JP3416579B2

JP3416579B2 - ダブルビーム用精密可変型矩形ビーム光学系

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Publication number: JP3416579B2
Application number: JP19478499A
Authority: JP
Inventors: 和則山崎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2019-07-08
Also published as: JP2001023919A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、照射光を所望の
ビーム形状で対象面に入射させるためのビーム形成装置
及びこれを用いたレーザ加工装置に関するものであり、
特にアニーリング装置、表面改質装置等に応用して好適
である。

【０００２】

【従来の技術】例えばアモルファスＳｉ膜を多結晶化す
るレーザアニーリング装置は、アモルファスＳｉ膜を形
成した基板上にアニーリング光を照射させるためのビー
ム整形装置として、ホモジナイザと呼ばれる光学系を備
える。特に、レーザアニーリング装置が線状のレーザビ
ームを基板上で短軸方向に１軸スキャン照射するスキャ
ンタイプのものである場合、矩形ビームから線条ビーム
を形成する線条ビームホモジナイザが用られる。

【０００３】

【解決しようとする課題】しかし、上記のようなレーザ
アニーリング装置では、単一の光源を使用していたた
め、レーザ光源の特性に依存した加工光を照射せざるを
得なかった。ここで、加工光の特性を多様に設定するた
めには、複数のレーザ光源を組み合わせることが考えら
れる。

【０００４】例えば一対のレーザ光源を組み合わせて合
成光を得る場合、ホモジナイザに入射させる前に、偏光
ビームスプリッタを用いて一対の光源からの２本のビー
ムを重ね合わせることが考えられる。このような構成を
とった場合、例えば一方の光源からの第１ビームのうち
ｐ偏光成分が偏光ビームスプリッタの合成面を透過して
ホモジナイザに入射すると考えると、他方の光源からの
第２ビームのうちｓ偏光成分が、この合成部で反射され
てホモジナイザに入射することになる。つまり、第１ビ
ームのｓ偏光成分と第２ビームのｐ偏光成分とはホモジ
ナイザに入射せず、これらの偏光成分は使用されずロス
されることになる。

【０００５】そこで、本発明は、複数のレーザ光源を組
み合わせた場合にも、効率的に加工光を照射することが
でき、精度の高い加工を可能にするビーム形成装置及び
これを用いたレーザ加工装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のビーム形成装置は、一対の異なる光源から
の一対の照射光を空間的に継ぎ合わせて合成する合成光
学系と、前記合成光学系で合成された合成光を複数に分
割するとともに分割された合成光を重畳して照射するこ
とにより、前記一対の照射光を略同一サイズの均一ビー
ムとして所定面上にそれぞれ入射させるホモジナイザと
レンズ光学系を備える。

【０００７】この装置では、合成光学系が一対の異なる
光源からの一対の照射光を空間的に継ぎ合わせて合成す
るので、一対の照射光をロスを最小限に抑えて合成する
ことができ、合成後は、ホモジナイザとレンズ光学系に
よって一対の照射光について均一なビームをそれぞれ所
定面上に形成することができる。

【０００８】また、上記装置の好ましい態様では、前記
合成光学系が、前記一対の照射光の一方である第１ビー
ムを、前記ホモジナイザの光軸を含む中央側瞳領域に入
射させ、前記一対の照射光の他方である第２ビームを、
２つに分割して前記ホモジナイザの前記中央側瞳領域の
両端に設けた一対の外側瞳領域に入射させる。

【０００９】この場合、前記合成光学系が、第１ビーム
を前記ホモジナイザの中央側瞳領域に入射させ、第２ビ
ームを２つに分割して前記ホモジナイザの一対の外側瞳
領域に入射させるので、両光源からの光をそれぞれホモ
ジナイザの光軸に対称に供給することができ、所定面上
に形成されるビーム像の対称性を高めることができる。

【００１０】また、上記装置の好ましい態様では、前記
合成光学系が、所定の間隔で配置された２枚のスリット
型ミラーからなり、前記第１ビームが、前記２枚のスリ
ット型ミラーの間を通過するとともに、前記第２ビーム
が、前記２枚のスリット型ミラーで個別に反射されて分
割されて第１ビームの両端を通過する。

【００１１】この場合、前記合成光学系の構造が簡易に
なり、しかも一対の異なる光源からの一対の照射光の継
ぎ合わせが滑らかになる。

【００１２】また、上記装置の好ましい態様では、前記
一対の照射光が前記合成光学系に入射する前に、前記一
対の照射光の少なくとも一方の照射光について、前記合
成光学系に入射させるべきビームサイズ若しくは前記ホ
モジナイザによる結像位置を調整する調整手段をさらに
備える。

【００１３】この場合、一対の光源からの一対の照射光
のビームサイズや広がり角が異なるものであっても、同
一の幾何光学的特性で合成光学系に入射させることがで
きるので、合成光学系よる合成をより簡易に補完するこ
とができる。

【００１４】また、上記装置の好ましい態様では、前記
合成光学系の前に、当該合成光学系に入射する前記第２
ビームのビームサイズを前記合成光学系に入射する前記
第１ビームのビームサイズと一致させるアフォーカル光
学系をさらに備える。

【００１５】この場合、両光源からの一対の照射光のビ
ームサイズが異なるものであっても、同一のビームサイ
ズで合成光学系に入射させることができる。

【００１６】また、上記装置の好ましい態様では、前記
合成光学系の前に、当該合成光学系に入射する前記第１
ビームについて前記ホモジナイザによる結像位置を微調
整する調整光学系をさらに備える。

【００１７】この場合、両光源からの一対の照射光の特
性が異なるものであっても、前記ホモジナイザによる結
像位置を一致させて一対の照射光の照射の微妙な不整合
を調整することができる。

【００１８】また、本発明のレーザ加工装置は、一対の
異なる光源からの一対の照射光をそれぞれ略同一サイズ
の均一ビームとして照射するビーム形成装置と、ワーク
を載置するステージとを備える。

【００１９】この装置では、ビーム形成装置が一対の異
なる光源からの一対の照射光をそれぞれ略同一サイズの
均一ビームとして照射するので、加工光の特性を多様に
設定することができ、加工光の生成に際してのロスも少
ない。

【００２０】

【発明の実施の形態】

【００２１】〔第１実施形態〕図１は、本発明に係る第
１実施形態のビーム形成装置を組み込んだレーザ加工装
置であるレーザアニール装置の構造を説明する図であ
る。このレーザアニール装置は、アモルファス状Ｓｉ等
の半導体薄膜を表面上に形成したガラス板であるワーク
Ｗを載置して３次元的に滑らかに移動可能なステージ１
０と、一対の特性の異なるレーザビームＬＢ1、ＬＢ2を
それぞれ発生する一対のレーザ光源２１、２２と、これ
らのレーザビームＬＢ1、ＬＢ2を合成する合成光学系３
０と、合成光学系３０によって合成された合成光ＣＬを
所定の照度でワークＷ上に入射させる照射光学系４０
と、ワークＷを載置したステージ１０を照射光学系４０
等に対して必要量だけ適宜移動させるステージ駆動装置
６０と、レーザアニール装置全体の各部の動作を統括的
に制御する主制御装置１００とを備える。

【００２２】一対のレーザ光源２１、２２は、ともにワ
ークＷ上の半導体薄膜を加熱するためのエキシマレーザ
その他のパルス光源であり、発光時間やピーク強度、或
いは波長等の特性が互いに異なる一対のレーザビームＬ
Ｂ1、ＬＢ2をそれぞれ個別に発生する。

【００２３】合成光学系３０は、両レーザ光源２１、２
２からの一対のレーザビームＬＢ1、ＬＢ2を空間的に継
ぎ合わせて合成光ＣＬを形成するためのもので、一対の
平行に配置されたナイフエッジミラー３１、３２からな
る。なお、合成光学系３０と両レーザ光源２１、２２と
の間には、それぞれダイバージェンス光学系７１とテレ
スコープ光学系７２とを調整装置として設けている。ダ
イバージェンス光学系７１は、レーザ光源２１からの第
１ビームＬＢ1について、照射光学系４０に設けたホモ
ジナイザ４１による光軸方向結像位置（ビーム形成位
置）を微調整する調整光学系としての役割を有する。テ
レスコープ光学系７２は、レーザ光源２２からの第２ビ
ームＬＢ2について、そのビームサイズを調節して合成
光学系３０に入射する第１ビームＬＢ1のビームサイズ
と一致させるアフォーカル光学系としての役割を有す
る。

【００２４】図２は、合成光学系３０によって形成され
る合成光ＣＬを説明する図である。合成光学系３０は、
レーザ光源２１からの第１ビームＬＢ1を、照射光学系
４０の入射瞳Ｐのうち光軸ＯＡを含む中央側瞳領域ＣＡ
に入射させる。また、合成光学系３０は、レーザ光源２
２からの第２ビームＬＢ2を、２つに分割し、照射光学
系４０の入射瞳Ｐのうち中央側瞳領域ＣＡの両端に設け
た一対の外側瞳領域ＳＡ1、ＳＡ2にそれぞれ入射させ
る。

【００２５】図１に戻って、照射光学系４０は、合成光
学系３０からの合成光ＣＬを一旦複数に分割するととも
にこれらの分割光を矩形のビームにして所定面上に重畳
して均一に入射させるホモジナイザ４１と、ホモジナイ
ザ４１からの均一光を所定の形状に成形するレンズ光学
系４２とを備える。

【００２６】図１に戻って、ステージ駆動装置６０は、
ステージ１０を駆動してワークＷ上の所定領域を照射光
学系４０に対して位置合わせするアライメントを行う。
また、ステージ駆動装置６０は、ワークＷ上の所定領域
でレーザアニールが終了した段階で、ワークＷを上記の
所定領域に隣接する領域にステップ移動させるアライメ
ントを行う。なお、ステージ駆動装置６０によるステー
ジ１０の駆動量は、位置検出装置８０によって常時監視
されている。

【００２７】以下、図１の装置の動作について説明す
る。まず、レーザアニール装置のステージ１０上にワー
クＷを搬送して載置する。次に、照射光学系４０に対し
てステージ１０上のワークＷをアライメントする。次
に、一対のレーザ光源２１、２２から得た合成光ＣＬを
ワークＷ上の所定領域に入射させる。ワークＷ上には、
非晶質半導体のアモルファスＳｉ等の薄膜が形成されて
おり、照射によって半導体の所定領域がアニール、再結
晶化され、電気的特性の優れた半導体薄膜を提供するこ
とができる。以上のようなレーザアニールは、ワークＷ
に設けた複数の所定領域で繰返され、ワークＷに設けた
複数の所定領域で半導体薄膜がアニールされる。

【００２８】この際、上記装置では、合成光学系３０が
一対のレーザ光源２１、２２からの一対のレーザビーム
ＬＢ1、ＬＢ2を空間的に継ぎ合わせて合成光ＣＬを形成
するので、一対のレーザビームＬＢ1、ＬＢ2をロスを最
小限に抑えて合成することができ、合成後は、ホモジナ
イザ４１によって一対のレーザビームＬＢ1、ＬＢ2につ
いて均一な矩形ビームをそれぞれ所定面に形成すること
ができる。さらに、ワークＷ上に入射するビームＡＢ
は、レーザビームＬＢ1、ＬＢ2を効率的に合成したもの
であり、多様なレーザアニールが可能になる。

【００２９】図３は、合成光学系３０及びその周辺の構
造を説明する図である。既に説明したように、合成光学
系３０は、一対のナイフエッジミラー３１、３２からな
り、第１ビームＬＢ1を一対のナイフエッジ３１ａ、３
２ａ間に通過させるとともに第２ビームＬＢ2を一対の
ナイフエッジ３１ａ、３２ａによって分割する。第１ビ
ームＬＢ1についてホモジナイザ４１による結像位置を
微調整するダイバージェンス光学系７１は、凸レンズ７
１ａと凹レンズ７１ｂとを組み合わせたアフォーカル系
となっている。第２ビームＬＢ2のビームサイズを第１
ビームＬＢ1のビームサイズと一致させるテレスコープ
光学系７２も、凹レンズ７２ａと凸レンズ７２ｂとを組
み合わせたアフォーカル系となっている。テレスコープ
光学系７２と合成光学系３０との間には、ターンミラー
３３を設けて第２ビームＬＢ2を案内している。一方、
両レーザビームＬＢ1、ＬＢ2を合成した合成光ＣＬが入
射するホモジナイザ４１は、第１〜第４シリンドリカル
レンズアレイＣＡ1〜ＣＡ4と、凸レンズのコンデンサレ
ンズ４１ａとからなる。ここで、第１及び第３シリンド
リカルレンズアレイＣＡ1、ＣＡ3は、紙面に平行な断面
に曲率を有し、第２及び第４シリンドリカルレンズアレ
イＣＡ2、ＣＡ4は、紙面に垂直で光軸を含む断面に曲率
を有する。

【００３０】以下、動作の概要について説明する。第１
ビームＬＢ1は、ナイフエッジ３１ａ、３２ａ間、すな
わちホモジナイザ４１の光軸ＯＡを含む中央側瞳領域を
通り、第２ビームＬＢ2は、ナイフエッジミラー３１、
３２によって２つに分割されて第１ビームＬＢ1の両
端、すなわちホモジナイザ４１の一対の外側瞳領域を通
って、それぞれホモジナイザ４１に入射する。ホモジナ
イザ４１は、合成光ＣＬが入射できるようにビーム２つ
分の入射瞳のサイズにしてあり、コンデンサレンズ４１
ａ等のレンズ系はその入射瞳に合わせて収差補正がされ
ている。

【００３１】ホモジナイザ４１に入射した合成光ＣＬ
は、第１〜第４シリンドリカルレンズアレイＣＡ1〜Ｃ
Ａ4によって、シリンドリカルレンズを構成するセグメ
ント数に分割された２次光源を形成する。分割された２
次光源からの光ビームは、コンデンサレンズ４１ａに入
射し、コンデンサレンズ４１ａのバックフォーカス位置
に配置された被照射面ＩＳで重ね合わされて均一な矩形
ビームを形成する。

【００３２】ここで、ダイバージェンス光学系７１やテ
レスコープ光学系７２は、第１ビームＬＢ1と第２ビー
ムＬＢ2のビーム特性やその相違等に起因して、ホモジ
ナイザ４１によって形成される矩形ビームについてフォ
ーカス位置の違いやビームサイズの違い、さらにユニフ
ォーミティの違いが生じてしまうことを防止している。

【００３３】前者のダイバージェンス光学系７１は、ホ
モジナイザ４１に入射する第１ビームＬＢ1のＮＡを僅
かに変えてホモジナイザ４１によるベストフォーカス位
置及びビームサイズを調整する。後者のテレスコープ光
学系７２は、ホモジナイザ４１に入射する第１ビームＬ
Ｂ1のビームサイズに第２ビームＬＢ2のビームサイズを
一致させる。これにより、両レーザビームＬＢ1、ＬＢ2
について、シリンドリカルレンズアレイＣＡ1〜ＣＡ4に
よる分割数を一致させて同様のユニフォーミティを得る
ことができる。

【００３４】以下、動作の詳細について説明する。第１
ビームＬＢ1は、図示してないビームデリバリー（ター
ンミラー等）を経て第１ビーム用のダイバージェンス光
学系７１に入射する。このダイバージェンス光学系７１
は、ほぼ等倍のアフォーカル系であり、２つのレンズ７
１ａ、７１ｂのレンズ間距離を変えることにより、この
ダイバージェンス光学系７１から出射する第１ビームＬ
Ｂ1のビームサイズをほとんど変えることなく、この第
１ビームＬＢ1のＮＡを僅かに変えることができる。具
体的な実施例では、ダイバージェンス光学系７１による
出射ＮＡ（第１ビームＬＢ1の広がり角）の可変調節範
囲を数ｍｒａｄ程度とした。なお、２枚のレンズ７１
ａ、７１ｂは凸凹の２群系であり、各々のパワーも小さ
いため、両レンズ７１ａ、７１ｂの間隔を変えても収差
の変化はほとんど生じない。

【００３５】ダイバージェンス光学系７１を出射した第
１ビームＬＢ1は、２枚のナイフエッジミラー３１、３
２の間、すなわちホモジナイザ４１の光軸中心側を通過
するのみである。ナイフエッジミラー３１、３２間を通
過した第１ビームＬＢ1は、その後ホモジナイザ４１の
シリンドリカルレンズアレイＣＡ1の中央部（第１ビー
ムＬＢ1に割り当てられたシリンドリカルレンズ）に入
射し、シリンドリカルレンズの個数（図３では６本）に
分割される。分割された各ビームは、コンデンサレンズ
４１ａにより重ね合わされて被照射面ＩＳで均一ビーム
を形成する。

【００３６】一方、第２ビームＬＢ2は、図示していな
いビームデリバリーを経て第２ビーム用のテレスコープ
光学系７２に入射する。このテレスコープ光学系７２に
入射した第２ビームＬＢ2は、本光学系で拡大または縮
小されて第１ビームＬＢ1と同一のビームサイズとなっ
てここから出射して合成光学系３０に向かう。合成光学
系３０では、ナイフエッジミラー３１、３２によって第
２ビームＬＢ2が２つのビーム部分ＬＢ2a、ＬＢ2bに分
割され、それぞれ第１ビームＬＢ1の両端を通過してホ
モジナイザ４１へと向かう。両ビーム部分ＬＢ2a、ＬＢ
2bは、ホモジナイザ４１の光軸中心の外側、すなわちホ
モジナイザ４１のシリンドリカルレンズアレイＣＡ1の
両端部（第２ビームＬＢ2に割り当てられたシリンドリ
カルレンズ）に入射し、シリンドリカルレンズの個数
（図３では上下３本ずつの計６本）に分割される。分割
された各ビームは、コンデンサレンズ４１ａにより重ね
合わせられて被照射面ＩＳで均一ビームを形成する。

【００３７】以上の説明では、第１ビームＬＢ1及び第
２ビームＬＢ2共に「被照射面ＩＳで均一ビームを形成
する」と記したが、実は両者のベストフォーカス位置
は、主に光源から出射するビームの拡がり角等の特性の
違いにより異なることがある。また、このようにベスト
フォーカスが異なっている場合、ビームサイズも異なっ
ていることが多い。したがって、第１ビームＬＢ1及び
第２ビームＬＢ2の特性の差を補償する必要がある。こ
のため、第２ビームＬＢ2のベストフォーカス位置を真
の被照射面ＩＳ（基準面）として、この基準面に第１ビ
ームＬＢ1のベストフォーカス位置を一致させる。具体
的には、ダイバージェンス光学系７１により第１ビーム
ＬＢ1の出射ＮＡ、すなわちホモジナイザ４１から見た
場合の入射ＮＡを変える。ホモジナイザ４１から見た入
射ＮＡを変更すると、それに応じてホモジナイザ４１通
過後のベストフォーカス位置が変わる。これにより、第
１ビームＬＢ1のベストフォーカス位置を微調し、第２
ビームＬＢ2のそれに一致させることができる。なお、
ホモジナイザ４１のレンズ構成によって出射ＮＡとベス
トフォーカス位置のずれとの対応は異なるのでかかる調
整の詳細な説明は省略する。

【００３８】〔第２実施形態〕以下、第２実施形態のビ
ーム形成装置について説明する。第２実施形態の装置
は、第１実施形態の装置の一部を変形したものであり、
同一部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
なお、第２実施形態のビーム形成装置は、図１と同様の
レーザ加工装置に組み込まれる。図４は、第２実施形態
のビーム形成装置の要部を説明する図である。このビー
ム形成装置は、第１実施形態の図３に対応するものであ
るが、同図において第１ビームＬＢ1の光路中に配置さ
れているダイバージェンス光学系７１を除いた構成とな
っている。

【００３９】この場合、テレスコープ光学系７２を構成
する一対のレンズ７２ａ、７２ｂのレンズ間隔を変える
ことにより、ホモジナイザ４１に入射する第２ビームＬ
Ｂ2のＮＡを微妙に変えることができる。この実施形態
では、テレスコープ光学系７２が、図３の第１ビーム用
のダイバージェンス光学系７１の役割、すなわち第１ビ
ームＬＢ1と第２ビームＬＢ2とのフォーカス位置の調整
も行う。

【００４０】〔第３実施形態〕以下、第３実施形態のビ
ーム形成装置について説明する。第３実施形態の装置
は、第１実施形態の装置の一部を変形したものである。
なお、第３実施形態のビーム形成装置は、図１と同様の
レーザ加工装置に組み込まれる。図５は、第３実施形態
のビーム形成装置の要部を説明する図である。このビー
ム形成装置は、第１実施形態の図３に対応するものであ
るが、同図において第２ビームＬＢ2中に配置されてい
るテレスコープ光学系７２を除いた構成となっている。

【００４１】使用する２つのレーザビームＬＢ1、ＬＢ2
のビームサイズがほとんど同じ場合、ビームサイズを一
致させるための図３に示すようなテレスコープ光学系７
２を配置する必要がなくなる。また、使用する２つのレ
ーザビームＬＢ1、ＬＢ2のビームサイズが異なっていて
もよい用途の場合も、図３に示すようなテレスコープ光
学系７２は不要となる。

【００４２】〔第４実施形態〕以下、第４実施形態のビ
ーム形成装置について説明する。第４実施形態の装置
は、第１実施形態の装置の一部を変形したものである。
図６は、第４実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。このビーム形成装置では、分割光学系１３
０として、一対のナイフエッジミラーの代わりにナイフ
エッジプリズム１３５を用いる。ホモジナイザ４１通過
後のビームの均一性に関して対称性等が間題にならない
場合、本実施形態のようにナイフエッジプリズム１３５
のナイフエッジ部１３５ａを利用して、ホモジナイザ４
１の光軸ＯＡから上側に第１ビームＬＢ1を入射させ、
ホモジナイザ４１の光軸ＯＡから下側に第２ビームＬＢ
2を入射させる。つまり、両レーザビームＬＢ1、ＬＢ2
を単に並べて配置しただけのものとすることができる。
なお、第１ビームＬＢ1と第２ビームＬＢ2とを対向する
方向からナイフエッジプリズム１３５に入射させるため
のビームデリバリーについては図示を省略している。

【００４３】〔第５実施形態〕以下、第５実施形態のビ
ーム形成装置について説明する。第５実施形態の装置
は、第１実施形態の装置の一部を変形したものである。
図７は、第５実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。このビーム形成装置では、分割光学系２３
０として、一対のナイフエッジミラー１３１、１３２の
ナイフエッジ部１３１ａ、１３２ａ同士を突き合わせる
ようにしたものを持ちいる。

【００４４】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではな
い。上記実施形態では、ダイバージェンス光学系７１や
テレスコープ光学系７２が球面系であるように説明した
が、Ｘ軸若しくはＹ軸に直交する断面の一方に作用する
シリンドリカルレンズ系とすることができる。シリンド
リカルレンズ系とした場合は、より重要な断面に注目し
て、その断面でのフォーカス調整を行うことになる。通
常のエキシマレーザの場合、電極方向とそれに直行する
方向とでは拡がり角等のビーム特性が異なり、一方の断
面に注目してシリンドリカル系を配置することが多い。
さらに、両断面のベストフォーカスを個別に一致させる
ために、シリンドリカルレンズ系で構成したダイバージ
ェンス光学系やテレスコープ光学系を直交する断面ごと
に個別に配置しても良い。

【００４５】また、上記実施形態の照射光学系４０は、
ホモジナイザ４１によってマスク４２を照明し、マスク
４２の像を投影レンズ４３に照射することとしたが、ホ
モジナイザ４１の被照射面ＩＳに直接ワークＷを配置す
ることもできる。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のビーム形成装置によれば、合成光学系が一対の異なる
光源からの一対の照射光を空間的に継ぎ合わせて合成す
るので、一対の照射光をロスを最小限に抑えて合成する
ことができ、合成後は、ホモジナイザによって一対の照
射光について均一なビームをそれぞれ所定面上に形成す
ることができる。

【００４７】また、本発明のレーザ加工装置によれば、
ビーム形成装置が一対の異なる光源からの一対の照射光
をそれぞれ略同一サイズの均一ビームとして照射するの
で、加工光の特性を多様に設定することができ、加工光
の生成に際してのロスも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のビーム形成装置を組み込んだレ
ーザアニール装置の構造を示す図である。

【図２】図１の合成光学系によって形成される合成光を
説明する図である。

【図３】合成光学系３０及びその周辺の詳細な構造を説
明する図である。

【図４】第２実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。

【図５】第３実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。

【図６】第４実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。

【図７】第５実施形態のビーム形成装置の要部を説明す
る図である。

【符号の説明】

１０ステージ２１,２２レーザ光源３０合成光学系３１,３２ナイフエッジミラー４０照射光学系４１ホモジナイザ４２レンズ光学系６０ステージ駆動装置７１ダイバージェンス光学系７１ａ,７１ｂレンズ７２テレスコープ光学系７２ａ,７２ｂレンズ８０位置検出装置１００主制御装置ＡＢ線条ビームＣＬ合成光ＬＢ1 第１ビームＬＢ2 第２ビームＷワーク

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の異なる光源からの一対の照射光を
空間的に継ぎ合わせて合成する合成光学系と、前記合成光学系で合成された合成光を複数に分割すると
ともに分割された合成光を重畳して照射することによ
り、前記一対の照射光を略同一サイズの均一ビームとし
て所定面上にそれぞれ入射させるホモジナイザとを備え
るビーム形成装置。
【請求項２】前記合成光学系は、前記一対の照射光の
一方である第１ビームを、前記ホモジナイザの光軸を含
む中央側瞳領域に入射させ、前記一対の照射光の他方で
ある第２ビームを、２つに分割して前記ホモジナイザの
前記中央側瞳領域の両端に設けた一対の外側瞳領域に入
射させることを特徴とする請求項１記載のビーム形成装
置。
【請求項３】前記合成光学系は、所定の間隔で配置さ
れた２枚のスリット型ミラーからなり、前記第１ビーム
は、前記２枚のスリット型ミラーの間を通過するととも
に、前記第２ビームは、前記２枚のスリット型ミラーで
個別に反射されて分割され、前記第１ビームの両端を通
過することを特徴とする請求項２記載のビーム形成装
置。
【請求項４】前記一対の照射光が前記合成光学系に入
射する前に、前記一対の照射光の少なくとも一方の照射
光について、前記合成光学系に入射させるべきビームサ
イズ若しくは前記ホモジナイザによる結像位置を調整す
る調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記
載のビーム形成装置。
【請求項５】前記合成光学系の前に、当該合成光学系
に入射する前記第２ビームのビームサイズを前記合成光
学系に入射する前記第１ビームのビームサイズと一致さ
せるアフォーカル光学系をさらに備えることを特徴とす
る請求項２記載のビーム形成装置。
【請求項６】前記合成光学系の前に、当該合成光学系
に入射する前記第１ビームについて前記ホモジナイザに
よる結像位置を微調整する調整光学系をさらに備えるこ
とを特徴とする請求項３記載のビーム形成装置。