Laserlinienstrahls

Beschreibung

Die Erfindung betri f ft eine Messvorrichtung zum Vermessen eines von einem Lasersystem erzeugten Laserlinienstrahls gemäß dem Oberbegri f f von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Lasersystem .

In bestimmten Anwendungen werden Lasersysteme eingesetzt , die Laserstrahlen mit sehr homogenen linienförmigen Intensitätsverteilungen in einer j eweiligen Fokus zone liefern . Eine solche Fokus zone wird hier auch als Laserlinienfokus oder kurz als Laserlinie bezeichnet . In Bezug auf den erzeugten Laserstrahl wird hier auch von einem Laserlinienstrahl gesprochen . Entsprechende Lasersysteme zielen darauf ab, Intensitätsverteilungen mit großen bis sehr großen Aspektverhältnissen der Strahldurchmesser in zwei senkrechten Richtungen des Strahlprofils ( d . h . senkrecht zu den Strahlausbreitungsrichtungen) bereitzustellen, wobei gleichzeitig eine große Tiefenschärfe in Richtung des kleineren Strahldurchmessers gewährleistet ist .

Beispielhafte Anwendungen, bei denen ein solcher Laserlinienstrahl verwendet wird, sind die Laserbearbeitung wie die Rekristallisation von auf Glassubstraten abgeschiedenen Sili ziumdioxidschichten, die z . B . in TFT- Displays verwendet werden, die laserbasierte Dotierung von z . B . Solarzellen und Laser-Li ft-Of f-Prozesse , die z . B . bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente eingesetzt werden . Ein beispielhaftes Lasersystem, das einen Laserstrahl mit einem Laserlinienfokus erzeugt und verwendet , wird in der WO 2018 / 019374 Al beschrieben .

Vor dem Bearbeiten des Substrats mittels des Laserlinienstrahls ist typischerweise eine Vermessung des Laserlinienstrahls erforderlich . Dabei werden die langen Laserlinien mit hoher Homogenität in der Regel durch ein Strahlprofilmessgerät ( engl . "Beam Profiler" ) vermessen, welcher die Laserlinie entlangfährt und die Laserlinie ortsaufgelöst punktuell vermisst . Dieser Vorgang kann mehrere Minuten dauern . Von der Gesamtlänge der Laserlinie wird dabei Schritt für Schritt ein sehr kleiner Teil von beispielsweise nur 1 mm Länge der Laserlinie vermessen und anschließend zu einer Messung der Gesamtlänge der Laserlinie zusammengesetzt . Die Vermessung mit dem Strahlprofilmessgerät findet dabei typischerweise in derselben Prozesskammer statt , in der auch die Bearbeitung des Substrats durch den Laserlinienstrahl erfolgt . Die Prozesskammer ist dabei normalerweise mit einer Schutzgasatmosphäre versehen und hermetisch abgedichtet . Damit die Laserlinienstrahlung in die Prozesskammer eindringen kann, wird an der Prozesskammer ein Eintrittsbereich, normalerweise in Form eines Eintritts fensters , für den Laserlinienstrahl bereit gestellt .

Da bei dem gesamten Vermessungsvorgang j eweils nur ein kleiner Teil der Laserlinie für die augenblickliche Vermessung benötigt wird, muss die Energie in dem restlichen Teil der Laserlinie vernichtet werden . Dies geschieht vorteilhafterweise in wassergekühlten Absorbern, um die hohen Laserleistungen von typischerweise um 6 kW vernichten zu können . Da Wasser in der Prozesskammer j edoch nicht erlaubt ist , können wassergekühlte Absorber nicht in der Prozesskammer selbst , sondern nur außerhalb verwendet werden . Sind die Absorber j edoch unzureichend gekühlt , gar nicht vorhanden oder muss der Laserstrahl von innerhalb der Prozesskammer zu einem Absorber außerhalb der Prozesskammer umgelenkt werden, führt dies zur Erwärmung von Bauteilen in der Umgebung des Strahlprofilmessgeräts , was die Ergebnisse der Vermessung verfälschen kann .

Es ist bekannt , zwei über dem Eintrittsbereich angeordnete , unter dem Laserlinienstrahl bewegbare und in einer Linie mit der Laserlinie angeordnete Laserstrahlschneider ( engl . "beam cutter" ) zu verwenden . Diese schneiden den Laserlinienstrahl für die Bearbeitung des Substrats in der Prozesskammer zu, da die erzeugte Länge der Laserlinie typischerweise größer aus fällt als die für die Bearbeitung eines individuellen Substrats notwendige Länge . Der Teil der Laserlinie , der über die notwendige Länge der Laserlinie hinausgeht , wird von den Laserstrahlschneidern quasi abgeschnitten bzw . auf einen außerhalb der Prozesskammer befindlichen, wassergekühlten Absorber reflektiert , der die in diesem Teil der Laserlinie enthaltene Energie vernichtet .

Die Erfinder haben nun als eine mögliche Lösung zur Vermeidung von verfälschten Vermessungen erkannt , dass es möglich wäre , die zwei gemeinsam in Längsrichtung bzw .

Linienerstreckungsrichtung des Laserlinienstrahls bewegbaren Laserstrahlschneidern derart weiterzubilden, insbesondere zu verlängern, dass sie die Länge des Laserlinienstrahls auf die für die Vermessung durch das Strahlprofilmessgerät j eweils erforderliche Länge kürzen . Allerdings erfordert dies sehr lange Laserstrahlschneider, die über die Prozesskammer herausstehen . Zu diesem hohen Bauraumbedarf kommt hinzu, dass ein Aufbau mit zwei langen Laserstrahlschneidern labil ist und damit zu unerwünschten Schwingungen neigen kann .

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Messvorrichtung zum Vermessen eines von einem Lasersystem erzeugten Laserlinienstrahls vorzuschlagen, welches insbesondere präzise Messergebnisse liefern kann und einen kompakten Aufbau aufweist .

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 . Vorgeschlagen wird dementsprechend eine Messvorrichtung zum Vermessen eines von einem Lasersystem erzeugten Laserlinienstrahls , wobei die Messvorrichtung aufweist : ( a ) eine Prozesskammer, die einen Eintrittsbereich zum Eintreten des Laserlinienstrahls in die Prozesskammer aufweist , (b ) ein Strahlprofilmessgerät , das in der Prozesskammer angeordnet ist und zum Vermessen des durch den Eintrittsbereich eintretenden Laserlinienstrahls eingerichtet ist , und ( c ) eine Trimmvorrichtung zum Trimmen des Laserlinienstrahls vor dem Eintreten ( durch den Eintrittsbereich) in die Prozesskammer . Die Trimmvorrichtung weist eine Viel zahl von zumindest drei einzelnen und mittels zumindest eines Antriebs bewegbaren Spiegeln zum Trimmen des Laserlinienstrahls vor dem Eintreten in die Prozesskammer auf , wobei die einzelnen Spiegel zumindest abschnittsweise in zumindest einer Bewegungsrichtung relativ zu einer durch die Messvorrichtung vorgegebenen Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar sind .

Demnach wird erfindungsgemäß eine Trimmvorrichtung bereitgestellt , welche eine Viel zahl von zumindest drei Spiegeln aufweist , die den Laserlinienstrahl vor dem Eintreten in die Prozesskammern trimmen . Zum Trimmen werden die Spiegel unter den Laserlinienstrahl und über den Eintrittsbereich bewegt . Gegenüber den bekannten Laserstrahlschneidern sorgt die Trimmvorrichtung mit der Viel zahl von Spiegeln für einen kompakten Aufbau . Anders als bei einer Verlängerung der bekannten Laserstrahlschneider kann durch die Viel zahl von Spiegeln, die insbesondere kleiner bzw . kürzer als die Laserstrahlschneider aus fallen können, damit vermieden werden, dass die Trimmvorrichtung mit ihren Spiegeln sich nach außerhalb der Prozesskammern erstreckt , sodass der gewünschte kompakte Aufbau erzielt wird .

Dass die Messvorrichtung die Linienerstreckung des Laserlinienstrahls vorgibt meint , dass die Orientierung der Linienerstreckung des Laserlinienstrahls relativ gegenüber bzw . zu der Messvorrichtung vorgegeben ist . Das bedeutet , dass die durch das Lasersystem erfolgende Ausrichtung des Laserlinienstrahls mit seiner Linienerstreckung auf die

Messvorrichtung, also auf den Eintrittsbereich der Prozesskammer, durch die Messvorrichtung vorgegeben wird, sodass sich das Lasersystem für die Positionierung des Laserlinienstrahls an der Messvorrichtung orientiert . Dabei können verschiedene Einrichtungen an dem Messgerät für die Vorgabe der Linienerstreckung zum Einsatz kommen . Insbesondere ist die Linienerstreckung bzw . Länge des Laserlinienstrahls durch den Eintrittsbereich vorgegeben, sodass der Laserlinienstrahl auf diesen auftref fen und in die Prozesskammer gelangen kann . Ferner insbesondere ist die Linienerstreckung bzw . Länge des Laserlinienstrahls durch das Strahlprofilmessgeräts in der Prozesskammer vorgegeben . Bevorzugt ist das Strahlprofilmessgerät dabei auf einer Strecke parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar, insbesondere verfahrbar, eingerichtet . Entsprechend könnte man auch sagen, dass die zumindest eine Bewegungsrichtung der Spiegel relativ zu der Strecke , entlang derer das Strahlprofilmessgerät verfahrbar ist , angeordnet ist . Möglich ist beispielsweise , wie später näher erläutert wird, dass ein Abschnitt der Bewegungsrichtung der einzelnen Spiegel quer oder parallel zur Linienerstreckung ausgerichtet ist und/oder ein Abschnitt der Bewegungsrichtung der einzelnen Spiegel quer, insbesondere senkrecht , zur Linienerstreckung ausgerichtet ist .

Unter einer Viel zahl von Spiegeln werden erfindungsgemäß drei oder mehr Spiegel verstanden . Dass die einzelnen Spiegel zumindest abschnittsweise in einer Bewegungsrichtung relativ zur einer Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar sind bedeutet dabei , dass die einzelnen Spiegel nicht entlang ihres gesamten Bewegungsbereichs einer Bewegungsrichtung relativ zur Linienerstreckung bewegbar sein müssen . Stattdessen ist möglich, dass mehrere Bewegungsrichtungen, wie oben erläutert beispielsweise parallel und quer, zur Linienerstreckung gegeben sind, entlang derer sich die Spiegel bewegen können . Es kann j edoch auch nur eine Bewegbarkeit der Spiegel einzig in einer Bewegungsrichtung, beispielsweise quer oder parallel , zur Linienerstreckung bereitgestellt werden .

Bei dem zumindest einen Antrieb der einzelnen und bewegbaren Spiegel kann es sich um einen gemeinsamen Antrieb für mehrere der Viel zahl von Spiegeln oder alle Spiegel , beispielsweise in Gestalt einer Nockenwelle , handeln, oder, alternativ, um j eweils individuelle Antriebe j edes einzelnen Spiegels handeln . Der zumindest eine Antrieb stellt dadurch die Bewegbarkeit , insbesondere Verf ahrbarkeit , der Spiegel bereit . Die Antriebe können beispielsweise elektrisch motorisiert sein .

Die Prozesskammer kann gleichzeitig als Messkammer für das Vermessen des Laserlinienstrahls und als Bearbeitungskammer für das Bearbeiten eines Substrats mittels des Laserlinienstrahls dienen . In der Prozesskammer kann eine Schut zgasatmospähre herrschen, wobei die Prozesskammer vorzugsweise hermetisch abgedichtet ist . Der Eintrittsbereich kann beispielsweise als ein Eintritts fenster, beispielsweise aus Glas oder Kunststof f , ausgebildet sein .

Das Strahlprofilmessgerät kann, wie zuvor bereits erwähnt , parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar, insbesondere verfahrbar, ausgebildet sein . Hierzu kann das Strahlprofilmessgerät über einen eigenen Antrieb verfügen . Dadurch kann das Strahlprofilmessgerät zum Vermessen des Laserlinienstrahls entlang der Laserlinienerstreckung verschoben werden .

Bevorzugt ist , dass die einzelnen Spiegel derart bewegbar sind, dass zwischen zwei der Viel zahl von einzelnen Spiegeln ein vorgegebener Messspalt und/oder ein vorgegebener Bearbeitungsspalt am Eintrittsbereich verbleibt , durch den der Laserlinienstrahl in die Prozesskammer eintreten kann . Besonders bevorzugt ist dabei die vorgenannte Kombination, bei der die Spiegel so bewegt werden können, dass entweder der vorgegebene Messspalt oder der vorgegebene Bearbeitungsspalt zwischen den j eweiligen zwei Spiegeln verbleibt . So kann mittels der einzelnen Spiegel schnell und einfach entweder die Bearbeitung des Substrats , bei der ein zu langer Laserlinienstrahl geringfügig gekürzt wird, oder die Vermessung des Laserlinienstrahls , bei der der Laserlinienstrahl entlang seiner Länge j eweils signi fikant gekürzt wird und stellenweise vermessen wird, eingestellt werden . Die bisher verwendeten Laserstrahlschneider können entsprechend entfallen, was neben einer erhöhten Kompaktheit eine signi fikante Kostenreduktion bedeutet .

Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern des Vermessens des Laserlinienstrahls . Dabei kann die Steuereinrichtung durch Steuern des zumindest einen Antriebs zum Bewegen der Spiegel dazu eingerichtet sein, den vorgegebenen Messspalt in einer vorgegebenen Messrichtung relativ zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls gegenüber einem Messbereich des Strahlprofilmessgeräts zu verschieben . Gleichsam kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine korrespondierende Bewegung bzw . einen Vorschub des Strahlprofilmessgeräts steuert , um so den Mess- oder Erfassungsbereich des Strahlprofilmessgeräts mit einer Position des vorgegebenen Messspalts zu koordinieren bzw . zusammenzubringen . So können verschiedene Bereiche des Laserlinienstrahls entlang der Linienerstreckung in die Prozesskammer und auf das Strahlprofilmessgerät gelenkt werden .

Bevorzugt ist dabei , dass der vorgegebene Messspalt eine Länge im Bereich von 20 mm bis 100 mm aufweist und/oder der vorgegebene Bearbeitungsspalt eine Länge im Bereich von 1 . 200 mm bis 1 . 800 mm aufweist . Mit Länge wird hierin eine größte Erstreckung eines Elements und/oder eine in Längsrichtung der Laserlinienerstreckung und parallel zum Laserlinienstrahl gemessene Größe bezeichnet , es sei denn, etwas anderes ist erwähnt . Ganz besonders ist bevorzugt , dass der vorgegebene Messspalt eine Länge im Bereich von 30 mm bis 80 mm, ferner bevorzugt im Bereich von 40 mm bis 60 mm, aufweist . Außerdem ist bevorzugt , dass der vorgegebene Bearbeitungsspalt eine Länge im Bereich von 800 mm bis 1 . 600 mm, ferner bevorzugt im Bereich von 900 mm bis 1 . 550 mm, aufweist . Es hat sich gezeigt , dass bei den erwähnten Messspaltlängen eine besonders präzise und schnelle Vermessung möglich ist . Bei den erwähnten Bearbeitungsspaltlängen wiederum hat sich gezeigt , dass eine besonders präzise und schnelle Bearbeitung von Substraten möglich ist .

Wie zuvor bereits erwähnt , umfasst die Viel zahl von Spiegeln drei oder mehr Spiegel . Besonders bevorzugt ist j edoch, dass die Messvorrichtung zumindest vier, insbesondere zumindest fünf , ganz besonders zumindest sechs und ferner besonders zumindest neun, einzelne Spiegel umfasst . Wiederum kann die Viel zahl von Spiegeln eine vorteilhafte Maximal zahl von 48 , ganz besonders 36 und ferner besonders 30 aufweisen . Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Kompaktheit und Präzision bei Vermessung und Bearbeitung hat sich eine Anzahl von Spiegeln im Bereich von 4 bis 30 , ganz besonders 5 bis 24 , erwiesen .

Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die einzelnen Spiegel j eweils eine Länge im Bereich von 40 mm bis 200 mm, ganz besonders im Bereich von 60 mm bis 150 mm und ferner insbesondere im Bereich von 80 mm bis 120 mm, aufweisen . Wie zuvor angedeutet , ist damit insbesondere die größte Erstreckung der Spiegel bzw . die in Längsrichtung der Laserlinienerstreckung und parallel zum Laserlinienstrahl gemessene Größe gemeint . Die Länge eines Spiegels korrespondiert damit zu der ef fektiven Teillänge des von einem Spiegel reflektierbaren Laserlinienstrahls .

Vorzugsweise weist die Messvorrichtung einen, insbesondere außerhalb der Prozesskammer angeordneten, Strahlabsorber auf , der dazu eingerichtet ist , den von den einzelnen Spiegeln getrimmten und auf den Strahlabsorber reflektierten Teil des Laserlinienstrahls zu absorbieren . Mit dem getrimmten Teil des Laserlinienstrahls wird folglich derj enige Teil bezeichnet , der nicht durch den Eintrittsbereich in die Prozesskammer eintritt , sondern auf den Strahlabsorber reflektiert wird . Der Strahlabsorber kann insbesondere wassergekühlt sein . Alternativ kann der Strahlabsorber auch innerhalb der Prozesskammer angeordnet sein, dort ist in der Regel aber keine vorteilhafte Wasserkühlung möglich .

Die Spiegel der Trimmvorrichtung können in einem, insbesondere übereinstimmenden, voreingestellten oder einstellbaren Winkel gegenüber dem Laserlinienstrahl angestellt sein . Insbesondere werden sie in einem derartigen Winkel angestellt , dass sie den Laserlinienstrahl auf den Strahlabsorber der Messvorrichtung reflektieren . Der Strahlabsorber kann so die Energie des in der Prozesskammer unerwünschten Teils des Laserlinienstrahls vernichten .

Vorzugsweise weist die Messvorrichtung eine vorgegebene Fahrbahn auf , entlang welcher die einzelnen Spiegel bewegbar sind . Die Fahrbahn kann sich vorzugsweise zumindest abschnittsweise parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls erstrecken .

Bevorzugt ist ferner, dass j eder der einzelnen Spiegel j eweils auf einem Wagen angeordnet ist , mittels dem der j eweilige einzelne Spiegel durch Verfahren des Wagens bewegbar ist . Der Wagen dient damit als ein Mittel zum Bewegen der Spiegel , wobei mittels j eden Wagens j eder Spiegel individuell auf dem Wagen bewegt wird . Der zumindest eine Antrieb der Spiegel kann dabei antriebstechnisch mit den Wagen gekoppelt sein, um die Spiegel zu bewegen .

In einer bevorzugten Variante sind die Wagen auf zumindest einer durch eine Schiene gebildeten Fahrbahn verfahrbar angeordnet . Bei der Fahrbahn kann es sich insbesondere um die zuvor erwähnte Fahrbahn handeln . Die Schiene stellt hier eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, die Wagen und damit die Spiegel entlang einer Fahrbahn verfahrbar anzuordnen . Insbesondere kann eine durchgängige Schiene verwendet werden . Gleichwohl sind andere Varianten von Fahrbahnen denkbar und möglich . Dabei kann vorgesehen sein, dass ( j eweils ) benachbarte Wagen miteinander verbunden sind und gemeinsam miteinander verfahrbar sind . Insbesondere können benachbarte Wagen direkt miteinander verbunden sein, was bedeutet , dass ein gemeinsames Verbindungsglied zwischen benachbarten Wagen diese miteinander verbindet . Ganz besonders können so zwei Reihen von j eweils miteinander verbundenen Wagen bereitgestellt werden, wobei die eine Reihe von einer ersten Seite aus , beispielsweise von links , und die andere Reihe von einer zweiten Seite aus , beispielsweise von rechts , an den Laserlinienstrahl verfahrbar ist , um diesen zu trimmen . Durch die Verbindung und gemeinsame Verf ahrbarkeit der beiden Reihen von Wagen kann der Laserlinienstrahl praktisch auf eine beliebige Länge in Bezug auf ihre Länge , mit der sie in die Prozesskammer eintritt , getrimmt bzw . gekürzt werden .

Auch vorgesehen sein kann, dass benachbarten Wagen mittels Gelenklagern miteinander verbunden sind, die dazu eingerichtet sind, beim Verfahren der Wagen einen Mindestabstand zwischen den einzelnen Wagensicherzustellen . Durch die gelenkige Verbindung mittels derartiger Gelenklager als Verbindungsmittel von benachbarten Wagen wird folglich sichergestellt , dass die Spiegel beim Verfahren nicht durch Kollision der einzelnen Wagen miteinander beschädigt werden . Dies ist ganz besonders dann wichtig, wenn die Fahrbahn eine Kurve bzw . einen ( Teil” ) Radius aufweist , entlang der die Wagen verfahren werden, was ganz besonders bei einer geschlossenen, beispielsweise runden, elliptischen oder rechteckigen ( ggf . mit abgerundeten Ecken) Traj ektorie der Fahrbahn, oder einer U- förmig Traj ektorie der Fahrbahn, der Fall ist , wie sie vorteilhafterweise Verwendung finden können . Hingegen sollte der Abstand zwischen den einzelnen Spiegeln im Stillstand, also ohne Verfahren dieser, bevorzugt null bzw . minimal sein, damit der Laserlinienstrahl nicht dazwischen hindurchdringen kann .

Schließlich kann vorgesehen sein, dass die j eweiligen Wagen der einzelnen Spiegel entlang einer gemeinsamen Fahrbahn verfahrbar sind . Das bedeutet , dass alle Wagen vorteilhafterweise auf einer einzigen Fahrbahn laufen, die insoweit durchgängig ist und eine praktisch beliebige Trimmung des Laserlinienstrahls erlaubt .

Wie zuvor erwähnt ist dabei vorteilhaft , wenn die gemeinsame Fahrbahn eine geschlossene Traj ektorie , wie beispielsweise eine runde , elliptische oder rechteckige ( insbesondere mit abgerundeten Ecken) Traj ektorie , oder eine im Wesentlichen U- förmige Traj ektorie aufweist . Dies erlaubt kompakte Aufbauten der Trimmvorrichtung und damit der Messvorrichtung als Ganzes .

Alternativ zu einer gemeinsamen Verf ahrbarkeit der Spiegel und/oder einer Verf ahrbarkeit entlang einer gemeinsamen Traj ektorie bzw . Fahrbahn ist möglich, dass die einzelnen Spiegel voneinander unabhängig bewegbar sind und/oder j eweils entlang separater Traj ektorien bewegbar sind . So ist beispielsweise denkbar, dass alle Spiegel , insbesondere mit ihren Wagen, voneinander unabhängig auf separaten Fahrbahnen quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht , zur Linienerstreckung, verfahrbar sind . Sie können dementsprechend individuell unter den Laserlinienstrahl gefahren und daraus herausgefahren werden .

Außerdem ist eine Aus führungsvariante vorteilhaft , bei der zumindest einer der Spiegel in der Bewegungsrichtung über zumindest einem anderen der Spiegel bewegbar und anordenbar ist . Insbesondere können auch mehrere Spiegel über einem oder mehreren Spiegel bewegbar und anordenbar sein . Ganz besonders kann auch vorgesehen sein, dass sich drei oder mehr Spiegel übereinander bewegen und anordnen lassen können . Dazu können den Spiegeln zugeordnete Wagen oder die Spiegel selbst unterschiedlich groß sein . Dies meint insbesondere , dass sich die Wagen und/oder Spiegel insbesondere in einer Quererstreckung bzw . Höhenerstreckung quer, ganz besonders senkrecht , zur Linienerstreckung des Laserstrahls unterscheiden können . Dabei können die Spiegel oder Wagen mit einem of fenen Raum oder Hohlraum versehen sein, in den der j eweils kleinere Wagen mit Spiegel oder der j eweils kleinere Spiegel eingeschoben werden kann, sodass dieser sich unter dem größeren Wagen oder Spiegel befindet . Dabei können die Länge und/oder Breite der Spiegel in Längsrichtung der Linienerstreckung des Laserstrahls gleich bleiben unter den einzelnen Spiegeln oder sich voneinander unterschieden . Die Spiegel können j eweils übereinander angeordnet werden, was insbesondere meint , dass die Spiegel berührungs frei übereinander verfahrbar und somit berührungs frei übereinander stapelbar sind . Die einzelnen Spiegel können, ganz besonders j eweils mit den zuvor erwähnten Wagen ausgestattet , auf Fahrbahnen verfahrbar sein, wobei die einzelnen Spiegel und Wagen auf unterschiedlichen Fahrbahnen, insbesondere Schienen, laufen können, die parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls angeordnet sein können . So kann in Längsrichtung der Linienerstreckung eine große Länge mit den Spiegeln abgedeckt werden, entlang derer der Messspalt oder Bearbeitungsspalt eingestellt werden kann, wobei die Spiegel j edoch nicht oder nicht sehr weit nach außen ragen müssen, weil diese statt nebeneinander übereinander angeordnet werden können .

Vorteilhaft kann sein, wenn die einzelnen Spiegel zumindest abschnittsweise in zumindest einer Bewegungsrichtung quer zu einer durch die Messvorrichtung vorgegebenen Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar sind . Gegenüber den bekannten Laserstrahlschneidern sorgt die Trimmvorrichtung mit der Bewegbarkeit oder, mit anderen Worten, Verschiebbarkeit der Spiegel quer zur Linienerstreckung bzw . Längsrichtung des Laserlinienstrahls für einen besonders einfachen kompakten Aufbau . Anders als bei einer Verlängerung der bekannten Laserstrahlschneider kann durch die Bewegbarkeit quer zur Linienerstreckung damit vermieden werden, dass die Trimmvorrichtung mit ihren Spiegeln sich nach außerhalb der Prozesskammern erstreckt , sodass der gewünschte kompakte Aufbau erzielt wird . Dass die Spiegel in zumindest einer Bewegungsrichtung quer zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls bewegbar sind bedeutet , dass auch mehrere Bewegungsrichtungen quer zur Linienerstreckung vorliegen können, die sich j eweils in ihrem Winkel zur Linienerstreckung unterscheiden . Ganz besonders kann die zumindest eine Bewegungsrichtung oder eine von mehreren Bewegungsrichtungen im Wesentlichen senkrecht zur Linienerstreckung sein . Im Wesentlichen senkrecht schließt dabei senkrecht sowie fertigungstechnisch bedingte Abweichungen bzw . Toleranzen von einer mathematisch perfekten Orthogonalität ein .

Bei einer Bewegungsrichtung quer zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls kann es sich insbesondere um eine solche handeln, die in einem Winkel von wenigstens 10 ° , vorzugsweise wenigstens 30 ° und ferner vorzugsweise zumindest 45 ° , zur Linienerstreckung steht . Ganz besonders kann eine Bewegungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Linienerstreckung sein . Bei einer Bewegungsrichtung bzw . einem Winkel kann es sich um die einzige bzw . den einzigen Winkel handeln oder, alternativ, können viele Bewegungsrichtungen vorgesehen sein, die unter einem j eweils unterschiedlichen Winkel zur Linienerstreckung stehen .

Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Lasersystem zum Erzeugen eines Laserlinienstrahls , wobei das Lasersystem zumindest eine Laserquelle zum Emittieren zumindest eines Laserstrahls , eine Laserumformungsvorrichtung zum Umformen des von der zumindest einen Laserquelle emittierten zumindest einen Laserstrahls in den Laserlinienstrahl und die erfindungsgemäße Messvorrichtung zum Vermessen des erzeugten Laserlinienstrahls umfasst .

Dabei können die aus dem Stand der Technik, beispielsweise den eingangs erwähnten Druckschri ften, bekannten Laserquellen und Laserumformungsvorrichtungen verwendet werden .

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Aus führungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden .

Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten

Aus führungs form einer Messvorrichtung in einer Be arbeitungs Stellung; Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten

Aus führungs form einer Messvorrichtung in einer Bearbeitungsstellung;

Figur 3 eine alternative perspektivische Ansicht der zweiten Aus führungs form der Messvorrichtung aus Fig . 2 in der Bearbeitungsstellung;

Figur 4 die perspektivische Ansicht der Fig . 2 der zweiten Aus führungs form der Messvorrichtung der Fig . 2 und 3 , wobei die Messvorrichtung sich in einer Vermessungsstellung befindet ;

Figur 5 die alternative perspektivische Ansicht der

Fig . 3 der zweiten Aus führungs form der Messvorrichtung aus Fig . 4 in der Bearbeitungsstellung;

Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer dritten

Aus führungs form einer Messvorrichtung in einer Vermessungsstellung;

Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer vierten

Aus führungs form einer Messvorrichtung in einer Vermessungsstellung;

Figur 8 eine perspektivische Ansicht einer fünften

Aus führungs form einer Messvorrichtung in einer Bearbeitungsstellung; und

Figur 9 eine schematische Darstellung einer

Aus führungs form eines Lasersystems . Fig . 1 zeigt eine gegenüber dem Stand der Technik modi fi zierte Variante einer hierein als Messvorrichtung 10 bezeichneten Anordnung aus einer Prozesskammer 20 , einem Strahlprofilmessgerät 30 und einer Laserstrahlschneideanordnung 50 . Die Messvorrichtung 10 ist hier in einer Bearbeitungsstellung gezeigt , bei der ein Laserlinienstrahl 1 durch zwei längs der Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 bewegbare Laserstrahlschneider 52 , 54 von einer Ursprungslänge LI auf eine Bearbeitungslänge bzw . einen Bearbeitungsspalt L2 mit einer solchen Bearbeitungslänge beschnitten wird, da aus praktischen Gründen die erzeugte Länge bzw . Ursprungslänge LI der Laserlinie größer aus fällt als die für die Bearbeitung eines individuellen Substrats notwendige Länge L2 . Der Teil der Laserlinie , der über die notwendige Länge L2 der Laserlinie hinausgeht , wird von den Strahlschneidern 52 , 54 quasi abgeschnitten bzw . auf einen Strahlabsorber 40 reflektiert , der die in diesem Teil der Laserlinie enthaltene Energie absorbiert .

Durch einen Eintrittsbereich 22 in Form eines Eintritts fensters in der Prozesskammer 20 kann der auf die Bearbeitungslänge L2 beschnittene Laserstrahl 1 ein (nicht gezeigtes ) Substrat innerhalb der Prozesskammer 20 bearbeiten . Die Prozesskammer 20 ist dabei normalerweise mit einer Schutzgasatmosphäre versehen und hermetisch abgedichtet .

In Fig . 1 ist die Einfallsrichtung 4 bzw . Propagationsrichtung des Laserlinienstrahls 1 gezeigt , welche senkrecht zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 orientiert ist . Das bedeutet in der Ansicht der Fig . 1 , dass der Laserlinienstrahl von oben her kommend ist . Die Einfallsrichtung 4 ist dabei so orientiert , dass der Laserlinienstrahl 1 durch den Eintrittsbereich 22 in die Prozesskammer 20 propagieren kann . Der Laserlinienstrahl 1 weist dabei einen in der Prozesskammer 20 liegenden Fokus auf . Die Länge LI bzw . L2 des Laserlinienstrahls 1 erstreckt sich folglich senkrecht zu seiner Einfallsrichtung 4 .

Vor der Bearbeitung ist typischerweise ein Vermessungsvorgang des Laserlinienstrahls 1 erforderlich, bei dem der Laserlinienstrahl 1 vermessen wird . Dabei wird die lange Laserlinie mit hoher Homogenität durch das Strahlprofilmessgerät 30 vermessen, welches die Laserlinie entlangfährt und die Laserlinie ortsaufgelöst punktuell vermisst . Dieser Vorgang kann mehrere Minuten dauern . Von der Gesamtlänge der Laserlinie wird dabei Schritt für Schritt ein sehr kleiner Teil von beispielsweise nur 1 mm Länge der Laserlinie vermessen und anschließend zu einer Messung der Gesamtlänge der Laserlinie zusammengesetzt . Da bei dem gesamten Vermessungsvorgang j eweils nur ein kleiner Teil der Laserlinie für die augenblickliche Vermessung benötigt wird, muss die Energie in dem restlichen Teil der Linie absorbiert werden . Dies geschieht in der Regel in Strahlenabsorbern, wie dem in Fig . 1 gezeigten wassergekühlten Strahlenabsorber 40 außerhalb der Prozesskammer 20 .

Die Vermessung mit dem Strahlprofilmessgerät 30 findet dabei in derselben Prozesskammer 20 statt , in der auch die Bearbeitung des Substrats durch den Laserlinienstrahl 1 erfolgt . Nicht nur die erzeugte Laserlinie ist dabei länger als die tatsächlich in die Prozesskammer 20 eintretende Länge der Laserlinie . Denn der Laserlinienstrahl 1 und das Eintritts fenster 22 sind für die Bearbeitung des Substrats in der Prozesskammer 20 typischerweise um ein Viel faches länger als der kurze Teil der Laserlinie , die in einem j eweiligen Zeitpunkt von dem Strahlprofilmessgerät 30 vermessen wird . Beim Vermessen muss deshalb auch die Energie , die in dem j eweiligen Zeitpunkt nicht vermessenen Teil des Laserlinienstrahls 1 steckt , vernichtet werden . Eine Vernichtung erfolgt , wie beschrieben, vorteilhafterweise in wassergekühlten Absorbern, wie dem gezeigten Absorber 40 . Der gezeigte Absorber 40 befindet sich j edoch außerhalb der Prozesskammer 20 und kann daher vorteilhafterweise mit Wasser gekühlt werden . In Prozesskammern ist in der Regel j edoch kein Wasser erlaubt , sodass derartige wassergekühlte Absorber nicht in der Prozesskammer verwendet werden können . Sind die Absorber j edoch unzureichend gekühlt oder gar nicht vorhanden führt dies zur Erwärmung von Bauteilen in der Umgebung des Strahlprofilmessgeräts 30 , was die Ergebnisse der Vermessung verfälschen kann .

In Fig . 1 ist nun eine Weiterentwicklung einer prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannten Messvorrichtung 10 gezeigt . In Fig . 1 kann gesehen werden, wie die bereits erwähnte und entlang der langen x-Achse des gezeigten x, y, z- Koordinatensystems über dem Eintrittsbereich 22 und vor dem Laserlinienstrahl 1 bewegbare ( in die durch die Doppelpfeile 3 angedeuteten und entgegengesetzten Richtungen entlang der x- Achse bewegbare ) Strahlschneideanordnung 50 in Form von zwei Strahlschneidern 52 , 54 über die kurzen Seiten der Prozesskammer 20 herausragen . Gegenüber dem Stand der Technik sind die Strahlschneider 52 , 54 hier erheblich verlängert , damit sie es erlauben, nicht nur den Laserlinienstrahl 1 bzw . seine Laserlinie auf die Bearbeitungslänge L2 , sondern durch entsprechendes Verfahren der Strahlschneider 52 , 54 auch auf eine wesentlich kürzere Vermessungslänge L3 bzw . einen

Messspalt L3 mit der entsprechenden Vermessungslänge ( in Fig . 1 nicht gezeigt , siehe bspw . Fig . 4 ) zu kürzen .

Dies erlaubt es , auch den restlichen Teil des Laserlinienstrahls 1 auf den Strahlabsorber 40 umzulenken und so zu vernichten, ohne eine Erwärmung in der Prozesskammer 20 zu provozieren . Wie j edoch bereits erwähnt worden ist , ist die dafür erforderliche Länge der in Längsrichtung der Laserlinie des erzeugten Laserlinienstrahls 1 verfahrbaren Strahlschneider 52 , 54 so groß , dass diese über die Prozesskammer 20 hinausstehen . Das sorgt für einen erhöhten Bauraumbedarf und sorgt dafür, dass die Strahlschneider 52 , 54 in einen Bereich gelangen, in dem auf aufwändige Art und Weise Prozesssicherheit gewährleistet werden muss , beispielsweise , um eine Verschmutzung der Strahlschneider 52 , 54 zu vermeiden .

Die Figuren 2 und 3 zeigen nun eine demgegenüber verbesserte Aus führungsvariante der Messvorrichtung 10 , bei der die Strahlschneideanordnung 50 entfallen ist . Stattdessen wird hier eine Trimmvorrichtung 60 mit einer Viel zahl von einzelnen Spiegeln 64 eingesetzt . Diese Spiegel 64 sind abschnittsweise parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 bewegbar, wie anhand von die Bewegungsrichtung 3 andeutenden Doppelpfeilen in der Fig . 2 und 3 zu sehen ist . Die Spiegel 64 sind zudem auch abschnittsweise quer zur Linienerstreckung bewegbar ( siehe die Doppelpfeile nahe den kurzen Seiten der Prozesskammer 20 , welche quer zu den Doppelpfeilen an der langen Seite der Prozesskammer 20 sind) , vorliegend entlang einer beispielhaft rechteckigen Traj ektorie (mit abgerundeten Ecken) einer hier beispielhaft gezeigten Fahrbahn 62 , auf der sich die Spiegel 64 bewegen lassen können . Tatsächlich ergibt sich gegenüber den hier lediglich beispielhaft mit den Doppelpfeilen angedeuteten Bewegungsrichtungen 3 eine Viel zahl von Bewegungsrichtungen 3 quer, auch senkrecht , zu der Linienerstreckung entlang der Traj ektorie der Fahrbahn 62 . Die Viel zahl von Bewegungsrichtungen 3 erstrecken sich dabei j eweils in derselben Ebene , die vorliegend die x, y-Ebene ist , die von der x-Achse und der y-Achse des Koordinatensystems aufgespannt wird .

Die Bewegbarkeit der Spiegel 64 wird von zumindest einem Antrieb (nicht gezeigt ) bereitgestellt , sodass auch von einer Verf ahrbarkeit auf der Fahrbahn 62 gesprochen werden kann . Die Fahrbahn 62 ist hier beispielhaft als eine Schiene ausgebildet , auf der die Spiegel 64 mittels entsprechender Wagen 66 angeordnet sind, wobei j e ein Spiegel 64 auf j e einem Wagen 66 angeordnet ist . Die Wagen 66 und damit die einzelnen Spiegel 64 sind entlang der Bewegungsrichtungen 3 verfahrbar .

Die Figuren 4 und 5 zeigen nun die gleiche Messvorrichtung 10 aus Fig . 2 und 3 in den gleichen Ansichten, wobei j edoch die Wagen 66 und damit die Spiegel 64 entlang der gezeigten Bewegungsrichtungen 3 derart bewegt worden sind, dass der Bearbeitungsspalt L2 bzw . die ursprüngliche Länge LI des Laserlinienstrahls 1 auf den Messspalt L3 mit der entsprechend reduzierten Länge gekürzt worden ist . Durch die Viel zahl von neu in den Bereich unter (bezogen auf die z-Achse ) den Laserlinienstrahl 1 und über (bezogen auf die z-Achse ) den Eintrittsbereich 22 verfahrenen Spiegeln 64 wird nun ein Großteil der Laserlinie auf den Strahlabsorber 40 reflektiert und die Energie des Laserlinienstrahls 1 dort vernichtet .

Demgegenüber kann durch den kleinen Messspalt L3 ein in seiner Länge vorgegebener Teil des Laserlinienstrahls 1 passieren, um von dem Strahlprofilmessgerät 30 vermessen zu werden . Dabei kann das Strahlprofilmessgerät 30 mit seinem Messbereich 32 in der Bewegungsrichtung 2 parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 verschoben werden, damit der Messbereich 32 den Messspalt L3 erfasst .

So kann nun Schritt- für-Schritt die gesamte Laserlinie vermessen werden, indem die Wagen 66 entlang der Bewegungsrichtungen 3 verschoben werden, um j eweils einen noch nicht vermessenen Teil des Laserlinienstrahls 1 durch einen neuen Messspalt L3 für den Messbereich 32 zugänglich zu machen, wobei parallel das Strahlprofilmessgerät 30 entlang der Laserlinienerstreckung verfahren wird . Die so erfolgten Einzelmessungen von Teilen der Laserlinie können später zu einer Gesamtmessung zusammengesetzt werden . Eine nicht gezeigte Steuervorrichtung kann das Koordinieren der Verfahrbewegung der Wagen 66 und des Strahlprofilmessgeräts 30 steuern .

Figur 6 zeigt eine gegenüber den Fig . 2 bis 5 alternative Aus führungs form einer Messvorrichtung 10 , bei der die Traj ektorie der Fahrbahn 62 nicht rechteckig und nicht geschlossen, sondern of fen ist . Die Traj ektorie ist hier im Wesentlichen U- förmig .

Figur 7 zeigt eine gegenüber den Fig . 2 bis 6 wiederum alternative Aus führungs form einer Messvorrichtung 10 , bei der die Wagen 66 mit den Spiegeln 64 der Trimmvorrichtung 60 j eweils einzeln und senkrecht zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 bewegbar sind, nämlich unterhalb den

Laserlinienstrahl 1 und vor den Eintrittsbereich 22 und von dem Laserlinienstrahl 1 weg und aus dem Eintrittsbereich 22 heraus .

Figur 8 zeigt eine gegenüber den Fig . 2 bis 7 ebenfalls alternative Aus führungs form einer Messvorrichtung 10 , bei der die Wagen 66 mit den Spiegeln 64 der Trimmvorrichtung 60 j eweils einzeln und parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 bewegbar sind, nämlich unterhalb den Laserlinienstrahl 1 und vor den Eintrittsbereich 22 und von dem Laserlinienstrahl 1 weg und aus dem Eintrittsbereich 22 heraus . Die Spiegel 64 , die hier beispielhaft in einer Anzahl von fünf gezeigt sind, sind damit nur in den gezeigten Bewegungsrichtungen 3 parallel zur Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 bewegbar . Dies wird vorteilhafterweise mit nur einer geringen Länge der Trimmvorrichtung 60 erzielt , indem drei rechts in der Fig . 8 gelegene Wagen 66 , auf denen j eweils einer der Spiegel 64 ausgebildet ist , entlang der Bewegungsrichtungen 3 übereinander berührungs frei bewegbar und übereinander anordenbar, quasi berührungs frei stapelbar, sind . Dazu weisen die hier beispielhaft ganz rechts und parallel zum Laserlinienstrahl 1 gelegenen drei Wagen 66 zusammen mit ihren Spiegeln 64 unterschiedliche Größen auf . Die Größen beziehen sich auf die Höhe der Wagen 66 senkrecht zur Linienerstreckung des Laserstrahls 1 , wobei die Längen der Wagen 66 und/oder Spiegel 64 j edoch gleich sein können . Die Wagen 66 weisen j eweils einen of fenen Raum bzw . Hohlraum auf , in den hinein ein j eweils kleinerer Wagen 66 verfahren werden kann, sodass dieser zumindest teilweise unter dem j eweils größeren Wagen 66 versteckt wird .

Ein relativ kleinerer Wagen 66 kann in der Fig . 8 von links nach rechts j eweils unter einen benachbarten größeren Wagen 66 der drei rechten Wagen 66 verschoben werden . Anders herum können auch die größeren Wagen 66 über die kleineren Wagen verschoben werden . Dazu können die unterschiedlich großen Wagen 66 auf unterschiedlichen, parallel zueinander und insbesondere parallel zu der Linienerstreckung des Laserlinienstrahls 1 angeordneten Fahrbahnen ( in Fig . 8 nicht expli zit gezeigt ) laufen . Ferner sind auch die beiden Wagen 66 links außen mit ihren Spiegeln 64 unterschiedlich groß ausgebildet , sodass auch der dortige kleinere Wagen 66 mit seinem Spiegel 64 unterhalb den größeren Wagen 66 mit seinem Spiegel 64 verschoben werden kann .

Figur 9 zeigt schließlich schematisch eine Lasersystem 100 zum Erzeugen des Laserlinienstrahls 1 . Das Lasersystem 100 weist dabei zumindest eine Laserquelle 110 zum Emittieren zumindest eines Laserstrahls 4 auf . Ferner weist das Lasersystem 100 eine Laserumformungsvorrichtung 120 zum Umformen des von der Laserquelle 110 emittierten zumindest einen Laserstrahls 4 in den Laserlinienstrahl 1 auf . Die Messvorrichtung 10 gemäß einem der voranstehenden Aus führungsbeispiele dient in dem Lasersystem 100 dem Vermessen des erzeugten Laserlinienstrahls 1 .