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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes, in dem ein abzubildendes Objekt anordenbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, ein optisches System mit einer derartigen Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik zur Abbildung des Beleuchtungsfeldes in ein Bildfeld, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Verfahren zur Herstellung eines mikro- bzw nanostrukturierten Bauteils sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes Bauteil.
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Eine Beleuchtungsoptik als Baugruppe für eine Projektionsbelichtungsanlage ist bekannt aus der
US 2005/0207039 A1 , aus der
US 2003/0095623 A1 , aus der
US 2005/0093041 A1 , aus der
US 2005/0094764 A1 und aus der
US 2005/0274897 A1 .
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsoptik derart weiterzubilden, dass sie mit geringem Aufwand an verschiedene Lichtquellen-Konfigurationen angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsoptik mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
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Die Umlenkspiegel-Baugruppe ermöglicht aufgrund ihrer umlenkenden Wirkung für den Schwerstrahl eine Anpassung an Lichtquellen mit unterschiedlichem Schwerstrahlverlauf eines von der Lichtquelle emittierten Beleuchtungs-Lichtbündels. Die Umlenkspiegel-Baugruppe kann das emittierte Beleuchtungs-Lichtbündel mit dem über die Lichtquellen-Konfiguration vorgegebenen Schwerstrahlverlauf aufnehmen und in einen reflektierten Schwerstrahlverlauf umlenken, den die nachfolgende Beleuchtungsoptik mit dem mindestens einen Facettenspiegel verarbeiten kann. Die Schwerstrahlumlenkung über die Umlenkspiegel-Baugruppe kann um mindestens 15° erfolgen oder auch mindestens 20°.
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Umlenkwinkel von beispielsweise 19°, 20° oder 25° sind möglich. Über ein Design von Reflexionsflächen der Spiegel für streifenden Einfall der Umlenkspiegel-Baugruppe lassen sich auch weitere Beleuchtungsparameter, abhängig von der jeweiligen Lichtquellen-Konfiguration, so anpassen, dass sie auf die nachfolgende Beleuchtungsoptik abgestimmt sind. Mit der Umlenkspiegel-Baugruppe kann insbesondere eine Etendue der Lichtquelle an die von der nachfolgenden Beleuchtungsoptik aufnehmbare Etendue angepasst werden. Die Umlenkspiegel-Baugruppe kann mit hoher Reflexionseffizienz ausgeführt sein. Die Spiegel für streifenden Einfall können als gekrümmte Spiegel, insbesondere als konkav gekrümmte Spiegel ausgeführt sein. Reflexionsflächen der Spiegel für streifenden Einfall können als asphärische Flächen ausgeführt sein. Die Reflexionsflächen der Spiegel für streifenden Einfall können als Freiformflächen ausgeführt sein, für die keine Beschreibung über eine rotationssymmetrische Fläche möglich ist. Die Umlenkspiegel-Baugruppe kann nach einem das Beleuchtungslicht der Lichtquelle sammelnden Kollektor angeordnet sein.
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Eine Anordnung nach Anspruch 2 ermöglicht eine vorteilhaft kompakte Ausführung der Umlenkspiegel-Baugruppe. Die Umlenkspiegel-Baugruppe kann in geringem Abstand zum Zwischenfokus angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen dem Zwischenfokus und der Umlenkspiegel-Baugruppe kleiner sein als ein Drittel oder ein Fünftel eines Lichtweges zwischen dem Zwischenfokus und dem nächstfolgenden Facettenspiegel der Beleuchtungsoptik.
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Eine Ausführung nach Anspruch 3 ermöglicht einen Einsatz der Umlenkspiegel-Baugruppe mit Lichtquellen, die am Zwischenfokus eine entsprechende maximale numerische Apertur von 0,3 bereitstellen. Die Umlenkspiegel-Baugruppe kann zur Erfassung einer numerischen Apertur des Zwischenfokus von beispielsweise 0,22 ausgeführt sein.
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Eine die effektive numerische Apertur am Zwischenfokus verändernde, z.B. erhöhende oder nach Anspruch 4 verringernde Wirkung der Umlenkspiegel-Baugruppe erlaubt eine Nutzung z. B. einer Lichtquelle mit einer vergleichsweise kleinen numerischen Apertur, die ohne Wirkung der Umlenkspiegel-Baugruppe im Bereich des Zwischenfokus bereitgestellt wird, in Kombination mit einer nachgeordneten Beleuchtungsoptik, die eine im Vergleich hierzu größere numerische Apertur des Zwischenfokus verarbeiten kann. Es ist dann möglich, eine Beleuchtungsoptik einzusetzen, die für einen Typ von Lichtquellen mit höherer numerischer Apertur des Zwischenfokus konzipiert ist, wobei durch Nutzung der Umlenkspiegel-Baugruppe diese Beleuchtungsoptik dann auch mit einer Lichtquelle eingesetzt werden kann, die eine kleinere numerische Apertur am Zwischenfokus bereitstellt. Die vergrößerte effektive numerische Apertur, die nach Reflexion an der Umlenkspiegel-Baugruppe zur Verfügung steht, kann beispielsweise 0,2 oder 0,22 betragen. Dies gilt auch für den umgekehrten Fall, d.h. ein Beleuchtungssystem, welches eine kleinere numerische Apertur erwartet (z.B. 0.16), kann so mit einer Quelle, welche eine größere numerische Apertur bereitstellt (z.B. 0.22), betrieben werden. Dies ist hier ein konkreter Anwendungsfall. Eine Divergenz des gesamten Beleuchtungslicht-Teilbündels nach Reflexion an der Umlenkspiegel-Baugruppe kann einer effektiven numerischen Apertur entsprechen, die im Vergleich zu einer numerischen Apertur des Zwischenfokus um mindestens 10 % vergrößert ist. Prinzipiell kann die effektive numerische Apertur des gesamten Beleuchtungslicht-Teilbündels auch genauso groß sein wie die numerische Apertur des Zwischenfokus. Dies kann durch Ausführung der Spiegel der Umlenkspiegel-Baugruppe als Planspiegel erreicht werden.
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Mehr als zwei Spiegel für streifenden Einfall nach Anspruch 5 ermöglichen eine spezifische Anpassung von Parametern der von diesen Spiegeln reflektierten Teilbündel. Insbesondere ist eine spezifischere Anpassung einer Fernfeldgeometrie, die sich aus den Fernfeldern der Teilbündel zusammensetzt, möglich. Die Umlenk-Baugruppe kann drei Spiegel, vier Spiegel, fünf Spiegel, sechs Spiegel, acht Spiegel, zehn Spiegel oder noch mehr Spiegel aufweisen.
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Eine Ausführung nach Anspruch 6 ermöglicht eine vergleichsweise einfache Gestaltung der Spiegel für streifenden Einfall. Durch Einsatz einer größeren Anzahl von derart die Fernfeld-Intensitätsverteilung spiegelnden Spiegeln kann erreicht werden, dass ein Fernfeld nach der Umlenkspiegel-Baugruppe dem ursprünglichen, ungespiegelten Fernfeld stärker ähnelt als dies bei der Verwendung einer geringeren Anzahl von Fernfeld-Intensitätsverteilung spiegelnden Spiegeln der Fall wäre. Im Falle, dass die ursprüngliche Fernfeld-Intensitätsverteilung so optimiert ist, dass vergleichsweise kleine Schaltwinkel von Facetten des mindestens einen Facettenspiegels erforderlich sind, kann dieser Vorteil auch noch nach Reflexion an der Umlenkspiegel-Baugruppe erhalten bleiben.
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Ein Hyperboloid-Spiegel nach Anspruch 7, also ein Spiegel, dessen Reflexionsfläche als Abschnitt eines Hyperboloiden ausgeführt ist, führt zu einer Umlenkspiegel-Baugruppe mit einer entsprechenden Wirkung auf die Bündelparameter der reflektierten Teilbündel. Eine solche Hyperboloid-Ausführung ist sowohl zur Vergrößerung als auch zur Verkleinerung einer effektiven numerischen Apertur geeignet.
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Eine beabstandete Anordnung der Spiegel für streifenden Einfall nach Anspruch 8 vergrößert einen für benachbarte Spiegel der Umlenkspiegel-Baugruppe jeweils zur Verfügung stehenden Bauraum.
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Die Vorteile eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 9 und 10, eines optischen Systems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 und eines mikro- bzw. nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Als Beleuchtungs-Lichtquelle kann eine EUV-Lichtquelle zum Einsatz kommen. Bei dem hergestellten Bauteil handelt es sich insbesondere um einen Halbleiterchip, beispielsweise um einen Speicherchip.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
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1 stark schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für EUV-Mikrolithographie mit einer Lichtquelle, einer Beleuchtungsoptik und einer Projektionsoptik;
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2 eine Ausschnittvergrößerung des Bereichs II in 1 mit einer Umlenkspiegel-Baugruppe der Beleuchtungsoptik im Strahlengang eines Beleuchtungs-Lichtbündels nach einem Zwischenfokus;
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3 eine weitere Ausführung der Umlenkspiegel-Baugruppe, wobei Platzanforderungen für verschiedene beleuchtungsoptische Komponenten hervorgehoben sind;
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4 in einer zu 3 ähnlichen Darstellung ein weiteres Anordnungsbeispiel für Umlenkspiegel einer Umlenkspiegel-Baugruppe, die anstelle der Umlenkspiegel-Baugruppe nach den 2 und 3 eingesetzt werden kann;
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5 in einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere Ausführung einer Umlenkspiegel-Baugruppe mit vier Umlenkspiegeln;
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6 schematisch ein Fernfeld der Lichtquelle im Strahlengang nach der Umlenkspiegel-Baugruppe nach 2; und
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7 schematisch ein Fernfeld der Lichtquelle im Strahlengang nach der Umlenkspiegel-Baugruppe nach 5.
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Eine in der 1 stark schematisch und im Meridionalschnitt dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie hat eine Lichtquelle 2 für Beleuchtungslicht 3. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine EUV-Lichtquelle, die Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm erzeugt. Hierbei kann es sich um eine LPP-(Laser Produced Plasma, lasererzeugtes Plasma)Lichtquelle, um eine DPP-(Discharge Produced Plasma, Plasmaerzeugung mittels Gasentladung)Lichtquelle oder um eine synchrotron-strahlungsbasierte Lichtquelle, beispielsweise um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL), handeln.
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Zur Führung des Beleuchtungslichts 3, ausgehend von der Lichtquelle 2, dient eine Übertragungsoptik 4. Diese hat einen in der 1 lediglich hinsichtlich seiner reflektierenden Wirkung dargestellten Kollektor 5, und einen Übertragungs-Facettenspiegel 6, der auch als erster Facettenspiegel bezeichnet ist. Bei dem Kollektor 5 kann es sich um einen Kollektor vom Wolter-Typ handeln. Auch ein als Ellipsoid-Spiegel ausgeführter Kollektor 5 kann eingesetzt sein. Zwischen dem Kollektor 5 und dem Übertragungs-Facettenspiegel 6 ist ein Zwischenfokus 5a (vgl. 2) des Beleuchtungslichts 3 angeordnet. Eine numerische Apertur des Beleuchtungslichts 3 im Bereich des Zwischenfokus 5a beträgt beispielsweise NA = 0,16 oder 0.22. Die NA am Zwischenfokus 5a beträgt höchstens 0.3 und kann beispielsweise auch einen Wert im Bereich von 0,17, im Bereich von 0,18 oder im Bereich von 0,19 haben.
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Dem Zwischenfokus 5a im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 direkt nachgeordnet ist eine Umlenkspiegel-Baugruppe 5b, die nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Dem Übertragungs-Facettenspiegel 6 und damit der Übertragungsoptik 4 nachgeordnet ist ein Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel 7. Die optischen Komponenten 5 bis 7 sind Bestandteile einer Beleuchtungsoptik 8 der Projektionsbelichtungsanlage 1. Der Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel 7 kann in einer Ausführung der Beleuchtungsoptik 8 in oder im Bereich einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 8 angeordnet sein und kann in einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 8 auch beabstandet zu der Pupillenebene oder den Pupillenebenen der Beleuchtungsoptik 8 angeordnet sein.
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Dem Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel 7 im Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 nachgeordnet ist ein Retikel 9, das in einer Objektebene 10 einer nachgelagerten Projektionsoptik 11 der Projektionsbelichtungsanlage 1 angeordnet ist. Bei der Projektionsoptik 11, die in der 1 stark schematisch durch eine gestrichelte Begrenzungslinie angedeutet ist, handelt es sich jeweils um ein Projektionsobjektiv.
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Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Richtung verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in die 1 nach rechts. Die z-Richtung verläuft in die 1 nach unten. In der Zeichnung verwendete Koordinatensysteme haben jeweils parallel zueinander verlaufende x-Achsen. Der Verlauf einer z-Achse dieser Koordinatensysteme folgt einer jeweiligen Hauptrichtung des Beleuchtungslichts 3 innerhalb der jeweils betrachteten Figur.
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Mit der Beleuchtungsoptik 8 wird ein Objektfeld 12 auf dem Retikel 9 in der Objektebene 10 definiert ausgeleuchtet. Ein tatsächlich ausgeleuchtetes Beleuchtungsfeld kann größer sein als das Objektfeld 12 oder kann mit dem Objektfeld 12 zusammenfallen. Das Objektfeld 12 hat eine bogenförmige bzw. teilkreisförmige Form und ist begrenzt von zwei zueinander parallelen Kreisbögen und zwei geraden Seitenkanten, die in y-Richtung mit einer Länge y0 verlaufen und in x-Richtung einen Abstand x0 zueinander haben. Das Aspektverhältnis x0/y0 beträgt z.B. 13 zu 1. Bei einem alternativen und ebenfalls möglichen Objektfelds 12 ist dessen Berandungsform nicht bogenförmig sondern rechteckig.
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Das Retikel 9 wird von einem Retikelhalter 12a getragen, der mit einem Objektverlagerungsantrieb 12b in Rückverbindung steht. Mit dem Objektverlagerungsantrieb 12b kann der Retikelhalter 12a zusammen mit dem Retikel 9 gesteuert längs der y-Richtung verlagert werden.
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Die Projektionsoptik 11 ist in der 1 lediglich teilweise und stark schematisch angedeutet. Dargestellt ist eine objektfeldseitige numerische Apertur 13 und eine bildfeldseitige numerische Apertur 14 der Projektionsoptik 11. Zwischen angedeuteten optischen Komponenten 15, 16 der Projektionsoptik 11, die beispielsweise als für das EUV-Beleuchtungslicht 3 reflektierende Spiegel ausgeführt sein können, liegen weitere, in der 1 nicht dargestellte optische Komponenten der Projektionsoptik 11 zur Führung des Beleuchtungslichts 3 zwischen diesen optischen Komponenten 15, 16.
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Die Projektionsoptik 11 bildet das Objektfeld 12 in ein Bildfeld 17 in einer Bildebene 18 auf einem Wafer 19 ab, der, wie auch das Retikel 9, von einem Halter 20 getragen wird und mit einem Waferverlagerungsantrieb 21 in Wirkverbindung steht. Sowohl der Retikelhalter 12a als auch der Waferhalter 20 sind über die Verlagerungsantriebe 12b, 21 sowohl in der x-Richtung als auch in der y-Richtung verlagerbar.
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Der Übertragungs-Facettenspiegel 6 hat eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Übertragungs-Facetten, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Der Übertragungs-Facettenspiegel 6 kann als MEMS-Spiegel ausgeführt sein. Die Übertragungs-Facetten sind im Projektionsbetrieb in eine Mehrzahl von nicht näher dargestellten Übertragungs-Facettengruppen gruppiert.
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Der Übertragungs-Facettenspiegel 6 hat insgesamt einen mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagten Bereich, der ein x/y-Aspektverhältnis kleiner als 1 haben kann. Der Wert y/x dieses Aspektverhältnisses kann mindestens 1,1 betragen oder noch größer sein.
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Bei einer Ausführung der Beleuchtungsoptik mit einem in einer Pupillenebene angeordneten Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel
7 ist ein x/y-Aspektverhältnis der Übertragungs-Facettengruppen mindestens so groß wie das x/y-Aspektverhältnis des Objektfeldes
12. Bei der dargestellten Ausführung ist das x/y-Aspektverhältnis der Übertragungs-Facettengruppen größer als das x/y-Aspektverhältnis des Objektfelds
12. Die Übertragungs-Facettengruppen haben eine teilkreisförmige gebogene Gruppenberandungsform, die die Berandungsform des Objektfeldes
12 ähnlich ist. Zu näheren Details hinsichtlich des Aufbaus des Übertragungs-Facettenspiegels
6 wird verwiesen auf die
WO 2010/099 807 A .
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Jede der Übertragungs-Facettengruppen führt einen Anteil des Beleuchtungslichts 3 zur teilweisen oder kompletten Ausleuchtung des Objektfeldes 12.
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Bei den Übertragungs-Facetten handelt es sich um mindestens zwischen zwei Kippstellungen schaltbare Mikrospiegel. Die Übertragungs-Facetten können als um zwei aufeinander senkrecht stehende Drehachsen kippbare Mikrospiegel ausgeführt sein. Die Übertragungs-Facetten sind so ausgerichtet, dass der Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel
7 mit einer vorgegebenen Berandungsform und einer vorgegebenen Zuordnung der Übertragungs-Facetten zu Beleuchtungsvorgabe-Facetten des Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegels
7, die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt sind, ausgeleuchtet wird. Zu weiteren Details der Ausführung des Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegels
7 und der Projektionsoptik
11 wird verwiesen auf die
WO 2010/099 807 A . Bei den Beleuchtungsvorgabe-Facetten handelt es sich um zwischen mindestens zwei Kippstellungen schaltbare Mikrospiegel. Insbesondere dann, wenn der Beleuchtungsvorgabe-Facettenspiegel
7 beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik angeordnet ist, können die Beleuchtungsvorgabe-Facetten als Mikrospiegel ausgeführt sein, die kontinuierlich und unabhängig um zwei aufeinander senkrecht stehende Kippachsen verkippbar sind, also in eine Vielzahl verschiedener Kippstellungen gestellt werden können.
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2 zeigt im Detail den Strahlengang des Beleuchtungslichts 3 im Bereich der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b, die in diesem Strahlengang direkt nach dem Zwischenfokus 5a angeordnet ist. Die Umlenkspiegel-Baugruppe 5b ist im Strahlengang eines Lichtbündels 22 vor dem Übertragungs-Facettenspiegel 6 angeordnet. Die Umlenkspiegel-Baugruppe 5b ist so ausgeführt, dass sie einen Schwerstrahl des Beleuchtungs-Lichtbündels 22 um mindestens 10° umlenkt. Ein in die Umlenkspiegel-Baugruppe 5b einfallender Schwerstrahl des Beleuchtungs-Lichtbündels 22 ist in der 2 mit Sin bezeichnet. Ein Schwerstrahl des von der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b reflektierten, also ausfallenden Beleuchtungs-Lichtbündels 22 ist in der 2 mit Sout bezeichnet. Eingezeichnet ist in der 2 auch ein Umlenkwinkel α, um den der Schwerstrahl S bei der Reflexion an der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b umgelenkt wird. Dieser Umlenkwinkel α beträgt bei der Ausführung nach 2 etwa 25°. Auch andere Umlenkwinkel α von mindestens 10° sind möglich, beispielsweise ein Umlenkwinkel α von mindestens 15°, von mindestens 20° oder auch ein Umlenkwinkel α, der größer ist als 25° und beispielsweise 30° oder 35° beträgt.
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Die Umlenkspiegel-Baugruppe 5b nach 2 hat zwei Spiegel 23, 24 für streifenden Einfall, die nachfolgend auch als GI(grazing incidence)-Spiegel bezeichnet werden. Ein Spiegel für streifenden Einfall ist ein Spiegel mit einem Einfallswinkel für das Beleuchtungslicht 3, der größer ist als 45° und der größer sein kann als 60°, als 65° oder als 70° und beispielsweise im Bereich zwischen 70° und 85° oder auch im Bereich zwischen 70° und 88° oder 89° liegen kann. Die GI-Spiegel 23, 24 sind als hyperbolische Spiegel ausgeführt, haben also Reflexionsflächen, die Abschnitten eines Rotations-Hyperboloiden entsprechen. Die GI-Spiegel 23, 24 tragen eine für das Beleuchtungslicht 3 hoch reflektierende Beschichtung.
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Jeder der beiden GI-Spiegel 23, 24 reflektiert ein eigenes Teilbündel 25, 26 des gesamten Beleuchtungs-Lichtbündels 22. Die beiden Teilbündel 25, 26 grenzen im Strahlengang nach der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b direkt aneinander an, haben also einen praktisch verschwindenden Abstand zueinander.
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Eine Divergenz des gesamten Beleuchtungs-Lichtbündels 22 nach Reflexion an der Umlenk-Baugruppe 5b entspricht einer effektiven numerischen Apertur NAeff, die im Vergleich zur numerischen Apertur im Zwischenfokus 5a um mindestens 10 % vergrößert oder mindestens um 10 % verkleinert ist oder auch identisch sein kann. Diese effektive numerische NAeff ergibt sich durch einen Winkel zwischen dem ausfallenden Schwerstrahl Sout und einem äußeren Randstrahl 27 des gesamten Beleuchtungs-Lichtbündels 22 nach Reflexion an der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b. Ein Maß für Neff stellt also ein Winkel eines Randstrahls des reflektierten Beleuchtungs-Lichtbündels 22 zum Schwerstrahl Sout dar. Bei der Ausführung nach 2 hat die effektive numerische Apertur NAeff den Wert 0.16.
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Mit der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b wird also nicht nur eine Schwerstrahl-Umlenkung herbeigeführt, wie vorstehend erläutert, sondern es wird auch eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung einer effektiven numerischen Apertur des Zwischenfokus erzeugt. Nach der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b können nachfolgende optische Komponenten der Beleuchtungsoptik 8 zum Einsatz kommen, die vorbereitet sind auf eine Lichtquelle mit einem Zwischenfokus mit einer dieser effektiven numerischen Apertur entsprechenden numerischen Apertur.
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Einzelstrahlen des Beleuchtungs-Lichtbündels 22 werden an den GI-Spiegeln 23, 24 der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b jeweils exakt einmal reflektiert. Jeder der Einzelstrahlen wird genau an einem der GI-Spiegel 23, 24 reflektiert. Es findet also keine sequentielle Beaufschlagung der GI-Spiegel 23, 24 mit ein und demselben Einzelstrahl des Beleuchtungs-Lichtbündels 22 statt.
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6 zeigt ein Fernfeld 28, der Lichtquelle 2, aufgenommen im Bereich des Übertragungs-Facettenspiegels 6 in einer xy-Aufsicht. Eingezeichnet ist in der 6 auch eine Randkontur 6a des Übertragungs-Facettenspiegels 6. Die beiden GI-Spiegel 23, 24 führen jeweils eine Spiegelung einer ursprünglich, also ohne die umlenkende Wirkung der GI-Spiegel 23, 24 vorliegenden Fernfeld-Intensitätsverteilung, jeweils um eine Spiegelebene parallel zur xz-Ebene herbei. Diese beiden Spiegelebenen sind in der 6 bei 29 und 30 angedeutet. Aus der ohne die umlenkende Wirkung der GI-Spiegel 23, 24 angenähert ringförmigen Fernfeldverteilung, deren äußere Randkontur 31 in der 6 gestrichelt angedeutet ist, wird eine Fernfeld-Intensitätsverteilung, die aus zwei Halbringen 32, 33 aufgebaut ist, deren Ringzentren Z voneinander abgewandt sind.
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Anhand der 3 bis 5 sowie 7 werden nachfolgend weitere Ausführungen von Umlenkspiegel-Baugruppen erläutert, die anstelle der Umlenkspiegel-Baugruppe 5b nach den 1 und 2 in der Beleuchtungsoptik 8 zum Einsatz kommen können. Komponenten, die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 6 bereits erläutert wurden, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Eine Umlenkspiegel-Baugruppe 34 nach 3 hat, abgesehen von einer etwas geringeren umlenkenden Wirkung mit einem Umlenkwinkel α von etwa 20°, prinzipiell den gleichen Aufbau wie die Umlenkspiegel-Baugruppe 5b nach den 1 und 2.
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Dargestellt sind in der 3 schematisch Bauräume 35 für quellseitige Komponenten im Bereich des Zwischenfokus und 36 für den in der 3 linken GI-Spiegel 23. Dieser Bauraum 36 liegt zwischen den GI-Spiegeln 23, 24 und ist daher relativ begrenzt.
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Eine weitere Umlenkspiegel-Baugruppe 37 nach 4 entspricht hinsichtlich ihrer optischen Wirkung, also hinsichtlich ihrer Schwerstrahl-Umlenkung einerseits und hinsichtlich ihrer Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Zwischenfokus-NA in eine effektive numerische Apertur NAeff andererseits, der Umlenkspiegel-Baugruppe 34 nach 3. Im Unterschied zur Umlenkspiegel-Baugruppe 34 lenkt der in der 4 rechte GI-Spiegel 24 das ihm zugeordnete Beleuchtungslicht-Teilbündel 26 um einen Abstand A mit Hauptkomponente in der y-Richtung gegen das andere Beleuchtungslicht-Teilbündel 25 versetzt um. Die beiden sich öffnenden Kegel der Teilbündel 25, 26 sind um diesen Abstand A voneinander beabstandet. Entsprechend vergrößert sich der Bauraum 36, der für den in der 4 linken GI-Spiegel 23 zur Verfügung steht. Die von den GI-Spiegeln 23, 24 reflektierten Teilbündel 25, 26 sind im Bereich der Spiegel 23, 24 also voneinander beabstandet.
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5 zeigt eine weitere Ausführung einer Umlenkspiegel-Baugruppe 38. Diese hat insgesamt vier GI-Spiegel 39, 40, 41, 42, die in ihrer Wirkung grundsätzlich den beiden GI-Spiegeln 23, 24 der Ausführungen nach den 2 bis 4 entsprechen. Jeder der GI-Spiegel 39 bis 42 reflektiert ein eigenes Teilbündel 43, 44, 45, 46 des gesamten einfallenden Beleuchtungs-Lichtbündels 22. Jedes dieser Teilbündel 43 bis 46 wird genau an einem der GI-Spiegel 39 bis 42 umgelenkt. Dabei erfährt jeder Einzelstrahl des gesamten Beleuchtungs-Lichtbündels 22 genau eine Reflexion.
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Ein Umlenkwinkel α beträgt bei der Umlenkspiegel-Baugruppe 38 etwa 19°.
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7 zeigt ein Fernfeld 47 des Beleuchtungslichts 3 am Ort des Übertragungs-Facettenspiegels 6 nach Umlenkung durch die Umlenkspiegel-Baugruppe 38. Das ursprünglich wiederum in etwa ringförmige Fernfeld ist aufgrund einer spiegelnden Wirkung der GI-Spiegel 39 bis 42 an vier Spiegelebenen 48, 49, 50 und 51 parallel zur xz-Ebene nun aufgebaut aus vier entsprechend gespiegelten bzw. umgeklappten Teilring-Abschnitten 52, 53, 54 und 55. Diese Teilring-Abschnitte 52 bis 55 sind wiederum innerhalb der Randkontur 6a des Übertragungs-Facettenspiegels 6 angeordnet. Im Vergleich zum Fernfeld 28 nach 6 ähnelt eine Fernfeld-Intensitätsverteilung des Fernfeldes 47 dem ursprünglich in etwa ringförmigen Fernfeld der Lichtquelle 2 nach dem Kollektor 5 stärker.
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In den 6 und 7 ist jeweils durch einen Pfeil 56, der vom Zentrum der Fernfeldverteilung 28 bzw. 47 ausgeht, ein maximal von diesem Zentrum beabstandeter Punkt dieser Fernfeldverteilung 28 bzw. 47 auf der Randkontur 6a des Übertragungs-Facettenspiegels 6 markiert, der mit dem Beleuchtungslicht 3 beaufschlagt ist. Da das Fernfeld 47 der ringförmigen Ausgangs-Intensitätsverteilung des Fernfeldes stärker ähnelt als das Fernfeld 28, ergibt sich eine Reduzierung der Länge des Pfeils 56 beim Vergleich der Fernfelder 28 und 47. Das Fernfeld 47, das über die vier GI-Spiegel 39 bis 42 erzeugt wurde, kann hinsichtlich der auf dem Übertragungs-Facettenspiegel 6 geforderten Facetten-Schaltwinkel entsprechend günstiger sein als das Fernfeld 28.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0207039 A1 [0002]
- US 2003/0095623 A1 [0002]
- US 2005/0093041 A1 [0002]
- US 2005/0094764 A1 [0002]
- US 2005/0274897 A1 [0002]
- WO 2010/099807 A [0035, 0037]
