(57)【要約】  基板平面（１４）内に配置した基板を処理するための光ビームを生成する光学システムであって、光ビームは、光ビームの伝播方向（Ｚ）に対して垂直な第１次元（Ｘ）内のビーム長（Ｌ）と第１次元（Ｘ）及び光伝播方向（Ｚ）に対して垂直な第２次元（Ｙ）内の光ビーム幅（Ｂ）とを有し、ビーム長（Ｌ）はビーム幅（Ｂ）よりも大きい、光学システムは、複数の光チャネル（２６；２８）を画定する第１光学構成体を備え、複数の光チャネルは第１次元（Ｘ）内で相互に並んで配置されて第１次元（Ｘ）内の光ビームを複数の部分視野（３０，３２，３４）に分割し、部分視野（３０，３２，３４）記第１次元（Ｘ）内で相互に重畳して基板平面（１４）に入射する。第２光学構成体（２０）が、光伝播方向で第１光学構成体（１８）の上流に配置され、第２光学構成体の第１次元（Ｘ）内の範囲と、第１次元（Ｘ）内記第２光学構成体（１８）に入射する光ビームの角度スペクトルの広がりとは、第１次元（Ｘ）内の第２光学構成体（２０）のエテンデューが第１次元（Ｘ）内の光学システムの全エテンデューの５０％〜１００％となることで、記第１光学構成体（１８）の光チャネル（２６；２８）のほぼ全部が光で均一に照明されるようなものであることを特徴とする、光学システム。【選択図】図１
2013501352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板平面（１４）内に配置した基板を処理するための光ビームを生成する光学システムであって、前記光ビームは、該光ビームの伝播方向（Ｚ）に対して垂直な第１次元（Ｘ）内のビーム長（Ｌ）と前記第１次元（Ｘ）及び前記光伝播方向（Ｚ）に対して垂直な第２次元（Ｙ）内の光ビーム幅（Ｂ）とを有し、前記ビーム長（Ｌ）は前記ビーム幅（Ｂ）よりも大きく、該光学システムは複数の光チャネル（２６；２８）を画定する第１光学構成体（１８）を備え、前記複数の光チャネルは前記第１次元（Ｘ）内で相互に並んで配置されて該第１次元（Ｘ）内の前記光ビームを複数の部分視野（３０，３２，３４）に分割し、該部分視野（３０，３２，３４）は前記第１次元（Ｘ）内で相互に重畳して前記基板平面（１４）に入射する、光学システムにおいて、第２光学構成体（２０）が、前記光伝播方向で前記第１光学構成体（１８）の上流に配置され、前記第２光学構成体の前記第１次元（Ｘ）内の範囲と、該第１次元（Ｘ）内で前記第２光学構成体（１８）に入射する前記光ビームの角度スペクトルの広がりとは、前記第１次元（Ｘ）内の前記第２光学構成体（２０）のエテンデューが前記第１次元（Ｘ）内の前記光学システムの全エテンデューの５０％〜１００％となることで、前記第１光学構成体（１８）の前記光チャネル（２６；２８）のほぼ全部が光で均一に照明されるように構成されていることを特徴とする、光学システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）の前記エテンデューは、前記光学システムの前記全エテンデューの７０％〜１００％、好適には８０％〜１００％、さらに好適には９０％〜１００％であることを特徴とする光学システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）の光学特性は、前記第１次元（Ｘ）に沿った前記第２光学構成体（２０）の任意の部分領域（４６，４８，５０）から出る光が少なくともほぼ全ての角度情報を含み、前記第１光学構成体（１８）の各光チャネル（２６，２８）に少なくともほぼ入るように設計されることを特徴とする光学システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）は、前記第２次元（Ｙ）内の入射光ビーム（４２）の前記ビーム幅（Ｂ）を位置調整により変更するよう設計されることを特徴とする光学システム。
【請求項５】
請求項４に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）は、前記第２光学構成体（２０）は、前記第２次元（Ｙ）内の前記入射光ビーム（４２）の前記ビーム幅（Ｂ）を前記光伝播方向に関する回転により変更するよう設計されることを特徴とする光学システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）は、前記第１次元（Ｘ）内で１次元的に散乱及び／又は回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子（４４）を備えることを特徴とする光学システム。
【請求項７】
請求項６に記載の光学システムにおいて、前記少なくとも１つの光学素子（４４）は回折光学素子であることを特徴とする光学システム。
【請求項８】
請求項３及び請求項６又は７に記載の光学システムにおいて、前記散乱及び／又は回折効果を有する構造は、非周期的部分構造（５８）を形成する構造素子を有し、各前記部分構造（５８）は、少なくともほぼ全ての角度情報を含む光をそれぞれ出す前記部分領域（４６，４８，５０）の１つを形成することを特徴とする光学システム。
【請求項９】
請求項８に記載の光学システムにおいて、前記光学素子（４４）の前記散乱及び／又は回折効果を有する構造の前記第１次元（Ｘ）内における、それぞれ隣接する前記部分構造（５８）間の距離及び／又は該部分構造（５）のサイズは異なることを特徴とする光学システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学システムにおいて、前記光学素子（４４）の前記散乱及び／又は回折効果を有する構造のそれぞれ隣接する前記部分構造（５８）間の距離の平均距離は、前記第２光学構成体（２０）に入射する前記光ビーム（４２）の各横方向コヒーレンスセルからの光が前記第１光学構成体（１８）からほぼ全ビーム長（Ｌ）にわたって前記基板平面（１４）に指向されるよう選択されることを特徴とする光学システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の光学システムにおいて、前記光学素子（４４）の前記散乱及び／又は回折効果を有する構造のそれぞれ隣接する前記部分構造（５８）間の距離の平均距離は、前記第１光学構成体（１８）により生じる前記基板平面（１４）上の干渉コントラストを最小化するよう選択されることを特徴とする光学システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学システムにおいて、それぞれ隣接する前記部分構造（５８）間の距離の前記平均距離は、以下の関係：
前記光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜前記部分構造間（５８）の平均距離
を満足することを特徴とする光学システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学システムにおいて、それぞれ隣接する前記部分構造（５８）間の距離の前記平均距離は、以下の関係：
１／３＜前記部分構造（５８）間の平均距離／前記光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜５、
好適には、
１＜前記部分構造（５８）間の平均距離／前記光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜３
を満足することを特徴とする光学システム。
【請求項１４】
請求項４〜１３のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第１次元（Ｘ）内で１次元的に散乱及び／又は回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子（４４）は、前記光伝播方向の軸（７）に関して回転可能であることを特徴とする光学システム。
【請求項１５】
請求項４〜１４のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第２光学構成体（２０）はコンデンサ光学ユニット（５２）を備え、前記第１次元（Ｘ）内で１次元的に散乱及び／又は回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子（４４）は、前記コンデンサ光学ユニット（５２）と共に前記第１光学構成体（１８）の均一な照明を生成することを特徴とする光学システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第１光学構成体（１８）は少なくとも１つのシリンドリカルレンズアレイ（６４）を有し、個別シリンドリカルレンズのシリンダー軸が前記第２次元内の向きにあり、前記個別シリンドリカルレンズは平凸シリンドリカルレンズであることが好ましいことを特徴とする光学システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光学システムにおいて、前記第１次元（Ｘ）内で前記入射光ビームを横方向に画定するために、前記シリンドリカルレンズアレイ（６４）は、楔形光透過エッジ領域（６６，６８）によりそれぞれ画定されることを特徴とする光学システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学システムにおいて、前記楔形光透過エッジ領域（６６，６８）の表面（７０，７２）が、前記第２次元（Ｙ）内で前記光伝播方向（Ｚ）に対して垂直な平面に対して傾斜していることを特徴とする光学システム。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第１光学構成体（１８）は、少なくとも１つの両凹レンズ（４０）を有するコンデンサ光学ユニット（３６）を備えることを特徴とする光学システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の光学システムにおいて、前記両凹レンズ（４０）の撓みは、前記基板平面（１４）における前記光ビームの均一性の一定でないプロファイルを補正するよう適合されることを特徴とする光学システム。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、前記第２次元（Ｙ）内の前記入射光ビームを前記基板平面に集束させる第３光学構成体（７４）であり、ミラー（８２，８４）から構成される第３光学構成体（７４）を特徴とする光学システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光学システムにおいて、前記第３光学構成体（７４）は、それぞれのシリンダー軸が前記第１次元（Ｘ）内に延びる少なくとも２つのシリンドリカルミラー（８２，８４）を有し、第１ミラー（８２）が凸面ミラーであり、第２ミラー（８４）が凹面ミラーであることを特徴とする光学システム。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の光学システムにおいて、設定が可変である透過領域（８）を有する、前記第２次元（Ｙ）内のビーム画定用の光学素子（８６）を特徴とする光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板平面内に配置した基板を処理するための光ビームを生成する光学システムであって、光ビームは光ビームの伝播方向に対して垂直な第１次元内のビーム長と第１次元及び光伝播方向に対して垂直な第２次元内のビーム幅とを有し、ビーム長はビーム幅よりも大きく、該光学システムは複数の光チャネルを画定する第１光学構成体を備え、複数の光チャネルは第１次元内で相互に並んで配置されて第１次元内の光ビームを複数の部分視野に分割し、部分視野は第１次元内で相互に重畳して基板平面に入射する、光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような光学システムは、特許文献１から既知である。
【０００３】
冒頭で述べたタイプの光学システムは、特にシリコンの光誘起結晶化の分野において例えば材料の溶融に使用される。１つの具体的な用途は、シリコンを結晶化するために光ビームを使用してアモルファスシリコンを設けた基板を処理するフラットスクリーン製造である。この場合、使用する基板は、例えば３０ｃｍ×５０ｃｍを超える範囲の比較的大きな寸法を有する。冒頭で述べたタイプの光学システムでは、第１次元内（以下、Ｘで示す）のビーム長が基板の幅（例えば、約３０ｃｍ）にほぼ対応する光ビームを然るべく生成する。Ｘ次元に対して垂直な次元内（以下、Ｙで示す）では、光ビームを可能な限り細くすることが意図され、基板の処理について可能な限り高いエネルギー密度を得るために、Ｙ次元で数マイクロメートルのビーム幅が望ましい。
【０００４】
こうして基板に適用される光ビームは、したがって、Ｘ次元内のビーム長とＹ次元内のビーム幅との比が大きく、ビーム長に応じて５，０００を超え、さらに１０，０００を超える場合がある。
【０００５】
この場合、基板の処理に使用される光ビームは、実質的に２つの要件を満たさなければならず、正確には、第１に光ビームの強度分布がＸ次元内で可能な限り均一でなければならず、Ｙ次元内では、光ビームの強度分布が最大限のエッジ急峻度を有するべきである。
【０００６】
特に、（大きな）Ｘ次元内の光ビームの均一性の問題は、これまで満足に解決されていなかった。冒頭で引用した特許文献１から既知の光学システムは、複数の光チャネルを画定する光学構成体を備え、複数の光チャネルは、第１次元内で相互に並んで配置され、第１次元内の光ビームを第１次元内で部分的に重なり合う複数の部分視野に分割し、部分視野は第１次元内で相互に重畳して基板平面に入射する。既知の光学システムでは、光チャネルを画定する光学構成体は、１つ又は２つの素子を有するフライアイコンデンサの形態で具現される。フライアイコンデンサはフライアイレンズアレイとして具現され、すなわち、複数の個別シリンドリカルレンズがＸ次元内で相互に並んで配置され、各個別シリンドリカルレンズは光チャネルを画定し、光ビームは、複数の光チャネルを通過するとそれに対応する数の部分視野に分割される。下流のコンデンサ光学ユニットにより、個々の部分視野は続いてＸ次元内で基板上で再度重なり、その結果として、Ｘ次元内の光ビームの混合、したがって強度分布の均一化が達成される。
【０００７】
既知の光学システムの場合、Ｘ次元内の強度分布の均一化は最適ではない。既知の光学システムの場合、第１次元内の寸法ＸＬ及び第２次元内の寸法ＹＬと光源により予め決定される第１次元内の発散度ＤＸ及び第２次元内の発散度ＤＹとを有する光ビーム、通常はレーザビームは、フライアイコンデンサの形態の第１光学構成体に衝突する。特に、基板に対する光ビームの干渉効果及びうなり効果（beat effect）が観察され、これらは光ビームを使用した基板の処理の結果を損なわせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００６／０６６７０６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この背景に対して、本発明の目的は、上述の欠点を回避するという趣旨で冒頭に述べたタイプの光学システムを開発することである。本光学システムは、大きなビーム長及び小さなビーム幅を有し、Ｘ次元内のその強度分布の均一化をさらに高めた基板を処理するための光ビームの発生を意図したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、この目的は、冒頭に述べたシステムに関して、第２光学構成体が光伝播方向で第１光学構成体の上流に配置され、上記第２光学構成体の第１次元内の範囲と、第１次元内で第２光学構成体に入射する光ビームの角度スペクトルの広がりとが、第１次元内の第２光学構成体のエテンデューが第１次元内の光学システムの全エテンデューの５０％〜１００％となることで、第１光学構成体の光チャネルのほぼ全部が光で均一に照明されるようなものであることにより達成される。
【００１１】
本発明による光学システムの場合、第２光学構成体は、入射光ビームを部分視野に分割する第１光学構成体の上流に配置され、上記第２光学構成体は、第２光学構成体に入射する光ビームを前処理して、光ビームが第１次元内で広げた角度スペクトル及び大きな範囲で第１光学構成体にその後入射するようにする。したがって、本発明による光学システムの場合、既知の光学システムとは対照的に、光ビームは、光ビームの所定の固有発散度で第１光学構成体の個々の光チャネルに入射するのではなく、第２光学構成体により発散度又は開口を大幅に増大させた状態で入射する。既知の光学システムの場合、第１光学構成体の個々の光チャネルが不十分な光でしか満たされない結果として、基板平面に干渉効果及びうなり効果が生じる。これに対して、本発明による光学システムの場合、第１光学構成体の個々の光チャネルは、入射光ビームの角度スペクトルを事前に広げるため、光でより均一に満たされる。換言すれば、光ビームは、光チャネルを画定する第１光学構成体に予備均一化した状態で入る。したがって、第２光学構成体が入射光ビームの光の付加的な混合を行う結果として、下流の第１光学構成体は、光ビームをさらにより効果的に均一化することができる。第２光学構成体により、好適にはＸ次元内で必要な全エテンデューが、正確には１段階で、すなわち第２光学構成体により導入される。したがって、本発明による光学システムが生成する光ビームの強度分布が既知の光学システムの場合よりも基板平面において著しく均一である結果として、光ビームを使用した基板の処理が改善される。
【００１２】
第１次元内のエテンデュー及び第１次元内の全エテンデューは、上記Ｘ次元内の１次元的なエテンデュー及び全エテンデューを意味するとここでは理解される。この場合、第１光学構成体のエテンデューＬＬＷＸは、式ＬＬＷＸ＝ＤＸ×ＮＡＸにより与えられ、式中、ＤＸは第１次元内の第１光学構成体の範囲であり、ＮＡＸは第１次元内の第１光学構成体の開口数である。
【００１３】
好適な一構成では、第２光学構成体のエテンデューは、光学システムの全エテンデューの７０％〜１００％、好適には８０％〜１００％、さらに好適には９０％〜１００％である。
【００１４】
第２光学構成体によりシステムに導入されるエテンデューが大きいほど、基板平面内の直線光ビームの強度分布がより均一になる。
【００１５】
好適な一構成では、第２光学構成体の光学特性は、第１次元に沿った第２光学構成体の任意の部分領域から出る光が少なくともほぼ全ての角度情報を含み、第１光学構成体の各光チャネルに少なくともほぼ入るように設計される。
【００１６】
この構成では、換言すれば、第１光学構成体は、第１光学構成体のサイズにより第２光学構成体の開口で完全に照明される。したがって、この構成の場合、第２光学構成体に入る光ビームの各空間モードは、第１光学構成体全体、すなわちそれにより画定される光チャネルの全体にわたって分配される。「部分領域」は、第１次元内の範囲を有する第２光学構成体のうち、事実上完全な又は完全な角度情報を含む光を出す最小領域を意味するとここでは理解すべきである。このような部分領域は通常は「ピッチ」とも称する。
【００１７】
さらに別の好適な構成では、第２光学構成体は、第２次元内の入射光ビームのビーム幅を、位置調整により、特に光伝播方向に関する回転により変更するよう設計される。
【００１８】
この場合、第２光学構成体は、Ｘ次元内の光ビームの均一化に寄与するだけでなく、第２機能、すなわち第２次元内の入射光ビームのビーム幅の変更も果たす。結果として、Ｙ次元内でも、小さなエテンデューを制御して１段階で導入することが可能である。ビーム幅は基板に依存した処理のパラメータであるので、第２次元内の入射光ビームのビーム幅の変動性は望ましい。上述の構成は、例えば国際公開第２００６／０６６７０６号パンフレットに記載のようなＹ次元内でビームを広げるための付加的な光学構成体を不要にする。
【００１９】
さらに別の好適な構成では、第２光学構成体は、第１次元内で１次元的に散乱及び／又は回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子を備える。
【００２０】
このような光学素子は屈折型又は回折型であり得る。
【００２１】
好適な一構成では、少なくとも１つの光学素子は回折光学素子である。
【００２２】
好適には、散乱及び／又は回折効果を有する構造は、非周期的部分構造を形成する構造素子を有し、各部分構造は、少なくともほぼ全ての角度情報を含む光をそれぞれ出す上記部分領域の１つを形成する。
【００２３】
この構成では、第２光学構成体の少なくとも１つの光学素子は、個別構造素子により形成される非周期的構造を有する。（第１次元の方向での）距離及び／又はサイズに関して相互に異なる複数の構造素子は、それぞれが部分構造を形成し、各個別部分構造は、「ピッチ」、
すなわち全ての又は事実上全ての角度情報をそれぞれ含む光を出す上記部分領域の１つを形成する。部分構造の相互間の非周期性により、第１光学構成体によりある程度までしか混合除去されることができないことで基板平面内の残留変調につながり得る周期的干渉が、光ビームが第１光学構成体に実際に入る前に有利に回避される。これは特に、第１光学構成体の光チャネル自体が多少の周期構造を有する場合に当てはまる。
【００２４】
さらに別の好適な構成では、光学素子の散乱及び／又は回折効果を有する構造の第１次元内における、それぞれ隣接する部分構造間の距離及び／又は部分構造のサイズは異なる。
【００２５】
この構成では、第１次元内で１次元的に回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子を、１つの非常に単純な実現形態でライン回折格子として具現することができ、回折格子の個々のライン間のライン距離はライン毎に確率的に変動する。複数のこのようなラインは、このとき、完全な角度情報を光にそれぞれ個別に与える部分構造又は部分領域をそれぞれが形成する。
【００２６】
第２光学構成体が第２次元内の入射光ビームのビーム幅を位置調整により変更する上記構成に関して、１次元回折格子が特に有利であり、それは、第２次元内でのビーム幅の増減のために、さらに別の好適な構成で設けられるような回折格子を光伝播方向の軸に関して回転可能に光学システム内に取り付けるだけでよいからである。１次元回折格子のラインを、回折格子のラインがＸ次元に対して垂直に延びる０°位置から回転させるとすぐに、回折格子がＹ次元にも回折効果を有するようになる結果として、Ｙ次元内のビーム幅が増加する。このように、１次元回折格子があれば、Ｙ方向において、ガウス強度分布から、対応するＹ次元内のビーム幅でより広いトップハット形の強度分布（すなわち、平坦なプラトー部及び高いエッジ急峻度を有する強度分布）を設定することが可能である。
【００２７】
さらに別の好適な実施形態では、光学素子の散乱及び／又は回折効果を有する構造のそれぞれ隣接する部分構造間の距離の平均距離は、第２光学構成体に入射する光ビームの各横方向コヒーレンスセルからの光が第１光学構成体からほぼ全ビーム長にわたって基板平面に指向されるよう選択される。
【００２８】
光ビームはレーザビームから通常は整形されるため、レーザビームは、第１次元の方向に所定の横方向コヒーレンス長を有する。横方向コヒーレンス長は、第１次元内で相互に離間していてもなお相互に干渉可能である２つの光線間の距離を意味すると理解すべきである。第１次元内での個々の横方向コヒーレンスセルの範囲は、横方向コヒーレンス長に対応する。個々のコヒーレンスセルからの光が第１光学構成体の１つ又は複数の光チャネルにのみ入射する場合、これは、基板平面内の干渉現象につながり得る。上記構成では、これに対して、光学素子の部分構造間の平均距離は、光ビームの各コヒーレンスセルが基板を概ね均一に照明するよう選択される。したがって、各コヒーレンスセルからの光は、基板の各場所に到達することで、統計的に累積された位相の結果としてのスペックルコントラスト（個々のレーザモードの挙動に起因する確率的性質を有する）の最小化を可能にする。
【００２９】
光学素子の散乱及び／又は回折効果を有する構造のそれぞれ隣接する部分構造間の距離の平均距離が、第１光学構成体により生じる基板平面上の干渉コントラストを最小化するよう選択されれば、さらに好ましい。
【００３０】
この措置により、光学素子の部分構造間の平均距離が第１光学構成体と協調され、これは、フライアイコンデンサとしての第１光学構成体の構成の場合は干渉効果を引き起こし得るが、干渉効果は、部分構造間の平均距離の適合により排除又は少なくとも低減することができる。スペックルコントラストとは異なり、干渉コントラストは決定論的性質を有し、基板平面内でのコヒーレント部分光線の重畳に基づく。
【００３１】
さらに別の好適な構成では、それぞれ隣接する部分構造間の距離の平均距離は、以下の関係を満足する。
光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜部分構造間の平均距離
【００３２】
さらにまた別の好適な構成では、それぞれ隣接する部分構造間の距離の平均距離は、以下の関係：
１／３＜平均距離／光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜５、
好適には：１＜平均距離／光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜３
を満足する。
【００３３】
さらに別の好適な構成では、第２光学構成体はコンデンサ光学ユニットを備え、第１次元内で１次元的に散乱／回折効果を有する構造を有する少なくとも１つの光学素子は、コンデンサ光学ユニットと共に第１光学構成体の均一な照明を生成する。
【００３４】
この場合、第２光学構成体を通る光ビームが、散乱素子／回折素子とコンデンサ光学ユニットとの相互作用により、高いエッジシャープネスを有するＸ次元内の強度分布を有することが有利である。
【００３５】
第１光学構成体は、少なくとも１つのシリンドリカルレンズアレイを有することが好ましく、個別シリンドリカルレンズのシリンダー軸は第２次元内の向きにあり、個別シリンドリカルレンズは平凸シリンドリカルレンズであることが好ましい。
【００３６】
それ自体が既知であるこの構成では、第１光学構成体の個々の光チャネルは個別シリンドリカルレンズにより形成される。しかしながら、既知の光学システムとは対照的に、個別シリンドリカルレンズは、好ましくは事実上全てのエテンデューをシステムに導入する上流の第２光学構成体により、予備均一化した光ビームではるかにより十分に照明される。
【００３７】
この場合、第１次元内で入射光ビームを横方向に画定するために、シリンドリカルレンズアレイが楔形光透過エッジ領域によりそれぞれ画定され、この領域の表面が例えば第２次元内で光伝播方向に対して垂直な平面に対して傾斜していれば、さらに好ましい。
【００３８】
２つの楔形光透過領域は、シリンドリカルレンズアレイの光学的に使用可能な領域を画定し、これも同様に基板平面内の光ビームの強度分布の均一性に好影響を及ぼす。すでに上述したように、基板平面内の光ビームの均一性は、可能な限り完全に光で満たされた第１光学構成体の光チャネルが基板平面内の光ビームに寄与しさえすれば改善される。シリンドリカルレンズアレイに入射する光ビームを画定するためにここで提供される措置は、吸収による入熱が大幅に減少する従来の絞りよりも有利である。楔形光透過エッジ領域により、該エッジ領域に入射する光は、例えばＹ次元に偏向されて光トラップ内で無害になり得る。
【００３９】
さらに別の好適な構成では、第１光学構成体は、少なくとも１つの両凹レンズを有するコンデンサ光学ユニットを備える。
【００４０】
第１光学構成体の光チャネルを画定する上記シリンドリカルレンズアレイ（単数又は複数）は、コンデンサ光学ユニットと共に基板平面においてＸ次元内で光ビームを広げる。第１光学構成体のコンデンサ光学ユニットに設けられる少なくとも１つの両凹レンズは、基板平面内の光ビームの均一性をＸ次元内のエッジ領域においてさらに最適化するよう働くことが有利であり得る。これは、光ビームの均一性が基板平面内で、例えば光ビームの均一性の一定でないプロファイルの補正に適宜適合させた両凹レンズを適宜撓ませることにより補償することができる、二次プロファイルをとることができるからである。種々の撓みを有する複数のこのようなレンズを利用可能にしておいて、システムに交換可能に導入することができる。
【００４１】
さらに別の好適な構成では、光学システムは、第２次元内の入射光ビームを基板に集束させる第３光学構成体を備え、第３光学構成体はミラーから構成される。
【００４２】
したがって、基板を処理するための光ビームを生成する光学システムは、２つのサブシステムから構成され、一方のサブシステムは、ビーム長に従ってＸ次元内で最適な均一性を有する光ビームを整形するために光ビームをＸ次元内でのみ整形し、他方のサブシステムは、基板平面内の光ビームのビーム幅を整形し、最小ビーム幅は集束により得られる。光ビームを基板に集束させるためのミラーの使用は、ビーム長とビーム幅との非常に大きな比に関する屈折構成体に関して有利である。それは、屈折構成体が、入射角又は反射角の正弦への屈折の依存により結像の非線形性を引き起こすからである。
【００４３】
この場合、第３光学構成体は、それぞれのシリンダー軸が第１次元内に延びる少なくとも２つのシリンドリカルミラーを有し、第１ミラーが凸面ミラーであり、第２ミラーが凹面ミラーであれば好ましい。
【００４４】
この措置の利点は、作動距離すなわち基板と基板の上流の最終光学素子との間の距離を大きく選択することができ、結像品質が同時に高くなることである。入射角、ミラー半径、及び距離を変えることにより、凸面ミラー及び凹面ミラーからなる構成体の場合、作動距離及び結像縮尺を広い限界内で設定すると同時にコマ収差及び球面収差を補償することが可能である。好適には、凸面ミラー及び凹面ミラーは、光伝播方向に見て相互に直接連続している。
【００４５】
第３光学構成体の上記構成も、請求項１の特徴部分なしで独立した発明と見なされる。
【００４６】
さらに別の好適な構成では、設定が可変である透過領域を有する、第２次元内のビーム画定用の光学素子が存在する。
【００４７】
すでに上述したように、処理対象基板に応じて光ビームの種々のパラメータを変更する必要がある。したがって、例えば、ビーム幅又は光ビームに含まれるエネルギー及び／又はエネルギー密度を基板毎に変更する必要がある。ビーム画定がＹ次元内で調整可能である結果として、基板に作用する光エネルギーを変えることができる。例として、ビーム画定用の光学素子の透過領域を拡大した場合、基板に入射するエネルギーが増加する。しかしながら、ビーム画定用の光学素子の透過領域の拡大は、光エネルギー及び光エネルギー密度の時間的安定性を損なわせ得る結果として、さらに基板の処理の結果を損なわせ得る。これは、Ｙ次元内の光ビームの強度プロファイルが高いエッジシャープネスを有さない場合に、僅かなものではあるがＹ次元内の光ビームの変位が、ビーム画定用の光学素子により伝達されるエネルギーの変動に現れることに関連する。光ビームの変位は、ビーム経路の位置の変動により引き起こされ得るが、光ビームの強度分布もプロセスにわたって変動し得る。上記措置に関連して、第２光学構成体が位置調整により第２次元内の入射光ビームのビーム幅を変更できる、すでに上述した構成は、この場合に特に有利に使用することができる。これは、ビーム画定用の光学素子の透過領域を拡大する場合、入射光ビームのビーム幅を第２光学構成体により同時に拡大することができる結果として、光ビームの強度プロファイルがビーム画定用の光学素子の透過領域で広がり、光ビームの位置又はプロファイル形状の変動が、ビーム画定用の光学素子の透過領域が大きい場合でも、基板平面におけるＹ次元内の光ビームの均一性に悪影響を及ぼさないからである。ビーム画定用の素子は、第３光学構成体に配置されてもよいが、システムの他の場所に配置されてもよい。
【００４８】
さらに他の利点及び特徴は、以下の説明及び添付図面から分かる。
【００４９】
言うまでもなく、上記特徴及びこれから後述する特徴は、それぞれ明記した組み合わせだけでなく、本発明の範囲から逸脱せずに他の組み合わせで又は単独でも使用することができる。
【００５０】
本発明の例示的な実施形態を図面に示し、図面を参照して以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＸＺ平面で示す、基板を処理するための光ビームを生成する光学システムの概略図である。
【図２】ＸＹ平面で示す、図１における光学システムの光学素子の例示的な実施形態を示す図である。
【図３】図２における光学素子のＸ方向に見た側面図である。
【図４】図１における光学システムの一部を図１よりも拡大して示すＸＺ平面の図である。
【図５】図４における部分を示すＹＺ平面の図である。
【図６】図５における光学構成体の光学素子のさらに別の例示的な実施形態を示すＹＺ平面の図である。
【図７】図１における光学システムのビーム画定用の光学素子の透過領域へのビーム幅の適合を示す、図５における光学構成体の一部の基本図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、基板を処理するための光ビームを生成する光学システムを概略的に示し、該システムには全体的な参照符号１０を付してある。
【００５３】
システム１０は、特に、光ビームにより基板上の層を面状に溶融する装置で使用される。より詳細には、光学システム１０は、フラットスクリーン製造でアモルファスシリコンからなるシリコン層を結晶化する装置で使用される。
【００５４】
光学システム１０は、基板上の層を面状に溶融する上記装置において、光学システム１０に加えてさらに他の光学ユニット（図示せず）、例えば光源、特にレーザ、ビーム拡大光学系、パルス増幅器及びパルスストレッチャー、減衰器等を備える、全体的な光学システムの一部である。このような全体的な光学システムにおいて、図１に示す光学システム１０は、図示のように、光伝播方向に見て基板の上流におけるＸ次元内（後述する）で光学的にアクティブな最終ユニットである。システム１０は、光伝播方向に見て、光学システム１０に入る光の仮想光入射平面１２から基板（図示せず）を設置する基板平面１４まで対応して示される。
【００５５】
光学システム１０は、以下でＸ次元と称する第１次元内のビーム長Ｌと、以下でＹ次元と称する第２次元内のビーム幅Ｂ（図５を参照）とを有し、ビーム長Ｌはビーム幅Ｂよりもはるかに大きい。ビーム長Ｌは１００ｍｍを超え、例えば約３００ｍｍであり、ビーム幅Ｂは５０μｍ未満、特に１０μｍ未満、例えば約５μｍである。
【００５６】
図１において、Ｘ次元及びＹ次元の両方に対して垂直に延びる光伝播方向をＺで示す。光学システム１０をＸＺ平面で示す図１において、座標系１６を説明のために示す。
【００５７】
光学システム１０は、第１光学構成体１８と、光伝播方向に見て第１光学構成体１８の上流にある第２光学構成体２０とを備える。
【００５８】
第１光学構成体１８は、光学素子２２及び光学素子２４を備える。光学素子２２は、Ｘ次元内で複数の光チャネル２６を画定し、光チャネル２６は、相互に並んで配置され、Ｘ次元内の入射光ビームを複数の部分視野に分割する。図１に示す例示的な実施形態では、光学素子２２は、合計７つのこのような光チャネルを画定する。しかしながら、それよりも大幅に多くてもよい。光学素子２４も同様に、Ｘ次元内で相互に並んで配置される複数の光チャネル２８を画定し、図１に示す例示的な実施形態では同様に７つのこのような光チャネル２８を画定する。
【００５９】
光学素子２２及び光学素子２４はいずれも、それぞれがシリンドリカルレンズアレイの形態で具現され、個別シリンドリカルレンズの各シリンダー軸は、Ｙ次元内に、すなわち図１における図平面に対して垂直に延びる。
【００６０】
図１から明らかなように、光チャネル２６及び２８を形成する個別シリンドリカルレンズは、それぞれ平凸状に具現される。この場合、光学素子２２のシリンドリカルレンズは、凸状の光出射側を光学素子２４のシリンドリカルレンズの凸状の光入射側の反対側にして設置される。
【００６１】
光学素子２２及び２４の光チャネル２６及び２８は、Ｘ次元内で光学素子２２及び２４に入射する光ビームを複数の部分視野に分割し、３つの部分視野３０，３２、及び３４を例として図１に示す。
【００６２】
光学素子２２及び２４からなる構成体は、（ダブル）フライアイコンデンサとも称する。フライアイコンデンサに加えて、第１光学構成体１８は、付加的なコンデンサ光学ユニット３６も備え、これは平凸レンズ３８及び両凹レンズ４０を備える。第１光学構成体１８は、Ｘ次元内でのみ入射光ビームに作用するが、Ｙ次元内では入射光ビームに全く又は実質的に影響を及ぼさない。レンズ３８及び４０は、これに対応してシリンダー軸がＹ次元内に延びるシリンドリカルレンズとして具現される。
【００６３】
光ビームが第１光学構成体１８の個々の光チャネル２６，２８を通る結果として生じる部分視野３０，３２，３４は、コンデンサ光学ユニット３６により基板平面１４においてＸ次元内で相互に重畳される。第１光学構成体１８に入射する光ビームが第１次元内で相互に並んで配置される複数の部分視野に分割され、該部分視野が基板平面１４において第１次元内で重畳する結果として、基板平面に入射する光ビーム１４のＸ次元内の強度分布が均一になる。それは、光チャネル２６，２８のそれぞれからの光が光チャネル２６，２８の他方からの光と混合されるからである。しかしながら、第１光学構成体１８により行われるこの光混合は、光チャネル２６，２８が個々の光チャネル２６，２８に入射した光ビームで十分に満たされない場合には最適でない。
【００６４】
これを達成するために、第２光学構成体２０が光学システム１０に設けられる。
【００６５】
第２光学構成体１８の第１次元Ｘ内の範囲と、第１次元Ｘ内で第２光学構成体１８に入射する光ビーム４２の角度スペクトルの広がりとは、第１次元Ｘ内の第２光学構成体２０のエテンデューＬＬＷＸが第１次元Ｘ内の光学システム１０の全エテンデューの５０％〜１００％となることで、第１光学構成体１８の光チャネル２６，２８のほぼ全部が光で均一に照明されるようなものである。好適には、第２光学構成体２０のエテンデューは、光学システム１０の全エテンデューの７０％〜１００％、好適には８０％〜１００％、さらに好適には９０％〜１００％である。したがって、第２光学構成体２０が光学システム１０の少なくともほぼ全エテンデューを１段階で導入する結果として、第１光学構成体１０の光チャネル２６，２８の少なくともほぼ全部が光で均一に「満たされ」る。
【００６６】
図示の例示的な実施形態では、これは、第２光学構成体２０が、１次元的に、正確にはＸ次元内で散乱及び／又は回折効果を有する光学素子４４、特に回折光学素子を備えることにより実現される。光学素子４４の場所におけるエテンデューＬＬＷＸは、ＬＬＷＸ＝ＤＸ×ＮＡＸにより与えられ、式中、ＤＸはＸ次元内の光学素子４４の範囲であり、ＮＡＸはその開口数である。光学素子４４における入射光ビーム４２の散乱及び／又は回折の結果として、光ビーム４２の角度スペクトルは、第１次元に沿った光学素子４４の任意の部分領域から出射する光が第１光学構成体１８の光学素子２２の各光チャネル２６に少なくともほぼ入射するよう広げられる。これを、３つの部分領域４６，４８、及び５０で図１に示す。各部分領域４６，４８，５０から出る光は、光学素子２２の全光チャネル２６に衝突し、したがって光学素子２４の全光路２８にも衝突する。光学素子４４により、入射光ビーム４２は、換言すれば、予備均一化した状態で第１光学構成体１８に入射するよう再整形される。上述の部分領域は、それぞれが完全な角度情報を含む光学素子４４の最小領域を意味すると理解すべきである。このような部分領域を「ピッチ」とも称する。
【００６７】
言うまでもなく、Ｘ次元に沿って図１に例として示す部分領域４６，４８、及び５０は任意の所望の方法で選択され、すなわち、Ｘ次元内の部分領域は光学素子４４にわたって分配される。Ｘ次元内の光学素子４４の範囲にわたって見られるように、素子４４から出る光は、光チャネルを事実上完全に、但し少なくとも８０％の範囲まで満たす。
【００６８】
第２光学構成体２０はさらに、コンデンサ光学ユニット５２を備え、これは、光学素子４４が発散的に散乱及び／又は回折させたビーム４２を第１光学構成体１８に指向させる。コンデンサ光学ユニット５２は、ここでは２つの平凸レンズ５４及び５６を備える。第２光学構成体２０は、Ｘ次元内全体で均一な、特にトップハット形の第１光学構成体１８の照明を生成する。すなわち、Ｘ次元内の第１光学構成体２０の範囲にわたって、光ビームは、第１光学構成体２０の出口又は第１光学構成体１８の光学素子２２の入口において、Ｘ次元内で光学素子２２の範囲にわたって延びる強度プラトー部を有する強度プロファイルを有し、上記プラトー部の両側に隣接して急峻なエッジを有する。結果として、第１光学構成体１８がＸ次元内で照明されるサイズは、光学素子４４の開口に従う。換言すれば、レーザから得られる入射光ビーム４２の各空間モードが、第１光学構成体の光学素子２２の範囲全体にわたって第２光学構成体２０により分配される。このように、光学素子４４が、上述のように、Ｘ次元内で必要な事実上全てのエテンデューを光学システム１０に導入する結果として、第１光学構成体１８の個々の光チャネル２６，２８が事実上完全に満たされる又は照明される。
【００６９】
光学素子４４は、１次元回折格子として、特にライン回折格子として具現されることが好ましい。この場合、光学素子４４は、ライン、溝等として具現され、第１次元Ｘの方向に相互に離間し且つ／又は異なるサイズを有する構造素子を有する。複数のこのような構造素子は、部分構造５８をそれぞれ形成し、部分構造５８はそれぞれ、完全な角度情報を含む光を出す対応の部分領域４６，４８、又は５０を表す。したがって、部分構造５８は、光チャネル２６，２８それぞれに入る出射光が出る上記部分領域を形成する。部分構造５８は、その有効方向（Ｘ次元）に対して垂直にＹ次元内に延びる。この場合、回折格子の個別部分構造５８の距離及び／又はサイズは一定でなく、すなわち構造素子により形成される光学素子４４の部分構造は非周期的である。これは、第１光学構成体１８に入る前に第２光学構成体２０から出る光ビームの干渉変調をすでに排除するものであり、そうでなければ、干渉変調は、光学素子２２，２４及びその実質的な周期構造から基板平面１４に伝達されることになる。
【００７０】
この場合、回折格子の部分構造５８のＸ次元内における平均距離又は同義的にサイズは、Ｘ次元内の入射光ビーム４２の各横方向コヒーレンスセルからの光が第１光学構成体１８から事実上ビーム長Ｌにわたって基板平面１４に指向されるよう選択される。回折格子の部分構造５８間の平均距離は、第１光学構成体１８により生じ且つ光チャネル２６，２８の周期構造の結果として基板１４内で生じ得る干渉コントラストを最小化するという条件でさらに選択される。
【００７１】
この場合、回折格子の部分構造５８間の平均距離は、以下の関係を満足する。
光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜部分構造５８間の平均距離
【００７２】
好適には、それぞれ隣接する部分構造間の距離の平均距離は、以下の関係：
１／３＜部分構造５８間の平均距離／光ビーム４２の横方向コヒーレンス長ｌｃ＜５、
さらに好適には、
１＜部分構造５８間の平均距離／光ビームの横方向コヒーレンス長ｌｃ＜３
を満足する。
【００７３】
横方向コヒーレンス長ｌｃは、第１次元Ｘ内で相互に離間していてもなお相互に干渉可能である２つの光線間の距離を意味すると理解すべきである。
【００７４】
光学システム１０に入射する光ビーム４２がパルス状である場合、このような場合はパルス伸長モジュール（図示せず）が光学システム１０の上流に配置されるが、パルス伸長モジュールにオフセット要素、例えば板及び楔を設けて、連続サブパルスが光学システム１０に種々の場所及び／又は種々の角度で入るようにすることができる。この場合、場所オフセット及び／又は角度オフセットは、光学システム１０を通るサブパルスの経路が異なれば基板平面１４における干渉パターンも異なるよう選択されることが好ましい。サブパルスは、基板平面１４に時間的にオフセットして到達するので、相互に干渉し得ず、したがって基板平面１４内のさらなる干渉コントラストがこれらのオフセット要素で可能である。
【００７５】
１次元的に散乱又は回折作用を有する光学素子４４は、Ｚ方向に関してさらに回転可能である。結果として、１次元的に散乱又は回折作用を有する光学素子４４の構造を、Ｘ次元内の排他的な範囲から、１次元的に作用を有する構造がＹ次元でも作用成分を示す位置にすることができ、この作用成分は、後述するように、基板平面１４内の光ビームのビーム幅Ｂを適宜増減させるために用いることができる。
【００７６】
図１によれば、レンズ５４，５６、光学素子２２，２４のシリンドリカルレンズアレイ、及びレンズ３８は、平凸状に具現される。これに対して、レンズ４０は両凹状に具現される。両凹レンズ４０の撓みは、基板平面１４内の光ビームの均一性の一定でないプロファイルを補正するよう適合される。したがって、基板平面１４に入射する光ビームの強度の二次プロファイルを、Ｘ次元内で適合又は補償することができる。これは、Ｘ次元に関して、基板平面１４に入射する光の強度がエッジに向かって減少又は増加し得るからであり、この減少又は増加が二次プロファイルを示すことが多い。レンズ５０の光入射側６０及び光出射側６２における屈折力の分布を適宜適合させることにより、エッジ領域でＸ次元内の均一性を改善することが可能である。
【００７７】
光学システム１０のさらに別の態様を、図２及び図３を参照して説明する。図２及び図３は、光学素子２２をＸＹ平面（図３）及びＹＺ平面（図３）の平面図で示す。
【００７８】
図２において、光学素子２２のうちシリンドリカルレンズアレイを有する領域に参照符号６４を設けてある。図１は、光学素子２２のシリンドリカルレンズ６４の領域のみを示す。図２によれば、領域６４は、Ｘ次元内の両側が楔形透過エッジ領域６６，６８により画定され、これらそれぞれの表面７０及び７２は、例えばＹ次元内で傾斜している。結果として、楔形エッジ領域６６，６８に入射する光は、例えばＹ次元内で偏向され、楔形エッジ領域６６及び６８からの光が第２光学素子２４又は光学素子２４のシリンドリカルレンズアレイに入射しなくなる。楔形エッジ領域６６及び６８により偏向した光は、例えば同じく後述する光学素子１０のさらなるビーム経路内にある光ビーム画定素子において、光トラップ内で無害にされ得る。図３によれば、２つの楔形エッジ領域６６及び６８は、相互に逆向きに傾斜しているが、２つの楔形エッジ領域６６及び６８は、同じ向きに傾斜させてもよく、相互に平行にしてもよい。光学素子２２の楔形エッジ領域６６及び６８に入射する光ビームのビーム画定は、すでに上述したように基板平面１４内の光ビームの均一性の低下につながり得る、光学素子２４の光チャネル２８の１つ又は複数が完全に満たされない又は均一に照明されない状況を防止する。
【００７９】
光学システム１０の上記説明は、Ｘ次元内の入射光ビーム４２の整形に関するものであった。以下では、光学システム１０の第３光学構成体７４について説明し、第３光学構成体７４は、入射光ビーム４２を所望のビーム幅Ｂで基板平面１４に集束させるために光ビーム４２をＹ次元内で整形する。図１に、第３光学構成体７４を１本の線７６により概略的に示す。
【００８０】
図４は、第３光学構成体７４を図１と同様にＸＺ平面内で、正確には図１における第１光学構成体１８のコンデンサ光学ユニット３６（簡略化して示す）から始めて示す。図５は、第３光学構成体７４をＹＺ平面内で示し、この平面内では第３光学構成体７４がアクティブである。
【００８１】
第３光学構成体７４は、反射素子を有しミラー８２及びミラー８４を備える。図４にミラー８２及び８４を線として示すが、これは図４がＸＺ平面内の図であり、ミラー８２及び８４はＸＺ平面内ではアクティブでないからである。
【００８２】
Ｙ次元内のビーム画定用の光学素子８６が、ミラー８２の上流に配置される。
【００８３】
素子８６は、システム１０の他の場所にも、例えば第２光学構成体２０の上流にも配置することができる。
【００８４】
光学素子８６は、Ｙ次元内で可変に調整可能な透過領域８８を有する。入射光ビームは、光学素子８６の透過領域８８へ指向され、ミラー８２及び８４により、光学素子８６の透過領域８８は、基板平面１４に縮小結像される。Ｙ次元内の透過領域８８のサイズの設定により、基板平面１４内のビーム幅Ｂを設定することが可能であり、すなわち、基板平面１４内のビーム幅Ｂを大きくしようとする場合、Ｙ次元内の光学素子８６の透過領域８８がこの目的で拡大される。
【００８５】
しかしながら、基板平面１４内のビーム幅の拡大制御は、単に光学素子８６の透過領域８８の拡大によるだけでは達成できず、この目的で、光学素子８６に入射する光ビームも拡大した透過領域８８に適合させなければならない。これは、Ｙ次元内でも、Ｙ次元内のエテンデューのごく一部を制御して導入する必要があるからである。これについて図７を参照して以下でより詳細に説明する。
【００８６】
図７は、異なるサイズを有するよう設定した２つの透過領域８８ａ及び８８ｂを有する、Ｙ次元内のビーム画定用の光学素子８６を示す。
【００８７】
さらに、図７は、光学素子８６に入射する各光ビームの２つのビームプロファイル９０ａ及び９０ｂを示す。
【００８８】
光学素子８６の透過領域８８が透過領域８８ａに従った、すなわち狭い様式でのビーム画定用に設定される場合を考えると、ビームプロファイル９０ａに従ったビームプロファイル又は強度プロファイルを有する光ビームが光学素子８６に入射する場合、Ｙ次元内の上記光ビームの僅かな変位は、基板平面１４内の光ビームの強度の安定性に事実上全く影響を及ぼさない。これに対して、光学素子８６の透過領域８８が図７における透過領域８８ｂに設定されれば、すなわち光学素子８６の透過領域８８が大きければ、ビームプロファイル９０ａを有する同じ光ビームが光学素子８６に入射する場合、Ｙ次元内の光ビームの僅かな変位又は変動でさえもビーム品質に、特にＹ次元内の強度の時間的安定性に悪影響を及ぼす。したがって、光学システム１０の場合、光学素子８６に入射する光ビームのビーム幅が透過領域８８のサイズに適合されるようにする。
【００８９】
これは、光学システム１０の場合、第２光学構成体２０の光学素子４４がＺ方向に関して回転可能であることにより実現される。光学素子４４をＺ方向に関して回転させると、１次元的に効果を有する散乱又は回折構造５８は、Ｙ次元内の制御調整可能なビーム拡大をもたらす。これは、１次元的に効果を有する構造素子５８がこのときＹ次元内の成分も有するからである。光学素子４４の回転により発生したビームプロファイルを、図７にビームプロファイル９０ｂで表す。光ビームのビーム拡大の結果として、Ｙ次元内のビームプロファイル９０ｂは、中央の強度プラトー部及び高いエッジ急峻度を有して実質的にトップハット形に形成される。結果として、光学素子８６の透過領域８８ｂを大きくした場合でも、基板平面１４において、Ｙ次元内の光ビームの位置の変動は、基板平面１４内の光ビームの品質及びその時間的安定性に関して不利に現れない。
【００９０】
光ビームの拡大により生じる基板平面１４内のエネルギー及びエネルギー密度の低下は、光源におけるエネルギーの増加により補償することができる。
【００９１】
図６は、光学システム１０のさらに別の態様を示す。
【００９２】
すでに述べたように、第３光学構成体７４は、Ｙ次元内の光ビームの基板平面１４への集束に関して、反射素子から構成される。
【００９３】
ここで図６は、第３光学構成体の例示的な実施形態を示し、この場合、図５に示すミラー８２及び８４はいずれも曲面ミラーとして具現され、ミラー８２は凸面ミラーとして具現され、ミラー８４は凹面ミラーとして具現される。ミラー８２及び８４は、相互に直接連続する。
【００９４】
特に、ミラー８２及び８４は、シリンダー軸がＸ次元の方向に（図６の図平面に対して垂直に）延びるシリンドリカルミラーとして具現される。第３光学構成体７４における少なくとも１つの凸面ミラー及び少なくとも１つの凹面ミラーの使用には、作動距離Ａすなわち基板平面１４と最終光学素子８４との間の距離を、少なくとも結像のために屈折素子も使用する結像系の場合よりも大きくなるよう選択することができるという利点がある。ミラー８２及び８４に対する光ビームの入射角を変えること、ミラー半径を変えること、及び／又はミラー距離を変えることにより、作動距離Ａ及び光学構成体７４の結像縮尺を広い限界内で設定することが可能であり、結像時のコマ収差及び球面収差も、このような構成体では屈折構成体の場合よりも容易に補償することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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