特許 7661199 照明光学系及びレーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-04

(45)【発行日】2025-04-14

(54)【発明の名称】照明光学系及びレーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/064 20140101AFI20250407BHJP

   B23K 26/066 20140101ALI20250407BHJP

   B23K 26/073 20060101ALI20250407BHJP

   G02B 13/00 20060101ALI20250407BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20250407BHJP

【ＦＩ】

B23K26/064 N

B23K26/066

B23K26/073

G02B13/00

G02B3/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021177224

(22)【出願日】2021-10-29

(65)【公開番号】P2023066566

(43)【公開日】2023-05-16

【審査請求日】2024-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000128496

【氏名又は名称】株式会社オーク製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003236

【氏名又は名称】弁理士法人杉浦特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(72)【発明者】

【氏名】山賀 勝

(72)【発明者】

【氏名】鷲山 裕之

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１７５４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０９０９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０４５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００２１４９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を照射面へ導く照射光学系であって、
レーザ光を均一化する光量均一化部を有し、
前記光量均一化部が光軸に沿って順に配列された第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、第３のレンズアレイを有し、
前記第１のレンズアレイの焦点より後の位置に前記第２のレンズアレイが設置され、
前記第２のレンズアレイ以降、前記照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされ、
前記第１のレンズアレイ及び前記第３のレンズアレイが正のパワーを有し、前記第２のレンズアレイが負のパワーを有する照明光学系。

【請求項2】

前記第１及び第３のレンズアレイが凸レンズの集合であり、前記第２のレンズアレイが凹レンズの集合である請求項１に記載の照明光学系。

【請求項3】

レーザ光を照射面へ導く照射光学系であって、
レーザ光を均一化する光量均一化部を有し、
ｚ軸を光軸方向とし、ｚ軸及びｙ軸と直交する方向をｘ軸とし、ｚ軸及びｘ軸と直交する方向をｙ軸とし、
前記光量均一化部が前記ｘ軸方向及びｙ軸方向の一方の方向にレンズ作用を有する第１のレンズアレイ部と、前記ｘ軸方向及び前記ｙ軸方向の他方の方向にレンズ作用を有する第２のレンズアレイ部が前記ｚ軸に沿って順に配列された構成とされ、
前記第１のレンズアレイ部は、光軸に沿って順に配列された第１のシリンドカルレンズアレイと、第２のシリンドカルレンズアレイと、第３のシリンドカルレンズアレイを有し、
前記第１のシリンドカルレンズアレイの焦点より後の位置に前記第２のシリンドカルレンズアレイが設置され、
前記第２のシリンドカルレンズアレイ以降、前記照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされ、
前記第１のシリンドカルレンズアレイ及び前記第３のシリンドカルレンズアレイが正のパワーを有し、前記第２のシリンドカルレンズアレイが負のパワーを有する照明光学系。

【請求項4】

前記第１及び第３のシリンドカルレンズアレイがシリンドカル凸レンズの集合であり、前記第２のシリンドリカルレンズアレイがシリンドカル凹レンズの集合である請求項３に記載の照明光学系。

【請求項5】

前記ｚ軸に沿って、ビーム成形部、前記光量均一化部及びコリメートレンズ部が順に配列された請求項３に記載の照明光学系。

【請求項6】

レーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を断面がライン状のレーザ光にしてフォトマスクに照射すると共に、走査機構によって前記フォトマスクを走査する照明光学系と、
前記フォトマスクを介されたレーザ光を被加工物に照射する投影光学系と、
前記被加工物が載置されると共に、ｘ－ｙ方向に前記被加工物を移動させる被加工物載置テーブルとを備え、
前記照明光学系の光量均一化部が請求項３に記載の構成とされたレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ライン状のレーザ光をフォトマスクに対して照射するために使用される照明光学系、並びに照明光学系を備えたレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂、シリコン等の非金属材料である被加工物（ワークピース、例えばプリント基板の樹脂層）を、フォトフォトマスクを透過したレーザ光が走査することによって、被加工物をフォトフォトマスクのパターンの形状（例えばビア）にアブレーション加工（ablation：融解、蒸発による除去加工）することが知られている。精密な加工を要する場合、エキシマレーザ（ＫｒＦレーザ、波長２４８ｎｍ）を用いたアブレーションによる加工がなされる。

【0003】

エキシマレーザによるアブレーション加工は非常に高いエネルギーの光を被加工対象物に照射する必要があり、高フルーエンスのビームが照明光学系を通過する。そのため、レンズ等の光学素子のガラス材料やコーティング膜等が熱によってダメージを受けることが問題となる。また、光学素子が高温とならないために光学素子上に集光点を作らない配置にすると、集光点を避けて光学素子を配置することになり、光路長が長くなる、すなわち装置が大型化するという課題があった。

【0004】

例えば特許文献１に記載されている照明光学系は、ホログラム素子１２，シリンドカルレンズアレイ１３ａ及びシリンドカルレンズアレイ１３ｂを光軸に沿って順に配列した構成である。

【0005】

特許文献２には、照射領域を長尺化かつ細線化することができるビームホモジナイザが記載去れている。特許文献２の構成では、シリンダアレイ１Ａ，２Ｂ，１Ｂを光軸に沿って順に配列した構成とされており、シリンダアレイ１Ｂの後に集光部がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３―０９０９５９号公報

【文献】特開平１０－１５３７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の照明光学系では、シリンドカルレンズアレイ１３ｂのレンズ面近傍に集光部が存在しているために、シリンドカルレンズアレイ１３ｂの発熱の問題がある。また、特許文献２の構成では、光学素子上に集光部が無いが、光学素子の配置に制限を受けており光路が長くなり、装置が大型化する。

【0008】

したがって、本発明の目的は、光学素子に集光部が存在せず、且つ光路が長くなることが防止できる照明光学系及びレーザ加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、レーザ光を照射面へ導く照射光学系であって、
レーザ光を均一化する光量均一化部を有し、
光量均一化部が光軸に沿って順に配列された第１のレンズアレイと、第２のレンズアレイと、第３のレンズアレイを有し、
第１のレンズアレイの焦点より後の位置に第２のレンズアレイが設置され、
第２のレンズアレイ以降、照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされ、
第１のレンズアレイ及び第３のレンズアレイが正のパワーを有し、第２のレンズアレイが負のパワーを有する照明光学系である。
また、本発明は、レーザ光を照射面へ導く照射光学系であって、
レーザ光を均一化する光量均一化部を有し、
ｚ軸を光軸方向とし、ｚ軸及びｙ軸と直交する方向をｘ軸とし、ｚ軸及びｘ軸と直交する方向をｙ軸とし、
光量均一化部がｘ軸方向及びｙ軸方向の一方の方向にレンズ作用を有する第１のレンズアレイ部と、ｘ軸方向及びｙ軸方向の他方の方向にレンズ作用を有する第２のレンズアレイ部がｚ軸に沿って順に配列された構成とされ、
第１のレンズアレイ部は、光軸に沿って順に配列された第１のシリンドカルレンズアレイと、第２のシリンドカルレンズアレイと、第３のシリンドカルレンズアレイを有し、
第１のシリンドカルレンズアレイの焦点より後の位置に第２のシリンドカルレンズアレイが設置され、
第２のシリンドカルレンズアレイ以降、照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされ、
第１のシリンドカルレンズアレイ及び第３のシリンドカルレンズアレイが正のパワーを有し、第２のシリンドカルレンズアレイが負のパワーを有する照明光学系である。
さらに、本発明は、レーザ光を出射する光源と、
レーザ光を断面がライン状のレーザ光にしてフォトマスクに照射すると共に、走査機構によってフォトマスクを走査する照明光学系と、
フォトマスクを介されたレーザ光を被加工物に照射する投影光学系と、
被加工物が載置されると共に、ｘ－ｙ方向に被加工物を移動させる被加工物載置テーブルとを備え、
照明光学系の光量均一化部が上述した構成とされたレーザ加工装置である。

【発明の効果】

【0010】

少なくとも一つの実施形態によれば、本発明は光学素子が高温となることを防止でき、且つ光路長が長くなり、装置が大型化することを防止することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本明細書に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明を適用できるレーザ加工装置の概略的構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態の正面図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態におけるフォトマスクとライン状ビームの関係を示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に使用する基板の一例の拡大平面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施形態における光学系を示すブロック図である。

【図6】図６Ａは、照明光学系の一例の構成の側面図であり、図６Ｂは、照明光学系の一例の構成の上面図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態の一部の構成の拡大側面図である。

【図8】図８は、本発明の変形例の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。

【0013】

図１は本発明が適用可能な加工装置例えばレーザ加工装置の一例の概略構成図である。レーザ加工装置は、レーザ光源１１を有する。レーザ光源１１は、例えば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光をパルス照射するエキシマレーザ光源である。レーザ光がライン状レーザ走査機構１２に供給される。

【0014】

ライン状レーザ走査機構１２は、レーザ光束を長方形状（ライン状）に整形する照明光学系と、レーザ光ＬＢがフォトマスク１３を走査するための走査機構（直動機構）を有している。

【0015】

フォトマスク１３には、被加工物（以下、基板Ｗと適宜称する）に対してアブレーションによって形成する加工パターンに対応したマスクパターンが形成されている。すなわち、ＫｒＦエキシマレーザを透過する基材（例えば石英ガラス）に、ＫｒＦエキシマレーザを遮断する遮光膜 （例えばＣｒ膜）によるパターンが描画されている。加工パターンとしては、貫通ビア、非貫通ビア、配線パターン用の溝（トレンチ）などである。アブレーション加工によって加工パターンが形成された後に、銅などの導体が充填される。

【0016】

フォトマスク１３を通過したレーザ光ＬＢが投影光学系１４に入射される。投影光学系１４から出射されたレーザ光が基板Ｗの表面に照射される。投影光学系１４は、フォトマスク面と基板Ｗの表面とに焦点面を有する。基板Ｗは、例えばエポキシ樹脂などの基板に銅配線層が形成され、その上に絶縁層が形成された樹脂基板である。

【0017】

基板Ｗは、複数のパターン領域ＷＡが設けられており、被加工物載置用の載置テーブル１５上に固定されている。載置テーブル１５が２次元方向に変位し、また、回転することによってパターン領域ＷＡをフォトマスク１３に対してそれぞれ位置決めすることが可能とされている。また、基板Ｗの全体にわたって被加工領域を加工可能とするために、載置テーブル１５が走査方向に基板Ｗをステップ移動させるようになされている。

【0018】

図２を参照してレーザ加工装置の一実施形態について説明する。レーザ加工装置が支持体を構成するベース部２１及び上部フレーム２２に対して取り付けられる。上部フレーム２２は、ベース部２１上に固定されている。ベース部２１及び上部フレーム２２は、剛性が高く、振動を減衰させる特性の材料からなる。

【0019】

上部フレーム２２に対して、走査機構１６及び照明光学系１７からなるライン状レーザ走査機構と、フォトマスク１３が載置されるマスクステージ１８（フォトマスクの支持部）と、投影光学系１４が固定される。ベース部２１上に載置テーブル１５が固定される。すなわち、これらの走査機構１６、照明光学系１７、マスクステージ１８、投影光学系１４及び載置テーブル１５が所定の光学的関係（レーザ光が照明光学系１７に対して正しく入射する関係）を満たすように位置決めされ、位置決め後、照明光学系１７の走査動作及び載置テーブル１５の変位動作による振動などによって、ベース部２１及び上部フレーム２２が揺動した場合に、一体で変位するようになされる。ビーム位置補正部２７によって照明光学系１７に対するレーザ光の入射位置及び入射角度が補正される。

【0020】

レーザ光源１１は、ベース部２１及び上部フレーム２２とは、別個に設けられた筐体２４内に収納されている。レーザ光源１１は、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ（レーザ光と称する）Ｌ１をパルス照射する。レーザ光Ｌ１及びガイド用レーザ光（不図示）がビーム位置補正部（ビームステアリング機構と称される）２７に入射される。

【0021】

ビーム位置補正部２７は、レーザ光Ｌ１の位置決め（位置及び入射角）をリアルタイムで行なうための機構である。ビーム位置補正部２７によって、レーザ加工装置のベース部２１及び上部フレーム２２の傾きにかかわらず、照明光学系１７に対してレーザ光Ｌ１が常に正しい位置及び角度でもって入射するように調整される。なお、ガイド用レーザ光の波長は、例えば４００ｎｍ～７００ｎｍとされている。ビーム位置補正部２７に含まれるミラーは、波長が相違しているレーザ光Ｌ１とガイド用レーザ光の波長をそれぞれ反射する２つの反射膜を有する。各反射膜に各レーザ光が入射されるようにするためのビーム成形部がビーム位置補正部２７に設けられている。

【0022】

ビーム位置補正部２７から出射されたレーザ光Ｌ１がミラー２８で反射されて照明光学系１７に対して入射される。照明光学系１７は、レーザ光源の出射した光の強度分布を均一化するとともにライン状の加工用レーザ光に成形する。照明光学系１７は、ライン状レーザ光を成形するためのレンズアレイ（フライアイレンズアレイとも称される）を有する。レンズアレイは、レーザ光を拡大する方向に複数の凸レンズが配列されたレンズアレイである。照明光学系１７からのライン状レーザ光ＬＢがマスク１３を照射する。なお、照明光学系１７の具体例については後述する。

【0023】

走査機構１６は、照明光学系１７の一部であって、照明光学系１７の全体を移動させる。走査機構１６によってレーザ光ＬＢがフォトマスク１３に対して移動し、マスクステージ１８及び載置テーブル１５にそれぞれ固定されているフォトマスク１３及び基板Ｗがレーザ光で走査される。

【0024】

図３は、レーザ光ＬＢとフォトマスク１３の大きさの関係を示す。例えばレーザ光ＬＢは、（長さ×幅）が（１００×０．１（mm））、（３５×０．３（mm））などとされる。レーザ光ＬＢの長さ方向と直交する幅方向が走査方向とされている。

【0025】

フォトマスク１３は、ＫｒＦエキシマレーザ光を透過する基材（例えば石英ガラス）に対してＫｒＦエキシマレーザ光を遮断する遮断膜（クロム膜、アルミニウム膜など）を形成することによって、マスクパターンが描画されている。フォトマスク１３には、基板Ｗに繰り返し現れるパターンを描画してもよく、又は基板Ｗ全体にわたるパターンを描画するようにしてもよい。

【0026】

マスクステージ１８は、フォトマスク１３を保持し、フォトマスクの位置決めが可能なｘｙθステージを備える。フォトマスク１３に設けられたアライメントマークを読み取りフォトマスク１３の位置決めを行うためのカメラ（不図示）が備えられている。

【0027】

フォトマスク１３を通ったレーザ光が投影光学系１４に入射される。投影光学系１４は、フォトマスク１３の表面と基板Ｗの表面に焦点を持つ投影光学系であり、フォトマスク１３を透過した光を基板Ｗに投影する。ここでは、投影光学系１４は縮小投影光学系として構成される（例えば１／４倍）。

【0028】

載置テーブル１５は、基板Ｗを真空吸着などによって固定すると共に、テーブル移動機構によってｘ－ｙ方向への移動及び回転によってフォトマスク１３に対して基板Ｗを位置決めする。また、基板Ｗ全体にわたってアプレーション加工できるように、走査方向に沿ってステップ移動可能である。載置テーブル１５の傍には、基板Ｗに設けられているアライメントマークを撮像するアライメントカメラ（不図示）が設置されている。さらには、焦点調整用のｚ機構等を設けてもよい。

【0029】

基板Ｗ（ワークピース）は、例えばプリント配線板用の有機基板であり、表面にレーザ加工をする被加工層が形成されている。被加工層は例えば、樹脂膜や金属箔であり、レーザ光によってビア形成等の加工処理が可能な材料によって形成されている。レーザ加工機によってビアや配線パターンを形成し、その後の工程で加工部分に銅などの導体を充填する。

【0030】

図４は、基板Ｗの一例を拡大して示す。基板Ｗは、多面取り基板であって、基板Ｗには、フォトマスク１３のパターンと対応するパターン領域ＷＡが（８×８）のマトリクス状に繰り返し設けられている。図４において横方向が副ステップ方向で、縦方向が主ステップ方向とされている。あるパターン領域ＷＡが走査されると、次のパターン領域が走査される。なお、図示されている走査の方向（矢印）は、一例である。

【0031】

なお、本発明の一実施形態においては、図示しないが搬送機構が設けられており、搬送機構によって、被加工物の載置テーブルへの載置や取出しが行なわれる。例えばスカラロボット等を用いることができる。また、加工装置とレーザ光源の筐体とを覆う図示しない空調チャンバーを備えている。

【0032】

上述した本発明の一実施形態においては、装置全体を制御するための制振装置（不図示）が備えられている。制御装置は、レーザ光源１１の制御、駆動部各部の制御、フォトマスク、基板Ｗのアライメント、生産情報の管理やレシピ管理、等を行う。

【0033】

上述したレーザ加工装置における光学系をブロック図として表すと図５に示すものとなる。図５における図１及び図２と対応する部分には同一参照符号を付して示す。レーザ光源１１からのレーザ光がビーム成形部３０に供給される。ビーム成形部３０からのレーザ光がビーム位置補正部２７に供給される。ビーム位置補正部２７によって、照明光学系１７に対してレーザ光が常に正しい位置及び角度でもって入射するようにレーザ光が調整される。ビーム成形部３０は、上述したように、レーザ光源１１からのレーザ光とガイド用レーザ光をミラーと異なる反射膜に入射させるためにレーザ光を成形するものである。

【0034】

照明光学系１７は、ビーム成形部３１、光量均一化部としてのレンズアレイ部３２及びコリメートレンズ部３３が光軸に沿って順番に配置された構成を有する。ビーム成形部３１によって、所定の長さ及び幅を有する長方形のレーザ光が形成され、レンズアレイ部３２によってレーザ光の分布が均一とされるとともにライン状のレーザ光とされる。レンズアレイ部３２は、光軸方向に沿って配列された３枚の第１のシリンドカルレンズアレイ（図５ではＳＬＡと表記する）３６ａ，第２のシリンドカルレンズアレイ３６ｂ，第３のシリンドカルレンズアレイ３６ｃからなるｘ方向レンズアレイ部３４と、光軸方向に沿って配列された２枚のシリンドカルレンズアレイ３７ａ，３７ｂからなるｙ方向レンズアレイ部３５とによって構成される。

【0035】

レンズアレイ部３２からのレーザ光がコリメートレンズ部３３によってほぼ平行光とされる。照明光学系１７のコリメートレンズ部３３からのレーザ光がフォトマスク１３に対して照射される。フォトマスク１３を通ったレーザ光が投影光学系１４に入射される。投影光学系１４は、フォトマスク１３を透過した光を基板Ｗに投影する。

【0036】

照明光学系１７の一例について図６を参照して説明する。照明光学系１７の光軸の方向と平行な方向をｚ軸とし、ｚ軸及びｙ軸と直交する方向をｘ軸とし、ｚ軸及びｘ軸と直交する方向をｙ軸とする。すなわち、ｚ軸と垂直で、互いに直交する軸をｘ軸及びｙ軸とする。図６Ａは、照明光学系１７の側面図であり、図６Ｂは、照明光学系１７の上面図である。さらに、ライン状レーザ光の幅方向がｘ軸方向とされ、ライン状レーザ光の長さ方向がｙ軸方向とされている。また、図１７は、ｘ方向レンズアレイ部３４の部分を拡大して示す側面図である。

【0037】

図６Ａの側面図において、太線で示すシリンドカルレンズ３１ａ、シリンドカルレンズアレイ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ、シリンドカルレンズ３３ａがｘ軸方向にレンズ作用を有する要素である。また、図６Ｂの側面図において、太線で示すシリンドカルレンズ３１ｂ、シリンドカルレンズアレイ３７ａ，３７ｂ、シリンドカルレンズ３３ｂがｙ軸方向にレンズ作用を有する要素である。

【0038】

ビーム成形部３１は、ｘ軸方向にレンズ作用を有する（言い換えると、ｘ軸方向にパワーを有する）シリンドカルレンズ３１ａと、ｙ軸方向（言い換えると、ｙ軸方向にパワーを有する）にレンズ作用を有するシリンドカルレンズ３１ｂがｚ軸方向に順番に配列された構成を有する。光源からのレーザ光がシリンドカルレンズ３１ａに入射されると、シリンドカルレンズ３１ａからｘ軸方向（幅方向）に拡がりを持つレーザ光が発生する。さらに、レーザ光がシリンドカルレンズ３１ｂに入射されると、シリンドカルレンズ３１ｂからｙ軸方向（長さ方向）に拡がりを持つレーザ光が発生する。シリンドカルレンズ３１ｂからのレーザ光がビーム成形部３１から出射される。ビーム成形部３１は、レンズアレイ部３２のシリンドカルレンズアレイの入射面の大きさに合わせてレーザ光を拡大すると共に、レンズアレイ部３２に対してレーザ光が平行に入射するようになされる。なお、フライアイレンズに入射するレーザ光は、ガウシアンカーブ等の強度の偏りを持っている。

【0039】

ビーム成形部３１から出射されたレーザ光がレンズアレイ部３２のｘ方向レンズアレイ部３４（図７に拡大側面図を示す）の光源側の第１のシリンドカルレンズアレイ３６ａに入射される。ｚ軸方向に沿ってシリンドカルレンズアレイ３６ａと平行に第２のシリンドカルレンズアレイ３６ｂ及び第３のシリンドカルレンズアレイ３６ｃが配列されている。シリンドカルレンズアレイ３６ａ及び３６ｃは、ｘ軸方向に複数の小径のシリンドカルレンズ（凸レンズ）が配列されたものである。したがって、シリンドカルレンズアレイ３６ａ及び３６ｃが正のレンズパワーを有している。シリンドカルレンズアレイ３６ａの入射側のレンズ面が凸状とされており、出射側のレンズ面が平面とされている。シリンドカルレンズアレイ３６ｃの入射側のレンズ面が平面とされており、出射側のレンズ面が凸状ときれている。シリンドカルレンズアレイ３６ｂは、ｘ軸方向に複数の小径のシリンドカルレンズ（凹レンズ）が配列されたものである。したがって、シリンドカルレンズアレイ３６ｂが負のレンズパワーを有している。シリンドカルレンズアレイ３６ａ，３６ｂ及び３６ｃによってレーザ光の均一化がなされる。

【0040】

ｘ方向レンズアレイ部３４から出射されたレーザ光がレンズアレイ部３２のｙ方向レンズアレイ部３５の光源側のシリンドカルレンズアレイ３７ａに入射される。ｚ軸方向に沿ってシリンドカルレンズアレイ３７ａと平行にシリンドカルレンズアレイ３７ｂが配列されている。シリンドカルレンズアレイ３７ａ及び３７ｂは、ｙ軸方向に複数の小径のシリンドカルレンズ（凸レンズ）が配列されたものである。シリンドカルレンズアレイ３７ａ及び３７ｂによってレーザ光の均一化がなされる。

【0041】

レンズアレイ部３２のｙ方向レンズアレイ部３５のシリンドカルレンズアレイ３７ｂから出射されたレーザ光がコリメートレンズ部３３の第１のシリンドカルレンズ３３ａに入射される。シリンドカルレンズ３３ａは、ｘ軸方向にレンズ作用を有する。シリンドカルレンズ３３ａと平行に第２のシリンドカルレンズ３３ｂが配列されている。シリンドカルレンズ３３ｂは、ｙ軸方向にレンズ作用を有する。コリメートレンズ部３３は、分割されたレーザ光を平行光にするとともに、照射面上で重畳させ均一化する。

【0042】

本発明の一実施形態では、図６Ａ及び図７に示すように、光源側のｘ方向レンズアレイ
部３４の第１のシリンドカルレンズアレイ３６ａの焦点より後の位置に第２のシリンドカルレンズアレイ３６ｂが設置され、第２のシリンドカルレンズアレイ３６ｂ以降、照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされている。

【0043】

上述した一実施形態では、レンズアレイ部３２がｘ方向レンズアレイ部３３及びｙ方向レンズアレイ部３４から構成されているが、一方のレンズアレイ部を有する構成としてもよい。また、一つのレンズアレイ部がｘ方向及びｙ方向の両方向にレンズ作用を有する構成であってもよい。

【0044】

例えば図８に示すように、ビーム成形用レンズ４１、レンズアレイ部４２及びコリメートレンズ４３が光源から照射面までに順番に配列され、レンズアレイ部４２がレンズアレイ４３ａ、レンズアレイ４３ｂ及びレンズアレイ４３ｃが順番に配列された構成としてもよい。レンズアレイ４３ａ及び４３ｃが凸レンズアレイであり、レンズアレイ４３ｂが凹レンズアレイであり、レンズアレイ４３ａの焦点より後の位置にレンズアレイ４３ｂが設置され、レンズアレイ４３ｂ以降、照射面までの間の光路に集光点が存在しないようになされている。

【0045】

上述した本発明の一実施形態は、光学素子上に集光点を作らない配置のために、光学素子が高温となることを防止でき、且つ光路長が長くなり、装置が大型化することを防止することができる。

【0046】

以上、本技術の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばｘ方向レンズアレイ部３４とｙ方向レンズアレイ部３５の順番は、上述した一実施形態と逆の順序であってもよい。また、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。

【符号の説明】

【0047】

Ｗ・・・被加工物（基板）、１１・・・レーザ光源、１２・・・ライン状レーザ走査機構、１３・・・フォトマスク、１４・・・投影光学系、１５・・・載置テーブル、１６・・・走査機構、１７・・・照明光学系、１８・・・マスクステージ、３０，３１・・・ビーム成形部、３２・・・レンズアレイ部、３３・・・コリメートレンズ部，３６ａ、３６ｂ，３６ｃ・・・シリンドカルレンズアレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】