[發明專利]產生用于處理基底的光束的光學系統

無效

• 申請號: 201080040777.0
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN102498428A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: J.萬格勒;M.萊;M.曾津格;H.明茲
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司激光器材有限責任公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;B23K26/06;B23K26/073
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種產生用于處理布置在基底平面中的基底的光束的光學系統，其中該光束在垂直于光束傳播方向的第一維度上具有束長度并且在垂直于第一維度和光傳播方向的第二維度上具有束寬度，其中相對于束寬度，束長度較大，該光學系統包括第一光學布置，第一光學布置在第一維度上確定多個光通道，該多個光通道彼此相鄰布置并且在第一維度上將光束分成多個部分場，其中部分場在第一維度上以彼此疊加的方式入射在基底平面上。

背景技術

從WO?2006/066706A2已知這種光學系統。

在引言中提及的這種類型的光學系統用于例如熔化(melting)材料，尤其是在硅的光引起結晶的領域中。一個具體的應用是平板屏幕制造，其中，為了使硅結晶，使用光束處理具有非晶硅層的基底。在這種情況中，使用的基底具有相對大的尺寸，例如在大于30cm×大于50cm的范圍中。通過引言中所提及的這種類型的光學系統，相應產生的光束具有第一維度(以后通過X指示)的束長度，所述束長度大約與基底的寬度(例如大約30cm)一致。在垂直于X維度的維度(以后通過Y指示)中，期望光束盡可能細，其中為了獲得盡量高的能量密度用于處理基底，期望Y方向上的束寬度為幾微米。

因此應用到基底的光束相應地具有較大的、X維度上的束長度與Y維度上的束寬度的比，依據束長度，其可大于5000，甚至大于10000。

在這種情況中，用于處理基底而使用的光束必須基本滿足兩個要求，具體地，首先光束的強度分布在X維度上必須僅可能均勻，并且在Y維度上光束的強度分布應該具有最大可能的邊緣陡度。

特別地，迄今為止，還沒有滿意地解決(大)X維度上的光束的均勻性問題。從引言中引用的文件WO?2006/066706A2中已知的光學系統具有光學布置，該光學布置確定了多個光通道，該多個光通道在第一維度上彼此相鄰布置并且在第一維度上將光束分成在第一維度上部分重疊的多個部分場，其中部分場在第一維度上以彼此疊加的方式入射到基底中。在已知的光學系統中，確定光通道的光學布置被實施為具有一個或者兩個元件的蠅眼聚光器的形式。蠅眼聚光器被實施為圓柱透鏡陣列，即在X方向上彼此相鄰地布置多個單獨(individual)的圓柱透鏡，其中每個單獨的圓柱透鏡確定一個光通道，其中光束在穿過多個光通道時被分成對應數目的部分場。接著，通過下游的聚光器光學單元，單獨部分場在X維度上再次疊加在基底上，結果，在X維度上實現光束的強度分布的混合，并因此實現均勻性。

在已知的光學系統的情況中，X維度的強度分布的均勻性不是最佳的。在已知的光學系統的情況中，光束(通常是激光光束，其具有X維度上的尺寸X_L、第二維度上的尺寸Y_L、由光源預先確定的第一維度上的發散度D_X、以及第二維度上的發散度D_Y)入射到蠅眼聚光器形式的第一光學布置上。具體的，已經觀察到基底上的光束中的干涉效應和拍頻效應，其損害使用光束處理基底的結果。

發明內容

針對上述背景，本發明的目的是開發一種引言中提及的類型的光學系統，其能夠避免以上所提及的缺點。該光學系統意在能夠產生用于處理基底的光束，該光束具有大束長度和小束寬度，并且該光束在X維度上的強度分布甚至更加均勻。

關于介紹中所提及的系統，通過以下事實實現本發明的這個目的：第二光學布置在光傳播方向上布置在第一光學布置的上游，所述第二光學布置在第一維度上具有這樣的寬度，并且擴展入射到第二光學布置上的光束在第一維度中的角譜，使得第二光學布置在第一維度中的集光率是光學系統在第一維度中的總集光率的50％到100％，從而第一光學布置的幾乎所有光通道被光均勻地照明。