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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Bildung eines kristallisierten Films mit Laserlicht.
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Stand der
Technik
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Eine
Vorrichtung, die in dem Patentdokument 1 beschrieben ist,
ist als konventionelle Vorrichtung dieses Typs bekannt. Es ist eine
Beleuchtungsvorrichtung für
eine Halbleiter-Belichtungsvorrichtung,
die in der Lage ist, eine Beleuchtungszieloberfläche gleichmäßig zu beleuchten durch Reduzierung der
Moirèstreifen
auf einer Maskenoberfläche
oder einer Waferoberfläche
von einem Excimerlaser, und zwar kohärentes Laserlicht, das aufgrund
der Tatsache verwendet wird, dass die Auflösungslinienstärke eines übertragenen
Schaltmusters proportional einer Wellenlänge einer Lichtquelle ist.
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Das
heißt,
dass die Beleuchtungsvorrichtung, wie in 4 und 5 gezeigt,
dadurch gekennzeichnet ist, dass, wenn ein Lichtstrom einer Laserlichtquelle 71 in
mehrere Lichtströme
B1, B2, ... Bn durch Lichtstrom-Aufteilmittel 72 aufgeteilt
wird, die optische Elemente 79 und 80 umfassen,
die aus mehreren Strahlteilern zusammengesetzt sind, um eine Beleuchtungszieloberfläche mit
den mehreren Lichtströmen
B1, B2, ... Bn zu beleuchten, eine Strahlengangsdifferenz erzeugt
wird durch Anordnen von Umlenkmitteln R1 und R2, die aus Reflexionsspiegeln
gebildet sind, in einer Weise zwischen den optischen Elementen 79 und 80,
in der eine Differenz gleich oder größer als 11–12 zwischen jede zwei angrenzende
Lichtströme
der mehreren Lichtströme B1,
B2, ... Bn durch die Umlenkmittel R1 und R2 gesetzt wird. Die Strahlengangsdifferenz
11+12 kann länger
festgelegt werden als die kohärente
Länge der Lichtquelle 71.
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Das
Bezugszeichen 73 bezeichnet eine afokale Linse (eine erste
Array-Linse), die den Durchmesser jedes der mehreren einfallenden
Lichtströme reduziert,
der die Lichtstrom-Aufteilmittel 72 verlassen
hat. Das Bezugszeichen 75 bezeichnet eine Facettenlinse
(eine zweite Array-Linse), die aus mehreren kleinen Linsen zusammengesetzt
ist und eine inkohärente
sekundäre
Lichtquellenebene 76 ausbildet, indem sie die mehreren
Lichtströme,
die die afokale Linse 73 verlassen haben, in Fokalebenen
der kleinen Linsen konvergieren lässt. Das Bezugszeichen 77 bezeichnet
eine Kondensorlinse zur Beleuchtung einer Beleuchtungszieloberfläche R, auf der
ein Schaltmuster, wie zum Beispiel eine Fotomaske, ausgebildet ist,
mit den Lichtströmen,
die von der sekundären
Lichtquellenebene 76 herkommen. Das Bezugszeichen 78 bezeichnet
ein optisches Projektionssystem, das das Schaltmuster, das auf der Beleuchtungszieloberfläche R gezeichnet
ist, auf eine Waferoberfläche
W projiziert.
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Eine
weitere konventionelle Vorrichtung ist in dem Patentdokument 2 beschrieben.
Diese Vorrichtung, wie in 6 gezeigt,
umfasst eine Laserlichtquelle 60, ein Lichtquellenabbild
ausbildendes Element (64), das mehrere Lichtquellenabbilder 61' von einem Lichtstrom
ausbildet, der durch die Laserlichtquelle 60 bereitgestellt
ist, und ein optisches Kondensorsystem (65), das Licht
von den mehreren Lichtquellenabbildern 61' sammelt, um ein Beleuchtungszielobjekt 66 in überlappender
Weise zu beleuchten, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein eine
Strahlengangsdifferenz erzeugendes Element 63 und ein einen Durchlassgrad
korrigierendes Element 67 entlang von Strahlengängen zwischen
der Laserlichtquelle 60 und den mehreren Lichtquellenabbildern 61' angeordnet
ist, wobei das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Mittel 63 die
Bildung von Moirèstreifen
auf einer Oberfläche
des Beleuchtungszielobjektes 66 durch Erzeugung einer Strahlengangsdifferenz
zwischen den mehreren Strahlengängen,
die den mehreren Lichtquellenabbildern 61' entsprechen, verhindert, und wobei
das den Durchlassgrad korrigierende Element 67 eine ungleichmäßige Beleuchtung
der Oberfläche
des Beleuchtungszielobjektes 66 durch die Korrektur der
Durchlassgradunregelmäßigkeiten
vermeidet, die zwischen den mehreren Strahlengängen durch das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 63 erzeugt werden.
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Ein
Strahlenbündel,
das die Laserlichtquelle 60 verlässt, die als Punktquelle 61 und
als Sammellinse 62 dargestellt ist, tritt durch das die
Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 63, das mehrere
Höhenunterschiede
aufweist, und tritt danach in eine linsenförmige Linse (Array-Linse),
die so viele Linsenblöcke
wie die Anzahl der Höhenunterschiede des
die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 63 aufweist,
um so viele Lichtquellenabbilder 61' wie die Anzahl der Höhenunterschiede
des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 63 in der
Umgebung der Austrittsoberfläche
der linsenförmigen
Linse 64 auszubilden. Lichtströme, die von den mehreren Lichtquellenabbildern 61' herkommen, beleuchten
eine Oberfläche
des Beleuchtungszielobjektes 66 in überlappender Weise über die
Kondensorlinse 65.
Patentdokument 1: JP 62-25483 B
Patentdokument
2: JP 7-21583 B
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Offenbarung der Erfindung
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Problem, das durch die
Erfindung gelöst
werden soll
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Die
Verfahren und Vorrichtungen zur Ausbildung eines kristallisierten
Films mit Laserlicht, die in den Patentdokumenten 1 und 2 beschrieben
sind, haben jedoch die folgenden technischen Probleme.
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Zuerst,
in dem optischen System des Patentdokuments 1, wo die Lichtaufteilmittel,
die aus der afokalen Linse 73 und dem die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Element zusammengesetzt sind, das aus den Strahlteilern
und den Reflexionsspiegeln 79, 80, R1 und R2 gebildet
ist, nacheinander gegenüber
der Facettenlinse 75 (die zweite Array-Linse) angeordnet
sind, werden Lichtstrahlen, die auf die Facetten-Array-Linse 75 (die
zweite Array-Linse) einfallen und von dem Strahlteiler (79)
geteilt werden, in Gauß'sche Strahlen umgewandelt.
Diese Gauß'schen Strahlen bilden
einen Berg, und das Überlappen
solcher Gauß'schen Strahlen auf
einer Beleuchtungszieloberfläche
ergibt keine Beleuchtung von hoher Gleichmäßigkeit.
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Außerdem,
im Patentdokument 1, wo eine Strahlengangsdifferenz zwischen den
mehreren Lichtströmen
B1, B2, ... Bn durch Legen eines Abstands gleich oder größer als
11–12
zwischen jede zwei aneinander grenzende Lichtströme erzeugt wird und die Strahlengangsdifferenz
11+12 länger
als die kohärente
Länge der
Lichtquelle 1 gesetzt werden kann, bilden die Umlenkmittel
R1 und R2 ..., die zwischen den optischen Elementen 79 und 80 angeordnet
sind, anstelle eines eine Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements
Mittel zur Erzeugung einer Strahlengangsdifferenz, und erzeugen
eine Strahlengangsdifferenz zwischen den mehreren Lichtströmen B1,
B2, ... Bn über
die Umlenkmittel R1 und R2....
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Dies
macht nicht nur die Mittel zur Erzeugung der Strahlengangsdifferenz
groß in
ihren Abmaßen,
sondern wirft auch ein technisches Problem auf, nach dem es schwierig
ist, die Positionen und Winkel der Spiegel, die die optischen Elemente 79 und 80 und
die Umlenkmittel R1 und R2 bilden, einzustellen, und es ist daher
unmöglich,
eine ausgezeichnete Beleuchtung zu erhalten.
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Andererseits,
im Patentdokument 2, ist das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 63 zwischen der Laserlichtquelle 60 und
der linsenförmigen
Linse 64 (Array-Linse)
angeordnet, und Licht, das das die Strahlengangsdifferenz erzeugende
Element 63 mit mehreren Höhenunterschieden verlässt, tritt
in die linsenförmige
Linse 64 (Array-Linse) ein, die so viele Linsenblöcke wie
die Anzahl der Höhenunterschiede
des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 63 aufweist,
um so viele Lichtquellenabbilder 61' wie die Anzahl der Höhenunterschiede
in der Umgebung der Austrittsoberfläche der linsenförmigen Linse 64 zu
erzeugen.
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Da
die linsenförmige
Linse 64 (Array-Linse) auf einer Stromabwärtsseite
des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Mittels 63 angeordnet
ist, emittiert die Laserlichtquelle 60 Laserlicht als ein Strahlenbündel, das
einen Divergenzwinkel θ aufweist,
und das Laserlicht, nachdem es einen Blockabschnitt des einzelnen
die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 63 verlassen
hat, fällt auf
die mehreren Linsenabschnitte der linsenförmigen Linse 64 (Array-Linse)
ein.
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Dementsprechend
ist eine Interferenzerscheinung unvermeidbar, wenn ein Abbild auf
dem Beleuchtungszielobjekt 66 gebildet wird.
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Wenn
das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 63 aus
einer Gruppe von einzelnen Blockabschnitten gebildet ist und Laserlicht
durch dieses die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 63 übertragen
wird bevor es zu mehreren Teilstrahlen durch die linsenförmige Linse 64 (Array-Linse)
reduziert wird, erzeugt das Laserlicht als ein Bündel von parallelen Strahlen,
die einen unvermeidlichen Divergenzwinkel θ aufweisen, einen großen Betrag
an Reflexionslicht auf den inneren Seitenflächen jedes Blockabschnitts
des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 63,
und macht es damit unmöglich,
eine Beleuchtung von hoher Gleichmäßigkeit zu erhalten. Dies wird
durch die Tatsache bekräftigt,
dass das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 63 eine
Blockabschnittsbreite aufweist, die gleich der Laserlicht-Einfallbreite ist.
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Außerdem,
da die Laserlicht-Einfalloberfläche
jedes Linsenabschnitts der linsenförmigen Linse 64 (Array-Linse)
in dem optischen System des Patentdokuments 2 planar ist,
wird das Laserlicht, das einen Divergenzwinkel θ aufweist, oft an den inneren Seitenflächen jedes
Linsenabschnitts reflektiert, nachdem es auf den Linsenabschnitt
eingefallen ist.
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Ein
dünnes,
filmartiges Material, das durch ungleichmäßige Laserbestrahlung entsprechend
diesen Verfahren und Vorrichtungen kristallisiert wurde, kann Unregelmäßigkeiten
in der Größe der Kristallkörner nicht
vermeiden.
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Mittel zur
Lösung
des Problems
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser technischen Probleme
des Standes der Technik vorgenommen, insbesondere löst die vorliegende Erfindung
das technische Problem, das durch das Laserlicht verursacht wird,
das von einer Laserlichtquelle als ein Strahlenbündel emittiert wird, das einen vorgegebenen
Divergenzwinkel aufweist. Deren Aufbau ist wie folgt.
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Die
Erfindung des Anspruches 1 stellt ein Verfahren zur Bildung eines
kristallisierten Films zu Verfügung,
gekennzeichnet durch das Umfassen: aufeinander folgendes Anordnen
einer ersten Array-Linse 2, einer zweiten Array-Linse 3,
eines eine Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7,
einer Kondensorlinse 5, und einer Beleuchtungszieloberfläche 6 in
einer Seitenansicht bezüglich
einer Laserlichtquelle A, die Laserlicht 1 als ein Strahlenbündel emittiert,
das einen Divergenzwinkel θ aufweist, wobei
die erste Array-Linse 2 aus mehreren zylindrischen Linsen 2a gebildet
ist, die zweite Array-Linse 3 aus mehreren zylindrischen
Linsen 3a gebildet ist, das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 7 mehrerer Blockabschnitte 7a aufweist,
die eine Strahlengangsdifferenz erzeugen; Übertragen des Laserlichts 1,
das von der Laserlichtquelle A emittiert wird, durch die erste Array-Linse 2,
um so viele Teilstrahlen 9, die reduziert wurden, wie die
Anzahl der angrenzenden zylindrischen Linsen 2a, von denen jede
eine Breite d aufweist, zu erhalten; separates Übertragen der Teilstrahlen 9 durch
die entsprechenden zylindrischen Linsen 3a der zweiten
Array-Linse 3, um reduzierte Teilstrahlen 10 zu
erhalten, von denen jeder schmaler ist als die Breite d der zylindrischen
Linsen 2a der ersten Array-Linse 2; separates Übertragen
der reduzierten Teilstrahlen 10 durch die entsprechenden
Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 bei Reduzierung der Reflexion an den Seiten
der Teilungsoberflächen,
um eine Strahlengangsdifferenz zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 in
einer Weise, in der die Kohärenz
eingestellt ist, zu erzeugen; und Überlappen der reduzierten Teilstrahlen 10 durch
die Kondensorlinse 5, um die Beleuchtungszieloberfläche 6 zu
beleuchten.
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Die
Erfindung des Anspruchs 2 stellt ein Verfahren zur Bildung eines
kristallisierten Films gemäß dem Anspruch
1 zu Verfügung,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Längendifferenz (ΔL) zwischen den
Blockabschnitten 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 so gesetzt ist, dass eine Strahlengangsdifferenz,
die größer als
eine kohärente
Länge ist,
zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 erzeugt wird.
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Die
Erfindung des Anspruchs 3 stellt ein Verfahren zur Bildung eines
kristallisierten Films gemäß dem Anspruch
1 oder 2 zur Verfügung,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite d jedes der Blockabschnitte 7a des
die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7 gleich
oder kleiner als die Breite d jeder der zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2 ist.
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Die
Erfindung des Anspruchs 4 stellt ein Verfahren zur Bildung eines
kristallisierten Films gemäß dem Anspruch
1, 2 oder 3 zur Verfügung,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Einfalloberfläche 11 der zylindrischen
Linsen 2a der ersten Array-Linse 2, auf die das
Laserlicht 1 einfällt,
eine positiv konvexe Krümmung
aufweist.
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Die
Erfindung des Anspruchs 5 stellt ein Verfahren zur Bildung eines
kristallisierten Films gemäß dem Anspruch
1, 2, 3 oder 4 zu Verfügung,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Array-Linse 2 und
die Beleuchtungszieloberfläche 6 in
einer Konjugationsbeziehung stehen.
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Die
Erfindung des Anspruchs 6 stellt eine einen kristallisierten Film
bildende Vorrichtung zur Beleuchtung einer Beleuchtungszieloberfläche 6 mit
geformtem Laserlicht 1 zur Verfügung, das von einer Laserlichtquelle
A als ein Strahlenbündel
emittiert wird, das einen Divergenzwinkel θ aufweist, gekennzeichnet durch
das Umfassen von: Aufteil-/Reduziermitteln
(2, 3) zur Aufteilung und Reduzierung des Laserlichts 1 in
mehrere Teilstrahlen 9 in einer Seitenansicht der Laserlichtquelle
A und danach zur Umwandlung der Teilstrahlen 9 in einzelne
Bündel
reduzierter Strahlen, um reduzierte Teilstrahlen 10 zu
erhalten; eines eine Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7,
das Blockabschnitte 7a aufweist, durch die die reduzierten
Teilstrahlen 10 einzeln übertragen werden bei Reduzierung
der Reflexion auf der Seite der Teilungsoberflächen, um dadurch eine Strahlengangsdifferenz
zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 in einer Weise
zu erzeugen, in der die Kohärenz
eingestellt ist; und einer Kondensorlinse 5 zum Sammeln
der reduzierten Teilstrahlen 10, die durch das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 7 gesendet wurden, und dadurch gekennzeichnet,
dass die Beleuchtungszieloberfläche 6 mit
Laserlicht beleuchtet ist, das durch die Kondensorlinse 5 überlappt
ist.
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Die
einzelne Übertragung
der reduzierten Teilstrahlen 10 durch die entsprechenden
Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 bei Reduzierung der Reflexion auf der Teilungsoberflächenseite
und die Erzeugung einer Strahlengangsdifferenz zwischen den reduzierten
Teilstrahlen 10, so dass die Kohärenz eingestellt ist, umfasst
einen Fall der Renderung der reduzierten Teilstrahlen 10,
die inkohärent
miteinander sind, und einen Fall, in dem eine Interferenz zwischen
den reduzierten Teilstrahlen 10 bis zu einem bestimmten Grad
durch Einstellung erzeugt wird.
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Wirkung der
Erfindung
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, können gemäß einem Verfahren und einer
Vorrichtung zur Bildung eines kristallisierten Films gemäß der vorliegenden
Erfindung die folgenden Wirkungen erzielt werden.
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In
einer Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 und
6 wird Laserlicht, das von einer Laserlichtquelle als ein Strahlenbündel emittiert
wird, das einen Divergenzwinkel θ aufweist,
aufgeteilt und zu mehreren Teilstrahlen reduziert in einer Seitenansicht
der Laserlichtquelle, die Teilstrahlen werden in einzelne Bündel von
reduzierten Strahlen umgewandelt, um reduzierte Teilstrahlen zu
erhalten, und die reduzierten Teilstrahlen werden einzeln durch
Blockabschnitte eines die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements gesendet
bei Reduzierung der Reflexion auf der Teilungsoberfläche.
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Die
Blockabschnitte des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements
erzeugen eine Strahlengangsdifferenz zwischen den reduzierten Teilstrahlen,
so dass die Kohärenz
eingestellt ist. Die reduzierten Teilstrahlen, die durch das die
Strahlengangsdifferenz erzeugend Element gesendet wurden, werden
von einer Kondensorlinse gesammelt, und das Laserlicht, das durch
die Kondensorlinse gesendet wird, bestrahlt eine Beleuchtungszieloberfläche in einer überlappenden
Weise.
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Dies
ermöglicht
es, einen gleichmäßigen Laser
zu erhalten durch Reduzierung der Reflexion an Seitenflächen eines
einfachen eine Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements, das
eine Position und einen Winkel leicht einstellen kann, und das ein ausgezeichnetes
Abbild bereitstellen kann, wenn Laserlicht als einzelne reduzierte
Teilstrahlen, die eine Strahlengangsdifferenz aufweisen, in das
die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element eintritt.
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Nur
ein reduzierter Teilstrahl wird durch jeden Blockabschnitt des die
Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements gesendet, was auch zu
der Gleichmäßigkeit
des erzielten Laserlichts beiträgt.
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Die
Interferenz zwischen den Laserstrahlen wird somit gesteuert, und
es werden Kristallkörner von
gleichmäßiger Größe durch
die Bestrahlung eines dünnen
filmartigen Materials mit einem gleichmäßigen Laser zur Kristallisierung
erhalten. Außerdem
ermöglicht
die aufeinander folgende Anordnung der Mittel zur Aufteilung und
Reduzierung des Laserlichts, des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements,
der Kondensorlinse und der Beleuchtungszieloberfläche eine
Steuerung der Interferenz zwischen den Laserstrahlen durch beliebiges
Festlegen der Länge
des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Mittels ohne Beeinträchtigung
der Strahlenform auf der Beleuchtungszieloberfläche.
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In
einer Erfindung gemäß dem Anspruch
2 werden Blockabschnitte eines die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements zu verschiedenen Längen
festgesetzt, so dass eine Strahlengangsdifferenz, die die kohärente Länge übersteigt,
zwischen reduzierten Teilstrahlen erzeugt wird, und daher sind die
reduzierten Teilstrahlen, die eine Beleuchtungszieloberfläche bestrahlen,
gut dagegen geschützt, miteinander
zu interferieren.
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In
einer Erfindung gemäß dem Anspruch
3 ist eine Blockabschnittsbreite a eines eine Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements gleich oder kleiner einer zylindrischen Linsenbreite
d einer ersten Array-Linse. Daher werden die gleichen Wirkungen, die
durch die Erfindung des Anspruchs 1 präsentiert werden, durch die Übertragung
reduzierter Teilstrahlen als Bündel
von reduzierten Strahlen durch das die Strahlengangsdifferenz erzeugende
Element mit kleinformatigen Blockabschnitten erhalten.
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In
einer Erfindung gemäß dem Anspruch
4 weisen Oberflächen
von zylindrischen Linsen einer ersten Array-Linse, auf die Laserlicht
einfällt,
eine positiv konvexe Krümmung
auf, was effektiv die Reflexion an Seitenflächen der zylindrischen Linsen
der ersten Array-Linse reduziert und gleichmäßigeres Laserlicht bereitstellt.
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In
einer Erfindung gemäß dem Anspruch
5 befinden sich ein erste Array-Linse und eine Beleuchtungszieloberfläche in einer
Konjugationsbeziehung zwischen einem Objekt und einem Abbild. Dies
bedeutet, dass Formen, die Strahlen unmittelbar nach der Aufteilung
durch die erste Array-Linse aufweisen, auf der Beleuchtungszieloberfläche überlappt
sind, wodurch der Einfluss der Quelle des Laserlichts reduziert
wird, und es ermöglicht
wird, die Beleuchtungszieloberfläche
gleichmäßiger zu
beleuchten. Außerdem,
da Strahlen, die zwischen der ersten Array-Linse und der Beleuchtungszieloberfläche konjugieren, sich
in parallele Strahlen zwischen einer zweiten Array-Linse und einer
Kondensorlinse wandeln, verändert
hier die Anordnung eines die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements, das aus Blockabschnitten zusammengesetzt ist, die Konjugationsbeziehung
nicht, und nur die Strahlengangsdifferenz zwischen den Teilstrahlen ändert sich.
Die parallelen Strahlen können
auch die Beugung vermeiden, die oft an den Einfall-/Ausgangsenden
der Blockabschnitte auftritt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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[1]
Eine schematische Darstellung, die eine Seitenansicht einer einen
kristallisierten Film bildenden Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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[2]
Eine Darstellung, die eine zylindrische Linse einer ersten Array-Linse
zeigt, deren Einfalloberfläche
eine positiv konvexe Krümmung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist.
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[3]
Eine Darstellung, die eine zylindrische Linse einer ersten Array-Linse
zeigt, deren Einfalloberfläche
planar gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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[4]
Eine schematische Darstellung, die eine konventionelle einen kristallisierten
Film bildende Vorrichtung zeigt.
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[5]
Eine schematische Darstellung, die konventionelle Lichtstrom-Aufteilmittel
zeigt.
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[6]
Eine schematische Darstellung, die eine andere konventionelle einen
kristallisierten Film bildende Vorrichtung zeigt.
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Die beste
Art zur Ausführung
der Erfindung
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines gleichmäßigen Lasers
durch Reduzierung der Reflexion an Seitenflächen eines die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements, wenn Laserlicht in das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element als einzelne reduzierte Teilstrahlen eintritt,
die eine Strahlengangsdifferenz aufweisen.
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Ausführungsbeispiel
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung gegeben mit Bezug auf die Zeichnungen
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Bildung eines kristallisierten
Films gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 und 2 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
einer einen kristallisierten Film bildenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. In 1 bezeichnet einen Symbol A
eine Laserlichtquelle. Eine erste Array-Linse 2, eine zweite
Array-Linse 3, ein die Strahlengangsdifferenz erzeugendes
Element 7, das eine Strahlengangsdifferenz erzeugt, eine Kondensorlinse 5 und
eine Beleuchtungszieloberfläche 6 sind
aufeinander folgend entlang einer optischen Achse x in einer Seitenansicht
bezüglich
der Laserlichtquelle A angeordnet. Hier ist eine Array-Linse definiert
als linsenförmige
Linse oder als Facettenlinse in den Beispielen des Standes der Technik.
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Die
Laserlichtquelle A weist eine Lichtquelle und eine Sammellinse (nicht
dargestellt) auf. Kohärentes
Licht, das von der Laserlichtquelle A emittiert wird, ist Laserlicht 1,
das theoretisch ein Bündel
paralleler Strahlen ist, jedoch praktisch einen unvermeidlichen
Divergenzwinkel θ (< 1mrad) aufgrund der
Emission von der Laserlichtquelle A aufweist.
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Die
erste und die zweite Array-Linse 2 und 3 sind
aufgebaut durch die Kopplung mehrerer (fünf in der Zeichnung) angrenzender
zylindrischer Linsen 2a beziehungsweise 3a, und
bilden zusammen mit der Kondensorlinse 5 einen Homogenisator.
Die zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2 weisen
jede eine fokale Länge
f1 auf. Die zylindrischen Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3 weisen
jede eine fokale Länge
f2 auf. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Array-Linse 2 und 3,
die angeordnet sind, um sich in derselben Richtung zu erstrecken,
ist auf f2 festgelegt. Das Laserlicht 1, das von der Laserlichtquelle
A emittiert wird, fällt
auf die erste Array-Linse 2 ein, um durch die zylindrischen
Linsen 2a konvergiert und aufgeteilt zu werden, und wird
somit in die Teilstrahlen 9 umgewandelt. Die Abstände sind so
festgelegt, dass f2 > f1
und f1 > f2/2 erfüllt ist.
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Die
Teilstrahlen 9 bilden gegenüber der zweiten Array-Linse 3 so
viele Lichtquellenabbilder 4 wie die Anzahl der zylindrischen
Linsen 2a der ersten Array-Linse 2. Das Licht 9 von
den Lichtquellenabbildern 4 fällt einzeln auf die zylindrischen
Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3 ein, um in
reduzierte Teilstrahlen 10 umgewandelt zu werden, die im
Wesentlichen parallel zueinander sind. Die zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2 und die zylindrischen Linsen 3a der
zweiten Array-Linse 3 bilden Reduzier-/Aufteilmittel für den Erhalt der reduzierten
Teilstrahlen 10 durch Aufteilen und Reduzieren des Laserlichts 1 und danach
dem Umwandeln der Teilstrahlen 9 in einzelne Strahlenbündel, die
im Wesentlichen parallel zueinander sind. Die zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2 teilen das Laserlicht 1 in
die Teilstrahlen 9 auf während der Reduzierung des Laserlichts 1 in
einer Y-Richtung (die vertikale Richtung in der Seitenansicht der 1),
die rechtwinklig zu der optischen Achse x (X-Richtung) ist. Die zylindrischen
Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3 wandeln die
Teilstrahlen 9 in die reduzierten Teilstrahlen 10 um,
die Bündel
von parallelen Strahlen sind, bei Reduzierung der Teilstrahlen 9 in
der Y-Richtung, die rechtwinklig zu der optischen Achse x ist.
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Wenn
die reduzierten Teilstrahlen 10 eine Breite aufweisen,
die kleiner ist als eine Breite d der zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2, können
die reduzierten Teilstrahlen 10 einzeln durch das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 7 übertragen
werden ohne eine Reflexion an Seitenflächen an beiden Enden in der
Y-Richtung jedes der Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 zu verursachen. Die reduzierten Teilstrahlen 10 müssen daher
nicht immer Bündel
von genau parallelen Strahlen sein. Mit anderen Worten, die reduzierten
Teilstrahlen 10 müssen lediglich
einzeln durch die entsprechenden Blockabschnitte 7a des
die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7 übertragen
werden bei Reduzierung der Reflexion auf der Teilungsoberflächenseite der
zylindrischen Linsen 2a.
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Für eine Krümmungsoberfläche 11 der
zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2,
auf die das Laserlicht 1 einfällt, um in konvergiertes Licht umgewandelt
zu werden, ist festgelegt, dass diese eine positiv konvexe Krümmung, wie
in 2 gezeigt, aufweist. Dies hält Seitenflächen 13 davon ab, die
an beiden Enden in der Y-Richtung jeder der zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2 ausgebildet sind, das Laserlicht 1,
das einen Divergenzwinkel θ aufweist,
stark zu reflektieren.
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Die
Kondensorlinse 5 ist aus einer großen zylindrischen Linse gebildet,
die einen Brennpunkt fc aufweist. Die Kondensorlinse 5 konvergiert
alle reduzierten Teilstrahlen 10, die einzeln durch die
Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 gesendet wurden, an demselben Abschnitt der
Beleuchtungszieloberfläche 6 zum Überlappen
und Formen der Strahlen. Ein beliebiger Punkt P auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 wird daher
mit Licht aus allen Lichtquellenabbildern 4 beleuchtet.
Der Abstand zwischen der Beleuchtungszieloberfläche 6 und der Kondensorlinse 5 ist
auf die fokale Länge
fc der Kondensorlinse 5 festgelegt.
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Die
Beleuchtungszieloberfläche 6 ist
eine Oberfläche,
auf der ein Halbleiter (dünnes
Filmmaterial) angeordnet ist, um einen kristallisierten Film auszubilden.
Diese Anordnung, die den Abstand zwischen der ersten und der zweiten
Array-Linse 2 und 3 auf die fokale Länge f2 der
zweiten Array-Linse 3 festlegt und den Abstand zwischen
der Beleuchtungszieloberfläche 6 und
der Kondensorlinse 5 auf die fokale Länge fc der Kondensorlinse 5 festlegt, bringt
die erste Array-Linse 2 und das Beleuchtungsziel 6 in
eine Konjugationsbeziehung.
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Daher
wird das Laserlicht 1, das von der Laserlichtquelle A emittiert
wird, durch die erste und zweite Array-Linse 2 und 3 und
die Kondensorlinse 5, die zusammen einen Homogenisator
ausbilden, gesendet und beleuchtet die Beleuchtungszieloberfläche 6,
wobei ein kristallisierter Film in einem dünnen Filmmaterial gebildet
wird, das auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 angeordnet ist.
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Wenn
die erste Array-Linse 2 und die Beleuchtungszieloberfläche 6 in
eine Konjugationsbeziehung gebracht werden, werden Strahlenformen der
Teilstrahlen 9 unmittelbar nach der Aufteilung durch die
erste Array-Linse 2 auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 überlappt,
und daher kann die Beleuchtungszieloberfläche 6 gleichmäßig beleuchtet werden.
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Außerdem,
da Strahlen 8 (in 1 gezeigt), die
zwischen der ersten Array-Linse 2 und der Beleuchtungszieloberfläche 6 konjugiert
sind, sich zwischen der zweiten Array-Linse 3 und der Kondensorlinse 5 in
parallele Strahlen wandeln, ändert hier
die Anordnung des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7 die
Konjugationsbeziehung nicht, und nur die Strahlengangsdifferenz
zwischen den Teilstrahlen ändert
sich. Durch Festlegen von f1 und f2, so dass f1 > f2/2 erfüllt ist, werden die reduzierten Teilstrahlen 10 auf
eine Breite kleiner als eine Breite a der Blockabschnitte 7a,
die das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 7 ausbilden,
reduziert, bevor sie durch das die Strahlengangsdifferenz erzeugende
Element gesendet werden. Dies unterdrückt die Reflexion in den Blockabschnitten 7a und wandelt
die reduzierten Teilstrahlen 10 in parallele Strahlen um,
wodurch die Beugung verhindert wird, die andernfalls an den Einfall-/Austrittsenden der
Blockabschnitte 7a auftreten können.
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Eine
Beschreibung des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7 ist
gegeben, das in dieser einen kristallisierten Film ausbildenden
Vorrichtung, die die Laserlichtquelle A, die erste Array-Linse 2,
die zweite Array-Linse 3, die Kondensorlinse 5 und
die Beleuchtungszieloberfläche 6 aufweist,
zwischen der zweiten Array-Linse 3 und der Kondensorlinse 5 angeordnet
ist.
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Das
die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element hat die Aufgabe, eine
Strahlengangsdifferenz zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 an
einem beliebigen Punkt P auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 in
einer Weise zu erzeugen, die die Kohärenz des Laserlichts 1 einzustellen,
das von der Laserlichtquelle A emittiert wird, so dass Interferenzerscheinungen
und entsprechend Moirèstreifen
reduziert oder gesteuert werden. Das die Strahlengangsdifferenz
erzeugende Element 7 ist aufgebaut durch die parallele
Anordnung von N (N ist größer als
1, 5 in der Zeichnung) die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Blockabschnitten 7a.
Die Anzahl der Blockabschnitte 7 wird in Abhängigkeit
von der Anzahl der reduzierten Teilstrahlen 10 bestimmt.
Im Allgemeinen wird eine Strahlengangsdifferenz, die durch das die
Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 7 erzeugt wird,
größer als
die kohärente
Länge des Laserlichts 1 festgelegt,
um Moirèstreifen
zu verhindern.
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Die
Blockabschnitte 7a weisen einen vorgegebenen Brechungsindex
auf, der größer als
der der Luft ist, und weisen dieselbe Breite a in der Y-Richtung
und unterschiedliche Längen
L in Richtung der optischen Achse x auf. Die Breite a jedes der
Blockabschnitte 7a ist gleich oder kleiner als die Breite
d der zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2. Die
variierenden Längen
L der Blockabschnitte 7a werden so festgelegt, dass Moirèstreifen
reduziert oder gesteuert werden. Im allgemeinen werden die Abmaße der Blockabschnitte 7a festgelegt,
um eine Strahlengangsdifferenz zu erzeugen, die größer als die
kohärente
Länge ist
zwischen jeden zwei Strahlen aus allen reduzierten Teilstrahlen 10,
die die zweite Array-Linse 3 verlassen.
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Um
genauer zu sein, wird jedes der Blockabschnitte 7a des
die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7 aus einem
Quarzglas gebildet, das als quadratisches Prisma geformt ist, das
a in der Breite und L1 + (N – 1)·ΔL in der
Länge misst,
wobei L1 die Länge
des kleinsten der Blockabschnitte 7a repräsentiert
und N eine ganze Zahl entsprechend der Anzahl der Blockabschnitte 7a repräsentiert.
Wenn der kleinste der fünf
Blockabschnitte 7a, die aus Quarzglas gefertigt sind, eine
Länge L1
aufweist und der Längenunterschied
zwischen den Blockabschnitten 7a ΔL ist, werden die Blockabschnitte 7a derart angeordnet,
dass einer, der eine Länge
L1 + 4·ΔL aufweist,
in der Mitte angeordnet ist, der eine, der eine Länge L1 +
3·ΔL aufweist,
und der eine, der eine Länge
L1 + 2·ΔL aufweist,
mit dem Mittleren dazwischen angeordnet sind, und als nächstes ist
der angeordnet, der eine Länge
L1 + 1·ΔL aufweist....
Die Längendifferenz ΔL zwischen
den Blockabschnitten 7a ist im Allgemeinen eine Länge, die
in dem Laserlicht 1 eine Strahlengangsdifferenz erzeugt,
die größer als
die kohärente
Länge ist.
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Somit
werden die reduzierten Teilstrahlen 10, die sich von den
Lichtquellenabbildern 4 herbewegt haben und in im Wesentlichen
parallele Strahlen umgewandelt wurden durch das separate Einfallen
auf die zylindrischen Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3,
einzeln durch die Blockabschnitte 7a in deren Zentren gesendet
und mit Strahlengangsdifferenzen versehen, die sich von Strahlengang
zu Strahlengang unterscheiden.
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Die
Arbeitsweise wird als nächstes
beschrieben. Das Laserlicht 1, das von der Laserlichtquelle
A als ein Bündel
paralleler Strahlen emittiert wird, die einen Divergenzwinkel θ (<1 mrad) aufweisen,
wird als Teilstrahlen 9 durch die zylindrischen Linsen 2a der
ersten Array-Linse 2 konvergiert, um so viele Lichtquellenabbilder 4 wie
die Anzahl der zylindrischen Linsen 2a in derselben Ebene
gegenüber
der zweiten Array-Linse 3 auszubilden. Die Teilstrahlen 9 von
den Lichtquellenabbildern 4 fallen einzeln auf die zylindrischen
Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3 ein, um in
im Wesentlichen parallele Strahlen umgewandelt zu werden.
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Das
Laserlicht 1, das von der kohärenten Lichtquelle A emittiert
wird und dem ein Divergenzwinkel θ gegeben ist, wird durch die
erste Array-Linse 2, die eine fokale Länge f1 aufweist und die aus
N zylindrischen Linsen 2a zusammengesetzt ist, von denen
jede eine Linsenbreite d aufweist, und dann durch die zweite Array-Linse 3,
die eine fokale Länge f2
und N zylindrische Linsen 3a aufweist, von denen jede eine
Linsenbreite d aufweist, übertragen.
Aufgeteilt und reduziert durch die Aufteil-/Reduziermittel (2 und 3)
wird das Laserlicht 1 in die Teilstrahlen 9 umgewandelt,
die danach in die reduzierten Teilstrahlen 10 umgewandelt
werden, die aus einzelnen Bündeln paralleler
Strahlen zusammengesetzt sind.
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Wenn
f1 < f2 erfüllt ist,
werden die Lichtquellenabbilder 4 zwischen der ersten Array-Linse 2 und der
zweiten Array-Linse 3 ausgebildet. Wenn f1 > f2/2 erfüllt ist,
können
die Teilstrahlen 9 durch die Zentren der zylindrischen
Linsen 3a der zweiten Array-Linse 3 gesendet werden,
deren Breite d gleich oder kleiner als die Breite d der zylindrischen
Linsen 2a der ersten Array-Linse 2 ist. Die Übertragung
der Teilstrahlen 9 durch die zylindrischen Linsen 3a in
deren Zentren reduziert die Reflexion an Seitenflächen der
zweiten Array-Linse 3.
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Die
Reflexion an Seitenflächen
der ersten Array-Linse 2 wird ebenfalls reduziert, da die
Krümmungsoberfläche 11 der
zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2,
auf die das Laserlicht 1 einfällt, so festgelegt ist, dass
sie eine positiv konvexe Krümmung
wie in 2 gezeigt aufweist.
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Das
Laserlicht 1, das von der Laserlichtquelle A als ein Bündel paralleler
Strahlen emittiert wird, weist einen leichten Divergenzwinkel θ (<1 mrad) auf, und
daher, falls eine Menge innerhalb der zylindrischen Linsen 2a reflektiert
wird, nachdem es auf die Linsen 2a eingefallen ist, erscheint
der Einfluss des reflektierten Lichts als ungleichmäßiges Licht
auf der Beleuchtungszieloberfläche 6,
der nicht ignoriert werden kann.
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Das
reflektierte Licht kann vollständig
eliminiert werden oder auf einen Grad reduziert werden, der die
Gleichmäßigkeit
des Beleuchtungslichts nicht beeinträchtigt, durch Festlegen des
Radius der Krümmungsoberfläche 11 der
zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2,
auf der das Laserlicht 1 einfällt, auf eine konvexe Krümmung, wie
in 2 gezeigt, so dass das Laserlicht 1 in
konvergiertes Licht umgewandelt wird unmittelbar nachdem es eingefallen
ist und somit die Reflexion an den Innenseitenflächen 13 an beiden
Enden in der Y-Richtung jeder der zylindrischen Linsen 2a so
weit als möglich vermieden
wird. Mit einer zylindrischen Linse 2a', die eine planare (oder konkave)
Einfalloberfläche 11', wie in 3 gezeigt,
aufweist, wird das Laserlicht 1, das einen Divergenzwinkel θ aufweist,
gebrochen und dann vollständig
an den Seitenflächen 13' in der Y-Richtung
einer Array-Linse 2' reflektiert,
wodurch eine Menge an reflektiertem Licht erzeugt wird. Das reflektierte
Licht fällt
nicht nur auf die entsprechende der zylindrischen Linsen 3a der
zweiten Array-Linse 3 ein,
sondern auch auf die angrenzenden zylindrischen Linsen 3a,
für die
nicht vorgesehen war, Licht von dieser speziellen zylindrischen
Linse 2a' zu
erhalten. Die zylindrischen Linsen 2a der ersten Array-Linse 2 können als
Austrittsoberflächen 12 planare
Oberflächen
aufweisen.
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Die
reduzierten Teilstrahlen 10, die durch die zweite Array-Linse 3 auf
diese Weise gesendet wurden, werden nun als ein Bündel von
im Wesentlichen parallelen Strahlen, die schmaler als die Breite
d sind, durch die Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements 7 gesendet. An diesem Punkt werden
Reflexion und Beugung in dem die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Element 7, insbesondere an Seitenflächen an beiden Enden in der
Y-Richtung, nicht beobachtet. Die Breite a in der Y-Richtung der
Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 ist gleich oder kleiner als die Breite d in
der Y-Richtung der
Linsen 2a der ersten Array-Linse 2.
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Nachdem
sie die entsprechenden Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements 7 verlassen haben, werden die reduzierten
Teilstrahlen 10 durch die Kondensorlinse 5 gesendet,
die eine fokale Länge
fc aufweist, und in überlapptes
und geformtes Laserlicht umgewandelt, um die Beleuchtungszieloberfläche 6 zu
beleuchten. Mit der Kondensorlinse 5, die von der Beleuchtungszieloberfläche 6 durch
die fokale Länge
fc beabstandet ist, werden die reduzierten Teilstrahlen 10,
die durch die Kondensorlinse 5 als Bündel von parallelen Strahlen
gesendet werden, auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 gesammelt. Das
gesammelte Licht beleuchtet die Beleuchtungszieloberfläche 6 und
bildet einen kristallisierten Film auf einer Halbleiteroberfläche aus,
der auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 angeordnet ist.
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Im
allgemeinen sind die reduzierten Teilstrahlen 10, die die
Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 verlassen, im Wesentlichen inkohärent und
können
daher Moirèstreifen
auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 verhindern
mit dem Ergebnis, dass ein dünnes
filmartiges Material mit einem geformten und sehr gleichmäßigen Laserlicht 1 bestrahlt
wird. Dies ermöglicht es,
einen kristallisierten Film zu erhalten, der ausgezeichnet in seiner
Gleichmäßigkeit
in der gesamten Ebene bezüglich
der zum Beispiel gleichmäßigen Kristallkorngröße ist.
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Da
die ersten Array-Linse 2 und die Beleuchtungszieloberfläche 6 konjugiert
miteinander sind, gehört
ein beliebiger Punkt in der ersten Array-Linse 2 zu dem
beliebigen Punkt P auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 unabhängig von
der Länge
L des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements 7.
Es verhindert auch die Beugung, die anderenfalls oft an den Einfall-/Austrittsenden
der Blockabschnitte 7a auftritt.
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Wenn
ein Laserstrahl, der durch dieses optisches System geformt ist,
verwendet wird, um einen a-Si Film zu kristallisieren, kann zum
Beispiel ein Festkörperlaser
als Laser-Annealing-Vorrichtung verwendet werden, die konventionell
aus einem niederkohärenten
Excimer-Laser gebildet ist.
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Die
Laserlichtquelle A, die das Excimer-Laserlicht emittiert, verwendet
Aktivgas und erfordert daher solche Wartungsmaßnahmen wie einen Gaswechsel
alle paar Tage. Mit einem Festkörperlaser kann
eine Vorrichtung, die diese Art von Wartung nicht erfordert, aufgebaut
werden. Ein Festkörperlaser
ist auch in Bezug auf ein ausgezeichnetes Impulsenergie-Schwankungsverhältnis (es
wird gesagt, dass ein Festkörperlaser
ein Schwankungsverhältnis von
1~2% aufweist, wohingegen ein Excimer-Laser ein Schwankungsverhältnis von
4~6% aufweist), eine hohe Folgefrequenz (ein Festkörperlaser
weist eine Folgefrequenz von 1020 kHz auf, während ein Excimer-Laser eine
Folgefrequenz von 300~400 kHz aufweist) und eine lineare Polarisation überlegen
(die Polarisation eines Excimer-Lasers ist eine willkürliche Polarisation).
Es wird erwartet, dass die Kristallisierung eines dünnen filmartigen
Materials unter Verwendung der Eigenschaften eines Festkörperlasers wirkungsvoll
in der Verbesserung der Gleichmäßigkeit
der Kristallkörner
des Films ist, wobei die Kristallkorngröße und derartiges erhöht wird.
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Eine
tatsächlich
gemessene Strahlengangsdifferenz ΔLa,
die keine Interferenz verursacht, ist 3mm, wenn eine Laserlichtquelle
als kohärente
Laserlichtquelle A in der obigen Vorrichtung zur Bildung eines kristallisierten
Films verwendet wird, die Laserlicht 1 von λ = 532nm
emittiert, was der doppelten Oberwelle eines YAG-Lasers entspricht.
Der Längenunterschied ΔL zwischen
den Blockabschnitten 7a ist dementsprechend auf 5mm festgelegt
um länger
als (der Brechungsindex von Quarz – der Brechungsindex von Luft)·3mm =
4,5mm zu sein. Fünf
(N) quadratische Prismen werden als Blockabschnitte 7a verwendet,
die das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 7 ausbilden,
und gleichmäßige Laserstrahlen
(reduzierte Teilstrahlen 10) werden überlappt, um einen dünnen a-Si
Film zu beleuchten, der auf einem Glas ausgebildet ist, das eine
Dicke von 50nm aufweist und auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 angeordnet
ist. Im Ergebnis wird ein kristallisierter Si-Film von ausgezeichneter
Gleichmäßigkeit erhalten.
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Es
ist auch möglich,
die Form der Kristalle durch die Erzeugung von Lichtstrom Interferenz
wie die in JP 10-256152 A zu steuern, und Steuerung des Zyklus der
Wärmedichtenverteilung,
wenn eine Strahlengangsdifferenz, die zwischen den Blockabschnitten 7a erzeugt
wird, die das die Strahlengangsdifferenz erzeugende Element 7 ausbilden,
gleich oder etwas kürzer
als die kohärente
Länge des
Laserlichts 1 ist. Das heißt, um große Kristallkörner wachsen
zu lassen, ist es wichtig, die Intensität des Laserlichts einzustellen
und die Dichte der verbleibenden Kerne sowie die Position, auf der
die Kerne erzeugt werden, zu steuern. Eine effektive Art ist es, dem
Laserlicht eine zyklische Intensitätsverteilung von ein paar μm zu geben
und verbleibende Kerne in Abschnitten niedriger Intensität auszubilden.
Diese zyklische Intensitätsverteilung
des Laserlichts kann durch Erzeugung einer Strahlengangsdifferenz
erreicht werden, die gleich oder etwas kürzer ist als die kohärente Länge zwischen
den reduzierten Teilstrahlen und der erzeugten Laserlicht Interferenz
durch die Einstellung der Kohärenz.
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Wie
oben beschrieben, werden die reduzierten Teilstrahlen 10 einzeln
durch die entsprechenden Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 gesendet bei Reduzierung der Reflexion auf der
Teilungsoberflächenseite,
eine Strahlengangsdifferenz wird zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 erzeugt,
so dass die Kohärenz eingestellt
ist, und dann werden die reduzierten Teilstrahlen 10 überlappt
durch die Kondensorlinse 5, um die Beleuchtungszieloberfläche 6 zu
beleuchten und einen kristallisierten Film auf der Beleuchtungszieloberfläche 6 auszubilden.
Somit erhält
man gleichmäßiges Laserlicht
von dem Laserlicht 1 als ein Bündel paralleler Strahlen, die
einen Divergenzwinkel θ aufweisen
durch Reduzierung der Reflexion an Seitenflächen des die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements 7, wenn das Laserlicht 1 in
einzelne Bündel von
reduzierten Strahlen umgewandelt wird und danach reduzierte Teilstrahlen 10 umgewandelt
wird. Nur die reduzierten Teilstrahlen 10 werden durch
die Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz erzeugenden
Elements 7 auf einer Eins zu Eins Basis gesendet, so dass
das erhaltene Laserlicht 1 gleichmäßig ist. Auf diese Weise wird
die Interferenz zwischen Laserstrahlen effektiv gesteuert und Kristallkörner von
gleichmäßiger Größe können durch
die Kristallisierung eines dünnen
filmartigen Materials mit gleichmäßigem Laserlicht erzielt werden.
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Die
mehreren Blockabschnitte 7a des die Strahlengangsdifferenz
erzeugenden Elements 7, die, im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
1, eine Gruppe von einzelnen Blockabschnitten 7a sind, können als
ein einzelnes die Strahlengangsdifferenz erzeugendes Element 7 ausgebildet
sein, das wie eine Treppe geformt ist.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf eine Halbleiterbelichtungsvorrichtung
beschränkt,
sondern ist auch auf dem Gebiet der Bilderzeugung, wie zum Beispiel
Drucker, anwendbar.
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Zusammenfassung
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Da
eine Laserlichtquelle ein Strahlenbündel, das einen Divergenzwinkel
aufweist, emittiert, trifft ein Laserlicht, das durch mehrere Höhenunterschiede
eines eine Strahlengangsdifferenz erzeugenden Elements gesendet
wurde, auf einen Linsenabschnitt einer Array-Linse, um unvermeidbar
eine Interferenz zu verursachen, wenn ein Abbild auf einer Beleuchtungszieloberfläche ausgebildet
wird. Die Erfindung umfasst: Aufteil-/Reduziermitteln (2, 3)
zur Aufteilung und Reduzierung des Laserlichts 1 in mehrere
Teilstrahlen 9 in einer Seitenansicht der Laserlichtquelle A,
und danach zur Umwandlung der Teilstrahlen 9 in einzelne
Bündel
reduzierter Strahlen, um reduzierte Teilstrahlen 10 zu
erhalten; ein eine Strahlengangsdifferenz erzeugendes Element 7,
das Blockabschnitte 7a aufweist, durch die die reduzierten
Teilstrahlen 10 einzeln übertragen werden bei Reduzierung
der Reflexion auf der Seite der Teilungsoberflächen, um dadurch eine Strahlengangsdifferenz
zwischen den reduzierten Teilstrahlen 10 in einer Weise
zu erzeugen, in der die Kohärenz
eingestellt ist; und eine Kondensorlinse 5 zum Sammeln
der reduzierten Teilstrahlen 10, die durch das die Strahlengangsdifferenz erzeugende
Element 7 gesendet wurden, und die Beleuchtungszieloberfläche 6 ist
mit Laserlicht beleuchtet, das durch die Kondensorlinse 5 überlappt
ist.