JP2023021574A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝搬に起因する光量の減少を抑制することによって、光検出精度の低下を抑制する。【解決手段】本願明細書に開示される技術に関する光照射装置は、光を照射するための少なくとも１つの光照射部と、光を検出するための検出部とを備え、検出部は、光照射部から照射された光を伝搬させるための伝搬部材と、伝搬部材によって伝搬された光を検出するための光検出器とを備え、伝搬部材には、伝搬部材によって伝搬される光の伝搬方向を、光検出器に向かう方向へ変化させる少なくとも１つの伝搬方向変化部が設けられる。【選択図】図７

Description

本願明細書に開示される技術は、照射された光を検出する技術に関するものである。

従来から、レーザー光照射などの光照射によって対象物を加工する光加工技術が用いられている（たとえば、特許文献１を参照）。

特開２００６－２７２４３０号公報

照射された光の光量を光検出器で検出する際、光検出器まで当該光を伝搬させる過程で光の光量が減少してしまう場合がある。そのような場合には、光検出器において光検出のための十分な光量が得られず、結果として光検出精度が低下してしまう。

本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、伝搬に起因する光量の減少を抑制することによって、光検出精度の低下を抑制するための技術である。

本願明細書に開示される技術の第１の態様である光照射装置は、光を照射するための少なくとも１つの光照射部と、前記光を検出するための検出部とを備え、前記検出部は、前記光照射部から照射された前記光を伝搬させるための伝搬部材と、前記伝搬部材によって伝搬された前記光を検出するための光検出器とを備え、前記伝搬部材には、前記伝搬部材によって伝搬される前記光の伝搬方向を、前記光検出器に向かう方向へ変化させる少なくとも１つの伝搬方向変化部が設けられる。

本願明細書に開示される技術の第２の態様である光照射装置は、第１の態様である光照射装置に関連し、前記伝搬方向変化部は、前記伝搬部材に入射される前記光を反射する反射面を有し、前記反射面は、前記伝搬部材に入射される前記光を前記光検出器に向かう方向へ反射させた後、前記光を前記伝搬部材に入射させる。

本願明細書に開示される技術の第３の態様である光照射装置は、第１または２の態様である光照射装置に関連し、前記伝搬方向変化部は、前記伝搬部材に入射された前記光を前記光検出器に向かう方向へ屈折させる屈折面を有する。

本願明細書に開示される技術の第４の態様である光照射装置は、第１から３のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記伝搬方向変化部が複数設けられ、複数の前記伝搬方向変化部が、前記伝搬部材の長手方向に沿って配置される。

本願明細書に開示される技術の第５の態様である光照射装置は、第１から４のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、ステージをさらに備え、前記光照射部は、前記ステージの上面に前記光を照射し、前記ステージの少なくとも一部には、前記光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部が設けられ、前記散乱部は、透明性材料で構成され、前記伝搬部材は、前記散乱部を介して入射された前記光を伝搬させる。

本願明細書に開示される技術の第６の態様である光照射装置は、第５の態様である光照射装置に関連し、前記伝搬方向変化部は、前記散乱部の位置に対応して配置される。

本願明細書に開示される技術の第７の態様である光照射装置は、第５の態様である光照射装置に関連し、前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、前記光検出器は、前記伝搬部材によって伝搬された前記光を、前記チャンバの外部において検出する。

本願明細書に開示される技術の第８の態様である光照射装置は、第５の態様である光照射装置に関連し、前記検出部は、前記散乱部を介して入射された前記光を集光するための集光レンズと、前記集光レンズよりも前記散乱部から遠ざかる位置で、かつ、前記集光レンズの集光位置に配置される遮光板とをさらに備え、前記伝搬部材は、前記集光レンズによって集光された前記光を伝搬させる。

本願明細書に開示される技術の第９の態様である光照射装置は、第１から８のうちのいずれか１つの態様である光照射装置に関連し、前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である。

本願明細書に開示される技術の少なくとも第１の態様によれば、伝搬方向変化部が、伝搬部材に入射される光の伝搬方向を光検出器が位置する方向へ変化させることによって、当該光が光検出器とは反対側などに伝搬することを効果的に抑制し、当該光を光検出器へ向かって効率的に伝搬させることができる。その結果、光検出器へ伝搬される光を増やして光検出精度の低下を抑制することができる。

また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。

実施の形態に関する、光照射装置の構成の例を概略的に示す斜視図である。 実施の形態に関する光照射装置の、真空チャンバの内部構成および周辺構成の例を示す断面図である。 図２に例が示された構成のうち、主に光照射部およびステージを示す斜視図である。 図２に例が示された構成のうち、主に光照射部およびステージの構成の例を示す断面図である。 検出部における集光ユニットおよび透明ロッドについて示す概略図である。 検出部における集光ユニットおよび透明ロッドについて示す概略図である。 透明ロッドに到達した光の伝搬経路の例を示す図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。

なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化などが図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

また、本願明細書に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態の内容はこれらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。

また、本願明細書に記載される説明において、「…軸正方向」または「…軸負方向」などの表現は、図示される…軸の矢印に沿う方向を正方向とし、図示される…軸の矢印とは反対側の方向を負方向とするものである。

また、本願明細書に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合と、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合とを含むものとする。

また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態が実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。

また、本願明細書に記載される説明において、「…の上面」または「…の下面」などと記載される場合、対象となる構成要素の上面自体または下面自体に加えて、対象となる構成要素の上面または下面に他の構成要素が形成された状態も含むものとする。すなわち、たとえば、「Ａの上面に設けられるＢ」と記載される場合、ＡとＢとの間に別の構成要素「Ｃ」が介在することを妨げるものではない。

＜実施の形態＞
以下、本実施の形態に関する光照射装置、および、光照射装置について説明する。なお、以下の実施の形態においては、一例としてチャンバ内が真空または減圧雰囲気下とされる光照射装置が記載されるが、チャンバ内が真空でない場合にも、同様に適用可能である。

＜光照射装置の構成について＞
図１は、本実施の形態に関する光照射装置１の構成の例を概略的に示す斜視図である。図１においては、真空チャンバ１２を支持するチャンバフレーム、または、実際に接続される配線などは、便宜のため図示が省略されている。なお、本実施の形態における「真空」とは、基板Ｗの特性劣化を防止するために高真空（たとえば、０．００００１Ｐａ）であることが望ましいが、当該高真空に達しない真空度である場合も含むものとする。

図１に例が示されるように、光照射装置１は、真空チャンバ１２と、石定盤などの外部固定部１４と、真空チャンバ１２と外部固定部１４とを接続する、たとえばステンレスなどで形成された伸縮性部材であるベローズ１６Ａと、真空チャンバ１２内に光を照射する光照射部１８と、真空チャンバ１２内を減圧して真空状態にする真空ポンプ２１と、光照射装置１のそれぞれの駆動部を制御する制御部２２とを備える。上記では、伸縮性部材の例として、ステンレスなどで形成されたベローズが示されているが、求められる仕様に応じて、ステンレス以外の金属で形成された伸縮性部材が採用されてもよいし、樹脂などで形成された伸縮性部材が採用されてもよい。また、伸縮性部材の形状は、上記のベローズ１６Ａのような蛇腹形状でなくてもよい。

真空チャンバ１２は、内部に基板Ｗが収容される空間を有する。処理対象となる基板Ｗには、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。なお、当該基板Ｗは、たとえば、上面に薄膜が形成された状態の基板である。

また、真空チャンバ１２の側面には、基板Ｗを搬入および搬出する際に基板Ｗが通過するための開口部１２Ａが形成されている。開口部１２Ａは、真空チャンバ１２が真空状態となる際に適宜閉じられる。真空チャンバ１２の内部に収容される他の構成については、後述する。

光照射部１８は、真空チャンバ１２内に収容された基板Ｗの上面に向けて光を照射する。この際、基板Ｗは後述の検出部などによって、あらかじめ位置合わせがなされている。光照射部１８は、たとえばレーザー光を照射することによって基板Ｗのアブレーション加工を行う。なお、光照射部１８は、加工などの目的に応じて、たとえば電子線などの光を照射するものであってもよい。光照射部１８は、図示しない照射窓（石英などで形成される透明板）を介して、真空チャンバ１２の外部から真空チャンバ１２内に収容された基板Ｗの上面に光を照射する。そして、真空チャンバ１２内の基板Ｗが光照射部１８に対して相対的に移動することによって、または、光照射部１８における光学系の制御によって、光が基板Ｗの上面を走査する。また、光照射部１８は、外部固定部１４に固定された架台２４の上面に配置される。

制御部２２は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、すなわち、ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、揮発性または不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤなどを含むメモリ（記憶媒体）を含む記憶装置と、たとえば、当該記憶装置、外部のＣＤ－ＲＯＭ、外部のＤＶＤ－ＲＯＭ、または、外部のフラッシュメモリなどに格納されたプログラムを実行する中央演算処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、すなわち、ＣＰＵ）などの処理回路と、マウス、キーボード、タッチパネル、または、各種スイッチなどの、情報を入力することができる入力装置と、ディスプレイ、液晶表示装置、または、ランプなどの、情報を出力することができる出力装置とを含むことができる。

制御部２２は、光照射部１８における光源の出力および光が照射される方向の制御、または、真空ポンプ２１の出力制御、さらには、後述するそれぞれの駆動部の駆動制御などを行う。

図２は、本実施の形態に関する光照射装置１の、真空チャンバ１２の内部構成および周辺構成の例を示す断面図である。図２に例が示されるように、真空チャンバ１２の内部には、基板Ｗが上面に配置されるステージ４２と、Ｙ軸方向に移動可能であり、かつ、ステージ４２を下方から支持するスライダー４４と、真空チャンバ１２とは独立して外部固定部１４に固定されたベース４６と、ベース４６に固定され、かつ、Ｙ軸方向に延びるリニアガイド４８と、スライダー４４をリニアガイド４８に沿ってＹ軸方向に移動させるリニアモータ機構５０と、ステージ４２に形成された貫通孔（ここでは図示せず）を貫通して基板Ｗを支持するリフトピン５２Ａを有するリフトピン機構５２とを備える。

ステージ４２は、基板Ｗの加工面を上方に向けつつ、基板Ｗを略水平に保持する。ステージ４２の詳細な構成については後述する。ステージ４２を支持するスライダー４４がリニアモータ機構５０によってＹ軸方向に移動し、また、光照射部１８から照射される光がＸ軸方向に走査されることによって、平面視において基板Ｗの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。または、光照射部１８から照射される光が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に走査されることによって、平面視において基板Ｗの加工領域の全面を光によって走査することが可能となる。なお、リフトピン機構５２は、ベース４６に固定される。

リニアモータ機構５０は、真空チャンバ１２の側面に形成された開口部１２Ｂを介して、真空チャンバ１２の側方に位置する外部固定部１４に固定される。具体的には、リニアモータ機構５０は、開口部１２Ｂに溶接されるベローズ１６Ａの中を通る中空の柱状部材１４Ａの端部に固定される。この際、リニアモータ機構５０に接続される配線などは、柱状部材１４Ａの内部を通って真空チャンバ１２の外部に導出される。なお、外部固定部１４に含まれる柱状部材１４Ａは、外部固定部１４に含まれる外部部材１４Ｂに固定される。また、柱状部材１４Ａは、真空チャンバ１２の側面に接続されたベローズ１６Ａとは接触しない。

ベース４６は、真空チャンバ１２の底面に形成された開口部１２Ｃを介して、真空チャンバ１２の下方に位置する外部固定部１４に固定される。具体的には、ベース４６は、開口部１２Ｃに溶接されるベローズ１６Ｂの中を通る柱状部材１４Ｃの端部に固定される。なお、外部固定部１４に含まれる柱状部材１４Ｃは、外部固定部１４に含まれる外部部材１４Ｂに固定される。また、柱状部材１４Ｃは、真空チャンバ１２の底面に接続されたベローズ１６Ｂとは接触しない。

図２では、外部固定部１４は、真空チャンバ１２の側方および下方に渡って配置されるが、これらの位置における外部固定部１４が連続していることは必須ではなく、これらの位置に分散して設けられていてもよいし、いずれかの位置のみに設けられていてもよい。また、真空チャンバ１２は、ベローズ１６Ｂとは別にチャンバフレーム（図示せず）によって鉛直方向下方から支持されて固定されるが、当該チャンバフレームは、外部固定部１４とは独立して設けられる。

図３は、図２に例が示された構成のうち、主に光照射部１８およびステージ４２を示す斜視図である。図３においては、ステージ４２の上面に基板Ｗが配置された状態が示されている。光照射部１８は、図３におけるＸ軸方向に光の照射方向を走査可能であり、ステージ４２がリニアモータ機構５０（図２を参照）によってＹ軸方向に移動可能である。よって、光照射部１８からステージ４２の上面に照射される光は、基板Ｗの上面において矩形型の照射領域（光照射領域）を形成することができる。

図３に示されるように、ステージ４２は、光照射部１８によって光が照射される対象である基板Ｗが配置される対象配置領域４２Ａと、光照射部１８によって照射される光の位置を校正するための領域である位置校正領域４２Ｂとを備える。

対象配置領域４２Ａは、対象配置領域４２Ａ内の特定の位置に基板Ｗを配置する。これによって、ステージ４２と基板Ｗとの位置関係はあらかじめ特定される。位置校正領域４２Ｂでは、光照射部１８から位置校正領域４２Ｂ内に照射される光の位置が検出される。そして、位置校正領域４２Ｂでは、対象配置領域４２Ａにおける基板Ｗに対する光加工処理に先立って、光照射部１８から照射される光の方向の設定値と、検出された光の照射位置との対応関係が校正される。

位置校正領域４２Ｂの少なくとも一部には、光を透過させる透光部１４２が設けられる。透光部１４２は、石英（ＳｉＯ_２）などのガラス材料または透明性樹脂（たとえば、シリコン樹脂）などの透明性材料で構成される。透光部１４２は、位置校正領域４２Ｂに対応するステージ４２の上面から下面に至って設けられる。光照射部１８から透光部１４２に照射された光は、ステージ４２の上面から下面へ透過する。

透光部１４２には、たとえば２つの散乱部１４２Ａが設けられる。なお、散乱部１４２Ａの数は、２つに限られるものではない。散乱部１４２Ａは透明性材料で構成され、照射された光を散乱させつつ、反射または透過させる。散乱部１４２Ａが設けられる位置は、ステージ４２における特定の位置である。すなわち、ステージ４２全体における散乱部１４２Ａの位置は、あらかじめ特定されている。図３においては、それぞれの散乱部１４２Ａは、光照射部１８の光照射領域のＸ軸方向における端部に配置されているが、散乱部１４２Ａが配置される位置は、ステージ４２における特定の位置であればよく、光照射部１８の光照射領域の端部に限られない。散乱部１４２Ａは、入射する光を散乱させる性質を有し、たとえば、ガラス材料などの透明性材料にブラスト加工を施す、または、フッ酸などを用いてフロスト加工を施すことによって得られる。図３においては、それぞれの散乱部１４２Ａは、透光部１４２の上面に形成されているが、少なくとも１つの散乱部１４２Ａが透光部１４２の下面に形成されていてもよい。

なお、図３に示される場合では、対象配置領域４２Ａと位置校正領域４２Ｂとが別々の領域とされているが、これらの領域は少なくとも一部が重なっていてもよい。すなわち、基板Ｗが配置される少なくとも一部の領域に透光部１４２が設けられていてもよい。そのような場合、たとえば、基板Ｗが配置されていない状態で、基板Ｗが配置される予定の位置において、光照射部１８から照射される光の位置の校正が行われてもよい。

また、透光部１４２は、その全範囲において散乱部１４２Ａが形成されていてもよい。すなわち、光が透過するのみである部分は存在せず、透光部１４２の全範囲において光の散乱が生じる場合であってもよい。

また、図３において透光部１４２はＸ軸方向に延びて設けられており、Ｘ軸方向のそれぞれの端部に散乱部１４２Ａが設けられているが、透光部１４２はＸ軸方向において複数箇所に分割されていてもよい。ただし、一体的に形成された透光部１４２において複数の散乱部１４２Ａが設けられている場合（すなわち、図３に示される場合）には、透明性材料で透光部１４２が製造された際の複数の散乱部１４２Ａ間の位置精度が維持された状態で、ステージ４２に透光部１４２を取り付ける（図３の場合には、嵌め込む）ことができる。そのため、ステージ４２に取り付ける際に散乱部１４２Ａ間の位置ずれが生じないため、複数の散乱部１４２Ａを用いて行われる校正の精度を高く維持することができる。

図４は、図２に例が示された構成のうち、主に光照射部１８およびステージ４２の構成の例を示す断面図である。図４に例が示されるように、光照射部１８は、照射する光の方向をＸ軸方向およびＹ軸方向に制御するガルバノミラーまたはポリゴンミラーなどであるスキャナ１８Ａと、図示しない光源からの光を集光する集光レンズ１８Ｂとを備える。図４において、集光レンズ１８Ｂ、さらには、石英などで形成される照射窓２０を介して照射される光は、たとえばレーザー光１８Ｃである。レーザー光１８Ｃは、スキャナ１８Ａの制御によってステージ４２の上面に配置される基板ＷをＸ軸方向およびＹ軸方向に走査可能である。ここで、光照射部１８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に光を制御可能であることが望ましいが、光照射部１８は、Ｘ軸方向またはＹ軸方向のいずれかに光を制御可能であってもよい。

ステージ４２は、位置校正領域４２Ｂ（図３を参照）において形成される透光部１４２と、透光部１４２の上面に形成される散乱部１４２Ａとを備える。光照射部１８から照射されるレーザー光１８Ｃは、Ｘ軸方向において少なくとも散乱部１４２Ａに到達する範囲で走査可能である。

ステージ４２の下方には、光を検出するための検出部６２が配置される。検出部６２は、真空チャンバ１２内で光を集光する集光ユニット６２Ａと、集光ユニット６２Ａに集光された光を伝搬させるガラスなどの透明性材料からなる透明ロッド６２Ｄと、透明ロッド６２Ｄの上面に設けられ、かつ、光の伝搬方向を変化させるプリズム構造１６６と、透明ロッド６２Ｄ内を伝搬する光を透明ロッド６２Ｄから出射させるファイバー６２Ｂと、ファイバー６２Ｂから出射された光を集光する集光レンズ６２Ｅと、集光レンズ６２Ｅによって集光された光を、真空チャンバ１２の筐体に設けられた透明窓２０Ａを介して真空チャンバ１２外で検出する光検出器６２Ｃとを備える。光照射部１８と検出部６２とを備えることで、光検出装置を構成することができる。

プリズム構造１６６には、主に光を屈折させる屈折面２６６Ａを有する屈折プリズム１６６Ａと、主に光を反射させる反射面２６６Ｂを有する反射プリズム１６６Ｂとが含まれる。図４においては、２つのプリズム構造１６６が設けられており、それぞれのプリズム構造１６６で、光検出器６２Ｃに近い側に屈折プリズム１６６Ａが配置され、光検出器６２Ｃから遠い側に反射プリズム１６６Ｂが配置されている。

プリズム構造１６６は、ガラスまたは水晶などの透明な媒質で構成される多面体である。プリズム構造１６６は、透明ロッド６２Ｄの上面との間に空気ギャップを有するように機械的に配置されてもよいし、低アウトガスの光学ガラス用接着材などを使って透明ロッド６２Ｄの上面に接着されてもよい。

プリズム構造１６６は、平面視で散乱部１４２Ａと重なる位置に配置されることが望ましい。また、図４に例が示されるように、複数のプリズム構造１６６が１つの透明ロッド６２Ｄの長手方向に沿って設けられる場合には、複数の検出箇所から伝搬する光を単一の透明ロッド６２Ｄを使って伝搬させ、さらには、単一の光検出器６２Ｃを使って検出することができる。

屈折プリズム１６６Ａにおける屈折面２６６Ａは、たとえば、単層または複数層の反射防止膜が形成された面である。膜の材質としては、たとえば、フッ化マグネシウム、シリコン、二酸化ケイ素などが想定される。屈折面２６６Ａの勾配角は、入射される光の角度に応じて調整される。また、反射プリズム１６６Ｂにおける反射面２６６Ｂは、たとえば、誘電体多層膜が形成された面である。反射プリズム１６６Ｂは、反射面２６６Ｂと同様の機能を有する他の鏡部材に置き換えられてもよい。反射面２６６Ｂの勾配角は、入射される光の角度に応じて調整される。

図５および図６は、検出部における集光ユニット６２Ａおよび透明ロッド６２Ｄについて示す概略図である。なお、図５および図６においては、簡単のため、図４に示されたプリズム構造１６６は図示を省略する。

図５および図６に例が示されるように、集光ユニット６２Ａは、図４の光照射部１８から入射される光の光軸上で、当該光を集光する集光レンズ１６２と、光照射部１８から入射される光の光軸上で、集光レンズ１６２よりも光の経路の下流（すなわち、図５および図６におけるＺ軸負方向側）に配置される遮光板１６４とを備える。遮光板１６４は、入射する光を遮る板状の部材であり、集光レンズ１６２よりも透光部１４２から遠ざかる位置の、集光レンズ１６２の集光位置に配置される。

また、図５および図６に例が示されるように、透明ロッド６２Ｄは、石英（ＳｉＯ_２）などのガラス材料または透明性樹脂（たとえば、シリコン樹脂）などの透明性材料で構成される。また、透明ロッド６２Ｄは、たとえば円柱形状の棒部材であり、図４のステージ４２の面に沿う平面（すなわち、ＸＹ平面）において延びて形成される。透明ロッド６２Ｄが円柱形状であれば、集光ユニット６２Ａにおいて集光された光が透明ロッド６２Ｄに入射する場合、透明ロッド６２Ｄ内で全反射条件を満たしやすくなり、当該光を効率よく伝搬させることができる。ただし、透明ロッド６２Ｄの形状は円柱形状に限られるものではなく、たとえば、角柱形状であってもよい。また、本実施の形態では、透明ロッド６２Ｄが棒形状である場合が示されたが、透明ロッド６２Ｄは、たとえば、ステージ４２全面に対応する面形状などであってもよい。

透明ロッド６２Ｄは、Ｚ軸方向においては、集光レンズ１６２を基準として、散乱部１４２Ａとの共役位置に配置される。

また、透明ロッド６２Ｄは、平面視で少なくとも散乱部１４２Ａと重なる範囲（たとえば、平面視で散乱部１４２Ａを含む範囲）に配置されればよい。このような配置であれば、散乱部１４２Ａで散乱し、さらに、集光ユニット６２Ａにおいて集光された光は、効率的に透明ロッド６２Ｄに入射して伝搬される。

図５に示される場合では、光照射部１８（図４を参照）から入射されたレーザー光１８Ｃ（平行光）は、ステージ４２における透光部１４２のみを通過して集光ユニット６２Ａに到達している。一方で、図６に示される場合では、光照射部１８（図４を参照）から入射されたレーザー光１８Ｃは、ステージ４２における散乱部１４２Ａおよび透光部１４２を通過して集光ユニット６２Ａに到達している。なお、図６においては、レーザー光１８Ｃは散乱部１４２Ａおよび透光部１４２を通過しているが、レーザー光１８Ｃは散乱部１４２Ａのみを通過してもよい。

図５に示される場合では、散乱部１４２Ａ以外の透光部１４２を通過するレーザー光１８Ｃは、光の照射範囲および方向が大きく変化せずに集光ユニット６２Ａに到達する。そして、レーザー光１８Ｃは、集光ユニット６２Ａにおける集光レンズ１６２によって集光され、集光レンズ１６２の集光位置に配置された遮光板１６４に入射する。そして、遮光板１６４で光が遮られるため、レーザー光１８Ｃの光軸に沿う光の経路の、遮光板１６４よりもさらに下流に位置する透明ロッド６２Ｄには、レーザー光１８Ｃは到達しない。

一方で、図６に示される場合では、透光部１４２における散乱部１４２Ａを通過するレーザー光１８Ｃは、散乱部１４２Ａを通過する際に光の散乱が生じる。そうすると、レーザー光１８Ｃによる照射範囲が散乱光（図６における砂地部分）によって拡げられた状態で、レーザー光１８Ｃが集光ユニット６２Ａに到達する。そして、レーザー光１８Ｃは、集光ユニット６２Ａにおける集光レンズ１６２によって集光される。

この際、散乱部１４２Ａにおける光の散乱によって照射範囲が拡がっているレーザー光１８Ｃには平行光ではない成分が多く含まれており、少なくとも一部の成分が集光レンズ１６２の集光位置には集光されない。よって、集光レンズ１６２の集光位置に配置された遮光板１６４ではレーザー光１８Ｃの一部のみが遮られる。換言すると、レーザー光１８Ｃの光軸に沿う光の経路の、遮光板１６４よりもさらに下流に位置する透明ロッド６２Ｄに、遮光板１６４に遮られなかった一部のレーザー光１８Ｃ、すなわち、レーザー光１８Ｃの散乱光が到達する。

上記のように、ステージ４２の上面に照射されたレーザー光１８Ｃは、透光部１４２のうちの散乱部１４２Ａが形成された箇所に入射した場合に、集光ユニット６２Ａで集光された後透明ロッド６２Ｄに到達する。そして、透明ロッド６２Ｄに到達した光が透明ロッド６２Ｄ内、さらには、透明ロッド６２Ｄの端部に接続されるファイバー６２Ｂ内を伝搬した後集光レンズ６２Ｅに集光されて光検出器６２Ｃにおいて検出される。よって、レーザー光１８Ｃが散乱部１４２Ａに照射された場合に検出部６２がレーザー光１８Ｃの散乱光を検出することができるため、その際のスキャナ１８Ａ（図４を参照）の設定値と散乱部１４２Ａの位置とを対応させるように、照射される光の位置を校正することができる。これによって、後の工程で、ステージ４２の上面に配置された基板Ｗを光加工する際に、光照射部１８（図４を参照）から照射される光の位置を高い精度で位置合わせすることができる。

また、光照射部１８（図４を参照）によって光が照射される透光部１４２および透明ロッド６２Ｄは透明性材料で構成されているため、光照射部１８（図４を参照）によって照射される光の位置を校正するために繰り返し透光部１４２および透明ロッド６２Ｄに比較的高い強度の光が照射される場合であっても、校正のために光が照射されるターゲット（すなわち、透光部１４２および透明ロッド６２Ｄ）の損傷を抑制することができる。

また、検出部６２において検出される光は散乱光であり、散乱せずに透光部１４２を透過した透過光ではないため、散乱していない透過光を直接検出する場合に比べて、検出部６２における当該光に起因する損傷を抑制することができる。

図７は、透明ロッド６２Ｄに到達した光１１８Ｃの伝搬経路の例を示す図である。光１１８Ｃは、たとえば、図４に示された光照射部１８から照射されたレーザー光１８Ｃが散乱部１４２Ａで散乱し、さらに、集光ユニット６２Ａで集光されて透明ロッド６２Ｄに到達した光である。

図７に例が示されるように、Ｚ軸負方向に進行（伝搬）する光１１８Ｃは、まず、透明ロッド６２Ｄの上面に設けられるプリズム構造１６６に入射する。具体的には、光１１８Ｃは、プリズム構造１６６のうちの反射プリズム１６６Ｂに入射する。そして、反射プリズム１６６Ｂの反射面２６６Ｂで光１１８Ｃが反射することによって、その進行方向（伝搬方向）がＸ軸負方向に変化する。

次に、光１１８Ｃは、プリズム構造１６６のうちの屈折プリズム１６６Ａに入射する。そして、光１１８Ｃは、屈折プリズム１６６Ａの屈折面２６６Ａで屈折することによってその進行方向（伝搬方向）にＺ軸負方向の成分が加わり（すなわち、Ｘ軸負方向に進みつつＺ軸負方向に曲げられ）、光１１８Ｃは透明ロッド６２Ｄ内へ入射する。そして、光１１８Ｃは、透明ロッド６２Ｄ内を伝搬して、さらに、透明ロッド６２ＤのＸ軸負方向側の端部に取り付けられるファイバー６２Ｂ内を伝搬して、最終的に、光検出器６２Ｃ（図４を参照）において検出される。

ここで、プリズム構造１６６が設けられていない場合には、図７に示されるように透明ロッド６２Ｄに垂直に入射する光１１８Ｃは、透明ロッド６２Ｄと透過するか、または、透明ロッド６２Ｄの下面で等方的に散乱する。そして、散乱後に透明ロッド６２Ｄ内において全反射条件を満たす光のみが透明ロッド６２Ｄ内を伝搬し、最終的に光検出器６２Ｃ（図４を参照）において検出される。

そうすると、透明ロッド６２Ｄの一方の端部にファイバー６２Ｂを介して接続される光検出器６２Ｃに検出される光は、透明ロッド６２Ｄに入射した光のうちの光検出器６２Ｃが位置する側に散乱した光に限られ、さらに、透明ロッド６２Ｄ内で全反射条件を満たす光に限られる。その結果、光検出器６２Ｃで検出される光の光量が不十分であることに起因して、光検出器６２Ｃにおける光検出精度が低下してしまう。

一方で、本実施の形態によれば、Ｚ軸負方向に進行する光１１８Ｃはまずプリズム構造１６６に入射し、反射面２６６Ｂで反射されることによって、その進行方向がＸ軸負方向に変化する。さらに、光１１８Ｃが屈折面２２６Ａで屈折することによって、その進行方向にＺ軸負方向の成分が加わる。すなわち、光１１８Ｃの進行方向が、プリズム構造１６６の反射面２６６Ｂおよび屈折面２６６Ａのそれぞれによって、光検出器６２Ｃに向かう方向へ変化する。

そうすると、透明ロッド６２Ｄの下面で反射または散乱する光の大部分は、光検出器６２Ｃに向かう方向に進行することとなる。よって、プリズム構造１６６が設けられない場合に比べて光検出器６２Ｃで検出される光の光量が増加し、その結果、光検出器６２Ｃにおける光検出精度を向上させることができる。

なお、プリズム構造１６６は反射プリズム１６６Ｂのみが備えられるものであってもよい。その場合、たとえば反射プリズム１６６Ｂの反射面２６６Ｂの勾配角が図７に示される場合よりも大きければ、Ｚ軸負方向に進行（伝搬）する光１１８Ｃは、反射プリズム１６６Ｂの反射面２６６Ｂで反射した後、その進行方向（伝搬方向）にＸ軸負方向の成分が加わりつつ、透明ロッド６２Ｄ内に直接入射する。このような場合でも、光１１８Ｃは、屈折プリズム１６６Ａも備えられる場合と同様に、透明ロッド６２Ｄ内を効率的に伝搬することができる。

また、プリズム構造１６６は屈折プリズム１６６Ａのみが備えられるものであってもよい。その場合、たとえば屈折プリズム１６６Ａの屈折面２６６Ａに対し、Ｚ軸負方向に進行（伝搬）して入射する光１１８Ｃは、屈折プリズム１６６Ａの屈折面２６６Ａで屈折した後、その進行方向（伝搬方向）にＸ軸負方向の成分が加わりつつ透明ロッド６２Ｄ内に入射する。このような場合でも、光１１８Ｃは、反射プリズム１６６Ｂも備えられる場合と同様に、透明ロッド６２Ｄ内を効率的に伝搬することができる。

＜以上に記載された実施の形態によって生じる効果について＞
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか１つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。

以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、光を照射するための少なくとも１つの光照射部１８と、光を検出するための検出部６２とを備える。検出部６２は、伝搬部材と、光検出器６２Ｃとを備える。ここで、伝搬部材は、たとえば、透明ロッド６２Ｄなどに対応するものである。透明ロッド６２Ｄは、光照射部１８から照射された光を伝搬させる。光検出器６２Ｃは、透明ロッド６２Ｄによって伝搬された光を検出する。そして、透明ロッド６２Ｄには、透明ロッド６２Ｄによって伝搬される光の伝搬方向を、光検出器６２Ｃに向かう方向へ変化させる少なくとも１つの伝搬方向変化部が設けられる。ここで、伝搬方向変化部は、たとえば、プリズム構造１６６などに対応するものである。

このような構成によれば、プリズム構造１６６が、透明ロッド６２Ｄに入射される光の伝搬方向を光検出器６２Ｃが位置する方向へ変化させることによって、当該光が光検出器６２Ｃとは反対側などに伝搬することを効果的に抑制し、当該光を光検出器６２Ｃへ向かって効率的に伝搬させることができる。その結果、光検出器６２Ｃへ伝搬される光を増やして光検出精度の低下を抑制することができる。

なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プリズム構造１６６は、透明ロッド６２Ｄに入射される光を反射する反射面２６６Ｂを有する。反射面２６６Ｂは、透明ロッド６２Ｄに入射される光を光検出器６２Ｃに向かう方向へ反射させた後、光を透明ロッド６２Ｄに入射させる。このような構成によれば、透明ロッド６２Ｄに入射される光を光検出器６２Ｃが位置する方向へ反射させた後さらに透明ロッド６２Ｄ内に入射させることによって、当該光が光検出器６２Ｃとは反対側などに伝搬することを効果的に抑制し、当該光を光検出器６２Ｃへ向かって効率的に伝搬させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プリズム構造１６６は、透明ロッド６２Ｄに入射された光を光検出器６２Ｃに向かう方向へ屈折させる屈折面２６６Ａを有する。このような構成によれば、透明ロッド６２Ｄに入射された光を光検出器６２Ｃが位置する方向へ屈折させることによって、当該光が光検出器６２Ｃとは反対側などに伝搬することを効果的に抑制し、当該光を光検出器６２Ｃへ向かって効率的に伝搬させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プリズム構造１６６が複数設けられる。そして、複数のプリズム構造１６６が、透明ロッド６２Ｄの長手方向に沿って配置される。このような構成によれば、透明ロッド６２Ｄの長手方向における異なる箇所から入射した光それぞれを、単一の透明ロッド６２Ｄを使って伝搬させ、さらには、単一の光検出器６２Ｃを使って検出することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ４２を備える。ここで、光照射部１８は、ステージ４２の上面に光を照射する。また、ステージ４２の少なくとも一部には、光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部１４２Ａが設けられる。また、散乱部１４２Ａは、透明性材料で構成される。そして、透明ロッド６２Ｄは、散乱部１４２Ａを介して入射された光を伝搬させる。このような構成によれば、光が照射される散乱部１４２Ａが透明性材料で構成されるため、レーザー光１８Ｃなどの高強度の光が照射される場合であっても、光が照射される箇所の損傷を軽減することができる。そのため、検出部６２によって検出される光の位置精度が低下しにくい。また、散乱部１４２Ａで散乱した散乱光を検出することによって、レーザー光１８Ｃなどの高強度の光を検出する場合であっても、光が直接照射されることに起因する検出部６２の損傷を軽減することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、プリズム構造１６６は、散乱部１４２Ａの位置に対応して配置される。このような構成によれば、散乱部１４２Ａで散乱されて透明ロッド６２Ｄに入射する光の伝搬方向をプリズム構造１６６で変化させることによって、当該光を透明ロッド６２Ｄ内で効率的に伝搬させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射部１８から照射される光がレーザー光１８Ｃである。このような構成によれば、レーザー光１８Ｃのような高強度の光が照射される場合であっても、プリズム構造１６６が、透明ロッド６２Ｄに入射される光の伝搬方向を光検出器６２Ｃが位置する方向へ変化させることによって、当該光が光検出器６２Ｃとは反対側などに伝搬することを効果的に抑制し、当該光を光検出器６２Ｃへ向かって効率的に伝搬させることができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、光照射装置は、ステージ４２が内包されるチャンバを備える。ここで、チャンバは、たとえば、真空チャンバ１２などに対応するものである。光検出器６２Ｃは、透明ロッド６２Ｄによって伝搬された光を、真空チャンバ１２の外部において検出する。このような構成によれば、検出部６２のうちの光検出器６２Ｃが真空チャンバ１２の外部に設けられるため、光検出器６２Ｃから放出されるアウトガスが真空チャンバ１２内で生じることを抑制することができる。

また、以上に記載された実施の形態によれば、検出部６２は、散乱部１４２Ａを介して入射された光を集光するための集光レンズ１６２と、集光レンズ１６２よりも散乱部１４２Ａから遠ざかる位置で、かつ、集光レンズ１６２の集光位置に配置される遮光板１６４とを備える。そして、透明ロッド６２Ｄは、集光レンズ１６２によって集光された光を伝搬させる。このような構成によれば、遮光板１６４で透過光を遮断しつつ散乱部１４２Ａで散乱した散乱光を検出することによって、レーザー光１８Ｃなどの高強度の光を検出する場合であっても、光が直接照射されることに起因する検出部６２の損傷を軽減することができる。

＜以上に記載された実施の形態の変形例について＞
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。

したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。

１ 光照射装置
１８ 光照射部
１８Ｂ 集光レンズ
１８Ｃ レーザー光
４２ ステージ
６２ 検出部
６２Ｃ 光検出器
６２Ｅ 集光レンズ
１１８Ｃ 光
１４２Ａ 散乱部
１６２ 集光レンズ
１６４ 遮光板
２２６Ａ 屈折面
２６６Ａ 屈折面
２６６Ｂ 反射面

Claims (9)

1. 光を照射するための少なくとも１つの光照射部と、
   前記光を検出するための検出部とを備え、
   前記検出部は、
   前記光照射部から照射された前記光を伝搬させるための伝搬部材と、
   前記伝搬部材によって伝搬された前記光を検出するための光検出器とを備え、
   前記伝搬部材には、前記伝搬部材によって伝搬される前記光の伝搬方向を、前記光検出器に向かう方向へ変化させる少なくとも１つの伝搬方向変化部が設けられる、
   光照射装置。
2. 請求項１に記載の光照射装置であり、
   前記伝搬方向変化部は、前記伝搬部材に入射される前記光を反射する反射面を有し、
   前記反射面は、前記伝搬部材に入射される前記光を前記光検出器に向かう方向へ反射させた後、前記光を前記伝搬部材に入射させる、
   光照射装置。
3. 請求項１または２に記載の光照射装置であり、
   前記伝搬方向変化部は、前記伝搬部材に入射された前記光を前記光検出器に向かう方向へ屈折させる屈折面を有する、
   光照射装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
   前記伝搬方向変化部が複数設けられ、
   複数の前記伝搬方向変化部が、前記伝搬部材の長手方向に沿って配置される、
   光照射装置。
5. 請求項１から４のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
   ステージをさらに備え、
   前記光照射部は、前記ステージの上面に前記光を照射し、
   前記ステージの少なくとも一部には、前記光を散乱させるための少なくとも１つの散乱部が設けられ、
   前記散乱部は、透明性材料で構成され、
   前記伝搬部材は、前記散乱部を介して入射された前記光を伝搬させる、
   光照射装置。
6. 請求項５に記載の光照射装置であり、
   前記伝搬方向変化部は、前記散乱部の位置に対応して配置される、
   光照射装置。
7. 請求項５に記載の光照射装置であり、
   前記ステージが内包されるチャンバをさらに備え、
   前記光検出器は、前記伝搬部材によって伝搬された前記光を、前記チャンバの外部において検出する、
   光照射装置。
8. 請求項５に記載の光照射装置であり、
   前記検出部は、
   前記散乱部を介して入射された前記光を集光するための集光レンズと、
   前記集光レンズよりも前記散乱部から遠ざかる位置で、かつ、前記集光レンズの集光位置に配置される遮光板とをさらに備え、
   前記伝搬部材は、前記集光レンズによって集光された前記光を伝搬させる、
   光照射装置。
9. 請求項１から８のうちのいずれか１つに記載の光照射装置であり、
   前記光照射部から照射される前記光がレーザー光である、
   光照射装置。

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