[发明专利]产生用于处理基底的光束的光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生用于处理布置在基底平面中的基底的光束的光学系统，其中该光束在垂直于光束传播方向的第一维度上具有束长度并且在垂直于第一维度和光传播方向的第二维度上具有束宽度，其中相对于束宽度，束长度较大，该光学系统包括第一光学布置，第一光学布置在第一维度上确定多个光通道，该多个光通道彼此相邻布置并且在第一维度上将光束分成多个部分场，其中部分场在第一维度上以彼此叠加的方式入射在基底平面上。

背景技术

从WO 2006/066706A2已知这种光学系统。

在引言中提及的这种类型的光学系统用于例如熔化(melting)材料，尤其是在硅的光引起结晶的领域中。一个具体的应用是平板屏幕制造，其中，为了使硅结晶，使用光束处理具有非晶硅层的基底。在这种情况中，使用的基底具有相对大的尺寸，例如在大于30cm×大于50cm的范围中。通过引言中所提及的这种类型的光学系统，相应产生的光束具有第一维度(以后通过X指示)的束长度，所述束长度大约与基底的宽度(例如大约30cm)一致。在垂直于X维度的维度(以后通过Y指示)中，期望光束尽可能细，其中为了获得尽量高的能量密度用于处理基底，期望Y方向上的束宽度为几微米。

因此应用到基底的光束相应地具有较大的、X维度上的束长度与Y维度上的束宽度的比，依据束长度，其可大于5000，甚至大于10000。

在这种情况中，用于处理基底而使用的光束必须基本满足两个要求，具体地，首先光束的强度分布在X维度上必须仅可能均匀，并且在Y维度上光束的强度分布应该具有最大可能的边缘陡度。

特别地，迄今为止，还没有满意地解决(大)X维度上的光束的均匀性问题。从引言中引用的文件WO 2006/066706A2中已知的光学系统具有光学布置，该光学布置确定了多个光通道，该多个光通道在第一维度上彼此相邻布置并且在第一维度上将光束分成在第一维度上部分重叠的多个部分场，其中部分场在第一维度上以彼此叠加的方式入射到基底中。在已知的光学系统中，确定光通道的光学布置被实施为具有一个或者两个元件的蝇眼聚光器的形式。蝇眼聚光器被实施为圆柱透镜阵列，即在X方向上彼此相邻地布置多个单独(individual)的圆柱透镜，其中每个单独的圆柱透镜确定一个光通道，其中光束在穿过多个光通道时被分成对应数目的部分场。接着，通过下游的聚光器光学单元，单独部分场在X维度上再次叠加在基底上，结果，在X维度上实现光束的强度分布的混合，并因此实现均匀性。

在已知的光学系统的情况中，X维度的强度分布的均匀性不是最佳的。在已知的光学系统的情况中，光束(通常是激光光束，其具有X维度上的尺寸X_L、第二维度上的尺寸Y_L、由光源预先确定的第一维度上的发散度D_X、以及第二维度上的发散度D_Y)入射到蝇眼聚光器形式的第一光学布置上。具体的，已经观察到基底上的光束中的干涉效应和拍频效应，其损害使用光束处理基底的结果。

发明内容

针对上述背景，本发明的目的是开发一种引言中提及的类型的光学系统，其能够避免以上所提及的缺点。该光学系统意在能够产生用于处理基底的光束，该光束具有大束长度和小束宽度，并且该光束在X维度上的强度分布甚至更加均匀。

关于介绍中所提及的系统，通过以下事实实现本发明的这个目的：第二光学布置在光传播方向上布置在第一光学布置的上游，所述第二光学布置在第一维度上具有这样的宽度，并且扩展入射到第二光学布置上的光束在第一维度中的角谱，使得第二光学布置在第一维度中的集光率是光学系统在第一维度中的总集光率的50％到100％，从而第一光学布置的几乎所有光通道被光均匀地照明。