光照射装置
【課題】エキシマレーザを光源として用いることなく、アモルファスシリコンの膜をムラ無くかつ安価に結晶化させることのできる光照射装置を提供する。
【解決手段】光照射装置１００は、複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。複数の光源部１４は、それぞれ、発光部１０及び発光部１０から発せられる光を反射する楕円鏡１２によって構成されている。楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に発光部１０が配置されており、楕円鏡１２の第２焦点もしくはその近傍にプリズム２０の光の入射面２２が配置されている。
【解決手段】光照射装置１００は、複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。複数の光源部１４は、それぞれ、発光部１０及び発光部１０から発せられる光を反射する楕円鏡１２によって構成されている。楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に発光部１０が配置されており、楕円鏡１２の第２焦点もしくはその近傍にプリズム２０の光の入射面２２が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスシリコンを加熱してポリシリコン（多結晶シリコン）や単結晶シリコンを作製するために使用される光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、ガラス基板上のシリコン膜に配線層とＴＦＴ素子を形成して作製される。従来、このシリコン膜には、大型のガラス基板に対する成膜が容易であることから、アモルファスシリコンが使われていた。しかし、アモルファスシリコンは結晶になっていないために構造にバラツキがあり、電気抵抗が大きいという難点があった。そこで、最近では、アモルファスシリコンを結晶化させたポリシリコン（多結晶シリコン）が多く使用されている。ポリシリコンは抵抗が小さく電流が流れやすいために、配線層とＴＦＴ素子を小型化することが可能であり、液晶ディスプレイの解像度を高くすることができる。また、光を通すための開口の面積を大きくすることが可能であり、液晶ディスプレイを高輝度化することが可能となる。さらに、次世代ディスプレイとして注目されている有機ＥＬディスプレイでは、発光のためのエネルギーとして画素毎に例えば１０μＡ以上の電流を流す必要があるが、アモルファスシリコンでは０．１μＡ程度の電流しか流すことができないため、ポリシリコンを使用することが必須であると考えられている。
【０００３】
アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得るためには、アモルファスシリコンを融点（１４１０℃）に近い温度にまで加熱しなければならない。しかし、アモルファスシリコンが塗布されるガラス基板の融点はアモルファスシリコンの融点よりも低いため、アモルファスシリコンを融点に近い温度に加熱した場合、アモルファスシリコンだけでなく基板までもが溶融してしまう。そこで、現在では、アモルファスシリコンを加熱するために、アモルファスシリコンにエキシマレーザ光を照射する方法が採られている（特許文献１を参照）。アモルファスシリコンは３００ｎｍから４８０ｎｍに吸収波長帯がある一方、基板の材料として用いられるガラスは３００ｎｍよりも長い波長帯の光を透過するため、波長が３００ｎｍから４５０ｎｍのエキシマレーザ光を照射することでアモルファスシリコンを選択的に加熱することができる。
【０００４】
以下に、エキシマレーザ光を照射することによる従来のアモルファスシリコンの結晶化方法について説明する。
図１０は、従来のアモルファスシリコンの結晶化方法を示している。エキシマレーザ発生装置によって発生したエキシマレーザ光は、ホモジナイズ光学系によって数ミクロン×４０ｃｍほどの線状の照射領域とされる。この線状のエキシマレーザ光を基板上のアモルファスシリコンに照射しつつ、基板を図中のＸ方向に一定の速度で移動させる（１回目のスキャン）。これにより、図中の帯状の領域Ａ１を加熱して結晶化させることができる。
【０００５】
領域Ａ１を結晶化させた後、基板を図中のＹ方向（Ｘ方向に直交する方向）に、エキシマレーザ光の照射領域の長さＬと同じ距離だけ移動させる。そして、再びエキシマレーザ光をアモルファスシリコンに照射しつつ、基板を図中のＸ方向に一定の速度で移動させる（２回目のスキャン）。これにより、図中の領域Ａ２を加熱して結晶化させることができる。
以降、同様なスキャンを必要な回数だけ繰り返すことによって、アモルファスシリコンの膜全体にエキシマレーザ光を照射することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜全体を加熱して結晶化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアモルファスシリコンの結晶化方法には、以下のような問題があった。
（１）エキシマレーザ光の照射領域の長さＬに限界があり、１回のスキャンによってアモルファスシリコンの膜にエキシマレーザ光を照射することのできる面積に限界がある。このため、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜を結晶化させるのに非常に時間がかかる。
（２）隣接する領域Ａ１と領域Ａ２との間に重複した領域Ａ３が生じてしまう。この重複した領域Ａ３では、アモルファスシリコンの膜に対してエキシマレーザ光が２回照射されるために、アモルファスシリコンの結晶化の程度にバラツキが生じてしまう。
（３）エキシマレーザ光の波形のコントロールが難しい。このため、アモルファスシリコンを結晶化させたときにスジムラが発生しやすい。
（４）エキシマレーザ発生装置が高価であり、ランニングコストが高い。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エキシマレーザを光源として用いることなく、アモルファスシリコンの膜をムラ無くかつ安価に結晶化させることのできる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光照射装置は、複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズムとを備えることを特徴とする。
また、本発明の光照射装置は、複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラーとを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数の光源部から出射された光を被照射物に向けて線状に照射することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜に線状に光を照射することが可能であり、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜を加熱して結晶化させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、線状に照射する光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させることができる。
【００１３】
本発明の光照射装置は、さらに以下の構成を有していることが好ましい。
（１）前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記プリズムの光の入射面が配置されている。
（２）前記複数の光源部は、前記入射面の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
（３）前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記２枚の反射ミラーの間に光を入射させるための光の入射口が配置されている。
（４）前記複数の光源部は、前記入射口の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
（５）前記被照射物がアモルファスシリコンである。
（６）前記発光部が超高圧水銀ランプである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エキシマレーザを光源として用いることなく、アモルファスシリコンの膜をムラ無くかつ安価に結晶化させることのできる光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る光照射装置の正面図である。
【図２】第１実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図３】図３（ａ）は、プリズムの出射面から出射される光の照度分布を１個の光源部毎に上下方向に分離して示したものである。図３（ｂ）は、実際にプリズムの出射面から出射される光の照度分布を示したものである。
【図４】第２実施形態に係る光照射装置の正面図である。
【図５】第２実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図６】第３実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図７】第４実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図８】第５実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図９】第６実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図１０】従来のアモルファスシリコンの結晶化方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１実施形態に係る光照射装置１００の正面図である。図２は、光照射装置１００の側面図である。図１、図２に示すように、光照射装置１００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００１７】
発光部１０は、例えば波長が３００ｎｍ〜４８０ｎｍの紫外光を発することのできる超高圧水銀ランプによって構成されている。発光部１０を構成する超高圧水銀ランプの内部には、陰極及び陽極からなる２つの電極が設けられている。また、この超高圧水銀ランプの内部には、所定の水銀蒸気圧、例えば３０気圧以上の水銀が封入されている。
【００１８】
楕円鏡１２は、その断面が略楕円形状をなすガラスの成形体によって構成されている。この楕円鏡１２の内面には、不要な熱線等の波長の光を透過して除去し、必要な紫外光を前方に向かって反射することのできる反射コーティング膜が形成されている。
【００１９】
発光部１０は、楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に配置されている。具体的には、発光部１０を構成する超高圧水銀ランプの陰極と陽極との中点が、楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に位置するように発光部１０が配置されている。したがって、発光部１０から発せられた光は、楕円鏡１２の内面によって反射された後、楕円鏡１２の第２焦点に向かって集光するようになっている。
【００２０】
また、楕円鏡１２の第２焦点もしくはその近傍には、後述する板状のプリズム２０の光の入射面２２が配置されている。
【００２１】
なお、本明細書において「近傍」とは、楕円鏡１２の第１焦点または第２焦点を中心として例えば楕円鏡１２の焦点距離の１／１０以内の範囲を意味する。
【００２２】
複数の光源部１４の前方側には、それぞれ、一枚の透明なガラス板１６が設置されている。このガラス板１６は、発光部１０の点灯時の温度を安定させるために設置されるものである。
【００２３】
ガラス板１６のさらに前方側には、板状のプリズム２０が設置されている。プリズム２０は、厚みＴが７ｍｍ、幅が２０００ｍｍ、高さＨが１８０ｍｍの薄い板状の形状を有しており、合成石英によって形成されている。
【００２４】
プリズム２０の長辺側の端面は、複数の光源部１４から出射された光が入射する入射面２２となっている。この入射面２２は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００２５】
プリズム２０の入射面２２とは反対側の端面は、プリズム２０の内部に入射した光が外部に出射する出射面２４となっている。この出射面２４は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。なお、ここでいう「線状の形状」とは、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さが、長辺の長さの１／２以下であることを意味しており、好ましくは１／１０以下であり、より好ましくは１／１００以下であり、特に好ましくは１／２００以下である。
【００２６】
本実施形態では、光照射装置１００は、３３個の光源部１４を備えている（図１に示されているのは、そのうち４個の光源部１４である）。３３個の光源部１４は、プリズム２０の入射面２２の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って、６０ｍｍ毎の間隔で設置されている。また、３３個の光源部１４は、光の出射方向が互いに平行となるように設置されている。
【００２７】
３３個の光源部１４から出射された光は、プリズム２０の入射面２２に入射する。入射面２２に入射した光は、プリズム２０の内部においてその厚み方向に複数回反射を繰り返した後、出射面２４から外部に出射する。
【００２８】
プリズム２０の出射面２４から１０ｍｍ下方に離れた位置には、アモルファスシリコンの膜Ｗがその表面に形成されたガラス製の基板が設置されている。アモルファスシリコンの膜Ｗが、本発明の「被照射物」に対応している。
【００２９】
次に、上記のように構成された光照射装置１００の作用効果について図面を参照しながら説明する。
図３（ａ）は、プリズム２０の出射面２４から出射される光の照度分布を１個の光源部１４毎に上下方向に分離して示したものである。図３（ｂ）は、実際にプリズム２０の出射面２４から出射される光の照度分布を示したものである。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、プリズム２０の出射面２４から出射される光は、プリズム２０の厚み方向では照度が均一化されている。なぜなら、プリズム２０の内部に入射した光は、プリズム２０の内部において厚み方向に複数回反射を繰り返すことで照度が均一化されるからである。しかし、プリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）では、光源部１４の中心部の照度が最も高く、中心部から離れるにつれて照度が徐々に低くなっている。このため、このような光をアモルファスシリコンの膜Ｗに照射した場合には、中心部の結晶化のみが早く進行するために、アモルファスシリコンの膜Ｗを均一に結晶化させることができない。
【００３１】
そこで、本実施形態の光照射装置１００においては、複数個の光源部１４を入射面２２の長手方向に沿って等間隔に配置している。これにより、図３（ｂ）に示すように、隣り合う光源部１４から出射される光が、プリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）において互いに重なり合うため、プリズム２０の長手方向においても光の照度が均一化される。これにより、複数の光源部１４から出射される光をアモルファスシリコンの膜Ｗに均一に照射することが可能となっている。
【００３２】
本実施形態の光照射装置１００によれば、複数の光源部１４から出射された光をアモルファスシリコンの膜Ｗに線状に照射することができる。これにより、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜Ｗを加熱して結晶化させることができる。
【００３３】
また、本実施形態の光照射装置１００によれば、使用する光源部１４の個数を増やすことによって、線状に照射される光の照射領域の長さを長くすることができる。また、使用するプリズム２０の長手方向の寸法を長くすることによって、線状に照射される光の照射領域の長さを長くすることができる。したがって、光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の光照射装置１００によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させてポリシリコン（多結晶シリコン）を得ることができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第２実施形態の光照射装置２００は、プリズム２０が２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂに置き換わっている以外は第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図４は、第２実施形態に係る光照射装置２００の正面図である。図５は、光照射装置２００の側面図である。図４、図５に示すように、光照射装置２００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂとを備えている。
【００３７】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂは、ぞれぞれ、幅が２０００ｍｍ、高さＨが１８０ｍｍの互いに同一形状を有する板状の全反射ミラーによって構成されている。２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂは、その反射面が互いに向かい合うようにして平行に配置されている。
【００３８】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長辺側の端部は、複数の光源部１４から出射された光が２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間に入射するための入射口３２となっている。この入射口３２は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００３９】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２とは反対側の端部は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間に入射した光が外部に出射する出射口３４となっている。この出射口３４は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００４０】
本実施形態では、光照射装置２００は、３３個の光源部１４を備えている（図４に示されているのは、そのうち４個の光源部１４である）。３３個の光源部１４は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って、６０ｍｍ毎の間隔で設置されている。また、３３個の光源部１４は、光の出射方向が互いに平行となるように設置されている。
【００４１】
３３個の光源部１４から出射された光は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２に入射する。入射口３２に入射した光は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間においてその厚み方向に複数回反射を繰り返した後、出射口３４から外部に出射する。
【００４２】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの出射口３４から下方に１０ｍｍ離れた位置には、アモルファスシリコンの膜Ｗがその表面に形成されたガラス製の基板が設置されている。アモルファスシリコンの膜Ｗが、本発明の「被照射物」に対応している。
【００４３】
次に、上記のように構成された光照射装置２００の作用効果について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の光照射装置２００においては、複数個の光源部１４を入射口３２の長手方向に沿って等間隔に配置している。これにより、図３（ｂ）に示すように、隣り合う光源部１４から出射される光が、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）において互いに重なり合うため、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向においても光の照度が均一化される。これにより、複数の光源部１４から出射される光をアモルファスシリコンの膜Ｗに均一に照射することが可能となっている。
【００４４】
本実施形態の光照射装置２００によれば、複数の光源部１４から出射された光をアモルファスシリコンの膜Ｗに線状に照射することができる。これにより、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜Ｗを加熱して結晶化させることができる。
【００４５】
また、本実施形態の光照射装置２００によれば、使用する光源部１４の個数を増やすことによって、線状に照射する光の照射領域の長さを長くすることができる。また、使用する２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向の寸法を長くすることによって、線状に照射する光の照射領域の長さを長くすることができる。したがって、光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の光照射装置２００によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させてポリシリコン（多結晶シリコン）を得ることができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第３実施形態の光照射装置３００は、３３個の光源部１４からなる列が１列から３列に増加している以外は、第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図６は、第３実施形態に係る光照射装置３００の側面図である。図６に示すように、光照射装置３００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００４９】
本実施形態では、光照射装置３００は、３３個の光源部１４からなる列を３列備えている。以下では、この３つの列のことを、第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃと呼ぶ。第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃは、その列方向（図６の紙面を垂直に貫く方向）に互いに１／３ピッチずつ（つまり２０ｍｍずつ）ずらして配置されている。
【００５０】
第１の光源部ユニット４０ａは、上記した第１実施形態における３３個の光源部１４からなる列と同一の構成を有している。したがって、第１の光源部ユニット４０ａから出射された光は、プリズム２０の入射面２２に直接的に入射する。
【００５１】
第２の光源部ユニット４０ｂは、第１の光源部ユニット４０ａを９０度左方向に回転させた位置に配置されている。第２の光源部ユニット４０ｂの前方側には、第２の光源部ユニット４０ｂから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に９０度回転させることのできる反射ミラー４０ｂ１が設置されている。したがって、第２の光源部ユニット４０ｂから出射された光は、反射ミラー４０ｂ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００５２】
第３の光源部ユニット４０ｃは、第１の光源部ユニット４０ａを９０度右方向に回転させた位置に配置されている。第３の光源部ユニット４０ｃの前方側には、第３の光源部ユニット４０ｃから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に９０度回転させることのできる反射ミラー４０ｃ１が設置されている。したがって、第３の光源部ユニット４０ｃから出射された光は、反射ミラー４０ｃ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００５３】
第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃから出射される光束は前方側に向かうにつれて集光するため、光源部１４から離れるにつれて徐々に細くなる。このため、反射ミラー４０ｂ１は、第１の光源部ユニット４０ａまたは第３の光源部ユニット４０ｃから出射される光と干渉することが回避されている。また、反射ミラー４０ｃ１は、第１の光源部ユニット４０ａまたは第２の光源部ユニット４０ｂから出射される光と干渉することが回避されている。
【００５４】
本実施形態の光照射装置３００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して３倍の個数（９９個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を３倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜Ｗをより高速に結晶化させることができる。
【００５５】
また、本実施形態の光照射装置３００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜Ｗに線状の光をより均一に照射することができる。
【００５６】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第４実施形態の光照射装置４００は、３３個の光源部１４からなる列が１列から３列に増加している以外は、第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図７は、第４実施形態に係る光照射装置４００の側面図である。図７に示すように、光照射装置４００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００５８】
本実施形態では、光照射装置４００は、３３個の光源部１４からなる列を３列備えている。以下では、この３つの列のことを、第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃと呼ぶ。第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃは、その列方向（図７の紙面を垂直に貫く方向）に互いに１／３ピッチずつ（つまり２０ｍｍずつ）ずらして配置されている。
【００５９】
第１の光源部ユニット５０ａは、上記した第１実施形態における３３個の光源部１４からなる列と同一の構成を有している。したがって、第１の光源部ユニット５０ａから出射された光は、プリズム２０の入射面２２に直接的に入射する。
【００６０】
第２の光源部ユニット５０ｂは、第１の光源部ユニット５０ａを７０度左方向に回転させた位置に配置されている。第２の光源部ユニット５０ｂの前方側には、第２の光源部ユニット５０ｂから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に７０度回転させることのできる反射ミラー５０ｂ１が設置されている。したがって、第２の光源部ユニット５０ｂから出射された光は、反射ミラー５０ｂ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００６１】
第３の光源部ユニット５０ｃは、第１の光源部ユニット５０ａを１３０度左方向に回転させた位置に配置されている。第３の光源部ユニット５０ｃの前方側には、第３の光源部ユニット５０ｃから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に１３０度回転させることのできる反射ミラー５０ｃ１が設置されている。したがって、第３の光源部ユニット５０ｃから出射された光は、反射ミラー５０ｃ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００６２】
第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃから出射される光束は前方側に向かうにつれて集光するため、光源部１４から離れるにつれて徐々に細くなる。このため、反射ミラー５０ｂ１は、第１の光源部ユニット５０ａまたは第３の光源部ユニット５０ｃから出射される光と干渉することが回避されている。また、反射ミラー５０ｃ１は、第１の光源部ユニット５０ａまたは第２の光源部ユニット５０ｂから出射される光と干渉することが回避されている。
【００６３】
本実施形態の光照射装置４００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して３倍の個数（９９個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を３倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜Ｗをより高速に結晶化させることができる。
【００６４】
また、本実施形態の光照射装置４００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜Ｗに線状の光をより均一に照射することができる。
【００６５】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第５実施形態の光照射装置５００は、第４実施形態の光照射装置４００を２つ備えて構成されている。
【００６６】
図８は、第５実施形態に係る光照射装置５００の側面図である。図８に示すように、光照射装置５００は、２つの光照射装置４００ａ、４００ｂによって構成されている。この２つの光照射装置４００ａ、４００ｂは、中心線Ｚを境に左右線対称となるように配置されている。
【００６７】
左側に配置された光照射装置４００ａは、そのプリズム２０の表面が中心線Ｚに対して左方向に８度傾斜するようにして設置されている。
右側に配置された光照射装置４００ｂは、そのプリズム２０の表面が中心線Ｚに対して右方向に８度傾斜するようにして設置されている。
【００６８】
２つの光照射装置４００ａ、４００ｂの各プリズム２０の出射面２４は、互いに干渉しないように配置されている。
また、２つの光照射装置４００ａ、４００ｂの各プリズム２０は、その出射面２４から出射される光の照射領域が互いに重なり合うように配置されている。
【００６９】
本実施形態の光照射装置５００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して６倍の個数（１９８個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を６倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜をより高速に結晶化させることができる。
【００７０】
また、本実施形態の光照射装置５００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜に線状の光をより均一に照射することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の光照射装置５００によれば、アモルファスシリコンの膜Ｗに対して斜め上方から光を照射することができる。すなわち、左側に配置された光照射装置４００ａからは、左斜め上方から光を照射することが可能であり、右側に配置された光照射装置４００ｂからは、右斜め上方から光を照射することが可能である。このようにアモルファスシリコンの膜Ｗに対する光の照射角度を様々に変化させることによって、図８中の左右方向におけるアモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を変化させることができる。これにより、例えば、得ようとするポリシリコンの結晶化条件等に合わせて、アモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を自在にコントロールすることが可能である。
【００７２】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係る光照射装置６００の側面図である。
図９（ａ）に示すように、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さを、入射面２２の短辺の長さの１／２としてもよい。この場合、出射面２４から出射される光の照射密度が約２倍になる。しかし、出射面２４から出射される光の出射角度は図中の左右方向において約２倍に広がるために、被照射面の設定位置が制約を受ける。
図９（ｂ）に示すように、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さを、入射面２２の短辺の長さの２倍としてもよい。この場合、出射面２４から出射される光の照射密度が１／２となる。しかし、出射面２４から出射される光の出射角度は図中の左右方向において約１／２に狭まるために、被照射面の設定位置の制約がゆるくなる。
このように、板状のプリズム２０の入射面２２及び出射面２４のそれぞれの大きさを変化させることによって、出射面２４から出射される光の照射密度や出射角度を調整することが可能である。これにより、例えば、得ようとするポリシリコンの結晶化条件等に合わせて、アモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を自在にコントロールすることが可能である。
【００７３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、発光部１０として超高圧水銀ランプを用いた例を示したが、被照射物であるアモルファスシリコンを結晶化させることのできる波長の光を照射できるのであれば、これ以外のランプを用いることもできる。
（２）上記実施形態では、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させてポリシリコンを得る例を示したが、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させて単結晶シリコンを得ることもできる。例えば、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させて太陽電池パネル用の単結晶シリコンを得ることもできる。
（３）上記実施形態では、プリズム２０もしくは２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向に沿って３３個の光源部１４を設置した例を示したが、これ以外の個数の光源部１４を設置してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 発光部
１２ 楕円鏡
１４ 光源部
１６ ガラス板
２０ プリズム
２２ 入射面
２４ 出射面
３０ａ、３０ｂ 反射ミラー
３２ 入射口
３４ 出射口
４０ａ 第１の光源部ユニット
４０ｂ 第２の光源部ユニット
４０ｃ 第３の光源部ユニット
５０ａ 第１の光源部ユニット
５０ｂ 第２の光源部ユニット
５０ｃ 第３の光源部ユニット
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 光照射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスシリコンを加熱してポリシリコン（多結晶シリコン）や単結晶シリコンを作製するために使用される光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、ガラス基板上のシリコン膜に配線層とＴＦＴ素子を形成して作製される。従来、このシリコン膜には、大型のガラス基板に対する成膜が容易であることから、アモルファスシリコンが使われていた。しかし、アモルファスシリコンは結晶になっていないために構造にバラツキがあり、電気抵抗が大きいという難点があった。そこで、最近では、アモルファスシリコンを結晶化させたポリシリコン（多結晶シリコン）が多く使用されている。ポリシリコンは抵抗が小さく電流が流れやすいために、配線層とＴＦＴ素子を小型化することが可能であり、液晶ディスプレイの解像度を高くすることができる。また、光を通すための開口の面積を大きくすることが可能であり、液晶ディスプレイを高輝度化することが可能となる。さらに、次世代ディスプレイとして注目されている有機ＥＬディスプレイでは、発光のためのエネルギーとして画素毎に例えば１０μＡ以上の電流を流す必要があるが、アモルファスシリコンでは０．１μＡ程度の電流しか流すことができないため、ポリシリコンを使用することが必須であると考えられている。
【０００３】
アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得るためには、アモルファスシリコンを融点（１４１０℃）に近い温度にまで加熱しなければならない。しかし、アモルファスシリコンが塗布されるガラス基板の融点はアモルファスシリコンの融点よりも低いため、アモルファスシリコンを融点に近い温度に加熱した場合、アモルファスシリコンだけでなく基板までもが溶融してしまう。そこで、現在では、アモルファスシリコンを加熱するために、アモルファスシリコンにエキシマレーザ光を照射する方法が採られている（特許文献１を参照）。アモルファスシリコンは３００ｎｍから４８０ｎｍに吸収波長帯がある一方、基板の材料として用いられるガラスは３００ｎｍよりも長い波長帯の光を透過するため、波長が３００ｎｍから４５０ｎｍのエキシマレーザ光を照射することでアモルファスシリコンを選択的に加熱することができる。
【０００４】
以下に、エキシマレーザ光を照射することによる従来のアモルファスシリコンの結晶化方法について説明する。
図１０は、従来のアモルファスシリコンの結晶化方法を示している。エキシマレーザ発生装置によって発生したエキシマレーザ光は、ホモジナイズ光学系によって数ミクロン×４０ｃｍほどの線状の照射領域とされる。この線状のエキシマレーザ光を基板上のアモルファスシリコンに照射しつつ、基板を図中のＸ方向に一定の速度で移動させる（１回目のスキャン）。これにより、図中の帯状の領域Ａ１を加熱して結晶化させることができる。
【０００５】
領域Ａ１を結晶化させた後、基板を図中のＹ方向（Ｘ方向に直交する方向）に、エキシマレーザ光の照射領域の長さＬと同じ距離だけ移動させる。そして、再びエキシマレーザ光をアモルファスシリコンに照射しつつ、基板を図中のＸ方向に一定の速度で移動させる（２回目のスキャン）。これにより、図中の領域Ａ２を加熱して結晶化させることができる。
以降、同様なスキャンを必要な回数だけ繰り返すことによって、アモルファスシリコンの膜全体にエキシマレーザ光を照射することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜全体を加熱して結晶化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のアモルファスシリコンの結晶化方法には、以下のような問題があった。
（１）エキシマレーザ光の照射領域の長さＬに限界があり、１回のスキャンによってアモルファスシリコンの膜にエキシマレーザ光を照射することのできる面積に限界がある。このため、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜を結晶化させるのに非常に時間がかかる。
（２）隣接する領域Ａ１と領域Ａ２との間に重複した領域Ａ３が生じてしまう。この重複した領域Ａ３では、アモルファスシリコンの膜に対してエキシマレーザ光が２回照射されるために、アモルファスシリコンの結晶化の程度にバラツキが生じてしまう。
（３）エキシマレーザ光の波形のコントロールが難しい。このため、アモルファスシリコンを結晶化させたときにスジムラが発生しやすい。
（４）エキシマレーザ発生装置が高価であり、ランニングコストが高い。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エキシマレーザを光源として用いることなく、アモルファスシリコンの膜をムラ無くかつ安価に結晶化させることのできる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光照射装置は、複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズムとを備えることを特徴とする。
また、本発明の光照射装置は、複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラーとを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、複数の光源部から出射された光を被照射物に向けて線状に照射することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜に線状に光を照射することが可能であり、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜を加熱して結晶化させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、線状に照射する光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させることができる。
【００１３】
本発明の光照射装置は、さらに以下の構成を有していることが好ましい。
（１）前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記プリズムの光の入射面が配置されている。
（２）前記複数の光源部は、前記入射面の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
（３）前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記２枚の反射ミラーの間に光を入射させるための光の入射口が配置されている。
（４）前記複数の光源部は、前記入射口の長手方向に沿って等間隔に配置されている。
（５）前記被照射物がアモルファスシリコンである。
（６）前記発光部が超高圧水銀ランプである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、エキシマレーザを光源として用いることなく、アモルファスシリコンの膜をムラ無くかつ安価に結晶化させることのできる光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る光照射装置の正面図である。
【図２】第１実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図３】図３（ａ）は、プリズムの出射面から出射される光の照度分布を１個の光源部毎に上下方向に分離して示したものである。図３（ｂ）は、実際にプリズムの出射面から出射される光の照度分布を示したものである。
【図４】第２実施形態に係る光照射装置の正面図である。
【図５】第２実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図６】第３実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図７】第４実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図８】第５実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図９】第６実施形態に係る光照射装置の側面図である。
【図１０】従来のアモルファスシリコンの結晶化方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１実施形態に係る光照射装置１００の正面図である。図２は、光照射装置１００の側面図である。図１、図２に示すように、光照射装置１００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００１７】
発光部１０は、例えば波長が３００ｎｍ〜４８０ｎｍの紫外光を発することのできる超高圧水銀ランプによって構成されている。発光部１０を構成する超高圧水銀ランプの内部には、陰極及び陽極からなる２つの電極が設けられている。また、この超高圧水銀ランプの内部には、所定の水銀蒸気圧、例えば３０気圧以上の水銀が封入されている。
【００１８】
楕円鏡１２は、その断面が略楕円形状をなすガラスの成形体によって構成されている。この楕円鏡１２の内面には、不要な熱線等の波長の光を透過して除去し、必要な紫外光を前方に向かって反射することのできる反射コーティング膜が形成されている。
【００１９】
発光部１０は、楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に配置されている。具体的には、発光部１０を構成する超高圧水銀ランプの陰極と陽極との中点が、楕円鏡１２の第１焦点もしくはその近傍に位置するように発光部１０が配置されている。したがって、発光部１０から発せられた光は、楕円鏡１２の内面によって反射された後、楕円鏡１２の第２焦点に向かって集光するようになっている。
【００２０】
また、楕円鏡１２の第２焦点もしくはその近傍には、後述する板状のプリズム２０の光の入射面２２が配置されている。
【００２１】
なお、本明細書において「近傍」とは、楕円鏡１２の第１焦点または第２焦点を中心として例えば楕円鏡１２の焦点距離の１／１０以内の範囲を意味する。
【００２２】
複数の光源部１４の前方側には、それぞれ、一枚の透明なガラス板１６が設置されている。このガラス板１６は、発光部１０の点灯時の温度を安定させるために設置されるものである。
【００２３】
ガラス板１６のさらに前方側には、板状のプリズム２０が設置されている。プリズム２０は、厚みＴが７ｍｍ、幅が２０００ｍｍ、高さＨが１８０ｍｍの薄い板状の形状を有しており、合成石英によって形成されている。
【００２４】
プリズム２０の長辺側の端面は、複数の光源部１４から出射された光が入射する入射面２２となっている。この入射面２２は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００２５】
プリズム２０の入射面２２とは反対側の端面は、プリズム２０の内部に入射した光が外部に出射する出射面２４となっている。この出射面２４は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。なお、ここでいう「線状の形状」とは、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さが、長辺の長さの１／２以下であることを意味しており、好ましくは１／１０以下であり、より好ましくは１／１００以下であり、特に好ましくは１／２００以下である。
【００２６】
本実施形態では、光照射装置１００は、３３個の光源部１４を備えている（図１に示されているのは、そのうち４個の光源部１４である）。３３個の光源部１４は、プリズム２０の入射面２２の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って、６０ｍｍ毎の間隔で設置されている。また、３３個の光源部１４は、光の出射方向が互いに平行となるように設置されている。
【００２７】
３３個の光源部１４から出射された光は、プリズム２０の入射面２２に入射する。入射面２２に入射した光は、プリズム２０の内部においてその厚み方向に複数回反射を繰り返した後、出射面２４から外部に出射する。
【００２８】
プリズム２０の出射面２４から１０ｍｍ下方に離れた位置には、アモルファスシリコンの膜Ｗがその表面に形成されたガラス製の基板が設置されている。アモルファスシリコンの膜Ｗが、本発明の「被照射物」に対応している。
【００２９】
次に、上記のように構成された光照射装置１００の作用効果について図面を参照しながら説明する。
図３（ａ）は、プリズム２０の出射面２４から出射される光の照度分布を１個の光源部１４毎に上下方向に分離して示したものである。図３（ｂ）は、実際にプリズム２０の出射面２４から出射される光の照度分布を示したものである。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、プリズム２０の出射面２４から出射される光は、プリズム２０の厚み方向では照度が均一化されている。なぜなら、プリズム２０の内部に入射した光は、プリズム２０の内部において厚み方向に複数回反射を繰り返すことで照度が均一化されるからである。しかし、プリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）では、光源部１４の中心部の照度が最も高く、中心部から離れるにつれて照度が徐々に低くなっている。このため、このような光をアモルファスシリコンの膜Ｗに照射した場合には、中心部の結晶化のみが早く進行するために、アモルファスシリコンの膜Ｗを均一に結晶化させることができない。
【００３１】
そこで、本実施形態の光照射装置１００においては、複数個の光源部１４を入射面２２の長手方向に沿って等間隔に配置している。これにより、図３（ｂ）に示すように、隣り合う光源部１４から出射される光が、プリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）において互いに重なり合うため、プリズム２０の長手方向においても光の照度が均一化される。これにより、複数の光源部１４から出射される光をアモルファスシリコンの膜Ｗに均一に照射することが可能となっている。
【００３２】
本実施形態の光照射装置１００によれば、複数の光源部１４から出射された光をアモルファスシリコンの膜Ｗに線状に照射することができる。これにより、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜Ｗを加熱して結晶化させることができる。
【００３３】
また、本実施形態の光照射装置１００によれば、使用する光源部１４の個数を増やすことによって、線状に照射される光の照射領域の長さを長くすることができる。また、使用するプリズム２０の長手方向の寸法を長くすることによって、線状に照射される光の照射領域の長さを長くすることができる。したがって、光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の光照射装置１００によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させてポリシリコン（多結晶シリコン）を得ることができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第２実施形態の光照射装置２００は、プリズム２０が２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂに置き換わっている以外は第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図４は、第２実施形態に係る光照射装置２００の正面図である。図５は、光照射装置２００の側面図である。図４、図５に示すように、光照射装置２００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂとを備えている。
【００３７】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂは、ぞれぞれ、幅が２０００ｍｍ、高さＨが１８０ｍｍの互いに同一形状を有する板状の全反射ミラーによって構成されている。２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂは、その反射面が互いに向かい合うようにして平行に配置されている。
【００３８】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長辺側の端部は、複数の光源部１４から出射された光が２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間に入射するための入射口３２となっている。この入射口３２は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００３９】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２とは反対側の端部は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間に入射した光が外部に出射する出射口３４となっている。この出射口３４は、７ｍｍ×２０００ｍｍの寸法を有しており、細長い線状の形状を有している。
【００４０】
本実施形態では、光照射装置２００は、３３個の光源部１４を備えている（図４に示されているのは、そのうち４個の光源部１４である）。３３個の光源部１４は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って、６０ｍｍ毎の間隔で設置されている。また、３３個の光源部１４は、光の出射方向が互いに平行となるように設置されている。
【００４１】
３３個の光源部１４から出射された光は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの入射口３２に入射する。入射口３２に入射した光は、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの間においてその厚み方向に複数回反射を繰り返した後、出射口３４から外部に出射する。
【００４２】
２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの出射口３４から下方に１０ｍｍ離れた位置には、アモルファスシリコンの膜Ｗがその表面に形成されたガラス製の基板が設置されている。アモルファスシリコンの膜Ｗが、本発明の「被照射物」に対応している。
【００４３】
次に、上記のように構成された光照射装置２００の作用効果について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の光照射装置２００においては、複数個の光源部１４を入射口３２の長手方向に沿って等間隔に配置している。これにより、図３（ｂ）に示すように、隣り合う光源部１４から出射される光が、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）において互いに重なり合うため、２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向においても光の照度が均一化される。これにより、複数の光源部１４から出射される光をアモルファスシリコンの膜Ｗに均一に照射することが可能となっている。
【００４４】
本実施形態の光照射装置２００によれば、複数の光源部１４から出射された光をアモルファスシリコンの膜Ｗに線状に照射することができる。これにより、エキシマレーザを光源として用いることなくアモルファスシリコンの膜Ｗを加熱して結晶化させることができる。
【００４５】
また、本実施形態の光照射装置２００によれば、使用する光源部１４の個数を増やすことによって、線状に照射する光の照射領域の長さを長くすることができる。また、使用する２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向の寸法を長くすることによって、線状に照射する光の照射領域の長さを長くすることができる。したがって、光の照射領域の長さに制限がないために、大型の基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜全体に１回のスキャンによって光を照射することができる。このため、従来の方法のように複数回のスキャンを繰り返すことが不要であり、光を照射する領域に重複が生じることがなく、アモルファスシリコンの膜全体をムラ無く結晶化させることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態の光照射装置２００によれば、高価なエキシマレーザ発生装置を用いる必要がないために、アモルファスシリコンの膜を安価に結晶化させてポリシリコン（多結晶シリコン）を得ることができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第３実施形態の光照射装置３００は、３３個の光源部１４からなる列が１列から３列に増加している以外は、第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図６は、第３実施形態に係る光照射装置３００の側面図である。図６に示すように、光照射装置３００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００４９】
本実施形態では、光照射装置３００は、３３個の光源部１４からなる列を３列備えている。以下では、この３つの列のことを、第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃと呼ぶ。第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃは、その列方向（図６の紙面を垂直に貫く方向）に互いに１／３ピッチずつ（つまり２０ｍｍずつ）ずらして配置されている。
【００５０】
第１の光源部ユニット４０ａは、上記した第１実施形態における３３個の光源部１４からなる列と同一の構成を有している。したがって、第１の光源部ユニット４０ａから出射された光は、プリズム２０の入射面２２に直接的に入射する。
【００５１】
第２の光源部ユニット４０ｂは、第１の光源部ユニット４０ａを９０度左方向に回転させた位置に配置されている。第２の光源部ユニット４０ｂの前方側には、第２の光源部ユニット４０ｂから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に９０度回転させることのできる反射ミラー４０ｂ１が設置されている。したがって、第２の光源部ユニット４０ｂから出射された光は、反射ミラー４０ｂ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００５２】
第３の光源部ユニット４０ｃは、第１の光源部ユニット４０ａを９０度右方向に回転させた位置に配置されている。第３の光源部ユニット４０ｃの前方側には、第３の光源部ユニット４０ｃから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に９０度回転させることのできる反射ミラー４０ｃ１が設置されている。したがって、第３の光源部ユニット４０ｃから出射された光は、反射ミラー４０ｃ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００５３】
第１〜第３の光源部ユニット４０ａ〜４０ｃから出射される光束は前方側に向かうにつれて集光するため、光源部１４から離れるにつれて徐々に細くなる。このため、反射ミラー４０ｂ１は、第１の光源部ユニット４０ａまたは第３の光源部ユニット４０ｃから出射される光と干渉することが回避されている。また、反射ミラー４０ｃ１は、第１の光源部ユニット４０ａまたは第２の光源部ユニット４０ｂから出射される光と干渉することが回避されている。
【００５４】
本実施形態の光照射装置３００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して３倍の個数（９９個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を３倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜Ｗをより高速に結晶化させることができる。
【００５５】
また、本実施形態の光照射装置３００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜Ｗに線状の光をより均一に照射することができる。
【００５６】
＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第４実施形態の光照射装置４００は、３３個の光源部１４からなる列が１列から３列に増加している以外は、第１実施形態の光照射装置１００と同様な構成を有している。したがって、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図７は、第４実施形態に係る光照射装置４００の側面図である。図７に示すように、光照射装置４００は、発光部１０と発光部１０から発せられた光を反射する楕円鏡１２とからなる複数の光源部１４と、複数の光源部１４から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズム２０とを備えている。
【００５８】
本実施形態では、光照射装置４００は、３３個の光源部１４からなる列を３列備えている。以下では、この３つの列のことを、第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃと呼ぶ。第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃは、その列方向（図７の紙面を垂直に貫く方向）に互いに１／３ピッチずつ（つまり２０ｍｍずつ）ずらして配置されている。
【００５９】
第１の光源部ユニット５０ａは、上記した第１実施形態における３３個の光源部１４からなる列と同一の構成を有している。したがって、第１の光源部ユニット５０ａから出射された光は、プリズム２０の入射面２２に直接的に入射する。
【００６０】
第２の光源部ユニット５０ｂは、第１の光源部ユニット５０ａを７０度左方向に回転させた位置に配置されている。第２の光源部ユニット５０ｂの前方側には、第２の光源部ユニット５０ｂから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に７０度回転させることのできる反射ミラー５０ｂ１が設置されている。したがって、第２の光源部ユニット５０ｂから出射された光は、反射ミラー５０ｂ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００６１】
第３の光源部ユニット５０ｃは、第１の光源部ユニット５０ａを１３０度左方向に回転させた位置に配置されている。第３の光源部ユニット５０ｃの前方側には、第３の光源部ユニット５０ｃから出射される光の進行方向（主光線の進行方向）を下方に１３０度回転させることのできる反射ミラー５０ｃ１が設置されている。したがって、第３の光源部ユニット５０ｃから出射された光は、反射ミラー５０ｃ１を介してプリズム２０の入射面２２に入射する。
【００６２】
第１〜第３の光源部ユニット５０ａ〜５０ｃから出射される光束は前方側に向かうにつれて集光するため、光源部１４から離れるにつれて徐々に細くなる。このため、反射ミラー５０ｂ１は、第１の光源部ユニット５０ａまたは第３の光源部ユニット５０ｃから出射される光と干渉することが回避されている。また、反射ミラー５０ｃ１は、第１の光源部ユニット５０ａまたは第２の光源部ユニット５０ｂから出射される光と干渉することが回避されている。
【００６３】
本実施形態の光照射装置４００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して３倍の個数（９９個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を３倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜Ｗをより高速に結晶化させることができる。
【００６４】
また、本実施形態の光照射装置４００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜Ｗに線状の光をより均一に照射することができる。
【００６５】
＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。第５実施形態の光照射装置５００は、第４実施形態の光照射装置４００を２つ備えて構成されている。
【００６６】
図８は、第５実施形態に係る光照射装置５００の側面図である。図８に示すように、光照射装置５００は、２つの光照射装置４００ａ、４００ｂによって構成されている。この２つの光照射装置４００ａ、４００ｂは、中心線Ｚを境に左右線対称となるように配置されている。
【００６７】
左側に配置された光照射装置４００ａは、そのプリズム２０の表面が中心線Ｚに対して左方向に８度傾斜するようにして設置されている。
右側に配置された光照射装置４００ｂは、そのプリズム２０の表面が中心線Ｚに対して右方向に８度傾斜するようにして設置されている。
【００６８】
２つの光照射装置４００ａ、４００ｂの各プリズム２０の出射面２４は、互いに干渉しないように配置されている。
また、２つの光照射装置４００ａ、４００ｂの各プリズム２０は、その出射面２４から出射される光の照射領域が互いに重なり合うように配置されている。
【００６９】
本実施形態の光照射装置５００によれば、第１実施形態の光照射装置１００と比較して６倍の個数（１９８個）の光源部１４を使用することができる。このため、照射する光の照度を６倍に高めることが可能であり、基板上に形成されたアモルファスシリコンの膜をより高速に結晶化させることができる。
【００７０】
また、本実施形態の光照射装置５００によれば、より多くの個数の光源部１４をプリズム２０の長手方向（２０００ｍｍ幅の方向）に沿って設置することが可能であり、プリズム２０の長手方向における光の照度をより均一化することができる。これにより、アモルファスシリコンの膜に線状の光をより均一に照射することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の光照射装置５００によれば、アモルファスシリコンの膜Ｗに対して斜め上方から光を照射することができる。すなわち、左側に配置された光照射装置４００ａからは、左斜め上方から光を照射することが可能であり、右側に配置された光照射装置４００ｂからは、右斜め上方から光を照射することが可能である。このようにアモルファスシリコンの膜Ｗに対する光の照射角度を様々に変化させることによって、図８中の左右方向におけるアモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を変化させることができる。これにより、例えば、得ようとするポリシリコンの結晶化条件等に合わせて、アモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を自在にコントロールすることが可能である。
【００７２】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係る光照射装置６００の側面図である。
図９（ａ）に示すように、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さを、入射面２２の短辺の長さの１／２としてもよい。この場合、出射面２４から出射される光の照射密度が約２倍になる。しかし、出射面２４から出射される光の出射角度は図中の左右方向において約２倍に広がるために、被照射面の設定位置が制約を受ける。
図９（ｂ）に示すように、プリズム２０の出射面２４の短辺の長さを、入射面２２の短辺の長さの２倍としてもよい。この場合、出射面２４から出射される光の照射密度が１／２となる。しかし、出射面２４から出射される光の出射角度は図中の左右方向において約１／２に狭まるために、被照射面の設定位置の制約がゆるくなる。
このように、板状のプリズム２０の入射面２２及び出射面２４のそれぞれの大きさを変化させることによって、出射面２４から出射される光の照射密度や出射角度を調整することが可能である。これにより、例えば、得ようとするポリシリコンの結晶化条件等に合わせて、アモルファスシリコンの膜Ｗの結晶化の程度を自在にコントロールすることが可能である。
【００７３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、発光部１０として超高圧水銀ランプを用いた例を示したが、被照射物であるアモルファスシリコンを結晶化させることのできる波長の光を照射できるのであれば、これ以外のランプを用いることもできる。
（２）上記実施形態では、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させてポリシリコンを得る例を示したが、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させて単結晶シリコンを得ることもできる。例えば、アモルファスシリコンの膜Ｗを結晶化させて太陽電池パネル用の単結晶シリコンを得ることもできる。
（３）上記実施形態では、プリズム２０もしくは２枚の反射ミラー３０ａ、３０ｂの長手方向に沿って３３個の光源部１４を設置した例を示したが、これ以外の個数の光源部１４を設置してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 発光部
１２ 楕円鏡
１４ 光源部
１６ ガラス板
２０ プリズム
２２ 入射面
２４ 出射面
３０ａ、３０ｂ 反射ミラー
３２ 入射口
３４ 出射口
４０ａ 第１の光源部ユニット
４０ｂ 第２の光源部ユニット
４０ｃ 第３の光源部ユニット
５０ａ 第１の光源部ユニット
５０ｂ 第２の光源部ユニット
５０ｃ 第３の光源部ユニット
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 光照射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズムとを備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記プリズムの光の入射面が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記複数の光源部は、前記入射面の長手方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラーとを備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項５】
前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記２枚の反射ミラーの間に光を入射させるための光の入射口が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記複数の光源部は、前記入射口の長手方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記被照射物がアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記発光部が超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項１】
複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための板状のプリズムとを備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記プリズムの光の入射面が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記複数の光源部は、前記入射面の長手方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
複数の光源部と、前記複数の光源部から出射された光を集光して被照射物に向けて線状に照射するための２枚の反射ミラーとを備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項５】
前記複数の光源部は、それぞれ、発光部及び前記発光部から発せられる光を反射する楕円鏡によって構成されており、
前記楕円鏡の第１焦点もしくはその近傍に前記発光部が配置されており、前記楕円鏡の第２焦点もしくはその近傍に前記２枚の反射ミラーの間に光を入射させるための光の入射口が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記複数の光源部は、前記入射口の長手方向に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記被照射物がアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記発光部が超高圧水銀ランプであることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の光照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５６２６０（Ｐ２０１２−１５６２６０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３４６（Ｐ２０１１−１３３４６）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【特許番号】特許第４８３４７９０号（Ｐ４８３４７９０）
【特許公報発行日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５１０３２６５５５）株式会社エタンデュ目白 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【特許番号】特許第４８３４７９０号（Ｐ４８３４７９０）
【特許公報発行日】平成２３年１２月１４日（２０１１．１２．１４）
【出願人】（５１０３２６５５５）株式会社エタンデュ目白 (2)
【Ｆターム（参考）】
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