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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage
für die
Mikrolithographie mit einem Beleuchtungssystem und einem Lichtmischstab
zur Feldhomogenisierung.
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STAND DER TECHNIK
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Projektionsbelichtungsanlagen
werden zur Abbildung von kleinen Strukturen in der Mikrolithographie
eingesetzt. Hierbei wird ein Retikel, welches die kleinen Strukturen
aufweist, beleuchtet, so dass über
ein Projektionsobjektiv die Strukturen des Retikels auf einen mit
einem Fotolack beschichteten Wafer abgebildet werden können.
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Um
das Auflösungsvermögen derartiger
Projektionsbelichtungsanlagen zu erhöhen und immer kleiner werdende
Strukturen auf dem Wafer erzeugen zu können, kommt es darauf an, dass
in der Projektionsbelichtungsanlage das Beleuchtungssystem das Retikel
homogen uniform sowie mit einer definierten Winkelverteilung des
einfallenden Lichts beleuchtet.
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Um
die Uniformität
der Beleuchtung herzustellen, können
Lichtmischstäbe
eingesetzt werden, die durch mehrfache Reflexionen des Lichts an
den Stabwänden
zu einer Homogenisierung und damit zu einer guten Uniformität des Lichts
in den Feldebenen des Beleuchtungssystems führen.
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Aus
der
US 6,445,442 B2 ist
ein Beleuchtungssystem für
eine lithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einem Lichtmischstab
zur Homogenisierung des Beleuchtungslichts bekannt.
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Allerdings
führen
derartige Stabmischsysteme zu einer Veränderung der Winkelverteilung
des auf das Retikel auftreffenden Lichts, da durch die Reflexionen
im Lichtmischstab eine Symmetrisierung der Intensitätsverteilung
des Lichts in den Pupillenebenen auftritt. Wird beispielsweise ein
Lichtmischstab mit einer off-axis vorliegenden Monopolbeleuchtungseinstellung
betrieben, so kommt, es wie in 5 gezeigt
und nachfolgend mit Bezug auf diese Figur näher beschrieben, durch unterschiedliche
Anzahl von Reflexionen des Lichts des einfallenden Lichtkegels der
Austrittspupille zu der Bildung eines gespiegelten Pols der Intensitätsverteilung
in der Pupille.
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Aus
der
US 7,144,133 B2 ist
eine Beleuchtungsanordnung für
die Farbvideoprojektion bekannt, bei der ein Lichtmischstab mit
einer Rückkoppelungsoptik
zur Rückgewinnung
von nicht zur Projektion genutzter Lichtanteile Anwendung findet.
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Dort
findet sich aber kein Hinweis darauf, wie bei Projektionsbelichtungsanlagen
für die
Mikrolithographie die entsprechende Intensitätsverteilung in der Pupille
bzw. Winkelverteilung des Lichts in der Feldebene erhalten wird,
wobei gleichzeitig starke Lichtverluste vermieden werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage
für die Mikrolithographie
mit einem Beleuchtungssystem bereitzustellen, welches die entsprechende
Intensitätsverteilung
in der Pupille bzw. Winkelverteilung des Lichts in der Feldebene
erhält,
wobei gleichzeitig starke Lichtverluste vermieden werden sollen.
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Darüber hinaus
sollen die entsprechenden Vorrichtungen einfach aufgebaut und einfach
herzustellen sowie unkompliziert bedienbar sein. Insgesamt soll
mit den entsprechenden Komponenten und dem entsprechenden Verfahren
eine Verbesserung der Beleuchtung und somit der Abbildungseigenschaften
von Projektionsbelichtungsanlagen erzielt werden.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese
Aufgaben werden gelöst
durch eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit
den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
Lösung
sieht vor, dass bei der Verwendung eines Lichtmischstabes in einem
Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie
eine Rückkopplungsoptik
vorgesehen wird, welche dazu dient, die durch die Reflexionen im
Lichtmischstab erzeugte Symmetrisierung der Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene in der Weise zu beseitigen, dass das entsprechende
Licht an das Eintrittsende des Lichtmisch stabs zurückgeführt wird,
um dort erneut in den Lichtmischstab eingeführt zu werden. Für den weiteren
Strahlengang des Beleuchtungssystems wird nur das Licht in der Austrittspupille
des Lichtmischstabs verwendet, welches der gewünschten Beleuchtungseinstellung
entspricht.
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Damit
wird erreicht, dass unter Ausnutzung der gesamten Lichtintensität nur erwünschte Winkelanteile
des auf das Retikel fallenden Lichts verwendet werden.
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Das
an das Eintrittsende des Lichtmischstabes zurückgeführte Licht kann unter einem
zur Symmetrieachse des Lichtmischstabes gespiegelten Winkel am Eintrittsende
wieder in den Lichtmischstab eingeleitet werden, so dass sich einerseits
keine Kollision mit dem ursprünglich
in den Lichtmischstab einzuleitenden Lichtbündel ergibt und andererseits
zumindest ein entsprechender Teil des Lichts den Lichtmischstab
im Bereich des gewünschten
Lichtkegels verlässt,
also zur Intensität
im richtigen Bereich der Austrittspupille des Lichtmischstabs beiträgt.
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Vorzugsweise
kann die Rückkopplungsoptik derart
ausgebildet sein bzw. das entsprechende zugrunde liegende Verfahren
derart angewendet werden, dass Licht, welches eine gerade Anzahl
von Reflexionen im Lichtmischstab erfährt, nach dem Austritt am Austrittsende
des Lichtmischstabs wieder am Eintrittsende des Lichtmischstabs
in den Lichtmischstab eingeleitet wird. Dadurch wird erreicht, dass
wiederum das Licht, welches den Lichtmischstab mit dem gleichen
Winkel zur Symmetrieachse des Lichtmischstabs verlässt, wie
das einfallende Licht in den Lichtmischstab einfällt, der Rückkopplungsoptik zugeführt wird,
während
das entsprechend zur Symmetrieachse gespiegelte Licht für die weitere
Beleuchtung im Beleuchtungssystem zur Verfügung steht. Allerdings ist
es auch denkbar, eine entsprechend umgekehrte Verwendung des Lichts
vorzunehmen, also dass Licht, welches eine ungerade Anzahl von Reflexionen
im Lichtmischstab erfährt,
nach dem Austritt am Austrittsende des Lichtmischstabes wieder am Eintrittsende
des Lichtmischstabes eingeleitet wird. Entsprechend wird an der
Symmetrieachse gespiegeltes Licht der Rückkoppelungsoptik zugeführt und unter
dem gleichen Winkel zur Symmetrieachse am Eintrittsende des Lichtmischstabes
eingeführt,
wie es am Austrittsende den Lichtmischstab verlässt.
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Der
Lichtmischstab kann in dem Beleuchtungssystem so angeordnet werden,
dass die Pupille des Lichtmischstabs bzgl. der Ein- und Austrittspupille
mit den Pupillenebenen des Beleuchtungssystems zusammenfällt oder
in der entsprechenden Nähe
angeordnet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass durch den Lichtmischstab
keine weitergehenden Veränderungen
der Beleuchtungseinstellungen erfolgen.
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Der
Lichtmischstab kann off-axis betrieben werden, d. h. die Beleuchtungseinstellung
mit entsprechender Intensitätsverteilung
des Lichts in den Pupillenebenen ist derart, dass die dortigen Intensitätsmaxima,
also die entsprechenden Pole, außerhalb der Symmetrieachse
des Lichtmischstabes sind, so dass das Licht entsprechend schräg zu den
Begrenzungswänden
entlang der Längsseite
des Lichtmischstabs einfallen und eine Symmetrisierung der Lichtverteilung
in den Pupillenebenen verursacht. Entsprechend kann definiert werden,
dass die Symmetrieachse des Lichtmischstabes außerhalb eines Bereichs der
Eintrittspupille des Lichtmischstabes liegt, in welchem die Lichtintensität einen
Wert von mehr als 30%, insbesondere mehr als 50%, vorzugsweise mehr
als 70% der Maximalintensität
aufweist. Umgekehrt kann die Symmetrieachse des Lichtmischstabes
innerhalb eines Bereichs der Eintrittspupille des Lichtmischstabs
liegen, in welchem die Lichtintensität einen Wert von weniger als
30%, insbesondere weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 5% der
Maximalintensität
aufweist.
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Insbesondere
kann die Beleuchtungseinstellung so sein, dass der oder die Beleuchtungspol(e)
in der Eintrittspupille in einer Hälfte bzgl. einer Symmetrieebene
des Lichtmischstabs oder in einem Quadranten bzgl. zweier Symmetrieebenen
des Lichtmischstabs vorgesehen sind. Entsprechend können auch
entweder eine Rückkopplungsoptik
für eine Hälfte der
Austrittspupille oder drei Rückkopplungsoptiken
für drei
Quadranten der Austrittspupille vorgesehen sein. Ist die Lichtverteilung
in der Eintrittspupille des Lichtmischstabes so, dass lediglich
bzgl. einer Symmetrieebene des Lichtmischstabs eine Symmetrisierung
der Beleuchtungseinstellung erzeugt wird, entsteht auch lediglich
nur ein zusätzlicher
Pol in der Austrittspupille. Also bei einem Monopol in der Eintrittspupille
wird durch die Symmetrisierung an lediglich einer Symmetrieebene
des Lichtmischstabes ein Dipol in der Austrittspupille erzeugt,
wobei hier lediglich eine Rückkopplungsoptik
vorgesehen werden muss.
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Bei
einer Begrenzung der Lichtintensität in der Eintrittspupille auf
einen Quadranten, der durch zwei Symmetrieebenen des Lichtmischstabes
erzeugt wird, kommt es durch die Symmetrisierung an den beiden Symmetrieebenen
zu einer Erzeugung von Beleuchtungspolen in allen Quadranten der
Austrittspupille, so dass drei Rückkopplungsoptiken
vorgesehen werden können.
Aus einem Monopol in einem Quadranten der Eintrittspupille wird
durch die Refle xionen an der Oberseite und Unterseite sowie an den
Seitenwänden
des Lichtmischstabes somit ein Quadrupol in der Austrittspupille
gebildet, wobei entsprechend drei der Pole durch Rückkopplungsoptiken
zurückgespiegelt
werden um im weiteren Strahlengang des Beleuchtungssystems weiterhin
eine Monopolbeleuchtung zu haben.
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Bei
Lichtmischstäben
mit einer zu einer quadratischen oder rechteckigen Querschnittsform
unterschiedlichen Querschnittsform, wie z. B. dreckige oder sechseckige
Querschnitte, und entsprechenden weiteren Symmetrieebenen können weitere
Rückkopplungsoptiken
vorgesehen werden.
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Insbesondere
können
eine oder mehrere Rückkopplungsoptiken
so ausgebildet sein, dass sämtliches
Licht in der Austrittspupille entweder dem weiteren Strahlengang
des Beleuchtungssystems zur Verfügung
gestellt wird oder über
die entsprechende(n) Rückkopplungsoptik(en)
an das Eintrittsende des Lichtmischstabes zurückgeführt wird. Auf diese Weise kann
erzielt werden, dass sämtliches
Licht für
die Beleuchtung Verwendung findet.
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Dies
kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass in der Ein- und/oder
Austrittspupille des Lichtmischstabs oder der Nähe davon ein teilweise transparenter
Spiegel vorgesehen ist, wobei die teilweise Transparenz sich darauf
bezieht, dass in einem bestimmten örtlichen Bereich des Spiegels Transparenz
vorliegt, während
in anderen Bereichen weitestgehende oder nahezu 100%-ige Reflexion
erzielt wird. Mit einem derartigen Spiegel in der Ein- und/oder
Austrittspupille des Lichtmischstabs wird erreicht, dass sämtliches
Licht oder nahezu sämtliches
Licht für
die Beleuchtung verwendet wird, da in dem transparenten Bereich
das Licht durchgelassen wird, welches nach der Homogenisierung in
dem Lichtmischstab bereits die entsprechende Winkelverteilung für die Beleuchtung
aufweist, während
das übrige
Licht, welches auf die reflektiven Bereiche des Spiegels fällt, durch
die Rückkopplungsoptik
in den Lichtmischstab neu eingeführt
wird, um dort dann zumindest teilweise den Lichtmischstab ebenfalls
durch den gewünschten
Austrittswinkel zu verlassen.
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Anstelle
eines teilweise transparenten Spiegels können auch Mehrfachspiegelanordnungen, sog.
Multi-Mirror-Arrays (MMA) vorgesehen werden, bei denen einen Vielzahl
kleiner einzeln schalt- oder verstellbarer Spiegel vorgesehen sind,
die um eine oder mehrere Achsen verschwenkbar sind, so dass das
entsprechende Licht entweder an den weiteren Strahlengang des Beleuchtungssystems
abgegeben wird oder einer entsprechenden Rückkopplungsoptik zugeführt werden
kann.
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Da
in Abhängigkeit
der Beleuchtungseinstellung, also entsprechend der Intensitätsverteilung
in der Pupillenebene des Beleuchtungssystems, die Rückkopplungsoptik
und/oder Teile davon, wie insbesondere entsprechende Spiegel, z.
B. teilweise transparente Spiegel oder Vielfachspiegelanordnungen, ausgewählt werden
müssen
und/oder an die unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen angepasst werden
müssen,
kann die Rückkopplungsoptik
oder zumindest Teile davon austauschbar und/oder bewegbar sein,
um entsprechende Anpassungen vornehmen zu können.
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Bei
einer einfachen Ausgestaltung der Rückkopplungsoptik kann diese
zwei Spiegel und zwei entsprechende optische Linsen, insbesondere
Sammellinsen umfassen, die eine sog. 4f-Abbildung ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere
Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen
deutlich. Die Figuren zeigen hierbei in rein schematischer Weise
in
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1 eine
Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie;
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2 eine
Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stabmischsystems;
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3 eine
Darstellung einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stabmischsystems;
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4 eine
Darstellung einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Stabmischsystems;
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5 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise eines herkömmlichen
Stabmischsystems;
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6 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise eines herkömmlichen
Stabmischsystems; und in
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7 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung.
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Die 1 zeigt
eine rein schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage,
mit welcher Strukturen kleinster Abmessungen auf einem mit einem
Fotolack versehenen Wafer erzeugt werden können.
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Das
Licht 10 einer nicht näher
dargestellten Lichtquelle, wie beispielsweise eines Lasers, wird
auf ein erstes diffraktives optisches Element 11 geleitet, welches
in der Objektebene einer Optik 12 aus beispielsweise mehreren
Linsen angeordnet ist, um die Pupille des Beleuchtungssystems zu
bilden. Nach Passieren eines zweiten diffraktiven optischen Elements 13 und
eines Umlenkspiels 14 gelangt das Licht in eine Kopplungseinrichtung 15,
welche das Licht in eine Glasstabanordnung mit einem Lichtmischstab 16 einkoppelt,
wo das Licht durch Reflexionen an den Seitenwänden bzw. der Seitenwand homogenisiert
werden kann. Obwohl der Lichtmischstab 16 in Form eines
zylindrischen Stabes dargestellt ist, wird eine quadratische oder
rechteckige Querschnittsform bevorzugt.
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Nach
dem Lichtmischstab 16 ist eine Blende 17 vorgesehen,
welche als Feldblende das Beleuchtungsfeld definiert.
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Danach
schließt
sich eine Optik 18 mit einer Umlenkeinheit an, welche das
Bild in der Feldebene der Feldblende 17 auf das Retikel 19 abbildet.
Das Retikel 19 kann über
eine Scaneinrichtung 20 in Übereinstimmung mit dem Wafer 23 bewegt
werden, welcher ebenfalls eine Scaneinrichtung 22 aufweist.
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Die
Struktur des Retikels
19 wird über ein Projektionsobjektiv
21 auf
den mit einem fotosensitiven Lack beschichteten Wafer
23 abgebildet.
Eine derartige Projektionsbelichtungsanlage ist in
US 6,445,442 B2 beschrieben,
welche insoweit hierin mit aufgenommen wird.
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Im
Zusammenhang mit dem Lichtmischstab 16 ist eine Rückkoppelungsoptik 25 schematisch
angedeutet, welche entsprechend des Pfeils einen Teil des Lichts
am Austrittsende des Lichtmischstabs 16 an dessen Eintrittsende
zurückführt.
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Die 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Stabmischsystems
mit dem Lichtmischstab 16 und der Rückkopplungsoptik 25 aus 1 näher.
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In 2 ist
ein Lichtmischstab 16 mit einer quadratischen oder rechteckigen
Querschnittsform sowie eine Rückkoppelungsoptik 25 mit
zwei Spiegeln 26 und 29 sowie zwei Sammellinsen 27 und 28 gezeigt.
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Das
in den Lichtmischstab 16 einfallende Lichtbündel 30 führt, wie
später
noch detailliert gezeigt werden wird, durch entsprechende Reflexionen des
Lichts an den Stabwänden
zu zwei Lichtaustrittskegeln 31 und 32. Während der
eine Lichtaustrittskegel 31 zur Beleuchtung des Retikels
in den Strahlengang des Beleuchtungssystems weitergeleitet wird, wird
der Lichtkegel 32 durch die Rückkopplungsoptik 25 am
Eintrittsende des Lichtmischstabes 16 als Lichtkegel 33 wieder
zugeführt.
Dazu umfasst die Rückkopplungsoptik 25 einen
ersten Spiegel 26, der den Lichtkegel 32 auf eine
Sammellinse 27 ablenkt, welche den Lichtkegel 32 in
ein paralleles Strahlenbündel
wandelt, welches durch die Sammellinse 28 wieder zu einem
konvergierenden Lichtkegel 33 geformt wird, der an dem
zweiten Spiegel 29 gespiegelt wird, um am Eintrittsende
des Lichtmischstabes 16 fokussiert einzutreten. Dieses
Ausführungsbeispiel der
Rückkopplungsoptik
erzeugt eine sog. 4f-Abbildung, so dass der Lichtkegel 32,
der bzgl. der Symmetrieachse 34 unter dem gleichen Winkel α den Lichtmischstab 16 verlässt, wie
der Eintrittskegel 30 in den Lichtmischstab 16 eingeleitet
wird, unter einem zur Symmetrieachse 34 gespiegelten Winkel-α in den Lichtmischstab 16 wieder
eingeführt
wird. Dadurch wird erreicht, dass der durch die Symmetrisierung
während
der Reflexionen im Lichtmischstab 16 bezüglich der
Symmetrieachse 34 des Lichtmischstabes 16 symmetrisch
zum Austrittslichtkegel 31 entstehende Austrittslichtkegel 32 weiterhin
für die Beleuchtung
im Beleuchtungssystem zur Verfügung steht.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 2 wurde der Eintrittslichtkegel 30 in
Bezug zur Symmetrieachse 34 lediglich zweidimensional betrachtet,
d. h. der Lichtkegel 30 oberhalb der horizontalen Symmetrieebene,
welche die Symmetrieachse 34 einschließt, wurde durch die horizontale
Symmetrieebene, welche senkrecht auf dem Zeichnungsblatt steht, in
den Austrittslichtkegel 32 gespiegelt. Dieser Fall ist beispielsweise
gegeben, wenn sich der Beleuchtungspol zur zweiten Symmetrieebene
des Lichtmischstabes 16 konzentrisch verhält.
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Allerdings
ist es, wie die 3 zeigt, auch denkbar, dass
ein Lichtkegel 30' aus
einem Quadranten bzgl. der Symmetrieebenen 35 und 36 des
Lichtmischstabs 16 einfällt
und bzgl. der beiden Symmetrieebenen 35 und 36 zu
einer Symmetrisierung der Austrittslichtkegel führt, so dass neben dem Austrittslichtkegel 31', der für die weitere
Beleuchtung primär verwendet
wird, gespiegelte Austrittslichtkegel 32' entstehen, die entsprechend der
Symmetrieebenen 35 und 36 in jedem der Quadranten
bzgl. der Symmetrieebenen 35 und 36 vorliegen.
Entsprechend sind bei der Ausführungsform
der 3 drei Rückkopplungsoptiken 251 , 252 und 253 vorgesehen, die entsprechend der Ausführungsform
der 2 das Licht der Austrittslichtkegel 32' an das Eintrittsende des
Lichtmischstabes 16 zurückführen.
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Gemäß der Ausführungsform
der 4 kann im Bereich der Ein- und Austrittspupillen
des Lichtmischstabes ein teilweise transparenter Spiegel 26' bzw. 29' vorgesehen
werden, der so ausgebildet ist, dass beispielsweise bei dem Spiegel 26' der Austrittspupille
ein Bereich des Spiegels, in dem der Austrittslichtkegel 31 bzw. 31' auf den Spiegel 26' trifft, der
Spiegel transparent ist, so dass dieses Licht ungehindert durchgelassen
ist, während
in den anderen Bereichen, in denen die Austrittslichtkegel 32 bzw. 32' vorliegen,
der Spiegel möglichst
100% reflektierend ausgebildet ist, um dieses Licht über entsprechende
Rückkoppelungsoptiken 25 an
das Eintrittsende des Stabs 16 zurückzuführen. Entsprechend ist der
Spiegel 29' im
Bereich der Eintrittspupille des Lichtmischstabs so ausgebildet,
dass das durch die Rückkopplungsoptiken 25 herangeführte Licht über den
Spiegel 29' in
das Eintrittsende des Lichtmischstabes 16 reflektiert wird,
während
der aus dem Beleuchtungssystem stammende Lichtkegel 30 ungehindert
durch den Spiegel 29' hindurchtreten kann.
Die entsprechenden teiltransparenten Spiegel 26' und 29' sind somit
nicht so ausgeführt,
dass der Spiegel am gleichen Ort teilweise Licht reflektierend und
teilweise durchlässig
ist, sondern die teilweise Transparenz bezieht sich auf unterschiedliche
Bereiche des Spiegels 26' bzw. 29', die örtlich voneinander getrennt
sind und in denen zum Teil Transparenz vorliegt und zum Anderen
eine hohe Reflexion.
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Da
die Lichtintensitätsverteilung
in der Eintrittspupille für
das Beleuchtungssystem unterschiedlich gewählt werden kann, müssen die
entsprechenden Spiegel 26' und 29' an die Lichtintensitätsverteilung
in den Pupillenebenen des Beleuchtungssystems angepasst werden.
Entsprechend ist es vorteilhaft, derartige Spiegelelemente 26' und 29' auswechselbar
auszuführen,
so dass je nach gewählter
Beleuchtungsform, also beispielsweise einer Monopolbeleuchtung oder
einer Dipol- bzw. Quadrupolbeleuchtung und der entsprechenden Verteilung der Pole
in der Eintrittspupille des Lichtmischstabs 16, entsprechend
angepasste Spiegelelemente 26' und 29' vorgesehen werden.
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Entsprechend
kann nach einer weiteren Ausführungsform
der Spiegel 26' bzw.
der Spiegel 29' als Mehrfachspiegelanordnung
ausgebildet sein, wobei eine Vielzahl von kleinen Spiegelelementen,
die um ein oder mehrere Drehachsen verkippbar sind, in Reihen und
Spalten nebeneinander angeordnet sind, so dass je nach Stellung
der einzelnen Spiegelelemente eine entsprechende Weiterleitung des
Lichts in den weiteren Strahlengang des Beleuchtungssystems oder
eine Einleitung in eine Rückkoppelungsoptik
erfolgen kann.
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Neben
den austauschbaren oder variablen Spiegelelementen 26' und 29' können auch
je nach Lichtintensitätsverteilung
in der Eintrittspupille des Lichtmischstabs 16 Teile der
Rückkopplungsoptik 25 oder
die gesamte Rückkopplungsoptik 25 austauschbar
vorgesehen sein. Neben der Austauschbarkeit können entsprechende Elemente
auch derart ausgeführt
sein, dass sie variabel an unterschiedliche Beleuchtungseinstellungen
anpassbar sind.
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Für die Auswechselbarkeit
entsprechender Komponenten ist es auch vorteilhaft, die entsprechenden
Komponenten beweglich auszubilden, so dass durch einfache Bewegungen
wie Drehungen oder Schiebungen die entsprechenden Komponenten in
den Strahlengang eingeführt
oder aus diesem wieder entfernt werden können. Entsprechend ist es auch
vorteilhaft, mehrere derartige Komponenten, z. B. in einem Magazin
oder auf entsprechenden Drehrädern
oder dergleichen, bereitzuhalten, um einen schnellen Komponentenwechsel
vornehmen zu können.
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Die
Wirkung der Rückkoppelungsoptik 25 im Bezug
auf einen Lichtmischstab 16, welcher mit Licht von außerhalb
der Symmetrieachse beaufschlagt wird, also off-axis betrieben wird,
wird in den 5 bis 7 näher erläutert. Die 5 bis 7 zeigen jeweils
einen aufgefalteten Lichtmischstab 16, in dem durch die
Auffaltung die Begrenzungswände
und ihr Zusammenwirken mit den einfallenden Lichtstrahlen dargestellt
werden können.
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Wie
die 5 zeigt, wird bei einer Monopolbeleuchtung mit
einem Monopol 38 in einer Pupillenebene 37 des
Beleuchtungssystems, wobei der Monopol 38 off-axis, also
außerhalb
der optischen Achse vorliegt, ein Lichtbündel 30 unter einem
Winkel α zur
Symmetrieachse 34 des Lichtmischstabs 16 in den
Lichtmischstab 16 eingebracht, so dass durch entsprechende
Spiegelungen an den Begrenzungswänden,
hier an der Ober- und Unterseite des Lichtmisch stabs 16,
in der Austrittspupille zwei Pole 39 und 40 entsprechend
den Lichtaustrittskegeln 31 und 32 entstehen.
Entsprechend wird nach dem bisherigen Stand der Technik bei Einsatz
eines Lichtmischstabs 16 zur Homogenisierung der Lichtverteilung
in einer Feldebene die Beleuchtungseinstellung derart verändert, dass
eine Symmetrisierung der off-axis vorliegenden Beleuchtungspole
stattfindet. Dies beruht, wie die 6 zeigt,
auf der unterschiedlichen Anzahl von Spiegelungen bzw. Reflexionen
im Lichtmischstab 16. Während
bei einer ungeraden Anzahl von Reflexionen das entsprechende Licht
im Lichtaustrittskegel 31 vorliegt, verlässt das
Licht bei einer geraden Anzahl von Reflexionen den Lichtmischstab 16 im
Lichtaustrittskegel 32.
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Wie
die 7 zeigt, kann durch eine Rückkopplungsoptik 25 der
Lichtaustrittskegel 32 in zur Symmetrieachse 34 gespiegelter
Form als Lichtkegel 33 wieder in den Lichtmischstab 31 eingeleitet
werden, so dass das entsprechende Licht 33 nunmehr als
Lichtkegel 331 innerhalb des Austrittlichtkegels 31 den
Lichtmischstab 16 verlässt
und somit für
die weitere Beleuchtung im Beleuchtungssystem zur Verfügung steht.
Damit kann erreicht werden, dass unter Beibehaltung der Beleuchtungseinstellung,
also der Lichtintensitätsverteilung
in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems, eine Homogenisierung
durch einen Lichtmischstab 16 des Lichts in einer Feldebene
des Beleuchtungssystems stattfindet. Entsprechend kann das Ziel
erreicht werden, bei der Beleuchtung des Retikels in einer Projektionsbelichtungsanlage
eine homogene Ausleuchtung des Retikels bei gleichzeitiger definierter
Winkeleinstellung des auftreffenden Lichts zu gewährleisten.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Ausführungsbeispiele detailliert
beschrieben worden ist, ist es für
den Fachmann selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist,
sondern vielmehr Abwandlungen oder Änderungen umfasst, die unter
den Schutzbereich der beigefügten
Ansprüche
fallen. Insbesondere sind Abwandlungen und Änderungen mit eingeschlossen,
die unterschiedliche Kombinationen einzelner dargestellter Merkmale
oder das Weglassen einzelner Merkmale betreffen.