DE10132840A1

DE10132840A1 - Formung von Bestrahlungsstärkeprofilen unter Verwendung von optischen Elementen mit positiven und negativen optischen Brechkräften

Info

Publication number: DE10132840A1
Application number: DE10132840A
Authority: DE
Inventors: Daniel M Brown
Original assignee: Mems Optical Inc
Current assignee: Mems Optical Inc
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2002-03-07
Also published as: JP2006065348A; JP3763761B2; JP2002082306A; US6373633B1

Abstract

Ein Mehrapertur-Bestrahlungsprofilformsystem wird bereitgestellt, das mindestens eine Anordnung aus mindestens drei Aperturen verwendet, die mehreren optischen Elementen zugeordnet sind, wobei mindestens ein optisches Element eine positive optische Brechkraft und ein anderes Element eine negative optische Brechkraft hat. Das System kann mit den Aperturen in einer, zwei oder drei Dimensionen implementiert werden. Das System erzeugt ein vorbestimmtes beliebiges Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt. Die Form der Aperturen kann quadratisch, rechteckig oder sechseckig sein. Die Form der Aperturen kann auch asymmetrisch sein, so daß eine Drehung der Aperturform um 180 DEG um eine Achse senkrecht zur Oberfläche der Apertur eine umgekehrte Aperturform ergibt. Das System kann mit Aperturen mit symmetrischen und asymmetrischen Formen implementiert werden, die einen Füllfaktor von nahezug 100% ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah ren, die bzw. das ein Bestrahlungsprofil unter Verwendung von optischen Elementen mit positiven und negativen optischen Brechkräften formt.

Viele Bestrahlungsenergieanwendungen erfordern eine Energiestrahlung mit spezifischen Profilen auf ein Ziel- bzw. Testobjekt. Die Verwendung von durch verschiedenartige Laser erzeugter elektromagnetischer Energie ist augenblicklich über all zu finden. Beispielsweise werden Laser als Energiequellen, die auf Materialien strahlen, in Anwendungen auf den Gebieten Laserwärmebehandlung, Schneiden, Markieren, Fotolithographie und Faserinjektion verwendet.

Sehr häufig erfordern Anwendungen, bei denen Energie auf ein Zielobjekt gestrahlt wird, daß die Energiestrah lungstärke auf dem Zielobjekt im wesentlichen gleichmäßig über eine festgelegte Fläche und in einem festen Längsabstand von der Quelle ist. Sehr häufig hat man auch keine genaue Kontrol le über die Energiestrahlmoden des Lasers oder anderer Emissi onsvorrichtungen (z. B. können die Moden unbekannt sein, es können verschiedene vorhanden sein, oder sie können sich mit der Zeit ändern), Strahlkollimation ist möglicherweise nicht durchführbar oder hinreichend erzielbar, oder die Energiequel le erzeugt möglicherweise eine stark unregelmäßige Strahlungs verteilung. Unter den Energiequellen mit den erwähnten Charak teristika sind Excimerlaser (sowie andere Mehrmodenlaserstrah len), Laserdiodenanordnungen und Bogenionenquellen.

In der Optik bezeichnet der Begriff "Apertur" einen op tisch aktiven Bereich. In einem Brechungselement (z. B. eine Linse) ist beispielsweise die Apertur die Fläche, die den Durchgang der einfallenden Strahlung durch das optische Ele ment ermöglicht; in einem reflektierenden optischen Element (z. B. ein Spiegel) ist die Apertur die Fläche, die die Refle xion der einfallenden Strahlung ermöglicht; und in einem opti schen Beugungselement (z. B. Fresnelsche Linse) ist die Aper tur die Fläche, die die gebeugte Strahlung in bezug auf die einfallende Strahlung erzeugt.

Mehraperturstrahlintegration ist eine besonders geeig nete Technik zur Beseitigung der oben genannten Nachteile der Verwendung von Energiequellen, wenn man keine Kontrolle über die Kollimation, die Bestrahlungsstärke oder die Mode hat. Mehraperturintegratorsysteme bestehen grundsätzlich aus zwei Komponenten: 1) einer Teilaperturanordnungskomponente, die aus einer oder mehreren Aperturen besteht (die die Eintrittspupil le oder den Querschnitt des Strahls in eine Anordnung von Teilstrahlen teilt, und 2) einer Strahlintegrator- oder Fokus sierkomponente (die die Teilstrahlen von jeder Teilapertur auf der Zielobjektebene überlappen läßt). Ein Zielobjekt ist im Fokus des primären Fokussierelements angeordnet, wo sich die Hauptstrahlen jeder Teilapertur schneiden. Somit ist die Am plitude der Bestrahlungsstärkeverteilung auf dem Zielobjekt eine Fourier-Transformation der ankommenden, von der Kleinlin senanordnung modifizierten Wellenfront. Die in diesen Systemen verwendeten Elemente sind brechend, reflektierend oder beu gend. Im allgemeinen verwenden alle bekannten Mehraperturinte grationssysteme Aperturelemente, die die gleiche Form und Pha senfunktion haben.

Bei Mehraperturstrahlintegriertechniken muß man jedoch darauf achten, daß effiziente Füllfaktoren erreicht werden, damit nicht eine beträchtliche Menge der verfügbaren Energie von einem Zielobjekt weggelenkt wird. Folglich sind die Imple mentationen im allgemeinen auf das Stapeln von Aperturen mit quadratischen, rechteckigen und sechseckigen Formen be schränkt, da durch das Stapeln dieser Aperturformen ein Füll faktor von nahezu 100% in der Aperturanordnung erreicht wird. Beispielsweise beschreibt das US-Patent 5 251 067 von Kamon, daß eine gleichförmige Beleuchtung mit einer Fliegenaugenlin senvorrichtung und -system mit einer Anordnung von Quadraten verschiedener Größen erreicht wird. Pepler et al. (nachstehend Pepler genannt) beschreiben in einem Artikel mit dem Titel "Binary phase Fresnel zone plate arrays for high-power laser beam smoothing" (SPIE vol. 2404, Seite 258-265, 1995) eine Vereinfachung der Erzeugung von gleichmäßigen "Zylinder"- Intensitätsprofilen und räumlich geformten Fokussen mit Fres nelschen Binärphasenzonenplattenanordnungen, die quadratische, rechteckige und sechseckige Aperturen haben.

Einige Anwendungen, die Energie auf ein Zielobjekt strahlen, haben jedoch Zielobjektformen, die nicht auf Quadra te, Rechtecke und Sechsecke beschränkt sind. Das Nahfeldbeu gungsmuster eines Quadrats, Rechtecks und Sechsecks ist vom gleichen Typ, nämlich quadratisch, rechteckig bzw. sechseckig. Bei Anwendungen, die eine Zielobjektausleuchtung erfordern, die nicht auf diese Formen beschränkt ist, strahlen die gegen wärtig verwendeten Mehraperturstrahlintegriersysteme vorbe stimmte gewünschte Energiemuster deshalb nicht effizient auf ein Zielobjekt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente Energiestrahlung auf Zielobjekte mit beliebigen Formen bereitzustellen. Es ist auch eine Aufgabe der vorlie genden Erfindung, das Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt zu beliebigen, aber spezifischen Zielobjektformen zu formen.

Die Erfindung realisiert diese und andere Aufgaben un ter Verwendung einer Vorrichtung, die aufweist: eine Anordnung von mindestens drei Aperturen, eine Anordnung von optischen Elementen (wobei jede Apertur einem optischen Element zugeord net ist), wobei mindestens eine Apertur (zusammen mit dem op tischen Element, dem die Apertur zugeordnet ist) eine positive optische Brechkraft hat und mindestens eine Apertur (zusammen mit dem optischen Element, dem die Apertur zugeordnet ist), eine negative optische Brechkraft hat. Positive und negative optische Brechkräfte bewirken, daß Wellenfronten einer einfal lender Strahlung konvergieren bzw. divergieren, nachdem sie der Anordnung der Aperturen ausgesetzt worden sind. Die Prin zipien der Erfindung können durch Anordnung der Aperturen in einer, zwei oder drei Dimensionen in die Praxis umgesetzt wer den.

Die Erfindung realisiert diese Aufgaben dadurch, daß ferner die Form der Aperturen quadratisch, rechteckig und/oder sechseckig sein kann. Die Erfindung realisiert diese Aufgaben dadurch, daß die Aperturen als Alternative asymmetrisch sein können, so daß eine Drehung der Aperturform um 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche der Apertur eine umgekehrte bzw. invertierte Aperturform ergibt. Die Erfindung realisiert diese Aufgaben dadurch, daß ferner ein primäres optisches Ele ment die Bestrahlung auf ein Zielobjekt lenkt. Die Erfindung realisiert diese Aufgaben dadurch, daß eine optische Zoom- bzw. Brennweitenverstellungskombination als das primäre opti sche Element vorhanden sein kann.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nach stehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht mehrerer quadra tisch geformter Aperturen mit optischen Elementen mit positi ver und negativer optischer Brechkraft entsprechend einer Leh re der vorliegenden Anmeldung.

Fig. 1b ist eine schematische Ansicht mehrerer rechtec kig geformter Aperturen mit optischen Elementen mit positiver und negativer optischer Brechkraft entsprechend einer Lehre der vorliegenden Anmeldung.

Fig. 1c ist eine schematische Ansicht mehrerer sechsec kig geformter Aperturen mit optischen Elementen mit positiver und negativer optischer Brechkraft entsprechend einer Lehre der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2a ist eine schematische Ansicht mehrerer dreiec kiger Aperturen mit optischen Elementen in einer sechseckigen Zusammenfügung mit positiver und negativer optischer Brech kraft entsprechend einer Lehre der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2b ist eine schematische Ansicht mehrerer dreiec kiger Aperturen mit optischen Elementen in einer rechteckigen Zusammenfügung mit positiver und negativer optischer Brech kraft entsprechend einer Lehre der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2c ist eine schematische Ansicht mehrerer L- förmiger Aperturen mit optischen Elementen in einer rechtecki gen Zusammenfügung mit positiver und negativer optischer Brechkraft entsprechend einer Lehre der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 3a ist eine schematische Ansicht eines optischen Aufbaus eines Brechungsstrahlintegrators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente in einer zweidimensionalen An ordnung angeordnet sind.

Fig. 3b ist eine Darstellung des Bestrahlungsprofils auf einem Zielobjekt, wenn die Aperturen, die in dem optischen Aufbau in Fig. 3a verwendet werden, so sind wie in Fig. 2a.

Fig. 3c ist eine schematische Ansicht eines optischen Aufbaus eines reflektierenden Strahlintegrators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente in einer zweidimensiona len Anordnung angeordnet sind.

Fig. 4a bis m zeigen das Bestrahlungsprofil, wenn die optischen Elemente, die einer quadratischen 2 × 2-Apertur in einem optischen Aufbau wie in Fig. 3a zugeordnet sind, so ab beriert werden, wie in der ausführlichen Beschreibung ausge führt.

Fig. 5a ist eine schematische Ansicht eines optischen Aufbaus eines Brechungsstrahlintegrators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente in einer zweidimensionalen An ordnung angeordnet sind.

Fig. 5b ist eine schematische Ansicht eines optischen Aufbaus eines Brechungsstrahlintegrators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente in einer eindimensionalen An ordnung angeordnet sind.

Fig. 5c ist eine schematische Ansicht eines optischen Aufbaus eines Brechungsstrahlintegrators entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente in einer dreidimensionalen An ordnung angeordnet sind.

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines Zoomaufbaus für einen Strahlintegrator, der eine variable Punktgröße be reitstellt.

Fig. 7 ist ein Bild einer Anordnung von positiven und negativen optischen Elementen, die nach einer Grauleitermas kentechnologie bzw. Grauskalentechnologie hergestellt sind.

Allgemein stellt der Erfindungsgedanke eine Anordnung von mehreren, mindestens drei Aperturen dar, wobei mindestens zwei Aperturen optische Brechkräfte haben, und zwar jeweils entweder eine negative oder positive optische Brechkraft und die verbleibenden Aperturen die andere Art der optischen Brechkraft haben.

Fig. 1a bis c zeigen die Anordnung von symmetrischen Aperturen, die einen Füllfaktor von nahezu 100% zulassen. Für die vorliegende Offenbarung ist eine symmetrische Form für ei ne Apertur als eine Form definiert, bei der eine 180°-Drehung um eine Achse senkrecht zur Oberfläche der Apertur zu der gleichen Aperturform führt. Fig. 1a zeigt mehrere quadratische Aperturen; Fig. 1b zeigt mehrere rechteckige Aperturen; und Fig. 1c zeigt mehrere sechseckige Aperturen. Die Drehung jeder der Aperturen in Fig. 1(a bis c) um 180° um eine Achse senk recht zur Oberfläche der Apertur ergibt die gleiche Apertur form.

Bei symmetrischen Aperturen erhält eine Apertur ein po sitives oder negatives Vorzeichen, und ein optisches Element (z. B. eine Linse) mit einer optischen Brechkraft, die das gleiche Vorzeichen hat, ist der Apertur zugeordnet. Beispiels weise in Fig. 1 haben diagonal angeordnete optische Elemente das gleiche optische Brechkraftvorzeichen; diese Wahl kann je doch bei Bedarf durch andere Wahlmöglichkeiten ersetzt werden, um ein spezifisches Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt zu erreichen, vorausgesetzt, die Anordnung weist mindestens ein optisches Element mit einer positiven optischen Brechkraft und ein optisches Element mit einer negativen optischen Brechkraft auf.

Anstatt symmetrisch kann die Form der Aperturen, die die Anordnung bilden, auch asymmetrisch sein. Dies ist notwen dig, wenn ein Zielobjekt ein spezifisches asymmetrisches Be strahlungsprofil erfordert. Für die vorliegende Offenbarung ist eine asymmetrische Form für eine Apertur als eine Form de finiert, bei der eine 180°-Drehung um eine Achse senkrecht zur Oberfläche der Apertur zu einer spiegelverkehrten Form der Apertur führt. Wenn man einen Füllfaktor von nahezu 100% er reichen will, dann sind die verwendbaren asymmetrischen Formen auf solche Formen begrenzt, bei denen eine Zusammenfügung meh rerer solcher asymmetrischer Formen zu einer quadratischen, rechteckigen oder sechseckigen Form führt. Beispielsweise stellen Fig. 2a und 2b Anordnungen dar, wo mehrere Aperturen dreieckige Formen haben, die zu zugrundeliegenden sechseckigen bzw. rechteckigen Formen angeordnet sind. Fig. 2c stellt dage gen eine Anordnung dar, wo mehrere Aperturen L-Form haben, die in einer zugrundeliegenden rechteckigen Form angeordnet sind.

Bei einer Anordnung von asymmetrischen Aperturen kann als Vorzeichen einer Apertur, bei der das schmale Ende nach oben zeigt, ein positives Vorzeichen gewählt werden, und als Vorzeichen einer Apertur, bei der das schmale Ende nach unten zeigt, wird dann eine negatives Vorzeichen gewählt, wie in Fig. 2 gezeigt. Um ein Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt zu erzeugen, das die gleiche Form hat wie eine einzelne asym metrische Apertur, müssen allen Aperturen mit positi vem/negativem Vorzeichen optische Elemente mit positi ver/negativer optischer Brechkraft zugeordnet sein. Das Umge kehrte ist auch möglich, wobei man bedenken muß, daß das re sultierende Profil auf dem Zielobjekt spiegelverkehrt ist. Um ein Bestrahlungsprofil auf dem Zielobjekt zu erzeugen, das ei ne Form hat, die nicht gleich ist (aber von asymmetrischen Aperturformen abgeleitet), können einige optische Elemente op tische Brechkräfte haben, die der gewählten Vorzeichenverein barung zwischen Apertur und optischem Element entgegengesetzt sind. Die in Fig. 2 dargestellten asymmetrisch geformten Aper turen haben keinen einschränkenden Charakter, sondern stellen vielmehr Beispiele für beliebige asymmetrische Aperturformen dar.

Die Prinzipien der Erfindung können mit einer Anordnung von Aperturen zusammen mit deren optischen Elementen, die in einer, zwei oder drei Dimensionen angeordnet sind, implemen tiert werden.

Obwohl in der folgenden Beschreibung eine brechende Kleinlinse als Beschreibung des optischen Elements verwendet wird, dem eine Apertur zugeordnet ist, kann die Erfindung mit Aperturen in die Praxis umgesetzt werden, die irgendeinem der verschiedenen Arten von optischen Elementen zugeordnet sind, einschließlich Brechungs-, Beugungs- und Fresnelschen Optik, ohne darauf beschränkt zu sein. Natürlich kann zusätzlich zu einer getrennten Ausbildung von Apertur und optischem Element (dem die Apertur zugeordnet ist) das optische Element selbst die Apertur sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform, die eine Anordnung von Aperturen und optischen Elementen in einem Strahlintegra toraufbau darstellt, ist in Fig. 3a schematisch dargestellt und besteht aus einer einzigen Kleinlinsenanordnung (insgesamt mit 30 bezeichnet) und einer positiven Primärlinse 311. Nur die Strahlen für die beiden äußeren Kleinlinsen 32 und 33 sind der Deutlichkeit halber dargestellt; eine obere konvexe Klein linse 32 und eine untere konkave Kleinlinse 33. Ein kollimier ter Eingangsstrahl 36 von einer Energiequelle fällt auf die Kleinlinsenanordnung 30. Die Kleinlinsenanordnung 30 teilt den einfallenden Strahl in eine Anordnung von Teilstrahlen (z. B. 37 und 37'), die dann durch die primäre Integratorlinse 311 an einem Zielobjekt 34 überlappen.

Eine Anordnung von mindestens drei Kleinlinsen mit min destens einer positiven Kleinlinse (mit positiver optischer Brechkraft) und mindestens einer negativen Kleinlinse (mit ne gativer optischer Brechkraft) sind in der Anordnung vorgese hen. Positive Kleinlinsen erzeugen einen reellen Teilstrahlfo kus vor der Zielobjektebene (entsprechend der Kleinlinse 32 und dem Strahl 38, wie gezeigt in Fig. 3a). Negative Kleinlin sen haben einen virtuellen Teilstrahlfokus entweder vor der Kleinlinsenanordnung oder hinter der Zielobjektebene, je nach den relativen optischen Brechkräften der Kleinlinsen und der Primärlinse (entsprechend der Kleinlinse 33 und dem Strahl 38', wie in Fig. 3a gezeigt). Die Prinzipien der Erfindung können mit allen Kleinlinsen, deren positive optische Brech kraft identisch ist, und mit allen Kleinlinsen, deren negative optische Brechkraft ebenso identisch ist, in die Praxis umge setzt werden. Die Prinzipien der Erfindung können jedoch auch mit verschiedenen Größen für die optischen Brechkräfte bei den Kleinlinsen sowie mit verschiedenen Abständen zwischen Klein linse und Primärlinse 311 in die Praxis umgesetzt werden.

Die Zielobjektebene liegt im Fokus der Primärlinse 311. Die positive Primärlinse 311 fokussiert die Hauptstrahlen je des Teilstrahls auf einen gemeinsamen Punkt auf dem Zielobjekt 34, wobei die defokussierten Teilstrahlen am Zielobjekt 34 überlappt werden. Wenn die Linsen ausreichend abberationsfrei sind, dann bildet der Punkt 34, der im Fokus der Primärlinse 311 entsteht, die Kleinlinsenapertur nach.

In der Praxis kann die Brennweite und Form der Primär linse 311 so gewählt werden, daß Aberrationen (einschließlich chromatischer oder monochromatischer) gewählt werden, oder an dernfalls kann die Primärlinse 311 so geformt sein, daß sie Aberrationen korrigiert, die aufgrund des Winkels und des Ab stands von Teilstrahlen von der optischen Achse 35 auftreten. Ein primäres Reflexionselement kann anstelle der Primärlinse 311 verwendet werden. Fig. 3c zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform, die der in Fig. 3a dargestellten gleicht, außer daß die Primärlinse 311 durch das primäre Re flexionselement 312 (z. B. ein Konkavspiegel) ersetzt ist.

Die Bestrahlungsintensität auf einem Zielobjekt ist die Summe der defokussierten Beugungspunkte (Punktverteilungsfunk tionen) auf einem auf der Achse liegenden Objektpunkt in der Unendlichkeit (wenn man von einer kollimierten Eingangswellen front ausgeht). Wenn die Quelle über eine Kleinlinsenapertur räumlich kohärent ist oder unter strahloptischem Gesichtspunkt durch einen einzelnen Feldpunkt definiert sein kann, dann bil det der Beugungspunkt die Form der Teilapertur, die mit Beu gungsringen (bestimmt durch den Defokussierungsgrad und andere Abberationen) überlagert ist, genau nach. Wenn die Anordnung in Fig. 2a für die Anordnung mehrerer Aperturen zusammen mit den zugehörigen optischen Elementen verwendet wird, dann ist das Bestrahlungsstärkeprofil auf einem Zielobjekt 34 so, wie in Fig. 3b dargestellt, wobei die Beugungsringe ignoriert wer den. Jede Anordnung von symmetrischen oder asymmetrischen Aperturformen kann jedoch anstelle der in Fig. 2a dargestell ten Anordnung verwendet werden.

Die Punktgröße der Bestrahlungsstärke bzw. Stahlungsin tensität des Strahls auf dem Zielobjekt ist gegeben durch:

Punktgröße (S) = Brennweite der Primärlinse (F)/f-Zahl der Kleinlinse (1)

wobei gilt:

f-Zahl einer Kleinlinse = Brennweite der Kleinlinse (f)/Durchmesser der Kleinlinse (d). (2)

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können den Kleinlinsen Abberationen (einschließlich Linsenprofilausfüh rung sowie der Linsenneigung und -drehung, ohne darauf be schränkt zu sein) zugefügt werden, um eine Modifikation zu fast jeder Form des Bestrahlungsstärkeprofils auf einem Ziel objekt durchzuführen. Beispielsweise stellen Fig. 4(a-m) viele verschiedene Bestrahlungsstärkeprofile auf einem Zielobjekt dar, die mit einer 2 × 2-Apertur/Kleinlinsen-Anordnung erzeugt werden. Die in Fig. 4 gezeigten Bestrahlungsstärkeprofile wur den mit einem optischen Aufbau erzeugt, der in Fig. 5a schema tisch gezeigt ist, der vier quadratische Aperturen mit ihren zugehörigen vier anamorphen Kleinlinsen darstellt (z. B. 512 und 513, der Einfachheit halber sind nur zwei Aper tur/Kleinlinsen-Kombinationen mit Nummern bezeichnet), die in einer 2 × 2-Geometrieanordnung 510 zusammen mit einem primären optischen Integrierelement 511 angeordnet sind; wobei minde stens eine der Apertur/Kleinlinsen-Kombinationen positive op tische Brechkraft und eine andere negative optische Brechkraft hat. Die Anordnung 510 und die Primärlinse 511 formen das Pro fil einer einfallenden Strahlung um und lenken es effizient auf ein Zielobjekt 514.

Die Neigung, das Oberflächenprofil und die Drehung der Kleinlinsen sind anhand der Parameter a1 und a2, a3 und a4 bzw. θ beschrieben. Die Parameter a1 und a2 der Kleinlinse bezeichnen die Neigungen einer Kleinlinse in der x- bzw. y- Richtung (wobei die z-Achse die optische Achse des primären optischen Elements ist). Die Parameter a3 und a4 einer Klein linse bezeichnen das Profil der Oberfläche der Kleinlinse in der x- bzw. y-Richtung, wobei das Profil zur Fokussierung oder Defokussierung von Teilstrahlen führt, die durch die Kleinlin se laufen. Der Parameter θ einer Kleinlinse bezeichnet eine Drehung der x-y-Achsen des Koordinatensystems der Kleinlinse um die z-Achse des Koordinatensystems der Anordnung, so daß die x-y-Achsen der Kleinlinse um den Winkel θ in bezug auf die x-y-Achsen der Anordnung gedreht werden. Glieder höherer Ord nung, z. B. vierter Ordnung usw., können hinzugefügt werden, um das Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt mit verschiede nen zusätzlichen Abberationen zu formen.

Durch die Neigung, die Oberflächenkrümmung und die Kleinlinsendrehung um die z-Achse kann das Oberflächenprofil einer Kleinlinse folgendermaßen beschrieben werden:

z = a1 × (x × cos(θ) +y × sin(θ) + a2 × (y × cos(θ) Bx × sin(θ)) + a3 × (x × cos(θ) -y × sin(θ)) ∧ 2 + a4 × (y × cos(θ) -x × sin(θ) ∧ 2 (3).

Glieder höherer Ordnung, z. B. vierter Ordnung usw., könnten hinzugefügt werden, um eine Bildformung mit verschie denen anderen Abberationen zu erreichen.

Die in Fig. 4 gezeigten Bestrahlungsprofile auf dem Zielobjekt 514 wurden unter Verwendung des von Focus Software, Inc. vertriebenen ZMAX-Strahlenaufzeichnungsprogramms mit Ab standsmessungen in Millimetern und Winkelmessungen in Grad aufgezeichnet. Die nachstehend angegebenen Parameterwerte, die zu Fig. 4 führten (einschließlich der Brennweite von 50 mm für das optische Integrierelement des Primärstrahls), haben ledig lich darstellenden Charakter; die entsprechenden Parameterwer te müssen auf der Grundlage der gewünschten Größe und Form des Bestrahlungsprofils auf einem Zielobjekt gewählt werden.

Wenn man in die Richtung der einfallenden Strahlung auf die Apertur-Kleinlinsen-Anordnung 510 schaut, so verläuft die Kleinlinsenumerierung, um konsequent zu sein, in den folgenden Parametertabellen im Uhrzeigersinn, wobei die obere linke Kleinlinse als Kleinlinse 1 bezeichnet ist.

Um das in Fig. 4a gezeigte Bestrahlungsprofil des dic ken hohlen Quadrats zu erzeugen, wurden die folgenden Parame ter der Tabelle 1 verwendet.

Tabelle 1

In diesem Fall beachte man, daß die Kleinlinsen 1 und 2 gleich sind, aber eine negative optische Brechkraft mit verschiedenen Größen in der x- und y-Richtung haben; daß die Kleinlinsen 3 und 4 auch gleich sind, aber eine positive optische Brechkraft mit verschiedenen Größen in der x- und y-Richtung haben; und daß die Kleinlinsen eine Nulldrehung um die z-Achse haben (d. h. die x-y-Achsen der Kleinlinsen sind in bezug auf die x- y-Achsen der Anordnung der Aperturen/optischen Elemente nicht gedreht).

Das in Fig. 4b gezeigte verschobene Doppelrechteck- Bestrahlungsprofil ist mit den gleichen Parametern erzeugt, wie sie zur Erzeugung des in Fig. 4a gezeigten Profils verwen det wurden, außer daß für die Kleinlinsen 1 und 2 ein Dre hungswinkel θ von 90° verwendet wurde. Das in Fig. 4c gezeigte nichtverschobene Doppelrechteck-Bestrahlungsprofil ist mit den gleichen Parametern wie in Fig. 4b erzeugt, außer daß a1 für die Kleinlinse 1 und 2 gleich null und a2 für die Kleinlinsen 3 und 4 gleich null gesetzt ist. Das in Fig. 4d gezeigte Ein fachrechteck-Bestrahlungsprofil ist mit den gleichen Parame tern wie in Fig. 4c erzeugt, außer daß a1 und a2 beide für al le vier Kleinlinsen auf null gesetzt sind.

Das Bestrahlungsprofil in Fig. 4c und 4d wird mit dem Profil verglichen, das Pepler nach dem Stand der Technik er zeugt hat (gezeigt in Fig. 9b und 9d bei Pepler). Bei Pepler zeigt Fig. 9b ein unverschobenes paralleles Doppelrechteck, und Fig. 9d zeigt ein einfaches Rechteck. Der Vergleich der Be strahlungsprofile, die in den hier offenbarten und bei Pepler offenbarten Figuren gezeigt sind, zeigt, daß die Bestrahlungs profile gleich sind, außer daß die Bestrahlungsprofile bei Pe pler einen zentralen Lichtfleck haben, da sie Fernfeldbilder sind, wobei in dem mit der vorliegenden Ausführungsform er zeugten Bestrahlungsprofil kein zentraler Lichtfleck vorhanden ist. Bei den vielen Unterschieden zwischen der Methode von Pe pler und der hier beschriebenen Ausführungsform gilt folgen des: Die hier beschriebene Ausführungsform (1) erzeugt die Be strahlungsprofile mit weniger optischen Elementen als die von Pepler verwendete, um die gleichen Profile zu erzeugen, (2) kanalisiert die Bestrahlung nicht derartig, daß ein zentraler Lichtpunkt entsteht, wie es Pepler notwendigerweise tut und (3) läßt eine leichte Manipulierung der optischen Elemente zu, um das Bestrahlungsprofil zu ändern.

Fig. 4e stellt das Profil dar, das entsteht, wenn die Parameter von Fig. 4a geändert werden, indem für Kleinlinsen 3 und 4 θ = -30° gesetzt wird, und die anderen Parameter die gleichen sind, wie die, die das in Fig. 4a gezeigte Bestrah lungsprofil erzeugen.

Fig. 4f zeigt ein Bestrahlungsprofil in Form eines dic ken Trapezoids. Dieses Bestrahlungsprofil wird erzeugt, wenn die folgenden Parameter gewählt werden:

Tabelle 2

Fig. 4g stellt ein weiteres Bestrahlungsprofil eines dicken hohlen Quadrats unter Verwendung von Parametern dar, wie sie zur Erzeugung des in Fig. 4a dargestellten Profils verwendet wurden, außer daß a3 und a4 für die Kleinlinse 2 0,053 bzw. 0,02 sind. Die Parameter, die das Bestrahlungspro fil von Fig. 4g erzeugen, sind folgende:

Tabelle 3

Man beachte, daß die Anordnung, die das Bestrahlungsprofil von Fig. 4g erzeugt, eine Kleinlinse (Kleinlinse 1) mit einer ne gativen optischen Brechkraft und drei Kleinlinsen mit einer positiven Brechkraft hat (im Gegensatz zu der Anordnung, die das Bestrahlungsprofil von Fig. 4a erzeugt, die zwei Kleinlin sen mit negativer optischer Brechkraft und zwei Kleinlinsen mit positiver optischer Brechkraft hat). Ein genauer Blick auf Fig. 4a und Fig. 4g zeigt, daß die dort dargestellten dicken, hohlen Quadrate sich tatsächlich unterscheiden, obwohl sie die gleiche Gesamtform haben: die Intensitätsverteilungen auf der oberen Seite der dicken, hohlen Quadrate in Fig. 4a und Fig. 4g unterscheiden sich. Der Unterschied wird durch die ver schiedene Umverteilung der Strahlen, die die Strahlung dar stellen, die auf die Apertur-Kleinlinsen-Anordnungen fällt, auf dem Zielobjekt bewirkt: Die unterschiedliche Umverteilung wird durch die anderen Kleinlinsen bewirkt. Diese hier darge stellte Möglichkeit der Erfindung kann vorteilhafterweise ge nutzt werden, um das Intensitätsprofil der Strahlung, die auf die Apertur-Kleinlinsen-Anordnung fällt, durch Manipulation in verschiedene Bestrahlungsintensitätsprofile auf einem Zielob jekt zu ändern. Beispielsweise kann man ein ungleichmäßiges Profil einer einfallenden Strahlung homogenisieren, um ein gleichmäßigeres Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt zu er zeugen.

Die nächsten Figuren zeigen die Auswirkung der Änderung eines oder zweier Parameter auf das Bestrahlungsintensitäts profil. Fig. 4h stellt die sich ergebende Modifikation im Be strahlungsprofil von Fig. 4g dar, wenn die Kleinlinse 1 um 45° gedreht ist, während andere Parameter die gleichen sind wie in der Anordnung, die das in Fig. 4g gezeigte Bestrahlungsprofil erzeugt. Fig. 41 stellt die sich ergebende Modifikation im Be strahlungsprofil von Fig. 4g dar, wenn θ für die Kleinlinse 1 90° ist, während andere Parameter für die Kleinlinsen die gleichen sind wie in der Anordnung, die das in Fig. 4g gezeig te Bestrahlungsprofil erzeugt. Fig. 4j stellt die sich erge bende Modifikation im Bestrahlungsprofil von Fig. 4g dar, wenn für die Kleinlinse 1 gilt: θ ist 90° und a1 ist 0,07, während andere Parameter für die Kleinlinse die gleichen sind wie in der Anordnung, die das in Fig. 4g gezeigte Bestrahlungsprofil erzeugt.

Die Prinzipien der Erfindung können mit einem optischen Element mit einer optischen Brechkraft in nur einer Richtung implementiert werden. Beispielsweise zeigt Fig. 4k ein Be strahlungsprofil eines dünnen Quadrats auf einem Zielobjekt, das mit folgenden Parametern erzeugt ist:

Tabelle 4

Zwei der vier Kleinlinsen in dieser Anordnung (Kleinlinse 1 und 2) haben negative optische Brechkräfte in einer Richtung und eine optische Brechkraft von null in der anderen Richtung (d. h. Kleinlinse 1 und Kleinlinse 2 sind divergierende Zylin derkleinlinsen), und die beiden anderen Kleinlinsen (Kleinlin se 3 und 4) haben eine positive optische Brechkraft in einer Richtung und eine optische Brechkraft von null in der anderen Richtung (d. h. Kleinlinse 3 und 4 sind konvergierende zylin drische Kleinlinsen).

Fig. 41 zeigt das Bestrahlungsintensitätsprofil, das erzeugt wird, wenn θ für die Kleinlinse 3 und 4 30° ist und die anderen Parameter die gleichen sind wie die, die zur Er zeugung des in Fig. 4k gezeigten Profils verwendet werden.

Fig. 4m zeigt ein dünnes Trapezoid, das mit den folgenden Pa rametern erzeugt ist:

Tabelle 6

Natürlich sind die verschiedenen Bestrahlungsprofile, die erzeugt werden können, nicht auf die in Fig. 4 gezeigten beschränkt. Die in allen Fig. 4 dargestellten Prinzipien der Erfindung können mit der 2 × 2-Anordnung von quadratischen Aperturen als Bausteine (in Größe oder Form oder in Größe und Form entweder identisch oder verschieden) für weitere zweidi mensionale Anordnungen verwendet werden. Die Prinzipien der Erfindung können auch mit einer Anordnung von asymmetrischen Aperturen anstelle von symmetrischen Aperturen in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise kann die 2 × 2-Anordnung von quadratischen Aperturen durch Dreiecke mit der Spitze nach oben und mit der Spitze nach unten (eine Kombination von je einem dieser Dreiecke, die ein Quadrat bilden) implementiert werden. Bei asymmetrischen Aperturformen können verschiedene Abberationsparameter verwendet werden, um verschiedene Be strahlungsprofile auf einem Zielobjekt zu erzeugen. Die Prin zipien der Erfindung können auch mit Bausteinen n × n (oder n × m, wobei n nicht gleich m ist) von Apertur/Kleinlinsen- Kombinationen verschiedener Größe oder Form (oder beides), die alle asymmetrische, alle symmetrische oder kombinierte symme trische und asymmetrische Apertur/Kleinlinsen-Kombinationen sein können, in die Praxis umgesetzt werden. Außerdem ist die Anordnung der Aperturen und zugehörigen optischen Elemente nicht auf 2 × 2 beschränkt, sondern vielmehr kann eine Kombi nation irgendeiner Anzahl von Zeilen und Spalten von Kleinlin sen verwendet werden. Außerdem können die in Fig. 4 darge stellten Ergebnisse mit einer zweidimensionalen Anordnung von reflektierenden optischen Elementen anstelle von Kleinlinsen erzeugt werden, wenn man geeignete Parameter wählt, um ge wünschte Bestrahlungsprofile auf Zielobjekten zu erzeugen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Erfindung mit asymmetrischen oder symmetrischen Aperturen, die in einer einzigen Dimension angeordnet sind, in die Praxis um gesetzt werden. Wie beispielsweise in Fig. 5b schematisch ge zeigt, können mindestens drei quadratische Aperturen mit zuge hörigen Kleinlinsen (z. B. 522 und 523, der Einfachheit halber sind nur zwei Apertur/Kleinlinsen-Kombinationen mit Nummern bezeichnet) zu einer eindimensionalen Anordnung 520 angeordnet sein; wobei mindestens eine der Apertur/Kleinlinsen- Kombinationen positive optische Brechkraft und eine andere ne gative optische Brechkraft hat. Diese Anordnung 520 zusammen mit einem primären optischen Integratorelement (z. B. Linse 521) kann verwendet werden, um das Profil einer einfallenden Strahlung umzuformen (z. B. eine einfallende Strahlung mit un gleichmäßigem Profil wieder zu homogenisieren) und die einfal lende Strahlung effizient auf ein Zielobjekt 524 zu lenken. Das Bestrahlungsprofil auf einem Zielobjekt würde von folgen dem abhängen und wäre in bezug auf folgendes spezifisch: (1) die Formen der verwendeten Aperturen und (2) die Charakteri stika der verwendeten Kleinlinsen. Die Kleinlinsen können von den Aperturen getrennt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Erfindung mit asymmetrischen oder symmetrischen Aperturen, die in drei Dimensionen angeordnet sind, indem mehrere getrennte zweidimensional angeordnete in mehreren Apertur/Kleinlinsen- Kombinationen angeordnet sind, in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise können, wie in Fig. 5c schematisch gezeigt, vier Aperturen und vier Kleinlinsen (z. B. 532 und 533, der Einfachheit halber sind nur zwei mit Nummern bezeichnet) so angeordnet sein, daß jede Apertur/Kleinlinsen-Kombination an einer Ecke eines Quadrats (z. B. 530' oder 530") angeordnet ist; wobei die quadratische Anordnung der Apertur/Kleinlinsen- Kombinationen eine zweidimensionale Anordnung bildet. Man er hält dann eine dreidimensionale Anordnung 530, wenn man mehre re solcher zweidimensionaler Anordnungen (z. B. 530' und 530") anordnet. Die mehreren zweidimensionalen Anordnungen von Apertur/Kleinlinsen-Kombinationen können so angeordnet sein, daß die in verschiedenen zweidimensionalen Anordnungen befindlichen Apertur/Kleinlinsen-Kombinationen kongruent oder nichtkongruent übereinander angeordnet sind. Diese Anordnung 530 zusammen mit einem primären optischen Integratorelement (z. B. Linse 531) kann verwendet werden, um das Profil einer einfallenden Strahlung umzuformen und die einfallende Strah lung direkt auf ein Zielobjekt 534 zu lenken.

Eine dreidimensionale Anordnung von Apertur/Klein linsen-Kombinationen ermöglicht die Änderung des Bestrahlungs profils auf einem Zielobjekt durch Änderung des Einfallswin kels der Strahlung auf die dreidimensionale Apertur/Klein linsen-Anordnung. Eine dreidimensionale Anordnung der Aper tur/Kleinlinsen-Kombinationen ermöglicht auch die Änderung des Bestrahlungsprofils auf einem Zielobjekt durch Änderung der Ausrichtung der einzelnen zweidimensionalen Anordnungen, die die dreidimensionale Anordnung bilden, oder durch Änderung des Abstands zwischen den zweidimensionalen Anordnungen oder durch Änderung von beidem.

Die Anordnung der mehreren Apertur/Kleinlinsen-Kombi nationen in jeder der zweidimensionalen Anordnungen, die die dreidimensionale Anordnung bildet, kann geometrisch gleich oder anders sein, einschließlich unterschiedlicher geometri scher Größe und Form. Beispielsweise kann eine zweidimensiona le Anordnung einer Apertur/Kleinlinsen-Kombination in einer quadratischen Anordnung ausgebildet sein, während eine andere in einer rechteckigen Form oder in einer dreieckigen oder sechseckigen oder kreisförmigen (oder irgend ein anderes Viel eck) oder einer beliebigen Anordnung ausgebildet sein kann. Außerdem können die einzelnen Aperturen/Kleinlinsen die glei che Form bzw. die gleichen Parameter oder verschiedene Formen und Parameter haben.

Die Prinzipien der hier offenbarten Erfindung können mit Reflexionsoptiken als die optischen Elemente anstelle der Verwendung von Brechungsoptiken in der ein-, zwei- oder drei dimensionalen Anordnung umgesetzt werden.

Das Ergebnis der beschriebenen optischen Anordnung be ruht auf der Annahme, daß es sich um die Überlagerung der Beu gungsfelder der Teilstrahlaperturen handelt. Das Beugungsfeld wird mit dem Fresnelschen Integral erzeugt. Wenn der Strahl über jeder Teilstrahlapertur nicht räumlich kohärent ist, ist ein komplizierteres Integral erforderlich, und im allgemeinen könnte man keine vernünftige Nachbildung der Kleinlinsenaper tur erzeugen.

Fig. 6 stellt eine Ausführungsform der Erfindung in ei ner optischen Anordnung mit einer optischen Zoomkombination dar, um eine variable Punktgröße auf einem Zielobjekt zu er zeugen. Der Unterschied zwischen Fig. 3a und Fig. 6 ist, daß die Primärlinse 311 durch die optische Zoomkombination 61 er setzt ist. Die Zoomkombination 61 mit zwei Linsen 611 und 612 stellt eine effektive Primärlinse mit einer variablen Brenn weite dar, die die Änderung der Punktgröße auf dem Zielobjekt durch Änderung des Abstands d zwischen den beiden Linsen 611 und 612 ermöglicht. Wie bekannt, ist die effektive Brennweite für eine Zwei-Linsen-Zoomkombination gegeben durch:

1/f_eff = 1/f₁ + 1/f₂ - d/(f₁ × f₂) (4).

Dabei stellen d, f₁ und f₂ den Abstand zwischen den beiden Linsen 611 und 612 bzw. deren Brennweite dar. Die Ausführungs form der Zwei-Linsen-Zoomkombination ist als Beispiel be schrieben, da wie bekannt mehr als zwei Linsen verwendet wer den können, um die Zoomkombination 61 zu bilden. Wie ebenfalls bekannt, können reflektierende optische Elemente anstelle oder zusätzlich zu optischen Brechungselementen bei der Herstellung der Zoomkombination 61 verwendet werden.

Der Aufbau der Zoomkombination kann in Verbindung mit einer Anordnung von Aperturen (symmetrisch oder asymmetrisch) mit entsprechenden aberrierten oder nichtaberrierten optischen Elementen verwendet werden.

Außer daß sie brechend sind, können die oben beschrie benen optischen Elemente als Kleinlinsen reflektierend, beu gend-durchlässig oder beugend-reflektierend sein. Metallische reflektierende anamorphe oder nichtdrehsymmetrische Elemente können diamantengedreht sein. Fotolithographische Technologie kann verwendet werden, um jeden der oben beschriebenen Typen von Kleinlinsenanordnungen herzustellen. Fotoresist mit geeig neter Dicke wird normalerweise auf einen Glaswafer aufgewir belt und durch Brennen gehärtet. Kunststoff oder anderes op tisch geeignetes Material kann anstelle von Glas verwendet werden. Das Linsenoberflächenprofil wird im Fotoresist durch Belichtung mit UV-Licht durch Farb- oder Grauskalenmasken und anschließende Entwicklung des Fotoresists ausgebildet. Das Profil der Linsenoberfläche wird dann durch reaktives Ionenät zen oder Ionenfräsen in das Glas übertragen.

In einem alternativen Herstellungsverfahren löst das Grauskalenmaskenherstellungsverfahren die oben genannten Pro bleme. Fig. 7 zeigt eine Anordnung von positiven und negativen optischen Elementen, die nach der Grauskalenmaskentechnologie hergestellt sind. Gegenwärtig erfordern die inhärenten Nicht linearitäten dieses Verfahrens iterative Korrekturen an der Grauskalenmaske, um das gewünschte Kleinlinsenoberflächenpro fil genau herzustellen.

Die Prinzipien der hier offenbarten Erfindung können verwendet werden in zahlreichen Anwendungen, einschließlich Lasererwärmungsverfahren (einschließlich medizinischer und zahnmedizinischer Anwendungen), Laserbearbeitung, Erzeugnis markierung, Laserdiodenanordnungsintegration zum Pumpen von Lasern und Faserinjektion, fotolithographische Maskenausricht einrichtungen und Schrittmotore und Faserinjektionssysteme, ohne darauf beschränkt zu sein.

Die Strahlen der Bestrahlung, die mit dieser Erfindung auf einem Zielobjekt geformt werden, können das elektromagne tische Spektrum, einschließlich Röntgenstrahlen, Ultraviolett frequenzen, sichtbare Frequenzen, Infrarotfrequenzen, Millime terwellen und Mikrowellen, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Bestrahlungsquelle kann kohärent sein (wie bei La sern oder Masern) oder kann inkohärent sein (wie bei Bogenio nenlampen), die dann über eine Kleinlinse räumlich kohärent gemacht wird.

Die Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente können beispielsweise dadurch zu einer Apertur/Optikele menteinheit integriert sein, daß die Apertur durch die aktive Durchgangsfläche einer brechenden Kleinlinse, die aktive Re flexionsfläche einer reflektierenden Kleinlinse oder die akti ve Beugungsfläche eines optischen Beugungselements definiert ist. Außerdem beachte man, daß die optischen Elemente und der Primärstrahlintegrator als Einheit aus einem einzigen Material ausgebildet sein können. Wenn beispielsweise die optischen Elemente und der Primärintegrator optische Brechungselemente sind, dann kann man eine integrierte optische Struktur her stellen, bei der eine Seite der optischen Struktur die Klein linsen und die andere Seite den Primärstrahlintegrator dar stellt.

Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrie ben und dargestellt worden ist, versteht es sich, daß die Be schreibung nur darstellenden Charakter hat. Der Schutzbereich der Erfindung ist nur durch die beigefügten Ansprüche einge schränkt.

Claims

1. Mehrapertur-Bestrahlungsprofilformsystem mit:
einer Anordnung von Aperturen mit mindestens drei Aper turen; und
einer Anordnung von optischen Elementen mit optischer Brechkraft,
wobei jede Apertur in der Anordnung einem optischen Element der Anordnung von optischen Elementen zugeordnet ist und wobei mindestens ein optisches Element eine positive opti sche Brechkraft und mindestens ein Element eine negative opti sche Brechkraft hat.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Anordnung von Aperturen einen Füllfaktor von nahezu 100% hat.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anordnung von Aperturen eine eindimensionale Anordnung bildet.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anordnung von Aperturen eine zweidimensionale Anordnung bildet.

5. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anordnung von Aperturen eine dreidimensionale Geometrie bildet.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit Strahlung, die auf die Anordnung von Aperturen fällt, und mit einem Zielobjektbereich, der Strahlung aufnimmt, die durch das Zusammenwirken der einfallenden Strahlung mit der Anordnung von Aperturen und ihren zugeordneten optischen Elementen er zeugt wird.

7. System nach Anspruch 6, wobei die Anordnung von Aperturen und ihre zugehörigen optischen Elemente ein vorbe stimmtes Bestrahlungsmuster auf dem Zielobjektbereich erzeu gen.

8. System nach Anspruch 6, ferner mit einem primären optischen Element, wobei die Anordnung von Aperturen, die zu gehörigen optischen Elemente und das primäre optische Element ein vorbestimmtes Bestrahlungsmuster auf dem Zielobjektbereich erzeugen.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Aperturen in der Anordnung eine Form haben, die quadratisch, rechteckig oder sechseckig ist.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Aperturen eine Form haben, die 180° asymmetrisch ist, so daß eine Drehung der Aperturform um 180° um eine Achse senkrecht zur Oberfläche der Apertur eine umgekehrte Aperturform ergibt; und wobei einige der Aperturen, die an eine Apertur in der An ordnung von Aperturen angrenzt, um 180° in bezug auf die Aper tur umgedreht sind, um eine umgekehrte Form in bezug auf die Apertur zu haben.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Anordnung von Aperturen mindestens ein optisches Reflexion selement aufweist.

12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Anordnung von Aperturen mindestens ein optisches Beugungsele ment aufweist.

13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Anordnung von Aperturen mindestens ein optisches Brechungsele ment aufweist.

14. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Anordnung von Aperturen mindestens ein Fresnelsches optisches Element aufweist.

15. System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das primäre optische Element mehrere optische Elemente aufweist, die zu einer optischen Zoomkombination angeordnet sind.

16. System nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Anordnung von Aperturen, die zugehörigen optischen Elemente und das primäre optische Element das vorbestimmte Bestrah lungsmuster erzeugen.

17. Verfahren zur Bestrahlungsprofilformung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anordnen mehrerer Aperturen mit mindestens drei Apertu ren zu einer Anordnung von Aperturen; und
Anordnen von optischen Elementen mit optischer Brech kraft zu einer Anordnung von optischen Elementen,
wobei jede Apertur in der Anordnung von Aperturen einem optischen Element der Anordnung von optischen Elementen zuge ordnet ist und wobei mindestens ein optisches Element eine po sitive optische Brechkraft und mindestens ein Element eine ne gative optische Brechkraft hat.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Anordnung von Aperturen einen Füllfaktor von nahezu 100% hat.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die An ordnung von Aperturen eine eindimensionale Anordnung bildet.

20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die An ordnung von Aperturen eine zweidimensionale Anordnung bildet.

21. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die An ordnung von Aperturen eine dreidimensionale Anordnung bildet.

22. Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit den Schrit ten: Lenken von Strahlung, die auf die Anordnung von Aperturen fällt, und Anordnen eines Zielobjektbereichs, der Bestrahlung aufnimmt, die durch das Zusammenwirken der einfallenden Strah lung mit der Anordnung der Aperturen und ihren zugehörigen op tischen Elemente erzeugt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Anordnung von Aperturen und ihre zugeordneten optischen Elemente ein vorbe stimmtes Bestrahlungsmuster auf dem Zielobjektbereich erzeu gen.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, ferner mit dem Schritt: Anordnen eines primären optischen Elements, wobei die Anordnung von Aperturen, die zugeordneten optischen Elemente und das primäre optische Element ein vorbestimmtes Bestrah lungsmuster auf dem Zielobjektbereich erzeugt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei die Aperturen in der Anordnung eine Form haben, die quadra tisch, rechteckig oder sechseckig ist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei die Aperturen eine Form haben, die 180° asymmetrisch ist, so daß eine Drehung der Aperturform um 180° um eine Achse senk recht zur Oberfläche der Apertur eine umgekehrte Aperturform ergibt; und wobei einige der Aperturen, die an eine Apertur in der Anordnung von Aperturen angrenzen, um 180° in bezug auf die Apertur gedreht werden, um eine umgekehrte Form in bezug auf die Apertur zu haben.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, wobei die Anordnung von Aperturen mindestens ein optisches Refle xionselement aufweist.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, wobei die Anordnung von optischen Elementen mindestens ein optisches Beugungselement aufweist.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, wobei die Anordnung von optischen Elementen mindestens ein optisches Brechungselement aufweist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, wobei die Anordnung von optischen Elementen mindestens ein Fresnel sches optisches Element aufweist.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, wobei das primäre optische Element mehrere optische Elemente auf weist, die zu einer optischen Zoomkombination angeordnet sind.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, wobei die Anordnung von Aperturen, die zugehörigen optischen Elemen te und das primäre optische Element das vorbestimmte Bestrah lungsmuster erzeugen.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, fer ner mit dem Schritt: Ändern eines Parameters von mindestens einem, nämlich der Anordnung von Aperturen, der zugehörigen optischen Elemente und/oder des primären optischen Elements, um das vorbestimmte Bestrahlungsmuster auf dem Zielobjektbe reich zu ändern.