用于加工半导体材料的方法和光学系统与流程

1.本公开涉及一种用于加工半导体材料的方法，尤其是用于生成晶体半导体层的方法，以及一种用于加工半导体材料、尤其是用于生成晶体半导体层的光学系统。


背景技术：

2.对于例如用于制造薄膜晶体管(thin film transistor,tft)的薄膜层结晶来说采用激光。作为要加工的半导体尤其涉及到硅(si)，更确切地说是非晶硅(a
‑
si)。半导体层的厚度为例如50nm，半导体层通常位于基板上，如玻璃基板，或者在其他载体上。
3.对该层利用激光器的光，例如脉冲固态激光器的光，进行照射。在此，将波长例如为343nm的光成形为照射线并成像在半导体材料的成像平面上。该照射线具有短(窄)轴和均匀的长光束轴。该短轴或窄轴具有高斯形的或平坦的强度分布。
4.照射线以通常约为5至50mm/s的进给速度在半导体层上沿短轴方向移动。光束的功率密度(在连续波激光器的情况下)或者脉冲能量密度(在脉冲激光器的情况下)设定(einstellen)为，在例如非晶硅的情况下使其部分熔化并随后使熔化的硅在多晶结构中由未熔化的固体硅开始固化在玻璃基板上。熔化和固化发生的时间范围通常在10至100ns的范围内，薄膜随后冷却到室温通常需要数百μs。
5.在对非晶硅层进行辐射(bestrahlung)并将其转化为多晶硅层时，均匀的照射线强度尤为重要，即沿短轴和/或长轴积分的空间强度分布的均匀性。照射线的强度分布越均质或均匀，薄膜层的晶体结构(例如多晶层的晶粒尺寸)也就越均质或均匀，并且例如由薄膜层构成的最终产品、例如薄膜晶体管的电特性也就越好。由于电子和正电荷空穴的高迁移率，均匀的晶体结构可以导致例如高导电率。
6.当照射线在半导体层上沿短轴方向移动时，非均匀性尤其可能沿长光束轴以及垂直于长光束轴的短光束轴出现。这种不均匀性被称为“mura(斑纹)”。所谓的“扫描mura”起源于沿光束轴的不均匀性并以在扫描方向上或进给方向上延伸的条状不均匀性出现。与此相垂直的是由于脉冲至脉冲的强度和能量密度波动造成的所谓的“拍摄(shot)mura”。
7.为了使“拍摄mura”尽可能地小，要使从激光脉冲至激光脉冲的能量密度和随时间的强度变化中的波动尽可能地小，例如通过使用具有非常好的脉冲稳定性的激光器以及通过将多个激光源的激光束相叠加。为使“扫描mura”尽可能小，应使照射线沿长轴的强度尽可能均匀。此外，已知通过在借助绕旋转轴以10hz至200hz的频率振动的镜子扫描期间使照射线在长轴方向上往复移动1mm至2mm以“涂抹(verschmieren)”沿长轴的可能的不均匀性来降低“扫描mura”。
8.还已知所谓的“氮(stickstoff)mura”，其源自于以下事实：在辐射基板曝光面即待加工的材料层(例如半导体层)的表面期间，用氮冲洗该表面，以使那里的氧浓度降低到10ppm至20ppm之间的值并由此防止材料(例如硅)的氧化。为此使氮气层流直接在待曝光(belichtenden)的材料层上流过。在此，层流中的不均匀性可以导致晶体结构中的不均匀性，即所谓的“氮mura”。
9.为了在结晶过程中产生规则的多晶晶粒结构，已知利用表面干涉效应，表面干涉效应使得在曝光期间产生调制的强度分布，并且通过在进给期间的重复曝光以加强约为光波长大小的颗粒结构。这种效应称为“激光诱导的周期模式结构(laser induced periodical pattern structure，lipps)”。因此在例如343nm的波长下，给出约0.3μm至0.4μm的颗粒结构。对于线性偏振光来说，调制的强度分布仅形成在偏振方向上，也就是电场矢量的方向上。实验研究表明，当光在长轴上偏振时会形成沿长光束轴的规则结构，相应的是当光在进给方向上偏振时可以在进给方向上观察到该效应。


技术实现要素：

10.本公开提出了一种改进的用于加工半导体材料的方法，特别是用于制造均匀结晶的半导体层的方法。本发明还提出一种改进的用于加工半导体材料的装置，特别是用于制造均匀结晶的半导体层的装置。在此均匀结晶的半导体层尤其是具有均匀的晶粒尺寸的半导体层。
11.本公开提出了一种具有权利要求1特征的方法和具有权利要求11特征的光学系统。
12.公开了一种用于加工半导体材料层、尤其是用于生成结晶半导体层的方法，所述方法具有以下步骤：
13.‑
提供具有第一激光脉冲的第一激光束和具有第二激光脉冲的第二激光束，
14.‑
借助光束成形装置将第一激光脉冲和第二激光脉冲整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲，
15.‑
借助成像装置将这样成形的线形激光脉冲在半导体材料层上成像为具有短轴和长轴的照射线，
16.‑
设定第一激光脉冲的偏振方向在照射线的短轴方向上，
17.‑
设定第二激光脉冲的偏振方向在照射线的长轴方向上，以及
18.‑
使第二激光脉冲相对于第一激光脉冲在时间上延迟预定时间间隔δt，所述预定时间间隔δt选择为，使得成像在半导体材料层上的照射线具有脉冲形状的组合时间强度变化曲线，该组合时间强度变化曲线具有第一最大值和第二最大值。
19.在此以上给出的方法步骤的顺序并不反映实施步骤的时间顺序。通常在此以上给出的方法步骤的顺序并不反映实施步骤的时间顺序。通常例如设定光束路径中的偏振方向发生在单个光束、即第一和第二光束激光被分离处。在提供第一和第二激光束后需要对单个光束进行整形、均匀化和叠加。时间延迟的步骤可以在第一和第二激光束的偏振对准之前或之后进行。原则上，所给出的步骤的时间顺序也可以是其他形式的。
20.待加工的半导体材料例如可以是涂覆在载体、例如玻璃基板上的厚度约为50nm的非晶硅薄层。
21.由至少一个激光器提供第一激光束和第二激光束，如以下还将详细描述的。激光器例如可以是发射波长为343nm的光的uv固态激光器。第一和第二激光脉冲的时间半值宽度(fwhm)的范围为15ns至20ns。在此通常使第一和第二激光脉冲线性偏振。
22.在另一方法步骤中，例如借助偏振装置分别以特定的预定义的方向来设定第一和第二脉冲的偏振。因此使第一激光脉冲在照射线的短轴方向上线性偏振，并使第二激光脉
冲在照射线的长轴方向上线性偏振。通常使由固态激光器发射的脉冲线性偏振。如果发射的脉冲被线性偏振，则根据本公开的方法，使发射的第一和第二脉冲的偏振方向分别旋转到预定的、定义的方向上。这可以借助如λ/2板的偏振装置来实现，其具有相对于冲击到λ/2板的光束或脉冲的相应的取向。特别是将第一脉冲的偏振方向旋转到短轴方向上，如以下还将描述的。由此，第一脉冲的偏振在短轴方向上对准，也就是偏振几乎仅在短轴方向上对准，使例如线性偏振的光在垂直于短轴的方向上的分量仅占1％(偏振比为100：1)，或者例如偏振比为95：5。第二脉冲的偏振方向被旋转到垂直于短轴方向的长轴方向上，如以下还将描述的。因此第二脉冲的偏振在长轴方向上对准，也就是偏振几乎仅在长轴方向上对准，例如线性偏振的光在垂直于长轴的方向上的分量仅占1％(偏振比为100：1)，或者例如偏振比为95：5。
23.此外，第二脉冲相对于第一脉冲在时间上延迟预定的时间间隔δt。时间延迟的时间典型地为5ns至20ns。通常将时间间隔δt选择为，在以下还将描述的将照射线在半导体材料层上的成像中，使得两个脉冲在时间上的叠加给出一个单独的脉冲。时间上的叠加导致具有第一最大值和第二最大值的组合时间强度变化。
24.在另一方法步骤中，借助射束成形装置将第一和第二脉冲整形为激光线，即线形的激光脉冲。射束光束成形装置可以构成变形光学器件。光束成形装置例如可以具有透镜阵列均化器，其基于将一个或多个入射的激光束分为四个子光束并随后在空间上叠加的原理。所述激光线具有短轴和长轴。
25.借助成像装置将这样形成的激光线在半导体材料的成像平面上成像为照射线。照射线同样具有短轴和长轴，其方向预先给出第一和第二脉冲的偏振的方向。通常照射线的短轴和长轴的方向与线形激光脉冲的短轴和长轴的方向相重合。照射线的长度，即在长轴方向上的几何延伸，通常在100mm至1000mm之间，例如为100mm,250mm,750mm或1000mm。当相应地构成光束成形装置和/或成像装置时，照射线也可以更长。照射线的宽度，即在短轴方向上的几何延伸，在高斯分布的情况下作为半值宽度(fwhm)给出并通常在20μm至200μm之间。在平坦分布的情况下该宽度为在强度90％位置处测得的(90％全宽)，通常在20μm至200μm之间。
26.在另一方法步骤中，可使照射线相对于半导体材料层在进给方向上移动。这样，由于进给方向对应于短轴方向，第一脉冲在进给方向上线性偏振。通过用照射线扫过半导体材料层可使整个半导体材料层或者至少半导体材料层的较大区域被曝光并由此被加工。具有半导体材料的载体例如可以放置在沿进给方向移动的台子上，并由此可相对于照射线移动。进给速度通常为5mm/s至50mm/s。
27.根据另一方面，这样选择第一激光脉冲和第二激光脉冲的相对强度，使得组合时间强度变化曲线中的第一最大值与第二最大值的比率在0.8至1.4的范围内，尤其是在0.9至1.2的范围内，尤其是为1.0。由于组合时间强度变化曲线通过叠加第一和第二脉冲的时间上的强度变化而得到，可以通过第一和第二脉冲的强度，也考虑时间间隔δt，来设定组合时间强度变化曲线中第一最大值与第二最大值的比率。已经发现，结合第一和第二脉冲的定义的偏振方向，如上所述，对于第一最大值与第二最大值的比率的给定的区域可以在形成的(多)晶体半导体层中得到非常均匀的晶粒结构。
28.照射线的组合时间强度变化曲线可以具有与该组合时间强度变化曲线的第一最
大值相关的、位于40ns至50ns之间的时间半值宽度。通过相对长的脉冲持续时间使得结晶过程受到数十ns的影响并促进了均匀晶粒结构的形成。
29.根据另一方面，提供第一激光器和第二激光器，它们设置用于分别发射第一激光束和第二激光束，并且在控制下使第二激光脉冲以时间间隔δt延迟于第一激光脉冲发射。该延迟例如可以通过第二激光器的触发信号相对于第一激光器的触发信号的电子延迟来实现。
30.替代地，提供第一激光器，该第一激光器设计用于提供具有脉冲的激光束，并将该第一激光器的激光束划分为第一激光束分量和第二激光束分量，其中，第一激光束分量形成具有第一激光脉冲的第一激光束，第二激光束分量形成具有第二激光脉冲的第二激光束。因此在该替代方案中，提供激光器，其以脉冲模式运行并借助分束器将其发射的激光束划分为第一激光束和第二激光束。
31.在该替代方案中，第二脉冲相对于第一脉冲的时间延迟可以通过使第二激光束的从分束点到半导体材料的成像平面的光路长度大于第一激光束的从分束点到半导体材料的成像平面的光路长度，从而使第一脉冲相对于第二脉冲产生相移来实现。
32.原则上，当然在变型方案中也可以采用两个激光器，通过第二脉冲的更长的光学路径来提供第二脉冲相对于第一脉冲的时间延迟。
33.根据另一方面，第一激光脉冲可以是所述第一激光束的多个第一激光脉冲之一，第二激光脉冲可以是第二激光束的多个第二激光脉冲之一，以及其中，脉冲化的第二激光束的多个激光脉冲中的每一个激光脉冲都相对于脉冲化的第一激光束的多个激光脉冲中的另一个激光脉冲在时间上延迟预定的时间间隔δt。因此一个或多个激光器以脉冲的方式运行并以例如10khz的特定的脉冲重复率发射多个激光脉冲。在此，第二激光束的激光脉冲这样相对于第一激光脉冲在时间上延迟，使得总是将第一激光脉冲和第二激光脉冲叠加为脉冲形式的、具有第一和第二最大值的、成像在半导体材料上的照射线。或者换言之，半导体材料被照射线以脉冲的形式以激光器的脉冲重复率进行曝光。
34.在此将进给速度、第一激光束和第二激光束的脉冲重复率以及照射线在短轴方向上的几何半值宽度选择为，使得半导体材料的位置被照射线多次曝光。或者换言之，半导体材料相对于照射线缓慢移动，使得照射线在短轴方向上的几何半值宽度大到在一个时间段后对应于脉冲光束的脉冲重复率或者脉冲重复率的倍数，由此使得半导体材料移动的路程很小，从而使之前被曝光过的位置再次被曝光或者多次被曝光。
35.根据本公开的方法的另一方面，提供具有第三激光脉冲的第三激光束和具有第四激光脉冲的第四激光束，借助光束成形装置将第一激光脉冲、第二激光脉冲、第三激光脉冲和第四激光脉冲整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲，并且借助成像装置将这样成形的线形激光脉冲在半导体材料层的成像平面上成像为照射线。此外，还设定第三激光脉冲的偏振方向在照射线的短轴方向上，设定第四激光脉冲的偏振方向在照射线的长轴方向上，以及使第四激光脉冲相对于第三激光脉冲时间延迟预定时间间隔δt，所述预定时间间隔δt选择为，使得成像在半导体材料层上的照射线具有脉冲形状的组合时间强度变化曲线，该组合时间强度变化曲线具有第一最大值和第二最大值。
36.因此根据该方法的该方面，对四个脉冲光束进行均匀的叠加和成像，其中，分别使四个脉冲光束中的两个脉冲光束分别具有在照射线的短轴方向上线性偏振并在时间上同
步的脉冲，使四个脉冲光束中的另外两个脉冲光束分别具有在照射线的长轴方向上线性偏振的脉冲并在时间上相对于最初两个脉冲光束的脉冲延迟。
37.根据本公开的另一方面，提出一种用于加工半导体材料层、尤其是用于生成结晶半导体层的光学系统，其具有：
38.‑
光束成形装置，设置用于将第一激光束的第一激光脉冲和第二激光束的第二激光脉冲整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲，
39.‑
成像装置，设置用于将这样成形的线形激光脉冲在半导体材料层上成像为具有短轴和长轴的照射线，
40.‑
偏振装置，设置用于使第一激光脉冲的偏振方向在照射线的短轴方向上对准，使第二激光脉冲的偏振方向在照射线的长轴方向上对准，以及
41.‑
延迟装置，设置用于使第二激光脉冲相对于第一激光脉冲延迟预定的时间间隔δt，该预定时间间隔δt选择为，使得成像在半导体材料层上的照射线具有脉冲形状的组合时间强度变化曲线，该组合时间强度变化曲线具有第一最大值和第二最大值。
42.因此将偏振装置设计和设置为，第一激光脉冲几乎仅包括照射线的短轴方向上的偏振分量(偏振比例如为1：100)，第二激光脉冲几乎仅包括在照射线的长轴方向上的偏振分量(偏振比例如为1：100)。在此，偏振装置可以包括用于具有第一激光脉冲的第一激光束的第一偏振装置，以及用于具有第二激光脉冲的第二激光束的第二偏振装置。这样，第一偏振装置尤其是设置在第一激光束的光束路径中，第二偏振装置尤其是设置在第二激光束的光束路径中。
43.光束成形装置可以构成变形光学器件。光束成形装置例如可以具有透镜阵列均化器，其基于将一个或多个入射的激光束分为四个子光束并随后在空间上叠加的原理。所述激光线具有短轴和长轴。
44.借助成像装置将这样形成的激光线在半导体材料的成像平面上成像为照射线。照射线同样具有短轴和长轴，其方向预先给出第一和第二脉冲的偏振的方向。通常照射线的短轴和长轴的方向与线形激光脉冲的短轴和长轴的方向相重合。
45.光学系统的偏振装置尤其可以包括第一λ/2板，其布置在第一激光束的光束路径中，尤其是设置在光束成形装置之前，并相对于入射到该λ/2板上的第一激光脉冲定向，使得第一激光脉冲在穿过该λ/2板之后在短轴方向上线性偏振；以及包括第二λ/2板，其布置在第二激光束的光束路径中，尤其是设置在光束成形装置之前，并相对于入射到该λ/2板上的第二激光脉冲定向，使得第二激光脉冲在穿过该λ/2板之后在长轴方向上线性偏振。
46.第一λ/2板这样定向，使得其将具有第一激光脉冲的线性偏振的第一激光光束的偏振方向旋转到短轴方向上。第二λ/2板这样定向，使得其将具有第二激光脉冲的第二激光束的偏振方向旋转到长轴方向上。
47.根据一种变型方案，延迟装置具有延迟电路，用于设置第二激光器的触发信号，以相对于第一激光器的触发信号延迟时间间隔δt发射具有第二激光脉冲的第二激光束，其中，第一激光器设置用于发射具有第一激光脉冲的第一激光束。第二触发信号可以相对于第一触发信号电子延迟。
48.根据一种变型方案，延迟装置具有光束绕道，使得第二激光束直至半导体材料层的成像平面的光路长度大于第一激光束直至半导体材料层的成像平面的光路长度。根据该
变型，通过使第二激光脉冲相较于第一脉冲具有更长的直至叠加的光学路径长度，通过通路区别(gangunterschied)造成时间延迟。
49.光学系统的第一和第二激光束可以通过第一和第二激光源提供，或者也可以替代地通过一个激光源提供，然后借助分束器将其所发射的激光束划分为第一激光束和第二激光束。
50.根据另一方面，光束成形装置可以设置用于，将第一激光束的第一激光脉冲、第二激光束的第二激光脉冲、第三激光束的第三激光脉冲，以及第四激光束的第四激光脉冲整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲；成像装置可以设置用于，将这样成形的线形激光脉冲在半导体材料层上成像为具有短轴和长轴的照射线；偏振装置可以设置用于，使第三激光脉冲在照射线的短轴方向上线性偏振，使第四激光脉冲在照射线的长轴方向上线性偏振；以及延迟装置可以设置用于，使第四激光脉冲相对于第三激光脉冲延迟预定的时间间隔δt，该预定时间间隔δt选择为，使得成像在半导体材料层上的照射线具有脉冲形状的组合时间强度变化曲线，该组合时间强度变化曲线具有第一最大值和第二最大值。
51.根据该方面，光学系统包括四光束设置，其中，将四个激光束均匀叠加并在半导体材料层上成像为照射线，其中偏振装置布置和设置用于使四个激光束中的两个脉冲光束分别具有在照射线的短轴方向上线性偏振并在时间上同步的脉冲，和使四个脉冲光束中的另外两个脉冲光束分别具有在照射线的长轴方向上线性偏振的脉冲并在时间上相对于最初两个脉冲光束的脉冲延迟。
52.本公开还包括一种用于加工半导体材料层、尤其是用于生成结晶半导体层的设备，其包括根据以上方面所述的光学系统，其中，该设备设置用于，使半导体材料层在进给方向上相对于照射线移动，其中进给方向对应于照射线的短轴的方向。半导体材料层例如可以借助进给装置，如在进给方向上移动的工作台，相对于照射线移动，从而使较大区域直至整个半导体层被照射线曝光并由此进行加工，其中具有半导体材料层的载体置于该移动工作台上。在此，进给方向对应于短轴方向，从而使第一脉冲和/或第三脉冲的偏振的定向对应于进给方向。
附图说明
53.下面借助附图详细说明本发明。在附图中，
54.图1示出了半导体材料层的示意性示图，为对该半导体材料层进行加工，对其用关于该半导体材料层在进给方向上移动的照射线进行曝光；
55.图2a至图2c示出了成像的照射线的线性几何；
56.图3a和图3b示出了用于加工半导体层的设备的光学系统的示意性示图，借助该系统可以形成照射线并成像在半导体材料上；
57.图4示出了光学系统实施方式的示意性示图，其中，第一激光束和第二激光束通过激光束的分束器提供；
58.图5示出了一实施方式的示意性示图，其中，通过四个激光源提供四个激光束，其中，两个激光束的脉冲分别与另外两个激光束的脉冲时间延迟地发射；
59.图6示出了一实施方式的示意性示图，其中，通过两个激光源提供两个激光束，其中，一个激光束的脉冲相对于另外一个激光束的脉冲具有时间延迟；
60.图7示意性示出照射线的组合的关于时间的强度分布，其通过单个脉冲的均匀叠加给出；
61.图8a示出了根据所公开的方法生成的结晶硅层的扫描电子显微镜图像，以及
62.图8b示出了根据比较方法加工的结晶硅层的扫描电子显微镜图像。
具体实施方式
63.图1中示意性示出，如何根据所公开的方法利用激光束辐射半导体材料以生成均匀结晶的层。在例如为玻璃基板的载体10上涂覆待加工的半导体材料的层12。在此示出的示例中，待加工的半导体材料是非晶硅。半导体材料层12的厚度通常为约50nm。
64.线形的激光束14被成像在半导体材料上并相对于半导体材料在进给方向x上移动，使得激光线14至少扫过半导体材料层12的部分区域并对其进行照射。在此示出的例子中，载体10与半导体材料层12在空间中并由此相对于位置固定的激光束14移动。激光线14可以相对于半导体材料层12运动，使得整个半导体材料层12被激光线14辐射。通常激光线14可以相对于半导体材料层12移动，使特定的区域被激光线14多次辐射。典型的进给速度在5mm/s至50mm/s的范围内。
65.在此示出的实施例中，激光束14的传播方向垂直于半导体材料层12的表面，即在此激光束14以0
°
的入射角垂直地冲击半导体材料层12的表面。
66.图2a至图2c示出了激光束14的线性几何。在图2a至图2c中分别示出了与特定方向相关的强度。
67.图2a示出在长轴方向上的激光线强度，也就是沿短轴(沿x轴)积分的强度分布16，在此将这样积分的强度分布16沿长轴(沿y轴)显示。按照常规，在图中，短轴平行于x轴，长轴平行于y轴延伸。如在该图中可见，分布16近似为矩形，即沿长轴理想地均匀地形成。照射线在y方向上的长度典型地可以在100mm至1000mm之间，例如为100mm,250mm,750mm或1000mm，或者大于1000mm。
68.在图2b和图2c中分别示出了在短轴方向上的激光线强度，也就是沿长轴(即沿y轴)积分的强度分布18、20，在此将这样积分的强度分布沿短轴(即沿x轴)显示。在此，图2b中的强度具有高斯形曲线18。替代地，强度也可以是如图2c所示的平坦的曲线20(“平顶”)，即近似于矩形的变化。
69.在x方向上典型的强度宽度在20μm至200μm之间。在此，在图2b中的高斯形曲线18的宽度作为半值宽度给出(full width at half maximum,fwhm)，对于图2c中的平坦曲线20来说，宽度为相当于最大强度的90％强度处的曲线的宽度(fw90％：full width at 90％)。
70.如果照射线14在待加工的半导体材料层(如a
‑
si)12上方被引导，则会使半导体材料层12短时间内熔化并固化为具有改善的电特性的结晶层。
71.图3a和图3b示意性示出了用于加工半导体层的设备的光学系统30，借助该系统可以形成如结合图1和图2所述的照射线14并将其成像在半导体材料上。
72.光学系统30具有将在以下详述的光束成形装置32，光束成形装置32设置用于形成激光束，使得激光束的光束轮廓具有长轴和短轴；以及在激光束的光束路径中设置在光束成形装置32之后的成像装置34，成像装置34设置用于将如此成形的激光束成像为照射线
36。在此示出的示例中，四个激光束冲击光束成形装置32，即第一激光束38、第二激光束40、第三激光束42和第四激光束44。但根据本公开还可以是两个激光束冲击光束成形装置32，如以下还将借助示例描述的。在此原则上激光束的数量不限于4个或2个，而是任何其他数量的激光束也是可能的并且包含在本公开的范围内。
73.在此示出的示例中，激光辐射为波长343nm的由多个uv固态激光器发射的激光辐射。但原则上也可以采用其他激光源，特别是其他固态激光源，例如在绿色光谱范围内发射的固态激光器。
74.在此，如在图1和图2中已示出的，在图3a和图3b中也示出，短轴平行于x轴，长轴平行于y轴。光学系统的光轴平行于z轴延伸。
75.图3a示出光学系统30在y方向上的成像特性，即沿经整形的激光束和照射线的长轴的成像特性，图3b示出光学系统30在x方向上的成像特性，即沿经整形的激光束和照射线的短轴的成像特性。
76.图3a和图3b中的光学系统30的光束成形装置32具有变形均质光学器件(anamorphotischehomogenisierungsoptik)46，其使入射的激光束在y轴方向上的强度均匀化。变形均质光学器件46例如包括两个彼此平行设置的柱面透镜阵列。这些柱面透镜阵列将入射的光束划分为单独的子光束，并将它们叠加在整个平面上，从而使激光辐射最大程度地均匀化。在有多个入射的激光束的情况下，将每个激光束划分为单独的子光束，并进行均匀化叠加。这样的均质光学器件例如在本技术所引用的现有技术de 42 20 705 a1,de 3829 728 a1或de 102 25 674 a1中有详细描述。
77.光学系统30的光束成形装置32还具有在光束路径中设置在变形均质光学器件46之后的聚光柱面透镜48，聚光柱面透镜48设置用于，将借助变形均质光学器件46划分并均匀化的激光束远心地偏转到照射线36上，并在那里关于长轴、即在y方向上叠加。因此变形均质光学器件46和聚光柱面透镜48的组合使得入射的激光辐射在成像平面上被均匀地成像为照射线36。
78.在光束路径上在聚光柱面透镜48之后设有成像装置34，成像装置34设置用于使激光束关于短轴、即在x方向上聚焦在照射线36上。或者换言之，成像装置34将激光束成像为照射线36，在此，仅对光束轮廓的短轴进行均匀化，而不对光束轮廓的已均匀化的长轴进行均匀化。成像装置34例如可以是聚焦柱面透镜光学器件。
79.变形均质光学器件46和聚光柱面透镜48的组合可以是变形光学器件或者是这样的光学器件的一部分。它们尤其可以是变形光学器件的一部分，如在本技术所引用的文献de 10 2012 007 601 a1的图4至图6中关于变形光学器件42所描绘的。
80.因此光束成形装置32还可以包括以下光学元件中的一个或多个：
81.‑
第一准直柱面透镜，在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记54标记，用于校准关于x轴发射的激光束，
82.‑
第二准直柱面透镜，在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记56标记，用于校准关于y轴发射的激光束，
83.‑
在光束路径中设置在第一准直柱面透镜之后的柱面透镜，其在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记58标记，用于将关于x轴的激光束聚焦到在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记60标记的中间图像上，
84.‑
在光束路径中设置在第一准直柱面透镜54之后的中间准直柱面透镜，其在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记58’标记，用于校准第一中间图像的激光束，和/或
85.‑
在光束路径中设置在第一中间图像之后的、尤其是在中间准直柱面透镜之后的另一柱面透镜，其在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记62标记，用于将关于x轴的激光束聚焦到在de 10 2012 007 601 a1中用附图标记64标记的第二中间图像上。
86.上面描述的变形均质光学器件46例如可以是在de 10 2012 007 601 a1的图4至6中示出的组件68，或者包括这样的组件。
87.上面描述的聚光柱面透镜48例如可以是在de 10 2012 007 601 a1的图4至6中示出的聚光柱面透镜74，或者包括这样的组件。
88.最后，上面描述的成像装置34例如可以是在de 10 2012 007 601 a1的图4至6中示出的组件66，或者包括这样的组件。
89.此外，光学系统还可以对于每个入射到变形光学器件的激光束38、40、42、44具有偏振装置50。在此，偏振装置是用于设定偏振装置50的光学器件，例如在每个入射的激光束38、40、42、44的光束路径中的λ/2板。光学器件50在光束路径中设置在变形光学器件或者变形均质光学器件46之前。每个入射的激光束穿过光学器件50，使得穿过光学器件50的激光束38、40、42、44在限定的方向上线性偏振。确切地说，由激光器发射的激光束是已经线性偏振的，如例如在此示出的uv固态激光器的示例中，并且借助光学器件50使偏振的定向在限定的方向上旋转。在此，光学器件50，例如λ/2板，相对于入射的线性偏振的光的偏振方向定向，使得四个激光束中的两个在穿过光学器件50后在长轴方向上线性偏振，四个激光束中剩余的两个在穿过光学器件50后在短轴方向上线性偏振。在此，进给方向对应于短轴的方向，从而四个激光束中剩余的两个在进给方向上线性偏振。更确切地说，根据本公开，设置在第一激光束38和第二激光束40的光束路径中的光学器件50(如λ/2板)定向为，使第一激光束38和第二激光束40分别在短轴方向上，即x方向上，在进给方向上偏振，以及设置在第三激光束42和第四激光束44的光束路径中的光学器件50(如λ/2板)分别定向为，使第三激光束42和第四激光束44分别在长轴方向上，即y方向上，偏振。在这里示出的示例中，激光器还脉冲化地运行，使得相应激光束的各个脉冲具有相应激光束的上述偏振方向。
90.四个激光束38、40、42、44可以是四个激光源发射的激光辐射，即每个激光束分别对应于分离的激光源。
91.替代地，激光束38、40、42、44也可以通过借助分束器将由一个激光源发射的激光束进行光束划分而划分为第一子光束和第二子光束来实现。分束器可以构成为，使得划分产生的第一子光束为透射光束，第二子光束为传输的光束，例如各约50％。为此例如可以采用偏振的光学器件，例如所谓的薄膜偏振器。薄膜偏振器是具有特殊涂层的光学基板，该涂层允许具有p偏振(电向量的振荡平面平行于入射光束和基板表面上的垂直线的平面)的光通过而使具有s偏振(电向量的振荡平面垂直于入射光束和基板表面上的垂直线的平面)的光被反射。借助在光束路径中设置在薄膜偏振器之前的λ/2板可以使激光源发射的激光束的偏振方向旋转，使得激光束在薄膜偏振器之前发生相等分量的p偏振和s偏振，以实现约50％的划分。但是也可以旋转在薄膜偏振器之前的λ/2板，使得激光束在薄膜偏振器之前发生不同分量的p偏振和s偏振，以实现不同于50％的划分。原则上可以借助λ/2板的定向来设定第一子光束与第二子光束的相对强度。
92.图4示意性示出了这样的设置。由一个激光源发射的、线性偏振的激光束52冲击λ/2板54，λ/2板54在光束路径中设置在分束器56之前，在此设置了薄膜偏振器。λ/2板54这样定向，使得在λ/2板之后在激光束中s偏振和p偏振的相对分量对应于分束器56之后两个子光束58、60的期望的相对强度，如以上所述的。这样第一子光束58可以是例如图3a和3b的设置中的第一激光束38，第二子光束60例如可以是图3a和3b所示的第三激光束42。第二子光束60通过反射元件62偏转，使其平行于第一子光束58延伸。附加地，在光束路径中在分束器56之后分别设有在第一子光束和第二子光束的光束路径中的λ/2板64，它们对应于图3a和3b所示的第一激光束38和第三激光束42的光束路径中的λ/2板50。即，在第一子光束58的光束路径中设置在后的λ/2板64用于在短轴方向上的偏振。在第二子光束60的光束路径中设置在后的λ/2板64用于在长轴方向上的偏振。
93.第二激光束40和第四激光束44可以利用与图4所示的设置相对应的、带有分束器56的另外的设置通过光束划分来提供。这样，再次将设置在后的λ/2板64定向为，使得它们使第三和第四子光束分别在短轴方向上和长轴方向上偏振。因此图3a和3b中的四个激光束可以替代地通过两个激光源来提供，它们发射的激光束可以分别通过光束划分被划分为第一和第二子光束58、60或者第三和第四子光束。
94.如以上已描述的，图3a和3b中的光学系统30还可以用于叠加不同于四个的其他数量的激光束，例如两个激光束。这样，对应于四个激光束，两个激光束可以通过两个激光源来提供，或者通过一个激光源，然后借助相应于图4所示的设置或与之相同的设置来将该激光源发射的激光束通过光束划分而划分为第一子光束和第二子光束。
95.还可以将图3a和3b中的光学系统30设置为，以预定时间间隔δt使脉冲彼此在时间上错开地不同地偏振。这可以在使用单独的激光源时对于每个激光束通过激光源的触发信号的电子延迟来实现。在借助子光束来提供激光束时，可以通过光束绕道(strahlumweg)来实现时间延迟。如图4所示，第二子光束60相较于第一子光束58向后约长δs的路径。路径δs可以选择为，使第二子光束60相较于第一子光束58具有预定时间间隔δt的时间延迟。在此该预定时间间隔优选为10ns至20ns。
96.因此借助于上述光学系统30可以将至少一个在短轴方向上偏振的激光脉冲和一个在长轴方向上偏振的激光脉冲均匀叠加地成像在照射线上，其中，在长轴方向上偏振的脉冲相对于在短轴方向上偏振的脉冲延迟时间间隔δt。在叠加四个激光束时，使两个激光束在短轴方向上偏振，两个激光束在长轴方向上偏振，其中，在短轴方向上偏振的激光束在时间上同步，但在长轴方向上偏振的激光束相对于在短轴方向上偏振的激光束在时间上延迟相同的时间间隔δt。通过叠加两个(或更多)时间上同步的、来自两个(或更多)激光源的激光束，可以减小从脉冲到脉冲的可能的能量密度的波动。这种波动在照射线在短轴方向上从脉冲到脉冲移动时会导致不同的结晶结果以及在晶体结构中沿移动方向的不均匀性(“拍摄mura”)。在此要注意的是，两个(或更多)这样叠加的激光束(激光脉冲)的组合强度分布由于存在的时间抖动(即强度与理想值的短时偏差)会在(从组合强度分布到组合强度分布的)时间上有所变化并由此造成晶体结构中的非均匀性。特别是这种非均匀性来自于在组合两个(或更多)激光源时每个激光源都有彼此不相关的时间抖动。因此有利的是采用具有ns范围内的尽可能小的时间抖动的(脉冲化的)激光源。
97.变形均质光学器件46设计成，将每个入射的激光束划分为复数个子光束并在长轴
方向上均匀化地叠加。即，每个单独的光束产生一根均匀的线。因此在上述具有两个激光束的脉冲化的设置中，不仅具有在短轴方向上偏振且时间上超前并被叠加和成像为均匀的线的激光脉冲，还具有在长轴方向上偏振且时间上相对于第一脉冲延迟的激光脉冲。因此在具有四个激光束的设置中，每个在短轴方向上偏振且时间上超前的激光脉冲被叠加和成像为均匀的线，以及每个在长轴方向上偏振的激光脉冲在时间上相对于第一脉冲延迟。
98.对此将借助所公开的方法再次详细描述。
99.图5中借助具有四个激光源的设置来描述所公开的方法，四个激光源是第一激光源66、第二激光源68、第三激光源70和第四激光源72。第一激光源66和第二激光源68分别设置用于，提供具有第一激光脉冲76的第一激光束74和具有第二激光脉冲80的第二激光束78，其中，第一和第二激光脉冲76、80通过第一和第二激光源66、68的同步的触发信号82同时发射。第三和第四激光源70、72设置用于，提供具有第三激光脉冲86的第三激光束84和具有第四激光脉冲90的第四激光束88，其中，第三和第四激光源70、72的触发信号92分别电子延迟时间间隔δt，例如借助电子延迟电路94，从而使第三和第四激光脉冲86、90相对于第一脉冲76和第二脉冲80在时间上分别延迟时间间隔δt发射并时间延迟地传播。根据所公开的方法，还使第一激光脉冲76和第二激光脉冲80在进给方向上、即x方向上线性偏振，即偏振在进给方向上定向，以及使第三激光脉冲86和第四激光脉冲90在长轴方向上线性偏振，即偏振在长轴方向上定向，例如借助参考图3a和3b所述的λ/2板50。第一至第四激光脉冲76、80、86、90通常具有位于15ns至20ns范围内的时间半值宽度(fwhm)。时间间隔δt的典型时间在10ns至20ns之间。
100.具有四个激光脉冲76、80、86、90的四个激光束74、78、84、88例如借助如图3a和图3b所示的光束成形装置32被整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲。随后例如借助如图3a和图3b所示的成像装置34将这样成形的激光脉冲在半导体材料的成像平面上成像为照射线36。
101.图6中借助具有两个激光源的设置举例描述了所公开的方法。在此，第一激光源66对应于图5中的第一激光源，第二激光源70对应于图5中的第三激光源。相应得，第二激光源70的触发信号92相对于第一激光源66的触发信号82电子延迟时间间隔δt，从而使第二激光脉冲86相对于第一激光脉冲76延迟时间间隔δt传播。此外，例如借助参考图3a和3b所描述的λ/2板80，第一激光脉冲76在稍后成形的激光脉冲或线形的照射线的短轴方向上线性偏振，第二激光脉冲86垂直于此在长轴方向上线性偏振。在此，短轴方向对应于进给方向，后来成形的照射线36相对于待加工的半导体材料12以该方向移动。这样，类似于图5示出的方法，具有两个激光脉冲76、86的两个激光束74、84例如借助如图3a和图3b所示的光束成形装置32被整形为线形的、具有短轴和长轴的激光脉冲。随后，例如借助如图3a和图3b所示的成像装置34将这样成形的激光脉冲在半导体材料12的成像平面上成像为照射线36。
102.这样成形的照射线36的线性几何已借助图2a至2c进行了描述。现在借助图7来描述这样成形的照射线的组合的关于时间的强度变化，即叠加的并且在时间上彼此延迟的脉冲的强度根据时间的变化。图7中示出例如对于图6公开的具有两个脉冲光束的方法的组合时间强度变化曲线96。此外图7还示出两个激光束74、84的组合强度以及每个单独的激光束的脉冲强度随时间的变化。
103.在此在图7中用附图标记98表示的强度变化曲线对应于第一激光束74的第一激光
脉冲76的强度变化曲线，用附图标记100表示的强度变化曲线对应于第二激光束84的第二激光脉冲86的强度变化曲线，而由附图标记96表示的强度变化曲线对应于第一和第二脉冲76、86的组合时间强度变化曲线。第一和第二激光脉冲76、86分别具有在15ns至20ns之间的时间半值宽度(fwhm)。如在图7中还可看出的，第二激光脉冲86相对于第一激光脉冲76在时间上延迟，延迟时间约在10ns至20ns之间。在图7中，该延迟时间约为20ns。由此在组合时间强度变化曲线96中呈现具有第一最大值m1和第二最大值m2的脉冲曲线，并且关于单独脉冲持续时间有加宽的脉冲持续时间102，在此总脉冲时长为40ns至50ns。总脉冲时长102又相当于时间半值宽度，该时间半值宽度与第一最大值相关(“第一最大值的半值宽度”)，即第一脉冲的强度在最大值m1的一半之处的脉冲宽度。
104.如图7中还示出的，第一激光脉冲76的最大强度m1大于时间上延迟的第二激光脉冲86的最大强度m2。具体地说，这样设置第一激光脉冲76的强度相对于第二激光脉冲86的强度，使得组合时间强度变化曲线96的第一最大值m1与第二最大值m2的比率m1/m2位于1/1.2至1/0.7之间，即0.8至1.4之间。在每个激光束都通过一个独立的激光源提供的实施方式中，这一点通过调谐各激光束彼此间的强度来实现。在图4示意性示出的通过划分激光束来提供两个激光束的设置中，可以通过相应地旋转λ/2板54在薄膜偏振器56之前改变激光束的s分量和p分量来改变相对强度。
105.如以上已经详述的，根据本公开，第一激光脉冲76在短轴方向上、即进给方向上线性偏振，第二激光脉冲86在长轴方向上线性偏振。
106.本公开所基于的认知在于，以上所述的第一和第二脉冲76、86的线性偏振对于利用激光线加工的半导体材料层12的均匀性具有积极的效果。已经发现，在时间上的第一脉冲在进给方向上的偏振以及在时间上延迟的脉冲在长轴方向上的偏振中，可以产生具有规则晶粒结构的、非常均匀的50nm至60nm厚的结晶硅层。组合时间强度变化曲线的第一最大值m1与第二最大值m2的比率在此约为1：1，即在0.8至1.4之间。
107.相反，对于反向偏振，即第一脉冲在长轴方向上线性偏振而延迟的第二脉冲在短轴方向上线性偏振，则观察不到这样的积极效果。
108.以下借助实验数据对该认知进行描述：
109.待加工的半导体材料是由非晶硅在作为载体的玻璃基板上构成的50nm厚的薄层。所采用的光学装置是具有四个uv固态激光器的、发射波长为343nm的光的线性光束装置。该四个激光器以10khz的脉冲重复率运行。所发射脉冲的脉冲长度，即时间半值宽度，在15ns至20ns之间。激光脉冲的能量高达20mj。基板上、即硅层上的能量密度为220mj/cm2。类似于图5所示的方法，使来自四个激光器中的第一和第二激光器的多个第一和第二激光脉冲通过激光源的同步的触发信号分别在时间上同步，从而使各第一激光脉冲与第二激光脉冲同时发射。第三和第四激光器的多个第三和第四激光脉冲分别相对于多个第一和第二激光脉冲延时10ns至20ns。四个激光束的强度设定为，使组合时间强度变化曲线的第一最大值与第二最大值的比率(m1/m2)为1/1。
110.利用与图3a和3b所示的相应的设置将四个激光束的激光脉冲整形为激光线并作为照射线成像在非晶硅上。照射线以20mm/s的进给速度相对于半导体层移动，更确切地说是在照射线的短轴方向上。照射线在长轴方向上的长度为90mm，均匀度为1.5％(2σ)。照射线在短轴方向上的长度为67μm，均匀度为3％(2σ)。组合的时间强度变化曲线的脉冲总长为
45ns(第一最大值的半值宽度)。
111.在第一实验(实验a)中，第一和第二激光束74、78的脉冲76、80在短轴方向上线性偏振，延迟的第三和第四激光束84、88的脉冲86、90在长轴方向上偏振。
112.在第二实验(实验b)中，第一和第二激光束的脉冲在长轴方向上线性偏振，延迟的第三和第四激光束的脉冲在短轴方向上偏振。
113.图8a示出根据实验a)的激光曝光采用扫描电子显微镜拍摄的硅表面的图像，图8b示出根据实验b)的激光曝光采用扫描电子显微镜拍摄的硅表面的图像。在两个图像中，进给方向是x轴方向(照射线的短轴方向)，即相对于图8a和8b在竖直方向上。
114.图8a示出，垂直于进给方向，即在y方向上，在长轴方向上存在规则的晶粒结构。特别是可以看到，晶粒布置在约等距的垂直延伸的排中，即相应于uv激光器的波长，间距约为0.35μm。或者换言之：晶粒结构示出在进给方向上延伸的条纹图案，其中条纹等间距布置并由此给出在长轴方向上的均匀性。因此晶粒尺寸在长轴方向(y方向)上具有很高的均匀性。与在长轴方向上相比，在短轴方向上(x方向)具有较低的均匀性。
115.相反地，图8b则示出，在短轴方向(x方向)上和长轴方向(y方向)上都没有明显的均匀性。与图8a所示的晶粒结构相比，晶粒结构在晶粒的定向以及大小上都显得无序。
116.如上面已描述的，激光结晶过程基于非晶硅层的部分熔化和随后的由玻璃基板上的未熔化的固体硅开始的固化为结晶结构。熔化和固化的时间范围为10ns至100ns，随后使薄膜冷却到室温需要数百μs。10khz的脉冲重复率相应于100μs的周期。由于脉冲重复率、进给速度和照射线在进给方向上的宽度被确定为，使半导体材料的位置在曝光过程中被多次曝光，即由多个相继的脉冲辐射，这些脉冲的与脉冲重复率相应的周期小于将薄膜冷却到室温所需的时间，半导体材料在结晶过程中反复被uv光照射。此外由于数十ns的相对长时间的激光脉冲过程使得通过脉冲的曝光较长。这种多次曝光要求形成更均匀的晶粒结构。
117.如已在介绍中提到的，还已知激光的偏振，尤其是与上述多次曝光相结合，对于规则的多晶硅晶粒结构具有积极的效果。这源自于表面干涉效应(“激光诱导的周期性图案结构”，lipss)，其导致产生调制的强度分布。由此已经指出，当光在长轴方向上线性偏振时，沿长轴方向形成规则的结构，相应地，当光在短轴方向上(进给方向)线性偏振时，可在进给方向上观察到这种效果。
118.在很多公开文献中都有对lipps的讨论，例如在以下给出的参考文献(1)至(4)中。在此假设调制的强度分布通过入射光束与在表面上和在表面方向上衍射的光束的相互作用以及由此带来的脉冲能量密度的周期性分布而产生。周期性脉冲能量密度分布具有所谓的“纹波(ripples)”的形式，对于波长为λ、入射角为θ的激光来说，它们的间距为λ/(1
±
sinθ)的绝对值。因此对于垂直的光入射(θ＝0
°
)给出波长λ数量级的间距。在此“纹波”在垂直于电场向量的方向上延伸，即垂直于光束或光脉冲的偏振方向，并在电场向量方向上具有周期性。沿着“纹波”的脉冲能量密度是最小的或最大的。周期性的脉冲能量密度造成被曝光的半导体材料层上空间上的周期性温度分布，在此，周期性的温度分布相似于周期性的脉冲能量密度分布。对于周期性的温度分布还必须考虑半导体材料层中的热扩散。此外还发现，由于在半导体材料层内部的多重反射，使得脉冲能量密度的周期性分布随着半导体材料层的厚度变化。
119.综上所述，可以确定，根据这些观察，为了获得长轴方向上的周期性或规则性，电
场向量必须在长轴方向上，即光或光脉冲必须在长轴方向上线性偏振。
120.相应地，迄今人们一直假设每个脉冲必须包含在长轴方向上偏振的至少一个分量，以便能够在长轴方向上产生规则的晶粒结构。
121.根据本公开，现在已经发现，就多晶硅晶粒结构的均匀性来说，尤其有利的是，使时间上的第一脉冲76或时间上的多个第一脉冲76、80在短轴方向上、即进给方向上偏振，而使延迟的第二脉冲86或延迟的多个延迟的第二脉冲86、90在长轴方向上偏振。
122.在此对于当第二脉冲在长轴上偏振时促进规则的晶粒结构的可能的解释是，该长轴上的光与激光波长产生干涉调制(lipps)，并由此支持在该方向上的结构化的晶粒形成。如果第二脉冲在进给方向上线性偏振，则在长轴上不形成干涉调制。
123.对于为什么光在第一最大值，即第一脉冲，在短轴方向上(进给方向)的偏振对于晶粒结构有利的解释可以是，在该照射的时间段内，薄膜在长轴上被更均匀地加热，就好像在长轴方向上的偏振分量已经存在，因为在那里不发生干涉调制，第一和第二脉冲分量结构化地产生部分液相并促进晶粒结构的形成。
124.此外还观察到，在根据实验a)设定第一脉冲在进给方向上、即短轴方向上的偏振以及延迟的第二脉冲在长轴方向上的偏振时，相比于其中第一脉冲和延迟的第二脉冲在两个方向上具有相同的偏振分布的曝光来说，能量密度处理窗口的大小被放大到20至25mj/cm2(对于能量密度处理窗口为210至230mj/cm2而言)。对于这种情况，观察到的能量密度处理窗口的大小仅为约10mj/cm2(对于能量密度处理窗口为215至225mj/cm2而言)。
125.最后，可以确定，在例如图4所示的“光学延迟”中，相比于如图5和图6所示的“电子延迟”可以实现有利的结果。尤其可以确定，相比于“电子延迟”，在“光学延迟”中可以降低晶体结构中在移动方向上的非均匀性(“拍摄mura”)。
126.如上所述，在叠加来自两个(或更多)不同激光源的两个(或更多)时间上同步的激光束时，由于存在的激光源之间的时间抖动会导致强度分布中的波动。
127.在观察例如如图7示出的对于两个激光脉冲76、86的组合时间强度变化曲线96并对于四个激光脉冲形成之时，第一激光脉冲76的强度变化曲线98由两个第一激光脉冲76、80的组合强度变化曲线98组成，第二激光脉冲86的强度变化曲线100由两个第二激光脉冲86、90的组合强度变化曲线100组成。在此可以通过具有尽可能小的时间抖动(例如在ns范围内)的脉冲化激光源来使从组合强度变化曲线98到组合强度变化曲线98或者从组合强度变化曲线100到组合强度变化曲线100的变化最小。由于两个第一激光脉冲76、80或两个第二激光脉冲86、90不仅在具有光学延迟的装置中，还在具有电子延迟的装置中均来自于不同的激光源，因此这种由于存在的时间抖动造成的“涂抹”对于电子延迟和光学延迟不会带来不同的情况。
128.这样，通过叠加(组合的)强度变化曲线98、100可以得到图7中的组合时间强度变化曲线96。如图7所示，将脉冲宽度和延迟选择为，使在前脉冲98或者在前脉冲组合98与随后脉冲100或者随后脉冲组合100相叠加。在此产生第一最大值m1和第二最大值m2，其中第一最大值m1实际上不受延迟脉冲100或延迟脉冲组合100的影响(因为延迟脉冲100或延迟脉冲组合100对于组合强度变化曲线96的最大值m1没有贡献或贡献很小)，第二最大值m2的位置和表现都明显地受延迟脉冲100或延迟脉冲组合100的影响。
129.因此在第二最大值m2的变化的位置和表现中反映出第一脉冲98和时间延迟的第
二脉冲100之间存在的变化的时间抖动，特别是在从组合强度变化曲线96到组合强度变化曲线96的最大值m2的位置和表现中。结晶过程对组合的时间过程中的这些强度变化会以晶粒结构偏差、例如晶粒尺寸的偏差做出反应。
130.在此与电子延迟不同，光学延迟通过光束划分和设置光学延迟路程来实现(例如在与具有尽可能小的时间抖动的脉冲化激光源组合的情况下)，使得在前脉冲98和延迟的脉冲100具有实际上相同的时间抖动。由此在叠加脉冲98、100或脉冲组合98、100时，可使强度变化的波动最小化并且在大面积上实现非晶半导体层向多晶半导体层的均匀转化。
131.为了实现第二脉冲100相对于第一脉冲98的典型的20ns的时间延迟，需要约为6米的附加光学路径。该附加光学路径例如可以借助长焦球面望远镜来实现，该长焦球面望远镜设置在延迟路程中(例如在图4中第二子光束60的光束路径中)并且在延迟路程的入口和出口处具有共轭平面。通过这种方式可使激光束(图4中的子光束60)在大的路径段上受控地成像。对于1：1成像例如可以设置望远镜，其中物镜的焦距与目镜的焦距相同。此外还可以这样构成延迟路程，使得延迟路程(其长度)可变，例如借助可移动地设置的偏转元件，如反射镜。由此可以设定对于结晶过程最佳的脉冲长度。
132.代替通过光束划分和随后的光学延迟来得到时间延迟的激光束或激光脉冲，根据本公开还可以采用uv激光源，其中，从ir源通过由ir激光束(1030nm)产生三次谐波波长(343nm)来获得两个uv激光束。这样的uv激光源利用第一shg/thg晶体中未转换的ir脉冲能量(通常为50％)在第二shg(二次谐波产生)/thg(三次谐波产生)晶体中产生第二uv激光束。该两个uv光束彼此之间没有变化的时间抖动。然后该两个uv光束中的一个例如借助长焦球面望远镜如上所述地光学延迟。因此在该解决方案中没有必要进行分束。
133.此外还示出，在延迟脉冲100中，在长轴上的激光的角分布越小，在长轴上形成周期性结构就越成功。人们认为这种情况的原因是由于所产生的沿表面的干扰导致周期性脉冲能量密度分布的以上关于lipps效应的解释的相关性(λ/(1
±
sinθ)，其中θ为至表面法线的入射角)，入射光的角分布越小，其变化就越少，即越清晰。延迟脉冲中的光束在长轴方向上线性偏振。因此优选为靠近光轴成像的激光束设定延迟。而这意味着对于远离光轴成像的光束来说，主要是具有垂直于长轴的偏振的在前脉冲的光束。
134.参考文献(1)至(4)：
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