WO2011105189A1 - レーザ照射装置 - Google Patents

レーザ照射装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011105189A1
WO2011105189A1 PCT/JP2011/052321 JP2011052321W WO2011105189A1 WO 2011105189 A1 WO2011105189 A1 WO 2011105189A1 JP 2011052321 W JP2011052321 W JP 2011052321W WO 2011105189 A1 WO2011105189 A1 WO 2011105189A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fly
lens
eye lens
laser light
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/052321
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
誠 畑中
Original Assignee
株式会社ブイ・テクノロジー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ブイ・テクノロジー filed Critical 株式会社ブイ・テクノロジー
Publication of WO2011105189A1 publication Critical patent/WO2011105189A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics

Definitions

  • the present invention relates to a laser irradiation apparatus that performs exposure, processing, annealing, or the like using a laser light source, and particularly relates to a laser irradiation apparatus that prevents generation of interference fringes peculiar to laser light.
  • an irradiation apparatus using a laser light source In an exposure apparatus, a laser processing apparatus, a laser annealing apparatus, or the like, an irradiation apparatus using a laser light source is used.
  • the irradiation apparatus using this laser light source there is a problem that interference fringes peculiar to the laser light are generated, illuminance unevenness occurs in the irradiated area, and the illuminance uniformity is lowered.
  • a measure has been taken in which the illuminance is averaged by moving the irradiation light in the irradiation region.
  • such measures cannot be taken when performing exposure or processing with one shot.
  • a laser beam from a laser light source is divided two-dimensionally in the beam cross section, and one of the divided beams adjacent to each other in the divided beam is separated from the other by a temporal coherence distance.
  • the divided beam is further superimposed on the irradiation surface of the object to be irradiated (Claims 1 and 5 of Patent Document 1).
  • one of the adjacent split beams has a polarization direction substantially orthogonal to the other (claim 1). 11).
  • Patent Document 2 a substrate in which a sub-wavelength order cross-sectional concavo-convex structure is formed on both surfaces of a transparent substrate.
  • Patent Document 2 a substrate in which a sub-wavelength order cross-sectional concavo-convex structure is formed on both surfaces of a transparent substrate.
  • the ratio of the width of the concave portion to the convex portion is changed in the plane, and the groove direction is deviated with the direction perpendicular to the plane as the rotation axis.
  • the depolarizing plate in which the groove depth is changed in the plane (Claim 2 of Patent Document 2) or the side wall angle of the convex portion is changed in the plane.
  • a depolarizing plate (claim 3 of Patent Document 2) is also disclosed.
  • a structure in which the repeating structure is shifted in the groove vertical direction is also disclosed.
  • Patent Document 1 since the conventional technique disclosed in Patent Document 1 uses two cylindrical lenses arranged orthogonally to divide the laser beam, a highly accurate assembly technique is required for the alignment of the two lenses. However, there is a problem that the apparatus becomes complicated and the apparatus cost is high.
  • Patent Document 2 has a problem that it is difficult to produce because it uses a depolarizing plate having irregularities.
  • An object of the present invention is to provide a laser illumination device that can prevent the occurrence of interference fringes when laser light is used as a light source and is easy to manufacture.
  • a laser illumination device includes a laser light source, a fly-eye lens disposed in an optical path of laser light from the laser light source, and a condenser lens that condenses the laser light that has passed through the fly-eye lens on an irradiation surface.
  • a depolarization member disposed on an incident side or an emission side of the fly-eye lens, and the depolarization member emits a phase difference with respect to the incident laser beam.
  • a plurality of phase difference plates are arranged corresponding to each lens cell of the fly-eye lens in a 1: 1 ratio, and each phase difference plate has a 45 ° difference in the plane of polarization of outgoing light between adjacent ones. It is arranged so that it may be arranged.
  • the retardation plate is a half-wave plate made of a transparent anisotropic crystal, and the retardation plates adjacent to each other in the optical crystal axis direction of the anisotropic crystal are 22. .5 ° different arrangements can be used.
  • the retardation plate can be configured to have a size corresponding to each lens cell of the fly-eye lens.
  • a reduction projection lens or an enlargement projection lens is disposed between the depolarization member and the fly-eye lens, and a cross section of the laser beam transmitted through the depolarization member by the reduction projection lens or the enlargement projection lens. The shape may be reduced or enlarged according to the size of the fly-eye lens.
  • a reduction projection lens or an enlargement projection lens is disposed between the fly eye lens and the depolarizing member, and the beam of the laser light transmitted through the fly eye lens by the reduction projection lens or the enlargement projection lens.
  • the cross-sectional shape may be reduced or enlarged according to the size of the depolarizing member.
  • a combination of a retardation plate and a fly-eye lens can convert linearly polarized laser light in one direction into random polarized light and prevent interference fringes from occurring on the irradiated surface. Further, it is possible to perform uniform laser irradiation with no uneven illuminance.
  • FIG. 1 is a view showing a laser irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a depolarization plate 6
  • FIG. 3 is an enlarged view showing portions of the depolarization plate 6 and fly-eye lens 7.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the phase difference plate and the polarization plane of the emitted light.
  • laser light linearly polarized in one direction is emitted from a laser light source 12.
  • the laser light emitted from the laser light source 12 is irradiated onto the irradiation surface 11 by changing the optical path by the mirrors 1, 2, and 3.
  • the irradiation surface 11 is a mask formed on the semiconductor layer when the present embodiment is applied to an exposure apparatus.
  • the first fly-eye lens 4, the first condenser lens 5, the depolarizing plate 6, the second fly-eye lens 7, the second condenser lenses 8, 9 and the protective quartz plate 10 are in the optical path of the laser light. It is arranged in this order in the direction.
  • the fly-eye lenses 4 and 7 are a plurality of minute convex lens cells arranged in a matrix.
  • the depolarization plate 6 and the second fly-eye lens 7 are shown as being separated from each other, but in practice, the depolarization plate 6 and the second fly-eye lens 7 are separated from each other. Are integrated by bonding and fixing each other. However, the depolarizing plate 6 and the second fly's eye lens 7 can be spaced apart from each other.
  • a depolarizing plate 6 is provided on the incident side of the second fly-eye lens 7. As shown in FIG. 2, the depolarizing plate 6 is configured by arranging four types of phase difference plates 6a, 6b, 6c, and 6d in a matrix. Each of the phase difference plates 6a to 6d has a size corresponding to each lens cell of the second fly-eye lens 7, and is arranged at a pitch corresponding to each lens cell at 1: 1. The phase difference plates 6a to 6d are provided corresponding to the respective lens cells of the fly-eye lens 7, and the size of the phase difference plates 6a to 6d is usually a square of several mm square, although it depends on the size of the lens cell.
  • phase difference plates 6a to 6d are not limited to a square, and may be various shapes such as a circle or a regular pentagon.
  • the phase difference plates 6a to 6d are half-wave plates made of transparent anisotropic crystals, and are arranged so that their optical crystal axis directions differ by 22.5 ° between adjacent phase difference plates. By adjusting the thickness of the phase plate, the half-wave plate rotates the incident light by 90 ° when the angle between the optical axis of the crystal and the polarization plane of the incident light is 45 °. The light is emitted as linearly polarized light. Therefore, as shown in FIG.
  • phase difference plate 6c when the optical axis of the half-wave plate (phase difference plate 6c) is horizontal (0 °), the upper and right half-wave plates ( The phase difference plates 6a and 6d) are inclined 22.5 ° to the right and 22.5 ° to the left, respectively.
  • the polarization plane of the emitted light is shown in FIGS. 4B and 4C. As described above, the portion of the incident light that has passed through the phase difference plate 6c remains horizontal without changing the polarization plane.
  • the polarization plane of incident light is 22.5 ° different from the crystal optical axis of the half-wave plate (phase difference plate 6a). Therefore, it is rotated 45 ° and emitted. Therefore, as shown in FIGS. 4B and 4C, the polarization plane of the laser beam that has passed through the phase difference plate 6a is rotated 45 ° clockwise from the polarization plane (horizontal) of the incident light. Similarly, when the laser light incident on the half-wave plate (phase difference plate 6d) is emitted from the phase difference plate 6d, its polarization plane rotates 45 ° counterclockwise.
  • the polarization plane of the laser light emitted from the phase difference plate 6b is rotated by 90 °, It becomes vertical.
  • the laser beam emitted from the phase difference plate 6a has its polarization plane inclined to 45 ° to the left when viewed in the laser beam passing direction on the optical axis, and the phase difference plate 6b has a vertical polarization plane.
  • the phase of the retardation plate 6c is horizontal, and the phase of the retardation plate 6d is inclined 45 ° to the right. Therefore, when viewed between adjacent phase difference plates, the polarization planes of the laser light after passing therethrough differ by 45 °.
  • each of the phase difference plates 6a to 6d is usually a square of several millimeters square, but there is also one having a side length of 100 ⁇ m and a maximum of 10 mm.
  • the size of the irradiation surface 11 is usually several tens mm to several hundreds mm, and the total number or the number of divisions of the phase difference plates 6a to 6b can be determined by the size of the irradiation surface 11 or the like.
  • half-wave plates can be used as the phase difference plates 6a to 6d.
  • the laser beam is incident on the half-wave plate so that the polarization plane of the linearly polarized laser beam is inclined by 45 ° with respect to the optical crystal axis direction of the half-wave plate.
  • a laser beam having a polarization plane obtained by rotating the polarization plane of incident light by 90 ° is emitted. Therefore, when the optical crystal axes of the adjacent retardation plates are different by 22.5 °, the polarization plane of the emitted light is different by 45 °.
  • two quarter-wave plates can be stacked to form a half-wave plate.
  • the first and second condenser lenses 5, 8, 9 superimpose the laser beams divided by the fly-eye lens and focus them on the same optical axis.
  • a protective quartz plate 10 is provided on the emission side of the second condenser lenses 8 and 9.
  • the protective quartz plate 10 has a phenomenon that when the resist is exposed, organic substances are evaporated in the chamber, and the condenser lens is clouded when exposed to ultraviolet rays. In this case, it is necessary to replace the condenser lens. Since it is complicated, it is installed between the condenser lens and the mask on the irradiated surface. That is, the protective quartz plate 10 prevents the condenser lens 9 from being clouded during exposure.
  • a linearly polarized laser beam is emitted from the laser light source 12, divided by the first fly-eye lens 4, and then condensed on the same optical axis by the condenser lens 5. Uniform in the cross section.
  • the laser light passes through the depolarization plate 6 and is divided by the second fly-eye lens 7, and then is applied to the irradiation surface 11 on the same optical axis by the second condenser lenses 8 and 9. Focused.
  • the phase difference plates 6a to 6d are arranged so that the optical crystal axis directions of the adjacent phase difference plates 6a to 6d are different by 22.5 °.
  • the polarization plane of the laser light that has passed through the plate 6a and the polarization plane of the laser light that has passed through the adjacent retardation plate 6b are different by 45 °.
  • the phase difference plate 6a and the phase difference plate 6c differ in the optical crystal axis direction by 45 °
  • the phase difference plate 6b and the phase difference plate 6d also differ in the optical crystal axis direction by 45 °.
  • the laser light that has passed through each of the phase difference plates 6a to 6d is condensed by the lens cell of the second fly's eye lens 7 installed corresponding to each of the phase difference plates 6a to 6d, and then the second light.
  • the laser light that has been condensed by the condenser lenses 8 and 9 and passed through all the lens cells of the fly-eye lens 7 is superimposed on the irradiation surface 11.
  • laser beams that individually pass through each lens cell and have different polarization states are superimposed on the irradiation surface 11, and the laser light becomes pseudo-random polarization on the irradiation surface 11. Since the orthogonal polarization components do not interfere with each other, interference fringes are reduced on the irradiation surface that is pseudo-randomly polarized.
  • the laser light incident on the depolarizing plate 6 is linearly polarized in one direction, and the polarization plane of this laser light has four types of relationships with the phase difference plates 6a to 6d of the depolarizing plate 6.
  • the plane of polarization of the linearly polarized incident light is horizontal as shown in FIG. 4A
  • the plane of polarization of the outgoing light from the depolarizer 6 is horizontal polarized as shown in FIG. 4B.
  • Four types of laser beams are emitted from the polarization planes of 45 ° polarization and vertical polarization, and the laser beams exiting the adjacent retardation plates have a polarization plane different by 45 ° and are superimposed on the irradiation surface 11.
  • the depolarizing plate 6 and the second fly-eye lens 7 are integrated by bonding and fixing to each other.
  • the size of the depolarizing plate 6 or each retardation plate The arrangement pitch of 6a to 6d coincides with the size of the fly-eye lens 7 or the arrangement pitch of each lens cell.
  • the depolarization plate 6 and the fly-eye lens 7 are arranged apart from each other in the illumination system by the first condenser lens 5. Therefore, in the illumination system, the arrangement pitch of the phase difference plates 6a to 6d and the arrangement pitch of each lens cell of the fly-eye lens 7 coincide, and the phase difference plate and the lens cell are 1: 1. Therefore, it is necessary to determine the size of the depolarizing plate 6 and the size of the fly-eye lens 7 in the illumination system that diverges or converges.
  • FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
  • a condenser lens 20 is disposed between the depolarizing plate 6 and the fly-eye lens 21, and laser light that has passed through the depolarizing plate 6 is collected by the condenser lens 20 on the fly-eye lens 21. It is made to shine.
  • the laser light emitted from the fly-eye lens 21 is condensed on the irradiation surface 23 by the condenser lens 22 as in the embodiment shown in FIG.
  • the depolarization plate 6 and the fly-eye lens 21 are provided so that the phase difference plates 6a to 6d of the depolarization plate 6 and the lens cell of the fly-eye lens 21 correspond to 1: 1. Yes.
  • the size of the phase difference plates 6a to 6d does not match the size of the lens cell of the fly-eye lens 21.
  • the laser beams that have passed through the phase difference plates 6a to 6d by the condenser lens 20 are respectively obtained. Passes through one lens cell. Therefore, this embodiment also has the same effect as the embodiment shown in FIGS.
  • the size of the fly-eye lens 21 and the size of the depolarization plate 6 are not limited to each other.
  • a fly-eye lens such as a microlens array is used. An extremely small one can be used.
  • the condenser lens (reduction projection lens) 20 is installed between the depolarization plate 6 and the fly-eye lens 21 to reduce the cross-sectional shape of the laser beam transmitted through the depolarization plate 6.
  • the beam cross-sectional shape of the laser light is adapted to the size of the fly-eye lens 21, but not limited to this, and conversely, when the fly-eye lens 21 is larger than the depolarization plate 6, the depolarization plate 6
  • the cross-sectional shape of the laser light beam that has passed through the lens may be enlarged by a magnifying projection lens so that the cross-sectional shape of the laser light beam is adapted to the size of the fly-eye lens 21.
  • the retardation plate is made of an anisotropic crystal.
  • the retardation plate is not limited to this, and a different retardation is provided between adjacent retardation plates. Anything can be used.
  • a glass phase plate or the like in which a part of the surface of the optical glass plate is coated with a transparent isotropic material in which the product of the refractive index and the thickness is 1 ⁇ 2 wavelength can be used.
  • what stuck the retardation film in the matrix form on the transparent glass substrate may be used.
  • a plate in which a transparent substrate is formed so that the length of the laser beam in the optical axis direction is different for each region corresponding to each lens cell of the fly-eye lens can be used.
  • the phase difference can be provided between the laser light passing through the adjacent individual regions by making the lengths through which the laser light passes differ.
  • the depolarizing plate is not limited to the case where it is disposed on the incident side of the fly-eye lens as in the above embodiment, but may be provided on the exit side of the fly-eye lens. Furthermore, the depolarizing plate 6 is not limited to one, and a plurality of the depolarizing plates 6 may be arranged.
  • the present invention is useful for preventing the occurrence of interference fringes of laser light in an apparatus that performs exposure, processing, or annealing using a laser light source.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

装置の大型化及び煩雑化をもたらすことなく、また照度の低下をもたらすことなく、レーザ光を光源に使用した場合の干渉縞の発生を防止することができるレーザ照明装置を提供する。 レーザ光の光路に、偏光解消板６、フライアイレンズ７及びコンデンサレンズ８、９が、この順に配置されている。偏光解消板６は、フライアイレンズ７の各レンズセルに対応する大きさを有し入射レーザ光に対して位相差を与えて出射する複数個の位相差板６ａ～６ｄがレンズセルに１：１で対応して配置されたものであり、各位相差板は、隣り合うもの同士の出射光の偏光面が４５°異なるように配置されている。

Description

レーザ照射装置
　本発明は、レーザ光源を使用して露光、加工又はアニール等を行うレーザ照射装置に関し、特に、レーザ光に特有の干渉縞の発生を防止したレーザ照射装置に関する。
　露光装置、レーザ加工装置又はレーザアニール装置等においては、レーザ光源を利用した照射装置が使用されている。このレーザ光源を使用した照射装置においては、レーザ光に特有の干渉縞が発生して、照射領域に照度のムラが生じ、照度の均一性が低下するという問題点がある。この照射ムラを防止するために、従来、照射光を照射領域にて移動させて、照度を平均化するという対策を講じていた。しかし、ワンショットで露光したり、加工する場合には、このような対策をとることができない。
　一方，従来のレーザビーム均一照射光学系として、レーザ光源からのレーザビームをビーム断面において二次元的に分割し、分割ビームにおける互いに隣り合う分割ビームの一方を他方に対して時間的可干渉距離よりも長く遅延させ、更に、分割ビームを被照射物の照射面上で重ね合わせて照射するものがある（特許文献１の請求項1及び請求項５）。また、隣り合う分割ビームの一方を他方に対して遅延させる代わりに、隣り合う分割ビームの一方を他方に対して偏光方向を実質的に直交させることも提案されている（特許文献1の請求項１１）。
　更に、偏光解消板として、透明基板の両面に、サブ波長オーダーのディメンジョンの断面凹凸繰り返し構造が形成されたものが提案されている（特許文献２）。この凹凸繰り返し構造は、凹部と凸部の幅の比率が面内で変化したものであり、その溝方向は面垂直方向を回転軸としてずれているものである（特許文献２の請求項１）。凹部と凸部の幅の比率を面内で変化させる代わりに、溝深さを面内で変化させた偏光解消板（特許文献２の請求項２）又は凸部の側壁角度を面内で変化させた偏光解消板（特許文献２の請求項３）も開示されている。更に、溝方向を面垂直方向を回転軸としてずらす代わりに、繰り返し構造を溝垂直方向にずらすものも開示されている。
特開２００３－２８７７０６号公報 特開２００８－２５７１３３号公報
　しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術は、レーザ光の分割に、直交配置した２個のシリンドリカルレンズを使用するため、その両者の位置合わせのために、高精度の組み立て技術が必要であり、装置が複雑になり、装置コストが高いという問題点がある。
　また、特許文献２に開示された従来技術は、凹凸を有する偏光解消板を使用するため、制作が困難であるという問題点がある。
　本発明の目的は、レーザ光を光源に使用した場合の干渉縞の発生を防止することができ、製造が容易であるレーザ照明装置を提供することにある。
　本発明に係るレーザ照明装置は、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光の光路に配置されたフライアイレンズと、このフライアイレンズを通過したレーザ光を照射面に集光するコンデンサレンズと、前記レーザ光の光路であって前記フライアイレンズの入射側又は出射側に配置された偏光解消部材と、を有し、前記偏光解消部材は、入射レーザ光に対して位相差を与えて出射する複数個の位相差板が前記フライアイレンズの各レンズセルに１：１で対応して配置されたものであり、各位相差板は、隣り合うもの同士の出射光の偏光面が４５°異なるように配置されていることを特徴とする。
　このレーザ照射装置において、例えば、前記位相差板は、透明な異方性結晶からなる１／２波長板であり、この異方性結晶がもつ光学結晶軸方向が隣あう位相差板同士で２２．５°異なるように配置されているように構成することができる。また、前記位相差板は前記フライアイレンズの各レンズセルに対応する大きさを有するように構成することができる。更に、前記偏光解消部材と前記フライアイレンズとの間に、縮小投影レンズ又は拡大投影レンズを配置し、この縮小投影レンズ又は拡大投影レンズにより、前記偏光解消部材を透過したレーザ光のビームの断面形状を、前記フライアイレンズの大きさに合わせて、夫々縮小又は拡大するように構成することができる。更にまた、前記フライアイレンズと前記偏光解消部材との間に、縮小投影レンズ又は拡大投影レンズを配置し、この縮小投影レンズ又は拡大投影レンズにより、前記フライアイレンズを透過したレーザ光のビームの断面形状を、前記偏光解消部材の大きさに合わせて、夫々縮小又は拡大するように構成することもできる。
　本発明によれば、位相差板とフライアイレンズとの組み合わせにより、一方向の直線偏光のレーザ光をランダム偏光に変換することができ、照射面上において、干渉縞が発生することを防止でき、照度のムラがない均一なレーザ照射をすることができる。
本発明の実施形態に係るレーザ照射装置を示す図である。 本実施形態で使用する偏光解消板を示す平面図である。 本実施形態の動作を示し、位相板とフライアイレンズとの関係を示す図である。 本実施形態の位相差板と出射光の偏光面の方向との関係を示す模式図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。
　以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーザ照射装置を示す図、図２は偏光解消板６を示す平面図、図３は偏光解消板６とフライアイレンズ７の部分を拡大して示す図、図４は位相差板とその出射光の偏光面との関係を示す図である。図１に示すように、レーザ光源１２から一方向に直線偏光したレーザ光が出射される。このレーザ光源１２から出射したレーザ光は、ミラー１、２、３により光路を変更して、照射面１１に照射される。この照射面１１は、本実施形態を露光装置に適用した場合は、半導体層の上に形成したマスクである。
　このレーザ光の光路に、第１フライアイレンズ４、第１コンデンサレンズ５、偏光解消板６、第２フライアイレンズ７、第２コンデンサレンズ８、９及び保護石英板１０が、レーザ光の進行方向に、この順に配置されている。フライアイレンズ４，７は、微少な凸レンズのセルがマトリクス状に多数配置されたものである。なお、図１及び図３では、偏光解消板６と第２フライアイレンズ７とが離隔しているように示されているが、実際上は、偏光解消板６と第２フライアイレンズ７とは相互に接着固定すること等により、一体化されている。但し、偏光解消板６と第２フライアイレンズ７とは、相互に離隔して配置することできる。
　そして、第２フライアイレンズ７の入射側には、偏光解消板６が設けられている。図２に示すように、この偏光解消板６は、４種類の位相差板６ａ、６b、６c、６dをマトリクス状に配置して構成されている。各位相差板６ａ～６ｄは、第２フライアイレンズ７の各レンズセルに対応する大きさを有し、この各レンズセルに１：１で対応するピッチで配置されている。位相差板６ａ～６ｄは、フライアイレンズ７の各レンズセルに対応して設けられており、その大きさは、レンズセルの大きさによるが、通常、数ｍｍ角の正方形をなす。但し、この位相差板６ａ～６ｄの形状は、正方形に限らず、例えば、円形又は正五角形等、種々の形状が可能である。位相差板６ａ～６ｄは、透明な異方性結晶からなる１／２波長板であり、その光学結晶軸方向が隣り合う位相差板同士で２２．５°異なるように配置されている。１／２波長板は、位相板の厚さを調節することにより、結晶の光軸と入射光の偏光面とのなす角度が４５°であると、入射光をその偏光面が９０°回転した直線偏光として出射させる。従って、図４（ａ）に示すように、１／２波長板（位相差板６ｃ）の光軸が水平（０°）であるとした場合、その上方及び右方の１／２波長板（位相差板６ａ，６ｄ）は、夫々、右方向に２２．５°、左方向に２２．５°傾斜している。この４個の１／２波長板（位相差板６ａ～６ｄ）に、偏光面が水平であるレーザ光が入射した場合、出射光の偏光面は、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、入射光における位相差板６ｃを通過した部分は、偏光面が変化せず、水平のままである。これに対し、１／２波長板（位相差板６ａ）を通過した部分は、入射光の偏光面が１／２波長板（位相差板６ａ）の結晶光軸と２２．５°異なっているので、４５°回転して出射する。従って、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、位相差板６ａを通過したレーザ光は、その偏光面が入射光の偏光面（水平）から時計方向に４５°回転する。同様に、１／２波長板（位相差板６ｄ）に入射したレーザ光は、位相差板６ｄから出射するときに、その偏光面が反時計方向に４５°回転する。１／２波長板（位相差板６ｂ）は、その光学結晶軸が、入射光の偏光面と４５°異なるので、位相差板６ｂを出射したレーザ光は、その偏光面が９０°回転し、垂直となる。このようにして、例えば、位相差板６ａを出射したレーザ光はその偏光面が光軸上でレーザ光の通過方向に見て左側に４５°に傾き、位相差板６ｂはその偏光面が垂直であり、位相差板６ｃはその偏光面が水平であり、位相差板６ｄはその偏光面が右側に４５°傾いている。よって、隣り合う位相差板同士で見ると、その通過後のレーザ光の偏光面は、４５°異なるものである。
　位相差板６ａ～６ｄは、図２に示すように、縦横それぞれ８分割されているが、この分割数は、８分割に限らず、例えば、４分割から１０分割等、種々設定することができる。なお、図３においては、図示の簡略化のために４分割で示してある。各位相差板６ａ～６ｄは、前述のごとく、通常、数ｍｍ角の正方形であるが、１辺長が１００μｍのものもあり、最大でも、１０ｍｍである。なお、照射面１１の大きさは、通常、数１０ｍｍ～数１００ｍｍであり、位相差板６ａ～６ｂの総数又は分割数は、照射面１１の大きさ等により決めることができる。
　このような位相差板６ａ～６ｄは、前述のごとく、１／２波長板を使用することができる。この１／２波長板を使用すると、直線偏光のレーザ光の偏光面が１／２波長板の光学結晶軸方向に対して４５°傾斜するようにレーザ光が１／２波長板に入射した場合に、入射光の偏光面を９０°回転させた偏光面を有するレーザ光が出射する。従って、隣り合う位相差板の光学結晶軸が２２．５°異なる場合は、出射光の偏光面は４５°異なったものとなる。なお、１／４波長板を２枚重ねて、１／２波長板とすることもできることは勿論である。
　第１、第２コンデンサレンズ５，８，９は、フライアイレンズにより分割されたレーザ光を重ねて、同一光軸上に集光させるものである。また、本実施形態は、本発明を露光装置に適用したものであるから、第２コンデンサレンズ８，９の出射側に保護石英板１０が設けられている。この保護石英板１０は、レジストを露光したときに有機物がチャンバ内に蒸散してきて、紫外線があたるとコンデンサレンズがくもるという現象があり、そうすると、コンデンサレンズを交換する必要があり、この交換作業が繁雑であるため、コンデンサレンズと照射面のマスクとの間に設置されるものである。つまり、この保護石英板１０により、露光時に、コンデンサレンズ９がくもることが防止される。
　次に、上述のごとく構成された本実施形態のレーザ照射装置の動作について説明する。レーザ光源１２から直線偏光されたレーザ光が出射し、第１のフライアイレンズ４により分割された後、コンデンサレンズ５により、同一光軸上に集光されて、レーザ光の強度がレーザ光の断面内において均一化される。次に、このレーザ光は、偏光解消部板６を通過して、第２のフライアイレンズ７により分割された後、第２のコンデンサレンズ８，９により、同一光軸上の照射面１１に集光される。
　このとき、偏光解消板６において、隣り合う位相差板６ａ～６ｄの光学結晶軸方向が２２．５°異なるように、各位相差板６ａ～６ｄが配置されているので、レーザ光は例えば位相差板６ａを通過したレーザ光の偏光面と、その隣の位相差板６ｂを通過したレーザ光の偏光面とが４５°相違する。その他の位相差板６ａと位相差板６ｃも同様に光学結晶軸方向が４５°相違し、位相差板６ｂと位相差板６ｄも同様に光学結晶軸方向が４５°相違する。そして、各位相差板６ａ～６ｄを通過したレーザ光は、各位相差板６ａ～６ｄに対応して設置されている第２フライアイレンズ７のレンズセルにより集光された後、更に、第２のコンデンサレンズ８，９により集光されて、図３に示すように、照射面１１上において、フライアイレンズ７の全てのレンズセルを通過してきたレーザ光が重ねられる。これにより、各レンズセルを個別に通過して偏光状態が相互に異なるレーザ光が、照射面１１上で重ねられて、照射面１１上では、レーザ光は擬似的なランダム偏光となる。直交する偏光成分同士は、干渉しないので、擬似的にランダム偏光となった照射面では干渉縞は低減される。
　偏光解消板６に入射するレーザ光は一方向に直線偏光したものであり、このレーザ光の偏光面は、偏光解消板６の各位相差板６ａ～６ｄに対して、４種類の関係を有する。直線偏光の入射光の偏光面が、図４（ａ）に示すように、水平である場合は、偏光解消板６の出射光の偏光面は、図４（ｂ）に示すように、水平偏光、４５°偏光、及び垂直偏光の偏光面が４種類のレーザ光が出射され、隣り合う位相差板を出たレーザ光は、偏光面が４５°相違し、照射面１１上で重ねられる。そして、偏光面が９０°異なるレーザ光同士は干渉しないので、照射面１１上では、干渉縞が発生することが防止される。偏光解消板６に入射するレーザ光の偏光面が、水平ではなく傾斜している場合も、隣り合う４個の位相差板から出射するレーザ光は、その偏光面が互いに４５°異なるものとなる。即ち、偏光解消板６に入射するレーザ光の偏光面が水平に対してどのような角度で傾斜していたとしても、位相差板６ａ～６ｄから出射するレーザ光の偏光面は、隣合う位相差板から出射したもの同士は、４５°異なったものとなる。これにより、これらの偏光解消板６を通過したレーザ光がフライアイレンズ７で分割された後、更に、コンデンサレンズ８，９で照射面１１上に集光され、この照射面１１上で重ねられたときは、偏光面が９０°をなす成分同士で干渉縞が生成せず、照射光には干渉縞が生じない。
　なお、本実施形態において、偏光解消板６と第２フライアイレンズ７とは相互に接着固定すること等により、一体化されており、この場合は、偏光解消板６の大きさ又は各位相差板６ａ～６ｄの配列ピッチと、フライアイレンズ７の大きさ又はその各レンズセルの配列ピッチとは、一致している。しかし、偏光解消板６とフライアイレンズ７とが離隔している場合は、第１コンデンサレンズ５による照明系の中に偏光解消板６とフライアイレンズ７とが相互に離隔して配置されることになるので、その照明系の中で、位相差板６ａ～６ｄの配列ピッチと、フライアイレンズ７の各レンズセルの配列ピッチとが一致し、位相差板とレンズセルとが１：１に対応するように、発散又は収束する照明系の中で偏光解消板６の大きさとフライアイレンズ７の大きさとを決める必要がある。
　図５は本発明の他の実施形態を示す図である。この実施形態においては、偏光解消板６と、フライアイレンズ２１との間に、コンデンサレンズ２０を配置し、偏光解消板６を通過したレーザ光が、このコンデンサレンズ２０によりフライアイレンズ２１に集光するようにしたものである。フライアイレンズ２１を出射したレーザ光は、図３に示す実施形態と同様に、コンデンサレンズ２２により、照射面２３上に集光される。
　本実施形態においても、偏光解消板６の各位相差板６ａ～６ｄと、フライアイレンズ２１のレンズセルとは１：１に対応するように、偏光解消板６とフライアイレンズ２１が設けられている。しかし、位相差板６ａ～６ｄの大きさと、フライアイレンズ２１のレンズセルの大きさとは一致していない。このように、フライアイレンズ２１のレンズセルの大きさと位相差板６ａ～６ｄの大きさとが一致していなくても、コンデンサレンズ２０により、各位相差板６ａ～６ｄを通過したレーザ光は、夫々、１個のレンズセルを通過する。よって、本実施形態も図１乃至図４に示す実施形態と同様の効果を奏する。そして、本実施形態においては、フライアイレンズ２１の大きさ及び偏光解消板６の大きさは、相互の大きさに制約されることがなくなり、例えば、フライアイレンズとして、マイクロレンズアレイのような極めて小さなものを使用することができるようになる。
　上記実施形態では、偏光解消板６とフライアイレンズ２１との間にコンデンサレンズ（縮小投影レンズ）２０を設置して、偏光解消板６を透過したレーザ光のビームの断面形状を縮小させることにより、レーザ光のビーム断面形状をフライアイレンズ２１の大きさに適合させたが、これに限らず、逆に、フライアイレンズ２１の方が偏光解消板６よりも大きい場合は、偏光解消板６を透過したレーザ光のビームの断面形状を拡大投影レンズにより拡大させることにより、レーザ光のビームの断面形状をフライアイレンズ２１の大きさに適合させてもよい。
　なお、上記実施形態においては、位相差板は、異方性結晶からなるものを使用したが、位相差板としては、これに限らず、隣り合う位相差板との間で異なる位相差を設けることができるものであればよい。例えば、光学ガラス板の表面の一部に屈折率と厚さとの積が１／２波長となる透明な等方性材料をコーティングしたガラス位相板等も使用することができる。更に、透明なガラス基板上に、位相差フィルムをマトリクス状に貼着したものでもよい。更にまた、位相差板は、フライアイレンズの各レンズセルに対応する領域ごとに、レーザ光の光軸方向の長さが異なるように透明基板を形成したものを使用することもできる。このように透明基板におけるマトリクス状の個別領域において、レーザ光が通過する長さを異ならせることにより、隣の個別領域を通過するレーザ光との間で位相差を設けることができる。
　また、偏光解消板は、上記実施形態のように、フライアイレンズの入射側に配置する場合に限らず、フライアイレンズの出射側に設けてもよい。更に、偏光解消板６は、１毎に限らず、複数枚重ねて配置してもよい。
　本発明は、レーザ光源を使用して露光、加工又はアニールする装置において、レーザ光の干渉縞の発生を防止するために有用である。
４，７：フライアイレンズ
５，８，９、２０、２２：コンデンサレンズ
６：偏光解消板
６ａ～６ｄ：位相差板
１１：照射面
１２：レーザ光源

Claims (4)

  1. レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光の光路に配置されたフライアイレンズと、このフライアイレンズを通過したレーザ光を照射面に集光するコンデンサレンズと、前記レーザ光の光路であって前記フライアイレンズの入射側又は出射側に配置された偏光解消部材と、を有し、前記偏光解消部材は、入射レーザ光に対して位相差を与えて出射する複数個の位相差板が前記フライアイレンズの各レンズセルに１：１で対応して配置されたものであり、各位相差板は、隣り合うもの同士の出射光の偏光面が４５°異なるように配置されていることを特徴とするレーザ照射装置。
  2. 前記位相差板は、透明な異方性結晶からなる１／２波長板であり、この異方性結晶がもつ光学結晶軸方向が隣あう位相差板同士で２２．５°異なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ照射装置。
  3. 前記位相差板は前記フライアイレンズの各レンズセルに対応する大きさを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ照射装置。
  4. 前記偏光解消部材と前記フライアイレンズとの間に、縮小投影レンズ又は拡大投影レンズが配置されており、この縮小投影レンズ又は拡大投影レンズは、前記偏光解消部材若しくは前記フライアイレンズを透過したレーザ光のビームの断面形状を、夫々前記フライアイレンズ若しくは前記偏光解消部材の大きさに合わせて、夫々縮小又は拡大するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ照射装置。
PCT/JP2011/052321 2010-02-25 2011-02-04 レーザ照射装置 WO2011105189A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-041045 2010-02-25
JP2010041045A JP5557188B2 (ja) 2010-02-25 2010-02-25 レーザ照射装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011105189A1 true WO2011105189A1 (ja) 2011-09-01

Family

ID=44506607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/052321 WO2011105189A1 (ja) 2010-02-25 2011-02-04 レーザ照射装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5557188B2 (ja)
TW (1) TW201133029A (ja)
WO (1) WO2011105189A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106552992A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 三星显示有限公司 激光装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6435131B2 (ja) * 2014-08-07 2018-12-05 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 光照射装置、描画装置および位相差生成器
JP6551782B2 (ja) * 2015-08-24 2019-07-31 Kddi株式会社 モード変換装置
TWI671965B (zh) * 2018-04-10 2019-09-11 東台精機股份有限公司 用於積層製造的雷射裝置及其操作方法
CN117111391A (zh) * 2018-09-19 2023-11-24 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光器阵列、激光光源及激光投影设备
CN110928119B (zh) * 2018-09-19 2023-10-13 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光器阵列、激光光源及激光投影设备
WO2020057124A1 (zh) 2018-09-19 2020-03-26 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光器阵列、激光光源及激光投影设备
JP7270514B2 (ja) * 2019-09-25 2023-05-10 株式会社フジクラ ビームシェイパ、加工装置、及び加工方法
CN112738484B (zh) * 2019-10-28 2024-02-20 青岛海信激光显示股份有限公司 激光投影设备
CN114185238A (zh) * 2019-10-28 2022-03-15 青岛海信激光显示股份有限公司 激光投影设备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009294249A (ja) * 2008-06-02 2009-12-17 Toshiba Corp 照明装置、照明方法、表示装置及び加工装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04233716A (ja) * 1990-12-28 1992-08-21 Nikon Corp 薄膜除去装置
JP2836483B2 (ja) * 1994-05-13 1998-12-14 日本電気株式会社 照明光学装置
DE19535392A1 (de) * 1995-09-23 1997-03-27 Zeiss Carl Fa Radial polarisationsdrehende optische Anordnung und Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage damit
DE10124803A1 (de) * 2001-05-22 2002-11-28 Zeiss Carl Polarisator und Mikrolithographie-Projektionsanlage mit Polarisator
JP4162484B2 (ja) * 2002-12-26 2008-10-08 三洋電機株式会社 投写型映像表示装置
US7548370B2 (en) * 2004-06-29 2009-06-16 Asml Holding N.V. Layered structure for a tile wave plate assembly
CN101793989B (zh) * 2004-08-31 2013-10-16 数字光学东方公司 单块的偏振受控角漫射器及有关方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009294249A (ja) * 2008-06-02 2009-12-17 Toshiba Corp 照明装置、照明方法、表示装置及び加工装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106552992A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 三星显示有限公司 激光装置
US10654130B2 (en) 2015-09-30 2020-05-19 Samsung Display Co., Ltd Polarization module and laser apparatus including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5557188B2 (ja) 2014-07-23
TW201133029A (en) 2011-10-01
JP2011175213A (ja) 2011-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5557188B2 (ja) レーザ照射装置
US9939561B2 (en) Projector having diffuser
TWI288862B (en) Method for manufacturing a microstructure, exposure device, and electronic apparatus
TWI408505B (zh) 曝光方法、電子元件製造方法以及曝光裝置
TWI486720B (zh) 光罩
JP5531090B2 (ja) ビーム整形器
US9170499B2 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus comprising a depolarizing element
US8040492B2 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus
US20070014504A1 (en) Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus, and depolarizer
TWI653508B (zh) 微影系統
GB2384318A (en) Method of making a passive patterned retarder
US8111458B2 (en) Optical device
KR20120036741A (ko) 광 조사 장치
JP6953109B2 (ja) 基板上構造体の製造方法
KR20070092327A (ko) 노광 방법 및 장치, 및 전자 장치 제조 방법
TW201115279A (en) Laser exposure apparatus
US10983389B2 (en) Wire grid polarizer manufacturing method
JP2006003479A (ja) 光学素子及び照明光学系
CN117378105A (zh) 单元件点阵投射器
US9841681B2 (en) Light irradiation apparatus, drawing apparatus, and phase difference generator
US7755741B2 (en) Substrate exposure apparatus and illumination apparatus
JP2007057244A (ja) 偏光測定装置、露光装置、および露光方法
KR101686977B1 (ko) 가간섭성 방사선을 균질화하는 장치
KR20120032426A (ko) 광 조사 장치 및 광 조사 방법
JP2017054006A (ja) 光照射方法、基板上構造体の製造方法および基板上構造体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11747153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11747153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1