(57)【要約】光パルスストレッチャーは、第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、第１反射光を導光して、分離光学素子の第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、反射光学素子の裏面側に配置されて反射光学素子を保持する保持部材と、を備える。
2019229823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、
前記第１反射光を導光して、前記分離光学素子の前記第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、
前記反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、前記反射光学素子の裏面側に配置されて前記反射光学素子を保持する保持部材と、
を備えた、光パルスストレッチャー。
【請求項２】
請求項１に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記貫通孔の開口部は、第１方向の開口幅が前記第１方向と直交する第２方向の開口幅よりも長い、光パルスストレッチャー。
【請求項３】
請求項２に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記開口部は略長方形である、光パルスストレッチャー。
【請求項４】
請求項３に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記開口部は隅に丸みのある略長方形である、光パルスストレッチャー。
【請求項５】
請求項２に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記開口部は略楕円形である、光パルスストレッチャー。
【請求項６】
請求項２に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記貫通孔は長穴である、光パルスストレッチャー。
【請求項７】
請求項１に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記反射光学系は複数の反射光学素子を含み、
前記複数の反射光学素子の各々の裏面側に前記保持部材が配置された、光パルスストレッチャー。
【請求項８】
請求項７に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記複数の反射光学素子に含まれる第１の反射光学素子を保持する前記保持部材は、第１方向の開口幅が前記第１方向と直交する第２方向の開口幅よりも長い第１の開口部を有し、
前記複数の反射光学素子に含まれる第２の反射光学素子を保持する前記保持部材は、第３方向の開口幅が前記第３方向と直交する第４方向の開口幅よりも長い第２の開口部を有し、
前記第１方向と前記第３方向とが略同一の方向である、光パルスストレッチャー。
【請求項９】
請求項１に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記反射光学素子に入射したパルスレーザ光の光路軸の延長線上に配置された受光部と、
前記受光部を冷却する冷却機構と、
をさらに備えた、光パルスストレッチャー。
【請求項１０】
請求項９に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記冷却機構は前記受光部に形成された冷却媒体流路を含む、光パルスストレッチャー。
【請求項１１】
請求項９に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記冷却機構は前記受光部に形成された放熱フィンを含む、光パルスストレッチャー。
【請求項１２】
請求項９に記載の光パルスストレッチャーであって、
前記受光部は光ダンパーを含む、光パルスストレッチャー。
【請求項１３】
レーザ装置であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバに配置された一対の放電電極と、
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された光パルスストレッチャーと、
を備え、
前記光パルスストレッチャーが、
第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、
前記第１反射光を導光して、前記分離光学素子の前記第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、
前記反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、前記反射光学素子の裏面側に配置されて前記反射光学素子を保持する保持部材と、
を備えた、レーザ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、
前記保持部材は、前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光のビーム断面の面積よりも開口面積が大きい前記貫通孔を有する、レーザ装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、
前記光パルスストレッチャーを収容する筐体の周囲にガス流れを発生させる空冷機構をさらに備え、
前記光パルスストレッチャーを収容する筐体に、溝を含む放熱フィンが形成されており、
前記空冷機構によって前記筐体の周囲に発生するガス流れの方向と前記溝の方向とが同一の方向である、レーザ装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載のレーザ装置であって、
前記レーザ装置は、紫外線領域のパルスレーザ光を出力するエキシマレーザ装置である、レーザ装置。
【請求項１７】
電子デバイスの製造方法であって、
レーザ共振器と、
前記レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバに配置された一対の放電電極と、
前記レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された光パルスストレッチャーと、
を備え、
前記光パルスストレッチャーが、
第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、
前記第１反射光を導光して、前記分離光学素子の前記第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、
前記反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、前記反射光学素子の裏面側に配置されて前記反射光学素子を保持する保持部材と、
を備えたレーザ装置によってパルスレーザ光を生成し、
前記パルスレーザ光をレーザアニール装置に出力し、
前記レーザアニール装置内で基板上に前記パルスレーザ光を照射すること
を含む、
電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光パルスストレッチャー、レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザアニール装置は、ガラス基板上に成膜されたアモルファス（非結晶）シリコン膜にエキシマレーザ等のレーザ装置から出力された紫外線領域の波長を有するパルスレーザ光を照射し、ポリシリコン膜に改質する装置である。アモルファスシリコン膜をポリシリコン膜に改質することにより、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を作製することができる。このＴＦＴは、比較的大きな液晶ディスプレイに使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４８５４９号公報
【特許文献２】特開２００２−０７５８３１号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０２８０３０８号明細書
【概要】
【０００４】
本開示の１つの観点に係る光パルスストレッチャーは、第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、第１反射光を導光して、分離光学素子の第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、反射光学素子の裏面側に配置されて反射光学素子を保持する保持部材と、を備える。
【０００５】
本開示の１つの観点に係るレーザ装置は、レーザ共振器と、レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するレーザチャンバと、レーザチャンバに配置された一対の放電電極と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された光パルスストレッチャーと、を備える。光パルスストレッチャーが、第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、第１反射光を導光して、分離光学素子の第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、反射光学素子の裏面側に配置されて反射光学素子を保持する保持部材と、を備える。
【０００６】
本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、レーザ装置によってパルスレーザ光を生成し、パルスレーザ光をレーザアニール装置に出力し、電子デバイスを製造するために、レーザアニール装置内で基板上にパルスレーザ光を照射することを含む。レーザ装置が、レーザ共振器と、レーザ共振器に配置され、レーザガスを収容するレーザチャンバと、レーザチャンバに配置された一対の放電電極と、レーザ共振器から出力されたパルスレーザ光の光路に配置された光パルスストレッチャーと、を備える。光パルスストレッチャーが、第１の面に入射したパルスレーザ光を第１透過光と第１反射光とに分離する分離光学素子と、第１反射光を導光して、分離光学素子の第１の面と反対側の第２の面に入射させる反射光学系と、反射光学系に含まれる反射光学素子の反射面の面積よりも開口面積が小さい貫通孔を有し、反射光学素子の裏面側に配置されて反射光学素子を保持する保持部材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、比較例に係るレーザ装置１及びレーザアニール装置４０の構成を模式的に示す。
【図２】図２Ａは、本開示の第１の実施形態における光パルスストレッチャー１６ａの構成を概略的に示す。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線におけるビーム断面と、ＩＩＢ−ＩＩＢ線の位置から見たホルダとを拡大して示す。図２Ｃは、図２ＡのＩＩＣ−ＩＩＣ線におけるビーム断面と、ＩＩＣ−ＩＩＣ線の位置から見たホルダとを拡大して示す。図２Ｄは、図２ＡのＩＩＤ−ＩＩＤ線におけるビーム断面を拡大して示す。
【図３】図３は、本開示の第１の実施形態の第１の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。
【図４】図４は、本開示の第１の実施形態の第２の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。
【図５】図５は、本開示の第１の実施形態の第３の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。
【図６】図６は、本開示の第２の実施形態の第１の例における光パルスストレッチャー１６ｅの構成を概略的に示す。
【図７】図７は、本開示の第２の実施形態の第２の例における光パルスストレッチャー１６ｆの構成を概略的に示す。
【図８】図８は、本開示の第２の実施形態の第３の例における光パルスストレッチャー１６ｇの構成を概略的に示す。
【図９】図９は、本開示の第２の実施形態の第４の例における光パルスストレッチャー１６ｈの構成を概略的に示す。
【図１０】図１０は、本開示の第２の実施形態の第５の例における光パルスストレッチャー１６ｉの一部の構成を概略的に示す。
【図１１】図１１は、本開示の第２の実施形態の第６の例における光パルスストレッチャー１６ｊの一部の構成を概略的に示す。
【図１２】図１２は、本開示の第２の実施形態の第７の例における光パルスストレッチャー１６ｋの構成を概略的に示す。
【図１３】図１３は、本開示の第２の実施形態の第８の例における光パルスストレッチャー１６ｍの構成を概略的に示す。
【図１４】図１４は、本開示の第２の実施形態の第１、第３、第５、及び第７の例において用いられる冷却水配管の構成を概略的に示す。
【図１５】図１５は、本開示の第２の実施形態の第２、第４、第６、及び第８の例における放熱フィンの構成を概略的に示す。
【実施形態】
【０００８】
＜内容＞
１．比較例
１．１  構成
１．１．１  レーザチャンバ
１．１．２  光パルスストレッチャー
１．１．３  パルスエネルギー計測部
１．１．４  レーザアニール装置
１．２  動作
１．２．１  制御部
１．２．２  レーザチャンバ
１．２．３  光パルスストレッチャー
１．２．４  パルスエネルギー計測部
１．２．５  換気装置
１．２．６  レーザアニール装置
１．３  課題
２．貫通孔を有するホルダで凹面ミラーを保持する光パルスストレッチャー
２．１  構成
２．２  作用
２．３  開口部の形状についての第１の変形例
２．４  開口部の形状についての第２の変形例
２．５  開口部の形状についての第３の変形例
２．６  その他の変形例
３．筐体に冷却機構を備えた光パルスストレッチャー
３．１  冷却媒体流路を備えた冷却プレートを筐体に取り付けた例
３．２  放熱フィンを備えた冷却プレートを筐体に取り付けた例
３．３  冷却媒体流路を備えた冷却プレートを筐体の開口に配置した例
３．４  放熱フィンを備えた冷却プレートを筐体の開口に配置した例
３．５  冷却媒体流路と光ダンパーを備えた冷却プレート
３．６  放熱フィンと光ダンパーを備えた冷却プレート
３．７  冷却媒体流路を筐体に形成した例
３．８  放熱フィンを筐体に形成した例
３．９  冷却水配管の例
３．１０  放熱フィンにおける溝の方向
４．補足
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
１．比較例
１．１  構成
図１は、比較例に係るレーザ装置１及びレーザアニール装置４０の構成を模式的に示す。図１に示されるレーザ装置１は、レーザチャンバ１０と、放電電極１１ａ及び１１ｂと、充電器１２と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）１３と、リアミラー１４と、出力結合ミラー１５と、を含む。レーザ装置１は、さらに、光パルスストレッチャー１６と、パルスエネルギー計測部１７と、レーザ制御部１９と、筐体２０と、を含む。レーザ装置１は、レーザアニール装置４０等の外部装置に入射させるための紫外線領域のパルスレーザ光を出力するエキシマレーザ装置である。
【００１１】
図１においては、放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向に垂直な方向からみたレーザ装置１が示されている。レーザ装置１から出力されるパルスレーザ光の進行方向は、＋Ｚ方向である。放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向は、＋Ｖ方向又は−Ｖ方向である。−Ｖ方向は、重力の方向とほぼ一致している。Ｈ方向は、Ｚ方向とＶ方向との両方に垂直な方向である。なお、正負を区別する必要がない場合は正負の符号は省略する。
【００１２】
１．１．１  レーザチャンバ
レーザチャンバ１０は、例えば、レアガスとしてアルゴンガス又はクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガス又は塩素ガス、バッファガスとしてネオンガス又はヘリウムガスを含むレーザガスを封入している。
レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられている。レーザチャンバ１０には開口が形成され、この開口を電気絶縁部２８が塞いでいる。電気絶縁部２８には、複数の導電部２９が埋め込まれている。
レーザチャンバ１０内には、放電電極１１ａ及び１１ｂが配置されている。放電電極１１ａは電気絶縁部２８に支持され、導電部２９に電気的に接続されている。放電電極１１ｂはレーザチャンバ１０の構成部材に支持されるとともに、電気的に接続されている。レーザチャンバ１０の構成部材は接地電位に接続されている。
【００１３】
導電部２９には、パルスパワーモジュール１３が接続されている。パルスパワーモジュール１３は、図示しない充電コンデンサと、スイッチ１３ａと、を含む。パルスパワーモジュール１３の充電コンデンサには、充電器１２が接続されている。
【００１４】
リアミラー１４及び出力結合ミラー１５が、レーザ共振器を構成する。リアミラー１４は高反射膜を含む。リアミラー１４は、レーザチャンバ１０の外部で、筐体１４９に収容されている。出力結合ミラー１５は、透明基板に形成された部分反射膜を含む。出力結合ミラー１５は、レーザチャンバ１０の外部で、筐体１５９に収容されている。
【００１５】
１．１．２  光パルスストレッチャー
光パルスストレッチャー１６は、出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光の光路に配置されている。光パルスストレッチャー１６は、ビームスプリッタ１６０及び第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４を含む。ビームスプリッタ１６０及び第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４は、筐体１６９の内部に収容されている。
【００１６】
ビームスプリッタ１６０は、パルスレーザ光を高い透過率で透過させるＣａＦ２基板で構成される。ビームスプリッタ１６０の第１の面にはパルスレーザ光を一部反射し他の一部を透過させる部分反射膜がコートされ、第１の面と反対側の第２の面にはパルスレーザ光を高い透過率で透過させる反射防止膜がコートされている。ビームスプリッタ１６０は、本開示における分離光学素子に相当する。第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４は、本開示における反射光学系を構成する。第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の各々は、本開示における反射光学素子に相当する。第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の各々は、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の各々の裏面側に配置されたホルダ２６に保持されている。ホルダ２６は筐体１６９の紙面と平行な壁面に固定されている。
【００１７】
筐体１６９の材質としては、例えば、アルミニウムの表面にニッケルをめっきしたものが用いられる。ニッケルめっきは、表面が酸化しても安定した層を形成し、剥がれたりダストを発生させたりすることが少ないため、筐体１６９の内部の反射光学素子等の劣化が抑制される。あるいは、化学的に安定した金属として、金又は白金が用いられてもよい。
【００１８】
１．１．３  パルスエネルギー計測部
パルスエネルギー計測部１７は、光パルスストレッチャー１６を通過したパルスレーザ光の光路に配置されている。パルスエネルギー計測部１７は、ビームスプリッタ１７１及び光センサ１７２を含む。ビームスプリッタ１７１及び光センサ１７２は、筐体１７９の内部に収容されている。筐体１５９、１６９及び１７９の内部は互いに連通している。
【００１９】
レーザチャンバ１０、筐体１４９、１５９、１６９及び１７９が、筐体２０に収容されている。筐体２０は、吸気口２１と、換気装置２２と、風速センサ２７とを有している。
【００２０】
１．１．４  レーザアニール装置
レーザアニール装置４０は、レーザアニール制御部４１と、フライアイレンズ４２と、高反射ミラー４３と、コンデンサ光学系４４と、駆動機構４５と、テーブル４６と、を含む。フライアイレンズ４２は、透明基板に形成された多数のレンズを含む。フライアイレンズ４２とコンデンサ光学系４４とでケーラー照明が構成される。テーブル４６に、アモルファスシリコン膜が成膜されたガラス基板等の被照射物Ｓが搭載される。駆動機構４５は、テーブル４６をＨＺ面内で移動可能に構成されている。
【００２１】
１．２  動作
１．２．１  制御部
レーザアニール装置４０に含まれるレーザアニール制御部４１は、駆動機構４５及びその他のレーザアニール装置４０の構成要素を制御する。また、レーザアニール制御部４１は、レーザ装置１に対して、目標パルスエネルギーの設定信号及び発振トリガ信号を送信する。
【００２２】
レーザ装置１に含まれるレーザ制御部１９は、レーザアニール制御部４１から目標パルスエネルギーの設定信号及び発振トリガ信号を受信する。レーザ制御部１９は、目標パルスエネルギーの設定信号に基づいて充電器１２の充電電圧を設定する。また、レーザ制御部１９は、発振トリガ信号に基づいて、パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａにトリガ信号を送信する。
【００２３】
パルスパワーモジュール１３は、レーザ制御部１９からトリガ信号を受信すると、充電器１２に充電された電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を放電電極１１ａ及び１１ｂの間に印加する。
【００２４】
１．２．２  レーザチャンバ
放電電極１１ａ及び１１ｂの間に高電圧が印加されると、放電電極１１ａ及び１１ｂの間に放電が起こる。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスが励起されて高エネルギー準位に移行する。励起されたレーザガスが、その後、低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた波長の光を放出する。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介してレーザチャンバ１０の外部に出射する。
【００２５】
レーザチャンバ１０から出射した光は、リアミラー１４と出力結合ミラー１５との間で往復し、放電電極１１ａと放電電極１１ｂとの間のレーザゲイン空間を通過する度に増幅される。増幅された光の一部が、出力結合ミラー１５を介して、パルスレーザ光として出力される。
【００２６】
１．２．３  光パルスストレッチャー
出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光は、入射光Ｂ０としてビームスプリッタ１６０の第１の面に＋Ｚ方向に入射する。入射光Ｂ０の一部はビームスプリッタ１６０の第１の面を透過し、さらに第２の面を透過することにより、第２の面から第１透過光Ｂ１として＋Ｚ方向に出射する。入射光Ｂ０の他の一部はビームスプリッタ１６０の第１の面によって反射されることにより、第１の面から第１反射光Ｂ１０として−Ｖ方向に出射する。
【００２７】
第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４は、第１反射光Ｂ１０を反射光Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４として順次反射して、反射光Ｂ１４をビームスプリッタ１６０の第２の面に−Ｖ方向に入射させる。ビームスプリッタ１６０の第２の面に−Ｖ方向に入射した反射光Ｂ１４の少なくとも一部は、ビームスプリッタ１６０の第２の面を透過し、第１の面によって反射され、再び第２の面を透過することにより、第２反射光Ｂ２として＋Ｚ方向に出射する。なお、ビームスプリッタ１６０の第１の面から出射した第１反射光Ｂ１０が第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４を経由してビームスプリッタ１６０の第１の面に転写されるように、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４が配置されている。こうして、第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２との光路が重ね合わせられる。
【００２８】
第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２とは、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４によって形成される迂回光路の光路長に応じた時間差を有している。第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２との光路を重ね合わせることにより、光パルスストレッチャー１６は、パルスレーザ光のパルス幅を伸張する。
ビームスプリッタ１６０の第２の面に−Ｖ方向に入射した反射光Ｂ１４の他の一部が、第２透過光Ｂ２０としてビームスプリッタ１６０の第１の面から−Ｖ方向に出射し、再度、上述の迂回光路をたどってもよい。
【００２９】
１．２．４  パルスエネルギー計測部
パルスエネルギー計測部１７に含まれるビームスプリッタ１７１は、光パルスストレッチャー１６を通過したパルスレーザ光を高い透過率でレーザアニール装置４０に向けて透過させるとともに、パルスレーザ光の一部を光センサ１７２の受光面に向けて反射する。光センサ１７２は、受光面に入射したパルスレーザ光のパルスエネルギーを検出し、検出されたパルスエネルギーのデータをレーザ制御部１９に出力する。
【００３０】
レーザ制御部１９は、パルスエネルギー計測部１７から受信したパルスエネルギーのデータに基づいて、充電器１２の充電電圧を制御する。これにより、パルスレーザ光のパルスエネルギーがフィードバック制御される。
【００３１】
１．２．５  換気装置
換気装置２２は、筐体２０の内部の空気を排気する。排気された空気の代わりに、吸気口２１から筐体２０の内部に新しい空気が流入する。これにより、筐体２０の内部に一点鎖線の矢印で示されるガス流れが発生し、筐体２０の内部が換気される。風速センサ２７は筐体２０の内部のガスの流速を計測し、計測データをレーザ制御部１９に送信する。レーザ制御部１９は、計測されたガスの流速に基づいて換気装置２２を制御する。
【００３２】
１．２．６  レーザアニール装置
レーザアニール装置４０において、フライアイレンズ４２及びコンデンサ光学系４４は、被照射物Ｓの表面におけるパルスレーザ光の光強度分布を均一化する。駆動機構４５は、被照射物Ｓの各所定位置にパルスレーザ光が照射されるように、テーブル４６を所定速度で移動させる。アモルファスシリコン膜が成膜されたガラス基板に所定パルス幅及び所定強度のパルスレーザ光が照射されると、アモルファスシリコン膜の一部が溶融する。溶融したアモルファスシリコン膜は、その後、結晶化してポリシリコン膜に改質される。これにより、ＴＦＴを含む電子デバイスを製造することができる。
【００３３】
１．３  課題
光パルスストレッチャー１６の第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４にそれぞれ入射するパルスレーザ光の一部は、それぞれの反射面を透過することがある。反射面を透過したパルスレーザ光のエネルギーはホルダ２６に吸収され、ホルダ２６の温度を上昇させる。ホルダ２６が温度上昇して、熱膨張しあるいは変形することにより、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置又は姿勢が変化する。第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置又は姿勢が変化すると、それぞれのミラーによって反射された反射光の光路軸がずれてしまう。例えば、第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２との光路軸が同軸ではなくなってしまうことがある。
【００３４】
以下に説明する実施形態においては、貫通孔を有するホルダによって第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４を保持する。パルスレーザ光の一部が第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４のそれぞれの反射面を透過したとしても、ホルダの貫通孔を通過するようにすることにより、ホルダの温度上昇を抑制できる。
【００３５】
２．貫通孔を有するホルダで凹面ミラーを保持する光パルスストレッチャー
２．１  構成
図２Ａは、本開示の第１の実施形態における光パルスストレッチャー１６ａの構成を概略的に示す。図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線におけるビーム断面と、ＩＩＢ−ＩＩＢ線の位置から見たホルダ３６とを拡大して示す。図２Ｃは、図２ＡのＩＩＣ−ＩＩＣ線におけるビーム断面と、ＩＩＣ−ＩＩＣ線の位置から見たホルダ３６とを拡大して示す。図２Ｄは、図２ＡのＩＩＤ−ＩＩＤ線におけるビーム断面を拡大して示す。図２Ｂ及び図２Ｃにおいては、凹面ミラー１６１〜１６４の外形が一点鎖線で示されている。
第１の実施形態において、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４を保持する各ホルダ３６は、貫通孔３６ａを有している。ホルダ３６は、本開示における保持部材に相当する。
【００３６】
図２Ｄに示されるように、入射光Ｂ０は、Ｖ方向のビーム幅がＨ方向のビーム幅よりも長い長方形のビーム断面を有している。このビーム断面の形状は、放電電極１１ａ及び１１ｂの間のレーザゲイン空間の形状に対応している。
【００３７】
第１の凹面ミラー１６１に入射した第１反射光Ｂ１０の一部が、第１の凹面ミラー１６１を透過光Ｔ１０として透過することがある。
第２の凹面ミラー１６２に入射した反射光Ｂ１１の一部が、第２の凹面ミラー１６２を透過光Ｔ１１として透過することがある。
第３の凹面ミラー１６３に入射した反射光Ｂ１２の一部が、第３の凹面ミラー１６３を透過光Ｔ１２として透過することがある。
第４の凹面ミラー１６４に入射した反射光Ｂ１３の一部が、第４の凹面ミラー１６４を透過光Ｔ１３として透過することがある。
【００３８】
図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３は、Ｚ方向のビーム幅がＨ方向のビーム幅よりも長い長方形のビーム断面を有している。このビーム断面の形状は、入射光Ｂ０がビームスプリッタ１６０によってＨ方向に平行な軸周りに９０度回転させられた形状に対応している。
【００３９】
そこで、各ホルダ３６の貫通孔３６ａの開口部は、Ｚ方向の開口幅がＨ方向の開口幅よりも長い形状とされている。各ホルダ３６の貫通孔３６ａの開口部の長手方向は、いずれもＺ方向であり、同一の方向である。また、図２Ｂ及び図２Ｃに示される例においては、各ホルダ３６の貫通孔３６ａの開口部は長方形である。なお、同一の方向とは、厳密な意味での同一の方向を意味するものではない。例えば、ループ状の迂回光路を形成するために、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４が互いに傾けて配置されている場合でも、各ホルダ３６の貫通孔３６ａの開口部の長手方向が略同一の方向であればよい。また、長方形とは、数学的な定義に厳密に従った長方形でなくてもよい。例えば、後述のように隅に丸みのある長方形でもよい。
他の点については、上述の比較例と同様である。
【００４０】
２．２  作用
以上の構成により、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３は、各ミラーのホルダ３６の貫通孔３６ａを通過する。これにより、ホルダ３６の温度上昇が抑制される。
また、貫通孔３６ａの開口面積は、レーザ共振器から出力されて光パルスストレッチャー１６ａに入射する入射光Ｂ０のビーム断面の面積よりも大きい。従って、貫通孔３６ａの開口面積は、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３のビーム断面の面積よりも大きい。これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３の一部がホルダ３６にあたることが抑制され、ホルダ３６の温度上昇が抑制される。
ホルダ３６の温度上昇が抑制されることにより、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定し、第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２との光路軸が安定する。これにより、第１透過光Ｂ１と第２反射光Ｂ２との光路軸をほぼ同軸に維持することができる。
【００４１】
また、図２Ｂ及び図２Ｃに示されるように、貫通孔３６ａの開口面積は、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の各反射面の面積よりも小さい。これにより、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の各反射面と反対側の裏面を、ホルダ３６によって確実に保持することができる。
【００４２】
２．３  開口部の形状についての第１の変形例
図３は、本開示の第１の実施形態の第１の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。図３は、図２Ｂと同様に、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線におけるビーム断面と、ＩＩＢ−ＩＩＢ線の位置から見たホルダとを拡大して示している。
図３に示される例においては、各ホルダ３６の貫通孔３６ｂの開口部は、隅に丸みのある長方形である。貫通孔３６ｂの開口部は、４つの隅のすべてに丸みのある長方形でもよい。
他の点については、図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら説明したものと同様である。
【００４３】
２．４  開口部の形状についての第２の変形例
図４は、本開示の第１の実施形態の第２の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。図４は、図２Ｂと同様に、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線におけるビーム断面と、ＩＩＢ−ＩＩＢ線の位置から見たホルダとを拡大して示している。
図４に示される例においては、各ホルダ３６の貫通孔３６ｃは、長穴である。長穴とは、細長い穴のことである。長穴の開口部の両端は、丸みを有していてもよい。
他の点については、図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら説明したものと同様である。
【００４４】
２．５  開口部の形状についての第３の変形例
図５は、本開示の第１の実施形態の第３の変形例におけるビーム断面とホルダとを示す。図５は、図２Ｂと同様に、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線におけるビーム断面と、ＩＩＢ−ＩＩＢ線の位置から見たホルダとを拡大して示している。
図５に示される例においては、各ホルダ３６の貫通孔３６ｄの開口部は、楕円形である。なお、楕円形とは、数学的な定義に厳密に従った楕円形でなくてもよい。
他の点については、図２Ａ〜図２Ｄを参照しながら説明したものと同様である。
【００４５】
２．６  その他の変形例
第１の実施形態においては、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４を保持するホルダ３６の各々に貫通孔が形成されている場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の少なくとも１つを保持するホルダ３６に貫通孔が形成されていればよい。例えば、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４のうち、パルスレーザ光の光路の上流側のミラーの位置ずれが光軸ずれに大きな影響を与える場合には、第１の凹面ミラー１６１を保持するホルダ３６に貫通孔を形成することが望ましい。
【００４６】
３．筐体に冷却機構を備えた光パルスストレッチャー
３．１  冷却媒体流路を備えた冷却プレートを筐体に取り付けた例
図６は、本開示の第２の実施形態の第１の例における光パルスストレッチャー１６ｅの構成を概略的に示す。
【００４７】
透過光Ｔ１０〜Ｔ１３がホルダ３６の貫通孔３６ａを通過して光パルスストレッチャー１６ｅの筐体１６９に入射することがある。透過光Ｔ１０〜Ｔ１３が入射すると、筐体１６９の温度が上昇することがある。特に、第１反射光Ｂ１０及び反射光Ｂ１２の光路軸の延長線上に位置する筐体１６９の底板部と、反射光Ｂ１１及び反射光Ｂ１３の光路軸の延長線上に位置する筐体１６９の天板部とで、温度が上昇する。筐体１６９の一部で温度が上昇すると、筐体１６９が変形し、筐体１６９に保持されたホルダ３６及び第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置又は姿勢が変化する場合がある。
【００４８】
そこで、第１の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に冷却プレート３１ｅが取り付けられている。冷却プレート３１ｅは、内部に冷却機構としての冷却媒体流路３２を備えている。冷却媒体流路３２には、例えば、後述の冷却水配管から冷却水が供給される。冷却媒体流路３２において吸熱した冷却水は冷却水配管に排出される。筐体１６９の底板部及び天板部と、冷却プレート３１ｅとは、本開示における受光部に相当する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
【００４９】
他の点については、第１の実施形態と同様である。図６には、ホルダ３６に貫通孔３６ａが形成されている場合について示されているが、図３〜図５を参照しながら説明した貫通孔３６ｂ〜３６ｄのいずれかが形成されていてもよい。
【００５０】
３．２  放熱フィンを備えた冷却プレートを筐体に取り付けた例
図７は、本開示の第２の実施形態の第２の例における光パルスストレッチャー１６ｆの構成を概略的に示す。
【００５１】
第２の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に冷却プレート３１ｆが取り付けられている。冷却プレート３１ｆは、外面に冷却機構としての放熱フィン３３を備えている。放熱フィン３３は、多数の溝を有しており、溝を有しない場合に比べて表面積を大きくすることによって放熱を促進する。筐体１６９の底板部及び天板部と、冷却プレート３１ｆとは、本開示における受光部に相当する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図６を参照しながら説明した第１の例と同様である。
【００５２】
３．３  冷却媒体流路を備えた冷却プレートを筐体の開口に配置した例
図８は、本開示の第２の実施形態の第３の例における光パルスストレッチャー１６ｇの構成を概略的に示す。
【００５３】
第３の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に開口が形成され、この開口に冷却プレート３１ｇが配置されている。従って、冷却プレート３１ｇが、本開示における受光部に相当する。筐体１６９と冷却プレート３１ｇとの間にはＯリング３４が配置されて、筐体１６９の開口がシールされている。
【００５４】
冷却プレート３１ｇは、内部に冷却媒体流路３２を備えている。冷却媒体流路３２は、冷却プレート３１ｇの厚み方向において、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３が当たる内面側に近い位置に配置されている。これにより、受光部が効率的に冷却される。そして、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
【００５５】
冷却プレート３１ｇの材質としては、例えば、銅系合金、アルミニウム系合金、あるいは、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられる。銅は、紫外線の吸収率及び熱伝導率が高く、劣化しにくいため、銅系合金が特に好ましい。
他の点については、図６を参照しながら説明した第１の例と同様である。
【００５６】
３．４  放熱フィンを備えた冷却プレートを筐体の開口に配置した例
図９は、本開示の第２の実施形態の第４の例における光パルスストレッチャー１６ｈの構成を概略的に示す。
【００５７】
第４の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に開口が形成され、この開口に、冷却プレート３１ｈが配置されている。冷却プレート３１ｈが、本開示における受光部に相当する。冷却プレート３１ｈは、外面に放熱フィン３３を備えている。放熱フィン３３は、多数の溝を有しており、溝を有しない場合に比べて表面積を大きくすることによって放熱を促進する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図８を参照しながら説明した第３の例と同様である。
【００５８】
３．５  冷却媒体流路と光ダンパーを備えた冷却プレート
図１０は、本開示の第２の実施形態の第５の例における光パルスストレッチャー１６ｉの一部の構成を概略的に示す。
【００５９】
第５の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に開口が形成され、この開口に、冷却プレート３１ｉが配置されている。冷却プレート３１ｉが、本開示における受光部に相当する。冷却プレート３１ｉには、光ダンパー３５が形成されている。光ダンパー３５は、奥に向かって間隔が狭くなる溝を有している。この溝に透過光Ｔ１０〜Ｔ１３が入射すると、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３は溝の側面での反射及び吸収を繰り返して減衰する。これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３のエネルギーを冷却プレート３１ｉで効率的に吸収することができる。
【００６０】
冷却プレート３１ｉは、冷却媒体流路３２を含む冷却機構によって冷却される。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図８を参照しながら説明した第３の例と同様である。
【００６１】
３．６  放熱フィンと光ダンパーを備えた冷却プレート
図１１は、本開示の第２の実施形態の第６の例における光パルスストレッチャー１６ｊの一部の構成を概略的に示す。
【００６２】
第６の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々に開口が形成され、この開口に、冷却プレート３１ｊが配置されている。冷却プレート３１ｊが、本開示における受光部に相当する。冷却プレート３１ｊは、外面に放熱フィン３３を備えている。放熱フィン３３は、多数の溝を有しており、溝を有しない場合に比べて表面積を大きくすることによって放熱を促進する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図１０を参照しながら説明した第５の例と同様である。
【００６３】
３．７  冷却媒体流路を筐体に形成した例
図１２は、本開示の第２の実施形態の第７の例における光パルスストレッチャー１６ｋの構成を概略的に示す。
【００６４】
第７の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々の内部に冷却媒体流路３２が形成されている。筐体１６９の底板部及び天板部は、本開示における受光部に相当する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図６を参照しながら説明した第１の例と同様である。
【００６５】
３．８  放熱フィンを筐体に形成した例
図１３は、本開示の第２の実施形態の第８の例における光パルスストレッチャー１６ｍの構成を概略的に示す。
【００６６】
第８の例においては、筐体１６９の底板部及び天板部の各々の外面に放熱フィン３３が形成されている。筐体１６９の底板部及び天板部は、本開示における受光部に相当する。放熱フィン３３は、多数の溝を有しており、溝を有しない場合に比べて表面積を大きくすることによって放熱を促進する。
これにより、透過光Ｔ１０〜Ｔ１３を受光する受光部が冷却され、第１〜第４の凹面ミラー１６１〜１６４の位置及び姿勢が安定する。
他の点については、図１２を参照しながら説明した第７の例と同様である。
【００６７】
３．９  冷却水配管の例
図１４は、本開示の第２の実施形態の第１、第３、第５、及び第７の例において用いられる冷却水配管の構成を概略的に示す。
【００６８】
冷却媒体流路３２に接続された冷却水配管２３には、例えば、熱交換器２４及びポンプ２５が配置されている。熱交換器２４及びポンプ２５は、レーザ装置１の外部に設けられていてもよい。冷却媒体流路３２において吸熱した冷却水は冷却水配管２３に排出され、熱交換器２４において排熱される。その後、この冷却水はポンプ２５によって冷却媒体流路３２に戻される。これにより、受光部を効率よく冷却することができる。
【００６９】
３．１０  放熱フィンにおける溝の方向
図１５は、本開示の第２の実施形態の第２、第４、第６、及び第８の例における放熱フィンの構成を概略的に示す。
【００７０】
図１を参照しながら説明した換気装置２２が筐体２０の内部にガス流れを発生させている場合、筐体１６９の周囲におけるガス流れの方向は、放熱フィン３３の溝の方向と略同一の方向であることが望ましい。これにより、放熱フィン３３の溝に沿ってよどみなくガスが流れ、受光部を効率よく冷却することができる。換気装置２２は、本開示における空冷機構に相当する。
【００７１】
４．補足
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。従って、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかである。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
【００７２】
本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「限定的でない」用語と解釈されるべきである。たとえば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、不定冠詞「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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