Die Erfindung betrifft ein optisches System zum Erzeugen eines Lichtstrahls zur Behandlung eines in einer Substratebene angeordneten Substrats, wobei der Lichtstrahl in einer ersten Dimension senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls eine Strahllänge und in einer zweiten Dimension senkrecht zur ersten Dimension und zur Lichtausbreitungsrichtung eine Strahlbreite aufweist, wobei die Strahllänge groß gegenüber der Strahlbreite ist, mit einer ersten optischen Anordnung, die eine Mehrzahl von in der ersten Dimension nebeneinander angeordneten Lichtkanälen definiert, die den Lichtstrahl in der ersten Dimension in eine Mehrzahl von Teilfeldern aufteilen, wobei die Teilfelder in der ersten Dimension aneinander überlagert in die Substratebene einfallen.

Ein solches optisches System ist aus WO 2006/066706 A2 bekannt. Ein optisches System der eingangs genannten Art wird beispielsweise zum Aufschmelzen von Materialien, insbesondere auf dem Gebiet der lichtinduzierten Kristallisation von Silicium verwendet. Ein spezieller Anwendungsfall ist die Flachbildschirmherstellung, bei der mit einer amorphen Siliciumschicht versehene Substrate mit einem Lichtstrahl behandelt werden, um das Silicium zu kristallisieren. Die verwendeten Substrate weisen dabei relativ große Abmessungen auf, beispielsweise im Bereich von über 30 cm x über 50 cm. Mit einem optischen System der eingangs genannten Art wird entsprechend ein Lichtstrahl erzeugt, der in einer ersten Dimension (die nachfolgend mit X bezeichnet wird) eine Strahllänge aufweist, die etwa der Breite des Substrats (beispielsweise etwa 30 cm) entspricht. In der zur X-Dimension senkrechten Dimension (im Nachfolgenden mit Y bezeichnet) soll der Lichtstrahl so dünn wie möglich sein, wobei Strahlbreiten in der Y-Dimension von wenigen Mikrometern erwünscht sind, um eine für die Behandlung des Substrats möglichst hohe Energiedichte zu erhalten.

Der so auf das Substrat applizierte Lichtstrahl weist demnach ein großes Verhältnis aus Strahllänge in der X-Dimension und der Strahlbreite in der Y-Dimension auf, das je nach Strahllänge größer als 5.000, sogar größer als 10.000 sein kann.

Der Lichtstrahl, der zur Behandlung des Substrats dient, muss dabei im Wesentlichen zwei Anforderungen genügen, und zwar zum einen muss die Intensitätsverteilung des Lichtstrahls in der X-Dimension so homogen wie möglich sein, und in der Y- Dimension sollte die Intensitätsverteilung des Lichtstrahls eine möglichst große Kantensteilheit besitzen.

Insbesondere das Problem der Homogenität des Lichtstrahls in der (großen) X- Dimension wurde bislang noch nicht in zufriedenstellender Weise gelöst. Das aus dem eingangs genannten Dokument WO 2006/066706 A2 bekannte optische System weist eine optische Anordnung auf, die eine Mehrzahl von in der ersten Dimension nebeneinander angeordneten Lichtkanälen definiert, die den Lichtstrahl in der ersten Dimension in eine Mehrzahl von Teilfeldern aufteilen, die sich in der ersten Dimension teilweise überlappen, wobei die Teilfelder in der ersten Dimension einander überlagert in die Substratebene einfallen. Die die Lichtkanäle definierende optische Anordnung ist bei dem bekannten optischen System in Form eines ein- oder zweie- lementigen Wabenkondensors ausgebildet. Der Wabenkondensor ist als Zylinderlin- senarray ausgebildet, d.h. eine Mehrzahl von einzelnen Zylinderlinsen sind in der X- Dimension nebeneinander angeordnet, wobei jede einzelne Zylinderlinse einen Lichtkanal definiert, wobei der Lichtstrahl beim Durchtritt durch die mehreren Lichtkanäle in eine entsprechende Anzahl von Teilfeldern aufgeteilt wird. Mittels einer nachfolgenden Kondensoroptik werden die einzelnen Teilfelder dann auf dem Substrat in der X-Dimension wieder überlagert, wodurch eine Mischung und damit Homogenisierung der Intensitätsverteilung des Lichtstrahls in der X-Dimension erreicht wird.

Bei dem bekannten optischen System ist die Homogenität der Intensitätsverteilung in der X-Dimension nicht optimal. Bei dem bekannten optischen System tritt der Lichtstrahl, üblicherweise ein Laserstrahl mit einer Abmessung X _L in der ersten Dimension und einer Abmessung Y _L in der zweiten Dimension und einer von der Lichtquelle vorgegebenen Divergenz D _x in der ersten Dimension und einer Divergenz D _γ in der zweiten Dimension auf die erste optische Anordnung in Form des Wabenkondensors ein. Es wurden insbesondere Interferenzeffekte und Schwebungseffekte im Lichtstrahl auf dem Substrat beobachtet, die das Ergebnis der Behandlung des Substrats mit dem Lichtstrahl verschlechtern.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Das optische System soll in der Lage sein, einen Lichtstrahl zur Behandlung eines Substrats mit großer Strahllänge und kleiner Strahlbreite zu erzeugen, dessen Intensitätsverteilung in der X- Dimension noch homogener ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Systems dadurch gelöst, dass eine zweite optische Anordnung in Lichtausbreitungsrichtung vor der ersten optischen Anordnung angeordnet ist, die in der ersten Dimension eine solche Ausdehnung aufweist und ein Winkelspektrum des auf die zweite optische Anordnung einfallenden Lichtstrahls in der ersten Dimension so verbreitert, dass der Lichtleitwert der zweiten optischen Anordnung in der ersten Dimension zumindest 50 % bis 100 % des Gesamtlichtleitwerts des optischen Systems in der ersten Dimension beträgt, so dass näherungsweise alle Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung gleichmäßig mit Licht ausgeleuchtet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen System ist der ersten optischen Anordnung, die den einfallenden Lichtstrahl in Teilfelder aufteilt, eine zweite optische Anordnung vorgeschaltet, die den auf die zweite optische Anordnung einfallenden Lichtstrahl in der Weise vorbearbeitet, dass der Lichtstrahl anschließend mit einem verbreiterten Winkelspektrum und hoher Ausdehnung in der ersten Dimension auf die erste optische Anordnung einfällt. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System fällt der Lichtstrahl somit im Unterschied zu dem bekannten optischen System nicht mit der vorgegebenen natürlichen Divergenz des Lichtstrahls in die einzelnen Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung ein, sondern mit einer durch die zweite optische Anordnung stark vergrößerten Divergenz bzw. Apertur. Bei dem bekannten optischen System sind die einzelnen Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung nur unzureichend mit Licht gefüllt, wodurch Interferenz- und Schwebungseffekte in der Substrat ebene verursacht werden. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System werden die einzelnen Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung demgegenüber aufgrund des zuvor verbreiterten Winkelspektrums des einfallenden Lichtstrahls gleichmäßiger mit Licht gefüllt, mit anderen Worten tritt der Lichtstrahl in die erste optische Anordnung, die die Lichtkanäle definiert, vorhomogenisiert ein. Die zweite optische Anordnung bewirkt somit eine zusätzliche Mischung des Lichts des einfallenden Lichtstrahls, wodurch die nachfolgende erste optische Anordnung den Lichtstrahl noch wirksamer homogenisieren kann. Über die zweite optische Anordnung wird vorzugsweise der gesamte benötigte Lichtleitwert in der X-Dimension eingeführt, und zwar in einer einzigen Stufe, nämlich durch die zweite optische Anordnung. Die Intensitätsverteilung des mit dem erfindungsgemäßen optischen System erzeugten Lichtstrahls ist in der Substratebene somit wesentlich homogener als bei dem bekannten optischen System, wodurch das Ergebnis der Behandlung des Substrats mit dem Lichtstrahl verbessert wird.

Unter Lichtleitwert in der ersten Dimension und Gesamtlichtleitwert in der ersten Dimension wird hier der eindimensionale Lichtleitwert bzw. Gesamtlichtleitwert in dieser X-Dimension verstanden. Der Lichtleitwert LLW _x der ersten optischen Anordnung ist dabei durch die Gleichung gegeben: LLW _x = D _x * NA _x , wobei D _x die Erstreckung der ersten optischen Anordnung in der ersten Dimension und NA _x die numerische Apertur der ersten optischen Anordnung in der ersten Dimension ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt der Lichtleitwert der zweiten optischen Anordnung 70 % bis 100 %, vorzugsweise 80 % bis 100 %, weiter vorzugsweise 90 % bis 100 % des Gesamtlichtleitwerts des optischen Systems.

Je höher der von der zweiten optischen Anordnung in das System eingeführte Lichtleitwert ist, umso homogener ist die Intensitätsverteilung des linienförmigen Lichtstrahls in der Substratebene.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die optischen Eigenschaften der zweiten optischen Anordnung so ausgelegt, dass von einem beliebigen Teilbereich der zweiten optischen Anordnung entlang der ersten Dimension ausgehendes Licht jeweils zumindest näherungsweise die volle Winkelinformation enthält und näherungsweise in jeden Lichtkanal der ersten optischen Anordnung eintritt.

In dieser Ausgestaltung wird die erste optische Anordnung mit anderen Worten mit der Apertur der zweiten optischen Anordnung über die Größe der ersten optischen Anordnung vollständig ausgeleuchtet. Demnach wird bei dieser Ausgestaltung jede räumliche Mode des auf die zweite optische Anordnung einfallenden Lichtstrahls über die gesamte erste optische Anordnung, d.h. die Gesamtheit der durch diese definierten Lichtkanäle verteilt. Unter„Teilbereich" ist hier ein minimaler Bereich der zweiten optischen Anordnung mit Erstreckung in der ersten Dimension zu verstehen, von dem ausgehendes Licht die nahezu vollständige oder die vollständige Winkelinformation enthält. Ein solcher Teilbereich wird üblicherweise auch als „Pitch" bezeichnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite optische Anordnung dazu ausgelegt, durch Lageverstellung, insbesondere durch Drehung um die Lichtausbreitungsrichtung die Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Dimension zu verändern.

Hierbei ist von Vorteil, dass die zweite optische Anordnung nicht nur zur Homogenisierung des Lichtstrahls in der X-Dimension beiträgt, sondern auch eine zweite Funktion erfüllt, nämlich die Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Dimension zu verändern. Hierdurch lässt sich auch in der Y-Dimension ein kleiner Lichtleitwert kontrolliert und einstufig einführen. Die Veränderbarkeit der Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Dimension ist erwünscht, weil die Strahlbreite ein Parameter der substratabhängigen Behandlung ist. Mit der zuvor genannten Ausgestaltung werden zusätzliche optische Anordnungen zur Strahlverbreiterung in Y, wie beispielsweise in WO 2006/066706 A2 beschrieben, eingespart.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die zweite optische Anordnung zumindest ein optisches Element mit einer in der ersten Dimension eindimensional streuend und/oder beugend wirkenden Struktur auf.

Ein solches optisches Element kann refraktiv oder diffraktiv sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine optische Element ein diffraktives optisches Element.

Vorzugsweise weist die streuend und/oder beugend wirkende Struktur Strukturelemente auf, die aperiodische Teilstrukturen bilden, wobei jede Teilstruktur einen der oben genannten Teilbereiche bildet, von denen jeweils ausgehendes Licht zumindest näherungsweise die volle Winkelinformation enthält.

In dieser Ausgestaltung weist das zumindest eine optische Element der zweiten optischen Anordnung aperiodische Teilstrukturen auf, die durch einzelne Strukturelemente gebildet werden. Mehrere Strukturelemente, die sich untereinander hinsichtlich Abstand und/oder Größe (in Richtung der ersten Dimension) unterscheiden, bilden jeweils eine Teilstruktur, wobei jede einzelne Teilstruktur einen„Pitch" bzw. einen der oben genannten Teilbereiche bildet, von denen ausgehendes Licht jeweils die gesamte oder nahezu gesamte Winkelinformation enthält. Durch die Aperiodizi- tät der Teilstrukturen untereinander werden nun vorteilhafterweise bereits vor dem Eintritt des Lichtstrahls in die erste optische Anordnung periodische Interferenzen vermieden, die von der ersten optischen Anordnung nur bis zu einem bestimmten Maß weggemischt werden können und somit zu einer Restmodulation in der Substratebene führen könnten. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung selbst eine mehr oder weniger periodische Struktur besitzen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind Abstände zwischen jeweils benachbarten Teilstrukturen und/oder die Größe der Teilstrukturen in der ersten Dimension der streuend und/oder beugend wirkenden Struktur des optischen Elements unterschiedlich.

In dieser Ausgestaltung kann das zumindest eine optische Element mit in der ersten Dimension eindimensional beugend wirkender Struktur in einer sehr einfachen Realisation als Strichgitter ausgebildet sein, wobei der Strichabstand zwischen den einzelnen Strichen des Gitters von Strich zu Strich stochastisch variiert. Mehrere solcher Striche bilden dann jeweils eine Teilstruktur bzw. einen Teilbereich, die bzw. der dem Licht jeweils einzeln die volle Winkelinformation vermittelt. Ein eindimensionales Gitter ist in Bezug auf die oben genannte Ausgestaltung, wonach die zweite optische Anordnung durch Lageverstellung die Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Dimension verändert, besonders vorteilhaft, da zur Vergrößerung der Strahlbreite bzw. zur Verringerung der Strahlbreite in der zweiten Dimension das Gitter, wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, lediglich um die Achse der Lichtausbreitungsrichtung verdrehbar in dem optischen System gelagert werden muss. Sobald die Striche des eindimensionalen Gitters aus einer O°-Stellung, in der die Striche des Gitters senkrecht zur X- Dimension verlaufen, gedreht sind, wirkt das Gitter auch in der Y-Dimension beugend, wodurch die Strahlbreite in der Y-Dimension vergrößert wird. Auf diese Weise kann mit dem eindimensionalen Gitter in der Y-Dimension aus einer Gauss-förmigen Intensitätsverteilung eine breitere tophatförmige (d.h. Intensitätsverteilung mit flachem Plateau und hoher Kantensteilheit) mit entsprechender Strahlbreite in der Y- Dimension eingestellt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ein mittlerer Abstand der Abstände zwischen jeweils benachbarten Teilstrukturen der streuend und/oder beugend wirkenden Struktur des optischen Elements so gewählt, dass Licht aus jeder lateralen Kohärenzzelle des auf die zweite optische Anordnung einfallenden Lichtstrahls von der ersten optischen Anordnung näherungsweise über die gesamte Strahllänge in die Substratebene gerichtet wird.

Da der Lichtstrahl üblicherweise aus einem Laserstrahl geformt wird, weist der Lichtstrahl in Richtung der ersten Dimension eine vorbestimmte laterale Kohärenzlänge auf. Unter lateraler Kohärenzlänge ist hier der Abstand zweier Teilstrahlen, die in der ersten Dimension voneinander beabstandet sind, zu verstehen, die gerade noch miteinander interferenzfähig sind. Die Ausdehnung der einzelnen lateralen Kohärenzzellen in der ersten Dimension entspricht der lateralen Kohärenzlänge. Im Fall, dass Licht aus den einzelnen Kohärenzzellen nur in einen oder wenige Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung einfallen, kann dies zu Interferenzerscheinungen in der Ebene des Substrats führen. In der vorstehend genannten Ausgestaltung ist dagegen der mittlere Teilstrukturabstand des optischen Elements so gewählt, dass jede Kohärenzzelle des Lichtstrahls das Substrat in guter Näherung homogen ausleuchtet. Damit kommt Licht aus jeder Kohärenzzelle an jede Stelle des Substrats und erlaubt somit, den Specklekontrast (der aufgrund des Verhaltens der einzelnen Lasermoden stochastischer Natur ist) durch statistisch aufgesammelte Phasen so gering wie möglich zu halten.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn ein mittlerer Abstand der Abstände zwischen jeweils benachbarten Teilstrukturen der streuend und/oder beugend wirkenden Struktur des optischen Elements so gewählt ist, dass durch die erste optische Anordnung verursachte Interferenzkontraste auf dem Substrat minimiert werden.

Mit dieser Maßnahme ist der mittlere Teilstrukturabstand des optischen Elements auf die erste optische Anordnung abgestimmt, die im Fall der Ausgestaltung der ersten optischen Anordnung als Wabenkondensor Interferenzeffekte verursachen kann, die aber durch die Anpassung des mittleren Abstands der Teilstrukturen eliminiert oder zumindest reduziert werden können. Interferenzkontraste sind im Unterschied zu Specklekontrasten deterministischer Natur und beruhen auf der Überlagerung von kohärenten Teilstrahlen in der Substrat ebene.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung genügt der mittlere Abstand der Abstände jeweils benachbarter Teilstrukturen der Relation:

Laterale Kohärenzlänge l _c des Lichtstrahls < mittlerer Abstand der Teilstrukturen.

In einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung genügt der mittlere Abstand der Abstände jeweils benachbarter Teilstrukturen der Relation:

1/3 < mittlerer Abstand/laterale Kohärenzlänge l _c des Lichtstrahls < 5, vorzugsweise: 1 < mittlerer Abstand/laterale Kohärenzlänge l _c des Lichtstrahls < 3. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die zweite optische Anordnung eine Kondensoroptik auf, wobei das zumindest eine optische Element mit der in der ersten Dimension eindimensional wirkenden und/oder beugenden Struktur zusammen mit der Kondensoroptik eine gleichmäßige Ausleuchtung der ersten optischen Anordnung ergibt.

Hierbei ist von Vorteil, dass der Lichtstrahl durch die zweite optische Anordnung im Zusammenwirken des optischen Streuelements/diffraktiven optischen Elements mit der Kondensoroptik eine Intensitätsverteilung in der X-Dimension aufweist, die eine hohe Kantensteilheit besitzt.

Die erste optische Anordnung weist vorzugsweise zumindest ein Zylinderlinsenarray auf, wobei Zylinderachsen der einzelnen Zylinderlinsen in der zweiten Dimension ausgerichtet sind, und wobei die einzelnen Zylinderlinsen vorzugsweise plankonvexe Zylinderlinsen sind.

In dieser Ausgestaltung, die an sich bekannt ist, werden die einzelnen Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung durch die einzelnen Zylinderlinsen gebildet. Im Unterschied zu dem bekannten optischen System werden jedoch die einzelnen Zylinderlinsen durch die vorgeschaltete zweite optische Anordnung zur Einführung des vorzugsweise nahezu gesamten Lichtleitwerts in das System mit dem vorhomogenisierten Lichtstrahl wesentlich gefüllter ausgeleuchtet.

Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn zur seitlichen Begrenzung des einfallenden Lichtstrahls in der ersten Dimension das Zylinderlinsenarray jeweils durch einen keilförmigen lichtdurchlässigen Randbereich begrenzt ist, dessen Oberfläche bspw. in der zweiten Dimension gegenüber einer Ebene senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung geneigt ist.

Die beiden keilförmigen lichtdurchlässigen Bereiche begrenzen den optisch nutzbaren Bereich des Zylinderlinsenarrays, was sich ebenfalls positiv auf die Homogenität der Intensitätsverteilung des Lichtstrahls in der Substratebene auswirkt. Wie bereits oben ausgeführt, wird die Homogenität des Lichtstrahls in der Substratebene verbessert, wenn nur möglichst vollständig vom Licht ausgefüllte Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung zu dem Lichtstrahl in der Ebene des Substrats beitragen. Die hier vorgesehene Maßnahme zur Begrenzung des auf das Zylinderlinsenarray einfallenden Lichtstrahls hat gegenüber einer klassischen Blende den Vorteil, dass der Wärmeeintrag aufgrund von Absorption deutlich verringert ist. Durch die keilförmigen lichtdurchlässigen Randbereiche wird das auf diese Randbereiche einfallende Licht beispielsweise in die Y-Dimension abgelenkt und kann in einer Lichtfalle unschädlich gemacht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste optische Anordnung eine Kondensoroptik auf, die zumindest eine bikonkave Linse aufweist.

Das oder die zuvor genannten Zylinderlinsenarrays, die die Lichtkanäle der ersten optischen Anordnung definieren, spannen den Lichtstrahl zusammen mit der Kondensoroptik in der X-Dimension in der Substratebene auf. Die zumindest eine vorgesehene bikonkave Linse in der Kondensoroptik der ersten optischen Anordnung kann vorteilhafterweise dazu dienen, die Homogenität des Lichtstrahls in der Substratebene im Randbereich in der X-Dimension weiter zu optimieren. Die Homogenität des Lichtstrahls kann in der Substratebene nämlich bspw. einen quadratischen Verlauf annehmen, der dann durch eine entsprechende Durchbiegung der bikonkaven Linse kompensiert werden kann, die an die Korrektur des nicht-konstanten Verlaufs der Homogenität des Lichtstrahls entsprechend angepasst ist. Es können mehrere solcher Linsen mit unterschiedlichen Durchbiegungen bereitgehalten werden, die austauschweise in das System eingebracht werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das optische System eine dritte optische Anordnung auf, die den einfallenden Lichtstrahl in der zweiten Dimension auf das Substrat fokussiert, wobei die dritte optische Anordnung aus Spiegeln aufgebaut ist. Das optische System zur Erzeugung eines Lichtstrahls zur Behandlung eines Substrats ist somit aus zwei Teilsystemen aufgebaut, von denen das eine Teilsystem den Lichtstrahl nur in der X-Dimension formt, um den Lichtstrahl entsprechend der Strahllänge mit optimaler Homogenität in der X-Dimension zu formen, und wobei das andere Teilsystem die Strahlbreite des Lichtstrahls in der Ebene des Substrats formt, wobei die minimale Strahlbreite durch Fokussierung erreicht wird. Die Verwendung von Spiegeln für die Fokussierung des Lichtstrahls auf das Substrat ist in Bezug auf das sehr große Verhältnis aus Strahllänge und Strahlbreite gegenüber einer refrakti- ven Anordnung von Vorteil, weil eine refraktive Anordnung aufgrund der Abhängigkeit der Brechung vom Sinus des Einfalls- bzw. Ausfallswinkels zu Nichtlinearitäten der Abbildung Anlass gibt.

Dabei ist es bevorzugt, wenn die dritte optische Anordnung zumindest zwei Zylinderspiegel aufweist, deren jeweilige Zylinderachse in der ersten Dimension verläuft, wobei ein erster Spiegel ein konvexer Spiegel und ein zweiter Spiegel ein konkaver Spiegel ist.

Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass der Arbeitsabstand, d.h. der Abstand zwischen dem Substrat und dem letzten optischen Element vor dem Substrat groß gewählt werden kann, und die Abbildungsqualität gleichzeitig hoch ist. Durch Variation der Einfallswinkel, Spiegelradien und Abstände kann bei einer Anordnung aus einem konvexen Spiegel und einem konkaven Spiegel der Arbeitsabstand und der Abbildungsmaßstab innerhalb weiter Grenzen eingestellt und gleichzeitig Koma und sphärische Abberation kompensiert werden. Vorzugsweise folgen der konvexe und der konkave Spiegel in Lichtausbreitungsrichtung gesehen unmittelbar aufeinander.

Die vorstehend genannten Ausgestaltungen der dritten optischen Anordnung werden auch ohne das Kennzeichen des Anspruchs 1 als eigenständige Erfindung angesehen. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ein optisches Element zur Strahlbegrenzung in der zweiten Dimension mit variabler Einstellung eines Durchlassbereiches des optischen Elements zur Strahlbegrenzung vorhanden.

Wie bereits oben erwähnt, ist es in Abhängigkeit des zu behandelnden Substrats erforderlich, verschiedene Parameter des Lichtstrahls zu verändern. So ist es zum Beispiel von Substrat zu Substrat erforderlich, die Strahlbreite zu variieren oder die im Lichtstrahl enthaltene Energie und/oder Energiedichte. Durch eine einstellbare Strahlbegrenzung in der Y-Dimension kann die auf das Substrat einwirkende Lichtenergie verändert werden. Wird zum Beispiel der Durchlassbereich des optischen Elements zur Strahlbegrenzung erhöht, so wird die auf das Substrat einfallende Energie erhöht. Die Erhöhung des Durchlassbereiches des optischen Elements zur Strahlbegrenzung kann jedoch die zeitliche Stabilität der Lichtenergie und der Lichtenergiedichte verschlechtern, wodurch wiederum das Ergebnis der Behandlung des Substrats verschlechtert werden kann. Dies hängt damit zusammen, dass im Fall, dass das Intensitätsprofil des Lichtstrahls in der Y-Dimension keine hohe Kantensteilheit aufweist, sich eine auch nur geringfügige Verschiebung des Lichtstrahls in der Y-Dimension in einer Veränderung der von dem optischen Element zur Strahlbegrenzung durchgelassenen Energie äußert. Verschiebungen des Lichtstrahls können durch Fluktuationen in der Position des Strahlengangs verursacht werden, jedoch kann auch die Intensitätsverteilung im Lichtstrahl über den Prozess fluktuieren. Im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Maßnahme kann nun die bereits oben erwähnte Ausgestaltung besonders vorteilhaft genutzt werden, wonach die zweite optische Anordnung durch Lageverstellung die Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Dimension verändern kann. Wird nämlich der Durchlassbereich des optischen Elements zur Strahlbegrenzung vergrößert, kann gleichzeitig mit der zweiten optischen Anordnung die Strahlbreite des einfallenden Lichtstrahls vergrößert werden, wodurch das Intensitätsprofil des Lichtstrahls im Durchlassbereich des optischen Elements zur Strahlbegrenzung verbreitert wird, so dass sich Fluktuationen in der Position oder in der Profilform des Lichtstrahls auch bei einem großen Durchlassbereich des optischen Elements zur Strahlbegrenzung nicht negativ auf die Homogenität des Lichtstrahls in der Y-Dimension in der Ebene des Substrats auswirken. Das Strahlbegrenzungselement kann in der dritten optischen Anordnung, aber auch an anderer Stelle im System angeordnet sein.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Systems zum Erzeugen eines Lichtstrahls zur Behandlung eines Substrats, wobei das System in der XZ-Ebene dargestellt ist;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines optischen Elements des optischen

Systems in Fig. 1, wobei das optische Element in der XY-Ebene dargestellt ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht in X-Richtung des optischen Elements in Fig. 2;

Fig. 4 einen Ausschnitt des optischen Systems in Fig. 1 in einem gegenüber

Fig. 1 vergrößerten Maßstab in einer Darstellung in der XZ-Ebene;

Fig. 5 den Ausschnitt in Fig. 4 in einer Darstellung in der YZ-Ebene;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für optische Elemente der optischen

Anordnung in Fig. 5 in einer Darstellung in der YZ-Ebene; und Fig. 7 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts der optischen Anordnung in

Fig. 5, die die Anpassung der Strahlbreite an den Durchlassbereich eines optischen Elements zur Strahlbegrenzung des optischen Systems in Fig. 1 veranschaulicht.

In Fig. 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes optisches System zum Erzeugen eines Lichtstrahls zur Behandlung eines Substrats schematisch dargestellt.

Das System 10 wird insbesondere in einer Anlage zum flächigen Aufschmelzen von Schichten auf Substraten mittels eines Lichtstrahls verwendet. Spezieller wird das optische System 10 in einer Anlage zur Kristallisation von Siliciumschichten aus amorphem Silicium für die Flachbildschirmherstellung verwendet.

Das optische System 10 ist in einer solchen Anlage zum flächigen Aufschmelzen von Schichten auf Substraten ein Bestandteil eines optischen Gesamtsystems, das neben dem optischen System 10 noch weitere nicht dargestellte optische Einheiten aufweist, bspw. eine Lichtquelle, insbesondere einen Laser, Strahlaufweitungsoptiken, Pulsvervielfacher und -stretcher, Abschwächer und dergleichen. Das optische System 10 gemäß Fig. 1 kann in einem solchen optischen Gesamtsystem in Lichtausbreitungsrichtung gesehen die letzte in einer nachfolgend noch zu erläuternden X- Dimension optisch wirksame Einheit vor dem Substrat sein, wie hier dargestellt. Das System 10 ist entsprechend in Lichtausbreitungsrichtung gesehen von einer gedachten Lichteintrittsebene 12 des Lichteintritts in das optische System 10 bis zu einer Substratebene 14 gezeigt, in der sich ein nicht dargestelltes Substrat befindet.

Das optische System 10 ist dazu ausgelegt, in der Substratebene 14 einen Lichtstrahl zu erzeugen, der in einer ersten Dimension, die nachfolgend als X-Dimension bezeichnet wird, eine Strahllänge L und in einer zweiten Dimension, die nachfolgend als Y-Dimension bezeichnet wird, eine Strahlbreite B (siehe Fig. 5) aufweist, wobei die Strahllänge L gegenüber der Strahlbreite B sehr viel größer ist. Die Strahllänge L beträgt mehr als 100 mm, bspw. etwa 300 mm und die Strahlbreite B beträgt weniger als 50 μm, insbesondere weniger als 10 μm, bspw. etwa 5 μm.

In Fig. 1 ist die Lichtausbreitungsrichtung, die sowohl senkrecht zur X-Dimension als auch senkrecht zur Y-Dimension verläuft, mit Z bezeichnet. In Fig. 1, die das optische System 10 in der XZ-Ebene zeigt, ist ein Koordinatenkreuz 16 zur Veranschaulichung eingezeichnet.

Das optische System 10 weist eine erste optische Anordnung 18 und in Lichtausbreitungsrichtung gesehen vor der ersten optischen Anordnung 18 eine zweite optische Anordnung 20 auf.

Die erste optische Anordnung 18 weist ein optisches Element 22 und ein optisches Element 24 auf. Das optische Element 22 definiert in der X-Dimension eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Lichtkanälen 26, die den einfallenden Lichtstrahl in der X-Dimension in eine Mehrzahl von Teilfeldern aufteilen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 definiert das optische Element 22 insgesamt sieben solcher Lichtkanäle. Es können aber wesentlich mehr sein. Das optische Element 24 definiert ebenfalls eine Mehrzahl von in der X-Dimension nebeneinander angeordneten Lichtkanälen 28, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ebenfalls sieben derartiger Lichtkanäle 28.

Sowohl das optische Element 22 als auch das optische Element 24 sind jeweils in Form von Zylinderlinsenarrays ausgebildet, wobei sich die jeweiligen Zylinderachsen der einzelnen Zylinderlinsen in der Y-Dimension, also senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1 erstrecken.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind die einzelnen die Lichtkanäle 26 und 28 bildenden Zylinderlinsen jeweils plankonvex ausgebildet. Die Zylinderlinsen des optischen Elements 22 stehen dabei mit ihrer konvexen Lichtaustrittsseite der konvexen Lichteintrittseite der Zylinderlinsen des optischen Elements 24 gegenüber. Die Lichtkanäle 26 und 28 der optischen Elemente 22 und 24 teilen den in die optischen Element 22 und 24 einfallenden Lichtstrahl in der X-Dimension in eine Mehrzahl von Teilfeldern auf, wobei in Fig. 1 drei Teilfelder 30, 32 und 34 beispielhaft dargestellt sind.

Die Anordnung aus den optischen Elementen 22 und 24 wird auch als (Doppel-) Wabenkondensor bezeichnet. Die erste optische Anordnung 18 weist außer dem Wabenkondensor noch eine zusätzliche Kondensoroptik 36 auf, die eine plankonvexe Linse 38 und eine bikonkave Linse 40 aufweist. Die erste optische Anordnung 18 wirkt auf den einfallenden Lichtstrahl lediglich in der X-Dimension, während sie den einfallenden Lichtstrahl in der Y-Dimension nicht oder im Wesentlichen nicht beeinflusst. Entsprechend sind die Linsen 38 und 40 als Zylinderlinsen ausgebildet, deren Zylinderachse in der Y-Dimension verläuft.

Die Teilfelder 30, 32, 34, die durch den Durchgang des Lichtstrahls durch die einzelnen Lichtkanäle 26, 28 der ersten optischen Anordnung 18 entstehen, werden durch die Kondensoroptik 36 in der Substratebene 14 in der X-Dimension einander überlagert. Durch die Aufteilung des auf die erste optische Anordnung 18 einfallenden Lichtstrahls in eine Mehrzahl von in der ersten Dimension nebeneinander angeordneten Teilfeldern und die Überlagerung dieser Teilfelder in der ersten Dimension in der Substrat ebene 14 wird die Intensitätsverteilung im auf die Substrat ebene einfallenden Lichtstrahl 14 in der X-Dimension homogenisiert, weil Licht aus jedem der Lichtkanäle 26, 28 mit dem Licht aus den anderen der Lichtkanäle 26, 28 gemischt wird. Diese durch die erste optische Anordnung 18 bewirkte Lichtmischung ist jedoch nicht optimal, wenn die Lichtkanäle 26, 28 von dem auf die einzelnen Lichtkanäle 26, 28 einfallenden Lichtstrahl nicht hinreichend mit Licht ausgefüllt werden.

Um dies zu erreichen, ist bei dem optischen System 10 die zweite optische Anordnung 20 vorgesehen. Die zweite optische Anordnung 20 weist in der ersten Dimension X eine solche Ausdehnung auf und verbreitert ein Winkelspektrum des auf die zweite optische Anordnung 18 einfallenden Lichtstrahls 42 in der ersten Dimension X so, dass der Lichtleitwert LLW _x der zweiten optischen Anordnung 20 in der ersten Dimension X 50 % bis 100 % des Gesamtlichtleitwerts des optischen Systems 10 in der ersten Dimension X beträgt, so dass näherungsweise alle Lichtkanäle 26, 28 der ersten optischen Anordnung 18 gleichmäßig mit Licht ausgeleuchtet sind. Vorzugsweise beträgt der Lichtleitwert der zweiten optischen Anordnung 20 70 % bis 100 %, vorzugsweise 80 % bis 100 %, weiter vorzugsweise 90 % bis 100 % des Gesamtlichtleitwerts des optischen Systems 10. Die zweite optische Anordnung 20 führt somit zumindest näherungsweise den gesamten Lichtleitwert des optischen Systems 10 in einer einzigen Stufe ein, wodurch zumindest näherungsweise alle Lichtkanäle 26, 28 der ersten optischen Anordnung 18 gleichmäßig mit Licht "gefüllt" sind.

Dies wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass die zweite optische Anordnung 20 ein eindimensional, und zwar in der X-Dimension streuend und/oder beugend wirkendes optisches Element 44, insbesondere ein diffraktives optisches Element aufweist. Der Lichtleitwert LLW _x an der Stelle des optischen Elements 44 ist gegeben durch LLW _x = D _x * NA _x , wobei D _x die Erstreckung des optischen Elements 44 in der X-Dimension und NA _x seine numerische Apertur ist. Durch die Streuung bzw. Beugung des einfallenden Lichtstrahls 42 an dem optischen Element 44 wird das Winkelspektrum im Lichtstrahl 42 so verbreitert, dass von einem beliebigen Teilbereich des optischen Elements 44 entlang der ersten Dimension ausgehendes Licht zumindest näherungsweise in jeden Lichtkanal 26 des optischen Elements 22 der ersten optischen Anordnung 18 einfällt. Für drei Teilbereiche 46, 48 und 50 ist dies in Fig. 1 veranschaulicht. Das Licht, das von jedem Teilbereich 46, 48, 50 ausgeht, trifft auf alle Lichtkanäle 26 des optischen Elements 22 und damit auch auf alle Lichtkanäle 28 des optischen Elements 24. Über das optische Element 44 wird der einfallende Lichtstrahl 42 mit anderen Worten so umgeformt, dass er vorhomogenisiert in die erste optische Anordnung 18 einfällt. Unter einem wie vorstehend genannten Teilbereich ist jeweils ein minimaler Bereich des optischen Elements 44 zu verstehen, der die vollständige Winkelinformation enthält. Ein solcher Teilbereich wird auch als„Pitch" bezeichnet.

Es versteht sich, dass die in Fig. 1 beispielhaft gezeigten Teilbereiche 46, 48 und 50 entlang der X-Dimension beliebig ausgewählt sind, d.h. dass die Teilbereiche in der X-Dimension über das optische Element 44 verteilt sind. Über die Ausdehnung des optischen Elements 44 in der X-Dimension gesehen füllt das von dem Element 44 ausgehende Licht die Lichtkanäle nahezu vollständig, zumindest aber zu 80 % aus.

Die zweite optische Anordnung 20 weist weiterhin eine Kondensoroptik 52 auf, die den durch das optische Element 44 divergent gestreuten bzw. gebeugten Lichtstrahl 42 auf die erste optische Anordnung 18 richtet. Die Kondensoroptik 52 weist hier zwei plankonvexe Linsen 54 und 56 auf. Die zweite optische Anordnung 20 erzeugt insgesamt in der X-Dimension eine gleichmäßige, insbesondere tophatförmige Ausleuchtung der ersten optischen Anordnung 18, d.h. über die Erstreckung der ersten optischen Anordnung 20 in der X-Dimension weist der Lichtstrahl am Ausgang der ersten optischen Anordnung 20 bzw. am Eintritt in das optische Element 22 der ersten optischen Anordnung 18 ein Intensitätsprofil mit einem sich in der X- Dimension über die Erstreckung des optischen Elements 22 erstreckendes Intensitätsplateau mit sich daran beidseitig anschließenden steilen Kanten auf. Die erste optische Anordnung 18 wird somit in ihrer Größe in der X-Dimension mit der Apertur des optischen Elements 44 ausgeleuchtet. Mit anderen Worten wird durch die zweite optische Anordnung 20 jede räumliche Mode des einfallenden Lichtstrahls 42, der von einem Laser kommt, über die gesamte Erstreckung des optischen Elements 22 der ersten optischen Anordnung 18 verteilt. Auf diese Weise wird mit dem optischen Element 44 praktisch der gesamte benötigte Lichtleitwert in der X-Dimension, wie oben erläutert, in das optische System 10 eingeführt, wodurch die einzelnen Lichtkanäle 26, 28 der ersten optischen Anordnung 18 nahezu vollständig gefüllt bzw. ausgeleuchtet sind.

Das optische Element 44 ist vorzugsweise als eindimensionales Gitter, insbesondere als Strichgitter ausgebildet. In diesem Fall weist das optische Element 44 als Striche, Furchen oder dergleichen ausgebildete Strukturelemente auf, die untereinander unterschiedlich beabstandet sind und/oder unterschiedliche Größen in Richtung der ersten Dimension X aufweisen. Mehrere solcher Strukturelemente bilden jeweils eine Teilstruktur 58, wobei jede der Teilstrukturen 58 einen entsprechenden Teilbereich 46, 48 oder 50 darstellt, von dem ausgehendes Licht die volle Winkelinformation enthält. Die Teilstrukturen 58 bilden somit die oben genannten Teilbereiche, von denen ausgehendes Licht in jeden der Lichtkanäle 26, 28 gelangt. Die Teilstrukturen 58 erstrecken sich senkrecht zu ihrer Wirkungsrichtung (X-Dimension) in der Y- Dimension. Der Abstand und/oder die Größe der einzelnen Teilstrukturen 58 des Gitters ist dabei nicht konstant, d.h. die durch die Strukturelemente gebildeten Teilstrukturen 58 des optischen Elements 44 sind aperiodisch. Hierdurch werden bereits Interferenzmodulationen des aus der zweiten optischen Anordnung 20 austretenden Lichtstrahls vor dem Eintritt in die erste optische Anordnung 18 eliminiert, die ansonsten von den optischen Elementen 22, 24 und deren im Wesentlichen periodischer Struktur in die Substratebene 14 übertragen werden könnten.

Der mittlere Abstand oder gleichbedeutend die Größe in der X-Dimension der Teilstrukturen 58 des Gitters ist dabei so gewählt, dass Licht aus jeder in der X- Dimension lateralen Kohärenzzelle des einfallenden Lichtstrahls 42 nahezu über die Strahllänge L in der X-Dimension von der ersten optischen Anordnung 18 in die Substratebene 14 gerichtet wird. Der mittlere Abstand der Teilstrukturen 58 des Gitters ist weiterhin mit der Maßgabe gewählt, dass durch die erste optische Anordnung 18 verursachte Interferenzkontraste, die durch die periodische Struktur der Lichtkanäle 26, 28 entstehen können, in der Substratebene 14 minimiert sind.

Der mittlere Abstand der Teilstrukturen 58 des Gitters genügt dabei der Relation:

Laterale Kohärenzlänge l _c des Lichtstrahls 42 < mittlerer Abstand der Teilsttrukturen 58. Vorzugsweise genügt der mittlere Abstand der Abstände jeweils benachbarter Teilstrukturen 58 der Relation:

1/3 < mittlerer Abstand der Teilstrukturen 58/laterale Kohärenzlänge l _c des Lichtstrahls 42 < 5, weiter vorzugsweise

1 < mittlerer Abstand der Teilstrukturen 58/laterale Kohärenzlänge l _c Lichtstrahls < 3.

Unter lateraler Kohärenzlänge l _c ist hier der Abstand zweier Teilstrahlen des Lichts zu verstehen, die in der ersten Dimension X voneinander beabstandet sind, die gerade noch miteinander interferenzfähig sind.

Wenn der in das optische System 10 einfallende Lichtstrahl 42 gepulst ist, wobei in einem solchen Fall vor dem optischen System 10 ein nicht dargestelltes Pulsverlängerungsmodul angeordnet ist, kann vorgesehen sein, das Pulsverlängerungsmodul mit Versatzelementen, beispielsweise Platten und Keilen auszustatten, so dass aufeinanderfolgende Sub-Pulse an unterschiedlichen Orten und/oder mit unterschiedlichem Winkel in das optische System 10 eintreten. Der Ort- und/oder Winkelversatz ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die unterschiedlichen Wege der Sub-Pulse durch das optische System 10 zu unterschiedlichen Interferenzmustern in der Substratebene 14 führen. Da die Sub-Pulse zeitversetzt in der Substratebene 14 ankommen, können sie nicht miteinander interferieren, so dass mit diesen Versatzelementen eine weitere Interferenzkontrastreduktion in der Substratebene 14 möglich ist.

Das eindimensional streuend oder beugend wirkende optische Element 44 ist weiterhin um die Z-Richtung verdrehbar. Hierdurch kann die eindimensional streuend oder beugend wirkende Struktur des optischen Elements 44 aus einer ausschließlichen Erstreckung in der X-Dimension in eine Lage gebracht werden, in der die eindimensional wirkende Struktur eine Wirkungskomponente auch in der Y-Dimension entfaltet, was dazu genutzt werden kann, die Strahlbreite B des Lichtstrahls in der Substratebene 14 zu vergrößern oder entsprechend zu verkleinern, wie später noch beschrieben wird.

Gemäß Fig. 1 sind die Linsen 54, 56, die Zylinderlinsenarrays der optischen Elemente 22, 24 und die Linse 38 plankonvex ausgebildet. Die Linse 40 hingegen ist bikonkav ausgebildet. Die Durchbiegung der bikonkaven Linse 40 ist daran angepasst, einen nicht-konstanten Verlauf der Homogenität des Lichtstrahls in der Substrat ebene 14 zu korrigieren. Damit kann in der X-Dimension ein quadratischer Verlauf der Intensität des auf die Substratebene 14 einfallenden Lichtstrahls angepasst bzw. kompensiert werden. In Bezug auf die X-Dimension kann sich nämlich die Intensität des auf die Substrat ebene 14 einfallenden Lichtstrahls zum Rand hin verringern oder verstärken, wobei diese Verringerung oder Verstärkung häufig einen quadratischen Verlauf annimmt. Durch eine entsprechend angepasste Verteilung der Brechkraft auf die Lichteintrittseite 60 und die Lichtaustrittsseite 62 der Linse 40 kann hier die Homogenität in der X-Dimension in den Randbereichen verbessert werden.

Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 wird ein weiterer Aspekt des optischen Systems 10 beschrieben. Fig. 2 und 3 zeigen das optische Element 22 in Draufsicht in der XY-Ebene (Fig. 2) und in der YZ-Ebene (Fig. 3).

In Fig. 2 ist der Bereich des optischen Elements 22, der das Zylinderlinsenarray aufweist, mit dem Bezugszeichen 64 versehen. In Fig. 1 ist das optische Element 22 nur im Bereich des Zylinderlinsenarrays 64 dargestellt. Der Bereich 64 ist gemäß Fig. 2 zu beiden Seiten in der X-Dimension durch einen keilförmigen lichtdurchlässigen Randbereich 66, 68 begrenzt, deren jeweilige Oberfläche 70 bzw. 72 beispielsweise in der Y-Dimension geneigt ist. Hierdurch wird Licht, das auf die keilförmigen Randbereiche 66, 68 einfällt, beispielsweise in die Y-Richtung abgelenkt, so dass Licht aus den keilförmigen Randbereichen 66 und 68 nicht in das zweite optische Element 24 bzw. das Zylinderlinsenarray des optischen Elements 24 einfällt. Das von den keilförmigen Randbereichen 66 und 68 abgelenkte Licht kann in einer Lichtfalle unschädlich gemacht werden, beispielsweise in einem optischen Strahlbegrenzungselement im weiteren Strahlengang des optischen Systems 10, der nachfolgend noch beschrieben wird. Gemäß Fig. 3 sind die beiden keilförmigen Randbereiche 66 und 68 gegensinnig zueinander geneigt, jedoch können die beiden keilförmigen Randbereiche 66 und 68 auch gleichsinnig geneigt, und auch parallel zueinander sein. Durch die Strahlbegrenzung des auf das optische Element 22 einfallenden Lichtstrahls in den keilförmigen Randbereichen 66 und 68 wird vermieden, dass ein oder mehrere der Lichtkanäle 28 des optischen Elements 24 nicht vollständig gefüllt bzw. gleichmäßig ausgeleuchtet sind, was, wie bereits oben beschrieben wurde, zu einer verschlechterten Homogenität des Lichtstrahls in der Substratebene 14 führen könnte.

Die bisherige Beschreibung des optischen Systems 10 bezog sich auf die Formung des einfallenden Lichtstrahls 42 in der X-Dimension. Nachfolgend wird eine dritte optische Anordnung 74 des optischen Systems 10 beschrieben, die den einfallenden Lichtstrahl 42 in der Y-Dimension formt, um den Lichtstrahl 42 in die Substratebene 14 mit der gewünschten Strahlbreite B zu fokussieren. In Fig. 1 ist die dritte optische Anordnung 74 durch eine einzelne Linie 76 zusammengefasst dargestellt.

Fig. 4 zeigt die dritte optische Anordnung 74 ebenfalls wie in Fig. 1 in der XZ-Ebene, und zwar ausgehend von der vereinfacht dargestellten Kondensoroptik 36 der ersten optischen Anordnung 18 in Fig. 1. Fig. 5 zeigt die dritte optische Anordnung 74 in der YZ-Ebene, in der die dritte optische Anordnung 74 wirksam ist.

Die dritte optische Anordnung 74 weist reflektierende Elemente auf, und umfasst einen Spiegel 82 und einen Spiegel 84. In Fig. 4 sind die Spiegel 82 und 84 als Linien dargestellt, da Fig. 4 eine Darstellung in der XZ-Ebene ist, und die Spiegel 82 und 84 in der XZ-Ebene nicht wirksam sind.

Vor dem Spiegel 82 ist ein optisches Element 86 zur Strahlbegrenzung in der Y- Dimension angeordnet. Das Element 86 kann auch an anderer Stelle im System 10 angeordnet sein, bspw. noch vor der zweiten optischen Anordnung 20.

Das optische Element 86 weist einen Durchlassbereich 88 auf, der in der Y-Richtung variabel einstellbar ist. Der einfallende Lichtstrahl wird auf den Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 gerichtet, und mittels der Spiegel 82 und 84 wird der Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 in die Substrat ebene 14 verkleinert abgebildet. Über die Einstellung der Größe des Durchlassbereichs 88 in der Y- Dimension kann die Strahlbreite B in der Substratebene 14 eingestellt werden, d.h. wenn die Strahlbreite B in der Substrat ebene 14 vergrößert werden soll, wird dazu der Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 in der Y-Dimension vergrößert.

Eine kontrollierte Vergrößerung der Strahlbreite B in der Substrat ebene 14 lässt sich jedoch nicht nur einfach durch eine Vergrößerung des Durchlassbereiches 88 des optischen Elements 86 erreichen, vielmehr muss dazu auch der auf das optische Element 86 einfallende Lichtstrahl an den vergrößerten Durchlassbereich 88 ange- passt werden. Denn auch in der Y-Dimension muss ein kleiner Anteil des Lichtleitwertes in der Y-Dimension kontrolliert eingebracht werden. Dies wird mit Bezug auf Fig. 7 hiernach näher beschrieben.

Fig. 7 zeigt das optische Element 86 zur Strahlbegrenzung in der Y-Dimension mit zwei unterschiedlich groß eingestellten Durchlassbereichen 88a und 88b.

Des Weiteren sind in Fig. 7 zwei Strahlprofile 90a und 90b eines auf das optische Element 86 einfallenden jeweiligen Lichtstrahls dargestellt.

Betrachtet man den Fall, dass der Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 zur Strahlbegrenzung gemäß dem Durchlassbereich 88a, also schmal eingestellt ist, und trifft ein Lichtstrahl mit einem Strahlprofil oder Intensitätsprofil gemäß dem Strahlprofil 90a auf das optische Element 86 ein, so wirken sich geringfügige Verschiebun- gen dieses Lichtstrahls in der Y-Dimension auf die Stabilität der Intensität des Lichtstrahls in der Substratebene 14 so gut wie nicht aus. Ist demgegenüber der Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 auf den Durchlassbereich 88b in Fig. 7 eingestellt, d.h. ist der Durchlassbereich 88 des optischen Elements 86 groß, und würde derselbe Lichtstrahl mit dem Strahlprofil 90a auf das optische Element 86 einfallen, so würden sich bereits geringfügige Verschiebungen bzw. Fluktuationen des Lichtstrahls in der Y-Dimension abträglich auf die Strahlqualität, insbesondere die zeitliche Stabilität der Intensität in der Y-Dimension auswirken. Daher ist bei dem optischen System 10 vorgesehen, die Strahlbreite des auf das optische Element 86 einfallenden Lichtstrahls an die Größe des Durchlassbereiches 88 anzupassen.

Dies wird bei dem optischen System 10 dadurch realisiert, dass das optische Element 44 der zweiten optischen Anordnung 20 um die Z-Richtung drehbar ist. Die eindimensional wirkende streuende oder beugende Struktur 58 bewirkt bei einer Verdrehung des optischen Elements 44 um die Z-Richtung eine kontrolliert einstellbare Strahlverbreiterung in der Y-Dimension, weil die eindimensional wirkenden Strukturelemente 58 nun auch eine Komponente in der Y-Dimension besitzen. Das durch Drehen des optischen Elements 44 erzeugte Strahlprofil ist in Fig. 7 durch das Strahlprofil 90b dargestellt. Durch die Strahlverbreiterung des Lichtstrahls ist das Strahlprofil 90b in der Y-Dimension im Wesentlichen tophatförmig mit einem mittleren Intensitätsplateau und großer Kantensteilheit ausgebildet. Fluktuationen der Position des Lichtstrahls in der Y-Dimension machen sich somit auch bei dem größeren Durchlassbereich 88b des optischen Elements 86 in der Substratebene 14 nicht nachteilig hinsichtlich der Qualität des Lichtstrahls und seiner zeitlichen Stabilität in der Substratebene 14 bemerkbar.

Die durch die Verbreiterung des Lichtstrahls bewirkte Verringerung der Energie und Energiedichte in der Substratebene 14 kann durch eine Erhöhung der Energie an der Lichtquelle kompensiert werden.

In Fig. 6 ist noch ein weiterer Aspekt des optischen Systems 10 dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist die dritte optische Anordnung 74 in Bezug auf die Fokussie- rung des Lichtstrahls in der Y-Dimension in die Substrat ebene 14 aus reflektiven Elementen aufgebaut.

Fig. 6 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel der dritten optischen Anordnung, bei der die die Spiegel 82 und 84 gemäß Fig. 5 beide als gewölbte Spiegel ausgebildet sind, wobei der Spiegel 82 als konvexer Spiegel ausgebildet ist, und der Spiegel 84 als konkaver Spiegel. Die Spiegel 82 und 84 folgenden unmittelbar aufeinander.

Insbesondere sind die Spiegel 82 und 84 als Zylinderspiegel ausgebildet, deren Zylinderachsen sich in Richtung der X-Dimension (senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 6) erstrecken. Die Verwendung von zumindest einem konvexen und zumindest einem konkaven Spiegel in der dritten optischen Anordnung 74 hat den Vorteil, dass der Arbeitsabstand A, d.h. der Abstand zwischen der Substratebene 14 und dem letzten optischen Element 84 größer gewählt werden kann als bei einem Abbildungssystem, das zumindest auch refraktive Elemente zur Abbildung verwendet. Durch Variation der Einfallswinkel des Lichtstrahls auf die Spiegel 82 und 84, durch Variation der Spiegelradien und/oder durch Variation der Spiegelabstände kann der Arbeitsabstand A und der Abbildungsmaßstab der optischen Anordnung 74 innerhalb weiter Grenzen eingestellt werden, und es können auch Koma und sphärische Abberation in der Abbildung mit einer solchen Anordnung leichter kompensiert werden als bei einer refraktiven Anordnung.