DE102008036573B3

DE102008036573B3 - Optische Vorrichtung und Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten

Info

Publication number: DE102008036573B3
Application number: DE102008036573A
Authority: DE
Inventors: Willi Anderl; Holger Dr. Kierey
Original assignee: Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Laser Optics GmbH
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-04-29
Anticipated expiration: 2028-08-01
Also published as: KR20100014182A

Abstract

Eine optische Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten (12) auf ein Substrat (14), weist mindestens ein optisches Element (32), eine Tragstruktur (36, 38, 40) zum Abstützen des optischen Elements (32) gegenüber einem Fundament (42) und ein das optische Element (32) im Wesentlichen dicht umgebendes Gehäuse (50) auf. Die Tragstruktur (36, 38, 40) durchdringt das Gehäuse (50) an vorbestimmten Durchstoßpunkten (51) und ist im Bereich der Durchstoßpunkte (51) mit dem Gehäuse (50) kraftübertragungsarm verbunden. Bei d ein Laserstrahl (16) mittels einer Mehrzahl von optischen Elementen (32) geführt und zu einem im Querschnitt im Wesentlichen linienförmigen Laserstrahl (16) umgeformt. Das Gehäuse umschließt dabei lediglich einen vorbestimmten Teil der optischen Elemente (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Element, mit einer Tragstruktur zum Abstützen des optischen Elements gegenüber einem Fundament und mit einem das optische Element im Wesentlichen dicht umgebenden Gehäuse, wobei die Tragstruktur das Gehäuse an vorbestimmten Durchstoßpunkten durchdringt und im Bereich der Durchstoßpunkte mit dem Gehäuse kraftübertragend verbunden ist.
Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der EP 1 533 832 A1 bekannt
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten auf ein Substrat, bei der ein Laserstrahl mittels einer Mehrzahl von optischen Elementen geführt und zu einem im Querschnitt im Wesentlichen linienförmigen Laserstrahl umgeformt wird, mit einer Tragstruktur zum Abstützen der optischen Elemente gegenüber einem Fundament und mit einem Gehäuse.
Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 10 2006 018 801 A1 bekannt.
Für das Aufschmelzen von Schichten auf ein Substrat, beispielsweise zum Aufschmelzen von Silizium-Schichten bei der Herstellung von elektronischen Displays, verwendet man einen Laserstrahl, der als sehr schmaler Linienstrahl auf die aufzuschmelzende Schicht fällt. Die Schicht und der Laserstrahl werden relativ zueinander quer zu der vom Laserstrahl gebildeten Linie verschoben, so dass der Laserstrahl flächig über das Substrat, das so genannte „Panel”, geführt wird. Ein Panel hat typischerweise eine Größe von 940 × 730 mm und der auftreffende Laserstrahl eine Länge von bis zu 730 mm. Darüber hinaus sind aber auch andere Größen von Panels bekannt, bei denen die Breite 1.500 mm beträgt. Man kann dabei den Laserstrahl auch pulsen. Durch das Aufschmelzen der Silizium-Schicht wird die zuvor ungeordnete Kristallschicht geordnet und damit die Elektronenmobilität, d. h. die elektrische Leitfähigkeit, erhöht.
Bei dieser und bei anderen Anwendungen, beispielsweise bei der Halbleiterlithographie, ist es erforderlich, die zur Strahlführung und -formung verwendeten optischen Elemente, also im Wesentlichen Linsen und Spiegel, zu kapseln. Die Kapselung ist zweckmäßig, insbesondere als Schutz gegen Kontamination wie Staub und dgl., aber auch zum Schutz der mit den fraglichen Geräten arbeitenden Personen vor übermäßiger Bestrahlung mit UV-Laserlicht und dem dabei erzeugten Ozon.
Aus den vorgenannten Gründen ist es meist zweckmäßig, die fraglichen optischen Elemente druckdicht zu kapseln. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die optischen Elemente in einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise einer Stickstoffatmosphäre, betrieben werden können. Ferner werden hochpräzise und große Optiken, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Interesse sind, vom Optik-Designer für eine bestimmte Umgebungsatmosphäre berechnet, und auch hier wird normalerweise eine Stickstoffatmosphäre bei der Berechnung vorausgesetzt.
Es ist in diesem Zusammenhang im Stand der Technik bekannt, die optischen Elemente jeweils einzeln zu umhausen und dann die diversen Umhausungen mittels eines Abdichtsystems aus Rohren und Balgen, die den Lichtstrahl zwischen den optischen Elementen umgeben, zu verbinden.
Diese bekannte Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass der Aufbau relativ komplex ist. Durch die Vielzahl von Rohranschlüssen besteht die Gefahr von Leckagen. Ferner sind die optischen Elemente bei einem derart komplexen Aufbau gar nicht oder nur sehr schwer zugänglich, was Wartungs- und Reparaturarbeiten behindert. Zudem werden die Abdichtvorrichtungen bei großen Strahlquerschnitten mit einer Strahllänge von bis zu 1 m und mehr sehr komplex und teuer.
Vor allem aber sind im Stand der Technik die umhausten optischen Elemente mit ihrer jeweiligen Umhausung starr verbunden. Dadurch übertragen sich Schwingungen und Verformungen von einem optischen Element zum anderen. Insbesondere gilt dies für Schallschwingungen und Verformungen und für thermisch verursachte Verformungen der Umhausungen, aber auch der optischen Elemente und ihrer Tragstrukturen. Die dadurch entstehenden optischen Fehler sind in Anbetracht der geforderten hohen Präzision nicht unerheblich und erfordern aufwendige Gegenmaßnahmen. So verwendet man beispielsweise federnde Aufhängungen der optischen Elemente, die dadurch jedoch schwierig dauerhaft zu justieren sind. Um dem thermischen Problem zu begegnen, ist es bekannt, für die Umhausungen den Werkstoff Invar zu verwenden, der aber sehr teuer ist.
Das aus der eingangs genannten EP 1 533 832 A1 bekannte optische System dient zum Belichten mittels Röntgenstrahlung. Der Röntgenstrahl wird innerhalb eines geschlossenen Gehäuses über mehrere nicht-ebene Spiegel geleitet. Die Spiegel sind an einer im Gehäuse befindlichen Tragstruktur befestigt, die durch Öffnungen im Gehäuse ragt und außerhalb des Gehäuses mit einer äußeren Tragstruktur verbunden ist. Der Durchtritt der Tragstruktur ist mit dem Gehäuse über eine Balgenanordnung elastisch und abdichtend verbunden. Das Gehäuse hat eine im Wesentlichen würfelförmige Gestalt und weist ein relativ großes Volumen auf.
Aus der EP 1 339 099 A1 ist eine optische Vorrichtung bekannt, die ähnliche Tragstrukturen mit kraftarmer Verbindung an den Durchstoßpunkten der Tragstruktur durch das Gehäuse aufweist. Diese bekannte Vorrichtung ist mit einer Einrichtung versehen, die es gestattet, das Gehäuse mittels eines Spülgases zu spülen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ein kompakterer Aufbau erzielt werden.
Bei einer Vorrichtung der eingangs als erstes genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse in mindestens einer Ansicht eine trapezförmige Gestalt aufweist.
Bei einer Vorrichtung der eingangs als zweites genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse lediglich einen vorbestimmten Teil der optischen Elemente umschließt, dass der den vorbestimmten Teil der optischen Elemente abstützende Teil der Tragstruktur das Gehäuse an vorbestimmten Durchstoßpunkten durchdringt und im Bereich der Durchstoßpunkte mit dem Gehäuse kraftübertragungsarm verbunden ist und dass das Gehäuse in mindestens einer Ansicht eine trapezförmige Gestalt aufweist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die Erfindung sieht nämlich eine Gehäuseform vor, die an die Strahlform angepasst ist und damit einen kompakten Aufbau ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Tragstruktur mit dem Gehäuse druckdicht verbunden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass innerhalb des Gehäuses in an sich bekannter Weise mit Unterdruck oder mit einem Schutzgas gearbeitet werden kann.
Ferner ist bevorzugt, wenn das Gehäuse gegenüber dem Fundament abgestützt ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine einfache Abstützung des Gehäuses möglich ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse an den Durchstoßpunkten mit der Tragstruktur über Bälge verbunden.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein bewährtes, mit einer typischen axialen Federrate von 1 bis 10 N/mm kraftübertragendes Element verwendet werden kann, das einerseits eine Druckdichtigkeit ermöglicht und andererseits eine mechanische Entkopplung darstellt. Bälge wirken darüber hinaus infolge ihrer geringen Wandstärke auch als thermische Entkopplung, so dass sich Temperaturänderungen ebenfalls nicht von der Tragstruktur auf das Gehäuse übertragen oder umgekehrt.
Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung weist die Tragstruktur eine innere Tragstruktur innerhalb des Gehäuses und eine äußere Tragstruktur außerhalb des Gehäuses auf, und die innere Tragstruktur ist mit der äußeren Tragstruktur über Stangen verbunden, die das Gehäuse an den Durchstoßpunkten durchdringen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Durchführungen am Gehäuse konstruktiv einfach ausgebildet werden können und gleichzeitig innerhalb und außerhalb des Gehäuses bewährte Tragstrukturen verwendet werden können.
Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist ferner bevorzugt, wenn die Stangen räumlich unterschiedlich ausgerichtet sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Steifigkeit in allen Richtungen gegeben ist.
Insoweit ist weiter von Vorteil, wenn die äußere Tragstruktur ein äußeres Fachwerk aufweist, und dass das äußere Fachwerk äußere optische Komponenten trägt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass optische Elemente oder Baugruppen, die außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, an bewährten Tragstrukturen angeordnet werden können.
Alternativ kann aber auch die äußere Tragstruktur mindestens einen Knoten aufweisen, an dem jeweils mindestens zwei Stangen befestigt sind.
Diese Variante ist von Vorteil, wenn die Stangen außerhalb des Gehäuses an einem Ort angeschlagen werden, der keine Tragstruktur für weitere optische Elemente oder Baugruppen bilden muss.
Weiterhin ist bevorzugt, wenn die innere Tragstruktur als inneres Fachwerk und vorzugsweise das innere Fachwerk aus mit Ausschnitten versehenen Blechen ausgebildet ist. Diese Bleche bestehen bevorzugt aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie z. B. Invar.
Wie bereits erwähnt, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht mehr nötig, das Gehäuse aus einem hochwertigen Werkstoff herzustellen. Es ist daher bevorzugt, wenn das Gehäuse aus einem Werkstoff aus der Gruppe: Aluminium, Edelstahl, Kunststoff ausgebildet ist.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung betrifft den Fall, dass ein in dem Gehäuse mittels des mindestens einen optischen Elements geführter Lichtstrahl von einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt in einen im Wesentlichen linienförmigen Querschnitt umgewandelt wird.
Dabei weist der im Wesentlichen quadratische Querschnitt eine Breite zwischen 10 und 50 mm sowie eine Länge zwischen 10 und 50 mm und der im Wesentlichen linienförmige Querschnitt eine Länge zwischen 50 mm und 1.500 mm auf. Das Längen/Breitenverhältnis kann zwischen 5:1 und über 1.00:1 liegen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das mindestens eine optisches Element in dem Gehäuse lösbar, insbesondere justierbar befestigt ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass Wartungs- und Reparaturarbeiten erleichtert werden.
Zu diesem Zweck weist bevorzugt das Gehäuse im Bereich des mindestens einen optischen Elements eine verschließbare Öffnung auf, durch die hindurch das mindestens eine optische Element zugänglich, insbesondere austauschbar ist.
Wie bereits erwähnt, können vorzugsweise Mittel zum Evakuieren des Gehäuses und/oder zum Spülen des Gehäuses mit einem Schutzgas vorgesehen sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in dem Gehäuse mindestens ein Fenster zum Eintritt bzw. Austritt eines in dem Gehäuse mittels des mindestens einen optischen Elements geführten Lichtstrahls vorgesehen, das alternativ als optisch nicht wirksames oder als optisch wirksames Element ausgebildet sein kann.
Weiter Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine äußerst schematisierte Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten;
2 eine Seitenansicht eines zweiten, praktischen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von 2;
4 in vergrößertem Maßstab Details einer kraftübertragungsarmen Anbindung eines Gehäuses an eine Tragstruktur.
In 1 bezeichnet 10 als Ganzes eine Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten, insbesondere zum Aufschmelzen einer Silizium-Schicht 12 auf ein Substrat 14, ein so genanntes Panel. Derartige Panels von beispielsweise 940 × 730 mm Größe werden insbesondere für die Herstellung von Halbleiter-Displays benötigt, wie man sie in elektronischen Geräten unterschiedlicher Art benötigt.
Zum Aufschmelzen der Schicht 12 wird ein Laserstrahl 16 verwendet, der in Form einer Linie von beispielsweise 730 mm Länge auf die Schicht 12 auftrifft. Das Substrat 14 liegt dabei auf einem beweglichen Träger 18, der bei der in 1 dargestellten Frontansicht in einer Richtung 19 senkrecht zur Zeichenebene der 1 quer zur Länge des Laserstrahls 16 verfahrbar ist. Der Laserstrahl wird dabei vorzugsweise gepulst, und zwar mit einer Frequenz von beispielsweise 1 kHz oder höher. Bei jedem Puls wird demnach eine streifenförmige Fläche von 730 mm Länge aufgeschmolzen, und der Vorschub in der Richtung 19 ist so eingestellt, dass die aufgeschmolzenen Streifen homogen ineinander übergehen.
Mit 20 ist in 1 ein Laser angedeutet, der den Laserstrahl 16 erzeugt. Der Laserstrahl 16 hat eine Wellenlänge, die vorzugsweise im UV-Bereich liegt. Der Laserstrahl 16 hat am Austritt 22 des Lasers 20 einen Querschnitt von im Wesentlichen quadratischer Form mit einer Länge typischerweise zwischen 10 und 50 mm sowie einer Breite zwischen 10 und 50 mm. Dieser Laserstrahl 16 wird in einer optischen Einheit 30 umgeformt, bis er den bereits erwähnten linienförmigen Querschnitt von beispielsweise 730 mm Länge aufweist. Zu diesem Zweck sind innerhalb der optischen Einheit 30 optische Elemente 32a, 32b vorgesehen, die in 1 nur schematisch angedeutet und in praktischen Ausführungsbeispielen vorzugsweise als Spiegel ausgebildet sind, wie anhand 2 und 3 noch erläutert werden wird.
Die optischen Elemente 32a, 32b werden von einer inneren Tragstruktur 36 gehalten. Eine äußere Tragstruktur 38a, 38b ist mit der inneren Tragstruktur 36 über Stangen 40a, 40b verbunden. Die äußere Tragstruktur 38a, 38b stützt sich gegen ein Fundament 42 ab. Die Verbindungen zwischen den Elementen 32, 36, 40 und 38 sind vorzugsweise starr ausgebildet. Die Tragstrukturen, insbesondere die innere Tragstruktur 36, bestehen vorzugsweise aus Invar, also einer Eisen-Nickel-Legierung (FeNi36), die sich durch einen besonders niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auszeichnet.
Die optische Einheit 30 befindet sich in einem Gehäuse 50. Das Gehäuse 50 ist vorzugsweise druckdicht ausgebildet. Es schützt einerseits die optischen Elemente 32a, 32b vor Kontamination z. B. durch Staub, andererseits schützt es auch Personen, die mit der Vorrichtung 10 arbeiten, gegen das UV-Laserlicht. Das Gehäuse 50 besteht vorzugsweise aus Aluminium, Edelstahl oder Kunststoff, also relativ einfachen und kostengünstigen Materialien.
Die Stangen 40a, 40b verlaufen an Durchstoßpunkten 51a, 51b durch die Wandung des Gehäuses 50 hindurch. Die Verbindung zwischen den Stangen 40a, 40b und der Wandung ist über Bälge 56a, 56b hergestellt. Die Verbindung ist daher kraftübertragungsarm, also nachgiebig, und überträgt Schwingungen und Verformungen nur in einem für den vorliegenden Zweck vernachlässigbaren Maße. Da die Bälge 56a, 56b dünnwandig ausgebildet sind, stellen sie auch eine thermische Isolierung dar. Alternativ zu Bälgen können selbstverständlich auch andere geeignete Elemente, beispielsweise Membranen verwendet werden.
Im Gehäuse 50 sind ferner Fenster 52 für den Eintritt des Laserstrahls 16 sowie 54 für dessen Austritt vorgesehen. Die Fenster 52 und 54 sind in ihrer Größe an die jeweilige Querschnittsform des Laserstrahls 16 angepasst. Sie können optisch nicht wirksam, also als planparallele Glasplatte, oder optisch wirksam, also als Linse, ausgebildet sein.
Das Gehäuse 50 kann gegen ein Fundament 58 abgestützt sein, das mit dem Fundament 42 zusammenhängt oder zusammenfällt, wie in 1 angedeutet.
Um das Gehäuse 50 ggf. im Innenraum mit Unterdruck betreiben zu können, kann eine mit 60 schematisch angedeutete Evakuiereinheit vorgesehen sein. Will man den Innenraum des Gehäuses 50 mit Schutzgas betreiben oder spülen, ist eine Spüleinheit 62 vorgesehen. Die Einheiten 60, 62 sind mit entsprechenden Rohrleitungen an den Innenraum des Gehäuses 50 angeschlossen, wie dies dem Fachmann bekannt ist.
Die 2 und 3 zeigen eine praktische Ausführungsform einer Vorrichtung 110. In den 2 und 3 sind Elemente, die denjenigen in 1 entsprechen, mit einem um 100 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet.
Die Vorrichtung 110 dient somit zum Aufschmelzen einer Schicht 112, insbesondere Silizium-Schicht, auf ein Substrat 114 mittels eines Laserstrahls 116. Das Substrat 114 befindet sich auf einem beweglichen Träger 118, der in einer Richtung 119 verschiebbar ist. Da 2 eine Seitenansicht zeigt, bewegt sich der Träger 118 in der Zeichenebene von rechts nach links bzw. umgekehrt.
Ein Laser 120 erzeugt den Laserstrahl 116, der hier in einer Richtung nach oben verläuft. Der Laserstrahl 116 wird von einem Spiegel 124 umgelenkt und durchläuft eine nur schematisch angedeutete erste optische Einheit 126, in der der Laserstrahl 116 geformt, jedoch in seinem Querschnitt noch nicht wesentlich verändert wird. Der Laserstrahl 116 verlässt die erste optische Einheit 126 mit dem bereits erwähnten, etwa briefmarkengroßen Querschnitt. Die erste optische Einheit 126 ist in herkömmlicher Weise in sich gekapselt. Auf die selbe Art kann der Laserstrahl durch mehrere optische Einheiten laufen, die vor der zweiten optischen Einheit 130 angeordnet sind.
Die erste optische Einheit 126 ist direkt an eine zweite optische Einheit 130 gekoppelt, die prinzipiell der optischen Einheit 30 von 1 entspricht. Die zweite optische Einheit 130 enthält im dargestellten Beispiel zwei optische Elemente 132a, 132b, die als Spiegel ausgebildet sind. Die Spiegel sind teilweise als reine Umlenkspiegel eben oder als strahlformende Spiegel gewölbt ausgebildet. Sie haben eine im Wesentlichen rechteckförmige Spiegelfläche. Durch die viermalige Reflektion an den Spiegeln wird der Laserstrahl 116 von seinem briefmarkenförmigen Querschnitt am Eintritt in die zweite optische Einheit 130 in den erwähnten linienförmigen Querschnitt an dessen Austritt umgeformt.
Die optischen Elemente 130a, 130b sind jeweils an einer inneren Tragstruktur 136 befestigt, und zwar vorzugsweise lösbar bzw. justierbar. Eine äußere Tragstruktur unterteilt sich in eine erste äußere Tragstruktur 138a, die in 2 links von der zweiten optischen Einheit 130 angeordnet ist und die erste optische Einheit 126 trägt, sowie in eine zweite äußere Tragstruktur 138b, die in 2 rechts von der zweiten optischen Einheit 130 angeordnet ist. Die erste äußere Tragstruktur 128a ist über Stangen 140a, 140b, 140c und 140d, und die zweite äußere Tragstruktur 138b ist über Stangen 140e, 140f, 140g und 140h mit der inneren Tragstruktur 136 verbunden. Die Stangen 140a–140d und 140h sind dabei einzeln an den äußeren Tragstrukturen 138a und 138b angeschlagen, während die Stangen 140e–g in einem Knoten 141 an der zweiten äußeren Tragstruktur 138b befestigt sind. Beide äußere Tragstrukturen 138a und 138b sind an einem gemeinsamen Fundament 142, nämlich dem Maschinenbett, abgestützt.
Die Stangen 140a–h sind im Raum unterschiedlich ausgerichtet, um alle Freiheitsgrade der Verformung (drei kartesische Achsrichtungen und drei Biegemomente um diese Achsrichtungen) aufzufangen.
Wie bereits zu 1 erläutert, durchdringen die Stangen 140a–h ein Gehäuse 150, das die zweite optische Einheit 130 umhaust. Einzelheiten dazu werden weiter unten zu 4 erläutert werden, wo die entsprechenden Durchstoßpunkte beispielhaft als 151c und 151d für die Stangen 140c und 140d dargestellt sind.
2 zeigt noch ein Eintrittsfenster 152 sowie ein Austrittsfenster 154 für den Laserstrahl 116. Das Eintrittsfenster 152 ist, wie bereits erwähnt, vorzugsweise direkt an den Austritt der ersten optischen Einheit 126 angeschlossen, kann aber auch am Eintritt der ersten optischen Einheit 126 angebracht sein, wenn die beiden Einheiten gasdicht miteinander verbunden sind.
In den 2 und 3 sind ferner verschließbare Öffnungen 164a, 164b und 164c im Gehäuse 150 eingezeichnet. Durch diese Öffnungen 164a–d kann auf die optischen Elemente 132a, 132b zugegriffen werden, sei es zur Wartung oder zur Reparatur.
Man erkennt aus 3 ferner, dass das Gehäuse 150 mindestens in der Draufsicht trapezförmig ausgebildet ist. Damit folgt die Form des Gehäuses 150 der Querschnittsform des sich in der zweiten optischen Einheit 130 linienförmig aufweitenden Laserstrahls 116.
4 zeigt schließlich Einzelheiten der Verbindung zwischen dem Gehäuse 150 und den Stangen, dargestellt am Beispiel der Stangen 140c und 140d.
Die Stange 140d ist mit einem äußeren, flachen Flansch 166 an die erste äußere Tragstruktur 138 angeschraubt. Ein innerer, ebenfalls flacher Flansch 168 ist in gleicher Weise an die innere Tragstruktur 136 angeschraubt, wodurch die gewünschte starre und stabile Verbindung zwischen den Tragstrukturen 138a und 136 erreicht ist.
Ein Metallbalg 170 ist mittels eines ersten Ringflansches 172 an eine Ringschulter 174 der Stange 140d und mittels eines zweiten Ringflansches 176 an eine Ringschulter 178 eines Stutzens 180 des Gehäuses 150 angeschraubt. Der Metallbalg 170 bildet damit eine kraftübertragungsarme Verbindung zwischen der Stange 140d und dem Gehäuse 150.
Man erkennt aus 4 ferner, dass die innere Tragstruktur 136 als inneres Fachwerk 182 und die erste äußere Tragstruktur 138a als äußeres Fachwerk 184 ausgebildet sind. Die Fachwerke 182 und 184 können als klassische Balkengitter ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel werden sie jedoch durch Bleche, vorzugsweise Invar-Bleche, gebildet, die mit Ausschnitten 186 versehen sind, wodurch ebenfalls eine räumliche Gitterstruktur entsteht.

10: Pulse-Stretcher
12: erster Spiegel
13: Symmetrieebene
14: zweiter Spiegel
15: Schnittpunkt
16: Krümmungsmittelpunkt von 12
17: Krümmungsmittelpunkt von 14
18: halbdurchlässiger Spiegel
19: Raum
20: ankommender Lichtstrahl (Laser)
22: Eingangspuls
24: erster Teilstrahl
26: erster Ausgangspuls
27: Ausgang
28: zweiter Teilstrahl
29–32: Strahlen
38: zweiter Ausgangspuls
39: abgehender Lichtstrahl
40: Pulse-Stretcher
41: erster Spiegel
42: zweiter Spiegel
43: dritter Spiegel
44: vierter Spiegel
45: Krümmungsmittelpunkt von 41
46: Krümmungsmittelpunkt von 42
47: Krümmungsmittelpunkt von 43
48: Krümmungsmittelpunkt von 44
49a, b: Schnittpunkt
50: zweiter Teilstrahl
51–62: Strahlen
60; 60a: Pulse-Stretcher
62, 62'; 62a, 62a': erster Spiegel
64, 64'; 64a: zweiter Spiegel
66: dritter Spiegel
68; 68a: vierter Spiegel
70: erste Achse
72: zweite Achse
74: Doppelpfeil
76: Doppelpfeil
79: erster Teilstrahl
80: zweiter Teilstrahl
82–92: Strahlen
100: Pulse-Stretcher
102: erster Spiegel
104: zweiter Spiegel
105: Achse
106: dritter Spiegel
108: vierter Spiegel
110: fünfter Spiegel
112: sechster Spiegel
120: zweiter Teilstrahl
122–140: Strahlen

Claims

Optische Vorrichtung mit mindestens einem optischen Element (32; 132), mit einer Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) zum Abstützen des optischen Elements (32; 132) gegenüber einem Fundament (42; 142) und mit einem das optische Element (32; 132) im Wesentlichen dicht umgebenden Gehäuse (50; 150), wobei die Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) das Gehäuse (50; 150) an vorbestimmten Durchstoßpunkten (51; 151) durchdringt und im Bereich der Durchstoßpunkte (51; 151) mit dem Gehäuse (50; 150) kraftübertragungsarm verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (150) in mindestens einer Ansicht eine trapezförmige Gestalt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) mit dem Gehäuse (50; 150) druckdicht verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50; 150) gegenüber dem Fundament (42; 142) abgestützt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50; 150) das optische Element (32; 132) druckdicht abdichtet.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50; 150) an den Durchstoßpunkten (51; 151) mit der Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) über Balge (56; 170) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) eine innere Tragstruktur (36; 136) innerhalb des Gehäuses (50; 150) und eine äußere Tragstruktur (38; 138) außerhalb des Gehäuses (50; 150) aufweist, und dass die innere Tragstruktur (36; 136) mit der äußeren Tragstruktur (38; 138) über Stangen (40; 140) verbunden ist, die das Gehäuse (50; 150) an den Durchstoßpunkten (51; 151) durchdringen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (40; 140) räumlich unterschiedlich ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Tragstruktur (36; 136) ein äußeres Fachwerk (184) aufweist, und dass das äußere Fachwerk (184) äußere optische Komponenten (124, 126) trägt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Tragstruktur (136) mindestens einen Knoten (141) aufweist, an dem jeweils mindestens zwei Stangen (140e, 140f, 140g) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tragstruktur (36; 136) als inneres Fachwerk (182) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Fachwerk (182) aus mit Ausschnitten (186) versehenen Invar-Blechen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50; 150) aus einem Werkstoff aus der Gruppe: Aluminium, Edelstahl, Kunststoff ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Gehäuse (150) mittels des mindestens einen optischen Elements (132) geführter Lichtstrahl (116) von einem im Wesentlichen quadratischen Querschnitt in einen im Wesentlichen linienförmigen Querschnitt umgewandelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen quadratische Querschnitt eine Länge zwischen 10 und 50 mm sowie eine Breite zwischen 10 und 50 mm und der im Wesentlichen linienförmige Querschnitt eine Länge zwischen 50 mm und 1.500 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Element (132) in dem Gehäuse (150) lösbar befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine optische Element (132) in dem Gehäuse (150) justierbar befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (150) im Bereich des mindestens einen optischen Elements (132) eine verschließbare Öffnung (164) aufweist, durch die hindurch das mindestens eine optische Element (132) zugänglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Element (132) durch die verschließbare Öffnung (164) hindurch austauschbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (60) zum Evakuieren des Gehäuses (50) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (62) zum Spülen des Gehäuses (50) mit einem Schutzgas vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (50; 150) mindestens ein Fenster (52, 54; 152, 154) zum Eintritt bzw. Austritt eines in dem Gehäuse (50; 150) mittels des mindestens einen optischen Elements (32; 132) geführten Lichtstrahls (16; 116) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster als optisch wirksames Element ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten (12; 112) auf ein Substrat (14; 114), bei der ein Laserstrahl (16; 116) mittels einer Mehrzahl von optischen Elementen (32; 124, 126, 132) geführt und zu einem im Querschnitt im Wesentlichen linienförmigen Laserstrahl (16; 116) umgeformt wird, mit einer Tragstruktur (36, 38, 40; 136, 138, 140) zum Abstützen der optischen Elemente (32; 132) gegenüber einem Fundament (42; 142) und mit einem Gehäuse (50; 150), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (150) lediglich einen vorbestimmten Teil (132) der optischen Elemente (124, 126, 132) umschließt, dass der den vorbestimmten Teil (132) der optischen Elemente (124, 126, 132) abstützende Teil (140) der Tragstruktur (136, 138, 140) das Gehäuse (150) an vorbestimmten Durchstoßpunkten (151) durchdringt und im Bereich der Durchstoßpunkte (151) mit dem Gehäuse (150) kraftübertragungsarm verbunden ist, und dass das Gehäuse (150) in mindestens einer Ansicht eine trapezförmige Gestalt aufweist.