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Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, und ein optisches Verfahren zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten.
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Für die Kristallisation von Dünnfilmschichten beispielsweise für die Herstellung von Dünnfilmtransistoren (im Englischen: Thin Film Transistor; kurz: TFT) werden Laser eingesetzt. Als zu bearbeitender Halbleiter kommt insbesondere Silizium (kurz: Si), genauer a-Si zum Einsatz. Die Dicke der Halbleiterschicht beträgt z. B. 50 nm, welche sich typischerweise auf einem Substrat (z. B. Glassubstrat) oder einem sonstigen Träger befindet.
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Die Schicht wird mit dem Licht des Lasers, beispielsweise eines gepulsten Festkörperlasers, beleuchtet. Dabei wird das Licht mit einer Wellenlänge von z. B. von 532 nm oder 515 nm zu einer Beleuchtungslinie geformt, siehe z. B.
DE 10 2012 007 601 A1 oder
WO 2013/156384 A1 . Anhand einer Strahlformungseinrichtung kann der Laserstrahl derart geformt werden, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist. Anschließend kann anhand einer im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordneten Abbildungseinrichtung der so geformte Laserstrahl als die Beleuchtungslinie abgebildet werden, um die Beleuchtungslinie aus dem Licht des Laserstrahls zu erzeugen. Im Einzelnen: Die Strahlformungseinrichtung kann beispielsweise eine anamorphotische Optik umfassen und bezüglich einer ersten und einer zweiten Abbildungsachse unterschiedliche Abbildungseigenschaften aufweisen. Insbesondere kann die Strahlformungseinrichtung dazu eingerichtet sein, an einem Ort direkt vor der Abbildungseinrichtung aus Laserlicht einen Laserstrahl zu erzeugen, dessen Strahlprofil eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, wobei das Strahlprofil in der langen Achse eine (weitestgehend) homogenisierte (oder im Wesentlichen homogene) Intensitätsverteilung aufweist. Die Abbildungseinrichtung fokussiert dann (insbesondere ausschließlich) die kurze Achse des von der Strahlformungseinrichtung direkt vor der Abbildungseinrichtung erzeugten Strahlprofils, um die kurze Achse der Beleuchtungslinie zu erzeugen. Jedoch weist die Abbildungseinrichtung insbesondere hinsichtlich der langen Achse (im Wesentlichen) keinerlei fokussierende Eigenschaften auf, so dass die lange Achse des von der Strahlformungseinrichtung direkt vor der Abbildungseinrichtung erzeugten Strahlprofils quasi unverändert durch die Abbildungseinrichtung hindurchtreten und damit der langen Achse der Beleuchtungslinie entsprechen kann.
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Die Beleuchtungslinie weist demnach, wie das zuvor geformte Strahlprofil des Laserstrahls auch, eine kurze Achse und eine lange Achse auf, wobei – zum Zwecke der Klarstellung – insbesondere die kurze Achse des Strahlprofils des Laserstrahls vor Abbildung durch die Abbildungseinrichtung der kurzen Achse der Beleuchtungslinie entspricht und die lange Achse des Strahlprofils der (homogenisierten) langen Achse der Beleuchtungslinie entspricht. Die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie entlang der langen Achse ist idealerweise rechteckförmig und weist beispielsweise eine Länge (oder Halbwertsbreite; im Englischen: Full Width at Half Maximum, kurz: FWHM) von mehreren 100 mm, z. B. 750 mm bis 1000 mm oder länger, auf. Die Intensitätsverteilung entlang der kurzen Achse ist typischerweise gaussförmig und weist eine FWHM von etwa 5 μm bis 50 μm auf. Die kurze und die lange Achse bilden also ein relativ hohes Aspektverhältnis.
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Die Beleuchtungslinie wird mit einem Vorschub von ca. 1 mm/s bis 50 mm/s, vorzugsweise 10 mm/s bis 20 mm/s in Richtung der kurzen Achse über die Halbleiterschicht geführt. Die Intensität (im Fall von Dauerstrichlasern) bzw. die Pulsenergie (im Fall von gepulsten Lasern) des Lichtstrahls wird derart eingestellt, dass die Halbleiterschicht kurzzeitig (d. h. auf einer Zeitskala von etwa 50 ns bis 100 μs) aufschmilzt und sich als kristalline Schicht mit verbesserten elektrischen Eigenschaften wieder verfestigt.
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Die Qualität der erzeugten Beleuchtungslinie hängt insbesondere von deren entlang der kurzen und/oder der langen Achse integrierten, räumlichen Intensitätsverteilung ab und hat Einfluss auf das mit der Beleuchtungslinie zu verarbeitende Material. So bewirken bei der Kristallisation von amorphen Siliziumschichten bereits geringe Inhomogenitäten der Intensitätsverteilung entlang der langen Achse, also beispielweise lokale Abweichungen oder Modulationen der absoluten Intensität von einer (idealen) homogenen Intensitätsverteilung im niedrigen einstelligen Prozentbereich (z. B. ca. 2%), beim Vorschub der Beleuchtungslinie ihrerseits räumliche Inhomogenitäten in der Kristallstruktur (z. B. durch lokale Variation der Korngröße), die Einfluss auf die Qualität der Dünnfilmschicht und damit auch auf die Qualität des Dünnfilmtransistors haben. Daraus ergibt sich folgender Zusammenhang: Je homogener (d. h. gleichmäßiger) die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie ist, desto homogener (gleichmäßiger) ist die Kristallstruktur der Dünnfilmschicht und desto homogener (gleichmäßiger) sind die Eigenschaften eines daraus gebildeten Endprodukts, wie zum Beispiel die TFTs einer Bildschirmfläche in einem Anzeigegerät (z. B. Bildschirm, Monitor, usw.).
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Vor diesem Hintergrund ist eine möglichst homogene Intensitätsverteilung wünschenswert, insbesondere eine Gleichheit der Intensität über die gesamte Ausdehnung der Beleuchtungslinie entlang der langen Achse.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes optisches System zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, anzugeben, welches die Erzeugung einer zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten qualitativ hochwertigen Beleuchtungslinie ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird anhand eines optischen Systems nach Anspruch 1 und anhand eines optischen Verfahrens nach Anspruch 18 gelöst.
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Ein optisches System zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, umfasst eine Strahlformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine (insbesondere zur langen Achse senkrecht orientierte) kurze Achse aufweist, und eine im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordnete (insbesondere zylindrische) Abbildungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl (insbesondere die kurze Achse des so geformten Laserstrahls) als (oder auf) eine Beleuchtungslinie abzubilden. Als das Strahlprofil des Laserstrahls wird insbesondere ein Strahlprofil des Laserstrahls (insbesondere direkt) vor Abbildungseinrichtung verstanden. Das optische System umfasst ferner eine Blendeneinrichtung mit mindestens einem Blendenelement, das im Strahlengang des Laserstrahls in mindestens eine Seite des Strahlprofils, die sich entlang (insbesondere im Wesentlichen parallel zu) der langen Achse des Strahlprofils erstreckt, derart hineinragt, dass durch teilweises (insbesondere lediglich teilweises) Ausblenden des Strahlprofils durch das mindestens eine Blendenelement das Strahlprofil (insbesondere hinter oder direkt hinter der Blendeneinrichtung, und zwar im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor oder direkt vor der Blendeneinrichtung) eine lokal begrenzte (insbesondere zur langen Achse oder zum Kreuzungspunkt aus langer und kurzer Achse hin gewölbte) Einbuchtung an der mindestens einen Seite des Strahlprofils aufweist.
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Mit anderen Worten: Durch die Anordnung des mindestens einen Blendenelements kann, indem das mindestens eine Blendenelement nur einen Teil des Strahlprofils ausblendet, das Strahlprofil hinter (oder direkt hinter) der Blendeneinrichtung im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor (oder direkt vor) der Blendeneinrichtung) eine lokal begrenzte Einbuchtung aufweisen. Die lokal begrenzte Einbuchtung kann im Sinne einer lokalen Einschnürung des Strahlprofils verstanden werden, d. h. im Vergleich zum Strahlprofil des Laserstrahls vor der Blendeneinrichtung kann man sich das Strahlprofil des Laserstrahls hinter der Blendeneinrichtung als lokal eingedrückt vorstellen. Das mindestens eine Blendenelement kann also dazu eingerichtet sein, den Laserstrahl, insbesondere entlang der langen Achse des Strahlprofils, teilweise, und zwar insbesondere nur teilweise, derart auszublenden, dass das Strahlprofil eine lokale Einschnürung aufweist oder lokal eingedrückt ist.
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Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass das durch die Blendeneinrichtung teilweise ausgeblendete Strahlprofil nach Abbildung durch die Abbildungseinrichtung eine Beleuchtungslinie erzeugen werden kann, deren entlang der kurzen Achse integrierte, räumliche Intensitätsverteilung an einer bestimmten Position, die der Position des mindestens einen Blendenelements hinsichtlich der langen Achse entspricht, die lokale Intensität gezielt reduziert ist, so dass hierdurch ein ohne Anwesenheit der Blendeneinrichtung vorhandenes lokales Intensitätsmaximum verringert oder gar kompensiert werden kann. Somit können Intensitätsspitzen in der Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie vermieden werden, um die Intensitätsverteilung am Ort der ursprünglichen Intensitätsspitze zu glätten. Dies ermöglicht eine verbesserte Homogenisierung der Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie und damit die Erzeugung einer zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten qualitativ hochwertigen Beleuchtungslinie.
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Das mindestens eine Blendenelement kann eine Mehrzahl Blendenelemente sein. Hinsichtlich der Ausführungen zu dem mindestens einen Blendenelement kann jedes Blendenelement der Mehrzahl Blendenelemente als dieses mindestens eine Blendenelement realisiert sein.
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Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement kann/können im Strahlengang des Laserstrahls hinter (insbesondere direkt hinter) der Strahlformungseinrichtung angeordnet sein. Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement kann/können im Strahlengang des Laserstrahls vor (insbesondere direkt vor) der Abbildungseinrichtung angeordnet sein. Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement kann/können im Strahlengang des Laserstrahls aber auch hinter (insbesondere direkt hinter) der Abbildungseinrichtung angeordnet sein. Die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement kann/können im Strahlengang des Laserstrahls an einem Ort abseits einer zu einer Fokalebene der Abbildungseinrichtung konjugierten Ebene angeordnet sein. Insbesondere kann/können die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement im Strahlengang des Laserstrahls an einem Ort zwischen einer Fokalebene der Abbildungseinrichtung und einer zu der Fokalebene der Abbildungseinrichtung konjugierten Ebene angeordnet sein. Zum Beispiel kann/können die Blendeneinrichtung und/oder das mindestens eine Blendenelement im Strahlengang des Laserstrahls an einem Ort zwischen einer Fokalebene der Abbildungseinrichtung und der zu der Fokalebene der Abbildungseinrichtung nächstgelegenen konjugierten Ebene angeordnet sein. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass das mindestens eine Blendenelement an einem Ort angeordnet werden kann, an dem die Intensität (also die Leistung pro Fläche) des Laserstrahls relativ gering ist (im Vergleich zu einem Ort, der einer konjugierten Ebene entspricht) und damit die Reduzierung der Intensität durch Ausblenden anhand des Blendenelements relativ feinfühlig bzw. relativ genau erfolgen kann.
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Das mindestens eine Blendenelement kann für Licht des Laserstrahls lichtundurchlässig und/oder reflektierend und/oder absorbierend ausgebildet sein. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass der anhand des Blendenelements ausgeblendete Lichtanteil des Strahlprofils gezielt aus dem optischen System entfernt und somit ein unkontrollierter Einfluss dieses Lichtanteils beispielsweise auf die Beleuchtungslinie vermieden werden kann.
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Die Blendeneinrichtung kann eine Kühleinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Blendenelement derart zu kühlen, dass es eine vorbestimmte Temperatur im Wesentlich konstant aufweist. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass es anhand des Laserstrahls zu lokaler Aufheizung eines oder mehrerer Blendenelemente nicht kommt. Somit können durch eine derartige Aufheizung erzeugte Luftschlieren oder Luftverwirbelungen im Strahlengang des Laserstrahls vermieden werden, die zu einer zeitlichen und/oder räumlichen Schwankung der Intensität der Beleuchtungslinie führen könnten.
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Das mindestens eine Blendenelement kann gegenüber der Blendeneinrichtung (und insbesondere auch gegenüber der Strahlformungseinrichtung und/oder der Abbildungseinrichtung) fest angeordnet sein. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass eine relativ einfache und stabile (also verlässliche) Realisierung der Blendeneinrichtung und damit auch des optischen Systems möglich ist.
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Alternativ kann das mindestens eine Blendenelement gegenüber der Blendeneinrichtung (und insbesondere auch gegenüber der Strahlformungseinrichtung und/oder der Abbildungseinrichtung) räumlich, insbesondere entlang des Strahlengangs des Laserstrahls und/oder transversal zum Strahlengang des Laserstrahls, veränderbar angeordnet sein. Zum Beispiel kann das mindestens eine Blendenelement derart räumlich veränderbar angeordnet sein, dass es im Strahlengang des Laserstrahls in die mindestens eine Seite des Strahlprofils räumlich unterschiedlich weit hineinragen kann. Somit kann der Lichtanteil, der durch das Blendenelement aus dem Strahlprofil ausgeblendet wird, verändert und/oder die Form der durch Ausblenden im Strahlprofil erzeugten lokal begrenzten Einbuchtung gestaltet werden. Das mindestens eine Blendenelement kann (insbesondere entlang der kurzen Achse) verschiebbar angeordnet sein und/oder die Blendeneinrichtung dazu eingerichtet sein, das mindestens eine Blendenelement gegenüber dem Strahlprofil des Laserstrahls (und insbesondere auch gegenüber der Strahlformungseinrichtung und/oder der Abbildungseinrichtung) zu verschieben. Sofern eine Mehrzahl Blendenelemente vorgesehen ist, können die Blendenelemente untereinander jeweils unabhängig voneinander räumlich veränderbar angeordnet sind. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass durch eine veränderte Anordnung des mindestens einen Blendenelements flexibel auf eine (möglicherweise über die Zeit) veränderte Intensitätsverteilung im Strahlprofil und/oder in der Beleuchtungslinie reagiert werden kann.
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Das optische System kann eine Sensoreinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine räumliche Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie zu ermitteln oder zu erfassen. Das optische System kann ferner eine Rechnereinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, die räumliche Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie insbesondere hinsichtlich eines Intensitätsmaximums zu analysieren. Die Blendeneinrichtung kann dazu eingerichtet sein, auf Basis des analysierten Intensitätsmaximums in der räumlichen Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie das mindestens eine Blendenelement räumlich derart anzuordnen und/oder eine Mehrzahl Blendenelement räumlich zueinander derart anzuordnen, dass durch die lokal begrenzte Einbuchtung des Strahlprofils das Intensitätsmaximum in der räumlichen Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie (insbesondere zumindest teilweise) reduziert und/oder kompensiert wird. In diesem Sinne kann die Blendeneinrichtung als eine Steuereinheit verstanden werden, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des von der Rechnereinheit analysierten Intensitätsmaximums in der räumlichen Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie das mindestens eine Blendenelement räumlich veränderlich anzuordnen. Dies hat die Wirkung und den Vorteil, dass durch eine veränderte Anordnung des mindestens einen Blendenelements und/oder durch eine veränderte Form der sich durch die Mehrzahl Blendenelemente ergebenden Gesamtblende flexibel auf eine (möglicherweise über die Zeit) aufgetretene Veränderung der Intensitätsverteilung in der durch das optische System erzeugten Beleuchtungslinie reagiert werden kann.
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Das optische System kann eine Laserstrahlungsquelle zum Bereitstellen des Laserstrahls umfassen. Es versteht sich jedoch, dass es für den erfindungsgemäßen Gegenstand ausreichend ist, lediglich das mindestens eine Blendenelement zu spezifizieren, welches dazu eingerichtet ist, in das Strahlprofil des Laserstrahls hineinzuragen. Denn es ist im Rahmen einer gängigen und üblichen Praxis durchaus möglich, das mindestens eine Blendenelement in seiner Struktur und Relation gegenüber dem (Strahlprofil des) Laserstrahls zu definieren, obwohl die Laserstrahlungsquelle zum Bereitstellen des Laserstrahls selbst nicht als Teil eines anspruchsgemäßen Gegenstands definiert ist.
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Eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten weist insbesondere eines der oben beschriebenen optischen Systeme auf. Zusätzlich kann die Anlage auch einen Träger umfassen, auf welchen eine Materialschicht aufbringbar oder aufgebracht ist. Die Anlage kann dazu ausgebildet und angeordnet sein, die Materialschicht mit der durch das optische System erzeugten Beleuchtungslinie zu beaufschlagen, um die Materialschicht zumindest durch kurzzeitiges Aufschmelzen zu verarbeiten. Das optische System kann aber auch als ein unabhängiges Modul ausgebildet sein, welches in eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten quasi als Aufrüstung (im Englischen: upgrade) nachträglich eingebracht werden kann. Insofern kann das optische System gegenüber einer solchen Anlage auch als separate Vorrichtung verstanden und beansprucht werden.
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Ein optisches Verfahren zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung, insbesondere zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten, umfasst die Schritte:
- – Formen eines Laserstrahls (beispielsweise anhand einer Strahlformungseinrichtung) derart, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist,
- – Abbilden (insbesondere lediglich der kurzen Achse) des so geformten Laserstrahls als eine Beleuchtungslinie (beispielsweise anhand einer Abbildungseinrichtung), und
- – Bereitstellen mindestens eines Blendenelements einer Blendeneinrichtung, das im Strahlengang des Laserstrahls in mindestens eine Seite des Strahlprofils, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils erstreckt, derart hineinragt, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils das Strahlprofil eine lokal begrenzte Einbuchtung an der mindestens einen Seite des Strahlprofils aufweist.
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Sofern in dieser Anmeldung von Licht die Rede ist, kann darunter Laserlicht verstanden werden. Andererseits kann unter Laserlicht oder Laserstrahlung auch Licht bzw. Lichtstrahlung im Allgemeinen verstanden werden. Insofern ist die vorliegende Erfindung nicht auf Laserlicht beschränkt, sondern ist vielmehr ganz allgemein auf die Homogenisierung eines (quasi beliebigen) Lichtstrahls gerichtet.
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Soweit in dieser Beschreibung ein Verfahren bzw. einzelne Schritte eines Verfahrens zum Homogenisieren der Intensität von Laserstrahlung beschrieben wird/werden, kann das Verfahren bzw. können einzelne Schritte des Verfahrens durch ein entsprechend ausgestaltetes optisches System oder eine entsprechend ausgestaltete Einrichtung des optischen Systems ausgeführt werden. Analoges gilt für die Erläuterung des optischen Systems, die Verfahrensschritte beispielsweise anhand der Blendeneinrichtung ausführt. Insoweit sind Vorrichtungs- und Verfahrensmerkmale dieser Beschreibung äquivalent. Insbesondere ist es möglich, das Verfahren mit einer Steuereinheit (z. B. einem Computer) zu realisieren, auf dem ein entsprechendes erfindungsgemäßes Programm ausgeführt wird. Im Übrigen ist eine beliebige Kombination der unten beschriebenen, im Zusammenhang mit den Figuren erläuterten Merkmale denkbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert, von denen
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1a, 1b eine schematische Übersichtsdarstellung eines optischen Systems für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigen,
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2 ein Beispiel für die Intensitätsverteilung einer mit dem optischen System aus 1a, 1b erzeugten Beleuchtungslinie zeigt,
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3 eine schematische Darstellung der Wirkung einer inhomogenen Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie auf die Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigt,
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4a–4d eine schematische Übersichtsdarstellung eines erfindungsgemäßen optischen Systems für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten zeigen,
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5a, 5b Beispiele für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie zeigen,
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6a, 6b weitere Beispiele für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie zeigen,
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7 ein Beispiel für die Wirkung einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung auf die Intensitätsverteilung der Beleuchtungslinie im Vergleich zur Abwesenheit einer derartigen Blendeneinrichtung zeigt,
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8 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung zeigt,
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9 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung zeigt, und
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10a, 10b eine weitere schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung aus 9 zeigen.
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Ein optisches System für eine Anlage zur Bearbeitung von Dünnfilmschichten ist in 1a, 1b gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das optische System 10 umfasst eine Strahlformungseinrichtung 12, die dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl 14 derart zu formen, dass ein Strahlprofil 16 (im Folgenden auch mit 36 bezeichnet) des Laserstrahls 14 eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, sowie eine im Strahlengang des Laserstrahls 14 der Strahlformungseinrichtung 12 nachgeordnete Abbildungseinrichtung 18, die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl 14 als eine Beleuchtungslinie 22 abzubilden. Die Abbildungseinrichtung 18 erzeugt somit aus der durch die Strahlformungseinrichtung 12 kurzen Achse des Laserstrahls 14 die kurze Achse der Beleuchtungslinie 22.
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Per Konvention sollen in den Figuren die kurze Achse parallel zur x-Achse, die lange Achse parallel zur y-Achse und die optische Achse des optischen Systems 10 parallel zur z-Achse verlaufen. In den 1a und 1b ist im oberen Bildteil das optische System 10 beispielsweise von oben gesehen dargestellt, und im unteren Bildteil beispielsweise von einer Seite gesehen dargestellt.
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Die Strahlformungseinrichtung
12 kann beispielsweise die in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigte anamorphotische Optik
42 darstellen oder umfassen. Insbesondere kann die Strahlformungseinrichtung
12 eine oder mehrere der in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigten Komponenten
20,
54,
56,
58,
62,
66,
68,
74 umfassen.
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Mit anderen Worten: Die Strahlformungseinrichtung 12 kann durch eine (zur x-Achse des Koordinatensystems parallele) erste Abbildungsachse x, eine (zur y-Achse des Koordinatensystems parallele) zur ersten Abbildungsachse x senkrechte zweite Abbildungsachse y und eine zur ersten und zur zweiten Abbildungsachse x, y senkrechte (zur z-Achse des Koordinatensystems parallele) optische Achse beschrieben werden. Die Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise als anamorphotische Optik 42) hat bezüglich der ersten und der zweiten Abbildungsachse x, y unterschiedliche Abbildungseigenschaften. Die Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise als anamorphotische Optik 42) kann dazu eingerichtet sein, am Ort ”16” vor der Abbildungseinrichtung 18 (siehe z. B. 1a, 1b, 4a, 4b, 4d) aus Laserlicht einen Laserstrahl 14 zu erzeugen, dessen Strahlprofil 16 eine lange Achse (y) und eine kurze Achse (x) aufweist, wobei das Strahlprofil in der langen Achse (y) eine weitestgehend homogenisierte (oder im Wesentlichen homogene) Intensitätsverteilung aufweist.
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In Einzelnen: Die Strahlformungseinrichtung 12 kann (insbesondere als anamorphotische Optik 42) umfassen (siehe 1b):
- – eine erste Kollimationszylinderlinse 54 zur Kollimation von (beispielsweise aus einer oder mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse x austretenden Lichtstrahlen,
- – eine zweite Kollimationszylinderlinse 56 zur Kollimation von (beispielsweise aus der einen oder den mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse y austretenden Lichtstrahlen,
- – eine im Strahlengang hinter der ersten Kollimationszylinderlinse 54 angeordnete Zylinderlinse 58 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf ein erstes Zwischenbild 60,
- – eine im Strahlengang hinter der ersten Kollimationszylinderlinse 54 angeordnete Zwischenkollimationszylinderlinse 58' zur Kollimation der Lichtstrahlen des ersten Zwischenbilds 60,
- – eine im Strahlengang hinter dem ersten Zwischenbild 60, insbesondere hinter der Zwischenkollimationszylinderlinse 58' angeordnete weitere Zylinderlinse 62 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf ein zweites Zwischenbild 64,
- – eine im Strahlengang hinter der Zylinderlinse 58 zur Fokussierung der Lichtstrahlen bezüglich der Achse x auf das erste Zwischenbild 60 angeordnete anamorphotische Homogenisierungsoptik 68 zur (weitest gehenden) Homogenisierung der (beispielsweise aus der einen oder den mehreren Lichtleitfasern 20) bezüglich der Achse x austretenden Lichtstrahlen, und/oder
- – eine im Strahlengang hinter der anamorphotischen Homogenisierungsoptik 68 angeordnete Kondensorzylinderlinse 74 zur Überlagerung der homogenisierten Laserstrahlen auf der Beleuchtungslinie 22.
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Die Abbildungseinrichtung
18 kann beispielsweise die in
4 bis
6 der
DE 10 2012 007 601 A1 gezeigte Komponente
66 umfassen oder darstellen. Im letzteren Fall stellt die Abbildungseinrichtung
18 also beispielsweise eine Fokussierzylinderlinsenoptik
66 dar, die im Strahlengang hinter dem zweiten Zwischenbild
64 angeordnet ist und zur Fokussierung der Lichtstrahlen
14 bezüglich der Achse x auf die Beleuchtungslinie
22 dient.
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Die der Strahlformungseinrichtung 12 nachgeordnete Abbildungseinrichtung 18 greift also das Strahlprofil 16 z. B. am Zwischenbild 64 vor der Abbildungseinrichtung 18 auf (siehe z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil) und bildet den Laserstrahl 14 als die Beleuchtungslinie 22 ab, wobei lediglich (genauer: ausschließlich) die kurze Achse des Strahlprofils 16, nicht jedoch die homogenisierte lange Achse des Strahlprofils 16 fokussiert wird. Die Abbildungseinrichtung 18 bildet nicht-beugungsbegrenzt ab.
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Die durch das optische System 10 erzeugte Beleuchtungslinie 22 kann für die Kristallisation von Dünnfilmschichten, beispielsweise für die Herstellung von Dünnfilmtransistoren (im Englischen: Thin Film Transistors; kurz: TFT) verwendet werden. Dabei wird eine zu bearbeitende Halbleiterschicht mit der Beleuchtungslinie 22 beaufschlagt und über die Halbleiterschicht geführt, wobei die Intensität der Beleuchtungslinie 22 derart eingestellt ist, dass die Halbleiterschicht kurzzeitig aufschmilzt und sich als kristalline Schicht mit verbesserten elektrischen Eigenschaften wieder verfestigt.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Beleuchtungslinie 22 eine entlang der kurzen Achse (also entlang der x-Achse) integrierte Intensitätsverteilung 24 auf, die annäherungsweise rechteckförmig, d. h. entlang der langen Achse (also entlang der y-Achse) idealerweise homogen ausgebildet ist. Jedoch bleibt es normalerweise nicht aus, dass in der Intensitätsverteilung 24 ein oder mehrere (wenn auch kleine) lokale Intensitätsmaxima 26 auftreten (siehe 2), welche eine geringe Inhomogenität der Intensitätsverteilung 24, also beispielsweise eine lokale Abweichung oder Modulation der absoluten Intensität von einer (idealen) homogenen Intensitätsverteilung 24 im niedrigen einstelligen Prozentbereich, wie z. B. 2%, bewirken.
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Wie in 3 gezeigt, verursachen derartigen Intensitätsmaxima/Inhomogenitäten 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 die Qualität des zu verarbeitenden Materials. Beim Vorschub (siehe den nach unten gerichteten Pfeil in 3) der Beleuchtungslinie 22 beeinflussen nämlich die räumlichen Intensitätsmaxima/Inhomogenitäten 26 der Intensitätsverteilung 24 etwa durch eine lokale Variation der Korngrößen in der Kristallstruktur die Qualität der Dünnfilmschicht 28 und damit auch die Qualität eines aus einer derartigen Dünnfilmschicht 28 erzeugten Dünnfilmtransistors. 3 zeigt, dass an der räumlichen Position eines lokalen Intensitätsmaximums 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 die anhand der Beleuchtungslinie 22 erzeugte Dünnfilmschicht 28 eine Abweichung, nämlich einen Unterschied in der Kristallstruktur aufweist, die, wie z. B. im unteren Teil der 3 als regelmäßig wiederkehrende Streifen gezeigt, anhand von Dunkelfeldbeleuchtung unter einem Mikroskop sichtbar gemacht werden können. Typische Inhomogenitäten, die entlang der langen Achse (y) der Beleuchtungslinie 22 (und damit in der Dünnfilmschicht 28) auftreten, haben eine Periode von beispielsweise 0,1 mm bis 1 mm Länge (sog. ”kurzwellige” Modulationen) oder größer, also z. B. 10 mm bis 100 mm oder gar 500 mm (sog. ”langwellige” Modulation).
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Es ist daher wünschenswert, eine möglichst homogene Intensitätsverteilung 24, d. h. eine Gleichheit der Intensität über die gesamte Ausdehnung der Beleuchtungslinie 22 entlang der langen Achse (y-Achse) ohne das Auftreten großer Intensitätsmaxima 26 zu realisieren.
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Erfindungsgemäß weist das optische System 10 deshalb eine Blendeneinrichtung 30 auf, siehe 4a bis 10b. Die Blendeneinrichtung 30 umfasst mindestens ein Blendenelement 32, 32a, 32b, das im Strahlengang des Laserstrahls 14 in mindestens eine Seite 34a, 34b des Strahlprofils 16, 36 des Laserstrahls 14, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 16, 36 (also parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hineinragt (wie im oberen Bildteil von 4b angedeutet), dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 16, 36 anhand des mindestens einen Blendenelements 32, 32a, 32b das Strahlprofil 16, 36 im Strahlengang direkt hinter der Blendeneinrichtung 30 eine lokal begrenzte Einbuchtung 38, 38a, 38b an der mindestens einen Seite 34a, 34b des Strahlprofils 16, 36 aufweist (wie in 5a und 5b jeweils im unteren Bildteil dargestellt). In den 4a und 4c sowie im oberen Bildteil von 4b ist das optische System 10 beispielsweise von einer Seite gesehen dargestellt, und in 10b sowie im unteren Bildteil von 4b beispielsweise von oben gesehen dargestellt. In den 4d und 10a ist das optische System 10 beispielsweise von schräg oben gesehen dargestellt. Das in 4c und 4d gezeigte optische System 10 weist zur Kompaktifizierung des Systems 10 einen gefalteten Strahlengang auf, jedoch wird das erfindungsgemäße Funktionsprinzip der Blendeneinrichtung 30 hierdurch nicht beeinträchtigt.
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Das in 5a dargestellte Beispiel einer Blendeneinrichtung 30 weist nicht nur ein einziges Blendenelement 32, sondern eine Mehrzahl Blendenelemente 32a, 32b auf. Zum Beispiel umfasst die in 5a gezeigte Blendeneinrichtung 30 zwei spiegelbildlich einander entsprechende Blendenelemente 32a und 32b. Ein erstes Blendenelement 32a ragt im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine erste Seite 34a des Strahlprofils 36, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hinein, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des ersten Blendenelements 32a das Strahlprofil 36 eine erste lokal begrenzte Einbuchtung 38a an der ersten Seite 34a des Strahlprofils 36 aufweist. Ein zweites Blendenelement 32b ragt im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine zweite Seite 34b des Strahlprofils 36, die sich ebenfalls der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt und gegenüber der ersten Seite 34a des Strahlprofils 36 angeordnet ist, derart hinein, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des zweiten Blendenelements 32b das Strahlprofil 36 eine zweite lokal begrenzte Einbuchtung 38b an der zweiten Seite 34b des Strahlprofils 36 aufweist.
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Das in 5b dargestellte Beispiel einer Blendeneinrichtung 30 weist lediglich ein Blendenelement 32 auf, dass sich im Strahlengang des Laserstrahls 14 in eine Seite 34 des Strahlprofils 36, die sich entlang der langen Achse des Strahlprofils 36 (parallel zur y-Achse) erstreckt, derart hineinragt, dass durch teilweises Ausblenden des Strahlprofils 36 anhand des einen Blendenelements 32 das Strahlprofil 36 (lediglich) eine lokal begrenzte Einbuchtung 38 an der einen Seite 34 des Strahlprofils 36 aufweist.
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Es ist also möglich, dass die Blendeneinrichtung 30 lediglich ein Blendenelement 32 oder eine Mehrzahl Blendenelemente 32a, 32b aufweist. Das oder die Blendenelemente 32, 32a, 32b sind für das Licht des Laserstrahls 14 beispielsweise lichtundurchlässig, reflektierend oder absorbierend ausgebildet. Das mindestens eine Blendenelement 32 oder die Mehrzahl Blendenelemente 32, 32a, 32b formen die Apertur zur verbesserten Homogenisierung der Beleuchtungslinie 22.
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Wie in 5a und 5b dargestellt, hat die erfindungsgemäße Blendeneinrichtung 30 die Wirkung, dass das durch die Blendeneinrichtung 30 bzw. deren Blendenelemente) 32, 32a, 32b teilweise ausgeblendete Strahlprofil 36 nach Abbildung durch die Abbildungseinrichtung 18 eine Beleuchtungslinie 22 erzeugt wird, deren entlang der kurzen Achse (also parallel zur x-Achse) integrierte, räumliche Intensitätsverteilung 24 an einer bestimmten Position, die der Position des mindestens einen Blendenelements 32, 32a, 32b auf der langen (y-)Achse entspricht (vergleiche z. B. die gestrichelten Linien in 5b), die lokale Intensität gezielt verringert ist, so dass hierdurch ein ohne Anwesenheit der Blendeneinrichtung 30 vorhandenes lokales Intensitätsmaximum 26 reduziert oder gar vollständig kompensiert werden kann. Somit können Intensitätsspitzen 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 vermieden und eine verbesserte Homogenisierung der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 realisiert werden.
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Die in 5a gezeigte Blendenelemente 32a, 32b sind derart geformt, dass die Intensität in der Mitte der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 teilweise ausgeblendet, also abgesenkt, und damit an die Intensität an den Rändern der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 angeglichen wird. Insofern ist das in 5 zu kompensierende Intensitätsmaximum 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 ein relativ breites Intensitätsmaximum 26, das sich (fast) über die gesamte lange Achse der Beleuchtungslinie 22 erstreckt.
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Kommt hingegen ein Blendenelement 32 zum Einsatz, das in seiner Länge, die zur Ausblendung des Strahlprofils 36 wirksam ist, kürzer ist als die Gesamtlänge der langen Achse der Beleuchtungslinie 22 (wie z. B. in 5b gezeigt), dann kann hiermit ein relativ schmales, also lokal recht begrenztes Intensitätsmaximum 26 in der Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 kompensiert werden.
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6a und 6b zeigen weitere Beispiele für die Wirkung der erfindungsgemäßen Blendeneinrichtung 30 auf die Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22. In 6a ist die ein Intensitätsmaximum 26 aufweisende Intensitätsverteilung 24' der Beleuchtungslinie 22 in Abwesenheit der Blendeneinrichtung 30 gezeigt. In Anwesenheit der Blendeneinrichtung 30 erzeugt das Blendenelement 32 im Strahlprofil 36 direkt hinter der Blendeneinrichtung 30 eine Intensitätsverteilung 24'' des Strahlprofils 36 mit einer lokalen Einbuchtung 38, so dass das Intensitätsmaximum 26 kompensiert wird und – im Vergleich zur vorherigen Intensitätsverteilung 24' – eine hinsichtlich der Homogenisierung verbesserte Intensitätsverteilung 24 erreicht wird (siehe 6b).
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Werden sämtliche Intensitätsmaxima 26 in der Intensitätsverteilung 24' der Beleuchtungslinie 22' anhand der Blendeneinrichtung 30 eliminiert, so kann damit eine insgesamt deutlich geglättete Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 erreicht werden (siehe 7), die sich innerhalb einer vorgegebenen Bande erstreckt (siehe die gestrichelten Linien in 7).
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Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b der Blendeneinrichtung 30 gegenüber der Blendeneinrichtung 30 fest angeordnet ist. Dies ist beispielsweise in 8 gezeigt. Dort weist die Blendeneinrichtung 30 zwei Blendenelemente 32a und 32b mit Freiformkurven auf, die durch Fräsen hergestellt wurden und an eine zuvor ermittelte Intensitätsverteilung 24 der durch das optische System 10 erzeugten Beleuchtungslinie 22 angepasst ist (wie weiter unten beschrieben).
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Alternativ hierzu kann das oder können die Blendenelemente 32, 32a, 32b der Blendeneinrichtung 30 gegenüber der Blendeneinrichtung 30 räumlich veränderbar angeordnet sein. Insbesondere bedeutet dies, dass bei einer Mehrzahl Blendenelemente 32a, 32b die Blendenelemente 32a, 32b untereinander jeweils unabhängig voneinander räumlich veränderbar angeordnet sein können. Dies ist beispielsweise in 9 dargestellt. Hierbei sind die vielen Blendenelemente 32a, 32b verschiebbar angeordnet und die Blendeneinrichtung 30 dazu eingerichtet, jedes einzelne der Blendenelemente 32a, 32b gegenüber dem Strahlprofil 36 des Laserstrahls 14 transversal zum Strahlengang des Laserstrahls 14 (also entlang der Achse x) zu verschieben, um so ein beliebiges Blendenelement 32a, 32b aus dem Strahlprofil 36 herauszuziehen oder entlang der kurzen Achse (x) unterschiedlich weit in das Strahlprofil 36 einzuschieben.
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Die in 8 und 9 gezeigte räumliche Anordnung der Blendenelemente 32, 32a, 32b bzw. die gewählte Form der durch die Blendenelemente 32a, 32b gebildete Gesamtapertur kann auf folgende Art und Weise eingestellt werden: So kann das optische System 10 eine Sensoreinrichtung 40 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine räumliche Intensitätsverteilung 24 der durch das optische System 10 erzeugten Beleuchtungslinie 22 zu ermitteln. Eine Rechnereinheit (nicht dargestellt) des optischen Systems 10 kann dazu eingerichtet sein, die ermittelte räumliche Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 hinsichtlich eines oder mehrerer Intensitätsmaxima 26 zu analysieren. Auf Basis des bzw. der so analysierten Intensitätsmaxima 26 in der räumlichen Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 kann dann (einmal oder zeitlich kontinuierlich) das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b räumlich derart angeordnet und/oder die geometrische Form des durch die Blendenelementen 32a, 32b gebildeten Gesamtapertur derart angepasst werden, dass durch die lokal begrenzte Einbuchtung 38 des Strahlprofils 36, die durch das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b erzeugt wird, das oder die Intensitätsmaxima 26 in der räumlichen Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 (zumindest teilweise) kompensiert werden. In vorteilhafter Weise ist die Blendeneinrichtung 24 also dazu eingerichtet, auf Basis des analysierten Intensitätsmaximums 26 in der räumlichen Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b räumlich derart anzuordnen und/oder die geometrische Anordnung der Mehrzahl von Blendenelementen 32, 32a, 32b derart anzupassen, dass durch die lokal begrenzte Einbuchtung 38 des Strahlprofils 36 das Intensitätsmaximum 26 in der räumlichen Intensitätsverteilung 24 der Beleuchtungslinie 22 (zumindest teilweise) kompensiert wird.
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Wie in 4a bis 4d gezeigt, ist das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 direkt hinter der Strahlformungseinrichtung 12 und direkt vor der Abbildungseinrichtung 18 angeordnet. Alternativ kann das mindestens eine Blendenelement 32 aber auch im Strahlengang des Laserstrahls 14 direkt hinter der Abbildungseinrichtung 18 angeordnet sein (nicht dargestellt). Bevorzugt ist in beiden Fällen, dass das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 an einem Ort 16 abseits einer Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 (die räumlich mit der Beleuchtungslinie 22 zusammenfällt) und abseits einer zu der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 konjugierten Ebene 64 (die mit einem Zwischenbild 64 des Systems 10 zusammenfällt) angeordnet ist (siehe z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, sowie 10a und 10b). Insbesondere kann das mindestens eine Blendenelement 32 im Strahlengang des Laserstrahls 14 an einem Ort zwischen der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 und der zu der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 nächstgelegenen konjugierten Ebene 64 angeordnet sein (siehe erneut z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, sowie 10a und 10b). Dies hat den Vorteil, dass das Blendenelement 32 an einem Ort 16 angeordnet ist, an dem die Intensität (also die Leistung pro Fläche) des Laserstrahls 14 relativ gering ist (im Vergleich zu einem Ort 64, der einer konjugierten Ebene 64 entspricht; siehe hierzu z. B. 4a und 4b, oberer Bildteil, wo am Ort 16 der Laserstrahl 14 deutlich weiter aufgefächert ist als am Ort 64) und damit die lokale Reduzierung der Intensität durch Ausblenden anhand des Blendenelements 32 relativ feinfühlig (also genau) erfolgen kann.
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Dieser Aspekt wird im Folgenden näher anhand der 10a und 10b erläutert. 10a und 10b zeigen die in 9 dargestellte Blendeneinrichtung 30 nochmals in räumlicher Anordnung relativ zur Abbildungseinrichtung 18. Da der Laserstrahl 14 anhand der Strahlformungseinrichtung 12 (beispielsweise anhand einer anamorphotischen Homogenisierungsoptik 68, siehe 1b, 4b und 10b) in der y-z-Ebene mit einer nicht-verschwindenden Winkelverteilung auf die Abbildungseinrichtung 18 trifft (siehe 1b, oberer Bildteil, 4b, unterer Bildteil, sowie 10a, 10b), d. h. da der Aperturwinkel Φ größer als Null ist (siehe 10a, 10b), wird das mindestens eine Blendenelement 32 in der Fokalebene 22 der Abbildungseinrichtung 18 verschmiert projiziert oder dargestellt.
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Je weiter das mindestens eine Blendenelement 32 von der Fokalebene 22 bzw. der Zwischenbildebene 64 entfernt ist, desto mehr wird das Blendenelement 32 in der langen Achse (y-Achse) auf der Beleuchtungslinie 22 verschmiert dargestellt. Das bedeutet, dass Strukturen des Blendenelements 32 (wie etwa die in 9 gezeigte Rechteckförmigkeit eines einzelnen Blendenelements 32a, 32b) in der langen (y) Achse nur Modulationsperioden in der Intensitätsverteilung 24 (vgl. 3) beeinflussen bzw. korrigieren können, die gleichgroß oder größer sind als die Verschmierung. Wenn sich in der Fokalebene 22 eine Verschmierung B (siehe 10a, 10b) in der Größenordnung von etwa 10 mm ergibt, dann sind Modulationsperioden in der Größenordnung von > 10 mm ausgleichbar. Sollte gewünscht sein, kleinere Intensitätsmodulationsperioden auszugleichen, muss die Verschmierung B in der Fokalebene 22 entsprechend kleiner ausfallen und z. B. eine Größenordnung von 1 mm aufweisen. Hierzu kann das Blendenelement 32 z. B. näher an die Fokalebene 22 herangesetzt werden. Bevorzugte Positionen des Blendenelements 32 sind direkt vor bzw. direkt hinter der Abbildungseinrichtung 18 (siehe z. B. Ort 16 in 4a bis 4b, 10a und 10b), da dort auch noch die Strahlbreite in der kurzen Achse (x-Achse) groß genug ist, um durch Ein- und Ausschieben des Blendenelements 32 in das Strahlprofil 36 des Laserstrahls 14 sehr empfindlich die Intensität beeinflussen zu können.
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Typische Werte für den Aperturwinkel Φ liegen im Bereich von etwa 10 mrad. Bei einer typischen Distanz D (siehe 10a) von der Blendeneinrichtung 30, genauer: dem mindestens einen Blendenelement 32, zu der Fokalebene 22 im Bereich von etwa 1000 mm, ergibt sich eine Verschmierung B in der Größenordnung von etwa 10 mm. Wird hingegen eine typischen Distanz D von der Blendeneinrichtung 30, genauer: dem mindestens einen Blendenelement 32, zu der Fokalebene 22 im Bereich von etwa 100 mm gewählt, so ergibt sich eine Verschmierung B in der Größenordnung von etwa 1 mm.
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In diesem Sinne kann eine Rechnereinheit dazu eingerichtet sein, die räumliche Intensitätsverteilung 24, 24', 24'' der Beleuchtungslinie 22 hinsichtlich einer charakteristischen Modulationsperiode zu analysieren, und die Blendeneinrichtung 30 dazu eingerichtet sein, auf Basis der analysierten Modulationsperiode in der räumlichen Intensitätsverteilung 24, 24', 24'' der Beleuchtungslinie 22 das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b räumlich entlang des Strahlengangs des Laserstrahls 14 derart anzuordnen, d. h. den Abstand D von der Blendeneinrichtung 30, genauer: dem mindestens einen Blendenelement 32, zu der Fokalebene 22, derart anzupassen, dass durch die lokal begrenzte Einbuchtung 38 des Strahlprofils 36 die Modulationsperiode in der räumlichen Intensitätsverteilung 24, 24', 24'' der Beleuchtungslinie 22 zumindest teilweise kompensiert wird bzw. werden kann, also dass die Verschmierung B der lokal begrenzten Einbuchtung 38 des Strahlprofils 36 der analysierten Modulationsperiode entspricht.
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Die Blendeneinrichtung 30 kann eine Kühleinrichtung (nicht dargestellt), insbesondere eine auf Wasserkühlung basierende Kühleinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, das mindestens eine Blendenelement 32, 32a, 32b derart zu kühlen, dass es eine vorbestimmte Temperatur im Wesentlich konstant aufweist. Mit anderen Worten: Die Kühleinrichtung hält das oder die Blendenelemente 32, 32a, 32b auf einer zeitlich konstanten Temperatur. Dies hat den Vorteil, dass es anhand des Laserstrahls 14 zu lokaler Aufheizung eines oder mehrerer Blendenelemente 32, 32a, 32b nicht kommt. Somit können durch eine derartige Aufheizung erzeugte Luftschlieren oder Luftverwirbelungen im Strahlengang des Laserstrahls 14 vermieden werden, die zu einer zeitlichen und/oder räumlichen Schwankung der Intensitätsverteilung 24, 24', 24'' der Beleuchtungslinie 22 führen könnten.
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Die Figuren oder deren Bildteile sind nicht notwendigerweise als maßstabsgetreu anzusehen. Insofern kann beispielsweise im unteren Bildteil der 1a die kurze Achse des Strahlprofils 16 länger erscheinen als die lange Achse im oberen Bildteil der 1a.
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Sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben, stehen identische Bezugszeichen in den Figuren für identische oder identisch wirkende Elemente. Außerdem ist eine beliebige Kombination der in den Figuren dargestellten Merkmale denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012007601 A1 [0003, 0038, 0038, 0041]
- WO 2013/156384 A1 [0003]
