JPS63203292A - レ−ザ光の強度分布制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （Ｓ集土の利用分野） この発明はレーザ光の強度分布を均一化するためのレー
ザ光の強度分布制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、レーザ発振器から出力されるレーザ光は、その
強度分布は中心部が強く、周辺部にゆくにしたがって弱
くなるガウス分布状をなしていることよく知られている
。しかしながら、レーザ光を半導体製造における露光用
や熱処理用など種々の加工に用いる場合、強度分布が均
一なレーザ光が要求されることが多い。

従来、レーザ光の強度分布を均一化するには第５図に示
すように行なっていた。つまり、レーザ発振器１から出
力されたレーザ光りをレンズ２で角度θに集束し、光軸
に対してほぼ平行なＭｌの反射鏡３と、この第１の反射
鏡３に対してθ／２程度で傾斜した第２の反射鏡４との
間に入射させる。これら反射鏡３．４はレーザ光りの入
射端側　　　゛に比べて出射端側か大きく離間する状態
で配設されている。そして、一対の反ＰＪＪｆｉ３．４
間に入射したレーザ光りは、第６図に示すように第１の
反射鏡３によって光軸を中心にして２つに折重ねられる
とともに、第２の反射鏡４の角度に応じて強度の弱い周
辺部の部分ｄがａ点から中心側に折重ねられる。したが
って、レーザ光りの強度分布は第６図に鎖線で示すよう
にほぼ平坦化させることができる。

しかしながら、このようにしてレーザ光りの強度分布の
平坦化を計るようにすると、レーザ光しをレンズ２によ
って絞らなければならない。すると、そのレンズ２によ
ってレーザ光りに損失が生じたり、レーザ光りの絞られ
たスポットのエネルギが増大し、一対の反射鏡３．４の
とくにレーザ光りが入射する端部が熱損しやすいという
ことがあった。さらに、一対の反射１１３．４の入射端
側の間隙をできるだけ狭く調整しなければならないから
、その調整が非常に難しいということもあった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、レーザ光をレンズで絞ることなく、
しかも難しい調整を必要とすることなくレーザ光の強度
分布を均一化することができるようにした強度分布ＩＩ
ＪｗＪ装置を提供することにある。

［発明の構成１ （問題点を解決するための手段及び作用）上記問題点を
解決するためにこの発明は、レーザ光の入射端側か出射
端側に比べて広幅になるよう傾斜し上記レーザ光の周辺
部を光軸を横切る方向に反射させる第１の反射部と、入
射端側が出射端側よりも狭幅な状態をなし上記第１の反
射部で反射したレーザ光を入光して上記光軸を横切る方
向に反射させかつ入射端側を上記第１の反射部の出射端
側に近接もしくは接合させて設けられ上記第１の反射部
で反射したレーザ光の周辺部を光軸方向へ反射させる第
２の反射部とを具備する。

そして、レーザ光をレンズで集束することなくそのエネ
ルギの強度分布を均一化できるようにした。

（実施例） 以下、この発明の第１の＊流側を第１図と第２図を参照
して説明する。第１図に示す強度分布制御装置は第１の
反射部１１と第２の反射部１２とから構成されている。

上記第１の反射部１１は一対の第１の反射鏡１３を所定
の角度で傾斜させてなる。つまり、一対の第１の反射１
１１３はレーザ発振器１４から出力されたレーザ光りが
入射する入射端側が出射端側に比べて間隔が大きくなる
よう所定の角度で傾斜し、かつこれらの中心を上記レー
ザ光りの光軸に一致させて配設されている。

これら一対の第１の反射１１１３の出射端側の間隔×は
この実施例では上記レーザ光りの幅寸法の約７５％に設
定されている。したがって、第１の反射部１１に入射し
たレーザ光りはその周辺部の約２５％が一対の第１の反
射鏡１３で反射するようになっている。

上記第１の反射部１１の出射端側には上記第２の反射部
１２がその入射端側を接合させて配設されている。この
第２の反射部１２は一対の第２の反射鏡１５を上記一対
の第１の反射１１３と逆方向に傾斜させて形成されてい
る。つまり、一対の第２の反射鏡１５の入射端側は上記
一対の第１の反１１１１１３の出射端側と同じ間隔Ｘで
離間対向し、出射端側は入射端側よりも大きな角度で離
間対向している。つまり、一対の第２の反射ｌ１１５は
入射端側が出射端側よりも径方向外方に位置するように
所定の角度αで傾斜している。

なお、上記一対の第１の反射１１３と第２の反射Ｉ［１
５とは図示しない制御機構によって傾斜角度の調節がで
きるようになっている。

このような構造の強度分布制御装置にレーザ光りが入射
すると、そのレーザ光しはまず第１の反射部１１の出射
端側の幅寸法Ｘによってここを直進する曇が制限される
。つまり、レーザ光りの中央部分Ｓだけが一対の第１の
反射鏡１３間を通過し、第１図にｍとｎで示す幅方向両
端部の部分は一対の第１の反射鏡１３で反射する。一方
の第１の反射ｌ１１３で反射したレーザ光りのｍの部分
はレーザ光りの光軸０を横切る方向に進んで第２の反射
部１２の一方の第２の反射鏡１５に到達し、ここで再度
反射して光軸Ｏ方向、つまり第１の反射部１１を直進し
たレーザ光りの中央部分Ｃに向かって進む。また、他方
の第１の反１１ｆｉ１３で反射したレーザ光りの周辺部
のｎの部分はｍの部分と交差する方向に進んで他方の第
２の反射鏡１５で反射し、レーザ光りの中央部分Ｃの方
向へ進む。

上記レーザ光りの周辺の部分ｍとｎとの進行方向は第２
の反射部１２の一対の第２の反射１１１５の角度によっ
て定めることができる。

したがって、第１、第２の反射部１１．１２を通過した
レーザ光りは照射面Ｇの位置においてエネルギの低い周
辺のｍとｎの部分を中央部分Ｓの両側に重ねることがで
きるから、照射面Ｇを照射するレーザ光りの強度分布を
均一化することができる。

さらに詳しく説明すれば、レーザ発振器１４から出力さ
れたレーザ光りのエネルギ分布は第２図（ａ）に示すよ
うにガウス分布状をなしている。

そのレーザ光りが第１、第２の反射部１１．１２を通過
して照射面Ｇを照射すると、第２図（ａ）におけるｍと
ｎの部分が第２図（ｂ）に示すようにＳの部分の両側に
折重なる。その結果、そのＳの部分の゛中央に比べてエ
ネルギが低い両端の部分が上記ｍとｎの部分が重なるこ
とによってエネルギが増大するので、そのＳの部分のエ
ネルギ分布をほぼ均一にすることができる。また、レー
ザ光しのＳの部分に重なるｍとｎの部分は第２の反射部
１２の一対の第２の反射鏡１５の角度を変えることによ
って上記Ｓに対する重なり度合を変えることができる。

つまり、ｍとｎの部分を第２図（ｂ）で示すようにＳの
部分の幅方向両端部の部分に重ねれば、エネルギ分布の
均一化を計ることができるが、その重なり状態を変えれ
ば、エネルギの分布状態も変えることができる。したが
って、上記第２の反射鏡１５の角度によってエネルギの
分布状態を自由に設定することもできる。

第３図はこの発明の第２の実施例を示し、これは第１の
反射面２１と第２の反射面２２とを有する断面三角形状
の一対の反射体２３を各第１、第２の反射面２１．２２
をそれぞれ所定の角度で対向させて配置した。このよう
な構造においても上記第１の実施例と同様レーザ光りの
エネルギ分布を均一化することができ、また一対の反射
体２３の同図に矢印で示す角度を変えれば、エネルギの
分布状態も変えることができる。

第４図はこの発明の第３の実施例で、これは円筒体３１
の内周面に円錐状の第１の反射面３２と第２の反射面３
３とを形成するようにした。このような構造によれば、
レーザ光りのエネルギ分布の均一化を周方向全周、つま
り三次元的に行なうことができる。

なお、上記各実施例において、第１の反射部と第２の反
射部とは一体あるいは別体のいずれであつでもよく、別
体の場合には第１の反射部の出射端側に第２の反射部の
入射端側か接合もしくは近接されていればよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、レーザ光の入射端側が出
射端側に比べて広幅に傾斜した第１の反射部によってレ
ーザ光のエネルギの低い周辺部を反射させ、中央部分だ
けを直進させるとともに、上記レーザ光の周辺部を、上
記第１の反射部と入射端側が出射端側よりも狭幅な第２
の反射部で再度反射させることにより、上記レーザ光の
中央部分側に折重ねるようにした。したがって、上記第
１、第２の反射部によってレーザ光のエネルギの分布状
態をほぼ均一にすることができる。そして、その際にレ
ーザ光をレンズによって集束させることなく行なえるか
ら、従来のようにレンズを透過することによるエネルギ
損失が生じたり、エネルギ密度が極端に高くなって反射
鏡の端部を焦損させたり、さらにはレーザ光の入射端側
をできるだけ狭幅に調整しなければならないという手間
の掛かる作業も必要ない。さらに、この発明は、第２の
反射部の反射角度を変えることによって第１の反射部で
反射するレーザ光の周辺部の位置決めを制御できるから
、それによってレーザ光のエネルギの分布状態も制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１因はこの発明の第１の実施例を示す側面図、第２図
（ａ）、（ｂ）は同じくレーザ光のエネルギの分布状態
の説明図、第３図はこの発明の第２の実施例を示す側面
図、第４図はこの発明の第３の実施例を示す側面図、第
５図は従来の構造の説明図、第６図は同じくそのときの
エネルギ分布の説明図である。 １１・・・第１の反射部、１２・・・第２の反射部、１
３・・・第１の反ＩＪ４鏡、１５・・・第２の反射鏡、
２１．２２・・・第１、第２の反射面、２３・・・反射
体、３１・・・円筒体、３２．３３・・・第１、第２の
反射面。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 （ａ）　　　　　（ｂ） 第２図 第４凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ光の入射端側が出射端側に比べて広幅に傾斜し
   上記レーザ光の周辺部だけを光軸を横切る方向に反射さ
   せる第１の反射部と、入射端側が出射端側よりも狭幅な
   状態をなし上記第１の反射部で反射したレーザ光を入光
   して上記光軸を横切る方向に反射させかつ入射端側を上
   記第１の反射部の出射端側に近接もしくは接合させて設
   けられ上記第１の反射部で反射したレーザ光の周辺部を
   光軸方向へ反射させる第２の反射部とを具備したことを
   特徴とするレーザ光の強度分布制御装置。