DE102011014796A1

DE102011014796A1 - Optical device for semiconductor wafer inspection system, has reflective elements with transparent elements having reflective surfaces which are boundary surfaces, where light beam is totally reflected at boundary surface

Info

Publication number: DE102011014796A1
Application number: DE201110014796
Authority: DE
Inventors: Holger Münz; Johannes Zellner; Jochen Hetzler; Vitaly SHKLOVER
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-09-20

Abstract

The optical device (10) has an optical assembly (16) which comprises reflective elements (18,20) arranged in an imaging direction (x). The reflective elements are provided with transparent light beam elements (22,24) having reflective surfaces (26,28) which are the boundary surfaces of optically thinner materials (30,32). The light beam (12) is oriented to the boundary surface so that the light beam is totally reflected at the boundary surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus, wobei sich der Linienfokus seiner Länge nach entlang einer ersten Richtung erstreckt und in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung schmal ist, mit einer optischen Anordnung, die auf den Lichtstrahl in der zweiten Richtung abbildend wirkt, wobei die optische Anordnung zumindest ein reflektierendes Element aufweist, das zumindest eine reflektierende Fläche aufweist, die in der zweiten Richtung abbildend wirkt.The invention relates to an optical device for transforming a light beam into a line focus, wherein the line focus extends along its length along a first direction and is narrow in a second direction perpendicular to the first direction, with an optical arrangement directed to the light beam in the second Direction imaging, wherein the optical arrangement comprises at least one reflective element having at least one reflective surface, which acts in the second direction imaging.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus, wobei sich der Linienfokus seiner Länge nach entlang einer ersten Richtung erstreckt und in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung schmal ist, mit einer optischen Anordnung, die zumindest eine Blende aufweist, die eine Öffnung für den Durchgang des Lichtstrahls aufweist, die einen Öffnungsrand aufweist, und die eine Öffnungsweite in der ersten Richtung aufweist.The invention further relates to an optical device for transforming a light beam into a line focus, wherein the line focus extends along its length along a first direction and is narrow in a second direction perpendicular to the first direction, with an optical arrangement having at least one aperture, which has an opening for the passage of the light beam having an opening edge and having an opening width in the first direction.

Eine optische Vorrichtung der eingangs an erster Stelle genannten Art ist aus WO 2005/003746 A1 bekannt.An optical device of the type mentioned in the first place is made WO 2005/003746 A1 known.

Die bekannte Vorrichtung wird in einem System zur Inspektion von Halbleiterplatten, insbesondere von Wafern für die Halbleiterindustrie verwendet. Mit der bekannten Vorrichtung wird ein Lichtstrahl, der von einem Laser erzeugt wird, und der ursprünglich beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist, über eine Zylinderlinse zu einem Linienfokus auf der zu untersuchenden Halbleiterplatte umgeformt. Der Lichtstrahl geht dabei unter schrägem Lichteinfall durch die Zylinderlinse hindurch. In dem Dokument wird beschrieben, dass anstelle einer Zylinderlinse auch ein reflektierendes Element verwendet werden kann.The known device is used in a system for inspection of semiconductor plates, in particular of wafers for the semiconductor industry. With the known device, a light beam which is generated by a laser and which originally has, for example, a rectangular cross-section, is converted via a cylindrical lens into a line focus on the semiconductor plate to be examined. The light beam passes through oblique light incidence through the cylindrical lens. The document describes that instead of a cylindrical lens, a reflective element can also be used.

Wenn anstelle der Zylinderlinse ein reflektierendes Element verwendet wird, wird dies üblicherweise durch zwei zylindrische Spiegel realisiert, von denen der eine zerstreuend und der andere sammelnd wirkt. Wenn aber zwei zylindrische Spiegel unter sehr schrägem Einfall in der bekannten Vorrichtung verwendet werden, wobei der Einfallswinkel ca. 60° beträgt, ist es erforderlich, die daraus resultierenden Aberrationen mit einer in einer Richtung asphärischen Platte zu korrigieren. Des Weiteren beträgt aufgrund der relativ hohen numerischen Apertur der Anordnung die Krümmung bzw. Flächenneigung der beiden Zylinderspiegel bis zu 50°, was beim Aufbringen der reflektierenden Schichten bei der Herstellung der Zylinderspiegel zu starken Schichtdickenvariationen führt, die wegen der kleinen Abmessungen der Spiegel nicht ohne großen Aufwand ausgeglichen werden können.If a reflective element is used instead of the cylindrical lens, this is usually realized by two cylindrical mirrors, one of which diffusing and the other collecting. However, when two cylindrical mirrors are used under very oblique incidence in the known device, the angle of incidence being about 60 °, it is necessary to correct the aberrations resulting therefrom with a unidirectional aspheric plate. Furthermore, owing to the relatively high numerical aperture of the arrangement, the curvature of the two cylindrical mirrors is up to 50 °, which, when the reflective layers are applied during the production of the cylindrical mirrors, leads to strong layer thickness variations which, due to the small dimensions of the mirrors, are not without great Effort can be compensated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorrichtung der eingangs an erster Stelle genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden.The invention is therefore the object of developing an optical device of the type mentioned in the first place to the effect that the above-mentioned disadvantages are avoided.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die eingangs an zweiter Stelle genannte optische Vorrichtung, deren optische Anordnung eine Blende aufweist, durch die der Lichtstrahl hindurchgeht. Wie bereits zuvor in Bezug auf die eingangs an erster Stelle genannte optische Vorrichtung erörtert, fokussiert die optische Anordnung zum Umformen des Lichtstrahls zu einem Linienfokus den Lichtstrahl nur in einer Raumrichtung, die vorliegend die zweite Richtung (x) ist, während die dazu senkrechte Raumrichtung, hier die erste Richtung (y), der Ausdehnung der Fokuslinie entspricht. Das Beschneiden der Ausdehnung des in die Blende einfallenden Lichtstrahls in der zweiten Richtung (x) definiert dabei gewöhnlicherweise die Aperturblende und beeinflusst damit die Auflösung, das heißt die Schärfe des Linienfokus. Die Ausdehnung der Blende in der ersten Richtung (y) definiert dabei eine Feldblende, die jedoch in der Regel nicht scharf auf das Bild, das heißt den Linienfokus, abgebildet wird. Das Beschneiden der Ausdehnung des in die Blende einfallenden Lichtstrahls in der ersten Richtung (y) verursacht dabei ungewünschte Beugungsmuster, die aufgrund ihrer räumlichen Frequenz die Homogenität der Intensitätsverteilung im Linienfokus beeinträchtigen. Da die optische Vorrichtung zur Erzeugung des Linienfokus in der ersten Richtung (y) afokal ist, resultiert die Intensitätsverteilung im Linienfokus aus dem Beugungsbild der Blende nach Propagation des Lichtstrahls von der Blende bis zum Linienfokus.Another aspect of the present invention relates to the second optical device, the optical arrangement of which has an aperture through which the light beam passes. As already discussed above with respect to the optical device mentioned at the outset, the optical arrangement for transforming the light beam into a line focus focuses the light beam only in one spatial direction, which in the present case is the second direction (x), while the spatial direction perpendicular thereto, Here, the first direction (y) corresponds to the extent of the focus line. In this case, the trimming of the extent of the light beam incident in the diaphragm in the second direction (x) usually defines the aperture diaphragm and thus influences the resolution, that is to say the sharpness of the line focus. The extent of the aperture in the first direction (y) defines a field stop which, however, as a rule is not sharply imaged onto the image, that is to say the line focus. The truncation of the extension of the light beam incident in the diaphragm in the first direction (y) causes undesired diffraction patterns, which due to their spatial frequency impair the homogeneity of the intensity distribution in the line focus. Since the optical device for generating the line focus in the first direction (y) is afocal, the intensity distribution in the line focus results from the diffraction image of the diaphragm after propagation of the light beam from the diaphragm to the line focus.

Der Erfindung liegt daher des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine optische Vorrichtung der eingangs an zweiter Stelle genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Intensitätsverteilung im Linienfokus entlang seiner Längserstreckung möglichst homogen ist.The invention is therefore further the object of developing an optical device of the type mentioned in the second place to the effect that the intensity distribution in the line focus along its longitudinal extension is as homogeneous as possible.

Die an erster Stelle genannte Aufgabe wird hinsichtlich der eingangs an erster Stelle genannten optischen Vorrichtung dadurch gelöst, dass das zumindest eine reflektierende Element ein für den Lichtstrahl transparenter Körper ist und dass die zumindest eine reflektierende Fläche eine Grenzfläche des transparenten Körpers zu einem optischen dünneren Medium ist, wobei die Grenzfläche zum Lichtstrahl so orientiert ist, dass der Lichtstrahl an der Grenzfläche totalreflektiert wird.With regard to the optical device mentioned in the first place, the object mentioned in the first place is achieved in that the at least one reflecting element is a body transparent to the light beam and the at least one reflecting surface is an interface of the transparent body to an optically thinner medium , wherein the interface with the light beam is oriented so that the light beam is totally reflected at the interface.

Die erfindungsgemäße optische Vorrichtung weist zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus somit eine optische Anordnung auf, die zumindest ein reflektierendes Element aufweist, das jedoch nicht als Spiegel ausgebildet ist, sondern bei dem die abbildend wirkende Reflexion durch Totalreflexion des Lichtstrahls an einer Grenzfläche des transparenten Körpers zu einem optisch dünneren Medium, beispielsweise Luft, hin erfolgt. Im Unterschied zur Verwendung von Spiegeln kann, weil die innere Totalreflexion bei Überschreiten des Grenzwinkels der Totalreflexion zumindest näherungsweise 100% beträgt, auf die Beschichtung der gekrümmten reflektierenden Fläche verzichtet werden. Allenfalls sind Antireflexionsschichten auf der Lichteintritts- bzw. Lichtaustrittsfläche des transparenten Körpers erforderlich, die jedoch, weil diese Flächen plan ausgeführt werden können, wesentlich unkritischer sind.The optical device according to the invention has to transform a light beam to a Line focus thus an optical arrangement which has at least one reflective element, which is not formed as a mirror, but in which the image-acting reflection by total reflection of the light beam at an interface of the transparent body to an optically thinner medium, such as air, takes place , In contrast to the use of mirrors, because the total internal reflection is at least approximately 100% when the limiting angle of the total reflection is exceeded, the coating of the curved reflecting surface can be dispensed with. At most, anti-reflection layers on the light entrance or light exit surface of the transparent body are required, but because these surfaces can be performed plan, are much less critical.

Wenn die optische Anordnung mehr als eine totalreflektierende Fläche aufweist, kann es vorgesehen sein, dass nur eine der totalreflektierenden Flächen abbildend wirkt, während die eine oder mehrere anderen totalreflektierenden Flächen keine abbildende Wirkung besitzen, sondern beispielsweise plan sind. Es können aber auch mehrere totalreflektierende Flächen vorgesehen sein, von denen zwei oder mehr in der zweiten Richtung abbildend wirken.If the optical arrangement has more than one totally reflecting surface, it may be provided that only one of the totally reflecting surfaces acts as an image, while the one or more other totally reflecting surfaces have no imaging effect but are, for example, planar. However, it is also possible to provide a plurality of totally reflecting surfaces, of which two or more are imaging in the second direction.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen beschrieben, die sich auf die optische Vorrichtung gemäß dem vorstehend genannten Aspekt beziehen.Hereinafter, preferred embodiments relating to the optical device according to the above aspect will be described.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine reflektierende Element ein erstes reflektierendes Element und die zumindest eine reflektierende Fläche ist eine erste reflektierende Fläche, wobei die optische Anordnung zumindest ein zweites reflektierendes Element aufweist, das zumindest eine zweite reflektierende Fläche aufweist, wobei das zumindest eine zweite reflektierende Element ein zweiter für den Lichtstrahl transparenter Körper ist, und wobei die zumindest eine zweite reflektierende Fläche eine Grenzfläche des zumindest einen zweiten transparenten Körpers zu einem optisch dünneren Medium ist, wobei die Grenzfläche zum Lichtstrahl so orientiert ist, dass der Lichtstrahl an der Grenzfläche totalreflektiert wird.In a preferred embodiment, the at least one reflective element is a first reflective element and the at least one reflective surface is a first reflective surface, the optical device having at least one second reflective element having at least one second reflective surface, the at least one second reflective surface reflective element is a second body transparent to the light beam, and wherein the at least one second reflective surface is an interface of the at least one second transparent body to an optically thinner medium, wherein the interface with the light beam is oriented such that the light beam totally reflects at the interface becomes.

In dieser Ausgestaltung sind die im Stand der Technik vorgesehenen beiden Zylinderspiegel durch jeweils einen für den Lichtstrahl transparenten Körper ersetzt, wobei der eine transparente Körper die erste reflektierende Fläche und der andere transparente Körper die zweite reflektierende Fläche aufweist, an denen der Lichtstrahl jeweils unter Ausnutzung der inneren Totalreflexion reflektiert wird. Auf diese Weise können jegliche Spiegel in der optischen Vorrichtung durch reflektierende Elemente unter Ausnutzung der inneren Totalreflexion ersetzt werden. Beispielsweise kann das eine reflektierende Element zerstreuend und das andere reflektierende Element sammelnd wirken, mit oder ohne virtuelles oder reelles Zwischenbild, oder das eine wirkt sammelnd und das andere ist weder sammelnd noch streuend.In this embodiment, the two cylindrical mirrors provided in the prior art are replaced by a respective body transparent to the light beam, wherein the one transparent body, the first reflective surface and the other transparent body has the second reflective surface on which the light beam respectively using the internal total reflection is reflected. In this way, any mirrors in the optical device can be replaced by reflective elements utilizing total internal reflection. For example, one reflecting element may be scattering and the other reflecting element collecting, with or without a virtual or real intermediate image, or the one collecting and the other being neither collecting nor scattering.

Im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Ausgestaltung ist es weiterhin bevorzugt, wenn zwischen dem ersten transparenten Körper und dem zweiten transparenten Körper ein Spalt vorhanden ist, über den der erste transparente Körper in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls von dem zweiten transparenten Körper beabstandet ist.In connection with the above-mentioned embodiment, it is further preferable if there is a gap between the first transparent body and the second transparent body, over which the first transparent body is spaced from the second transparent body in the propagation direction of the light beam.

Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Spalt zwischen den beiden transparenten Körpern, der beispielsweise ein Luftspalt sein kann, für die Abberationskorrektur genutzt werden kann, ohne dass für die Abberationskorrektur zusätzliche asphärische Korrekturplatten eingefügt werden müssen, wie dies bei der bekannten Vorrichtung mit den beiden Zylinderspiegeln der Fall ist.This embodiment has the advantage that the gap between the two transparent bodies, which may for example be an air gap, can be used for the aberration correction, without having to insert additional aspherical correction plates for the aberration correction, as in the case of the known device with the two Cylindrical mirrors is the case.

Alternativ zu der Ausgestaltung der optischen Anordnung mit zumindest zwei transparenten Körpern, auf die die zumindest zwei reflektierenden Flächen verteilt sind, ist es in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die zumindest eine reflektierende Fläche eine erste reflektierende Fläche ist, und dass das zumindest eine reflektierende Element zumindest eine zweite reflektierende Fläche aufweist, wobei die zumindest eine zweite reflektierende Fläche an dem zumindest einen transparenten Körper vorhanden ist und von der ersten reflektierenden Fläche in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls beabstandet ist, wobei die zumindest eine zweite reflektierende Fläche eine Grenzfläche des ersten transparenten Körpers zu einem optisch dünneren Medium ist, wobei die Grenzfläche zum Lichtstrahl so orientiert ist, dass der Lichtstrahl an der Grenzfläche totalreflektiert wird.As an alternative to the configuration of the optical arrangement with at least two transparent bodies, on which the at least two reflecting surfaces are distributed, it is provided in a further preferred embodiment that the at least one reflecting surface is a first reflecting surface, and that the at least one reflective The at least one second reflective surface is provided on the at least one transparent body and is spaced from the first reflective surface in the propagation direction of the light beam, wherein the at least one second reflective surface is an interface of the first transparent body a optically thinner medium, wherein the interface with the light beam is oriented so that the light beam is totally reflected at the interface.

In dieser Ausgestaltung kann die optische Anordnung zur Umformung des Lichtstrahls zu einem Linienfokus durch einen einzigen transparenten Körper realisiert werden, an dem beide oder zumindest zwei reflektierende Flächen ausgebildet sind, an denen der Lichtstrahl durch innere Totalreflexion reflektiert wird. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass nicht zumindest zwei transparente Körper lagejustiert werden müssen, sondern nur ein transparenter Körper, was den Justageaufwand reduziert.In this embodiment, the optical arrangement for transforming the light beam to a line focus can be realized by a single transparent body, on which both or at least two reflective surfaces are formed, on which the light beam is reflected by total internal reflection. The advantage of this embodiment is that not at least two transparent body must be adjusted in position, but only a transparent body, which reduces the adjustment effort.

Um auch hier eine Abberationskorrektur über einen Spalt, insbesondere Luftspalt, zu realisieren, ist dem zumindest einen transparenten Körper in Ausbreitungsrichtung des Lichtstrahls gesehen ein weiterer, als Platte, beispielsweise als Planplatte oder Keilplatte, ausgebildeter und für den Lichtstrahl transparenter Körper nachgeordnet, der von dem zumindest einen totalreflektierenden transparenten Körper um einen Spalt beabstandet ist.In order to realize an aberration correction via a gap, in particular an air gap, the at least one transparent body is also arranged in the direction of propagation of the light beam as a plate which is designed as a plate, for example a plane plate or wedge plate and transparent to the light beam at least a totally reflective transparent body is spaced by a gap.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, die sowohl bei der monolithischen Ausgestaltung des zumindest einen transparenten Körpers mit zumindest zwei reflektierenden Flächen als auch bei der Ausgestaltung mit zumindest zwei transparenten Körpern, auf die die reflektierenden Flächen verteilt sind, anwendbar ist, ist eine Lichteintrittsfläche des zumindest einen transparenten Körpers und/oder eine Lichtaustrittsfläche des zumindest einen transparenten Körpers im Wesentlichen plan.In a further preferred embodiment, which is applicable both in the monolithic embodiment of the at least one transparent body with at least two reflective surfaces and in the embodiment with at least two transparent bodies, on which the reflective surfaces are distributed, is a light entrance surface of the at least one transparent body and / or a light exit surface of the at least one transparent body is substantially planar.

Hierbei ist von Vorteil, dass die Lichteintrittsfläche bzw. die Lichtaustrittsfläche auf leicht beherrschbare Weise mit einer Antireflexionsschicht beschichtet werden kann, was bei gekrümmten Flächen nur schwierig realisierbar ist.It is advantageous that the light entry surface or the light exit surface can be coated in an easily controllable manner with an anti-reflection layer, which is difficult to achieve in curved surfaces.

Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Lichteintrittsfläche oder die Lichtaustrittsfläche mit einer Korrekturasphäre versehen ist.It is further preferred if the light entry surface or the light exit surface is provided with a correction asphere.

Mit einer solchen Korrekturasphäre, die in die plane Lichteintrittsfläche und/oder die plane Lichtaustrittsfläche eingebracht werden kann, was sich leicht realisieren lässt, können Abbildungsfehler korrigiert werden, die beispielsweise durch Fertigungsfehler der einen oder mehreren gekrümmten reflektierenden Flächen des zumindest einen reflektierenden Körpers verursacht werden, oder die Korrekturasphären können dazu ausgestaltet sein, die beispielsweise bei der Reflexion an Zylinderflächen auftretenden immanenten Abbildungsfehler zu korrigieren.With such a correction sphere, which can be introduced into the plane light entrance surface and / or the plane light exit surface, which can be easily realized, aberrations caused, for example, by manufacturing errors of the one or more curved reflective surfaces of the at least one reflective body can be corrected. or the correction spheres can be designed to correct the immanent aberration that occurs, for example, when reflecting on cylinder surfaces.

In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen ist die zumindest eine reflektierende Fläche zylindrisch oder weist in der zweiten Richtung einen kegelschnittförmigen Querschnitt auf und ist in der ersten Richtung translationsinvariant.In further preferred embodiments, the at least one reflective surface is cylindrical or has a conic section in the second direction and is translationally invariant in the first direction.

Es bestehen hierbei zahlreiche Möglichkeiten, beispielsweise kann die zumindest eine reflektierende Fläche im Querschnitt parallel zur zweiten Richtung elliptisch oder parabelförmig ausgebildet sein.There are numerous possibilities here, for example, the at least one reflective surface may be elliptical or parabolic in cross-section parallel to the second direction.

Im Fall, dass die optische Anordnung zumindest zwei reflektierende Flächen aufweist, können Kombinationen von parabelförmigem Querschnitt mit zylinderförmig (zur Erzielung eines abberationsfreien virtuellen Zwischenbildes) oder die Kombinationen parabelförmig/elliptisch (im Querschnitt parallel zur zweiten Richtung) in Betracht gezogen werden, wobei auch andere nicht zylinderförmige Formen der reflektierenden Fläche oder der reflektierenden Flächen gewählt werden können.In the case that the optical arrangement has at least two reflecting surfaces, combinations of parabolic cross-section with cylindrical (to obtain an aberration-free virtual intermediate image) or the combinations parabolic / elliptical (in cross section parallel to the second direction) may be considered, as well as others non-cylindrical shapes of the reflective surface or reflective surfaces can be selected.

Ebenso ist es wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen möglich, die zumindest eine reflektierende Fläche mit einer Korrekturasphäre zu versehen.Likewise, as provided in a further preferred embodiment, it is possible to provide the at least one reflective surface with a correction sphere.

Die weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird hinsichtlich der eingangs an zweiter Stelle genannten optischen Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Öffnungsweite (y'(x)) entlang der zweiten Richtung eine nicht konstante Funktion von der x-Koordinate ist, oder dass die Öffnungsweite (y'(x)) eine konstante Funktion von der x-Koordinate ist, in diesem Fall aber der Öffnungsrand in der zweiten Richtung (x) nicht gleichzeitig gerade und parallel zur zweiten Richtung (x) ist.The further object underlying the invention is achieved in terms of the optical device mentioned second in that the opening width (y '(x)) along the second direction is a non-constant function of the x-coordinate, or that the opening width ( y '(x)) is a constant function of the x-coordinate, but in this case the opening edge in the second direction (x) is not simultaneously straight and parallel to the second direction (x).

Gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist zur Erhöhung der Homogenität der Intensitätsverteilung im Linienfokus entlang seiner Längsrichtung die Form der Blendenöffnung so gewählt, dass, allgemein ausgedrückt, die Blendenöffnung von einer rechteckigen Form abweicht. Hierdurch mitteln sich unterschiedliche Beugungsmuster der Intensitätsverteilung im Linienfokus zumindest teilweise heraus, indem sich die Blendenöffnung, genauer gesagt die Öffnungsweite y'(x) in der ersten Richtung y als Funktion von x-Koordinate entweder ändert oder verschiebt. Eine Änderung oder Verschiebung der Öffnungsweite der Blende entlang der zweiten Richtung y führt zu einem ”Verschmieren” der Beugungsartefakte entlang der Fokuslinie. Durch diesen Aspekt der Erfindung wird auf konstruktiv einfache Weise die Homogenität der Intensitätsverteilung entlang der Fokuslinie verbessert.According to this aspect of the invention, in order to increase the homogeneity of the intensity distribution in the line focus along its longitudinal direction, the shape of the aperture is chosen so that, generally speaking, the aperture deviates from a rectangular shape. As a result, different diffraction patterns of the intensity distribution in the line focus are at least partially averaged out, in that the aperture, in other words the opening width y '(x), either changes or shifts in the first direction y as a function of the x coordinate. A change or shift of the opening width of the diaphragm along the second direction y leads to a "smearing" of the diffraction artifacts along the focus line. This aspect of the invention improves the homogeneity of the intensity distribution along the focal line in a structurally simple manner.

In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Aspekts in Bezug auf die Alternative, wonach die Öffnungsweite y'(x) eine nicht konstante Funktion von x ist, ist es vorgesehen, dass die Öffnungsweite y'(x) eine minimale Öffnungsweite y'_min und eine maximale Öffnungsweite y'_max aufweist, die größer ist als die minimale Öffnungsweite y'_min, wobei für eine Differenz Δy' zwischen der maximalen Öffnungsweite und der minimalen Öffnungsweite gilt: Δy' ≥ a·(λ·z/2)^0,5; und Δy' ≤ y'_max/b, wobei a eine reelle Zahl im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10, b eine reelle Zahl im Bereich von etwa 2 bis etwa 10, λ die Wellenlänge des Lichts des Lichtstrahls und z ein Abstand von der Blende zum Linienfokus ist.In a preferred embodiment of this aspect with respect to the alternative, according to which the opening width y '(x) is a non-constant function of x, it is provided that the opening width y' (x) has a minimum opening width y ' _min and a maximum opening width y ' _max , which is greater than the minimum opening width y' _min , wherein for a difference Δy 'between the maximum opening width and the minimum opening width: Δy '≥ a * (λ * z / 2) ^0.5 ; and Δy '≤ y' _max / b, where a is a real number in the range of about 0.1 to about 10, b is a real number in the range of about 2 to about 10, λ is the wavelength of the light of the light beam and z is a distance from the diaphragm to the line focus.

Die vorstehend genannten Bedingungen für die Differenz Δy' zwischen der minimalen Öffnungsweite y'_min und der maximalen Öffnungsweite y'_max sind dazu geeignet, eine gute Mittelung über die Oszillationen der Beugungsartefakte und damit eine homogene Intensitätsverteilung in der Fokuslinie zu erzielen.The aforementioned conditions for the difference Δy 'between the minimum opening width y' _min and the maximum opening width y ' _max are suitable for a good averaging over the oscillations of the diffraction artifacts and thus a to achieve homogeneous intensity distribution in the focus line.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine Seite des Öffnungsrandes in der zweiten Richtung (y) mehreckig, gekrümmt und/oder wellenförmig.In a further preferred embodiment, at least one side of the opening edge in the second direction (y) is polygonal, curved and / or wavy.

Diese Ausgestaltung führt zu Formen des Öffnungsrandes und damit der Öffnung der Blende, die von einer rechteckigen Blendenform abweichen, und die dazu geeignet sind, die Homogenität der Intensitätsverteilung im Linienfokus zu erhöhen.This embodiment leads to shapes of the opening edge and thus of the opening of the diaphragm, which deviate from a rectangular diaphragm shape, and which are suitable for increasing the homogeneity of the intensity distribution in the line focus.

Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Seite des Öffnungsrandes in der zweiten Richtung gerade und schräg zur zweiten Richtung verläuft.Alternatively, it can also be provided that at least one side of the opening edge in the second direction is straight and oblique to the second direction.

In dieser Ausgestaltung weist die Öffnung der Blende beispielsweise die Form eines windschiefen Rechtecks oder allgemein eines nicht rechteckigen Parallelogramms auf.In this embodiment, the opening of the aperture, for example, the shape of a skewed rectangle or generally a non-rectangular parallelogram.

Es versteht sich, dass der erste Aspekt der Ausnutzung der Totalreflexion zur Erzeugung der Fokuslinie und der zweite Aspekt, der sich auf die Ausgestaltung der Blende bezieht, auch miteinander kombiniert und somit in einer einzigen Vorrichtung gemeinsam realisiert sein können.It is understood that the first aspect of the utilization of the total reflection for generating the focus line and the second aspect, which relates to the design of the diaphragm, also combined with each other and thus can be realized together in a single device.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages and features will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail with reference to this. Show it:

1 eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus in einer Seitenansicht; 1 an optical device for converting a light beam to a line focus in a side view;

2 die optische Vorrichtung gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht; 2 the optical device according to 1 in a perspective view;

3 eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; 3 an optical device for converting a light beam to a line focus according to another embodiment;

4 eine Stirnansicht auf die optische Vorrichtung in 3; 4 an end view of the optical device in 3 ;

5 eine Draufsicht auf die optische Vorrichtung in 3; 5 a plan view of the optical device in 3 ;

6 eine perspektivische Ansicht der optischen Vorrichtung in 3; 6 a perspective view of the optical device in 3 ;

7 eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel; 7 an optical device for converting a light beam to a line focus according to a still further embodiment;

8 eine Blende zur Verwendung in einer optischen Vorrichtung zum Umformen eins Lichtstrahls zu einem Linienfokus gemäß dem Stand der Technik; 8th a shutter for use in an optical device for converting a light beam to a line focus according to the prior art;

9 eine Intensitätsverteilung im Linienfokus bei Verwendung der Blende gemäß 8; 9 an intensity distribution in the line focus when using the diaphragm according to 8th ;

10a) bis d) Einzelbeiträge von vier Blendenschnitten der Blende in 8 zur Intensitätsverteilung im Linienfokus, wobei die Blendenschnitte entlang der zweiten Richtung senkrecht zur Erstreckung des Linienfokus genommen sind; 10a) to d) Individual contributions of four diaphragm sections of the diaphragm in 8th intensity distribution in the line focus, wherein the aperture cuts taken along the second direction perpendicular to the extension of the line focus;

11 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blende zur Verwendung in einer optischen Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus; 11 an embodiment of a diaphragm according to the invention for use in an optical device for converting a light beam to a line focus;

12 die Intensitätsverteilung im Linienfokus bei Verwendung der Blende gemäß 11; 12 the intensity distribution in the line focus when using the diaphragm according to 11 ;

13a) bis d) Einzelbeiträge von vier Blendenschnitten der Blende in 11 zur Intensitätsverteilung im Linienfokus, wobei die Blendenschnitte entlang der zweiten Richtung senkrecht zur Erstreckung des Linienfokus genommen sind; 13a) to d) Individual contributions of four diaphragm sections of the diaphragm in 11 intensity distribution in the line focus, wherein the aperture cuts taken along the second direction perpendicular to the extension of the line focus;

14 die Blende in 8, wobei die Blende nun mit einem Lichtstrahl ausgeleuchtet ist, dessen Intensitätsverteilung in der Blendenöffnung nicht homogen, sonder gaußförmig ist; 14 the aperture in 8th wherein the aperture is now illuminated with a light beam whose intensity distribution in the aperture is not homogeneous, but Gaussian;

15 die Intensitätsverteilung im Linienfokus bei Verwendung der Blende in 14 bei gaußförmiger Ausleuchtung der Blende; 15 the intensity distribution in the line focus when using the aperture in 14 with Gaussian illumination of the diaphragm;

16a) bis d) Einzelbeiträge von vier Blendenschnitten der Blende in 14 zur Intensitätsverteilung im Linienfokus, wobei die Blendenschnitte entlang der zweiten Richtung senkrecht zur Erstreckung des Linienfokus genommen sind; 16a) to d) Individual contributions of four diaphragm sections of the diaphragm in 14 intensity distribution in the line focus, wherein the aperture cuts taken along the second direction perpendicular to the extension of the line focus;

17 die Blende in 11 bei Ausleuchtung mit einem Lichtstrahl, dessen Intensitätsverteilung in der Blendenöffnung nicht homogen, sondern gaußförmig ist; 17 the aperture in 11 when illuminated with a light beam whose intensity distribution in the aperture is not homogeneous, but Gaussian;

18 die Intensitätsverteilung im Linienfokus bei Verwendung der Blende in 17 mit gaußförmiger Ausleuchtung der Blende; 18 the intensity distribution in the line focus when using the aperture in 17 with Gaussian illumination of the aperture;

19a) bis d) Einzelbeiträge von vier Blendenschnitten in 17 zur Intensitätsverteilung im Linienfokus, wobei die Blendenschnitte entlang der zweiten Richtung senkrecht zur Erstreckung des Linienfokus genommen sind; 19a) to d) Individual contributions from four apertures in 17 intensity distribution in the line focus, wherein the aperture cuts taken along the second direction perpendicular to the extension of the line focus;

20a) bis j) verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Blendenformen zur Verwendung in einer optischen Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus; und 20a) to j) various embodiments of shutter shapes according to the invention for use in an optical device for converting a light beam to a line focus; and

21 die Blende entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 20j) zur Erläuterung weiterer Einzelheiten. 21 the aperture according to the embodiment in 20j) for further details.

Mit Bezug auf 1 bis 7 wird zunächst ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben.Regarding 1 to 7 First, a first aspect of the present invention will be described.

1 und 2 zeigen eine optische Vorrichtung 10 zum Umformen eines Lichtstrahls 12 zu einem Linienfokus 14. In 1 ist der Lichtstrahl 12 nur teilweise und in 2 nicht eingezeichnet, um die Darstellung zu vereinfachen. Der Linienfokus 14 erstreckt sich seiner Länge nach in einer ersten Richtung, die nachfolgend als die y-Richtung bezeichnet wird, wie in 1 und 2 mit einem Achsensystem veranschaulicht ist. 1 zeigt die optische Vorrichtung 10 demnach in einer Seitenansicht parallel zur y-Richtung. In einer zweiten Richtung, die nachfolgend als x-Richtung bezeichnet wird, ist der Linienfokus 14 schmal, das heißt fokussiert. 1 and 2 show an optical device 10 for forming a light beam 12 to a line focus 14 , In 1 is the ray of light 12 only partially and in 2 not shown to simplify the presentation. The line focus 14 extends lengthwise in a first direction, hereinafter referred to as the y-direction, as in FIG 1 and 2 is illustrated with an axis system. 1 shows the optical device 10 Accordingly, in a side view parallel to the y-direction. In a second direction, hereinafter referred to as x-direction, is the line focus 14 narrow, that is focused.

Beispielsweise kann der Linienfokus in der y-Richtung eine Länge von 15 bis 20 mm aufweisen, und in der x-Richtung im Submillimeterbereich schmal sein.For example, the line focus in the y direction may have a length of 15 to 20 mm, and be narrow in the x direction in the sub-millimeter range.

Die optische Vorrichtung 10 kann beispielsweise in einer Vorrichtung zur Inspektion von Halbleiterplatten, insbesondere zur Inspektion von Wafern, verwendet werden.The optical device 10 For example, it can be used in a device for inspecting semiconductor plates, in particular for inspecting wafers.

Die Vorrichtung 10 weist eine optische Anordnung 16 auf, die auf den Lichtstrahl 12, der auf die optische Anordnung 16 einfällt, in der x-Richtung abbildend wirkt, das heißt den Lichtstrahl 12 in der x-Richtung fokussiert, während die optische Anordnung 16 auf den Lichtstrahl 12 in der y-Richtung nicht abbildend wirkt.The device 10 has an optical arrangement 16 on the light beam 12 that on the optical arrangement 16 is incident, in the x-direction is imaging, that is, the light beam 12 focused in the x-direction while the optical arrangement 16 on the light beam 12 not imaged in the y-direction.

Die optische Anordnung 16 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei reflektierende Elemente 18 und 20 auf, wobei es sich versteht, dass die optische Anordnung 16 auch mehr als zwei reflektierende Elemente aufweisen kann, oder wie später noch beschrieben wird, nur ein reflektierendes Element aufweisen kann.The optical arrangement 16 has two reflective elements in the embodiment shown 18 and 20 it being understood that the optical arrangement 16 may also have more than two reflective elements, or as will be described later, may have only one reflective element.

Das reflektierende Element 18 und das reflektierende Element 20 sind jeweils als ein transparenter Körper 22 und 24 ausgebildet. ”Transparent” bedeutet hier, dass die Körper 22 und 24 für das Wellenlängenspektrum bzw., falls es sich bei dem Lichtstrahl 12 um einen monochromatischen Laserlichtstrahl handelt, für die Wellenlänge des Lichtstrahls 12 durchlässig sind.The reflective element 18 and the reflective element 20 are each as a transparent body 22 and 24 educated. "Transparent" here means that the body 22 and 24 for the wavelength spectrum or, if it is the light beam 12 is a monochromatic laser light beam, for the wavelength of the light beam 12 are permeable.

In den transparenten Körpern 22 und 24 wird der Lichtstrahl 12 unter Ausnutzung innerer Totalreflexion reflektiert. Der transparente Körper 22 weist eine erste reflektierende Fläche 26 und der transparente Körper 24 weist eine zweite reflektierende Fläche 28 auf.In the transparent bodies 22 and 24 becomes the light beam 12 reflected by using total internal reflection. The transparent body 22 has a first reflective surface 26 and the transparent body 24 has a second reflective surface 28 on.

Die erste reflektierende Fläche 26 ist eine Grenzfläche des transparenten Körpers 22 zu einem Medium 30, das optisch dünner ist als das optisch dichtere Medium des transparenten Körpers 22, der beispielsweise aus Quarz, Kalziumfluorid und dergleichen gefertigt sein kann. Das optisch dünnere Medium 30 kann beispielsweise Luft oder ein Gas sein. Entsprechend ist die zweite reflektierende Fläche 28 eine Grenzfläche des transparenten Körpers 24, der ebenfalls beispielsweise aus Quarz, Kalziumfluorid und dergleichen gefertigt sein kann, zu einem optisch dünneren Medium 32, das beispielsweise Luft oder ein Gas sein kann.The first reflective surface 26 is an interface of the transparent body 22 to a medium 30 , which is optically thinner than the optically denser medium of the transparent body 22 , which may be made of quartz, calcium fluoride and the like, for example. The optically thinner medium 30 may be, for example, air or a gas. Accordingly, the second reflective surface 28 an interface of the transparent body 24 , which may also be made of quartz, calcium fluoride and the like, for example, to a optically thinner medium 32 which may be, for example, air or a gas.

Der Lichtstrahl 12 fällt über eine Lichteintrittsfläche 34 des transparenten Körpers 22, die im Wesentlichen plan ist, in den transparenten Körper 22 ein und trifft dabei auf die Fläche 26. Der transparente Körper 22 ist zum Lichtstrahl 12 so orientiert, dass der Lichtstrahl 12 mit einem Einfallswinkel auf die Fläche 26 einfällt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Der Grenzwinkel der Totalreflexion bestimmt sich durch die Brechungsindices des transparenten Körpers 22 und des optisch dünneren Mediums 30, wie dies dem Fachmann geläufig ist. Nach Totalreflexion an der Fläche 26 tritt der Lichtstrahl 12 aus einer Lichtaustrittsfläche 36 des transparenten Körpers 22 aus diesem aus und tritt in eine Lichteintrittsfläche 38 des transparenten Körpers 24 in den transparenten Körper 24 ein und wird dann an der Fläche 28, die die obere Oberfläche des transparenten Körpers 24 in 1 und 2 ist, wiederum totalreflektiert und tritt aus einer Lichtaustrittsfläche 40 aus dem transparenten Körper 24 aus.The light beam 12 falls over a light entry surface 34 of the transparent body 22 , which is essentially planar, into the transparent body 22 and hits the surface 26 , The transparent body 22 is to the beam of light 12 so oriented that the light beam 12 with an angle of incidence on the surface 26 that is larger than the critical angle of total reflection. The critical angle of total reflection is determined by the refractive indices of the transparent body 22 and the optically thinner medium 30 as is familiar to those skilled in the art. After total reflection on the surface 26 occurs the light beam 12 from a light exit surface 36 of the transparent body 22 out of this and enters a light entry surface 38 of the transparent body 24 in the transparent body 24 one and then gets to the surface 28 covering the upper surface of the transparent body 24 in 1 and 2 is, in turn, totally reflected and emerges from a light exit surface 40 from the transparent body 24 out.

Die totalreflektierenden Flächen 26 und 28 wirken auf den Lichtstrahl 12 insgesamt abbildend, wodurch der Lichtstrahl 12 zu dem Linienfokus 14 umgeformt wird.The totally reflective surfaces 26 and 28 act on the light beam 12 altogether imaging, whereby the ray of light 12 to the line focus 14 is transformed.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die totalreflektierende Fläche 26 zerstreuend und die totalreflektierende Fläche 28 sammelnd. In the embodiment shown, the total reflecting surface 26 dispersing and the totally reflecting surface 28 collecting.

Die Lichteintrittsflächen 34 und 38 sowie die Lichtaustrittsflächen 36 und 40 sind plan und können mit einer Antireflexbeschichtung versehen sein.The light entry surfaces 34 and 38 as well as the light exit surfaces 36 and 40 are flat and can be provided with an antireflection coating.

Wie aus 1 und 2 hervorgeht, ist der erste transparente Körper 22 von dem zweiten transparenten Körper 24 um einen Spalt 42, der wenige Millimeter betragen kann, beabstandet. Der Spalt 42, beispielsweise ein Luftspalt bzw. allgemein ein Spalt, in dem das optisch dünnere Medium 30 und/oder 32 vorhanden ist, dient dazu, die Abbildungsqualität der optischen Anordnung 16 zu verbessern, indem der Spalt 42 eine Abberationskorrektur bewirkt.How out 1 and 2 shows, is the first transparent body 22 from the second transparent body 24 around a gap 42 , which may be a few millimeters apart. The gap 42 , For example, an air gap or generally a gap in which the optically thinner medium 30 and or 32 is present, serves the imaging quality of the optical arrangement 16 improve by the gap 42 causes an aberration correction.

Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere der Lichteintrittsflächen 34, 38 und/oder der Lichtaustrittsflächen 36, 40 mit einer Korrekturasphäre versehen sein, beispielsweise auch um Fertigungsfehler der transparenten Körper 22 und 24, insbesondere im Bereich derer totalreflektierenden Flächen 24 und 28, zu kompensieren.Additionally or alternatively, one or more of the light entry surfaces 34 . 38 and / or the light exit surfaces 36 . 40 be provided with a correction asphere, for example, to manufacturing defects of the transparent body 22 and 24 , in particular in the area of totally reflecting surfaces 24 and 28 , to compensate.

Des Weiteren ist es möglich, eine Asphärisierung an den totalreflektierenden Flächen 26 und/oder 28 selbst vorzusehen.Furthermore, it is possible to have an aspherization on the total reflecting surfaces 26 and or 28 provide yourself.

Wie aus 2 hervorgeht, sind die totalreflektierenden Flächen 26 und 28 gekrümmte Flächen, um eine entsprechende abbildende Wirkung auf den Lichtstrahl 12 zur Umformung in den Linienfokus 14 zu erzielen.How out 2 shows are the total reflecting surfaces 26 and 28 curved surfaces to a corresponding imaging effect on the light beam 12 for transformation into the line focus 14 to achieve.

Hinsichtlich der Form der gekrümmten Flächen 26 und 28 bestehen verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise können die reflektierenden Flächen 26, 28 zylindrisch sein, oder die reflektierende Fläche 26 kann zylindrisch und die reflektierende Fläche 28 in der zweiten Richtung einen parabelförmigen Querschnitt aufweisen und in der ersten Richtung translationsinvariant sein, wobei auch weitere Kombinationen wie parabelförmig/ellipsenförmig (im Querschnitt parallel zur zweiten Richtung) und andere asphärische Formen gewählt werden können.Regarding the shape of the curved surfaces 26 and 28 There are different possibilities, for example the reflective surfaces 26 . 28 be cylindrical, or the reflective surface 26 can be cylindrical and the reflective surface 28 in the second direction have a parabolic cross-section and be translation invariant in the first direction, with other combinations such as parabolic / elliptical (in cross-section parallel to the second direction) and other aspherical shapes can be selected.

Die Formen der reflektierenden Flächen 26, 28 können so gewählt werden, dass durch die optische Anordnung 16 ein abberationsfreies virtuelles Zwischenbild erzeugt wird.The shapes of the reflective surfaces 26 . 28 can be chosen so that by the optical arrangement 16 an aberration-free virtual intermediate image is generated.

Während die optische Vorrichtung 10 in 1 und 2 zwei reflektierende Elemente in Form der transparenten Körper 22 und 24 aufweist, zeigen 3 bis 6 eine optische Vorrichtung 50 zum Umformen eines Lichtstrahls 52 zu einem Linienfokus 54, die eine optische Anordnung 56 aufweist, die nur ein reflektierendes Element 58 in Form eines transparenten Körpers 60 in monolithischer Bauweise aufweist.While the optical device 10 in 1 and 2 two reflective elements in the form of the transparent body 22 and 24 show 3 to 6 an optical device 50 for forming a light beam 52 to a line focus 54 which is an optical arrangement 56 which has only one reflective element 58 in the form of a transparent body 60 in monolithic construction.

An dem transparenten Körper 60 sind zumindest zwei, hier genau zwei, totalreflektierende Flächen 62 und 64 ausgebildet, von denen die totalreflektierende Fläche 62 zerstreuend und die totalreflektierende Flache 64 sammelnd auf den Lichtstrahl 52 wirkt.On the transparent body 60 are at least two, here exactly two, totally reflective surfaces 62 and 64 formed, of which the total reflecting surface 62 dispersing and the totally reflective surface 64 collecting on the light beam 52 acts.

Beide totalreflektierenden Flächen 62, 64 sind Grenzflächen des transparenten Körpers 60 zu einem optisch dünneren Medium 66 bzw. 68, beispielsweise Luft oder ein Gas, während der transparente Körper 60 aus einem optisch dichteren Medium, aber dennoch durchlässig für den Lichtstrahl 52, beispielsweise aus Quarz, Kalziumfluorid oder dergleichen gefertigt ist.Both totally reflective surfaces 62 . 64 are interfaces of the transparent body 60 to a visually thinner medium 66 respectively. 68 For example, air or a gas while the transparent body 60 from a visually denser medium, but still permeable to the light beam 52 , For example, made of quartz, calcium fluoride or the like.

Da bei dieser Ausführungsvariante der Spalt 42 zwischen den beiden reflektierenden Flächen 62 und 64 aufgrund der monolithischen Bauweise des transparenten Körpers 60 nicht vorhanden ist, ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in 7 ein solcher Spalt 70 dadurch realisiert, dass dem transparenten Körper 60 eine transparente Platte 72, insbesondere eine Keilplatte, nachgeordnet ist, die von dem transparenten Körper 60 um den Spalt 70 beabstandet ist. Der Spalt 70 verbessert die Abbildungsqualität der optischen Anordnung 56 im Sinne einer Abberationskorrektur. Im Übrigen können Korrekturasphären auf einer Lichteintrittsfläche 74 oder einer Lichtaustrittsfläche 76 des transparenten Körpers 60 vorgesehen sein, ebenso an den totalreflektierenden Flächen 62 und 64, wie bereits mit Bezug auf die optische Vorrichtung 10 beschrieben wurde.Since in this embodiment of the gap 42 between the two reflective surfaces 62 and 64 due to the monolithic construction of the transparent body 60 is not present, according to the embodiment in 7 such a gap 70 realized by that the transparent body 60 a transparent plate 72 , in particular a wedge plate, disposed downstream of the transparent body 60 around the gap 70 is spaced. The gap 70 improves the imaging quality of the optical arrangement 56 in the sense of an aberration correction. Incidentally, correction spheres on a light entrance surface 74 or a light exit surface 76 of the transparent body 60 be provided, as well as the totally reflective surfaces 62 and 64 as already described with respect to the optical device 10 has been described.

Die Lichteintrittsfläche 74 und die Lichtaustrittsfläche 76 sind im Wesentlichen plan, worunter zu verstehen ist, dass die Lichteintrittsfläche 74 und die Lichtaustrittsfläche 76 bis auf eine ggf. vorhandene Korrekturasphäre plan ist.The light entry surface 74 and the light exit surface 76 are essentially planar, which means that the light entry surface 74 and the light exit surface 76 is flat except for a possibly existing correction asphere.

Mit Bezug auf 8 bis 21 wird nachfolgend ein weiterer Aspekt der Erfindung beschrieben, der sich auf eine optische Vorrichtung zum Umformen eines Lichtstrahls zu einem Linienfokus bezieht, wobei der nachfolgend zu beschreibende Aspekt auch bei den optischen Vorrichtungen 10 und 50 realisiert werden kann.Regarding 8th to 21 Hereinafter, another aspect of the invention will be described, which relates to an optical device for converting a light beam to a line focus, the aspect to be described later also in the optical devices 10 and 50 can be realized.

In 1 ist beispielhaft eine Blende 80 eingezeichnet. Wie bereits oben mit Bezug auf 1 und 2 bzw. 3 bis 7 beschrieben wurde, fokussiert die optische Anordnung 16 bzw. die optische Anordnung 56 den Lichtstrahl 12 bzw. 52 in der Eintrittsblende nur in der x-Richtung, während die y-Richtung die Richtung der Längserstreckung der Fokuslinie ist.In 1 is an example of a screen 80 located. As mentioned above with reference to 1 and 2 respectively. 3 to 7 has been described focuses the optical arrangement 16 or the optical arrangement 56 the light beam 12 respectively. 52 in the entrance panel only in the x-direction, while the y-direction is the direction of the longitudinal extent of the focus line.

Das Beschneiden der Ausdehnung des einfallenden Lichtstrahls 12 durch die Blende 80 in der x-Richtung definiert damit die Aperturblende und beeinflusst damit die Auflösung, das heißt die Linienbreite des Linienfokus 14 bzw. 54. Die Ausdehnung der Blende 80 in der y-Richtung definiert eine Feldblende, die jedoch in der Regel nicht scharf auf den Linienfokus 14 bzw. 54 abgebildet wird. Das Beschneiden der Ausdehnung des einfallenden Lichtstrahls 12 durch die Blende 80 in der y-Richtung verursacht damit ungewünschte Beugungseffekte. Bei einer in der y-Richtung afokalen optischen Anordnung, wie es die optische Anordnung 16 bzw. 56 ist, resultiert die Intensitätsverteilung des Linienfokus aus dem Beugungsbild der Blende 80 nach Propagation des Lichtstrahls 12 bzw. 52 von der Blende 80 bis zum Linienfokus 14 bzw. 54. Trimming the extent of the incident light beam 12 through the aperture 80 in the x-direction thus defines the aperture diaphragm and thus influences the resolution, ie the line width of the line focus 14 respectively. 54 , The extension of the aperture 80 in the y-direction defines a field stop, which, however, is usually not keen on the line focus 14 respectively. 54 is shown. Trimming the extent of the incident light beam 12 through the aperture 80 in the y-direction causes unwanted diffraction effects. With an optical arrangement afocal in the y-direction, as is the optical arrangement 16 respectively. 56 is, the intensity distribution of the line focus results from the diffraction pattern of the diaphragm 80 after propagation of the light beam 12 respectively. 52 from the aperture 80 to the line focus 14 respectively. 54 ,

In 8 bis 10 wird zunächst eine Blende 80 nach dem Stand der Technik und deren Einfluss auf die Intensitätsverteilung im Linienfokus 14 bzw. 54 beschrieben.In 8th to 10 will be an aperture first 80 according to the prior art and their influence on the intensity distribution in the line focus 14 respectively. 54 described.

Gemäß 8 weist die Blende 80 eine Öffnung 82 für den Durchgang des Lichtstrahls 12 bzw. 52 auf, die durch einen Öffnungsrand 84 berandet bzw. begrenzt ist. Wie aus 8 hervorgeht, ist die Öffnung 82 rechteckig, hier quadratisch, ausgebildet.According to 8th has the aperture 80 an opening 82 for the passage of the light beam 12 respectively. 52 on, passing through an opening edge 84 bounded or limited. How out 8th shows, is the opening 82 rectangular, here square, formed.

In 8 ist die Blende 80 in ein Koordinatensystem eingezeichnet, wobei die x-Achse des Koordinatensystems die x-Richtung des Linienfokus (schmale Richtung) und der Öffnung 82 und die y-Achse die y-Richtung des Linienfokus sowie die y-Richtung der Öffnung 82 wiedergibt. In 8 ist mit y'(x) die Öffnungsweite der Öffnung 82 der Blende 80 bezeichnet. Wie aus 8 hervorgeht, ist an jeder x-Position die Öffnungsweite y'(x) dieselbe, das heißt die Öffnungsweite y'(x) ist als Funktion der x-Koordinate eine konstante Funktion.In 8th is the aperture 80 drawn in a coordinate system, wherein the x-axis of the coordinate system, the x-direction of the line focus (narrow direction) and the opening 82 and the y-axis the y-direction of the line focus and the y-direction of the opening 82 reproduces. In 8th with y '(x) is the opening width of the opening 82 the aperture 80 designated. How out 8th As can be seen, at each x-position, the opening width y '(x) is the same, that is, the opening width y' (x) is a constant function as a function of the x-coordinate.

Bei der folgenden Betrachtung wird davon ausgegangen, dass die Öffnung 82 von dem Lichtstrahl 12 oder dem Lichtstrahl 52 mit homogener Intensitätsverteilung ausgeleuchtet wird.In the following consideration it is assumed that the opening 82 from the light beam 12 or the light beam 52 is illuminated with a homogeneous intensity distribution.

9 zeigt nun die typische Intensitätsverteilung I entlang der y-Richtung im Linienfokus 14 bzw. 54, wenn die Blende 80 gemäß 8 in der optischen Vorrichtung 10 oder 50 verwendet wird. Der Abstand der Blende 80 vom Linienfokus beträgt dabei beispielsweise 200 mm, und die Wellenlänge λ des Lichtstrahls 12 oder 52 wird mit 354 nm angenommen. Die Länge des Linienfokus 14 bzw. 52 in y-Richtung beträgt hier beispielsweise 16 mm. 9 now shows the typical intensity distribution I along the y-direction in the line focus 14 respectively. 54 if the aperture 80 according to 8th in the optical device 10 or 50 is used. The distance of the aperture 80 from the line focus is, for example, 200 mm, and the wavelength λ of the light beam 12 or 52 is assumed to be 354 nm. The length of the line focus 14 respectively. 52 in the y-direction here is for example 16 mm.

Wie aus 9 hervorgeht, zeigt die Intensitätsverteilung I im Linienfokus eine hochfrequente Ortsabhängigkeit von der y-Koordinate, und selbst in der Mitte des Linienfokus (y = 0) variiert die Intensitätsverteilung I zwischen dem Intensitätsmaximum und dem Intensitätsminimum um etwa 10%.How out 9 As can be seen, the intensity distribution I in the line focus shows a high-frequency spatial dependence of the y-coordinate, and even in the middle of the line focus (y = 0), the intensity distribution I between the intensity maximum and the intensity minimum varies by about 10%.

10a) bis d) zeigen die Einzelbeiträge verschiedener x-Positionen der Öffnung 82 zur Intensitätsverteilung I im Linienfokus, wobei hier die Positionen x = 0 (10a)), x = 1,2 (10b)), x = 2,4 (10c)) und x = 3,6 (10d)) beispielhaft ausgewählt wurden. 10a) to d) show the individual contributions of different x-positions of the opening 82 to the intensity distribution I in the line focus, where the positions x = 0 ( 10a) ), x = 1.2 ( 10b) ), x = 2.4 ( 10c) ) and x = 3.6 ( 10d) ) were selected by way of example.

Wie ein Vergleich der 10a) bis d) untereinander ergibt, sind die Einzelbeiträge der einzelnen x-Positionen bzw. x-Schnitte der Öffnung 82 der Blende 80 identisch zueinander. Dies hat zur Folge, dass es zu keinem Mittelungseffekt zwischen den Einzelbeiträgen jeder x-Position der Öffnung 82 zur Intensitätsverteilung kommt, so dass sich die Oszillationen der Einzelbeiträge aller x-Schnitte zur Intensitätsverteilung I des Linienfokus nicht gegenseitig ausmitteln.Like a comparison of 10a) to d) with each other, are the individual contributions of the individual x-positions or x-sections of the opening 82 the aperture 80 identical to each other. As a result, there is no averaging effect between the individual contributions of each x position of the opening 82 to the intensity distribution, so that the oscillations of the individual contributions of all x-sections to the intensity distribution I of the line focus do not cancel each other out.

11 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Form der Öffnung 82 der Blende 80, bei der die Öffnungsweite y'(x) der Öffnung 82 eine nicht konstante Funktion von x ist, das heißt die Öffnungsweite y'(x) variiert in Abhängigkeit von der x-Koordinate. 11 now shows an embodiment of a form of the invention opening 82 the aperture 80 in which the opening width y '(x) of the opening 82 is a non-constant function of x, that is, the opening width y '(x) varies depending on the x-coordinate.

12 zeigt nun die Intensitätsverteilung I im Linienfokus (14 oder 54) bei homogener Ausleuchtung der Öffnung 82 der Blende 80 bei ansonsten gleichen Parameter (Wellenlänge, Abstand Blende Fokuslinie etc.) wie im Fall der 9. 12 now shows the intensity distribution I in the line focus ( 14 or 54 ) with homogeneous illumination of the opening 82 the aperture 80 with otherwise the same parameters (wavelength, distance f-stop focus line, etc.) as in the case of 9 ,

Aus 12 ist zu erkennen, dass die Intensitätsverteilung I nunmehr wesentlich homogener ist als die Intensitätsverteilung I in 9, die durch die rechteckige Öffnung 82 verursacht wird. Bei y = 0 ist die Schwankung der Intensitätsverteilung I geringer als 1%.Out 12 It can be seen that the intensity distribution I is now substantially more homogeneous than the intensity distribution I in 9 passing through the rectangular opening 82 is caused. At y = 0, the fluctuation of the intensity distribution I is less than 1%.

Die Ursache für die wesentlich homogenere Intensitätsverteilung I bei Verwendung einer Blende 80, deren Öffnung 82 bzw. deren Öffnungsrand 84 wie in 11 gezeigt geformt ist, wird mit Bezug auf 13a) bis d) erläutert.The cause of the much more homogeneous intensity distribution I when using a diaphragm 80 whose opening 82 or its opening edge 84 as in 11 Shown is shown with reference to 13a) to d) explained.

13a) bis d) zeigen wie 10a) bis d) Einzelbeiträge unterschiedlicher x-Schnitte der Öffnung 82 zur Intensitätsverteilung I im Linienfokus. 13a) zeigt den Einzelbeitrag des Schnitts an der Position x = 0,0, bei der die Öffnungsweite y'(x = 0) 3,6 mm beträgt, 13b) zeigt den Einzelbeitrag an der Position x = 1,2, an der die Öffnungsweite y'(x = 1,2) 3,5 mm beträgt, 13c) zeigt den Einzelbetrag an der Position x = 2,4, an der die Öffnungsweite y'(x = 2,4) 3,0 mm beträgt, und 13d) zeigt den Einzelbeitrag an der Position x = 3,6, an der die Öffnungsweite y'(x = 3,6) 2,1 mm beträgt. 13a) to d) show how 10a) to d) Individual contributions of different x-sections of the opening 82 for the intensity distribution I in the line focus. 13a) shows the individual contribution of the section at the position x = 0.0, in which the opening width y '(x = 0) is 3.6 mm, 13b) shows the individual contribution at the position x = 1.2, at which the opening width y '(x = 1.2) is 3.5 mm, 13c) shows the single amount at the position x = 2.4, at which the opening width y '(x = 2.4) is 3.0 mm, and 13d) shows the individual contribution at the position x = 3.6, at which the opening width y '(x = 3.6) is 2.1 mm.

Wie sich aus einem Vergleich der 13a) bis d) untereinander ergibt, sind die Einzelbeiträge der verschiedenen x-Positionen der Öffnung 82 der Blende 80 gemäß 11 jeweils unterschiedlich hinsichtlich der räumlichen Verteilung der Oszillationen in der Intensitätsverteilung, wodurch sich die im Ortsraum hochfrequenten Oszillationen der Beugungsmuster gegenseitig ausmitteln, wodurch die Intensitätsverteilung I gemäß 12, die die kohärente Summe aller Einzelbeiträge aller x-Positionen der Öffnung 82 der Blende 80 in 11 darstellt, sehr homogen wird. As can be seen from a comparison of 13a) to d) are the individual contributions of the different x-positions of the opening 82 the aperture 80 according to 11 each differing in terms of the spatial distribution of the oscillations in the intensity distribution, whereby the high-frequency oscillations of the diffraction patterns in the spatial space cancel each other, whereby the intensity distribution I in accordance 12 , which is the coherent sum of all individual contributions of all x-positions of the opening 82 the aperture 80 in 11 represents, becomes very homogeneous.

14 zeigt wieder die Blende 80 mit der Öffnung 82 und dem Öffnungsrand 84 gemäß 8. Im Unterschied zu der Situation in 8 ist die Öffnung 82 nicht mit homogener Intensitätsverteilung ausgeleuchtet, sondern mit einer gaußförmigen Intensitätsverteilung des einfallenden Lichtstrahls 12 bzw. 52. In 14 sind in der Öffnung 82 Höhenlinien eingezeichnet, die die Intensitätsverteilung in der Öffnung 82 veranschaulichen. 14 again shows the aperture 80 with the opening 82 and the opening edge 84 according to 8th , Unlike the situation in 8th is the opening 82 not illuminated with a homogeneous intensity distribution, but with a Gaussian intensity distribution of the incident light beam 12 respectively. 52 , In 14 are in the opening 82 Contour lines are drawn showing the intensity distribution in the opening 82 illustrate.

15 zeigt nun die Intensitätsverteilung I im Linienfokus, wenn die Blende 80 mit quadratischer Blendenöffnung 82 verwendet wird und der Lichtstrahl 12 bzw. 52 eine gaußförmige Intensitätsverteilung in der Blendenöffnung 82 aufweist. 15 now shows the intensity distribution I in the line focus when the aperture 80 with square aperture 82 is used and the light beam 12 respectively. 52 a Gaussian intensity distribution in the aperture 82 having.

Die Intensitätsverteilung I zeigt selbst in der Mitte der Fokuslinie (y = 0) noch eine signifikante Modulation von etwa 2,4%.The intensity distribution I shows even in the middle of the focus line (y = 0) still a significant modulation of about 2.4%.

16a) bis d) zeigen Einzelbeiträge unterschiedlicher x-Positionen bzw. -Schnitte der Öffnung 82 zur Intensitätsverteilung I im Linienfokus, wobei hier die gleichen x-Positionen exemplarisch gewählt wurden wie in 10a) bis d). Wie den 16a) bis d) im Vergleich miteinander zu entnehmen ist, sind die einzelnen Beugungsmuster gemäß 16a) bis d) bis auf einen jeweiligen Skalierungsfaktor identisch, der in der gaußförmigen Intensitätsverteilung der Ausleuchtung der Öffnung 82 der Blende 80 begründet liegt. Die räumlichen Oszillationen in den Beiträgen zur Intensitätsverteilung im Linienfokus sind in 16a) bis d) untereinander jedoch gleich. Ein die Homogenität der Intensitätsverteilung I im Linienfokus gemäß 15 erhöhender Mittelungseffekt kann somit bei der rechteckigen (quadratischen) Öffnung 82 der Blende 80 gemäß 14 auch bei gaußförmiger Ausleuchtung nicht eintreten. 16a) to d) show individual contributions of different x-positions or sections of the opening 82 for the intensity distribution I in the line focus, wherein here the same x-positions were chosen as examples as in 10a) to d). Like that 16a) to d) can be found in comparison with each other, the individual diffraction patterns are according to 16a) to d) except for a respective scaling factor identical to that in the Gaussian intensity distribution of the illumination of the opening 82 the aperture 80 justified. The spatial oscillations in the contributions to the intensity distribution in the line focus are in 16a) to d) but with each other the same. A the homogeneity of the intensity distribution I in the line focus according to 15 increasing averaging effect may thus occur in the rectangular (square) opening 82 the aperture 80 according to 14 even with Gaussian illumination does not occur.

17 zeigt nun wieder die Blende gemäß 11, nun ebenfalls bei Ausleuchtung mit dem Lichtstrahl 12 bzw. 52, der eine gaußförmige Intensitätsverteilung wie in 14 aufweist. 17 shows again the aperture according to 11 , now also when illuminated with the light beam 12 respectively. 52 which has a Gaussian intensity distribution as in 14 having.

18 zeigt die Intensitätsverteilung I im Linienfokus bei Verwendung der Blende 80 gemäß 17. In der Mitte des Linienfokus (y = 0) beträgt die Schwankung bzw. Modulation der Intensitätsverteilung I im Linienfokus nur noch 0,24% und ist damit um einen Faktor 10 besser als bei der rechteckigen (quadratischen) Blende 80 in 14. 18 shows the intensity distribution I in the line focus when using the diaphragm 80 according to 17 , In the center of the line focus (y = 0), the fluctuation or modulation of the intensity distribution I in the line focus is only 0.24% and is thus better by a factor of 10 than in the rectangular (square) aperture 80 in 14 ,

19a) bis d) zeigen Einzelbeiträge verschiedener x-Positionen bzw. -Schnitte in der Öffnung 82 der Blende 80 in 17 zur Intensitätsverteilung I im Linienfokus, wobei die x-Positionen gemäß 19a) bis d) den x-Positionen in 16a) bis d) entsprechen. 19a) to d) show individual contributions of different x-positions or -cuts in the opening 82 the aperture 80 in 17 to the intensity distribution I in the line focus, the x positions according to 19a) to d) the x-positions in 16a) to d).

Nunmehr unterscheiden sich die Einzelbeiträge verschiedener x-Positionen zwischen der Intensitätsverteilung I im Vergleich zwischen den 19a) bis d) nicht nur um einen Skalierungsfaktor, sondern die Beugungsmuster unterscheiden sich auch hinsichtlich ihrer räumlichen Oszillationen, so dass die kohärente Summe der Einzelbeiträge aller x-Positionen der Öffnung 82 der Blende 80 gemäß 17 einen Mittelungseffekt zeigt, wodurch die Homogenität der Intensitätsverteilung I im Linienfokus gemäß 18 erhöht ist.Now, the individual contributions of different x-positions between the intensity distribution I differ in comparison between the 19a) to d) not only by a scaling factor, but the diffraction patterns also differ in terms of their spatial oscillations, so that the coherent sum of the individual contributions of all x-positions of the opening 82 the aperture 80 according to 17 shows an averaging effect, whereby the homogeneity of the intensity distribution I in the line focus according to 18 is increased.

Es sei noch angemerkt, dass die Blende 80 gemäß 17 und gemäß 11 so gewählt wurde, das im Bereich –2 < y < 2 die Öffnungsweite der Öffnung 82 entlang der zweiten Richtung (x-Richtung) nicht reduziert ist. Die Öffnungsweite der Öffnung 82 in der x-Richtung definiert die numerische Apertur und damit die Breite der Fokuslinie 14 bzw. 54. Außerhalb des Intervalls –2 < y < 2 wird aus diesem Grund die Fokuslinie 14 bzw. 54 breiter sein.It should be noted that the aperture 80 according to 17 and according to 11 was chosen so that in the range -2 <y <2, the opening width of the opening 82 along the second direction (x-direction) is not reduced. The opening width of the opening 82 in the x-direction defines the numerical aperture and thus the width of the focus line 14 respectively. 54 , For this reason, outside the interval -2 <y <2, the focus line becomes 14 respectively. 54 be wider.

In 20a) bis j) sind verschiedene Blendenformen gezeigt, die zur Reduzierung von Beugungseffekten und damit zur Erhöhung der Homogenität der Intensitätsverteilung im Linienfokus verwendet werden können. Bei den Blendenformen gemäß 20a), b), d), e), g), h), i) und j) ist die Öffnungsweite y'(x) eine nicht konstante Funktion von x, das heißt die Öffnungsweite y'(x) variiert in Abhängigkeit von der x-Position.In 20a) to j), different diaphragm shapes are shown, which can be used to reduce diffraction effects and thus to increase the homogeneity of the intensity distribution in the line focus. In the iris shapes according to 20a) , b), d), e), g), h), i) and j), the opening width y '(x) is a non-constant function of x, that is, the opening width y' (x) varies depending on the x-position.

20c) und f) zeigen hingegen Blendenformen, bei denen die Öffnungsweite y'(x) zwar eine konstante Funktion von x ist, und der Öffnungsrand 84, genauer die Öffnungsrandabschnitte 84a und 84b sind auch parallel zueinander, jedoch sind die Öffnungsrandabschnitte 84a und 84b nicht parallel zur x-Richtung. In diesem Fall ist die Öffnungsweite y'(x) in der y-Richtung zwar für alle x-Positionen gleich, jedoch verschiebt sich die Öffnung 82 zu unterschiedlichen y-Positionen. 20c) and f), on the other hand, show aperture shapes in which the aperture width y '(x) is a constant function of x and the aperture edge 84 , more precisely, the opening edge portions 84a and 84b are also parallel to each other, however, are the opening edge portions 84a and 84b not parallel to the x-direction. In this case, although the opening width y '(x) in the y direction is the same for all x positions, the aperture shifts 82 to different y-positions.

Bei der Blendenform gemäß 20f) sind die beiden Öffnungsrandabschnitte 84a und 84b ebenfalls parallel zueinander, jedoch sind die Öffnungsrandabschnitte 84a und 84b des Öffnungsrands 84 nicht gerade und auch nicht parallel zur x-Richtung.In the iris shape according to 20f) are the two opening edge sections 84a and 84b also parallel to each other, however, are the opening edge portions 84a and 84b of the opening edge 84 not straight and not parallel to the x-direction.

Allgemein kann es vorgesehen sein, dass zumindest eine Seite des Öffnungsrandes 84, beispielsweise der Öffnungsrandabschnitt 84a und/oder der Öffnungsrandabschnitt 84b, in der zweiten Richtung mehreckig (siehe beispielsweise 20a)) und/oder wellenförmig ist (siehe beispielsweise 20f) und 20j)). In general, it can be provided that at least one side of the opening edge 84 , For example, the opening edge portion 84a and / or the opening edge portion 84b , in the second direction polygonal (see, for example 20a) ) and / or undulating (see, for example 20f) and 20j) ).

Wenn eine Blendenform gewählt wird, bei der die Öffnungsweite y'(x) eine nichtkonstante Funktion von x ist, wie dies beispielsweise bei der Blendenform gemäß 20j) der Fall ist, sollte eine Differenz Δy' zwischen einer minimalen Öffnungsweite y'_min und einer maximalen Öffnungsweite y'_max folgenden Bedingungen genügen: Δy' ≥ a·(λ·z/2)^0,5; und Δy' ≤ y'_max/b, wobei a eine reelle Zahl im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10, b eine reelle Zahl im Bereich von etwa 2 bis etwa 10, λ die Wellenlänge des Lichts des Lichtstrahls und z ein Abstand von der Blende zum Linienfokus ist.If a diaphragm shape is chosen in which the opening width y '(x) is a non-constant function of x, as in the diaphragm shape according to FIG 20j) is the case, should a difference Δy 'between a minimum opening width y' _min and a maximum opening width y ' _max satisfy the following conditions: Δy '≥ a * (λ * z / 2) ^0.5 ; and Δy '≤ y' _max / b, where a is a real number in the range of about 0.1 to about 10, b is a real number in the range of about 2 to about 10, λ is the wavelength of the light of the light beam and z is a distance from the diaphragm to the line focus.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2005/003746 A1 [0003]

Claims

Optical device for transforming a light beam ( 12 ; 52 ) to a line focus ( 14 ; 54 ), whereby the line focus ( 14 ; 54 ) extends along a first direction (y) along its length and is narrow in a second direction (x) perpendicular to the first direction, with an optical arrangement ( 16 ; 56 ) pointing to the light beam ( 12 ; 52 ) in the second direction (x) is imaging, wherein the optical arrangement ( 16 ; 56 ) at least one reflective element ( 18 . 20 ; 58 ), the at least one reflective surface ( 26 . 28 ; 62 . 64 ), which acts in the second direction (x) imaging, characterized in that the at least one reflective element ( 18 . 20 ; 58 ) one for the light beam ( 12 ; 52 ) transparent body ( 22 . 24 ; 60 ), and that the at least one reflective surface ( 26 . 28 ; 62 . 64 ) an interface of the transparent body ( 22 . 24 ; 60 ) to a optically thinner medium ( 30 . 32 ; 66 . 68 ), the interface to the light beam ( 12 ; 52 ) is oriented so that the light beam ( 12 ; 52 ) is totally reflected at the interface.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one reflective element ( 18 . 20 ) a first reflective element ( 18 ) and the at least one reflective surface ( 26 . 28 ) a first reflective surface ( 26 ), and that the optical arrangement ( 16 ) at least one second reflective element ( 20 ), the at least one second reflective surface ( 28 ), wherein the at least one second reflective element ( 20 ) a second body transparent to the light beam ( 24 ), and that the at least one second reflective surface ( 28 ) an interface of the at least one second transparent body ( 24 ) to a optically thinner medium ( 32 ), the interface to the light beam ( 12 ) is oriented so that the light beam ( 12 ) is totally reflected at the interface.

Device according to claim 2, characterized in that between the first transparent body ( 22 ) and the second transparent body ( 24 ) A gap ( 42 ) is present, over which the first transparent body ( 22 ) in the direction of propagation of the light beam from the second transparent body ( 24 ) is spaced.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one reflective surface ( 62 . 64 ) a first reflective surface ( 62 ), and that the at least one reflective element ( 58 ) at least one second reflective surface ( 64 ), wherein the at least one second reflective surface ( 64 ) on the at least one transparent body ( 60 ) and from the first reflecting surface ( 62 ) in the propagation direction of the light beam ( 52 ), and that the at least one second reflective surface ( 64 ) an interface of the transparent body ( 60 ) to a optically thinner medium ( 68 ), the interface to the light beam ( 52 ) is oriented so that the light beam ( 52 ) is totally reflected at the interface.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the at least one transparent body ( 60 ) in the propagation direction of the light beam ( 52 ) seen another, as a plate ( 72 ), for example, designed as a flat plate or wedge plate and for the light beam ( 52 ) is arranged downstream of the transparent body which is at least one transparent ( 60 ) Body around a gap ( 70 ) is spaced.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a light entry surface ( 34 . 38 ; 74 ) of the at least one transparent body ( 22 . 24 ; 60 ) and / or a light exit surface ( 36 . 40 ; 76 ) of the at least one transparent body ( 22 . 24 ; 60 ) is essentially flat.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the light entry surface ( 34 . 38 ; 74 ) and / or the light exit surface ( 36 . 40 ; 76 ) is provided with a correction asphere.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one reflective surface ( 26 . 28 ; 62 . 64 ) is cylindrical or has a conic section in the second direction and is translationally invariant in the first direction.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one reflective surface ( 26 . 28 ; 62 . 64 ) is provided with a correction asphere.

Optical device for transforming a light beam ( 12 ; 52 ) to a line focus ( 14 ; 54 ), whereby the line focus ( 14 ; 54 ) extends along a first direction (y) along its length and is narrow in a second direction (x) perpendicular to the first direction, with an optical arrangement ( 16 ; 56 ), which has at least one aperture ( 80 ) having an opening ( 82 ) for the passage of the light beam ( 12 ; 52 ) having an opening edge ( 84 ), and having an opening width (y '(x)) in the first direction (y) as a function of an x-coordinate along the second direction (x), characterized in that the opening width (y' (x)) is along the second direction (x) is a non-constant function of the x-coordinate, or that the opening width (y '(x)) is a constant function of the x-coordinate, but in this case the opening edge ( 84 ) in the second direction (x) is not simultaneously straight and parallel to the second direction (x).

Apparatus according to claim 10, the first alternative, characterized in that the opening width (y '(x)) has a minimum opening width (y' _min ) and a maximum opening width (y ' _max ) which is greater than the minimum opening width (Y' _min ), where the following applies for a difference Δy 'between the maximum opening width (y' _max ) and the minimum opening width (y ' _min ):

Δy '≥ a * (λ * z / 2) ^0.5 ; and

Δy '≤ y' _max / b,

where a is a real number in the range of about 0.1 to about 10, b is a real number in the range of about 2 to about 10, λ is the wavelength of the light of the light beam and z is a distance from the diaphragm to the line focus.

Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that at least one side ( 84a . 84b ) of the opening edge ( 84 ) along the second direction (x) is polygonal, curved and / or undulating.

Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that at least one side ( 84a . 84b ) of the opening edge ( 84 ) along the second direction (x) is straight and oblique to the second direction (x).

Device according to one of claims 1 to 9 and according to one of claims 10 to 13.