專利名稱：產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)以及用于處理基底的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由沿傳播方向傳播的光束在像平面內(nèi)產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其包括束擴(kuò)張光學(xué)單元以及聚焦光學(xué)單元，束擴(kuò)張光學(xué)單元使光束在垂直于傳播方向的第一維度上擴(kuò)張，聚焦光學(xué)單元將光束在垂直于傳播方向并且垂直于第一維度的第二維度上以線聚焦的形式聚焦到像平面中，其中線聚焦在第一維度上的尺寸比線聚焦在第二維度上的尺寸大若干倍。本發(fā)明還涉及一種用于處理基底的設(shè)備，特別涉及利用線聚焦形式的光束熔融硅層的設(shè)備。
背景技術(shù)：
從WO 2006/066687或WO 2007/014662A1已知一種用于產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)以
及一種引言中提及的類型的用于處理基底的設(shè)備。特別地，引言中提及的類型的光學(xué)系統(tǒng)可被用于處理基底的裝置中，在該裝置中， 硅層通過線聚焦被熔融，該裝置相對于硅層移動。硅層的此熔融用于從由初始的非晶硅構(gòu)成的層制造由晶體硅構(gòu)成的層。特別地，在顯示器制造領(lǐng)域，尤其是在平板顯示器制造領(lǐng)域，采用這種激光誘導(dǎo)結(jié)晶(crystallization)。在本發(fā)明的涵義中，用于基底處理的線聚焦在它的垂直于光傳播方向的兩個維度上的尺寸比非常大，其中，第一維度上的尺寸與垂直于其的第二維度上的尺寸的比大于 100，特別地大于500，且甚至可以為約10000。為了從由光源(例如激光器)產(chǎn)生的光束產(chǎn)生這樣的線聚焦，光學(xué)系統(tǒng)具有束擴(kuò)張光學(xué)單元以及聚焦光學(xué)單元，束擴(kuò)張光學(xué)單元將來自光源的光束在垂直于傳播方向的第一維度上擴(kuò)張，聚焦光學(xué)單元將如此擴(kuò)張的光束在垂直于傳播方向并且垂直于第一維度的第二維度上以線聚焦的形式聚焦到像平面中?；滋幚淼馁|(zhì)量取決于其中放置了要處理的基底表面的像平面中的線聚焦的光分布的均勻性(homogeneity)。由于要處理的基底表面一般是平面，所以線聚焦也必須也完全位于基底平面內(nèi)。然而，實(shí)踐中，已顯示線聚焦通常具有凹陷(sag)。換句話說，已經(jīng)觀察到，盡管在線聚焦的第一維度的中心，線聚焦精確地位于基底平面中，然而朝向第一維度的兩個邊緣， 線聚焦離開基底平面。在基底平面中，因此，朝向第一維度的邊緣不產(chǎn)生薄的線聚焦，而是， 朝向基底的邊緣，光束的成像被加寬或散開(bled)。為了消除此技術(shù)問題，WO 2006/066687A1提出將聚焦光學(xué)單元構(gòu)建為反射系統(tǒng)。 盡管在折射聚焦光學(xué)單元的情況下光學(xué)成像由非線性的正弦函數(shù)控制，但是這對于反射聚焦光學(xué)單元不適用，因此在反射聚焦光學(xué)單元的情況下，線聚焦的上述凹陷可被避免。在WO 2007/014662A1中，使用了折射聚焦光學(xué)單元，然而，其中為了避免在傳播方向和第一維度生成的平面中的線聚焦的凹陷，在聚焦光學(xué)單元中使用光學(xué)校正元件。然而，在兩篇引用的文件中，僅線聚焦的靜態(tài)校正是可能的。然而，如果光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)屬性由于單獨(dú)的光學(xué)元件的加熱、或者由于在退化或損壞的情況下單獨(dú)的光學(xué)元件的置換而改變，則即使在具有反射聚焦光學(xué)單元的系統(tǒng)的情況下，這樣的靜態(tài)校正也可能是不充分的。因此，在已知光學(xué)系統(tǒng)的情況下，不論是由于熱導(dǎo)致的效應(yīng)還是由于元件的置換而導(dǎo)致系統(tǒng)的光學(xué)屬性改變的情況下，必須重新調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)，或者如WO 2007/014662A1中的光學(xué)系統(tǒng)的情況，必須使用其他或附加的光學(xué)校正元件。然而，這需要調(diào)整整個光學(xué)系統(tǒng)，且因此在重新建立光學(xué)系統(tǒng)的操作可用性上花費(fèi)大的開銷。此外，這可能導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)以及用于處理基底的設(shè)備的停機(jī)時間。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是研發(fā)一種前言中提及類型的光學(xué)系統(tǒng)以避免上述缺點(diǎn)，特別地，可以在不增加開銷的情況下最優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)的線聚焦的質(zhì)量。對于引言中提及的光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明，依靠存在用于連續(xù)地校正線聚焦的分布的聚焦操縱器的事實(shí)實(shí)現(xiàn)此目的，所述聚焦操縱器具有第一光學(xué)元件和至少一個第二光學(xué)元件，其中第一光學(xué)元件具有第一非球面，第二光學(xué)元件具有第二非球面，并且其中為了連續(xù)地校正線聚焦的分布，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件相對于彼此是位置可調(diào)的。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)能夠控制線聚焦的分布，使得線聚焦的分布至少大致是直的(straight)，尤其是在傳播方向和第一維度生成的平面中。因此，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，可以校正線聚焦的分布，準(zhǔn)確地講，與已知光學(xué)系統(tǒng)不同，可以動態(tài)地并在光學(xué)系統(tǒng)的操作期間進(jìn)行校正。如下事實(shí)使得上述校正是可能的根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的聚焦操縱器具有至少兩個分別設(shè)置有非球面的光學(xué)元件，且這兩個光學(xué)元件相比于彼此位置可調(diào)。因此，依據(jù)第一非球面和第二非球面的形式，以及依據(jù)兩個光學(xué)元件相對于彼此的位置調(diào)整的方向和絕對值，可以以希望的方式校正或以希望的方式適配線聚焦的分布。特別地，利用根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的聚焦操縱器，可以減小線聚焦的凹陷，但優(yōu)選將其完全去除。由于在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)的情況下可以進(jìn)行線聚焦的分布的動態(tài)校正，所以光學(xué)系統(tǒng)的停機(jī)時間被避免，并且同樣避免了為了校正線聚焦的分布而調(diào)制整個光學(xué)系統(tǒng)所增加的開銷，這是因?yàn)闉榇四康膬H需設(shè)置聚焦操縱器，而不必操縱光學(xué)系統(tǒng)的其余光學(xué)元件。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的聚焦操縱器的另一優(yōu)點(diǎn)在于可以采用這樣的聚焦操縱器改進(jìn)現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)，而不構(gòu)成對現(xiàn)有光學(xué)系統(tǒng)的主要干預(yù)。在一個優(yōu)選構(gòu)型中，關(guān)于第一維度上的線聚焦的分布的校正效果，第一光學(xué)元件和/或第二光學(xué)元件被布置為光學(xué)上鄰近場平面，尤其鄰近像平面。聚焦操縱器的兩個光學(xué)元件中的至少一個以在光學(xué)上鄰近場平面(尤其是像平面)的形式的布置，有利地使得能夠?qū)ο衿矫嬷械木€聚焦在第一維度方向上的整個場分布具有校正效果，尤其是對于線聚焦在第一維度上可具有非常大的范圍(例如30cm或更大) 的背景。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，第一光學(xué)元件和/或第二光學(xué)元件被布置在聚焦光學(xué)單元中或布置在聚焦光學(xué)單元與像平面之間。此措施有利地構(gòu)成聚焦操縱器的兩個光學(xué)元件中的至少一個的近場布置，通過此措施，能夠獲得對像平面中的線聚焦的場分布的特別好的校正效果。關(guān)于聚焦操縱器的至少兩個光學(xué)元件相對于彼此的位置調(diào)整，在其它優(yōu)選構(gòu)型中，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件在第一維度和/或第二維度的方向上相對于彼此可平移，和/或第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件可以圍繞平行于光傳播方向的軸相對于彼此旋轉(zhuǎn)。聚焦操縱器的兩個光學(xué)元件中的至少一個的平移以及這兩個光學(xué)元件中的至少一個的旋轉(zhuǎn)都是位置調(diào)整，其可被容易地控制且可被用以實(shí)現(xiàn)線聚焦的分布的連續(xù)校正。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，第一非球面和/或第二非球面為Ali2(^y) L2(X)gl,2(y)的形式，其中Au為第一或第二非球面在傳播方向上的幅度(amplitude)，χ是第一維度上的坐標(biāo)，且y是第二維度上的坐標(biāo)，且f\,2和是適配于要被校正的線聚焦的分布的函數(shù)。優(yōu)選地，包含項(xiàng) y3。例如，glj2(y)可以是y3_ay形式的多項(xiàng)式。為了校正二次聚焦分布，第一非球面和/或第二非球面優(yōu)選為包含項(xiàng)x2y3的A1, 2(x，y)形式。在第一光學(xué)元件相對于第二光學(xué)元件在y軸方向上平移Ay的情況下，這樣的非球面產(chǎn)生與Ayx2y2成比例的微分項(xiàng)，結(jié)果，線聚焦的二次凹陷可被補(bǔ)償。利用包含項(xiàng) x2y3的上述的相同的非球面Au(Xd),線聚焦的三次分布也可通過第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件校正，此時，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件不在y坐標(biāo)的方向上相對于彼此平移，而是圍繞平行于光傳播方向的軸相對于彼此旋轉(zhuǎn)。這是因?yàn)椋诤笳咔闆r下，Y坐標(biāo)方向上(即第二維度的方向上)的偏移量Ay隨后還線性依賴于第一維度上的χ坐標(biāo)，即Ay(x) ΔΓ2Χ，其中Arz是兩個光學(xué)元件相對于彼此的相對旋轉(zhuǎn)角度，從而產(chǎn)生了與ArzX3y2成比例的微分項(xiàng)。在此情況下，ζ是光傳播方向上的軸。原則上，為了校正二次聚焦分布，也可以將第一非球面和/或第二非球面選擇為包含項(xiàng)x3y2的Ali2(^y)形式。在此情況下，聚焦操縱器的兩個光學(xué)元件于是相對于彼此在第一維度X方向上偏移，結(jié)果，產(chǎn)生與ΔΧ X2y2成比例的微分項(xiàng)。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，第一非球面和/或第二非球面為包含項(xiàng) Xy3的AuU，y)形式。在第一光學(xué)元件相對于第二光學(xué)元件平移的情況下，這樣的非球面產(chǎn)生線聚焦的傾斜，并且，在兩個光學(xué)元件圍繞平行于光傳播方向的軸相對于彼此旋轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)生對線聚焦在由第一維度和光傳播方向生成的平面中的二次凹陷的補(bǔ)償。如已經(jīng)描述的，通過適當(dāng)?shù)剡x擇第一非球面和/或第二非球面，可獲得線聚焦的任何其它分布的校正。同樣，恒定的非球面也可被加到第一非球面和/或第二非球面，以便通過此添加的恒定非球面可以實(shí)現(xiàn)基本校正。結(jié)果，非球面的幅度例如可被降低某一倍數(shù)，例如約2倍。在另一優(yōu)選構(gòu)型中，第一非球面和第二非球面彼此互補(bǔ)。此措施具有如下優(yōu)點(diǎn)聚焦操縱器具有零位置，其中第一非球面和第二非球面的光學(xué)效應(yīng)彼此補(bǔ)償，從而即使在不需要線聚焦的校正時聚焦操縱器也可保留在系統(tǒng)中。聚焦操縱器的光學(xué)效應(yīng)的發(fā)生僅是由于兩個光學(xué)元件相對彼此的位置調(diào)整，該光學(xué)效應(yīng)被用于校正線聚焦的分布。
根據(jù)本發(fā)明的用于利用線聚焦形式的光束處理基底(尤其是用于熔融硅層)的設(shè)備，具有根據(jù)上述構(gòu)型中的一個或多個的光學(xué)系統(tǒng)。在設(shè)備的一個優(yōu)選構(gòu)型中，如果設(shè)備具有用于從光束中耦合出部分光能的分束器以及在聚焦光學(xué)單元與像平面之間的終端(termination)窗口，則分束器形成第一光學(xué)元件且終端窗口形成第二光學(xué)元件。在此情況下，優(yōu)勢在于通過將已經(jīng)存在的元件用于實(shí)現(xiàn)聚焦操縱器，可以以非常少的開銷將根據(jù)本發(fā)明的聚焦操縱器插入設(shè)備中。根據(jù)下面的描述和附圖，其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明晰。應(yīng)理解在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，上述特征和以下要解釋的特征不僅可以以分別詳細(xì)說明的組合使用，而且可以以其它組合使用或單獨(dú)使用。


圖1顯示依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)在yz平面內(nèi)的圖示；圖2顯示圖1的光學(xué)系統(tǒng)在xy平面內(nèi)的圖示；圖3顯示圖1的光學(xué)系統(tǒng)的透視圖示；圖4是由圖1的光學(xué)系統(tǒng)在像平面中產(chǎn)生的照明分布的圖示；圖5顯示由圖1的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的線聚焦在XZ平面內(nèi)的圖示；圖6顯示根據(jù)本發(fā)明第一示例實(shí)施例的、用于產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)在XZ平面內(nèi)的圖示；圖7顯示由圖6的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的線聚焦在XZ平面內(nèi)的圖示；圖8顯示依照另一示例實(shí)施例的用于產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)在xy平面內(nèi)的圖示；圖9顯示圖8的光學(xué)系統(tǒng)在yz平面內(nèi)的圖示；圖10顯示圖6中以及圖9中的光學(xué)系統(tǒng)的聚焦操縱器，其中聚焦操縱器被示意性示出；圖11顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的分布，光學(xué)元件的邊緣處的非球面的分布被示出；圖12顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的分布，光學(xué)元件的邊緣處的非球面的分布被示出；圖13顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的整體分布；圖14顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的整體分布的另一示例實(shí)施例；圖15顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的整體分布的另一示例實(shí)施例；以及圖16顯示在依照圖9的光學(xué)系統(tǒng)中使用的聚焦操縱器的第一光學(xué)元件或第二光學(xué)元件的非球面的整體分布的再一示例實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1-3示出諸如現(xiàn)有技術(shù)中已知的光學(xué)系統(tǒng)10，用于由光束12在像平面B中產(chǎn)生線聚焦F。特別地，光學(xué)系統(tǒng)10用于利用線聚焦F處理布置在像平面B中的基底S。特別地， 這種處理可以包括熔融并由此使基底S的由非晶硅構(gòu)成的層結(jié)晶。為此目的，線聚焦F相對于基底S移動，反之亦然，從而處理基底S的要被處理的整個表面。光束12由光源(未示出)產(chǎn)生，且初始地具有直徑為D的大致正方形或圓形的截光束12在傳播方向ζ (分別參見圖1-3中的坐標(biāo)系)上傳播。為了產(chǎn)生線聚焦F，光學(xué)系統(tǒng)10具有使光束12在第一維度χ上擴(kuò)張的束擴(kuò)張光學(xué)單元14以及將擴(kuò)張的光束12聚焦到像平面以便產(chǎn)生線聚焦F的聚焦光學(xué)單元16，其中，線聚焦F在垂直于傳播方向ζ的第一維度χ上具有長度L，在垂直于第一維度χ且垂直于傳播方向ζ的第二維度y上具有寬度W，寬度W小于長度L若干倍，其中L與W的比大于100，特別地大于500，甚至可以大于約10000。結(jié)果，束擴(kuò)張光學(xué)單元14僅在第一維度χ上有效， 聚焦光學(xué)單元16僅在第二維度y上有效。 圖1顯示yz平面內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)，圖2顯示XZ平面內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)10，圖3顯示該光學(xué)系統(tǒng)的透視圖。光學(xué)系統(tǒng)10的聚焦光學(xué)單元16在此情況下是折射光學(xué)單元。因?yàn)樵诠鈱W(xué)系統(tǒng)10的情況下由于在第一維度χ上的束擴(kuò)張、邊緣(marginal)光線18和20以興0°的角度入射到聚焦光學(xué)單元16上，所以邊緣光線18和20沒有被準(zhǔn)確成像到像平面B中，而是被成像到位于像平面B的上游或下游的點(diǎn)上。換句話說，邊緣光線 18和20沒有清晰(sharply)地成像到位于像平面B中的基底S上。由光學(xué)系統(tǒng)10產(chǎn)生的線聚焦因此在XZ平面中具有彎曲分布，如圖5所示，也就是說，線聚焦F在XZ平面內(nèi)具有凹陷。因此，如圖4所示的光的強(qiáng)度分布出現(xiàn)在到像平面B上的投射中。然而，在基底S的表面上的這種強(qiáng)度分布是不希望的，因?yàn)槔眠@樣的強(qiáng)度分布不可能進(jìn)行對基底表面的均勻處理。然而，線聚焦F的彎曲不僅可以由于如光學(xué)系統(tǒng)10的情況中的光學(xué)設(shè)計(jì)而發(fā)生， 也可以例如首先在光學(xué)系統(tǒng)10的操作期間發(fā)生，例如，由于例如束擴(kuò)張光學(xué)元件14和/或聚焦光學(xué)單元16的單獨(dú)光學(xué)元件的發(fā)熱，或者由于例如由于單獨(dú)的光學(xué)元件的劣化而最后變得必要的單獨(dú)光學(xué)元件的更換。下面描述根據(jù)本發(fā)明的用于由光束在像平面內(nèi)產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其中線聚焦的凹陷可被動態(tài)校正。圖6顯示依照本發(fā)明的第一示例實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)30。光學(xué)系統(tǒng)30用于由光源34產(chǎn)生的光束32在像平面B中產(chǎn)生線聚焦F。僅在xz平面內(nèi)示出光學(xué)系統(tǒng)30，其中χ再次表示垂直于傳播方向ζ的第一維度的軸，其中線聚焦F在第一維度上的尺寸比線聚焦F在與其垂直的第二維度y上的尺寸大若干倍。光學(xué)系統(tǒng)30具有束擴(kuò)張光學(xué)單元36以及聚焦光學(xué)單元38，在此示例實(shí)施例中其為折射光學(xué)單元。為了動態(tài)設(shè)置或這為了連續(xù)地校正像平面B中的線聚焦F的分布，光學(xué)系統(tǒng)30具有聚焦操縱器40。聚焦操縱器40具有第一光學(xué)元件42和第二光學(xué)元件44。圖10在yz平面內(nèi)極其示意性地示出了聚焦操縱器40本身。第一光學(xué)元件42具有第一非球面46，且第二光學(xué)元件44具有第二非球面48。所示非球面46和48在此應(yīng)被理解為僅是示例性的，且以夸大的方式將其額外地顯示。在所示示例實(shí)施例中，非球面46和48被實(shí)施為彼此互補(bǔ)。這是指在聚焦操縱器 40的中間(neutral)位置上，非球面46和48的光學(xué)效應(yīng)彼此抵消，如圖IOa)所示。圖IOb)顯示聚焦操縱器40在如下位置中第一光學(xué)元件42的位置在第二維度 y上相對于第二光學(xué)元件44(與箭頭50 —致)平移地調(diào)整。不言而喻，替代第一光學(xué)元件 42，第二光學(xué)元件44的位置可相對于第一光學(xué)元件42與箭頭50相反地調(diào)整，以便獲得相同的光學(xué)效果，或者光學(xué)元件42和44兩者可彼此反向地平移，以便獲得由于非球面46和 48相對于彼此的偏移而產(chǎn)生的期望的光學(xué)效果。圖IOc)顯示相反的情況，其中第一光學(xué)元件42的位置相對于第二光學(xué)元件44在與圖IOb)相反的方向(箭頭52的方向)上平移地調(diào)整。作為第一光學(xué)元件42相對于第二光學(xué)元件44的相對位置調(diào)整的結(jié)果而發(fā)生的光學(xué)效果取決于第一非球面46和第二非球面48的形式的選擇。如果，例如依據(jù)圖5的線聚焦F在XZ平面內(nèi)具有二次凹陷，則兩個非球面46和/ 或48中的至少一個為包含項(xiàng)X2y3的A12 (x，y)形式。因此，在將第一光學(xué)元件42在第二維度y的方向上相對于第二光學(xué)元件44平移地位置調(diào)整距離Ay的情況下，產(chǎn)生與Ayx2y2 成比例的微分項(xiàng)，其精確地適合于補(bǔ)償線聚焦的二次凹陷。如果，例如依據(jù)圖5的線聚焦F的彎曲不是二次的，而是具有三次分布( χ3)，則包含項(xiàng) X2y3WAuU, y)形式的非球面也可被用于校正這樣的線聚焦的分布，在此情況下，第一光學(xué)元件42則不是在第二維度y上相對于第二光學(xué)元件44平移而是圍繞傳播方向ζ旋轉(zhuǎn)。兩個非球面46和38在第二維度y的方向上的偏移量Ay(X)于是還線性地依賴于X:Ay(X) ΔΓζχ，其中Arz是圍繞軸Z旋轉(zhuǎn)的相對角度，從而產(chǎn)生了與Δ rzx3y2成比例的微分項(xiàng)。因此可以校正與X3成比例的線聚焦的分布。作為第一非球面46和/或第二非球面48的另一示例，應(yīng)提及包含項(xiàng) xy3的A1, 2(x, y)形式的非球面，在第一光學(xué)元件42相對于第二光學(xué)元件44在y方向上平移地相對移動的情況下，該非球面校正線聚焦F的傾斜，并且，在第一光學(xué)元件42相對于第二光學(xué)元件44圍繞傳播方向ζ旋轉(zhuǎn)的情況下，該非球面校正線聚焦F的二次凹陷。通過Ali2(Xy) 42(。&,2(7)形式的更一般的非球面(其中尤其是包含項(xiàng) y3)可以校正線聚焦F 的、要被校正且可以通過光學(xué)元件42和44相對于彼此的平移相對移動和/或旋轉(zhuǎn)對它們的振幅進(jìn)行設(shè)置的任意其它分布。如圖7所示，線聚焦F的分布可因此被連續(xù)和動態(tài)地校正，如箭頭M所示，以便xz 平面內(nèi)的線聚焦F在基底S的表面上盡可能直。再次參看圖6，關(guān)于對線聚焦在第一維度χ上的分布的校正效果，聚集操縱器40被布置為光學(xué)上鄰近場平面(這里為像平面B)。在所示的示例實(shí)施例中，光學(xué)元件42和44兩者被布置為光學(xué)上鄰近像平面B。特別地，這里的兩個光學(xué)元件42和44被布置在聚焦光學(xué)單元38與像平面B之間。圖8和9示出了用于由光束62在其中布置了基底S的像平面B中產(chǎn)生線聚焦F的光學(xué)系統(tǒng)60的另一示例實(shí)施例。圖8中示出XZ平面中的光學(xué)系統(tǒng)60，圖9示出yz平面中的光學(xué)系統(tǒng)60。光學(xué)系統(tǒng)60具有束擴(kuò)張光學(xué)單元64和聚焦光學(xué)單元66，其中，相比于光學(xué)系統(tǒng) 30，聚焦光學(xué)單元66為反射光學(xué)單元且具有兩個反射鏡68和70。光學(xué)系統(tǒng)60同樣具有用于連續(xù)地校正線聚焦F的分布的聚焦操縱器72，其中聚焦操縱器72具有第一光學(xué)元件74和第二光學(xué)元件76，其中第一光學(xué)元件74和第二光學(xué)元件 76的位置是相對于彼此可調(diào)的。第一光學(xué)元件74具有第一非球面78，且第二光學(xué)元件76具有第二非球面80，其中，后面將額外地描述所述非球面。這里，第一光學(xué)元件74優(yōu)選為分束器，其被設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)60中用于將光束62 的部分束62’耦合出，從而例如對耦和出的部分束62’執(zhí)行強(qiáng)度測量和束品質(zhì)測量。在所示示例實(shí)施例中，第二光學(xué)元件76是布置在第二反射鏡70和像平面B之間的終端窗口。因此，在光學(xué)系統(tǒng)60的情況下，僅光學(xué)元件76被布置在聚焦光學(xué)單元66與像平面B之間。對于光學(xué)元件74和76的相對位置調(diào)整，優(yōu)選第二光學(xué)元件76 (終端窗口)是固定的，而第一光學(xué)元件74 (分束器)是位置可調(diào)的，尤其是在第二維度y的方向上可平移和 /或圍繞局部傳播方向ζ可旋轉(zhuǎn)。光學(xué)系統(tǒng)30的聚焦操縱器40的光學(xué)元件42和44的非球面46和48的上述描述一般也適用于光學(xué)系統(tǒng)60的光學(xué)元件74和76的非球面78和80。 參照其它圖11至14描述非球面46和48的具體示例。在圖11中，對于在第一維度χ上位于最外邊緣處的點(diǎn)& = Iax，示出了光學(xué)元件 74的非球面78的非球面A1(Xt^y)的形式。如圖11所示，該非球面為包含項(xiàng) y3的A1 (X(1， y)形式。所示非球面為y3_ay的形式。圖13示出了來自圖11的完整非球面A1 (x, y)。圖13所示的非球面A1 (x, y)(同樣適用于圖14至16中示出的非球面)在軸χ和y的方向上具有各自的范圍，該范圍對應(yīng)于光束在各個光學(xué)元件74和76的位置處在這兩個軸χ和y的方向上的橫截面。因此，在光學(xué)元件74在第二維度y的方向上平移的情況下，可以補(bǔ)償或校正像平面B中的線聚焦F的二次分布。在此情況下，光學(xué)元件76的非球面4(^ y)與非球面A1U, y)互補(bǔ)，從而存在聚焦操縱器72的零位置，在該位置中聚焦操縱器對線聚焦F不施加光學(xué)影響。通過將恒定非球面加到圖13的非球面A1而關(guān)于根據(jù)圖13的非球面A1(^y)修改圖14所示的非球面A1U, y)，其中，該恒定非球面在場邊緣( = Xfflax)處將非球面A1補(bǔ)償?shù)?0%的程度，且在場中心( = 0)產(chǎn)生相應(yīng)的相反非球面。所關(guān)聯(lián)的非球面A2(x，y)繼而與非球面A1(^y)互補(bǔ)。圖12隨后顯示光學(xué)元件76的非球面A2除了包含與光學(xué)元件74的非球面A1互補(bǔ)的貢獻(xiàn)(contribution)，還包含通過附加的非球面項(xiàng) x2y2產(chǎn)生聚焦凹陷的基本校正的貢獻(xiàn)的情況。不言而喻，非球面A2可出現(xiàn)在光學(xué)元件74上而不是光學(xué)元件76上，同時非球面A1則出現(xiàn)在光學(xué)元件76上。圖12再一次以與圖11相當(dāng)?shù)姆绞絻H顯示非球面A2在邊緣點(diǎn) = Iax處作為第二維度y的函數(shù)。如圖12所示，這里的A2 ( ，y)是包含項(xiàng) _y2的形式。圖15則顯示依據(jù)圖12的非球面的完整非球面A2 (X，y)。非球面A2 (x, y)基本補(bǔ)償或校正 x2y2形式的線聚焦F的分布。這基本包括線聚焦的分布的靜態(tài)基本校正。圖16顯示圖15的非球面A2(x，y)的修改，其中將恒定非球面加到圖15中的非球面^“一，如已參照圖14對非球面A1(^y)所描述的。已經(jīng)在上述示例實(shí)施例的情況下描述了包含項(xiàng) y3的形式的非球面Ai、A2。但是， 原則上也存在對光學(xué)元件74和76采用包含項(xiàng) y2x3的非球面的可能性，于是光學(xué)元件74 和76不在y軸方向上相對于彼此移動，而在χ軸方向上相對于彼此移動。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，用于由沿傳播方向(ζ)傳播的光束(32 ；62)在像平面(B)中產(chǎn)生線聚焦(F)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括束擴(kuò)張光學(xué)單元(36 ；64)，使所述光束(32 ；62)在垂直于所述傳播方向(ζ)的第一維度(χ)上擴(kuò)張；聚焦光學(xué)單元(38 ；66)，將所述光束(32 ；62)在垂直于所述傳播方向(ζ)且垂直于所述第一維度(χ)的第二維度(y)上以所述線聚焦(F)的形式聚焦到所述像平面(B)中，其中，所述線聚焦(F)在所述第一維度(χ)上的尺寸(L)比所述線聚焦(F)在所述第二維度(y)上的尺寸(W)大若干倍，其特征在于聚焦操縱器(40 ； 72)用于連續(xù)地校正所述線聚焦(F)的分布，所述聚焦操縱器具有第一光學(xué)元件和至少一個第二光學(xué)元件02，44;74，76)，其中所述第一光學(xué)元件02 ;74)具有第一非球面 78)，且所述第二光學(xué)元件04 ；76)具有第二非球面G8 ；80)，并且其中，為了連續(xù)地校正所述線聚焦(F)的分布，所述第一光學(xué)元件G2 ；74)和所述第二光學(xué)元件G4 ；76)相對于彼此是位置可調(diào)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于關(guān)于對所述線聚焦(F)在所述第一維度(χ)上的分布的校正效果，將所述第一光學(xué)元件G2 ；74)和/或所述第二光學(xué)元件G4 ； 76)布置為光學(xué)上鄰近場平面(B)，尤其鄰近所述像平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學(xué)元件02)和/或所述第二光學(xué)元件(44;76)被布置在所述聚焦光學(xué)單元中或者被布置在所述聚焦光學(xué)單元 (38 ；66)與所述像平面(B)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學(xué)元件(42； 74)和所述第二光學(xué)元件G4 ；76)在所述第一維度(χ)和/或所述第二維度(y)的方向上能夠相對于彼此平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學(xué)元件(42； 74)和所述第二光學(xué)元件G4 ；76)能夠圍繞平行于所述光傳播方向(ζ)的軸相對于彼此旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一非球面G6； 78)和/或所述第二非球面是Ali2(Xy) f1>2 (x)(y)的形式，其中Ali2是所述第一非球面或所述第二非球面G6，48 ；78,80)在所述傳播方向(ζ)上的幅度，χ是所述第一維度(χ)上的坐標(biāo)，且y是所述第二維度(y)上的坐標(biāo)，且f\,2和是適配于要被校正的所述線聚焦(F)的分布的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于gl,2(y)包含項(xiàng) y3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一非球面(46;78)和/或所述第二非球面G8 ；80)為包含項(xiàng) x2y3的Ali2U, y)形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一非球面(46；78)或所述第二非球面08 ；80)為包含項(xiàng) xy3的A1i2U, y)形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一非球面G6； 78)和所述第二非球面G8 ；80)彼此互補(bǔ)。
11.一種設(shè)備，用于以線聚焦(F)形式的光束(32;62)處理基底，尤其是用于熔融硅層，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的光學(xué)系統(tǒng)(30 ；60)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括分束器，用于從所述光束耦合出一部分光能；終端窗口，位于所述聚焦光學(xué)單元與所述像平面之間，其特征在于所述分束器形成所述第一光學(xué)元件(74)且所述終端窗口形成所述第二光學(xué)元件(76)。
全文摘要
一種用于由沿著傳播方向傳播的光束在像平面中產(chǎn)生線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)以及用于處理基底的設(shè)備，該光學(xué)系統(tǒng)包括束擴(kuò)張光學(xué)單元，使光束在垂直于傳播方向的第一維度上擴(kuò)張；聚焦光學(xué)單元，其將光束在垂直于傳播方向且垂直于第一維度的第二維度上以線聚焦的形式聚焦到像平面中。線聚焦在第一維度上的尺寸比在第二維度上的尺寸大若干倍。光學(xué)系統(tǒng)具有聚焦操縱器用于連續(xù)地校正所述線聚焦的分布，所述聚焦操縱器具有第一光學(xué)元件和至少一個第二光學(xué)元件，其中第一光學(xué)元件具有第一非球面，且所述第二光學(xué)元件具有第二非球面，并且其中，為了連續(xù)地校正線聚焦的分布，第一光學(xué)元件和第二光學(xué)元件相對于彼此是位置可調(diào)的。
文檔編號B23K26/06GK102313993SQ201110189440
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者霍爾格·明茲 申請人:卡爾蔡司激光器材有限責(zé)任公司