JPS5919332A - レ−ザ−ビ−ムの照射法 - Google Patents
レ−ザ−ビ−ムの照射法Info
- Publication number
- JPS5919332A JPS5919332A JP57128523A JP12852382A JPS5919332A JP S5919332 A JPS5919332 A JP S5919332A JP 57128523 A JP57128523 A JP 57128523A JP 12852382 A JP12852382 A JP 12852382A JP S5919332 A JPS5919332 A JP S5919332A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- irradiation
- energy density
- recombined
- uniform
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一様な照射エネルギー密度でレーザービーム
を照射する方法に関する。
を照射する方法に関する。
近年、レーザーの応用は多くの分野に及ぶようになって
いるが、例えば、 ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの集積回路素
子の製造やレーザーアニーリング等の分野では、レーザ
ービームを広い面積にわたって一様な照射エネルギー密
度で照射することが要望されている。
いるが、例えば、 ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの集積回路素
子の製造やレーザーアニーリング等の分野では、レーザ
ービームを広い面積にわたって一様な照射エネルギー密
度で照射することが要望されている。
レーザービームは円形で、そのエネルギー密度はガウシ
アン分布となっており、これを複雑な光学系を用いて、
一様なエネルギー密度分布のレーザービームに変換する
試みはこれまで種々行われている（Ｌａｓｅｒ Ｆｏｃ
ｕｓ Ｏｃｔ、 ｐ３’ｌ、 ／９ｇ／）。第１図は、
従来の代表的なレーザービーム照射法の光学系の一例を
示す。レーザービームｌを分割ミラー２に照射して、λ
分割された反射ビーム１．Ａ 、 ｌＢをλつの円筒状
の凹面ミラー３Ａ、 ａＢで反射させ、照射面４上で再
合成する。第一図Ａに示すように、反射ビームＬＡ 、
ｉｎは半鐘形（半分のガウシアン分布形状）の部分か
らなり、エネルギー密度の低い部分が重なって互いに補
償し合い、再合成ビームは第λ図ＢＶＣ立体的に示すよ
うに、Ｘ方向にエネルギー密度が一様で、Ｙ方向に一様
でない（ガウシアン分布の）矩形状のビームとなる。そ
して、このビームをＹ方向に動かすか又は照射面をＹ方
向に移動させることによって、幅Ｗの帯状領域にわたっ
て一様な照射エネルギー密度で照射することができる。
アン分布となっており、これを複雑な光学系を用いて、
一様なエネルギー密度分布のレーザービームに変換する
試みはこれまで種々行われている（Ｌａｓｅｒ Ｆｏｃ
ｕｓ Ｏｃｔ、 ｐ３’ｌ、 ／９ｇ／）。第１図は、
従来の代表的なレーザービーム照射法の光学系の一例を
示す。レーザービームｌを分割ミラー２に照射して、λ
分割された反射ビーム１．Ａ 、 ｌＢをλつの円筒状
の凹面ミラー３Ａ、 ａＢで反射させ、照射面４上で再
合成する。第一図Ａに示すように、反射ビームＬＡ 、
ｉｎは半鐘形（半分のガウシアン分布形状）の部分か
らなり、エネルギー密度の低い部分が重なって互いに補
償し合い、再合成ビームは第λ図ＢＶＣ立体的に示すよ
うに、Ｘ方向にエネルギー密度が一様で、Ｙ方向に一様
でない（ガウシアン分布の）矩形状のビームとなる。そ
して、このビームをＹ方向に動かすか又は照射面をＹ方
向に移動させることによって、幅Ｗの帯状領域にわたっ
て一様な照射エネルギー密度で照射することができる。
しかしながら、第１図の従来の照射法ではビーム又は照
射面を移動しなければ、照射領域を一様なエネルギー密
度で照射することができないという問題点がある。更に
３個のミラーを組立構成したものを用いるため、光学系
がコン・ぐクト化されず特にその調整も容易でなく、ま
た機械的振動などによってビームの入射位置がずれた場
合には影響を受は易いなどの問題点がある。
射面を移動しなければ、照射領域を一様なエネルギー密
度で照射することができないという問題点がある。更に
３個のミラーを組立構成したものを用いるため、光学系
がコン・ぐクト化されず特にその調整も容易でなく、ま
た機械的振動などによってビームの入射位置がずれた場
合には影響を受は易いなどの問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決しようとするものであ
り、以下、添付図面により詳しく説明する。第３図は本
発明の照射法の原理説明図である。
り、以下、添付図面により詳しく説明する。第３図は本
発明の照射法の原理説明図である。
ピラミッド型の四面プリズム５の中心部にレーザービー
ムｌを入射σせることにより、グつの部分に分割される
。それぞれの部分１Ａ〜ｌ、は中心軸６方向に屈ＩＩ′
ｉ′すれ、照射面４・上で重なり合い、−辺がｌの四角
形の領域に一様な照射エネルギー密度で照射される。四
面プリズム５と照射面４の距離りを調節することにより
、辺ｌが変わり、最適の照射条件（高いエネルギーの利
用効率でエネルギー密度の不均一度が極小値をとる条件
）を得ることができる。
ムｌを入射σせることにより、グつの部分に分割される
。それぞれの部分１Ａ〜ｌ、は中心軸６方向に屈ＩＩ′
ｉ′すれ、照射面４・上で重なり合い、−辺がｌの四角
形の領域に一様な照射エネルギー密度で照射される。四
面プリズム５と照射面４の距離りを調節することにより
、辺ｌが変わり、最適の照射条件（高いエネルギーの利
用効率でエネルギー密度の不均一度が極小値をとる条件
）を得ることができる。
い寸、ガウシアン分布の円形レーザービームのスポット
サイズ（ビームのエネルギー密度がガウシアン分布して
いるとき、エネルギー密度がピーク値の舟になるところ
のビーム半径）をａ、ビーム中心からの距離をｒとする
と、照射エネルギー密度Ｚは、 ２ ｚ＝Ａ−ｅＸｐＣ−２〔−Ｔ）〕・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）たｖしＡは任意定数 で表わされる。第り図Ａ及びＢに示すように、ダ分割さ
れたビームＩＡ〜ＩＤをそれぞれ中心軸方向に移動させ
て照射面上で重ね合せ、−辺ｌの四角形のビームを再合
成する場合、ビーム内の任意の点ＰはＸ、ｙ座標として
次式で表わσれる。
サイズ（ビームのエネルギー密度がガウシアン分布して
いるとき、エネルギー密度がピーク値の舟になるところ
のビーム半径）をａ、ビーム中心からの距離をｒとする
と、照射エネルギー密度Ｚは、 ２ ｚ＝Ａ−ｅＸｐＣ−２〔−Ｔ）〕・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）たｖしＡは任意定数 で表わされる。第り図Ａ及びＢに示すように、ダ分割さ
れたビームＩＡ〜ＩＤをそれぞれ中心軸方向に移動させ
て照射面上で重ね合せ、−辺ｌの四角形のビームを再合
成する場合、ビーム内の任意の点ＰはＸ、ｙ座標として
次式で表わσれる。
したがって、点Ｐにおける照射エネルギー密度は（１）
及び（２）式から、 で表わされる。
及び（２）式から、 で表わされる。
第５図は（３）式を用いて計算した四角形の再合成ビー
ムの一例を三次元的に表示したものである。
ムの一例を三次元的に表示したものである。
たソし、ａ−６−９、１１＝ ｇ ｃｍ、′／／ａ＝八
／乙でへる。
／乙でへる。
第４図は本発明によって得られるビームの照射エネルギ
ー密度の一様度とエネルギー利用効率（再合成ビームの
エネルギー／もとのビームエネルギー）を示す。図示の
如く、ζ−／、／ で極小値をとりそのときの照射エ
ネルギー密度の不均一度は約乙係、エネルギー利用効率
は約ｑｌｌｏｔとなる。
ー密度の一様度とエネルギー利用効率（再合成ビームの
エネルギー／もとのビームエネルギー）を示す。図示の
如く、ζ−／、／ で極小値をとりそのときの照射エ
ネルギー密度の不均一度は約乙係、エネルギー利用効率
は約ｑｌｌｏｔとなる。
こ＼で、不均一度とは、再合成ビームのエネルギー密度
の最大値（Ｉｍａｘ） と最小値（Ｉｍｉｎ） の
差（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ） の最大値（Ｉｍａｘ）
に対する割合を意味する。
の最大値（Ｉｍａｘ） と最小値（Ｉｍｉｎ） の
差（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ） の最大値（Ｉｍａｘ）
に対する割合を意味する。
なお、最適化された照射面をレンズ系で投影し拡大縮小
することによって、所望面積の一様な照射面を得ること
ができる。
することによって、所望面積の一様な照射面を得ること
ができる。
以上詳述したように本発明は、７個の四面プリズムを用
いるだけで一様な照射エネルギー密度で効率良くレーザ
ービームを照射でき、光学系も極めて簡単であり、又、
四面プリズムから照射面までの距離を調節するだけでよ
いので操作が容易である。更に、ミラーを用いないため
、四面プリズムの中心部にビームが傾いて入射してもビ
ームの再合成にほとんど支障をきたびない。殊に、ビー
ムの掃引又は照射面の移動を行わなくてもよいので、・
ぐルスレーザービームによる照射にも適用できるという
利点がある。
いるだけで一様な照射エネルギー密度で効率良くレーザ
ービームを照射でき、光学系も極めて簡単であり、又、
四面プリズムから照射面までの距離を調節するだけでよ
いので操作が容易である。更に、ミラーを用いないため
、四面プリズムの中心部にビームが傾いて入射してもビ
ームの再合成にほとんど支障をきたびない。殊に、ビー
ムの掃引又は照射面の移動を行わなくてもよいので、・
ぐルスレーザービームによる照射にも適用できるという
利点がある。
なお、本発明に用いるピラミッド型の四面プリズムは、
第７図に示す如く四角錘面５Ａを有しておればよく、底
面５Ｂの形状は円形、四角形、楕円形などいずれでもよ
く、目的に応じて適宜選択すればよい。又、四面プリズ
ムへのビームの入射は、第３図の如く底面側に限らず、
四角錘面側から入射させても同様の再合成ビームが得ら
れる。
第７図に示す如く四角錘面５Ａを有しておればよく、底
面５Ｂの形状は円形、四角形、楕円形などいずれでもよ
く、目的に応じて適宜選択すればよい。又、四面プリズ
ムへのビームの入射は、第３図の如く底面側に限らず、
四角錘面側から入射させても同様の再合成ビームが得ら
れる。
第１図は従来のレーザー−ビーム照射法の光学系を示す
図、第ユ図Ａは第１図で得られる再合成ビームのエネル
ギー密度分布を示す図、第コ図Ｂは同図Ａの斜視図、第
３図は本発明のレーザービーム照射法の光学系の一例を
示す図、第ｑ図Ａ及びＢは本発明によって得られる再合
成ビームの説明図、第Ｓ図は本発明によって得られる再
合成ビームのエネルギー密度分布の一例を示す斜視図、
第４図は本発明によって得られる再合成ビームの上図中
の符号＝１・・・・・・・・ レーザービーム、■Ａ
〜ＩＤ ・・・・・・・・・分割されたビーム、２
・・・・・・・・・分割ミラー、 ４（・・・・・・・
・・照射面、５・・・・・・・・・ ピラミッド型四面
プリズム、６・・・・・・・・・中心軸、 ｌ・・・・・・・・・再合成ビームの四角形の一辺、ａ
・・・・・・・・・ ガウシアン分布するレーザービー
ムのスポットサイズ。 特許出願人 理化学研究所
図、第ユ図Ａは第１図で得られる再合成ビームのエネル
ギー密度分布を示す図、第コ図Ｂは同図Ａの斜視図、第
３図は本発明のレーザービーム照射法の光学系の一例を
示す図、第ｑ図Ａ及びＢは本発明によって得られる再合
成ビームの説明図、第Ｓ図は本発明によって得られる再
合成ビームのエネルギー密度分布の一例を示す斜視図、
第４図は本発明によって得られる再合成ビームの上図中
の符号＝１・・・・・・・・ レーザービーム、■Ａ
〜ＩＤ ・・・・・・・・・分割されたビーム、２
・・・・・・・・・分割ミラー、 ４（・・・・・・・
・・照射面、５・・・・・・・・・ ピラミッド型四面
プリズム、６・・・・・・・・・中心軸、 ｌ・・・・・・・・・再合成ビームの四角形の一辺、ａ
・・・・・・・・・ ガウシアン分布するレーザービー
ムのスポットサイズ。 特許出願人 理化学研究所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／）ピラミッド型の四面プリズムの中心部にレーザービ
ームを入射させて四分割し、そして中心軸方向に屈折し
て出射する各レーザービームを照射面上で四角形状に再
合成して照射することを特徴としたレーザービームの照
射法。 、２）レーザービームのスポットサイズａに対する再合
成レーザービームの四角形の一辺ｌの比へが／、／にな
るように四面プリズムからの照射面を選定することを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザービーム
の照射法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128523A JPS5919332A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | レ−ザ−ビ−ムの照射法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128523A JPS5919332A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | レ−ザ−ビ−ムの照射法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5919332A true JPS5919332A (ja) | 1984-01-31 |
Family
ID=14986845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57128523A Pending JPS5919332A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | レ−ザ−ビ−ムの照射法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919332A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5016149A (en) * | 1988-11-24 | 1991-05-14 | Hitachi, Ltd. | Illuminating method and illuminating apparatus for carrying out the same, and projection exposure method and projection exposure apparatus for carrying out the same |
| JP2004103628A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Hitachi Ltd | レーザアニール装置及びｔｆｔ基板のレーザアニール方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5587119A (en) * | 1978-12-25 | 1980-07-01 | Toshiba Corp | Laser light radiation method |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP57128523A patent/JPS5919332A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5587119A (en) * | 1978-12-25 | 1980-07-01 | Toshiba Corp | Laser light radiation method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5016149A (en) * | 1988-11-24 | 1991-05-14 | Hitachi, Ltd. | Illuminating method and illuminating apparatus for carrying out the same, and projection exposure method and projection exposure apparatus for carrying out the same |
| JP2004103628A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Hitachi Ltd | レーザアニール装置及びｔｆｔ基板のレーザアニール方法 |
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