【手続補正書】
【提出日】平成27年6月19日(2015.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を熱処理する装置であって、
電磁エネルギーパルスを生成するように動作可能な電磁エネルギー源と、
前記電磁エネルギー源から電磁エネルギーパルスを受信するように位置決めされるパルスコンバイナ、パルスシェーパ、ホモジナイザおよび開孔部材を備える光学システムと、
前記光学システムに対して基板を移動させるように動作可能な基板支持体と、
前記光学システムの光路に沿って前記基板を視認するように動作可能な結像システムと
を備える装置。
【請求項２】
前記パルスコンバイナは第１のパルスを偏光する第１の偏光子と、第２のパルスを偏光する第２の偏光子と、偏光面を有する合成光学系とを備え、前記第１のパルスおよび前記第２のパルスは前記偏光面の互いに反対側に誘導される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記結像システムは、基板から反射された光を視認光学系に選択的に反射する反射体を備える、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
電磁エネルギーパルスを合成する装置であって、
第１のエネルギー入力と、
第２のエネルギー入力と、
前記第１のエネルギーに第１の光学特性を与える第１の光学系と、
前記第２のエネルギーに第２の光学特性を与える第２の光学系と、
前記第１の光学特性および前記第２の光学特性に基づいてエネルギーを反射または透過する選択面と、
前記第１のエネルギーパルスを前記選択面の第１の側にある第１の場所に誘導し、前記第２のエネルギーパルスを前記選択面の前記第１の側の反対側の前記選択面の第２の側にある第２の場所に誘導する誘導光学系であって、前記第１の場所と前記第２の場所が位置合わせされる、誘導光学系と、
前記選択面に光学的に結合される診断モジュールと
を備える装置。
【請求項５】
前記診断モジュールはエネルギー検出器と、強度プロファイル検出器とを備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
能動ｑスイッチをそれぞれが有する複数のレーザエネルギー源と、
前記レーザエネルギー源に光学的に結合される少なくとも２つのコンバイナであって、各コンバイナは合成光学系を有し、各合成光学系は選択面を有する、少なくとも２つのコンバイナと、
前記複数のレーザエネルギー源から各選択面の互いに反対側に光を誘導する光学システムと、
各合成光学系からパルスを受信するパルス強度プロファイル検出器と、
各合成光学系からパルスを受信するパルスエネルギー検出器と、
異なる長さを有する複数の光路を備えるパルスシェーパであって、前記コンバイナに高テク的に結合される、パルスシェーパと、
前記パルスシェーパに光学的に結合される少なくとも２つのマイクロレンズアレイを備えるホモジナイザと
を備える熱処理システム。
【請求項７】
前記少なくとも２つのコンバイナはそれぞれ、２つのエネルギーパルスを合成して１つのエネルギーパルスにし、前記合成されたエネルギーパルスは前記コンバイナのうちの一方のコンバイナの寸法よりも短い距離だけ分離される、請求項６に記載の熱処理システム。
【請求項８】
基板を処理するシステムであって、
電磁エネルギー源と、
前記電磁エネルギーを合焦する光学システムと、
その中に埋め込まれた反射部分を有する開孔部材であって、前記反射部分は前記電磁エネルギーがそこを通って投影する開口部を有し、前記反射部分の表面は前記電磁エネルギーの焦点面に位置決めされる、開孔部材と
を備えるシステム。
【請求項９】
前記開孔部材は石英であり、前記反射部分は誘電体ミラーである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
エネルギーを検出光学系に反射する反射面を有するサンプリング光学系を備える結像システムをさらに備える、請求項６に記載の熱処理システム。
【請求項１１】
前記サンプリング光学系が前記ホモジナイザからエネルギーを送達する、請求項１０に記載の熱処理システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１は、基板をレーザ処理するためのシステム１００の平面図である。システム１００は、複数のパルス状レーザパルスを生成する複数のパルス式レーザ源を有するエネルギー入力モジュール１０２と、個々のパルス状レーザパルスを合成して、合成パルス状レーザパルスにし、かつ合成パルス状レーザパルスの強度、周波数特性および極性特性を制御するパルス制御モジュール１０４と、合成済みパルス状レーザパルスのパルスの時間プロファイルを調整するパルス整形モジュール１０６と、パルスの空間エネルギー分布を調整して、合成パルス状レーザパルスを重ね合わせて単一の均一なエネルギー場にするホモジナイザ１０８と、エネルギー場から残留エッジ不均一性を除去する開孔部材１１６と、レーザエネルギー場と基板支持体１１０上に配置される基板とを正確に位置合わせできるようにする位置合わせモジュール１１８とを備える。コントローラ１１２が、レーザパルスの生成を制御するためにエネルギー入力モジュール１０２に、パルス特性を制御するためにパルス制御モジュール１０４に、かつエネルギー場に対する基板の移動を制御するために基板支持体１１０に結合される。筐体１１４が典型的には、システム１００の動作構成要素を封入する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
レーザは、高出力レーザ放射の、例えば、約１００ｎｓｅｃ未満の持続時間の短いパルスを形成することができる任意のタイプのレーザとすることができる。典型的には、５００を超える空間モードを有し、Ｍ２が約３０より大きい高モダリティ（high modality）レーザが用いられる。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ガラス、チタン−サファイアなど固体レーザ、または他の希土類元素をドープされた結晶レーザが頻繁に用いられるが、エキシマレーザ、例えば、ＸｅＣｌ２、ＡｒＦまたはＫｒＦレーザなどガスレーザを用いることもできる。レーザは、例えば、ｑスイッチング（受動または能動）、利得スイッチングまたはモード同期によって切り替えることができる。レーザの出力に近接してポッケルスセルを用いて、レーザによって放出されたビームを遮断することによってパルスを形成することもできる。一般的に、パルス式レーザ処理のために使用可能なレーザは、約１ｎｓｅｃ〜約１００μｓｅｃの持続時間で約１００ｍＪ〜約１０Ｊのエネルギー含量を有し、典型的には約８ｎｓｅｃにおいて約１Ｊを有するレーザ放射のパルスを生成することができる。レーザは、約４００ｎｍ〜約１，０００ｎｍ、例えば、約５３２ｎｍなど、約２００ｎｍ〜約２，０００ｎｍの波長を有することができる。一実施形態では、レーザは、ｑスイッチング式周波数逓倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザである。レーザは全て同じ波長において動作することができるか、またはレーザのうちの１つまたは複数が、エネルギー入力モジュール１０２内の他のレーザと異なる周波数において動作することができる。レーザを増幅して、所望の出力レベルをもたらすことができる。大抵の場合、増幅媒体は、レージング媒体と同じ、または類似の組成物になる。個々のレーザパルスは通常、単独で増幅されるが、実施形態によっては、合成後に全てのレーザパルスを増幅することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
複数のレーザは、各レーザがパルス制御モジュール１０４の中に現れる複数のパルスを生成するように配列され、パルス制御モジュールは１つまたは複数のパルスコントローラ１０５を有することができる。図２Ａは、一実施形態によるパルスコントローラ２００Ａの平面図である。図１に関連して上述した１つまたは複数のパルスコントローラ１０５はそれぞれ、図２Ａに示されるパルスコントローラ２００Ａなどパルスコントローラとすることができる。光の汚染を防ぐために筐体２９９内に入れられた光学系を用いて、パルスコントローラ２００Ａは、エネルギー入力モジュール１０２から受信された第１の入力パルス２２４Ａと、エネルギー入力モジュール１０２から受信された第２の入力パルス２２４Ｂとを合成して、１つの出力レーザパルス２３８にする。２つの入力レーザパルス２２４Ａ／Ｂは、筐体２９９の開口部内に配置される入力レンズ２０２Ａおよび２０２Ｂを通ってパルスコントローラ２００Ａに入る。図２Ａの実施形態では、２つの入力レンズ２０２Ａ／Ｂは、筐体２９９の１つの表面に沿って位置合わせされ、レーザパルス２２４Ａ／Ｂは概ね平行な向きで筐体２９９に入る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
一実施形態では、選択面２０９は偏光面である。偏光面は直線の極性軸を有することができ、偏光面の軸に対して平行な入射パルス２２６Ｂを偏光することによって、入射パルス２２６Ｂが偏光面を透過できるようにし、偏光面の軸に対して垂直な入射パルス２２６Ａを偏光することによって、入射パルス２２６Ａが偏光面から反射できるようにする。２つの入射パルス２２６Ａ／Ｂを偏光面上の同じ場所に位置合わせすることによって、合成光学系２０８の第１の出口面２０７Ｃから、面２０７Ｃに対して垂直に現れる合成パルス２２８を作り出し、合成パルス２２８の屈折を避ける。代替として、選択面２０９は円偏光子とすることができ、入射パルス２２６Ａが反射するために円偏光子の向きと反対に円偏光され、入射パルス２２６Ｂが透過するために円偏光子と同じ向きで円偏光される。別の実施形態では、入射パルス２２６Ａ／Ｂは異なる波長を有することができ、選択面２０９は、誘電体ミラーの場合のように、一方の波長の光を反射し、別の波長の光を透過するように構成することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
偏光実施形態では、入射パルス２２６Ａ／Ｂの偏光は、偏光フィルタなどの偏光子２０６Ａ／Ｂを用いて成し遂げられる。偏光フィルタ２０６Ａ／Ｂは、合成光学系２０８の選択面２０９によって選択的に反射または透過されるように入力パルス２２４Ａ／Ｂを偏光する。偏光子２０６Ａ／Ｂは、選択面２０９における選択的な反射および透過のために直交する偏光を生成するように互いに直交するように配向される偏光軸を有する波長板、例えば、半波長板または４分の１波長板とすることができる。各偏光子２０６Ａ／Ｂの軸を、例えば、回転アクチュエータ２０５Ａ／Ｂを用いて独立して調整し、入射パルス２２６Ａ／Ｂの偏光を選択面２０９の偏光軸と正確に位置合わせすることができるか、または入射パルス２２６Ａ／Ｂの偏光軸と選択面２０９の偏光軸との間に所望の偏角を与えることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
入射パルス２２６Ａ／Ｂの偏光軸を調整することによって、合成パルス２２８の強度が制御される。なぜなら、偏光フィルタはマリュスの法則に従って入射光を透過し、その法則によれば、偏光フィルタによって透過される光の強度は、入射強度と、フィルタの偏光軸と入射光の偏光軸との間の角度の余弦の二乗とに比例することが成り立つためである。したがって、偏光子２０６Ａの偏光軸が選択面２０９の偏光軸に対して垂直な向きから逸れるように偏光子２０６Ａを回転させると、入射パルス２２６Ａの一部が選択面２０９を透過する。同様に、偏光子２０６Ｂの偏光軸が選択面２０９の偏光軸に対して平行な向きから逸れるように偏光子２０６Ｂを回転させると、入射パルス２２６Ｂの一部が選択面２０９から反射される。各入射パルス２２６Ａ／Ｂからのこの「非選択」光は合成して排除パルス２３０になり、そのパルスは第２の出口面２０７Ｄを通して合成光学系２０８から出て、パルス排除部２１０に入る。このようにして、各偏光子は、偏光フィルタを通り抜けるパルスの強度を減衰させる調光スイッチとしての役割を果たす。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
合成パルス２２８は、合成パルス２２８を出力パルス２３８とサンプリングパルス２３２とに分離する第１のスプリッタ２１２と相互作用する。スプリッタ２１２は部分ミラーまたはパルススプリッタとすることができる。サンプリングパルス２３２は診断モジュール２３３に誘導され、診断モジュールは、サンプリングパルス２３２の特性を解析して出力パルス２３８の特性を示す。図２Ａの実施形態では、診断モジュール２３３は、パルスの強度プロファイルおよびパルスの全エネルギー含量をそれぞれ検出する２つの検出器２１６および２１８を有する。第２のスプリッタ２１４が、それぞれの検出器に入力するための第１のパルス２３６および第２のパルス２３４を形成する。強度プロファイル検出器２１６は、非常に短い時間スケールにおいてモニタ上に入射する光の強度を信号として出力する強度モニタである。強度プロファイル検出器に入射する光パルスは、１ピコ秒（ｐｓｅｃ）〜１００ｎｓｅｃの全持続時間を有することができるので、フォトダイオードまたはフォトダイオードアレイとすることができる強度プロファイル検出器は、これらの時間スケールを細分した有効な時間スケールにおいて強度信号を与える。エネルギー検出器２１８は、熱電対など焦電デバイスとすることができ、入射電磁放射をエネルギーサンプルパルス２３４のエネルギー含量を示すために測定することができる電圧に変換する。第１のスプリッタ２１２および第２のスプリッタ２１４は、第１のスプリッタ２１２および第２のスプリッタ２１４の透過割合に基づいて入射光の既知の割合をサンプリングするので、出力パルス２３８のエネルギー含量は、エネルギーサンプルパルス２３４のエネルギー含量から計算することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図５Ａは、一実施形態による開孔部材５００の側面図である。図１の開孔部材１１６は図５Ａの開孔部材５００とすることができる。開孔部材５００は、選択された波長を有する光またはレーザ放射など、選択された形のエネルギーに対して概ね透明である第１の部材５０２を有する。不透明または反射性とすることができるエネルギー阻止部材５０４が、第１の部材５０２の表面の一部にわたって形成され、エネルギーが開口部５０８の形状において通り抜けることになる開口部５０８を画定する。第２の部材５０６が第１の部材５０２およびエネルギー阻止部材５０４にわたって配置され、開口部５０８を覆う。第２の部材５０６も、開孔部材５００を通って透過されることになるエネルギーに対して概ね透明であり、第１の部材５０２と同じ材料とすることができる。開孔部材５００のエッジは、微粒子が開口部５０８に入らないのを確実にする被覆５１０によって包囲される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
第１の部材５０２および第２の部材５０６は典型的には同じ材料、通常ガラスまたは石英から形成される。エネルギー阻止部材５０４は、金属、白色塗料または誘電体ミラーなど不透明部分または反射部分とすることができる。エネルギー阻止部材５０４は形成および整形することができ、形成および整形されたエネルギー阻止部材５０４は、カナダバルサムなど適切な接着剤を用いて第１の部材５０２に貼付することができる。代替として、エネルギー阻止部材５０４は、第１の部材５０２上に堆積することができ、その後、開口部５０８を設けるためにエッチングすることができる。第２の部材５０６は典型的には、接着剤を用いてエネルギー阻止部材５０４に貼付される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
サンプリング光学系６１２は基板支持体に、かつ検出モジュール６１６に光学的に結合される反射面６１８を有する。開孔部材１１６からのエネルギーが透過光学系６０２に入り、第１の透過光学系６１０、サンプリング光学系６１２および第２の透過光学系６１４を通り抜け、基板支持体１１０の工作面１２０上に配置される基板を照明する。基板から反射されたエネルギーは、第２の透過光学系６１４を通って戻るように進行し、サンプリング光学系６１２の反射面６１８から反射する。反射されたエネルギーは検出光学系６１６に誘導される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
検出光学系６１６は、第１の誘導光学系６０４と、第２の誘導光学系６０６と、検出器６０８とを有する。第１の誘導光学系６０４および第２の誘導光学系６０６は基板から反射されたエネルギー場を検出器６０８上の所望の位置に位置決めするように動作可能である。これにより、エネルギー場の種々の部分を検出器６０８において高い精度で結像できるようになる。検出器６０８は、基板と相互作用するエネルギー場を視覚化できるようにするフォトダイオードアレイまたはＣＣＤマトリックスなどの視認光学系とすることができる。基板がエネルギー場によって照明されるときに、結像システム６００を用いて基板上のマーカを視認し、エネルギー場と基板上の所望の構造との位置合わせを容易にすることができる。代替として、一定の低強度の周囲光源を設けて、基板がエネルギー場によって照明されないときに、結像システム６００を通して基板を視認するのを容易にすることができる。ｘ、ｙ、ｚおよびθに対してバーニア調整を行うことができ、観測結果に基づいて結像システム６００を用いて基板を位置決めし、基板の第１のアニール領域を処理するためにエネルギーおよび基板の正確な位置合わせおよび合焦を達成することができる。その後、後続の位置決めは、コントローラ１１２の管理下で基板支持体１１０によって自動的に実行される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図６の結像モジュール６００内に２つの診断機器６２０および６２２が示されるが、基板の条件を監視する位置に、任意の数の診断機器を配置することができる。幾つかの実施形態では、音響検出器または光音響検出器またはその両方を配置して、基板上のアニーリングエネルギーの音響効果を検出することができる。基板からの音響応答を用いて、相変化など基板材料の状態変化を指示することができる。一実施形態では、聴取デバイスが、基板の一部の溶融を検出することができる。