DE10322375A1

DE10322375A1 - Polarization-optimized axicon system and lighting system with such an axicon system

Info

Publication number: DE10322375A1
Application number: DE2003122375
Authority: DE
Inventors: Gerhard Fürter; Wolfgang Dr. Singer; Manfred Dr. Maul; Alexander Dr. Kohl; Damian Fiolka
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Also published as: AU2003264131A1; WO2004102230A1

Abstract

Ein Axiconsystem, das beispielsweise in ein Beleuchtungssystem für eine Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlage verwendet werden kann, dient zur Umformung einer auf seine Eintrittsfläche auftreffenden Eintrittslichtverteilung in einer auf seiner Austrittsfläche austretende Austrittsverteilung durch radiale Umverteilung von Lichtintensität. Es hat eine optische Achse, ein erstes Axiconelement mit einer ersten Axiconfläche und mindestens ein zweites Axiconelement mit einer zweiten Axiconfläche. Weiterhin ist mindestens eine zwischen der ersten und der zweiten Axiconfläche angeordneten Zwischenfläche vorgesehen, die beispielsweise ebenfalls als Axiconfläche ausgebildet sein kann. Die Verteilung der Axicon-Funktionalität auf mehrere Flächen erlaubt die Konstruktion von polarisationserhaltenden Axiconsystemen.An axicon system, which can be used, for example, in an illumination system for a microlithography projection exposure system, is used to transform an entrance light distribution incident on its entry surface into an exit distribution emerging on its exit surface by radial redistribution of light intensity. It has an optical axis, a first axicon element with a first axicon surface and at least a second axicon element with a second axicon surface. Furthermore, at least one intermediate surface arranged between the first and the second axicon surface is provided, which for example can also be designed as an axicon surface. The distribution of the Axicon functionality over several surfaces allows the construction of polarization-maintaining axicon systems.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Axiconsystem zur Umformung einer auf einer Eintrittsfläche des Axiconsystems auftreffenden Eintrittslichtverteilung in eine aus einer Austrittsfläche des Axiconsystems austretende Austrittslichtverteilung durch radiale Umverteilung von Lichtintensität sowie auf ein Beleuchtungssystem für eine optische Einrichtung, welches mindestens ein solches Axiconsystem enthält.The Invention relates to an axicon system for forming a on an entrance area of the axicon system incident light distribution in a from an exit surface exit light distribution emerging from the axicon system through radial Redistribution of light intensity and a lighting system for an optical device, which contains at least one such axicon system.

Die Leistungsfähigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen für die mikrolithographische Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen fein strukturierten Bauteilen wird wesentlich durch die Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik bestimmt. Darüber hinaus wird die Bildqualität und der mit einer Anlage erzielbare Wafer-Durchsatz wesentlich durch Eigenschaften des dem Projektionsobjektiv vorgeschalteten Beleuchtungssystems mitbestimmt. Dieses muss in der Lage sein, das Licht ei ner Lichtquelle mit möglichst hohem Wirkungsgrad zu präparieren und dabei eine Lichtverteilung einzustellen, die bezüglich Lage und Form beleuchteter Bereiche genau definierbar ist und bei der innerhalb beleuchteter Bereiche eine möglichst gleichmäßige Intensitätsverteilung vorliegt. Diese Forderungen sollen bei allen einstellbaren Beleuchtungsmodi gleichermaßen erfüllt sein, beispielsweise bei konventionellen Settings mit verschiedenen Kohärenzgraden oder bei Ringfeld-, Dipol- oder Quadrupolbeleuchtung.The capacity of projection exposure systems for microlithographic Manufacture of semiconductor devices and other finely structured Components is essential due to the imaging properties of the Projection optics determined. About that addition, the picture quality and the wafer throughput that can be achieved with one system Properties of the lighting system upstream of the projection lens influenced. This must be able to light from a light source with if possible to prepare high efficiency and adjust a light distribution that is related to location and shape of illuminated areas can be precisely defined and at which an intensity distribution that is as uniform as possible within illuminated areas is present. These requirements should apply to all adjustable lighting modes equally Fulfills be, for example in conventional settings with different Degrees of coherence or with ring field, dipole or Quadrupole.

Eine zunehmend wichtiger werdende Forderung an Beleuchtungssysteme besteht darin, dass diese in der Lage sein sollen, Ausgangslicht mit einem möglichst genau definierbaren Polarisationszustand bereitzustellen. Beispielsweise kann es gewünscht sein, dass das auf die Photomaske oder in das nachfolgende Projektionsobjektiv fallende Licht weitgehend oder vollständig linear polarisiert ist und eine definierte Ausrichtung der Polarisationsvorzugsrichtung hat. Mit linear polarisiertem Eingangslicht können z.B. moderne katadioptrische Projektionsobjektive mit Polarisationsstrahlteiler (beam splitter cube, BSC) mit einem theoretischen Wirkungsgrad von 100% am Strahlteiler arbeiten.A There is an increasingly important demand for lighting systems in that they should be able to output light with a preferably provide precisely definable polarization state. For example may want it be that on the photomask or in the subsequent projection lens falling light is largely or completely linearly polarized and a defined orientation of the preferred polarization direction Has. With linearly polarized input light e.g. modern catadioptric Projection lenses with polarization beam splitter (beam splitter cube, BSC) with a theoretical efficiency of 100% on the beam splitter work.

Wird das Beleuchtungssystem in Verbindung mit einer Excimer-Laser-Lichtquelle genutzt, die bereits weitgehend linear polarisiertes Licht bereitstellt, so kann linear polarisiertes Ausgangslicht dadurch bereitgestellt werden, dass das gesamte Beleuchtungssystem im wesentlichen polarisationserhaltend arbeitet. Ein optisches System arbeitet im Sinne dieser Anmeldung „polarisationserhaltend", wenn der Polarisationszustand des vom optischen System austretenden Lichtes im wesentlichen dem Polarisationszustand des in das optische System eintretenden Lichtes entspricht.Becomes the lighting system is used in conjunction with an excimer laser light source, which already provides largely linearly polarized light, so linearly polarized output light can be provided by that the entire lighting system essentially maintains polarization. In the sense of this application, an optical system works "polarization-maintaining" if the polarization state of the light emerging from the optical system essentially that Polarization state of the light entering the optical system equivalent.

Beleuchtungssysteme, insbesondere solche für Mikrolithografie-Projektionsbelichtungsanlagen, haben normalerweise einen komplexen Aufbau mit einer Vielzahl unterschiedlicher Teilsysteme und Komponenten für unterschiedliche Funktionalitäten. Ist es bei einem Beleuchtungssystem erwünscht, zwischen konventioneller (axialer, onaxis) Beleuchtung nicht-konventioneller (außeraxialer, off-axis) Beleuchtung umschalten zu können, werden für diesen Zweck bevorzugt Axiconsysteme verwendet, die in der Lage sind, eine auf eine Eintrittsfläche des Axiconsystems auftreffende Eintrittslichtverteilung durch radiale Umverteilung von Lichtintensität in eine Austrittslichtverteilung umzuformen, bei der die Lichtintensität außerhalb der optischen Achse deutlich größer ist als im Bereich der optischen Achse. Diese nichtkonventionellen Beleuchtungssettings zur Erzeugung einer außeraxialen, schiefen Beleuchtung können unter anderem der Erhöhung der Tiefenschärfe durch Zweistrahlinterferenz sowie der Erhöhung des Auflösungsvermögens von Projektionsbelichtungsanlagen dienen.Lighting systems, especially those for Microlithography projection exposure systems usually a complex structure with a variety of different ones Subsystems and components for different functionalities. is it is desirable in a lighting system, between conventional (axial, onaxis) lighting of non-conventional (off-axis, off-axis) Switching lights are used for this purpose preferably uses axicon systems that are able to create one an entrance area of the axicon system incident light distribution by radial Redistribution of light intensity to transform into an exit light distribution in which the light intensity is outside the optical axis is significantly larger than in the area of the optical axis. These non-conventional lighting settings to create an off-axis, leaning lighting can among other things, the increase the depth of field due to two-beam interference and an increase in the resolving power of Projection exposure systems are used.

Die EP 747 772 beschreibt ein Beleuchtungssystem mit einem kombiniertem Zoom-Axicon-Objektiv, in dessen Objektebene ein erstes diffraktives Rasterelement mit zweidimensionaler Rasterstruktur angeordnet ist. Dieses Rasterelement dient dazu, den Lichtleitwert der auftreffenden Laserstrahlung durch Einführung von Apertur zu erhöhen und die Form der Lichtverteilung so zu verändern, dass sich beispielsweise eine angenäherte Kreisverteilung (für konventionelle Beleuchtung) oder eine polare Verteilung ergibt. Zum Wechsel zwischen diesen Beleuchtungsmodi werden gegebenenfalls erste Rasterelemente ausgetauscht. Das Zoom-Axicon-Objektiv vereinigt eine Zoom-Funktion zur stufenlosen Verstellung des Durchmessers einer Lichtverteilung und eine Axicon-Funktion zur radialen Umverteilung von Lichtintensitäten. Das Axiconsystem hat zwei axial gegeneinander verschiebbare Axconelemente mit einander zugewandten konischen Axiconflächen, die bis zum Abstand null aneinander gefahren werden können. Durch Verstellung des Zoom-Axicons lassen sich dementsprechend die Annularität der Beleuchtung und der Kohärenzgrad verstellen. Ein zweites Rasterelement, welches sich in der Austrittsebenepupille des Objektivs befindet, wird mit der entsprechenden (axialen oder außeraxialen) Lichtverteilung ausgeleuchtet und formt eine rechteckige Lichtverteilung, deren Form der Eintrittsfläche eines nachfolgenden Stabintegrators entspricht.The EP 747 772 describes an illumination system with a combined zoom-axicon lens, in the object plane of which a first diffractive raster element with a two-dimensional raster structure is arranged. This raster element serves to increase the light conductance of the incident laser radiation by introducing an aperture and to change the shape of the light distribution so that, for example, an approximate circular distribution (for conventional lighting) or a polar distribution results. To switch between these lighting modes, the first raster elements may be exchanged. The zoom axicon lens combines a zoom function for the continuous adjustment of the diameter of a light distribution and an axicon function for the radial redistribution of light intensities. The axicon system has two axially displaceable axcon elements with conical axicon surfaces facing each other, which can be moved together to a distance of zero. The annularity of the lighting and the degree of coherence can be adjusted accordingly by adjusting the zoom axicon. A second raster element, which is located in the exit plane pupil of the objective, is illuminated with the corresponding (axial or off-axis) light distribution and forms a rectangular light distribution, the shape of which corresponds to the entry surface of a subsequent rod integrator.

Andere Beleuchtungssysteme mit Axiconsystemen zur radialen Umverteilung von Lichtenergie sind beispielsweise im US-Patent US 5,675,401 der Anmelderin, im Patent US 6,377,336 B1 sowie parallelen Schutzrechten oder im Patent US 6, 452, 663 B1 gezeigt.Other lighting systems with axicon systems for the radial redistribution of light energy are, for example, in the US patent US 5,675,401 the applicant, in the patent US 6,377,336 B1 as well as parallel property rights or in the patent US 6, 452, 663 B1 shown.

Herkömmliche Axiconsysteme arbeiten in der Regel nicht polarisationserhaltend. Wegen der rotationssymmetrischen oder radialsymmetrischen Geometrie der Axiconflächen mit schräg zur optischen Achse geneigten brechenden Flächen fallen beispielsweise bei linearpolarisierter Eingangsstrahlung Strahlen gleicher Schwingungsrichtung des elektrischen Feldstärkevektors nicht überall in gleich orientierte Einfallsebenen bezüglich der brechenden Axiconflächen. Dadurch erfährt das eintretende Licht aufgrund von Fresnelverlusten eine vom Einfallsort abhängige und damit lokal unterschiedliche Abschwächung der p- bzw. s-Anteile der elektrischen Feldstärke. Der s-Anteil ist hier diejenige elektrische Feldstärkekomponente, die senkrecht zur Einfallsebene verläuft, die durch die Flächennormale der Axiconfläche am Auftreffort und die Strahleintrittsrichtung auf gespannt wird. Der p-Anteil ist die elektrische Feldstärkekomponente, die parallel zur Einfallsebene, also in der Einfallsebene selbst schwingt. Dadurch können an Axiconflächen in Azimutalrichtung (Umfangsrichtung) variierende Abschwächungen auftreten. Dies führt bei homogenen polarisiertem Eintrittslicht zu einer nicht mehr homogenen Polarisation der Lichtverteilung nach dem Axiconsystem. Bei herkömmlichen Axiconsystemen und linear polarisiertem Eingangslicht kann der Verlust im linearen Polarisationsgrad durchaus in der Größenordnung von bis zu ca. 10% liegen.conventional Axicon systems generally do not maintain polarization. Because of the rotationally symmetrical or radially symmetrical geometry of the axicon surfaces with oblique Refractive surfaces inclined to the optical axis fall, for example with linearly polarized input radiation, rays of the same direction of vibration of the electric field strength vector not everywhere in equally oriented planes of incidence with respect to the refracting axicon surfaces. Thereby learns the incoming light due to Fresnel losses depending on the incidence and thus locally different weakening of the p or s components the electric field strength. The s component here is the electrical field strength component which is perpendicular to the plane of incidence, through the surface normal the axicon surface at the point of impact and the beam entry direction is stretched. The p component is the electrical field strength component that runs in parallel to the plane of incidence, i.e. vibrates in the plane of incidence itself. Thereby can on axicon surfaces Attenuations varying in the azimuthal direction (circumferential direction) occur. this leads to with homogeneous polarized entrance light to a no longer homogeneous Polarization of the light distribution according to the axicon system. With conventional Axicon systems and linearly polarized input light can be the loss in the linear degree of polarization quite in the order of up to approx. 10% lie.

In der DE 35 23 641 (entsprechend US 4,755,027 ) ist ein Polarisator beschrieben, der die polarisationsselektive Wirkung mehrerer hintereinanderliegender Axiconflächen zur Erzeugung tangentialer oder radialer Polarisation nutzt.In the DE 35 23 641 (corresponding US 4,755,027 ) describes a polarizer that uses the polarization-selective effect of several axicon surfaces located one behind the other to generate tangential or radial polarization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axiconsystem bereitzustellen, welches im Vergleich zu herkömmlichen Axiconsystemen eine deutliche Verringerung polarisationsverändernder Effekte zeigt. Insbesondere soll ein Axiconsystem bereitgestellt werden, welches im wesentlichen polarisationserhaltend arbeitet.The The object of the invention is to provide an axicon system, which compared to conventional Axicon systems significantly reduce polarization-changing Shows effects. In particular, an axicon system is to be provided which is essentially polarization-maintaining.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Axiconsystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This The object is achieved by a Axicon system with the features of claim 1 solved. advantageous Further training is in the dependent claims specified. The wording of all Expectations is made the content of the description by reference.

Ein erfindungsgemäßes Axiconsystem dient zur Umformung einer auf eine Eintrittsfläche des Axiconsystems auftreffenden Eintrittslichtverteilung in eine aus einer Austrittsfläche des Axiconsystems austretende Austrittslichtverteilung durch radiale Umverteilung der Lichtintensität. Es umfasst:
eine optische Achse; ein erstes Axiconelement mit einer ersten Axiconfläche; mindestens ein zweites Axiconelement mit einer zweiten Axiconfläche; und mindestens eine zwischen der ersten Axiconfläche und der zweiten Axiconfläche angeordnete Zwischenfläche.An axicon system according to the invention serves to convert an entrance light distribution incident on an entry surface of the axicon system into an exit light distribution emerging from an exit surface of the axicon system by radial redistribution of the light intensity. It includes:
an optical axis; a first axicon element with a first axicon surface; at least one second axicon element with a second axicon surface; and at least one intermediate surface arranged between the first axicon surface and the second axicon surface.

Diese Anordnung ermöglicht eine Aufteilung der Gesamtfunktionalität des Axiconsystems auf mehr als zwei optische Flächen, so dass die polarisationsverändernde Wirkung der ersten und zweiten Axiconfläche vermindert oder mindestens teilweise kompensiert werden kann. Es können z.B. alle Flächen ablenkende Wirkung haben und somit effektiv zur radialen Umverteilung beitragen.This Arrangement allows a division of the overall functionality of the axicon system into more as two optical surfaces, so the polarization changing Effect of the first and second axicon surface reduced or at least can be partially compensated. For example, distracting all surfaces Have an effect and thus effectively contribute to radial redistribution.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Zwischenfläche ebenfalls eine Axiconfläche, die am ersten und/oder am zweiten Axiconelement oder an einem zusätzlichen, weiteren Axiconelement vorgesehen sein kann. Durch geeignete Auslegung der Geometrie der Axiconflächen kann über die brechende Wirkung der Zwischenfläche die für eine gewünschte Umverteilung erforderliche ablenkende Wirkung der ersten und zweiten Axiconfläche so weit reduziert werden, dass deren polarisationsverändernde bzw. polarisationsselektive Wirkung reduziert wird. Wenn die Zwischenfläche weitgehend oder vollständig eben ist, ist eine Anordnung hinter einer Axikonfläche vorteilhaft, da die Zwischenfläche dann im schiefen Strahlengang steht und brechende bzw. ablenkende oder strahlwinkelverändernde Wirkung hat.According to one Continuing education is the interface also an axicon surface, on the first and / or on the second axicon element or on an additional, further axicon element can be provided. By suitable design the geometry of the axicon surfaces can about the refractive effect of the interface is necessary for a desired redistribution distracting effect of the first and second axicon surfaces so far be reduced that their polarization-changing or polarization-selective Effect is reduced. If the interface is largely or completely flat an arrangement behind an axicon surface is advantageous since the intermediate surface is then stands in the oblique beam path and refractive or distracting or beam angle varying Has an effect.

Die Axiconflächen können so gestaltet sein, dass an keiner der Axiconflächen Inzidenzwinkel auftreten, die in der Nähe des jeweils zugehörigen Brewster-Winkels liegen. Vorzugsweise liegen die an den Axiconflächen auftretenden Inzidenzwinkel der durchtretenden Strahlung bei allen Axiconflächen in einen Winkelabstand von mindestens 10°, insbesondere mindestens 15° oder mindestens 20° oder mehr vom zugehörigen Brewster-Winkel entfernt. Dadurch kann erreicht werden, dass an solchen Flächen nur eine geringe und gegebenenfalls vernachlässigbare Aufspaltung zwischen s- und p-polarisierten Anteilen der Strahlung passiert.The Axiconflächen can be designed so that there are no incidence angles on any of the axicon surfaces, the nearby the corresponding Brewster angle lie. The incidence angles occurring on the axicon surfaces are preferably the penetrating radiation at an angular distance on all axicon surfaces of at least 10 °, in particular at least 15 ° or at least 20 ° or more of the related Brewster angle removed. This can achieve that such areas only a small and possibly negligible split between s and p polarized portions of the radiation happen.

Beispielsweise können an allen Orten der Axiconflächen die lokalen Neigungswinkel gegenüber einer senkrecht zur optischen Achse liegenden Radialebene so minimiert werden, dass sie kleiner als ca. 30° sind und insbesondere zwischen ca. 20° bis 25° liegen. Dabei sind Neigungswinkel deutlich unterhalb von 30°, 25° oder 20° bevorzugt. Eine Minimierung von Inzidenzwinkeln an den Axiconflächen kann gegebenenfalls dadurch erleichtert werden, dass mehr als eine Zwischenfläche, beispielsweise zwei, drei, oder vier Zwischenflächen vorgesehen sind, die gegebenenfalls alle als Axiconflächen gestaltet sein können.For example can at all locations on the axicon surfaces versus the local tilt angle a radial plane perpendicular to the optical axis is thus minimized that they are smaller than approx. 30 ° and especially between approx. 20 ° to 25 °. In this case, angles of inclination well below 30 °, 25 ° or 20 ° are preferred. A minimization of incidence angles on the axicon surfaces can may be facilitated if more than one interface, for example two, three or four interfaces are provided, all of which may be designed as axicon surfaces could be.

Die Axikonflächen und die mindestens eine Zwischenfläche sind zweckmässigerweise jeweils mit einer Antireflexbeschichtung belegt, um Transmissionsverluste zu minimieren. Die Antireflex-Schicht kann dabei so ausgelegt werden, daß Polarisationseffekte minimiert sind.The axicon surfaces and the at least one intermediate surface are expediently in each case coated with an anti-reflective coating to minimize transmission losses. The antireflection layer can be designed so that polarization effects are minimized.

Bei einer Weiterbildung ist mindestens eine der Axiconflächen konisch bzw. kegelförmig, wobei vorzugsweise alle Axiconflächen konisch sind. Hierdurch kann beispielsweise eine kreisförmige Eintrittslichtverteilung in eine kreisrunde, ringförmige Austrittslichtverteilung umgeformt werden, um annulare Beleuchtung bereitzustellen.at In a further development, at least one of the axicon surfaces is conical or conical, preferably all axicon surfaces are conical. In this way, for example, a circular entry light distribution in a circular, ring-shaped Exit light distribution can be reshaped to provide annular lighting provide.

Es ist auch möglich, dass mindestens eine der Axiconflächen die Form einer vielflächigen Pyramidalfläche mit mindestens zwei zur optischen Achse geneigten, normalerweise ebenen Pyramidenflächen hat. Die Pyramidenflächen können radialsymmetrisch um die optische Achse angeordnet sein, so dass eine n-zählige Radialsymmetrie entsteht, wobei n die Anzahl der Pyramidenflächen ist. Es können beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf oder mehr Pyramidenflächen vorliegen, die gleiche Form und Größe haben können. Je größer die Anzahl der Pyramidenflächen ist, desto besser kann bei der Austrittslichtverteilung eine Kreisringform angenähert werden. Allgemein können polygonale Axiconflächen mit Pyramidalform Austrittslichtverteilungen erzeugen, die sich aus mehreren im Winkel zueinander stehenden, weitgehend geraden Beleuchtungsstreifen zusammensetzen, die entweder in Umfangsrichtung unmittelbar ineinander übergehen oder mit Abstand zueinander liegen.It is possible, too, that at least one of the axicon surfaces has the shape of a multifaceted pyramidal surface at least two, usually flat, inclined to the optical axis Has pyramid surfaces. The pyramid surfaces can be arranged radially symmetrically about the optical axis, so that an n-number Radial symmetry arises, where n is the number of pyramid surfaces. For example two three four five, there are six, seven, eight, nine, ten, eleven, twelve or more pyramid surfaces, can have the same shape and size. ever bigger the Number of pyramid faces is the better a circular ring shape can be with the exit light distribution approximated become. Generally can polygonal axicon surfaces with pyramidal shape generate exit light distributions that are of several, largely straight, at an angle to each other Put lighting strips together, either circumferentially merge directly into one another or are at a distance from each other.

Es ist auch möglich, dass mindestens eine Axiconfläche eine mehrachsig gekrümmte, konusartige optische Fläche mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden ersten Krümmung und einer zweiten Krümmung ist, die in einer die optische Achse enthaltenden Krümmungsebene liegt. Optische Elemente mit solchen Flächen werden hier auch als „Acon-Linsen" oder „lensacon" bezeichnet.It is possible, too, that at least one axicon surface a multi-axis curved, conical optical surface with a circumferential first curvature and a second curve is in a plane of curvature containing the optical axis lies. Optical elements with such surfaces are also referred to here as "Acon lenses" or "lensacon".

Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Axiconsystem so konstruiert, dass Lichtstrahlen des durchtretenden Lichts an jeder Axialposition zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche des Axiconsystems in einem Winkel zur optischen Achse verlaufen, der deutlich außerhalb des Paraxialwinkelbereiches liegt. Zwischen Eintrittsfläche und Austrittsfläche befindet sich somit kein Bereich mit parallelem Strahlengang. Auf diese Weise kann die radiale Umverteilung mit einer in Axialrichtung kompakten Bauform erreicht werden.at preferred embodiments the axicon system is constructed in such a way that light rays of the passing Light at any axial position between the entrance surface and the exit surface of the axicon system run at an angle to the optical axis, the clearly outside of the paraxial angle range. Between entrance area and exit area there is therefore no area with a parallel beam path. On this way the radial redistribution can be carried out in the axial direction compact design can be achieved.

Obwohl es möglich ist, dass das Axiconsystem nur für eine bestimmte Umverteilungsgeometrie ausgelegt ist, ist es bevorzugt, wenn ein Axialabstand zwischen dem ersten Axiconelement und dem zweiten Axiconelement verstellbar ist. Dadurch kann das Ausmaß der erzielbaren Radialverschiebung von Lichtintensität, vorzugsweise stufenlos, verstellt werden, um beispielsweise außeraxiale Beleuchtung mit gezielt einstellbaren Inzidenzwinkeln des Beleuchtungslichtes auf eine zu beleuchtende Fläche zu ermöglichen.Even though it possible is that the axicon system is only for a certain redistribution geometry is designed, it is preferred if there is an axial distance between the first axicon element and the second axicon element is adjustable. This allows the extent of what can be achieved Radial shift of light intensity, preferably stepless, can be adjusted, for example, with off-axis lighting adjustable incidence angles of the illuminating light to a illuminating surface to enable.

Bei manchen Ausführungsformen werden alle Axiconelemente und gegebenenfalls auch ein die Zwischenfläche bildendes Zwischenelement durch jeweils einstückige optische Komponenten gebildet, die aus transparentem Material bestehen können. Es gibt auch Ausfüh rungsformen, bei denen mindestens ein Axiconelement aus mehreren, um die optische Achse des Axiconsystems angeordneten, gesonderten Einzelelementen zusammengesetzt ist, die jeweils mindestens eine als Pyramidenfläche dienende Grenzfläche haben. Die normalerweise keilförmigen Einzelelemente können aneinander fixiert bzw. relativ zueinander unbeweglich sein. Bei manchen Ausführungsformen sind die Einzelelemente jedoch derart beweglich gelagert, dass sie um eine zu einer Radialrichtung der optischen Achse senkrechte Achse kippbar sind. Dadurch ist es möglich, die Neigungswinkel der optisch wirksamen Teilflächen der Axiconfläche (Pyramidenflächen) durch Kippung der Elemente zu verstellen. Liegt die Kippachse nahe bei oder auf der optischen Achse, so kann auf diese Weise ein optisches Systems vergleichsweise mit einem „Regenschirmmechanismus" gebildet werden, das nach Art eines Brewster-Teleskops arbeiten kann. Es sind auch Anordnungen möglich, bei denen die Kippachsen mit größerem Abstand zur optischen Achse angeordnet sind.at some embodiments all axicon elements and possibly also one that forms the interface Intermediate element by one-piece optical components formed, which can consist of transparent material. There are also embodiments, in which at least one axicon element consists of several, around the optical axis of the axicon system arranged, separate individual elements which each have at least one interface serving as a pyramid surface. The usually wedge-shaped individual elements can fixed to each other or immovable relative to each other. at some embodiments however, the individual elements are mounted so that they can move tiltable about an axis perpendicular to a radial direction of the optical axis are. This makes it possible the angles of inclination of the optically effective partial surfaces of the axicon surface (pyramid surfaces) Adjust the tilt of the elements. If the tilt axis is close to or on the optical axis, so an optical system can comparatively formed with an "umbrella mechanism", that can work like a Brewster telescope. They are too Arrangements possible where the tilting axes are at a greater distance are arranged to the optical axis.

Bei einer anderen Variante der Erfindung ist zwischen dem ersten und den zweiten Axiconelement eine Polarisationsdreheinrichtung zur Drehung der Polarisation des durchtretenden Lichtes um ca. 90° angeordnet. In diesem Fall kann die mindestens eine Zwischenfläche an der Polarisationsdreheinrichtung ausgebildet sein. Die Polarisationsdreheinrichtung kann ein optisches Verzögerungssystem umfassen, welches eine Verzögerung von einer halben Wellenlänge oder einem ungeradzahligen Vielfachen einer halben Wellenlänge zwischen zwei zueinander senkrechten Polarisationszuständen (s- und p-Anteil) umfasst.at Another variant of the invention is between the first and the second axicon element for a polarization rotating device Rotation of the polarization of the light passing through is arranged by approximately 90 °. In this case, the at least one interface on the Polarization rotating device can be formed. The polarization rotator can be an optical delay system include what a delay of half a wavelength or an odd multiple of half a wavelength between comprises two mutually perpendicular polarization states (s and p component).

Durch eine Polarisationsdreheinrichtung dieser Art kann erreicht werden, dass der vor der Polarisationsdreheinrichtung stärkere Feldstärkeanteil nach der Polarisationsdreheinrichtung schwächer ist und umgekehrt. Die polarisationsaufspaltende Wirkung der im Lichtweg ersten Axiconfläche kann weitgehend oder vollständig kompensiert werden, da an der der Polarisationsdreheinrichtung folgenden zweiten Axiconfläche lagerichtig eine eintreffende stärkere Polarisationskomponente stärker geschwächt wird als die zugehörige schwächere Polarisationskomponente. Damit werden insgesamt der p-Anteil und der s-Anteil der Eintrittslichtverteilung durch das Axiconsystem etwa gleich stark beeinflusst, so dass beim Durchtritt durch das Axiconsystem im wesentlichen keine Veränderung im Polarisationszustand auftritt. Der vor der Eintrittsfläche vorliegende Polarisationsgrad kann somit weitgehend oder vollständig durch das Axiconsystem übertragen werden.By means of a polarization rotating device of this type it can be achieved that the field strength component which is stronger in front of the polarizing rotating device is weaker after the polarizing rotating device and vice versa. The polarization-splitting effect of the first axicon surface in the light path can be largely or completely compensated, since an arriving stronger polarization component is weakened more in the correct position on the second axicon surface following the polarization rotating device than the associated weaker polarization component. Overall, the p-component and the s-component of the entrance light distribution are influenced approximately equally by the axicon system, so that essentially no change in the polarization state occurs when passing through the axicon system. The degree of polarization present in front of the entrance surface can thus be largely or completely transmitted through the axicon system.

Das optische Verzögerungssystem kann beispielsweise durch ein einzelnes, einstückiges oder zusammengesetztes optisches Element gebildet werden, welches die Wirkung einer λ/2-Platte hat. Günstig ist es, wenn die Eintritts- und Austrittsfläche des Verzögerungssystems die gleiche rotationssymmetrische oder pyramidale bzw. polygonale Symmetrie hat wie die benachbarten Axiconflächen. Bei konischer erster und zweite Axiconfläche kann das Verzögerungselement beispielsweise als doppelt-konisches Element, Idealerweise mit gleichem Konuswinkel, ausgebildet sein. Das Verzögerungselement kann auch aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, beispielsweise aus tortenstückartigen Dreiecksplatten aus einem geeigneten doppelbrechenden Material. Als doppelbrechende Materialien kommen beispielsweise Magnesiumflourid, kristallines Quarz oder ein Fluoridkristallmaterial, wie Kalziumfluorid in Frage, das bei geeigneter Orientierung zur Durchstrahlungsrichtung (<110>-Achse iw. parallel zur Durchstrahlungsrichtung) intrinsische Doppelbrechung ausreichender Stärke aufweisen kann. Aufgrund der niedrigen Winkelbelastung des doppelbrechenden Materials zwischen den Axiconflächen können auch Multiorder-Verzögerungselemente benutzt werden, die mit relativ großen Dicken, beispielsweise von mehr als 1 mm, hergestellt werden können und somit mechanish relativ stabil sind und mit vertretbarem konstruktivem Aufwand gefasst werden können.The optical delay system can for example by a single, one-piece or composite optical element are formed, which has the effect of a λ / 2 plate Has. Cheap it is when the entry and exit surfaces of the delay system the same rotationally symmetrical or pyramidal or polygonal Symmetry has like the neighboring axicon surfaces. With conical first and second axicon surface can the delay element for example as a double-conical element, ideally with the same Cone angle. The delay element can also be made be composed of several segments, for example from pie slice-like triangular plates made of a suitable birefringent material. As birefringent Materials come, for example, magnesium fluoride, crystalline Quartz or a fluoride crystal material, such as calcium fluoride in question, this with a suitable orientation to the direction of radiation (<110> axis essentially parallel to the direction of radiation) intrinsic birefringence is sufficient Strength can have. Due to the low angular load of the birefringent Material between the axicon surfaces can also multi-order delay elements are used that with relatively large thicknesses, for example more than 1 mm, can be manufactured and therefore mechanically relative are stable and can be taken with reasonable constructive effort can.

Bei allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Axiconelement, gegebenenfalls das gesamte Axiconsystem, um die optische Achse drehbar gelagert ist. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine optimale Orientierung des Axiconsystems in bezug auf eine Polarisationsvorzugsrichtung der eintretenden Strahlung erzielt werden.at all embodiments it can be provided that at least one axicon element, if appropriate the entire axicon system, rotatable around the optical axis is. In this way, optimal orientation can be achieved of the axicon system with respect to a preferred polarization direction of the incoming radiation can be achieved.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Beleuchtungssystem für eine optische Einrichtung, insbesondere für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche mindestens ein Axiconsystem gemäß der Erfindung enthält. Das Beleuchtungssystem kann weiterhin mindestens eine Lichtmischeinrichtung enthalten, die vor oder hinter dem Axiconsystem angeordnet sein kann. Günstig ist es, wenn es sich um eine weitgehend polarisationserhaltene Lichtmischeinrichtung handelt. Die Lichtmischeinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Wabenkondensoren, Diffusoren oder einen oder mehrere Integratorstäbe oder eine Kombination solcher Lichtmischelemente enthalten. Ausführungsformen von polarisationserhaltenden und winkelerhaltenden Lichtmischeinrichtungen mit Stabintegrator sind der noch unveröffentlichten Patentanmeldung DE 102 06 061.4 der Anmelderin zu entnehmen, dass deren Offenbarungsgehalt insoweit zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird.The invention also relates to an illumination system for an optical device, in particular for a projection exposure system for microlithography, which contains at least one axicon system according to the invention. The lighting system can also contain at least one light mixing device, which can be arranged in front of or behind the axicon system. It is favorable if it is a matter of a light mixing device that largely maintains polarization. The light mixing device can contain, for example, one or more honeycomb condensers, diffusers or one or more integrator rods or a combination of such light mixing elements. Embodiments of polarization-maintaining and angle-maintaining light mixing devices with rod integrators are the as yet unpublished patent application DE 102 06 061.4 from the applicant that its disclosure content is made the content of the description in this respect.

Die Verwendung erfindungsgemäßer Axiconsysteme ist jedoch nicht auf Beleuchtungssysteme für die Mikrolithographie beschränkt. Erfindungsgemäße Axiconsystems können auch im Beleuchtungssystem von Mikroskopen oder allgemein als gegebenenfalls variabel einstellbare Strahlaufweitungseinrichtungen für andere Anwendungen eingesetzt werden. Abhängig von der Durchstrahlungsrichtung ist auch eine radiale Umverteilung in Richtung der optischen Achse möglich.The Use of axicon systems according to the invention is not, however, limited to microlithography lighting systems. Axicon systems according to the invention can also in the illumination system of microscopes or in general as if necessary variably adjustable beam expansion devices for others Applications are used. Depends on the direction of radiation radial redistribution in the direction of the optical axis is also possible.

Eine alternative Form eines polarisationserhaltenden Axiconsystems hat zwei axial gegeneinander verschiebbare Axconelemente mit einander zugewandten konischen oder polygonalen Axiconflächen, die bis zum Abstand null zueinander gefahren werden können und die die einzigen Axikonflächen des Axicon-Paares sind. Zur Verminderung oder Vermeidung der eingangs erläuterten Porarisationsproblematik sind die Neigungswinkel der Axiconflächen deutlich geringer als bisher üblich. Sie können z.B. weniger als 30° oder 25° oder darunter betragen, so dass die auftretenden Inzidenzwinkel einen großen Abstand von beispielsweise mehr als 10° oder 15° oder 20° vom Brewster-Winkel haben. Um eine ausreichend große radiale Umverteilung von Licht zu ermöglichen, muss ggf. der einstellbare Maximalabstand der Axiconelemente vergrößert werden.A alternative form of a polarization-maintaining axicon system two axially displaceable axcon elements with each other facing conical or polygonal axicon surfaces that are zero to the distance can be driven to each other and the only axicon surfaces of the Axicon pair are. To reduce or avoid the beginning explained Porarization problems, the angle of inclination of the axicon surfaces are clear less than usual. You can e.g. less than 30 ° or 25 ° or be less than this, so that the incidence angles occurring are one large distance of, for example, more than 10 ° or 15 ° or 20 ° from Have brewster angles. To have a sufficiently large radial redistribution of To allow light the adjustable maximum distance of the axicon elements may have to be increased.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können.The above and other features go beyond the claims from the description and the drawings, the individual Characteristics for each yourself or in groups of two in the form of sub-combinations one embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous also for yourself protectable versions can represent.

1 zeigt eine schematische Übersicht einer Ausführungsform eines Beleuchtungssystems für eine Miktolithographie-Projektionsbelichtungsanlage, in die eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems eingebaut ist; 1 shows a schematic overview of an embodiment of an illumination system for a microtolithography projection exposure system, in which an embodiment of an axicon system according to the invention is installed;

2 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems; 2 is a schematic representation of a first embodiment of an axicon system according to the invention;

3 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems; 3 is a schematic representation of a second embodiment of an inventive axicon systems;

4 ist eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems; 4 is a schematic representation of a third embodiment of an axicon system according to the invention;

5 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems; 5 is a schematic representation of a fourth embodiment of an axicon system according to the invention;

6 ist eine axiale Draufsicht auf eine facettierte Axiconfläche einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems; 6 is an axial top view of a faceted axicon surface of a fifth embodiment of an axicon system according to the invention;

7 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems mit einem Axiconelement, das mehrere gegeneinander bewegliche Einzelelemente enthält, die in einer ersten Konfiguration angeordnet sind; 7 is a schematic representation of an embodiment of an axicon system according to the invention with an axicon element that contains a plurality of mutually movable individual elements which are arranged in a first configuration;

8 zeigt die Ausführungsform gemäß 7 in einer zweiten Konfiguration mit verkippten Einzelelementen; 8th shows the embodiment according to 7 in a second configuration with tilted individual elements;

9 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems mit einer Polarisationsdreheinrichtung zwischen Axiconflächen; und 9 is a schematic representation of an embodiment of an axicon system according to the invention with a polarization rotating device between axicon surfaces; and

10 ist eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axiconsystems mit einer Polarisationsdreheinrichtung zwischen aufeinandertolgenden Axiconflächen. 10 is another embodiment of an axicon system according to the invention with a polarization rotating device between successive axicon surfaces.

In 1 ist ein Beispiel eines Beleuchtungssystems 1 einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gezeigt, die bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen einsetzbar ist und zur Erzielungen von Auflösungen bis zu Bruchteilen von Mikrometern mit Licht aus dem tiefen Ultraviolettbereich arbeitet. Als Lichtquelle 2 dient ein F₂-Excimer-Laser mit einer Arbeitswellenlänge von ca. 157 nm, dessen Lichtstrahl koaxial zur optischen Achse 3 des Beleuchtungssystems ausgerichtet ist. Andere UV-Lichtquellen, beispielsweise ArF-Excimer-Laser mit 193 nm Arbeitswellenlänge, KrF-Excimer-Laser mit 248 nm Arbeitswellenlänge oder Lichtquellen mit Wellenlängen unterhalb 157 nm sind ebenfalls möglich.In 1 is an example of a lighting system 1 a microlithographic projection exposure system is shown, which can be used in the production of semiconductor components and other finely structured components and works with light from the deep ultraviolet range to achieve resolutions down to fractions of a micrometer. As a light source 2 An F ₂ excimer laser with a working wavelength of approx. 157 nm is used, the light beam of which is coaxial to the optical axis 3 of the lighting system is aligned. Other UV light sources, for example ArF excimer lasers with a working wavelength of 193 nm, KrF excimer lasers with a working wavelength of 248 nm or light sources with wavelengths below 157 nm are also possible.

Das linear polarisierte Licht der Lichtquelle 2 tritt zunächst in einen Strahlaufweiter 4 ein, der beispielsweise als Spiegelanordnung gemäß der DE 41 24 311 ausgebildet sein kann und zur Kohärenzreduktion und Vergrößerung des Strahlquerschnitts dient. Ein optional vorgesehener Verschluss ist bei der gezeigten Ausführungsform durch eine entsprechende Pulssteuerung des Lasers 2 ersetzt.The linearly polarized light from the light source 2 first enters a beam expander 4 a, for example as a mirror arrangement according to the DE 41 24 311 can be designed and used to reduce coherence and increase the beam cross section. An optionally provided closure is in the embodiment shown by a corresponding pulse control of the laser 2 replaced.

Ein als Strahlformungselement dienendes, erstes diffraktives, optisches Rasterelement 5 ist in der Objektebene 6 eines im Strahlengang dahinter angeordneten Objektivs 7 angeordnet, in dessen Bildebene 8 bzw. Austrittspupille ein refraktives zweites optisches Rasterelement 9 angeordnet ist, welches ebenfalls als Strahlformungselement dient.A first diffractive, optical raster element serving as a beam shaping element 5 is in the object level 6 of an objective arranged behind it in the beam path 7 arranged in its image plane 8th or exit pupil a refractive second optical raster element 9 is arranged, which also serves as a beam shaping element.

Eine dahinter angeordnete Einkoppeloptik 10 überträgt das Licht auf die Eintrittsebene 11 einer Lichtmischeinrichtung 12, die das durchtretende Licht mischt und homogenisiert. Unmittelbar an der Austrittsebene 13 der Lichtmischeinrichtung 12 liegt eine Zwischenfeldebene, in der ein Reticle/Masking-System (REMA) 14 angeordnet ist, welches als verstellbare Feldblende dient. Das nachfolgende Objektiv 15 bildet die Zwischenfeldebene mit dem Maskierungssystem 14 auf Retikel 16 (Maske, Lithographievorlage) ab und enthält eine erste Linsengruppe 17, eine Pupillenzwischenebene 18, in die Filter oder Blenden eingebracht werden können, eine zweite und eine dritte Linsengruppe 19 bzw. 20 und dazwischen einen Umlenkspiegel 21, der es ermöglicht, die große Beleuchtungseinrichtung (ca. 3 m Länge) horizontal einzubauen und das Retikel 16 waagrecht zu lagern.A coupling optics arranged behind it 10 transmits the light to the entrance level 11 a light mixing device 12 that mixes and homogenizes the transmitted light. Immediately at the exit level 13 the light mixing device 12 is an intermediate field level in which a reticle / masking system (REMA) 14 is arranged, which serves as an adjustable field diaphragm. The following lens 15 forms the intermediate field level with the masking system 14 on reticle 16 (Mask, lithography template) and contains a first lens group 17 , an intermediate pupil level 18 , into which filters or screens can be inserted, a second and a third lens group 19 respectively. 20 and in between a deflecting mirror 21 , which makes it possible to install the large lighting device (approx. 3 m long) horizontally and the reticle 16 to store horizontally.

Dieses Beleuchtungssystem bildet zusammen mit einem (nicht gezeigten) katadioptrischen Projektionsobjektiv mit polarisationsselektivem Strahlteiler (beam splitter cube, BSC) und einem verstellbaren Wafer-Halter, der das Retikel 16 in der Objektebene des Projektionsobjektivs hält, eine Projektionsbelichtungsanlage für die mikrolithographische Herstellung von elektronischen Bauteilen, aber auch von optisch diffraktiven Elementen und anderen mikrostrukturierten Teilen.This lighting system forms together with a (not shown) catadioptric projection lens with polarization-selective beam splitter (beam splitter cube, BSC) and an adjustable wafer holder that holds the reticle 16 holds in the object plane of the projection lens, a projection exposure system for the microlithographic production of electronic components, but also of optically diffractive elements and other microstructured parts.

Die Ausführung der der Lichtmischeinrichtung 12 vorgelagerten Teile, insbesondere der optischen Rasterelemente 5 und 9, ist so gewählt, dass eine rechteckige Eintrittsfläche der Lichtmischeinrichtung weitgehend homogen und mit höchstmöglichem Wirkungsgrad, das heißt ohne wesentliche Lichtverluste neben der Eintrittfläche, ausgeleuchtet wird. Hierzu wird der vom Strahlaufweiter 4 kommende, parallele Lichtstrahl mit rechteckigem Querschnitt und einer nicht rotationssymmetrischen Divergenz zunächst durch das erste diffraktive Rasterelement 5 unter Einführung von Lichtleitwert bezüglich Divergenz und Form verändert. Dabei bleibt die lineare Polarisation des Laserlichtes weitgehend erhatlen.The execution of the light mixing device 12 upstream parts, especially the optical raster elements 5 and 9 , is selected so that a rectangular entrance surface of the light mixing device is illuminated largely homogeneously and with the highest possible efficiency, that is to say without significant loss of light next to the entrance surface. For this, the beam expander 4 coming, parallel light beam with a rectangular cross-section and a non-rotationally symmetrical divergence first through the first diffractive raster element 5 changed with the introduction of light conductance with regard to divergence and shape. The linear polarization of the laser light is largely preserved.

Das in der vorderen Brennebene (Objektebene) des Objektivs 7 angeordnete erste optische Rasterelement 5 präpariert zusammen mit dem Objektiv 7 einen Beleuchtungsfleck mit variabler Größe und Lichtverteilung in der Austrittspupille bzw. Bildebene 8 des optischen Systems 7. Hier ist das zweite optische Rasterelement 9 angeordnet, das im Beispiel als refraktives optisches Element mit rechteckiger Abstrahlcharakteristik ausgebildet ist. Dieses Strahlformungselement erzeugt den Hauptanteil des Lichtleitwertes und adaptiert den Lichtleitwert über die Einkoppel-Optik 10 an die Feldgröße, das heißt an die Rechteckform der Eintrittsfläche des Stabintegrators 12.That in the front focal plane (object plane) of the lens 7 arranged first optical raster element 5 prepared together with the lens 7 an illumination spot with variable size and light distribution in the exit pupil or image plane 8th of the optical system 7 , Here is the second optical grid element 9 arranged, which in the example as a refractive optical element with rectangular ger radiation pattern is formed. This beam shaping element generates the main part of the light conductance and adapts the light conductance via the coupling optics 10 the field size, i.e. the rectangular shape of the bar integrator's entrance area 12 ,

Der Aufbau des bisher beschriebenen Beleuchtungssystems mit Ausnahme des Objektivs 7 kann beispielsweise dem in der EP 0 747 772 beschriebenen Aufbau entsprechen, deren Offenbarungsgehalt insoweit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.The structure of the lighting system described so far with the exception of the lens 7 can for example in the EP 0 747 772 described structure, the disclosure content of which is made by reference to the content of this description.

Das Objektiv 7, welches im folgenden auch als Zoom-Axicon-System bezeichnet wird, enthält ein polarisationserhaltendes Axiconsystem 50, welches variabel einstellbar ist und dazu dient, eine auf seine Eintrittsfläche auftreffenden Eintrittslichtverteilung in eine aus einer Austrittsfläche austretende Austrittslichtverteilung durch radiale Umverteilung von Lichtintensität umzuformen, sowie ein ebenfalls einstellbares Zoom-System 40 zur variablen Einstellung des Durchmessers einer vom Zoom-System abgegebenen Lichtverteilung. Dadurch kann wahlweise an der Eintrittsfläche des Rasterelementes 9 ein im wesentlichen runder Beleuchtungsfleck weitgehend gleichmäßiger Intensität mit einstellbarem Durchmesser oder eine gewünschte Lichtverteilung mit einer außerhalb der optischen Achse relativ zum Axialbereich erhöhten Intensität erzeugt werden, beispielsweise in Form eines Ringes mit variablem Innen- und Aussndurchmesser.The objective 7 , which is also referred to below as the zoom axicon system, contains a polarization-maintaining axicon system 50 , which is variably adjustable and is used to convert an entry light distribution incident on its entry surface into an exit light distribution emerging from an exit surface by radial redistribution of light intensity, and also an adjustable zoom system 40 for variable adjustment of the diameter of a light distribution emitted by the zoom system. As a result, this can be done either at the entry surface of the grid element 9 an essentially round illumination spot of largely uniform intensity with an adjustable diameter or a desired light distribution with an increased intensity outside the optical axis relative to the axial region can be generated, for example in the form of a ring with a variable inside and outside diameter.

2 zeigt eine erste Ausführungsform eines weitgehend polarisationserhaltenen Axiconsystem 250. Es umfasst ein erstes Axiconelement 251 und ein in Lichtlaufrichtung dahinter angeordnetes zweites Axiconelement 252, deren Axialabstand durch eine nicht gezeigte Verstelleinrichtung stufenlos verstellbar und gegebenenfalls bis auf einen Abstand null reduzierbar ist. Das erste Axiconelement 251 hat eine konkave konische Eintrittsfläche 255, die die Eintrittsfläche und erste Axiconfläche des Axiconsystems bildet, sowie eine im wesentlichen ebene Austrittsfläche 256. Der Neigungswinkel α der Axiconfläche, welcher zwischen einer senkrecht auf der optischen Achse stehenden Ebene und einer Tangentenebene an den Konus gemessen wird, liegt bei ca. 20° bis 25°. Das zweite Axiconelement 252 hat eine im wesentlichen ebene Eintrittsfläche 257 und eine konvexe konische Austrittsfläche 258, die die Austrittsfläche des Axiconsystems und gleichzeitig deren zweite Axiconfläche bildet. Der Neigungswinkel liegt ebenfalls im Bereich von 20° bis 25°. Die ebenen Flächen 256, 257 sind Zwischenflächen des Axiconsystems. 2 shows a first embodiment of a largely polarization-maintaining axicon system 250 , It comprises a first axicon element 251 and a second axicon element arranged behind it in the direction of light travel 252 , the axial distance of which is infinitely adjustable by means of an adjusting device (not shown) and, if necessary, can be reduced to a distance of zero. The first axicon element 251 has a concave conical entry surface 255 , which forms the entry surface and first axicon surface of the axicon system, and an essentially flat exit surface 256 , The angle of inclination α of the axicon surface, which is measured between a plane perpendicular to the optical axis and a tangent plane to the cone, is approximately 20 ° to 25 °. The second axicon element 252 has an essentially flat entry surface 257 and a convex conical exit surface 258 , which forms the exit surface of the axicon system and at the same time its second axicon surface. The angle of inclination is also in the range from 20 ° to 25 °. The flat surfaces 256 . 257 are intermediate surfaces of the axicon system.

Die gezeigte Anordnung erlaubt es, die für die Axiconfunktion erforderliche Strahlablenkung von der optischen Achse weg nach radial außen auf mehr als die bisher üblichen Flächen zu verteilen. Somit können die Einfallswinkel bzw. Inzidenzwinkel an den einzelnen Flächen reduziert werden. Dadurch wird das eingangs erläuterte Polarisationsproblem herkömmlicher Axiconsysteme reduziert.The shown arrangement allows the necessary for the axicon function Beam deflection away from the optical axis radially outwards more than usual surfaces to distribute. So you can the angles of incidence or incidence on the individual surfaces are reduced become. This causes the polarization problem explained at the beginning conventional Axicon systems reduced.

Im einzelnen wird die Funktion des Axiconsystems 250 anhand zweier achsparallel auf das Axiconsystem eingestrahlten Strahlen 260, 261 erläutert. Die parallel zur optischen Achse einlaufenden Strahlen werden an der ersten Axiconfläche 255 durch Brechung nach radial außen abgelenkt, wobei sich der Ablenkwinkel aus dem Brechungsgesetz ergibt. Innerhalb des ersten Axiconelementes verläuft die Strahlung somit schon nicht mehr achsparallel in einem deutlich von 0° verschiedenen Winkel zur optischen Achse und trifft mit diesem Winkel auf die ebene Austrittsfläche 256 auf, die senkrecht auf der optischen Achse steht. Da die vom optisch dichten Medium auf die ebene Zwischenfläche 256 treffende Strahlung schon in einem Winkel zu dieser ebenen Fläche auftrifft, hat auch die erste ebene Zwischenfläche 256 brechende Wirkung und lenkt das Licht unter einem größeren Ablenkwinkel nach radial außen um. Dieses schräg zur optischen Achse verlaufende Licht trifft nun auf die senkrecht zur optischen Achse verlaufende ebene Zwischenfläche 257, wobei die Strahlung beim Übergang vom optisch dünnen zum optisch dichteren Medium zum Einfallslot hin umgelenkt wird. Eine weitere Umlenkung erfolgt beim Austritt des Strahls an der Axiconfläche 258, die die Austrittsfläche des Axiconsystems ist, wobei deren Neigungswinkel so bemessen ist, dass die austretende Strahlung wieder im wesentlichen parallel zur optischen Achse verläuft.In detail, the function of the axicon system 250 based on two rays radiated onto the axicon system parallel to the axis 260 . 261 explained. The rays arriving parallel to the optical axis are on the first axicon surface 255 deflected radially outward by refraction, the deflection angle resulting from the law of refraction. Within the first axicon element, the radiation no longer runs parallel to the axis at a clearly different angle from the optical axis and strikes the flat exit surface at this angle 256 that is perpendicular to the optical axis. Because of the optically dense medium on the flat interface 256 incident radiation already hits at an angle to this flat surface also has the first flat intermediate surface 256 breaking effect and deflects the light radially outwards at a larger deflection angle. This light, which runs obliquely to the optical axis, now strikes the flat intermediate surface running perpendicular to the optical axis 257 , with the radiation being deflected towards the incidence solder during the transition from the optically thin to the optically denser medium. Another deflection occurs when the beam exits the axicon surface 258 , which is the exit surface of the axicon system, the angle of inclination of which is dimensioned such that the emerging radiation again runs essentially parallel to the optical axis.

Dieses Axiconsystem hat somit vier optische Flächen, die jeweils eine deutliche Ablenklung der durchtretende Strahlung bewirken. Zur erforderlichen Gesamtablenkung tragen also von vier Flächen bei, was die Anforderungen an jede einzelne Fläche entspannt. Dadurch kann vor allen an den Konusflächen 255, 258 die Strahlung mit Inzidenzwinkeln auf diese Flächen auftreffen, die einen großen Abstand von beispielsweise 15°, 20° oder 25° vom zugehörigen Brewster-Winkel hat. Dadurch wird die Polarisationsaufspaltung an den Axiconflächen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich reduziert, so dass sich der Polarisationszustand des austretenden Lichtes nicht oder nur vernachlässigbar wenig vom Polarisationszustand des Eintrittslichtes unterscheidet. Das Axiconsystem wirkt somit weitgehend polarisationserlaltend und gibt weitgehend linear polarisiertes Licht ab.This axicon system thus has four optical surfaces, each of which causes a clear deflection of the radiation passing through. Four areas contribute to the required total distraction, which eases the demands on each individual area. This allows in particular on the cone surfaces 255 . 258 the radiation strikes these surfaces at incidence angles, which is at a large distance of, for example, 15 °, 20 ° or 25 ° from the associated Brewster angle. This significantly reduces the polarization splitting on the axicon surfaces in comparison to conventional systems, so that the polarization state of the emerging light does not differ from the polarization state of the entrance light, or does so only to a negligible extent. The axicon system thus has a largely polarizing effect and emits largely linearly polarized light.

Bei der in 3 gezeigten zweiten Ausführungsform eines Axiconsystems 350 tragen die entsprechende Flächen und Elemente gleiche Bezugszeichen wie in 2, erhöht um 100. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind sowohl das erste Axiconelement 351, als auch das zweite Axiconelement 352 Doppel-Axiconelemente, weil sowohl die jeweiligen Eintrittsflächen 355, 357, als auch die jeweiligen Austrittsflächen 356, 358 konische Axiconflächen sind. Die maximalen Neigungswinkel der Konusflächen liegen wiederum in der Größenordnung zwischen 20° und 25°. Wie bei der obigen Ausführungsform wird parallel eintreffendes Licht an allen optischen Flächen 355, 356, 357 und 358 des Axiconsystems substantiell umgelenkt, wobei die beiden ersten Umlenkungen an der konkaven ersten Axiconfläche 355 und der konkaven ersten Zwischenfläche 356 zu einer Vergrößerung des Winkels zwischen Lichtstrahl und optischer Achse führen, während die beiden letzten Umlenkungen an der konvexen zweiten Zwischenfläche 357 und der konvexen Axicon-Austrittsfläche 358 den Strahlwinkel wieder stufenweise bis auf null reduzieren. Auch hier wird aufgrund der Verteilung der ablenkenden Wirkung auf vier Flächen eine deutliche Reduzierung der polarisationsaufspaltenden Wirkung der einzelnen Flächen erreicht, so dass das Axiconsystem 350 weitgehend polarisationserhaltend wirkt.At the in 3 shown second embodiment of an axicon system 350 the corresponding areas and elements have the same reference numerals as in 2 , increased by 100. In difference to the first embodiment are both the first axicon element 351 , as well as the second axicon element 352 Double axicon elements because both the respective entry areas 355 . 357 , as well as the respective exit surfaces 356 . 358 are conical axicon surfaces. The maximum angle of inclination of the conical surfaces is in the order of magnitude between 20 ° and 25 °. As in the above embodiment, light arriving in parallel becomes on all optical surfaces 355 . 356 . 357 and 358 of the axicon system is substantially deflected, the first two deflections on the concave first axicon surface 355 and the concave first interface 356 lead to an increase in the angle between the light beam and the optical axis, while the last two deflections at the convex second interface 357 and the convex axicon exit surface 358 gradually reduce the spray angle to zero. Here too, due to the distribution of the distracting effect over four surfaces, the polarization-splitting effect of the individual surfaces is significantly reduced, so that the axicon system 350 largely preserves polarization.

Bei der dritten Ausführungsform eines Axiconsystems 450 in 4 sind entsprechende Bezugszeichen wiederum um 100 erhöht. Hier hat das erste Axiconelement 451 eine konkave konische Eintrittsfläche 455 und eine konvexe sphärische (oder gegebenenfalls leicht asphärische) Austrittsfläche 456, während das nachfolgende zweite Axiconelement 452 eine der Fläche 456 entsprechende konkave sphärische (oder gegebenenfalls leicht asphärische) Eintrittsfläche 357 und eine konische Austrittsfläche 458 hat. Aufgrund der sphärisch gekrümmten Zwischenflächen 456, 457, deren Abstand verstellbar ist, wird der ablenkenden Wirkung, die zu einer radialen Umverteilung der Lichtintensität führt, noch eine fokussierende Wirkung des Axiconsystems überlagert, so dass die aus der Austrittsfläche 458 des Axiconsystems austretende Strahlung konvergent verläuft. Somit ist ein Axiconsystem mit insgesamt „positiver Brechkraft" geschaffen. Auch hier ist die Strahlablenkung auf alle vier optischen Flächen des Axiconsystems vorteilhaft verteilt, so dass große Inzidenzwinkel vermieden werden.In the third embodiment of an axicon system 450 in 4 corresponding reference numerals are in turn increased by 100. Here is the first axicon element 451 a concave conical entry surface 455 and a convex spherical (or possibly slightly aspherical) exit surface 456 while the subsequent second axicon element 452 one of the area 456 corresponding concave spherical (or possibly slightly aspherical) entrance surface 357 and a conical exit surface 458 Has. Because of the spherically curved interfaces 456 . 457 , the distance of which is adjustable, the deflecting effect, which leads to a radial redistribution of the light intensity, is superimposed by a focusing effect of the axicon system, so that it emerges from the exit surface 458 radiation emerging from the axicon system is convergent. An axicon system with an overall “positive refractive power” is thus created. Here too, the beam deflection is advantageously distributed over all four optical surfaces of the axicon system, so that large incidence angles are avoided.

Die vierte Ausführungsform eines Axiconsystems 550 in 5 kann als Variante der dritten Ausführungsform verstanden werden. Während die Eintrittsfläche 555 wie bei der dritten Ausführungsform konkav konisch mit einem Neigungswinkel zwischen ca. 20° und 25° ist, hat die konvexe Austrittsfläche 556 des ersten Axiconelementes 551, welche die erste Zwischenfläche des Axiconsystems bildet, eine komplexe Form. Der Austrittsfläche 556 ist zwar ebenfalls ein sphärischer Radius aufgeprägt, doch derart, dass auf der optischen Achse die Spitze eines Kegels entsteht. Ein solches optisches Element, bei dem mindestens eine Fläche mehrachsig gekrümmt ist und in eine Umfangsrichtung verlaufende erste Krümmung sowie eine zweite Krümmung aufweist, die in einer die optischen Achse enthaltenden Krümmungsebene liegt, wird hier auch als Acon-Linse bzw. lensacon bezeichnet. Die konkave Eintrittsfläche 557 des zweiten Axiconelementes 552 hat eine entsprechende Lens-Acon-Form, so dass bei Minimierung des Abstandes der beiden Axiconelemente die Lens-Acon-Flächen schlüssig aufeinander liegen können. Die Austrittsfläche 558 des zweiten Axiconelementes bzw. des Axiconsystemes ist ebenfalls nach Art eines Lens-Acons geformt, jedoch mit geringfügig anderem Neigungswinkel. Auch bei diesem System wird neben der radialen Umverteilung der eintretenden Lichtstrahlung eine leicht fokussierende Wirkung erzeugt.The fourth embodiment of an axicon system 550 in 5 can be understood as a variant of the third embodiment. While the entry area 555 as in the third embodiment is concave conical with an angle of inclination between approximately 20 ° and 25 °, the convex exit surface has 556 of the first axicon element 551 , which forms the first interface of the axicon system, a complex shape. The exit surface 556 a spherical radius is also imprinted, but in such a way that the tip of a cone is formed on the optical axis. Such an optical element, in which at least one surface is multiaxially curved and has a first curvature extending in a circumferential direction and a second curvature which lies in a plane of curvature containing the optical axis, is also referred to here as an acon lens or lensacon. The concave entry surface 557 of the second axicon element 552 has a corresponding lens acon shape so that the lens acon surfaces can be coherent on one another while minimizing the distance between the two axicon elements. The exit surface 558 the second axicon element or the axicon system is also shaped like a lens acon, but with a slightly different angle of inclination. This system also produces a slightly focusing effect in addition to the radial redistribution of the incoming light radiation.

6 zeigt in axialer Draufsicht eine Axiconfläche 655 eines Axiconsystems 650 einer fünften Ausführungsform. Das Axiconelement besteht aus mehreren kreisförmig um die optische Achse angeordneten, gesonderten Einzelelementen, die jeweils die Form von Keilen haben. Ein solches Keilelement mit Dreiecksform ist mit fetten Linien markiert. Die in Rosettenform angeordneten Einzelelemente können aneinander fixiert sein und damit ein Pyramidalelement mit einer Axiconfläche bilden, das eine polygonale Pyramidalform hat, die aus mehreren aneinander angrenzenden oder mit geringem Abstand zueinander angeordneten, ebenen Pyramidenflächen 670 zusammengesetzt ist. Dadurch kann ein Vielfach-Prisma mit einer Anzahl von Prismenelementen geschaffen werden, die in einer kreisförmigen Anordnung so angeordnet sind, dass Licht, welches von einer auf der optischen Achse ange ordneten Punktlichtquelle kommt, durch die Prismenelemente verläuft und nach Durchtritt eine Anzahl von Komponentenstrahlen vorliegt, die der Anzahl der Prismenelemente entspricht. Werden beispielsweise vier solcher Keilelemente in Kreuzform verwendet, so kann hinter einer solchen Pyramidalanordnung eine Vierpolverteilung oder Quadrupopolverteilung erzeugt werden. Sind nur zwei Prismenkeile vorgesehen, kann Dipolbeleuchtung erzeugt werden. Wird eine ausreichend hohe Anzahl von Einzelelementen bereitgestellt, beispielsweise deutlich mehr als 4, z.B. zwischen 10 und 20 solcher Einzelelemente, so kann eine in Umfangsrichtung gegebenenfalls durch kleine Spalte unterbrochene, quasi-ringförmige Beleuchtung erzeugt werden. 6 shows an axial top view of an axicon surface 655 an axicon system 650 a fifth embodiment. The axicon element consists of several separate individual elements arranged in a circle around the optical axis, each of which has the shape of wedges. Such a wedge element with a triangular shape is marked with bold lines. The individual elements arranged in rosette form can be fixed to one another and thus form a pyramidal element with an axicon surface, which has a polygonal pyramidal shape, which consists of a plurality of planar pyramid surfaces which are adjacent to one another or are arranged at a short distance from one another 670 is composed. As a result, a multiple prism can be created with a number of prism elements which are arranged in a circular arrangement such that light which comes from a point light source arranged on the optical axis passes through the prism elements and a number of component beams are present after passage that corresponds to the number of prism elements. If, for example, four such wedge elements are used in a cross shape, a four-pole distribution or quadrupole distribution can be generated behind such a pyramidal arrangement. If only two prism wedges are provided, dipole lighting can be generated. If a sufficiently high number of individual elements is provided, for example significantly more than 4, for example between 10 and 20 such individual elements, a quasi-ring-shaped illumination which may be interrupted in the circumferential direction can be generated.

In den 7 und 8 ist ein Axiconsystem 650 in schematischer Seitenansicht dargestellt, welches zwei hintereinander angeordnete, aus pyramidalen Einzelelementen bestehende Axiconelemente 651, 652 hat. Die brechenden Keile sind so gestaltet und in Bezug auf die optische Achse angeordnet, dass alle ebenen brechenden Flächen in einem Neigungswinkel zur optischen Achse stehen. In 7 wird die Wirkung eines solchen Axiconsystems auf einen außeraxial einfallenden Strahl mit Durchmesser D erläutert. Dieser Strahl wird beim Durchtritt durch das eintrittsseitige Axiconelement 651 aus dem achsparallelen Verlauf in einen zur Achse nach außen geneigten Verlauf umgelenkt, während das zweite Axiconelement 652 diese Umlenkung durch zwei weitere Brechungsvorgänge rückgängig macht, so dass austrittsseitig ein Lichtstrahl mit unverändertem Strahldurchmesser D vorliegt, dessen Abstand zur optischen Achse 3 jedoch vergrößert ist (vergleiche 3)In the 7 and 8th is an axicon system 650 Shown in a schematic side view, which shows two axicon elements arranged one behind the other, consisting of pyramidal individual elements 651 . 652 Has. The refractive wedges are designed and arranged in relation to the optical axis so that all flat refractive surfaces are at an angle of inclination to the optical axis. In 7 will the Effect of such an axicon system on an off-axis incident beam with diameter D explained. This beam is passed through the entry-side axicon element 651 diverted from the axis-parallel course into a course inclined towards the axis, while the second axicon element 652 reverses this deflection by means of two further refraction processes, so that on the exit side there is a light beam with unchanged beam diameter D, its distance from the optical axis 3 however is enlarged (compare 3 )

Werden beispielsweise mindestens die hinteren Keile nun in einer Haltereinrichtung befestigt, die derart konstruiert ist, dass jedes der Keilelemente um eine Kippachse 670 rotierbar ist, die senkrecht zur Radialrichtung in einer senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebene verläuft, so kann beispielsweise zwischen der in 7 gezeigten Konfiguration und der 8 gezeigten Konfiguration mit verschwenkten Einzelelementen des zweiten Axiconelementes 652 umgeschaltet werden. Durch die Verschwenkung verkleinert sich im Beispielsfall der Neigungswinkel der Eintrittsflächen 655 des zweiten Axiconelementes 652, während sich der Neigungswinkel der entsprechenden Austrittsflächen 658 vergrößert. Ein Effekt dieser Umstellung ist, dass sich bei der Verstellung entsprechend der eingestellten Kippwinkel der Durchmesser d der Austrittslichtverteilung kontinuierlich verändert, so dass über den Kippwinkel der Keilelemente ein geeignetes Aspektverhältnis D/d eingestellt werden kann. Auch bei dieser Variante ist Umlenkwirkung des Axicons auf vier Flächen verteilt, wobei im Beispielsfall vier (unterteilte) Pyramidalflächen mit einzelnen, dreiecksförmigen ebenen Pyramidenflächen gebildet sind. Die gezeigte Anordnung mit verschwenkbaren keilförmigen bzw. prismatischen Einzelelementen wird hier auch als „Brewster-Teleskop-Axicon mit Regenschirmmechanismus" bezeichnet. Besonders vorteilhaft ist es bei dieser Anordnung, wenn sowohl die vorderen Segmente des pyramidalen Axicon-Elementes, als auch die hinteren Einzelelemente verschwenkbar sind, um pro Winkelsegment des pyramidalen vielflächigen Elementes ein vollständiges Brewster-Teleskop zur Strahlaufweitung bzw. Strahlbündelung auszubilden.For example, at least the rear wedges are now fastened in a holder device which is constructed in such a way that each of the wedge elements about a tilt axis 670 is rotatable, which runs perpendicular to the radial direction in a plane running perpendicular to the optical axis, for example, between the in 7 shown configuration and the 8th shown configuration with pivoted individual elements of the second axicon element 652 can be switched. By pivoting, the angle of inclination of the entrance surfaces is reduced in the example 655 of the second axicon element 652 , while the angle of inclination of the corresponding exit surfaces 658 increased. One effect of this change is that the diameter d of the exit light distribution changes continuously during the adjustment according to the set tilt angle, so that a suitable aspect ratio D / d can be set via the tilt angle of the wedge elements. In this variant too, the deflection effect of the axicon is distributed over four surfaces, with four (subdivided) pyramidal surfaces being formed with individual, triangular planar pyramid surfaces in the example. The arrangement shown with pivotable wedge-shaped or prismatic individual elements is also referred to here as a “Brewster telescope axicon with an umbrella mechanism”. It is particularly advantageous in this arrangement if both the front segments of the pyramidal axicon element and the rear individual elements can be pivoted are to form a complete Brewster telescope for beam expansion or beam bundling for each angular segment of the pyramidal multifaceted element.

Es kann gegebenenfalls als Nachteil dieses Systems angesehen werden, dass kein geschlossenes Ringfeld mehr hergestellt werden kann, da aus geometrischen Gründen Spalte zwischen den Keilen einer Rosette auftreten. Jedoch kann dieser Nachteil durch Bereitstellung einer geeigneten großen Anzahl von Einzelelementen (entsprechend einer hohen Anzahl erzeugter „Pole") berücksichtigt werden, bzw. es kann sogar vorteilhaft sein für die Abbildung von Halbleiterstrukturen, welche auf der strukturtragenden Maske vorwiegend in horizontaler bzw. senkrechter Orientierung angeordnet sind.It can possibly be seen as a disadvantage of this system, that a closed ring field can no longer be produced because for geometric reasons Gaps occur between the wedges of a rosette. However, can this disadvantage by providing an appropriately large number of Individual elements (corresponding to a large number of “poles” generated) are taken into account or it can even be advantageous for imaging semiconductor structures, which on the structure-bearing mask predominantly in horizontal or vertical orientation are arranged.

Bei der Ausführung einzelner Winkelsegmente des pyramidalen Axikon-Elementes nach Art eines Brewster-Teleskopes kann es daher vorteilhaft sein, dass einzelne Segmente bzw. symmetrisch gegenüberliegende Segmente von benachbarten, besonders bevorzugt von um 90° gedreht angeordneten Segmentpaaren, unterschiedlich in axialer Richtung verschoben bzw. gedreht werden können, um unterschiedliche Strukturbreiten bzw. Liniendichten in den unterschiedlichen Richtungen der Struktur der abzubildenden Maske mit jeweils angepassten Beleuchtungsrichtungen zu beleuchten.at the execution individual angular segments of the pyramidal axicon element in the manner of a Brewster telescope it can therefore be advantageous for individual segments or symmetrical opposing Segments of neighboring, particularly preferably rotated by 90 ° arranged pairs of segments, different in the axial direction can be moved or rotated, by different structure widths or line densities in the different Directions of the structure of the mask to be imaged, each with adapted Illuminate lighting directions.

Bei allen gezeigten Ausführungsformen, aber auch bei den Axiconflächen herkömmlicher Axiconsysteme, ist es möglich, die Funktionalität einzelner Flächen, seien es konische, sphärische oder Lens-Acon-Flächen, jeweils durch eine Fresnelzonenplatte bzw. ein refraktives optisches Rasterelement zu realisieren. Dadurch sind kompakte Axiconsysteme mit besonders kurzen Längedimensionen möglich, die verschärften Bauraumerfordernissen genügen können. Der axiale Verkürzung von Axiconsystemen bei gleichzeitigem Erhalt der Axicon-Grundfunktion durch Ersetzung einzelner oder aller Flächen durch Fresnelelemente steht als Nachteil lediglich ein erhöhter Fertigungsaufwand für diese Elemente entgegen. Gegebenenfalls kann auch noch ein erhöhtes Streulichtniveau erzeugt werden, das bei der Konzeption zu berücksichtigen ist.at all shown embodiments, however also with the axicon surfaces conventional Axicon systems, is it possible the functionality individual areas, be it conical, spherical or lens acon areas, each through a Fresnel zone plate or a refractive optical raster element to realize. This makes compact axicon systems special short length dimensions possible that tougher Space requirements are sufficient can. The axial shortening of axicon systems while maintaining the basic axicon function Replacement of individual or all surfaces with Fresnel elements the only disadvantage is an increased manufacturing effort for them Elements counter. If necessary, an increased level of scattered light can also occur generated that must be taken into account in the conception.

Bei Axiconsystemen, insbesondere bei Ausführungsform erfindungsgemäßer Axiconsysteme, kann die Funktionalität eines Axicons auch durch diffraktive optische Elemente (DOEs) ersetzt werden, also solche optischen Elemente, deren lichtbeeinflussende Wirkung im wesentlichen durch Beugung (im Gegensatz zu Lichtbrechung) bewirkt wird. Dadurch sind besonders kompakte Axiconsysteme, insbesondere mit geringen axialen Abmessungen erzeugbar. Darüber hinaus wird der Weg durch das optische Material verringert, weiterhin kann hierfür gegebenenfalls kostengünstigeres Material verwendet werden. Bei nicht allzu komplizierter Form der beugenden Strukturen ist gegebenenfalls eine einfachere Fertigung von Axiconelementen mit entsprechender Kostenersparnis gegenüber herkömmlichen Systemen möglich. Typische Gitterperioden diffraktiver Strukturen könnten beispielsweise im Bereich zwischen ca. 0,3 und 0,4 μm liegen. Diffraktive optische Elemente können beispielsweise als computergenerierte holografische Elemente (CGHs) ausgebildet sein. Dementsprechend umfasst die Erfindung auch ein Axiconsystem, bei dem mindestens ein Axiconelement als diffraktives oder refraktives optisches Element, insbesondere mit zweidimensionaler Rasterstruktur, ausgebildet ist.at Axicon systems, in particular in the embodiment of axicon systems according to the invention, can the functionality of an axicon also replaced by diffractive optical elements (DOEs) are such optical elements whose light-influencing Effect mainly through diffraction (as opposed to refraction) is effected. This makes particularly compact axicon systems, in particular can be produced with small axial dimensions. In addition, the way is through the optical material is reduced, furthermore this can possibly be less expensive Material can be used. If the form of the is not too complicated diffractive structures may be simpler to manufacture Axicon elements with corresponding cost savings compared to conventional ones Systems possible. Typical lattice periods of diffractive structures could, for example are in the range between approx. 0.3 and 0.4 μm. Diffractive optical Elements can for example as computer-generated holographic elements (CGHs) be trained. Accordingly, the invention also includes Axicon system in which at least one axicon element is used as a diffractive or refractive optical element, especially with two-dimensional Grid structure is formed.

Der Fachmann kann ferner die erfindungsgemäßen Ausführungen ohne erfinderisches Hinzutun auf reflektive Systeme übertragen, so daß mindestens eine der Flächen reflektiv mit beispielsweise einer Vielfachbeschichtung ausgebildet ist. Die Einfallswinkel der in radialer Richtung die Lichtintensität umverteilenden optischen Elemente können damit minimiert werden, um auch die bei der Reflektion an Vielschichtreflexionsschichten auftretenden Polarisationseffekte, wie sie beispielsweise bei der EUV-Lithographie mit Wellenlängen von 13.5 nm auftreten, zu minimieren.The person skilled in the art can furthermore add the inventive embodiments without inventive addition transferred to reflective systems so that at least one of the surfaces is reflective, for example with a multiple coating. The angles of incidence of the optical elements redistributing the light intensity in the radial direction can thus be minimized in order to also minimize the polarization effects which occur when reflecting on multilayer reflection layers, as occur, for example, in EUV lithography with wavelengths of 13.5 nm.

Der Begriff „Licht" in dieser Anmeldung soll somit an geeigneten Stellen auch Strahlung im weichen Röntgenbereich umfassen.The Term "light" in this application Radiation in the soft X-ray range should therefore also be present at suitable locations include.

Anhand der 9 und 10 werden weitere Varianten erfindungsgemäßer Axiconsysteme erläutert, bei denen zwischen einer ersten und einer zweiten Axiconfläche mindestens eine Zwischenfläche angeordnet ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist zwischen Axiconelementen (d.h. optischen Elementen mit Axiconflächen) mindestens eine Polarisationsdreheinrichtung vorgesehen, die durch Zwischenflächen begrenzt ist.Based on 9 and 10 Further variants of axicon systems according to the invention are explained, in which at least one intermediate surface is arranged between a first and a second axicon surface. In these exemplary embodiments, at least one polarization rotating device, which is delimited by intermediate surfaces, is provided between axicon elements (ie optical elements with axicon surfaces).

Das Axiconsystem 750 in 9 hat ein erstes Axiconelement 751 mit konischer Eintrittsfläche 755 und ebene Austrittsfläche 756 sowie ein zweites Axiconelement 752 mit ebener Eintrittsfläche 757 und konischer Austrittsfläche 758, wobei die Neigungswinkel bzw. Konuswinkel der Axiconflächen 755, 758 gleich oder unterschiedlich sein können. Zwischen den Axiconelementen ist eine Polarisationdreheinrichtung 770 in Form einer aus doppelbrechendem Material bestehenden λ/2-Platte angeordnet.The axicon system 750 in 9 has a first axicon element 751 with conical entry surface 755 and flat exit surface 756 and a second axicon element 752 with a level entrance area 757 and conical exit surface 758 , the angle of inclination or cone angle of the axicon surfaces 755 . 758 can be the same or different. There is a polarization rotating device between the axicon elements 770 arranged in the form of a birefringent material λ / 2 plate.

Zur Erläuterung der Funktion ist in 9 ein Lichtstrahl 780 eingezeichnet, der die Axiconanordnung mit integrierter Polarisationsdreheinrichtung durchquert. Die elektrische Feldstärke E des Lichtstrahles setzt sich zusammen aus einem Anteil E_S, der senkrecht zur in der Papierebene liegenden Einfallsebene schwingt, und einem Anteil E_p, der parallel zu dieser schwingt. Der parallel zur optischen Achse einfallende Lichtstrahl wird an der Eintrittsfläche 755 des Axiconsystems durch Brechung um einen Ablenkwinkel nach radial außen abgelenkt, durchtritt danach unter weiterer Ablenkung nach außen die ebene Austrittsfläche des ersten Axiconelementes, durchtritt danach unter Erzeugung einer leichten Parallelversetzung die Verzögerungsplatte 770, trifft danach auf die ebene Eintrittsfläche des zweiten Axiconelementes 752, wird an dieser unter Verringerung des Strahlwinkels zur optischen Achse abgelenkt und tritt aus der zweiten Axiconfläche 758 aus, wobei er an dieser nochmals so in Richtung optischer Achse abgelenkt wird, dass er hinter dem Axiconsystem im wesentlichen achsparallel, jedoch in größerem Abstand zur optischen Achse, verläuft. An der Eintrittsfläche 755, welche gegebenenfalls einen Neigungswinkel im Bereich des zugehörigen Brewster-Winkels haben kann, werden entsprechen der Fresnelverluste (Reflexionsverluste) die Anteile E_s und E_p unterschiedlich abgeschwächt. Ähnliches passiert, in abgeschwächter Form, beim Austritt aus dem ersten Axiconelement, da hier das Licht in geringerem Auftreffwinkel auf die Grenzfläche trifft. In Abwesenheit der Polarisationsdreheinrichtung 770 würden die gleichgerichteten Komponenten erneut beim Eintritt in die ebene Eintrittsfläche des zweiten Axiconelementes und in größerem Ausmaß beim Austritt aus diesem Element erneut geschwächt.To explain the function is in 9 a ray of light 780 drawn in, which crosses the axicon arrangement with an integrated polarization rotating device. The electric field strength E of the light beam is composed of a component E _S that oscillates perpendicular to the plane of incidence lying in the plane of the paper and a component E _p that oscillates parallel to it. The light beam incident parallel to the optical axis is at the entrance surface 755 of the axicon system is deflected radially outward by refraction by a deflection angle, then passes through the plane exit surface of the first axicon element with further deflection outwards, then passes through the retardation plate with a slight parallel displacement 770 , then hits the flat entry surface of the second axicon element 752 , is deflected at this while reducing the beam angle to the optical axis and emerges from the second axicon surface 758 from where it is deflected again in the direction of the optical axis such that it runs essentially axially parallel behind the axicon system, but at a greater distance from the optical axis. At the entrance area 755 , which may have an inclination angle in the area of the associated Brewster angle, the Fresnel losses (reflection losses), the proportions E _s and E _p are attenuated differently. Something similar happens, in a weakened form, when exiting the first axicon element, since here the light hits the interface at a smaller angle of incidence. In the absence of the polarization rotator 770 the rectified components would be weakened again when entering the plane entry surface of the second axicon element and to a greater extent when exiting this element.

Durch die Polarisationsdreheinrichtung 770 wird erreicht, dass der vor der λ/2-Platte 770 stärkere p-Anteil und der vor der Platte schwächere s-Anteil jeweils um 90° verdreht werden. Dann verläuft vor Eintritt in das zweite Axiconelement die schwächere Komponente parallel zur Einfallsebene, während die stärkere Komponente senkrecht zu dieser verläuft. Beim Durchtritt durch die beiden Grenzflächen des zweiten Axiconelementes wird nun die stärkere Feldkomponente jeweils stärker geschwächt als die schwächere, so dass nach Durchtritt durch das Axiconsystem im Verhältnis der Feldstärken E_p und E_S sich insgesamt keine oder nur eine vernachlässigbare Veränderung ergeben hat. Beide Komponenten werden also insgesamt etwa gleich stark durch das Axiconsystem abgeschwächt, so dass keine Änderung in der Ortsverteilung des Polarisationszustandes erzeugt wird und das Axiconsystem dementsprechend polarisationserhaltend wirkt.Through the polarization rotating device 770 is achieved in front of the λ / 2 plate 770 stronger p-part and the weaker s-part in front of the plate are each rotated by 90 °. Then, before entering the second axicon element, the weaker component runs parallel to the plane of incidence, while the stronger component runs perpendicular to it. When passing through the two interfaces of the second axicon element, the stronger field component is weakened more than the weaker one, so that after passing through the axicon system, there was no or only a negligible change in the ratio of the field strengths E _p and E _S. Overall, both components are weakened by the axicon system to the same extent, so that no change in the spatial distribution of the polarization state is generated and the axicon system accordingly has a polarization-maintaining effect.

Das Axiconsystem 850 gemäß 10 ist durch eine entsprechende Maßnahme (Anordnung einer Polarisationsdreheinrichtung 870 zwischen der ersten Axiconfläche 856 und der zweiten Axiconfläche 857) ebenfalls im wesentlichen polarisationserhaltend. Im Unterschied zur obigen Ausführungsform sind jedoch die Axiconflächen 856, 857 einander zugewandt. Dadurch können sie bis auf einen geringen axialen Abstand aufeinander zugefahren werden, wodurch auch sehr kleine Ringdurchmesser der Austrittsstrahlung möglich werden. Die Polarisationsdreheinrichtung 870 ist im Beispielsfall als axial dünnes, doppelt konisches Element ausgebildet. Eine Fertigung aus nur gering doppelbrechenem Material, beispielsweise aus <110>-orientiertem Calciumfluorid und/oder eine Ausführung als Multiorder-Platte, mit einer Verzögerung von einem ungradzahligen Vielfachen von λ/2 erlaubt ausreichend dicke und damit mechanisch stabile und zuverlässig herstellbare doppelt konische Elemente.The axicon system 850 according to 10 is through a corresponding measure (arrangement of a polarization rotating device 870 between the first axicon surface 856 and the second axicon surface 857 ) also essentially polarization-maintaining. In contrast to the above embodiment, however, the axicon surfaces are 856 . 857 facing each other. As a result, they can be moved towards one another up to a small axial distance, which also makes very small ring diameters of the exit radiation possible. The polarization rotator 870 is designed as an axially thin, double-conical element in the example. Manufacture from only slightly birefringent material, for example from <110> -oriented calcium fluoride and / or a design as a multi-electrode plate, with a delay of an odd multiple of λ / 2 allows sufficiently thick and thus mechanically stable and reliably producible double-conical elements ,

Alternativ kann die λ/2-Platte durch Beschichtungsverfahren direkt auf eine der Zwischenflächen aufgebracht werden, bzw. auf mindestens einer der mehreren Zwischenflächen durch Beschichtungsverfahren aufgebrachten Schichten eine polarisationsabhängig verzögernde Wirkung eingestellt werden, welche der verzögernden Wirkung einer λ/2-Platte entspricht.Alternatively, the λ / 2 plate can be applied directly to one of the intermediate surfaces by coating processes, or a polar layer can be applied to at least one of the several intermediate surfaces by coating processes station-dependent delaying effect can be set, which corresponds to the delaying effect of a λ / 2 plate.

Wenn die Erzeugung von rotationssymmetrischen Kegellinsen nicht gewünscht wird, so kann auch zu einer polygonalen Ausführung von „Kegellinsen" übergegangen werden, die entsprechend der vielfach facettierten Form der Axiconflächen in 6 beispielsweise hexagonal oder mit mehr oder weniger als sechs Keilflächen gestaltet werden kann. In diesem Fall können die λ/2-Plattchen auch aufgesprengt werden.If the generation of rotationally symmetrical cone lenses is not desired, then a transition to a polygonal version of "cone lenses" can also be made, which in accordance with the multifaceted shape of the axicon surfaces in 6 for example, hexagonal or with more or less than six wedge surfaces. In this case the λ / 2 plates can also be blown open.

Bei vollständiger linearer Polarisation am Eintritt des Axiconsystems mit der Schwingungsrichtung der elektrischen Feldstärke senkrecht oder parallel zu einer der Axiconflächen kann ein Verzögerungselement mit nur vier Pyramidalflächen ausreichen. Bei geeigneter Ausrichtung dieser Flächen zur Polarisationsvorzugsrichtung kann erreicht werden, dass an einer Fläche und der jeweils gegenüber liegenden Axiconfläche das Licht nur einen reinen s-Anteil oder einen reinen p-Anteil hat. Damit ist an diesen Flächen keine Drehung der Polarisation notwendig. Überdies sind bei reiner p-Polarisation die Fresnelverluste bei den Reflexionen an den zugehörigen Axiconflächen minimal, vor allem wenn die auftreffende Strahlung im wesentlichen im Brewster-Winkel auf diese Fläche trifft.at complete linear polarization at the entrance of the axicon system with the direction of vibration the electric field strength A delay element can be perpendicular or parallel to one of the axicon surfaces with only four pyramidal surfaces suffice. With a suitable alignment of these surfaces to the preferred polarization direction can be achieved that on one surface and the opposite Axiconfläche the light has only a pure s component or a pure p component. So that's on these surfaces no polarization rotation necessary. Moreover, with pure p polarization the Fresnel losses in the reflections on the associated axicon surfaces are minimal, especially when the incident radiation is essentially at Brewster's angle on this surface meets.

Es kann günstig sein, in dem optischen Verzögerungssystem ein weiteres optisches Verzögerungselement anzuordnen, welches eine Verzögerung von einer halben Wellenlänge zwischen zwei zueinander orthogonalen Polarisationszuständen einführt. Das optische Verzögerungselement kann beispielsweise eine Halbwellenplatte, ein doppelbrechendes optisches Element oder eine Beschichtung auf einem optischen Element sein, deren Wirkung der einer Halbwellenplatte entspricht. Dabei sollte die schnelle Achse des ersten optischen Verzögerungselements mit der schnellen Achse des zweiten optischen Verzögerungselements einen Winkel von 45° ± 5° einschließen. Ideal ist ein Winkel von 45°. Der Begriff der „schnellen Achse" ist aus der Polarisationsoptik bekannt. Der Vorteil von zwei gegeneinander verdrehten Verzögerungselementen besteht darin, dass zwei zueinander orthogonale Polarisationszustände eines Strahls durch das optische Verzögerungssystem vertauschet werden, und zwar unabhängig vom Polarisationszustand des einfallenden Strahls. Es ist also möglich, bei einem Strahlbüschel mit Strahlen mit unterschiedlichen Polarisationszuständen bei allen Strahlen die beiden zueinander orthogonalen Polarisationszustände zu vertauschen. Weisen alle Strahlen des Strahlenbüschels den gleichen Polarisationszustand auf, so würde ein einzelnes entsprechend orientiertes Verzögerungselement ausreichen. Kommen zwei optische Verzögerungselemente zum Einsatz, so können diese beispielsweise nahtlos gefügt oder aneinander angesprengt werden.It can be cheap be in the optical delay system another optical delay element to arrange which is a delay of half a wavelength between two mutually orthogonal polarization states. The optical delay element can for example a half wave plate, a birefringent optical element or a coating on an optical element be, the effect of which corresponds to that of a half-wave plate. there should be the fast axis of the first optical delay element with the fast axis of the second optical delay element enclose an angle of 45 ° ± 5 °. ideal is an angle of 45 °. The term “fast Axis "is from the Polarization optics known. The advantage of two twisted against each other delay elements consists of two mutually orthogonal polarization states Beam through the optical delay system be exchanged, regardless of the state of polarization of the incident beam. It is therefore possible to use a bundle of rays Rays with different polarization states for all rays to swap the two mutually orthogonal polarization states. Point all rays of the bundle of rays the same polarization state, so a single one would correspond oriented delay element are sufficient. Come two optical delay elements used, so can for example, these are seamlessly joined or be blasted against each other.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, das Axiconsystem um eine oder mehrere radial polarisationsdrehende Anordnungen zu ergänzen, die aus rasterförmig angeordneten Verzögerungselementen mit geeigneter Orientierung ihrer kristallografischen Achsen bestehen können, wie sie in der EP 0 764 858 beispielhaft offenbart sind. Bei einer solchen Rasteranordnung von Verzögerungselementen können die einzelnen Verzögerungselemente auch die Form von Tortenstücken haben, in einer Anzahl, die der Anzahl von Einzelelementen eines polygonalen Axicons entspricht. Wird eine solche Rasteranordnung an der Austrittsseite eines Axiconsystems angebracht, so kann in der Ausgangsstrahlung eine angenäherte radiale oder tangentiale Polarisationsverteilung erzeugt werden. Die Möglichkeit eines flexiblen Ein- und Ausbaus solcher λ/2-Dreiecksplatten, beispielsweise durch eine automatische Wechseleinrichtung, ermöglicht dann ein Umschalten zwischen radialer und tangentialer Ausgangspolarisation des Axiconsystems.Within the scope of the invention it is also possible to add one or more radially polarization-rotating arrangements to the axicon system, which can consist of grid-like delay elements with a suitable orientation of their crystallographic axes, as shown in FIG EP 0 764 858 are disclosed by way of example. With such a grid arrangement of delay elements, the individual delay elements can also have the form of pie pieces, in a number that corresponds to the number of individual elements of a polygonal axicon. If such a raster arrangement is attached to the exit side of an axicon system, an approximate radial or tangential polarization distribution can be generated in the output radiation. The possibility of flexible installation and removal of such λ / 2 triangular plates, for example by means of an automatic changing device, then enables a switchover between radial and tangential output polarization of the axicon system.

Claims

Axicon system for reshaping one onto an entry surface of the Axiconsystem incident light distribution in an out an exit surface of the Axiconsystems emerging light distribution through radial Redistribution of light intensity with: one optical axis; a first axicon element with at least a first axicon surface; at least a second axicon element with at least one second axicon surface; and at least one arranged between the first axicon surface and the second axicon surface Interface.

Axicon system according to claim 1, wherein the interface is a further axicon surface is.

Axicon system according to claim 1 or 2, wherein the interface one essentially arranged in the light path behind an axicon surface flat or essentially spherical optical surface is.

Axicon system according to one of the preceding claims, the incidence angle on none of the axicon surfaces of the transmitted radiation occur near the Brewster angle lie.

Axicon system according to one of the preceding claims, in which an angle of incidence of the radiation passing through the axicon surfaces occurs at an angle in all axicon surfaces was at least 10 °, in particular at least 15 ° from the associated Brewster angle.

Axicon system according to one of the preceding claims, that at all locations of the axicon surfaces compared to local inclination angles a radial plane perpendicular to the optical axis is smaller than 30 °, are in particular less than 25 °.

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one of the axicon surfaces is conical, all axicon surfaces preferably being conical.

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one of the axicon surfaces the shape of a multifaceted Pyramidal surface with has at least two pyramid surfaces inclined to the optical axis, preferably planar pyramid surfaces with n-fold radial symmetry the optical axis are arranged, where n is the number of pyramid surfaces.

Axicon system according to claim 8, wherein more than four pyramid surfaces are provided.

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one axicon surface a multi-axis curved, conical optical surface with a circumferential first curvature and a second curve, which lies in a plane of curvature containing the optical axis.

Axicon system according to one of the preceding claims, the is constructed so that light rays of light passing through at each axial position between the entry surface and the exit surface of the Axicon systems run at an angle to the optical axis, see above that between the entry surface and the exit surface there is no region with an essentially parallel beam path.

Axicon system according to one of the preceding claims, an axial distance between the first axicon element and the second Axicon element, preferably continuously, is adjustable.

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one axicon element from several around the optical axis of the axicon system arranged around separate individual elements is composed.

Axicon system according to claim 13, wherein at least one of the individual elements are movably supported such that it about a perpendicular to a radial direction of the optical axis Axis is tiltable.

Axicon system according to one of the preceding claims, a polarization rotating device between the first and the second axicon element arranged to rotate the polarization of the light passing through about 90 ° is.

The axicon system of claim 15, wherein the polarization rotator an optical delay system which includes a delay of half a wavelength or an odd multiple of half a wavelength between comprises two mutually perpendicular polarization states.

Axicon system according to one of claims 15 or 16, in which the optical delay system two optical delay elements comprises, each a delay of half a wavelength or an odd multiple thereof between two perpendicular polarization states has, wherein a first optical delay element a first fast Axis and the second optical delay element a second has fast axis and the first and second fast axes enclose an angle of 45 ° ± 5 °.

Axicon system according to one of claims 15 to 17, in which the polarization rotating device immediately between an axicon surface an upstream axicon element and an axicon surface subsequent axicon element is arranged, the polarization rotating device preferably double axicon-shaped is

Axicon system according to one of claims 15 to 17, in which the polarization rotating device immediately between an essentially flat exit surface of an upstream axicon element and a substantially flat entry surface of a subsequent axicon element is arranged, the polarization rotating device preferably has a plane-parallel shape

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one axicon element, in particular the entire axicon system, is rotatably mounted about the optical axis.

Axicon system according to one of the preceding claims, the at least one axicon element as diffractive or refractive or reflective element is formed.

Lighting system for an optical device, especially for a projection exposure system for microlithography, characterized by at least one axicon system according to one of the preceding claims.

The lighting system of claim 22, the at least has a light mixing device, preferably behind the axicon system is arranged.

Microlithography projection exposure system with: one Light source; a lighting system according to any one of claims 22 or 23; and a projection lens.

Microlithography projection exposure system after Claim 24, in which the light source for the emission of linearly polarized Light is formed and the projection lens is a catadioptric projection lens with polarization selective physical beam splitter.