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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen eines Substrats,
insbesondere einer amorphen Halbleiterschicht wie eine amorphe Siliziumschicht,
mit Hilfe eines unter einem Einfallswinkel auf die Substratoberfläche auftreffenden
Strahlbündels nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
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Für viele
Anwendungen in der Mikroelektronik und der Displaytechnik werden
dünne Schichten aus
polykristallinem Silizium auf Glas benötigt. Aus solchen Substraten
werden beispielsweise Flüssigkristall-Displays
(LCD), organische lichtemittierende Halbleiter-Displays (OLED) oder auch polykristalline Dünnschicht-Solarzellen
hergestellt.
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Ein üblicher
und kostengünstiger
Weg hierzu ist das Abscheiden von amorphem Silizium (a-Si) durch
Sputter- oder CVD- (Chemical Vapor Deposition) Verfahren auf Glasplatten
und das nachträgliche Kristallisieren
der amorphen Schicht zu polykristallinem Silizium (poly-Si).
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Das
Kristallisieren ist aus zwei Gründen
notwendig: Zum Einen steigt die Beweglichkeit μ der Ladungsträger in der
Halbleiterschicht, zum anderen absorbiert polykristallines Silizium
sichtbares Licht deutlich besser als amorphes Silizium.
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Das
Kristallisieren kann im Prinzip durch Wärmebehandlung bei etwa 1000 °C im Ofen
erfolgen. Allerdings ist ein solches Verfahren dann nur für teure
und hoch-wärmefeste
Substratmaterialien, wie z.B. Quarz, geeignet. Kostengünstiges
Floatglas (z.B. für
die Displayproduktion) und Kunststoffe können nur benutzt werden, wenn
die Kristallisierung durch ein substratschonendes (Laser-) Verfahren
erfolgt, wie es z.B. das Excimer-Laser-Kristallisieren (ELC, Excimer-Laser-Crystallization)
oder das sequentielle gerichtete Laser-Kristallisieren (SLS, Sequential
Lateral Solidification) ist.
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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 vorwiegend
(jedoch nicht ausschließlich)
bezieht, wird ein sehr schmaler (ca. 5-10 μm), langer
(derzeit 730 mm) und homogener Strahl verwendet. Dieser homogenisierte
und zu einer Beleuchtungslinie geformte Laserstrahl mit hoher Laserleistung
im ultravioletten Spektralbereich wird über ein mit amorphem Silizium
(a-Si) beschichtetes Substrat geführt wird. Der Laserstrahl wird
an der Oberfläche
dieser im Allgemeinen nur 50 bis 100 nm dünnen a-Si Schicht absorbiert,
ohne das Substrat stark aufzuheizen und somit zu beschädigen. Durch den
Laserstrahl wird die a-Si-Schicht aufgeschmolzen und erstarrt während des
Abkühlens
zum gewünschten
polykristallinen Silizium (poly-Si). Der Laserstrahl wird üblicherweise
von einem vorzugsweise gepulst mit bis zu 6 kHz betriebenen Excimerlaser
erzeugt.
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In
der JP-A-2000-269161, von der die Erfindung ausgeht, ist ein Laser-Strahl-Beleuchtungssystem
beschrieben, bei dem der einfallende Strahl zur Verhinderung von
Rückreflexionen
unter einem Einfallswinkel größer als
0° jedoch
kleiner oder gleich 5° auf
die Substratoberfläche
gerichtet wird. Unter Einfallswinkel versteht man in dieser Offenlegungsschrift ebenso
wie in der vorliegenden Patentanmeldung den Winkel zwischen der
Normalen auf der Substratoberfläche
und dem Mittenstrahl bzw. der Ausbreitungsrichtung des Laser-Strahlbündels. In
diesem Dokument wird explizit darauf hingewiesen, dass zu große Einfallswinkel
vermieden werden sollen, weil sonst die Energiedichte auf dem beleuchteten
Abschnitt klein wird und der Prozesswirkungsgrad abnimmt.
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Obwohl
sich dieses Laser-Strahl-Beleuchtungssystem dem Grunde nach bewährt hat,
besteht weiter der Bedarf die Effizienz eines derartigen Beleuchtungssystems
zu steigern.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Vorrichtung sowie
ein Verfahren zum Erhitzen eines Substrats der gattungsgemäßen Art
derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein größerer Teil
des auf das Substrat auftreffenden Strahlbündels vom Substrat absorbiert
wird. Die Aufgabe besteht insbesondere in der Erhöhung der Effizienz und
Prozessgeschwindigkeit/Durchsatz beim sogenannten (THX-) Prozess
(sequential lateral solidification, zur Umwandlung von a-Si in poly-Si
durch Aufschmelzen und gerichtetes Erstarren mittels Excimer-Laser).
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, insbesondere eine Laserkristallisationsvorrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1, oder durch eine Vorrichtung,
insbesondere eine Laserkristallisationsvorrichtung mit den Merkmalen
der Patentansprüche
8 oder 10, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
15, oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche 22 oder
24, gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Vorrichtung zum Erhitzen (insbes. Kristallisieren oder Rekristallisieren)
eines Substrats, wie z.B. eines Laser-Strahl-Beleuchtungssystems
zum Kristallisieren einer amorphen Halbleiterschicht (beispielsweise
amorphes Silizium), mittels (Laser-) Strahlung und das entsprechende
Verfahren zeichnen sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Einfallswinkel,
unter dem das Strahlbündel
auf die Substratoberfläche
trifft (oder anders ausgedrückt der
Winkel zwischen dem Zentralstrahl des Strahlbündels und der Substratoberflächennormalen),
größer als
5°, vorzugsweise
größer als
25° und
höchst vorzugsweise
größer als
50° ist.
Eine Steigerung der Absorption hat allgemein den Vorteil, dass ggf.
auf zusätzliche
Strahlfallen verzichtet werden kann.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich die Absorption verbessert, wenn man
polarisierte Strahlung verwendet. Insbesondere kann die reflektierte
und damit ungenutzte Leistung deutlich reduziert werden, wenn man
unter winkliger Anordnung von Einfallsstrahl und Substratoberflächennormalen
(überwiegend)
p-polarisiertes Licht verwendet. Unter p-polarisiertem Licht versteht man eine
elektromagnetische Strahlung, bei welcher das elektrische Feld in
der Einfallsebene schwingt. Unter Licht ist vorliegend nicht nur
der sichtbare Anteil der elektromagnetischen Strahlung zu verstehen,
sondern die elektromagnetischen Wellen im Bereich von wenigen Nanometern
(sog. EUV – extreme
ultra violett, z.B. 13 nm) bis über
1400 Nanometern (nm) Wellenlänge.
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Das
Reflexionsvermögen
eines mit p-polarisiertem Licht bestrahlten Substrats ist dann minimal, wenn
der Winkel, unter dem das Licht auf die Substratoberfläche trifft,
gerade dem Brewster-Winkel (Polarisationswinkel) entspricht. Es
hat sich daher in vielen Fällen
als günstig
erwiesen, den Einfallswinkel genau so groß wie den Polarisationswinkel
oder um bis zu 10° oder
ggf. bis zu 20° von
diesem Idealwert abweichend zu wählen.
Abweichungen von diesem Brewster-Winkel um bis zu weniger als 30° (insbesondere
zu kleineren Winkeln hin) sind in der Regel ausreichend, da andere,
insbesondere auch die nachfolgend beschriebenen Effekte die Prozesseffizienz
trotz um ein mehrfaches reduzierter Reflektivität in der Nähe des Brewster-Winkels verringern.
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Bei
schräger
Einstrahlung verbreitert sich der Lichtfleck auf der Substratoberfläche. Betrachtet man
z.B. Silizium als Substratmaterial und bestrahlt man mit Licht einer
Wellenlänge
von, so stellt man fest, dass sich die Reflektivität bei einem
Winkel von etwa 50° auf
25 % reduziert, die Fokusbreite jedoch gleichzeitig um einen Faktor
1,5 höher
wird. Dieser Effekt kann in gewissen Grenzen durch das optische Design
des Abbildungssystems kompensiert werden. Mit zunehmendem Einfallswinkel
nimmt jedoch auch die Fokustiefe ab, was etwas höhre Anforderungen an die Präzesion oder
Maschine zur Folge hat. Es muss also ein Kompromiss zwischen Einfallswinkel und
damit Effizienz und den Fokuseigenschaften eingegangen werden.
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Wie
sich aus der Beschreibungseinleitung ergibt, wird gemäß dem Stand
der Technik UV-Strahlung
verwendet, um eine Umwandlung von amorphem Silizium in polykristallines
Silizium herbeizuführen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass man eine verbesserte (Laser-) Kristallisation,
nicht nur bei schrägem
Einfall des zur Kristallisation benötigten Strahlbündels, erzielt,
wenn die Arbeits-Wellenfrequenz des Strahlbündels etwa 560 THz (entsprechend
530 nm Wellenlänge)
beträgt,
weil die Reflektivität
verringert bzw. die Absorption erhöht wird. Schon eine Arbeits-Wellenfrequenz
des Strahlbündels
kleiner als 800 THz, vorzugsweise kleiner als 700 THz, führt zu verbesserten
Absorptionseigenschaften gegenüber
herkömmlichen
Systemen. Andererseits sollte die Arbeits-Wellenfrequenz des Strahlbündels größer als
500 THz, vorzugsweise jedoch größer als
530 THz sein, um eine hinreichende Absorption zu erhalten.
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Die
Arbeits-Wellenfrequenz sollte dem Wert der höchsten Absorption des Substrats
oder einem hiervon um höchstens
30%, vorzugsweise um höchstens
20%, höchst
vorzugsweise um höchstens
10% abweichenden Wert entsprechen.
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Das
oben beschriebene Verfahren eignet sich nicht nur für Laserkristallisationseinrichtungen, bei
denen ein punktförmiger
Strahl über
das zu kristallisierende Substrat geführt wird, sondern auch und insbesondere
für Laserkristallisationseinrichtungen mit
langem und schmalem Strahlbündel
der in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Art. Ganz allgemein
kann dieses Verfahren bei einer Vorrichtung eingesetzt werden, bei
der das sich in einer Ausbreitungsrichtung ausbreitende Strahlbündel senkrecht
zu der Ausbreitungsrichtung eine räumliche Ausdehnung in einer
ersten Richtung (nachfolgend als kurze Achse bezeichnet) und eine
räumliche
Ausdehnung in einer zu der Ausbreitungsrichtung senkrechten und
einer zu der ersten Richtung senkrechten zweiten Richtung aufweist
(nachfolgend als lange Achse bezeichnet), wobei die räumliche
Ausdehnung des Strahlbündels
in der zweiten Richtung wenigstens 10 000 mal, vorzugsweise 100
000 mal, höchst vorzugsweise
150 000 mal größer ist,
als die räumliche
Ausdehnung des Strahlbündels
in der ersten Richtung.
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Die
erste Richtung und die Substratoberfläche schließen dabei vorzugsweise einen
Winkel ein. Der schräge
Einfall ist also vorzugsweise nicht (nur) längs der langen Achse sondern
auch oder vorzugsweise nur in Richtung der kurzen Achse. Insbesondere
mit zunehmendem Einfallswinkel sind die Auswirkungen der durch den
schrägen
Lichteinfall verursachten Fokustiefenänderungen weniger gravierend.
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Der
Winkel, um den die Substratoberfläche gegenüber der ersten Richtung geneigt
ist, entspricht aus diesem Grund vorzugsweise dem Einfallswinkel oder
weicht (vorzugsweise bei kleinen Einfallswinkeln) von diesem um
höchstens
30%, vorzugsweise um höchstens
20%, höchst
vorzugsweise um höchstens
10% ab.
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Die
Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher beschrieben. Gleiche oder
funktionsgleiche Bestandteile sind in allen Figuren mit identischen
Bezugszeichen versehen. Obwohl die Erfindung nachfolgend am Beispiel
der Laserkristallisation von amorphem Silizium erläutert wird,
wird hiermit noch einmal explizit darauf hingewiesen, dass sich
das nachfolgend beschriebene Verfahren bzw. die nachfolgend beschriebene
Anordnung auch für andere
Anwendungen eignet. Voraussetzung ist lediglich, dass das bestrahlte
Substrat die einfallende Strahlung absorbiert und sich dabei erwärmt. Es
zeigen:
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1:
Eine Vorrichtung zur Laserkristallisation von amorphem Silizium
im Längsschnitt
in der yz-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems.
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2:
Die Vorrichtung nach der 1 im Längsschnitt in der xz-Ebene.
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3:
Die Reflektivität
einer 50 nm dicken Silizium-Schicht auf Quarzglas für verschiedene
Einfallswinkel sowie p- und s-Polarisation.
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4:
Die Reflektivität
einer 50 nm dicken Silizium-Schicht auf Quarzglas für verschiedene
Wellenlängen
und p-Polarisation.
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5:
Die Fokustiefe für
einen senkrecht (Einfallswinkel 0°)
einfallenden Strahl.
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6:
Die Fokustiefe für
einen unter einem Einfallswinkel von 45° einfallenden Strahl.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Vorrichtung 2 zur Laserkristallisation von amorphem
Silizium gemäß der Erfindung.
Die optische Vorrichtung 2 umfasst einen Excimer Laser 10,
der ein gepulstes Lichtstrahlbündel 12 in
an sich bekannter Weise in z-Richtung emittiert. Anstelle eines
Excimer Lasers 10 kann grundsätzlich auch jede andere Lichtquelle
mit hinreichender Leistung und einer Emission im gewünschten
Spektralbereich verwendet werden. Es kann auch ein gepulster CO2-Laser, ein Dioden-Laser, ein Festkörperlaser oder ein frequenzverdoppelter
Festkörperlaser
verwendet werden. Der Strahlquerschnitt in der zur Ausbreitungsrichtung
z des im vorliegenden Beispiel emittierten Excimer Laserstrahlbündels 12 senkrechten
xy-Ebene beträgt
vorliegend 15 mal 40 Millimeter. Der Excimer Laser 10 kann
beispielsweise Strahlung im Spektralbereich zwischen 130 nm und
600 nm ausstrahlen. Vorzugsweise wird ein Laser 10 verwendet,
welcher bei 530 nm emittiert.
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Dieses
Laserstrahlbündel
12 wird
mittels der optischen Vorrichtung
2 in ein Strahlbündel
38 transformiert,
welches auf einem in einer Feldebene angeordneten und die Siliziumschicht
tragenden Substrat
28 eine lange (Ausdehnung in langer
Achsrichtung A
l hier l = 730 mm) aber sehr
schmale (Ausdehnung in kurzer Achsrichtung A
s hier
s = 5-10 μm)
Beleuchtungslinie
14 erzeugt. Zu diesem Zweck wird das
mit Hilfe des Excimer Lasers
10 erzeugte Lichtstrahlbündel
12 – falls
erforderlich oder gewünscht – zunächst einem
Strahlabschwächer
(nicht gezeigt) und ggf. einem oder mehreren Homogenisierern (nicht
gezeigt) für
die lange und/oder kurze Achse A
l, A
s zugeführt, und
trifft dann auf eine Anordnung anamorphotisch abbildender Zylinderlinsen
16.
Das Laserstrahlbündel
12 wird
mittels dieser Zylinderlinsen
16 in den Richtungen x, y
der langen und kurzen Achse A
l, A
s in unterschiedlicher Weise abgebildet.
Insbesondere findet in Richtung der langen Achse A
l eine
Strahlaufweitung und in Richtung der kurzen Achse A
s eine Strahlkomprimierung
statt. Weiterhin findet eine Strahlhomogenisierung statt, vorzugsweise
so, dass der Strahl über
seiner gesamten Erstreckung eine im wesentlichen homogene Intensität aufweist.
Ein Beispiel für
solches anamorphotisches Abbildungssystem und insbesondere ein typischer
Satz anamorphotisch abbildender zylinderförmiger Linsen
16 ist
in der
DE 195 20 187
C1 beschrieben.
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Um
die sogenannte kurze Achse A
s der Beleuchtungslinie
14 zu
erhalten (d.h. den Lichtstrahldurchmesser auf der Breite der Beleuchtungslinie
14 von
gewöhnlich
5 bis 10 μm)
randscharf zu begrenzen, ist in dem in der
DE 195 20 187 C1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ein Schlitz vorgesehen, welcher die Randbereiche der Beleuchtungslinie
14 in
der kurzen Achse A
s beschneidet. Es hat
sich gezeigt, dass es ausreichend ist, wenn nur eine der beiden
Längskanten
der Beleuchtungslinie
14, nämlich die sogenannte abfallende
Kante, welcher das Substrat
28 nach Abschluss der Kristallisation
noch ausgesetzt ist, eine erhöhte
Kantensteilheit aufweist. Zur Erzeugung dieser erhöhten Flankensteilheit
ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß den
1 und
2 eine
Feldblende
18 eingesetzt, welche das aufgeweitete und homogenisierte
Laserstrahlbündel
20 einseitig
beschneidet.
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Dieses
randscharfe Lichtstrahlbündel 22 wird
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
auf die in einer Feldebene angeordneten Substratoberfläche 30 des
Substrats 28 (oder genauer auf die Siliziumoberfläche) mittels
eines transmittierenden Systems abgebildet, das zwei zylinderförmige Projektionsobjektive 24, 26 aufweist.
Anstelle eines transmittierenden (dioptrischen) Systems kann auch
ein reflektierendes System oder ein (katadioptrisches) Mischsystem
eingesetzt werden. Dieses optische System kann eine reduzierende
Optik sein, welche die durch das Element 18 erzeugte Strahlbegrenzung,
z.B. in einem Verhältnis
von 10:1, abbildet.
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Bevor
das verkleinert abgebildete Lichtstrahlbündel 22 trifft, muss
es im vorliegenden Ausführungsbeispiel
noch eine planparallele Glasplatte 24 passieren. Diese
dient zum Schutz der abbildenden Optik vor Kontaminationen und ggf.
zur weiteren Konditionierung des Lichtstrahlbündels 32.
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Während gemäß dem in
der
DE 195 20 187 C1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
das zur Laserstrahlkristallisation vorgesehene Strahlbündel senkrecht
und gemäß den in
der JP-A-2000-269161 beschriebenen
Ausführungsbeispielen
unter einem vom senkrechten Einfall bis zu 5 Grad abweichenden Winkel
auf die Substratoberfläche
30 trifft,
fällt das Licht
38 im
Ausführungsbeispiel
nach den
1 und
2 in Richtung
zur kurzen Achse A
s weit schräger ein.
Im Beispiel beträgt
der Einfallswinkel ε des
Mittenstrahls
42 des Strahlbündels
38 (bzw. der
Ausbreitungsrichtung z) zur Substratoberflächennormalen
36 etwa
30°.
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Beim
SLS-Verfahren wird mittels des auf die Linie 14 fokussierten
gepulsten Excimer-Lasers 10 die
Silizium-Schicht (Dicke etwa 30-100 nm) auf dem Substrat 28 auf
einer Breite von etwa 10 μm
aufgeschmolzen. Würde
die Strahlung mit einem Einfallswinkel ε zwischen 0°-10° auf dem Substrat 28 auftreffen,
so würde – wie aus 3 ersichtlich
ist – unabhängig von
der Polarisation etwa 50 % der Leistung absorbiert und 50 % reflektiert
werden. Für
die zur LCD-Herstellung typischen Si-Materialstärken ist die transmittierte
Leistung vernachlässigbar.
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Die
reflektierte, und damit ungenutzte, Leistung kann deutlich reduziert
werden, wenn bei von 0° verschiedenem
Einfallswinkel ε zur
Rekristallisation p-polarisiertes Licht verwendet wird. Aus dem
Reflektivitätsdiagramm
nach der 3, in dem die Reflektivität einer
50 nm dicken Siliziumschicht auf Quarzglas für einen in einem Einfallswinkelbereich ε zwischen
0° und 90° einfallenden
p-polarisierten (untere Kurve) und s-polarisierten (obere Kurve)
Laserstrahl der Wellenlänge λ = 531 nm
aufgetragen ist, kann abgelesen werden, dass sich die reflektierte
Leistung bei Verwendung von p-polarisiertem
Licht für
einen Einfallswinkel ε von
60° halbiert
und für ε = εP =
78° ein
Minimum von etwa 10 % erreicht. εP symbolisiert hier den sogenannten Polarisations-
oder Brewster-Winkel. Die Effizienz des Prozesses kann so (theoretisch)
um bis zu 80 % erhöht
werden. Es wird prinzipiell möglich,
auf Strahlfallen zu verzichten und Störeinflüsse auf den Prozess und auf
prozessrelevante Messtechnik können
reduziert werden.
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Außer der
gegenüber
dem Stand der Technik geänderten
Neigung des Substrats 28 zum Einfallsstrahl 38 unterscheidet
sich die optische Vorrichtung gemäß der Erfindung daher auch
darin, dass in den Strahlengang ein Polarisator 40, z.B.
ein Polarisationsfilter oder ein anderes Polarisationsbeeinflussendes
Element, eingesetzt ist. Letzteres kann z.B. einen polarisierten
Laser insbesondere mit einem sog. Brewster-Fenster oder Schichten
mit unterschiedlicher Reflexion/Transmission für p- und s-polarisiertes Licht
umfassen. Der hier verwendete Polarisator 40 ist dazu vorgesehen,
den Anteil des p-polarisierten Nutz-Lichts 12 zu erhöhen. Vorzugsweise
wird das gesamte von dem Laser 10 emittierte Strahlenbündel 12 p-polarisiert.
Obwohl der Polarisator 40 im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwischen dem Laser-Austritt und den Zylinderlinsen 16 angeordnet
ist, könnte
dieser auch an nahezu jeder beliebigen Stelle im Strahlengang Lasers
oder des Laserbündels 12, 20, 22, 32, 38 angeordnet
sein.
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Der
Effizienzzuwachs kann unterschiedlich genutzt werden:
- i) Der Prozess kann mit derselben absorbierten Leistung betrieben
werden. Es ist sonst mit keinen Änderungen
der Parameter zu rechnen. Die Pulsleistung des Lasers kann reduziert
werden, was einen kleineren Laser und längere Lebenszeiten aller Optiken
ermöglicht.
- ii) Bei gleicher eingestrahlter Leistung kann ein breiteres
Feld aufgeschmolzen und damit die Geschwindigkeit des Panel-Prozesses
gesteigert werden.
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Eine
alternative Methode zur Erhöhung
der Effizienz des Aufschmelzprozesses ist die Veränderung
der Arbeitswellenlänge λ gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten Werten. 4 zeigt
die Reflektivität
einer 50 nm dicken Silizium-Schicht auf Quarzglas für verschiedene
Wellenlängen λ des verwendeten
Lichts und p-Polarisation. Die Reflektivität für kleine Winkel ε vermindert
sich für eine
Wellenlänge λ von 530
nm auf etwa 35 %. Zudem kann man für etwas längere Wellenlängen λ zu der Bandkarte
von Si bei etwa 90 nm das Reflektivitätsminimum εP zu
kleineren Winkeln verschieben.
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Die
Erfindung sieht weiter ein verändertes Abbildungssystem 2 vor,
um den Einfallswinkel ε der Laserstrahlung 38 einzustellen.
Insbesondere kann eine Kippeinrichtung vorgesehen sein, um den Einfallswinkel ε gezielt
einstellen zu können.
Die Kippeinrichtung ist in der 1 mit Hilfe
des Doppelpfeils 44 skizziert. Diese Maßnahme stellt technisch prinzipiell
kein Problem dar, allerdings verbreitert sich die Beleuchtungslinie 14 (Spot)
geometrisch in der Panelebene 30. Das kann in gewissen
Grenzen durch das optische Design des Abbildungssystems 2 kompensiert
werden. Die effektive Fokustiefe des Systems 2 reduziert
sich dabei jedoch ebenfalls geometrisch. Die 5 und 6 zeigen
zur Demonstration dieses Sachverhalts die Fokustiefe DOF für einen
senkrecht (5) und einen unter 45° einfallendes
(6) Strahlbündel 38.
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Es
muss also ein Kompromiss zwischen Einfallswinkel ε und damit
Effizienz ηund
den Fokuseigenschaften, insbesondere der Fokustiefe DOF, eingegangen
werden. Bei einem Winkel um 50° reduziert
sich die Reflektivität
beispielsweise auf 25 % und die Fokusbreite erhöht sich um einen Faktor 1.5. Es
versteht sich für
den Fachmann von selbst, dass die verwendete Wellenlänge λ der eingesetzten Strahlung
und der Einfallswinkel ε auf
das jeweils verwendete (Halbleiter-) Material und dessen Schichtdicke
optimiert werden müssen.
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- 2
- Vorrichtung
zur Laserkristallisation von amorphem Silizium
- 10
- Excimer-Laser
- 12
- Strahlbündel
- 14
- Beleuchtungslinie
- 16
- Zylinderlinsen
- 18
- Feldblende
- 20
- Strahlbündel
- 22
- Strahlbündel
- 24
- Zylinderlinse
- 26
- Zylinderlinse
- 28
- Substrat
- 30
- Substratoberfläche
- 32
- Strahlbündel
- 34
- Austrittsfenster
- 36
- Substratoberflächennormale
- 38
- Strahlbündel
- 40
- Polarisator
- 42
- Mittenstrahl
- 44
- Kippeinrichtung
- As
- kurze
Achse
- Al
- lange
Achse
- s
- Ausdehnung
in kurzer Achsrichtung
- l
- Ausdehnung
in langer Achsrichtung
- x
- Richtung
- y
- Richtung
- z
- Richtung
- ε
- Einfallswinkel
- εP
- Brewster-Winkel,
Polarisationswinkel
- λ
- Wellenlänge