(57)【要約】  本発明は、異なる屈折率（ｎ2，ｎ3）と２つの互いに対向する対応する光学的に機能する、少なくとも部分的に湾曲している界面（５，６）とを有する２つの基板（３，４）を備えるレーザ照射野の強度分布を変化させる装置に関する。変化させるべきレーザ照射野は、光学的に機能する界面（５，６）を連続して通過可能であり、これによって第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）が０．１よりも小さくなり、第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）は、第１の基板（３）から第２の基板（４）へと伝播する場合に、レーザ照射が第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）に基づいて１度の屈折を実質的に受けるように構成される。
2008527402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学スペクトル領域の電磁界、特に、レーザビーム照射野を変化させるための装置であって、
第１の屈折率（ｎ2）と第１の光学的に機能する界面（５）とを有する第１の基板（３）であって、少なくとも部分的に湾曲し、変更されるべき電磁界が、少なくとも部分的に第１の光学的に機能する界面（５）を通過することが可能である第１の基板（３）と、
第２の屈折率（ｎ3）と第２の光学的に機能する界面（６）を有する第２の基板（４）であって、少なくとも部分的に湾曲し、第１の光学的に機能する界面（５）を通過した後、変更されるべき電磁界が、少なくとも部分的に第２の光学的に機能する界面（６）を通過することが可能である第２の基板（４）とを有し、
第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）は、第１および第２の基板（３，４）の各屈折率（ｎ2，ｎ3）と空気の屈折率（ｎ1）との間の差よりも小さく、
第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）は、第１および第２の基板（３，４）の互いに対向する側に設けられ、
第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）の湾曲部は、少なくとも部分的に互いに対応しており、
第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）は、電磁界が主として、第１の基板（３）から第２の基板（４）へと、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）とそれらの間にある間隙（９）を通って伝播する場合に、主として、第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）と同じまたは小さい、１つまたは複数の屈折率の差に基づいて屈折するように形成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
第１の基板（３）と第２の基板（４）とは、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）間の距離（ｄ）が、電磁界の平均波長よりも少なくとも部分的に小さくなるように設けられることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
第１の基板（３）と第２の基板（４）とは、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）間の距離（ｄ）が、１００ｎｍより、少なくとも部分的に小さくなるように設けられることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
第１の基板（３）と第２の基板（４）とは、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）間の距離（ｄ）が、５０ｎｍよりも少なくとも部分的に小さくなるように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
第１の基板（３）と第２の基板（４）とは、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）間の距離（ｄ）が、１０ｎｍ〜２０ｎｍとなるように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）には、少なくとも部分的に、屈折率が１よりも大きい物質が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）に、第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）のそれぞれとは、０．１未満異なる屈折率の物質が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）には、少なくとも部分的に、第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の大きい方よりも小さく、第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の小さい方よりも大きい屈折率を有する物質が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
第１の光学的に機能する界面（５）と第２の光学的に機能する界面（６）との間の間隙（９）には、少なくとも部分的に、油浸油が設けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
第１の光学的に機能する界面（５）の湾曲は、界面（５，６）が、比較的適切に互いにかみ合うように、第２の光学的に機能する界面（６）に対応することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）は、０．１よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）は、０．０１よりも小さいことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）の差（Δｎ）は、およそ０．００５であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
第１の光学的に機能する界面（５）および／または第２の光学的に機能する界面（６）の湾曲に対する構造の深さ（Ｔ2）は、１０μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
第１の光学的に機能する界面（５）および／または第２の光学的に機能する界面（６）の湾曲に対する構造の深さ（Ｔ2）は、５０μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
第１の光学的に機能する界面（５）および／または第２の光学的に機能する界面（６）は、変化させるべき照射野の平均拡散方向について、回転対称な湾曲部を少なくとも部分的に有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
第１の光学的に機能する界面（５）および／または第２の光学的に機能する界面（６）は、少なくとも部分的に、部分的にシリンダ状の湾曲部を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
第１の光学的に機能する界面（５）および／または第２の光学的に機能する界面（６）は、少なくとも部分的に、非球面形状の湾曲部を有することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
第１の基板（３）および／または第２の基板（４）は、第１の光学的に機能する界面（５）の第２の光学的に機能する界面（６）に対する比較的適切な位置決めを可能にする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
位置決め手段は、凹部および／または細長の凸部として形成されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
第１の基板（３）および／または第２の基板（４）は、光学的に機能する界面（５，６）とは反対の側においては、少なくとも部分的に平面とすることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
第３の屈折率を有する第３の基板と、少なくとも部分的に湾曲した第３の光学的に機能する界面とを有し、変化させるべき電磁界は、少なくとも部分的に第３の光学的に機能する界面を通過することが可能であり、
第４の屈折率を有する第４の基板と、少なくとも部分的に湾曲した第４の光学的に機能する界面とを有し、変化させるべき電磁界は、第３の光学的に機能する界面を通過した後に、少なくとも部分的に第３の光学的に機能する界面を通過することが可能であり、
第３および第４の基板の屈折率の差は、第３および第４の基板の各屈折率と空気の屈折率（ｎ1）との間の差よりも小さく、
第３および第４の光学的に機能する界面は、第３および第４の基板の互いに向かい合った側に設けられ、
第３および第４の光学的に機能する界面は、少なくとも部分的に互いに対応し、
第３の光学的に機能する界面と第４の光学的に機能する界面との間の間隙は、電磁界が、第３の基板から第４の基板へと、第３および第４の光学的に機能する界面と、その間にある間隙を通過して伝播する場合、電磁界は、主として、第３および第４の基板の屈折率差よりも小さいまたは同じである、１つまたは複数の屈折率差に基づいた屈折をするように形成されることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
第３の基板および／または第４の基板は、第４の光学的に機能する界面に対する第３の光学的に機能する界面の位置を比較的適切に位置決めすることを可能にする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
４つ以上の光学的に機能する界面（５，６）を有する４つ以上の基板（３，４）を有し、これらは、第１および第２、または第３および第４の基板と同様に配置されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
該装置は、少なくとも２つの基板（３，４）に対して、少なくとも部分的に、作業平面への電磁界の集束を可能にする少なくとも１つのレンズ手段を有することを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
少なくとも１つのレンズ手段は、少なくとも部分的に非球湾曲を有することを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の装置の製造方法であって、
作業平面における電磁ビームの強度分布が測定され、
測定された強度分布が、所望の強度分布と比較され、
測定された強度分布と所望の強度分布との間の差から、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）の形状を、計算された形状を有する第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）を、電磁界の光路中に取り込む場合、作業平面に所望の強度分布が達成されるように計算し、
第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）が計算された形状で作製されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
第１および第２の基板（３，４）の屈折率（ｎ2，ｎ3）を基準として、第１および第２の光学的に機能する界面（５，６）の形状の算出が行われることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、光学スペクトル領域の電磁界、特に、レーザビーム照射野を変化させるための装置に関する。さらにまた、本発明は、かかる装置を製造するための方法に関する。
【０００２】
光学スペクトル領域の電磁界とは、ここにおいては、電磁ビームが、光学的に機能する界面において屈折され得ることを意味している。これは、可視領域に加えて、近、中、および遠赤外領域、ならびに真空紫外線領域までの紫外線領域にもあてはまる。
【０００３】
光学スペクトル領域の電磁界、特に、レーザ照射野を、作業平面内に投影させるとき、または集束させるとき、通常はレンズなどの屈折要素が利用される。この場合、作業平面内におけるレーザビーム照射野の強度分布は、利用されるレンズの形状および性質によって影響される。たとえば、作業平面内にレーザビームを投影または集束させるために球面レンズが利用される場合、球面収差のために投影欠陥が生じる。他方、球面レンズの場合には、その表面は比較的良好に研磨され、したがって、球表面の質は比較的よい。しかしながら、上述の投影欠陥を避けるために、球面レンズが利用される場合には、球面レンズの不均質表面に起因して、作業平面にレーザビームの強度分布の不所望な不均一性が生じる。
【０００４】
図１は、補正要素１についての例を示し、これは、球面レンズによって引き起こされる投影欠陥を補正するために、たとえば、球面レンズに追加して利用することが可能である。図１に示された補正要素１は、屈折率ｎ2の基板からなり、この屈折率は、たとえば、ガラスの場合、およそ１．５の大きさである。それに対して、周囲空気は、ｎ1＝１の屈折率を示す。図１に示された補正要素１は、光学的に機能する界面２を有し、かかる界面は、図１において２つの隆起部と１つの沈降部とがある。かかる光学的に機能する界面の形状は、投影欠陥を補正すべきかどうか、または、作業平面におけるレーザ照射野の強度分布を、その形状について変化させるべきかどうかによって変えることが可能である。
【０００５】
この補正要素１の光学的に機能する界面２上の構造の深さＴ1は、たとえば６００ｎｍにすることが可能である。このように深い構造と屈折率差Δｎ＝０．５によって、球面レンズの典型的投影欠陥が補正される。しかしながら、高性能レーザの利用のために、またはチップ製造などにおける利用のために必要な、作業平面における強度分布の均一化を達成するためには、光学的に機能する界面２の表面粗さは、最大２０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲になければならない。このように高い値の表面は、非球表面の場合、通常の製造方法では達成することができず、各原子の変換または操作に依拠する法外な費用を要する方法でしか達成されない。
【０００６】
本発明の基礎にある課題は、冒頭で述べた様式の装置であって、製作コストに利点があり、均一および／または作業平面における照射野の適切に変化させた強度分布を得ること、および／または照射野の波面または位相面を適切に変化させることに寄与し得る装置を提供することである。さらにまた、かかる装置を作ることが可能な方法であって、特に、作業平面における照射野の強度分布および／または照射野の波面が適切に影響される方法を提供することである。
【０００７】
これは、装置については、請求項１の特徴によって、および、方法については、請求項２７の特徴によって達成される。下位の請求項は、本発明の好ましい実施形態に関する。
【０００８】
請求項１に記載の装置は、
第１の屈折率と第１の光学的に機能する界面とを有する第１の基板であって、少なくとも部分的に湾曲し、変化させるべき電磁界が、少なくとも部分的に第１の光学的に機能する界面を通過することが可能である第１の基板と、
第２の屈折率と第２の光学的に機能する界面とを有する第２の基板であって、少なくとも部分的に湾曲し、第１の光学的に機能する界面を通過した後、変化させるべき電磁界が、少なくとも部分的に第２の光学的に機能する界面を通過することが可能である第２の基板とを有し、
第１および第２の基板の屈折率の差は、第１および第２の基板の各屈折率と空気の屈折率との間の差よりも小さく、
第１および第２の光学的に機能する界面は、第１および第２の基板の互いに向かい合った側に設けられ、
第１および第２の光学的に機能する界面の湾曲部は、少なくとも部分的に互いに対応しており、
第１の光学的に機能する界面と第２の光学的に機能する界面との間の間隙は、電磁界が主として、第１の基板から第２の基板へと、第１および第２の光学的に機能する界面とそれらのあいだにある間隙を通って伝播する場合に、主として、第１および第２の基板の屈折率の差と同じまたは小さい、１つまたは複数の屈折率の差に基づいて屈折するように形成されることを特徴とする。
【０００９】
かかる装置は、作業面内の所望の電磁界プロファイルを調整する場合、補正のために、または電磁界形成のために利用される。たとえば、図１に従った、技術水準において適用される補正要素とは反対に、本発明に従った装置は、光学的に機能する１つの界面ではなく、２つの互いに別個の基板の、２つの比較的近接して隣接される光学的に機能する界面を有する。しかしながら、これら２つの基板は、約０．５の空気およびガラス間の屈折率差ほどの屈折率差はない。磁界の波面の影響を同等の強さで受けるために、または作業平面においての強度プロファイルの類似の大きさの補正を達成するために、それに応じて、光学的に機能する界面上の構造はより大きい深さを有しなければならない。しかしながら他方、たとえば屈折率差が５小さい場合も、表面粗さの作業平面における強度分布への影響が同様に５のファクタだけ小さくなり、したがって、上で技術水準に対して述べたような、同じレベルの要件の場合、最大２０ｎｍから３０ｎｍまでの表面粗さではなく、１００〜１５０ｎｍの範囲にある表面粗さが達成されなければならない。これは明らかにより好ましい製造方法によって達成可能である。本発明に従えば、請求項１の最後の特徴群に従えば、電磁界は、第１の基板から、第１および第２の光学的に機能する界面を通過して、およびその間にある間隙を通過して、第２の基板へと伝播する場合、主として、１つまたは複数の比較的小さな屈折率差に基づいた屈折をする。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる実施形態に従えば、これは、第１および第２の光学的に機能する界面間の距離を非常に小さく選択することによって達成することが可能である。たとえば、その場合、請求項２に従えば、第１の基板と第２の基板とは、第１および第２の光学的に機能する界面間の距離が、電磁界の平均波長よりも少なくとも部分的に小さくなるように設けられてなる構成とすることが可能である。特に、請求項に従えば、第１の基板と第２の基板とは、第１および第２の光学的に機能する界面間の距離が、１００ｎｍよりも少なくとも部分的に小さくなるように設けられてなる構成とすることが可能である。好ましくは、請求項４に従えば、第１の基板と第２の基板とは、第１および第２の光学的に機能する界面間の距離が、５０ｎｍより、少なくとも部分的に小さくなるように、特に、請求項５に従えば、およそ１０ｎｍ〜２０ｎｍとなるように設けられてなる。
【００１１】
第１の光学的に機能する界面付近の物質の偏光または干渉によって、第２の基板中の原子、イオン、または分子も同時に第２の光学的に機能する界面の領域において偏光または干渉されるように、第１の基板を通過して伝播する電磁波が、第１の基板の原子、イオン、または分子を、第１の光学的に機能する界面領域において、偏光させる、または干渉され、この第２の光学的に機能する界面から、電磁波が第２の基板内に伝播することが可能となることが、光学的に機能する界面間の距離をこのように小さくすることによって、達成される。したがって、電磁波は、第１の基板から直接第２の基板内に入射し、第１および第２の基板間の屈折率差に基づいた屈折をする。第１の基板の、第１および第２の基板間の間隙にある空気の屈折率に対する屈折率差は、両基板の屈折率差よりも大きい。光学的に機能する両界面間の距離が充分小さい場合、第１の基板から第２の基板への、電磁波の伝播は、間隙の屈折率によって影響されない、または影響されても本質的ではなく、第１の基板と第２の基板との屈折率の差によってのみ、実質的に影響される。界面間の距離が、特に、波長より小さい場合、特に、この距離が、波長に対して小さい場合、充分に小さい距離が前提になる。その距離が、電磁ビームの波長の１／１０よりも小さいときには、たとえば、間隙の媒体の屈折率は、第１の基板から第２の基板への電磁波の伝播にほとんどわずかしか影響をもたらさない。波長範囲が２５０ｎｍの紫外線レーザの場合、２５ｎｍより小さい距離の場合このことが言える。
【００１２】
本発明のさらなるまたは代替の実施形態に従えば、請求項６は、第１の光学的に機能する界面と第２の光学的に機能する界面との間の間隙には、少なくとも部分的に、屈折率が１よりも大きい物質が設けられてなる構成である。この場合、請求項７に従えば、第１の光学的に機能する界面と第２の光学的に機能する界面との間の間隙に、第１および第２の基板の屈折率のそれぞれとは、０．１未満異なる屈折率の物質が配置されることが可能である。この場合、特に、第１の光学的に機能する界面と第２の光学的に機能する界面との間の間隙には、少なくとも部分的に、第１および第２の基板の屈折率の大きい方よりも小さく、第１および第２の基板の屈折率の小さい方よりも大きい屈折率を有する物質を配置する構成としてもよい。特別の実施形態に従えば、第１の光学的に機能する界面と第２の光学的に機能する界面との間の間隙には、少なくとも部分的に、油浸油を設ける構成とすることも可能である。これら光学的に機能する界面間に物質を浸入させることによって、第１の基板から第２の基板に伝播する場合の磁界は、第１および第２の基板の屈折率の差よりも大きな屈折率差に基づいては屈折しない。したがって、たとえば光学的に機能する界面間の間隙に、第１および第２の基板の屈折率の間にある屈折率を有する油浸油を取り入れることが可能である。
【００１３】
請求項１０に従えば、第１の光学的に機能する界面の湾曲は、界面が、比較的適切に互いにかみ合うように、第２の光学的に機能する界面に対応する構成とすることが可能である。正確に互いに対応する湾曲である場合、これらの光学的に機能する界面は互いに非常に接近させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態に従えば、第１および第２の基板の屈折率差は、０．０１よりも小さくすることが可能であり、特に、０．０１よりも小さく、好ましくは、およそ０．００５とすることができる。このように小さな屈折率差とすることによって、作業平面における強度分布の質に対する表面粗さの影響をより少なくすることができる。たとえば、０．００５の範囲の屈折率差の場合、技術水準に従った０．５の屈折率差とは対照的に、表面粗さに対して１００倍大きな許容差が得られる。たとえば、一様な強度プロファイルに関してそれぞれの対応する要件を適用した場合、表面粗さは、２μｍ〜３μｍの範囲で許容可能である。このような表面は、非常に簡易でかつコスト的にも有利に製造可能である。
【００１５】
それに応じて、第１の光学的に機能する界面および／または第２の光学的に機能する界面の湾曲に対する構造の深さは、１０μｍよりも大きく、好ましくは、５０μｍよりも大きい構成とすることが可能である。しかしながら、このように深い構造は、対応する方法で、簡易かつコスト的にも有利に製造することが可能である。
【００１６】
請求項１６に従えば、第１の光学的に機能する界面および／または第２の光学的に機能する界面は、変化させるべき照射野の平均拡散方向について、回転対称な湾曲部を少なくとも部分的に有する構成とすることが可能である。
【００１７】
代替として、またはさらに、請求項１７に従えば、第１の光学的に機能する界面および／または第２の光学的に機能する界面は、少なくとも部分的に、部分的にシリンダ状の湾曲部を有する構成とすることが可能である。このように部分的にシリンダ状の湾曲部を設けることによって、光学的に機能する界面の表面を事情によっては、より簡易に製造することが可能である。
【００１８】
代替として、またはさらに、請求項１８に従えば、第１の光学的に機能する界面および／または第２の光学的に機能する界面は、少なくとも部分的に、非球面形状の湾曲部を有する構成とすることが可能である。このように非球面形状の湾曲部を設けることによって、たとえば、球面レンズを介する作業平面における投影または集束によって生じる球面収差を補正することが可能である。
【００１９】
第１および第２の光学的に機能する界面は、特に、比較的任意に形成することが可能であり、作業平面において所望の強度分布を達成することが可能である。
【００２０】
請求項１９に従えば、第１の基板および／または第２の基板は、第１の光学的に機能する界面の第２の光学的に機能する界面に対する比較的適切な位置決めを可能にする位置決め手段を有する構成としてもよい。この場合、たとえば、請求項２０に従えば、位置決め手段は、凹部および／または細長の凸部として形成することが可能である。このような位置決め手段によって、光学的に機能する界面を正確に互いに位置決めすることが可能であり、光学的に機能する界面間の距離をできる限り小さくすること、および横方向における正確な位置決めを互いに達成することができ、電磁ビームの波面について影響を所望のものとすることが達成可能である。
【００２１】
請求項２１に従えば、第１の基板および／または第２の基板は、光学的に機能する界面とは反対の側においては、少なくとも部分的に平面とすることが可能である。このように基板表面を平らにすることによって、簡易な手段を用いて、非常に小さな表面粗さで製造することが可能であり、したがって、電磁ビームが通過しなければならないこれらの界面が、作業平面内の達成されるべき強度分布に、不利な影響を与えることはない。
【００２２】
さらにまた、請求項２２に従えば、該装置は、
第３の屈折率を有する第３の基板と、少なくとも部分的に湾曲した第３の光学的に機能する界面とを有し、変化させるべき電磁界は、少なくとも部分的に第３の光学的に機能する界面を通過することが可能であり、
第４の屈折率を有する第４の基板と、少なくとも部分的に湾曲した第４の光学的に機能する界面とを有し、変化させるべき電磁界は、第３の光学的に機能する界面を通過した後に、少なくとも部分的に第３の光学的に機能する界面を通過することが可能であり、
第３および第４の基板の屈折率の差は、第３および第４の基板の各屈折率と空気の屈折率との間の差よりも小さく、
第３および第４の光学的に機能する界面は、第３および第４の基板の互いに向かい合った側に設けられ、
第３および第４の光学的に機能する界面は、少なくとも部分的に互いに対応し、
第３の光学的に機能する界面と第４の光学的に機能する界面との間の間隙は、電磁界が、第３の基板から第４の基板へと、第３および第４の光学的に機能する界面と、その間にある間隙を通過して伝播する場合、電磁界は、主として、第３および第４の基板の屈折率差よりも小さいまたは同じである、１つまたは複数の屈折率差に基づいた屈折をするように形成される。
【００２３】
このような第３および第４の湾曲した光学的に機能する界面によって、電磁ビームの波面のさらなる変更が可能となる。たとえば、第１および第２の光学的に機能する界面は、電磁ビームの伝播方向に垂直な第１の方向にシリンダ軸を有するシリンダ状の構造を有し、それに対して、第３および第４の光学的に機能する界面は、第１の方向に垂直でもある、電磁界の伝播方向に垂直な第２の方向にシリンダ軸を有するシリンダ構造を有することが可能である。このような方法で、一方側面上の第１および第２のシリンダ状界面と、他方側面上の第２と第３のシリンダ状界面とが、通過させるべき電磁ビームに２つの互いに垂直な方向において影響を及ぼすことが可能である、互いに交差したシリンドリカルレンズを形成する。
【００２４】
この場合、請求項２３に従えば、第３の基板および／または第４の基板は、第４の光学的に機能する界面に対する第３の光学的に機能する界面の位置を比較的適切に位置決めすることが可能である位置決め手段を有する構成とすることが可能である。さらにまた、第１および第２の基板の第３および第４の基板に対する位置決めを可能にする、位置決め手段を設けることも可能であって、したがって、装置全体を、位置決め手段によって正確に組立てることが可能である。
【００２５】
請求項２４に従えば、該装置は、４つ以上の光学的に機能する界面を有する４つ以上の基板を有することが可能であって、これらは、第１および第２、または第３および第４の基板と同様に配置される。また、光学的に機能する界面全列が、対になって共に作用して、電磁界の強度分布の変更に、または電磁ビームの波面の変更に貢献するように、基板全列を構成することが可能である。
【００２６】
さらにまた、請求項２５に従えば、該装置は、少なくとも２つの基板に対して、少なくとも部分的に、作業平面への電磁界の集束を可能にする少なくとも１つのレンズ手段を有するようにすることが可能である。
【００２７】
この場合、たとえば、請求項２６に従えば、少なくとも１つのレンズ手段は、少なくとも部分的に非球湾曲を有することが可能である。その場合には、光学的に機能する界面を有する基板は、さらに、たとえば球表面を有するように形成されたレンズ手段であって、実質的に、電磁ビームの作業平面への投影または集束を引き起こすレンズ手段のための補正要素としても作用する。
【００２８】
請求項２７に従った方法は、以下の工程を有する：
作業平面における電磁ビームの強度分布が測定され、
測定された強度分布が、所望の強度分布と比較され、
測定された強度分布と所望の強度分布との間の差から、第１および第２の光学的に機能する界面の形状を、計算された形状を有する第１および第２の光学的に機能する界面を、電磁界の光路中に取り込む場合、作業平面に所望の強度分布が達成されるように計算し、
第１および第２の光学的に機能する界面が計算された形状で作製される。
【００２９】
このような方法によって、作業平面における実質的に任意に形成する強度分布を達成可能である装置が製造される。たとえば、このような強度分布の場合、矩形の、いわゆる、”トップハット“分布となる。また、他の強度分布、たとえば、三角形またはそれに類似の強度分布を作ることも可能である。本発明に従う方法に従えば、任意に調整される強度分布を選択することが可能であり、第１および第２の光学的に機能する界面を作業平面に導入しない場合に生じる強度分布と比較することが可能である。所望の強度分布と測定された強度分布との間の差に基づいて、第１および第２の光学的に機能する界面の形状を算出することが可能であり、したがって、第１および第２の光学的に機能する界面を導入することで、作業平面における所望の強度分布を達成することが可能となる。
【００３０】
この場合、請求項２８に従えば、第１および第２の基板の屈折率を基準として、第１および第２の光学的に機能する界面の形状の算出が行われる構成とすることが可能である。各基板の屈折率は、強度分布の質に対する要件に従って、選択可能であって、通常、作業平面における強度分布の質に対する要件がより高い場合には、屈折率差は小さくされるべきである。
【００３１】
本発明のさらなる特徴と利点については、添付の図を参照した、好ましい実施形態の説明によって明らかになるであろう。
【００３２】
図２から明らかな、本発明の装置の実施形態は、第１の屈折率ｎ2を有する第１の基板３と、第２の屈折率ｎ3を有する第２の基板４とを有する。第１の基板３は、その図２における下側に、第１の光学的に機能する界面５を有する。第２の基板４は、その図２における上側に、第２の光学的に機能する界面６を有する。基板３，４は、光学的に機能する界面５，６に対向する側に、平らな界面７，８を有する。第１の基板３と第２の基板４とはその周囲が、たとえば、屈折率ｎ1＝１であり得る空気で囲まれる。
【００３３】
第１の光学的に機能する界面５と、第２の光学的に機能する界面６とは、その深さＴ2が、たとえば１０μｍより大きく、特に約５０〜６０μｍにすることが可能な、湾曲した構造を有する。
【００３４】
図３から、第１の光学的に機能する界面５と第２の光学的に機能する界面６とは、実質的に、同じ湾曲、または同じ形状を有する。光学的に機能する界面５，６間の距離ｄは、比較的小さい、特に１０ｎｍ〜２０ｎｍとすることが可能である（図３参照）。
【００３５】
第１の光学的に機能する界面５と、第２の光学的に機能する界面６との間の間隙には、屈折率ｎ1＝１の空気を導入することが可能である。しかしながら、それに代わって、間隙９に１よりも大きい屈折率の物質を導入することも可能である。特に、好ましくは、屈折率が、ｎ2〜ｎ3にある油浸油を導入してもよい。
【００３６】
特に、第１の基板３の屈折率ｎ2をおよそ１．５００とし、さらに第２の基板４の屈折率ｎ3をおよそ１．５０５とすることも可能であって、したがって基板３，４の屈折率間の差Δｎは、およそ０．００５となる。かかる場合、たとえば油浸油の屈折率は１．５０３となる。
【００３７】
第１および第２の光学的に機能する界面の湾曲はシリンダ状に形成することが可能であって、したがって、そのまま変更なく図２の印をつけた平面に延びる。かかる場合、第１および第２の光学的に機能する界面と同様に設けられ、シリンダ軸が、第１および第２の光学的に機能する界面に垂直になるように形成された、第３および第４の機能する界面が設けられるのが好ましい。このようにして、２つの互いに直交する方向に電磁ビームに影響する互いに交差するシリンドリカルレンズができる。
【００３８】
図２に示された基板３，４によって、電磁ビームは、たとえば、レーザビームの形で、図２において上方から下方に通過することが可能である。したがって、レーザビームは、図２における上方の平らな界面７に入射し、第１の基板３から、第１の光学的に機能する界面５を通過して出射する。さらにまた、第１の光学的に機能する界面５から出射したレーザビームは、第２の基板４の第２の光学的に機能する界面に入射して、下方の平らな界面８を通って出射する。
【００３９】
特に、光学的に機能する界面５，６の距離が、たとえば１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲にある、非常に小さい距離ｄである場合には、第１の基板３から第２の基板４へ伝播する場合のレーザビームは、間隙９にある媒体の屈折率には実質的には影響されず、ほとんど、第１の基板３と第２の基板４との間の屈折率差によってのみ影響される。これは、電磁波がその距離ｄに比べて比較的大きな波長、または広がりを有しているからであって、したがって、電磁波の伝播に、間隙９はほとんど影響しない。レーザビームの電磁界は、第１の光学的に機能する界面５の領域においては、第１の基板３の媒体、たとえば誘電媒体の変化をもたらし、その変化は、また、第２の光学的に機能する界面６の領域における第２の基板４の、たとえば同様の誘電媒体に小さい距離ｄに基づいて直接変化をもたらす。この、第２の光学的に機能する界面６の領域において、もたらされた、たとえば誘電媒体の変化は、第２の基板４における図３における下方への電磁波の伝播をもたらす。
【００４０】
したがって、電磁波または変化すべきレーザビームが、光学的に機能する界面５，６の領域内において、非常にわずかに屈折率が変化するという事実に基づいて、作業平面における所望の強度分布への影響、場合によっては表面粗さの影響は、比較的わずかにすぎない。しかしながら、これは、数μｍまでの比較的大きな表面粗さでも受け入れ可能であることを意味する。このように粗い表面は、非常に簡易にしかも費用的に有利に製造可能である。光学的に機能する界面５，６の適切に調整された湾曲の、作業平面における波面または強度分布に対して、相応した大きな影響を持つことを可能とするために、光学的に機能する界面５，６の湾曲の構造の深さＴ2を、それに対応させて大きく選択される。たとえば、すでに述べたように、６０μｍの範囲に選択される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】技術水準に従った光学的補正要素を概略的に示す図である、
【図２】本発明の装置の概略側面図である。
【図３】図２における矢符ＩＩＩに従った詳細図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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