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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Herstellen einer randscharfen
Beleuchtungslinie aus einem sich in einer Ausbreitungsrichtung ausbreitenden
Einfallsstrahlbündel
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung zum Erhöhen der
Asymmetrie des Strahlparameterproduktes eines Einfallsstrahlbündels gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 5.
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Flachbildschirme
werden nach dem Stand der Technik vorwiegend mit Hilfe der so genannten Aktiv-Matrix-
(AM) oder Dünnschichttransistor-Technologie
(englisch kurz: TFT) angesteuert. Diese Technologie basiert auf
polykristallinem Silizium.
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Polysiliziumschichten
lassen sich reproduzierbar herstellen, indem ein homogenisierter
und zu einer Beleuchtungslinie geformter Laserstrahl mit hoher Laserleistung
im ultravioletten Spektralbereich über ein mit amorphem Silizium
(a-Si) beschichtetes Substrat geführt wird. Der Laserstrahl wird
an der Oberfläche
der im Allgemeinen nur 50 bis 70 nm dünnen a-Si Schicht absorbiert,
ohne das Substrat aufzuheizen und somit zu beschädigen. Durch den Laserstrahl
wird die a-Si-Schicht aufgeschmolzen und erstarrt während des
Abkühlens
zum gewünschten
polykristallinen Silizium (p-Si).
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Der
Laserstrahl wird üblicherweise
von einem vorzugsweise gepulst mit etwa 300 Hz betriebenen Excimerlaser
erzeugt. Die Beleuchtungslinie des Laserstrahls weist abhängig von
der konkreten Herstellungsmethode Längen von typisch mehreren hundert
Millimetern und Breiten von in der Regel 5 μm bis 1 mm auf.
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Beim
sogenannten TDX-(Thin Beam Directional X'talization)-Prozess, welcher z.B. in
D.S. Knowles et al., „Thin
Beam Crystallization Method: a New Laser Annealing Tool with Lower
Cost and Higher Yield for LTPS Panels", SID Digest 2005; presented on May
25–27,
2005 at SID Conference oder in Ji-Yong Park et al., "Thin Laser Beam crystallization method
for SOD and OLED application",
SID Digest 2005; presented on May 25–27, 2005 at SID Conference
beschrieben ist und auf den sich die vorliegende Erfindung vor wiegend
(jedoch nicht ausschließlich)
bezieht, wird ein sehr schmaler (ca. 5–10 μm), langer (derzeit 730 mm)
und homogener Strahl benötigt.
Typischerweise ist die Strahlbreite nur wenige mal größer als
die beugungsbegrenzte Strahlbreite bei der jeweiligen numerischen
Apertur des Systems, die aus Gründen
der Fokustiefe nach oben begrenzt ist. Gleichzeitig ist das Strahlparameterprodukt
(„Fokussierbarkeit", d.h. as Produkt
aus Stahldurchmesser und Divergenz) des Excimerlasers in der Praxis nicht
beliebig klein zu machen und beträgt ein Vielfaches (im Allgemeinen
das 3- bis 10-fache) der beugungsbegrenzten Spotgröße. Zusammen
mit der Anforderung nach einer guten Homogenität des Strahls führt dies
zu einem hohen Anteil nicht genutzter Energie, der in einer Zwischenbildebene
aus dem Strahl entfernt wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Anordnung der
eingangs genannten Art derart auszuführen und weiterzubilden, dass
aus einem vorgegebenen Einfallsstrahlbündel ein in einer Richtung
vergleichsweise randscharfes Strahlbündel entsteht, ohne dass es
erforderlich ist, in dieser Richtung einen Teil des Einfallsstrahls
in nicht nutzbarer Weise zu entfernen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Herstellen einer randscharfen
Beleuchtungslinie der eingangs genannten Art durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 sowie eine Anordnung
zum Erhöhen
der Asymmetrie des Strahlparameterprodukts eines Einfallsstrahlbündels der
vorstehend angegebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 5 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Geht
man ganz allgemein von einem langgestreckten, d.h. eine lange und
eine kurze Achse aufweisenden, optischen Strahl, z.B. einem Laserstrahl, aus,
wie er beispielsweise zum Kristallisieren von amorphem Silizium
eingesetzt werden kann. Ein derartiger langgestreckter Strahl muss
in Richtung seiner kurzen Achse, in der dessen Ausdehnung vorzugsweise
nur wenige μm
beträgt,
vergleichsweise scharf sein, während
die Randschärfe
in der langen Achsrichtung mit Ausdehnungen von über einem halben Meter vergleichsweise
beliebig ist. Unter dieser Voraussetzung gelangt man zu der Erkenntnis,
dass eine Verringerung des Strahlparameterproduktes (oder der Divergenz
bei konstanter Strahlgröße) des Lasers,
d.h. eine Erhöhung
der Kohärenz,
in der kurzen Achse des Strahls möglich ist, weil in der anderen
Achse des Strahls die Divergenz/Inkohärenz gleichzeitig erhöht werden
darf. Letzteres ist sogar wünschenswert,
weil dadurch die Homogenität
des Strahls verbessert wird.
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Die
Erfindung geht entsprechend Anspruch 1 von einer Anordnung zum Herstellen
einer randscharfen Beleuchtungslinie aus einem sich in einer Ausbreitungsrichtung
ausbreitenden Einfallsstrahlbündel
aus. Das Einfallsstrahlbündel,
welches z.B. von einem Excimerlaser stammen kann, welcher elektromagnetische
Strahlung vorzugsweise im ultravioletten Spektralbereich emittiert,
weist senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung eine räumliche
Ausdehnung in einer ersten Richtung und eine räumliche Ausdehnung in einer
sowohl zu der Ausbreitungsrichtung des Einfallsstrahlbündels als
auch zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung auf.
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Die
aus diesem Einfallsstrahlbündel
durch entsprechende Homogenisier- und Strahlformungsoptiken erzeugte
Beleuchtungslinie weist in entsprechender Weise eine räumliche
Ausdehnung in einer Richtung und eine räumliche Ausdehnung in einer dazu
senkrechten weiteren Richtung auf. Homogenisieroptiken der hierfür erforderlichen
Art sind z.B. in der
EP
0 232 037 A1 , der
JP
07227993 A , der
EP
0 100 242 A2 , der
DE
42 20 705 A1 , der
US
5,414,559 , der
DE
38 29 728 A1 , der
DE
38 41 045 A1 , der
US 6,281,967
B1 oder der
DE
195 20 187 A1 beschrieben.
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Die
Ausdehnung der Beleuchtungslinie in der weiteren Richtung ist für den oben
beschriebenen Einsatzzweck wenigstens 30 000 mal größer, als
die Ausdehnung in der einen Richtung. Vorzugsweise ist die Beleuchtungslinie
in Richtung seiner kurzen Achse nur wenige Mikrometer breit (gewünscht sind Strahlbreiten
von 4 bis 10 μm
bei halber maximaler Intensität)
und in Richtung seiner langen Achse über 300 mm, vorzugsweise mehr
als 700 mm lang.
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Anstelle
oder ggf. zusätzlich
zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtung zum Entfernen
des Randbereichs der Beleuchtungslinie in Richtung seiner kurzen
Achse, wodurch die Strahldivergenz und damit die Strahlbreite reduziert
wird, ist erfindungsgemäß eine Anordnung
zur Transformation des Einfallsstrahlbündels vorgesehen. Diese Anordnung
umfasst eine Strahlunterteileinrichtung, um das Einfallsstrahlbündel in
der ersten Richtung in wenigstens zwei Teilstrahlbündel derart
zu unterteilen, dass jedes Teilstrahlbündel eine entsprechend der Teilung
reduzierte räumliche
Ausdehnung in der ersten Richtung und eine räumliche Ausdehnung in der zweiten
Richtung aufweist. Ferner umfasst die Anordnung zur Transformation
des Einfallsstrahlbündels
eine Umsortiereinrichtung, um wenigstens zwei der Teilstrahlbündel derart
umzusortieren, dass die umsortierten Teilstrahlbündel mit ihren jeweiligen räumlichen
Ausdehnungen in der ersten Richtung nebeneinander oder wenigstens
teilweise überlappend
angeordnet sind.
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Dies
führt in
der kurzen Achse zu einer Verringerung der Strahlgröße und damit
des Strahlparameterproduktes um einen Faktor, welcher der Anzahl der
Teilstrahlbündel
entspricht. In der langen Achse nimmt das Strahlparameterprodukt
um denselben Faktor zu. Durch nachfolgende Aufweitung des Strahls
in der kurzen Achse und Komprimierung des Strahls in der langen
Achse kann der Strahlquerschnitt unverändert gehalten werden. Bei
konstantem Strahlquerschnitt ergibt sich damit für die kurze Achse zu einer
Verringerung der Divergenz um einen Faktor, welcher der Anzahl der
Teilstrahlbündel
entspricht, wobei die Divergenz nach unten durch die Beugung begrenzt
ist. In der langen Achse nimmt die Divergenz um denselben Faktor
zu.
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Besonders
vorteilhaft ist es für
den vorliegenden Anwendungsfall, wenn das Einfallsstrahlbündel ein
Strahlparameterprodukt in der zweiten Richtung und eine gleich großes oder
kleineres Strahlparameterprodukt in der ersten Richtung aufweist.
Das Strahlparameterprodukt in der ersten Richtung wird dann durch
die erfindungsgemäße Anordnung
weiter reduziert, während
es in der zweiten Richtung weiter erhöht wird und zur Homogenisierung
des Strahls beiträgt,
wie oben bereits erwähnt
wurde.
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Geht
man entsprechend Anspruch 5 von einer Anordnung aus, bei der sich
ein Einfallsstrahlbündel
in einer Ausbreitungsrichtung ausbreiten kann, wobei das Einfallsstrahlbündel senkrecht
zu der Ausbreitungsrichtung eine räumliche Ausdehnung in einer
ersten Richtung und eine räumliche
Ausdehnung in einer zu der Ausbreitungsrichtung senkrechten und
einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist
und wobei das Einfallsstrahlbündel
ein Strahlparameterprodukt in der zweiten Richtung und eine gleich
großes
oder kleineres Strahlparameterprodukt in der ersten Richtung aufweist,
so kann diese bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung
ganz allgemein zum Erhöhen
der Asymmetrie des Strahlparameterproduktes eingesetzt werden.
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Entsprechend
den vorstehenden Ausführungen
ist erfindungsgemäß eine Anordnung
zur Transformation des Einfallsstrahlbündels vorgesehen, welche eine
Strahlunterteileinrichtung und eine Umsortiereinrichtung der vorstehend
beschriebenen Art umfasst. Wie vorstehend angegeben, ist die Strahlunterteileinrichtung
dazu vorgesehen, um das Einfallsstrahlbündel in der ersten Richtung
in wenigstens zwei Teilstrahlbündel
derart zu unterteilen, dass jedes Teilstrahlbündel eine entsprechend der
Teilung reduzierte räumliche
Ausdehnung in der ersten Richtung und eine räumliche Ausdehnung in der zweiten Richtung
aufweist. Die Umsortiereinrichtung ist ausgebildet, um wenigstens
zwei der Teilstrahlbündel derart
umzusortieren, dass die umsortierten Teilstrahlbündel mit ihren jeweiligen räumlichen
Ausdehnungen in der ersten Richtung nebeneinander oder wenigstens
teilweise überlappend
angeordnet sind.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist eine Strahlumformeinrichtung
vorgesehen, um die räumliche
Ausdehnung der Teilstrahlbündel
in der zweiten Richtung in die räumliche
Ausdehnung der Beleuchtungslinie in der weiteren Richtung umzuformen.
Anders ausgedrückt
werden die Ausdehnungen der Teilstrahlbündel in der zweiten (ggf. nicht
unterteilten) Richtung zur Bildung der räumlichen Ausdehnung der Beleuchtungslinie
in der weiteren Richtung (der langen Achse) verwendet. Es spielt
dabei im allgemeinen keine Rolle, ob bei der Transformation (Unterteilung
und Umsortierung) oder bei nachfolgenden Abbildungen eine (oder
mehrere) Spiegelungen) um eine in der ersten Richtung ausgerichtete
(gedachte) Spiegelachse und/oder um eine in der zweiten Richtung
ausgerichtete (gedachte) Spiegelachse stattgefunden hat oder nicht.
Als Strahlumformeinrichtung kann eine oder ggf. mehrere Homogenisieroptiken
insbesondere der oben beschriebenen Art verwendet werden. Es kann
sich hierbei auch um einen einfachen Strahlaufweiter handeln. Es
ist insbesondere auch möglich,
dass die Umsortiereinrichtung selbst diese Aufgabe übernimmt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung ist erfindungsgemäß eine Strahlumformeinrichtung
vorgesehen, um die räumliche
Ausdehnung der Teilstrahlbündel
in der ersten Richtung in die räumliche
Ausdehnung der Beleuchtungslinie in der einen Richtung umzu formen.
Anders ausgedrückt
werden die Ausdehnungen der Teilstrahlbündel in der ersten (unterteilten)
Richtung zur Bildung der räumlichen Ausdehnung
der Beleuchtungslinie in der einen Richtung (der kurzen Achsrichtung)
verwendet. Es spielt auch hier im allgemeinen keine Rolle, ob bei
der Transformation (Unterteilung und Umsortierung) oder bei nachfolgenden
Abbildungen eine (oder mehrere) Spiegelungen) um eine in der ersten
Richtung ausgerichtete (gedachte) Spiegelachse und/oder um eine in
der zweiten Richtung ausgerichtete (gedachte) Spiegelachse stattgefunden
hat oder nicht. Als Strahlumformeinrichtung kann eine oder ggf.
mehrere Homogenisieroptiken insbesondere der oben beschriebenen
Art verwendet werden. Es kann auch eine den Strahl aufweitende oder
den Strahl komprimierende Einrichtung verwendet werden. Es ist insbesondere auch
möglich,
dass die Umsortiereinrichtung selbst diese Aufgabe übernimmt,
z.B. durch entsprechende Überlagerung
der Teilstrahlbündel.
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Als
Strahlunterteileinrichtungen oder als Bestandteile von Strahlunterteileinrichtungen
eignen sich Prismenelemente, Planplattenelemente, Linsenelemente
oder Spiegelelemente, welche eines der Teilstrahlbündel gegenüber einem
anderen der Teilstrahlbündel
ablenken. Konkrete Ausführungsbeispiele
entnimmt man den nachfolgenden Figuren und den zugehörigen Beschreibungsteilen.
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Grundsätzlich kann
die Umsortiereinrichtung in unterschiedlichster Weise ausgeführt sein.
Sie kann beispielsweise eine Rotationseinrichtung zum Drehen wenigstens
eines der Teilstrahlbündel
um einen vorgegebenen Drehwinkel umfassen.
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Aus
der
EP 0 484 276 A1 ist
z.B. gemäß dem dortigen
Anspruch 5 eine Vorrichtung bekannt, welche Strahlenbündel um
einen Winkel, vorzugsweise 90°,
drehen kann. Die dort beschriebene Vorrichtung, für welche
beispielhaft ein Abbé-König-Prisma
angegeben ist, kann zum Umsortieren der (geteilten) Teilstrahlenbündel verwendet
werden. Selbstverständlich
ist es günstig,
die Teilstrahlenbündel
um 90° zu drehen.
Eine Drehung um einen anderen Winkel (und ggf. eine Versetzung der
Teilstrahlenbündel)
zur relativen Ausrichtung entsprechend der obigen Definition ist
jedoch grundsätzlich
ebenfalls möglich.
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Eine
andere Ausführungsvariante
mit einer Rotationseinrichtung ist z.B. auch aus der
US 5,168,401 bekannt (vgl. dort insbesondere
auch den Anspruch 1). Eine Ausführungsvarian te
dieser Rotationseinrichtung ist in der
13 dieses
Dokuments dargestellt. Diese besteht aus einem Mehrfachreflektorelement
bestehend aus zwei Prismen und einer nachgeordneten Mikrolinse.
Die beiden Prismen weisen Spiegelflächen auf, welche jeweils in
Bezug zum einfallenden Strahl bzw. dem an der ersten Spiegelfläche reflektierten
Strahl eine 45°-Orientierung
aufweisen. Die Mikrolinse ist im Strahlengang des zwei Mal reflektierten
Strahls angeordnet. Durch eine entsprechend andere Orientierung
der reflektierenden Flächen
kann auch eine Drehung um einen anderen Winkel bewerkstelligt werden.
Auch diese Ausführungsvariante
kann zur Umsortierung der (geteilten) Teilstrahlbündel der
erfindungsgemäßen Anordnung verwendet
werden. Es ist leicht einsichtig, dass für den Fall, bei dem es nicht
auf eine unveränderte
Seitenorientierung der Teilstrahlbündel zueinander ankommt, auch
auf die („an
der Zylinderachse spiegelnde")
Mikrolinse verzichtet werden kann.
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Selbstverständlich können anstelle
von Prismenelementen oder Linsenelementen auch Planplattenelemente
oder Spiegelelemente, wie dies z.B. in der WO 96/04584 A1 beschrieben
(und insbesondere in den 8, 12, 13, 14 und 15 dargestellt)
ist, verwendet werden.
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Insbesondere
wenn es auf eine unveränderte
Seitenorientierung der Teilstrahlbündel zueinander nicht ankommt,
kann die Umsortiereinrichtung auch eine Spiegelungseinrichtung zum
gespiegelten Abbilden wenigstens eines der Teilstrahlbündel an
einer winklig zu der ersten und der zweiten Richtung verlaufenden
Spiegelachse umfassen. Beispielhaft wird auf die
EP 1 528 425 A1 hingewiesen,
bei der eine Spiegelung mittels einer um 45° zu einer Vorzugsorientierung
eines einfallenden Strahls geneigt angeordneten Zylinderlinse erfolgt.
Dort wird dieser Vorgang zwar als 90° Drehung bezeichnet, tatsächlich findet
jedoch eine Vertauschung der Seiten des einfallenden Lichtstrahls
entsprechend einer Spiegelung an der Zylinderachse der eingesetzten
Zylinderlinse statt.
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Wie
in den dort beschriebenen zwei Ausführungsbeispielen gezeigt wird,
kann die Spiegelachse senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung und
unter einem Winkel von 45° zu
der ersten und der zweiten Richtung verlaufen. Selbstverständlich ist
auch eine andere winklige Anordnung, z.B. auch 90°, möglich.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsvariante
der Erfindung basiert auf einer Umsortiereinrichtung, welche der
Anmelderin aus dem Stand der Technik als solche nicht bekannt ist.
Die Umsortiereinrichtung dieser Ausführungsvariante umfasst eine erste
Versetzungseinrichtung zum räumlichen
Versetzen wenigstens eines der Teilstrahlbündel in der zweiten Richtung
gegenüber
einem anderen der Teilstrahlbündel.
Die zwei Teilstrahlbündel
sind damit bezüglich
ihrer zweiten (Achs-)Richtung nebeneinander angeordnet.
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Weiterhin
kann die Umsortiereinrichtung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsvariante
eine zweite Versetzungseinrichtung zum Versetzen wenigstens eines
der Teilstrahlbündel
in der ersten Richtung umfassen, so dass die Teilstrahlbündel beispielsweise
in der zweiten Richtung im wesentlichen fluchten und zwar z.B. (teilweise
oder vollständig) überlappend,
unmittelbar aneinander grenzend oder mit gewissem Abstand benachbart
zueinander angeordnet.
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Die
erste Versetzungseinrichtung kann genauso wie die zweite Versetzungseinrichtung
wenigstens ein Prismenelement oder wenigstens ein Planplattenelement
oder wenigstens ein Linsenelement oder wenigstens ein Spiegelelement
umfassen. Im Hinblick auf konkrete Realisierungsmöglichkeiten und
mögliche
Orientierungen zueinander wird auf die Ausführungsbeispiele gemäß der nachfolgenden
Figurenbeschreibung verwiesen.
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Insbesondere
um die ursprüngliche
Strahlform des Eingangsstrahlenbündels
wiederherzustellen, kann eine Komprimiereinrichtung vorgesehen sein,
um die unterteilten und/oder umsortierten Teilstrahlbündel in
der zweiten Richtung zu komprimieren und ggf. auch eine Aufweitungseinrichtung,
um die unterteilten und/oder umsortierten und/oder komprimierten
Teilstrahlbündel
in der ersten Richtung aufzuweiten.
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Eine
Anordnung zum Herstellen einer Beleuchtungslinie oder eine Anordnung
zum Erhöhen der
Asymmetrie des Strahlparameterproduktes der vorstehend beschriebenen
erfindungsgemäßen Art eignet
sich insbesondere zur Verwendung bei einer Anordnung zum Erhitzen
mittels Laserstrahlung. Die Anordnung zur Transformation des Einfallsstrahlbündels kann
dabei unmittelbar am Austritt des Laserstrahls vom Laser, unmittelbar
vor der Feldebene des Laserstrahls, in welcher das zu erhitzende
Substrat angeordnet ist oder an jeder anderen Stelle dazwischen
im Strahlengang des Laserstrahls zwischen Austritt und Substratfläche angeordnet
sein. Ein konkretes Ausführungsbeispiel
entnimmt man der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
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Die
Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Gleiche oder
funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit identischen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Es
zeigen:
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1:
Ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zum Erhören
der Asymmetrie des Strahlparameterproduktes gemäß der Erfindung.
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2:
Einen Querschnitt eines in vier Teilstrahlbündel unterteilten Einfallsstrahlbündels.
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3:
Einen Querschnitt des Strahls nach der 2, nachdem
die vier Teilstrahlbündel
einer ersten nicht ineinander versetzt wurden.
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4:
Einen Querschnitt des Strahls nach einer weiteren Versetzung der
Teilstrahlbündel
in der Weise, dass die Teilstrahlbündel nunmehr nebeneinander
angeordnet sind.
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5:
Einen Querschnitt eines in y-Richtung aufgeweiteten Strahls nach
der 4.
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6:
Einen Querschnitt des in x-Richtung komprimierten Strahls nach der 5.
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7:
Ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung, welche. Bestandteil
einer erfindungsgemäßen Anordnung nach
der 1 sein kann.
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8:
Eine Seitenansicht einer Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung,
welche geeignet ist, ein Einfallsstrahlbündel mit quadratischem Querschnitt
in einen Stahl mit einem in 3 dargestellten Querschnitt
zu transformieren
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9:
Die Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung nach der 8 in
Draufsicht.
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10:
Eine Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung in Form einer Spiegelanordnung mit
2 Planspiegeln.
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11:
Eine Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung, welches geeignet
ist, ein Einfallsstrahlbündel
mit quadratischem Strahlquerschnitt in einen Strahl mit einem in
der 3 dargestellten Querschnitt zu überführen..
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12:
Eine Strahlunterteil- und Versetzungseinrichtung in Form einer planparallelen
Platte, um aus einem Einfallsstrahlbündel ein erstes Teilstrahlbündel abzuteilen
und gegenüber
dem verbleibenden Teilstrahlbündeln
zu versetzen.
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13:
Ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zum Erhöhen der
Asymmetrie des Strahlparameterproduktes eines einfallenden Strahlbündels.
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14:
Eine kombinierte Strahlunterteil-, Versetzungs- und Komprimiereinrichtung,
welche dazu geeignet ist, ein Teilstrahlbündel von einem Einfallsstrahlbündel abzuteilen,
in einer Richtung zu komprimieren und gegenüber dem verbleibenden Teilstahlbündel räumlich in
dieser einen Richtung zu versetzen.
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15:
Ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung
zum Erhöhen der
Asymmetrie des Strahlparameterproduktes.
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16:
Einen Querschnitt eines Strahls, welcher aus einem Einfallsstrahlbündel mit
quadratischem Querschnitt durch Unterteilung in vier Teilstrahlbündel und
deren räumlicher
Versetzung entstanden ist.
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17:
Ein Querschnitt des Strahls nach der 16, nachdem
die Teilstrahlbündel
um einen Winkel gedreht worden sind, so dass nunmehr die Teilstrahlbündel mit
ihren kürzeren
Seiten nebeneinander angeordnet sind.
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18:
Einen Querschnitt eines Strahls, welcher aus einem Einfallsstrahlbündel mit
quadratischem Querschnitt durch Unterteilung in vier Teilstrahlbündel und
deren räumlicher
Versetzung entstanden ist.
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19:
Einen Querschnitt des Strahls nach der 18, nachdem
die Teilstrahlbündel
um ein Winkel gedreht worden sind, wobei die Teilstrahlbündel mit
ihren kürzeren
Seiten nunmehr teilweise überlappen.
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20:
Eine Anordnung zur Laserkristallisation einer amorphen Siliziumschicht
auf einem Substrat.
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Die 1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anordnung 100 zum Erhöhen der
Asymmetrie des Strahlparameterproduktes eines sich in z-Richtung
ausbreitenden Einfallsstrahlbündels 2.
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Die
Anordnung 100 umfasst eine Strahlunterteileinrichtung 3,
eine Umsortiereinrichtung 5 mit einer ersten Versetzungseinrichtung 6 sowie
einer zweiten Versetzeinrichtung 8, eine Strahlaufweitungseinrichtung 10 sowie
eine Strahlkomprimiereinrichtung 12. Die Funktionsweise
dieser Anordnung 100 wird nachfolgend unter zu Hilfenahme
der 2 bis 6 beschrieben.
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Der
Strahlunterteileinrichtung 3 wird eingangsseitig ein Einfallsstrahlbündel 2 zugeführt, welches
in vorliegendem Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 von
einer Strahlungsquelle 1 emittiert wird. Die Strahlungsquelle 1 kann
beispielsweise ein Excimerlaser, insbesondere ein KrF-Excimerlaser,
ein XeC1-Excimerlaser oder ein XeF-Excimerlaser sein.
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Das
Einfallsstrahlbündel 2 breitet
sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
in z-Richtung aus. In der xy-Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung
z hat das Einfallstrahlbündel 2 einen
im Wesentlichen quadratischen Querschnitt. Der Querschnitt dieses Einfallstrahlbündels 2 ist
in der 2 skizziert. Die Ausdehnung in x-Richtung ist
mit dem Bezugszeichen 1, die Ausdehnung in y-Richtung mit
dem Bezugszeichen b gekennzeichnet. Es wird davon ausgegangen, dass
die Strahldivergenz in beiden Richtungen x, y identisch ist.
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Die
Strahlunterteileinrichtung 3 der Anordnung 100 nach
der 1 unterteilt den Querschnitt des Einfallsstrahlbündels 2 im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
in y-Richtung in vier gleich große Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c und 4d,
wie dies in 2 dargestellt ist. Die identischen
Ausdehnungen der Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d in
y-Richtung sind in der Figur durch mit den Bezugszeichen b1, b2, b3,
b4 versehene Pfeile angedeutet.
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Diese
vier Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d werden,
wie sich aus der 1 ergibt, der ersten Versetzungseinrichtung 6 zugeführt. Die
Versetzungseinrichtung 6 versetzt diese Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d in
x-Richtung um ihre jeweilige Strahllänge 1. Der Querschnitt
des resultierenden Strahls mit den Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d entnimmt
man der 3.
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Da
die Querschnitte der Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d bzw.
der versetzten Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d die
Form eines Rechtecks aufweisen und zu Ihren Mittenachsen Ax, Ay symmetrisch
sind, spielt es keine Rolle, ob die Versetzung eine rein translatorische
Verschiebung in x-Richtung ist oder ob bei der Versetzung eine Spiegelung
an einer oder beiden Mittenachsen Ax, Ay oder eine zu diesen äquivalente Transformation stattgefunden
hat.
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Die
zueinander versetzten Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d werden
nunmehr einer zweiten Versetzungseinrichtung 8 zugeführt. Diese
zweite Versetzungseinrichtung 8 versetzt die Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d in
y-Richtung relativ zueinander, so dass die Breiten b1,
b2, b3, b4 der nunmehr zweimal versetzten Teilstrahlbündel 9a, 9b, 9c, 9d die
Gesamtausdehnung L = 4*1 des neu gebildeten Strahlbündels 9 bilden.
Anders ausgedrückt
bedeutet dieses, dass die Längsseiten
der Teilstrahlbündel 9a, 9b, 9c, 9d in
x-Richtung fluchten.
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Will
man nunmehr die ursprüngliche
Strahlform wieder herstellen, so muss der Strahl 9 in x-Richtung
komprimiert und in y-Richtung aufgeweitet werden. Zur Strahlaufweitung
in y-Richtung wird das
neu gebildete Strahlbündel 9 der
Aufweitungseinrichtung 10 zugeführt. Am Ausgang der der Strahlaufweitungseinrichtung 10 entsteht
nunmehr ein in y-Richtung aufgeweitetes Strahlbündel 11 mit dem in der 5 dargestellten
Querschnitt. Zur Komprimierung des Strahlbündels 11 wird dieser
einer Komprimiereinrichtung 12 zugeführt und man erhält ausgangsseitig
ein Strahlbündel 13 wie
es in der 6 dargestellt ist. Dies führt in der
y-Achse zu einer Verringerung der Divergenz um einen Faktor n wobei
die Divergenz nach unten durch die Beugung begrenzt ist. In x-Richtung
nimmt die Divergenz um einen Faktor n bei unverändertem Strahlquerschnitt zu.
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Es
versteht sich für
den Fachmann von selbst, dass die Strahlaufweitung und Komprimierung
auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen kann. Dieser Sachverhalt
ist in der 1 mit Hilfe der in Klammern
gesetzten Bezugszeichen angedeutet.
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Das
Umsortieren der Teilstrahlbündel
durch nacheinander folgendes seitliches Versetzten der Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d erst
in x-Richtung und dann in y-Richtung kann beispielsweise mit Hilfe
von Prismen der in 7 dargestellten Form realisiert werden.
Jedem zu verschiebenden Teilstrahlbündel 4a, 4c, 4d ist
ein derartiges Prisma 6a, 6c, 6d zugeordnet.
Ein derartiges Prisma 6a, 6c, 6d hat
die Form eines Parallelepipeds mit in der xz-Ebene liegender Grundfläche in der
Form eines Parallelogramms. Die Höhe des Parallelepipeds in y-Richtung
entspricht gerade der Breite b1, b3, b4 des zu versetzenden
Teilstrahlbündels 4a, 4c, 4d.
Die Ausdehnung der in x-Richtung verlaufenden Seiten des Parallelogramms
darf nicht weniger als die Länge
l des Einfallsstrahlbündels 2 sein.
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Die 8 und 9 zeigen
beispielhaft eine erste Versetzungseinrichtung 6 mit drei
Parallelepipedprismen, welche geeignet ist, aus einem Einfallsstrahlbündels 2,
wie er in der 2 dargestellt ist, eine Strahlbündelanordnung
mit einem Querschnitt zu erzeugen, wie er in der 3 dargestellt
ist.
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Ein
Einfallsstrahlbündel 2 wird
senkrecht auf die Einfallsflächen
der Prismen 6a, 6c, 6d gerichtet. Auf
Grund der endlichen Abmessung der Eintrittsfläche 22 wird das erste
Teilstrahlbündel 4a abgeteilt. Dieses
Teilstrahlbündel 4a wird
an den Reflektionsflächen 23, 24 reflektiert
und tritt an der Austrittsfläche 25 aus
dem Prisma 6a aus, wie dies in der 7 dargestellt
ist. Entsprechendes gilt für
die Prismen 6c und 6d. Zwischen den Prismen 6a und 6c ist
ein Freiraum, durch welchen das verbleibende Teilstahlbündel 4b ungehindert
und ohne Ablenkung hindurch tritt.
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Für das Zusammenfügen in der
anderen Achse des Strahls kann die gleiche Anordnung „rückwärts" verwendet werden.
Die Anschließende
Aufweiterung/Komprimierung der Strahlen mittels der Aufweitungseinrichtung 10 bzw.
der Komprimiereinrichtung 12 kann in gewohnter Weise durch
Teleskope mit zylindrischen Linsen oder durch anamorphotische Prismen
stattfinden.
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Anstelle
der in den 7 bis 9 gezeigten
Prismen zur Strahlversetzung können
auch Spiegelanordnungen verwendet werden, wie sie den 10 und 11 zu
entnehmen sind.
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Die 10 zeigt
eine Spiegelanordnung 6e als Teilelement der ersten oder
zweiten Versetzungseinrichtung 6, 8. Die Spiegelanordnung 6e umfasst einen
ersten Teilspiegel 6e1 sowie einen zweiten Teilspiegel 6e2.
Bei beiden Spiegeln 6e1, 6e2 handelt es sich um
Planspiegel, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei zu einander
parallelen Ebenen angeordnet sind. Ein unter dem Einfallswinkel ε1 einfallender
Teilstrahl 4a wird am ersten Teilspiegel 6e1 reflektiert.
Das reflektierte Teilstrahlbündel
trifft unter dem Einfallswinkel ε2 auf den zweiten Teilspiegel 6e2 und
verlässt
nach nochmaliger Reflexion parallel zur Einfallsrichtung des Teilstrahlbündels 4a die
Spiegelanordnung 6e.
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Die
erste bzw. zweite Versetzungseinrichtung 6,8 kann
nunmehr in zu der Parallelepipedanordnung nach den 8 und 9 entsprechender Weise
ausgebildet sein. Für
eine Unterteilung und Versetzung eines einfallenden Strahlbündels 2 in
vier Teilstrahlbündel
bzw. eine Versetzung und Zusammenfügung von vier Teilstrahlbündeln zu
einem Ausgangsstrahlbündel
sind wiederum jeweils drei Spiegelanordnungen entsprechend der 10 erforderlich.
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Bei
der Verwendung von Spiegeln kann auch auf eine der zwei Reflektionen
verzichtet werden, womit eine Ablenkung des Strahls um beispielsweise 90° verbunden
ist. Anschließen
kann der Strahl auf gleiche Weise in der anderen Achse zusammengefügt werden.
Die entsprechende Anordnung ist der 11 zu
entnehmen.
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Die
in 11 dargestellte Spiegelanordnung eignet sich zur Überführung eines
Einfallsstrahlbündels
mit quadratischem Querschnitt entsprechend der 2 in
ein Austrittsstrahlbündel
mit einem Strahlquerschnitt entsprechend der 3. Zu diesem
Zweck sind im Beispiel gemäß der 11 vier Planspiegel
mit identischer Größe in y-Richtung
nebeneinander in z-Richtung um die Länge l versetzt angeordnet.
Das Einfallsstrahlbündel 2 breitet
sich in z-Richtung aus und trifft unter dem Einfallswinkel ε1 zunächst auf
den ersten Spiegel 6f auf Grund der endlichen Ausdehnung
des Spiegels 6f wird ein erster Teilstrahl 4a abgeteilt
und am Spiegel 6f reflektiert. Dieser Teilstrahl verlässt als
Teilstrahl 7a die Spiegelanordnung. Der verbleibende Anteil
des Einfallsstrahlbündels 2 trifft
nunmehr auf den Spiegel 6g. Dort wird entsprechend den
Abmessungen ein weiteres Teilstrahlbündel 4b abgeteilt
und reflektiert. Dieses verlässt
als zweites Teilstrahlbündel 7b die
Spiegelanordnung. Der verbleibende Anteil des Einfallsstrahlbündels 2 breitet
sich weiter in z-Richtung aus und trifft dort auf den Planspiegel 6a.
dort wird wiederum ein Teilstrahlbündel 4c abgeteilt
und als Teilsstrahlbündel 7c mit
geänderter
Richtung abgelenkt. Das verbleibende Teilstrahlbündel 4d des Einfallstrahlbündels 2 trifft
auf den Spiegel 6i, wo es reflektiert wird und als Teilstrahlbündel 7d die
Anordnung verlässt.
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Sollen
die Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d in ihrer
Form noch verändert
werden, so können
anstelle der Planspiegel 6a, 6b, 6c, 6d gemäß den Ausführungen
nach den 10 oder 11 auch
gewölbte, vorzugsweise
zylindrische, zylinderartig geformte oder tonnenförmige Spiegel
verwendet werden.
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12 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
oder zweite Versetzungseinrichtung 6, 8. Anstelle
der Reflexionsprismen aus dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 kann
auch die Refraktion an Planplatten 6j in gleicher Weise
verwendet werden.
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13 zeigt
eine zweite Variante einer Anordnung 101 gemäß der Erfindung.
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Die
Anordnung 101 umfasst eine Strahlunterteileinrichtung 3 und
eine Umsortiereinrichtung 5 mit einer ersten Versetzungseinrichtung 6,
einer zweiten Versetzeinrichtung 8, einer Strahlkomprimiereinrichtung 12 sowie
einer Strahlaufweitungseinrichtung 10.
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Der
Strahlunterteileinrichtung 3 wird eingangsseitig ein Einfallsstrahlbündel 2 zugeführt, welches
in vorliegendem Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 von
einer Strahlungsquelle 1 emittiert wird. Die Strahlungsquelle 1 kann
wie beim ersten Ausführungsbeispiel
gemäß der 1 ein
Excimerlaser, insbesondere ein KrF-Excimerlaser, ein XeC1-Excimerlaser oder
ein XeF-Excimerlaser sein.
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Das
Einfallsstrahlbündel 2 breitet
sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
in z-Richtung aus. Es wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen,
dass das Einfallstrahlbündel 2 in
der xy-Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung z einen im Wesentlichen
quadratischen Querschnitt aufeist, wie er z.B. in der 2 skizziert
ist. Die Ausdehnung in x-Richtung ist mit dem Bezugszeichen 1,
die Ausdehnung in y-Richtung mit dem Bezugszeichen b gekennzeichnet.
Es wird wieder davon ausgegangen, dass die Strahldivergenz in beiden
Richtungen x, y identisch ist.
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Die
Strahlunterteileinrichtung 3 der Anordnung 101 nach
der 13 unterteilt den Querschnitt des Einfallsstrahlbündels 2 in
y-Richtung in vier gleich große
Teilstrahlbündel,
wie dies in der 13 durch die Bezugszeichen 4a, 4b, 4c und 4d angedeutet
ist.
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Diese
vier Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d werden,
wie sich aus der 13 ergibt, der ersten Versetzungseinrichtung 6 zugeführt. Die
Versetzungseinrichtung 6 versetzt diese Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d in
x-Richtung um ihre jeweilige Strahllänge 1. Der Querschnitt
des resultierenden Strahls mit den Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d kann
man wieder der 3 entnehmen.
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Die
zueinander versetzten Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d werden
nunmehr einer Komprimiereinrichtung 12 zugeführt. Diese
Komprimiereinrichtung 12 komprimiert das aus den Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d bestehende
Strahlbündelgebilde
in x-Richtung. Will man die ursprüngliche Strahlbündelquerschnittsform
wiederherstellen, so empfiehlt sich eine Komprimierung auf die ursprüngliche
Ausdehnung 1.
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Das
aus den komprimierten Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d bestehende
Strahlbündelgebilde wird
nun der Versetzungseinrichtung 8 zugeführt. Diese Versetzungseinrichtung 8 versetzt
die komprimierten Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d in
y-Richtung derart, dass sie nebeneinander und in x-Richtung fluchtend
zueinander angeordnet sind. Die reduzierten Abmessungen des Strahlbündels nach
dessen Komprimierung durch die Komprimiereinrichtung 12 und
dessen Versetzung durch die Versetzungseinrichtung 8 ist
in der 13 auch zeichnerisch angedeutet
und mittels der Bezugszeichen 9e..9h gekennzeichnet.
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Das
auf diese Weise entstandene Strahlbündel 9e..9h bedarf
nunmehr zur Herstellung des ursprünglichen Strahlquerschnitts
lediglich einer Aufweitung in y-Richtung, was durch die Aufweitungseinrichtung 10 bewerkstelligt
wird. Das in y-Richtung aufgeweitete Strahlenbündel 11 erzeugt in
einer nachfolgenden Feldebene die gewünschte Beleuchtungslinie 21 mit
dem gewünschten
Strahlquerschnitt mit in der y-Achse verringerter Divergenz um einen Faktor
n (wobei die Divergenz nach unten durch die Beugung begrenzt ist)
und in x-Richtung
um den Faktor n erhöhter
Divergenz bei unverändertem
Strahlquerschnitt.
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Obwohl
in beiden o.a. Ausführungsbeispielen 100, 101 nach
den 1 und 13 von einem Eingangsstrahlbündel mit
quadratischem Querschnitt ausgegangen wird, soll dies vorliegend
nicht als auf diesen Querschnitt beschränkt angesehen werden. Jedes
Eingangsstrahlbündel
mit beliebigem Strahlquerschnitt kann durch die vorstehend beschriebene Transformation
in einen Ausgangsstrahl mit einem Strahlquerschnitt mit modifizierter
Divergenz, d.h. modifiziertem Strahlparameterprodukt überführt werden.
Insbesondere kann ein Strahlbündel
mit rechteckigem Querschnitt auch in seiner kurzen Achse, d.h. in
der Richtung mit geringerer Ausdehnung, unterteilt und umsortiert
werden.
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Das
Unterteilen, Versetzen und Komprimieren kann auch in einem Schritt
durchgeführt
werden, wie dies beispielweise mit einer in der 14 dargestellten
Prismenanordnung möglich
ist. Zum Unterteilen in vier Teilstrahlen sind vier Anordnung nach
der 14 erforderlich, welche in y-Richtung nebeneinander,
jedoch in x-Richtung versetzt zueinander angeordnet sind. Jede dieser
Anordnungen umfasst zwei Prismen 12a, 12b. Eine
Einfallsstrahlbündel 2 wird
mittels der in y-Richtung nebeneinander angeordneten Prismen 12a in
Teilstrahlbündel 4a unterteilt.
An der Rückfläche erfolgt
eine Ablenkung in negative x-Richtung und aufgrund der Neigung zum Teilstrahlbündel 4a eine
Komprimierung. Derselbe Vorgang wiederholt sich bei der Transmission
durch das zweite Prisma 12b. Das komprimierte Teilstrahlbündel 13a verlässt die
Anordnung in derselben aber versetzten Richtung wie der einfallende
Strahl. Ein unterschiedlicher seitlicher Versatz für die Teilstrahlen 4a, 4b, 4c, 4d wird
hier durch unterschiedliche Abstände
der Prismen 12a, 12b oder unterschiedliche Verhältnisse
der Wege in Glas (Prisma) und Luft (Umgebung) erzeugt. Kehrt man
Ein- und Austrittsstrahlrichtung um, so führt die Anordnung ein Unterteilen,
Versetzen und Aufweiten durch.
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15 zeigt
eine dritte Variante einer Anordnung 102 gemäß der Erfindung.
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Die
Anordnung 102 umfasst eine Strahlunterteileinrichtung 3,
eine Umsortiereinrichtung 5 mit einer ersten Versetzungseinrichtung 6 und
einer Rotationseinrichtung 14, sowie eine Aufweitungseinrichtung 10 und
eine Komprimiereinrichtung 12.
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Der
Strahlunterteileinrichtung 3 wird eingangsseitig ein Einfallsstrahlbündel 2 zugeführt, welches
in vorliegendem Ausführungsbeispiel
gemäß der 15 von
einer Strahlungsquelle 1 emittiert wird.
-
Das
Einfallsstrahlbündel 2 breitet
sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel
in z-Richtung aus. Es wird wieder der Einfachheit halber davon ausgegangen,
dass das Einfallstrahlbündel 2 in
der xy-Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung z einen im Wesentlichen
quadratischen Querschnitt hat. Der Querschnitt dieses Einfallstrahlbündels 2 ist
in der 2 skizziert. Die Ausdehnung in x-Richtung ist
mit dem Bezugszeichen 1, die Ausdehnung in y-Richtung mit dem
Bezugszeichen b gekennzeichnet. Es wird wieder davon ausgegangen,
dass die Strahldivergenz in beiden Richtungen x, y identisch ist.
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Die
Strahlunterteileinrichtung 3 der Anordnung 102 nach
der 15 unterteilt den Querschnitt des Einfallsstrahlbündels 2 in
y-Richtung in vier gleich große
Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c und 4d,
wie dies in 2 dargestellt ist. Die identischen
Ausdehnungen der Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d in
y-Richtung sind in der Figur durch mit den Bezugszeichen b1, b2, b3,
b4 versehene Pfeile angedeutet.
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Diese
vier Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d werden,
wie sich aus der 15 ergibt, der ersten Versetzungseinrichtung 6 zugeführt. Die
Versetzungseinrichtung 6 versetzt diese Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d in
x-Richtung um weniger als ihre jeweilige Strahllänge 1. Den Querschnitt
der resultierenden Strahlbündelansammlung
mit den Teilstrahlbündeln 7a, 7b, 7c, 7d entnimmt
man der 16.
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Da
die Querschnitte der Teilstrahlbündel 4a, 4b, 4c, 4d bzw.
der versetzten Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d die
Form eines Rechtecks aufweisen und zu Ihren Mittenachsen Ax, Ay symmetrisch
sind, spielt es wiederum keine Rolle, ob die Versetzung eine rein translatori sche
Verschiebung in x-Richtung ist oder ob bei der Versetzung eine Spiegelung
an einer oder beiden Mittenachsen Ax, Ay oder eine zu diesen äquivalente Transformation stattgefunden
hat.
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Die
zueinander versetzten Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d werden
nunmehr der Rotationseinrichtung 14 zugeführt. Diese
Rotationseinrichtung 14 dreht die Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d in
der xy-Ebene relativ zueinander, so dass die Breiten b1, b2, b3, b4 der
auf diese Weise erzeugten Teilstrahlbündel 9a, 9b, 9c, 9d eine
Gesamtausdehnung L haben, welche gerade die vierfache Länge l eines
Teilstrahlbündels 7a, 7b, 7c, 7d ist.
Die Längsseiten
der Teilstrahlbündel 9a, 9b, 9c, 9d fluchten
in x''-Richtung.
-
Ist
der seitliche Versatz der Teilstrahlbündel 7a, 7b, 7c, 7d geringer,
wie dies die 18 zeigt, so führt ein
Verdrehen in der xy-Ebene mittels der Rotationseinrichtung 14 zu
einer Überlappung
der Teilstrahlbündel 9a, 9b, 9c, 9d,
wenn diese in x''-Richtung fluchten.
Dies ist in der 19 dargestellt. Die Überlappungsbereiche
sind in dieser Figur mittels der Bezugszeichen 9m, 9n, 9o gekennzeichnet.
-
Als
Rotationseinrichtung
14 kann z.B. die in der
EP 0 484 276 A1 beschriebene
Anordnung verwendet werden.
-
Will
man nunmehr die ursprüngliche
Strahlform wieder herstellen, so muss der Strahl 9 in x''-Richtung komprimiert und in y''-Richtung aufgeweitet werden. Zur Strahlaufweitung
in y''-Richtung wird das
neu gebildete Strahlbündel 9 der
Aufweitungseinrichtung 10 zugeführt. Am Ausgang der Strahlaufweitungseinrichtung 10 entsteht
nunmehr ein in y''-Richtung aufgeweitetes Strahlbündel 11 mit dem
in der 5 dargestellten Querschnitt. Zur Komprimierung
des Strahlbündels 11 wird
dieser der Komprimiereinrichtung 12 zugeführt und
man erhält ausgangsseitig
ein Strahlbündel 13 wie
es in der 6 dargestellt ist. Dies führt in der
y/y''-Achse zu einer Verringerung
der Divergenz um einen Faktor n wobei die Divergenz nach unten durch
die Beugung begrenzt ist. In x/x''-Richtung nimmt die
Divergenz um einen Faktor n bei unverändertem Strahlquerschnitt zu.
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Die 20 zeigt
eine Anordnung 110 zum Erhitzen eines Substrats mittels
Laserstrahlung. Es handelt sich um eine Anordnung, wie sie zum Beispiel
zur Kristallisation von a morphen Siliziumschichten verwendet werden
kann, wie dies in der Beschreibungseinleitung der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben
ist.
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Eine
derartige Anordnung 110 umfasst eine Strahlungsquelle 1 zum
Erzeugen der zum Erhitzen erforderlichen (Laser-)Strahlung, eine
Strahlaufbereitungseinrichtung 15 zur zeitlichen und örtlichen
Pulsformung des (Laser-) Strahls, eine Homogenisiereinrichtung 16 für die x-Richtung
(nachfolgend als kurze Achsrichtung bezeichnet) und eine Homogenisiereinrichtung 17 für die y-Richtung
(nachfolgend als lange Achsrichtung bezeichnet). Ferner ist eine
Strahlkomprimierungseinrichtung 18 für die kurze Achsrichtung x
sowie eine Strahlaufweitungseinrichtung 19 für die lange
Achsrichtung y vorgesehen. Es versteht sich für den Fachmann von selbst,
dass unterschiedliche Funktionalitäten auch in einer einzigen
Einrichtung realisiert sein können.
So ist es beispielsweise möglich,
mit einer einzigen Homogenisiereinrichtung sowohl die Homogenität in der
langen Achsrichtung als auch in der kurzen Achsrichtung festzulegen.
Auch kann eine Strahlaufweitung gleichzeitig mit einer Homogenisierung
in der langen Achse erfolgen. Auch die Reihenfolge der Strahlformung
zur Herstellung der gewünschten
Strahlform ist weitgehend beliebig. Insbesondere ist es nicht erforderlich,
dass zunächst eine
Homogenisierung in der x-Richtung, dann eine Homogenisierung in
der y-Richtung, hierauf folgend eine Strahlkomprimierung in der
x-Richtung und schließlich
eine Strahlaufweitung in der y-Richtung erfolgt, wie dies der in
der 20 dargestellte Strahlengang aufzeigt, zwingend.
Die einzelnen Funktionsblöcke 16, 17, 18 und 19 können in
weitgehend beliebiger Weise im Strahlengang angeordnet sein. Der
in der 20 gezeigte Aufbau dient lediglich
der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.
-
Die
Anordnung zum Herstellen einer Beleuchtungslinie oder die Anordnung
zum Erhöhen
der Asymmetrie des Strahlparameterproduktes 100, 101, 102 der
vorstehend beschriebenen Art kann unmittelbar am Austritt des Laserstrahls
vom Laser 1, unmittelbar vor der Feldebene 20 des
Laserstrahls, in welchem das zu Erhitzende Substrat angeordnet ist
oder an jeder anderen Stelle dazwischen im Strahlengang des Laserstrahls
zwischen Strahlaustritt und Substratfläche 20 angeordnet
sein. Dieser Sachverhalt ist mit Hilfe des Pfeils mit dem Bezugszeichen 105 kenntlich
gemacht.
-
- 1
- Strahlungsquelle
- 2
- Einfallsstrahlbündel
- 3
- Strahlunterteileinrichtung
- 4a
- erstes
Teilstrahlbündel
- 4b
- zweites
Teilstrahlbündel
- 4c
- drittes
Teilstrahlbündel
- 4d
- viertes
Teilstrahlbündel
- 5
- Umsortiereinrichtung
- 6
- erste
Versetzungseinrichtung
- 6a
- Prisma
mit einer Grundfläche
in Form eines Parallelogramms als erstes Teilelement
-
- der
ersten oder zweiten Versetzungseinrichtung
- 6c
- Prisma
mit einer Grundfläche
in Form eines Parallelogramms als zweites Teilelement
-
- der
ersten oder zweiten Versetzungseinrichtung
- 6d
- Prisma
mit einer Grundfläche
in Form eines Parallelogramms als drittes Teilelement
-
- der
ersten oder zweiten Versetzungseinrichtung
- 6e
- Spiegelanordnung
als Teilelement der ersten oder zweiten Versetzungseinrichtung
- 6e1
- erster
Teilspiegel
- 6e2
- zweiter
Teilspiegel
- 6f
- erster
Spiegel
- 6g
- zweiter
Spiegel
- 6h
- dritter
Spiegel
- 6i
- vierter
Spiegel
- 7a
- erstes
in x-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 7b
- zweites
in x-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 7c
- drittes
in x-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 7d
- viertes
in x-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 8
- zweite
Versetzungseinrichtung
- 9a
- erstes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9b
- zweites
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9c
- drittes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9d
- viertes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9e
- erstes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9f
- zweites
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9g
- drittes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9h
- viertes
in y-Richtung versetztes Teilstrahlbündel
- 9
- neu
gebildetes Strahlbündel
- 9m
- Überlappungsbereich
- 9n
- Überlappungsbereich
- 9o
- Überlappungsbereich
- 10
- Aufweitungseinrichtung
- 11
- in
y-Richtung aufgeweitetes Strahlbündel
- 12
- Komprimiereinrichtung
- 13
- in
x-Richtung komprimiertes Strahlbündel
- 13a
- erstes
in x-Richtung versetztes und komprimiertes Teilstrahlbündel
- 13b
- zweites
in x-Richtung versetztes und komprimiertes Teilstrahlbündel
- 13c
- drittes
in x-Richtung versetztes und komprimiertes Teilstrahlbündel
- 13d
- viertes
in x-Richtung versetztes und komprimiertes Teilstrahlbündel
- 14
- Rotationseinrichtung
- 15
- Strahlaufbereitungseinrichtung
- 16
- Homogenisiereinrichtung
für die
x-Richtung
- 17
- Homogenisiereinrichtung
für die
y-Richtung
- 18
- Strahlkomprimierungseinrichtung
für die x-Richtung
- 19
- Strahlaufweitungseinrichtung
für die
y-Richtung
- 20
- Substratebene/beleuchtungsebene
- 21
- Beleuchtungslinie
- 22
- Einfallsfläche
- 23
- erste
Reflexionsfläche
- 24
- zweite
Reflexionsfläche
- 25
- Austrittsfläche
- 100
- erste
Variante einer Anordnung gemäß der Erfindung
- 101
- zweite
Variante einer Anordnung gemäß der Erfindung
- 102
- dritte
Variante einer Anordnung gemäß der Erfindung
- 105
- Bereich
in der die erfindungsgemäße Anordnung
angeordnet sein kann
- 110
- Anordnung
zum Erhitzen mittels Laserstrahlung
- b
- Strahlbreite
- 1
- Strahllänge
- x
- erste
Richtung
- x'
- geänderte erste
Richtung
- x''
- geänderte erste
Richtung
- y
- zweite
Richtung
- y'
- geänderte zweite
Richtung
- y''
- geänderte zweite
Richtung
- z
- Ausbreitungsrichtung
- Ax
- Achse
- Ay
- Achse