[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer definierten Laser beleuchtung auf einer Arbeitsebene, mit einer Laserlichtquelle, die dazu eingerichtet ist, einen Laserrohstrahl mit einem ersten Winkelspektrum zu erzeugen, und mit einer opti schen Anordnung, die den Laserrohstrahl aufnimmt und entlang einer optischen Achse zu einem Beleuchtungsstrahl umformt, wobei der Beleuchtungsstrahl eine Strahlrichtung de finiert, die die Arbeitsebene schneidet, wobei die optische Anordnung zumindest zwei Mik- rolinsenarrays aufweist, die mit einem definierten Abstand voneinander entlang der opti schen Achse angeordnet sind, und wobei der definierte Abstand so gewählt ist, dass der Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene ein Beleuchtungsstrahlprofil besitzt, das eine Vielzahl von separaten Beleuchtungsspots beinhaltet.

[0002] Eine solche Vorrichtung ist in DE 102018211 972 B4 offenbart.

[0003] Eine definierte Laserbeleuchtung auf einer Arbeitsebene wird vielfach benötigt, um Werk stücke zu bearbeiten. Das Werkstück kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf einer Glasplatte sein, die als Träger dient. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise eine Fo lie sein, auf der organische lichtemittierende Dioden, sogenannte OLEDs, und/oder Dünn schichttransistoren hergestellt werden. OLED-Folien werden zunehmend für Displays in Smartphones, Tablet-PCs, Fernsehgeräten und anderen Geräten mit Bildschirmanzeige verwendet. Nach Herstellung der elektronischen Strukturen muss die Folie von dem Glas träger gelöst werden. Dies kann vorteilhaft mit einer Laserbeleuchtung geschehen, die mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Glasplatte bewegt wird und dabei die haf tende Verbindung der Folie durch die Glasplatte hindurch löst. In einigen Fällen kann die Laserbeleuchtung eine dünne Laserlinie sein. Eine derartige Anwendung wird in der Pra xis häufig als LLO bzw. Laser Lift Off bezeichnet.

[0004] Eine andere Anwendung, bei der ein Werkstück mit einer definierten Laserlinie beleuchtet wird, kann das zeilenweise Aufschmelzen von amorphem Silizium auf einer Trägerplatte sein. Die Laserlinie wird auch hier mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Werkstückoberfläche bewegt. Durch das Aufschmelzen kann das vergleichsweise kosten günstige amorphe Silizium in höherwertigeres polykristallines Silizium umgewandelt wer den. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als Excimer Laser Annealing bzw. ELA bezeichnet. Beim ELA Prozess wird das amorphe Silizium auf der Trägerplatte nahezu vollständig aufgeschmolzen und kristallisiert beim Abkühlen in vertikaler Richtung. Der Prozess ist sehr energieintensiv und das Bearbeitungsfenster für das Silizium ist sehr klein und stellt hohe Anforderungen an die Homogenität und Leistungsstabilität der Laser linie. Ein alternatives Verfahren zum Umwandeln von amorphem Silizium auf einer Trä gerplatte in höherwertigeres polykristallines Silizium ist aus zwei Publikationen von Ludolf Herbst, Frank Simon et al. bekannt, nämlich „Advances in excimer laser annealing for LTPS manufacturing“, 49-3 IMID 2009 DIGEST und „17- 4: New Technology for Creation of LTPS with Excimer Laser Annealing“, Asia Display/IMID 04 Proceedings. Das alterna tive Verfahren wird als Sequential Lateral Solidification bzw. SLS bezeichnet und verwen det einen strukturierten Laserstrahl, mit dem das amorphe Silizium lokal selektiv aufge schmolzen wird, wobei eine Kristallbildung in lateraler Richtung von den ungeschmolze nen Nachbarbereichen ausgeht. Mit Hilfe einer Maske im Strahlengang des Lasers wird eine periodische Struktur auf der Bearbeitungsfläche erzeugt. [0005] Weitere Anwendungen für eine definierte Laserbeleuchtung beinhalten den sogenannten Laser Induced Forward Transfer (LIFT), d.h. einen Transfer von bereits abgelösten Halb leiterbauelementen auf einen anderen Träger, wie zum Beispiel den Transfer von abge lösten und vereinzelten Mikro-LEDs (pLEDs) auf ein zukünftiges Display, sowie Laser schneid- oder Laserstanzprozesse. Je nach Werkstück und Anwendung wird eine indivi duelle definierte Laserbeleuchtung auf einer Arbeitsebene benötigt.

[0006] WO 2018/019374 A1 offenbart eine Vorrichtung, mit der eine definierte Laserlinie auf ei ner Arbeitsebene erzeugt werden kann. Die Vorrichtung beinhaltet einen Kollimator, der einen Laserrohstrahl kollimiert, sowie einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und eine Fokussierstufe. Der Strahltransformator nimmt den kollimierten Rohstrahl auf und weitet ihn in einer Richtung quer zur Strahlrichtung auf. Prinzipiell kann der Strahl transformator auch mehrere Laser-Rohstrahlen von mehreren Laserquellen aufnehmen und zu einem aufgeweiteten Laserstrahl mit höherer Leistung kombinieren. Der Homoge nisierer kann ein oder mehrere Multilinsenarrays aufweisen, mit denen der aufgeweitete Laserstrahl in der langen Richtung homogenisiert wird, so dass er einen möglichst recht eckförmigen (Tophat-förmigen) Intensitätsverlauf in der langen Achse erhält. Die Fokus sierstufe fokussiert den umgeformten Laserstrahl auf eine definierte Position im Bereich der Arbeitsebene. Die bekannte Vorrichtung eignet sich allgemein für LLO- und SLA- Anwendungen. Sie ist jedoch für einige spezielle LLO-Anwendungen nicht optimal, wie etwa das Lösen von pLEDs. Für einen solchen Fall wäre es wünschenswert, eine Vielzahl von separaten, jeweils Tophat-förmigen Intensitätsprofilen bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Anordnung gewünscht sein, bei der eine Vielzahl von separaten Tophat-förmi- gen Intensitätsprofilen entlang einer Linie äquidistant nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Laserbeleuchtung bietet die Vorrichtung aus WO 2018/019374 A1 nicht.

[0007] Die eingangs genannte DE 102018211 972 B4 offenbart eine optische Anordnung zur Erzeugung eines Strahlprofils mit einer Vielzahl von separaten Beleuchtungsspots, die entlang einer Linie oder über eine Fläche verteilt sind. Die Anordnung beinhaltet mehrere Mikrolinsenarrays mit nebeneinander angeordneten Mikrolinsen, die jeweils eine einheitli che Apertur a aufweisen, sowie eine nachfolgende Fourierlinsenanordnung. Des Weiteren besitzt die optische Anordnung eine Verstellmechanik, mit der ein gegenseitiger Abstand von zumindest einigen der Mikrolinsenarray verstellbar ist. Dadurch ist die effektive Brennweite der Gesamtheit der Mikrolinsenarrays einstellbar. Die Verstellmechanik besitzt mehrere auswählbare Verstellpositionen, an denen das Verhältnis zumindest näherungsweise eine natürliche Zahl ist, wobei a die einheitliche Apertur der einzelnen Mikrolinsen ist, l die mittlere Wellenlänge des Laserstrahls ist und fiuu die durch die Verstellposition i eingestellte effektive Brennweite f _ML der Gesamtheit der Mikrolin senarrays ist.

[0008] Die bekannte Anordnung macht es möglich, die Anzahl der aus einem Laserstrahl erzeug ten Beleuchtungsspots zu variieren, wobei eine gleichmäßige Intensitätsverteilung erhal ten wird. Der jeweilige Intensitätsverlauf der Laserbeleuchtung auf der Arbeitsebene an den separaten Beleuchtungsspots ist allerdings nicht weiter variierbar. Angesichts dessen besteht der Wunsch, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiterzubilden, um eine noch größere Flexibilität bei der Bearbeitung von Werkstücken zu ermöglichen. Wün schenswert ist insbesondere, nicht nur die Anzahl sondern auch die Größe der einzelnen Beleuchtungsspots variieren zu können. Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorlie genden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der die Erzeugung einer noch variableren Multispotbeleuchtung auf effiziente Weise möglich ist.

[0009] Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art vorgeschlagen, bei der die optische Anordnung ferner ein Strahlformungsele ment aufweist, das entlang der optischen Achse vor den zumindest zwei Mikrolin senarrays angeordnet ist, wobei das Strahlformungselement ein zweites Winkelspektrum erzeugt, das von dem ersten Winkelspektrum verschieden ist.

[0010] Entgegen bisherigen Annahmen hat sich gezeigt, dass eine Strahlformung vor den Mikro linsenarrays sehr vorteilhaft verwendet werden kann, um das Strahlprofil im Bereich der Arbeitsebene weiter variieren zu können. Eine Strahlformung vor den Mikrolinsenarrays ist kostengünstig und effizient, weil sie sich „zentral“ auf den Laserstrahl auswirkt, bevor dieser mit Hilfe der Mikrolinsenarrays in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt wird. „Vor den Mikrolinsenarrays“ bedeutet hier, dass das Strahlformungselement entlang der optischen Achse zwischen der Laserlichtquelle und den zumindest zwei Mikrolinsenarrays angeord net ist, mit deren Hilfe die separaten Beleuchtungsspots erzeugt werden. Das Strahlfor mungselement sitzt also strahlaufwärts von den zumindest zwei Mikrolinsenarrays. Es hat sich gezeigt, dass jeder der mit Hilfe der Mikrolinsenarrays erzeugten Beleuchtungsspots das Winkelspektrum der Mikrolinsenbeleuchtung repräsentiert. Daher kann hier eine Fern feld-Strahlformung vorteilhaft schon früh im Strahlengang und somit vor den Mikrolin senarrays vorgenommen werden. Der Laserstrahl mit einem gewünschten zweiten Win kelspektrum wird mit Hilfe der Mikrolinsenarrays auf effiziente Weise aufgeteilt und das gewünschte zweite Winkelspektrum wird zu mehreren separaten Beleuchtungsspots ver vielfältigt.

[0011] Die neue Vorrichtung besitzt daher einen weiteren Freiheitsgrad in Bezug auf die Erzeu gung einer Vielzahl von Beleuchtungsspots. Mit Hilfe der Strahlformung vor den Mikrolin senarrays kann das Wnkelspektrum der Beleuchtungsspots eingestellt werden. Damit ist es insbesondere möglich, die jeweilige Ausdehnung und Form der Beleuchtungsspots auf der Arbeitsebene zu variieren bzw. einzustellen. Die oben genannte Aufgabe ist vollstän dig gelöst.

[0012] In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das zweite Winkelspektrum ein Tophat-förmiges Intensitätsprofil auf.

[0013] Ein Tophat-förmiges Intensitätsprofil ist für viele Anwendungen von Vorteil, da es eine Be arbeitungsstelle auf der Arbeitsebene scharf abgrenzt. Es ermöglicht eine filigrane Bear beitung und/oder eine Erzeugung von feinen Strukturen und eignet sich besonders für eine simultane Oberflächenbearbeitung auf engem Raum, wie etwa lokales Schmelzen oder lokale Schneidprozesse an einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen. Die zentrale Strahlformung vor den Mikrolinsenarrays wird hier vorteilhaft genutzt, um ein gleichmäßi ges Tophat-förmiges Intensitätsprofil für eine Vielzahl von Beleuchtungsspots zu erzeu gen. [0014] In einerweiteren Ausgestaltung weist das erste Winkelspektrum in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse einen ersten Footprint auf und das zweite Wnkelspektrum weist in einer weiteren Ebene senkrecht zu der optischen Achse einen zweiten Footprint auf, der verschieden von dem ersten Footprint ist.

[0015] Der Footprint repräsentiert den Umriss eines mit dem Laserstrahl erzeugten Beleuch tungsspots. Er repräsentiert daher insbesondere die geometrische Form des Beleuch tungsspots auf einer Ebene senkrecht zu der Strahlrichtung bzw. senkrecht zu der opti schen Achse. Er repräsentiert ferner die Flächenausdehnung des erzeugten Beleuch tungsspots auf der Ebene. In bevorzugten Ausführungsbeispielen können sich der erste Footprint und der zweite Footprint daher in Bezug auf die jeweilige geometrische Form und/oder in Bezug auf die Flächenausdehnung voneinander unterscheiden. Die Ausge staltung macht es möglich, die Ausdehnung und Form der Beleuchtungsspots auf der Ar beitsebene auf effiziente Weise einzustellen.

[0016] In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Footprint polygonal, insbesondere recht eckig, fünfeckig, sechseckig oder achteckig. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispie len besitzt der zweite Footprint ein Seitenverhältnis (maximale Länge zu maximaler Breite), das im Bereich von 1 liegt, insbesondere also im Intervall zwischen 0,9 und 1,1, jeweils einschließlich. Dementsprechend kann der zweite Footprint in einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen quadratisch sein. Die Ausgestaltung ermöglicht eine zielgenaue und effiziente Bearbeitung eines Werkstücks in zahlreichen Anwendungen und profitiert besonders von dem neuen Freiheitsgrad, den die neue Vorrichtung auf effiziente Weise bietet.

[0017] In einerweiteren Ausgestaltung weist die optische Anordnung eine Verstellmechanik auf, mit der zumindest ein Mikrolinsenarray von den zumindest zwei Mikrolinsenarrays entlang der optischen Achse verstellbar ist. Vorzugsweise weist die optische Anordnung außer dem eine Fourierlinsenanordnung auf, die entlang der optischen Achse nach den Mikrolin senarrays angeordnet ist. [0018] Mit Hilfe der Verstellmechanik kann der Abstand der zumindest zwei Mikrolinsenarrays voneinander selektiv und variabel eingestellt werden. Damit ermöglicht diese Ausgestal tung eine variable Einstellung der Anzahl an separaten Beleuchtungsspots auf der Ar beitsebene. Vorzugsweise besitzt de Verstellmechanik mehrere auswählbare Verstellposi tionen, an denen das Verhältnis

[0019] zumindest näherungsweise eine natürliche Zahl ist, wobei a die einheitliche Apertur der einzelnen Mikrolinsen der Mikrolinsenarrays ist, l die mittlere Wellenlänge des Laserroh strahls ist und f _ML die durch die jeweilige Verstellposition i eingestellte effektive Brenn weite f _ML der Gesamtheit der Mikrolinsenarrays ist. Zumindest näherungsweise bedeutet hier, dass das Verhältnis in einem Intervall von 0,8 N, bis 1,2 N, liegt, jeweils einschließ lich, wobei Ni die jeweilige natürliche Zahl ist. Die Ausgestaltung macht vorteilhaften Ge brauch von den flexiblen Möglichkeiten, die die optische Anordnung aus der eingangs ge nannten DE 102018211 972 B4 bietet. Die DE 102018211 972 B4 ist hier folglich im Hinblick auf die Realisierungsmöglichkeiten der Ausgestaltung durch Bezugnahme aufge nommen.

[0020] In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Strahlformungselement einen Strahltrans formator, der den Laserrohstrahl in einer Richtung quer zu der optischen Achse aufweitet. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Strahltransformator eine Powell-Linse beinhal ten. Alternativ oder ergänzend kann der Strahltransformator einen Glaskörper beinhalten, der an gegenüberliegenden Flächen verspiegelt ist, so dass ein schräg eintretender La serstrahl in dem Glaskörper mehrfach hin und her reflektiert und dabei in einer Richtung aufgeweitet wird.

[0021] Eine Powell-Linse ist eine Linse, die aus einer rotationssymmetrischen gaußförmigen In tensitätsverteilung ein linienförmiges Strahlprofil mit einer weitgehend homogenen Intensi tätsverteilung entlang der Linie erzeugen kann. Senkrecht dazu bleibt die gaußförmige In tensitätsverteilung erhalten. Der Strahltransformator kann ferner ein Strahltransformator sein, wie er in der eingangs genannten WO 2018/019374 A1 beschrieben ist, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Das Strahlformungselement dieser Ausgestaltung ermöglicht eine Vielzahl von separaten Beleuchtungsspots entlang einer definierten Linie. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Linie schräg, aber nicht orthogonal zu der opti schen Achse angeordnet sein, um auf der Arbeitsebene ein linienförmiges Strahlprofil schräg zu der Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls zu erzeugen.

[0022] In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Strahlformungselement ein diffraktives op tisches Element (DOE).

[0023] Ein diffraktives optisches Element ist ein strahlformendes Element, das auf dem Prinzip der Lichtbeugung beruht. Typischerweise besitzt es einen Glasträger, an oder auf dem Beugungsstrukturen angeordnet sind. Die Beugungsstrukturen rufen Interferenzen hervor. Mit einem diffraktiven optischen Element kann ein gewünschtes zweites Winkelspektrum sehr variantenreich und mit hoher Qualität erzeugt werden. Außerdem wird die Strahl energie zu großen Teilen zur Beleuchtung der Arbeitsebene genutzt. Aus diesem Grund ermöglicht ein diffraktives optisches Element eine besonders effiziente Realisierung.

[0024] In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das Strahlformungselement ein Raumfilter.

[0025] Ein Raumfilter beinhaltet typischerweise ein Objektiv und eine Blende, die im Strahlen gang hinter dem Objektiv angeordnet ist. Mit Hilfe der Blende kann ein gewünschtes zwei tes Wnkelspektrum variantenreich erzeugt werden. Das Objektiv sorgt dafür, dass die Blende effizient ausgeleuchtet wird. Daher ermöglicht ein Raumfilter vor den Mikrolin- senarrays eine sehr variantenreiche und kostengünstige Strahlformung.

[0026] In einer weiteren Ausgestaltung ist das Strahlformungselement wahlweise in die optische Achse einbringbar.

[0027] Diese Ausgestaltung bietet eine besonders große Flexibilität bei der Erzeugung der defi nierten Laserbeleuchtung. Das Strahlformungselement ist hier mit einer Verstellmechanik gekoppelt, die es möglich macht, das Strahlformungselement wahlweise ganz oder teil weise in den Strahlengang der optischen Anordnung einzubringen oder aus diesem zu entfernen. Das Beleuchtungsstrahlprofil kann somit wahlweise und gezielt variiert wer den. In einigen Ausführungsbeispielen besitzt die Vorrichtung mehrere Strahlformungsele mente, die jeweils dazu eingerichtet sind, ein zweites Winkelspektrum zu erzeugen, wobei sich die zweiten Winkelspektren voneinander unterscheiden. In diesen Ausführungsbei spielen kann eines von mehreren Strahlformungselementen wahlweise in den Strahlen gang der optischen Anordnung eingebracht werden. Beispielsweise kann das (jeweilige) Strahlformungselement dieser Ausgestaltung in den Strahlengang der optischen Anord nung eingeschoben und/oder eingeschwenkt werden.

[0028] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern- den Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in ande ren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorlie genden Erfindung zu verlassen.

[0029] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines ersten Ausfüh rungsbeispiels der neuen Vorrichtung,

Fig. 2 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der neuen Vorrichtung,

Fig. 3 eine vereinfachte und schematische Darstellung eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der neuen Vorrichtung, und

Fig. 4 eine vorteilhafte Trajektorie einer Laserbeleuchtung beim Aufschmelzen von polykristallinem Silizium gemäß einigen bevorzugten Ausführungs beispielen.

[0030] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 beinhaltete eine Laserlichtquelle 12, die einen Laserrohstrahl 14 erzeugt. Die Laserlichtquelle 12 kann einen Kollimator (hier nicht dargestellt) beinhalten, so dass der Laserrohstrahl 14 ein kollimierter Laserrohstrahl sein kann.

[0031] Der Laserrohstrahl 14 beleuchtet eine erste Linse 16 und eine nachfolgende zweite Linse 18, die entlang einer optischen Achse 20 angeordnet sind. Zwischen den Linsen 16, 18 ist hier entlang der optischen Achse 20 eine Blende 22 angeordnet. Die Blende 22 bildet hier zusammen mit den Linsen 16, 18 ein Raumfilter 24. Der Laserrohstrahl 14 besitzt ein ers tes Winkelspektrum, das bei dem Bezugszeichen 26 angedeutet und als ein gaußförmi ges Intensitätsprofil dargestellt ist. In einer (gedachten) Ebene 28, die senkrecht zu der optischen Achse 20 liegt, erzeugt der Laserrohstrahl 14 mit dem ersten Wnkelspektrum 26 hier beispielshaft einen kreisförmigen Footprint 30.

[0032] Aufgrund des Raumfilters 24 besitzt der Laserstrahl nach der Linse 18 ein verändertes zweites Wnkelspektrum 32, das hier beispielhaft mit einem Tophat-förmigen Intensitäts profil in einer Ebene 34 dargestellt ist. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung 10 einen 2f-Aufbau besitzen. Die Ebene 34 kann in diesen Ausfüh rungsbeispielen an einer anderen Stelle liegen als in Fig. 1 der Einfachheit halber darge stellt ist. Der Laserstrahl mit dem modifizierten zweiten Wnkelspektrum 32 erzeugt hinter der Linse 18 einen zweiten Footprint 36, der hier beispielhaft quadratisch dargestellt ist.

[0033] Der Laserstrahl mit dem zweiten Wnkelspektrum 32 beleuchtet hier eine Anordnung mit zumindest zwei Mikrolinsenarrays 38, 40, die mit einem definierten Abstand 42 voneinan der entlang der optischen Achse 20 angeordnet sind. Jedes Mikrolinsenarray 38, 40 be sitzt eine Vielzahl von Mikrolinsen, die vorzugsweise jeweils dieselbe Apertur a besitzen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die optische Anordnung ferner eine Ver stellmechanik 44, mit der der relative Abstand 42 zwischen den zumindest zwei Mikrolin senarrays 38, 40 entlang der optischen Achse 20 verändert werden kann. In den bevor zugten Ausführungsbeispielen besitzt die Verstellmechanik mehrere vordefinierte Verstell positionen, mit denen jeweils ein Abstand 42 eingestellt wird, bei dem das Verhältnis [0034] zumindest näherungsweise eine natürliche Zahl ist, wobei a die einheitliche Apertur der einzelnen Mikrolinsen der Mikrolinsenarrays 38, 40 ist, l die mittlere Wellenlänge des La serrohstrahls 14 ist und fiuu die durch die jeweilige Verstellposition i eingestellte effektive Brennweite f _ML der Gesamtheit der Mikrolinsenarrays ist. Zumindest näherungsweise be deutet hier, dass das Verhältnis in einem Intervall von 0,8 N, bis 1,2 N, liegt, jeweils ein schließlich, wobei Ni die jeweilige natürliche Zahl ist.

[0035] Durch Variieren des Abstandes 42 wird die effektive Brennweite f _ML der Gesamtheit der Mikrolinsenarrays 38, 40 verändert. Durch geeignetes Einstellen des Abstandes entspre chend dem oben genannten Verhältnis kann die Anzahl der Beleuchtungsspots 46 im Multispot-Strahlprofil 47 des Beleuchtungsstrahls 48 auf der Arbeitsebene 50 eingestellt werden. Dabei ist die Arbeitsebene 50 hier senkrecht zu der Strahlrichtung 52 des Be leuchtungsstrahls 48 angeordnet. Sie könnte jedoch auch schräg zu der Strahlrichtung 52 liegen. Bevorzugt verwendet die Vorrichtung 10 Mikrolinsenarrays 38, 40 in einer der An ordnungen, wie sie in DE 102018211 972 B4, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart sind. Die Beleuchtungsspots 46 sind hier entlang einer Linie nebeneinander angeordnet, die quer zu der Strahlrichtung 52 verläuft (hier als x-Achse bezeichnet). In ei nigen vorteilhaften Anwendungen der Vorrichtung 10 kann das Multispot-Strahlprofil 47 quer zu der Linie der Beleuchtungsspots 46 und quer zu der Strahlrichtung 52 relativ zu der Arbeitsebene 50 bewegt werden, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert ist.

[0036] Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, die hier nun mit dem Bezugszeichen 10‘ bezeichnet ist. Im Übrigen bezeichnen gleiche Bezugszeichen diesel ben Elemente wie zuvor. Die Vorrichtung 10 besitzt einen Strahltransformator 54, der den Laserrohstrahl in einer Richtung quer zu der optischen Achse 20 aufweitet. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Strahltransformator eine Powell-Linse beinhalten. Alter nativ oder ergänzend kann der Strahltransformator einen Glaskörper mit einer Vorderseite 56 und einer Rückseite 58 beinhalten, die jeweils verspiegelt sind, so dass der Laserroh- strahl 14 in dem Glaskörper mehrfach hin und her reflektiert und dabei quer zu der opti schen Achse 20 aufgeweitet wird. Ein solcher Strahltransformator ist in der eingangs ge nannten WO 2018/019374 A1 beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Alternativ oder ergänzend kann der Strahltransformator eine Powell-Linse beinhalten. In jedem Fall wird der Laserrohstrahl 14 hier in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse 20 und in diesem Fall senkrecht zur Betrachtungsebene aufgeweitet, so dass das Strahlprofil auf der Arbeitsebene 50 linienförmige Strukturen senkrecht zu der Betrach tungsebene aufweist. Die Mikrolinsen der Mikrolinsenarrays 38, 40 können in diesem Fall Zylinderlinsen sein. Alternativ können die Mikrolinsen der Mikrolinsenarrays 38, 40 jeweils rotationssymmetrische Linsen in einem 2dimensionalen Linsenarray sein. Eine solche An ordnung macht es möglich, ein Beleuchtungsstrahlprofil mit einer Vielzahl von Beleuch tungsspots in einer 2dimensionalen Anordnung zu erzeugen.

[0037] Mit dem Bezugszeichen 60 ist hier ein diffraktives optisches Element bezeichnet, das wahlweise in den Strahlengang des (aufgeweiteten) Laserrohstrahls 14, d.h. an eine Posi tion entlang der optischen Achse 20, eingeschoben werden kann. Mit dem Bezugszeichen 60‘ ist ein alternatives diffraktives optisches Element bezeichnet, das wahlweise anstelle oder in Ergänzung zu dem Element 60 in den Strahlengang eingeschoben werden kann. Die diffraktiven optischen Elemente 60, 60‘ sind dazu mit einer Verstellmechanik 62, 62‘ gekoppelt.

[0038] Fig. 3 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung, die hier mit dem Bezugszeichen 10“ bezeichnet ist. Im Übrigen bezeichnen gleiche Bezugszei chen dieselben Elemente wie zuvor. Im oberen Teil zeigt Fig. 3 die Strahlformung für das Multispot-Strahlprofil 47 in der langen Achse, die hier als x-Achse bezeichnet ist. Im unte ren Teil zeigt Fig. 3 die Strahlformung in der kurzen Achse, die hier als y-Achse bezeich net ist. Die Vorrichtung 10“ besitzt ein Raumfilter 24 entsprechend dem Ausführungsbei spiel in Fig. 1. Alternativ oder ergänzend zu dem Raumfilter 24 könnte die Vorrichtung 10“ ein DOE entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 aufweisen, um das Winkel spektrum des Laserrohstrahls 14 zu modifizieren. Der Laserrohstrahl mit dem modifizier ten Winkelspektrum trifft hier auf einen Strahltransformator 54, der den Laserrohstrahl in der langen Achse aufweitet. Der in der x-Achse aufgeweitete Laserstrahl beleuchtet die in Strahlrichtung hintereinander angeordneten Mikrolinsenarrays 38, 40, die vorzugsweise auch hier mit einem variabel einstellbaren Abstand 42 entlang der optischen Achse ange ordnet sind. Außerdem besitzt die Vorrichtung 10“ hier eine erste Linse oder Linsen gruppe 66 für die Fernfeldabbildung, die das Strahlprofil überwiegend in der langen Achse beeinflusst, sowie eine zweite Linse oder Linsengruppe 68, die das Strahlprofil überwie gend in der kurzen Achse beeinflusst.

[0039] Das Strahlformungselement 24 modifiziert das Winkelspektrum, mit dem das erste Mikro- linsenarray 38 beleuchtet wird. Durch Verkleinerung des Winkelspektrums vor dem Mikro- linsenarray 38 kann die Breite der Beleuchtungsspots 46 in Richtung der x-Achse redu ziert werden. Die Länge der einzelnen Beleuchtungsspots 46 in Richtung der y-Achse kann entweder durch eine Zwischenbildblende und/oder mit Hilfe des Strahltransformator 54 eingestellt werden. Durch eine Abbildung und Verkleinerung/Vergrößerung des Winkel spektrums mit den Linsen oder Linsengruppen 66, 68, die in Strahlrichtung nach den Mik- rolinsenarrays 38, 40 angeordnet sind, kann der seitliche Abstand zwischen den einzel nen Beleuchtungsspots 46 entlang der x-Achse skaliert werden. Außerdem kann auch die Position der Gesamtheit aller Beleuchtungsspots 46 auf der Arbeitsebene über die Aus richtung (Pointing) des Laserstrahls vor und/oder nach den Mikrolinsenarrays 38, 40 ein gestellt werden.

[0040] Fig. 4 zeigt eine bevorzugte und vorteilhafte Verwendung einer Vorrichtung 10, 10‘ oder 10“ in einem Verfahren zum Umwandeln von amorphem Silizium auf einer Trägerplatte in höherwertigeres polykristallines Silizium. Die bevorzugte Verwendung basiert auf dem eingangs genannten SLS Verfahren. Im Gegensatz zu der Vorrichtung nach dem Vor schlag von Ludolf Herbst, Frank Simon et al. wird die strukturierte Laserbeleuchtung hier allerdings mit Hilfe der Mikrolinsenarrays 38, 40 erreicht, die aufgrund des gewählten Ab stand 42 ein Multispot-Strahlprofil 47 auf der Arbeitsebene ermöglichen. Entsprechend Fig. 4 wird das Multispot-Strahlprofil 47 mit den in langer Achse voneinander beabstande- ten Beleuchtungsspots 46 in Richtung des Pfeils 70 relativ zu der Arbeitsebene 50 be wegt. In der Arbeitsebene 50 kann vorteilhaft amorphes Silizium 72 auf einer Trägerplatte angeordnet sein. Das amorphe Silizium 72 wird mit Hilfe der Beleuchtungsspots 46 lokal selektiv aufgeschmolzen und kann beim Abkühlen lateral, also im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsebene 50 kristallisieren. In Bewegungsrichtung 70 hinter dem Multispot- Strahlprofil 47 bildet sich somit polykristallines Silizium 74 mit einer Vielzahl von Kristalli sationszellen 76. Vorzugsweise wird das Multispot-Strahlprofil 47 in der Bewegungsrich tung 70 auf einem Zick-Zack-Pfad geführt, der in Fig. 4 bei dem Bezugszeichen 78 ange deutet ist. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel entspricht die Querbewe gung des Multispot-Strahlprofil 47 auf dem Zick-Zack-Pfad 78 dem seitlichen Abstand 80 zwischen zwei benachbarten Beleuchtungsspots 46 entlang der x-Achse bzw. entlang der Erstreckungsrichtung des Multispot-Strahlprofils 47. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Multispot-Strahlprofil 47 in der Bewegungsrichtung 70 mit einem alternierenden Queranteil bewegt werden, der größer oder kleiner als der seitliche Abstand 80 zwischen zwei benachbarten Beleuchtungsspots 46 ist.

[0041] Zusammengefasst besitzen Ausführungsbeispiele der neuen Vorrichtung also eine opti sche Anordnung 64 mit einem Strahlformungselement, wie etwa dem Raumfilter 24 oder dem diffraktiven optischen Element 60, das im Strahlengang eines Laserrohstrahls 14 vor einer Anordnung mit zumindest zwei Mikrolinsenarrays 38, 40 angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend zu den oben genannten Strahlformungselementen könnte das Strahlfor mungselement vor der Anordnung mit zumindest den zwei Mikrolinsenarrays 38, 40 ein Axikon oder eine Freiformlinse beinhalten. Nach den Mikrolinsenarrays 38, 40 können weitere optische Elemente folgen, insbesondere eine oder mehrere Fourierlinsen (hier nicht dargestellt) sowie die in Fig. 3 dargestellten Linsen/Linsengruppen 66, 68. Das Strahlformungselement modifiziert das Winkelspektrum 26 des Laserrohstrahls 14 so, dass die Anordnung mit den zumindest zwei Mikrolinsenarrays 38, 40 mit einem modifi zierten Winkelspektrum 32 beleuchtet wird. Die zumindest zwei Mikrolinsenarrays 38, 40 sind mit einem Abstand 42 entlang der optischen Achse 20 angeordnet, der so gewählt ist, dass eine Vielzahl von separaten Beleuchtungsspots 46 quer zur Strahlrichtung 52 auf einer Arbeitsebene 50 erzeugt werden. Jeder der Beleuchtungsspots 46 besitzt dabei das modifizierte Wnkelspektrum 32.