DE3620300A1

DE3620300A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung einkristalliner duennfilme

Info

Publication number: DE3620300A1
Application number: DE19863620300
Authority: DE
Inventors: Yasuo Tokio/Tokyo Kanoh; Shigeru Tokio/Tokyo Kojima; Setsuo Kanagawa Usui
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1986-12-18
Also published as: FR2583572B1; GB2177256B; GB8614683D0; KR870000744A; JPS61289617A; FR2583572A1; GB2177256A

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einkristalliner Dünnfilme

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einkristalliner Dünnfilme gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.

Durch das Verfahren bzw. die Vorrichtung lassen sich einkristalline dünne Filme bzw. Schichten zur Verwendung im Bereich der industriellen Halbleitertechnik herstellen, beispielsweise mit Hilfe der sogenannten SOI-Methode (silicon on insulater), bei der ein Siliciumfilm auf einem Substrat erzeugt wird.

Bisher wurde ein einkristalliner Dünnfilm so hergestellt, daß zunächst eine Halbleiterschicht durch Bestrahlung mit einem energiereichen Strahl geschmolzen wurde. Die geschmolzene Schicht konnte dann anschließend rekristallisieren. Jetzt wird beispielsweise monokristallines Silicium durch Rekristallisation von polykristallinem Silicium auf einem Isolator gebildet. Dieses Verfahren wird als sogenannte SOI-Technik bezeichnet.

Die SOI-Technik wird nachfolgend anhand der Fig. 1 näher erläutert. Durch einen Energiestrahl d, beispielsweise durch einen Laserstrahl, durch Infrarotstrahlung oder Elektronenstrahlen einer Energiequelle c, beispielsweise einer Laserquelle, einer Wärmequelle oder einem Elektronenbeschleuniger, wird ein dünner, polykristalliner Siliciumfilm b bestrahlt, der auf einem Isolator a aus z. B. Quarz

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angeordnet ist, so daß der polykristalline Siliciumfilm b zunächst schmilzt und anschließend rekristallisiert, um einen dünnen, einkristallinen Siliciumfilme zu bilden. In Fig. 1 ist mit c¹ die Richtung angegeben, in der sich die Energiequelle c bewegt und den dünnen polykristallinen Siliciumfilm b abtastet. In einigen Fällen kann die polykristalline Siliciumschicht b durch eine Heizplatte oder eine Infrarot-Heizeinrichtung vorgewärmt werden, bevor die Bestrahlung zum Schmelzen der Probe durchgeführt wird. Beim Vorheizen der Probe tritt hier aber der Nachteil auf, daß der Schmelzzustand nicht direkt beobachtet werden kann, auch wenn der geschmolzene Bereich der Probe g von einer Kamera f beobachtet wird, da die Heizeinrichtung h zum Aufheizen der Probe g zwischen dieser und der Kamera f liegt und die Beobachtung unmöglich macht, wie die Fig. 2 zeigt.

Im Zusammenhang mit der SOI-Technik ist es ebenfalls bekannt, einen Strahl mit zwei Maxima in der Energieverteilung einzusetzen, also einen Strahl mit zwei Spitzenwerten, wie anhand der Kurve A in Fig. 3 zu erkennen ist. Dieser Strahl wird auf das polykristalline Silicium gerichtet, um die Probe B zu schmelzen. Nimmt der Fest-Flüssig-Übergangsbereich des geschmolzenen Siliciums den in Fig. 3 mit C angegebenen Verlauf an, so beginnt das geschmolzene Silicium sich abzukühlen und zu verfestigen, und zwar ausgehend vom Zentrum des Abtastbereichs mit der Breite W in Richtung seiner Ränder. Dabei wird hocheinkristallines Silicium im Zentrum des Abtastbereichs gebildet. In der Fig. 3 ist mit D die Richtung bezeichnet, in der der Strahl die Probe abtastet. Die Energieverteilung des zwei Maxima aufweisenden Strahls ist mit E angegeben. Bei Verwendung eines Strahls mit zwei Maxima ist es zur Erzielung hocheinkristalliner Kristalle besonders wirksam, die Form des Fest-Flüssig-Übergangsbereichs des geschmolzenen Siliciums zu steuern, so daß sie einen optimalen Verlauf annimmt. Beim Stand der Technik ist die Form des Fest-Flüssig-Übergangs-

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bereichs jedoch unbekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der beschriebenen Art so weiterzubilden, daß hochkristallinere Dünnfilme erhalten werden.

Die vorrichtungsseitige Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Dagegen ist die verfahrensseitige Lösung der gestellten Aufgabe dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10 zu entnehmen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung zur Herstellung eines einkristallinen Dünnfilms durch Bestrahlung einer Halbleiterschicht mittels eines durch eine Strahlungsquelle erzeugten Energiestrahls, um die Halbleiterschicht bereichsweise zu schmelzen, sowie durch Rekristallisation der geschmolzehen Bereiche, zeichnet sich aus durch eine Einrichtung zur Erfassung von Licht, das von der Halbleiterschicht abgestrahlt wird.

Die Einrichtung zur Lichterfassung enthält vorzugsweise einen Filter, der nur das von der Halbleiterschicht abgestrahlte Licht hindurchläßt, so daß die Primärstrahlung, die zum Schmelzen der Halbleiterschicht verwendet wird, herausgefiltert wird und nicht zur Lichterfassungseinrichtung gelangt.
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Die Einrichtung zur Lichterfassung kann vorzugsweise einen Lichtverschluß enthalten, der zeitlich synchron mit ihr betreibbar ist.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung zur Lichterfassung mit einem Monitor zur

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bildlichen Darstellung des von ihr erfaßten Lichtmusters verbunden. Sie kann aber auch mit einer Steuereinrichtung zur Erzeugung von Steuersignalen in Abhängigkeit des von ihr erfaßten Lichtmusters verbunden sein, um mit Hilfe dieser Steuersignale, die mit Standardsignalen verglichen werden, Signale zu erzeugen, durch die die Bestrahlungsbedingungen £ür die Halbleiterschicht verändert bzw. auf gewünschte Werte eingestellt werden können.

Der Energiestrahl zum Schmelzen der Halbleiterschicht kann vorteilhaft ein erster Laserstrahl sein, wobei ein zweiter Laserstrahl vorhanden ist, der dem ersten Laserstrahl voranläuft und zum Vorwärmen der Halbleiterschicht dient.

Beide Laserstrahlen können durch getrennte Laserstrahlquellen erzeugt sein, aber auch aus einem einzelnen Laserstrahl mittels einer Strahlaufweitungsoptik und einer Abbildungseinrichtung mit bereichsweise unterschiedlichen Brennweiten gebildet sein.

Vorzugsweise ist der den ersten Laserstrahl erzeugende Bereich der Abbildungseinrichtung in zwei Teile unterteilt, um einen Schmelzstrahl mit zwei Strahlungsmaxima zu erhalten.

Die Einrichtung zur Lichterfassung liegt dabei der einen Seite der Halbleiterschicht gegenüber, während die andere Seite der Halbleiterschicht bestrahlbar ist.

Ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines einkristallinen Dünnfilms durch Bestrahlung einer Halbleiterschicht mittels eines durch eine Strahlungsquelle erzeugten Energiestrahls, um die Halbleiterschicht bereichsweise zu schmelzen, sowie durch Rekristallisation der geschmolzenen Bereiche, zeichnet sich dadurch aus, daß von der Halbleiterschicht abgestrahltes Licht detek-

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tiert wird, und der Schmelzzustand der Halbleiterschicht in Abhängigkeit des detektierten Lichts eingestellt wird.

Vorzugsweise werden zur Einstellung des Schmelzzustands der Halbleiterschicht ihre Bestrahlungsbedingungen verändert.

Entsprechend der Erfindung wird also zur Herstellung eines hochkristallinen Dünnfilms bzw. einer hochkristallinen dünnen Schicht das von der Halbleiterschicht abgestrahlte Licht detektiert, um anhand des Detektorergebnisses die Bestrahlungsbedingungen für die Halbleiterschicht so zu verändern, daß das gewünschte hochkristalline Material erhalten wird. Mit Hilfe der genannten Lichterfassungseinrichtung lassen sich die Form und die Größe des Fest-Flüssig-Übergangsbereichs der Halbleiterschicht bestimmen, die vom Schmelzstrahl beaufschlagt und bereichsweise geschmolzen wird. Durch Vergleich von Größe und Form des Fest-Flüssig-Übergangsbereichs mit vorbestimmten Werten können somit optimale Ergebnisse hinsichtlich des einkristallinen Aufbaus der Filme bzw. Schichten erhalten werden, wenn anhand des Vergleichsergebnisses die Bestrahlungsbedingungen für die Halbleiterschicht entsprechend eingestellt werden.

Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des konventionellen Verfahrens zur Herstellung

kristalliner Dünnfilme auf einem Substrat,

Fig. 2 und 3 weitere schematische Darstellungen zur Erläuterung des konventionellen Verfahrens, 35

Fig. 4 den Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfin-

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dung zur Herstellung liochkristalliner Dünnfilme,

Fig. 5A und 5B schematische Darstellungen von Strahlquerschnitten auf einer Probe,

Fig. 6 eine Ausführungsform eines Strahlteilers zur Aufspaltung eines Strahls in mehrere Teilstrahlen,

Fig. 7 einen weiteren Strahlteiler, und

Fig. 8 mit dem Strahlteiler nach Fig. 7 erhaltene weitere Strahlquerschnitte auf einer Probe.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Erzeugung von Halbleitern enthält eine Einrichtung zum Bestrahlen einer Halbleiterschicht mit einem hochenergetischen Strahl, sowie eine Einrichtung zur Erfassung von Licht, das von der Halbleiterschicht abgestrahlt wird.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß beim Bestrahlen der Halbleiterschicht mit einem hochenergetischen Strahl Licht von der Halbleiterschicht zurückkommt. Durch Erfassung dieses Lichts läßt sich eine Aussage über den Schmelzzustand der Halbleiterschicht machen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung kann also der Schmelzzustand der Halbleiterschicht direkt ermittelt werden, wenn die Halbleiterschicht mit Hilfe des hochenergetischen Strahls geschmolzen wird und anschließend rekristallisiert. Auch lassen sich die Strahlbedingungen, usw. in Abhängigkeit des detektierten Lichts einstellen, so daß sich beim Rekristallisationsvorgang ein hocheinkristalliner Dünnfilm bildet.

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In der Praxis wird die von einer Bildaufnahmeeinrichtung gelieferte Information über den Schmelzzustand zur Einstellung der Strahlbedingungen und zur Einstellung weiterer Bedingungen rückgekoppelt, um einen gewünschten Schmelzzustand zu erzielen.

Sowohl zum Vorheizen als auch zum Schmelzen lassen sich zwei Energiestrahlen derselben Art verwenden, so daß das Vorheizen ohne eine aufwendige Heizeinrichtung durchgeführt werden kann und sich der Schmelzzustand durch die Bildaufnahmeeinrichtung in jedem Fall einwandfrei überwachen läßt. Für diesen Fall können zur Erzeugung des Schmelzstrahls und des Vorheizstrahls unterschiedliche Strahlungsquellen vorhanden sein. Möglich ist aber auch eine Strahlungsquelle, die nur einen einzelnen Strahl erzeugt, der durch geeignete optische Einrichtungen aufgespalten wird. Die Aufspaltung kann beispielsweise durch die Kombination zweier Linsen mit jeweils unterschiedlicher Brennweite erfolgen, so daß ein Strahl mit hoher Energie zum Schmelzen und ein Strahl mit geringerer Energie zum Vorheizen erzeugt werden.

Im folgenden wird anhand der Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung wird unter Anwendung der SOI-Technik ein einkristalliner Siliciumdünnfilm aus einer polykristallinen Siliciumhalbleiterschicht gebildet.

Fig. 4 stellt lediglich den wesentlichen Teil der Vorrichtung dar. Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Probe mit einer Halbleiterschicht bezeichnet, auf die ein hochenergetischer Strahl gerichtet ist, um auf diese Weise einen gewünschten, rekristallisierten und einkristallinen Dünnfilm zu erhalten. Die Probe 1 ist beispielsweise auf einem bewegbaren Tisch positioniert, und kann in X- und Y-Richtung verschoben werden.

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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als hochenergetische Strahlung Laserstrahlung verwendet, wobei ein erster Laserstrahl 21 zum Schmelzen und ein zweiter Laserstrahl 22 zum Vorheizen dienen. Der Grund, warum zum Vorheizen und zum Schmelzen Strahlen derselben Art verwendet werden, liegt darin, daß dann auf eine aufwendige Zusatzvorheizeinrichtung verzichtet werden kann und sich der Schmelzzustand der Probe durch die Bildaufnahmeeinrichtung einwandfrei überwachen läßt.

Die Bildaufnahmeeinrichtung ist im vorliegenden Fall eine Fernsehkamera 3. Diese Fernsehkamera 3 arbeitet mit einem Mikroskop 4 zusammen, um das von der Halbleiterschicht der Probe 1 abgestrahlte Licht zu detektieren. Auf diese Weise läßt sich der Schmelzzustand der Halbleiterschicht fest-' stellen. Zwischen der Probe 1 und dem Mikroskop 4 ist ein optischer Verschluß 31 angeordnet, der synchron mit der Kamera 3 arbeitet. Ein optischer Filter 32 zwischen dem Mikroskop 4 und der Kamera 3 dient dazu, die vom Ar-Laser kommende Strahlung herauszufiltern. Die von der Fernsehkamera 3 gelieferte Information über den Schmelzzustand kann beispielsweise auf einem Fernsehempfänger 5 dargestellt werden.

Nachfolgend wird der Aufbau der Vorrichtung zur Erzeugung einkristalliner Dünnfilme bzw. Dünnschichten noch detaillierter erläutert.

Im vorliegenden Fall lassen sich entweder zwei Laserquellen, beispielsweise Ar-Laser, oder eine einzelne Laserquelle einsetzen, deren Laserstrahl mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels oder einer anderen geeigneten Einrichtung in zwei Laserstrahlen 21 und 22 aufgespalten wird. Die beiden Laserstrahlen 21 und 22 treffen unter verschiedenen Winkeln auf eine Linse 6 auf. Nach Durchlaufen der Linse 6 erreichen sie die Probe 1, wie in Fig. 4 darge-

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stellt ist. Um den Laserstrahl 22 zum Vorheizen verwenden zu können, wird dieser nicht auf die Oberfläche der Probe 1 fokussiert. Vielmehr durchläuft der Vorheizstrahl 22 zuvor eine Linse oder eine andere geeignete Einrichtung, durch die er defokussiert wird. Im Ergebnis weisen die beiden Strahlen 21 und 22 auf der Oberfläche der Probe 1 Querschnitte auf, wie sie in Fig. 5Λ gezeigt sind. Da der Querschnitt des Vorheizstrahls 22 auf der Probenoberfläche relativ groß ist, liegt nur eine kleine Energieflächendichte (W/cm²) vor, so daß durch den Vorheizstrahl 22 die polykristalline Siliciumschicht der Probe 1 nur erwärmt wird, nicht jedoch die Schmelztemperatur erreicht. Durch den Schmelzstrahl 21 wird andererseits im Bereich der Probenoberfläche eine vergleichsweise größere Energieflächendichte (W/cm²) erzeugt, so daß die polykristalline Siliciumschicht die Schmelztemperatur oder eine darüberliegende Temperatur erreicht und im Zentralbereich schmilzt. In Fig. 5A ist der Querschnitt des Schmelzstrahls 21 mit 21' bezeichnet, während der Querschnitt des Vorheizstrahls 22 mit 22' bezeichnet ist. Der durch den Schmelzstrahl 21 geschmolzene Bereich ist mit 21" bezeichnet und durch die schraffierte Fläche näher markiert. Die Abtastrichtung bzw. Ablenkrichtung des Strahls ist in Fig. 5A durch den Pfeil 2' angegeben.

Der polykristalline Siliciumfilm emittiert Licht, wenn er auf eine hohe Temperatur aufgeheizt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel fällt das von ihm abgestrahlte Licht über das Mikroskop 4 auf die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Fernsehkamera 3, so daß ein Bild auf dem Monitor 5 darstellbar ist, das dem von der Fernsehkamera 3 erfaßten Lichtmuster entspricht. Um Strahlung von der Laserquelle herauszufiltern bzw. zu sperren, beispielsweise die Strahlung von einem Ar-Laser, ist vor der Bildaufnahmeeinrichtung 3 bzw. Fernsehkamera eine optische Filtereinrichtung 32 angeordnet, durch die nur Licht hindurchtreten und zur

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Fernsehkamera 3 gelangen kann, das nur von der Halbleiterschicht abgestrahlt wird.

Die als Fernsehkamera ausgebildete Bildaufnahmeeinrichtung 3 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient zur Erzeugung eines Bildes mit einer Bild- bzw. Halbbildfrequenz von beispielsweise 1/30 s. Wird daher die Probe 1 mit Hilfe des in X- und Y-Richtung bewegbaren Tisches nach Rekristallisation des polykristallinen Siliciums und Bildung eines Musters bewegt, so erscheint das Muster verborgen bzw. dunkel. Um das Muster und denjenigen Bereich, der durch den Vorheizstrahl 22 erwärmt worden ist, gleichzeitig beobachten zu können, ist deswegen der Hochgeschwindigkeitsverschluß 31 vorgesehen, der mit der Bildaufnahmeeinrichtung 3 bzw. Fernsehkamera synchronisiert ist. Das Licht, das von dem durch den Laserstrahl aufgeheizten Bereich emittiert wird, wird um so stärker, je größer die Temperatur des Bereichs wird. Die Intensität des abgestrahlten Lichts nimmt aber wieder ab, nachdem der bestrahlte Bereich geschmolzen ist. Daher ist es möglich, die Grenze zwischen dem festen Phasenbereich und dem flüssigen Phasenbereich genau beobachten zu können. Demzufolge kann die Größe des geschmolzenen Bereichs durch Beobachtung des Fest-Flüssig-Übergangsbereichs durch die Bildaufnahmeeinrichtung 3 festgestellt werden. Die erhaltenen Ergebnisse bezüglich der Größe des geschmolzenen Bereichs können dazu verwendet werden, die Rekristallisationsbedingungen einzustellen, beispielsweise die Intensität des Laserstrahls, die Abtastgeschwindigkeit des Laserstrahls auf der Probe (Geschwindigkeit des Tisches in X- und Y-Richtung), die Vorheiζtemperatur, usw. Die unterschiedlichen Bedingungen können durch einen Benutzer der Vorrichtung beispielsweise manuell eingestellt werden, während dieser den Fernsehmonitor 5 überwacht. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, die Information von der Bildaufnahmeeinrichtung 3 zu analysieren und ein informationsabhängiges Steuersignal zu erzeugen, das zur Rück-

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kopplung dient, um die Bestrahlungsbedingungen durch den oder die Laserstrahlen entsprechend einzustellen.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwei Laserstrahlen 21 und 22 verwendet, von denen der eine zum Schmelzen und der andere zum Vorheizen dient. Beide Laserstrahlen 21 und 22 können durch separate Laserquellen erzeugt sein. Es läßt sich aber auch ein nur durch eine einzige Laserquelle erzeugter Laserstrahl 2 einsetzen, der in einen Schmelzstrahl 21 und einen Vorheizstrahl 22 aufgespalten wird. Zunächst wird dieser einzige Laserstrahl 2 durch einen Strahlaufweiter 7 aufgeweitet und dann mit Hilfe einer Linseneinrichtung aufgetrennt, wie die Fig. 6 zeigt. Die Linseneinrichtung kann beispielsweise aus zwei kombinierten Linsen 81 und 82 mit jeweils unterschiedlicher Brennweite bestehen. Wird die Probe 1 in der Ebene des Brennpunkts Fl der Linse 81 mit einer Brennweite f1 positioniert, so wird durch die Linse 82 mit einer Brennweite f2 der Strahl in einer Ebene fokussiert, in der der Brennpunkt F2 liegt. Die zuletzt genannte Ebene liegt aber in Strahlrichtung gesehen hinter der Probe 1. In diesem Fall ist also der durch die untere Linse 81 fokussierte Laserstrahl der Schmelzstrahl 21, während der durch die obere Linse 82 fokussierte Laserstrahl der Vorheizstrahl 22 ist.

Die entsprechenden und mit der Anordnung nach Fig. 6 erhaltenen Strahlquerschnitte auf der Probe 1 sind in Fig. 5B dargestellt. Die Bezugszeichen in Fig. 5B entsprechen denjenigen in Fig. 5A. Im vorliegenden Fall lassen sich die beiden Laserstrahlen 21 und 22 um mehr als die doppelte Breite des Schmelzstrahls 21 voneinander trennen.

Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann die Linse 81 zur Bildung des Schmelzstrahls 21 weiterhin in zwei Teile 81a und 81b unterteilt sein, so daß Strahlquerschnitte auf der Oberfläche der Probe 1 erhalten werden, wie sie in Fig. 8

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gezeigt sind. Der Schmelzstrahl besteht in diesem Fall aus zwei Strahlen 21a und 21b_r weist also zwei Spitzen bzw. Maxima auf. Es ist daher möglich, einkristallines Silicium mit Hilfe des bereits anhand der Fig. 3 beschriebenen Verfahrens zu bilden.

In jedem Fall werden die polykristalline Siliciumschicht (Halbleiterschicht) der Probe 1 und die Oberfläche der Basis, die die polykristalline Siliciumschicht trägt, durch den Vorheizstrahl 22 erwärmt, um eine Zerstörung der Halbleiterschicht bei oder nach Rekristallisation zu verhindern. Wie bereits erwähnt, ist es nicht erforderlich, eine Vorheizeinrichtung h entsprechend der Fig. 2 zu verwenden, die praktisch den ganzen Probenbereich g überdeckt. Es läßt sich daher immer ein Bild des geschmolzenen Bereichs der Probe 1 aufnehmen. Zusätzlich läßt sich der Wirkungsgrad bei der Herstellung der einkristallinen Schichten erhöhen, da nur ein kleiner Teil der Probe zeitweise vorgewärmt, und nicht die gesamte Probe dauernd vorgewärmt wird.

Der erwärmte Bereich kann direkt mit Hilfe der Bildaufnahmeeinrichtung 3 bzw. Fernsehkamera beobachtet werden, so daß sich die Strahlungsbedingungen anhand der Beobachtung einstellen lassen.

Bei der Herstellung einkristalliner Halbleiterschichten mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung lassen sich ungewöhnliche Abweichungen sofort feststellen, da der Rekristallisationsprozeß direkt überwacht wird. Die Bestrahlungsbedingungen können also während des Rekristallisationsprozesses detektiert und gegebenenfalls verändert werden. Auf diese Weise werden hochkristalline dünne Filme bzw. Schichten erhalten.

Wie bereits erwähnt, wird die Probe 1 durch den Schmelzstrahl 21 und den Vorheizstrahl 22 gleichzeitig beaufschlagt bzw. abgetastet, wobei der Vorheizstrahl 22 in Ab-

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tastrichtung vor dem Schmelzstrahl 21 liegt. Ein Bereich der Probe 1 wird also zunächst durch den Vorheizstrahl 22 und dann durch den Schmelzstrahl 21 getroffen. Es ist daher nicht erforderlich, die gesamte Probe 1 mit Hilfe einer anderen Heizeinrichtung vorzuwärmen. Beispielsweise muß entsprechend der Fig. 2 bei dem konventionellen Verfahren oino Heizeinrichtung zum Erwärmen der gesamten Basis vorgesehen sein, was bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung nicht erforderlich ist. Hier wird nur ein kleiner Bereich der Probe 1 vorgeheizt, bevor er kurz darauf vom Schmelzstrahl 21 noch weiter erhitzt wird. Gegenüber dem bekannten Verfahren wird daher weniger Energie zur Bildung der genannten Schichten benötigt.

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEIN MEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl. Ing. H. Steinmeister Dipl. Ing R E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Mauerkircherstrasse 45 D-8000 MÜNCHEN 8O D-4800 BIELEFELD 1 Ur/cb 18- Juni 1986 S86P156DE00 SONY CORPORATION 6-7-35 Kitashinagawa Shinagawa-ku, Tokyo, Japan Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einkristalliner Dünnfilme Priorität: 18. Juni 1985, Japan, Nr. 130764/85 (P) Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung eines einkristallinen Dünnfilms durch Bestrahlung einer Halbleiterschicht mittels eines durch eine Strahlungsquelle erzeugten Energiestrahls, um die Halbleiterschicht bereichsweise zu schmelzen, sowie durch Rekristallisation der geschmolzenen Bereiche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3,5) zur Erfassung von Licht, das von der Halbleiterschicht abgestrahlt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (3, 5) zur

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Lichterfassung einen Filter (32) enthält, der nur das von der Halbleiterschicht abgestrahlte Licht hindurchläßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3, 5) zur Lichterfassung einen Lichtverschluß (31) enthält, der zeitlich synchron mit ihr betreibbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3, 5) zur Lichterfassung mit einem Monitor (5) zur bildlichen Darstellung des von ihr erfaßten Lichtmusters verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiestrahl zum Schmelzen der Halbleiterschicht ein erster Laserstrahl (21) ist, und daß ein zweiter Laserstrahl (22) vorhanden ist, der dem ersten Laserstrahl (21) voranläuft und zum Vorwärmen der Halbleiterschicht dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß beide Laserstrahlen (21, 22) durch getrennte Laserstrahlquellen erzeugt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß beide Laserstrahlen (21, 22) aus einem einzelnen Laserstrahl (2) mittels einer Strahlaufweitungsoptik (7) und einer Abbildungseinrichtung (81,

82) mit bereichsweise unterschiedlichen Brennweiten gebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der den ersten Laserstrahl

(21) erzeugende Bereich der Abbildungseinrichtung in zwei Teile (81a, 81b) unterteilt ist, um einen Schmelzstrahl

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mit zwei Strahlungsmaxima zu erhalten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (3, 5) zur Lichterfassung der einen Seite der

Halbleiterschicht gegenüberliegt, und die andere Seite der Halbleiterschicht bestrahlbar ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen
Dünnfilms durch Bestrahlung einer Halbleiterschicht mittels eines durch eine Strahlungsquelle erzeugten Energiestrahls, um die Halbleiterschicht bereichsweise zu schmelzen, sowie durch Rekristallisation der geschmolzenen Bereiche, dadurch gekennzeichnet, daß

- von der Halbleiterschicht abgestrahltes Licht detektiert wird, und

- der Schmelzzustand der Halbleiterschicht in Abhängigkeit des detektierten Lichts eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß zur Einstellung des Schmelzzustands der Halbleiterschicht ihre Bestrahlungsbedingungen verändert werden.