JP4169264B2

JP4169264B2 - Light beam generator

Info

Publication number: JP4169264B2
Application number: JP2003113643A
Authority: JP
Inventors: 学矢部
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP2004317904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを生成する光ビーム生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザ光を半導体基板（以下、「基板」という。）に照射して、基板をアニールするレーザアニーリング、基板上の異物を除去するレーザクリーニング、あるいは、基板表面の加工を行うレーザアブレーション等の様々な処理が実施されている。これらの処理では、レーザ光（例えば、強度分布が均一にされたレーザ光）を生成するヘッド部を有する光照射装置が利用される。
【０００３】
なお、特許文献１ではデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を利用した焼付装置において、光源とＤＭＤとの間の光路上に調光フィルタやカラーフィルタを設け、感光材料上に照射される光の強度や波長をきめ細かく調整する技術が開示されている。また、特許文献２ではＤＭＤの微小ミラー群のデューティを個別に変更することにより、各微小ミラーに対応する感光材料上の光照射領域に照射される光の累積光量を制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３６０１号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４１９１１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記レーザ光を用いた処理を効率よく基板に施すには、高出力のレーザ光を基板に照射する必要がある。ところが、処理される基板の状態によっては、レーザ光の強度やその分布のばらつき等の影響が基板に生じる恐れがある。
【０００６】
一方、特許文献１または特許文献２に記載の技術では感光材料上の光照射領域群に照射される光の強度を全体的に変更したり、一定時間の間に各光照射領域に照射される光の累積光量を制御することは可能であるが、光照射領域毎に照射される光の強度を変更する（すなわち、光の強度分布を変更する）ことはできない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ミラーデバイスを用いて光ビームの強度分布を変更する手法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光ビーム生成装置であって、光源と、姿勢が個別に変更可能な複数の第１ミラーを有し、前記光源からの入力光ビームを反射して第１の方向へと向かう第１反射光ビームおよび第２の方向へと向かう第２反射光ビームを生成する第１ミラーデバイスと、前記第１反射光ビームおよび前記第２反射光ビームを所定の位置へと導く光学系と、姿勢が個別に変更可能な複数の第２ミラーを有し、前記所定の位置に配置されて前記第１反射光ビームおよび前記第２反射光ビームを所定の方向へと反射して出力光ビームを生成する第２ミラーデバイスとを備え、前記光学系が、前記第２反射光ビームの光路上において光ビームの強度を変更する光学素子を有し、前記複数の第１ミラーと前記複数の第２ミラーとが１対１に対応付けられており、前記複数の第１ミラーのそれぞれから前記第１の方向または前記第２の方向へと反射光ビーム要素が導き出され、前記光学系により、前記反射光ビーム要素を出射する第１ミラーに対応する第２ミラーへと前記反射光ビーム要素が導かれ、前記反射光ビーム要素が前記第２ミラーにより前記所定の方向へと反射される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光ビーム生成装置であって、前記第１ミラーデバイスが、前記入力光ビームを反射して第３の方向へと向かう第３反射光ビームも生成し、前記光学系が前記第３反射光ビームを前記所定の位置へと導き、前記第２ミラーデバイスが、前記第１ないし第３反射光ビームを前記所定の方向へと反射して前記出力光ビームを生成し、前記光学系が、前記第３反射光ビームの光路上において光ビームの強度を変更するもう１つの光学素子を有し、前記反射光ビーム要素が、前記複数の第１ミラーのそれぞれから前記第１の方向、前記第２の方向または前記第３の方向へと導き出される。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光ビーム生成装置であって、前記複数の第１ミラーおよび前記複数の第２ミラーの姿勢を制御する制御部をさらに備える。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光ビーム生成装置であって、前記入力光ビームの強度分布を測定する手段をさらに備え、前記強度分布に基づいて前記複数の第１ミラーおよび前記複数の第２ミラーの姿勢が制御される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の光ビーム生成装置であって、前記出力光ビームが対象物上に照射され、対象物上の前記出力光ビームの照射位置の前記対象物に対する相対移動方向に応じて前記複数の第１ミラーおよび前記複数の第２ミラーの姿勢が制御される。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の光ビーム生成装置であって、前記第２ミラーデバイスからの前記出力光ビームを入力光ビームとする、前記第１ミラーデバイス、前記光学系および前記第２ミラーデバイスのもう１つの組み合わせをさらに備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る光照射装置１の構成を示す図である。
【００１５】
光照射装置１では基板の表面に光を照射することにより、例えば、アニール等の処理が基板に対して施される。光照射装置１は、基板９を支持するステージ２、ステージ２を図１中のＸ方向またはＹ方向へと移動するステージ移動機構２１、光ビームを生成するヘッド部３、並びに、ヘッド部３およびステージ移動機構２１に接続された制御部４を有し、ヘッド部３からの光ビームが基板９に照射される。なお、ステージ２には吸気口および排気口、並びに、光ビームを透過する透光窓が設けられたカバーが必要に応じて取り付けられ、所定のガス雰囲気内で基板９に対して光ビームが照射されてもよい。
【００１６】
ヘッド部３は、光を出射するレーザ（または点光源ランプ）である光源３１、および、姿勢が個別に変更可能な複数の微小ミラーが配列された２つのＤＭＤ３２，３３を有し、光学系を介して光源３１からの光ビームが２つのＤＭＤ３２，３３により空間変調されて基板９上に照射される。ＤＭＤ３２，３３は、例えば、１８ｍｍ四方の大きさのチップに１２８０×１０２４個の微小ミラーが配列されたものであり、各微小ミラーの姿勢はその反射面の対角線を軸として複数の角度に傾く。
【００１７】
ヘッド部３において、光源３１から出射された光はレンズ３４０により広がりつつコリメータレンズ３４１へと導かれ、光軸Ｊ１に平行な光ビームが導き出される。コリメータレンズ３４１からの光ビームはシャッタ３４２を介してビームスプリッタ３４３へと導かれ、一部の光ビームは複数の照度センサを有する強度分布測定部３５へと導かれる。強度分布測定部３５では光源３１からの光ビームの強度分布が常時測定され、測定結果が制御部４へと出力される。なお、光ビームの強度分布は必ずしも常時測定される必要はなく、光路に対して進退可能な（または、回転する）プリズム等が設けられることにより、強度分布測定部３５への光ビームの導入または遮断の切替が行われてもよい。
【００１８】
また、ビームスプリッタ３４３において、残りの光ビームはＤＭＤ（以下、「第１ＤＭＤ」と呼ぶ。）３２へと入射して微小ミラー群に照射される。なお、第１ＤＭＤ３２に入射する光ビームを、以下、「入力光ビーム」と呼ぶ。
【００１９】
第１ＤＭＤ３２では、制御部４からの入力に従って各微小ミラーが、向きが異なる２つの姿勢（第１の姿勢または第２の姿勢）のいずれかにされており、微小ミラー群のうち第１の姿勢の微小ミラーからの入力光ビームの反射光のみにより形成される光ビーム（以下、「第１反射光ビーム」と呼ぶ。）、および、第２の姿勢の微小ミラーからの入力光ビームの反射光のみにより形成される光ビーム（以下、「第２反射光ビーム」と呼ぶ。）が生成される。第１反射光ビームおよび第２反射光ビームは、光学系３６によりそれぞれ異なる経路を経て第１ＤＭＤ３２に対して共役な位置に配置された次のＤＭＤ（以下、「第２ＤＭＤ」と呼ぶ。）３３へと導かれる。
【００２０】
第２ＤＭＤ３３では、第１反射光ビームおよび第２反射光ビームがそれぞれ集光レンズ３４４へ向かって同一方向に反射され、第１反射光ビームの反射光および第２反射光ビームの反射光により形成される光ビーム（以下、「出力光ビーム」と呼ぶ。）が集光レンズ３４４により集光されつつガルバノミラー３７へと導かれる。ガルバノミラー３７はＸ軸に平行な中心軸を中心に所定の回転角内で振動する。ガルバノミラー３７により反射された出力光ビームはＹ方向に移動しつつレンズ３８へと導かれる。
【００２１】
レンズ３８は、焦点距離がｆであり、入射光と光軸とのなす角がθである場合に、基板９の表面における光の照射位置と光軸との間のＹ方向に関する距離ｙが、（ｙ＝ｆ×θ）となるレンズ（いわゆる、ｆθレンズ）であり、レンズ３８へと入射した出力光ビームは光軸とのなす角θに応じて基板９上の対応する位置へと導かれる。
【００２２】
ステージ移動機構２１はステージ２を図１中のＹ方向に移動するＹ方向移動機構２２、および、Ｘ方向に移動するＸ方向移動機構２３を有する。Ｙ方向移動機構２２はモータ２２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ２２１が回転することによりＸ方向移動機構２３がガイドレール２２２に沿って図１中のＹ方向に移動する。Ｘ方向移動機構２３もＹ方向移動機構２２と同様の構成となっており、モータ２３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ２がガイドレール２３２に沿ってＸ方向に移動する。
【００２３】
図２は、第１ＤＭＤ３２を（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。前述のように、第１ＤＭＤ３２では入射する光ビーム（すなわち、入力光ビーム）から第１反射光ビームまたは第２反射光ビームが生成され、図２に示すように、第１反射光ビームはレンズ３６１を介してミラー３６５へと導かれる。また、第２反射光ビームは光学フィルタ３６４（例えば、透過率が８０％のＮＤフィルタ（neutral density filter））へと導かれて光ビームの強度が変更され、レンズ３６２を介してミラー３６６へと導かれる。そして、第１反射光ビームはミラー３６５により反射されて図１中に破線にて示すレンズ３６７を介して第２ＤＭＤ３３へと導かれ、第２反射光ビームはミラー３６６により反射されてレンズ３６８を介して第２ＤＭＤ３３へと導かれる。なお、ミラー３６５，３６６はＹＺ平面に平行であってＤＭＤ３２，３３の中心を通る対称面を中心として互いに対称に配置されており、第１ＤＭＤ３２からの距離、または、第２ＤＭＤ３３からの距離が互いに等しい。
【００２４】
ここで、第１ＤＭＤ３２の複数の微小ミラー（以下、「第１ミラー」と呼ぶ。）と第２ＤＭＤ３３の複数の微小ミラー（以下、「第２ミラー」と呼ぶ。）とは１対１に対応付けられており、複数の第１ミラーのそれぞれから導き出される第１反射光ビームまたは第２反射光ビームの要素（以下、「反射光ビーム要素」と呼ぶ。）は、光学系３６により対応する第２ミラーへと導かれる。各第２ミラーは入射する反射光ビーム要素が出射された第１ミラーの姿勢に応じた姿勢へと変更されている。
【００２５】
例えば、１つの第１ミラーが第１の姿勢である場合には、対応する第２ミラーはレンズ３６７から入射する反射光ビーム要素（すなわち、強度が変更されていない第１反射光ビームの要素）を集光レンズ３４４へと向かって反射する姿勢とされ、第１ミラーが第２の姿勢である場合には、レンズ３６８から入射する反射光ビーム要素（すなわち、第１ミラーに入射する光ビームに比べて８０％の強度とされた第２反射光ビームの要素）を第２ミラーにより集光レンズ３４４へと反射する姿勢とされる。これにより、複数の第２ミラーのそれぞれに入射する反射光ビーム要素の全てが集光レンズ３４４に向けて反射されて反射光ビーム要素の集合（すなわち、出力光ビーム）とされ、複数の第２ミラーのそれぞれに対応する基板９上の光照射領域に２種類の強度（１００％または８０％の強度）のうちいずれかの強度の光ビームが照射される。
【００２６】
光照射装置１において基板９に対してアニール処理が施される（すなわち、光が照射される）際には、まず、制御部４がステージ移動機構２１を制御することによりステージ２が移動を開始し、基板９がＸ方向へと連続的に移動する。そして、ステージ移動機構２１に同期させてヘッド部３を制御することにより基板９に対する光の照射が行われる。
【００２７】
具体的には、ガルバノミラー３７の回転方向が、基板９上の光ビームの照射位置を（＋Ｙ）方向に移動する方向である間は、シャッタ３４２が開かれて基板９上に光ビームが導かれ、図３に例示する基板９上の光照射領域群のうち平行斜線を付す（＋Ｙ）側の部位に含まれる光照射領域６１へと照射される光ビームの強度が、残りの光照射領域６１へと照射される光ビームの強度に対して８０％にされる。
【００２８】
このとき、ヘッド部３では強度分布測定部３５により第１ＤＭＤ３２に入射する光ビームの強度分布が取得され、制御部４により強度分布の測定結果に基づいて複数の第１ミラーおよび複数の第２ミラーの姿勢が必要に応じて制御される。例えば、最大強度の８０％の強度にて光が照射されるべき光照射領域６１（すなわち、（＋Ｙ）側に位置する光照射領域６１）に対応する第１ミラーに入射する光ビーム要素の強度が比較的強い（例えば、入力光ビームの最大強度近傍の強度）場合には、この第１ミラーの姿勢が第２の姿勢とされ、第１ミラーに入射する光ビーム要素の強度が８０％の大きさに変更されて第２ミラーへと導かれる。また、入射する光ビーム要素の強度が比較的弱い（例えば、入力光ビームの最大強度に対して８０％程度の強度）場合には、この第１ミラーの姿勢が第１の姿勢とされ、第１ミラーに入射する光の強度が変更されずに第２ミラーへと導かれる。これにより、少なくとも８０％の強度にて光が照射されるべき領域において、強度分布の均一化を図ることが実現される。
【００２９】
一方、ガルバノミラー３７の回転方向が、基板９上の光ビームの照射位置を（−Ｙ）方向に移動する方向である間は、シャッタ３４２が閉じられて基板９上に光ビームが導かれない状態にされる。このように、光照射装置１ではガルバノミラー３７の回転方向に応じてシャッタ３４２の開閉が制御されて基板９上に強度分布が変更された光ビームが間欠的に照射される。
【００３０】
以上のように、光照射装置１のヘッド部３では、光源３１から入射する光ビームが第１ＤＭＤ３２により反射されて第１の方向へと向かう（すなわち、ミラー３６５へと向かう）第１反射光ビーム、および、第２の方向へと向かう（すなわち、ミラー３６６へと向かう）第２反射光ビームが生成される。そして、第２反射光ビームの光路上に設けられた光学フィルタ３６４により第２反射光ビームの強度が変更されるとともに、第１反射光ビームおよび第２反射光ビームが第２ＤＭＤ３３へと導かれて所定の方向に向かって反射される。これにより、ヘッド部３では強度分布が変更可能な光ビームを容易に生成することができる。また、光照射装置１ではアニール処理の際に、基板９上の照射位置の相対移動方向の先頭側において強度を比較的弱くした光ビームを基板９に照射することができるため、基板９が急激に加熱されることが抑制され、基板９に適切に処理を施すことができる。
【００３１】
なお、図１のヘッド部３では、第１ＤＭＤ３２による回折の影響を除去するためにレンズ３６１，３６２が設けられており、具体的にはレンズ３６１，３６２の光源３１側の焦点位置に第１ＤＭＤ３２が配置され、レンズ３６１，３６２の第２ＤＭＤ３３側の焦点位置がそれぞれレンズ３６７，３６８の第１ＤＭＤ３２側の焦点位置と一致し、レンズ３６７，３６８の基板９側の焦点位置に第２ＤＭＤ３３が配置される。しかしながら、レンズ３６１，３６２は省略されてもよく、この場合にはＤＭＤ３２，３３間の光路長が短くされることが好ましい。例えば、ＤＭＤ３２，３３上における光ビームの照射領域が直径２０ｍｍの円形領域であり、その反射光が基板９上に直径１００μｍの円形領域に導かれる場合に、その焦点深度を１０μｍとするには、ＤＭＤ３２，３３間の光路長は４００ｍｍ（＝（２×１０^４／１００）^２×１０）以内とされることが好ましい。
【００３２】
また、光照射装置１では、ガルバノミラー３７が省略されてステージ移動機構２１のみにより基板９上の光ビームの照射位置が基板９に対して相対的にＸおよびＹ方向に任意に移動してもよい。この場合、光照射装置１では、基板９上の光ビームの照射位置の基板９に対する相対移動方向に応じて各光照射領域への光ビームの強度分布が制御部４により自在に変更される。
【００３３】
例えば、ステージ２の移動により基板９上の光ビームの照射位置が基板９に対して（＋Ｙ）方向に相対的に移動する場合には、上述の例と同様に図３に示すように（＋Ｙ）側の部位に含まれる光照射領域６１へと照射される光ビームの強度が、残りの光照射領域６１へと照射される光ビームの強度の８０％とされる。また、光ビームの照射位置が（−Ｙ）方向へと相対的に移動する際には、図４に示す光照射領域群において平行斜線を付す（−Ｙ）側の部位に含まれる光照射領域６１へと照射される光ビームの強度が、残りの光照射領域６１へと照射される光ビームの強度の８０％とされる。
【００３４】
このように、光照射装置１のヘッド部３では、ステージ移動機構２１に同期して複数の第１ミラーおよび複数の第２ミラーの姿勢が制御部４により制御されるため、基板９上の光ビームの照射位置の基板９に対する相対移動方向に応じて、光ビームの強度分布を高速かつ柔軟に変更することができる。
【００３５】
図５は、第２の実施の形態に係る光照射装置のヘッド部３ａを示す図であり、ヘッド部３ａの一部のみを示している。図５のヘッド部３ａでは、図１のヘッド部３における第１ＤＭＤ３２、光学系３６および第２ＤＭＤ３３に加えて、これらと同様の構成である第３ＤＭＤ３２ａ、第２光学系３６ａおよび第４ＤＭＤ３３ａが設けられ、第２ＤＭＤ３３からの出力光ビームがミラー３４５，３４６を介して第３ＤＭＤ３２ａへと導かれる。他の構成は図１と同様である。
【００３６】
第３ＤＭＤ３２ａでは、第１ＤＭＤ３２と同様に、レンズ３６１ａへと向かう第３反射光ビーム、および、レンズ３６２ａへと向かう第４反射光ビームが生成され、第４反射光ビームの光路上において第３ＤＭＤ３２ａとレンズ３６２ａとの間には、透過率が９０％の光学フィルタ３６４ａが設けられる。第３反射光ビームはミラー３６５ａおよびレンズ３６７ａを介して第４ＤＭＤ３３ａへと導かれ、第４反射光ビームはミラー３６６ａおよびレンズ３６８ａを介して第４ＤＭＤ３３ａへと導かれる。そして、第４反射光ビームおよび第３反射光ビームが第４ＤＭＤ３３ａにより集光レンズ３４４に向かって同一方向に反射される。
【００３７】
図５のヘッド部３ａでは、ＤＭＤ３２，３３，３２ａ，３３ａの各微小ミラーが１対１に対応付けられる。すなわち、１つの第１ミラーに入射する光ビーム要素の反射光（すなわち、反射光ビーム要素）は光学系３６により対応する第２ミラーへと導かれ、第２ミラーからの反射光ビーム要素の反射光はミラー３４５，３４６を介して対応する第３ＤＭＤ３２ａの微小ミラー（以下、「第３ミラー」と呼ぶ。）へと導かれる。そして、第３ミラーからの反射光が光学系３６ａにより対応する第４ＤＭＤ３３ａの微小ミラー（以下、「第４ミラー」と呼ぶ。）へと導かれる。
【００３８】
これにより、図５のヘッド部３ａでは基板９上の光照射領域群に照射される光ビーム要素の強度を個別に４階調に変更することが可能となる。すなわち、最大強度（すなわち、１００％の強度）の光ビーム要素を１つの光照射領域６１に照射するには、対応する第１ミラーからの反射光ビーム要素が第１反射光ビームに含まれて第２ミラーに導かれ、この反射光ビーム要素の反射光が第３ミラーにより第３反射光ビームに含まれて第４ミラーに導かれる。同様に、最大強度の９０％の強度の光ビーム要素を照射するには、反射光ビーム要素が第１ミラーにより第１反射光ビームに含まれた後、第３ミラーにより第４反射光ビームに含まれて第４ミラーに導かれる。また、８０％の強度の光ビーム要素を照射するには、第１ミラーにより第２反射光ビームに含まれた後、第３ミラーにより第３反射光ビームに含まれて第４ミラーに導かれ、７２％の強度の光ビーム要素を照射するには、第１ミラーにより第２反射光ビームに含まれた後、第３ミラーにより第４反射光ビームに含まれて第４ミラーに導かれる。
【００３９】
以上のように、図５のヘッド部３ａでは、第１ＤＭＤ３２、光学系３６および第２ＤＭＤ３３のもう１つの組み合わせとなる第３ＤＭＤ３２ａ、光学系３６ａおよび第４ＤＭＤ３３ａがさらに設けられ、第２ＤＭＤ３３の出力光ビームが第３ＤＭＤ３２ａの入力光ビームとされる。これにより、ヘッド部３ａでは光ビームの強度分布を多階調に変更することができ、基板９に対してきめの細かい処理を施すことができる。
【００４０】
図６は、第３の実施の形態に係る光照射装置のヘッド部３ｂを示す図であり、図２に対応する図である。図６のヘッド部３ｂでは図１のヘッド部３と比較して、レンズ３６３、光学フィルタ３６４ｂおよびミラー３６９がさらに設けられる。
【００４１】
図６のヘッド部３ｂでは、各第１ミラーの向きが第１の姿勢、第２の姿勢に加えて入射する光ビーム要素をミラー３６９に向けて反射する第３の姿勢とすることが可能とされ、各第１ミラーからミラー３６５，３６６，３６９のいずれかに向かう反射光ビーム要素が導き出される。このとき、第３の姿勢とされた第１ミラーから導き出された反射光ビーム要素の集合により形成される第３反射光ビームは、第２反射光ビームと同様に、光路上に設けられた光学フィルタ３６４ｂ（但し、透過率が光学フィルタ３６４とは異なる。）により光の強度が低減されてレンズ３６３によりミラー３６９へと導かれる。そして、その反射光が図示省略のレンズを介して第２ＤＭＤ３３へと導かれる（図１参照）。第２ミラーも第１ミラーと同様に、３つの異なる姿勢とすることが可能であり、第３反射光ビームは第１反射光ビームおよび第２反射光ビームと同様に、集光レンズ３４４に向けて同一の方向に反射される。これにより、図６のヘッド部３ｂでは、各光照射領域に照射される光ビーム要素の強度を個別に３階調に変更することが可能となる。
【００４２】
以上のように、図６のヘッド部３ｂでは第１ＤＭＤ３２が、入力光ビームを反射して第３の方向に向かう第３反射光ビームも生成し、第３反射光ビームの光路上にもう１つの光学フィルタ３６４ｂが設けられる。そして、第２ＤＭＤ３３が第１ないし第３反射光ビームを所定の方向へと反射することにより、ヘッド部３ｂでは光の強度分布が多階調に変更された光ビームを生成することができる。
【００４３】
なお、複数のヘッド部３ｂが図５のヘッド部３ａのように直列に接続され、さらに多くの階調に強度分布が変更可能な光ビームが生成されてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００４５】
上記実施の形態におけるヘッド部は、レーザアブレーション、レーザクリーニング、レーザアニーリング等の光ビームのエネルギを利用して基板９に処理を施す用途に特に適しているが、例えば、パターン描画等の他の用途に利用されてもよい。
【００４６】
また、出力光ビームの強度分布は、例えば、基板９に対してレーザクリーニングが施される際には、光照射領域群において中心近傍に位置する光照射領域に照射される光ビームの強度を比較的弱くして、環状の強度分布を有する光ビームが生成されてもよい。これにより、光ビームを走査した際に光ビームが照射される線状の領域の中心線上の温度が過剰に上昇することが防止される。
【００４７】
さらに、ヘッド部は対象物に照射する光ビームの強度分布を均一化するために利用することができる（いわゆる、ホモジナイザとしての機能を果たす。）。例えば、光源に利用されるランプ等の経時変化により（例えば、劣化により）強度分布に変動が生じた場合等であっても、ヘッド部では強度分布を補正しておよそ均一な光ビームを生成することができる。
【００４８】
ヘッド部に設けられるミラーデバイスは上記実施の形態で用いられるＤＭＤには限定されず、例えば、ピエゾ素子を利用して姿勢が制御されるミラーが配列されたものであってもよい。すなわち、ミラーデバイスとしては姿勢が個別に変更可能な複数のミラーを有するものであれば様々なものが利用可能である。
【００４９】
第２反射光ビーム（または、第２の実施の形態の第４反射光ビームもしくは第３の実施の形態の第３反射光ビーム）の光路上に設けられる光ビームの強度を変更する光学素子は必ずしも光学フィルタである必要はなく、例えば、反射率が異なるミラー３６６，３６６ａ，３６９が設けられることにより光ビームの強度が変更されてもよい。また、光学系において第１反射光ビーム（または、第２の実施の形態の第３反射光ビーム）の光路上にも光の強度を変更する光学素子が設けられてもよい。
【００５０】
また、基板９上の出力光ビームの照射位置は、例えば、回転するポリゴンミラーがヘッド部内に設けられたり、ヘッド部に移動機構が設けられることにより移動してもよい。
【００５１】
ヘッド部からの光ビームが照射される基板９は、半導体基板のみならず、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル表示装置用のガラス基板等に対する熱処理にも利用することができる。また、光が照射される対象物は必ずしもいわゆる基板である必要はなく、例えば、紫外線硬化性樹脂等が対象物とされてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１ないし６の発明では、ミラーデバイスを用いて強度分布が変更可能な光ビームを容易に生成することができる。
【００５３】
また、請求項２および６の発明では、光ビームの強度分布を多階調に変更することができる。
【００５４】
また、請求項４の発明では、光ビームの強度分布を適切に変更することができ、請求項５の発明では、対象物に光ビームを照射して適切に処理を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光照射装置の構成を示す図である。
【図２】第１反射光ビームおよび第２反射光ビームが生成される様子を説明するための図である。
【図３】基板上の光照射領域を示す図である。
【図４】基板上の光照射領域を示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係るヘッド部を示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係るヘッド部を示す図である。
【符号の説明】
３，３ａ，３ｂヘッド部
４制御部
９基板
２１ステージ移動機構
３１光源
３２，３３，３２ａ，３３ａＤＭＤ
３５強度分布測定部
３６，３６ａ光学系
３７ガルバノミラー
３６４，３６４ａ，３６４ｂ光学フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light beam generating apparatus that generates a light beam.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, laser annealing for irradiating a semiconductor substrate (hereinafter referred to as “substrate”) to anneal the substrate, laser cleaning for removing foreign matters on the substrate, laser ablation for processing the substrate surface, etc. Various processes have been implemented. In these processes, a light irradiation apparatus having a head unit that generates laser light (for example, laser light having a uniform intensity distribution) is used.
[0003]
In Patent Document 1, in a printing apparatus using a digital micromirror device (DMD), a light control filter or a color filter is provided on the optical path between the light source and the DMD, and the intensity of light irradiated on the photosensitive material A technique for finely adjusting the wavelength is disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a technique for controlling the cumulative amount of light applied to a light irradiation region on a photosensitive material corresponding to each micromirror by individually changing the duty of a DMD micromirror group. Yes.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-13601 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-241911
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to efficiently perform the processing using the laser beam on the substrate, it is necessary to irradiate the substrate with a high-power laser beam. However, depending on the state of the substrate to be processed, the substrate may be affected by variations in the intensity of the laser beam and its distribution.
[0006]
On the other hand, in the technique described in Patent Document 1 or Patent Document 2, the intensity of light irradiated to the light irradiation area group on the photosensitive material is changed as a whole, or each light irradiation area is irradiated for a certain time. Although it is possible to control the cumulative amount of light, it is not possible to change the intensity of light irradiated for each light irradiation region (that is, change the light intensity distribution).
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for changing the intensity distribution of a light beam using a mirror device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a light beam generating device, comprising a light source and a plurality of first mirrors whose postures can be individually changed, and reflecting an input light beam from the light source to produce a first light beam. A first mirror device that generates a first reflected light beam directed in a direction and a second reflected light beam directed in a second direction, and the first reflected light beam and the second reflected light beam to a predetermined position An optical system for guiding and a plurality of second mirrors whose postures can be individually changed, and disposed at the predetermined position to reflect the first reflected light beam and the second reflected light beam in a predetermined direction. A second mirror device that generates an output light beam, and the optical system includes an optical element that changes an intensity of the light beam on an optical path of the second reflected light beam, and the plurality of first mirrors, One-to-one correspondence with the plurality of second mirrors The reflected light beam element is led out from each of the plurality of first mirrors in the first direction or the second direction, and the reflected light beam element is emitted by the optical system. The reflected light beam element is guided to a second mirror corresponding to the mirror, and the reflected light beam element is reflected by the second mirror in the predetermined direction.
[0009]
The invention according to claim 2 is the light beam generating apparatus according to claim 1, wherein the first mirror device reflects the input light beam and travels in a third direction. The optical system guides the third reflected light beam to the predetermined position, and the second mirror device reflects the first to third reflected light beams in the predetermined direction to An output light beam is generated, and the optical system includes another optical element that changes an intensity of the light beam on an optical path of the third reflected light beam, and the reflected light beam element includes the plurality of first light beams. Derived from each of the mirrors in the first direction, the second direction or the third direction.
[0010]
A third aspect of the present invention is the light beam generating apparatus according to the first or second aspect, further comprising a controller that controls the postures of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors.
[0011]
A fourth aspect of the present invention is the light beam generating apparatus according to the third aspect, further comprising means for measuring an intensity distribution of the input light beam, and the plurality of first mirrors based on the intensity distribution. And the attitude of the plurality of second mirrors is controlled.
[0012]
The invention according to claim 5 is the light beam generating device according to claim 3 or 4, wherein the output light beam is irradiated onto an object, and the irradiation position of the output light beam on the object is The postures of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors are controlled according to the relative movement direction with respect to the object.
[0013]
A sixth aspect of the present invention is the light beam generating apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the output light beam from the second mirror device is an input light beam. Further comprising another combination of a device, the optical system and the second mirror device.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
[0015]
In the light irradiation apparatus 1, for example, annealing or the like is performed on the substrate by irradiating the surface of the substrate with light. The light irradiation apparatus 1 includes a stage 2 that supports a substrate 9, a stage moving mechanism 21 that moves the stage 2 in the X direction or the Y direction in FIG. 1, a head unit 3 that generates a light beam, and a head unit 3 and The control unit 4 is connected to the stage moving mechanism 21, and the substrate 9 is irradiated with the light beam from the head unit 3. The stage 2 is provided with a cover provided with an intake port, an exhaust port, and a transparent window that transmits the light beam, if necessary, so that the substrate 9 is irradiated with the light beam in a predetermined gas atmosphere. May be.
[0016]
The head unit 3 includes a light source 31 that is a laser (or a point light source lamp) that emits light, and two DMDs 32 and 33 in which a plurality of micromirrors whose postures can be individually changed are arranged, and an optical system is provided. Then, the light beam from the light source 31 is spatially modulated by the two DMDs 32 and 33 and irradiated onto the substrate 9. The DMDs 32 and 33 are, for example, 1280 × 1024 micromirrors arranged on a 18 mm square chip, and the postures of the micromirrors are inclined at a plurality of angles about the diagonal line of the reflecting surface.
[0017]
In the head unit 3, the light emitted from the light source 31 is guided to the collimator lens 341 while spreading by the lens 340, and a light beam parallel to the optical axis J1 is derived. The light beam from the collimator lens 341 is guided to the beam splitter 343 via the shutter 342, and a part of the light beam is guided to the intensity distribution measuring unit 35 having a plurality of illuminance sensors. The intensity distribution measurement unit 35 constantly measures the intensity distribution of the light beam from the light source 31 and outputs the measurement result to the control unit 4. Note that the intensity distribution of the light beam does not necessarily need to be constantly measured, and the provision of the light beam to the intensity distribution measuring unit 35 or the provision of a prism or the like that can advance or retreat (or rotate) with respect to the optical path. Switching of interruption may be performed.
[0018]
Further, in the beam splitter 343, the remaining light beam is incident on the DMD (hereinafter referred to as “first DMD”) 32 and is applied to the micromirror group. The light beam incident on the first DMD 32 is hereinafter referred to as an “input light beam”.
[0019]
In the first DMD 32, each micromirror is set to one of two postures (first posture or second posture) having different orientations in accordance with an input from the control unit 4, and the first posture of the group of micromirrors. The light beam formed by only the reflected light of the input light beam from the minute mirror (hereinafter referred to as “first reflected light beam”) and the reflected light of the input light beam from the minute mirror in the second posture A light beam formed only by this (hereinafter referred to as “second reflected light beam”) is generated. The first reflected light beam and the second reflected light beam pass through different paths by the optical system 36 to the next DMD (hereinafter referred to as “second DMD”) 33 arranged at a conjugate position with respect to the first DMD 32. It is guided.
[0020]
In the second DMD 33, the first reflected light beam and the second reflected light beam are respectively reflected in the same direction toward the condenser lens 344, and are formed by the reflected light of the first reflected light beam and the reflected light of the second reflected light beam. A light beam (hereinafter referred to as “output light beam”) is collected by the condenser lens 344 and guided to the galvanometer mirror 37. The galvanometer mirror 37 vibrates within a predetermined rotation angle about a central axis parallel to the X axis. The output light beam reflected by the galvanometer mirror 37 is guided to the lens 38 while moving in the Y direction.
[0021]
When the focal length is f and the angle between the incident light and the optical axis is θ, the lens 38 has a distance y in the Y direction between the light irradiation position on the surface of the substrate 9 and the optical axis. (Y = f × θ) is a lens (so-called fθ lens), and the output light beam incident on the lens 38 is guided to a corresponding position on the substrate 9 according to an angle θ formed with the optical axis. .
[0022]
The stage moving mechanism 21 includes a Y direction moving mechanism 22 that moves the stage 2 in the Y direction in FIG. 1 and an X direction moving mechanism 23 that moves in the X direction. In the Y-direction moving mechanism 22, a ball screw (not shown) is connected to the motor 221, and when the motor 221 rotates, the X-direction moving mechanism 23 moves along the guide rail 222 in the Y direction in FIG. The X-direction moving mechanism 23 has the same configuration as the Y-direction moving mechanism 22. When the motor 231 rotates, the stage 2 moves in the X direction along the guide rail 232 by a ball screw (not shown).
[0023]
FIG. 2 is a diagram illustrating a state when the first DMD 32 is viewed from the (−Z) side in the (+ Z) direction. As described above, the first DMD 32 generates the first reflected light beam or the second reflected light beam from the incident light beam (that is, the input light beam), and the first reflected light beam is the lens 361 as shown in FIG. To the mirror 365. In addition, the second reflected light beam is guided to an optical filter 364 (for example, an ND filter (neutral density filter) having a transmittance of 80%), the intensity of the light beam is changed, and the mirror 366 is passed through the lens 362. Led. Then, the first reflected light beam is reflected by the mirror 365 and guided to the second DMD 33 through the lens 367 indicated by a broken line in FIG. 1, and the second reflected light beam is reflected by the mirror 366 and passes through the lens 368. To the second DMD 33. The mirrors 365 and 366 are arranged symmetrically with respect to each other about a symmetry plane that is parallel to the YZ plane and passes through the centers of the DMDs 32 and 33, and the distance from the first DMD 32 or the distance from the second DMD 33 is equal to each other. .
[0024]
Here, the plurality of micromirrors of the first DMD 32 (hereinafter referred to as “first mirror”) and the plurality of micromirrors of the second DMD 33 (hereinafter referred to as “second mirror”) are associated one-to-one. The elements of the first reflected light beam or the second reflected light beam (hereinafter referred to as “reflected light beam elements”) derived from each of the plurality of first mirrors are correspondingly reflected by the optical system 36. Guided to the mirror. Each second mirror is changed to a posture corresponding to the posture of the first mirror from which the incident reflected light beam element is emitted.
[0025]
For example, when one first mirror is in the first posture, the corresponding second mirror is a reflected light beam element incident from the lens 367 (that is, the element of the first reflected light beam whose intensity is not changed). Is reflected to the condenser lens 344, and the first mirror is in the second position, the reflected light beam element incident from the lens 368 (that is, the light beam incident on the first mirror). The second reflected light beam element, which has an intensity of 80% compared to the second reflected light beam, is reflected by the second mirror to the condenser lens 344. As a result, all of the reflected light beam elements incident on each of the plurality of second mirrors are reflected toward the condensing lens 344 to form a set of reflected light beam elements (that is, an output light beam). The light irradiation area on the substrate 9 corresponding to each of the mirrors is irradiated with a light beam having one of two types of intensity (100% or 80% intensity).
[0026]
When the annealing process is performed on the substrate 9 in the light irradiation apparatus 1 (that is, light is irradiated), the stage 2 starts moving by the control unit 4 controlling the stage moving mechanism 21 first. Then, the substrate 9 continuously moves in the X direction. The substrate 9 is irradiated with light by controlling the head unit 3 in synchronization with the stage moving mechanism 21.
[0027]
Specifically, as long as the rotation direction of the galvanometer mirror 37 is the direction in which the irradiation position of the light beam on the substrate 9 moves in the (+ Y) direction, the shutter 342 is opened and the light beam is guided onto the substrate 9. The intensity of the light beam applied to the light irradiation region 61 included in the (+ Y) side portion of the light irradiation region group on the substrate 9 illustrated in FIG. The intensity of the light beam irradiating 61 is set to 80%.
[0028]
At this time, in the head unit 3, the intensity distribution of the light beam incident on the first DMD 32 is acquired by the intensity distribution measurement unit 35, and the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors are acquired by the control unit 4 based on the measurement result of the intensity distribution. Is controlled as necessary. For example, the intensity of the light beam element incident on the first mirror corresponding to the light irradiation area 61 (that is, the light irradiation area 61 located on the (+ Y) side) to be irradiated with light at 80% of the maximum intensity. Is relatively strong (for example, the intensity near the maximum intensity of the input light beam), the attitude of the first mirror is the second attitude, and the intensity of the light beam element incident on the first mirror is 80%. The size is changed and guided to the second mirror. In addition, when the intensity of the incident light beam element is relatively weak (for example, about 80% of the maximum intensity of the input light beam), the attitude of the first mirror is the first attitude. The intensity of light incident on one mirror is guided to the second mirror without being changed. Thereby, it is realized that the intensity distribution is made uniform in a region where light should be irradiated with an intensity of at least 80%.
[0029]
On the other hand, while the rotation direction of the galvano mirror 37 is a direction in which the irradiation position of the light beam on the substrate 9 is moved in the (−Y) direction, the shutter 342 is closed and the light beam is not guided onto the substrate 9. Put into a state. As described above, in the light irradiation apparatus 1, the opening and closing of the shutter 342 is controlled according to the rotation direction of the galvanometer mirror 37, and the light beam whose intensity distribution is changed is intermittently irradiated onto the substrate 9.
[0030]
As described above, in the head unit 3 of the light irradiation device 1, the light beam incident from the light source 31 is reflected by the first DMD 32 and travels in the first direction (that is, travels to the mirror 365). , And a second reflected light beam that is directed in the second direction (ie, toward the mirror 366). Then, the intensity of the second reflected light beam is changed by the optical filter 364 provided on the optical path of the second reflected light beam, and the first reflected light beam and the second reflected light beam are guided to the second DMD 33. Reflected in a predetermined direction. As a result, the head unit 3 can easily generate a light beam whose intensity distribution can be changed. Further, since the light irradiation apparatus 1 can irradiate the substrate 9 with a light beam having a relatively weak intensity on the head side in the relative movement direction of the irradiation position on the substrate 9 during the annealing process, the substrate 9 rapidly Thus, the substrate 9 can be appropriately treated.
[0031]
In the head unit 3 of FIG. 1, lenses 361 and 362 are provided to remove the influence of diffraction by the first DMD 32. Specifically, the first DMD 32 is located at the focal position of the lenses 361 and 362 on the light source 31 side. The focal positions of the lenses 361 and 362 on the second DMD 33 side coincide with the focal positions of the lenses 367 and 368 on the first DMD 32 side, and the second DMD 33 is disposed at the focal positions of the lenses 367 and 368 on the substrate 9 side. However, the lenses 361 and 362 may be omitted. In this case, the optical path length between the DMDs 32 and 33 is preferably shortened. For example, when the irradiation region of the light beam on the DMDs 32 and 33 is a circular region having a diameter of 20 mm and the reflected light is guided to a circular region having a diameter of 100 μm on the substrate 9, the focal depth is set to 10 μm. The optical path length between the DMDs 32 and 33 is 400 mm (= (2 × 10 ⁴ / 100) ² × 10) is preferably within.
[0032]
Further, in the light irradiation apparatus 1, the galvano mirror 37 is omitted, and the irradiation position of the light beam on the substrate 9 can be arbitrarily moved in the X and Y directions relative to the substrate 9 only by the stage moving mechanism 21. Good. In this case, in the light irradiation apparatus 1, the intensity distribution of the light beam to each light irradiation region is freely changed by the control unit 4 according to the relative movement direction of the irradiation position of the light beam on the substrate 9 with respect to the substrate 9.
[0033]
For example, when the irradiation position of the light beam on the substrate 9 moves relative to the substrate 9 in the (+ Y) direction by the movement of the stage 2, as shown in FIG. The intensity of the light beam irradiated to the light irradiation region 61 included in the part on the side) is 80% of the intensity of the light beam irradiated to the remaining light irradiation region 61. Further, when the irradiation position of the light beam relatively moves in the (−Y) direction, the light irradiation area included in the (−Y) side portion to which the parallel oblique lines are added in the light irradiation area group shown in FIG. 4. The intensity of the light beam irradiated to 61 is 80% of the intensity of the light beam irradiated to the remaining light irradiation region 61.
[0034]
As described above, in the head unit 3 of the light irradiation device 1, the postures of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors are controlled by the control unit 4 in synchronization with the stage moving mechanism 21. The intensity distribution of the light beam can be changed quickly and flexibly according to the relative movement direction of the irradiation position of the beam with respect to the substrate 9.
[0035]
FIG. 5 is a diagram showing the head unit 3a of the light irradiation apparatus according to the second embodiment, and shows only a part of the head unit 3a. In addition to the first DMD 32, the optical system 36, and the second DMD 33 in the head unit 3 of FIG. 1, the head unit 3a of FIG. 5 includes a third DMD 32a, a second optical system 36a, and a fourth DMD 33a that have the same configuration as these. The output light beam from the second DMD 33 is guided to the third DMD 32a via the mirrors 345 and 346. Other configurations are the same as those in FIG.
[0036]
In the third DMD 32a, similarly to the first DMD 32, a third reflected light beam toward the lens 361a and a fourth reflected light beam toward the lens 362a are generated, and the third DMD 32a and the lens are on the optical path of the fourth reflected light beam. Between the 362a, an optical filter 364a having a transmittance of 90% is provided. The third reflected light beam is guided to the fourth DMD 33a via the mirror 365a and the lens 367a, and the fourth reflected light beam is guided to the fourth DMD 33a via the mirror 366a and the lens 368a. Then, the fourth reflected light beam and the third reflected light beam are reflected in the same direction toward the condenser lens 344 by the fourth DMD 33a.
[0037]
In the head unit 3a in FIG. 5, each micromirror of the DMDs 32, 33, 32a, 33a is associated with one to one. That is, the reflected light (that is, the reflected light beam element) of the light beam element incident on one first mirror is guided to the corresponding second mirror by the optical system 36, and the reflected light beam element is reflected from the second mirror. The light is guided through the mirrors 345 and 346 to the corresponding minute mirror of the third DMD 32a (hereinafter referred to as “third mirror”). Then, the reflected light from the third mirror is guided by the optical system 36a to the corresponding minute mirror of the fourth DMD 33a (hereinafter referred to as “fourth mirror”).
[0038]
Thereby, in the head part 3a of FIG. 5, it becomes possible to change the intensity | strength of the light beam element irradiated to the light irradiation area | region group on the board | substrate 9 separately to 4 gradations. That is, in order to irradiate one light irradiation region 61 with the light beam element having the maximum intensity (that is, 100% intensity), the reflected light beam element from the corresponding first mirror is included in the first reflected light beam. The light is guided to the second mirror, and the reflected light of the reflected light beam element is included in the third reflected light beam by the third mirror and guided to the fourth mirror. Similarly, in order to irradiate a light beam element having an intensity of 90% of the maximum intensity, the reflected light beam element is included in the first reflected light beam by the first mirror and then the fourth reflected light beam by the third mirror. It is included and guided to the fourth mirror. In order to irradiate a light beam element having an intensity of 80%, it is included in the second reflected light beam by the first mirror, and is then included in the third reflected light beam by the third mirror and guided to the fourth mirror. In order to irradiate a light beam element having an intensity of 72%, it is included in the second reflected light beam by the first mirror, and is then included in the fourth reflected light beam by the third mirror and guided to the fourth mirror.
[0039]
As described above, in the head unit 3a of FIG. 5, the third DMD 32a, the optical system 36a, and the fourth DMD 33a, which are another combination of the first DMD 32, the optical system 36, and the second DMD 33, are further provided, and the output light beam of the second DMD 33 is provided. This is the input light beam of the third DMD 32a. Thereby, in the head part 3a, the intensity distribution of the light beam can be changed to multiple gradations, and fine processing can be performed on the substrate 9.
[0040]
FIG. 6 is a diagram illustrating the head unit 3b of the light irradiation apparatus according to the third embodiment, and corresponds to FIG. The head unit 3b in FIG. 6 further includes a lens 363, an optical filter 364b, and a mirror 369, as compared with the head unit 3 in FIG.
[0041]
In the head unit 3b of FIG. 6, the orientation of each first mirror can be set to the third posture in which the incident light beam element is reflected toward the mirror 369 in addition to the first posture and the second posture. Then, a reflected light beam element directed to one of the mirrors 365, 366, and 369 is derived from each first mirror. At this time, the third reflected light beam formed by the set of reflected light beam elements derived from the first mirror in the third posture is the same as the second reflected light beam in the optical path provided on the optical path. The light intensity is reduced by the filter 364 b (however, the transmittance is different from that of the optical filter 364), and is guided to the mirror 369 by the lens 363. Then, the reflected light is guided to the second DMD 33 through a lens (not shown) (see FIG. 1). Similarly to the first mirror, the second mirror can have three different postures, and the third reflected light beam is directed toward the condenser lens 344 in the same manner as the first reflected light beam and the second reflected light beam. Are reflected in the same direction. Thereby, in the head part 3b of FIG. 6, the intensity | strength of the light beam element irradiated to each light irradiation area | region can be changed into 3 gradations separately.
[0042]
As described above, in the head portion 3b of FIG. 6, the first DMD 32 also generates the third reflected light beam that reflects the input light beam and travels in the third direction, and adds another light beam on the optical path of the third reflected light beam. An optical filter 364b is provided. Then, the second DMD 33 reflects the first to third reflected light beams in a predetermined direction, so that the head unit 3b can generate a light beam whose light intensity distribution is changed to multiple gradations.
[0043]
Note that a plurality of head portions 3b may be connected in series as in the head portion 3a of FIG. 5 to generate a light beam whose intensity distribution can be changed in more gradations.
[0044]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
[0045]
The head portion in the above-described embodiment is particularly suitable for an application of processing the substrate 9 using light beam energy such as laser ablation, laser cleaning, and laser annealing, but other applications such as pattern drawing, for example. May be used.
[0046]
The intensity distribution of the output light beam is, for example, a comparison of the intensity of the light beam irradiated to the light irradiation region located near the center in the light irradiation region group when the substrate 9 is subjected to laser cleaning. A light beam having an annular intensity distribution may be generated. This prevents the temperature on the center line of the linear region irradiated with the light beam from being excessively increased when the light beam is scanned.
[0047]
Furthermore, the head unit can be used to make the intensity distribution of the light beam irradiated to the object uniform (acts as a so-called homogenizer). For example, even when the intensity distribution varies due to a change over time of a lamp or the like used for a light source (for example, due to deterioration), the head unit corrects the intensity distribution to generate a substantially uniform light beam. be able to.
[0048]
The mirror device provided in the head unit is not limited to the DMD used in the above-described embodiment, and for example, a mirror in which a posture is controlled using a piezoelectric element may be arranged. In other words, various mirror devices can be used as long as they have a plurality of mirrors whose postures can be individually changed.
[0049]
An optical element that changes the intensity of the light beam provided on the optical path of the second reflected light beam (or the fourth reflected light beam of the second embodiment or the third reflected light beam of the third embodiment) is provided. The optical filter is not necessarily required. For example, the intensity of the light beam may be changed by providing mirrors 366, 366a, and 369 having different reflectivities. In the optical system, an optical element that changes the intensity of light may also be provided on the optical path of the first reflected light beam (or the third reflected light beam in the second embodiment).
[0050]
Further, the irradiation position of the output light beam on the substrate 9 may be moved, for example, by providing a rotating polygon mirror in the head unit or by providing a moving mechanism in the head unit.
[0051]
The substrate 9 irradiated with the light beam from the head portion can be used not only for a semiconductor substrate but also for heat treatment for a glass substrate for a flat panel display device such as a liquid crystal display device or a plasma display device. Moreover, the target object to which light is irradiated does not necessarily need to be what is called a board | substrate, for example, ultraviolet curable resin etc. may be used as a target object.
[0052]
【The invention's effect】
According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to easily generate a light beam whose intensity distribution can be changed using a mirror device.
[0053]
In the inventions of claims 2 and 6, the intensity distribution of the light beam can be changed to multiple gradations.
[0054]
In the invention of claim 4, the intensity distribution of the light beam can be appropriately changed. In the invention of claim 5, the object can be irradiated with the light beam and appropriately processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus.
FIG. 2 is a diagram for explaining how a first reflected light beam and a second reflected light beam are generated.
FIG. 3 is a diagram showing a light irradiation region on a substrate.
FIG. 4 is a diagram showing a light irradiation region on a substrate.
FIG. 5 is a diagram illustrating a head unit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a head unit according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
3, 3a, 3b Head
4 Control unit
9 Board
21 Stage moving mechanism
31 Light source
32, 33, 32a, 33a DMD
35 Strength distribution measurement unit
36, 36a optical system
37 Galvano mirror
364, 364a, 364b Optical filter

Claims

A light beam generator comprising:
A light source;
A plurality of first mirrors whose postures can be individually changed, a first reflected light beam that reflects an input light beam from the light source and travels in a first direction, and a second reflection that travels in a second direction A first mirror device for generating a light beam;
An optical system for guiding the first reflected light beam and the second reflected light beam to a predetermined position;
A plurality of second mirrors whose postures can be individually changed, arranged at the predetermined position, and reflecting the first reflected light beam and the second reflected light beam in a predetermined direction to generate an output light beam; A second mirror device to be generated;
With
The optical system includes an optical element that changes an intensity of the light beam on an optical path of the second reflected light beam;
The plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors are associated with each other in a one-to-one correspondence, and reflected light beams from each of the plurality of first mirrors in the first direction or the second direction. Elements are derived,
The reflected light beam element is guided by the optical system to a second mirror corresponding to the first mirror that emits the reflected light beam element, and the reflected light beam element is moved in the predetermined direction by the second mirror. A light beam generation apparatus characterized by being reflected.

The light beam generator according to claim 1,
The first mirror device also generates a third reflected light beam that reflects the input light beam and travels in a third direction;
The optical system guides the third reflected light beam to the predetermined position;
The second mirror device reflects the first to third reflected light beams in the predetermined direction to generate the output light beam;
The optical system includes another optical element that changes an intensity of the light beam on an optical path of the third reflected light beam;
The reflected light beam element is guided from each of the plurality of first mirrors in the first direction, the second direction, or the third direction.

The light beam generator according to claim 1 or 2,
The light beam generating apparatus further comprising a control unit that controls the postures of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors.

The light beam generating apparatus according to claim 3,
Means for measuring an intensity distribution of the input light beam;
The light beam generating device, wherein the postures of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors are controlled based on the intensity distribution.

The light beam generating device according to claim 3 or 4,
The output light beam is irradiated onto an object;
An attitude of the plurality of first mirrors and the plurality of second mirrors is controlled according to a relative movement direction of the irradiation position of the output light beam on the object with respect to the object. .

The light beam generating apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A light beam generation apparatus further comprising another combination of the first mirror device, the optical system, and the second mirror device, wherein the output light beam from the second mirror device is an input light beam. .