DE19702109C2 - Verfahren zur Erzeugung eines Bauteils aus rekristallisiertem Material, dazugehöriges Heizgerät und dessen Verwendung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material (im nachfolgenden wird darauf als "Bauteil aus rekristallisiertem Material" Bezug genommen) und auf ein Gerät, daß dafür verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Als Beispiele für ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das durch Rekristallisieren eines Bauteiles aus kristallinem Material erhalten wird (im nachfolgenden wird darauf als "Bauteil aus kristallinem Material" Bezug genommen), kann ein Dünnfilm-Halbleiter genannt werden, der für LSI-Geräte, Solarzellen und dergleichen verwendet wird. Der Dünnfilm-Halbleiter wird für gewöhnlich durch Schmelzen und Rekristallisieren des Bauteils aus kristallinem Material unter ausgewählten Bedingungen erzeugt, um eine Größe von Kristallkörnern zu erhöhen. In vielen Fällen ist der Dünnfilm-Halbleiter auf einem Substrat vorgesehen und wird mit Isolatoren abgedeckt oder dazwischen eingelegt.

Fig. 11 zeigt eine Teilschnittansicht eines Ausführungsbeispieles des vorstehend erwähnten Dünnfilm- Halbleiters. In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 132 ein Substrat, das Bezugszeichen 133 einen ersten Isolator, das Bezugszeichen 134 einen Dünnfilm-Halbleiter, das Bezugszeichen 135 einen zweiten Isolator und das Bezugszeichen 131 zeigt eine abgelegte Schicht, die das Substrat 132, den ersten Isolator 133, den Dünnfilm- Halbleiter 134 und den zweiten Isolator 135 aufweist.

Eine solche abgelegte Schicht wird erwärmt, um den Dünnfilm-Halbleiter zu rekristallisieren und somit wird die abgelegte Schicht erzeugt, die die Dünnfilm- Halbleiterschicht hat.

Fig. 12 zeigt eine erläuternde Darstellung eines herkömmlichen Gerätes zum Rekristallisieren eines Dünnfilm- Halbleiters und ein herkömmliches Verfahren zur Rekristallisation, das dieses Gerät verwendet. In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 141 eine abgelegte Schicht, die ein Substrat, einen ersten Isolator, einen Dünnfilm- Halbleiter und einen zweiten Isolator aufweist (in Fig. 12 ist zum Zwecke einer leichten Darstellung nur der Dünnfilm- Halbleiter dargestellt. Der Dünnfilm-Halbleiter in der abgelegten Schicht 141 weist die Bezugszeichen 142, 143 und 144 auf), das Bezugszeichen 142 bezeichnet eine rekristallisierte Zone des Dünnfilm-Halbleiters, das Bezugszeichen 143 bezeichnet eine durch Wärmebehandlung geschmolzene Zone des Dünnfilm-Halbleiters, das Bezugszeichen 144 bezeichnet eine ungeschmolzene Zone des Dünnfilm-Halbleiters, das Bezugszeichen 145 bezeichnet einen Susceptor zur Lagerung der abgelegten Schicht 141, das Bezugszeichen 146 bezeichnet ein Schmelzheizgerät zur Lieferung thermischer Energie an den Dünnfilm-Halbleiter, das Bezugszeichen 147 bezeichnet einen elliptischen Spiegel zum Fokussieren von Energie des Schmelzheizgerätes auf die gewünschte Region der abgelegten Schicht 141, das Bezugszeichen 148 bezeichnet eine Hilfslinie (als kurzgestrichelte Linie dargestellt), die einen Zustand veranschaulicht, in dem Energie durch den elliptischen Spiegel 147 auf die abgelegte Schicht 141 fokussiert wird, das Bezugszeichen 149 bezeichnet ein Basisheizgerät zum Erwärmen der Gesamtheit des Dünnfilm-Halbleiters auf eine gewünschte Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Dünnfilm-Halbleiters und das Bezugszeichen 150 bezeichnet einen Pfeil, der eine Abtastrichtung des Schmelzheizgerätes 146 und des elliptischen Spiegels 147 zeigt. Die abgelegte Schicht 141 und der Susceptor 145 sind innerhalb einer Kammer (in Fig. 12 nicht gezeigt) vorgesehen, zum Zwecke einer Atmosphärenregelung zur Verhinderung eines Vermischens von Unreinheiten und Fremdpartikeln und zur Einschließung der Wärme.

Gemäß dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren wird als erstes die durch den Susceptor 145 gelagerte abgelegte Schicht 141 durch das Basisheizgerät 149 auf eine gewünschte Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Dünnfilm-Halbleiters erwärmt. Anschließend wird die gegebene Zone des Dünnfilm-Halbleiters durch beispielsweise Ausstrahlen infraroter Strahlen, d. h. durch Erzeugen einer Energie von dem Schmelzheizgerät durch Erwärmen durch das Schmelzheizgerät 146 und durch Fokussieren jener Energie mit Hilfe des elliptischen Spiegels 147 auf die vorgegebene Zone der abgelegten Schicht 141 geschmolzen. Nachfolgend wird das Schmelzheizgerät 146 und der elliptische Spiegel 147 parallel zur Richtung des Pfeils 150 mit einer vorgegebenen Abtastgeschwindigkeit bewegt und somit kann die zu schmelzende vorstehend erwähnte Zone kontinuierlich entlang des Dünnfilm-Halbleiters bewegt werden, wodurch die vorgegebene Zone des Dünnfilm-Halbleiters kontinuierlich geschmolzen wird und anschließend durch Umdrehen verfestigt wird, um die Rekristallisation unter Verwendung der vorher verfestigten Zone als ein Kristallkeim zur Rekristallisation sukzessive vorwärts zu bringen. Mit dieser Rekristallisation können Kristalle erhalten werden, die eine Korngröße von mehreren Millimetern bis zu einigen Zentimetern haben, obwohl es von der Dicke des Dünnfilm- Halbleiters und der Abtastgeschwindigkeit abhängt.

Für den Fall jedoch, wo die zu schmelzende Zone breit ist, besteht die Neigung, daß ein Schmelzen des Substrates oder Abblättern des Isolators auftritt. Deshalb ist es notwendig, die zu schmelzende Zone der abgelegten Schicht 141 einzuengen, wo Energie von dem Schmelzheizgerät 146 fokussiert wird (z. B. in dem Fall, wo Energie auf einer bandförmigen Zone fokussiert wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist es notwendig, die Breite der bandförmigen Zone auf einige Millimeter einzuengen). Die Dicke den Dünnfilm- Halbleiters beträgt gewöhnlicherweise einige Mikrometer bis einige 10 Mikrometer. Deshalb ist es sehr schwierig, die Temperatur der zu schmelzenden Zone des Dünnfilm- Halbleiters konstant zu halten. Auch ist es erforderlich, daß die vorstehend erwähnte Zone der abgelegten Schicht, wo die Energie fokussiert wird, kontinuierlich entlang der abgelegten Schicht bewegt zu werden (entlang des Dünnfilm- Halbleiters). Aus diesem Grund ist es sehr schwierig, die Temperatur der zu schmelzenden Zone des Dünnfilm- Halbleiters kontinuierlich zu messen.

Gemäß dem vorstehend erwähnten herkömmlichen Verfahren wurde die Energieabgabe des Schmelzheizgerätes 146 und des Basisheizgerätes 149 durch eine Steuerung ohne Rückkoppelung gesteuert, d. h. der Dünnfilm-Halbleiter wurde durch vorheriges Einstellen der Energieabgabe und durch kontinuierliches Liefern der Energie gemäß der eingestellten Abgaben kontinuierlich geschmolzen. Jedoch gab es in einem solchen Verfahren Fälle, wo (1) die Temperatur des Substrates 132 (in Fig. 11 gezeigt) instabil wurde, beispielsweise aufgrund eines völlig ungleichmäßigen Kontakts zwischen dem Susceptor und dem Dünnfilm-Halbleiter (es gab Kontaktabschnitte und Nicht-Kontaktabschnitte) oder aufgrund einer instabilen atmosphärischen Temperatur (die Atmosphärentemperatur war durch das Verfahren hindurch nicht konstant); wo (2) die Variation der Energieabgabe von dem Schmelzheizgerät 146 und/oder des Basisheizgerätes 149 aufgrund einer instabilen Stromversorgung von der Stromquelle oder einem instabilen Steuerungssignal während dem Abtasten auftrat; wo (3) die Variation eines Abstandes zwischen dem Schmelzheizgerät 146 und dem Dünnfilm- Halbleiter 199 aufgrund einer mechanischen Ungenauigkeit eines Gerätes oder einer Schwingung des Gerätes selbst oder von außerhalb des Gerätes während dem Abtasten begann. In jenen Fällen bestand das Problem, daß die Temperatur der zu schmelzenden Zone des Dünnfilm-Halbleiters nicht konstant wurde.

Wenn ein solches Problem auftritt nimmt eine Dichte an Kristallfehlern des erhaltenen Dünnfilm-Halbleiters, wie ein Versetzungshaufen, ein Kristallzwilling, Versetzung und einer Unterkorngrenze zu und somit neigt die Kristallqualität dazu, ungleichmäßig zu werden.

Auch wenn die Temperatur der geschmolzenen Zone des Dünnfilm-Halbleiters zu niedrig ist, kann eine ausreichende Schmelzung nicht ausgeführt werden, und wenn sie zu hoch ist, z. B. in der in Fig. 11 gezeigten abgelegten Schicht 131, tritt ein Fall ein, wo der erhaltene Dünnfilm- Halbleiter 134 von dem Isolator 133 oder 135 abblättert.

In dem durch ein solches, vorstehend erwähntes, Verfahren erhaltener Dünnfilm-Halbleiter neigen die Probleme mit der Erscheinung und der Kristallinität dazu, aufzutreten und die Proportion des Abschnittes, der als ein Produkt verwendet werden kann ist geringer, d. h. der Ertrag reduziert sich.

Aus der DE 27 23 915 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen einer kristallinen Dünnschicht offenbart. Dabei wird vorgeschlagen, einen Spiegel zu verwenden, der konvex oder konkav geformt ist. Ferner ist aus der DE 38 07 302 A1 eine Kombination einer ellipsoiden Spiegelfläche mit einer parabolischen Spiegelfläche offenbart.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizgerät und ein dazu gehöriges Heizverfahren zu schaffen, das eine Heizquelle und einen elliptisch gekrümmten Spiegel zur gezielten Wärmeabgabe aufweist, wobei dieses Gerät und das Verfahren derart verbessert ist, daß eine Störung der Wärmeübertragung durch die Heizquelle möglichst vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 9 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist vorzuziehen, daß eine Regelvorrichtung eine Vorrichtung zum Messen der Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material aufweist und eine Vorrichtung zur Regelung einer Energiemenge, die von dem Schmelzgerät auf das Bauteil aus kristallinem Material geliefert wird, so daß der gemessene Wert zum vorgegebenen Wert konvergiert.

Es ist auch vorzuziehen, daß die vorstehend erwähnte Regelvorrichtung eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material aufweist und eine Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die von dem Schmelzgerät an das Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, so daß der gemessene Wert auf den zuvor eingestellten Wert konvergiert.

Fig. 1 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material am Beispiel eines Spiegels gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein kreisförmiges Bauteil aus kristallinem Material von Quarzstiften gelagert wird.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur des Basisheizgerätes zeigt.

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel der Struktur des Basisheizgerätes zeigt.

Fig. 5 ist eine Querschnittansicht des erfindungsgemäßen Spiegels und Schmelzheizgerätes.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Spiegels und eines Trägerbauteiles des Schmelzheizgerätes am Beispiel des Spiegels gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht eines Verfahrens zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material unter Verwendung mehrerer Schmelzheizgeräte am Beispiel von Schmelzgeizgeräten mit Spiegeln gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 8 ist eine erläuternde Ansicht eines anderen Verfahrens zur Erzeugung des Bauteiles aus rekristallisiertem Material am Beispiel von Schmelzheizgeräten mit Spiegeln gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht eines Zustandes, in dem Strahlen von dem Schmelzheizgerät auf einen Brennpunkt auf der Brennpunktoberfläche fokussiert werden (ein Brennpunkt an der dem elliptischen Spiegel gegenüberliegenden Seite).

Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einem Abstand (Abszisse) von dem Brennpunkt auf der Brennpunktoberfläche und einer Beleuchtungsstärke (Ordinate) bei jenem Abstand zeigt.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer abgelegten Schicht, die das Bauteil aus rekristallisiertem Material hat.

Fig. 12 ist eine erläuternde Ansicht eines herkömmlichen Verfahrens zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material.

Fig. 13 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Nachteil einer Querschnittsgestalt eines herkömmlichen elliptischen Spiegels zeigt.

Zur Erzeugung des Bauteiles aus rekristallisiertem Material wird Energie auf die Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material geliefert, um die vorgegebenen Zone davon zu schmelzen, wobei mit Energie belieferte geschmolzene Zone kontinuierlich entlang der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bewegt wird, wobei eine Energiemenge in Übereinstimmung mit einer gemessenen Dimension oder Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material reguliert wird und wobei dadurch die gewünschte Region des Bauteiles aus kristallinem Material rekristallisiert werden kann und ein Bauteil aus rekristallisiertem Material erhalten werden kann, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat.

Es gibt ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die an das vorstehend erwähnte Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, bei dem/der die Leistungsversorgung an eine Energieerzeugungsquelle geregelt wird, wobei ein Abstand zwischen der Energieerzeugungsquelle und dem vorstehend erwähnten Bauteil aus kristallinem Material geregelt wird oder eine Abtastgeschwindigkeit der energieerzeugenden Quelle (Übertragungsgeschwindigkeit) geregelt wird.

Das vorstehend erwähnte Bauteil aus kristallinem Material kann sowohl aus einem Material bestehen, das Kristalle hat, als auch aus amorphem Material. In der vorliegenden Erfindung wird das Wort "Rekristallisation", zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, das die Kristallisation eines amorphen Materials mit umfassen soll und ein Bauteil aus rekristallisiertem Material werden, das Kristalle hat.

Die Dicke des in der vorliegenden Erfindung verwendeten vorstehend erwähnten Bauteiles aus kristallinem Material kann wunschgemäß ausgewählt werden. Beispielsweise, kann dessen Dicke im allgemeinen ungefähr 0,1 µm bis ungefähr 60 µm betragen, wenn ein Dünnfilm-Halbleiter als Bauteil aus kristallinem Material verwendet wird.

Die Form der geschmolzenen Zone auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material, die durch die vorstehend erwähnte Energie geschmolzen wird (im nachfolgenden wird darauf als "Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone" Bezug genommen) variiert in Abhängigkeit von der Gestalt der energieerzeugenden Quelle (im nachfolgenden soll darauf als "Schmelzheizgerät" Bezug genommen werden), und ist für gewöhnlich bandförmig oder kreisförmig. Wenn die Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone bandförmig oder kreisförmig ist, ist es leicht, die Oberflächengestalt und die Dimension davon abzuschätzen.

Zusätzlich zu den bandförmigen und kreisförmigen Gestalten können verschiedene andere Gestalten wie beispielsweise eine halbkreisförmige Gestalt in Erwägung gezogen werden. In einem Fall, wo die Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone bandförmig ist, ist es vorzuziehen, ein Verfahren zur Fokusierung von Energie zu verwenden, in dem Licht von dem Schmelzheizgerät auf die gewünschte Region auftrifft unter Verwendung von beispielsweise einem elliptischen Spiegel und einem Verfahren unter Verwendung eines Kohlenstoffstreifenheizgerätes und dergleichen aufgebracht wird. In einem Fall, in dem die Oberflächengestalt kreisförmig gemacht wird, ist es empfehlenswert, ein Verfahren zu verwenden, in dem als Schmelzheizquelle Energiestrahlen wie z. B. Laserstrahlen und Elektronenstrahlen verwendet werden.

Als Vorrichtung zur Steuerung der Dimension der geschmolzenen Zone, damit diese konstant wird und/oder damit die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material gleichmäßig wird, gibt es z. B. eine kombinierte Verwendung einer Vorrichtung zur Messung der Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material und einer Vorrichtung zur Regulierung eines Energiebetrages, der von dem Schmelzheizgerät an das Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, so daß der gemessene Wert gegen den voreingestellten Wert konvergiert, und eine kombinierte Verwendung einer Vorrichtung zur Messung einer Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material und einer Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die von dem Schmelzheizgerät an das Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, so daß der gemessene Wert gegen den voreingestellten Wert konvergiert.

In einem Fall, in dem die vorstehend beschriebene Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone bandförmig ist, ist es vorzuziehen, daß die Breite der bandförmigen geschmolzenen Zone von 0,1-10 mm geht, und in Anbetracht der Berücksichtigung des Erhaltens eines guten Erscheinungsbildes des Bauteiles aus rekristallisiertem Material und der Herstellung einer gleichmäßigen Kristallqualität insbesondere von 1-3 mm. Wenn die Breite größer ist als der vorstehend beschriebene Bereich, tritt ein Fall ein, wo die Dimension und Temperatur der geschmolzenen Zone nicht geeignet geregelt werden kann und ein Substrat wird geschmolzen, wenn es zusammen mit dem Bauteil aus kristallinem Material verwendet wird, oder das Bauteil aus kristallinem Material wird von einem Isolator getrennt, wenn beide miteinander verwendet werden. Im Gegensatz dazu, wenn die Breite geringer als der vorstehend beschriebene Bereich ist, gibt es einen Fall, in dem das Bauteil aus kristallinem Material nicht geschmolzen werden kann oder das Schmelzen nicht ausreichend ist.

In einem Fall, in dem die vorstehend beschriebene Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone kreisförmig ist, ist es vorzuziehen, daß der Durchmesser der kreisförmigen geschmolzenen Zone in Anbetracht der Berücksichtigung des Erhaltens des Bauteiles aus rekristallisiertem Material mit einem guten Erscheinungsbild und einer gleichmäßigen Kristallqualität von einigen Mikrometern zu einigen Zentimetern reicht. In vielen Fällen wird der Durchmesser im allgemeinen so geregelt, daß er in den Bereich von 20- 100 µm liegt. Wenn der Durchmesser der geschmolzenen Zone über dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt, gibt es einen Fall, in dem die Dimension und Temperatur der geschmolzenen Zone nicht geeignet geregelt werden kann und ein Substrat wird geschmolzen, wenn es zusammen mit dem Bauteil aus kristallinem Material verwendet wird, oder das Bauteil aus kristallinem Material wird von einem Isolator getrennt, wenn beide zusammen verwendet werden. Im Gegensatz dazu, wenn der Durchmesser unterhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches liegt, gibt es einen Fall, in dem das Bauteil aus kristallinem Material nicht geschmolzen werden kann oder das Schmelzen nicht ausreichend ist.

Im Falle des Verfahrens, in dem die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material geregelt wird, um gleichmäßig zu sein, indem die Dimension der geschmolzenen Zone geregelt wird, um während des Abtastens konstant zu sein (während der Übertragung des Schmelzheizgerätes), wird die Breite oder der Durchmesser der Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone während des Abtastens auf einen gewünschten Wert voreingestellt. Unter Berücksichtigung, daß die Kristallqualität des Bauteiles aus kristallinem Material gleichmäßig gemacht wird, ist es vorzuziehen, daß die aktuell gemessene Breite oder der Durchmesser der geschmolzenen Zone während dem Abtasten geregelt wird, so daß er zwischen 80 und 120% des eingestellten Wertes liegt und noch günstiger zwischen 95 und 115%.

In einem Fall, in dem die vorstehend beschriebene Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone bandförmig ist, wird diese bandförmige geschmolzene Zone so hergestellt, daß sie in einem rechten Winkel zur Übertragungsrichtung liegt und kontinuierlich entlang des Bauteiles aus kristallinem Material bewegt wird, wodurch die gewünschte Region des Bauteiles aus kristallinem Material rekristallisiert wird. Im Falle der kreisförmigen geschmolzenen Zone wird die gewünschte Region durch kontinuierliches Bewegen der geschmolzenen Zone längs des Bauteiles aus kristallinem Material bewegt, um die gewünschte Region, die rekristallisiert werden soll, abzudecken.

Hinsichtlich des Schmelzheizgerätes kann eine einzelne Verwendung davon genügen und die Verwendung von mehreren davon macht es möglich, mehrere Zonen des Bauteiles aus kristallinem Material zu rekristallisieren, was zur Verkürzung einer Rekristallisationszeit beiträgt.

Wie vorstehend beschrieben wurde, sind Beispiele des kristallinen Materials Materialien, die eine Kristallstruktur oder eine amorphe Struktur besitzen. Jene Bauteile aus kristallinem Material können rekristallisiert werden oder kristallisiert werden, um eine Kristallstruktur zu erhalten, die eine gleichmäßige Kristallqualität besitzt, durch das Schmelzen unter Verwendung der vorliegenden Erfindung.

Als das vorstehend beschriebene kristalline Material können z. B. Halbleiter-Materialien exemplarisch genannt werden, wie Silicium, GaAs, InP, Ge, CdS, CdTe und CuInSe₂, elektrisch leitfähige Materialien wie C, Fe und Al, Isolationsmaterialien wie SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃ und BN und dergleichen. Die vorstehend beschriebenen kristallinen Materialien wie Silicium und GaAs sind Halbleitermaterialien und werden für LSI-Geräte und Solarzellen verwendet. Die Verwendung von solchen kristallinen Materialien, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung rekristallisiert werden, ermöglicht es, hochleistungsfähige LSI-Geräte und Solarzellen zu schaffen. Das Bauteil aus kristallinem Material kann die Gestalt eines Blattes, eines Films, Pulvers, Partikels, eines kugelförmigen Körpers oder einer kreisförmigen Säule, quadratischen Stütze haben. Unter Berücksichtigung geringer Materialkosten und leichter Handhabung ist ein blattförmiges Bauteil vorteilhaft. In Anbetracht einer Anwendung für Halbleitergeräte wie LSI- Geräte und Solarzellen ist es auch vorzuziehen, daß ein Dünnfilm-Halbleiter, d. h. das Bauteil aus kristallinem Material ein Silicium-Halbleiter ist.

In einem Fall, wo das Bauteil aus kristallinem Material ein Dünnfilm-Halbleiter ist, ist es unter Berücksichtigung des Wärmewiderstandes vorzuziehen, daß dieser Dünnfilm- Halbleiter auf einem Isolationssubstrat angeordnet wird. Wenn ein großer Unterschied im Wärmeausdehnungseffizienten zwischen dem Isolationssubstrat und dem Dünnfilm-Halbleiter besteht, besteht ein Problem, das nämlich eine große Spannung zwischen den zweien auftritt. Um dieses Problem zu beseitigen ist es vorzuziehen, dieselben Materialien oder Materialien derselben Natur für diese Breite zu verwenden. Wenn z. B. der Dünnfilm-Halbleiter den Silicium-Halbleiter verwendet, ist es vorzuziehen, daß das Halbleiter-Substrat ein Silicium-Substrat ist. Dies ist aus der Sicht vorteilhaft, daß die Spannung die zwischen dem Substrat und dem Dünnfilm-Halbleiter zur Zeit der Wärmebehandlung auftritt, klein wird, da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates nahezu derselbe wie jener des Dünnfilm- Halbleiters ist.

Es ist auch unter Berücksichtigung der Verhinderung einer Agglomeration des Dünnfilm-Halbleiters beim Schmelzen vorzuziehen, daß der vorstehend beschriebene Dünnfilm- Halbleiter, der zwischen den Isolatoren eingelegt ist, auf dem Isolationssubstrat oder dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist. In Bezug auf die anderen Bauteile aus kristallinem Material für den Dünnfilm-Halbleiter ist es auch aus demselben Grund vorzuziehen, daß diese zwischen den Isolatoren eingelegt werden und der Rekristallisationsbehandlung unterworfen werden.

Unter Berücksichtigung des Wärmewiderstandes, einer Wärmeisolationseigenschaft und einer Durchlässigkeit von Energie wie Licht, ist es auch vorzuziehen, daß die vorstehend beschriebenen Isolatoren jeweils aus einem Silicium-Oxid-Film, einem Silicium-Nitrid-Film oder einer Kombination davon aufgebaut werden.

Als erstes wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material und dem Gerät dafür unter Verwendung der Zeichnungen erläutert, wobei die Dimension der vorgegebenen geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, die durch Energie geschmolzen wird, gemessen wird, und die geschmolzene Zone, die mit Energie versorgt wird, kontinuierlich längs der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bewegt wird, wobei eine an die vorstehend beschriebene vorgegebene Zone des Bauteiles aus kristallinem Material gelieferte Energiemenge reguliert wird, in Abhängigkeit des gemessenen Wertes, und wobei die Dimension der geschmolzenen Zone konstant gehalten wird.

Fig. 1 ist eine Ansicht, worin eine Kombination optischer Geräte verwendet wird, z. B. eine CCD-Kamera und ein Breitenanalysator als Vorrichtung zur Messung der Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, daß durch Energie geschmolzen wird, eine Kombination eines PID-Reglers und eines Leistungsversorgungsgerätes als Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die geliefert werden soll, und ein Dünnfilm-Halbleiter als das Bauteil aus kristallinem Material.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine abgelegte Schicht, die einen Dünnfilm-Halbleiter als das Bauteil aus kristallinem Material hat. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Substrat und das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen ersten Isolator. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine rekristallisierte Zone in dem Dünnfilm-Halbleiter. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Zone, die durch Wärmebehandlung auf dem Dünnfilm-Halbleiter geschmolzen ist. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Zone, die keiner Wärmebehandlung auf dem Dünnfilm-Halbleiter unterworfen wird. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen zweiten Isolator. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Quarzkammer. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet ein Basisheizgerät. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Schmelzheizgerät. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen elliptischen Spiegel. Erfindungsgemäß wird en Spiegel gemäß den Fig. 5 und 9 eingesetzt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Trägerelement. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Inspektionsloch. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Filter. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Linse. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Spiegel. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine CCD-Kamera. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Breitenanalysator. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen PID-Regler. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet ein Stromversorgungsgerät. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine CRT (Kathodenstrahlröhre). Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein Bild der rekristallisierten Zone des Dünnfilm-Halbleiters, das auf der CRT reflektiert wird. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet ein Bild einer Zone, die mittels Wärmebehandlung auf den Dünnfilm-Halbleiter geschmolzen ist, die auf der CRT reflektiert wird. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ein Bild einer Zone, die keiner Wärmebehandlung wie in dem Dünnfilm- Halbleiter unterworfen wird, die auf der CRT reflektiert wird. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet eine Hilfslinie (gestrichelte Linie), die einen Zustand veranschaulicht, in dem durch das Schmelzheizgerät 10 erzeugte Energie auf die abgelegte Schicht 1 mittels des elliptischen Spiegels 11 fokussiert wird. Das Bezugszeichen 26 bezeichnet eine Hilfslinie (abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie), die einen Überwachungszustand der CCD-Kamera 17 zeigt, von der rekristallisierten Zone, der durch die Wärmebehandlung geschmolzene Zone und der Zone, die keiner Wärmebehandlung auf dem Dünnfilm-Halbleiter unterworfen wird. Bezugszeichen 27 bezeichnet einen Pfeil, der eine Abtastrichtung des Trägerelementes 12 und des Spiegels 16 anzeigt.

In Fig. 1 sind die Bezugszeichen 1-15 Querschnittansichten der jeweiligen Abschnitte. In diesem Verfahren wird der Dünnfilm-Halbleiter als Bauteil aus kristallinem Material verwendet und in einer abgelegten Schichtstruktur erzeugt und einer Wärmebehandlung unterworfen. Als kristallines Material kann jedes jener vorstehend erwähnten verwendet werden und es kann ausschließlich der Wärmebehandlung unterzogen werden ohne in der abgelegten Schichtstruktur gebildet zu sein.

Zuerst wird die abgelegte Schicht 1 in die Quarzkammer 8 gegeben und anschließend wird die Quarzkammer 8 mit einer Inertgasatmosphäre wie einer N₂-Gasatmosphäre befüllt. Die abgelegte Schicht kann der vorstehend beschriebenen Wärmebehandlung unterzogen werden, ohne daß sie in die Quarzkammer 8 gelegt wurde, oder ohne daß die Quarzkammer 8 mit der Inertgasatmosphäre befüllt wurde. In jenem Fall jedoch besteht eine Möglichkeit, daß Wirkungen eines hochreinen Kristalls und eingeschlossener Wärme nicht erwartet werden können.

Als die Kammer wird die Quarzkammer in geeigneter Weise verwendet, wie vorstehend beschrieben wurde, und zusätzlich kann eine Kammer aus rostfreiem Stahl verwendet werden. Im Falle der Kammer aus rostfreiem Stahl als eine Erwärmungsvorrichtung gibt es ein Verfahren zur Schaffung eines Heizgerätes im inneren der Kammer und dergleichen und als eine Vorrichtung zum Messer der Dimension und der Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteils aus kristallinem Material gibt es ein Verfahren des Vorsehens der Kammer mit einem Beobachtungs- oder Überwachungsfenster und Messen durch das Fenster. Es ist vorzuziehen, daß das Fenster mit einem Material wie Quarz abgedichtet ist.

Es ist auch nicht notwendig, die herkömmliche Aufnahme zu verwenden, die verwendet wurde, um eine große Fläche gleichmäßig zu erwärmen (in der herkömmlichen Aufnahme bestand die Möglichkeit, daß einige Abschnitte davon das Bauteil aus kristallinem Material berührten und andere Abschnitte davon das Bauteil aus kristallinem Material nicht berührten, was die gleichmäßige Erwärmung behinderte). Die herkömmliche Aufnahme wird für gewöhnlich aus Kohlenstoff hergestellt und ihre Wärmeakkumulation ist sehr hoch. Aus diesem Grund gab es ein Problem in einem Fall, wo das Bauteil aus kristallinem Material auf der herkömmlichen Aufnahme wärmebehandelt wurde, daß es nämlich eine lange Zeitdauer zum Anheben und Absenken der Temperatur des Bauteiles aus kristallinem Material benötigte. Mit anderen Worten, da die herkömmliche Aufnahme in dem Verfahren nicht verwendet werden braucht, kann die Temperatur des Bauteiles aus kristallinem Material in einer kurzen Zeitdauer angehoben und abgesenkt werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist es vorzuziehen, daß das vorstehend beschriebene Bauteil aus kristallinem Material mit Quarzstiften 30a, die auf einem Quarzring 30b montiert sind, gelagert wird, in Anbetracht der Vergrößerung eines Wärmewiderstandes und einer Wärmeisolationseigenschaft und der Reduzierung einer Kontamination aufgrund von Verunreinigungen. Fig. 2 zeigt ein scheibenförmiges Bauteil aus kristallinem Material 4a, das mit den Quarzstiften gelagert wird. Das Bauteil aus kristallinem Material kann mit den Quarzstiften gelagert werden, unabhängig von dessen Gestalt, in der selben Art und Weise wie vorstehend beschrieben wurde. Die Form des Quarzringes und des Quarzstiftes und der Anzahl an Quarzstifte kann wunschgemäß ausgewählt werden. Ebenso gibt es ein Verfahren zum Abstützen des Bauteiles aus kristallinem Material mit Stiften, die aus Aluminium, SiC oder dergleichen anstatt Quarz hergestellt sind.

Es ist auch vorzuziehen, daß die Gesamtheit der abgelegten Schicht 1 durch das Basisheizgerät 9 vom Boden der Quarzkammer 8 erwärmt wird, in Anbetracht eines Punktes der Reduzierung einer thermischen Spannung, die auf das Bauteil aus kristallinem Material aufgebracht wird, nämlich durch Reduzieren einer Temperaturdifferenz zwischen der geschmolzenen Zone und der ungeschmolzenen Zone (der verfestigten Zone und der ungeschmolzenen Zone). Die Heiztemperatur der abgelegten Schicht 1 durch das Basisheizgerät ist nicht höher als der Schmelzpunkt des Bauteiles aus kristallinem Material, d. h., des Dünnfilm- Halbleiters. Diese Heiztemperatur wird wunschgemäß ausgewählt, in Abhängigkeit der Art des Bauteils aus kristallinem Material. Zum Beispiel, wenn das Bauteil aus kristallinem Material ein Silicium-Material ist, ist die Heiztemperatur für gewöhnlich nicht niedriger als 1100°C und nicht höher als 1400°C, in Anbetracht der ausreichenden Reduzierung der vorstehend beschriebenen thermischen Spannung und eines Ausgangs des Schmelzheizgerätes.

Als Basisheizgeräte 9 gibt es eine IR-Halogenlampe (Infrarotstrahlenhalogenlampe), eine Kohlenstofflampe, ein RF-Heizgerät (Hochfrequenzheizgerät) und dergleichen. Es gibt verschiedene Strukturen davon, z. B. eine, bei der eine Vielzahl an säulenförmigen Heizquellen im wesentlichen in einer Ebene und parallel zueinander angeordnet sind; eine, bei der es zwei Sets an mehreren säulenförmigen Heizquellen gibt, die in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind, und ein Set von mehreren säulenförmigen Heizgeräten, die in einem rechten Winkel zu einem anderen Set von mehreren säulenförmigen Heizquellen angeordnet sind (ein Beispiel eines Aufbaus von jenem Basisheizgerät 9a ist in Fig. 3 gezeigt); eines, bei dem eine Vielzahl an Heizquellen in der konzentrischen Form kombiniert sind (ein Beispiel einer Struktur von jenem Basisheizgerät 9b ist in Fig. 4 gezeigt), und dergleichen. Vom Standpunkt der Wärmeeffizienz hergesehen, ist die vorstehend beschriebene Struktur insbesondere vorzuziehen, in der zwei Sets an einer Vielzahl von säulenförmigen Heizquellen im wesentlichen in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind, und ein Set an einer Vielzahl von säulenförmigen Heizquellen so angeordnet ist, daß es im wesentlichen in einem rechten Winkel zu einem anderen Set der Vielzahl an säulenförmigen Heizquellen angeordnet ist.

Im nachfolgenden werden durch Lieferung elektrischen Stroms an das Schmelzheizgerät 10 von dem Stromversorgungsgerät 20 Energien wie eine thermische Energie, eine optische Energie oder eine elektronische Energie erzeugt und durch den elliptischen Spiegel 11 durch den Isolator 7 hindurch auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material fokussiert, um die vorgegebene Zone des Dünnfilm- Halbleiters partiell aufzuschmelzen, d. h. das Bauteil aus kristallinem Material. In Fig. 1 wird das Bauteil aus kristallinem Material durch den Isolator 7 erwärmt und es geht nicht durch den Isolator 7, ohne zu sagen, daß es möglich ist, das Bauteil aus kristallinem Material durch Erwärmen zu kristallisieren.

Als Schmelzheizgerät 10 gibt es eine Halogenlampe, eine Kohlenstoffstreifenlampe, einen Laserstrahl, einen Elektronenstrahl und dergleichen. Auch wenn das Schmelzheizgerät in der Gestalt einer Säule ist, ist es möglich, die Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone bandförmig zu machen. Im Falle, in dem das Schmelzheizgerät ein Gerät zur Erzeugung von Energiestrahlen wie Laserstrahlen und Elektronenstrahlen ist, kann die Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone kreisförmig gemacht werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Heizgeräts, gibt das Schmelzheizgerät keine Störung auf den elliptischen Spiegel, d. h., es berührt den Spiegel nicht. Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer geschnittenen Gestalt eines solchen elliptischen Spiegels. In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 11a den elliptischen Spiegel, das Bezugszeichen 10a das Schmelzheizgerät, das Bezugszeichen 28a eine Hilfslinie, die einen extrapolierten Kreis erläutert und einen Teil davon als Umfang hat, der der Konkave 28 in der Gestalt eines Segmentes entspricht, das Bezugszeichen 29 eine elliptische Hilfslinie zur Veranschaulichung einer Hauptachse der Ellipse. A bezeichnet eine Länge der Nebenachse der Ellipse während B eine Länge der Hauptachse der Ellipse zeigt und F einen Abstand von dem Mittelpunkt der Ellipse zum Brennpunkt anzeigt.

Es ist vorzuziehen, daß das vorstehend beschriebene Schmelzheizgerät in der Gestalt einer Säule ist, insbesondere einer kreisförmigen Säulengestalt, in Anbetracht, daß die mit Energie versorgte Zone, d. h. die Oberfläche der geschmolzenen Zone, leicht in der bandförmigen Gestalt hergestellt werden kann.

Es ist bevorzugt, daß wenn A die Länge der Nebenachse der Ellipse, B die Länge der Hauptachse der Ellipse und der Radius des Kreises R₁ ist, R₁ durch die folgende Gleichung dargestellt wird:

R₁ = A²/B.

Wenn das vorstehend beschriebene Schmelzheizgerät eine kreisförmige Säulengestalt hat, ist der Abschnitt des elliptischen Spiegels eine Ellipse, der eine Konkave mit einer spezifischen Krümmung hat und die Konkave wird durch Extrapolieren eines Kreises mit der Krümmung erzeugt, wobei es vorzuziehen ist, daß der Mittelpunkt des Kreises mit einem der Brennpunkte der Ellipse übereinstimmt, und das, im Fall, wo angenommen wird, daß die Länge der Nebenachse der Ellipse A sein soll, die Länge der Hauptachse der Ellipse B sein soll und der Radius des Schmelzheizgerätes R₂ sein soll, ist es vorzuziehen, daß die Länge B durch die folgende Gleichung dargestellt wird:

[(A²/R₂) + R₂]/2 ≦ B ≦ A²/R₂.

Wenn das Schmelzheizgerät, daß den Radius R₂ hat, auf dem Brennpunkt der Ellipse angeordnet ist, für den Fall einer normalen Ellipse, tritt eine geometrische Störung auf, d. h., ein Kontakt oder Überlappen, wenn R2 durch die folgende Gleichung dargestellt wird:

R₂ ≧ B - F = B - (B² - A²)^1/2,

(wobei F ein Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Ellipse und dem Brennpunkt ist). Jedoch wird diese Bedingung durch Vorsehen der vorstehend beschriebenen Konkave auf der gegenüberliegenden Reflektionsoberfläche eliminiert. In der vorliegenden Erfindung wird die Länge B, die zum Fokussieren von Licht wirksam ist, durch die folgende Gleichung dargestellt:

[(A²/R₂) + R₂]/2 ≦ B ≦ A²/R₂,

(wobei R2 die folgende Bedingung erfüllen muß: R₂ ≦ A²/B), und, wenn A, B und R₂ im Bereich liegen, der durch diese Gleichung dargestellt wird, wird das Fokussieren von Licht besonders wirksam.

Anschließend wird die Dimension der teilweise geschmolzenen Zone des vorstehend beschriebenen Dünnfilm-Halbleiters mit der CCD-Kamera 17 unter Verwendung des Filters 14, der Linse 15 und des Spiegels 16 überwacht, die auf dem Inspektionsloch 13 angeordnet ist und auf dem Trägerelement 12 und dem Spiegel 11 montiert ist, was am Beispiel eines elliptischen Spiegels dargestellt ist. Da das Schmelzheizgerät 10 in Fig. 1 die Gestalt einer Säule hat, wird die Oberflächengestalt der geschmolzenen Zone des Dünnfilm-Halbleiters bandförmig. Deshalb kann die Dimension der geschmolzenen Zone durch Messen der Breite jener bandförmigen Gestalt unter Verwendung der CCD-Kamera 17 gemessen werden. Die Dimension der geschmolzenen Zone wird auf einen gewünschten Wert voreingestellt und durch einen PID-Regler, der im nachfolgenden beschrieben werden soll, geregelt, um auf den voreingestellten Wert hin zu konvergieren.

Die Vergrößerung der Linse 15 kann wahlweise in Anbetracht eines Verhältnisses zwischen der Dimension der geschmolzenen Zone und der Auflösung der CCD-Kamera 17 wahlweise gewählt werden. Zum Beispiel ist in einem Fall, wo die Oberfläche der geschmolzenen Zone eine bandförmige Gestalt hat und die Breite der bandförmigen Gestalt unter Verwendung einer im Handel erhältlichen CCD-Kamera mit einem 2/3-Inch (8,8 mm)-CCD-Element mit einer Horizontalauflösung von 570 auf ungefähr 2 mm ± 10% geregelt wird, und die Auflösung von ungefähr 100 µm ist herkömmlicherweise notwendig und es ist auch erforderlich, daß die Linsenvergrößerung nicht niedriger als 0,15 mal ist (15 µm/100 µm = 0,15), da die Auflösung jener CCD-Kamera 15 µm (8,8 mm/570 = 15 µm) ist. Da es notwendig ist, daß die Breite der geschmolzenen Zone gemessen wird, ist ein Sichtfeld notwendig, das größer als jene Breite ist. Es ist üblich, das Sichtfeld nicht kleiner als 120% der Oberfläche der Breite der geschmolzenen Zone zu machen. In jenem Fall ist es notwendig, daß die Vergrößerung der Linse nicht mehr als 3,7 mal ist (8,8 mm/(2 mm × 1,20) = 3,7).

Der Filter 14 ist dazu vorgesehen, eine Lichtintensität zu reduzieren.

Es ist vorzuziehen, daß die Oberfläche des Spiegels 16 einer geeigneten Beschichtung unterworfen wird, um die infraroten Strahlen nicht zu reflektieren, die von der geschmolzenen Zone zur CCD-Kamera ausgesendet werden. Durch jene Beschichtung kann die CCD-Kamera vor Strahlungswärme, d. h. infraroten Strahlen, geschützt werden.

Eine optische Reflektion der teilweise geschmolzenen Zone des vorstehend beschriebenen Dünnfilm-Halbleiters unterscheidet sich von jener der festen Zone und deshalb kann die teilweise geschmolzene Zone mit der CCD-Kamera 17 überwacht werden. Obwohl der Dünnfilm-Halbleiter in Fig. 1 mit dem Isolator 7 bedeckt ist, dringt das meiste Licht durch den Isolator und deshalb kann die teilweise geschmolzene Zone überwacht werden. Die durch die CCD- Kamera 17 überwachte teilweise geschmolzene Zone wird auf der CRT 21 zusammen mit der festen Zone reflektiert und ein Bildsignal wird mit dem Breitenanalysator 18 behandelt, um die Oberflächenbreite der geschmolzenen Zone zu messen. Die Daten der gemessenen Oberflächenbreite der geschmolzenen Zone werden an den PID-Regler 19 gesendet und mit dem dort voreingestellten Wert verglichen und anschließend wird ein Regelwert zur Kalibrierung eines Ausgangswertes des Schmelzheizgerätes 10 berechnet. Für die für jene Berechnung verwendete PID-Regelung kann z. B. eine P- Regelung, I-Regelung, D-Regelung, P-I-Regelung und all die anderen regelbaren Kombinationen in Erwägung gezogen werden. Die Oberflächenbreite der vorstehend beschriebenen geschmolzenen Zone kann durch Empfangen eines Signals direkt von der CCD-Kamera 17 durch den Breitenanalysator 18 ohne Verwendung der CRT 21 gemessen werden. Der geregelte Wert zur Kalibrierung des Ausgangswertes des Schmelzheizgerätes 10 wird an das Stromversorgungsgerät 20 gesendet und eine elektrische Leistung wird in Übereinstimmung mit dem kalibrierten Ausgangswert des Schmelzheizgerätes 10 an das Schmelzheizgerät 10 geliefert.

Die Breite der geschmolzenen Zone kann an einem Punkt gemessen werden oder sie kann an mehreren Punkten gemessen werden und die vorstehend beschriebene Regelung wird ausgeführt, basierend auf einem Durchschnittswert der gemessenen Breiten. Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Trägerelementes 12a, das eine Vielzahl (3) an Inspektionslöchern 13a hat. Durch Vorsehen der jeweiligen Inspektionslöcher mit einem Filter, einem Spiegel und einer CCD-Kamera kann die Breite der geschmolzenen Zone an mehreren Punkten gemessen werden. In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 10b das Schmelzheizgerät und das Bezugszeichen 11b bezeichnet den elliptischen Spiegel.

Mit dem Regeln der Breite der geschmolzenen Zone zu dessen Kalibrierung auf den voreingestellten Wert, indem das Trägerelement 12 zusammen mit dem Schmelzheizgerät 10, dem elliptischen Spiegel 11, dem Filter 14, der Linse 15 und dem Spiegel 16 in eine Richtung eines Pfeils 27 bewegt wird, kann ein Dünnfilm-Halbleiter, d. h. ein Bauteil aus rekristallisiertem Material mit einer gleichmäßigen Kristallqualität erhalten werden, sogar für den Fall, in dem die Temperatur des Substrates 2 instabil ist, und es tritt eine Variation des Energieausgangs des Basisheizgerätes 9 während dem Abtasten auf, oder eine Variation eines Abstandes zwischen dem Schmelzheizgerät 10 und der abgelegten Schicht 1 während dem Abtasten.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet die "Kristallqualität" eine Dichte an Kristallfehlern oder Ungleichmäßigkeiten der Kristallorientierung wie eine Versetzungshäufung, Doppelkristall, Versetzung und Unterkorngrenze, und die "gleichmäßige Kristallqualität" bedeutet, daß die Dichte der Kristalldefekte geringer ist und die Kristallorientierung gleichmäßig ist.

Auch in Fig. 1 wird das Trägerelement 12 in der Richtung eines Pfeils 27 zusammen mit dem Schmelzheizgerät 10, dem elliptischen Spiegel 11, dem Filter 14, der Linse 15 und dem Spiegel 16 bewegt und es ist ausdrücklich so, daß dieselbe Wirkung auch durch ein Verfahren des Bewegens der abgelegten Schicht 1 erhalten werden kann.

Zusätzlich kann das beabsichtigte Bauteil aus rekristallisiertem Material unter Verwendung eines Verfahrens des Messens der Dimension der geschmolzenen Zone des vorstehend erwähnten Bauteils aus kristallinem Material, die durch thermische Energie geschmolzen wird, mittels der vorstehend beschriebenen optischen Messvorrichtung, und anschließend des kontinuierlichen Bewegens der geschmolzenen Zone entlang der Oberfläche des Bauteils aus kristallinem Material, wobei die Dimension der geschmolzenen Zone konstant gehalten wird, unter Verwendung einer Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die geliefert werden soll, die sukzessive einen Abstand zwischen dem Schmelzheizgerät 10 und der abgelegten Schicht 1 mit einem Wert regelt, der durch den PID-Regler berechnet wird, basierend auf der gemessenen Dimension der geschmolzenen Zone, erzeugt werden.

Ferner kann die Distanz zwischen dem Schmelzheizgerät 10 und der abgelegten Schicht 1 durch ein Verfahren eingestellt werden (Vorrichtung) des Auf- und Abbewegens des Bauteils aus kristallinem Material oder des Schmelzheizgerätes, z. B. unter Verwendung eines Antriebsmotors oder eines Luftzylinders, eingestellt werden.

Das beabsichtigte Bauteil aus rekristallisiertem Material kann auch unter Verwendung eines Verfahrens des Messens der Dimension der geschmolzenen Zone des vorstehend erwähnten Bauteils aus kristallinem Material, das durch thermische Energie geschmolzen wird, mittels der vorstehend erwähnten optischen Messvorrichtung erzeugt wird und des anschließenden kontinuierlichen Bewegens der geschmolzenen Zone entlang der Oberfläche des Bauteils aus kristallinem Material erzeugt werden, wobei die Dimension der geschmolzenen Zone unter Verwendung einer Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge, die geliefert werden soll, die sukzessive eine Abtastgeschwindigkeit des Trägerelementes 12 (das Schmelzheizgerät 10, der elliptische Spiegel 11, der Filter 14, die Linse 15 und der Spiegel 16 unterliegen auch einer Abtastbewegung) regelt, wobei durch den PID-Regler ein Wert berechnet wird, basierend auf der gemessenen Dimension der geschmolzenen Zone.

Als Verfahren (Vorrichtung) zur Regulierung der Abtastgeschwindigkeit, gibt es z. B. ein Verfahren der Regelung der Anzahl an Umdrehungen eines Wechselstrom- Servomotors unter Verwendung eines Reglers.

Es ist auch hinsichtlich einer Zeitersparnis vorzuziehen, eine Rekristallisation durch Wärmeschmelzen des Bauteils aus kristallinem Material gleichzeitig an mehreren Punkten davon unter Verwendung mehrerer Sets an Geräten auszuführen, die das Schmelzheizgerät 10, den elliptischen Spiegel 11, das Trägerelement 12, das Inspektionsloch 13, den Film 14, die Linse 15, den Spiegel 16, eine CCD-Kamera 17, einen Breitenanalysator 18, ein PID-Regler 19, ein Stromversorgungsgerät 20 und eine CRT 21 aufweisen. Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren des gleichzeitigen Wärmeschmelzens mehrerer Zonen des Bauteils aus kristallinem Material darstellt. In Fig. 7 sind die Bezugszeichen die gleichen wie jene in Fig. 1.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material und ein Gerät, das dazu verwendet wird, unter Verwendung der Zeichnungen erläutert, wobei die Temperatur der Zone des Bauteils aus kristallinem Material, die durch Energie geschmolzen wird, gemessen wird, und wobei eine Energiemenge, die an die vorgegebene Zone des Bauteiles aus kristallinem Material geliefert werden soll, geregelt wird, basierend auf dem gemessenen Wert, wobei die vorgegebene Zone, die mit Energie versorgt werden soll, kontinuierlich entlang der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bewegt werden kann, wobei die Temperatur der geschmolzenen Zone konstant gehalten wird.

Gemäß Fig. 8 wird die Temperatur der Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteiles aus kristallinem Material zu der Oberfläche, die durch Energie geschmolzen wird, unter Verwendung eines kontaktlosen Pyrometers als Meßvorrichtung gemessen, der empfindlich auf Infrarotstrahlen reagiert, die eine Wellenlänge von nicht weniger als 4 µm haben, wobei die Temperatur der Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, die durch die Energie geschmolzen wird, durch eine Vorrichtung zur Regulierung der Energiemenge, die geliefert werden soll, geregelt wird, basierend auf dem gemessenen Wert. Die vorstehend beschriebene Temperaturmessung kann auf der Oberfläche ausgeführt werden, die mit Energie versorgt wird, oder auf der gegenüberliegenden Seitenoberfläche, oder in der Nähe der geschmolzenen Zone. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Temperatur der geschmolzenen Zone von der Seite, gegenüberliegend zu der energieversorgten Seite, gemessen. Als Vorrichtung zur Messung der Temperatur gibt es z. B. eine Kombination aus einem spektoskoprischen Filter und einem Lang-Wellenlängen- Pyrometer. Ebenso gibt es als Vorrichtung zur Regulierung der Energie, die geliefert werden soll, z. B. eine Kombination aus einem PID-Regler und einem Stromversorgungsgerät.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 31 eine abgelegte Schicht, die einen Dünnfilm-Halbleiter hat, d. h. ein Bauteil aus kristallinem Material, das Bezugszeichen 32 bezeichnet ein Substrat, das Bezugszeichen 33 bezeichnet einen ersten Isolator, das Bezugszeichen 34 bezeichnet eine rekristallisierte Zone des Dünnfilm-Halbleiters, das Bezugszeichen 35 bezeichnet eine Zone, die durch Wärmebehandlung auf dem Dünnfilm-Halbleiter geschmolzen wird, das Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Zone, die keiner Wärmebehandlung auf dem Dünnfilm-Halbleiter unterzogen wird, das Bezugszeichen 37 bezeichnet einen zweiten Isolator, das Bezugszeichen 38 bezeichnet eine Quarzkammer, das Bezugszeichen 39 bezeichnet ein Basisheizgerät, das Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Schmelzheizgerät, das Bezugszeichen 41 bezeichnet einen elliptischen Spiegel, das Bezugszeichen 42 bezeichnet ein Trägerelement, das Bezugszeichen 43 bezeichnet ein Bodenloch der Quarzkammer, das Bezugszeichen 44 bezeichnet eine Kombination aus spektroskopischen Filtern, das Bezugszeichen 46 bezeichnet einen Lang-Wellenlängen-Pyrometer, das Bezugszeichen 47 bezeichnet einen PID-Regler, das Bezugszeichen 48 ein Stromversorgungsgerät, das Bezugszeichen 49 bezeichnet eine Hilfslinie (gestrichelte Linie) zur Veranschaulichung eines Zustandes, in dem Energie, die durch das Schmelzheizgerät 40 auf die abgelegte Schicht 31 durch den elliptischen Spiegel 41, und das Bezugszeichen 50 bezeichnet einen Pfeil, der eine Abtastrichtung der abgelegten Schicht 31 anzeigt. In Fig. 8 sind die Abschnitte, die durch die Bezugszeichen 31 bis 46 dargestellt sind, jeweils Schnittansichten.

Das Material und die Struktur der abgelegten Schicht, das Basisheizgerät, das Schmelzheizgerät, der elliptische Spiegel und das Trägerelement, der PID-Regler und das Stromversorgungsgerät gemäß Fig. 8 können dieselben sein, die zuvor beschrieben wurden.

Zuerst wird die abgelegte Schicht 31 in der Quarzkammer 38 in derselben Art und Weise eingestellt und mit dem Basisheizgerät 39 erwärmt. Die Quarzkammer 38 hat das Bodenloch 34, das mit dem spektroskopischen Filter 44 und einem ND-Filter 45 ausgestattet ist, um dem Pyrometer vor Hitze zu schützen, wobei gestreutes Licht abgeschnitten wird und die Meßempfindlichkeit erhöht wird. Das Bodenloch 43 ist mit dem Lang-Wellenlängen-Pyrometer 46 versehen, der die Temperatur der wärmebehandelten geschmolzenen Zone 35 des Dünnfilm-Halbleiters von der Seite, gegenüberliegend zu der abgelegten Schicht 31, durch den spektroskopischen Filter 44 und den ND-Filter hindurchmessen kann.

Der Lang-Wellenlängen-Pyrometer 46 ist hinsichtlich Infrarotstrahlen empfindlich, die eine Wellenlänge von nicht weniger als 4 µm haben. Obwohl Infrarotstrahlen, die eine Wellenlänge haben, die länger als 0,2 µm und kürzer als 4 µm sind, einen Quarz durchdringen, werden jene, die eine Wellenlänge von nicht mehr als 0,2 µm und nicht weniger als 4 µm haben, darin absorbiert. Das Schmelzheizgerät 40 und das Basisheizgerät 39 sind außerhalb der Quarzkammer angeordnet, und die Quarzkammer absorbiert Infrarotstrahlen, die von jenen Heizquellen ausgestrahlt werden und eine Wellenlänge von nicht mehr als 0,2 µm und nicht weniger als 4 µm haben. Die Quarzkammer absorbiert zusätzlich zu Strahlen von dem Schmelzheizgerät 40 und dem Basisheizgerät 39 auch Strahlen, die von einem anderen Störlicht erzeugt werden, und eine Wellenlänge von nicht mehr als 0,2 µm und nicht weniger 4 µm haben. Durch Messen der Temperatur der wärmebehandelten geschmolzenen Zone 35 des Bauteiles aus kristallinem Material mit einem Lang-Wellenlängen-Pyrometer 46, der hinsichtlich Infrarotstrahlen empfindlich ist, die eine Wellenlänge von nicht weniger als 4 µm haben, in der Quarzkammer, gibt es aus diesem Grund keinen Fall, wo die von dem Schmelzheizgerät 40 und dem Basisheizgerät 39 erzeugten Infrarotstrahlen und jene von Störlicht zu einem Rauschen werden. Somit kann die Temperatur der wärmebehandelten geschmolzenen Zone 35 des Dünnfilm-Halbleiters genau gemessen werden.

Anschließend wird elektrischer Strom an das Schmelzheizgerät 40 geliefert, um den Dünnfilm-Halbleiter der abgelegten Schicht 31 teilweise zu erwärmen und aufzuschmelzen. Die Temperatur der geschmolzenen Zone 35 wird von der gegenüberliegenden Seite der abgelegten Schicht 31 gemessen, und der gemessene Wert wird an den PID-Regler 47 gesendet. Die Temperatur der geschmolzenen Zone 35 ist auf einen gewünschten Wert voreingestellt, und der PID-Regler vergleicht den gemessen Wert mit dem voreingestellten Wert und berechnet einen Regelungswert zur Kalibrierung des Ausgangswertes des Schmelzheizgerätes 40. Dieser geregelte Wert wird an das Stromversorgungsgerät 48 gesendet und anschließend wird eine elektrische Leistung, die dem kalibrierten Ausgangswert des Schmelzheizgerätes 40 entspricht, an das Schmelzheizgerät 40 geliefert.

Unter fortführender Regelung der Kalibrierung der Temperatur der geschmolzenen Zone auf den voreingestellten Wert durch Bewegen der abgelegten Schicht 31 in der Abtastrichtung, die durch den Pfeil 50 angezeigt ist, kann der Dünnfilm-Halbleiter, d. h. das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, erhalten werden, sogar für den Fall, in dem die Temperatur des Substrates 32 instabil ist, wobei eine Variation eines Energieausgangs des Basisheizgerätes 39 während dem Abtasten auftritt, oder eine Variation eines Abstandes zwischen dem Schmelzheizgerät 40 und der abgelegten Schicht 31 während der Abtastrichtung auftritt.

Der eingestellte Wert der Temperatur der geschmolzenen Zone (oder der daran angrenzenden Zone) variiert in Abhängigkeit der Art des Bauteiles aus kristallinem Material und kann wahlweise ausgewählt werden. Wenn z. B. das Bauteil aus kristallinem Material ein Siliziummaterial ist, kann der vorstehend erwähnte eingestellte Wert ungefähr bei 1.400°C bis 1.500°C sein. Es ist vorzuziehen, daß der Regelungsbereich des tatsächlich gemessenen Wertes ist der eingestellte Wert von plus/minus 1°C.

Das beabsichtigte Bauteil aus rekristallisiertem Material kann auch durch Fixieren der abgelegten Schicht 31 und Bewegen der gesamten Apparatur, die das Basisheizgerät 39, das Schmelzheizgerät 40, den elliptischen Spiegel 41, das Trägerelement 42, die Quarzkammer 38 und einen Lang- Wellenlängen-Pyrometer 46 aufweist, erzeugt werden.

Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Beispiel kann das beabsichtigte Bauteil aus rekristallisiertem Material unter Verwendung eines Verfahrens des Messens der Temperatur der geschmolzenen Zone des vorstehend beschriebenen Bauteils aus kristallinem Material, die durch Energie geschmolzenen wird, mittels der vorstehend beschriebenen Messvorrichtung erzeugt werden, und anschließend durch kontinuierliches Bewegen der geschmolzenen Zone entlang der Oberfläche des Bauteils aus kristallinem Material, wobei die Temperatur der geschmolzenen Zone unter Verwendung einer Vorrichtung zur Regulierung einer zu liefernden Energiemenge, die successive einen Abstand zwischen dem Schmelzheizgerät 40 und der abgelegten Schicht 31 reguliert, mit einem Wert, der durch den PID-Regler berechnet wird, basierend auf der gemessenen Temperatur der geschmolzenen Zone.

Das Verfahren (Vorrichtung) zum kontinuierlichen Bewegen der vorgegebenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, zu der Energie zugeführt wird, wobei ein Abstand zwischen dem Schmelzheizgerät 40 und der abgelegten Schicht 31 reguliert wird, ist es dasselbe Verfahren (Vorrichtung) wie zuvor beschrieben.

Das beabsichtigte Bauteil aus rekristallisiertem Material kann auch unter Verwendung eines Verfahrens (Vorrichtung) des Messens der Temperatur der geschmolzenen Zone des vorstehend beschriebenen Bauteils aus kristallinem Material, das durch Energie geschmolzen wird, mittels der vorstehend beschriebenen Messvorrichtung, und durch anschließendes kontinuierliches Bewegen der geschmolzenen Zone entlang der Oberfläche des Bauteils aus kristallinem Material, wobei die Temperatur der geschmolzenen Zone unter Verwendung einer Vorrichtung zum Regulieren einer Energiemenge, die zugeführt werden soll, konstant gehalten wird, die successive eine Abtastgeschwindigkeit der abgelegten Schicht 31 mittels eines Wertes, der durch den PID-Regler basierend auf der gemessenen Temperatur der geschmolzenen Zone, erzeugt werden.

Als das Verfahren (Vorrichtung) zum kontinuierlichen Bewegen der vorgegebenen Zone des Bauteils aus kristallinem Material entlang seiner Oberfläche unter einer sukzessiven Regelung der Abtastgeschwindigkeit der abgelegten Schicht 31, wird beispielhaft dasselbe Verfahren (Vorrichtung) wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel genannt.

Der Unterschied in der lichtfokussierenden Eigenschaft, die davon abhängt, ob die vorstehend beschriebene Konkave vorhanden ist oder nicht, wurde in einem Fall bewertet, in dem angenommen wurde, daß die Länge A der Nebenachse der Ellipse und die Länge B der Hauptachse jeweils 24,2 mm und 65 mm sind. Der Mittelpunkt der vorstehend beschriebenen kreisförmigen Konkave wurde eingestellt, daß er mit einem Brennpunkt der Ellipse übereinstimmte. Das Material des elliptischen Spiegels war dasselbe, wie jenes, das in Beispiel 1 verwendet wurde.

Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem Strahlen aus dem Schmelzheizgerät 122 auf einen Brennpunkt 120 (ein Brennpunkt an der Seite, gegenüberliegend zu dem elliptischen Spiegel) auf einer Brennpunktoberfläche mittels des elliptischen Spiegels 123 fokussiert werden.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen dem Abstand von dem Brennpunkt (Abszisse) auf der Brennpunktoberfläche und der Intensität der Beleuchtungsstärke bei jener Distanz (Ordinate) zeigt. Die Lichtintensität auf der Brennpunktoberfläche ist eine willkürliche Einheit, die durch Berechnen eines Wertes aus (einer Anzahl von Strahlen an einem Meßpunkt)/(der Gesamtanzahl an Strahlen) erhalten wird, unter der Annahme, daß der berechnete Wert bei dem Brennpunkt 1,0 sein soll.

Wirkung der Erfindung

Durch Rekristallisieren des Bauteils aus kristallinem Material in der Kammer ist es auch möglich, die Gasatmosphäre zu regeln, und zu verhindern, daß Verunreinigungen und Fremdpartikel gemischt werden, und daß Wärme darin eingeschlossen wird. Durch das Erhitzen der Gesamtheit des Bauteiles aus kristallinem Material unter Verwendung eines Basisheizgerätes auf eine Temperatur, die nicht höher als der Schmelzpunkt des Bauteiles aus kristallinem Material ist, und durch Schmelzen der vorgegebenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material ist es möglich, eine Temperaturdifferenz in dem gesamten Bauteil aus kristallinem Material zu reduzieren, wenn es erwärmt wird, und die thermische Spannung, die auf das Bauteil aus kristallinem Material wirkt, zu vermindern.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann auch unter Verwendung der Quarzstifte als eine Aufnahme und unter Erwärmen der Gesamtheit des Bauteiles aus kristallinem Material mittels eines Basisheizgerätes auf eine Temperatur, die nicht größer als deren Schmelzpunkt ist, die Temperaturanstiegszeit und -absenkzeit des Bauteiles aus kristallinem Material verkürzt werden.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung ist es auch durch Abstützen des Bauteiles aus kristallinem Material mittels der Quarzstifte oder eines Quarzringes mit Quarzstiften möglich, Wärmeisolation und Kontamination aufgrund von Verunreinigungen zu verhindern.

Es ist auch möglich, ein Grunderwärmen effektiver mit jenem Basisheizgerät auszuführen, wenn das Basisheizgerät zwei Sets an mehreren säulenförmigen Heizquellen aufweist, die im wesentlichen in einer Ebene parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein Set aus mehreren säulenförmigen Heizquellen im wesentlichen im rechten Winkel zu einem anderen Set aus mehreren säulenförmigen Heizquellen angeordnet sind.

Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung auch leicht möglich, einen hochgenauen Dünnfilm-Halbleiter zu erhalten, der in geeigneter Weise als Halbleitervorrichtungen wie LSI-Geräte und Solarzellen verwendet wird, da das Bauteil aus kristallinem Material ein Dünnfilm-Halbleiter ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Bauteil aus kristallinem Material einer Rekristallisation unterzogen werden, da der Dünnfilm-Halbleiter auf einem Isolationssubstrat oder einem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, und somit ist es schwierig, daß der Dünnfilm- Halbleiter während der Rekristallisation beschädigt wird und es kann ein hochgenauer Dünnfilm-Halbleiter erhalten werden.

Es kann auch gemäß der vorliegenden Erfindung eine Agglomeration des Bauteiles aus kristallinem Material und ein Vermischen und Verunreinigungen verhindert werden, da der vorstehend genannte Dünnfilm-Halbleiter zwischen die Isolatoren eingelegt ist.

Ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Isolationssubstrates oder des Halbleitersubstrates konvergiert auch gegen jenen des Dünnfilm-Halbleiters, der das Bauteil aus kristallinem Material ist, und somit kann die thermische Spannung, die auf den Dünnfilm-Halbleiter aufgebracht wird, vermindert werden.

Es ist auch möglich, eine Rekristallisation unter geeigneten Bedingungen durchzuführen, da jeder Isolator, wie vorstehend beschrieben, einen Siliziumoxidfilm aufweist, einen Siliziumnitritfilm oder eine Kombination davon und eine hervorragende Wärmebeständigkeit, Wärmeisolationseigenschaft und Energiedurchlässigkeit hat.

Es ist auch möglich, die auf den Dünnfilm-Halbleiter aufgebrachte thermische Spannung zu vermindern, da der Dünnfilm-Halbleiter ein Siliziumhalbleiter ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient des Isolationssubstrates oder des Halbleitersubstrates gegen jenen des Dünnfilm- Halbleiters konvergiert, der ein Bauteil aus kristallinem Material ist.

Der gewünschte Bereich des Bauteiles aus kristallinem Material kann auch durch einfaches, paralleles Bewegen der geschmolzenen Zone rekristallisiert werden, da eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bandförmig oder kreisförmig hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird in einem Fall, in dem die Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bandförmig ist, auch seine Breite gemessen, oder, in einem Fall, in dem eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material kreisförmig ist, dessen Durchmesser gemessen und, basierend auf dem gemessenen Wert wird die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material geregelt, um konstant zu werden und/oder die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material wird geregelt, um gleichmäßig zu werden, und somit kann ein Bauteil aus rekristallisiertem Material erhalten werden, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat.

In einem Fall, in dem eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bandförmig ist, wird eine Breite der bandförmigen geschmolzenen Zone durch optisches Überwachen gemessen, und in einem Fall, in dem eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material kreisförmig ist, wird ein Durchmesser der kreisförmigen geschmolzenen Zone durch optisches Überwachen gemessen, und, basierend auf dem gemessenen Wert, wird die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material geregelt, um konstant zu werden und/oder die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material wird geregelt, um gleichmäßig zu werden, und somit kann das Bauteil aus rekristallisiertem Material erhalten werden, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann durch optisches Überwachen und Messen erhalten werden, wobei eine oder mehrere CCD-Kameras eine Breite der geschmolzenen Zone auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material im Falle einer bandförmigen Gestalt der geschmolzenen Zone, oder ein Durchmesser der geschmolzenen Zone auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material für den Fall einer kreisförmigen Gestalt der geschmolzenen Zone gemessen und anschließend, basierend auf dem gemessenen Wert, durch Regeln der Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material um konstant zu werden und/oder durch Regeln der Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann auch durch Messen einer Breite der geschmolzenen Zone auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material erhalten werden, für den Fall, daß die Gestalt der geschmolzenen Zone bandförmig ist, oder durch Messen eines Durchmessers der geschmolzenen Zone auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material, für den Fall, daß die Gestalt der geschmolzenen Zone kreisförmig ist, basierend auf einem Unterschied der optischen Reflexion zwischen der geschmolzenen Zone und der ungeschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, und, basierend auf dem gemessenen Wert, indem die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material geregelt wird, um konstant zu werden und/oder indem die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material geregelt wird, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann durch Regulieren eines Ausgangs des Schmelzheizgerätes oder des Basisheizgerätes erhalten werden, um die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material zu regeln, um konstant zu werden, oder die Temperatur der geschmolzenen Zone, um konstant zu werden und/oder die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann durch Regeln einer Distanz zwischen dem Schmelzheizgerät und dem Dünnfilmbauteil aus kristallinem Material erhalten werden, um die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material zu regeln, um konstant zu werden und/oder die Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, um konstant zu werden, oder die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann durch Regeln einer Abtastgeschwindigkeit des Schmelzheizgerätes erhalten werden, um die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material zu regeln, um konstant zu werden, oder die Temperatur der geschmolzenen Zone, um konstant zu werden und/oder die Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann erhalten werden, durch Regeln mittels eines PID-Regelsystems eines Ausgangs des Schmelzheizgerätes oder des Basisheizgerätes, einer Distanz zwischen dem Schmelzheizgerät und dem Bauteil aus kristallinem Material oder einer Abtastgeschwindigkeit des Schmelzheizgerätes, um die Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material zu regeln, um konstant zu werden, oder die Temperatur der geschmolzenen Zone, um konstant zu werden und/oder die Kristallqualität des Bauteils aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine noch gleichmäßigere Kristallqualität hat, kann erhalten werden, indem ein erstes Set in einem Bereich 1 bis 10 mm abgegrenzt wird, für eine Breite einer bandförmigen geschmolzenen Zone, wenn eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material bandförmig ist, oder indem ein Set, das in einem Bereich von 20 bis 100 µm für einen Durchmesser einer kreisförmigen geschmolzenen Zone liegt, wenn eine Gestalt der geschmolzenen Zone auf einer Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material kreisförmig ist, und indem eine gemessene Breite oder ein Durchmesser eingestellt wird, um innerhalb eines Bereiches von 80 bis 120% des voreingestellten Bereiches zu liegen.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann durch Fokussieren von durch das Schmelzheizgerät erzeugte Energie auf der Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material durch den elliptischen Spiegel und durch Schmelzen der vorgegebenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material erhalten werden.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann leicht erhalten werden, indem eine Halogenlampe für das Schmelzheizgerät verwendet wird.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann leicht durch einfaches Abtasten des Schmelzheizgerätes erhalten werden, wenn das Schmelzheizgerät eine Säulengestalt hat.

Energie kann auf den gewünschten Bereich des Bauteiles aus kristallinem Material fokussiert werden, wenn das Schmelzheizgerät eine kreisförmige Säulengestalt hat, und deshalb kann ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, leicht durch einfaches Abtasten des Schmelzheizgerätes erhalten werden.

Das Schmelzheizgerät hat eine Säulenform und ist aus Kohlenstoff, Wolfram oder Tantal hergestellt. Das Schmelzheizgerät wird nahe an die Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material gebracht, um die vorgegebene Zone davon aufzuschmelzen, und somit kann ein Bauteil aus rekristallisiertem Material erhalten werden, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann leicht bei einer niedrigen Schmelztemperatur erhalten werden, indem ein Energieerzeugungsgerät als Schmelzheizgerät verwendet wird und Energiestrahlen auf die Oberfläche des Bauteiles aus kristallinem Material ausstrahlt, um die vorgegebene Zone davon aufzuschmelzen.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann leichter bei einer niedrigen Schmelztemperatur erhalten werden, indem Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen als vorstehend beschriebene Energiestrahlen verwendet werden.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann unter Verwendung eines Gerätes erhalten werden, das verwendet wird, um eine vorgegebene Zone des Bauteiles aus kristallinem Material aufzuschmelzen, um die geschmolzene Zone, kontinuierlich entlang des Bauteiles aus kristallinen Materials zu bewegen und um einen gewünschten Bereich des Bauteiles aus kristallinem Material zu rekristallisieren, und das Gerät weist das Schmelzheizgerät zum Liefern der Energie an das Bauteil aus kristallinem Material, um die vorgegebene Zone davon aufzuschmelzen und eine Vorrichtung zur Regelung der Dimension der geschmolzenen Zone, um konstant zu werden und/oder der Kristallqualität des Bauteiles aus rekristallisiertem Material, um gleichmäßig zu werden.

Ein Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann erhalten werden, indem das vorstehend beschriebene Gerät verwendet wird, wobei die Regelvorrichtung eine Vorrichtung zur Messung der Dimension der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material und eine Vorrichtung zur Regelung eines Energiebetrages aufweist, der von dem Schmelzheizgerät an das Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, so das der vorstehend beschriebene gemessene Wert gegen den voreingestellten Wert konvergieren kann.

Das Bauteil aus rekristallisiertem Material, das eine gleichmäßige Kristallqualität hat, kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Gerätes erhalten werden, wobei die Regelvorrichtung eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur der geschmolzenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material, und eine Vorrichtung zur Regulierung einer Energiemenge aufweist, die von dem Schmelzheizgerät so an das Bauteil aus kristallinem Material geliefert werden soll, daß der vorstehend beschriebene Wert gegen den voreingestellten Wert konvergieren kann.

Claims (14)

1. Heizgerät, insbesondere zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material durch Aufschmelzen einer vorgegebenen Zone des Bauteiles aus kristallinem Material und durch kontinuierliches Bewegen der geschmolzenen Zone (5, 143) entlang des Bauteiles aus kristallinem Material, das eine Heizquelle und einen elliptisch gekrümmten Spiegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel im Querschnitt am Scheitelbereich ein Kreissegment aufweist, das so angeordnet ist, daß der Kreismittelpunkt auf einem Brennpunkt der Ellipse liegt, und daß die Heizquelle auf oder um den Brennpunkt herum angeordnet ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontaktloses Pyrometer (46) zur Messung und Regelung der Temperatur der geschmolzenen Zone oder der benachbarten Zone des Bauteiles aus kristallinem Material angeordnet ist, das auf Infrarotstrahlen, die eine Wellenlänge von nicht weniger als 4 µm haben, empfindlich reagiert.

3. Heizgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus kristallinem Material auf Stiften (30a) und/oder einem Ring (30b, 31) gelagert ist.

4. Heizgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn angenommen wird, daß die Länge der Nebenachse der Ellipse, die Länge der Hauptachse der Ellipse und der Radius des Kreises jeweils A, B und R₁ sind, der Radius R₁ durch die folgende Gleichung dargestellt wird: R₁ = A²/B.

5. Heizgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle die Gestalt einer kreisförmigen Säule hat, und daß, wenn angenommen wird, daß die Länge der Nebenachse der Ellipse, die Länge der Hauptachse der Ellipse und der Radius der Bodenoberfläche der Heizquelle jeweils A, B und R2 ist, die Länge B durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
[(A²/R₂) + R₂]/2 ≦ B ≦ A²/R₂.

6. Heizgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizquelle die Gestalt einer kreisförmigen Säule hat, und daß, wenn angenommen wird, daß die Länge der Nebenachse der Ellipse, die Länge der Hauptachse, der Radius des Kreises und der Radius der Bodenoberfläche der Heizquelle jeweils A, B, R₁ und R₂ ist, der Radius R₁ durch die folgende Gleichung dargestellt:
R₁ = A²/B,
und die Länge B wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
[(A²/R₂) + R₂]/2 ≦ B ≦ A²/R₂.

7. Verwendung des Heizgerätes gemäß Anspruch 1, zur Rekristallisation eines Dünnfilm-Halbleiters.

8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilm-Halbleiter zwischen Isolatoren (3, 7, 33, 37, 53, 57, 133, 135) eingelegt ist.

9. Verfahren zur Erzeugung eines Bauteiles aus rekristallisiertem Material durch Aufschmelzen einer vorgegebenen Zone eines Bauteiles aus kristallinem Material und durch kontinuierliches Bewegen der geschmolzenen Zone 7 (5, 143) entlang des Bauteiles aus kristallinem Material, wobei ein gewünschter Bereich des Bauteiles aus kristallinem Material rekristallisiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizgerät gemäß Anspruch 1 verwendet wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zone des Bauteiles aus kristallinem Material aufgeschmolzen wird, wobei das gesamte Bauteil aus kristallinem Material unter Verwendung eines Basisheizgerätes (9, 39, 59, 89) auf eine Temperatur erwärmt wird, die nicht höher als der Schmelzpunkt des Bauteiles aus kristallinem Material ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone (5, 143) bandförmige aufgeschmolzen und durch Messen ihrer Breite geregelt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der bandförmig aufgeschmolzenen Zone optisch überwacht und gemessen wird, und auf der Grundlage des gemessenen Wertes, die Regelung ausgeführt wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der bandförmigen Zone mit Hilfe einer oder mehrerer CCD-Kameras (17, 67, 97) optisch überwacht und gemessen wird über den Unterschied in der optischen Reflexion zwischen der geschmolzenen Zone (5, 143) und der übrigen ungeschmolzenen Zone in dem Bauteil aus kristallinem Material.

14. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zone des Bauteiles aus kristallinem Material mit Hilfe eines Heizgerätes (10, 40, 60, 122) oder von Heizgeräten gemäß den Ansprüchen 1 bis 6 aufgeschmolzen wird, daß das gesamte Bauteil aus kristallinem Material mit Hilfe eines Basisheizgerätes (9, 39, 59, 89) erwärmt wird, daß eine bandförmige Zone aufgeschmolzen und auf einen Bereich von 1-10 mm Breite voreingestellt wird, daß die gemessenen Breite innerhalb eines Bereiches von 80-120% des voreingestellten Bereiches eingestellt wird durch Regulieren mittels eines PID-Regelsystems (19, 47, 69, 99), eines Ausgangs des Schmelzheizgerätes (10, 40, 60, 122) oder des Basisheizgerätes (9, 39, 59, 89), eines Abstandes zwischen dem Schmelzheizgerät (10, 40, 60, 122) und dem Bauteil aus kristallinem Material oder einer Abtastgeschwindigkeit des Schmelzheizgerätes (10, 40, 60, 122).