專利名稱：用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的方法，該線形射束橫 截面具有射束橫截面長(zhǎng)軸和射束橫截面短軸并且具有在該長(zhǎng)軸中至少200mm的延伸距離 和在該短軸中至多800μπι的延伸距離，在該方法中，將從激光射束源射出的激光射束關(guān)于 該長(zhǎng)軸和該短軸分開地均勻化，其方式是激光射束不僅相對(duì)于該長(zhǎng)軸而且相對(duì)于該短軸在 分別產(chǎn)生一個(gè)焦平面的情況下均勻化，分別有多個(gè)由激光射束的射束橫截面所分成的子射 束聚焦到所述焦平面中，然后使所述子射束在形成一個(gè)在射束橫截面中均勻化的激光射束 的情況下聚集。激光射束至少關(guān)于該長(zhǎng)軸遠(yuǎn)心成像，即關(guān)于該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助 于聚光光學(xué)裝置這樣成像，使得產(chǎn)生一個(gè)可分配給被成像的激光射束的光路，該光路由平 行光的相對(duì)于傳播方向縱向地取向的子射束構(gòu)成。
背景技術(shù)：
上述類型的方法和裝置長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)在基于TFT(thin film transistor)技術(shù)的平 板顯示器的工業(yè)制造中使用?？蛇m用于此的措施之一是提供盡可能大面積的多晶硅層，另 夕卜，將多個(gè)陣列狀地設(shè)置的薄層晶體管加工到該多晶硅層的基層上。為了制造多晶硅層， 給襯底涂覆非晶硅，該非晶硅借助于激光支持的曝光方法通過(guò)受控制的局部的光感應(yīng)的 加熱借助于短時(shí)間的熔融過(guò)程轉(zhuǎn)換成多晶硅。對(duì)于文獻(xiàn)所公知的這種曝光方法以公知方 式使用受激準(zhǔn)分子激光器例如XeCl激光器，這種受激準(zhǔn)分子激光器能夠發(fā)射紫外光譜范 圍內(nèi)的光，該光由硅在很大程度上完全吸收，由此可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致非晶硅熔融的加熱并且可實(shí) 現(xiàn)非晶硅與此相聯(lián)系地重結(jié)晶成多晶硅。在此意義下經(jīng)常提到ELA方法(fixcimer Laser Annealing)。為了短時(shí)間地借助于激光射束使熔融過(guò)程所需的能量密度到達(dá)覆有非晶硅層 的襯底的表面并且同時(shí)也滿足工業(yè)制造要求，被證實(shí)符合目的的是，使從受激準(zhǔn)分子激光 器射出的激光射束轉(zhuǎn)變成具有線形射束橫截面形狀的激光射束，該線形射束橫截面形狀例 如具有370mm的線長(zhǎng)度和400 μ m的線寬度，該激光射束以所述形式以受控制的方式為了非 晶硅層局部短時(shí)間熔融而在涂覆有非晶硅的整個(gè)襯底表上掃描或掃過(guò)。特別有利的是，對(duì)于這種均勻的重結(jié)晶，需要相應(yīng)成形的激光射束，該激光射束在 光強(qiáng)度的分布方面不僅沿著矩形線形射束橫截面的長(zhǎng)軸而且沿著其短軸具有顯著的均勻 性。此外有利的是，射束輪廓關(guān)于光強(qiáng)度分布沿著短軸構(gòu)造有在兩側(cè)大的邊緣陡度，由此， 關(guān)于射束橫截面短軸，光強(qiáng)度盡可能接近可認(rèn)為理想的矩形輪廓，即射束強(qiáng)度平穩(wěn)段以平 穩(wěn)段值一直伸到側(cè)面的邊緣并且在邊緣陡峭地下降。與此有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的代表參考US 2005/0035103A1，在該文獻(xiàn)中可獲知關(guān)于ELA方法的當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)的值得注意的資料匯編 并且由該文獻(xiàn)尤其是參照其圖1描述了一種受激準(zhǔn)分子激光器裝置，該受激準(zhǔn)分子激光器 裝置具有在光路中設(shè)置在后面的引導(dǎo)射束的以及也使射束成形的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置用 于產(chǎn)生激光射束，該激光射束具有上述意義上的線形射束橫截面。因此，遠(yuǎn)攝鏡頭裝置協(xié)助 使從受激準(zhǔn)分子激光器射出的矩形射束橫截面適配于在光路中處于后面的均勻器的輸入 孔徑，該均勻器能夠使在射束橫截面中呈矩形的激光射束分開地相對(duì)于其射束橫截面短軸以及射束橫截面長(zhǎng)軸分別關(guān)于光強(qiáng)度分布均勻化。首先，激光射束在此經(jīng)過(guò)一個(gè)所謂的長(zhǎng)軸均勻器，該長(zhǎng)軸均勻器由彼此相對(duì)平行地取向的圓柱透鏡的第一裝置構(gòu)成并且在光路中 在該第一裝置后面設(shè)置有彼此相對(duì)平行地設(shè)置的圓柱透鏡的第二裝置，其中，第一裝置的 圓柱透鏡的焦點(diǎn)或焦線處于圓柱透鏡裝置的第一裝置和第二裝置之間。一個(gè)用于使在長(zhǎng) 軸中矩形地構(gòu)造的射束橫截面成像的聚光透鏡在光路中設(shè)置在圓柱透鏡裝置后面。另外， 在后面是一個(gè)短軸均勻器，該短軸均勻器也設(shè)置有分別彼此相對(duì)平行地設(shè)置的圓柱透鏡的 第一裝置，在光路中其后面是彼此相對(duì)平行地定向的圓柱透鏡的第二裝置，其中，短軸均勻 器的圓柱透鏡的軸相對(duì)于長(zhǎng)軸均勻器的圓柱透鏡軸正交地取向。與長(zhǎng)軸均勻器一樣，在短 軸均勻器中，圓柱透鏡的第一裝置的焦點(diǎn)或焦線也分別處于兩個(gè)圓柱透鏡裝置之間。為了 使在短軸中均勻化的射束橫截面進(jìn)一步成像，接著設(shè)置有一個(gè)聚光透鏡以及一個(gè)場(chǎng)透鏡， 該聚光透鏡和該場(chǎng)透鏡使在短軸中均勻化的射束橫截面成像到間隙透鏡的區(qū)域中。最后， 一個(gè)光學(xué)放大鏡裝置負(fù)責(zé)使射束橫截面形狀在短軸中縮小，最后，現(xiàn)在被構(gòu)造成線形并且 在射束橫截面中均勻化的激光射束成像到涂覆有非晶硅的襯底表面上。與此相關(guān)的其它 細(xì)節(jié)可從上述US2005/0035103A1中獲知。另外，作為補(bǔ)充可提到文獻(xiàn)US 2006/0209310A1 和US 2007/0091978A1，在這些文獻(xiàn)中也可獲知用于在光學(xué)上使激光射束均勻化并且接著 使激光射束轉(zhuǎn)變成具有線形射束橫截面的激光射束的實(shí)施例，但這些實(shí)施例相對(duì)于上述US 2005/0035103A1沒有公開原則上的創(chuàng)新內(nèi)容。在使射束橫截面的線形狀沿著其長(zhǎng)軸增大的努力中，最后也出于經(jīng)濟(jì)地借助于 ELA方法處理覆有非晶硅層的盡可能大面積的襯底面的原因，程度越來(lái)越大地出現(xiàn)像場(chǎng)彎 曲的問(wèn)題，這種像場(chǎng)彎曲由于焦深不同而導(dǎo)致沿著激光線成像不清晰，其中，不清晰度隨著 圖像中心到圖像邊沿區(qū)域的距離的增大而增大。此外，當(dāng)成像系統(tǒng)的景深大致處于與通過(guò) 像場(chǎng)彎曲尤其是在圖像邊沿區(qū)域中產(chǎn)生的、相對(duì)于圖像中心中的焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)位置移動(dòng) 相比相同或較小的數(shù)量級(jí)時(shí)，這種成像缺陷越發(fā)顯出后果。但如果在使激光射束沿著其長(zhǎng) 軸成像時(shí)利用遠(yuǎn)心成像，即可分配給激光射束的子射束在透過(guò)設(shè)置在長(zhǎng)軸均勻器后面的聚 光光學(xué)裝置之后彼此相對(duì)平行地指向，則由于像場(chǎng)彎曲造成的關(guān)于長(zhǎng)軸形成的看起來(lái)不利 的成像缺陷可降低到最小程度。但用于實(shí)現(xiàn)具有典型地450mm及以上的線長(zhǎng)度的大尺寸激 光線的這種光學(xué)結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心的成像光學(xué)裝置而需要長(zhǎng)軸均勻器與長(zhǎng)軸聚光光學(xué)裝 置之間的大的距離。但這在激光射束沿著其短軸成像時(shí)提出了問(wèn)題，但在激光射束的整個(gè) 線長(zhǎng)度上適于實(shí)現(xiàn)沿著短軸盡可能接近理想矩形輪廓的光強(qiáng)度分布，即實(shí)現(xiàn)具有盡可能確 定的線半值寬度和顯著的邊緣陡度的輪廓。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的方法，該線形射束橫截面具有射束橫截面長(zhǎng)軸和射束橫截面短軸并且具有在長(zhǎng)軸中至少200mm、優(yōu)選大于400mm的延伸距 離和在短軸中至多800 μ m、優(yōu)選400 μ m的延伸距離，在該方法中，將從激光射束源射出的 激光射束關(guān)于長(zhǎng)軸和短軸分開地均勻化，其方式是激光射束不僅相對(duì)于長(zhǎng)軸而且相對(duì)于短 軸在分別產(chǎn)生一個(gè)焦平面的情況下均勻化，分別有多個(gè)由激光射束的射束橫截面所分成的 子射束聚焦到所述焦平面中，然后使所述子射束在形成一個(gè)在射束橫截面中均勻化的激光 射束的情況下聚集，激光射束至少關(guān)于長(zhǎng)軸經(jīng)歷遠(yuǎn)心成像，即關(guān)于長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助于聚光光學(xué)裝置這樣成像，使得產(chǎn)生一個(gè)可分配給被成像的激光射束的光路，該光路 由平行光的相對(duì)于傳播方向縱向地取向的子射束構(gòu)成，本發(fā)明的任務(wù)在于，這樣進(jìn)一步構(gòu) 造該方法，使得盡管成像距離大但射束輪廓仍可沿著短軸以盡可能清晰的矩形輪廓、即以 盡可能顯著的邊緣陡度和確定的線半值寬度成像到成像平面上。尤其適于采取這樣的光學(xué) 措施通過(guò)所述光學(xué)措施可進(jìn)行射束輪廓關(guān)于短軸在邊緣陡度和線半值寬度方面沿著線形 激光射束橫截面整個(gè)長(zhǎng)度在很大程度上無(wú)關(guān)的變化。另外適于給出用于產(chǎn)生激光射束的滿 足上述要求的相應(yīng)裝置。 本發(fā)明所基于的任務(wù)的解決方案在權(quán)利要求1中描述。根據(jù)解決方案的裝置是權(quán) 利要求6的主題。從有利地進(jìn)一步構(gòu)造本發(fā)明構(gòu)思的特征中尤其是參照實(shí)施例可獲知從屬 權(quán)利要求以及進(jìn)一步說(shuō)明的主題。根據(jù)解決方案，根據(jù)權(quán)利要求1前序部分特征的用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的 激光射束的方法的特征在于在光路中為了在短軸中使激光射束橫截面實(shí)現(xiàn)射束成形以及 射束成像而進(jìn)行至少兩級(jí)的光學(xué)成像，通過(guò)該光學(xué)成像一方面可在空間上跨過(guò)短軸均勻器 與優(yōu)選存在設(shè)置有非晶硅層的襯底的成像平面之間的通過(guò)遠(yuǎn)心射束引導(dǎo)造成的長(zhǎng)間距，通 過(guò)該光學(xué)成像另一方面提供邊緣陡度和線半值寬度的彼此無(wú)關(guān)的調(diào)解可能性。根據(jù)解決方案，兩級(jí)的成像通過(guò)兩個(gè)在光路中彼此相繼地設(shè)置的光學(xué)成像分支來(lái) 實(shí)現(xiàn)，這些光學(xué)成像分支中的第一光學(xué)成像分支由短軸均勻器的圓柱透鏡裝置、后面的短 軸聚光光學(xué)裝置以及光路后面的短軸場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置構(gòu)成。在此，各個(gè)光學(xué)單元這樣彼此 相協(xié)調(diào)和設(shè)置，使得一方面短軸聚光光學(xué)裝置產(chǎn)生均勻的像場(chǎng)，另一方面，后面的場(chǎng)透鏡光 學(xué)裝置使在短軸均勻器的兩個(gè)圓柱裝置之間清晰成像的焦平面成像到第一光圈平面中，關(guān) 于短軸所分成的子射束以線陣列的形式成像到該焦平面中。在光路中設(shè)置在第一成像分支后面的第二成像分支使在均勻的第一分支的區(qū)域 中產(chǎn)生的均勻的像場(chǎng)借助于第二聚光光學(xué)裝置成像到均勻的第二像場(chǎng)中，其中，短軸均勻 器的在第一光圈中成像的焦平面同時(shí)借助于第二場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置成像到第二光圈中，該第 二光圈相應(yīng)于用于使激光射束遠(yuǎn)心成像到成像平面上的成像光學(xué)裝置的入射光圈，關(guān)于長(zhǎng) 軸均勻化的激光射束同時(shí)也借助于長(zhǎng)軸聚光光學(xué)裝置成像到該成像平面上。由此，第二成 像分支僅僅由一個(gè)短軸聚光光學(xué)裝置和一個(gè)短軸場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置構(gòu)成。已經(jīng)眾所周知的是，通過(guò)在分別具有一個(gè)聚光光學(xué)裝置和一個(gè)場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置的 兩個(gè)光學(xué)分支中分開成像而提供使短軸的射束輪廓關(guān)于邊緣陡度和線半值寬度彼此分開 地變化或有目的地最佳化的前提條件。如其它實(shí)施形式所指出的那樣，這可通過(guò)軸向移動(dòng) 在光學(xué)成像分支中所屬的各個(gè)聚光光學(xué)裝置和/或場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，沿著包 含成像分支的光學(xué)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)至少對(duì)線半值寬度產(chǎn)生影響。另外參照實(shí)施例描述解決方案以及沿著成像光路設(shè)置的光學(xué)元件的具體布置。


下面在不限制本發(fā)明一般構(gòu)思的情況下借助于實(shí)施例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行示 例性描述。附圖表示圖1具有光學(xué)元件的光路，用于解釋激光射束橫截面關(guān)于短軸的成像， 圖2具有光學(xué)元件的光路，用于描述激光射束關(guān)于長(zhǎng)軸的成像，
圖3a、3b 曲線圖，用于解釋邊緣陡度以及線半值寬度關(guān)于短軸的分開的可調(diào)節(jié) 性。
具體實(shí)施例方式圖1中示出了光路，用于解釋激光射束關(guān)于其短軸的射束成形和射束成像，其目的是產(chǎn)生線形射束橫截面，該線形射束橫截面具有線長(zhǎng)度，即具有沿著長(zhǎng)軸大于200mm、優(yōu) 選大于450mm的最大延伸距離，并且該線形射束橫截面具有至多800 μ m、優(yōu)選400 μ m的線 寬度。圖2僅僅示出了一個(gè)相對(duì)于根據(jù)圖1的光路轉(zhuǎn)過(guò)90°的視圖，圖2解釋沿著長(zhǎng)軸的 射束成形。另外可同時(shí)參考兩個(gè)圖。應(yīng)該假設(shè)，從受激準(zhǔn)分子激光器射出的激光射束L借助于合適的成像光學(xué)裝置、 例如遠(yuǎn)攝鏡頭而適配于均勻器H的輸入孔徑，該均勻器由一個(gè)長(zhǎng)軸均勻器LAH和一個(gè)短軸 均勻器SAH組成。圖1和圖2中所示的光路在從左向右的射束方向上設(shè)置有屬于所謂長(zhǎng)軸均勻器的 圓柱透鏡裝置LAHl和LAH2。所述圓柱透鏡裝置與長(zhǎng)軸聚光透鏡LACL —起形成一個(gè)遠(yuǎn)焦光 學(xué)系統(tǒng)并且構(gòu)成遠(yuǎn)心成像光學(xué)裝置，該遠(yuǎn)心成像光學(xué)裝置使在射束橫截面長(zhǎng)軸中均勻化的 激光射束在透過(guò)長(zhǎng)軸聚光透鏡LACL之后縱向地平行于光軸并且在成像平面HFLA上產(chǎn)生一 個(gè)在長(zhǎng)軸中均勻化的像場(chǎng)，例如待曝光的涂覆有非晶硅的襯底設(shè)置在該成像平面中。另外， 通過(guò)沿著長(zhǎng)軸遠(yuǎn)心成像可使像場(chǎng)彎曲所造成的成像缺陷至少非常強(qiáng)地得到抑制。因此，使 長(zhǎng)軸聚光透鏡LACL與由LAH2和LAHl組成的圓柱透鏡裝置隔開這樣的距離，使得每個(gè)通過(guò) 該長(zhǎng)軸均勻器分開的子射束在聚光透鏡后面形成平行的子射束，其中，全部平行的子射束 在成像平面HFLA中重疊。由于用于形成長(zhǎng)軸的上述光學(xué)元件的所選擇的光學(xué)焦距，所述距離d典型地取值 為3米及以上的長(zhǎng)度，也適于跨過(guò)一個(gè)使待在短軸中均勻化的射束橫截面成像到成像平面 HFLA上的、相對(duì)大的間距。為此，在光路中在長(zhǎng)軸均勻器LAH后面設(shè)置所謂的短軸均勻器 SAH，該短軸均勻器由一個(gè)第一圓柱透鏡裝置SAHl和一個(gè)第二圓柱透鏡裝置SAH2組成，其 中，與長(zhǎng)軸均勻器一樣設(shè)置有一個(gè)處于兩個(gè)圓柱透鏡裝置SAHl與SAH2之間的焦平面，呈點(diǎn) 陣列或線陣列形式的、通過(guò)第一圓柱透鏡裝置SAHl分成子射束的短的射束橫截面聚焦到 該焦平面中。在短軸均勻器后面設(shè)置一個(gè)短軸聚光透鏡SACLl，通過(guò)該短軸聚光透鏡產(chǎn)生一個(gè) 沿著射束橫截面短軸均勻地形成的像場(chǎng)HFSAl。均勻化的像場(chǎng)HFSAl在短軸中具有很大程 度上矩形的射束輪廓，另外，該射束輪廓適于成像到成像平面HFLA中。在光路中在均勻化 的像場(chǎng)HFSAl前面設(shè)置有短軸場(chǎng)透鏡SAFLl，通過(guò)該短軸場(chǎng)透鏡確定光圈Pl，處于短軸均勻 器的兩個(gè)圓柱透鏡裝置SAHl與SAH2之間的焦平面清晰地成像到該光圈中。與在短軸中均 勻化的激光射束輪廓的成像有關(guān)的上述光學(xué)部件即SAH1、SAH2、SACL1和SAFLl形成所謂的 第一成像分支I，該第一成像分支用于產(chǎn)生均勻化的像場(chǎng)HFSA1。在光路中緊接著連接在后面的第二光學(xué)成像分支II僅僅具有一個(gè)第二短軸聚光 透鏡SACL2和一個(gè)在光路中處于后面的第二短軸場(chǎng)透鏡SAFL2。在此，第二短軸聚光透鏡 SACL2用于沿著光路在空間平面中使均勻的第一像場(chǎng)HFSAl成像以及使均勻的第二像場(chǎng) HFSA2產(chǎn)生，在該空間平面中優(yōu)選安置狹縫形式的光闌裝置。狹縫大小大多大于均勻的像場(chǎng)HFSA2的實(shí)際射束橫截面。而第二短軸場(chǎng)透鏡SAFL2使光圈Pl成像到同時(shí)與成像光學(xué)裝置 P-Iens SA的入射光圈相應(yīng)的光圈P2中。典型地，該成像光學(xué)裝置由縮小光學(xué)裝置構(gòu)成，通 過(guò)該縮小光學(xué)裝置，激光射束橫截面的短軸例如縮小五倍地遠(yuǎn)心成像到成像平面HFLA上。
具有非常重要的意義的是，在上述兩個(gè)光學(xué)成像分支I和II內(nèi)部各設(shè)置一個(gè)聚 光透鏡和一個(gè)場(chǎng)透鏡，由此提供可能性在均勻的像場(chǎng)HFSAl或HFSA2內(nèi)部在短軸中形成 幾乎矩形地構(gòu)造的射束輪廓，這些射束輪廓的邊緣陡度以及線半值寬度可彼此分開地被影 響。因此可以說(shuō)明，通過(guò)在第二成像分支內(nèi)部沿著其光軸軸向移動(dòng)場(chǎng)透鏡位置、尤其是短軸 場(chǎng)透鏡SAFL2可實(shí)現(xiàn)在邊緣陡度保持相同或幾乎保持相同的情況下線半值寬度變化。這說(shuō) 明了圖3a中所示的曲線圖，沿著該曲線圖的縱坐標(biāo)繪制了光強(qiáng)度值并且沿著該曲線圖的 橫坐標(biāo)繪制了以mm為單位的偏移位移。曲線圖中所示的三個(gè)曲線表示從正常位置1起在 短軸場(chǎng)透鏡SAFL2向右移動(dòng)20mm(參見曲線2)以及向左移動(dòng)20mm(參見曲線3，以正常位 置為參考)的情況下的光輪廓。在此表明，盡管線半值寬度變化，但在全部三個(gè)位置中射束 輪廓的邊緣陡度在很大程度上保持相同。據(jù)此，通過(guò)軸向移動(dòng)短軸聚光透鏡SACL2可改變邊緣陡度，而線半值寬度保持恒 定。這可由根據(jù)圖3b的曲線圖中獲知，該曲線圖的軸尺寸與根據(jù)圖3a中的曲線圖視圖的 軸尺寸相同。并且在此這三個(gè)不同的射束輪廓變化曲線的區(qū)別在于短軸聚光透鏡2的不同 軸向位置。參考標(biāo)號(hào)清單LAH長(zhǎng)軸均勻器LAHl長(zhǎng)軸均勻器的第一圓柱透鏡裝置LAH2長(zhǎng)軸均勻器的第二圓柱透鏡裝置SAH短軸均勻器SAHl短軸均勻器的第一圓柱透鏡裝置SAH2短軸均勻器的第二圓柱透鏡裝置SACLl短軸聚光透鏡SAFLl短軸場(chǎng)透鏡HFSAl關(guān)于短軸的均勻的第一像場(chǎng)Pl第一光圈LACL長(zhǎng)軸聚光透鏡SACL2短軸聚光透鏡SAFLl短軸場(chǎng)透鏡HFSA2關(guān)于短軸的均勻的第二像場(chǎng)P2第二光圈p-lens SA 縮小光學(xué)裝置HFLA成像平面H均勻器
權(quán)利要求
用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的方法，該線形射束橫截面具有射束橫截面長(zhǎng)軸和射束橫截面短軸并且具有在該長(zhǎng)軸中至少200mm的延伸距離和在該短軸中至多800μm的延伸距離，在該方法中，將從激光射束源射出的激光射束關(guān)于該長(zhǎng)軸和該短軸分開地均勻化，其方式是激光射束不僅相對(duì)于該長(zhǎng)軸而且相對(duì)于該短軸在分別產(chǎn)生一個(gè)焦平面的情況下均勻化，分別有多個(gè)由激光射束的射束橫截面所分成的子射束聚焦到所述焦平面中，然后使所述子射束在形成一個(gè)在射束橫截面中均勻化的激光射束的情況下聚集，并且激光射束至少關(guān)于該長(zhǎng)軸經(jīng)歷遠(yuǎn)心成像，即關(guān)于該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助于聚光光學(xué)裝置(LACL)這樣成像，使得產(chǎn)生一個(gè)可分配給被成像的激光射束的光路，該光路由平行光的相對(duì)于傳播方向縱向地取向的子射束構(gòu)成，其特征在于下列方法步驟-使在該短軸中均勻地聚集的射束橫截面借助于用于產(chǎn)生均勻的像場(chǎng)(HFSA1)的第一聚光光學(xué)裝置(SACL1)成像并且使第一光圈(P1)借助于第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL1)產(chǎn)生，關(guān)于該短軸分成的子射束聚焦到其中的焦平面成像到該第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置中，以及-使均勻的像場(chǎng)(HFSA1)借助于第二聚光光學(xué)裝置(SACL2)成像到第二像場(chǎng)(HSFA2)中以及使該第一光圈(P1)借助于第二場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL2)成像到第二光圈(P2)中，該第二光圈相應(yīng)于用于使激光射束遠(yuǎn)心成像到一個(gè)成像平面上的成像光學(xué)裝置(p-lens SA)的入射光圈，關(guān)于該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助于該聚光光學(xué)裝置(LACL)成像到該成像平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)沿著射束方向軸向移動(dòng)該第一聚光透鏡 (SACLl)允許可分配給該短軸的邊緣陡度變化，即變化平均射束平穩(wěn)段的10 90%，而可 分配給該短軸的線半值寬度不受影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過(guò)沿著射束方向軸向移動(dòng)該第一場(chǎng)透 鏡光學(xué)裝置(SAFLl)允許可分配給該短軸的線半值寬度變化，而可分配給該短軸的邊緣陡 度不受影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射 束，該線形射束橫截面具有至少450mm的延伸距離和在該短軸中至少100 μ m的延伸距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于使該第二像場(chǎng)(HSFA2)成像到一個(gè) 縫隙形式的光闌裝置的區(qū)域中。
6.用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的裝置，該線形射束橫截面具有射束橫截 面長(zhǎng)軸和射束橫截面短軸并且具有在該長(zhǎng)軸中至少200mm的延伸距離和在該短軸中至多 800 μ m的延伸距離，該裝置具有發(fā)射激光射束的激光器，沿著該激光射束的射束方向設(shè)置 有下列影響激光射束的部件_一個(gè)用于使激光射束的射束橫截面寬度適配于在光路中處于后面的均勻器的輸入孔 徑的伸縮式單元，該均勻器沿著射束橫截面的長(zhǎng)軸和短軸分開地進(jìn)行激光射束的光強(qiáng)度分 布的均勻化，_一個(gè)用于使沿著該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束遠(yuǎn)心成像到一個(gè)成像平面上的遠(yuǎn)心的第一 成像光學(xué)裝置，以及-一個(gè)用于使沿著短軸均勻化的激光射束成像到成像平面上的第二成像光學(xué)裝置，其特征在于該第二成像光學(xué)裝置具有至少兩個(gè)在射束方向上相繼設(shè)置的光學(xué)裝置 對(duì)，這些光學(xué)裝置對(duì)分別包括一個(gè)聚光光學(xué)裝置和一個(gè)場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置；射束方向上的第一光學(xué)裝置對(duì)具有一個(gè)用于產(chǎn)生均勻的像場(chǎng)(HFSAl)的第一聚光光學(xué)裝置(SACLl)和一個(gè) 用于產(chǎn)生第一光圈(Pl)的第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFLl)；在射束方向上設(shè)置在該第一光學(xué) 裝置對(duì)后面的第二光學(xué)裝置對(duì)具有一個(gè)用于使該均勻的像場(chǎng)(HFSAl)成像到均勻的第二 像場(chǎng)(HSFA2)中的第二聚光光學(xué)裝置(SACLl)以及一個(gè)用于使該第一光圈(Pl)成像到第 二光圈(P2)中的第二場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL2)，該第二光圈相應(yīng)于用于使激光射束遠(yuǎn)心成 像到一個(gè)成像平面上的成像光學(xué)裝置(P-Iens SA)的入射光圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于該第一聚光光學(xué)裝置(SACLl)和/或該第一 場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFLl)可在射束方向上受控制運(yùn)動(dòng)地設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的裝置，其特征在于該第一聚光光學(xué)裝置(SACLl)和/或該 第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFLl)可繞相對(duì)于射束方向正交地取向的軸受控制轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一的裝置，其特征在于所述第一和第二聚光光學(xué)裝置 (SACL1, SACL2)分別構(gòu)造成聚光透鏡并且所述第一和第二場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL1，SAFL2) 分別構(gòu)造成場(chǎng)透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一的裝置，其特征在于所述用于使沿著該長(zhǎng)軸均勻化的激 光射束遠(yuǎn)心成像到一個(gè)成像平面上的遠(yuǎn)心的成像光學(xué)裝置僅僅包括下列光學(xué)部件關(guān)于該 長(zhǎng)軸設(shè)置的均勻光學(xué)裝置(LAH1，LAH2)以及長(zhǎng)軸聚光透鏡(LACL)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10之一的裝置，其特征在于設(shè)置有一個(gè)在射束方向上安置在 該成像平面前面的縫隙形式的光闌裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生具有線形射束橫截面的激光射束的方法和裝置，該線形射束橫截面具有射束橫截面長(zhǎng)軸和射束橫截面短軸并且具有在該長(zhǎng)軸中至少200mm的延伸距離和在該短軸中至多800μm的延伸距離，其中，將從激光射束源射出的激光射束關(guān)于該長(zhǎng)軸和該短軸分開地均勻化，其方式是激光射束不僅相對(duì)于該長(zhǎng)軸而且相對(duì)于該短軸在分別產(chǎn)生一個(gè)焦平面的情況下均勻化，分別有多個(gè)由激光射束的射束橫截面所分成的子射束聚焦到所述焦平面中，然后使所述子射束在形成一個(gè)在射束橫截面中均勻化的激光射束的情況下聚集，激光射束至少關(guān)于該長(zhǎng)軸經(jīng)歷遠(yuǎn)心成像，即關(guān)于該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助于聚光光學(xué)裝置(LACL)這樣成像，使得產(chǎn)生一個(gè)可分配給被成像的激光射束的光路，該光路由平行光的相對(duì)于傳播方向縱向地取向的子射束構(gòu)成。本發(fā)明的特征在于下列方法步驟使在該短軸中均勻地聚集的射束橫截面借助于用于產(chǎn)生均勻的像場(chǎng)(HFSA1)的第一聚光光學(xué)裝置(SACL1)成像并且使第一光圈(P1)借助于第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL1)產(chǎn)生，關(guān)于該短軸分成的子射束聚焦到其中的焦平面成像到該第一場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置中，使均勻的像場(chǎng)(HFSA1)借助于第二聚光光學(xué)裝置(SACL2)成像到第二像場(chǎng)(HSFA2)中以及使該第一光圈(P1)借助于第二場(chǎng)透鏡光學(xué)裝置(SAFL2)成像到第二光圈(P2)中，該第二光圈相應(yīng)于用于使激光射束遠(yuǎn)心成像到一個(gè)成像平面上的成像光學(xué)裝置(p-lens SA)的入射光圈，關(guān)于該長(zhǎng)軸均勻化的激光射束借助于該聚光光學(xué)裝置(LACL)成像到該成像平面上。
文檔編號(hào)G02B27/09GK101801586SQ200880107069
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月17日
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