(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜と成形光学器械によって光源から成形されたラインビームとの相互作用中に、前記膜でエネルギ密度を予め選択した範囲に維持するためのシステムであって、
前記膜は、不完全非平面表面を有し、
前記システムは、
前記膜と集束レンズとの間の距離を測定するための自動焦点センサと、
前記測定を利用して光源パラメータを調整して、前記膜で前記エネルギ密度を前記予め選択した範囲に維持するコントローラと、
を含み、
前記光源はパルスレーザ源であり、前記光源パラメータはパルスエネルギであることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記レーザ源はガス放電レーザ源であり、前記パルスエネルギは、レーザ源の放電電圧を変えることによって調節されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、可変減衰器を調節して、前記膜で前記エネルギ密度を前記予め決められた範囲に維持することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記光源は光源スペクトルを発生し、前記コントローラは、前記光源スペクトルを変えて前記膜で前記エネルギ密度を前記予め決められた範囲に維持することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本発明は、２００５年５月２６日出願の米国特許出願第１１／１３８、１００号に対する優先権を請求するものであり、現在では米国特許第６、６９３、９３９号である２００２年５月７日出願の「ビーム送出を備えたレーザリソグラフィ光源」という名称の米国特許出願第１０／１４１、２１６号の一部継続出願である２００３年１１月１３日出願の「長時間遅延高ＴＩＳパルスストレッチャ」という名称の米国特許出願第１０／７１２、５４５号の一部継続出願である。これらの文献の全ての開示は、この記載により、本明細書において引用により組み込まれるものとする。
本発明はまた、２００４年２月１８日出願の「超高エネルギ高安定性ガス放電レーザ表面処理システム」という名称の米国特許出願第１０／７８１、２５１号の一部継続出願である。
本発明はまた、２００３年４月２９日出願の「ビーム送出及びビーム指向制御を備えたリソグラフィレーザ」という名称の米国特許出願第１０／４２５、３６１号の一部継続出願である。
本発明は、ラインビームとして成形されたレーザとの相互作用に対して膜を位置決めし、かつ例えばアモルファスシリコン膜を溶融させて例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造するために膜を結晶化するように成形ラインビームのパラメータを制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板、例えばガラス上に堆積されたアモルファスシリコン膜のレーザによる結晶化は、比較的高い電子移動度を有する材料膜の製造を目的とした有望な技術を代表している。結晶化された状態で、この材料は、次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、及び１つの特定の用途における比較的大型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）での使用に適切なＴＦＴの製造に使用することができる。結晶化シリコン膜の他の用途として、「有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）」及び「システム・オン・パネル（ＳＯＰ）」を含むことができる。より定量的には、約９０ｎｍの厚み及び約７０ｍｍ又はそれよりも長い幅を有する膜を迅速に結晶化することができる大量生産システムが近い将来に市販されると考えられる。光学的にラインビームに形成されたパルスレーザ、例えば第１の軸、例えば短軸に集束されて第２の軸、例えば長軸に拡張されるレーザを使用して、この工程を実行することができる。一般的に、第１及び第２の軸は、相互に直交し、両方の軸は、膜に向けて進む中央光線と実質的に直交する。レーザ結晶化のための例示的なラインビームは、約２０ミクロン未満のビーム幅及び約７００ｍｍのビーム長を有することができる。この構成を用いて、膜をビーム幅に平行な方向に走査するか又は段階的に進め、連続的に溶融させて、例えば７００ｍｍ又はそれよりも長い実質的な長さを有する膜を結晶化することができる。
【０００３】
一部の場合には、溶融中に、予め選択したエネルギ密度範囲に制御されたレーザエネルギ密度にシリコン膜の各部が露出されていることを保証することが望ましいであろう。特に、成形ラインビームに沿った位置に対しては、予め選択した範囲へのエネルギ密度制御が一般的に所望され、ラインビームがシリコン膜に対して走査される時に若干一定のエネルギ密度が望ましい。エネルギ密度レベルが高いと、膜が流動し、望ましくない「かすれ」、すなわち、非平坦表面プロフィール及び粒子品質不良をもたらす場合がある。この不均一な膜材料の分布は、多くの場合に「凝集」と呼ばれ、結晶化膜をある一定の用途に対して不適なものにする可能性がある。それに反して、エネルギ密度レベルが低いと、溶融が不完全になり、粒子品質不良をもたらす場合がある。エネルギ密度を制御することによって、実質的に均質な特性を有する膜を達成することができる。
露出膜内のエネルギ密度に影響を与える可能性がある１つの要因は、パルスレーザの焦点深度（ＤＯＦ）に対する薄膜の空間的関係である。このＤＯＦは、集束レンズに依存するが、２０ミクロンのビーム幅を有するラインビームを生成するように構成された典型的なレンズシステムの場合、良好なＤＯＦ概算値は、約２０ミクロンと考えられる。
【０００４】
上記を念頭に置いて、シリコン膜の完全にレーザのＤＯＦ内にある部分は、シリコン膜の部分的にのみレーザＤＯＦ内にある部分とは異なるエネルギ密度を受けることになることは認められるものとする。すなわち、シリコン膜、ガラス基板、及びガラス基板を保持する真空チャック表面の表面変動は、不明な僅か数ミクロの変動でさえも、膜の位置間での不要なエネルギ密度変動をもたらす可能性がある。更に、管理された製造条件下でさえも、全体的な表面変動（すなわち、真空チャック＋ガラス基板＋膜）は、約３５ミクロンになる可能性がある。これらの表面変動は、僅か約２０ミクロンのＤＯＦを有する集束した細いビームに対して特に問題になる可能性があることは認められるものとする。
【０００５】
表面変動に加えて、成形ラインビームに対する不要の膜移動も、エネルギ密度の変動を引き起こす可能性がある。例えば、ステージ振動中に小さな移動が発生する可能性がある。また、成形ラインビームに対するステージのアラインメントが不適切及び／又は走査面に対するステージのアラインメントが不適切であると、不要なエネルギ密度変動をもたらす可能性がある。
膜の位置間でエネルギ密度の変動をもたらす可能性がある他の要因は、走査中のレーザ出力特性の変化（例えば、パルスエネルギ、ビーム指向、ビーム発散、波長、帯域幅、パルス持続時間などの変化）を含むことができる。更に、成形ラインビームの位置及び安定性、及び走査中のビーム焦点（すなわち、形状）の品質も、エネルギ密度の均一性に影響を与える可能性がある。
上記を念頭に置いて、本出願人は、成形ラインビームと基板上に堆積された膜との間の相互作用を実現するためのいくつかのシステム及び方法を開示する。
【発明の概要】
【０００６】
成形ビームが短軸と長軸を形成するような膜が堆積した基板との相互作用に好適なパルス特性を有するパルスを生成するためのシステム及び方法を開示する。本発明の実施形態の１つの態様では、レーザパルスを伸張するためのシステム及び方法を提供する。このシステムは、前記パルスの第１の部分を第１のビーム経路に沿って導き、かつ前記パルスの第２の部分を第２の遅延ビーム経路に沿って導くためのビームスプリッタと、前記遅延ビーム経路に沿って配置され、前記第２のビーム部分を反転させるように配置され、かつ、前記ビームスプリッタと協力して、反転された第２のビーム部分の少なくとも一部を前記第１のビーム経路に配置する複数の反射素子とを含むことができる。
【０００７】
本発明の実施形態の別の態様では、ビーム経路に沿ったある位置でパルスレーザビームの発散を予め決められた範囲に維持するためのシステム及び方法を提供する。このシステムは、調節可能なビーム拡大器と、発散を測定し、かつそれを示す信号を生成するための手段と、前記信号に応答して前記ビーム拡大器を調節し、かつ前記パルスレーザビームの発散を前記予め決められた範囲に維持するコントローラとを含むことができる。
【０００８】
本発明の実施形態の更に別の態様では、基板上に堆積された膜を選択的に溶融させるためのレーザ結晶化装置及び方法を提供する。この装置は、パルスレーザ出力ビームを生成するレーザ源と、前記レーザ出力ビーム内のパルスを伸張してパルスストレッチャ出力を生成する光学システムと、前記パルスストレッチャ出力からラインビームを生成する光学装置とを含むことができる。
【０００９】
本発明の実施形態の更に別の態様では、膜と成形ビームとの相互作用中に、膜でエネルギ密度を予め決められた範囲に維持するためのシステム及び方法を提供する。このシステムは、膜と集束レンズとの間の距離を測定するための自動焦点センサと、前記測定を利用して光源パラメータを調整して、前記膜で前記エネルギ密度を前記予め選択した範囲に維持するコントローラとを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】アモルファスシリコン膜を結晶化する例示的な製造システムの主要構成要素の概略図である。
【図２】基板上に堆積された膜にラインビームが集束されているか否かを判断するための装置を示す図である。
【図３Ａ】３つの例示的なビーム、すなわち、テーブル平面に最良の焦点を有する第１のビームと、テーブル平面から１０ミクロンのところに最良の焦点を有する第２のビームと、テーブル平面から１５ミクロンのところに最良の焦点を有する第３のビームとに対する短軸ビームの関数としての強度変動を示すグラフである。
【図３Ｂ】横成長長さの関数としてのエネルギ密度を示し、かつ部分的溶融及び凝集が発生する場合がある領域を示すグラフである。
【図４】ラインビームとの相互作用中に加工物を保持するための真空チャックアセンブリの斜視図である。
【図５Ａ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｂ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｃ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｄ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｅ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｆ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｇ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｈ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｉ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｊ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｋ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｌ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｍ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｎ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｏ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｐ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図５Ｑ】ラインビームとの相互作用に対してシリコン膜を位置決めするためのシステムを示すと共にその使用法を示す概略平面図である。
【図６】本発明の実施形態の態様を示す図１に示すシステムの一部の概略図である。
【図７】６ミラーパルスストレッチャの詳細図である。
【図８】拡張パルス及び非拡張パルスに関する強度と時間のプロットを示す図である。
【図９】非拡張パルスと比較した時の拡張パルスの垂直方向の均一性の増加を示す強度と垂直方向の幅のプロットを示す図である。
【図１０】２つの軸において独立して調節可能な能動制御可能ビーム拡大器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
初めに図１を参照すると、アモルファスシリコン膜１２を結晶化する全体的にシステム１０と指定された例示的な製造システムの主要構成要素の縮尺通りではない概略図が示されている。図示のように、システム１０は、パルスレーザビームを生成するレーザ源２０と、パルス持続時間を増大するためのパルスストレッチャ２２と、能動的にビームを誘導する機構及び／又は能動ビーム拡大器を有することができるビーム送出ユニット２４とを含むことができる。システム１０は、１つ又はそれよりも多くのビーム特性、例えば、波面及び／又はビーム指向を測定し、かつ能動誘導ユニット及び／又は能動ビーム拡大器によって使用される制御信号を生成するための安定化方法モジュール２６を更に含むことができる。また、システム１０は、ビーム均質化、ビーム成形、及び／又はビーム集束を目的とした光学器械モジュール２８と、例えばガラスとすることができる基板３２上に堆積されたシリコン膜１２を保持かつ位置決めするための可動ステージシステム３０とを含むことができる。
【００１２】
概要としては、図１に示すと共に以下でより詳細に説明するシステム１０は、約２０ミクロン又はそれ未満の膜１２での幅（短軸）、７００ｍｍ又はそれよりも長い長さ（長軸）、及び約１０ミクロンから２０ミクロンまでの焦点深度（ＤＯＦ）を有する集束細ビーム３４、例えばラインビームを生成するように構成することができる。集束細ビームの各パルスを使用して、ストリップ状のアモルファスシリコンを溶融させることができる。次に、このストリップを結晶化する。特に、ストリップは、粒子が短軸と平行な方向に成長する横成長過程で結晶化する。粒子は、縁部から内方に（短軸に平行に）成長し、シリコン膜の平面から延びるストリップの中心に沿ってリッジ部（いわゆる粒度境界突出部）を作成することを満たす。次に、第１のストリップに平行でありかつその一部と重なり合う第２のストリップを露出させるために、ステージが区分的又は連続的に移動される。露出中、第２のストリップは、溶融し、その後に再結晶化する。リッジ部を再度溶融させるのに十分な重複を利用することができる。リッジ部を再度溶融させることによって、平坦な膜面（例えば、〜１５ｎｍのピーク間値）を維持することができる。以下に細ビーム連続横方向固化（ｔｂ−ＳＬＳ）と呼ぶこの処理は、一般的に、膜全体が結晶化されるまで繰り返される。
【００１３】
図２は、基板３２上に堆積されたシリコン膜１２に細ビームパルスレーザ３４が適切に集束されているか否かを判断するための装置を示している。光学器械モジュール２８（図１を参照されたい）の各部としては、短軸フィールドストップ３６及び短軸集束光学器械３７を含むことができる。一般的に、ビームは、初期にフィールドストップ３６に集束された後、膜１２において図３Ａ（プロット６２）に示すような強度プロフィールを生成するように画像化される。図３Ａは、短軸において小さな寸法を有するスリットとして構成されたフィールドストップ３６のプロフィール（プロット６２）を示している。この構成を利用して、約１３μｍのビーム幅（ＦＷＨＭ）、プロフィールの平坦な上部に沿って５％よりも良好な強度均一性、及び全強度の１０％と９０％の間で約３ｕｍ未満とすることができる急な縁部傾斜部を有する図３Ａに示すプロフィールを生成することができる。約５μｍと１０μｍの間の幅を有するビームも利用することができる。単一縁部（すなわち、ナイフ刃）をフィールドストップでのスリットの代わりに使用して、前縁部に影響を与えないまま、急な後縁部傾斜部（すなわち、ｔｂ−ＳＬＳ中に再度溶融されない材料に対応する縁部）を有するビームプロフィールを生成することができる。単一のレンズとして示されているが、集束光学器械３７は、限定はしないが様々な種類のレンズを含むいくつかの光学構成要素を含むことができることは認められるものとする。
【００１４】
図２は、ビーム３６が長軸３８において平行化されず、かつフィールドストップ３６から膜１２まで分岐することを示している。上述のように、長軸３８におけるビーム３６の長さは、約７００ｍｍ又はそれよりも長いとすることができる。それに反して、図１に示すように、ビーム３６は、集束光学器械３８を含むことができる光学器械モジュール２８によって短軸４０において集束される。この構造的な配置で、膜１２から反射した光４２は、光軸４４から分岐し続けるので、検出システムによって分析し、ビーム３６が短軸４０（図１に示す）に適切に集束されているか否かを判断することができる。
【００１５】
引き続き図２を参照すると、検出システムは、反射光４２を画像平面４８に導く全反射ミラー４６を含むことができる。拡大ミラー５０は、カメラ５２で画像平面４８の拡大画像が得られるように位置決めされる。検出システムに対しては、画像平面４８は、膜１２から画像平面４８まで反射光４２が進む距離が同じ光が短軸フィールドストップ３６から膜まで進んだ距離とほぼ等しい（例えば、当業技術に対して許容可能な公差内で等しい）ように位置決めされる。次に、カメラ出力を利用して、１つ又はそれよりも多くのシステム変数を調節し、膜１２での焦点を改善するか、又は以下で更に詳細に説明するように、膜１２でのエネルギ密度を変えることができる。例えば、ステージ３０を集束光学器械３７に対して移動させて焦点を調節することができる。
【００１６】
一部の場合には、図２に示すように、ミラー５４、拡大ミラー５６、及びカメラ５８を有する上述したものと類似である第２の検出システムを含むことが望ましいと考えられる。組み合わせて２つの検出システムを使用し、光が長軸４４にビーム両端で集束されている（短軸において）か否かを同時に判断することができる。図２に示す検出システムの１つの注意すべき１つの機能的な面は、検出システム、特にミラー４６、５４がビーム３６から基板１２まで進む光を妨害しないように位置決めされる点である。更に、この構成によって、膜１２露出中に細ビームの焦点を分析かつ調節することができる。
【００１７】
図３Ａは、集束ビーム（プロット６２）、１０ミクロン焦点外れであるビーム（プロット６４）、及び１５ミクロン焦点外れであるビーム（プロット６６）に対して短軸ビーム幅の関数としての強度変動を示すグラフを示している。尚、図示の各種のプロットは、ほぼ０．１５の開口数（ＮＡ）を有する集束レンズに関するものである。これらのプロットの興味深い特徴は、プロット６２、６４、６６の全てが比較的急な側壁を有する点である。これらの急な側壁は、短軸フィールドストップ３６が使用される図２に示す光学的構成の結果として生じたものである。従って、図３Ａは、ビームが焦点外れになる時のビーム強度の変動が、対応するビーム幅の変化よりもはっきりしたものであることを示している［背景技術］の節で上述のように、膜１２では、エネルギ密度を予め選択した範囲に維持することが望ましいであろう。より具体的には、膜１２でのエネルギ密度制御は、ビーム幅の変化は小さくしてレーザパルスの特性、例えばパルスエネルギという特性を変えることによって焦点条件のある一定の範囲にわたって達成することができる。
【００１８】
上記を念頭に置いて、本出願人は、例えば、パルス特性を変えて焦点条件の変化を補正することにより、膜１２でエネルギ密度を予め選択した範囲に維持するためのシステム及び方法を開示する。この焦点条件の変化は、例えば、ラインビームに対するステージ３０の走査作動中に発生する可能性がある。より詳細には、僅かに焦点外れのビームで得られるエネルギ密度（例えば、プロット６６）をターゲットエネルギ密度として選択することができる。このターゲットで、焦点条件は、例えば、図２に示す検出システムを使用して測定される。焦点条件を決める代替方法を用いて、膜１２と集束光学器械３７の間の距離を測定することができる自動焦点センサ（能動又は受動）又は他の適切な技術を含めることができることは認められるものとする。焦点条件を測定すると、パルスエネルギのようなパルス特性を変更して、ターゲットエネルギ密度に到達することができる。従って、測定結果から焦点外れの条件が存在することが分った場合、焦点外れの条件のターゲットエネルギ密度に対応する第１のパルスエネルギＥ1が用いられる。それに反して、測定結果から膜がＤＯＦ内であることが分った場合、焦点条件のターゲットエネルギ密度に対応する第２のパルスエネルギＥ2が用いられ、Ｅ1＜Ｅ2である。
【００１９】
図３Ｂは、５０ｎｍ厚のＳｉ膜の横成長長さの関数としてのエネルギ密度を示し、かつ部分的溶融及び凝集が発生する場合がある領域を示すグラフを示している。また、図３は、横成長のエネルギ範囲が、横成長長さがエネルギ密度に比例して増大する状態で全く広く（約４５０ｍＪ／ｃｍ2及び８２０ｍＪ／ｃｍ2）である場合があることを示している。それでも尚、中央リッジ部を再度溶融させながら、より大きな走査ピッチ（及びより高い処理量）を可能にすることによって、より大きな横成長長さは、有用であると考えられる。
【００２０】
いくつかの方法を用いて、必要に応じて、一部の場合にはパルス間でパルスエネルギを調節することができる。例えば、エキシマレーザ源の場合、放電電圧を変えて予め選択したパルスエネルギを達成することができる。代替的に、調節可能な減衰器をラインビームのビーム経路に沿って位置決めし、選択的にパルスエネルギを変えることができる。この目的のために、以下に限定はしないが、フィルタ及びパルストリマーが含まれるパルスエネルギを低減する当業技術で公知のあらゆる装置を使用することができる。焦点条件を補正してエネルギ密度を膜１２の異なる位置で予め選択した範囲に維持するために変えることができる他のパルス特性としては、以下に限定されるものではないが、例えば、調節可能なライン狭化モジュール又はライン選択モジュールを使用したパルススペクトル（波長）を含むことができる。代替的に、制御フィードバックループ内の測定焦点条件に応答する集束光学器械３７として高速焦点制御が可能である適応光学器械を使用することができる。
【００２１】
図４及び図５Ａから図５Ｑは、レーザ源から集束されたラインビームとの相互作用に対して膜１２を位置決めするのに使用されるシステム及び対応する方法を示している。図４に示すように、例示的な位置決め構成は、可動楔アセンブリを含むことができるいわゆるＺＰＲテーブル１０２（図５Ａを参照されたい）上に位置決めされるか、又はその不可欠部分として形成される例えば当業技術に対しては製造公差内で平面である実質的に平面１０１（図５Ａにも図示）を有する真空チャック１００を含むことができる。図４及び図５Ａに相互参照して最も分るように、ＺＰＲテーブル１０２は、Ｚ方向、チャック１００がＸ軸周りに回転されるピッチ方向、チャック１００がＹ軸周りに回転される転動方向に真空チャック１００を独立して前後動させることが機能的に可能であるとすることができる。また、図５Ａは、概略図であるにも関わらず、本発明のシステムは、Ｘ方向に真空チャック１００を前後動させるＸステージ１０４と、Ｙ方向に真空チャック１００を前後動させるＹステージ１０６とを含むことができることを示している。一般的かつ例示的な設定においては、Ｘ、Ｙ、Ｚは、３本の相互に直交する軸である。図示のように、両方のステージ１０４、１０６は、実質的に平面の基準面（例えば、当業技術に対しては製造公差内で平面）を形成する安定した基準ブロック１０８、例えば花崗岩ブロックに対して移動可能であるとすることができる。一般的に、空気ベアリングをステージ１０４、１０６と花崗岩ブロック１０８の間に採用することができる。
【００２２】
図５Ｂで最も分るように、本発明のシステムは、図示の実施形態に対しては、３つの自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃ、例えば頭上ハウジング１１４を通じて花崗岩ブロック１０８に対して固定して取り付けられた能動又は受動自動焦点センサである複数の光センサを含むことができる。図示のように、３つの自動焦点センサ１１２Ａから１１２Ｃは、Ｘ軸に沿って離間している。一般的に、３つの自動焦点センサ１１２Ａから１１２Ｃは、Ｘ軸に平行なラインに沿って又はＸ軸上に位置決めすることができる。更に、図示のように、各自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃは、それぞれの自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃと表面１０１との間でＹ軸に平行である距離１１６のような距離を測定する向きに置かれる。それによって表面１０１と基準面１１０の間でＹ軸に平行である距離が得られる。３つの光センサが示されているが、３つよりも多く及び僅か１つの光センサを有するシステムを採用して以下で詳細する機能的態様の一部又は全てを実施することができることは認められるものとする。
【００２３】
図５Ｂから図５Ｅは、本発明のシステムが表面１０１と基準面１１０の間のロール角αを判断することができる方法を示している。具体的には、図５Ｂから始まってテーブル１０２がＸ軸に沿った第１の位置にある状態で自動焦点センサ１１２Ａと表面１０１の間で第１の測定（距離１１６）を行うことができることが分る。次に、図５Ｃに示すように、Ｘステージの作動によってテーブル１０２をＸ軸に沿って並進運動させてＸ軸に沿った第２の位置でテーブルを位置決めすることができる。この第２の位置で、第２の測距を自動焦点センサ１１２Ａと表面１０１との間で行うことができる。２回の測定で十分であるが、図５Ｄは、本発明のシステムが、テーブルがＸ軸に沿った第３の位置にある状態で第３の測定を行うことができることを示している。次に、これらの測定結果をアルゴリズム内で処理し、図５Ｅに示すように、表面１０１と基準面１１０との間でロール角αを判断することができる。尚、Ｙ軸に沿ってテーブル１０２を移動させて同様の手順（（図示せず）を実施し、基準面に対する表面１０１の傾斜角度を判断することができる。
【００２４】
ロール角α（及び、必要に応じて傾斜角度）を判断した状態で、ＺＰＲテーブル１０２を選択的に作動させ、図５Ｆに示すように、基準面１１０に実質的に平行になるまで表面１０１を移動させることができる。この時点でステージ座標系を確立することができる。更に、図５Ｇに示すように、表面１０１までの距離及び測定範囲にわたる線形性に対して３つの自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃを較正することができる。この較正で、今後の測定に関して表面１０１を基準（例えば、自動焦点基準面）として使用することができる。
【００２５】
本発明のシステムの１つの実施においては、レーザの集束ラインビームの空間的位置及び向きを判断することができる。実質的に線形のラインビーム軸１１８によって特徴付けることができる例示的な集束ビームは、図５Ｈにおいては点線として示されている。図示のシステムに対しては、パルスレーザ光は、張出したハウジング１１４の上方及びその前でビーム軸に到達する。更に、ＺＰＲテーブル１０２の一部は、テーブル１０２の表面１０１の少なくとも一部をパルスレーザに露出させることができるように、張出したハウジング１１４からＹ軸に沿って外方に延びる。
【００２６】
図５Ｈに更に示すように、本発明のシステムは、図示の実施形態に対しては複数の細ビーム焦点位置（例えば、最良の焦点位置）に対して位置を測定するラインビームカメラ１２０することができる検出器を含むことができる。より具体的には、図示のように、ラインビームカメラ１２０は、テーブル１０２上に取り付けることができ、従って、テーブル１０２と共に移動させることができる。複数のラインビームカメラ（図示せず）を有する構成を用いて、Ｘステージの移動なく、複数のラインビーム焦点位置を測定することができることは認められるものとする。
【００２７】
図５Ｉから図５Ｌは、１つのカメラ１２０を有する本発明のシステムがビーム軸１１８の空間的位置及び表面１０１とビーム軸１１８との間の相対角度φを判断することができる方法を示している。具体的には、図５Ｉから始まってＹ軸に平行な（距離１２２ａ）を表すカメラ１２０により、ビーム軸１１８と基準面１１０との間でテーブル１０２がＸ軸に沿った第１の位置にある状態で第１の測定を行うことができることが分る。次に、図５Ｊに示すように、Ｘステージ１０４の作動によってテーブル１０２を並進運動させ、Ｘ軸に沿った第２の位置でテーブルを位置決めすることができる。この第２の位置で、Ｙ軸に平行に第２の測距１２２ａをカメラ１２０によって行うことができる。恐らく２回の測定で十分であるが、図５Ｋは、本発明のシステムが、例えばテーブルがＸ軸に沿った第３の位置にある状態で第３の測定（距離１２２ｃ）を行うことができることを示している。次に、これらの測定結果をアルゴリズム内で処理し、図５Ｌに示すように、表面１０１とビーム軸１１８の間の相対角度φを判断することができる。
【００２８】
表面１０１とビーム軸１１８の間の相対角度φを判断した状態で、ＺＰＲテーブル１０２を選択的に作動させ、テーブル１０２を移動して、表面１０１が図５Ｍに示すようにビーム軸１１８に実質的に平行（例えば、当業技術に対して許容可能な公差内で平行）であるアラインメントに配向することができる。整列した状態で、図５Ｎは、自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃを使用して表面１０１の位置（すなわち、自動焦点基準面）を測定し、自動焦点基準面上で自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃを較正することができることを示している。次に、それによってレーザとステージの座標系が確立される。
【００２９】
図５Ｏは、ガラス基板３２及び堆積膜１２をこの時点で真空チャック（すなわち、表面１０１）上に位置決めすることができることを示している。図５Ｏに示すように、Ｘステージ１０４を作動させて、表面１０１上での膜１２の位置決めを助けるのに有利な位置にテーブル１０２を移動させることができる。膜がテーブル１０２上に位置決めされた状態で、図５Ｐに示すように、自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃとの相互作用に対してテーブル１０２を移動させることができる。そこで、自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃを使用して、膜１２の高さを判断することができる。膜１２の高さが分った状態で、テーブル１０２を作動させ、図５Ｑに示すように、集束ラインビームの焦点深度（ＤＯＦ）内に膜１２を移動させることができる。膜１２がレーザのＤＯＦ内にある状態で、レーザを作動させ、例えば上述の細ビーム連続横方向固化（ｔｂ−ＳＬＳ）の一部としてストリップ状の膜１２を露出させて溶融させることができる。
【００３０】
本発明の実施形態の別の態様では、図５Ａから図５Ｑに示す本発明のシステムを使用して、不完全な非平面表面を有する膜１２を補正することができる。この表面プロフィールの変動は、膜１２、ガラス基板３２、及び／又は真空チャック表面１０１内の寸法上の不完全性から生じる場合がある。表面プロフィールの変動を補正することによって、膜１２の異なる位置で実質的に一定のエネルギ密度を維持することができる。この目的のために、図５Ｐに示すように、本方法は、３つの自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃを使用して、センサと膜１２との間でＹ軸に平行な３つのそれぞれの距離を判断するという第１の段階を含むことができる。ラインビームカメラ１２０を使用して、ＺＰＲテーブル１０２を手動で（Ｚ、ピッチ、ロールを変えることにより）調節し、最良の焦点ライン（すなわち、ビーム軸１１８）に沿って表面１０１を位置決めすることができる。次に、各自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃと膜１２との間のそれぞれの距離を基準距離として保存することができ、従って、膜１２上の３つの座標点が得られる。これらの３つの座標点を通じた線形当て嵌めを利用して、計算した最良焦点ライン（軸１１８）を判断することができる。露出中、膜１２は、Ｙ軸に沿って走査される時、膜１２までの距離を例えば３つの自動焦点センサ１１２ａから１１２ｃによって測定することができ、従って、３つの新しい座標点が得られる。次に、これらの新しい座標点を通る最良当て嵌めラインを計算することができ、コンピュータ制御を通じてＺＰＲテーブル１０２を調節し、最良当て嵌めラインが、計算最良焦点ライン（軸１１８）と実質的に一致する（例えば、当業技術に対して許容可能な公差内で一致する）ようにテーブル１０２を整列させることができる。
【００３１】
図６は、図１に示すシステム１０の一部をより詳細に示している。具体的には、図６は、２チャンバエキシマレーザ２０を有する例示的な実施形態を示している。他の種類のレーザ源をシステム１０内で使用し、半導体レーザ、１チャンバを有するエキシマレーザ、２つよりも多い、例えば発振チャンバ及び２つの増幅チャンバ（増幅チャンバは並列又は直列）を有するエキシマレーザ、又は１つ又はそれよりも多くのエキシマ増幅チャンバにシード光を供給する半導体レーザを含めることができることは認められるものとする。他のデザインも可能である。図６に示す２チャンバレーザ源２０の更なる詳細は、２００３年７月３０日出願の「２チャンバガス放電レーザ用制御システム」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６３１、３４９号、２００３年１月３１日出願の「ガス放電レーザ用自動ガス制御システム」という名称の米国特許出願出願番号第１０／３５６、１６８号、２００３年１２月１８日出願の「ガス放電レーザＭＯＰＡシステムの出力を制御する方法及び装置」という名称の米国特許出願出願番号第１０／７４０、６５９号、２００３年９月３０日出願の「ガス放電ＭＯＰＡレーザスペクトル分析モジュール」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６７６、９０７号、２００３年９月３０日出願の「ガス放電ＭＯＰＡレーザスペクトル分析モジュールのための光学的装着法」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６７６、２２４号、２００３年９月３０日出願の「ガス放電ＭＯＰＡレーザスペクトル分析モジュール」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６７６、１７５号、２００３年７月３０日出願の「２チャンバガス放電レーザ用制御システム」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６３１、３４９号、２００３年７月２４日出願の「超狭帯域２チャンバ高繰返し数ガス放電レーザ」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６２７、２１５号、２００３年６月２５日出願の「磁気回路素子を冷却する方法及び装置」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６０７、４０７号、２００４年８月２０日出願の「２チャンバガス放電レーザシステム用タイミング制御」という名称の米国特許出願出願番号第１０／９２２、６９２号、「高繰返し数ＭＯＰＡレーザシステム」という名称の米国特許第６、６２５、１９１号、及び「基本モジュール式ＭＯＰＡレーザシステム」という名称の米国特許第６、５６７、４５０号で見つけることができ、これらの特許の全ての開示は、この記載により、本明細書において引用により組み込まれるものとする。
【００３２】
概要としては、図６は、２チャンバレーザ源２０が、主発振器２０８及び電力増幅器２１０を含むことができ、従って、多くの場合にいわゆるＭＯＰＡレーザ源と呼ばれることを示している。上述のｔｂ−ＳＬＳ法の１つの実施においては、６Ｋｈｚ（６０００パルス／秒）ＭＯＰＡレーザを約１５０ｍＪのパルスエネルギで使用することができる。この構成で、７３０ｍｍｘ９２０ｍｍ膜を約７５秒にわたって（６０％の重複で）処理することができる。
【００３３】
主発振器２０８及び電力増幅器２１０は、各々、２つの細長い電極と、レーザガス、例えば、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ、ＡｒＦ、又はＫＦと、電極間でガス放電レーザを循環させる横流ファンと、１つ又はそれよりも多くの水冷フィン付き加熱器（図示せず）とを収容することができる放電チャンバを含む。例えば、電力増幅器２１０を通る２回のパスによって増幅してレーザビーム２１４Ｂを生成することができる主発振器２０８は、第１のレーザビーム２１４Ａを生成する。主発振器２０８は、出力カプラ２０８Ａによって形成された共振空洞と、ライン狭化モジュール２０８Ｂとを含むことができ、そのいずれも、先に参照した出願及び特許において詳細に説明されている。主発振器２０８に対する利得媒質は、各々が長さが３０センチから５０センチであって主発振器放電チャンバ内に収容された２つの電極間で生成することができる。
【００３４】
電力増幅器２１０は、２つの細長い電極間に利得媒質を供給する主発振器２０８の放電チャンバと類似の放電チャンバを含むことができる。しかし、主発振器２０８と異なり、電力増幅器２１０は、一般的に、共振空洞を有しておらず、ガス圧は、一般的に、主発振器２０８のガス圧よりも高く維持することができる。図６に示すＭＯＰＡ構成によって、主発振器２０８は、波長安定性のようなビーム品質パラメータを最大化し、かつ超狭帯域幅が得られるように設計して作動させることができ、一方、電力増幅器２１０は、電力出力を最大にするように設計して作動させることができる。
【００３５】
主発振器８の出力ビーム２１４Ａは、例えば、電力増幅器２１０を通る２回のパスによって増幅され、出力ビーム２１４Ｂを生成することができる。これを達成する光学構成要素は、本出願人が、主発振器波面エンジニアリングボックス「ＭＯ  ＷＥＢ」２２４、電力増幅器波面エンジニアリングボックス「ＰＡ  ＷＥＢ」２２６」、及びビーム反転器「ＢＲ」２２８と命名した３つのモジュール内に収容することができる。ライン狭化モジュール２０８Ｂ及び出力カプラ２０８Ａと共に、これらの３つのモジュールは、全て、放電チャンバ２０８Ｃ及び電力増幅器２１０の放電チャンバから独立した単一の垂直光学台上に取り付けることができる。この構成で、音響衝撃及びファン回転によって引き起こされるチャンバ振動は、光学構成要素から実質的に隔離することができる。
【００３６】
ライン狭化モジュール２０８Ｂ及び出力カプラ２０８Ａ内の光学構成要素は、先に参照した出願及び特許においてより詳細に説明されている。概要としては、ライン狭化モジュール（ＬＮＭ）２０８Ｂは、リトロー構成で配置された３点又は４点プリズムビーム拡大器、超高速応答同調ミラー、及び格子を含むことができる。出力カプラ２０８Ａは、ＫｒＦシステムの場合は出力ビームの約２０％、ＡｒＦシステムの場合は約３０％を一般的に反射する部分反射ミラーとすることができる。残りの非反射光は、主発振器２０８を通過し、ライン中心分析モジュール（ＬＡＭ）２０７内に入る。ＬＡＭ２０７から、光は、「ＭＯ  ＷＥＢ」２４内に入ることができる。「ＭＯ  ＷＥＢ」は、全反射（ＴＩＲ）プリズム（又は、高反射率コーティングを有する第１の表面ミラー）及び出力ビーム２１４Ａを「ＰＡ  ＷＥＢ」２６内に正確に向けるアラインメント構成要素を含むことができる。
【００３７】
「ＰＡ  ＷＥＢ」２２６は、ＴＩＲプリズム（又は高反射率コーティングを有する第１の表面ミラー）及びレーザビーム２１４Ａを電力増幅器利得媒質を通る第１のパスに導くアラインメント構成要素を含むことができる。ビーム反転器モジュール２２８は、全反射に依存するので光学コーティングが不要である２回反射ビーム反転プリズムを含むことができる。代替的に、ビーム反転器２２８は、全反射ミラーとすることができる。いずれの場合にも、ビーム反転器２２８は、電力増幅器利得媒質を通る予め選択したビーム経路上で部分増幅ビームを導くように測定装置、例えばＳＭＭ２６からの制御信号に応答して調節可能にすることができる。特に、ビーム反転器は、上述のように、ビーム指向誤差を補正してパルスストレッチャ２２を出るビームのビーム発散を低減するように調節することができる。
【００３８】
ビーム反転器モジュール２２８における反転後、部分増幅ビーム２１４Ａは、電力増幅器２１０内の利得媒質をもう一度通過し、電力増幅器出力ビーム２１４Ｂとしてスペクトル分析モジュール２０９及び「ＰＡ  ＷＥＢ」２２６を通って出ることができる。「ＰＡ  ＷＥＢ」２２６から、ビームは、例えば以下で詳細するようにパルス持続時間を増大し、ビーム部にわたる強度変動を低減し（すなわち、強度プロフィールを平均化又は平滑化し）、かつビーム干渉を低減することができる６ミラーパルスストレッチャ２２に入る。パルス持続時間を増大することによって、パルスエネルギを維持しながら各レーザパルスのピーク強度が低減される。図１に示すシステム１０に対しては、光学器械モジュール２８内の光学構成要素は、製造しにくく、かつ製造費が高い比較的大きなレンズを含む可能性がある。これらの高価な光学構成要素は、数十億もの高強度紫外線パルスから生じる劣化が発生しやすいことが多い。更に、光学的損傷は、レーザパルス強度の増大と共に増大することで公知である（すなわち、ｃｍ2当たりの光電力（エネルギ／時間）、又はｍＪ／ｎｓ−ｃｍ2）。従って、パルス持続時間を増大することによってパルス強度を低減すると、これらの光学構成要素を長寿命化することができる。更に、パルス持続時間の延長は、結晶化処理において有用であると考えられる。６ミラーパルスストレッチャ２２の代わりに、又は６ミラーパルスストレッチャ２２に加えて、２００３年１１月１３日出願の「長時間遅延高ＴＩＳパルスストレッチャ」という名称の現在特許出願中の米国特許出願第１０／７１２、５４５号に開示されているパルスストレッチャの１つ又はそれよりも多くを使用して、本明細書で説明する細ビーム連続横方向固化（ｔｂ−ＳＬＳ）法での使用に向けて伸張パルスを作成することができ、特に、２００ｎｓ時間積分平方（ＴＩＳ）の出力パルスを有するパルスストレッチャを使用することができる。米国特許出願第１０／７１２、５４５号は、この記述により、本明細書において引用により組み込まれるものとする。
【００３９】
図７は、パルスストレッチャ２２を通るビーム経路を示す６ミラーパルスストレッチャ２２の更に詳細な図を示している。ビームスプリッタ２１６は、部分増幅ビーム２１４Ａの所定の割合を６つの集束ミラー３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ、３２０Ｄ、３２０Ｅ、及び３２０Ｆによって作成された遅延路に反射させるように選択することができる。残りの光は、ビームスプリッタ２１６を通じて伝達される。ビームスプリッタの反射／通過特性は、出力パルス持続時間及び／又は出力パルス形状に影響を与える場合があることは認められるものとする。ストレッチャ２２に対しては、各ミラー３２０Ａから３２０Ｆは、集束ミラー、例えば凹型球面ミラーとすることができる。一般的に、パルスストレッチャ２２のアラインメントを助けるために、６枚のミラーの１つ又はそれよりも多くは、調節可能、例えば先端／傾き調節可能にすることができる。
【００４０】
図７に示すように、ビームスプリッタ２１６からの反射光は、光路３０１Ａに沿ってミラー３２０Ａに集束されない状態（すなわち、実質的に平行化状態）で進むことができ、次に、ミラー３２０Ａは、反射部分を光路３０１Ａに沿ってミラー３２０Ａとミラー３２０Ｂの途中に位置する地点３０２に集束させる。次に、ビームは拡大し、ミラー３２０Ｂから反射させることができ、ミラー３２０Ｂは、拡大中のビームを平行（すなわち、実質的に平行化）ビームに変換して、光路３０１Ｃに沿ってミラー３２０Ｃに導く。次に、ミラー３２０Ｃは、反射部分を光路３０１Ｄに沿ってミラー３０１Ｃとミラー３０１Ｄの途中に位置することができる地点３０４に集束させることができる。次に、ビームは拡大し、ミラー３２０Ｄから反射させることができ、ミラー３２０Ｄは、拡大中のビームを平行（すなわち、実質的に平行化）ビームに変換して、光路３０１Ｅに沿ってミラー３２０Ｅに導く。次に、ミラー３２０Ｅは、反射部分を光路３０１Ｆに沿ってミラー３０１Ｅとミラー３０１Ｆの途中に位置する地点３０６に集束させることができる。次に、ビームは、拡大してミラー３２０Ｆから反射させることができ、ミラー３２０Ｆは、拡大中のビームを平行（すなわち、実質的に平行化）ビームに変換して、光路３０１Ｇに沿ってビームスプリッタ２１６に導く。ビームスプリッタ２１６で、ミラー３２０Ｆからのビームを光路３０１Ｈ上に反射させることができ、そこでビームは、ビームスプリッタ２１６を通じて伝達されるパルスの部分と結合する。パルス部分の伝達部と遅延部を合わせて、図示のように、パルスストレッチャビーム出力２１４Ｃを確立する。伸張パルス４００は、図８において強度対時間でプロットされており、ここでもまた、図８においてプロットされている電力増幅器出力パルス４０２（非伸張パルス）の形状と比較することができる。図示の伸張パルスに対しては、パルスは、２つの大きなほぼ等しいピークを有し、第１の２つのピーク後に時間と共により小さな漸減ピークがあるように成形することができる。伸張パルスの形状は、異なる反射率を有するビームスプリッタを使用して修正することができることは認められるものとする。
【００４１】
図７は、遅延ビームが、別々に３回集束して拡大することができることを示している。この奇数回（すなわち、偶数ではない）の集束段階のために、遅延ビームは、ビームスプリッタ２１６を通じて伝達されるパルスの部分に対して反転される（水平方向と垂直方向の両方で）。従って、６ミラーパルスストレッチャ２２からの出力ビーム２１４Ｃは、組合せビーム又は混合ビームを含むことができる。この混合によって、強度変動を低減することができる。また、パルスストレッチャ２２は、ビームの異なる部分からの異なる干渉セルを混合させることができるために、ビーム干渉を低減することができる。例示的なビームの垂直方向の均一性に及ぼす影響を図９に示している。具体的には、伸張パルス４０４は、図９においては、強度と垂直方向の幅としてプロットされており、ここでもまた、図９においてプロットされている電力増幅器出力パルス４０６（非伸張パルス）の形状と比較することができる。ビームが、エキシマレーザ源を使用した時に一般的であることが多い水平軸において近ガウス分布である場合には、水平方向の強度変動に及ぼすパルスストレッチャ２２の影響は無視できる場合がある。
【００４２】
上述のように、レーザ結晶化処理の性能は、エネルギ密度の均一性に依存する場合がある。多重発射処理であって露出中の発射間の平均化が得られるリソグラフィレーザと異なり、レーザ結晶化は、主として一回の発射による処理であり、従って、平均化は、単一パルス内の強度平均化に限定される場合がある。エネルギ密度均一性を決める要素の一部は、ラインビーム均一性及びビーム空間干渉である。一般的に、光学器械は、光学器械モジュール２８（図１）内に含め、ビームを均質化することができる。これらの光学器械では、ビームをビームレットに分割するためにマイクロレンズのアレイが使用されると考えられる。大型開口レンズを使用して、ビームレットが球面レンズの焦点面において互いに正確に重なり合うようにビームレットを向け直すことができる。これらのビームレットを統合すると、あらゆる強度変動を実質的に排除することができ、平頂ビームプロフィールが得られる。ビームがビームレットに分割されるほど、平均化を改善することができる。しかし、マイクロレンズ開口が小さすぎ、例えばラインビームの１つの干渉区域よりも小さい場合、干渉区域では、マイクロレンズの繰返しパターンが発生する恐れがあり、これは、望ましくない結果を発生するであろう。要するに、マイクロレンズのアレイを使用して達成される均質化量には限界がある場合があるということである。これを念頭に置いて、パルスストレッチャ２２内の空間干渉セルが平均化されると、マイクロレンズアレイに送出されるビームは、結果的に干渉が劣るものになると考えられ、これは、次に、干渉による強度変動を最小にし、及び／又はマイクロレンズアレイの開口の小型化を可能にするであろう。
【００４３】
図７に示すパルスストレッチャ２２の注意すべき１つの特徴は、入力ビーム（すなわち、ビーム２１４Ｂ）のビーム指向誤差が増大する時に、出力ビーム（すなわち、ビーム２１４Ｃ）のビーム発散が増大する場合があるという点である。このビーム発散の増大は、レーザ結晶化には望ましくないものであることが多く、従って、パルスストレッチャに入るビーム（すなわち、ビーム２１４Ｂ）のビーム指向誤差を最小にすることが望ましい。図６は、能動ビーム誘導ユニット５００をパルスストレッチャ２２の上流側に位置決めし、パルスストレッチャに入るビーム２１４Ｂのビーム指向誤差を最小にすることができることを示している。この能動ビーム誘導ユニットは、パルスストレッチャ２２の上流側で行われたビーム指向測定及び／又はパルスストレッチャ２２の下流側で行われた発散測定に応答するものとすることができ、例えば、発散測定は、ＳＭＭ２６で行ない、かつ能動ビーム誘導ユニット５００を制御するのに使用することができる。構造的には、能動ビーム誘導ユニット５００は、ビーム送出ユニット２３８におけるビーム誘導を能動的に制御するために、以下にかつ引用により先に本明細書に組み込まれたいくつかの出願においてより詳細に説明されるミラー２４０Ａ、２４０Ｂと類似の１つ又はそれよりも多くの調節可能ミラーを含むことができる。代替的に又は能動ビーム誘導ユニット５００に加えて、ビーム反転器２２８の向きを能動的に調節し、パルスストレッチャ２２の上流側でビーム指向を制御することができる。具体的には、調節可能なビーム反転器２２８は、パルスストレッチャ２２の上流側で行われたビーム指向測定及び／又はパルスストレッチャ２２の下流側で行われた発散測定に応答するものとすることができる。
【００４４】
図６は、システム１０が、ビーム送出ユニット２４及び安定化方法モジュール（ＳＭＭ２６）を含むことができることを示している。機能的には、これらの要素は、レーザ源２０及びパルスストレッチャ２２と協働して、本出願の１組のビーム仕様を満たすＳＭＭ２６の出力部でパルスビームを供給することができる。実際は、光学器械モジュール２８（図１を参照されたい）の入力部でのビーム仕様は、光学器械モジュール２８（照射装置）のデザインに依存する場合がある。特定のビームパラメータとしては、以下に限定されるものではないが、強度、波長、帯域幅、波面（例えば、波面曲率、ビーム発散度とも呼ばれる）、偏光、強度プロフィール、ビームサイズ、ビーム指向、線量安定性、及び波長安定性を含むことができる。レーザ結晶化に向けて上述の例えば２０ミクロンｘ７００ｍｍのラインビームを生成することができる光学器械モジュールに対しては、２０μｒａｄ以内までの指向安定性、１０％未満までの波面曲率変化、及び±２％以内までのエネルギ安定性を維持することを必要とするであろう。更に、無駄な発射を回避するために、レーザが「安定」するまで比較的長期間にわたって連続的に作動することを必要とせずにこれらの特性を得ることが望ましいであろう。
【００４５】
ＳＭＭ２６は、ビーム指向、ビームサイズ、波面、及びパルスエネルギを含む望ましいパラメータで光が確実に光学器械モジュール２８に供給されるようにするために、入射光をモニタし、フィードバック信号を制御システムに供給することができるように光学器械モジュール２８の入力ポートの上流側に位置決めすることができる。例えば、パルスエネルギ、ビーム指向、及びビーム位置は、先に引用により本明細書に組み込まれた米国特許出願出願番号第１０／４２５、３６１号（’３６１号出願）に説明されている技術を用いて、パルス間でＳＭＭ２６内の測定機器によってモニタすることができる。具体的には、’３６１号出願の図１０Ｂで、パルス間でパルスエネルギ、ビーム指向、及びビーム位置を測定する構造的配置が示されている。更に以下で詳細するように、ＳＭＭ２６は、波面曲率及びビームサイズをモニタするようにも構成することができる。高速ＣＭＯＳ線形フォトダイオードアレイと組み合わせてＤＳＰベースのプロセッサを使用すると、迅速なフィードバックと同様に、最大８ｋＨｚでのビーム特性の迅速な計算により、ビーム特性が安定化することを可能にすることができる。
【００４６】
垂直方向及び水平方向のビーム指向及び位置誤差は、レーザによって生成される光の全てのパルスに対してＳＭＭ２６で評価することができる。全体としては、４種類の独立したセンサ測定、すなわち、垂直方向の指向誤差、水平方向の指向誤差、垂直方向の位置誤差、及び水平方向の位置誤差がある。１つの例示的な実施においては、垂直方向及び水平方向の指向の測定は、米国ニュージャージー州ブリッジウォーター所在の「Ｈａｍａｍａｔｓｕ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ」によって提供される「Ｓ９０３  ＮＭＯＳ線形画像センサ」のような線形フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）素子上に遠視野像を置くことによって行うことができる。一般的に、指向誤差は、ＳＭＭ２６の出口に定められたターゲット位置から規定することができる。垂直方向及び水平方向の位置の測定は、ビームの縮小画像をＰＤＡ素子上のＢＤＵ出口近くに置くことによって行うことができる。ビームのパルスエネルギの測定は、較正済フォトセル回路でＳＭＭ２６で行うことができる。ＳＭＭ２６内のセンサからの信号は、電気コネクタを通じてＳＭＭ２６の一部を成すことができる「安定化コントローラ」に送ることができる。
【００４７】
ビーム指向制御は、パルスストレッチャ２２（上述）上流側及び／又はＢＤＵ２４内にある能動ビーム誘導ユニット５００を使用し、ビーム反転器２２８（同じく上述）の向きを選択的に調節することによって達成することができる。具体的には、ＢＤＵ２４は、２つのビーム指向ミラー２４０Ａ及び２４０Ｂを含むことができ、その一方又は両方を制御し、先端及び傾きの補正を行ってビーム指向を変えることができる。ビーム指向は、ビーム指向ミラー２４０Ａ、２４０Ｂの一方又は両方をフィードバック制御し、ＳＭＭ２６内でモニタすることができる。例えば、誤差信号は、高速誘導回転ミラー４０Ａ及び４０Ｂを駆動するために生センサデータを処理して指令を生成するＳＭＭ２６内の安定化コントローラに送ることができる。各々が２つの制御軸を有するこれらの２つの高速誘導回転ミラーは、図示のように、ＳＭＭ２６の上流側に置くことができる。回転ミラーは、各々、高速誘導モータに取り付けることができる。特定的な実施形態では、圧電ミラー駆動装置を設置して、迅速な（２００Ｈｚ）ビーム指向及び位置補正を可能にすることができる。
【００４８】
モータは、２つの軸内でミラー角度を作動し、従って、レーザビームの光路を向け直すことができる。２つの制御軸を有する２つのモータは、ＢＤＵ安定化コントローラが垂直方向及び水平方向のビーム指向及び位置誤差を独立して調節することを可能にすることができる。制御システムは、パルス間でビーム誤差を補正することができる。すなわち、各レーザパルスからのビーム誤差をフィードバック制御システムに供給し、誘導モータ向けに指令を生成することができる。フィードバック制御システムを作動させるのに使用される電子機器は、「安定化コントローラ」に配置することができる。図６に示すようなミラーを配置することにより、レーザ、減衰器（設けられている場合）、及び他の光学器械によるドリフトを補正することができる。従って、一部の場合には、安定した（位置及び指向において）ビームを１０μｒａｄ以内までの安定性を有する光学器械モジュール２８の入口に投射することができる。
【００４９】
ＳＭＭ２６でモニタされたパルスエネルギをレーザのエネルギ制御アルゴリズムへのフィードバック信号及び入力として用いることができる。ガス放電レーザに対しては、レーザの放電電圧を調節してパルスエネルギを変えることができる。エネルギ制御アルゴリズムは、ＳＭＭ２６での（光学器械モジュール２８入力部での）エネルギを安定化させることができるので、光吸収又は他の原因によるパルスエネルギのあらゆる短期的又は長期的ドリフトを補正することができる。
上述のように、ＳＭＭ２６は、ビームサイズ及びビーム発散（波面曲率）も測定することができる。一般的に、レーザ出口の開口を利用してレーザからのビームサイズを固定することができる。しかし、レーザからのビーム発散は、光学器械の加熱、レーザエネルギ、レーザ電圧、フッ素エキシマレーザ使用時の放電ガス中のＦ２濃度による変わる可能性がある。
【００５０】
図６及び図７に示すように、ビーム発散及びビームサイズは、ＢＤＵ２４に沿って位置決めすることができる調節可能なビーム拡大器５０２を使用して能動的に制御することができる。図２に示すように、ビーム拡大器５０２は、４つのレンズ、すなわち、２つの水平レンズ５０４Ａ、５０４Ｂ及び２つの垂直レンズ５０４Ｃ、５０４Ｄを含むことができる。１つの構成においては、ビーム拡大器５０２は、約０．３０ｍの長さＬを有し、かつ水平軸において１２ｍｍ、垂直軸において９ｍｍの公称入力部、水平軸において５ｍｍ、垂直軸において１８ｍｍの公称出力部を有するようにサイズを決めることができる。例示的な構成においては、レンズ５０４Ａは、ｆ＝５０７．０ｍｍの平凸円柱レンズとすることができ、レンズ５０４Ｂは、ｆ＝２０２．８ｍｍの平凸円柱レンズとすることができ、レンズ５０４Ｃは、ｆ＝２０２．８ｍｍの平凸円柱レンズとすることができ、レンズ５０４Ｄは、ｆ＝４０５．６ｍｍの平凸円柱レンズとすることができる。代替構成において、レンズ５０４Ａ及び５０４Ｃは、代わりに単一のレンズを使用することができる。ビーム発散及びビームサイズの変化は、ビーム拡大器レンズの間隔を調節することによって達成することができる。具体的には、レンズ５０４Ａと５０４Ｂとの間隔は、水平軸においてビームを変えるように変更することができ、レンズ５０４Ｃと５０４Ｄとの間隔は、垂直軸においてビームを変えるように変更することができる。一実施形態では、可動レンズを線形電動駆動装置上に取り付けることができる。こうして、拡大器５０４は、水平方向及び垂直方向のビーム波面の独立した制御を可能にすることができる。
【００５１】
先に開示した本発明の実施形態の態様は、好ましい実施形態のみであることを意図したものであり、いかなる点においても本発明の開示内容を特に特定の好ましい実施形態だけに制限することを意図したものではないことが当業者によって理解されるであろう。当業者によって理解かつ認識されることになる開示した発明の実施形態の開示した態様に多くの変更及び修正を行うことができる。特許請求の範囲は、その範囲及び意味において、本発明の実施形態の開示した態様だけではなく、当業者には明らかであろう均等物及び他の修正及び変更も包含するように想定されている。「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」を満たすために必要される詳細において本特許出願で説明かつ示した「ラインビームとして成形されたレーザと基板上に堆積された膜との間の相互作用を実現するためのシステム及び方法」の実施形態の特定的な態様は、上述の実施形態の態様によって解決すれる問題に対する上述の実施形態の態様のあらゆる上述の目的、又は上述の実施形態の態様に対するあらゆる他の理由又はその目的を十分に達成することができるが、本発明の説明した実施形態のここで説明した態様は、単に例示的なものであり、本発明によって広く考えられている内容を示しかつ表すものであることが当業者によって理解されるものとする。実施形態のここで説明して請求した態様の範囲は、本明細書の教示内容に基づいて当業者に現在明らかであるか又は明らかになると考えられる他の実施形態も完全に包含するものである。本発明の「ラインビームとして成形されたレーザと基板上に堆積された膜との間の相互作用を実現するシステム及び方法」の範囲は、特許請求の範囲によってのみ唯一かつ完全に限定され、いかなるものも特許請求の範囲の請求事項を超えるものではない。単数形でのこのような特許請求の範囲中の要素への言及は、明示的に説明されない限り、このような特許請求の範囲の要素を解釈するに際して「１つ及び１つのみ」を意味することを意図せず、かつ意味すべきではなく、むしろ「１つ又はそれよりも多く」を意味するものとする。当業者に公知か又は後で公知になる実施形態の上述の態様の要素のいずれかに対する全ての構造的及び機能的均等物は、明示的な引用により本明細書に組み込まれ、かつ特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。本明細書及び／又は特許請求の範囲において使用され、かつ本明細書及び／又は本出願における特許請求の範囲において明示的に意味が与えられたあらゆる用語は、このような用語に対して辞書又は他の一般的に使用される意味に関係なく、そのような意味を有するものとする。実施形態のいずれかの態様として本明細書で説明した装置又は方法は、それが特許請求の範囲によって包含されるために本出願で開示した実施形態の態様によって解決しようとする各及び全ての問題に対処することを意図しておらず、又は必要でもない。本発明の開示のいかなる要素、構成要素、又は方法段階も、その要素、構成要素、又は方法段階が明示的に特許請求の範囲に列挙されているか否かに関係なく、一般的に与えることを意図したものではない。特許請求の範囲における請求項のいかなる要素も、その要素が語句「のための手段」として、又は方法請求項の場��にその要素が「行為」の代わりに「段階」として説明されていない限り、「３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２」も第６項の規定の下で解釈されないものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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【図５Ｌ】
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【図５Ｍ】
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【図５Ｎ】
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【図５Ｏ】
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【図５Ｐ】
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【図５Ｑ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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