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Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, und ein optisches Verfahren zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung, insbesondere zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten.
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Für die Kristallisation von Dünnfilmschichten beispielsweise für die Herstellung von Dünnfilmtransistoren (im Englischen: Thin Film Transistor; kurz: TFT) werden Laser eingesetzt. Als zu bearbeitender Halbleiter kommt insbesondere Silizium (kurz: Si), genauer amorphes Silizium (a-Si) zum Einsatz. Die Dicke der Halbleiterschicht beträgt z. B. 50-60 nm, welche sich typischerweise auf einem Substrat (z. B. Glassubstrat) oder einem sonstigen Träger befindet.
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Die Schicht wird mit dem Licht des Lasers, beispielsweise eines gepulsten Festkörperlasers, beleuchtet. Dabei wird das Licht mit einer Wellenlänge von z. B. 532 nm, 515 nm, 355 nm, 351 nm, 343 nm oder 308 nm zu einer Beleuchtungslinie geformt, siehe z. B.
DE 10 2012 007 601 A1 oder
WO 2013/156384 A1 . Anhand einer Strahlformungseinrichtung kann der Laserstrahl. derart geformt werden, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist. Anschließend kann anhand einer im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordneten Abbildungseinrichtung der so geformte Laserstrahl als die Beleuchtungslinie abgebildet werden, um die Beleuchtungslinie aus dem Licht des Laserstrahls zu erzeugen.
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Im Einzelnen: Die Strahlformungseinrichtung kann beispielsweise eine anamorphotische Optik umfassen und bezüglich einer ersten und einer zweiten Abbildungsachse unterschiedliche Abbildungseigenschaften aufweisen. Insbesondere kann die Strahlformungseinrichtung dazu eingerichtet sein, an einem Ort direkt vor der Abbildungseinrichtung aus Laserlicht einen Laserstrahl zu erzeugen, dessen Strahlprofil eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, wobei das Strahlprofil in der langen Achse eine (weitestgehend) homogenisierte (oder im Wesentlichen homogene) Intensitätsverteilung aufweist. Die Abbildungseinrichtung fokussiert dann (insbesondere ausschließlich) die kurze Achse des von der Strahlformungseinrichtung direkt vor der Abbildungseinrichtung erzeugten Strahlprofils, um die kurze Achse der Beleuchtungslinie zu erzeugen. Optional kann zusätzlich am Ort eines Zwischenbilds (in einer Zwischenbildebene) eine Blende positioniert werden, wobei die Abbildungseinrichtung ein Bild dieser ausgeleuchteten Blende erzeugt, um die kurze Achse der Beleuchtungslinie zu erzeugen. Jedoch weist die Abbildungseinrichtung insbesondere hinsichtlich der langen Achse (im Wesentlichen) keinerlei fokussierende Eigenschaften auf, so dass die lange Achse des von der Strahlformungseinrichtung direkt vor der Abbildungseinrichtung erzeugten Strahlprofils quasi unverändert durch die Abbildungseinrichtung hindurchtreten und damit der langen Achse der Beleuchtungslinie entsprechen kann.
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Die Beleuchtungslinie weist demnach, wie das zuvor geformte Strahlprofil des Laserstrahls auch, eine kurze Achse und eine lange Achse auf, wobei - zum Zwecke der Klarstellung - insbesondere die kurze Achse des Strahlprofils des Laserstrahls vor Abbildung durch die Abbildungseinrichtung der kurzen Achse der Beleuchtungslinie entspricht und die lange Achse des Strahlprofils der (homogenisierten) langen Achse der Beleuchtungslinie entspricht. Die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie entlang der langen Achse ist idealerweise rechteckförmig und weist beispielsweise eine Länge (oder Halbwertsbreite; im Englischen: Full Width at Half Maximum, kurz: FWHM) von mehreren 100 mm, z. B. 750 mm bis 1000 mm oder länger, auf. Die Intensitätsverteilung entlang der kurzen Achse ist typischerweise gaussförmig und weist eine FWHM von etwa 5 µm bis 100 µm auf. Die kurze und die lange Achse bilden also ein relativ hohes Aspektverhältnis.
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Die Beleuchtungslinie wird mit einem Vorschub von ca. 1 mm/s bis 100 mm/s, vorzugsweise 5 mm/s bis 50 mm/s in Richtung der kurzen Achse über die Halbleiterschicht geführt. Die Intensität (im Fall von Dauerstrichlasern) bzw. die Pulsenergie (im Fall von gepulsten Lasern) des Lichtstrahls wird derart eingestellt, dass die Halbleiterschicht kurzzeitig (d. h. auf einer Zeitskala von etwa 50 ns bis 100 µs) aufschmilzt und sich als kristalline Schicht mit verbesserten elektrischen Eigenschaften wieder verfestigt.
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Die Qualität der erzeugten Beleuchtungslinie hängt insbesondere von deren entlang der kurzen und/oder der langen Achse integrierten, räumlichen Intensitätsverteilung ab und hat Einfluss auf das mit der Beleuchtungslinie zu verarbeitende Material. So bewirken bei der Kristallisation von amorphen Siliziumschichten bereits geringe Inhomogenitäten der Intensitätsverteilung entlang der langen Achse, also beispielweise lokale Abweichungen oder Modulationen der absoluten Intensität von einer (idealen) homogenen Intensitätsverteilung im niedrigen einstelligen Prozentbereich (z. B. ca. 1-2 %), beim Vorschub der Beleuchtungslinie ihrerseits räumliche Inhomogenitäten in der Kristallstruktur (z. B. durch lokale Variation der Korngröße), die Einfluss auf die Qualität der Dünnfilmschicht und damit auch auf die Qualität des Dünnfilmtransistors haben. Daraus ergibt sich folgender Zusammenhang: Je homogener (d. h. gleichmäßiger) die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie ist, desto homogener (gleichmäßiger) ist die Kristallstruktur der Dünnfilmschicht und desto homogener (gleichmäßiger) sind die Eigenschaften eines daraus gebildeten Endprodukts, wie zum Beispiel die TFTs einer Bildschirmfläche in einem Anzeigegerät (z. B. Bildschirm, Monitor, usw.). Weist die Intensitätsverteilung jedoch Inhomogenitäten entlang der langen Achse auf, so breiten sich diese streifenförmig beim Vorschub entlang der kurzen Achse über die Dünnfilmschicht aus.
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Insbesondere können lokale Variationen (z. B. lokale Maxima oder lokale Minima) der Intensität der Beleuchtungslinie entlang der langen Achse zu streifenförmigen Inhomogenitäten (sog. „Scan-Mura“) führen, wenn die Beleuchtungslinie in Richtung der kurzen Achse über die Halbleiterschicht geführt wird. Diese streifenförmigen Inhomogenitäten sind unerwünscht, da sie zu streifenförmigen Qualitätsbeeinträchtigungen der Halbleiterschicht führen können, d. h. zu Beeinträchtigungen der Qualität der Dünnfilmschicht über einen zusammenhängenden längeren räumlichen Bereich.
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Ferner wird über die Länge der Beleuchtungslinie durch eine Schärfentiefe in der kurzen Achse eine Gleichmäßigkeit der Energiedichte (ED) festgelegt. Hierbei kann die Energiedichte unerwünscht stark variieren, wenn ein bestimmter Bereich der Schärfentiefe verlassen wird, d. h. wenn sich die Halbleiterschicht in Richtung entlang einer optischen Achse des Systems (in z-Richtung) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Schärfentiefe befindet. Solche Abweichungen von einer gewünschten Energiedichte können beispielsweise durch Toleranzen einer Dicke eines Glassubstrats, auf welchem die Halbleiterschicht aufgetragen ist, hervorgerufen werden. Ferner können entsprechende Abweichungen durch Toleranzen in der Ebenheit einer Unterlage (Chuck) hervorgerufen werden, auf welcher das Glassubstrat abgelegt ist und während der Belichtung durch Vakuumansaugung festgehalten wird.
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Große Glassubstrate können Dickenunterschiede bis zu 50 µm über eine typische Distanz von 1000 mm aufweisen. Die Ebenheit der Unterlage (Chuck) ist mit 10-20 µm über eine typische Distanz von 1000 mm realisierbar. Es ist somit möglich, dass die Toleranzen im Glassubstrat und in der ebenen Unterlage die Prozess-Schärfentiefe von typischerweise +/- 100 µm für 5 % Energiedichteänderung zum Teil über die Länge der Beleuchtungslinie aufbrauchen bzw. das Energiedichte-Prozessfenster verkleinern. Für längere Linien als 750 mm (z.B. 1000 mm oder 1500 mm) wird dies noch kritischer.
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DE 10 2015 002 537 A1 offenbart ein optisches System zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, umfassend eine Strahlformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, eine im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordnete Abbildungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl als eine Beleuchtungslinie abzubilden, sowie eine Blendeneinrichtung mit mindestens einem Blendenelement, das im Strahlengang des Laserstrahls in mindestens eine Seite des Strahlprofils, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils erstreckt, derart hineinragt, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils das Strahlprofil eine lokal begrenzte Einbuchtung an der mindestens einen Seite des Strahlprofils aufweist.
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US 2006/0163223 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschneiden eines mit kohärenter Strahlung gebildeten Bildes. Das optische Relaissystem ist dazu eingerichtet, an der Bildebene ein Linienbild zu bilden. Das Bild wird durch eine variable Blende an oder nahe der zur Bildebene konjugierten Aperturebene abgeschnitten, um progressiv zunehmende Anteile eines einfallenden kohärenten Strahls zu blockieren, der verwendet wird, um das Linienbild zu bilden.
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Vor diesem Hintergrund ist eine Beseitigung von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie wünschenswert, insbesondere eine Beseitigung von Inhomogenitäten der Intensität über die gesamte Ausdehnung der Beleuchtungslinie entlang der langen Achse.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes optisches System zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, anzugeben, welches die Erzeugung einer zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten qualitativ hochwertigen Beleuchtungslinie ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird anhand eines optischen Systems nach Anspruch 1, anhand einer Anlage nach Anspruch 13 und anhand eines optischen Verfahrens nach Anspruch 14 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird ein optisches System zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten bereitgestellt. Das optische System umfasst eine Strahlformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine (insbesondere zur langen Achse senkrecht orientierte) kurze Achse aufweist. Das optische System umfasst ferner eine im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordnete (insbesondere zylindrische) Abbildungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl (insbesondere die kurze Achse des so geformten Laserstrahls) als (oder auf) eine Beleuchtungslinie abzubilden. Ferner umfasst das optische System eine Blendeneinrichtung mit mindestens einem räumlich veränderbaren Blendenelement, das dazu eingerichtet ist, im Strahlengang des Laserstrahls in mindestens eine Seite des Strahlprofils, die sich entlang (insbesondere im Wesentlichen parallel zu) der langen Achse des Strahlprofils erstreckt, derart hineinzuragen, dass durch teilweises (insbesondere lediglich teilweises) Ausblenden des Strahlprofils das Strahlprofil (insbesondere hinter oder direkt hinter der Blendeneinrichtung, und zwar im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor oder direkt vor der Blendeneinrichtung) eine lokal begrenzte (insbesondere zur langen Achse oder zum Kreuzungspunkt aus langer und kurzer Achse hin gewölbte) Einbuchtung an der mindestens einen Seite des Strahlprofils aufweist, wobei durch die räumliche Veränderung des Blendenelements eine Größe der lokal begrenzten Einbuchtung verändert werden kann. Das optische System umfasst ferner eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die räumliche Veränderung des Blendenelements so zu steuern, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über einen vorbestimmten Zeitraum mehrfach vergrößert und verkleinert wird. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die räumliche Veränderung des Blendenelements so zu steuern, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über den vorbestimmten Zeitraum periodisch oder in unregelmäßigen zufälligen oder quasi-zufälligen Zeitabständen vergrößert und verkleinert wird.
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Als das Strahlprofil des Laserstrahls wird insbesondere ein Strahlprofil des Laserstrahls (insbesondere direkt) vor der Abbildungseinrichtung verstanden. Durch die Anordnung des mindestens einen Blendenelements kann, indem das mindestens eine Blendenelement nur einen Teil des Strahlprofils ausblendet, das Strahlprofil hinter (oder direkt hinter) der Blendeneinrichtung im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor (oder direkt vor) der Blendeneinrichtung eine lokal begrenzte Einbuchtung aufweisen. Die lokal begrenzte Einbuchtung kann im Sinne einer lokalen Einschnürung des Strahlprofils verstanden werden, d. h. im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor der Blendeneinrichtung kann man sich das Strahlprofil des Laserstrahls hinter der Blendeneinrichtung als lokal eingedrückt vorstellen. Das mindestens eine Blendenelement kann also dazu eingerichtet sein, den Laserstrahl, insbesondere entlang der langen Achse des Strahlprofils, teilweise, und zwar insbesondere nur teilweise, derart auszublenden, dass das Strahlprofil eine lokale Einschnürung aufweist oder lokal eingedrückt ist. Aufgrund der Beweglichkeit des Blendenelements oder der Blendenelemente ist eine Größe der lokalen Einschnürung variabel.
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Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass das durch die Blendeneinrichtung teilweise ausgeblendete Strahlprofil nach Abbildung durch die Abbildungseinrichtung eine Beleuchtungslinie erzeugt werden kann, deren entlang der kurzen Achse integrierte, räumliche Intensitätsverteilung an einer bestimmten Position, die der Position des mindestens einen Blendenelements hinsichtlich der langen Achse entspricht, die lokale Intensität gezielt reduziert ist, so dass hierdurch ein ohne Anwesenheit der Blendeneinrichtung vorhandenes lokales Intensitätsmaximum verringert oder gar kompensiert werden kann. Somit können Inhomogenitäten in Form von Intensitätsspitzen in der Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie vermieden werden, um die Intensitätsverteilung am Ort der ursprünglichen Intensitätsspitze zu glätten.
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Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über einen vorbestimmten Zeitraum mehrfach zu vergrößern und zu verkleinern. Hierbei kann beispielsweise das Blendenelement mehrfach in das Strahlprofil hineingeschoben und aus dem Strahlprofil herausgeschoben werden. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines kontinuierlichen periodischen Bewegungsablaufs geschehen. Der vorbestimmte Zeitraum kann beispielsweise den gesamten Zeitraum eines Belichtungsvorgangs einer Dünnfilmschicht darstellen oder umfassen. Ferner kann der vorbestimmte Zeitraum beispielsweise einen zeitlichen Abschnitt eines Belichtungsvorgangs einer Dünnfilmschicht darstellen. Wichtig ist hierbei lediglich, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung nicht lediglich einmal variiert wird, sondern im Laufe des vorbestimmten Zeitraums mehrfach vergrößert bzw. verkleinert wird.
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Durch die Möglichkeit der Veränderung der Größe der lokal begrenzten Einbuchtung kann der Lichtanteil, der durch das Blendenelement aus dem Strahlprofil ausgeblendet wird, verändert und/oder die Form der durch Ausblenden im Strahlprofil erzeugten lokal begrenzten Einbuchtung gestaltet werden.
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Das mindestens eine Blendenelement kann für Licht des Laserstrahls lichtundurchlässig und/oder reflektierend und/oder absorbierend ausgebildet sein. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass der anhand des Blendenelements ausgeblendete Lichtanteil des Strahlprofils gezielt aus dem optischen System entfernt und somit ein unkontrollierter Einfluss dieses Lichtanteils beispielsweise auf die Beleuchtungslinie vermieden werden kann.
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Eine Änderungsrate der Bewegung des Blendenelements bzw. der Blendenelemente kann beispielsweise 10-100 Hz betragen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Änderungsrate der Bewegung des Blendenelements bzw. der Blendenelemente beispielsweise mehr als 100 Hz betragen. Die technisch mögliche höchste Änderungsrate kann durch die Resonanzfrequenz des schwingenden Blendenelements bestimmt sein, die proportional zur Quadratwurzel aus D/m ist. Hierbei ist D die Federkonstante der Schwingungskonfiguration und m die Masse des schwingenden Blendenelements. Da die Blendenelemente beispielsweise sehr klein ausgeführt werden können (z. B. wenige Gramm bis 100 g), sind Resonanzfrequenzen von mehreren 100 Hz bis in den Bereich von einigen kHz realisierbar. Eine Vorschubgeschwindigkeit in Richtung der kurzen Achse kann beispielsweise 5-50 mm/s betragen. Bei einem beispielsweise mit 10 kHz gepulsten Festkörperlaser ergibt dies einem Vorschub pro Puls von 0,5 µm (bei 5 mm/s Vorschub) bis 5 µm (bei 50 mm/s Vorschub). Eine Änderungsrate von 10-100 Hz verschmiert somit eine vorhandene Inhomogenität im Strahlprofil über eine Scanlänge von 0,05 mm (= (5 mm/s)/(100 Hz)) bis 5 mm (= (50 mm/s)/(10 Hz)). Diese Dimensionen sind für die Annealing-Anwendung (Belichtung von Dünnfilmschichten) von großer Bedeutung.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die räumliche Veränderung des Blendenelements so zu steuern, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über den vorbestimmten Zeitraum periodisch vergrößert und verkleinert wird. Eine periodische Vergrößerung bzw. Verkleinerung kann hierbei bedeuten, dass das Blendenelement über die Zeit betrachtet beispielsweise in einer sinusförmigen oder in einer im Wesentlichen rechteckförmigen Kurve in das Strahlprofil hinein- bzw. hinausbewegt wird. Anders ausgedrückt lässt sich eine Position des Blendenelements über die Zeit aufgetragen als eine periodische Kurve darstellen. Die räumliche Veränderung des Blendenelements kann somit eine konstante Periodizität aufweisen. Anders ausgedrückt kann eine Frequenz der räumlichen Veränderung des Blendenelements konstant sein. Unabhängig von der Frequenz kann beispielsweise eine Amplitude der räumlichen Veränderung konstant oder nicht-konstant sein.
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Ferner kann die Bewegung über eine erste Zeitdauer mit einer ersten konstanten Periodizität ausgeführt werden und anschließend über eine zweite Zeitdauer mit einer zweiten konstanten Periodizität ausgeführt werden. Hierbei kann die erste Zeitdauer und die zweite Zeitdauer zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die erste konstante Periodizität (beispielsweise eine erste Frequenz) und die zweite konstante Periodizität (beispielsweise eine zweite Frequenz) zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die räumliche Veränderung des Blendenelements so zu steuern, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über den vorbestimmten Zeitraum in unregelmäßigen Zeitabständen vergrößert und verkleinert wird. Anders ausgedrückt kann eine Frequenz der räumlichen Veränderung des Blendenelements nicht-konstant sein. Das Blendenelement kann beispielsweise in unregelmäßigen Zeitabständen in das Strahlprofil hinein- und hinausgefahren werden. Die Bewegung kann hierbei fließend (beispielsweise sinusförmig) oder im Wesentlichen abrupt (beispielsweise im Wesentlichen rechteckförmig) stattfinden. Die unregelmäßigen Zeitabstände können beispielsweise zufällige Zeitabstände oder quasi-zufällige Zeitabstände sein. „Zufällig“ kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeuten, dass Zufallswerte von einem Zufallsgenerator erzeugt werden. „Quasi-zufällig“ kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeuten, dass Quasi-Zufallswerte verwendet werden, die zumindest für einen äußeren Betrachter wie echte Zufallswerte erscheinen und welche sich in einem vorbestimmten Zeitraum nicht periodisch wiederholen. Diese Quasi-Zufallswerte können beispielsweise zuvor in einem Datensatz gespeichert worden seien und bei dem belichten der Dünnfilmschicht aus dem Datensatz ausgelesen werden.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die räumliche Veränderung des Blendenelements so zu steuern, dass eine Amplitude der Veränderung variiert wird, so dass eine erste maximale Größe der lokal begrenzten Einbuchtung unterschiedlich ist zu einer zweiten maximalen Größe der lokal begrenzten Einbuchtung innerhalb des vorbestimmten Zeitraums.
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Bei der Amplitude kann es sich beispielsweise um eine räumliche Auslenkung des Blendenelements handeln. Anders ausgedrückt kann die Amplitude eine maximale Distanz angeben, um welche das Blendenelement in das Strahlprofil hineinbewegt wird. Diese Distanz kann beispielsweise ausgehend von einer Nullstellung berechnet werden, wobei es sich bei der Nullstellung beispielsweise um eine Position des Blendenelements handeln kann, in welcher dieses nicht in das Strahlprofil hineinragt und diesen somit nicht beeinflusst. Die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung kann hierbei eine Fläche (oder Länge) des Blendenelements angeben, um welche das Blendenelement in das Strahlprofil hineinragt. Anders ausgedrückt ist die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung maßgeblich für einen Grad der Intensitätsabschwächung des Laserstrahlen am Ort des Blendenelements. Die Werte für die unterschiedlichen Amplituden können beispielsweise Zufallswerte oder Quasi-Zufallswerte sein.
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Es kann eine Mehrzahl an Blendenelementen vorgesehen sein, welche untereinander jeweils unabhängig voneinander räumlich veränderbar angeordnet sind und welche von der Steuereinheit unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Die einzelnen Blendenelemente können beispielsweise durch einzelne Aktuatoren jeweils unabhängig voneinander bewegt und von der Steuereinrichtung angesteuert werden. Die einzelnen Blendenelemente können so angeordnet sein, dass diese untereinander nicht mechanisch miteinander gekoppelt sind und somit unabhängig voneinander bewegt werden können.
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Die Mehrzahl an Blendenelementen kann nebeneinander entlang der langen Achse des Strahlprofils angeordnet sein. Die Mehrzahl an Blendenelementen kann beispielsweise entlang einer Richtung parallel zur langen Achse des Strahlprofils angeordnet sein. Die Mehrzahl an Blendenelementen kann so angeordnet sein, dass kein oder ein möglichst geringer Abstand zwischen den einzelnen Blendenelementen vorgesehen ist.
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Die Mehrzahl an Blendenelementen kann in einer ersten Reihe entlang der langen Achse auf einer ersten Seite des Strahlprofils angeordnet sein, wobei die Blendenelemente der ersten Reihe dazu geeignet sind, von der ersten Seite in das Strahlprofil hineinzuragen und kann in einer zweiten Reihe entlang der langen Achse auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Strahlprofils angeordnet sein, wobei die Blendenelemente der zweiten Reihe dazu geeignet sind, von der zweiten Seite in das Strahlprofil hineinzuragen. Die erste Reihe und die zweite Reihe können jeweils parallel zur langen Achse verlaufen. Eine Richtung, in welche die einzelnen Blendenelemente in das Strahlprofil hineinragen, kann parallel zur kurzen Achse ausgerichtet sein.
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Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, eine räumliche Veränderung der Mehrzahl der Blendenelemente so zu steuern, dass eine Phase der räumlichen Veränderung eines ersten Blendenelements unterschiedlich ist zu einer Phase der räumlichen Veränderung eines zweiten Blendenelements. Jedes der Blendenelemente kann beispielsweise eine sinusförmige oder im Wesentlichen rechteckförmige Bewegung durchführen. Die einzelnen Bewegungen der Blendenelemente können hierbei beispielsweise periodisch oder nicht-periodisch sein. Eine Phase der Bewegung eines ersten Blendenelements kann unterschiedlich zu einer Phase der Bewegung eines zweiten Blendenelements sein. Die einzelnen Phasen der Bewegungen der Blendenelemente können beispielsweise zufällig oder quasi-zufällig verteilt sein. Beispielsweise können die Bewegungen der einzelnen Blendenelemente zumindest in einem der folgenden Aspekte voneinander abweichen: Amplitude, Frequenz und Phase. Ferner kann zumindest einer der folgenden Aspekte der Bewegungen der einzelnen Blendenelemente zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden: Amplitude, Frequenz und Phase. Beispielsweise können die Amplituden, die Frequenzen und die Phasen der einzelnen Bewegungen der Blendenelemente zufällig oder quasi-zufällig verteilt sein. Die einzelnen Blendenelemente können beispielsweise jeweils für eine erste Zeitdauer eine erste Bewegung durchführen und für eine zweite Zeitdauer eine zweite Bewegung durchführen. Die erste Zeitdauer und/oder die zweite Zeitdauer können von der Steuereinheit zufällig oder quasi-zufällig festgelegt werden. Ferner können einzelne Parameter, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Amplitude, Frequenz und Phase für die erste Bewegung und/oder für die zweite Bewegung von der Steuereinheit zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden.
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Das Blendenelement kann verschiebbar angeordnet sein und die Blendeneinrichtung kann dazu eingerichtet sein, das Blendenelement gegenüber dem Strahlprofil des Laserstrahls zu verschieben. Beispielsweise können Aktuatoren vorgesehen sein, um die einzelnen Blendenelemente zu verschieben.
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Das mindestens eine Blendenelement kann im Strahlengang des Laserstrahls, insbesondere direkt, hinter der Strahlformungseinrichtung angeordnet sein. „Direkt“ kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeuten, dass kein bewusster Abstand zwischen den beiden Elementen vorgesehen ist, d. h. dass die beiden Elemente möglichst nah bzw. so nah wie technisch sinnvoll zueinander angeordnet sind.
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Das mindestens eine Blendenelement kann im Strahlengang des Laserstrahls, insbesondere direkt, vor der Abbildungseinrichtung angeordnet sein.
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Das mindestens eine Blendenelement kann im Strahlengang des Laserstrahls, insbesondere direkt, hinter der Abbildungseinrichtung angeordnet sein.
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Das mindestens eine Blendenelement kann im Strahlengang des Laserstrahls an einem Ort abseits einer zu einer Fokalebene der Abbildungseinrichtung konjugierten Ebene angeordnet sein.
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Das mindestens eine Blendenelement kann im Strahlengang des Laserstrahls an einem Ort zwischen einer Fokalebene der Abbildungseinrichtung und einer zu der Fokalebene der Abbildungseinrichtung konjugierten Ebene, insbesondere der zu der Fokalebene der Abbildungseinrichtung nächstgelegenen konjugierten Ebene, angeordnet sein. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass das mindestens eine Blendenelement an einem Ort angeordnet werden kann, an dem die Intensität (also die Leistung pro Fläche) des Laserstrahls relativ gering ist (im Vergleich zu einem Ort, der einer konjugierten Ebene entspricht) und damit die Reduzierung der Intensität durch Ausblenden anhand des Blendenelements relativ feinfühlig bzw. relativ genau erfolgen kann, ohne die Breite (z. B. FWHM) zu ändern.
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Das eine Blendenelement kann gegenüber der Blendeneinrichtung entlang des Strahlengangs des Laserstrahls räumlich veränderbar angeordnet sein. Eine Richtung entlang des Strahlengangs des Laserstrahls kann beispielsweise einer Richtung einer optischen Achse des optischen Systems (z-Richtung) entsprechen.
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Das optische System kann eine Laserstrahlungsquelle zum Bereitstellen des Laserstrahls umfassen. Es versteht sich jedoch, dass es für den erfindungsgemäßen Gegenstand ausreichend ist, lediglich das mindestens eine Blendenelement zu spezifizieren, welches dazu eingerichtet ist, in das Strahlprofil des Laserstrahls hineinzuragen. Denn es ist im Rahmen einer gängigen und üblichen Praxis durchaus möglich, das mindestens eine Blendenelement in seiner Struktur und Relation gegenüber dem (Strahlprofil des) Laserstrahls zu definieren, obwohl die Laserstrahlungsquelle zum Bereitstellen des Laserstrahls selbst nicht als Teil eines anspruchsgemäßen Gegenstands definiert ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten bereitgestellt. Die Anlage umfasst ein optisches System gemäß dem ersten Aspekt und umfasst ferner einen Träger, auf welchen eine Materialschicht aufbringbar oder aufgebracht ist. Die Anlage ist dazu ausgebildet und angeordnet, die Materialschicht mit der Beleuchtungslinie des optischen Systems zu beaufschlagen, um die Materialschicht zumindest durch kurzzeitiges Aufschmelzen zu verarbeiten. Bei der Materialschicht kann es sich um eine Dünnfilmschicht, beispielsweise um eine Dünnfilmschicht aus amorphen Silizium (a-Si) handeln.
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Das optische System kann aber auch als ein unabhängiges Modul ausgebildet sein, welches in eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten quasi als Aufrüstung (im Englischen: upgrade) nachträglich eingebracht werden kann. Insofern kann das optische System gegenüber einer solchen Anlage auch als separate Vorrichtung verstanden und beansprucht werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird ein optisches Verfahren zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung, insbesondere zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, bereitgestellt. Das optische Verfahren umfasst die Schritte Formen eines Laserstrahls anhand einer Strahlformungseinrichtung derart, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, und Abbilden des so geformten Laserstrahls als eine Beleuchtungslinie anhand einer Abbildungseinrichtung. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt Bereitstellen einer Blendeneinrichtung mit mindestens einem räumlich veränderbaren Blendenelement, das im Strahlengang des Laserstrahls in mindestens eine Seite des Strahlprofils, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils erstreckt, derart hineinragt, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils das Strahlprofil eine lokal begrenzte Einbuchtung an der mindestens einen Seite des Strahlprofils aufweist, wobei durch die räumliche Veränderung des Blendenelements eine Größe der lokal begrenzten Einbuchtung verändert wird. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt Steuern der räumlichen Veränderung des Blendenelements so, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über einen vorbestimmten Zeitraum mehrfach vergrößert und verkleinert wird. Die räumliche Veränderung des Blendenelements wird so gesteuert, dass die Größe der lokal begrenzten Einbuchtung über den vorbestimmten Zeitraum periodisch oder in unregelmäßigen zufälligen oder quasi-zufälligen Zeitabständen vergrößert und verkleinert wird.
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Gemäß sämtlichen hierin beschriebenen Aspekten kann es vorteilhaft sein, die Veränderung des mindestens einen Blendenelements bzw. der mehreren Blendenelemente „chaotisch“ und/oder schnell durchzuführen, sodass keine wiederkehrenden Muster und/oder wiederkehrende Bewegungsabläufe entstehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn mehrere räumlich veränderbare Blendenelemente verwendet werden.
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Gemäß sämtlichen hierin beschriebenen Aspekten führt die räumliche Veränderung des räumlich veränderbaren Blendenelements bzw. der mehreren räumlich veränderbaren Blendenelemente zu einer lokalen Intensitätsveränderung der Beleuchtungslinie. Anders ausgedrückt führt ein Blendenelement, welches in das Strahlprofil hineinragt, dazu, dass am Ort des Blendenelements (beispielsweise in Bezug auf die lange Achse betrachtet) ein Teil des Strahlprofils reflektiert und/oder absorbiert wird, so dass sich an einem entsprechenden Ort der entstehenden Beleuchtungslinie die lokale Intensität verringert.
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Sofern in dieser Anmeldung von Licht die Rede ist, kann darunter Laserlicht verstanden werden. Andererseits kann unter Laserlicht oder Laserstrahlung auch Licht bzw. Lichtstrahlung im Allgemeinen verstanden werden. Insofern ist die vorliegende Erfindung nicht auf Laserlicht beschränkt, sondern ist vielmehr ganz allgemein auf die Beseitigung von Inhomogenitäten in einem (quasi beliebigen) Lichtstrahl gerichtet.
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Soweit in dieser Beschreibung ein Verfahren bzw. einzelne Schritte eines Verfahrens zum Beseitigen von Inhomogenitäten in der Intensitätsverteilung von Laserstrahlung beschrieben wird/werden, kann das Verfahren bzw. können einzelne Schritte des Verfahrens durch ein entsprechend ausgestaltetes optisches System oder eine entsprechend ausgestaltete Einrichtung des optischen Systems ausgeführt werden. Analoges gilt für die Erläuterung des optischen Systems, die Verfahrensschritte beispielsweise anhand der Blendeneinrichtung ausführt. Insoweit sind Vorrichtungs- und Verfahrensmerkmale dieser Beschreibung äquivalent. Insbesondere ist es möglich, das Verfahren mit einer Steuereinheit (z. B. einem Computer) zu realisieren, auf dem ein entsprechendes erfindungsgemäßes Programm ausgeführt wird. Im Übrigen ist eine beliebige Kombination der unten beschriebenen, im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Merkmale denkbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert, von denen
- 1a, 1b eine schematische Übersichtsdarstellung eines optischen Systems für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigen,
- 1c eine schematisch Übersichtsdarstellung für eine Abwandlung des optischen Systems der 1b ohne Zwischenbild 64 zeigt,
- 2 ein Beispiel für die Intensitätsverteilung einer mit dem optischen System aus 1a, 1b oder dem optischen System aus 1c erzeugten Beleuchtungslinie zeigt,
- 3 eine schematische Darstellung der Wirkung einer inhomogenen Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie auf die Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigt,
- 4a-4d jeweils schematische Übersichtsdarstellungen eines erfindungsgemäßen optischen Systems für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigen,
- 5a, 5b Beispiele für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie zeigen,
- 6 ein Beispiel für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf ein lokales Maximum einer Intensitätsverteilung zeigt,
- 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung zeigt,
- 8 ein Beispiel für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf zwei lokale Maxima einer Intensitätsverteilung zeigt, und
- 9a, 9b weitere schematische Darstellungen der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung aus 7 zeigen.
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Ein optisches System für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten ist in 1a, 1b gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das optische System 10 umfasst eine Strahlformungseinrichtung 12, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl 14 derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls 14 eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, sowie eine im Strahlengang des Laserstrahls 14 der Strahlformungseinrichtung 12 nachgeordnete Abbildungseinrichtung 18, die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl 14 als eine Beleuchtungslinie 22 abzubilden. Die Abbildungseinrichtung 18 erzeugt somit aus der durch die Strahlformungseinrichtung 12 kurzen Achse des Laserstrahls 14 die kurze Achse der Beleuchtungslinie 22.
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Per Konvention sollen in den Figuren die kurze Achse parallel zur x-Achse, die lange Achse parallel zur y-Achse und die optische Achse des optischen Systems 10 parallel zur z-Achse verlaufen. In den 1a und 1b ist im oberen Bildteil das optische System 10 beispielsweise von oben gesehen dargestellt, und im unteren Bildteil beispielsweise von einer Seite gesehen dargestellt.
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Die Strahlformungseinrichtung
12 kann beispielsweise die in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigte anamorphotische Optik
42 darstellen oder umfassen. Insbesondere kann die Strahlformungseinrichtung
12 eine oder mehrere der in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigten Komponenten
20,
54,
56,
58,
62,
66,
68,
74 umfassen.
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Mit anderen Worten: Die Strahlformungseinrichtung 12 kann durch eine (zur x-Achse des Koordinatensystems parallele) erste Abbildungsachse x, eine (zur y-Achse des Koordinatensystems parallele) zur ersten Abbildungsachse x senkrechte zweite Abbildungsachse y und eine zur ersten und zur zweiten Abbildungsachse x, y senkrechte (zur z-Achse des Koordinatensystems parallele) optische Achse beschrieben werden. Die Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise als anamorphotische Optik) hat bezüglich der ersten und der zweiten Abbildungsachse x, y unterschiedliche Abbildungseigenschaften. Die Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise als anamorphotische Optik) kann dazu eingerichtet sein, am Ort „16“ vor der Abbildungseinrichtung 18 (siehe z. B. 1a, 1b, 4a, 4b, 4d) aus Laserlicht einen Laserstrahl 14 zu erzeugen, dessen Strahlprofil eine lange Achse (y) und eine kurze Achse (x) aufweist, wobei das Strahlprofil in der langen Achse (y) eine weitestgehend homogenisierte (oder im Wesentlichen homogene) Intensitätsverteilung aufweist.
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In Einzelnen: Die Strahlformungseinrichtung 12 kann (insbesondere als anamorphotische Optik) umfassen (siehe 1b):
- - eine erste Kollimationszylinderlinse 54 zur Kollimation von (beispielsweise aus einer oder mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse x austretenden Lichtstrahlen,
- - eine zweite Kollimationszylinderlinse 56 zur Kollimation von (beispielsweise aus der einen oder den mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse y austretenden Lichtstrahlen,
- - eine im Strahlengang hinter der ersten Kollimationszylinderlinse 54 angeordnete Zylinderlinse 58 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf ein erstes Zwischenbild 60,
- - eine im Strahlengang hinter der ersten Kollimationszylinderlinse 54 angeordnete Zwischenkollimationszylinderlinse 58' zur Kollimation der Lichtstrahlen des ersten Zwischenbilds 60,
- - eine im Strahlengang hinter dem ersten Zwischenbild 60, insbesondere hinter der Zwischenkollimationszylinderlinse 58' angeordnete weitere Zylinderlinse 62 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf ein zweites Zwischenbild 64,
- - eine im Strahlengang hinter der Zylinderlinse 58 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf das erste Zwischenbild 60 angeordnete anamorphotische Homogenisierungsoptik 68 zur (weitest gehenden) Homogenisierung der (beispielsweise aus der einen oder den mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse x austretenden Lichtstrahlen, und/oder
- - eine im Strahlengang hinter der anamorphotischen Homogenisierungsoptik 68 angeordnete Kondensorzylinderlinse 74 zur Überlagerung der homogenisierten Laserstrahlen auf der Beleuchtungslinie 22.
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Alternativ können anstelle des Lichtes aus Fasern (Lichtleitfasern 20) Laserfreistrahlen verwendet werden, die geeignet kollimiert werden können. Eine derartige Verwendung von Licht aus Freilichtstrahlen ist beispielsweise insbesondere in Zusammenhang mit der in 1b als auch in Zusammenhang mit der in 1c dargestellten Anordnung möglich.
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In der Ebene des zweiten Zwischenbilds 64 (d. h. in einer Zwischenbildebene) oder nahe dieser Ebene kann optional eine Blende angeordnet sein (nicht dargestellt). Diese Blende kann es erlauben, den Fokus weiter einzugrenzen. In diesem Fall wird die ausgeleuchtete Blende von der Abbildungseinrichtung 18 verkleinert abgebildet.
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Die Abbildungseinrichtung
18 kann beispielsweise die in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigte Komponente
66 umfassen oder darstellen. Im letzteren Fall stellt die Abbildungseinrichtung
18 also beispielsweise eine Fokussierzylinderlinsenoptik dar, die im Strahlengang hinter dem zweiten Zwischenbild
64 angeordnet ist und zur Fokussierung der Lichtstrahlen
14 bezüglich der Achse
x auf die Beleuchtungslinie
22 dient.
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Die der Strahlformungseinrichtung 12 nachgeordnete Abbildungseinrichtung 18 greift also das Strahlprofil z. B. am Zwischenbild 64 vor der Abbildungseinrichtung 18 auf (siehe z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil) und bildet den Laserstrahl 14 als die Beleuchtungslinie 22 ab, wobei lediglich (genauer: ausschließlich) die kurze Achse des Strahlprofils, nicht jedoch die homogenisierte lange Achse des Strahlprofils fokussiert wird. Die Abbildungseinrichtung 18 bildet nicht-beugungsbegrenzt ab.
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Die durch das optische System 10 erzeugte Beleuchtungslinie 22 kann für die Kristallisation von Dünnfilmschichten, beispielsweise für die Herstellung von Dünnfilmtransistoren (im Englischen: Thin Film Transistors; kurz: TFT) verwendet werden. Dabei wird eine zu bearbeitende Halbleiterschicht mit der Beleuchtungslinie 22 beaufschlagt und über die Halbleiterschicht geführt, wobei die Intensität der Beleuchtungslinie 22 derart eingestellt ist, dass die Halbleiterschicht kurzzeitig aufschmilzt und sich als kristalline Schicht mit verbesserten elektrischen Eigenschaften wieder verfestigt.
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In 1c ist eine Abwandlung der optischen Anordnung gemäß 1b dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen. Für die Erläuterung der einzelnen in 1c dargestellten Komponenten, siehe die entsprechenden Stellen der obige Figurenbeschreibung der 1a und 1b. Der Unterschied zwischen den optischen Anordnungen gemäß 1b und 1c besteht darin, dass in der Anordnung gemäß 1c keine bezüglich der kurzen Achse (siehe unterer Teil der 1b bzw. 1c) wirksame weitere Zylinderlinse 62 vorgesehen ist, sodass bezüglich der kurzen Achse kein zweites Zwischenbild 64 zwischen der Zwischenkollimationszylinderlinse 58' und der Abbildungseinrichtung 18 erzeugt wird. Insbesondere wird bezüglich der kurzen Achse kein zweites Zwischenbild 64 zwischen der Kondensorzylinderlinse 74 und der Abbildungseinrichtung 18 erzeugt. Aufgrund des optischen Aufbaus kann die in der 1c dargestellte Anordnung auch als „unendlich-endlich“ Abbildungseinrichtung bezeichnet werden.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Beleuchtungslinie 22 eine entlang der kurzen Achse (also entlang der x-Achse) integrierte Intensitätsverteilung 24 auf, die annäherungsweise rechteckförmig, d. h. entlang der langen Achse (also entlang der y-Achse) idealerweise homogen ausgebildet ist. Jedoch bleibt es normalerweise nicht aus, dass in der Intensitätsverteilung 24 ein oder mehrere (wenn auch kleine) lokale Intensitätsmaxima 26 auftreten (siehe 2), welche eine geringe Inhomogenität der Intensitätsverteilung 24, also beispielsweise eine lokale Abweichung oder Modulation der absoluten Intensität von einer (idealen) homogenen Intensitätsverteilung 24 im niedrigen einstelligen Prozentbereich, wie z. B. 2 %, bewirken.
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Wie in 3 gezeigt, beeinflussen derartige Intensitätsmaxima/Inhomogenitäten 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 die Qualität des zu verarbeitenden Materials. Beim Vorschub (siehe den nach unten gerichteten Pfeil in 3) der Beleuchtungslinie 22 beeinflussen nämlich die räumlichen Intensitätsmaxima/Inhomogenitäten 26 der Intensitätsverteilung 24 etwa durch eine lokale Variation der Korngrößen in der Kristallstruktur die Qualität der Dünnfilmschicht 28 und damit auch die Qualität eines aus einer derartigen Dünnfilmschicht 28 erzeugten Dünnfilmtransistors. 3 zeigt, dass an der räumlichen Position eines lokalen Intensitätsmaximums 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 die anhand der Beleuchtungslinie 22 erzeugte Dünnfilmschicht 28 eine Abweichung, nämlich einen Unterschied in der Kristallstruktur aufweist, die, wie z. B. im unteren Teil der 3 als regelmäßig wiederkehrende Streifen gezeigt, anhand von Dunkelfeldbeleuchtung unter einem Mikroskop sichtbar gemacht werden können. Typische Inhomogenitäten, die entlang der langen Achse (y) der Beleuchtungslinie 22 (und damit in der Dünnfilmschicht 28) auftreten, haben eine Periode von beispielsweise 0,1 mm bis 1 mm Länge (sog. „kurzwellige“ Modulationen) oder größer, also z. B. 10 mm bis 100 mm oder gar 500 mm (sog. „langwellige“ Modulation).
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Es ist daher wünschenswert, die Entstehung von solchen streifenförmigen Inhomogenitäten in der beleuchteten Dünnfilmschicht 28 zu reduzieren oder vollständig zu Vermeiden. Ein möglicher Ansatz besteht hierbei darin, eine möglichst homogene Intensitätsverteilung 24, d. h. eine Gleichheit der Intensität über die gesamte Ausdehnung der Beleuchtungslinie 22 entlang der langen Achse (y-Achse) ohne das Auftreten großer Intensitätsmaxima 26 über die gesamte Belichtungszeit zu gewährleisten. Dieser Ansatz erfordert jedoch bestenfalls eine genaue Kenntnis über die Position der Intensitätsmaxima 26 in der Intensitätsverteilung 24, welche beispielsweise durch ein der Belichtung vorausgehendes Kalibrierungsverfahren ermittelt werden kann. Da somit eine präzise Kenntnis über einen Ort eines Intensitätsmaximums 26 vorliegen sollte, kann dieser Ansatz aufwändig sein.
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Deshalb verfolgt die vorliegende Offenbarung einen anderen Ansatz, gemäß welchem keine detaillierte Kenntnis über den Ort eines oder mehrerer Intensitätsmaxima erforderlich ist. Gemäß der Technik der vorliegenden Offenbarung werden die streifenförmigen Inhomogenitäten vielmehr durch eine räumliche Veränderung eines oder mehrerer Blendenelemente während dem Belichtungsvorgang „verrauscht“. Somit entsteht eine belichtete Dünnfilmschicht 28 (über eine große Fläche), auf welcher streifenförmige Inhomogenitäten lediglich in abgeschwächter Form bzw. in unterbrochener Form oder gar nicht auftreten.
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Erfindungsgemäß weist das optische System 10 deshalb eine Blendeneinrichtung 30 auf, siehe 4a bis 9b. Die Blendeneinrichtung 30 umfasst mindestens ein räumlich veränderbares Blendenelement 32, 32a, 32b, das so ansteuerbar ist, dass es im Strahlengang des Laserstrahls 14 in mindestens eine Seite 34a, 34b des Strahlprofils 36 des Laserstrahls 14, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (also parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hineinragt (wie im oberen Bildteil von 4b angedeutet), dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des mindestens einen Blendenelements 32, 32a, 32b das Strahlprofil 36 im Strahlengang direkt hinter der Blendeneinrichtung 30 eine lokal begrenzte Einbuchtung 38, 38a, 38b an der mindestens einen Seite 34a, 34b des Strahlprofils 36 aufweist (wie in 5a und 5b jeweils im unteren Bildteil dargestellt). Wie in den 5a und 5b durch Pfeile in positive und in negative x-Richtung angedeutet ist, ist das Blendenelement 32, 32a, 32b derart räumlich veränderbar, dass es in das Strahlprofil 36 hineingeschoben werden kann und aus dem Strahlprofil 36 herausgeschoben werden kann. Hierzu ist beispielsweise für die Bewegung des Blendenelements 32, 32a, 32b ein entsprechender Aktuator 50 vorgesehen, welcher entlang der x-Richtung bewegbar ist und welcher von einer Steuereinheit 52 angesteuert wird.
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In den 4a und 4c sowie im oberen Bildteil von 4b ist das optische System 10 beispielsweise von einer Seite gesehen dargestellt, und in 10b sowie im unteren Bildteil von 4b beispielsweise von oben gesehen dargestellt. In den 4d und 10a ist das optische System 10 beispielsweise von schräg oben gesehen dargestellt. Das in 4c und 4d gezeigte optische System 10 weist zur Kompaktifizierung des Systems 10 einen gefalteten Strahlengang auf, jedoch wird das erfindungsgemäße Funktionsprinzip der Blendeneinrichtung 30 hierdurch nicht beeinträchtigt.
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Gemäß der Darstellung der 4a und 4b kann die erfindungsgemäße Blendeneinrichtung 30 beispielsweise in einem optischen System 10 vorgesehen sein, bzw. in ein optisches System 10 integriert werden, welches dem in 1b dargestellten und oben beschriebenen optischen System entspricht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Blendeneinrichtung 30 auch in einem optischen System 10 gemäß 1c verwendet werden. Anders ausgedrückt, können sämtliche hierin beschriebene Ausführungsbeispiele auch ohne weitere Zylinderlinse 62 und ohne Zwischenbild 64 ausgestaltet sein. Eine mögliche Position der Anordnung der Blendeneinrichtung 30 in der optischen Anordnung 10 gemäß 1c besteht beispielsweise am Ort 16. Andere Positionen der Blendeneinrichtung 30 in der optischen Anordnung gemäß 1c sind ebenfalls möglich, wie hierin im Hinblick auf die weiteren Ausführungsformen geschildert wird.
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Das in 5a dargestellte Beispiel einer Blendeneinrichtung 30 weist nicht nur ein einziges Blendenelement 32, sondern eine Mehrzahl räumlich veränderbarer Blendenelemente 32a, 32b auf. Zum Beispiel umfasst die in 5a gezeigte Blendeneinrichtung 30 zwei spiegelbildlich einander entsprechende Blendenelemente 32a und 32b. Jedes der Blendenelemente 32a, 32b ist mithilfe eines zugehörigen Aktuators 50, gesteuert von einer Steuereinheit 52, entlang der x-Richtung bewegbar und kann in das Strahlprofil 36 hinein- und hinausbewegt werden.
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Ein erstes Blendenelement 32a ist dazu eingerichtet, im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine erste Seite 34a des Strahlprofils 36, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hineingeschoben zu werden, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des ersten Blendenelements 32a das Strahlprofil 36 eine erste lokal begrenzte Einbuchtung 38a an der ersten Seite 34a des Strahlprofils 36 aufweist. Ein zweites Blendenelement 32b ist dazu eingerichtet, im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine zweite Seite 34b des Strahlprofils 36, die sich ebenfalls entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt und gegenüber der ersten Seite 34a des Strahlprofils 36 angeordnet ist, derart hineingeschoben zu werden, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des zweiten Blendenelements 32b das Strahlprofil 36 eine zweite lokal begrenzte Einbuchtung 38b an der zweiten Seite 34b des Strahlprofils 36 aufweist.
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Das in 5b dargestellte Beispiel einer Blendeneinrichtung 30 weist lediglich ein räumlich bewegbares Blendenelement 32 und einen zugehörigen Aktuator 50 auf. Der Aktuator wird von einer Steuereinheit 52 angesteuert. Das Blendenelement 32 lässt sich im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine Seite 34 des Strahlprofils 36, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hineinschieben, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des einen Blendenelements 32 das Strahlprofil 36 (lediglich) eine lokal begrenzte Einbuchtung 38 an der einen Seite 34 des Strahlprofils 36 aufweist.
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Es ist also möglich, dass die Blendeneinrichtung 30 lediglich ein Blendenelement 32 oder eine Mehrzahl Blendenelemente 32a, 32b aufweist. Das oder die Blendenelemente 32, 32a, 32b sind für das Licht des Laserstrahls 14 beispielsweise lichtundurchlässig, reflektierend oder absorbierend ausgebildet. Das mindestens eine Blendenelement 32 oder die Mehrzahl Blendenelemente 32, 32a, 32b formen eine räumlich veränderbare Apertur zur Beseitigung von Inhomogenitäten des Strahlprofils 36.
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Wie in 5a und 5b dargestellt, hat die erfindungsgemäße Blendeneinrichtung 30 die Wirkung, dass das durch die Blendeneinrichtung 30 bzw. deren Blendenelement(e) 32, 32a, 32b teilweise ausgeblendete Strahlprofil 36 nach Abbildung durch die Abbildungseinrichtung 18 eine Beleuchtungslinie 22 erzeugt wird, deren entlang der kurzen Achse (also parallel zur x-Achse) integrierte, räumliche Intensitätsverteilung 24 an einer bestimmten Position, die der Position des mindestens einen Blendenelements 32, 32a, 32b auf der langen (y-)Achse entspricht (vergleiche z. B. die gestrichelten Linien in 5b), die lokale Intensität gezielt verringert ist. Befindet sich an dieser Position des Blendenelements ohne Anwesenheit der Blendeneinrichtung 30 (bzw. bei aus dem Strahlprofil herausgeschobenem Blendenelement 32, 32a, 32b) ein lokales Intensitätsmaximum 26, wie beispielsweise in 5b dargestellt ist, so lässt sich dieses dadurch reduzieren oder gar vollständig kompensieren, dass das Blendenelement 32, 32a, 32b in den Strahlengang geschoben wird.
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Während einem Belichtungsvorgang steuert die Steuereinheit 52 jeden der Aktuatoren 50 so an, dass dieser das zugehörige Blendenelement 32, 32a, 32b innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums mehrfach in das Strahlprofil 36 hinein- und hinausschiebt. Der vorbestimmte Zeitraum kann hierbei beispielsweise den gesamten Belichtungsvorgang oder einen Teil des Belichtungsvorgangs abdecken. Die Bewegung kann beispielsweise periodisch, d. h. mit konstanter Frequenz durchgeführt werden. Die Bewegung kann jedoch auch mit variierender Frequenz bzw. unregelmäßig oder zeitlich zufällig oder quasi-zufällig durchgeführt werden. Ferner kann eine Amplitude (d. h. ein Grad des Hereinragens, bzw. eine maximale Einschublänge in x-Richtung) konstant sein oder variieren. Die Amplitude kann beispielsweise zufällig oder quasi-zufällig variieren.
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In der Vorrichtung gemäß 5b bedeutet dies, dass die Vorrichtung nicht über das Vorhandensein bzw. über einen Ort der Intensitätsspitze 26 informiert sein muss und der vorteilhafte Effekt sowohl bei vorhandener Intensitätsspitze 26 als auch bei nicht vorhandener Intensitätsspitze 26 erreicht wird. Ist die Intensitätsspitze 26 vorhanden, so wird diese zu den Zeiten, in denen das Blendenelement 32 in das Strahlprofil 36 hineinragt, kompensiert und die streifenförmige Inhomogenität, welche ohne die Blendeneinrichtung 30 entstanden wäre, wird unterbrochen. Die Inhomogenität existiert somit nur noch zu Zeiten, in denen das Blendenelement 32 nicht in das Strahlprofil 36 hineinragt und es kann sich kein unerwünschter durchgehender Streifen bilden. Ist die Intensitätsspitze 26 nicht vorhanden, so kann dies zwar dazu führen, dass die Intensitätsverteilung 24 lokal geringfügig abgeschwächt wird, wenn das Blendenelement 32 in das Strahlprofil 36 hineinragt. Diese lokale und temporäre Abschwächung beeinträchtigt die Qualität der Dünnfilmschicht 28 jedoch in geringerem Maße als eine durchgehende streifenförmige Inhomogenität, welche durch eine Intensitätsspitze 26 hervorgerufen wurde.
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Somit kann insgesamt eine homogenere Beleuchtung der Dünnfilmschicht gewährleistet werden bzw. streifenförmige Inhomogenitäten, verursacht durch Intensitätsspitzen 26, können vermieden werden.
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Die in 5a gezeigte Blendenelemente 32a, 32b sind derart geformt, dass die Intensität in der Mitte der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 teilweise ausgeblendet, also abgesenkt, und damit an die Intensität an den Rändern der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 angeglichen wird. Insofern ist das in 5a zu kompensierende Intensitätsmaximum 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 ein relativ breites Intensitätsmaximum 26, das sich (fast) über die gesamte lange Achse der Beleuchtungslinie 22 erstreckt. Somit kann durch die relativ breiten beweglichen Blendenelemente 32a, 32b der 5a eine relativ breite Inhomogenität beseitigt werden.
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Kommt hingegen ein Blendenelement 32 zum Einsatz, das in seiner Länge, die zur Ausblendung des Strahlprofils 36 wirksam ist, kürzer ist als die Gesamtlänge der langen Achse der Beleuchtungslinie 22 (wie z. B. in 5b gezeigt), dann kann hiermit ein relativ schmales, also lokal recht begrenztes Intensitätsmaximum 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 zeitweise kompensiert werden und somit eine relativ schmale streifenförmige Inhomogenität verhindert werden.
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6 zeigt anschaulich den Effekt einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung 30 auf ein lokales Maximum 26 der Intensitätsverteilung 24, welches ohne Vorhandensein der Blendeneinrichtung 30 nach der Belichtung einer Dünnfilmschicht 28 zu einer streifenförmigen Inhomogenität 29a in der belichteten Dünnfilmschicht 28 führen würde. Zum Vermeiden der streifenförmigen Inhomogenität 29a kann beispielsweise eine der Blendeneinrichtungen 30 aus den 5a, 5b oder 7 verwendet werden. Der obere Teil der 6 zeigt eine Intensitätsverteilung 24, welche ein lokales Maximum 26 aufweist. Im unteren Teil der 6 ist die belichtete Dünnfilmschicht 28 dargestellt. In einem oberen Bereich ist dargestellt, wie das Nichtvorhandensein der Blendeneinrichtung 30 dazu führt, dass das lokale Maximum 26 eine streifenförmige Inhomogenität 29a in der belichteten Dünnfilmschicht 28 hinterlässt. In einem mittleren Bereich ist ein Betrieb der Blendeneinrichtung 30 mit fester (konstanter) Frequenz dargestellt, was dazu führt, dass keine streifenförmige Inhomogenität 29a entsteht, sondern kürzere Inhomogenitätsabschnitte 29b, welche eine Qualität der Dünnfilmschicht 28 weitaus weniger störend beeinflussen als die streifenförmige Inhomogenität 29a. Aufgrund der konstanten Frequenz und dem Vorschub mit konstanter Geschwindigkeit weisen die Inhomogenitätsabschnitte 29b eine konstante Länge (bezüglich der kurzen Achse) auf und sind unter einem konstanten Abstand (bezüglich der kurzen Achse) zueinander beanstandet. Schließlich ist in einem unteren Bereich ein Betrieb der Blendeneinrichtung 30 mit zufällig ändernden Frequenzen des Blendenelements 32 bzw. der Blendenelemente 32, 32a, 32b dargestellt. Dieser Betrieb führt zu Inhomogenitätsabschnitten 29c, welche unterschiedliche Längen (bezüglich der kurzen Achse) aufweisen und unter unterschiedlichen Abständen (bezüglich der kurzen Achse) zueinander beanstandet sind.
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Somit kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung 30 eine streifenförmige Inhomogenität 29a durch eine Bewegung des Blendenelements 32 bzw. der Blendenelemente 32, 32a, 32b verrauscht bzw. verschwommen oder verwaschen werden.
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In 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, deren Blendeneinrichtung 30 eine Mehrzahl an Blendenelementen 32a, 32b aufweist, welche in einer ersten Reihe umfassend die Blendenelemente 32a und in einer zweiten Reihe umfassend die Blendenelemente 32b angeordnet sind. Jedes einzelne der Blendenelemente 32a, 32b kann durch einen Aktuator 50 unabhängig von einer Stellung der anderen Blendenelemente 32a, 32b entlang der x-Richtung in das Strahlprofil 36 hineingeschoben bzw. aus dem Strahlprofil 36 hinausgeschoben werden. In 7 sind beispielhaft nur zwei Aktuatoren 50 dargestellt. Sämtliche Aktuatoren 50 sind mit einer Steuereinheit 52 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, die einzelnen Blendenelemente 32a, 32b individuell anzusteuern.
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Hierbei ist die Mehrzahl an Blendenelementen 32a, 32b verschiebbar angeordnet und die Blendeneinrichtung 30 dazu eingerichtet, jedes einzelne der Blendenelemente 32a, 32b gegenüber dem Strahlprofil 36 des Laserstrahls 14 transversal zum Strahlengang des Laserstrahls 14 (also entlang der Achse x) zu verschieben, um so ein beliebiges Blendenelement 32a, 32b aus dem Strahlprofil 36 herauszuziehen oder entlang der kurzen Achse (x) unterschiedlich weit in das Strahlprofil 36 einzuschieben.
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Die Steuereinheit 52 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die einzelnen Blendenelemente 32a, 32b zufällig oder quasi-zufällig und unabhängig voneinander zu bewegen. Die Amplituden, die Frequenzen und/oder die Phasen der einzelnen Bewegungen der einzelnen Blendenelemente 32a, 32b können hierbei voneinander abweichen. Insbesondere eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Phase der einzelnen Bewegungen können zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden. In einem Ausführungsbeispiel können die einzelnen Blendenelemente 32a, 32b beispielsweise jeweils eine maximal zufällige Bewegung ausführen, bei welcher sowohl Amplitude, als auch Frequenz und Phase der Bewegung zufällig oder quasi-zufällig ausgewählt werden. Diese Auswahl kann beispielsweise einmal zu Beginn eines Belichtungsvorgangs ausgeführt werden oder während dem Belichtungsvorgang mehrfach ausgeführt werden. Somit können die Amplitude, die Frequenz und/oder die Phase einer einzelnen Bewegung eines Blendenelements 32a, 32b während einem Belichtungsvorgang einmal oder mehrfach geändert werden, beispielsweise jeweils auf einen weiteren Zufallswert.
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Durch ein mehrfaches in das Strahlprofil 36 Hinein- und Hinausschieben der einzelnen Blendenelemente 32a, 32b während einen Belichtungsvorgang können streifenförmige Inhomogenitäten 29a effektiv vertauscht werden. Somit ergibt sich insgesamt eine homogenere Beleuchtung der Dünnfilmschicht 28 über deren gesamte Länge und Breite.
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8 zeigt anschaulich den Effekt einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung 30 auf zwei lokale Maxima 26 der Intensitätsverteilung 24, welche ohne Vorhandensein der Blendeneinrichtung 30 nach der Belichtung einer Dünnfilmschicht 28 zu zwei streifenförmigen Inhomogenitäten 29a in der belichteten Dünnfilmschicht 28 führen würden. Zum Vermeiden der streifenförmigen Inhomogenitäten 29a kann beispielsweise die Blendeneinrichtung 30 aus 7 verwendet werden. Der obere Teil der 8 zeigt eine Intensitätsverteilung 24, welche zwei lokale Maxima 26 aufweist. Im unteren Teil der 8 ist die belichtete Dünnfilmschicht 28 dargestellt. In einem oberen Bereich ist dargestellt, wie das Nichtvorhandensein der Blendeneinrichtung 30 dazu führt, dass die lokalen Maxima 26 zwei streifenförmige Inhomogenitäten 29a in der belichteten Dünnfilmschicht 28 hinterlassen. In einem mittleren Bereich ist ein Betrieb der Blendeneinrichtung 30 mit fester (konstanter) Frequenz der einzelnen Blendenelemente 32a, 32b dargestellt, was dazu führt, dass keine streifenförmige Inhomogenität 29a entsteht, sondern kürzere Inhomogenitätsabschnitte 29b, welche eine Qualität der Dünnfilmschicht 28 weitaus weniger störend beeinflussen als die streifenförmige Inhomogenität 29a. Aufgrund der konstanten Frequenz und dem Vorschub mit konstanter Geschwindigkeit weisen die Inhomogenitätsabschnitte 29b eine konstante Länge (bezüglich der kurzen Achse) auf und sind unter einem konstanten Abstand (bezüglich der kurzen Achse) zueinander beanstandet. Schließlich ist in einem unteren Bereich ein Betrieb der Blendeneinrichtung 30 mit zufällig ändernden Frequenzen der einzelnen Blendenelemente 32, 32a, 32b dargestellt. Dieser Betrieb führt zu Inhomogenitätsabschnitten 29c, welche unterschiedliche Längen (bezüglich der kurzen Achse) aufweisen und unter unterschiedlichen Abständen (bezüglich der kurzen Achse) zueinander beanstandet sind.
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Somit können unter Verwendung der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung 30 streifenförmige Inhomogenitäten 29a durch eine Bewegung der Blendenelemente 32, 32a, 32b verrauscht bzw. verschwommen oder verwaschen werden.
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Obwohl die erfindungsgemäße Technik in den obigen Ausführungsbeispielen nur in Zusammenhang mit einem lokalen Maximum 26 bzw. mit lokalen Maxima 26 beschrieben wurde, ist für den Fachmann leicht zu verstehen, dass die erfindungsgemäße Technik ebenso streifenförmige Inhomogenitäten vermeiden kann, welche aufgrund eines lokalen Minimum bzw. lokaler Minima entstehen können. Insgesamt führt die Technik gemäß der vorliegenden Offenbarung dazu, dass systematische Inhomogenitäten der Intensitätsverteilung 24 sich nicht streifenförmig entlang einer Vorschubrichtung (der Richtung der kurzen Achse) über die Dünnfilmschicht auswirken, sondern „verrauscht“ werden.
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Wie in 4a bis 4d gezeigt, ist das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 direkt hinter der Strahlformungseinrichtung 12 und direkt vor der Abbildungseinrichtung 18 angeordnet. An dieser Stelle ist der Strahl zugleich in der kurzen Achse maximal aufgeweitet, sodass eine partielle Abschattung des Strahls sehr feinfühlig realisiert werden kann und der Abstand zur Beleuchtungslinie 22 klein ist.
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Alternativ kann das mindestens eine Blendenelement 32 aber auch im Strahlengang des Laserstrahls 14 direkt hinter der Abbildungseinrichtung 18 angeordnet sein (nicht dargestellt). Bevorzugt ist in beiden Fällen, dass das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 an einem Ort 16 abseits einer Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 (die räumlich mit der Beleuchtungslinie 22 zusammenfällt) und abseits einer zu der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 konjugierten Ebene 64 (die mit einem Zwischenbild 64 des Systems 10 zusammenfällt) angeordnet ist (siehe z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, sowie 9a und 9b). Insbesondere kann das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 an einem Ort zwischen der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 und der zu der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 nächstgelegenen konjugierten Ebene 64 angeordnet sein (siehe erneut z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, sowie 9a und 9b). Dies hat den Vorteil, dass das Blendenelement 32 an einem Ort 16 angeordnet ist, an dem die Intensität (also die Leistung pro Fläche) des Laserstrahls 14 relativ gering ist (im Vergleich zu einem Ort 64, der einer konjugierten Ebene 64 entspricht; siehe hierzu z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, wo am Ort 16 der Laserstrahl 14 deutlich weiter aufgefächert ist als am Ort 64) und damit die lokale Reduzierung der Intensität durch Ausblenden anhand des Blendenelements 32 relativ feinfühlig (also genau) erfolgen kann.
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Dieser Aspekt wird im Folgenden näher anhand der 9a und 9b erläutert. 9a und 9b zeigen die in 7 dargestellte Blendeneinrichtung 30 nochmals in räumlicher Anordnung relativ zur Abbildungseinrichtung 18. Da der Laserstrahl 14 anhand der Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise anhand einer anamorphotischen Homogenisierungsoptik 68, siehe 1b, 4b und 9b) in der y-z-Ebene mit einer nicht-verschwindenden Winkelverteilung auf die Abbildungseinrichtung 18 trifft (siehe 1b, oberer Bildteil, 4b, unterer Bildteil, sowie 9a, 9b), d. h. da der Aperturwinkel Φ größer als Null ist (siehe 9a, 9b), wird das mindestens eine Blendenelement 32 in der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 verschmiert projiziert oder dargestellt.
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Je weiter das mindestens eine Blendenelement 32 von der Fokalebene 22 bzw. der Zwischenbildebene 64 entfernt ist, desto mehr wird das Blendenelement 32 in der langen Achse (y-Achse) auf der Beleuchtungslinie 22 verschmiert dargestellt. Das bedeutet, dass Strukturen des Blendenelements 32 (wie etwa die in 7 gezeigte Rechteckförmigkeit eines einzelnen Blendenelements 32a, 32b) in der langen (y) Achse nur Modulationsperioden in der Intensitätsverteilung 24 (vgl. 3) beeinflussen bzw. korrigieren können, die gleichgroß oder größer sind als die Verschmierung. Wenn sich in der Fokalebene 22 eine Verschmierung B (siehe 9a, 9b) in der Größenordnung von etwa 10 mm ergibt, dann sind Modulationsperioden in der Größenordnung von > 10 mm ausgleichbar. Sollte gewünscht sein, kleinere Intensitätsmodulationsperioden auszugleichen, muss die Verschmierung B in der Fokalebene 22 entsprechend kleiner ausfallen und z. B. eine Größenordnung von 1 mm aufweisen. Hierzu kann das Blendenelement 32 z. B. näher an die Fokalebene 22 herangesetzt werden. Bevorzugte Positionen des Blendenelements 32 sind direkt vor bzw. direkt hinter der Abbildungseinrichtung 18 (siehe z. B. Ort 16 in 4a bis 4b, 9a und 9b), da dort auch noch die Strahlbreite in der kurzen Achse (x-Achse) groß genug ist, um durch Ein- und Ausschieben des Blendenelements 32 in das Strahlprofil 36 des Laserstrahls 14 sehr empfindlich die Intensität beeinflussen zu können.
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Typische Werte für den Aperturwinkel Φ liegen im Bereich von etwa 10 mrad. Bei einer typischen Distanz D (siehe 9a) von der Blendeneinrichtung 30, genauer: dem mindestens einen Blendenelement 32, zu der Fokalebene 22 im Bereich von etwa 1000 mm, ergibt sich eine Verschmierung B in der Größenordnung von etwa 10 mm. Wird hingegen eine typischen Distanz D von der Blendeneinrichtung 30, genauer: dem mindestens einen Blendenelement 32, zu der Fokalebene 22 im Bereich von etwa 100 mm gewählt, so ergibt sich eine Verschmierung B in der Größenordnung von etwa 1 mm.
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Die Blendeneinrichtung 30 kann eine Kühleinrichtung (nicht dargestellt), insbesondere eine auf Wasserkühlung basierende Kühleinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b derart zu kühlen, dass es eine vorbestimmte Temperatur im Wesentlich konstant aufweist. Mit anderen Worten: Die Kühleinrichtung hält das oder die Blendenelemente 32, 32a, 32b auf einer zeitlich konstanten Temperatur. Dies hat den Vorteil, dass es anhand des Laserstrahls 14 zu lokaler Aufheizung eines oder mehrerer Blendenelemente 32, 32a, 32b nicht kommt. Somit können durch eine derartige Aufheizung erzeugte Luftschlieren oder Luftverwirbelungen im Strahlengang des Laserstrahls 14 vermieden werden, die zu einer zeitlichen und/oder räumlichen Schwankung der Intensitätsverteilung 24, 24', 24" der Beleuchtungslinie 22 führen könnten.
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Die Figuren oder deren Bildteile sind nicht notwendigerweise als maßstabsgetreu anzusehen. Insofern kann beispielsweise im unteren Bildteil der 1a die kurze Achse des Strahlprofils länger erscheinen als die lange Achse im oberen Bildteil der 1a.
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Sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, stehen identische Bezugszeichen in den Figuren für identische oder identisch wirkende Elemente. Außerdem ist eine beliebige Kombination der in den Figuren dargestellten Merkmale denkbar.
