JPWO2017029729A1 - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

本開示によるレーザ装置は、第１の方向において互いに電極ギャップを隔てて対向し、第１の方向に直交する第２の方向の放電幅が電極ギャップよりも小さい１対の放電電極、を含むレーザチャンバと、第１の方向及び第２の方向の双方に直交する第３の方向において１対の放電電極を間に挟むようにして互いに対向する第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、１対の放電電極間で発生したレーザ光を増幅して出力させる光共振器とを備え、第１の光学部材のＧパラメータをＧ１、第２の光学部材のＧパラメータをＧ２としたとき、光共振器は、第２の方向において、以下の条件を満足する安定共振器を構成してもよい。０＜Ｇ１・Ｇ２＜１

Description

本開示は、レーザ装置に関する。

半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている（半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という）。このため、露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置並びに、波長約１９３．４ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。

現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。

ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

さらに、近年、ガラス基板やシリコン基板の上に成膜されたアモルファス膜を結晶化させ多結晶膜にする方法として、レーザアニールがある。このレーザアニールは、例えば、シリコン基板の上に成膜されたアモルファスシリコン膜にレーザ光をパルス照射することにより、多結晶シリコン膜にするものであり、エキシマレーザ等が搭載されているレーザアニール装置が用いられる。このように、多結晶シリコン膜が形成されることにより、薄膜トランジスタを形成することができ、このように薄膜トランジスタが形成された基板は、液晶ディスプレイ等に用いられる。レーザアニール装置の光源としては、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦエキシマレーザ装置が使用され、自然発振のレーザ光をアモルファスシリコン膜に照射することによって、レーザアニールが行われている。

特開２００７−１２８０５号公報 特開平２−９８９１９号公報 特開２０００−１５０９９８号公報 特開２００８−２７７６１６号公報 特開２００８−２７７６１７号公報 特開２００８−２７７６１８号公報

概要

本開示によるレーザ装置は、第１の方向において互いに電極ギャップを隔てて対向し、第１の方向に直交する第２の方向の放電幅が電極ギャップよりも小さい１対の放電電極、を含むレーザチャンバと、第１の方向及び第２の方向の双方に直交する第３の方向において１対の放電電極を間に挟むようにして互いに対向する第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、１対の放電電極間で発生したレーザ光を増幅して出力させる光共振器とを備え、第１の光学部材のＧパラメータをＧ１、第２の光学部材のＧパラメータをＧ２としたとき、光共振器が、第２の方向において、以下の条件を満足する安定共振器を構成してもよい。
０＜Ｇ１・Ｇ２＜１

本開示による他のレーザ装置は、第１の方向において互いに電極ギャップを隔てて対向し、第１の方向に直交する第２の方向の放電幅が電極ギャップよりも小さい１対の放電電極、を含むレーザチャンバと、第１の方向及び第２の方向の双方に直交する第３の方向において１対の放電電極を間に挟むようにして互いに対向する第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、第２の方向において安定共振器を構成し、１対の放電電極間で発生したレーザ光を増幅して出力させる光共振器とを備え、光共振器が、レーザ光の幅を第２の方向においてＭ倍に拡大したうえで、ピッチ間隔Ｐとなるように配置された複数のレンズを含むフライアイレンズに入射させる光学系に向けて、第２の方向におけるレーザ光の空間的コヒーレント長がＰ／Ｍ以下となるレーザ光を出力するようにしてもよい。

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は、比較例に係るレーザ装置のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２は、比較例に係るレーザ装置のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図３は、図２に示したレーザ装置のＺ１−Ｚ１矢視図を概略的に示す。 図４は、空間的コヒーレント長の一例を概略的に示す。 図５は、空間的コヒーレント長を計測するコヒーレンスモニタの一例を概略的に示す。 図６は、図４に示したコヒーレンスモニタで計測される干渉縞のプロファイルの一例を概略的に示す。 図７は、比較例に係るレーザ装置から出力されるレーザ光のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長の測定結果の一例を概略的に示す。 図８は、第１の実施形態に係るレーザ装置のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図９は、第１の実施形態に係るレーザ装置のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図１０は、光共振器のＧパラメータによる安定共振器の領域を概略的に示す。 図１１は、第１の実施形態に係るレーザ装置から出力されるレーザ光のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長の測定結果の一例を概略的に示す。 図１２は、Ｇパラメータの積値と干渉縞のコントラスト及びレーザパルスエネルギとの関係の一例を概略的に示す。 図１３は、第２の実施形態に係るレーザ装置のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図１４は、第２の実施形態に係るレーザ装置のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図１５は、第２の実施形態に係るレーザ装置から出力されるレーザ光のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長の測定結果の一例を概略的に示す。 図１６は、空間的コヒーレンス調節部におけるシリンドリカル平凸レンズ及びシリンドリカル平凹レンズの両レンズの面間隔と干渉縞のコントラストとの関係の一例を概略的に示す。 図１７は、第２の実施形態の変形例に係るレーザ装置のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図１８は、第３の実施形態に係るレーザシステムのＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図１９は、第３の実施形態に係るレーザシステムのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２０は、第４の実施形態に係る制御システムのＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２１は、第４の実施形態に係る制御システムにおけるレーザ制御部による制御の流れの一例を示すフローチャートである。 図２２は、安定共振器の第１のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２３は、安定共振器の第２のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２４は、安定共振器の第３のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２５は、アニール装置の一具体例を概略的に示す。 図２６は、コヒーレンスモニタの一具体例のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２７は、コヒーレンスモニタの一具体例のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。 図２８は、放電電極のバリエーションの一例を概略的に示す。 図２９は、制御部のハードウエア環境の一例を示す。

実施形態

＜内容＞
［１．比較例］（２つの平面ミラーを用いた光共振器を含むレーザ装置）
１．１ 構成（図１〜図３）
１．２ 動作
１．３ 課題（図４〜図７）
［２．第１の実施形態］（２つのシリンドリカルミラーを用いた光共振器を含むレーザ装置）
２．１ 構成（図８〜図１０）
２．２ 動作（図１１、図１２）
２．３ 作用・効果
［３．第２の実施形態］（空間的コヒーレンス調節部を含むレーザ装置）
３．１ 構成（図１３、図１４）
３．２ 動作（図１５、図１６）
３．３ 作用・効果
３．４ 変形例（図１７）
［４．第３の実施形態］（ＭＯとＰＡとを含むレーザシステム）
４．１ 構成（図１８、図１９）
４．２ 動作
４．３ 作用・効果
［５．第４の実施形態］（空間的コヒーレンスの制御システム）
５．１ 構成（図２０）
５．２ 動作（図２１）
５．３ 作用・効果
［６．各部のバリエーション、及び各部の具体例］
６．１ 安定共振器のバリエーション（図２２〜図２４）
６．２ アニール装置の具体例（図２５）
６．３ コヒーレンスモニタの具体例（図２６、図２７）
６．４ 放電電極のバリエーション（図２８）
［７．制御部のハードウエア環境］（図２９）
［８．その他］

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。

［１．比較例］
（１．１ 構成）
図１は、本開示の実施形態に対する比較例に係るレーザ装置のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図２は、比較例に係るレーザ装置のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。また、図３に、図２におけるＺ１−Ｚ１矢視図を概略的に示す。

本明細書において、第１の方向はＶ軸方向、第２の方向はＨ軸方向、第３の方向はＺ軸方向であってもよい。Ｈ軸方向は、Ｖ軸方向に略直交する方向であってもよい。Ｚ軸方向は、Ｖ軸方向及びＨ軸方向の双方に略直交する方向であってもよい。Ｖ軸方向は、図１の紙面に略直交する方向であってもよい。Ｈ軸方向は、図１の紙面内における上下方向に略平行な方向であってもよい。Ｚ軸方向は、図１の紙面内における左右方向に略平行な方向であってもよい。

比較例に係るレーザ装置１０１は、レーザチャンバとしてのチャンバ１１０と、出力結合ミラー１２０と、リアミラー１３０とを備えてもよい。チャンバ１１０は、第１のウインドウ１１１と、第２のウインドウ１１２と、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂとを含んでもよい。出力結合ミラー１２０とリアミラー１３０は、Ｚ軸方向において１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂを間に挟むようにして互いに対向し、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間で発生したパルスレーザ光を増幅して出力させる光共振器を構成してもよい。チャンバ１１０は、光共振器の光路上に配置されてもよい。

チャンバ１１０内には、レーザガスとして、例えばエキシマレーザガスが封入されていてもよい。例えば、レアガスとしてのＡｒ又はＫｒ又はＸｅガスと、ハロゲンガスとしてのフッ素ガスや塩素ガスと、バッファガスとしてのＮｅガス又はＨｅガスとが、レーザガスとしてチャンバ１１０内に含まれていてもよい。

出力結合ミラー１２０は、レーザ光を透過する平面基板を含んでもよい。出力結合ミラー１２０の平面基板の一方の面には減反射膜（ＡＲ膜）１２０Ａ、他方の面には部分反射膜（ＰＲ膜）１２０Ｐがコートされていてもよい。出力結合ミラー１２０は、ＡＲ膜１２０Ａがコートされた面がパルスレーザ光Ｌ１０の出力側を向き、ＰＲ膜１２０Ｐがコートされた面がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。

リアミラー１３０は、平面基板の表面に高反射膜（ＨＲ膜）１３０Ｈがコートされることにより、反射面が形成されていてもよい。リアミラー１３０は、ＨＲ膜１３０Ｈがコートされた面がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。

１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂは、図３に示したように、長手方向がＺ軸方向と平行となるように互いに対向配置されてもよい。また、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂは、Ｖ軸方向に所定の電極ギャップＧとなるように互いに対向配置されてもよい。１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂによって生成される放電領域１１４の放電幅Ｗは、電極ギャップＧよりも小さくてもよい。すなわち、Ｇ＞Ｗ、であってもよい。電極ギャップＧの範囲は、Ｇ＝１２ｍｍ以上３５ｍｍ以下であってもよい。放電幅Ｗの範囲は、Ｗ＝２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。例えば、電極ギャップＧと放電幅Ｗの値はそれぞれ、以下の値を取り得る。
Ｗ＝２、６、１０、１４、１８、又は２０ｍｍ、
Ｇ＝１２、１５、１８、２１、２４、２８、３２、又は３５ｍｍ
また、電極ギャップＧの値と放電幅Ｗの値との組み合わせは、例えば、Ｗ＝約４ｍｍ、Ｇ＝約１６ｍｍであってもよい。

（１．２ 動作）
レーザ装置１０１において、図示しない電源によって１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間にパルス状の高電圧が印加されると、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間で放電が生じ得る。この放電が生じた放電領域１１４では、チャンバ１１０内のレーザガスが放電によって励起され得る。レーザガスが励起されると紫外線の光が生成され得る。紫外線の光は、光共振器によって増幅されレーザ発振し得る。

レーザ発振すると、出力結合ミラー１２０からパルスレーザ光Ｌ１０が出力され得る。このパルスレーザ光Ｌ１０の特性は、光共振器の構成と放電幅Ｗと電極ギャップＧとによって決定され得る。例えば、出力されたパルスレーザ光Ｌ１０のビーム形状は、電極ギャップＧの方向であるＶ軸方向方向に長く、放電幅Ｗの方向であるＨ軸方向に短い形状となり得る。ここで、放電幅Ｗは、図３に示したように、電極ギャップＧのＶ軸方向の略中間位置におけるＨ軸方向の放電領域１１４の幅であってもよい。また、放電幅ＷのＺ軸方向の位置は、図２に示したように、Ｚ１−Ｚ１線で示した１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂのＺ軸方向の略中間位置であってもよい。

（１．３ 課題）
比較例に係るレーザ装置１０１では、出力されるパルスレーザ光Ｌ１０のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長Ｘｃが異なり得る。

ここで、空間的コヒーレント長Ｘｃの定義について説明する。図４は、空間的コヒーレント長Ｘｃの一例を概略的に示している。図５は、空間的コヒーレント長Ｘｃを計測するコヒーレンスモニタの一例を概略的に示している。図６は、図４に示したコヒーレンスモニタで計測される干渉縞のプロファイルの一例を概略的に示している。

コヒーレンスモニタは、ビームスプリッタ６１と、ピンホール基板６２と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ６４とを含んでもよい。ビームスプリッタ６１は、計測対象のパルスレーザ光Ｌ１０の光路上に配置されてもよい。ピンホール基板６２には、ピンホール間隔Ｘの２つのピンホール６２ａ，６２ｂが形成されていてもよい。ピンホール基板６２には、回転ステージ６３が取り付けられていてもよい。回転ステージ６３によって、２つのピンホール６２ａ，６２ｂの方向を調整可能であってもよい。例えば、２つのピンホール６２ａ，６２ｂの中心を含む軸が、Ｈ軸方向とＶ軸方向とに調整可能であってもよい。さらに、ピンホール間隔Ｘの異なるピンホール基板を複数用意して、コヒーレンスモニタにおいて、それぞれ異なるピンホール間隔Ｘについて干渉縞を計測してもよい。

ＣＣＤカメラ６４は、２つのピンホール６２ａ，６２ｂを透過した光によって発生した干渉縞を計測できるように配置されてもよい。ピンホール間隔Ｘは、後述の図２６及び図２７に示すようなアニール装置１２における照明光学系７３のフライアイレンズ７２のピッチとビームエキスパンダ７０の倍率Ｍとに対して、所定の関係を満たしてもよい。

図４に示したように、横軸をピンホール間隔Ｘ、縦軸をＣＣＤカメラ６４で計測される干渉縞のコントラストＣとすると、ピンホール間隔Ｘの値によって、干渉縞のコントラストＣの値が変化し得る。ここで、図６に示したように、干渉縞の極小値をＩｍｉｎ、極大値をＩｍａｘとしたとき、干渉縞のコントラストＣは以下の式で計算され得る。
Ｃ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）

図４に示したように、干渉縞のコントラストＣが１／ｅ²となるときのピンホール間隔Ｘが、空間的コヒーレント長Ｘｃとなり得る。

図７は、比較例に係るレーザ装置１０１から出力されるパルスレーザ光Ｌ１０のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長Ｘｃの測定結果の一例を概略的に示している。レーザ装置１０１から出力されたパルスレーザ光Ｌ１０は、Ｈ軸方向とＶ軸方向とで空間的コヒーレント長Ｘｃが異なり得る。図７の測定条件を以下に示す。
（測定条件）
・光共振器
出力結合ミラー１２０：平面ミラー、リアミラー１３０：平面ミラー
・１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ
電極ギャップＧ＝１６ｍｍ、放電幅Ｗ＝４ｍｍ

図７に示したように、Ｖ軸方向よりもＨ軸方向の方が干渉性が高く、干渉縞のコントラストＣが高くなり得る。コントラストＣが１／ｅ²となる空間的コヒーレント長Ｘｃは、Ｖ軸方向において約０．３ｍｍ、Ｈ軸方向において約１．５ｍｍであった。

通常、露光装置やアニール装置などの照明光学系ではビームの均一化のために、フライアイレンズを使用する場合が多い。フライアイレンズはピッチを狭くするほど均一度が上がり得る。しかし、このピッチよりも出力パルスレーザ光の空間的コヒーレント長Ｘｃが長くなると、干渉縞が発生し得る。そのため、Ｖ軸方向よりもＨ軸方向に対してコントラストＣが大きい干渉縞が発生し得る。これにより、干渉縞が発生したレーザビームが、基板上のアモルファスシリコンに照射されるので、生成した結晶の性能が不均一となり得る。

［２．第１の実施形態］
次に、本開示の第１の実施形態に係るレーザ装置について説明する。なお、以下では上記比較例に係るレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（２．１ 構成）
図８は、本開示の第１の実施形態に係るレーザ装置１のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図９は、本開示の第１の実施形態に係るレーザ装置１のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。

本実施形態に係るレーザ装置１は、上記比較例に係るレーザ装置１０１における出力結合ミラー１２０とリアミラー１３０とに代えて、出力結合ミラー２０とリアミラー３０とを備えてもよい。レーザ装置１において、出力結合ミラー２０は第１の光学部材、リアミラー３０は第２の光学部材であってもよい。

出力結合ミラー２０とリアミラー３０は、Ｚ軸方向において１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂを間に挟むようにして互いに対向し、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間で発生したパルスレーザ光を増幅して出力させる光共振器を構成してもよい。

光共振器が、Ｈ軸方向において、安定共振器として機能するように、出力結合ミラー２０と、リアミラー３０とを配置してもよい。

出力結合ミラー２０は、Ｈ軸方向において曲率を有するシリンドリカル部分反射ミラーであってもよい。出力結合ミラー２０は、レーザ光を透過するシリンドリカル形状の基板を含んでもよい。出力結合ミラー２０の基板の一方の面にはＡＲ膜２０Ａ、他方の面にはＰＲ膜２０Ｐがコートされていてもよい。出力結合ミラー２０は、ＡＲ膜２０Ａがコートされた面がパルスレーザ光Ｌ１０の出力側を向き、ＰＲ膜２０Ｐがコートされた面がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。出力結合ミラー２０におけるＰＲ膜２０Ｐがコートされた面は、チャンバ１１０側に凹面を向けた曲率半径Ｒ１のシリンドリカル面であってもよい。出力結合ミラー２０におけるＡＲ膜２０Ａがコートされた面は、パルスレーザ光Ｌ１０の出力側に凸面を向けたシリンドリカル面であってもよい。出力結合ミラー２０は、曲率半径Ｒ１の中心軸が、Ｖ軸方向と略平行で、かつ、光共振器の光路軸と略一致するように配置してもよい。

リアミラー３０は、Ｈ軸方向において曲率を有するシリンドリカル高反射ミラーであってもよい。リアミラー１３０は、シリンドリカル形状の基板の表面にＨＲ膜３０Ｈがコートされることにより、反射面が形成されていてもよい。リアミラー３０は、ＨＲ膜３０Ｈがコートされた面がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。リアミラー３０におけるＨＲ膜３０Ｈがコートされた面は、チャンバ１１０側に凹面を向けた曲率半径Ｒ２のシリンドリカル面であってもよい。リアミラー３０は、曲率半径Ｒ２の中心軸が、Ｖ軸方向と略平行で、かつ、光共振器の光路軸と略一致するように配置してもよい。

第１の光学部材としての出力結合ミラー２０のＧパラメータをＧ１、第２の光学部材としてのリアミラー３０のＧパラメータをＧ２としたとき、光共振器は、Ｈ軸方向において、以下の（１）式の条件を満足する安定共振器を構成してもよい。
０＜Ｇ１・Ｇ２＜１ ……（１）
ただし、Ｇ１＝１−Ｌ／Ｒ１、Ｇ２＝１−Ｌ／Ｒ２、Ｌは共振器長。

ここで、図１０は、光共振器のＧパラメータによる安定共振器の領域を概略的に示している。図１０において、横軸はＧ１、縦軸はＧ２である。安定共振器の条件は、一般的に、図１０のような網点の領域である。

また、図１０において斜線の領域は、不安定共振器領域であり、以下の条件を満足する。
０＞Ｇ１・Ｇ２、又は１＜Ｇ１・Ｇ２

また、０＝Ｇ１・Ｇ２、又は１＝Ｇ１・Ｇ２となる境界領域が存在するが、本明細書では、この境界領域を不安定共振器領域として定義する。

その他の構成は、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様であってもよい。

（２．２ 動作）
図１１は、レーザ装置１から出力されるパルスレーザ光Ｌ１０のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長Ｘｃの測定結果の一例を概略的に示している。図１１には、比較例に係るレーザ装置１０１におけるＨ軸方向の特性を、「Ｈ軸方向（不安定共振器、平面−平面）」として示している。また、本実施の形態に係るレーザ装置１におけるＨ軸方向の特性を、「Ｈ軸方向（安定共振器）」として示している。

レーザ装置１では、Ｈ軸方向に関しては、上記比較例に係るレーザ装置１０１の場合に比べて、安定共振器として機能するので、横モードが増加し得る。その結果、図１１に示したように、Ｈ軸方向の光源の数が増加し、空間的コヒーレンスが低くなり得る。

Ｖ軸方向に関しては、レーザ装置１は上記比較例に係るレーザ装置１０１の場合と同様に、平面−平面の光共振器として機能するので、横モードが変化し難い。その結果、図１１に示したように、電極ギャップＧが大きいので、Ｖ軸方向の光源の数が多い状態で維持され、空間的コヒーレンスが低い状態を保持し得る。

図１２は、Ｇパラメータの積値（Ｇ１・Ｇ２）と干渉縞のコントラストＣの相対値及びレーザパルスエネルギの相対値との関係の一例を概略的に示している。干渉縞のコントラストＣは、ピンホール間隔Ｘが一定の場合の値となっている。

干渉縞のコントラストＣは、Ｇパラメータの積値（Ｇ１・Ｇ２）が負の値から０．５付近までは単調減少し、０．５付近において、最小値となり得る。そして、Ｇパラメータの積値（Ｇ１・Ｇ２）が０．５付近から増加するにしたがって、干渉縞のコントラストＣは単調増加し得る。

一方、光共振器から出力されるレーザパルスエネルギの相対値は、Ｇパラメータの積値（Ｇ１・Ｇ２）が負の値から０．５付近までは単調増加し、０．５付近において、最大値となり得る。そして、Ｇパラメータの積値（Ｇ１・Ｇ２）が０．５付近から増加するにしたがって、レーザパルスエネルギは単調減少し得る。

以上のことから、安定光共振器として好ましい条件は、
０．２５＜Ｇ１・Ｇ２＜０．７５
となり得る。さらに、好ましくは、
０．４５＜Ｇ１・Ｇ２＜０．５５
となり得る。

その他の動作は、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様であってもよい。

（２．３ 作用・効果）
本実施形態のレーザ装置１によれば、上記比較例に係るレーザ装置１０１に比べて、Ｈ軸方向の空間的コヒーレンスが低くなり得る。Ｈ軸方向の空間的コヒーレンスが低くなると、例えば後述する図２５に示すアニール装置１２のフライアイレンズ７２によって生成される干渉縞のコントラストが低くなり得る。これにより、レーザアニール等の性能が向上し得る。例えば、干渉縞のコントラストが低くなったレーザビームが、基板上のアモルファスシリコンに照射されることで、生成した結晶の性能の均一性が向上し得る。

［３．第２の実施形態］
次に、本開示の第２の実施形態に係るレーザ装置について説明する。なお、以下では上記比較例、又は上記第１の実施形態に係るレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（３．１ 構成）
図１３は、本開示の第２の実施形態に係るレーザ装置１ＡのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図１４は、本開示の第２の実施形態に係るレーザ装置１ＡのＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。

本実施形態に係るレーザ装置１Ａは、上記比較例に係るレーザ装置１０１における出力結合ミラー１２０に代えて、空間的コヒーレンス調節部４０を備えてもよい。空間的コヒーレンス調節部４０は、シリンドリカル平凸レンズ２１と、シリンドリカル平凹レンズ２２と、１軸ステージ４３とを含んでもよい。また、空間的コヒーレンス調節部４０は、シリンドリカル平凸レンズ２１を保持するホルダ４１と、シリンドリカル平凹レンズ２２を保持するホルダ４２とを含んでもよい。

レーザ装置１Ａにおいて、シリンドリカル平凸レンズ２１及びシリンドリカル平凹レンズ２２は第１の光学部材、リアミラー１３０は第２の光学部材であってもよい。シリンドリカル平凸レンズ２１及びシリンドリカル平凹レンズ２２とリアミラー１３０は、Ｚ軸方向において１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂを間に挟むようにして互いに対向し、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間で発生したパルスレーザ光を増幅して出力させる光共振器を構成してもよい。

光共振器が、Ｈ軸方向において、安定共振器として機能するように、シリンドリカル平凸レンズ２１及びシリンドリカル平凹レンズ２２とリアミラー１３０とを配置してもよい。

シリンドリカル平凸レンズ２１は、焦点軸２１ｆがＶ軸と略平行で、かつ、Ｈ軸方向において光共振器の略光路軸上に位置するように配置されていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ２１の平面側には、ＰＲ膜２１Ｐがコートされていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ２１のシリンドリカル面には、ＡＲ膜がコートされていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ２１は、ＰＲ膜２１Ｐがコートされた平面側がパルスレーザ光Ｌ１０の出力側を向き、シリンドリカル凸面がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。

シリンドリカル平凹レンズ２２は、焦点軸２２ｆがＶ軸と略平行で、かつ、Ｈ軸方向において光共振器の略光路軸上に位置するように配置されていてもよい。シリンドリカル平凹レンズ２２の両面はＡＲ膜がコートされていてもよい。シリンドリカル平凹レンズ２２は、平面側がチャンバ１１０側を向き、シリンドリカル凹面がパルスレーザ光Ｌ１０の出力側を向くように配置されてもよい。

シリンドリカル平凸レンズ２１の焦点距離は、シリンドリカル平凹レンズ２２の焦点距離よりも長くてもよい。

１軸ステージ４３は、ホルダ４２を介してシリンドリカル平凹レンズ２２を光共振器の略光路軸に沿って移動できるように配置されてもよい。光共振器の光路軸は、Ｚ軸と略平行であってもよい。１軸ステージ４３によって、空間的コヒーレンス調節部４０のＧパラメータの値Ｇ１が調節可能であってもよい。

その他の構成は、上記比較例、又は上記第１の実施形態に係るレーザ装置と略同様であってもよい。

（３．２ 動作）
図１５は、レーザ装置１Ａから出力されるパルスレーザ光Ｌ１０のＨ軸方向とＶ軸方向とにおける空間的コヒーレント長Ｘｃの測定結果の一例を概略的に示している。図１６は、空間的コヒーレンス調節部４０におけるシリンドリカル平凸レンズ２１及びシリンドリカル平凹レンズ２２の両レンズの面間隔Ｄと干渉縞のコントラストＣとの関係の一例を概略的に示している。

本実施の形態における光共振器のＧパラメータＧ１，Ｇ２は、以下のようになり得る。
Ｒ１＝２Ｆ１、Ｒ２＝２Ｆ２なので焦点距離で表現すると、以下の式となり得る。
Ｇ１＝１−Ｌ／（２Ｆ１）、
Ｇ２＝１−Ｌ／（２Ｆ２）、
ただし、
Ｆ１：フロント側の焦点距離
Ｆ２：リア側の焦点距離

なお、本実施の形態において、フロント側の焦点距離とは、シリンドリカル平凸レンズ２１とシリンドリカル平凹レンズ２２との合成焦点距離であってもよい。リア側の焦点距離は、リアミラー１３０の焦点距離であってもよい。

リアミラー１３０が平面ミラーなのでＦ２＝∞となり、Ｇ２＝１となる。従って、安定共振器の範囲は上記（１）式から、
０＜Ｇ１＜１
となる。

シリンドリカル平凸レンズ２１とシリンドリカル平凹レンズ２２とのそれぞれの焦点軸２１ｆ，２２ｆが一致した状態では、Ｇ１＝１となる。この状態から両レンズの面間隔Ｄが増加するように、シリンドリカル平凹レンズ２２を光路軸方向に移動させることによって両レンズの合成焦点距離Ｆ１が変化し得る。

本実施の形態における光共振器は、０＜Ｇ１＜１の範囲で、シリンドリカル平凹レンズ２２の位置を調節することによって、Ｈ軸方向に対して、安定共振器となり得る。特に、図１２、図１５及び図１６に示すように、０．５＜Ｇ１＜１の範囲において、Ｇ１が小さくなるように両レンズの面間隔Ｄを大きくすると、Ｈ軸方向の干渉縞のコントラストＣは低下し得る。

その他の動作は、上記比較例、又は上記第１の実施形態に係るレーザ装置と略同様であってもよい。

（３．３ 作用・効果）
本実施形態のレーザ装置１Ａによれば、空間的コヒーレンス調節部４０において両レンズの面間隔Ｄを調節することで、出力されるパルスレーザ光Ｌ１０におけるＨ軸方向の干渉縞のコントラストＣが調節され得る。その結果、後述する図２５に示すアニール装置１２のフライアイレンズ７２のＨ軸方向のピッチ間隔Ｐに対応して発生する干渉縞のコントラストＣを調節し得る。これにより、レーザアニール等の性能を調節し得る。

上記第１の実施形態に係るレーザ装置１のように光共振器をシリンドリカルミラーで構成する場合、約２ｍ以上の曲率半径の加工は困難となり得る。この場合、曲率半径の短いシリンドリカル平凸レンズ２１と曲率半径の短いシリンドリカル平凹レンズ２２とを組み合わせることによって、合成焦点距離を長くすることが容易となり得る。

その他の作用及び効果は、上記第１の実施形態に係るレーザ装置１と略同様であってもよい。

（３．４ 変形例）
本実施形態においては、空間的コヒーレンス調節部４０において両レンズの面間隔Ｄを調節できるようにしたが、この実施形態に限定されることなく、あらかじめＧ１の値が設計で決まっていれば、面間隔Ｄを固定にして、１軸ステージ４３を構成から省略してもよい。

また、本実施形態では、シリンドリカル平凸レンズ２１の平面側にＰＲ膜２１Ｐをコートして部分反射ミラーを構成したが、この例に限定されることなく、例えば、図１７に示したような変形例に係るレーザ装置１Ｂの構成にしてもよい。

変形例に係るレーザ装置１Ｂでは、空間的コヒーレンス調節部４０に代えて空間的コヒーレンス調節部４０Ａを備えてもよい。空間的コヒーレンス調節部４０Ａは、空間的コヒーレンス調節部４０の構成に対して、シリンドリカル平凸レンズ２１の膜構成のみが異なっていてもよい。すなわち、空間的コヒーレンス調節部４０Ａにおいて、シリンドリカル平凸レンズ２１の両面にＡＲ膜２１Ａがコートされていてもよい。この両面にＡＲ膜２１Ａがコートされたシリンドリカル平凸レンズ２１のフロント側に、上記比較例に係るレーザ装置１０１と略同様の出力結合ミラー１２０を配置してもよい。

その他の構成、作用及び効果は、図１３及び図１４に示したレーザ装置１Ａと略同様であってもよい。

［４．第３の実施形態］
次に、本開示の第３の実施形態に係るレーザシステムについて説明する。なお、以下では上記比較例、又は上記第１若しくは第２の実施形態に係るレーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（４．１ 構成）
図１８は、本開示の第３の実施形態に係るレーザシステムのＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図１９は、本開示の第３の実施形態に係るレーザシステムのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。

本実施形態に係るレーザシステムは、マスタオシレータ（ＭＯ）２と、高反射ミラー４と、高反射ミラー５と、増幅器（ＰＡ）３とを備えてもよい。ＭＯ２は、上記第２の実施形態に係るレーザ装置１Ａと略同様の構成であってもよい。

高反射ミラー４及び高反射ミラー５はそれぞれ、表面に高反射膜がコートされていてもよい。高反射ミラー４及び高反射ミラー５は、ＭＯ２から出力されたパルスレーザ光Ｌ１０をＰＡ３に入射させるように配置されてもよい。

ＰＡ３は、チャンバ５０を備えてもよい。チャンバ５０は、パルスレーザ光Ｌ１０が入射する第１のウインドウ５１と、増幅されたパルスレーザ光Ｌ１１を出射させる第２のウインドウ５２とを含んでもよい。また、チャンバ５０は、１対の放電電極５３ａ，５３ｂを含んでもよい。チャンバ５０内には、ＭＯ２のチャンバ１１０内のレーザガスと略同様のレーザガスが含まれていてもよい。

その他の構成は、上記第２の実施形態に係るレーザ装置１Ａと略同様であってもよい。

（４．２ 動作）
ＭＯ２は、Ｈ軸方向に対して、安定共振器となっているので、Ｈ軸方向に対して、空間横モード数が増加し得る。その結果、ＭＯ２から出力されたパルスレーザ光Ｌ１０のＨ軸方向の空間的コヒーレンスは、平面ミラーで構成された光共振器の場合と比べて、低下し得る。このパルスレーザ光Ｌ１０は、高反射ミラー４及び高反射ミラー５を介して、ＰＡ３のチャンバ５０の放電領域５４を通過することによって、増幅され得る。ＰＡ３で増幅されたパルスレーザ光Ｌ１１のＨ軸方向の空間的コヒーレンスは、ＭＯ２の空間的コヒーレンスを略維持した状態となり得る。

その他の動作は、上記第２の実施形態に係るレーザ装置１Ａと略同様であってもよい。

（４．３ 作用・効果）
本実施形態のレーザシステムによれば、ＭＯ２から出力されたパルスレーザ光Ｌ１０をＰＡ３によって増幅するので、ＭＯ２のみの場合にくらべてパルスエネルギが約２倍以上増加し得る。しかも、Ｈ軸方向の空間的コヒーレンスは、ＭＯ２と同等の状態を維持し得る。

その他の作用及び効果は、上記第２の実施形態に係るレーザ装置１Ａと略同様であってもよい。

［５．第４の実施形態］
次に、本開示の第３の実施形態に係る制御システムについて説明する。なお、以下では上記比較例、上記第１若しくは第２の実施形態に係るレーザ装置、又は上記第３の実施形態に係るレーザシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（５．１ 構成）
図２０は、本開示の第４の実施形態に係る制御システムのＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。

本実施形態に係る制御システムは、上記第３の実施形態に係るレーザシステムに対して、レーザ制御部１１をさらに備えた構成であってもよい。また、制御システムは、ＰＡ３の出力側に、高反射ミラー６及び高反射ミラー７と、光学パルスストレッチャ（ＯＰＳ）８と、コヒーレンスモニタ９と、出射口シャッタ９５とをさらに備えた構成であってもよい。また。制御システムは、後述する図２５に示すアニール装置１２に対して、アニール用のパルスレーザ光Ｌ１２を出力するように配置されてもよい。アニール装置１２は、アニール制御部１３を備えていてもよい。

高反射ミラー６及び高反射ミラー７は、ＰＡ３から出力されたパルスレーザ光Ｌ１１をＯＰＳ８に入射させるように配置されてもよい。高反射ミラー６及び高反射ミラー７の表面には、ＨＲ膜がコートされていてもよい。

ＯＰＳ８は、ビームスプリッタ８０と、凹面ミラー８１，８２，８３，８４とを含んでもよい。ビームスプリッタ８０は、入射したパルスレーザ光Ｌ１１のうち、例えば、約６０％のパルスレーザ光を部分反射し、約４０％のパルスレーザ光を透過させてもよい。

凹面ミラー８１，８２，８３，８４はそれぞれ、略同じ曲率半径Ｒの球面ミラーであって、表面にＨＲ膜がコートされていてもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４は、この順番で光路上に配置されされていてもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４の各凹面ミラー間の光路長は略同じＲの間隔で配置されていてもよい。凹面ミラー８１，８２，８３，８４は、ビームスプリッタ８０に入射したパルスレーザ光Ｌ１１のビームの第１の像を再びビームスプリッタ８０上に第２の像として転写する構成となっていてもよい。

コヒーレンスモニタ９は、ビームスプリッタ９１と、ダブルピンホール９２と、ＣＣＤカメラ９４とを含んでもよい。ビームスプリッタ９１は、ＯＰＳ８から出力されたパルスレーザ光Ｌ１１の光路上に配置されてもよい。ダブルピンホール９２は、ビームスプリッタ９１で反射されたパルスレーザ光Ｌ１１が照射されるように配置されてもよい。

ＣＣＤカメラ９４は、ダブルピンホール９２を透過した光によって発生した干渉縞を計測できるように配置してもよい。ダブルピンホール９２は、後述の図２６及び図２７に示すように、基板を貫通する２つのピンホール９２ａ，９２ｂを含んでもよい。２つのピンホール９２ａ，９２ｂは、パルスレーザ光Ｌ１１のＨ軸方向に所定のピンホール間隔Ｘで形成されていてもよい。この所定のピンホール間隔Ｘは、後述の図２６及び図２７に示すように、アニール装置１２におけるフライアイレンズ７２のＨ軸方向のピッチ間隔Ｐとビームエキスパンダ７０のＨ軸方向の倍率Ｍとから、Ｘ＝Ｐ／Ｍの関係を満たしてもよい。

その他の構成は、上記第３の実施形態に係るレーザシステムと略同様であってもよい。

（５．２ 動作）
図２１は、本開示の第４の実施形態に係る制御システムにおけるレーザ制御部１１による制御の流れの一例を示している。

レーザ制御部１１は、制御信号Ｓ３として、最初に空間的コヒーレンスＮＧ信号をアニール制御部１３に出力してもよい（ステップＳ１０１）。次に、レーザ制御部１１は、アニール制御部１３から、制御信号Ｓ３として調整発振ＯＫ信号を受信したか否かを判断してもよい（ステップＳ１０２）。レーザ制御部１１は、アニール制御部１３から調整発振ＯＫ信号を受信していないと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｎ）には、ステップＳ１０２の処理を繰り返してもよい。レーザ制御部１１は、アニール制御部１３から調整発振ＯＫ信号を受信したと判断した場合（ステップＳ１０２；Ｙ）には、出射口シャッタ９５を閉じることを指示する信号をシャッタ制御信号Ｓ２として出射口シャッタ９５に出力してもよい（ステップＳ１０３）。

次に、レーザ制御部１１は、ＭＯ２とＰＡ３とを同期させて、所定の繰り返し周波数でレーザ発振させてもよい（ステップＳ１０４）。これにより、ＰＡ３から、増幅されたパルスレーザ光Ｌ１１が出力され得る。増幅されたパルスレーザ光Ｌ１１は、高反射ミラー６及び高反射ミラー７を経由して、ＯＰＳ８に入射し得る。

ＯＰＳ８に入射したパルスレーザ光Ｌ１１のうち、一部のパルスレーザ光はビームスプリッタ８０を透過してＯＰＳ８から出射され得る。また、ＯＰＳ８に入射したパルスレーザ光Ｌ１１のうち、他の一部のパルスレーザ光はビームスプリッタ８０で反射して、凹面ミラー８１，８２，８３，８４を経由して再びビームスプリッタ８０に入射し得る。この際、ビームスプリッタ８０に入射したパルスレーザ光Ｌ１１のビームの第１の像が、凹面ミラー８１，８２，８３，８４を経由して、再びビームスプリッタ８０上に第２の像として転写され得る。これを繰り返すことによって、ＯＰＳ８に入射したパルスレーザ光Ｌ１１はパルスストレッチされ得る。

ＯＰＳ８から出射されたパルスレーザ光Ｌ１１は、コヒーレンスモニタ９のビームスプリッタ９１によって一部が反射され、他の一部は透過して出射口シャッタ９５に入射し得る。ビームスプリッタ９１によって反射された光は、ダブルピンホール９２を透過して、ＣＣＤカメラ９４の撮像面上で干渉縞を形成し得る。ＣＣＤカメラ９４は、干渉縞の光の強度分布を計測し、その計測結果を示す計測信号Ｓ１をレーザ制御部１１に出力してもよい。次に、レーザ制御部１１は、コヒーレンスモニタ９の計測結果に基づいて、干渉縞のコントラストＣを計測してもよい（ステップＳ１０５）。

次に、レーザ制御部１１は、コントラストの目標値Ｃｔとの差ΔＣ＝Ｃ−Ｃｔを計算してもよい（ステップＳ１０６）。次に、レーザ制御部１１は、コントラストの目標値Ｃｔとの差ΔＣが０に近づくように、空間的コヒーレンス調節部４０の１軸ステージ４３に制御信号Ｓ４を送信してもよい（ステップＳ１０７）。

次に、レーザ制御部１１は、コヒーレンスモニタ９の計測結果に基づいて、干渉縞のコントラストＣを計測してもよい（ステップＳ１０８）。次に、レーザ制御部１１は、コントラストの目標値Ｃｔとの差ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜が許容範囲ΔＣｔｒ以下になったか否かを判断してもよい（ステップＳ１０９）。許容範囲ΔＣｔｒ以下になっていないと判断した場合（ステップＳ１０９；Ｎ）には、レーザ制御部１１は、ステップＳ１０６に戻って処理を繰り返してもよい。許容範囲ΔＣｔｒ以下になったと判断した場合（ステップＳ１０９；Ｙ）には、レーザ制御部１１は、ＭＯ２とＰＡ３とを制御し、レーザ発振を停止させてもよい。次に、レーザ制御部１１は、アニール制御部１３に、制御信号Ｓ３として、空間的コヒーレンスＯＫ信号を出力してもよい（ステップＳ１１０）。次に、レーザ制御部１１は、出射口シャッタ９５を開けることを指示する信号をシャッタ制御信号Ｓ２として出射口シャッタ９５に出力してもよい（ステップＳ１１１）。

次に、レーザ制御部１１は、アニール装置１２がレーザアニール中であるか否かを判断してもよい（ステップＳ１１２）。レーザ制御部１１は、レーザアニール中ではないと判断した場合（ステップＳ１１２；Ｎ）には、ステップＳ１１２の処理を繰り返してもよい。

レーザ制御部１１は、レーザアニール中であると判断した場合（ステップＳ１１２；Ｙ）には、上記ステップＳ１０５〜Ｓ１０９と略同様のステップＳ１１３〜Ｓ１１７の処理を行ってもよい。その際、ステップＳ１１７において、コントラストの目標値Ｃｔとの差ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜が許容範囲ΔＣｔｒ以下になっていないと判断した場合（ステップＳ１１７；Ｎ）には、レーザ制御部１１は、ステップＳ１０１に戻って処理を繰り返してもよい。また、ステップＳ１１７において、コントラストの目標値Ｃｔとの差ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜が許容範囲ΔＣｔｒ以下になっていると判断した場合（ステップＳ１１７；Ｙ）には、レーザ制御部１１は、ステップＳ１１４に戻って処理を繰り返してもよい。ただし、許容範囲ΔＣｔｒ以下になっていると判断した場合（ステップＳ１１７；Ｙ）において、レーザ制御部１１は、ステップＳ１１４に戻らず、処理を終了してもよい。

その他の動作は、上記第３の実施形態に係るレーザシステムと略同様であってもよい。

（５．３ 作用・効果）
本実施形態の制御システムによれば、コヒーレンスモニタ９によって計測された干渉縞のコントラストＣに基づいて、空間的コヒーレンス調節部４０がフィードバック制御され得る。これにより、アニール装置１２に入射するパルスレーザ光Ｌ１２の空間的コヒーレンスが安定化し得る。

その他の作用・効果は、上記第３の実施形態に係るレーザシステムと略同様であってもよい。

［６．各部のバリエーション、及び各部の具体例］
次に、上記各実施形態の各部のバリエーション、及び各部の具体例を説明する。なお、以下では上記比較例、又は上記各実施形態に係る装置又はシステムの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。

（６．１ 安定共振器のバリエーション）
（安定共振器の第１のバリエーション）
図２２は、安定共振器の第１のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図２２に示したレーザ装置１Ｃは、上記比較例に係るレーザ装置１０１におけるリアミラー１３０に代えて、空間的コヒーレンス調節部４０Ｂを備えてもよい。空間的コヒーレンス調節部４０Ｂは、シリンドリカル平凸レンズ３１と、シリンドリカル平凹レンズ３２と、１軸ステージ４６とを含んでもよい。また、空間的コヒーレンス調節部４０Ｂは、シリンドリカル平凸レンズ３１を保持するホルダ４４と、シリンドリカル平凹レンズ３２を保持するホルダ４５とを含んでもよい。

レーザ装置１Ｃにおいて、出力結合ミラー１２０は第１の光学部材、シリンドリカル平凸レンズ３１及びシリンドリカル平凹レンズ３２は第２の光学部材であってもよい。出力結合ミラー１２０と、シリンドリカル平凸レンズ３１及びシリンドリカル平凹レンズ３２は、Ｚ軸方向において１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂを間に挟むようにして互いに対向し、１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂ間で発生したパルスレーザ光を増幅して出力させる光共振器を構成してもよい。

光共振器が、Ｈ軸方向において、安定共振器として機能するように、出力結合ミラー１２０と、シリンドリカル平凸レンズ３１及びシリンドリカル平凹レンズ３２とを配置してもよい。

シリンドリカル平凸レンズ３１は、焦点軸３１ｆがＶ軸と略平行で、かつ、Ｈ軸方向において光共振器の略光路軸上に位置するように配置されていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ３１の平面側には、ＨＲ膜３１Ｈがコートされていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ３１のシリンドリカル凸面には、ＡＲ膜がコートされていてもよい。シリンドリカル平凸レンズ３１は、シリンドリカル凸面側がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。

シリンドリカル平凹レンズ３２は、焦点軸３２ｆがＶ軸と略平行で、かつ、Ｈ軸方向において光共振器の略光路軸上に位置するように配置されていてもよい。シリンドリカル平凹レンズ３２の両面はＡＲ膜がコートされていてもよい。シリンドリカル平凹レンズ３２は、平面側がチャンバ１１０側を向くように配置されてもよい。

１軸ステージ４６は、ホルダ４５を介してシリンドリカル平凹レンズ３２を光共振器の略光路軸に沿って移動できるように配置されてもよい。光共振器の光路軸は、Ｚ軸と略平行であってもよい。１軸ステージ４６によって、空間的コヒーレンス調節部４０ＢのＧパラメータの値Ｇ２が調節可能であってもよい。

レーザ装置１Ｃにおける光共振器のＧパラメータＧ１，Ｇ２は、以下のようになり得る。
Ｒ１＝２Ｆ１、Ｒ２＝２Ｆ２なので焦点距離で表現すると、以下の式となり得る。
Ｇ１＝１−Ｌ／（２Ｆ１）、
Ｇ２＝１−Ｌ／（２Ｆ２）、
ただし、
Ｆ１：フロント側の焦点距離
Ｆ２：リア側の焦点距離

なお、レーザ装置１Ｃにおいて、フロント側の焦点距離は、出力結合ミラー１２０の焦点距離であってもよい。リア側の焦点距離は、シリンドリカル平凸レンズ３１とシリンドリカル平凹レンズ３２との合成焦点距離であってもよい。

出力結合ミラー１２０が平面ミラーなのでＦ１＝∞となり、Ｇ１＝１となる。従って、レーザ装置１Ｃにおける安定共振器の範囲は上記（１）式から、
０＜Ｇ２＜１
となる。

レーザ装置１Ｃによれば、空間的コヒーレンス調節部４０Ｂにおいて両レンズの面間隔Ｄを調節することによって、空間横モードの数が変化するので、空間的コヒーレンスを調節し得る。

その他の構成及び動作等は、上記比較例、上記第１又は第２の実施形態に係るレーザ装置と略同様であってもよい。

（安定共振器の第２のバリエーション）
図２３は、安定共振器の第２のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図２３に示したレーザ装置１Ｄは、上記比較例に係るレーザ装置１０１におけるリアミラー１３０に代えて、空間的コヒーレンス調節部となるディフォーマブルミラー３３を備えてもよい。ディフォーマブルミラー３３は、リアミラー３４とアクチュエータ３５とを含んでもよい。リアミラー３４は、表面にＨＲ膜３４Ｈがコートされた薄い平面基板を含んでもよい。アクチュエータ３５は、リアミラー３４の裏面側から、リアミラー３４のＨ軸方向の曲率半径Ｒ２を可変する１次元のアクチュエータであってもよい。

（安定共振器の第３のバリエーション）
図２４は、安定共振器の第３のバリエーションのＨ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図２４に示したレーザ装置１Ｅは、上記比較例に係るレーザ装置１０１における出力結合ミラー１２０に代えて空間的コヒーレンス調節部４０を備えると共に、リアミラー１３０に代えて空間的コヒーレンス調節部４０Ｂを備えた構成であってもよい。

レーザ装置１Ｅによれば、光共振器のフロント側とリア側とに空間的コヒーレンス調節部を備えるので、フロント側とリア側との一方にのみ空間的コヒーレンス調節部を備える場合に比べて、さらに空間的コヒーレンスを低くするような調節が可能となり得る。

（６．２ アニール装置の具体例）
図２５は、アニール装置１２の一具体例を概略的に示している。

アニール装置１２は、ビームエキスパンダ７０と、高反射ミラー７１と、照明光学系７３と、マスク７４と、転写光学系７５と、被照射物７６とを含んでもよい。

ビームエキスパンダ７０は、凹レンズ７７Ａと凸レンズ７７Ｂとを含み、入射したパルスレーザ光Ｌ１２を少なくともＨ軸方向にＭ倍に拡大してもよい。高反射ミラー７１は、Ｍ倍に拡大されたパルスレーザ光Ｌ１２を照明光学系７３に向けて反射してもよい。

照明光学系７３は、フライアイレンズ７２と、コンデンサ光学系７９とを含んでもよい。フライアイレンズ７２は、複数のレンズ７８を含んでもよい。複数のレンズ７８は、Ｈ軸方向のピッチがＰとなるように配置されてもよい。

マスク７４には、照明光学系７３によってパルスレーザ光Ｌ１２が照射されてもよい。マスク７４の像が転写光学系７５によって被照射物７６の表面に転写されてもよい。

例えば、上記第４の実施形態に係るレーザシステムから、アニール装置１２に向けて、Ｈ軸方向における空間的コヒーレント長ＸｃがＰ／Ｍ以下となるパルスレーザ光Ｌ１２を出力してもよい。

（６．３ コヒーレンスモニタの具体例）
図２６及び図２７は、図２０におけるコヒーレンスモニタ９の一具体例を示している。図２６は、コヒーレンスモニタ９の一具体例のＶ軸方向の断面構成例を概略的に示している。図２７は、コヒーレンスモニタ９の一具体例のＨ軸方向の断面構成例を概略的に示す。

例えば、図２５に示したアニール装置１２におけるマスク７４上と被照射物７６上での干渉縞のコントラストＣを予測する場合、図２６及び図２７に示した構成のコヒーレンスモニタ９を用いてもよい。

ダブルピンホール９２は、ビームスプリッタ９１で反射されたパルスレーザ光Ｌ１１が照射されるように配置されてもよい。ダブルピンホール９２における２つのピンホール９２ａ，９２ｂは、パルスレーザ光Ｌ１１のＨ軸方向に所定のピンホール間隔Ｘで形成されていてもよい。この所定のピンホール間隔Ｘは、アニール装置１２におけるフライアイレンズ７２のＨ軸方向のピッチ間隔Ｐとビームエキスパンダ７０のＨ軸方向の倍率Ｍとから、Ｘ＝Ｐ／Ｍの関係を満たしてもよい。

コヒーレンスモニタ９では、Ｈ軸方向の干渉縞のコントラストＣを計測することによって、アニール装置１２によってアニールされる被照射物７６上での干渉縞のコントラストＣを予測し得る。

（６．４ 放電電極のバリエーション）
図２８は、放電電極のバリエーションの一例を概略的に示している。
図３に示した１対の放電電極１１３ａ，１１３ｂに代えて、チャンバ１１０内に、図２８に示した１対の放電電極１１５ａ，１１５ｂを含んでもよい。１対の放電電極１１５ａ，１１５ｂは、表面が湾曲した形状となっていてもよい。１対の放電電極１１５ａ，１１５ｂの表面は、部分的に電気絶縁物１１６でコートされていてもよい。

所定の放電幅Ｗの放電が生じるように、１対の放電電極１１５ａ，１１５ｂにおいて、放電面以外の部分に電気絶縁物１１６がコートされていてもよい。電気絶縁物１１６は、アルミナを１対の放電電極１１５ａ，１１５ｂの表面に溶射することによってコートしてもよい。その結果、電気絶縁物１１６が溶射されていない部分の電極幅Ｗｐと略同じ放電幅Ｗで、放電が生じ得る。

［７．制御部のハードウエア環境］
当業者は、汎用コンピュータ又はプログラマブルコントローラにプログラムモジュール又はソフトウエアアプリケーションを組み合わせて、ここに述べられる主題が実行されることを理解するだろう。一般的に、プログラムモジュールは、本開示に記載されるプロセスを実行できるルーチン、プログラム、コンポーネント、データストラクチャーなどを含む。

図２９は、開示される主題の様々な側面が実行され得る例示的なハードウエア環境を示すブロック図である。図２９の例示的なハードウエア環境１００は、処理ユニット１０００と、ストレージユニット１００５と、ユーザインターフェイス１０１０と、パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０と、シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０と、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０とを含んでもよいが、ハードウエア環境１００の構成は、これに限定されない。

処理ユニット１０００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１００１と、メモリ１００２と、タイマ１００３と、画像処理ユニット（ＧＰＵ）１００４とを含んでもよい。メモリ１００２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とを含んでもよい。ＣＰＵ１００１は、市販のプロセッサのいずれでもよい。デュアルマイクロプロセッサや他のマルチプロセッサアーキテクチャが、ＣＰＵ１００１として使用されてもよい。

図２９におけるこれらの構成物は、本開示において記載されるプロセスを実行するために、相互に接続されていてもよい。

動作において、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５に保存されたプログラムを読み込んで、実行してもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５からプログラムと一緒にデータを読み込んでもよい。また、処理ユニット１０００は、ストレージユニット１００５にデータを書き込んでもよい。ＣＰＵ１００１は、ストレージユニット１００５から読み込んだプログラムを実行してもよい。メモリ１００２は、ＣＰＵ１００１によって実行されるプログラム及びＣＰＵ１００１の動作に使用されるデータを、一時的に保管する作業領域であってもよい。タイマ１００３は、時間間隔を計測して、プログラムの実行に従ってＣＰＵ１００１に計測結果を出力してもよい。ＧＰＵ１００４は、ストレージユニット１００５から読み込まれるプログラムに従って、画像データを処理し、処理結果をＣＰＵ１００１に出力してもよい。

パラレルＩ／Ｏコントローラ１０２０は、１軸ステージ４３，４６、出射口シャッタ９５、レーザ制御部１１、及びアニール制御部１３等の、処理ユニット１０００と通信可能なパラレルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらパラレルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。シリアルＩ／Ｏコントローラ１０３０は、レーザ制御部１１、及びアニール制御部１３等の、処理ユニット１０００と通信可能な複数のシリアルＩ／Ｏデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれら複数のシリアルＩ／Ｏデバイスとの間の通信を制御してもよい。Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ１０４０は、アナログポートを介して、各種センサや、ＣＣＤカメラ９４等のアナログデバイスに接続されてもよく、処理ユニット１０００とそれらアナログデバイスとの間の通信を制御したり、通信内容のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換を行ってもよい。

ユーザインターフェイス１０１０は、操作者が処理ユニット１０００にプログラムの停止や、割込みルーチンの実行を指示できるように、処理ユニット１０００によって実行されるプログラムの進捗を操作者に表示してもよい。

例示的なハードウエア環境１００は、本開示におけるアニール制御部１３等の構成に適用されてもよい。当業者は、それらのコントローラが分散コンピューティング環境、すなわち、通信ネットワークを介して繋がっている処理ユニットによってタスクが実行される環境において実現されてもよいことを理解するだろう。本開示において、アニール制御部１３等は、イーサネット（登録商標）やインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカル及びリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。

［８．その他］
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の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ろう。

本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「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、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞「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。

Claims (7)

1. 第１の方向において互いに電極ギャップを隔てて対向し、前記第１の方向に直交する第２の方向の放電幅が前記電極ギャップよりも小さい１対の放電電極、を含むレーザチャンバと、
   前記第１の方向及び前記第２の方向の双方に直交する第３の方向において前記１対の放電電極を間に挟むようにして互いに対向する第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、前記１対の放電電極間で発生したレーザ光を増幅して出力させる光共振器と
   を備え、
   前記第１の光学部材のＧパラメータをＧ１、前記第２の光学部材のＧパラメータをＧ２としたとき、前記光共振器は、前記第２の方向において、以下の条件を満足する安定共振器を構成する
   ０＜Ｇ１・Ｇ２＜１
   レーザ装置。
2. 前記光共振器は、さらに、以下の条件を満足する
   ０．２５＜Ｇ１・Ｇ２＜０．７５
   請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記光共振器は、さらに、以下の条件を満足する
   ０．４５＜Ｇ１・Ｇ２＜０．５５
   請求項２に記載のレーザ装置。
4. 前記第１の光学部材のＧパラメータ、及び前記第２の光学部材のＧパラメータのうちいずれか一方の値が１である
   請求項１に記載のレーザ装置。
5. 前記光共振器からの出力レーザ光の光路上に配置され、前記出力レーザ光の前記第２の方向における空間的コヒーレンスを計測するコヒーレンスモニタと、
   前記第１の光学部材のＧパラメータ及び前記第２の光学部材のＧパラメータのうち少なくとも１つのＧパラメータの値を調節する調節部と、
   前記コヒーレンスモニタの計測値に基づいて、前記調節部を制御する制御部と
   を、さらに備える
   請求項１に記載のレーザ装置。
6. 前記放電幅は、前記電極ギャップの中間位置における前記第２の方向の幅である
   請求項１に記載のレーザ装置。
7. 第１の方向において互いに電極ギャップを隔てて対向し、前記第１の方向に直交する第２の方向の放電幅が前記電極ギャップよりも小さい１対の放電電極、を含むレーザチャンバと、
   前記第１の方向及び前記第２の方向の双方に直交する第３の方向において前記１対の放電電極を間に挟むようにして互いに対向する第１の光学部材及び第２の光学部材を含み、前記第２の方向において安定共振器を構成し、前記１対の放電電極間で発生したレーザ光を増幅して出力させる光共振器と
   を備え、
   前記光共振器は、
   前記レーザ光の幅を前記第２の方向においてＭ倍に拡大したうえで、ピッチ間隔Ｐとなるように配置された複数のレンズを含むフライアイレンズに入射させる光学系に向けて、前記第２の方向における前記レーザ光の空間的コヒーレント長がＰ／Ｍ以下となるレーザ光を出力する
   レーザ装置。

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