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TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH

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71254 Ditzingen

Linienoptiksystem

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene.

[0002] Ein solches Linienoptiksystem ist dem Grunde nach aus US 2006/182155 A1 bekannt.

[0003] Die linienförmige Laserbeleuchtung eines solchen Linienoptiksystems kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um ein Werkstück thermisch zu bearbeiten. Das Werkstück kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial auf einer Glasplatte sein, die als Trägermaterial dient. Das Kunststoffmaterial kann insbesondere eine Folie sein, auf der organische lichtemittierende Dioden, sogenannte OLEDs, und/oder Dünnschichttransistoren hergestellt werden. OLED-Folien werden zunehmend für Displays in Smartphones, Tablet-PCs, Fernsehgeräten und anderen Geräten mit Bildschirmanzeige verwendet. Nach Herstellung der elektronischen Strukturen muss die Folie von dem Glasträger gelöst werden. Dies kann mit einer Laserbeleuchtung in Form einer dünnen Laserlinie geschehen, die mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Glasplatte bewegt wird und dabei die Haftverbindung der Folie durch die Glasplatte hindurch löst. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als LLO bzw. Laser Lift Off bezeichnet.

[0004] Eine weitere vielgenutzte Anwendung für die sequentielle Beleuchtung eines Werkstücks mit einer definierten Laserlinie kann das zeilenweise Aufschmelzen von amorphem Silizium auf einer Trägerplatte sein. Die Laserlinie wird auch hier mit einer definierten Geschwindigkeit relativ zu der Werkstückoberfläche bewegt. Durch das Aufschmelzen und anschließende Abkühlen kann das vergleichsweise kostengünstige amorphe Silizium in höherwertigeres polykristallines Silizium umgewandelt werden. Eine derartige Anwendung wird in der Praxis häufig als Solid State Laser Annealing SLA, als Sequential Lateral Solidification (SLS) oder als Excimer Laser Annealing (ELA) bezeichnet.

[0005] Für derartige Anwendungen wird eine Laserlinie auf der Arbeitsebene benötigt, die in der einen Richtung möglichst lang ist, um eine möglichst breite Arbeitsfläche zu erfassen, und die im Vergleich dazu in der anderen Richtung sehr kurz ist, um eine für den jeweiligen Prozess benötigte Energiedichte bereitzustellen. Wünschenswert ist dementsprechend eine lange, dünne Laserlinie mit einem sehr großen Aspektverhältnis von Linienlänge zu Linienbreite. Für typische Anwendungen kann eine Linienlänge von 100mm und mehr bei einer Linienbreite in einer Größenordnung von 20pm wünschenswert sein. Man bezeichnet die Richtung, in der die Laserlinie verläuft, üblicherweise als lange Achse (LA) und die Linienbreite als kurze Achse (SA, Short Axis)) des sogenannten Strahlprofils. In der Regel soll die Laserlinie in beiden Achsen einen definierten Intensitätsverlauf aufweisen. Wünschenswert ist häufig, dass die Laserlinie in der langen Achse ein möglichst rechteckiges oder trapezförmiges Intensitätsprofil besitzt, wobei Letzteres vorteilhaft sein kann, wenn mehrere Laserlinien zu einer längeren Gesamtlinie aneinandergesetzt werden sollen. In der kurzen Achse ist je nach Anwendung häufig ein rechteckförmiges Intensitätsprofil (sogenanntes Top Hat Profil) oder ein Gaußprofil gewünscht.

[0006] WO 2018/019374 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen einer solchen Laserlinie mit zahlreichen Details, die die Elemente der optischen Anordnung betreffen. Die optische Anordnung beinhaltet hier einen Kollimator, der einen Laserrohstrahl koll imiert, sowie einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und eine Fokussierstufe. Der Strahl- transformator nimmt den kollimierten Rohstrahl auf und weitet ihn in der langen Achse auf. Prinzipiell kann der Strahltransformator auch mehrere Laserrohstrahlen von mehreren Laserquellen aufnehmen und zu einem aufgeweiteten Laserstrahl mit höherer Leistung kombinieren. Der Homogenisierer erzeugt das gewünschte Strahlprofil in der langen Achse. Die Fokussierstufe fokussiert den umgeformten Laserstrahl auf eine definierte Position im Bereich der Arbeitsebene. Die bekannte Vorrichtung eignet sich für LLO- und SLA-Anwendungen und kann mit Laserstrahlung mit Wellenlängen aus dem Infrarotbereich (IR) bis hin zum ultravioletten Bereich (UV) implementiert werden.

[0007] Bei hoher Laserleistung kann es in Linienfokussystemen zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften kommen. Gründe hierfür sind beispielsweise thermische Linsen der Optiken oder eine mechanische Ausdehnung aufgrund von Temperaturänderungen. Dies kann zu einer Verschiebung der Fokuslage der Laserlinie führen.

[0008] Dieses Problem ist bei Schneidoptiken und Linienfokussystemen bekannt. Zur Kompensation wurde bisher eine Fokussieroptik des Linienfokussystems auf Grundlage einer Kennlinie geregelt. Diese Kennlinie gibt die Position der Fokussieroptik an Abhängigkeit der Zeit an. Die Kennlinie wird im Voraus, beispielsweise in einem Kalibrationsprozess, bestimmt und kann beispielsweise in Form von Steuerdaten von einer Steuereinheit des Linienoptiksystems verwendet werden, um die Fokussieroptik im Betrieb zu Regeln.

[0009] Beispielsweise zeigt die Druckschrift DE 10 2018 200 078 A1 ein optisches System zum Erzeugen einer Beleuchtungslinie. Das optische System umfasst eine Laserstrahlquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls entlang einer optischen Achse. Ferner umfasst das optische System eine Strahlformungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Laserstrahl derart zu formen, dass ein Strahlprofil des Laserstrahls eine lange Achse und eine kurze Achse aufweist, und eine im Strahlengang des Laserstrahls der Strahlformungseinrichtung nachgeordnete Abbildungseinrichtung (beispielsweise ein Fokussierungsobjektiv), die dazu eingerichtet ist, den so geformten Laserstrahl als eine Beleuchtungslinie abzubilden. Die Strahlformungseinrichtung umfasst mindestens eine Teleskopanordnung, welche eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe umfasst, wobei die erste Linsengruppe und die zweite Linsengruppe mindestens bezüglich der kurzen Achse eine optische Brechkraft aufweisen. Das optische System umfasst eine erste Bewegungsein- richtung zum Bewegen mindestens einer der ersten und zweiten Linsengruppe entlang der optischen Achse. Das optische System umfasst eine zweite Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Abbildungseinrichtung entlang der optischen Achse. Das optische System umfasst ferner eine Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, die erste und zweite Bewegungseinrichtung so anzusteuern, dass die mindestens eine der ersten und zweiten Linsengruppe sowie die Abbildungseinrichtung bewegt wird, während die Laserstrahlquelle den Laserstrahl erzeugt. Zur Steuerung der ersten und zweiten Bewegungseinrichtung sind Steuerdaten in einem Speicher der Steuereinheit gespeichert.

[0010] Die bekannten Linienoptiksysteme lassen aber noch Raum für Verbesserungen, insbesondere hinsichtlich der Regelung der Fokussieroptik.

[0011] Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Linienoptiksystem bereitzustellen, das eine verbesserte Regelung der Fokussieroptik aufweist.

[0012] Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch ein Linienoptiksystem zum Erzeugen einer definierten Laserlinie auf einer Arbeitsebene gelöst. Das Linienoptiksystem weist mindestens eine Laserlichtquelle zum Erzeugen mindestens eines Laserstrahls, eine optische Anordnung, ein Kamerasystem und eine Steuereinrichtung auf. Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahleinen Beleuchtungsstrahl entlang eines Strahlengangs zu erzeugen, wobei der Beleuchtungsstrahl eine Strahlrichtung definiert, die die Arbeitsebene schneidet, wobei der Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene die definierte Laserlinie ausbildet, wobei die optische Anordnung in dem Strahlengang eine Fokussiereinheit mit einem Fokussierobjektiv zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls aufweist, wobei das Fokussierobjektiv parallel zur Strahlrichtung bewegbar ist. Das Kamerasystem ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl an einer definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten, wobei der Beleuchtungsstrahl an der definierten Position einen Fokuszustand aufweist. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Grundlage einer Fokuszustandsänderung an der definierten Position eine Position des Fokussierobjektivs parallel zur Strahlrichtung nach zu regeln. [0013] Die mindestens eine Laserlichtquelle kann eine UV-Laserlichtquelle zum Erzeugen eines UV-Laserstrahls oder eine IR-Laserlichtquelle zur Erzeugung eines IR-Laserstrahls sein. Die mindestens eine Laserlichtquelle kann dazu eingerichtet sein, mehr als einen Laserstrahl zu erzeugen. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Laserlichtquellen vorgesehen sein, wobei jede Laserlichtquelle dazu eingerichtet ist, jeweils einen Laserstrahl zu erzeugen.

[0014] Die optische Anordnung ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl aus dem mindestens einen Laserstrahl entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl hat im Bereich der Arbeitsebene ein linienförmiges Strahlprofil. Der Beleuchtungsstrahl erzeugt somit in der Arbeitsebene die definierte Laserlinie. Mit anderen Worten besitzt der Beleuchtungsstrahl im Bereich der Arbeitsebene ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Zum Erzeugen des Beleuchtungsstrahls aus dem mindestens einen Laserstrahl kann die optische entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken aufweisen. Die optische Anordnung kann zudem relativ zu der Arbeitsebene entlang einer Bewegungsrichtung, vorzugsweise parallel zu der Arbeitsebene, bewegbar sein, um ein Werkstück mit Hilfe des Beleuchtungsstrahls zu bearbeiten.

[0015] Die optische Anordnung weist die Fokussiereinheit auf. Die Fokussiereinheit ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl zu fokussieren. Insbesondere kann die Fokussiereinheit den Beleuchtungsstrahl in der Richtung der kurzen Achse fokussieren. Mit anderen Worten dient die Fokussiereinheit zur Fokussierung der kurzen Achse der Laserlinie. Die Fokussiereinheit ist vorzugsweise im Strahlengang nach den strahlführenden und strahlformenden Optiken angeordnet.

[0016] Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls weist die Fokussiereinheit ein Fokussierobjektiv auf. Das Fokussierobjektiv kann eine oder mehrere Optiken aufweisen. Der Fokus des Fokussierobjektivs liegt an einer Fokusposition strahlabwärts des Fokussierobjektivs. Mit anderen Worten ist die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs die Position strahlabwärts des Fokussierobjektivs, an der das Fokussierobjektiv den Beleuchtungsstrahl fokussiert. Die Fokusposition definiert somit einen Abstand strahlab- wärts zu dem Fokussierobjektiv, an dem der Fokus des Fokussierobjektivs liegt. Der Begriff „strahlabwärts“ ist bezüglich des Strahlengangs und der Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls zu verstehen und bedeutet, dass etwas im Strahlengang bzw. in Strahlrichtung nachfolgend angeordnet ist. Mit anderen Worten liegt die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs im Strahlengang bzw. in Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls nach, sprich hinter, dem Fokussierobjektiv.

[0017] Das Fokussierobjektiv ist des Weiteren parallel zur Strahlrichtung bewegbar. Mit anderen Worten ist das Fokussierobjektiv so gelagert, dass es parallel zur Strahlrichtung bewegt werden kann. Zur Bewegung des Fokussierobjektivs kann die Fokussiereinheit beispielsweise eine Bewegungseinrichtung aufweisen. Durch eine Bewegung des Fokussierobjektivs kann die Position des Fokus des Fokussierobjektivs eingestellt werden.

[0018] Das Linienoptiksystem kann strahlabwärts der Fokussiereinheit auch noch weitere Optiken aufweisen, wie beispielsweise Schutzgläser, Umlenkspiegel und dergleichen. Die weiteren Optiken haben vorzugsweise keine strahlformende oder fokussierende Funktion.

[0019] Das Kamerasystem ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl an einer definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektiv zu beobachten. Beobachten bedeutet, dass das Kamerasystem beispielsweise ein oder mehrere Bilder des Beleuchtungsstrahls aufnimmt, in dem oder in denen der Beleuchtungsstrahl an der definierten Position abgebildet ist. Die definierte Position ist in Strahlrichtung des Beleuchtungsstrahls nach dem Fokussierobjektiv angeordnet.

[0020] Das Fokussierobjektiv hat in der Strahlrichtung zu der definierten Position einen Abstand. Der Beleuchtungsstrahl hat an der definierten Position einen Fokuszustand. Der Fokuszustand beschreibt die Fokussierung an der definierten Position relativ zu dem Fokussierobjektiv, sprich in dem Abstand zu dem Fokussierobjektiv. Insbesondere beschreibt der Fokuszustand, wie stark der Beleuchtungsstrahl an der definierten Position fokussiert ist. Mit anderen Worten gibt der Fokuszustand einen Grad der Fokussierung an der Position an. An der Fokusposition, sprich im Fokus des Fokussierobjektivs, ist die Fokussierung maximal. Umso weiter man sich von der Fokusposition parallel zur Strahlrichtung entfernt, umso geringer wird die Fokussierung. Der Fokuszustand an der definierten Position ändert sich, wenn sich die Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs ändert.

[0021] Die Änderung des Fokuszustands wird Fokuszustandsänderung genannt. Die Fokusposition kann sich beispielsweise in zwei Fällen ändern, nämlich zum einen bei einer Verschiebung des Fokussierobjektivs parallel zu der Strahlrichtung und zum anderen aufgrund einer, insbesondere thermisch bedingten, Veränderung der optischen Eigenschaften des Fokussierobjektivs. Wenn sich der Fokuszustand an der definierten Position ändert, ändert sich daher auch entsprechend der Fokuszustands des Beleuchtungsstrahls in der Arbeitsebene. Das Kamerasystem ist insbesondere dazu eingerichtet, den Fokuszustand an der definierten Position, insbesondere die Fokuszustandsänderungen an der definierten Position zu beobachten.

[0022] Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Grundlage der Fokuszustandsänderung an der definierten Position eine Position des Fokussierobjektivs parallel zur Strahlrichtung nach zu regeln. Die Steuereinrichtung analysiert vorzugsweise den mittels des Kamerasystems beobachteten Fokuszustand an der definierten Position, um auf dessen Grundlage die Fokuszustandsänderung zu bestimmen. Um die Fokuszustandsänderung zu bestimmen, kann die Steuereinrichtung beispielsweise den Fokuszustand an der definierten Position zu einem bestimmten Zeitpunkt beobachteten und mit einem vorbestimmten Fokuszustand vergleichen. Alternativ kann die Steuereinrichtung den Fokuszustand an zwei oder mehr bestimmten Zeitpunkten beobachten und die beobachteten Fokuszustände miteinander vergleichen.

[0023] Auf Basis der bestimmten oder beobachteten Fokuszustandsänderung kann die Steuereinrichtung dann die Lage des Fokussierobjektivs entsprechend nachregeln. Zum Nachregeln kann beispielsweise eine Richtung und/oder eine Schrittweite zum Verschieben der Position des Fokussierobjektivs parallel zu der Strahlrichtung basierend auf der bestimmten Fokuszustandsänderung bestimmt werden. Insbesondere wird die Lage des Fokussierobjektivs dabei so geregelt, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene verschoben wird. Auf diese Weise wird die kurze Achse der Laserlinie in der Arbeitsebene fokussiert. [0024] Das Nachregeln der Position des Fokussierobjektivs erfolgt somit in Form einer Rückkopplungsschleife (einem sogenannten Feedbackloop). Dabei wird eine erste Fokuszustandsänderung an der definierten Position zunächst beobachtet, um dann die Position des Fokussierobjektivs entsprechend nach zu regeln, was dann zu einer zweiten Fokuszustandsänderung des Fokuszustands an der definierten Position führt.

[0025] Das Nachregeln kann passiv oder aktiv erfolgen. Passives Nachregeln bedeutet, dass der Fokuszustand über die Zeit beobachtet wird, während das Fokussierobjektiv an einer Position angeordnet ist. Dabei kann eine Fokuszustandsänderung bestimmt werden, die durch eine, insbesondere thermisch bedingten, Veränderung der optischen Eigenschaften des Fokussierobjektivs bewirkt wird. Die Regelung der Position des Fokussierobjektivs erfolgt dann derart, dass diese bestimmte Fokuszustandsänderung kompensiert wird. Mit anderen Worten bewirkt die Nachregelung eine Fokuszustandsänderung, die die bestimmte Fokuszustandsänderung rückgängig macht. Die Nachregelung erfolgt somit in diesem Fall entsprechend dem Gegenkopplungsprinzip. Insbesondere kann bei der passiven Nachregelung das Fokussierobjektiv initial derart angeordnet, dass sein, dass die Fokusposition in der Arbeitsebene angeordnet ist. Mittel der Nachregelung im Gegenkopplungsprinzip kann dann die Position des Fokussierobjektivs auf Basis der beobachteten Fokuszustandsänderung derart nachgeregelt werden, dass die Fokusposition wieder in die Arbeitsebene zurückverschoben wird. Aktives Nachregeln bedeutet, dass der Fokuszustand über die Zeit beobachtet wird, während die Position des Fokussierobjektivs verändert wird. Entsprechend der dabei bestimmten Fokuszustandsänderung kann dann die Position des Fokussierobjektivs entsprechend nachgeregelt werden.

[0026] In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die definierte Position in Strahlrichtung auf gleicher Höhe wie die Arbeitsebene. In diesem Fall weist der Beleuchtungsstrahl sowohl an der definierten Position, die mittels des Kamerasystems beobachtet wird, als auch in der Arbeitsebene den gleichen Fokuszustand auf. Insbesondere, wenn das Kamerasystem beobachtet, dass der Fokuszustand an der definierten Position optimal ist, ist der Beleuchtungsstrahl in der Arbeitsebene fokussiert, was bedeutet, dass die Fokusposition dann in der Arbeitsebene liegt. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für die aktive Nachregelung. Dabei kann die Position des Fokussierobjektivs auf Basis der beobachteten Fokuszustandsänderung nachgeregelt werden, um den Fokuszustand an der definierten Position optimal einzustellen, wodurch dann die Fokusposition in die Arbeitsebene verschoben wird. Dies kann insbesondere iterativ erfolgen. Iterativ bedeutet hierbei, dass die Nachregelung in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten erfolgt, wobei Richtung und/oder Schrittweite der Positionsänderung des Fokussierobjektivs basierend auf der jeweiligen Fokuszustandsänderung der Schritte bestimmt werden.

[0027] Die Steuereinrichtung kann insbesondere eine Regelungseinheit und eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Die Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise Berechnungsschritte zum Bestimmen der Fokuszustandsänderung durchführen. Die Regelungseinheit kann beispielsweise Steuerbefehle erzeugen, mittels denen die Position des Fokussierobjektivs geregelt wird. Beispielsweise kann mittels der Steuerbefehle eine Bewegungseinrichtung gesteuert werden, die dazu eingerichtet ist, das Fokussierobjektiv zu bewegen.

[0028] Das erfindungsgemäße Linienoptiksystem ist derart gestaltet, dass die Fokusposition online, sprich im Betrieb, einfach nachgeregelt werden kann in Reaktion auf beobachtete Änderungen des Fokuszustands. Auf diese Weise kann der Beleuchtungsstrahl, insbesondere die Laserlinie, in der Arbeitsebene im Betrieb fokussiert werden. Die im Stand der Technik bisher verwendete Regelung entsprechend einer Kennlinie hat den Nachteil, dass diese bei UV Linienfokussystemen schwierig umsetzbar ist. Des Weiteren machen Verschmutzung und Änderung der Prozessparameter neue Kennlinien notwendig. Die vorgeschlagene Nachregelung entsprechend einer beobachteten Fokuszustandsänderung ist hingegen in diesen Fällen anwendbar. Das erfindungsgemäße Linienoptiksystem ermöglicht somit eine verbesserte und breiter anwendbare Regelung des Fokussierobjektivs.

[0029] Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollumfänglich gelöst.

[0030] In einer ersten Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist das Kamerasystem strahlabwärts der Arbeitsebene angeordnet. [0031] Der Beleuchtungsstrahl wird somit im Strahlengang nach der Arbeitsebene beobachtet. Dazu kann der Beleuchtungsstrahl entweder beobachtet werden, nachdem er die Arbeitsebene passiert hat oder nachdem er an der Arbeitsebene reflektiert worden ist.

[0032] Insbesondere kann das Kamerasystem derart angerordnet sein, dass es einen reflektierten Strahl des Beleuchtungsstrahls an der Arbeitsebene beobachten kann. Der reflektierte Strahl ist ein Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der Arbeitsebene. Insbesondere kann im Betrieb der Beleuchtungsstrahl an einer Oberfläche eines mit der Laserlinie zu bearbeitenden Werkstücks reflektiert werden, das in der Arbeitsebene angeordnet ist. Der Rückreflex kann dann mittels des Kamerasystems beobachtet werden. Auf diese Weise kann neben der Fokusverschiebung auch eine Variation der Arbeitsebene kompensiert werden.

[0033] Alternativ kann das Kamerasystem auch hinter der Arbeitsebene angeordnet. Die Arbeitsebene liegt dabei zwischen dem Kamerasystem und der Fokussiereinheit. Das Kamerasystem kann dadurch einen Beleuchtungsstrahl beobachten, der die Arbeitsebene passiert. Bei dieser Anordnung des Kamerasystems kann die Fokusposition dann bestimmt und angepasst werden, wenn kein Werkstück in der Arbeitsebene angeordnet ist oder wenn mittels der Laserlinie vollständig durch das Werkstück geschnitten wurde, so dass die Laserlinie die Arbeitsebene passieren und zu dem Kamerasystem gelangen kann.

[0034] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Linienoptiksystem eine weitere Optik auf, die strahlabwärts der Fokussiereinheit angeordnet ist, wobei die weitere Optik dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahl aufzuteilen, wobei ein Teil des Beleuchtungsstrahls in Richtung der Arbeitsebene und ein weiterer Teil des Beleuchtungsstrahls in Richtung des Kamerasystems verläuft.

[0035] Wie zuvor bereits erläutert kann im Strahlenlang nach der Fokussiereinheit eine weitere Optik, wie beispielsweise ein Umlenkspiegel oder ein Schutzglas, angeordnet sein, über die der Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene gelangt. Die weitere Optik kann beispielsweise den Beleuchtungsstrahl in zwei Teile aufteilen. Insbesondere kann die weitere Optik derart aufgebaut sein, dass sie einen Teil des Beleuchtungsstrahls reflektiert und einen anderen Teil des Beleuchtungsstrahls hindurchlässt, sprich transmittiert. Entweder der transmittierte oder der reflektierte Teil verlaufen in Richtung der Arbeitsebene, wohingegen der entsprechend andere Teil in Richtung des Kamerasystems verläuft und von diesem beobachtet wird. Der reflektierte Teil des Beleuchtungsstrahls kann als Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der weiteren Optik bezeichnet werden.

[0036] Insbesondere kann das Kamerasystem dazu eingerichtet sein, den Rückreflex des Beleuchtungsstrahls an der weiteren Optik zu beobachten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die weitere Optik ein Schutzglas aufweist, durch das der Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene hindurchläuft, wobei ein Rückreflex an dem Schutzglas mittels des Kamerasystems beobachtet wird.

[0037] Alternativ kann das Kamerasystem auch dazu eingerichtet sein, den transmittierten Teil des Beleuchtungsstrahls zu beobachten. Dazu kann beispielsweise die weitere Optik einen teilweise durchlässigen, insbesondere halbdurchlässig, Umlenkspiegel aufweisen. Der Umlenkspiegel kann den Beleuchtungsstrahl in Richtung der Arbeitsebene umlenken, sprich reflektieren, wobei der durch den Umlenkspiegel durchgelassene, transmittierte Teil des Beleuchtungsstrahls mittels des Kamerasystems beobachtet werden kann.

[0038] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems weist das Kamerasystem eine Kamera auf, die dazu eingerichtet ist, ein erstes Bild des Beleuchtungsstrahls zu einem ersten Zeitpunkt aufzunehmen, wobei das erste Bild eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position zu dem ersten Zeitpunkt aufweist.

[0039] Mit anderen Worten ist die Kamera dazu eingerichtet, ein Bild zu einem bestimmten Zeitpunkt aufzunehmen, wobei in dem Bild der Beleuchtungsstrahl in einem bestimmten Fokuszustand abgebildet ist. Wie eingangs bereits erläutert, hängt der Fokuszustand zu einen von dem Abstand parallel zu der Strahlrichtung zu dem Fokussierobjektiv und zum anderen von den optischen Eigenschaften des Fokussierobjektivs, sprich der Lage der Fokusposition relativ zu der Position des Fokussierobjektivs ab. Die Abbildungsschärfe der Abbildung des Beleuchtungsstrahls in dem aufgenommenen Bild ist daher abhängig von dem Fokuszustand.

[0040] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Fokuszustand des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position auf Basis des ersten Bildes zu bestimmen und die Fokuszustandsänderung auf Basis des bestimmten Fokuszustands und eines vorbestimmten Fokuszustands zu bestimmen.

[0041] Insbesondere kann das Fokussierobjektiv initial in dem Linienoptiksystem derart angeordnet sein, dass die Fokusposition in der Arbeitsebene angeordnet ist. Der vorbestimmte Fokuszustand entspricht dabei somit dem Fokuszustand, den der Beleuchtungsstrahl an der definierten Position einnimmt, wenn die Fokusposition in der Arbeitsebene angeordnet ist. Der vorbestimmte Fokuszustand kann beispielsweise im Voraus festgelegt oder berechnet sein. Alternativ kann der vorbestimmte Fokuszustand, beispielsweise in einem Initialisierungsprozess, auf Basis eines initialen, mittels der Kamera zuvor aufgenommenen Bildes bestimmt werden, wobei in dem Initialisierungsprozess die Fokusposition vorzugsweise in der Arbeitsebene angeordnet ist. Der vorbestimmte Fokuszustand kann daher auch als vordefinierter oder vorheriger oder initialer Fokuszustand bezeichnet werden. Die Regelung der Position des Fokussierobjektivs kann dabei derart erfolgen, dass der vorbestimmte Fokuszustand wieder eingestellt wird. Mit anderen Worten kann die Nachregelung entsprechend des Gegenkopplungsprinzips erfolgen.

[0042] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist die Kamera dazu eingerichtet, ein zweites Bild des Beleuchtungsstrahls zu einem zweiten Zeitpunkt aufzunehmen, wobei das zweite Bild eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position zu dem zweiten Zeitpunkt aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Fokuszustand des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position zu dem ersten Zeitpunkt auf Basis des ersten Bildes und den Fokuszustand des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position zu dem zweiten Zeitpunkt auf Basis des zweiten Bildes zu bestimmen und die Fokuszustandsänderung auf Basis der zu dem ersten und zweiten Zeitpunkt bestimmten Fokuszustände zu bestimmen. [0043] Der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt sind voneinander verschieden. Mit anderen Worten ist die Kamera dazu eingerichtet zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils ein Bild des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position aufzunehmen. Insbesondere kann die Kamera dazu eingerichtet sein, auch an mehr als zwei Zeitpunkten Bilder aufzunehmen. Auf Basis der aufgenommenen Bilder kann die Steuereinrichtung dann die damit beobachteten Fokuszustände miteinander vergleichen, um damit insbesondere die Fokuszustandsänderung an der definierten Position zwischen zwei Zeitpunkten zu bestimmen. Die Steuereinrichtung kann dann die Position des Fokussierobjektivs auf Grundlage der bestimmten Fokuszustandsänderung regeln. Werden zu mehr als zwei Zeitpunkten Bilder mittels der Kamera erfasst, kann die Steuereinrichtung beispielsweise die Fokuszustandsänderung jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmen und die Position des Fokussierobjektivs Grundlage der bestimmten Fokuszustandsänderungen entsprechend nachregeln. Die Nachregelung erfolgt dabei somit iterativ. Zur Regelung der Position des Fokussierobjektivs, insbesondere zur Festlegung der Richtung und/oder eine Schrittweite der Bewegung des Fokussierobjektivs können auch mehrere Fokuszustandsänderungen, beispielsweise die letzten zwei oder drei, berücksichtigt werden.

[0044] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Position des Fokussierobjektivs derart zu regeln, dass das Fokussierobjektiv zur Aufnahme des ersten Bildes an einer ersten Position und zur Aufnahme des zweiten Bildes an einer zweiten Position angeordnet ist.

[0045] Auf diese Weise kann das Fokussierobjektiv aktiv bewegt werden, um nach dem optimalen Fokuszustand zu suchen. Insbesondere ist die Lage des Kamerasystems, sprich der definierten Position, in Strahlrichtung relativ zu der Arbeitsebene vordefiniert, sprich bekannt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die definierte Position, an der das Kamerasystem den Beleuchtungsstrahl beobachtet, in Strahlrichtung auf Höhe der Arbeitsebene liegt. Durch das aktive Bewegen des Fokussierobjektiv und das gleichzeitige Beobachten des Fokuszustands kann dann der optimale Fokuszustand eingestellt werden.

[0046] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, zur Bestimmung jedes Fokuszustands einen Fokuswert des Fokuszustands auf Basis eines Strahlprofils des Beleuchtungsstrahls an der definierten Position zu dem ersten und/oder zweiten Zeitpunkt zu bestimmen, insbesondere wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Fokuszustandsänderung auf Basis eines Vergleichs der Fokuswerte der Fokuszustände zu bestimmen.

[0047] Ein Fokuswert gibt ein Maß für die Fokussierung, sprich der Abbildungsschärfe, an einer definierten Position des Beleuchtungsstrahls in Strahlrichtung an. Der Fokuswert hat an der Fokusposition des Fokus des Fokussierobjektivs ein globales Extremum. Insbesondere kann der Verlauf der Fokuswerte in Strahlrichtung als parabelartigen Verlauf modelliert werden, wobei die Position des Extremums der Fokusposition entspricht. Zur Bestimmung des Fokuswerts kann beispielsweise ein Strahlprofil der Abbildung des Beleuchtungsstrahls in der Richtung der kurzen Achse betrachtet werden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, für die Abbildung des Beleuchtungsstrahls in dem entsprechenden Bild das Strahlprofil des Beleuchtungsstrahls in der Richtung der kurzen Achse zu bestimmen, wobei der Fokuswert auf Grundlage des Strahlprofils der Abbildung bestimmt wird. Das Strahlprofil ist ein Intensitätsprofil, das den Intensitätsverlauf des Beleuchtungsstrahls in der Richtung der kurzen Achse an der definierten Position darstellt. Das Strahlprofil kann insbesondere auf Basis einer Projektion der Bildpunkte der Abbildung in dem entsprechenden Bild entlang der Richtung der langen Achse auf die Richtung der kurzen Achse bestimmt werden. Das Strahlprofil kann vorzugsweise ein rechteckförmiges Intensitätsprofil (ein sogenanntes Top Hat Profil) oder ein Gaußprofil sein. Der Fokuswert kann beispielsweise eine Steilheit (auch Flankensteilheit genannt) des Strahlprofils sein. Die Steilheit beschreibt die Steigung im Randbereich des Strahlprofils, sprich an einer Flanke des Strahlprofils. Umso kleiner der Wert die Steilheit ist, umso steiler ist die Flanke. Der Fokuswert kann beispielsweise auch das Inverse der Steilheit sein. Der Fokuswert ist dann umso kleiner, umso steiler die Flanke ist. Alternativ kann der Fokuswert auch die Breite des Strahlprofils sein. Insbesondere kann als die Breite des Strahlprofils die Breite des Bereichs des Strahlprofils genommen werden, in dem die Intensitätswerte gleich oder größer als 1/e2, 50% oder 90% des Maximums des Strahlprofils sind. An der Fokusposition sind die Steilheit des Strahlprofils maximal und das Inverse der Steilheit sowie die Breite des Strahlprofils minimal. Die Fokuszustandsänderung kann beispielsweise auf Basis der Differenz der Fokuswerte der zu vergleichenden Fokuszustände bestimmt werden. Insbesondere kann auf Basis der Differenz der Fokuswerte die Richtung und/oder die Schrittweite zum Verschieben der Position des Fokussierobjektivs parallel zu der Strahlrichtung zur Nachregelung festgelegt werden.

[0048] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Linienoptiksystem eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Fokussierobjektivs parallel zu der Strahlrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Bewegungseinrichtung zu steuern, um die Position des Fokussierobjektivs zu regeln.

[0049] Beispielsweise kann die Steuereinrichtung Steuerbefehle an die Bewegungseinrichtung senden, wobei die Bewegungseinrichtung dann das Fokussierobjektiv entsprechend dieser Steuerbefehle bewegt. Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise eine Linearführung aufweisen, entlang der das Fokussierungsobjektiv parallel zu der Strahlrichtung bewegt werden kann. Die Linearführung stellt somit eine Führung für das Fokussierobjektiv parallel zu der Strahlrichtung bereit. Die Bewegungseinrichtung kann des Weiteren eine Antriebseinrichtung aufweisen, die das Fokussierobjektiv parallel zu der Strahlrichtung, insbesondere entlang der Linearführung, bewegen kann. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung steuern.

[0050] In einer weiteren Ausgestaltung des Linienoptiksystems weist die optische Anordnung des Weiteren strahlführende und strahlformende Optiken auf, die dazu eingerichtet sind, aus dem mindestens einen Laserstrahl den Beleuchtungsstrahl zu erzeugen.

[0051] Die optische Anordnung weist vorzugsweise entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken aufweisen, mittels denen der Beleuchtungsstrahl erzeugt wird. Diese Optiken sind vorzugsweise im Strahlengang vor der Fokussiereinheit angeordnet. Der von den strahlführenden und strahlformenden Optiken erzeugte Beleuchtungsstrahl wird von der Fokussiereinheit in der Arbeitsebene fokussiert. Als strahlführenden und strahlformenden Optiken kann die optische Anordnung beispielsweise einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und Großoptiken aufweisen. Der Strahltransformator kann im Strahlengang nach der Laserlichtquelle angeordnet sein. Der Strahltransformator ist dazu eingerichtet, den mindestens einen Laserstrahl in einer Richtung quer zu der Strahlrichtung, insbesondere in Richtung der langen Achse, aufzu- weiten. Insbesondere dient der Strahltransformators dazu, das Aspektverhältnis des Beleuchtungsstrahls noch weiter und/oder noch effizienter im Hinblick auf die gewünschte Laserlinie zu optimieren. Der Homogenisierer kann im Strahlengang nach dem Strahltransformator angeordnet sein. Der Homogenisierer ist dazu eingerichtet, den mindestens einen, vorzugsweise aufgeweiteten, Laserstrahl in der langen Achse homogen zu verteilen. Der Homogenisierer dient somit dazu, eine homogene Intensitätsverteilung des Beleuchtungsstrahls entlang der langen Achse zu erreichen. Die Großoptiken sind vorzugsweise im Strahlengang nach dem Homogenisierer angeordnet. Die Großoptiken dienen zum Formen des Strahlprofils in der Arbeitsebene. Die Großoptiken können beispielweise ein oder mehrere optische Elemente (bspw. Fourierlinse) entlang des Strahlengangs aufweisen, die das linienförmige Strahlprofil im Bereich der Arbeitsebene erzeugen.

[0052] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0053] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines neuen Linienoptiksystems;

Fig. 2 Darstellungen der Abbildung des Beleuchtungsstrahls mittels eines Fokussierobjektivs und verschiedener Strahlprofile des Beleuchtungsstrahls;

Fig. 3 zwei Darstellungen der Verschiebung der Fokusposition eines Fokussierobjektivs;

Fig. 4 vier Darstellungen von verschiedenen Anordnungen eines Kamerasystems im Strahlengang eines Linienoptiksystems; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Linienoptiksystems mit Nachregelung entsprechend einer Kennlinie;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Linienoptiksystems mit Nachregelung über ein Kamerasystem; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Linienoptiksystems mit Nachregelung über ein Kamerasystem.

[0054] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des neuen Linienoptiksystems in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Linienoptiksystem 10 erzeugt eine Laserlinie 24 im Bereich einer Arbeitsebene 26, um ein Werkstück (hier nicht dargestellt) zu bearbeiten, das im Bereich der Arbeitsebene 26 platziert ist. Die Laserlinie 24 verläuft in einer Richtung, die im Folgenden als x-Achse bezeichnet ist. Die Laserlinie besitzt eine Linienbreite, die hier in Richtung einer orthogonal zur x-Achse verlaufenden y-Achse betrachtet wird. Dementsprechend korrespondiert die x-Achse im Folgenden mit der langen Achse und die y-Achse korrespondiert mit der kurzen Achse des auf der Arbeitsebene 26 gebildeten Strahlprofils. Anders ausgedrückt besitzt das Strahlprofil eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite in x-Richtung und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite in y-Richtung. Die jeweilige Strahlbreite kann beispielsweise als Breite des Intensitätsprofils l(x, y) bei 50% der Maximalintensität (FWHM, Full Width at Half Maximum) oder beispielsweise als Breite zwischen den 90% Intensitätswerten (Full Width at 90% Maximum, FW@90%) oder auf andere Weise definiert sein.

[0055] In einigen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine Oberflächenschicht aus amorphem Silizium beinhalten, die mit Hilfe der Laserlinie 24 zu polykristallinem Silizium umgewandelt wird. Zur Bearbeitung kann die Laserlinie 24 dabei in einer Bewegungsrichtung relativ zu der Arbeitsebene 26 bewegt werden. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Werkstück eine transparente Trägerplatte sein, von der eine anhaftende Folie, beispielsweise eine OLED-Folie, gelöst werden soll. [0056] Das Linienoptiksystem 10 weist mindestens eine Laserlichtquelle 12 auf. Die Laserlichtquelle 12 kann in bevorzugten Ausführungsbeispielen ein Festkörperlaser sein. Die Laserlichtquelle 12 erzeugt mindestens einen Laserstrahl 20. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Laserlichtquelle 12 eine Mehrzahl von Laserstrahlen erzeugen. In alternativen Ausführungsbeispielen weist das Linienoptiksystem 10 eine Mehrzahl von Laserlichtquellen 12 auf, wobei jede Laserlichtquelle 12 mindestens einen Laserstrahl 20 erzeugt.

[0057] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine optische Anordnung 14 auf. Die optische Anordnung 14 ist dazu eingerichtet, einen Beleuchtungsstrahl 22 aus dem mindestens einen Laserstrahl 20 entlang eines Strahlengangs zu erzeugen. Der Beleuchtungsstrahl 22 definiert eine Strahlrichtung, die die Arbeitsebene 26 schneidet. Der Beleuchtungsstrahl 22 besitzt im Bereich der Arbeitsebene 26 ein Strahlprofil, das senkrecht zu der Strahlrichtung eine lange Achse mit einer Langachsstrahlbreite und eine kurze Achse mit einer Kurzachsstrahlbreite aufweist. Mit anderen Worten hat der Beleuchtungsstrahl 22 im Bereich der Arbeitsebene 26 ein linienförmiges Strahlprofil. Der Beleuchtungsstrahl 22 erzeugt somit in der Arbeitsebene 26 die Laserlinie 24.

[0058] Die optische Anordnung weist entlang des Strahlengangs eine Reihe von strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 und eine Fokussiereinheit 18 auf. Die Fokussiereinheit 18 ist strahlabwärts von den strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 angeordnet.

[0059] Die strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 sind dazu eingerichtet, aus dem mindestens einen Laserstrahl 20 den Beleuchtungsstrahl 22 zu erzeugen. Als strahlführenden und strahlformenden Optiken 16 kann die optische Anordnung beispielsweise einen Strahltransformator, einen Homogenisierer und Großoptiken aufweisen. Die Fokussiereinheit 18 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 zu fokussieren. Insbesondere fokussiert die Fokussiereinheit 18 den Beleuchtungsstrahl 22 in der Richtung der kurzen Achse.

[0060] Zur Fokussierung des Beleuchtungsstrahls 22 weist die Fokussiereinheit 18 ein Fokussierobjektiv 28 auf. Das Fokussierobjektiv 28 kann eine oder mehrere Optiken aufweisen. Das Fokussierobjektiv 28 ist parallel zur Strahlrichtung bewegbar. Die Fokussiereinheit 18 weist eine Bewegungseinrichtung 30 auf, die dazu eingerichtet ist, das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung zu bewegen. Die Bewegungseinrichtung 30 weist eine Linearführung 32 und eine Antriebseinrichtung 34 auf. Die Linearführung 32 stellt somit eine Führung für das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung bereit. Entlang der Linearführung 32 ist das Fokussierobjektiv 28 bewegbar. Die Antriebseinrichtung 34 ist dazu eingerichtet, das Fokussierobjektiv 28 parallel zu der Strahlrichtung, insbesondere entlang der Linearführung 32, zu bewegen.

[0061] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren ein Kamerasystem 36 auf. Das Kamerasystem 36 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 zu beobachten. Insbesondere ist das Kamerasystem 36 ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahl 22 an einer definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektiv 28 zu beobachten. Der Beleuchtungsstrahl 22 hat an dieser definierten Position einen bestimmten Fokuszustand. Das Kamerasystem 36 weist ein abbildendes System 38 und eine Kamera 40 auf. Das abbildende System 38 bildet den Beleuchtungsstrahl 22 auf die Kamera 40 ab. Die Kamera 40 ist dazu eingerichtet, ein Bild des Beleuchtungsstrahls 22 zu einem bestimmten Zeitpunkt aufzunehmen. Insbesondere ist die Kamera 40 derart angeordnet, dass Sie ein Bild des Beleuchtungsstrahls 22 an der definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 aufnimmt. Das Bild weist somit eine Abbildung des Beleuchtungsstrahls 22 an der definierten Position auf. Vorzugsweise ist die Kamera dazu eingerichtet, zu mehreren Zeitpunkten, beispielsweise zu einem ersten und einem zweiten Zeitpunkt, jeweils ein Bild des Beleuchtungsstrahls 22 an der definierten Position aufzunehmen.

[0062] Das Linienoptiksystem 10 weist des Weiteren eine Steuereinrichtung 44 auf. Die Steuereinrichtung 44 ist dazu eingerichtet, die Position des Fokussierobjektivs 28 parallel zur Strahlrichtung zu regeln. Die Steuereinrichtung 44 kann dazu beispielsweise entsprechende Steuerbefehle an die Bewegungseinrichtung 30 senden. Die Bewegungseinrichtung 30 kann dann mittels der Antriebseinrichtung 34 das Fokussierobjektiv 28 entsprechend der Steuerbefehle entlang der Linearführung 32 bewegt. Die Steuereinrichtung 44 kann des Weiteren Daten von dem Kamerasystem 36 empfangen. Die Daten können ein oder mehrere aufgenommene Bilder aufweisen. Die Steuereinrichtung 44 regelt die Position des Fokussierobjektivs basierend auf den Daten des Kamerasystems 36.

[0063] Zur Regelung der Position des Fokussierobjektivs 28 kann die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise verschiedene Untereinheiten aufweisen, die jeweils eine Steuerung einer Komponente des Linienoptiksystems 10 und/oder eine Verarbeitung von Daten durchführen. Die Steuereinrichtung 44 kann dazu beispielsweise eine Regelungseinheit und eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen. Die Regelungseinheit kann beispielsweise Steuerbefehle erzeugen, mittels denen die Position des Fokussierobjektivs geregelt wird. Die Datenverarbeitungseinheit kann beispielsweise Berechnungsschritte basierend durchführen, in denen die von dem Kamerasystem 36 empfangenen Daten analysiert werden. Auf Basis dieser Analyse wird dann die Position des Fokussierobjektivs 28 entsprechend geregelt, insbesondere die entsprechenden Steuerbefehle erzeugt.

[0064] Die Steuereinrichtung 44 kann mit einem nichtflüchtigen Datenspeicher, in dem ein Computerprogramm gespeichert ist, verbunden sein oder diesen aufweisen. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist die Steuereinrichtung 4 ein Mehrzweckcomputer, wie etwa ein handelsüblicher Personal Computer, der unter Windows®, Linux oder MacOS läuft, und das Computerprogramm aus dem Speicher weist einen Programmcode auf, der zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 gestaltet und ausgebildet ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 44 ein logischer Schaltkreis, wie etwa ein vor Ort programmierbares Gate-Array (FPGA: Field Programmable Gate Array), ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC: Application- Specific Integrated Circuit), ein Mikrocontroller oder ein beliebiger anderer angemessener programmierbarer elektrischer Schaltkreis. Darin kann die Regelung des Fokussierobjektivs 28, insbesondere Steuer- und Bestimmungsschritte, mit dem logischen Schaltkreis implementiert werden, sodass der logische Schaltkreis zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 gestaltet und ausgebildet ist. Zum Implementieren der Regelung des Fokussierobjektivs 28 in dem logischen Schaltkreis kann eine beliebige angemessene Programmiersprache oder Hardwarebeschreibungssprache verwendet werden, wie etwa C, VHDL und dergleichen. [0065] Die Steuereinrichtung 44 ist dazu eingerichtet auf Grundlage einer Fokuszustandsänderung an der definierten Position eine Position des Fokussierobjektivs 28 parallel zur Strahlrichtung nach zu regeln. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 44 den oder die mittels des Kamerasystems beobachteten Fokuszustände analysieren, um die Fokuszustandsänderung zu bestimmen. Auf Basis der bestimmten Fokuszustandsänderung kann die Steuereinrichtung 44 dann die Lage des Fokussierobjektivs 28 entsprechend nachregeln. Insbesondere kann die Lage des Fokussierobjektivs 28 so eingestellt werden, dass die Fokusposition in die Arbeitsebene 26 verschoben wird. Mit anderen Worten erfolgt die Nachregelung in Form einer Rückkopplungsschleife. Auf Basis einer an der definierten Position beobachteten Fokuszustandsänderung wird die Position des Fokussierobjektivs 28 nachgeregelt, was dann wiederum zu einer Fokuszustandsänderung führt.

[0066] In Fig. 2(A) ist beispielhaft ein Fokussierobjektiv 28 dargestellt, dass einen Beleuchtungsstrahl an einer Fokusposition 46 fokussiert. In den Figuren 2(B) und 2(C) sind zwei Strahlprofile des Beleuchtungsstrahls 22 in Richtung der kurzen Achse dargestellt. Fig. 2(B) zeigt ein Gaußprofil. Fig. 2(C) zeigt ein rechteckiges Strahlprofil, ein sogenanntes Top Hat Profil.

[0067] Beide Strahlprofile aus den Fig. 2(B) und (C) haben eine Steilheit im Flankenbereich bzw. Randbereich des Strahlprofils. Die Steilheit drückt den Intensitätsabfall y über der Wegstrecke x an der Flanke, sprich in dem Randbereich des Strahlprofils. Die Flanke ist der Randbereich des Profils, in dem die Steigung am größten ist. Die Steilheit ist somit durch den Quotienten y/x definiert. Entsprechend ist das Inverse der Steilheit als der Quotient x/y definiert.

[0068] Beide Strahlprofile aus den Fig. 2(B) und (C) haben des Weiteren eine Breite. Insbesondere kann als die Breite des Strahlprofils die Breite des Bereichs des Strahlprofils genommen werden, in dem die Intensitätswerte gleich oder größer als 1/e ² , 50% oder 90% des Maximalwerts der Intensität des Strahlprofils sind.

[0069] In der Fokusposition 46 hat das Strahlprofil des Beleuchtungsstrahls in Richtung der kurzen Achse eine minimale Breite und eine maximale Steilheit. Umso weiter man sich von der Fokusposition 46 parallel zur Strahlrichtung entfernt, umso kleiner wird die Steilheit des Strahlprofils und umso größer werden die Breite und das Inverse der Steilheit des Strahlprofils.

[0070] Die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils können somit zur Beschreibung des Fokuszustandes des Beleuchtungsstrahls an einer bestimmten Position in Strahlrichtung verwendet werden. Mit anderen Worten können die Steilheit, das Inverse der Steilheit oder die Breite des Strahlprofils ein Fokuswert des Fokuszustandes sein.

[0071] Die Steuereinrichtung 44 die Fokuszustandsänderung beispielsweise durch Vergleich der Fokuswerte von zwei Fokuszuständen bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 44 die Fokuszustandsänderung auf Basis einer Differenz der entsprechenden Fokuswerte der Fokuszustände bestimmen. Die beiden zu vergleichenden Fokuszustände können dabei beispielsweise zwei Fokuszustände an der definierten Position zu unterschiedlichen Zeitpunkten sein.

[0072] In Fig. 3(A) ist beispielhaft dargestellt, wie sich die Fokusposition 46 des Fokussierobjektivs 28 im Betrieb aufgrund von thermischen Effekten verschieben kann, während sich die Lage des Fokussierobjektivs 28 nicht ändert. Die ursprüngliche Fokusposition ist mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet. Die verschobene Fokusposition ist mit dem Bezugszeichen 46' bezeichnet.

[0073] In Fig. 3(B) ist beispielhaft dargestellt, wie sich die Fokusposition 46 des Fokussierobjektivs 28 geregelt werden kann. Das Fokussierobjektiv 28 kann entlang der Linearführung 32 bewegt werden. In der Darstellung der Fig. 3(B) wird das Fokussierobjektiv beispielhaft in Richtung der Fokusposition verschoben, wobei die Lage des verschobene Fokussierobjektiv mit dem Bezugszeichen 28" bezeichnet ist. Entsprechend wird durch die Verschiebung des Fokussierobjektiv 28 auch die Fokusposition 46 entsprechend verschoben, wobei die verschobene Fokusposition mit dem Bezugszeichen 46" bezeichnet ist. [0074] In Fig. 4 sind vier beispielhafte Anordnungen des Kamerasystems 36 im Strahlengang des Linienoptiksystems 10 gezeigt, an denen das Kamerasystems 36 den Beleuchtungsstrahl 22 beobachten kann.

[0075] In Fig. 4(A) ist das Kamerasystem 36 hinter der Arbeitsebene 26 angeordnet. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den Beleuchtungsstrahl 22, wenn dieser durch die Arbeitsebene hindurchgeht.

[0076] In Fig. 4(B) ist im Strahlengang zwischen dem Fokussierobjektiv 28 und der Arbeitsebene 26 ein Umlenkspiegel 48 angeordnet, der den Beleuchtungsstrahl 22 in Richtung der Arbeitsebene 26 umlenkt. Der Umlenkspiegel 48 ist teilweise durchlässig. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der durch den Umlenkspiegel 48 durchgelassene Teil in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den durch den Umlenkspiegel 48 hindurchgelassenen Teil des Beleuchtungsstrahls 22.

[0077] In Fig. 4(C) ist wird der Beleuchtungsstrahl 22 an der Arbeitsebene 26 reflektiert. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der an der Arbeitsebene 26 reflektierte Beleuchtungsstrahl in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den an der Arbeitsebene reflektierten Beleuchtungsstrahls 22.

[0078] In Fig. 4(D) ist im Strahlengang zwischen dem Fokussierobjektiv 28 und der Arbeitsebene 26 eine weitere Optik 50, beispielsweise ein Schutzglas, angeordnet, durch die der Beleuchtungsstrahl 22 in Richtung der Arbeitsebene 26 hindurchläuft. Ein Teil des Beleuchtungsstrahls 22 wird an der weiteren Optik 50 reflektiert. Das Kamerasystem 36 ist so angeordnet, dass der an der weiteren Optik 50 reflektierte Teil des Beleuchtungsstrahls 22 in Richtung des Kamerasystems 36 verläuft. Das Kamerasystem 36 beobachtet in dieser Anordnung den an der weiteren Optik 50 reflektierten Teil des Beleuchtungsstrahls 22. [0079] Fig. 5 zeigt ein Beispiel eines Linienoptiksystems 10, in dem die Nachregelung der Position des Fokussierobjektivs entsprechend einer Kennlinie erfolgt. Das Linienoptiksystem 10 aus Fig. 5 weist einen ähnlichen Aufbau auf, wie das Linienoptiksystem aus Fig. 1 . Allerdings hat das Linienoptiksystem 10 in Fig. 5 kein Kamerasystem 36.

[0080] Das Linienfokussystem 1 umfasst eine oder mehrere strahlformende / -führende Optiken 16 (z.B. Homogenisierer oder Großoptiken). Des Weiteren folgt die Fokussierung der kurzen Achse mittels eines Fokussierobjektivs 28, bestehend aus einer oder mehrerer Optiken, welches auf einer Linearführung 32 entlang der Strahlrichtung verfahren werden kann. Zwischen den Optiken 16 und dem Fokussierobjektivs 28 kann im Strahlengang ein dem Umlenkspiegel 52 angeordnet sein. Dem Fokussierobjektivs 28 folgen eine oder mehrere weitere Optiken 50 (z.B. ein Optikschutzglas oder ein Schutzglas der Prozesskammer). Der Beleuchtungsstrahl 22 wird fokussiert auf die Arbeitsebene 26. In der Arbeitsebene kann ein Werkstück angeordnet sein, wobei eine Oberfläche des Werkstücks in der Arbeitsebene 26 liegt. Die Oberfläche des Werkstücks kann auch Substratebene genannt werden.

[0081] Gewünscht ist, ein definiertes und insbesondere fokussiertes Strahlprofil in der Arbeitsebene vorzuhalten, unabhängig von dem beschriebenen Einlaufverhalten. Entsprechend einer vordefinierten Kennlinie kann das zeitliche Einlaufverhalten über eine Variation der Objektivposition kompensiert werden. Diese Kennlinie kann u.a. abhängen von der eingehenden Leistung. Die Kennlinie kann insbesondere in Voraus, beispielsweise durch einen Kalibrierungsprozess, bestimmt werden.

[0082] Wie zuvor bereits erläutert, hat die Nachregelung entsprechend einer Kennlinie einige Nachteile. Wie zuvor bereits beschrieben, sieht das neue Linienoptiksystem 10 insbesondere vor, anstatt der Regelung über eine Kennlinie zusätzlich ein Kamerasystem 36 zum Beobachten des Beleuchtungsstrahls 22 an einer definierten Position strahlabwärts des Fokussierobjektivs 28 zu verwenden und die Lage des Fokussierobjektivs 28 auf Grundlage einer an der definierten Position beobachteten Fokuszustandsänderung entsprechend einer Rückkopplungsschleife nach zu regeln. In den Figuren 6 und 7 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele des neuen Linienoptiksystems 10 gezeigt. Die in den Figuren 6 und 7 dargestellten Linienoptiksysteme entsprechen im Wesentlichen dem Linienoptiksystem 10 aus Fig. 1 und zeigen den Strahlengang in einer detaillierten Darstellung. Insbesondere kann zwischen den Optiken 16 und dem Fokussierobjektiv 28 ein Umlenkspiegel angeordnet sein. Des Weiteren folgen dem Fokussierobjektiv 28 eine oder mehrere weitere Optiken 50 (z.B. ein Optikschutzglas oder ein Schutzglas der Prozesskammer).

[0083] Insbesondere können mittels des Kamerasystems 36 verschiedene reflektierte Strahlen des Beleuchtungsstrahls 22 beobachtet werden. In den Figuren 6 und 7 sind verschiedene, beispielhafte Anordnungen des Kamerasystems 36 in dem Linienoptiksystem 36 dargestellt. Diese Anordnungen des Kamerasystems 36 entsprechen den Anordnungen aus den Figuren 4(C) und (D).

[0084] Der Beleuchtungsstrahl 22 kann beispielsweise an der Arbeitsebene 26, insbesondere an der Substratebene, die in der Arbeitsebene 26 angeordnet ist, reflektiert werden. Der an der Arbeitsebene 26 reflektierte Strahl ist mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet und kann auch als Reflex 54 an der Arbeitsebene 26 bezeichnet werden. Der Reflex 54 kann die Optiken 50 durchlaufen. Das Kamerasystem 36 ist in der Fig. 6 derart angeordnet, dass es den Reflex 54 beobachten kann.

[0085] Des Weiteren kann der Beleuchtungsstrahl 22 auch an einer der weiteren Optiken 50 (beispielsweise an einer Oberfläche eines Schutzglases, reflektiert werden. Der an der weiteren Optik 50 reflektierte Strahl ist mit dem Bezugszeichen 56 gekennzeichnet und kann auch als Reflex 56 des Beleuchtungsstrahls 22 an der weiter Optik 50 bezeichnet werden. Das Kamerasystem 36 ist in der Fig. 7 derart angeordnet, dass es den Reflex 54 beobachten kann.

[0086] Auf Basis der beobachteten Reflexe 54, 56 des Beleuchtungsstrahls 22 kann die Steuereinrichtung 44 dann die Position des Fokussierobjektivs 28 entlang der Linearführung 32 über die vorgeschlagene Rückkopplungsschleife entsprechend nachregeln. Bei der Beobachtung des Reflexes 54 an der Arbeitsebene 26 kann auf diese Weise neben der Fokusverschiebung auch zusätzlich noch eine Variation der Arbeitsebene kompensiert werden.