
【0042】 [0042]
また図2に示したように、本発明により、ビーム形状の成形効果も得られる。 Also as shown in FIG. 2, the present invention, the molding effect of the beam shape can be obtained. すなわち従来であれば、入射ビーム形状がガウシアン形状から大きく外れた複雑形状の場合、ホモジナイズの効果が減少し、均一性が低下していたが、本発明を用いることにより、入射ビームは任意形状であっても、レーザ透過材料で多重反射させることによってビームが平滑化され、ファイバーからの出射ビームのようにトップハット形状となる。 That is, if conventional, for complex shapes incident beam shape deviates significantly from a Gaussian shape, reduces the effect of the homogenization, but uniformity was reduced, by using the present invention, the incident beam in an arbitrary shape even, the beam is smoothed by multiple reflection laser transmitting material, a top-hat shape as of the output beam from the fiber.
【0043】 [0043]
また1軸方向のみにパワーを持つシリンドリカルレンズを用いた光学系では、レーザ透過材料の1軸方向のみに多重反射させればよく、もう一方の軸方向はビーム形状が保存される。 In an optical system using a cylindrical lens having power only in one axial direction, it is sufficient to multiply reflected only in one axial direction of the laser transmissive material, the other axial beam shape is preserved.
【0044】 [0044]
なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 The present invention is not limited to the examples and embodiments described above can of course be variously modified without departing from the scope of the present invention.
【0045】 [0045]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
上述した本発明で生成されたインコヒーレントビームはホモジナイズ後も干渉せず、均一なビームプロファイルを生成することができる。 Incoherent beam produced by the present invention described above also does not interfere after the homogenization, it is possible to produce a uniform beam profile.
また、本発明の手段は、インコヒーレントビームが必要な場所の直前に干渉低減光学系を配置すればよく、それ以前の系はコヒーレントなビームで転送することができ、全系の転送効率を高く維持できる。 Also, means of the present invention may be arranged an interference suppression optics just before the incoherent beam is required place, previous systems can be transferred in a coherent beam, high transfer efficiency of the entire system It can be maintained.
さらに本発明の手段は、集光レンズ、レーザ透過材料、像転写レンズのみで構成することができ、ミラー方式に比べてコンパクトで低コストである。 Further means of the present invention, the condensing lens, the laser transmissive material, can be configured only at the image transfer lens, a low-cost compact than the mirror method.
またミラー方式のようにビームを分割して合成するという手間がかからず、調整が非常に簡単である。 Also takes the hassle that synthesized by dividing the beam as the mirror method, adjustment is very simple.
【0046】 [0046]
上述したように、本発明のレーザビームの干渉パターン強度低減装置及び方法は、コヒーレント性の高いレーザ光源を用いても、コンパクトかつ調整が容易な構成で、干渉縞のような干渉パターンの発生を効果的に低減することができる、等の優れた効果を有する。 As described above, the interference pattern intensity reduction apparatus and method of the laser beam of the present invention may be used with high coherence laser light source, compact and adjustment is easy configuration, the occurrence of interference patterns, such as interference fringes it can be effectively reduced, an excellent effect like.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明による干渉パターン強度低減装置の第1実施形態を示す光学系概略図である。 1 is an optical system diagram schematically showing a first embodiment of the interference pattern intensity reduction apparatus according to the present invention.
【図2】本発明の第2実施形態を示す光学系概略図である。 Figure 2 is an optical system diagram schematically showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施形態を示す光学系概略図である。 3 is an optical system schematic diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図4】従来の干渉パターン強度低減装置の模式図である。 4 is a schematic diagram of a conventional interference pattern intensity reducer.
【図5】従来のレーザ照射装置の模式図である。 5 is a schematic diagram of a conventional laser irradiation apparatus.
【図6】図5の主要部の構成図である。 FIG. 6 is a block diagram of a major portion of Fig. 5.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1、1a、1b、1c レーザビーム、2 焦点面、 1, 1a, 1b, 1c laser beam, 2 focal plane,
10 干渉パターン強度低減装置、12 前部集光レンズ、 10 interference pattern intensity reducer, 12 front condenser lens,
14 干渉低減素子、14a 前面、14b 後面、 14 interference reduction elements, 14a front, 14b rear surface,
14c 全反射面(右側面)、14d 全反射面(左側面)、 14c the total reflection surface (right side surface), 14d total reflection surface (left side surface),
15a 素子セグメント、15b 中間集光レンズ、 15a element segments, 15b intermediate focusing lens,
16 後部集光レンズ、 16 rear condenser lens,
51 レーザコントローラー、52 レーザ光源、 51 laser controller 52 a laser light source,
54 光学系、54a エキスパンダ、 54 optical system, 54a expander,
54b シリンドリカル凸レンズ、 54b cylindrical convex lens,
55 ホモジナイザ、55a シリンドリカルレンズアレイ、 55 homogenizer, 55a cylindrical lens array,
55b フォーカシングレンズ、56 ミラー、 55b focusing lens, 56 mirror,
57 反応容器、58 基板、59 ステージコントローラー、 57 reaction vessel, 58 substrate, 59 stage controller,
60 ポンプ系、61 ガス導入部 60 pumping system, 61 gas inlet

Claims (7)

  1. レーザビームを焦点面に集光させる前部集光レンズと、該焦点面に集光したレーザビームを前面から入射し後面から出射する干渉低減素子と、該後面から出射するレーザビームを集光する後部集光レンズとを備え、 Condensing the front condenser lens for condensing the laser beam on the focal plane, the interference reduction device emitting from the rear of entering from the front of the laser beam condensed into a focal point plane, the laser beam emitted from the rear surface and a rear condenser lens,
    前記干渉低減素子は、互いに平行な全反射面を有し、該全反射面でレーザビームを入射角に応じて内部で多重反射させる、ことを特徴とするレーザビームの干渉パターン強度低減装置。 The interference reduction element has a parallel total reflection surface to each other, to multiple reflection inside in accordance with the incident angle of the laser beam with total reflection surface, the laser beam of the interference pattern intensity reducing device, characterized in that.
  2. 前記前部集光レンズは、レーザビームを焦点面に線状に集光させるシリンドリカルレンズであり、前記後部集光レンズは、後面から出射する線状のレーザビームを集光するシリンドリカルレンズである、ことを特徴とする請求項1に記載の干渉パターン強度低減装置。 Said front condenser lens is a cylindrical lens for condensing the laser beam into a linear shape in the focal plane, said rear converging lens is a cylindrical lens for converging the linear laser beam emitted from the rear, interference pattern intensity reduction device according to claim 1, characterized in that.
  3. 前記干渉低減素子は、互いに間隔を隔てて直列に配置された複数の素子セグメントと、隣接する素子セグメントの間にそれぞれ位置する複数の中間集光レンズとからなり、 The interference reduction element is composed of a plurality of elements segments disposed in series to be spaced apart from one another, a plurality of intermediate condenser lens positioned respectively between the adjacent elements segments,
    該中間集光レンズは、前側の素子セグメントから出射するレーザビームを後側の素子セグメントの前面に集光させる、ことを特徴とする請求項1に記載の干渉パターン強度低減装置。 Intermediate condenser lens condenses the laser beam emitted from the front side of the element segment on the front of the device segments the rear, the interference pattern intensity reduction device according to claim 1, characterized in that.
  4. 前記焦点面の位置は、干渉低減素子の前面に入射するレーザビームが干渉低減素子の全反射面においてその臨界角を超えないように設定されている、ことを特徴とする請求項1に記載の干渉パターン強度低減装置。 The position of the focal plane of claim 1, the laser beam incident on the front surface of the interference reduction device is configured so as not to exceed the critical angle in total reflection surface of the interference reduction device, it is characterized by interference pattern intensity reducer.
  5. 前記干渉低減素子の全反射面に、反射率の高い反射膜がコーティングされている、ことを特徴とする請求項1に記載の干渉パターン強度低減装置。 All the reflecting surfaces, high reflectance reflective film is coated, it interference pattern intensity reduction device according to claim 1, wherein the interference reduction device.
  6. 前記干渉低減素子は、レーザビームの透過率の高いレーザ透過材料からなる、ことを特徴とする請求項1に記載の干渉パターン強度低減装置。 The interference reduction element consists of high laser transmissive material transmittance of the laser beam, the interference pattern intensity reduction device according to claim 1, characterized in that.
  7. レーザビームを焦点面に集光させ、該焦点面からレーザ透過材料からなる干渉低減素子の前面にレーザビームを入射し、互いに平行な全反射面で入射角に応じて多重反射させてレーザビームに空間的な位相差を生じさせ、干渉低減素子の後面から空間的に位相の異なるビームが重なり合いながら出射する、ことを特徴とするレーザビームの干渉パターン強度低減方法。 The laser beam is focused on the focal plane, the laser beam incident on the front of the interference reduction device comprising a laser transmissive material from said focus plane, the laser beam by multiple reflection depending on the angle of incidence at the total reflection surface parallel to each other cause spatial phase difference, spatially emitted while different phases beam overlap from the rear surface of the interference reduction device, a laser beam interference pattern intensity reduction method, characterized in that.
JP2003138672A 2003-05-16 2003-05-16 Laser irradiation apparatus Expired - Fee Related JP4413528B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003138672A JP4413528B2 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Laser irradiation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003138672A JP4413528B2 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Laser irradiation apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004341299A true true JP2004341299A (en) 2004-12-02
JP4413528B2 JP4413528B2 (en) 2010-02-10

Family

ID=33527975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003138672A Expired - Fee Related JP4413528B2 (en) 2003-05-16 2003-05-16 Laser irradiation apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4413528B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006243640A (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Dainippon Ink & Chem Inc Method and device for manufacturing liquid crystal alignment film
WO2007007389A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Speckle removing light source and illuminator
DE102008029622A1 (en) 2008-06-23 2009-12-24 Ihi Corporation Process to manufacture high-resolution liquid crystal display with rectangular laser beam directed at semiconductor film
JP2011128639A (en) * 2011-01-26 2011-06-30 Mitsubishi Electric Corp Speckle removing light source and lighting device
US8012841B2 (en) 2006-01-13 2011-09-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method and laser annealing device
JP2012128425A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Samsung Electronics Co Ltd Illumination optical system and three-dimensional image acquisition device having the same
US8570266B2 (en) 2004-12-06 2013-10-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic apparatus using the same
JP2015522177A (en) * 2012-07-09 2015-08-03 サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー Spectrometry electric pathlength variable cell

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8570266B2 (en) 2004-12-06 2013-10-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic apparatus using the same
JP2006243640A (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Dainippon Ink & Chem Inc Method and device for manufacturing liquid crystal alignment film
US7724413B2 (en) 2005-07-11 2010-05-25 Mitsubishi Electric Corporation Speckle removing light source and lighting apparatus
WO2007007389A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Speckle removing light source and illuminator
US8569814B2 (en) 2006-01-13 2013-10-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method and laser annealing device
US8012841B2 (en) 2006-01-13 2011-09-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser annealing method and laser annealing device
DE102008029622A1 (en) 2008-06-23 2009-12-24 Ihi Corporation Process to manufacture high-resolution liquid crystal display with rectangular laser beam directed at semiconductor film
US9874637B2 (en) 2010-12-14 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Illumination optical system and 3D image acquisition apparatus including the same
JP2012128425A (en) * 2010-12-14 2012-07-05 Samsung Electronics Co Ltd Illumination optical system and three-dimensional image acquisition device having the same
JP2011128639A (en) * 2011-01-26 2011-06-30 Mitsubishi Electric Corp Speckle removing light source and lighting device
JP2015522177A (en) * 2012-07-09 2015-08-03 サーモ エレクトロン サイエンティフィック インストルメンツ リミテッド ライアビリティ カンパニー Spectrometry electric pathlength variable cell
US9952138B2 (en) 2012-07-09 2018-04-24 Thermo Electron Scientific Instruments Llc Motorized variable path length cell for spectroscopy

Also Published As

Publication number Publication date Type
JP4413528B2 (en) 2010-02-10 grant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5796112A (en) Laser scanning optical system and laser scanning optical apparatus
US6392740B1 (en) Projection exposure apparatus
US5473408A (en) High-efficiency, energy-recycling exposure system
US6238063B1 (en) Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus
US6693930B1 (en) Peak power and speckle contrast reduction for a single laser pulse
US5662410A (en) Light exposure and illuminating device
US20030147082A1 (en) Interferometric patterning for lithography
US7413311B2 (en) Speckle reduction in laser illuminated projection displays having a one-dimensional spatial light modulator
US5307207A (en) Illuminating optical apparatus
US7277229B2 (en) Linear light beam generating optical system
US6008943A (en) Laser optical system for micromachining
US5631721A (en) Hybrid illumination system for use in photolithography
US5309339A (en) Concentrator for laser light
JP2003344883A (en) Sbs reflection mirror and high-repetition-pulse laser system using the same
US5861991A (en) Laser beam conditioner using partially reflective mirrors
WO2010037106A2 (en) Illumination subsystems of a metrology system, metrology systems, and methods for illuminating a specimen for metrology measurements
JP2009042372A (en) Projector and projection device
US20090168134A1 (en) Image display apparatus
JP2004039871A (en) Illuminating method, exposure method and equipment for the methods
JP2004045684A (en) Illumination optical device in image display device and image display device
WO2003029875A2 (en) Lighting system
US3558207A (en) Hologram system employing incoherent light
JP2007012530A (en) Optical instrument for illumination and virtual image display device using this
JP2003059821A (en) Optical imaging system having polarizer and quartz plate used therefor
JP2002176006A (en) Apparatus and method for laser processing

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060426

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20080905

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090716

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091117

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees