528879 Λ7 B7 89〇〇pif.doc/〇〇8 五、《务明說明（j ) 發明領域 本發明係一種關於適合在玻璃基板等之加熱緩冷 (anneal)處理的照明光學系統以及具有此光學系統之雷射 (laser)處理裝置。 技術背景 從來’己知以雷射（laser)光照射非晶質矽膜使結晶化 技術。又’己知藉由注入不純物離子，使受損傷的矽膜恢 復結晶性或爲使注入的不純物離子活性化而照射雷射光的 技術◦此寺稱爲雷射加熱緩冷(laser annealing)技術。 雷射加熱緩冷（laser annealing)法的程序（process)具有 對基板幾乎無熱損害（damage)的特徵。此種對基板無熱損 害的特徵，係例如在玻璃等耐熱性低的基板上形成半導體 元件時，有利。 近年，液晶顯示元件，特別在大型的動畫用液晶顯示 兀件’從成本的問題及大面積化的要求，希望利用玻璃基 板爲基板。因此，如用雷射加熱緩冷(laser annealing)法， 在以耐熱性低的玻璃爲基板時，對玻璃基板幾乎無熱損 害。從而，用玻璃基板也可製成用結晶性矽膜的薄膜電晶 體等之半導體元件。因此，雷射加熱緩冷（laser anneaHng) 法係將來期待的在玻基板上製作半導體電路的技術要 形成半導體電路等的玻璃基板係^比較以大面積者居 多。對此，雷射〇aSer)光在剛從光源射出後的狀態，光束 〇3_順射面較小。隱，使光束（beamm狀加工成方形 狀或線狀，以掃描所定領域。例如，使線狀的光束(beam) 4 J.------丨丨丨丨丨·丨丨丨丨丨丨丨訂·—----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·丨規格（ΐΜ〇χ297公穿） i 1务明說明（1 ) 與其長軸方向垂直移動，以便在玻璃基板上掃描。藉此， 在比較短的時間，可能對玻璃基板全體進行加熱緩冷 (anneal)。 製作此雷射加熱緩冷（laser annealing)所用的線狀光束 (beam)之光學系統，例如，開示於日本專利特開平1〇_ 244392號公報者。在特開平10-244392號公報係用稱爲均 化器(homogeneizer)的光學系統使雷射光束（laser beam^ 換爲線狀的光束(beam)。對均化器(homogeneizer)要求製作 具有非常高的均一性照度及形狀之線狀光束（beam)。在該 公報’係用由複數的圓筒型透鏡(cylindrical lens)所成的多 圓筒型透鏡系統爲均化器（homogeneize)。然後，均化器 (homogeneizer)對光束照度的均一性上成爲中心角色。 多圓筒型透鏡系統係使短冊狀的各圓筒型透鏡沿其有 折射力的方向並成一列的透鏡系統。與通常的均一照明時 所用的補眼透鏡（fly eye lens)同樣，入射於多圓筒型透鏡 系統的光束係在各圓筒型透鏡經分割聚光成線狀。此結果 形成與圓筒型透鏡的數相等數的線狀像。此線狀像成爲新 複數的二次（secondary)線光源，通過透鏡（其他圓筒型透鏡) 照明試樣。在試樣的照射面，由複數的二次線光源之光重 合而平均化。由此，在配列多圓筒型透鏡系統的方向（有 折射力的方向）之照度分布成爲均一。 並且，在特開平10-244392號公報，不僅在長軸方向， 關於在其寬度方向爲使照度均一而用二個多圓筒型透鏡系 統。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 訂---------線_! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.丨規格（jo X的7公兌） 528879 Λ7 B7 8 90〇pif· d〇c/〇〇8 五、發明說明（） 但是，如上述公報的開示，多用圓筒型透鏡時，有下 述的問題。圓筒型透鏡之加工比通常的球面透鏡之加工較 困難，且增造成本也會增加◦又，形狀加工的精度也較通 常的球面透鏡非常的低。因此，考慮到製造實際的裝置時， 多用圓筒型透鏡的光學系統係會增加製造成本外，從加工 精度的觀點，有不能滿足高需求性能之虞。 又’如上所述，隨著大型的液晶顯示（display)之需求 增加’掃描領域面積也大型化。因此，線狀光束（beam#9 長度也要求較長者。在此，光束（beam)的線寬保持一定， 使光束（beam)的長軸方向長度增長時，照射的面積變大。 從而，單位面積的能量密度變小。此結果，照射試樣時， 因難加熱至加熱緩冷（anneal)所需之溫度。於是，爲提昇 試樣照射時之能量密度，不僅使光束（beam)的長軸方向之 長度增長，也需要使其光束（beam)線寬變細。 更且，需要細線寬的光束（beam)之理由敍述如下。從 來·，對雷射（laser)光源，以使用輸出能量（p〇wer)大的準分 子雷射（exCimerlaser)居多。但是，準分子雷射（exdmer丨⑽叫 係屬價格昂貴且爲大型裝置。因此，希望使用廉價，小型， 且易於使用之固能雷射或YAG雷射爲光源。此固態雷射 或YAG雷射比準分子雷射（excimer laser)的輸出能量較 低。因此，爲增加照射面的能量密度而需要以細線寬的光 束(beam)聚光。由此，不僅使光束（beam)的長軸方向之長 度增長，並且需要使其光束(beam)線寬細化。 如上所述，1½者細線莧的線狀光束（beam)之必要性， I—丨丨丨丨丨丨丨丨i .丨丨丨丨丨丨—訂·—丨ί丨丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6
528879 8 900pif. doc/008 A7 B7 ^___ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（ll ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 需要以在線狀光束（beam)的長軸方向具有高結像性能的光 學系統加以達成。從此結像性能的要求立場，上述的日本 專利特開平10-244392號公報所提示的光學系統，不具充 分的規範。 在曰本專利特開平1〇-244392號公報係使用兩個具有 複數個短冊狀圓筒型透鏡（cylindrical lens)的多圓筒型透鏡 (cylindrical lens)系統。然而，續多圓筒型透鏡系統，一般 稱呼爲聚光（焦）透鏡（condenser lens)的光學系統也由多圓 筒型透鏡（cylindrical lens)系統所構成。 如此，以圓筒型透鏡（cylindrical lens)群構成的光學系 統，使光束（beam)的長軸方向及短軸方向配置各相異能力 (power)所構成的光學系統，在製作長方形（線狀）的光束 (beam)時，在直覺上對設計者易於理解爲有效的設計方 法。 但是’在能力（power)的方向相異的圓筒型透鏡組合所 成的光學系統，當平行光束入射時，會出現與各圓筒型透 鏡之能力（power)的方向相異方向進行之光線。此光線的像 差(aberration)不易以組合直交的能力（power)所成的光學系 統加以補正。因此’在實際上以高水準補正光學系統的像 差爲目的時，此設計方法並不理想。 例如，單純的假定有圓形斷面的平行光束。其次，具 有負（凹）能力（Power)的第—*圓筒型透鏡（cylindrical lens) 及，在此第一圓筒型透鏡的後方（像側），與第一圓筒型透 鏡的能力（power)之方向直交方向，配置具有正（凸）能力的 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 8 90 0pif. doc/008 A7 B7 五、發明說明（η 第二圓筒型透鏡(cylindrical lens)。然而，使上述平行光束， 入射於第一'及第二圓筒型透鏡’観察線狀聚光之情形。 此時，初由具有負能力（power)的第一圓筒型透鏡，使 光束向一方向散光，又，由其次具有正能力（power)之第二 圓筒型透鏡，使此發散光，聚光於與散光方向垂直的方向。 於此，在從負的第一圓透型透鏡所出射之發散光之中，在 發散中心部的光入射於正的第二圓筒型透鏡時，係對第二 圓筒透鏡的母線成垂直入射。一方面，從第一圓筒型透鏡 射出的發散光中在發散方向周邊部的光係對第二圓筒型透 鏡的母線成斜入射。 其結果，從負的第一圓筒型透鏡射出的發散光之發散 方向中心部的光及周邊部的光，入射於正的第二圓筒型透 鏡後之光的聚光位置相異。此結果，以線狀結像時，線狀 像中心部及周邊部的線寬相異。因此，對於由圓筒型透鏡 所構成的光學系統，有必要補正此種圓筒型透鏡特有的像 差。 對於上述的圓筒型透鏡特有的像差，一般的光學設計 者，不慣於處理。上述光線的動作係不能單以包含光束 (beam)短軸方向的面及包含長軸方向的面來表現。僅以組 合具有直交能力（power)的圓筒型透鏡，對於補正圓筒型透 鏡特有的上述像差係極爲困難。又，假使，該像差可予補 正時，能預想到需要非常多的圓筒型透鏡。 如以上的說明，對於加工細線寬的線狀光束（beam)時， 從光學設計方法的立場，多用直交的圓筒型透鏡的光學系 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 8 900pif. doc/ 008 A7 B7 五、發明說明（c ) 統爲不理想。 又，日本專利特開平1〇_244392號公報所提示的光學 系統係成爲確保光束（beam)短軸方向的照度均一性之構 成。但是，此項構成考慮到加工細線寬的線狀光束（beam) 時，有以下理由的不理想處。 首先，對線寬方向的照度均一性之必要性，加以說明。 提高線寬方向的照度均一性者係對使線狀光束（beam)的掃 描速度局速化時具有效果。線狀光束（beam)的掃描方向之 線寬較廣的情形，在使線狀光束的掃描速度變快時，線狀 光束(beam)在基板試樣上的單位面積所通過的延時時間成 爲較長。從而，基板試樣上的線狀光束（beam)之照射時間 係足夠於結晶化等的反應。因此，線狀光束（beam)的線寬 越廣者越能提昇掃描速度之關係，可短縮加熱緩冷（anneal) 製程的時間。 可是，線狀光束（beam)的照度均一性低之情形，光束 (beam)寬的周邊部之能量（energy)變低。因此，以線狀光 束(beam)掃描時，在線狀光束（beam)的周邊部有不起加熱 緩冷（anneal)反應的情形。此種情形係成爲與細線寬的線 狀光束（beam)掃描者等値，不能提昇掃描速度。 如上所述，近年來，己邁進需求較大面積的液晶顯示 兀件（display)的時代，從而，企圖液晶顯示元件的製造程 序之高速化，期待對較廣面積基板的加工技術。又，如上 所述，爲使線狀光束（beam)的線寬變細，係以高度補正像 差爲宜。更且，對於加工成爲高度補正像差的線寬之細線 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------0^------- —訂--------- S. (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 8 900pif. doc / 008 A7 B7 五、發明說明（0 ) 狀光束（beam)者及，在線狀光束（beam)的短軸（線寬）方向 具有高照度均一性者，非常困難使兩者得兼。從而，期待 對關於線狀光束（beam)的長軸方向可提高照度均一性，及 線狀光束（beam)的短軸方向使線寬變細，可加以特化的一 種光學系統。從此觀點，日本專利特開平1〇-244392號公 報所提示的光學系統，不可謂爲充分者。 又，照射雷射（laser)光以掃描非常廣範圍的光學系統， 較困難使照射側的光學系統之開口數(NA)增大。由此，產 生折回的影嚮，無法僅以幾何光學上的觀察，充分解析線 像的照度均一性。更且，上述的光學系統，爲提昇線狀光 束（beam)的短軸方向之照度均一性，用多圓筒型透鏡系 統。該透鏡系統的機能如己說明，係使從光源的光束（beam) 在線寬方向分割，再將其分割光束（beam)所造出的線狀 像’重合在被照射面者。因此，在被照射面的線狀像之線 寬變細時，線狀像的重合精度需要比線狀像寬爲小。即， 隨所要求的線寬越變細，線狀像的重合精度越嚴格。因而， 考慮到雷射（laser)處理裝置的製造時，在被照射面，稍微 犧牲線狀像的照度分布的均一性，以減少光束（beam)的分 割數爲宜。此時，可使加熱緩冷（anneal)的加工速度稍徵 降低，則可能使線狀像的線寬方向之照度均一性低降之關 係’可以減少光束（beam)的分割數，從製造裝置的立場較 爲埋想。 本發明係鑑於上述問題，提供一種雷射處理裝置，其 照明光學系統具有優良的結像性能，照度均一性良好，能 10 本紙張尺度國家標準(cns)a4規格⑵〇 X 公f ' 1 ---- --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 528879 8900pif.doc/008 ^ B7 五、發明說明（？） 照射細線寬的大縱橫比（aspect ratio)之線狀光束（beam)， 以及低成本。容易製造，能以高速處理大面積爲目的者。 發明槪述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲解決上述課題，本發明的特徵在於5提供一種照明 光學系統包括光束擴大器（beam expander)系統2、線狀光 束(beam)形成透鏡系統3、透鏡陣列（iens array)4、及聚焦 (condenser)Tt學系統5。其中先束擴大器（beam expander) 系統2係無焦（afocal)的擴大從雷射光源1的照射光束（beam) 之徑。線狀光束形成透鏡系統3係只少與第一方向X大略 直交的第二方向y具有折射力’使從上述光束擴大器系統 2的照射光束（beam)結像成在上述第一^方向x具有長軸方 向的線狀光束。透鏡陣列（lens array)4係沿上述第一方向 x配列之複數的要素透鏡ELl卜EL12、EL13、EL2卜EL22、 EL23。聚光(condenser)光學系統5係使上述線狀光束的上 述各要素透鏡 EL11、EL12、EL13、EL21、EL22、EL23 的各像以重合照射至被處理面12上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 並且，本發明的好形態，上述線狀光束形成透鏡系統 3係以在上述第二方向y具有正折射力的圓筒型透鏡3爲 宜。 又，本發明的好形態係使上述圓筒型透鏡（cylindrical lens)3、上述透鏡陣歹[J(lens array)4、及上述聚光（condenser) 光學系5中之只少一個能沿光軸ΑΧ移動者爲宜。 並且，本發明的好形態，上述透鏡陣列（lens array)4 係只少具有第一分陣列（sub-array)部LA1及第二分陣列 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公髮） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 528879 8900pif.doc/008 Α7 Β7 五、發明說明（q ) (sul>array)LA2，上述要素透鏡 ELH、EL12、EL13、EL21、 EL22、EL23係爲迴轉對稱的透鏡，並且上述第一分陣列 (sub-array)部LA1及上述第二分陣列（sub-array)部LA2係 配列成使上述各分陣列（sub-array)部LAI、LA2所對應的 上述各要素透鏡EL11及EL12、EL12及EL22、EL13及EL23 的光軸 AX11 及 AX12、AX12 及 AX22、AX13 及 AX23 大 略一致爲宜。 又’本發明的好形態，上述聚光（condenser)光學系5， 在上述被照射面12側，以具有在上述第二方向y有正折 射力的其他圓筒型透鏡（cylindrical lens)7爲宜。 並且，本發明提供一種雷射處理裝置包括雷射電源i、 照明光學系統、及掃描移動部6。其中雷射光源1係供給 雷射光。照明光學系統係申請專利範圍從第1項至第5項 中之任何一項所述的照明光學系統。掃描移動部6係使上 述被處理面12與上述照射的線狀光束（beam)以相對的移 動。 又，本發明的好形態，提供一種照明光學系統，其特 徵在於，包括稜鏡構件103、線狀光束（beam)形成透鏡系 統1〇4、及擴大光學系統1〇5。其中稜鏡構件1〇3係使從 雷射光源101的照射光束（beam)，對第一方向（X方向）分 舍!1成複數的照射光束，在定所面11 0 1上重合。線狀光束 (beam)形成透鏡系統104係只少與上述第一方向&方向) 大略直又的弟一方向（y方向）具有折射力，使上述分割之 被數個照射光束（beam)結像成在上述第一方向（χ方向）有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） „------------0^------- —訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 528879 8 900pif. doc/008 A7 B7 五、發明說明（[b) 長軸方向的線狀光束。擴大光學系統10 5係使上述線狀光 束（beam)在上述第一方向（X方向）擴大，照射至被處理面 1102 上。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，本發明的好形態，上述稜鏡構件1〇3係台形型稜 鏡103，由該台形型稜鏡103分割之上述複數的照射光束 (beam)所重合的上述所定面1101的位置與，上述線狀光束 (beam)形成透鏡104的上述第二方向（y方向）的焦點位置 1101、1112以大略一致爲宜。 又，本發明的好形態，上述擴大光學系統105係對光 軸AX以成爲迴轉對稱的光學系統爲宜。 並且，本發明的好形態，上述線狀光束（beam)形成系 統104係爲上述在第二方向（y方向）具有正折射力的第一 圓筒型透鏡（cylindrical lens)104爲宜。 又，本發明的好形態，上述擴大光學系統105係在上 述被處理面1102側，以具有在上述第二方向（y方向）有正 折射力的第二圓筒型透鏡（cylindrical lens)107爲宜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，本發明的好形態，上述第一圓筒型透鏡（cylindrical lens)104及上述第二圓筒型透鏡（cylindrical lens)107的只 少一方，以能沿上述光軸ΑΧ移動爲宜。 又本發明的好形態，以更再具有光束擴大器（beam expander)系統102爲宜。係使從上述雷射光源101的照射 光束徑，在上述第一方向（X方向）比上述第二方向（y方向) 擴大較大者。 並且，本發明係提供一種雷射處理裝置，包括雷射光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 528879 Λ7 8 9 0 Opi f. doc / Ο Ο 8 五、發明說明（（丨） 源101、照明光學系統、及掃描移動部1〇6。其中，雷射 光源101係供給雷射光。照明光學系統係申請專利範圍第 1項至第7項之中，任何一項所述的照明光學系統。掃描 移動部106係使上述被處理面11〇2上的線狀光束化⑼叫與 上述被處理面1102以相對的移動者。 尙且，在決上述g果題的手段之項所說明的本發明之 構成係爲使本發明更加明顯易懂雖用發明實施例的圖式， 此並非限定本發明的實施例。 如以上的說明，依照本發明可提供一種雷射處理裝置， 所提供的照明光學系統具有優良的結像性能，照度均—性 良好’能照射細線寬的大縱橫比（aspect rati〇)之線狀光束 (beam)。又，依照本發明時，低成本，製造容易，能以高 速處理大面積。 θ 爲該本發明之上述原理和其他目的、特徵和優點能更 明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作說 明’如下： ° 圖式之簡單說明 圖1A及圖1B係表示關於第一實施例的雷射(laser)處 理裝置之槪略構成圖。 ' 圖2A及圖2B係表示關於第二實施例的雷射(1^^)處 理裝置之槪略構成圖。 Η 3係表不^|見陣列（iens array)的構成圖。 圖4A及圖4B係表示關於第三實施例的雷射〇aser)處 理裝置之槪略構成圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)/VI規公餐~7 L----I------I 丨丨丨訂----I---線 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 Λ7 B7 8 900pif. doc/008 五、發明說明（d) 圖5A及圖5B係表示關於第四實施例的雷射（laser)處 理裝置之槪略構成圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖6A〜E係重合效果的說明圖。 圖7係表75光束擴大器（beam expander)的構成圖。 圖8A及圖8B係光束的斷面形狀轉換之說明圖。 圖式之標記說明： 1、 1〇1 雷射光源或固態雷射 2、 102 光束擴大器或光束擴大器系統 3 圓筒型透鏡（cylindrical lens) 或線狀光束形成透鏡系統 4 透鏡陣列（lens array) 5 聚光透鏡（condenser lens) 或聚光（condenser)光學系統 6、106 掃描移動部 7 圓筒型透鏡（cylindrical lens) 102 光束擴大器系統 103 稜鏡構件 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 104 線狀光束形成透鏡系統 或第一圓筒透鏡 105 擴大光學系統 107 第二圓筒型透鏡 108、109、110 直角稜鏡 ELI 1、EL12、EL13、EL21、EL22、EL23 要素透鏡 AX 光軸 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A.丨規格（210x297公兌） 528879 Λ7 B7 89〇〇pif.doc/〇〇8 五、發明說明（ο ) G 玻璃基板 11、 1101 中間結像面 12、 1102 被照射面（被處理面） LI、L2、L3、L101、L102、L103 光束 LA1 第一^ 分透鏡陣列（sub-lens array) 或第一*分陣歹[j (sub-array) LA2 第二分透鏡陣列（sub-lens array) 或第一^分陣歹[](sub-array) MV1 第一移動機構部 MV2 第二移動機構部 MV3 第三移動機構部 PI、P2、P3聚光位置 較佳實施例之詳細說明 以下，根據所附圖式說明本發明的實施例。 (第一實施例） •圖1A及1B係表示關於第一實施例的雷射（laser)處理 裝置之槪略構成圖。從固態雷射（laser)l所射出的斷面槪 略爲圓形的雷射光束（laser beam)係由無焦（afocal)的光束 擴大器（beam expander)2使光束徑擴大，轉換成直徑大的 平行（collimate)光。平行（collimate)光L係入射於圓筒型透 鏡(cylindrical lens)3。圓筒型透鏡（cylindrical lens)3 在 X 方向無折射力[非能力（nonpower)面]，在與該X方向槪略 直交的y方向具有正的折射力。因此，透過圓筒型透鏡 (cylindrical leiiS)3的光係在中間結像面II，以X方向爲長 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.丨規格（21〇χ 297公呈） ------------I — — — — — — I— ^» — — — — — 1 — Awl I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 Λ7 H7 8900pif.doc/008 五、發明說明（#) 軸方向，聚光成線狀。 在此，從固態雷射1所射出的斷面槪略爲圓形的雷射 光束（laser beam)之強度分布，呈爲高斯分布（gauss distribution)。然而，因以圓筒型透鏡（cylindrical lens)3 轉 換爲線狀像之關係，線狀像的中心部分之照度較強，周邊 部分之照度較低。因而，在中間結像面η所形成的線狀 線係在X方向有照度分布不均一的線狀像。 在中間結像面II的最終像側設由第一分透鏡陣列（sub lens array)邰 LA1 及第二分透鏡陣列（sub_iens array)部 la] 所成的透鏡陣列（lens array)4。圖3係表示透鏡陣列（1如3 array)4的構成圖。在此，第一分透鏡陣列部LA1與第二 分透鏡陣列部LA2屬同一構成之關係，以第一分透鏡部 LA1爲例說明，重複的說明從略之，第一分透鏡陣列部 LA1，具有複數的要素透鏡EL11、EL12、EL13。各要素 透鏡EL11等係對其光軸AX11等成爲迴轉對稱的形狀。 此等各要素透鏡EL11等係沿在圓筒型透鏡（cylindrical lens)3無折射力的X方向配列成一排。 並且，第一分透鏡陣列（sub-lens array)部LA1及第二 分透鏡陣列（sub-lens array)部LA2係配置成使第一分透鏡 陣列（sub-lens array)部LA1的要素透鏡ELI 1之光軸AX11 與，第二分透鏡陣列（sub-lens array)部LA2的對應要素透 鏡EL21之光軸Ax21 —致。關於其他要素透鏡EL12等也 同樣。 回至圖1A及圖1B。在透鏡陣列4的結像側配置聚焦 ---------------------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A•丨規格匕以1 x 公釐） 528879 Λ7 B7 89〇〇pif.doc/ 0 0 8 五、發明說明（（/) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 透鏡(condenser lens)5。由透鏡陣列（lens array)4及聚焦透 鏡(condenser lens)5構成結像系統。由此結像系統，使圓 筒型透鏡（cylenderical lens)3在中間結像面II所形成的線 狀像，結像於玻璃基板G上的被照射面（被處理面）12。即， 由圓筒型透鏡(cylindrical lens)3所形成的線狀像之位置與 被照射面的位置成爲共軛（conjugated)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，由透鏡陣列（lens array)4及聚焦透鏡（condenser 1 ens)5所成的光學系統，爲結像系統的问時’具有在最終 像面的被照射面12，使圓筒型透鏡（cylindrical lens)3所形 成在中間結像面II的照度不均一之線狀像，轉換成爲具 有照度均一的照度分布之角色(role)。在被照射面12造均 一照度的線狀像之原理係與上述一般的均一照明時所用的 補眼透鏡（fly eye lens)的原理同樣。即，透鏡陣列（lens array)4係分割從圓筒型透鏡（cylindrical lens)3所形成在面 II的線狀像之光。在本實施例係由三個要素透鏡EL11、 EL12、EL13加以三分割，然後，使分割的線狀像以聚焦 透鏡(condenser lens)5重合結像在被照射面12上。此結果， 由各要素透鏡所對應各線狀像的平均化之效果，可得均一 照度之線狀像。 其次，依據圖1A及圖1B詳細說明由重合的照度均一 化。 如圖1A所示，在圓筒型透鏡(cylindrical lens)3無折 射力的X方向係以平行光束L入射於透鏡陣列（lens array)4。然後，對應各要素透鏡聚光於聚光位置P1、p2、 18 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A丨規ίΤ^Τ297公^'~~' Λ7 528879 8 9 0 0pif. doc/008 五、發明說明（A) P3。又’如圖1B所示，在圓筒型透鏡（CyHndrical lens)3 具有折射力的y方向，圓筒型透鏡（cylindrical lens)3的焦 點位置與透鏡陣列（lens arrayH的焦點位置大略配置成爲 一Ά °據此’在_筒型透鏡（cylindrical lens)3聚光成線狀 之光係在透纟見陣列（lens array)4轉換成無焦的（afocal)平行 光束再射出。然而，從圖1A及圖1B可知，在聚光位置P1、 P2、P3聚光成線狀的光係各形成爲新線光源。然後，此 等的線光源之光係各經聚焦透鏡（condenser lens)5，在玻 璃基板G上的被照射面12上的同一位置重合形成線狀像。 在被照射面12上的線狀像之照度分布係由透鏡陣列 (lens array)4的要素透鏡EL11等所三分割的光之照度分布 重合者。例如，透過要素透鏡EL11及EL21的光在被照 射面12形成的線狀像係爲圓筒型透鏡（cylindrical lens)3在 中間結像面II所形成使線狀像三分割時的1/3之部分L1 像。透過光軸AX上的要素透鏡EL12及EL22的光在被照 射面12形成的線狀像係爲圓筒型透鏡（cylindrical lens)在 中間結像面Π所形成使線狀像三分割時的1/3之部分L2 像，透過要素透鏡EL13及EL23的光在被照射面12所形 成的線狀像係爲圓筒型透鏡（cylindrical lens)3在中間結像 面II所形成使線狀像三分割時的1/3之部分L3像。因而， 可知由透鏡陣列（lens array)4加以三分割的光在被照射面 12所形成的線狀像之照度分布係由光束LI、L2、L3具有 的互爲相異照度分布的重合者。
並且，圓筒型透鏡（cylindrical lens)3在中間結像面II 19 ^纸張尺度適用中國國家標準（^^夂1规格（LM0 ----------------11 11 I --------Aw (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 297公坌） 528879 Λ7 B7 8 900pif. doc/008 五、發明說明（ο ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所形成的線狀像之照度分布係對光軸ΑΧ成對稱。医(此， 如圖1Α所示，線狀像經三分割後，由遠離透鏡陣列〇ens array)4的光軸ΑΧ之兩端的兩個要素透鏡EL11、EL13所 形成的線狀像之照度分布係互成反對稱的照度分布。由 此，經三分割的三個線狀像在被照射面12上重合時可使 照度分布平均化，能得非常高均一性的照度分布。 尙且，在本實施係以三個要素透鏡的場合加以說明， 二個場合時也可得同樣的效果。又，增加要透鏡的數目越 使光的分割數增多時，平均化的效果越能提昇，可形成均 一*照度分布的線狀像。 其次，對形成具有較細線寬的線狀像所必要的結像性 會g [像差（aberration)]加以說明。 在圓筒型透鏡（cylindrical lens)3所形成的線狀像，由 透鏡陣列（lens array)4及聚光透鏡(condenser lens)5所成的 光學系統使結像在被照射面12。因此，諸像差的發生源爲 圓同型透鏡（cylindrical lens)3、透鏡陣列（lens array)4及聚 光透鏡（condenser lens)5 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此中，入射於圓筒型透鏡(cylindrical lenS)3的光係爲 平行光，其入射方向只有一方向之關係，在該圓筒型透鏡 (cylindrical lens)3所發生的像差只有相當於球面像差者。 從而，圓筒型透鏡（cylindrical lens)3的像差之補正係如通 常的軸對稱之光學系統以組合正負（凸凹）的兩枚圓筒型透 鏡(cylindrical)就可容易加以補正。 其次，對由透鏡陣列（lens array)4及聚光透鏡（condenser 20 本紙張尺度適用中國S家標準（CNS)A‘丨規格（21〇x 297公兌） 528879 Λ7 B7 8900pif.doc/008 五、發明說明（1¾ ) lens)5所成的光學系統係如上所述構成爲結像系統。從而， 此結像光學系統的全體需要被補正像差。然而，對此結像 光學系統全體的像差補正時，在透鏡陣列（lens array)4所 發生的像差量成爲問題所在。 透鏡陣列（lens array)4係如上所述，可達成與均一照 明時所用的補眼透鏡（fly eye lens)的機能，同樣的機能。 然而，通常的補眼透鏡（fly eye lens)在構造上不得不，使 個個的要素透鏡由一個的單透鏡成分加以構成。因此，透 鏡陣列（lens array)4的要素透鏡ELI 1等由一個單透鏡成分 所構成時，在該透鏡發生大像差。於是，在此透鏡陣列（1印3 arraY)4所發生的像差旨式以聚光透鏡（condenser lens)5加以 補正。但是，非常困難以同時補正配置成一列的各要素透 鏡EL11等的像差。如從圖1A可知，從透鏡陣列〇ensarray)4 所射出的光係以線狀結像後入射於聚光透鏡（c〇ndenser lens)5。然而，從透鏡陣歹[j(iens array)4的各要素透鏡所射 出的光係由不问问度入射於聚光透鏡（c〇ncjenser lens)5。 但是，各要素透鏡所發生的像差之形狀爲相同的關係，在 聚光透鏡（condenser lens)5，對通過不同光路的光需要補 正同形狀的像差。有關該像差補正係非常困難。 於是，如本實施例，藉由使透鏡陣列（lens array)4由 第一分透鏡陣列（sub-lens array)部LA1及第二分透鏡陣列 (sub lens array)部LA2所成二枚雙透鏡加以構成時，則可 充刀補正5^鏡陣列（lens array)4的像差。又，與二枚雙透 鏡的透鏡陣列（lens array)4，以像差充分補正的聚光透鏡 21 氏張尺度適用中阄國家標準（CNS)A·丨規格（210 X 297 一) ---'- ---------------------t---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 Λ7 B7 890 0pif*cioc/008 五、發明說明（（1 ) (condenser lens)5組合時，由透鏡陣列（lens array)4及聚光 透鏡（condenser lens)5所成的結像系統可具有充分的結像 性能。因此，在圓筒型透鏡（cylindrical lens)3所形成的線 狀像，可能以充分細的結像在被照射面。尙且，使聚光透 鏡(condenser lens)5的像差充分補正乙事，因係屬於軸對 稱的通常之光學系統的關係，可知較爲容易。 又，本實施例的場合，容易由雙透鏡構成透鏡陣列（lens array)4乙事，係因通常的補眼透鏡（fly eye lens)爲二維的 配置而本實施例的透鏡陣列（lens array)4爲一維的配置。 一維的透鏡陣列（lens array)之情形，各透鏡的維護可從透 鏡側面進行之關係，雖個個的透鏡成爲二枚構成，其維護 較爲容易。再加上，在要素透鏡並列的y方向[圓筒型透 鏡(cylindrical lens)3具有折射力的方向]可使透鏡陣列（lens array)移位。由此，藉由在線狀像的寬方向（y方向）的透鏡 定位調整（alignment)可取消像差。 •並且，在本實施例能用一維透鏡者，係如上所述，本 發明使線狀像的照度均一性，僅以在長軸方向爲優先，犧 性線寬方向的均一性，並使線寬細化所加以特化者。然後 從以上可知本發明的此項選擇爲正確。 尙且，雖成本會增加，透鏡陣列（lens array)4的個個 要素透鏡用四枚以上，如此可能更提昇結像性能。 又’在本實施例以具有第一移動機構部MV1、第二移 動機構部MV2、及第三移動機構部MV3爲宜。其中第一 移動機構部MV1係使圓筒型透鏡(cylindrical lens)3沿光 22 本紙張幻复適用中㈣家標準（CNS)A1規格⑵0 x 297公楚） — — — — — — — — — — — ·1111111 一SJ« — — — — — — I— I l I I J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印« 528879 8 900pif. doc/〇〇8 Λ/ B7 五、發明說明（外） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 軸AX移動，第二移動機構部MV2係使透鏡陣列（lens array)4沿光軸ΑΧ移動，第三移動機構部MV3係使聚光 透鏡(condenser lens)5沿光軸ΑΧ移動。由此，藉由變更 各透鏡3、4、5的位置，可奏出使散焦（defocus)以變更線 狀像的線寬之效果。尙且，不需待言，也可移動任何一個 透鏡。 (第二實施例） 圖2A及圖2B係表示關於第二實施例的雷射（laser)處 理裝置之槪略構成圖。在聚光透鏡（condenser lens)5與被 照射面12之間，新附加具有正(凸）能力（power)的圓筒透鏡 (cylindrical lens)7。其他構成係與上述第一實施例同樣之 關係，同一部分用同樣標號，重複的說明從略。 本實施例的構成係使由圓筒型透鏡（cylindrical lens)3 所形成的線狀像再度形成於被照射面12。即，使圓筒型透 鏡(cylindrical lens)3所造的線狀像與被照射面12成爲共軛 (conjugation)。因此，與上述第一實施例比較時，圓筒型 透鏡（cylindrical lens)3所形成的線狀像之位置（中間結像 面)11向透鏡陣列（lens array)4側散焦（defocus)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ 藉由設該圓筒型透鏡（cylindrical lens)7，可更再自由 變更透鏡設計上的線狀像之線寬方向的焦點距離。 如以線狀像的線寬爲問題時，因雷射（laser)光源1的 射出特性等之關係’線寬方向（y方向）的焦點距離甚爲重 要。一般想法係從雷射(laser)光源1的光係以理想的平行 光向一定方向射出。但，實際上，從雷射光源1的光並非 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·丨規格（LM0 X 297公兌） 528879 8 9〇〇pif. doc/008 Λ7 B7 五、發明說明（y ) 爲完全的平行光。又，從光源〗振盪的光之方向在時間上 也有變動。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次’對本雷射處理裝置的情形，說明此種雷射光源 1的振盪特性對光學系統的特性影響的程度。例如，從雷 射光源1射出的光非爲完全的平行光，其波面有起伏，假 定有角度0的坡度（Slope)像差。又，此時，從雷射光源1 的開口 AP至被照射面12的光學系統之焦點距離爲f。此 種場合，雷射光的像差在照射面12上成爲f-o的橫像差。 此結果，在被照射面12的線狀像之線寬大f-o的分。 同樣’光源1的光束（beam)的出射角之變動爲φ。此 種場合，在被照射面12的線狀像之位置變動爲f-φ。因 此’爲抑制雷射波面的變動影響，光學系統的焦點距離係 以短爲宜。但，光學系統的焦點距離短時，確保動作距離 (working distance)成爲困難。由此，難滿足機械上的限制。 如此，設計光學系統時，必須使焦點距離成爲最適値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •在上述第一實施例，變動焦點距離時，必要從變動由 透鏡陣列（lens array)4及聚光透鏡（condenser lens)5所成的 結像光學系統的倍率（從透鏡陣列4至被照射面12的位 率），或變動圓筒型透鏡(cylindrical lens)3的焦點距離之中 選任一者加以進行。但，透鏡陣列4及聚光透鏡5係共對 光軸AX呈對稱的光學系統。因此，爲使圖1A的X方向 之焦點距離變動而變更結像光學系統的倍率時，同時在被 照射面12所形成的線狀像之長度也變。又，變更圓筒型 透鏡3的焦點距離時，入射於透鏡陣列4的光之開口數(NA) 24 本纸張尺/艾適用中國國家標準（CNSM·丨規格（1M0 X 297公兌) 528879 Λ7 B7 9〇〇pif. doc/008 五、發明說明（’1) 也變。由此，如從雷射光源1至被照射面I2的焦點距離 變短時，此NA變大。因此，在此發生的像差不但補正因 難同時，在透鏡陣列4發生的像差也會增加。 因而，如本實施例，在聚光透鏡（condenser lens)5及 被照射面12之間，追加圓筒型透鏡（cylindrical lens)7時， 甚至於在優先選擇圓筒型透鏡(cylindrical lens)3、透鏡陣 列(lens array)4、聚光透鏡（condenser lens)5的各焦點距離 之像差補正之情形，可由圓筒型透鏡7設定全體的焦點距 離。因此，可奏出線狀像的長度一定不變，也不增加諸像 差，適合光源1的特性之光學系統的效果。 (第三實施例） 圖4A及圖4B係表示關於第三實施例的雷射處理裝置 之槪略構成圖。從YAG雷射101射出斷面大略爲圓形的 雷射光束（laser beam)係由光束擴大器（beam expander) 102 轉換成斷面楕圓形狀的平行（collimate)光。此時，楕圓的 長·軸爲X方法，短軸爲y方向。關於光束擴大器（beam expander)102的構成及光束斷面形狀的變換將於後述。 其次，此光束入射於台形型的棱鏡103，經三分割， 各向不同方向射出。此時’使光束（beam)的分割方向與楕 圓光束（beam)的長軸方向（X方向）一致。經三分割的光束 入射於圓筒型透鏡（cylindrical lens)l〇4。圓筒型透鏡104 係，在與X方向直交的y方向具有正的折射力。在此，台 形型稜鏡103的形狀及位置之決定，係使三分割的各光束 重合在中間結像面11〇1 °又，也要使圓筒型透鏡104的焦 25 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A.丨规格（21〇χ 297公釐） -K----------I —--------------11^ C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 Λ7 B7 8 900pif. doc/008 五、發明說明（y ) 點位置，一致於中間結像面1101上。由此，從圓筒型透 鏡1〇4射出的光束，各以線狀聚光於中間結像面1101上， 互相重合形成線狀像。 在中間結像面1101上形成的線狀像係由經分割的三個 線狀像之平均化效果，與以從光源101剛出射的光束L(以 下’稱爲「原光束」。）直接聚光的情形比較時，成爲具 有高照度均一性的像。然後，使中間結像面1101的線狀 像由擴大光學系統105擴大投影在玻璃基板上的被照射面 Π02。由此，在被照射面1102形成照度均一性良好的線狀 像。又，在中間結像面1101設開口時，可去除迷光散亂（flare) 或台形型稜鏡的回折之影響的關係，較爲理想。 其次，對中間結像面1101的線狀像之照度均一性，以 具體的且定量的加以說明。 首先，使原光束以理想的圓筒型透鏡聚光成線狀時的 光之強度分布，依據圖6A〜6E加以說明。圖6A係表示從 光軸AX方向（z方向）看使原光束通過的開口 AP的斷面形 狀圖。開口 AP係爲直徑0的圓形斷面。圖6B係表示使 通過開口 AP的原光束聚光成線狀時之照度分布圖。圖6B 所示的照度分布係假定光束開口 AP上的照度分布與通常 的雷射同樣爲高斯（gauss)分布，可由下式算出。 -χ2 exp — 2 χ2+；；2 丨办 在此，xy座標係如圖6爲雷射開口 AP上的座標◦以X方 向爲線狀像的長軸方向，y方向爲線狀像的線寬方向。從 26 -------------· I--I--I ---I----^ AW (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A丨規格（ΙΜϋχ 297公兌) 528879 Λ7 B7 8 900pif. doc/008 五、潑^明說明（）+ ) 上述式可明瞭，在圖6B的線狀像上的位置x〇的光之強度 係等於，通過圖6A的光束開口 AP上的位置xO，沿平行 於y軸的直線LL，使開口 AP的範圍內之照度分布加以積 分者。尙且，光束徑0係與通常的情形同樣光的強度分布 到成爲中心的e二乘分之一的範圍。從圖6B可明瞭，線 狀像的強度分布，在線狀像中心（^0)爲最高’向周邊部方 向低降。然後，在最周邊部時照度成爲〇(零）。 其次，考量使圖6B的照度分布’以台形型稜鏡三分 割後聚光成線狀時的光之照度分布。此時的照度分布，可 考量爲使聚光成線狀的光束三分割’其後再重合時的照度 分布。因此，經三分割的各光束的照度分布係與圖6B所 示使照度分布二分割者同値。在此’經二分割的光束各爲 第一光束L101、第二光束L102、第三光束Ll〇3(參照圖4)。 此等分割的各光束的照度表示於圖6C。然後，在中間結 像面1101各光束L101、L102、L103重合如圖6D所不。 此·結果，最終的照度分布係成爲如圖6E所示的形狀。從 圖6E可明瞭，重合後的線狀像之照度分布其均一性非常 高。比較圖6B及圖6E時，可知重合的效果極大。例如， 圖6E的中心部（x=〇)之照度爲1〇〇%時，最周邊部的照度 約爲90%程度。 並且，如上所述在中間結像面11〇1上形成的線狀像與 以原光束的狀態不經分割而聚光的線狀像比較時，其照度 均一性非常高。但’有局照度均一性的線狀像也有不滿足 實際的雷射處理裝置所要求的規範之情形，此種場合係藉 27 本紙張义度倘用中阄國家標準（CNS)A.丨規格（LM〇 X 297公釐） ^----I-------— — — — — — — ^-1111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 890〇pif.d〇c/〇〇8 八 / ______ B7 五、發明說明（^ ) 由擴大光學系統105控制諸像差，而能減少線狀像的中心 部之照度，更再提昇周邊部的照度。例如’藉由使擴大光 4=*系10 5的失真像差爲負値時，能進行上述控 則能使照度均一性提昇數％。 更且，在透鏡或鏡筒等，由不需要的反射所產生的迷 光散亂（flare)或在分割稜鏡開口所產生的迷光散亂 (flare)，此等迷光散亂（flare)對被照射面π〇2的照度均一 性具有障害，爲去除此等迷光散亂（flare)，以在中間結像 面iioi設光圏（末圖示）爲宜。 其次，說明本照明光學系統的結像性能。如在習知技 術所述，爲形成細的線狀像，需要高的結像性能，並且需 要良好的加以補正光學系統的諸像差。從此觀點觀察時， 在本實施例’在中間結像面11〇1以線狀—度聚光^更， 以擴大光學系統105再度加以結像。此光學系統的像差之 主要發生源可知爲使光聚光在中間結像面丨丨〇丨的圓筒型 透鏡(cylindrical lens)l〇4及，使其線狀像再結像於被照射 面1102的擴大光學系統105。在此，考慮此兩者的像差補 正。首先，對後者的擴大光學系統1〇5，係爲通常的投影 光學系統，由對光軸AX成對稱的球面透鏡所構成。補正 其像差係與通常的補正方法同樣進行就可達成高度的像差 補正。 並且，如上所述，藉由控制擴大光學系統1〇5的失真 像差，以補正在被照射面1102的線狀像之照度均一性。 此失真像差的控制係比關於球面像差等的結像之像差爲$ 28 r-----------费--------tr--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A·丨規格（2K) X 297公兌） 528879 Λ7 H7 8 900pif. doc/008 五、發明說明) 易。因此，不成爲像差補正（影響球面像差等的結像）的困 難要因。更從加工的觀點，因擴大光學系統105係與光軸 AX成對稱的光學系統之關係，用習知的加工技術，就可 得具有充分規範的光學系統。 其次，回到圖4說明圓筒型透鏡104的像差。圓筒型 透鏡104係單使在台形型棱鏡103經三分割的平行光束以 線狀聚光。因此，像差的補正不困難。 入射角相異的三個光束L101、L102、L103入射於圓 筒型透鏡104之關係，在此發生的像差當然依存於入射角。 尙且，向與光軸AX不平行方向進行的兩個光線L101、L103 的方向係對光軸AX成對稱。因此，考慮向光軸AX方向 進行的光束L102及，向另一個方向進行的光束L101(或 L103)的二個光束就可。 此等依存於入射角的像差係與軸對稱光學系統所稱慧 絲(coma)像差及矢形（sagittal)像面的彎曲等相同者。因此， 從軸對稱光學系統的類推，能容易補正依存於入射角的像 差。又，光學系統尺寸多少容許增大時，如使從分割稜鏡 103所出射的周邊部之兩個光束L101、L103的角度變小’ 則可使在圓筒型透鏡104所發生依存於入射角的像差變 /J、〇 如以上對本實施例，在所考慮到的像差之主要發生源 的圓筒型透鏡1〇4及擴大光學系統105，因能容易加以像 差補正之關係，可達成系統全體的高結像性能。 更且，在本實施例係藉由使光束擴大器（beam 29 本紙張&度適用中國國家標準（CRS)A4規格（210x297公髮） ：-------— — — — --------^---— — — — — Αν (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 Λ7 B7 8 900pif. doc/008 五、發明說明) expander) 102由稜鏡所構成，以減小光學系統全體的像差。 如上所述，使楕圓光束入射於圓筒型透鏡104。由此，使 入射於圓筒型透鏡104的光束之聚光方向（y方向）的亮度 變暗同時，使線狀像的長軸方向（X方向）的光束徑變長。 圓筒型透鏡104的聚光方向（y方向）的亮度大時，會發生 大的像差之關係爲不理想。一方面，使線狀像的長軸方向 之光束徑變小時，在中間結像面1101形成的線狀像之長 度會變小。因此，在被照射面1102爲形成所要求長度的 線狀像，需要增大擴大光學系統105的倍率。由此，會使 擴大光學系統105的像差變大的關係爲不理想。 如本實施例，使原光束擴大·轉換爲惰圓光束者係爲 避免發生像差，較爲理想。一般使圓形斷面的原光束擴大· 轉換爲楕圓光束的情形係使用圓筒型透鏡（cylindrical lens)。但，圓筒型透鏡係如上所述製造成本高，高精度的 加工困難。於是在本實施例藉由使用稜鏡元件，能以不發 生像差使圓形斷面的原光束擴大·轉換成楕圓光束。 圖7係表示光束擴大器（beam expander)l〇2的構成圖。 光束擴大器（beam expander)102係由三個直角稜鏡1〇8、 109、110組合所構成。從雷射光源101的原光束(beam)係 以斜入射於稜鏡108的面PR1，從面PR2大略垂直射出。 從稜鏡108的面PR2大略直射出光的光係以斜入射於棱鏡 109的面PR3，從面PR4大略垂直射出。從稜鏡1〇9的面 PR4射出的光係以斜入射於稜鏡110的面PR5，從面PR6 大略垂直射出。由此種構成，使圖8A所示具有圓形的斷 30 本紙張&度適用中國因家標準（CNS)A.丨規格（210 X 297公髦） ---------------------^---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 528879 8 900pi
4舍明說明) ^ 面形狀的原光束，擴大·轉換成如圖8B所示具有楕圓的 ^_______ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 斷面形狀之光。 並且，在本實施例，以具有使圓筒型透鏡（cylindHeal lens) 104沿光軸ΑΧ移動的第一移動機構部MV101爲旦° 由此，可變動透鏡104的位置之關係，可使散焦（defocus) ’ 能奏出變動線狀像的線寬之效果。 又，在本實施例，具備使玻璃基板G移動之掃描移動 部106。由此，可使被照射面（被處理面）1102上的線狀光 束(beam)及被照射面11〇2以相對的移動。依此，可奏出使 玻璃基板G上的大面積被處理面，能以高速進行加熱緩冷 (anneal)處理的效果。 (第四實施例） 圖5A及圖5B係表示關於第四實施例的雷射處理裝之 構略構成圖。在擴大光學系統1〇5及被照射面1102之間， 新附加在y方向有正（凸）能力（power)的圓筒型透_ (cylindrical lens)l〇7。其他構成係與上述第三實施例同樣 之關係，同一部分用同樣標號，重複的說明從略之。此種 配置的關係，線狀像之線寬方向的結像關係與上述第二胃 施例相異，中間結像面1101及被照射面II 〇2不成爲共飽。' 因此’爲使光束(beam)以線狀聚光於被照射面1102上，而 在光軸AX方向移動圓筒型透鏡1〇4,使其焦點位置從中 間結像面1101移動至圖5B中的面1112。在此，面1112 的位置’從線寬方向（y方向）看時，與被照射面1102成爲 共轭的位置。由此種構成，圓筒型透鏡1〇4及擴大光學系 ------------------------------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國®家標準（CNS)/Y1規格（2丨〇 χ 297公韃） 528879 9〇〇pif.d〇c/ 0 0 8 Λ7 H7 五 _ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（ή ) 統105所形的線狀像，只在線寬方向，由圓筒型透鏡i〇7 加以縮小。此結果，像差也縮小，在被照射面1102能形 成較細的線狀像。 並且’上述構成係對雷射光的波面之變動或，射出方 向的變動非常有效。一般想法，平行光從雷射光源向一定 方向射出。但，實際上，從雷射光源的光並非完全的平行 光。更且，振盪的方向在時間上也有變動。然而，因此在 被照射面1102，線狀像的寬變大，又全體像的位置在被照 射面1102上產生動搖。此等影響在被照射面11〇2的像差 相當量，設f爲從雷射光源之開口 AP至被照射面1102的 線狀像之線寬方向的光學系統之焦點距離，0爲從雷射光 源101的原光束之波面的坡度誤差（slope error)時，成爲fx Θ。又，設光束射出方向的變動爲0時，其像差量係成爲fx <9。如此，皆與焦點距離成比例。因此，線寬方向（y方向） 的焦點距離以短爲宜。 •上述第三實施例的構成情形，當爲縮短焦點距離而變 更擴大光學系統105的光學參數(parameter)時，線狀像的 長度也同時變化。因此，藉由使圓筒型透鏡104的焦點距 離或位置加以變化，以縮短全系統的焦點距離。圓筒型透 鏡104的焦點距離變短時，此圓筒透鏡104的開口數(NA) 變大，又同時入射於擴大光學系統105的光之開口數(NA) 也變大。此爲發生大像差之原因。於是，在本實施例，在 擴大光學系統1〇5的被照射面1102側追加其他圓筒型透 鏡(cylindrical knS)107，以使線狀像的線寬方向（y方向）的 32 ：-------I---in —— I— I 11 —111^ Aw (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘丨規格（21〇χ 297公餐） Λ7 B7 528879 8 9 0 Opi f.doc/008 五、發明說明（>) 焦點距離變短。由此種構成，可提供一種更再具有優良結 像性能的光學系統。 並且，在本實施例，加於使圓筒型透鏡104沿光軸移 動的第一移動機構部MV1，以具有使圓筒型透鏡107沿光 軸AX移動的第二移動機構部MV2爲宜。由此，由各透 鏡104、107的位置變動，可使散焦（defocus)奏出能變動 線狀像的線寬之效果。尙且，不需待言，也可以移動任何 一個透鏡。 -------------Aw------lie---------^ Aw. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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