JPH1197340A

JPH1197340A - 露光光学系、光加工装置、露光装置及び光結合装置

Info

Publication number: JPH1197340A
Application number: JP9272166A
Authority: JP
Inventors: Jiro Takeda; 次郎竹田; Hirokazu Tanaka; 宏和田中
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】不均一な強度分布の光ビームを均一な強度分
布の光ビームに変換することができ、しかも、スループ
ットが良好で、光源利用効率が高く、照射ビーム広がり
角を狭くでき、強度の高い光ビームを入射させても破損
の恐れのない露光光学系を提供する。【解決手段】入射したレーザービームを複数のビーム
に分割するための複数の光束分割領域を有する分割光学
系としてプリズムアレイ２７を配置し、各光束分割領域
の像をマスク２４の表面に結像させる投影光学系として
投影レンズ（単レンズ）２８を配置し、各光束分割領域
の像がマスク２４の表面で重畳するように、前記分割光
学系により分割された少なくとも一部の光束を光路変更
させる光路変更光学系としてプリズムアレイ２９を配置
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光光学系、光加工
装置、露光装置及び光結合装置に関する。具体的にいう
と、本発明は、光源より出た強度分布の不均一な光束を
ほぼ一様な強度分布の光束に変換する露光光学系と、当
該露光光学系を用いた光加工装置、露光装置及び光結合
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】主に深さ方向の材料除去加工を目的とし
たレーザー加工装置では、以下の(1)〜(6)のような性能
ないし仕様が要求される。 (1) マスク又はレチクルの表面で均一な強度分布のレ
ーザービームが得られること。 (2) 深さ方向で安定した加工を行なえるよう、加工面
における焦点深度が大きいこと。 (3) 加工面におけるエネルギー密度を高めるため、縮
小投影光学系を利用すること。 (4) 上記、の要求項目より、マスク又はレチクル
の表面を照明するレーザービームのビーム拡がり角が小
さいこと。 (5) 加工能率を上げるため、エネルギー利用効率が高
いこと。 (6) 加工に必要な大出力の光源を用いること。

【０００３】これらの項目のうち(6)の大出力光源とし
ては、エキシマレーザー発振器を用いることによって対
応できる。また、その他の項目を満足させるためには、
従来より、露光光学系として、半導体デバイスのフォト
リソグラフィーに用いられる露光装置向けに設計された
ものを使用している。このようなフォトリソグラフィー
用の露光光学系は、均一な強度分布の露光が可能な縮小
投影光学系であって、従来においては、精密なパターン
の光束を得るための最善の選択であった。

【０００４】しかしながら、レーザービームを照射して
深さ方向における材料除去加工を行う（例えば、アルミ
ナセラミック板のようなフィルタ材料に極微細な孔をあ
けてメッシュ加工する）ためのレーザー加工装置では、
半導体デバイスのフォトリソグラフィ用とは要求性能な
どに違いがあるため、エキシマレーザーのように出力が
大きく、ビーム拡がり角も比較的大きな光源にフォトリ
ソグラフィー用の露光光学系を組み合わせた場合には、
上記(1)〜(6)の要求性能のすべてを十分に満たすことが
できなかった。この理由を以下に説明する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

（ホモジェナイザの原理）図１に示すものは、最も単純
なレーザー加工装置１の概略構成であって、エキシマレ
ーザー発振器２（光源）から出射されたレーザービーム
をマスク３の表面に直接照射し、マスク３の孔３ａを通
過したレーザービームを対物レンズ４でフィルタ材料５
に投射するようにしたものである。しかし、エキシマレ
ーザー発振器２から出射されマスク３を照射するレーザ
ービームは、その性質上マスク全体で不均一な強度分布
を持つため、このような構成のレーザー加工装置１でフ
ィルタ材５にメッシュ加工等を行うと、フィルタ材料５
にあけられるメッシュ孔５ａは、図１に示すように、位
置によって加工速度やテーパー角が異なり、結果として
メッシュ孔等の加工バラツキが大きくなり、加工精度が
悪かった。

【０００６】そのため、エキシマレーザー発振器から出
射された不均一な強度分布のレーザービームを均一な強
度分布に変換する露光光学系（以下、このような機能を
備えた露光光学系をホモジェナイザという）を備えたレ
ーザー加工装置が提案されている。図２はホモジェナイ
ザ７を備えたレーザー加工装置６の作用を説明する概略
図である。このレーザー加工装置６では、エキシマレー
ザー発振器２から出射された不均一な強度分布のレーザ
ービームをホモジェナイザ７によって均一な強度分布の
レーザービームに変換した後、このレーザービームをマ
スク３の表面に照射し、マスク３の孔３ａを透過したレ
ーザービームを対物レンズ４で絞ってフィルタ材料５に
投影し、フィルタ材料５にメッシュ孔５ａを加工するよ
うにしている。このようなホモジェナイザ７を用いれ
ば、メッシュ孔５ａの位置によらず均一な強度の光を照
射できるので、メッシュ孔５ａの加工速度やテーパー角
が揃い、孔径の均一なメッシュ孔を高精度に形成するこ
とができる。

【０００７】ホモジェナイザの基本原理は、不均一な強
度分布の入射ビームを複数に分割し、分割した各領域の
レーザービーム（以下、分割ビームという）をマスク又
はレチクル（以下、単にマスクという）の表面で重ね合
わせるように照射し、平均化効果によりマスク面上で均
一な強度分布を得るものである。図３はホモジェナイザ
の基本原理を図示するものであって、図３（ａ）は光軸
方向から見たレーザービームの不均一な強度分布を２次
元状（モザイク状）に示し、併せてＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ
線に沿った強度分布の変化を示している。ホモジェナイ
ザは、図３（ｂ）に示すように、この不均一な強度分布
のレーザービームを等しい大きさの複数領域に分割し、
分割した各領域のレーザービームを図３（ｃ）に示すよ
うに正確に重ね合わせる。この結果、ホモジェナイザか
らは、図３（ｄ）に示すように、ビーム径が小さく、ビ
ーム強度（エネルギー密度）が大きく、しかも均一な強
度分布を有する合成ビームが出射される。

【０００８】図４（ａ）（ｂ）及び図５は理想的なホモ
ジェナイザに要求される性能を説明する図である。ホモ
ジェナイザに要求される性能には、ホモジェニティ、
均一面サイズ、スループット、ビーム拡がり角が
ある。ホモジェニティとは、図４（ａ）に示すように、
マスク面上のビーム強度が均一な領域におけるビーム強
度のばらつきの程度であって、ばらつきが小さいほどホ
モジェニティが高い。均一面サイズとは、マスク面上に
おいてホモジェニティが一定値以下の領域のサイズであ
って、均一面サイズは広いことが望ましい。スループッ
トとは、入力エネルギーに対する有効エネルギー（均一
面内のエネルギー）の比であって、スループットが高い
ことが好ましいが、マスク面におけるビーム強度のプロ
ファイルが矩形から崩れたり、図４（ｂ）のようにビー
ム強度が周辺部でなだらかに変化して無効なエネルギー
領域が大きくなるとスループットが悪化する。また、ビ
ーム拡がり角θとは、図５に示すように、マスク３の孔
３ａを通過した合成ビームの拡がり角であって、この拡
がり角は小さい方が好ましい。

【０００９】上記要求性能のうちでも、ホモジェナイザ
に最も重要な性能はスループットであり、スループット
を中心に他の要素をバランス良く設定し、設計を進める
必要がある。特に、スループットを向上させるために
は、極力均一面以外へエネルギーが達しないように、す
なわち、ビーム強度プロファイルにおいて急峻な強度変
化となるようなビーム整形を行う必要がある。

【００１０】（従来のホモジェナイザ）図６（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）は上記のようなホモジェナイザ７一
例を示す正面図、背面図、上面図及び側面図である。こ
のホモジェナイザ７は、複数の面を持つ多面体プリズム
（ＭＦＰ／プリズムアレイ）８によって構成されてお
り、図６から分かるように、軸心回りに互いに９０度回
転させた２枚の台形プリズムを背中合わせに接合一体化
したような形状となっている。このホモジェナイザ７
は、図７に示すように、９つのプリズム素子９ａ〜９ｉ
に分解して考えることができ、ホモジェナイザ７に入射
した不均一な強度分布のレーザービームは、図８に示す
ように、各プリズム素子９ａ〜９ｉで分割され、各プリ
ズム素子９ａ〜９ｉを透過した分割ビーム毎に異なった
方向へ（ホモジェナイザ７の軸心側へ）屈折され、離れ
た位置に配置されたマスク３の表面で重なり合い、均一
な強度分布のレーザービームがマスク面に照射される。

【００１１】しかしながら、このような多面体プリズム
８を用いたホモジェナイザ７にあっては、各プリズム素
子９ａ〜９ｉで分割されたビームをそのままマスク３に
照射して重ね合わせているため、ホモジェナイザ７に均
一な強度分布のレーザービームが入射したとしても、各
プリズム素子９ａ〜９ｉを透過した各分割ビームは発散
して拡がりながら進んで重なり合い、距離とともに均一
面サイズが小さくなってスループットが悪くなる。

【００１２】例えば、図９に示すように、均一な強度分
布（矩形分布）のレーザービームがホモジェナイザ７の
１つのプリズム素子、例えば９ｅに入射している場合を
考えると、ホモジェナイザ７を通過したビームは発散し
て次第に周辺部がぼやけるので、図９に示す照射ビーム
のようにマスク面上での強度分布は周辺部がぼやけてな
だらかに変化する。従って、図１１に示すように、各プ
リズム素子９ａ〜９ｉを通過した分割ビームをマスク面
で重ね合わせたところで、いずれのプリズム素子９ａ〜
９ｉを通過した分割光も周辺部ではぼやけてなだらかに
変化している（図１０は各プリズム素子９ａ〜９ｉによ
る屈折がなく、各プリズム素子９ａ〜９ｉを通過したビ
ームが直進すると仮定した場合の様子を示している）か
ら、それらのビームを重ね合わせたところで、同じよう
に周辺部ではぼやけて強度がなだらかに変化する照射ビ
ーム（合成ビーム）となるだけである。このため、多面
体プリズム８を用いたホモジェナイザ７では、マスク面
ではビームが拡がって図４（ｂ）のように周辺部がなだ
らかに変化するビームとなり、スループットが極めて悪
くなるという問題があった。

【００１３】また、多面体プリズム８を用いたホモジェ
ナイザ７では、マスク面でのビーム拡がり角を小さくす
るためには、ホモジェナイザ７とマスクとの距離を長く
する必要があるが、マスクとの距離を長くするとホモジ
ェナイザ７のスループットが悪くなるので、エネルギー
利用効率が極端に低下するという問題がある。さらに、
ビーム拡がり角を小さくするために、ホモジェナイザ７
とマスクの距離を長くすると、ホモジェナイザ７へのビ
ーム入射角度が変動したとき、加工対象物上でのビーム
照射位置が大きく変動し、加工誤差が大きくなるという
問題がある。

【００１４】（従来の別なホモジェナイザ）また、別な
タイプのホモジェナイザ７としては、フライアイレンズ
を用いたものも知られている（例えば、特開昭６３−３
２５５５号、特開平８−３７１３９号）。このホモジェ
ナイザ７は、図１２に示すように、複数の円筒状レンズ
１０ａを配列したフライアイレンズ１０と集光レンズ１
１を用いたものであって、このホモジェナイザ７にあっ
ては、不均一な強度分布のレーザービームが入射する
と、入射ビームは各円筒状レンズ１０ａで分割され、一
旦集光された後、他端から出射されて集光レンズ１１に
より集光される。しかも、フライアイレンズ１０の各円
筒状レンズ１０ａから出射された分割ビームは集光レン
ズ１１によって光線方向を曲げられ、マスク３上で重畳
される。

【００１５】しかしながら、フライアイレンズ１２を用
いたホモジェナイザ７では、円筒状レンズ１０ａ内に集
光点があり、また円筒状レンズ１０ａの材料は完全に透
明ではなく光吸収があるため、エキシマレーザのような
強いビームを透過させると内部の集光点で円筒状レンズ
１０ａが破損する恐れがある。

【００１６】また、ホモジェナイザ７に入射するレーザ
ービームの拡がり角が大きい場合には、各円筒状レンズ
１０ａの外周面でビームのケラレが生じ、エネルギー利
用効率が低下する。ホモジェナイザ７に入射するレーザ
ービームの入射角が変化した場合にも、同様にして円筒
状レンズ１０ａの外周面でケラレが生じる。こうしてケ
ラレが生じた場合には、重畳されるべきレーザービーム
の一部が欠けるため、必然的に強度分布の均一性が低下
することになり、ホモジェナイザのホモジェニティやス
ループット等の性能が低下することになる。

【００１７】以上説明したような理由により、ホモジェ
ナイザとして多面体プリズムやフライアイレンズなどの
フォトリソグラフィ用の露光装置に用いられていた露光
光学系を、微細加工を目的とするレーザー加工装置等の
露光光学系に用いることは実際にはできなかった。仮
に、加工用に用いたとしても精度の高い微細加工を行う
ことができなかった。

【００１８】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、不均一な強
度分布の光ビームを均一な強度分布の光ビームに変換す
ることができ、しかも、スループットが良好で、光源利
用効率が高く、照射ビーム広がり角を狭くでき、強度の
高い光ビームを入射させても破損の恐れのない露光光学
系を提供することにある。また、当該露光光学系を用い
た光加工装置、露光装置及び光結合装置を提供すること
にある。

【００１９】

【発明の開示】請求項１に記載の露光光学系は、入射光
束を複数の光束に分割するための複数の光束分割領域を
有する分割光学系と、前記各光束分割領域の像を被露光
面に結像させる投影光学系と、前記各光束分割領域の像
が被露光面で重畳するように、前記分割光学系により分
割された少なくとも一部の光束を光路変更させる光路変
更光学系とを備えたことを特徴としている。

【００２０】この露光光学系によれば、分割光学系によ
り複数の光束に分割し、光路変更光学系により、分割さ
れた各光束を被露光面で重畳させているから、ビーム強
度の高い光束を被露光面に照射させることができてエネ
ルギー効率が高く、さらに、入射光束の各部の光束を重
畳させて平均化することができるので、入射光束の強度
分布が不均一であっても均一な強度分布の光束を被露光
面に照射することができる。しかも、分割光学系により
分割された各光束を投影光学系により被露光面に結像さ
せることができるので、被露光面に照射された各分割光
束の周辺部がぼやける恐れがなく、強度分布の均一性
（ホモジェニティ）やスループットを高くすることがで
きる。

【００２１】また、各光学系の配置を変化させることに
より、被露光面における照射ビームの大きさを簡単に変
化させることができる。これに対し、入射する光束の入
射角が変化しても被露光面における照射位置は全く変化
しないという長所がある。

【００２２】また、従来のフライアイレンズを用いたホ
モジェナイザのように損傷の恐れがないので、エキシマ
レーザーのような高出力の光ビームを透過させることも
できる。

【００２３】請求項２に記載の露光光学系は、入射光束
を複数の光束に分割するための複数の光束分割領域を有
する分割光学系と、前記各光束分割領域の像を被露光面
に結像させる投影光学系と、前記投影光学系に入射する
少なくとも一部の光束を集光させる集光光学系と、前記
各光束分割領域の像が被露光面上で重畳するように、前
記分割光学系により分割された少なくとも一部の光束を
光路変更させる光路変更光学系とを備えたことを特徴と
している。

【００２４】この請求項２の露光光学系にあっては、請
求項１の露光光学系に加えて、分割光学系を通過した後
の光束を、集光光学系により集光させることができるの
で、光路変更光学系上の分割光束間隔を狭くでき、従っ
て、被露光面におけるビーム拡がり角をより小さくでき
る。

【００２５】また、このような露光光学系においては、
請求項３のように分割光学系と集光光学系を同一素子と
して形成すれば、部品点数を削減することができる。

【００２６】請求項４に記載の実施態様は、請求項１又
は２に記載の露光光学系において、前記分割光学系に入
射する光束のサイズ又は形状を調整するための光束整形
光学系を備えたことを特徴としている。

【００２７】この実施態様の露光光学系においては、必
要な光束のサイズや形状と異なる光源光、例えばエキシ
マレーザーのような長方形断面の光束も最適なサイズや
形状の光束に変えて分割光学系などに入射させることが
できる。例えば、光束の形状を変更するための光束整形
光学系としては、異方性を有するレンズを用い、光束の
サイズを調整するための光束整形光学系としては、等方
性を有するレンズを用いることができる。

【００２８】請求項５に記載の実施態様は、請求項４に
記載の露光光学系において、分割光学系に入射する光束
のサイズを相似的に調整するための光束整形光学系と、
分割光学系に入射する光束の形状を調整して変化させる
ための光束整形光学系とを別個の光学系としたことを特
徴としている。

【００２９】本発明の露光光学系の照明位置は、入射光
束の入射角によらず安定する特徴があるので、分割光学
系に入射する光束のサイズと形状を互いに別個となった
光束整形光学系で個別調整できるようにすることによ
り、照明位置に影響を与えることなく、光束のサイズ
（相似的な拡大、縮小）と光束の形状（縦横比）とを個
別調整でき、均一化調整作業を行い易くすることができ
る。また、光学系の構成（レンズ枚数など）も簡略にで
きるので、光の透過効率も良好となる。

【００３０】請求項７に記載の実施態様は、請求項１又
は２に記載の露光光学系において、前記分割光学系に入
射する光束の位置又は入射角度を時間的に変化させるた
めの加振手段を備えたことを特徴としている。

【００３１】この実施形態によれば、故意に入射光束の
位置又は入射角度を時間的に変動させる加振手段を備え
ているので、比較的小さな領域における強度分布を時間
的に平均化することができ、例えばスペックルを除去し
て強度分布の均一性をより高くできる。

【００３２】本発明の露光光学系は、請求項８の光加工
装置に用いることにより、高出力の光を用いて精度の高
い微細加工を行うことができる。また、請求項９の露光
装置に用いることにより、被露光面を均一に改質、感
光、アニール等の光学的処理することができる。また、
光ファイバ束と光源を結合させるための結合請求項１０
の光結合装置に用いることにより、各光ファイバに均一
に光を結合させることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１３は本発明の一実施形態による
レーザー加工装置２１を示す概略図である。このレーザ
ー加工装置２１は、エキシマレーザー発振器２２、ホモ
ジェナイザ（露光光学系）２３、マスク２４及び対物レ
ンズ（高精度結像系）２５から構成されている。エキシ
マレーザー発振器２２から出射されたレーザービームＬ
Ｂは、ホモジェナイザ２３により均一な強度分布で小さ
なビームサイズの照射ビームＲ２としてマスク２４に投
影される。マスク２４を透過したレーザービームＬＢ
は、マスク２４により所定パターンのビームに変換され
た後、対物レンズ２５によって加工対象物２６に結像さ
れ、当該パターン形状に加工対象物２６を除去加工す
る。

【００３４】図１４は、このうちのホモジェナイザ２３
とマスク２４の詳細を示す斜視図であって、ホモジェナ
イザ２３は、第１のプリズムアレイ（分割光学系）２
７、単一の凸レンズからなる投影レンズ（投影光学系）
２８及び第２のプリズムアレイ（光路変更光学系）２９
とから構成されている。光束分割用のプリズムアレイ２
７は、エキシマレーザー発振器２２から入射したレーザ
ービームＬＢを同一断面寸法の複数のビームＲ１に分割
するものであって、図示のプリズムアレイ２７は、入射
ビームＬＢを９分割するよう、図１５のような８つのプ
リズム素子（光束分割領域）２７ａ〜２７ｉ（中央は開
口となっている）に分解して考えることができる。投影
レンズ２８は、プリズムアレイ２７を構成する各プリズ
ム素子２７ａ〜２７ｉの像をマスク２４上に結像するよ
うに配置されている。すなわち、投影レンズ２８の焦点
距離をｆ、プリズムアレイ２７と投影レンズ２８の距離
をａ、投影レンズ２８とマスク２４の距離をｂとすれ
ば、（１／ａ）＋（１／ｂ）＝（１／ｆ） …（Ａ）の関係を満たし、かつ、マスク２４上におけるプリズム
素子２７ａ〜２７ｉの像の倍率をＱとすれば、Ｑ＝ｂ／ａ …（Ｂ）の関係を満たすようにプリズムアレイ２７と投影レンズ
２８とマスク２４が配置されている。

【００３５】光路変更用のプリズムアレイ２９は、光束
分割用のプリズムアレイ２７と類似した形状を有してお
り、やはり８つのプリズム素子２９ａ〜２９ｉに分割し
て考えることができる（図１５参照）。この光路変更用
のプリズムアレイ２９は、光束分割用のプリズムアレイ
２７によって９分割され投影レンズ２８によりマスク２
４上に結像されるプリズム素子２７ａ〜２７ｉの各像を
マスク２４上でぴったりと重畳させるよう、各分割ビー
ムＲ１の光線方向を変化させる。ただし、中央の分割ビ
ームＲ１だけは光線方向を変化させる必要がないので、
プリズムアレイ２９により光路変更していない（プリズ
ムアレイ２９の中央は開口となっている）。

【００３６】図１６は同上のホモジェナイザ２３の作用
を説明する図である。エキシマレーザー発振器２２から
出射された強度分布不均一なレーザービームＬＢが光束
分割用のプリズムアレイ２７に入射すると、プリズムア
レイ２７に入射したレーザービームＬＢは９つの分割ビ
ームＲ１に分割されるとともに分割ビームＲ１同士が互
いに遠ざかるように各分割ビームＲ１の光線方向が曲げ
られる（中央の分割ビームＲ１だけは直進する）。各分
割ビームＲ１は投影レンズ２８を通過した後、光路変更
用のプリズムアレイ２９によって光線方向を曲げられ、
マスク２４上で互いに重畳される。従って、エキシマレ
ーザー発振器２２から出射された、図１７（ａ）に示す
ような不均一な強度分布の入射ビームは、９分割された
後に図１７（ｂ）に示すように重ね合わされ、マスク２
４の上では、図１７（ｃ）のような均一な強度分布の照
射ビームＲ２となる。

【００３７】しかも、このホモジェナイザ２３にあって
は、前記（Ａ）式を満たすように投影レンズ２８が配置
されているから、図１６に示すように、プリズムアレイ
２７上の任意の点Ｐ１から出た光線Ｌは、投影レンズ２
８によってマスク２４上の対応する点Ｐ２に収束させら
れる。従って、各プリズム素子２７ａ〜２７ｉの像（あ
るいは、プリズム素子２７ａ〜２７ｉを透過した各分割
ビームＲ１）は、拡散することなくマスク２４上で重な
りあって互いに一致するように結像される。よって、従
来例の多面体プリズム８を用いたホモジェナイザ７のよ
うに光束の拡がりにより、マスク上で重畳されたビーム
の強度分布が周辺部でなだらかに変化することがなく、
図１７（ｃ）に示すような周辺部が急峻に変化する均一
な強度分布が得られる。

【００３８】また、ビームサイズの拡大率Ｑ＝ｋ／Ｋ
［ここで、Ｋは分割ビームのビーム径、ｋはマスク２４
上の照射ビームＲ２のビーム径である］は前記（Ｂ）式
から分かるように、投影レンズ２８及びプリズムアレイ
２７間の距離ａと投影レンズ２８及びマスク２４間の距
離ｂを調整することにより容易に変化させることができ
るので、マスク２４上のビームサイズ（ビーム径）もプ
リズムアレイ２７及びマスク２４間の距離（ａ＋ｂ）を
変化させて投影レンズ２８を光軸方向に移動させること
により調整できる。ただし、この調整により距離ａ，ｂ
が変化すると、光束分割用のプリズムアレイ２７で分割
された各分割ビームＲ１が被露光面において重なり合わ
なくなるので、各分割ビームＲ１が被露光面において重
なり合うよう、投影レンズ２８と光束分割用のプリズム
アレイ２７の間の距離も調整する必要がある。

【００３９】また、図１６から分かるように、光路変更
用のプリズムアレイ２９によって部分ビームＲ１の光軸
がホモジェナイザ２３の光軸中心と平行に近くなるよう
に光線方向を変化させることができるので、マスク２４
に入射するビームのビーム拡がり角も小さくできる。こ
のためマスク２４と加工対象物２６の間に配置されてい
る対物レンズ２５を小さくでき、高価な大口径レンズを
用いる必要が無くなる。また、光源からの光束は、広が
り角の大きなものであってもよい。さらに、ホモジェナ
イザ２３の一部に投影レンズ２８を用いているので、マ
スク２４までの距離ｂを大きくすることによってビーム
拡がり角を小さくしても、ホモジェナイザ２３の性能に
大きな変化が生じない。

【００４０】また、フライアイレンズ１０を用いたホモ
ジェナイザ７のように、光学系による光のケラレがない
ので、各プリズム素子２３ａ〜２３ｂの像が正確にマス
ク２４に結像され、光強度の高い均一性が得られるとと
もに高い光利用効率を維持できる。さらに、各光学系を
構成するレンズやプリズム等の素子内部にレーザービー
ムＬＢの集光点が存在しないので、エキシマレーザーの
ような高出力のビームを入射させてもホモジェナイザ２
３が破損する恐れもない。さらに、入射する光束のビー
ム拡がり角が変動しても、光学系による光のケラレが生
じない範囲であれば、ホモジェナイザ２３の性能に影響
がない。

【００４１】また、このホモジェナイザ２３によれば、
マスク２４上の結像位置は、プリズムアレイ２７，２９
と投影レンズ２８の位置関係で決まるため、ホモジェナ
イザ２３に入射するレーザービームＬＢの入射角度が光
軸中心から多少変動してもマスク２４上における結像位
置や性能は全く変化しない。

【００４２】以上の説明から分かるように、本発明のホ
モジェナイザ（露光光学系）２３によれば、強度分布の
均一性が非常に高いビームをマスク等の被露光面に照射
させることができ、均一面サイズ、ホモジェニティ、ス
ループット、ビーム拡がり角等の性能に優れたビームを
露光させることができる。また、光のケラレもなく、集
光点における破損等の問題もなく、寿命が長くて信頼性
の高いホモジェナイザ２３を製作することができる。さ
らに、光利用効率も高いので、強いビームを露光させる
ことができる。このため、本発明の露光光学系をレーザ
ー加工装置に用いれば、マスクで整形された強力なレー
ザービームを加工対象物に均一に照射させることがで
き、高精度の微細加工を行うために必要な性能を備えた
システムを構成することができる。

【００４３】図１８は異なる構造を有するプリズムアレ
イ２７，２９を示す斜視図であって、断面三角又は台形
状をした４枚の短冊形プリズム３０を縦横に組み合わせ
て構成したものである。あるいは、図１８のような形状
となるようにプリズムアレイ２７，２９を一体成形した
ものでもよい。

【００４４】レーザー加工装置等に用いるのに好ましい
本発明のホモジェナイザとしては、上記実施形態以外に
も種々の実施形態を考えることができるから、以下にお
いては、これらの実施形態を順次説明する。ただし、上
記実施形態で既に説明した作用効果については、繰り返
して説明することは省略する。

【００４５】（第２の実施形態）図１９は本発明の別な
実施形態によるホモジェナイザ３１を示す概略断面図で
ある。このホモジェナイザ３１にあっては、光束分割用
のプリズムアレイ２７の直後に単一の凸レンズからなる
集光レンズ（集光光学系）３２を配置している。

【００４６】しかして、このホモジェナイザ３１にあっ
ては、プリズムアレイ２７に入射したレーザービームＬ
Ｂをプリズムアレイ２７によって分割し、分割された各
ビームＲ１を集光レンズ３２で集光させることにより細
く絞って投影レンズ２８及びプリズムアレイ２９に入射
させる。そして、投影レンズ２８を透過させることによ
ってプリズムアレイ２７の各プリズム素子２７ａ〜２７
ｉの像をマスク２４上に結像させる（つまり、プリズム
アレイ２７上の任意の１点から出た光は、集光レンズ３
２及び投影レンズ２８によってマスク２４上の１点に収
束させられる）とともに、各分割ビームＲ１がマスク２
４上で重畳するように各分割ビームＲ１の光軸方向を光
路変更用のプリズムアレイ２９によって変化させる。

【００４７】このように、集光レンズ３２を用いれば、
分割ビームＲ１を集光レンズ３２で細く絞って投影レン
ズ２８に入射させることができるので、投影レンズ２８
及びプリズムアレイ２９を小さくすることができ、ひい
てはホモジェナイザ３１のサイズを小型化することがで
きる。また、集光レンズ３２を用いることにより、マス
ク２４におけるビーム拡がり角をより小さくすることが
できる。

【００４８】図１９に示したホモジェナイザ３１では、
集光レンズ３２と投影レンズ２８の中間で、集光レンズ
３２により分割ビームＲ１を集光させるようにしている
が、図２０に示すホモジェナイザ３１のように、集光レ
ンズ３２による集光点を投影レンズ２８よりも後方に位
置させてもよい。また、図２１に示すホモジェナイザ３
３のように、集光レンズ３２を光束分割用のプリズムア
レイ２７の直前に配置し、集光レンズ３２で集光された
レーザービームＬＢをプリズムアレイ２７によって分割
させるようにしてもよい。

【００４９】なお、上記説明からも分かるように、図１
９〜図２１の実施形態は、集光レンズ３２を集光光学
系、投影レンズ２８を投影光学系とみる（請求項２）こ
ともできるが、集光レンズ３２と投影レンズ２８とを併
せて投影光学系とみる（請求項１）こともできる。

【００５０】（第３の実施形態）図２２は本発明のさら
に別な実施形態によるホモジェナイザ３４を示す概略断
面図である。これまでに説明した実施形態では、光束分
割用のプリズムアレイ２７は、分割ビームＲ１の光線方
向をホモジェナイザの光軸中心から離すようにレーザー
ビームＬＢを分割していた。これに対し、この実施形態
によるホモジェナイザ３４においては、分割ビームＲ１
の光線方向がホモジェナイザ３４の光軸中心側へ接近し
て互いに交差するようにして、光束分割用のプリズムア
レイ３５が入射ビームＬＢを分割し、分割ビームＲ１が
光路変更用のプリズムアレイ３６に入射する際には、各
分割ビームＲ１が互いに分離された状態でプリズムアレ
イ３６の異なるプリズム素子に入射するようにしてい
る。

【００５１】このような光束分割用のプリズムアレイ３
５又は３６としては、例えば図２３に示すように、断面
三角又は台形状をした４枚の短冊形プリズム３０を組み
合わせたもの（図１８のプリズムアレイ２７，２９と
は、短冊形プリズム３０を逆向きに配置したもの）、表
裏で台形プリズムが互いに直交する方向に形成されてい
る一体形の多面体プリズム（図６に示したもの）、図２
４に示すように、表裏で対称な形状をした多面体プリズ
ム、あるいは図２５に示すように、多数のプリズム素子
３７ａ〜３７ｉを集合させて図６や図２４のような外観
の多面体プリズムを構成したものなどを用いることがで
きる。

【００５２】また、図２６に示す実施形態のホモジェナ
イザ３８のように、この実施形態のようなプリズムアレ
イ３５の直前もしくは直後に集光レンズ３２を配設して
もよい。

【００５３】（第４の実施形態）図２７に示すものは本
発明のさらに別な実施形態によるホモジェナイザ３９を
示す概略断面図である。このホモジェナイザ３９にあっ
ては、分割光学系と集光光学系を兼ねたレンズアレイ４
０を用いている。すなわち、レンズアレイ４０に入射し
たレーザービームＬＢは、レンズアレイ４０の各レンズ
４０ａで集光されると共に複数のビームＲ１に分割され
る。

【００５４】従って、このような実施形態によれば、分
割ビームＲ１を集光させるタイプのホモジェナイザにお
いて部品点数を削減することができる。

【００５５】このような実施形態に用いるレンズアレイ
４０としては、図２８に示すように矩形レンズ４１を縦
横に配列したものや、図２９に示すように六角レンズ４
２を蜂の巣状に配列したものを用いることができる。ま
た、図３０に示すように、シリンドリカルレンズ４３を
縦又は横に並行に配列して背中合わせに接合したものを
用いてもよい。

【００５６】（第５の実施形態）図３１は本発明のさら
に別な実施形態によるホモジェナイザ４４を示す概略断
面図である。このホモジェナイザ４４は、光束整形光学
系４５、分割光学系４６（例えば、プリズムアレイ３
５）、集光レンズ３２、投影レンズ２８及び光路変更光
学系４７（例えば、プリズムアレイ３６）からなってお
り、入射ビームＬＢのビームサイズ（光束断面サイズ；
数量的にいえば、ビーム強度の半値幅）やビーム形状
（光束断面形状）を変更するための光束整形光学系４５
を光束分割用光学系４６の前方に備えている。

【００５７】分割光学系４６に入射させるのに必要なビ
ームサイズ又はビーム形状と、光源からのビームサイズ
又はビーム形状が異なる場合には、必要に応じビームサ
イズ又はビーム形状を分割光学系４６に適合するように
変形させる必要がある。本発明のホモジェナイザ（露光
光学系）４４は、ホモジェナイザ４４への入射光束の拡
がり角によらず安定した均一照明を得られるので、光束
整形光学系４５で入射光束の拡がり角を調整することに
より、照明の均一性に影響を与えることなく、ビームサ
イズやビーム形状を変更することができる。すなわち、
水平方向及び縦方向で入射光束の拡がり角を同一比率だ
け変化させれば、ビームサイズを調整（相似的な拡大又
は縮小）することができる。また、入射光束の拡がり角
を水平方向又は縦方向のうち１方向でのみ変化させれ
ば、ビーム形状（縦横比）を変化させることができる。
ビームサイズ又はビーム形状を整形する光束整形光学系
４５としては、通常用いられるケプラー型整形光学系や
ガリレオ型整形光学系を利用でき、それによって２方向
又は１方向で入射光束の拡がり角を適正化し、分割光学
系４６上の強度分布を最適化することができる。

【００５８】例えば、図３２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、２
枚の球面レンズからなる組レンズ４５ａによるケプラー
型整形光学系を光束整形光学系４５として用いたホモジ
ェナイザ４４であって、レンズ間距離を変化させること
により分割光学系４６へ入射する光束の拡がり角を光軸
と垂直な各方向で均等に変化させ、分割光学系４６に入
射するビームのサイズを変化させることができる。つま
り、図３２（ａ）の状態から図３２（ｂ）の状態へと、
光束整形光学系４５のレンズ間距離を狭くすれば、光束
整形光学系４５から出射される光束の拡がり角を大きく
し、分割光学系４６に入射するレーザービームＬＢのビ
ーム径を大きくすることができる。また、図３２（ａ）
の状態から図３２（ｃ）の状態へと、光束整形光学系４
５のレンズ間距離を広げれば、光束整形光学系４５から
出射される光束の拡がり角を小さくし、分割光学系４６
に入射するレーザービームＬＢのビーム径を小さくする
ことができる。こうして、分割光学系４６に入射する光
束の拡がり角を変化させることによって、照射ビームの
ホモジェニティが最良となるように調整することができ
る。しかも、このとき、分割光学系４６等における光の
ケラレが生じない範囲であれば、高いエネルギー効率を
維持できる。なお、マスク２４上の照射ビームは、分割
光学系４６へ入射するレーザービームＬＢのビーム拡が
り角の影響を受けない。

【００５９】また、図３３は、円筒形凸レンズ及び円筒
形凹レンズからなる組レンズ４５ｂを光束整形光学系４
５として用いたものであって、異方性を有する組レンズ
４５ｂを用いることにより、ビーム形状を調整して分割
光学系４６に入射させるようにしている。例えば、光源
から長方形断面や楕円断面のレーザービームＬＢが出射
されるとき、この光束整形光学系４５により正方形断面
や円形断面のレーザービームＬＢに変換して分割光学系
４６に入射させる場合である。

【００６０】このホモジェナイザ４４にあっては、レン
ズ間距離を変化させることにより分割光学系４６へ入射
する光束の拡がり角を水平方向でのみ変化させ、分割光
学系４６に入射するビームの水平方向の寸法（縦横の寸
法比）、すなわちビーム形状を変化させることができ
る。

【００６１】また、図３４は、２枚の球面レンズからな
る組レンズ４５ａと、円筒形凸レンズ及び円筒形凹レン
ズからなる組レンズ４５ｂとを光束整形光学系４５とし
て用いたものである。この光束整形光学系４５にあって
は、組レンズ４５ａのレンズ間距離を変化させることに
より分割光学系４６に入射するビームのサイズを変化
（相似的な拡大、縮小）させることができ、組レンズ４
５ｂのレンズ間距離を変化させることにより分割光学系
４６に入射するビームの水平方向の寸法（縦横の寸法
比）すなわちビーム形状を変化させることができ、しか
も、このビーム形状とビームサイズとを個々別々に独立
して調整できるようにしている。

【００６２】従来のホモジェナイザにあっては、光束整
形光学系で変換した後の光束が平行光となるように調整
しなければならなかった。その場合、２枚の構成のレン
ズでは、平行光となる調整位置は、そのｆ値（焦点距
離）によって一意的に決定されるので、ビームサイズや
ビーム形状を調整するためには、３枚構成のズーム形式
を用いる必要があった。このため、従来にあっては、水
平方向で光束の拡がり角を調整するための３枚構成のズ
ームレンズと縦方向で光束の拡がり角を調整する３枚構
成のズームレンズとを組み合わせることにより、ビーム
形状とビームサイズを調整するようにしている。この結
果、全体で６枚のレンズからなり、レンズ構成が複雑に
なり、光の透過効率も悪かった。また、水平方向のビー
ム拡大率と縦方向のビーム拡大率を組み合わせてビーム
形状とビームサイズを調整しなければならないので、調
整作業が困難であった。

【００６３】これに対し、本発明のホモジェナイザ４４
の場合には、ビーム形状（縦横寸法比）とビームサイズ
（相似的な拡大、縮小）とを別々に調整できるので、調
整作業が容易になる。また、光束整形光学系のレンズ構
成も全部で４枚で済むので、コストが安価になると共に
光の透過効率も良好になる。

【００６４】（第６の実施形態）先にも言及したが、図
３５（ａ）（ｂ）に示すように、分割光学系４６に入射
するレーザービームＬＢの入射角が多少変動してもマス
ク２４上の照射ビームＲ２の位置は変化しない。また、
分割光学系４６に入射するレーザービームＬＢの入射角
が変動しても、光学系による光のケラレが生じない範囲
では、マスク２４上に得られる照射ビームＲ２の強度均
一面に大きなビーム強度変化は生じない。ただし、微小
な領域では、スペックルの変化等によるビーム強度の変
化が発生する。

【００６５】図３６に示すホモジェナイザ４８は、上記
スペックル等による微小領域でのビーム強度の変化をな
らして平均化し、強度変化を小さくするための実施形態
である。このホモジェナイザ４８は、少なくとも分割光
学系４６、投影レンズ２８及び光路変更光学系４７を備
えた照明光学系４９（例えば、図１４に示したホモジェ
ナイザ２３など）の前方［エキシマレーザー発振器等の
光源５０との中間］に光束進路振動光学系５１を配設し
たものである。光束進路振動光学系５１は、連動して回
動する２つの回転ミラー５２，５３からなるものであっ
て、光源５０から出射されたレーザービームＬＢは第１
の回転ミラー５２と第２の回転ミラー５３で反射した
後、照明光学系４９の例えば分割光学系４６に入射す
る。ここで、第１の回転ミラー５２を微小回転角で首振
り回転させることにより照明光学系４９に入射するレー
ザービームＬＢの入射角を変化させ、レーザービームＬ
Ｂが照明光学系４９のほぼ光軸中心へ入射させられるよ
うに第２の回転ミラー５３を制御している。

【００６６】しかして、このような光束進路振動光学系
５１を用いれば、分割光学系４６に入射するビーム位置
または入射角を時間的に微小変動（振動）させることが
できるので、微小領域におけるビーム強度の変化を平均
化し、スペックルを除去することによってより均一な露
光を可能とすることができる。

【００６７】なお、上記各実施形態では、入射した光束
を上下左右にそれぞれ３分割した場合を図示し説明した
が、この分割数は必要に応じて変更することができる。
また、上下方向と左右方向で分割数が異なっていてもよ
い。

【００６８】（第７の実施形態）図３７は本発明のさら
に別な実施形態によるホモジェナイザ５４を示す斜視図
である。光源の種類によっては、方向によってビーム強
度の均一性の程度が異なる場合がある。例えば、図３８
に示すようにＸ方向（例えば、水平方向）でビーム強度
の均一性の程度が高く、Ｙ方向（例えば、垂直方向）で
ビーム強度の均一性の程度が低い場合には、図示のよう
な台形プリズム状の分割光学系５５やシリンドリカルレ
ンズ形の投影レンズ５６、台形プリズム状の光路変更光
学系５７によってホモジェナイザ５４を構成し、ビーム
強度の均一性の高い方向ではレーザービームＬＢに光学
的影響を及ぼさず、ビーム強度の均一性の低い方向での
みホモジェナイザ５４によってビーム強度を均一化する
ようにしてもよい。

【００６９】なお、投影光学系や集光光学系その他につ
いては、単一レンズを用いた実施形態を説明したが、同
一の機能を達成するために、複数レンズの組み合わせに
よる構成も考えられる。例えば、光路長さや均一面サイ
ズの変更をするための補助投影レンズ２８等を追加した
構成も考えられる。この場合、マスクに結像される分割
光学系の像とは、多数のレンズからなる分割光学系の主
面などにおけるレーザービームの像ではなく、分割直前
つまり分割光学系への入射位置におけるレーザービーム
の像である。

【００７０】（レーザー加工装置）ここで図１３に示し
たようなレーザー加工装置によるメッシュフィルタの加
工について説明する。このメッシュフィルタ６１は、例
えば約１〜１０μｍの微細な薬剤粒子を選択的に通過さ
せて噴霧するための医療用吸入器用のメッシュフィルタ
である。この加工においては、厚さ５０〜７０μｍのセ
ラミック（アルミナ）薄板６２にエキシマレーザーのレ
ーザーパルスを断続的に数１００発照射することによ
り、大径側の開口径が約５０μｍ、小径側の開口径が約
４μｍのテーパー状をした、図３９のようなメッシュ孔
６３を多数同時にアブレーション加工する。ここで、ア
ブレーション加工とは、紫外線を物質に照射したとき
に、物質表面の結合が乖離し、飛散する現象をいい、一
般のレーザー加工とは異なり、加工面に殆ど熱影響が残
らず、加工形状制御をし易い特徴を持つ。

【００７１】このようなレーザー加工装置に本発明の露
光光学系を用いれば、本来不均一なエネルギー強度分布
を持つレーザー光源を均一な空間強度分布のレーザービ
ームに変換してマスクに照射することができるので、各
メッシュ孔の形状を高精度に加工でき、均一な形状のメ
ッシュ孔を加工できる。また、エキシマレーザーのよう
な高出力のレーザービームを利用でき、ビーム拡がり角
も小さくできるので、深さ方向に数１０μｍでかつ数μ
ｍの精度で加工を施すことができる。

【００７２】また、孔径の異なるマスクと何度か交換し
ながらメッシュ加工すれば、セラミック薄板６２に図４
０に示すような数段の段付きメッシュ孔６４をあけるこ
ともできる。このとき、本発明のレーザー加工装置を用
いれば、所望のメッシュ孔形状を精度よく加工すること
ができる。

【００７３】このようなレーザー加工装置の用途として
は、多層基板のビアホール加工、半導体ウエハ表面の被
覆膜除去などの用途にも用いることができる。

【００７４】（露光装置）図４１はマスクを用いること
なく対象物に直接レーザービームＬＢを照射するように
した露光装置６５であって、半導体基板のレーザー光に
よる改質、感光材の感光、液晶アニーリング等のアニー
ル（レーザーアニール）といった光学的処理を施すこと
ができる。ここで本発明の露光光学系６７を用いている
ので、処理対象物６６を均質に改質できる、あるいは、
処理対象物６６である感光材に均等に露光できるので感
光材の照射斑を低減できる、あるいは、液晶アニーリン
グにおいて照射斑を低減できるといった効果が得られ
る。

【００７５】（光結合装置）図４２に示すものはレーザ
ー光源の光を多数の光ファイバを束ねた光ファイバ束に
結合させるための光結合装置６８において、本発明にか
かる露光光学系６７を用いたものである。光ファイバ束
６９の入射側端面は露光光学系６７による結像位置に配
置されているので、レーザー発振器２２から出射された
光は、露光光学系６７で均一化され、光ファイバ束６９
の各光ファイバに均等に結合される。従って、光ファイ
バ束６９を構成する各光ファイバには、それぞれ等しい
強度の光が伝搬させられ、光ファイバ束６９の他端（出
射側）も束ねられている場合には、やはり均一な強度分
布の光が出射される。あるいは、光ファイバ束６９の他
端で各光ファイバが分散している場合には、等しい強度
の光を各方向へ伝搬させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザー加工装置の概略構成図である。

【図２】ホモジェナイザを備えたレーザー加工装置の作
用を説明する概略図である。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はホモジェナイザの
基本原理を説明する図である。

【図４】（ａ）（ｂ）はホモジェナイザに要求されるホ
モジェニティ、均一面サイズ等の性能を説明する図であ
る。

【図５】ビーム拡がり角の説明図である。

【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は多面体プリズムを
用いた従来例のホモジェナイザを示す正面図、背面図、
上面図及び側面図である。

【図７】上記ホモジェナイザを９つのプリズム素子に分
解した状態を示す斜視図である。

【図８】ホモジェナイザに入射した不均一な強度分布の
レーザービームが均一な強度分布のレーザービームに変
換されるようすを示す斜視図である。

【図９】従来のホモジェナイザの問題点を説明する図で
ある。

【図１０】従来のホモジェナイザの問題点を説明する図
である。

【図１１】従来のホモジェナイザの問題点を説明する図
である。

【図１２】フライアイレンズと結像レンズを用いた別な
従来例によるホモジェナイザを示す概略説明図である。

【図１３】本発明の一実施形態によるレーザー加工装置
を示す概略図である。

【図１４】同上のレーザー加工装置に用いられているホ
モジェナイザとマスクの詳細を示す斜視図である。

【図１５】光束分割用（あるいは、光路変更用）のプリ
ズムアレイを各プリズム素子に切断した状態の斜視図で
ある。

【図１６】同上のホモジェナイザの作用説明図である。

【図１７】（ａ）は同上のホモジェナイザに入射するビ
ームの不均一な強度分布を示す図、（ｂ）は分割された
各ビームの強度分布を示す図、（ｃ）は分割ビームを合
成した照射ビームの均一な強度分布を示す図である。

【図１８】同上の実施形態に用いられる、異なる構造の
プリズムアレイを示す斜視図である。

【図１９】本発明の別な実施形態によるホモジェナイザ
を示す概略断面図である。

【図２０】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図２１】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図２２】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図２３】プリズムアレイの他例を示す斜視図である。

【図２４】プリズムアレイの他例を示す斜視図である。

【図２５】プリズムアレイの他例を示す斜視図である。

【図２６】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図２７】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図２８】同上の実施形態に用いられるレンズアレイの
斜視図である。

【図２９】同上の実施形態に用いられるレンズアレイの
斜視図である。

【図３０】同上の実施形態に用いられるレンズアレイの
分解斜視図である。

【図３１】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図３２】（ａ）（ｂ）（ｃ）はビームサイズを変更す
る光束整形光学系を備えたホモジェナイザとその作用を
説明する図である。

【図３３】ビーム形状を変更する光束整形光学系を備え
たホモジェナイザを示す一部省略した斜視図である。

【図３４】ビームサイズとビーム形状を個別に調整する
ことができる光束整形光学系を備えたホモジェナイザを
示す一部省略した斜視図である。

【図３５】（ａ）（ｂ）は分割光学系に入射するレーザ
ービームの入射角が変動した時に照射ビームの位置が変
化しない様子を説明する図である。

【図３６】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図３７】本発明のさらに別な実施形態によるホモジェ
ナイザを示す概略断面図である。

【図３８】（ａ）（ｂ）はＸ方向とＹ方向でビーム強度
の均一性が異なるビームの例を示す図である。

【図３９】レーザー加工装置により加工されたメッシュ
孔を示す一部破断した拡大断面図である。

【図４０】レーザー加工装置により加工された別な形状
のメッシュ孔を示す一部破断した拡大断面図である。

【図４１】本発明にかかる露光装置の概略断面図であ
る。

【図４２】本発明にかかる光結合装置の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

２２エキシマレーザー発振器２４マスク２７，３５プリズムアレイ（分割光学系）２８投影レンズ（投影光学系）２９，３６プリズムアレイ（光路変更光学系）３２集光レンズ（集光光学系）４０レンズアレイ４５光束整形光学系４５ａ，４５ｂ組レンズ４６分割光学系４７光路変更光学系５１光束進路振動光学系５２，５３回転ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光束を複数の光束に分割するための
複数の光束分割領域を有する分割光学系と、前記各光束分割領域の像を被露光面に結像させる投影光
学系と、前記各光束分割領域の像が被露光面で重畳するように、
前記分割光学系により分割された少なくとも一部の光束
を光路変更させる光路変更光学系と、を備えたことを特
徴とする露光光学系。
【請求項２】入射光束を複数の光束に分割するための
複数の光束分割領域を有する分割光学系と、前記各光束分割領域の像を被露光面に結像させる投影光
学系と、前記投影光学系に入射する少なくとも一部の光束を集光
させる集光光学系と、前記各光束分割領域の像が被露光面上で重畳するよう
に、前記分割光学系により分割された少なくとも一部の
光束を光路変更させる光路変更光学系と、を備えたこと
を特徴とする露光光学系。
【請求項３】前記分割光学系と前記集光光学系が同一
素子として形成されていることを特徴とする、請求項２
に記載の露光光学系。
【請求項４】前記分割光学系に入射する光束のサイズ
又は形状を調整するための光束整形光学系を備えたこと
を特徴とする、請求項１又は２に記載の露光光学系。
【請求項５】前記分割光学系に入射する光束のサイズ
を相似的に調整するための光束整形光学系と、前記分割
光学系に入射する光束の形状を調整して変化させるため
の光束整形光学系とを別個の光学系として備えたことを
特徴とする、請求項４に記載の露光光学系。
【請求項６】光束の形状を調整するための前記光束整
形光学系は、異方性を有するレンズによって構成され、
光束のサイズを調整するための前記光束整形光学系は、
等方性を有するレンズによって構成されていることを特
徴とする、請求項４又は５に記載の露光光学系。
【請求項７】前記分割光学系に入射する光束の位置又
は入射角度を時間的に変化させるための加振手段を備え
たことを特徴とする、請求項１又は２に記載の露光光学
系。
【請求項８】光ビームを出射する光源と、光ビームを
所定パターンの加工用光ビームに変換するマスクやレチ
クル等の被露光パターン材と、前記光源から出射された
光ビームを均一な強度分布の光ビームに変換して前記被
露光パターン材に投影する前記請求項１〜７に記載の露
光光学系と、を備えた光加工装置。
【請求項９】被露光面に光ビームを照射することによ
って被露光面の改質、感光、アニール等の光学的処理を
施すための露光装置であって、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光
ビームを均一な強度分布の光ビームに変換して被露光面
に投影する前記請求項１〜７に記載の露光光学系と、を
備えた露光装置。
【請求項１０】光ビームを出射する光源と、光ファイ
バ束と、前記光源から出射された光ビームを均一な強度
分布の光ビームに変換して前記光ファイバ束の端面に投
影する前記請求項１〜７に記載の露光光学系と、を備え
た光結合装置。